JP4519395B2 - ニッケル水素電池 - Google Patents
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Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はニッケル水素電池に関する。より具体的には、ニッケル水素電池の自己放電の原因であるアルカリ電解液中に溶解したアンモニアガスを捕捉する機構を持ったニッケル水素電池に関する。特には、自動車用電池として使用できるニッケル水素電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンモニアガスがニッケル水素電池内に存在していると、自己放電の原因となるため、ニッケル水素電池内における高度なアンモニアガス除去剤の開発が要望されている。
【０００３】
従来、一般的なアンモニアガス成分を取り除く方法として、化学的脱臭法（薬液洗浄法、イオン交換法、直接燃焼法、触媒酸化法、酸化剤法、オゾン脱臭法、消・脱臭剤法）、吸着脱臭法、生物的脱臭法などの方法が挙げられ、これらの方法において、液中のアンモニアガスを除去する方法として、イオン交換法、酸化剤法、吸着法、生物的脱臭法などが主に用いられている。
【０００４】
これらの方法はいずれも液体が中性、もしくは酸性の場合にアンモニアガスを除去できるが、ニッケル水素電池の電解液である水酸化カリウムや水酸化リチウムなどのアルカリ性溶液中のアンモニアガスを除去することができなかった。仮にできたとしても未反応の物質やイオンが残るため、この残留イオンを除去する方法が別に必要であった。
【０００５】
このような点を解決できる電池として、特開２００１−８５０４８号公報には「ガス透過性を有する材料で形成された容器内に酸が封入され、この容器を内蔵する電池」が開示されている。この電池はアンモニアガスを捕捉できるため、自己放電抑制作用に優れていることが期待できるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報においては、液体の酸がガス透過性を有する材料で封入されているため、アンモニアガスがガス透過性を有する材料を素早く透過することができず、アンモニアガスを短時間で除去することができなかったため、自己放電抑制作用が不十分であった。
【０００７】
従って、本発明は、電解液中に溶解したアンモニアガスを速やかに捕捉することができ、電解液中に新たなイオンが残るなどの弊害がないニッケル水素電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
本発明のニッケル水素電池は、「電解液が到達不可能であり、しかも開口部を有する収納部を備えた容器を備えており、前記収納部にアンモニアガスを捕捉可能な捕捉材が収納されているニッケル水素電池であり、前記容器は１以上の容器本体部と１以上の収納部とを備えており、前記少なくとも１つの容器本体部の外部に前記少なくとも１つの収納部を備えている」ものである。このように、開口部を有する収納部にアンモニアガスを捕捉可能な捕捉材（以下、単に「捕捉材」という）が存在しており、容易にアンモニアガスが捕捉材へ到達できるためアンモニアガスの捕捉速度が速く、アンモニアガス捕捉性の優れるものである。また、収納部に収納された捕捉材によってアンモニアガスが捕捉されるため新たなイオンが電解液内に残るなどの弊害がなく、また残留イオンを除去するための特別な装置を必要としない。
【０００９】
【００１０】
前記容器は１以上の容器本体部と１以上の収納部とを備えており、前記少なくとも１つの容器本体部の外部に前記少なくとも１つの収納部を備えているため、前記効果に加えて、ニッケル水素電池内のアンモニアガスがなくなった後は収納部内の捕捉材を回収し、再利用しやすい。前記収納部は導通管を介して前記容器本体部と接続されていることができる。
【００１１】
