JP3743531B2

JP3743531B2 - ニッケル−水素電池の製造方法

Info

Publication number: JP3743531B2
Application number: JP28140695A
Authority: JP
Inventors: 実黒葛原; 篤谷
Original assignee: Yuasa Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 1995-10-30
Filing date: 1995-10-30
Publication date: 2006-02-08
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JPH09129262A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、自己放電を抑制することができるニッケル−水素電池の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
ニッケル−水素電池は、ニッケル−カドミウム電池と比較して２倍程度の高いエネルギー密度を有すること、また、カドミウム等の有害物質を含まないために低公害であることから、携帯電話、ノートパソコン、ハンディビデオカメラ等のポータブル機器用電源として広く用いられ、これらの機器の普及とともに近年、需要は飛躍的に増大している。
【０００３】
これらのポータブル機器は多機能化、小形化が進み、これに伴う消費電力の増大、発熱素子の高密度実装などによって機器内部は高温になることが多く、電池は高温環境下で使用あるいは放置されることが多い。しかも、これらの機器に要求される電圧は一般に数Ｖ〜十数Ｖであるため、ニッケル−水素電池のような起電力の小さい電池系では複数の電池を直列に組み合わせて使用する場合が多く、電池を収める樹脂ケースは放熱が非常にしにくい構造となっている。
【０００４】
このような高温環境下では、電池の自己放電が促進されるという問題がある。ニッケル−水素電池の自己放電を促進する因子として、放置中に水素極から放出される水素によってニッケル電極が還元されることが知られている。また、従来セパレータとして用いられていたポリアミド系合成樹脂繊維からなる不織布は、高温環境下で長期間使用されると分解が起こり、その分解生成物である亜硝酸イオンや硝酸イオンの作用によって自己放電が加速されることが知られている。
【０００５】
そのため、セパレータを改良することによって自己放電を抑制する試みがなされている。例えば、ポリオレフィン系合成樹脂繊維からなる不織布にコロナ放電処理を施したものや、アクリル酸やメタクリル酸等の親水基を有するビニルモノマーをグラフト重合したもの、ポリビニルアルコール等の親水性樹脂繊維を混紡したもの等が提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
これらのセパレータからは、亜硝酸イオンや硝酸イオン等の自己放電を促進するイオン種が生成することはなく、一定の効果は得ることができるが、いずれのセパレータも、本質的に水素極からの水素発生を抑制する機能を有していないため、その自己放電抑制効果は必ずしも十分ではなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記課題を解決するため、本発明は、ニッケル極からなる正極と、水素吸蔵合金を用いた水素極からなる負極とを有するニッケル−水素電池の製造方法において、充電末期状態の電池を３０℃以上、６０℃以下の温度雰囲気下に２４時間以上保存した後に常温に戻し放電するヒートサイクル工程を２サイクル以上加えたことを特徴とするものである。
【０００８】
本発明によると、充電末期状態の電池を一定期間一定温度に加熱した後、常温に戻すというヒートサイクルを行うことによって、水素吸蔵合金の粒子表面を改質し、水素極からの水素発生を抑制することができるので、高温環境下での電池の自己放電を抑制することができる。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、本発明を実施例に基いて説明する。
ペースト式ニッケル極を正極、水素吸蔵合金粉末からなる水素極を負極、水酸化カリウム水溶液を電解液とし、ポリアミド系合成樹脂繊維からなる不織布、又はポリオレフィン系合成樹脂繊維からなる不織布にコロナ放電処理を施したものをセパレータとして、公称容量が１１００ｍＡｈの密閉型ニッケル−水素電池を作製した。ポリアミド系合成樹脂繊維からなる不織布をセパレータとして用いた電池をＡ、ポリオレフィン系合成樹脂繊維からなる不織布にコロナ放電処理を施したものをセパレータとして用いた電池をＢとする。電池Ａ、Ｂを充電電流０．１Ｃ、放電電流０．２Ｃで３サイクル充放電を反復させた後、さらに０．１Ｃで充電した。次にヒートサイクル工程として充電末期状態で４５℃の恒温槽中に１週間保存し、１週間後に周囲温度２０℃に戻した。この状態で０．２Ｃで放電した結果、容量維持率は電池Ａが５４％、電池Ｂが５９％であった。電池Ａ、Ｂを再度同様に充電し、同様のヒートサイクル工程を行った。その後同様に放電して容量維持率を調査すると、電池Ａが７２％、電池Ｂが７４％と向上していた。ヒートサイクル回数と容量維持率の関係を調査したところ、図１のような結果が得られた。図１から明らかな通り、ヒートサイクルを行うことで自己放電が抑制され、ヒートサイクル３サイクル目以降で一定化する傾向があることが分かる。サイクル初期においては、ポリアミド系合成樹脂繊維からなる不織布を用いた電池であっても、ポリオレフィン系合成樹脂繊維からなる不織布を用いたものと同等の改善効果が得られることがわかった。
【００１０】
次に、ヒートサイクル５サイクル経過後の電池Ａ、Ｂ各５個について、４５℃の温度下で保存したときの自己放電性能を調査したところ、図２のような結果が得られた。また、ヒートサイクルを行っていないことを除いて電池Ａ、Ｂとそれぞれ同一の電池Ｃ、Ｄについても同様の自己放電性能を調査した。図２から明らかな通り、本発明のヒートサイクルを行った電池Ａ、Ｂは、ヒートサイクルを行っていない従来電池Ｃ、Ｄに比べて自己放電が少ないことが分かる。これはヒートサイクルを行うことによって、水素吸蔵合金の粒子表面が改質され、水素極からの水素発生を抑制することができたことによるものと考えられる。
【００１１】
なお、上記した実施例では、４５℃でヒートサイクルを行ったが、同様の効果は３０℃以上で行うことによって得ることができる。また、過度の加熱による他の電池性能の劣化を防ぐため、ヒートサイクルは６０℃以下で行うことが好ましい。
【００１２】
そして、上記した実施例では、ヒートサイクルにおける保存時間を１週間としたが、２４時間程度以上であれば同様の効果を得ることができる。また、上記実施例では電池組立後にヒートサイクルを行ったが、電池組立前に行ってもよい。
【００１３】
さらに、上記した実施例では、セパレータとしてポリアミド系合成樹脂繊維からなる不織布、又はポリオレフィン系合成樹脂繊維からなる不織布にコロナ放電処理を施したものを用いたが、これ以外のセパレータを用いた場合も同様の効果が得られることは言うまでもない。
【００１４】
【発明の効果】
上記した如く、本発明のニッケル−水素電池の製造方法によると、ヒートサイクルを行うことによって、水素吸蔵合金の粒子表面を改質し、水素極からの水素発生を抑制することができるので、電池の自己放電性能を改善することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ヒートサイクル数と容量維持率の関係を示した図である。
【図２】保存日数と容量維持率の関係を示した図である。

Claims

ニッケル極からなる正極と、水素吸蔵合金を用いた水素極からなる負極とを有するニッケル−水素電池の製造方法において、
充電末期状態の電池を３０℃以上、６０℃以下の温度雰囲気下に２４時間以上保存した後に常温に戻し放電するヒートサイクル工程を２サイクル以上加えたことを特徴とするニッケル−水素電池の製造方法。
前記ヒートサイクル工程を３サイクル以上加えたことを特徴とする請求項１に記載のニッケル−水素電池の製造方法。