前記捕捉材がアンモニアガスとの接触速度が低下しない状態にあると、アンモニアガスを速やかに捕捉することができる。例えば、捕捉材が膜やフィルム等で被覆されていないと、捕捉材のアンモニアガスとの接触速度が低下しないため、速やかにアンモニアガスを捕捉することができる。
【００１２】
本発明のニッケル水素電池の前記捕捉材が酸からなっていると、酸塩基反応によりアンモニアガスを捕捉できるため、アンモニアガスの再放出の可能性がない。特に酸が液体の酸や固体酸（特に陽イオン交換能を持つ樹脂）からなると、イオン交換容量が大きいため、小さい体積で多くのアンモニアガスを捕捉することができる。また、アンモニア捕捉材が物理吸着能を有するものからなると、可逆的に吸着できるため、再生して繰り返し使用することができる。また、安価である。
【００１３】
本発明のニッケル水素電池は自動車用電池として好適に使用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のニッケル水素電池は、電解液が到達不可能であり、しかも開口部を有する収納部を備えた容器を備えており、前記収納部にアンモニアガスを捕捉可能な捕捉材が収納されているものである。この捕捉材はアンモニアガスを捕捉可能なものであれば良く、特に限定されるものではない。この「アンモニアガスを捕捉可能」とは、模式的断面図である図１に示すような測定装置１を用いて、下記の操作により溶解液中のアンモニアガス濃度を測定して、溶解液中のアンモニアガス濃度を減少させる効果のあるものをいう。好ましい捕捉材はアンモニアガス濃度の減少の程度が０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上のものであり、より好ましい捕捉材はアンモニアガス濃度の減少の程度が０．１５ｍｍｏｌ／ｇ以上のものである。
記
（１）１２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度のアンモニア水を用意し、このアンモニア水１２５ｍＬを２５０ｍＬ三角フラスコ１ａ（ガラス栓１ｂ付）に入れる。
（２）試料１ｃを上方が開放した円柱状ガラス容器（大きさ：直径３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ）に入れ、このガラス容器内にアンモニア水が入り込まず、三角フラスコ１ａ内の空気と接触できるように、前記ガラス容器を三角フラスコ１ａ内へ投入し、ガラス栓１ｂをする。
（３）この状態で、温度４０℃の条件下で３日間放置する。
（４）放置後、ケルダール法によりアンモニア水中に存在するアンモニアガス濃度を測定する。
（５）試料１ｃを投入せず、同様にして放置後のアンモニアガス濃度をケルダール法により測定する（ブランク試験）。
（６）ブランク試験によるアンモニアガス濃度と試料１ｃを投入した時のアンモニアガス濃度とを比較し、試料１ｃを投入した時のアンモニアガス濃度がブランク試験のアンモニアガス濃度よりも減少していれば、その試料１ｃは捕捉材である。
【００１５】
このような捕捉材として、例えば、酸（例えば、不揮発性の液体酸、固体酸）、酸化剤、物理的吸着能を有する吸着剤、陽イオン交換能を持つ樹脂などを挙げることができる。
【００１６】
より具体的には、不揮発性の液体酸とは温度５０℃における蒸気圧が１０ｍｍＨｇ以下の酸で、たとえば硫酸、リン酸、ホウ酸などの無機酸や、シュウ酸、クエン酸などの有機酸などを挙げることができる。これらの中でも、硫酸、リン酸が好ましく、硫酸が特に好ましい。このような不揮発性の液体酸は酸塩基反応によりアンモニアガスを捕捉できるため、再放出の可能性がない。
【００１７】
また、前記固体酸として、シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、ボリア、ジルコニアなどの単独酸化物、これら酸化物の複合酸化物、これらの酸化物に硫酸、塩酸、リン酸を担持させた酸化物、シリカゲル、或いはゼオライトなどを挙げることができる。これらの中でも、表面積が大きく吸着量の多い、シリカアルミナ、ゼオライト、シリカゲルが好適である。このような固体酸は酸塩基反応によりアンモニアガスを捕捉できるため、再放出の可能性がない。
【００１８】
酸化剤としては、例えば、さらし粉、二クロム酸カリウム、過マンガン酸カリウム、二酸化マンガン、鉄化合物、次亜塩素酸ナトリウム、トリクロロイソシアヌル酸、ペルオキソ二硫酸カリウムなどを挙げることができる。
【００１９】
物理的吸着能を有する吸着剤としては、例えば、活性炭、添着活性炭、活性炭素繊維などを挙げることができる。これらの中でも安価である活性炭が好適である。この物理的吸着能を有する吸着剤は、熱や脱気することによりアンモニアガスを脱離させることができ、可逆的に吸着できるため、再生して繰り返し使用することができ、しかも安価である。
【００２０】
陽イオン交換能を持つ樹脂としては、強酸性陽イオン交換能を持つ樹脂（官能基として−ＳＯ３Ｈなどをもつ）、弱酸性陽イオン交換能を持つ樹脂（官能基として−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＣＯ−（無水マレイン酸）などをもつ）、強酸性陽イオン交換能を持つ繊維（官能基として−ＳＯ３Ｈなどをもつ）、弱酸性陽イオン交換能を持つ繊維（官能基として−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＣＯ−（無水マレイン酸）などをもつ）などを挙げることができる。さらに、熱可塑性樹脂をイオン交換能を有する官能基（−ＳＯ３Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＣＯ−（無水マレイン酸）など）で変性した樹脂を挙げることができる。これら陽イオン交換能を持つ樹脂はイオン交換容量が大きいため、小さい体積で多くのアンモニアガスを除去することができるという効果を奏する。さらにイオン交換能を持つ樹脂の反応は酸塩基反応のためアンモニアガス吸着力が強く、再放出の心配がない。また、イオン交換能を持つ樹脂は酸（例えば、塩酸など）を作用させることによりアンモニアガスを脱離させることができるため、再生して繰り返し使用することができる。
【００２１】
このような本発明の捕捉材はアンモニアガスとの接触速度が低下しない状態にあるのが好ましい。このような状態にあれば、アンモニアガスの捕捉速度が低下しにくいためである。この「アンモニアガスとの接触速度が低下しない状態」とは、捕捉材が本来有するアンモニアガス捕捉能が低下していない状態をいい、例えば、個々の捕捉材が捕捉材以外の材料によって部分的又は全体的に被覆されている状態や、捕捉材の集合体が捕捉材以外の材料によって包囲されている状態は、捕捉材が本来有するアンモニアガス捕捉能が低下した状態にあるため、本発明においては好ましくない。
【００２２】
参考例としてニッケル水素電池の一例について、模式的断面図である図２を基に説明する。
【００２３】
図２におけるニッケル水素電池は、容器本体部２ｅと前記容器本体部２ｅの内部に収納部２ａを備えた容器の、容器本体部２ｅに電極群２ｄ及び電解液２ｃが収納されており、容器本体部２ｅの上方には、電極群２ｄ及び電解液２ｃのいずれも存在しないデッドスペース２ｆが形成されている。このデッドスペース２ｆの容器本体部の側面と接する状態で収納部２ａが配置している。この収納部２ａは電解液２ｃと接触しない位置に配置しているとともにデッドスペース２ｆ側にフィルムなどのアンモニアガスの通過を妨げるものの存在しない開口部を有するため、電解液が到達不可能であると同時にアンモニアガスが収納部２ａ内へ自由に通過できる状態にある。そして、この収納部２ａには前述のような捕捉材２ｂが収納されている。なお、捕捉材２ｂの量は発電部（電極群と電解液からなる）から発生するアンモニアガス量によって適宜調節することができる。
【００２４】
参考例のニッケル水素電池はこのような状態にあるため、電極群２ｄから発生したアンモニアガスは、電解液２ｃ、さらに電池内のデッドスペース２ｆへと拡散し、収納部２ａの開口部を通り、収納部２ａ内に到達する。この収納部２ａ内には捕捉材２ｂが収納されているため、アンモニアガスは捕捉材２ｂにより捕捉される。このように収納部が容器本体部の内部にあると、迅速にアンモニアガスを捕捉することができるため有効である。なお、収納部２ａの開口部にはアンモニアガスの透過を妨げるフィルムなどが存在していないため、アンモニアガスの捕捉性に優れている。
【００２５】
図２の態様においては、収納部２ａはデッドスペース２ｆの容器本体部の側面とのみ接する状態で配置しているが、デッドスペース２ｆの容器本体部の上面とのみ接する状態にあっても、側面と上面のいずれとも接する状態にあっても良い。また、図２の態様においては、収納部２ａ全体がデッドスペース２ｆに存在するように配置しているが、電解液２ｃが収納部２ａ内に浸入する可能性がない、つまり電解液２ｃが捕捉材２ｂへ到達不可能であれば、収納部２ａの一部が電解液２ｃと接触していても良い。具体的には、据置型のニッケル水素電池の場合、開口部が電解液面よりも上部になるように位置していれば、電解液２ｃが収納部２ａ内に浸入して、捕捉材２ｂのアンモニアガス捕捉作用を阻害することがない。このように、ニッケル水素電池の使用状況下において、電解液が収納部の内部へ到達不可能な状態にある必要がある。
【００２６】
また、図２の態様においては、フィルムなどのアンモニアガスの通過を妨げるものの存在しない開口部であるが、アンモニアガスの透過を妨げない不織布などの多孔性シートを配置して、捕捉材２ｂの収納部２ａからの脱落を抑制した開口部とすることもできる。
【００２７】
更に、図２は、１つの容器本体部２ｅの内部に１つの収納部２ａを備えた容器の態様であるが、参考例のニッケル水素電池はこのような態様に限定されず、２つ以上の容器本体部のいずれか１つの容器本体部の内部に１つの収納部を備えた容器の態様、１つの容器本体部の内部に２つ以上の収納部を備えた容器の態様、或いは２つ以上の容器本体部の内部に２つ以上の収納部を備えた容器の態様であっても良い。更には、後述のような外部に収納部を更に備えていても良い。
【００２８】
なお、図２のように収納部２ａが容器本体部２ｅの内部にある場合、収納部２ａは強アルカリ性である電解液と接触する可能性があるので、収納部２ａの構成素材は耐アルカリ性であるのが好ましい。なお、耐アルカリ性であるかどうかは、次のようにして確認することができる。
（１）対象となる素材を温度２０℃、相対湿度６５％の状態で２４時間放置した後に、精密天秤で秤量（Ｗｂ）する。
（２）対象となる素材を３１％水酸化カリウム水溶液中で１時間煮沸する。その後、対象となる素材を蒸留水で洗浄し、乾燥する。
（３）上記（２）の素材を温度２０℃、相対湿度６５％の状態で２４時間放置した後に、精密天秤で秤量（Ｗａ）する。
（４）上記煮沸後の素材の重量（Ｗａ）が煮沸前の素材の重量（Ｗｂ）の９５％以上あれば、その素材は耐アルカリ性であると判断できる。
【００２９】
このような耐アルカリ性の素材として、例えば、無機物（シリカ、アルミナなど）、ポリオレフィン系樹脂（特にポリエチレン、ポリプロピレンなど）、塩化ビニル、フッ素樹脂、金属（ニッケル、ステンレス鋼、チタンなど）などを挙げることができる。
【００３０】
このように、ニッケル水素電池の基本構成を替えることなく、アンモニアガスを捕捉することができる。参考例のニッケル水素電池は上述のような収納部に捕捉材を収納していること以外（例えば、容器本体部、電極群、電解液など）は、従来のニッケル水素電池と全く同様であることができる。
【００３１】
本発明の、収納部が容器本体部の外部にあり、収納部と容器本体部が直接接続されているニッケル水素電池について、模式的断面図である図３を基に説明する。
【００３２】
図３におけるニッケル水素電池は、容器本体部３ｅとこの容器本体部３ｅに収納部３ａが直接接続された容器の、容器本体部３ｅに電極群３ｄ及び電解液３ｃが収納されており、容器本体部３ｅの上方には、電極群３ｄ及び電解液３ｃのいずれも存在しないデッドスペース３ｆが形成されている。このデッドスペース３ｆと収納部３ａとは通気孔３ｇを介して接続されている。この収納部３ａはデッドスペース３ｆと接続されていて、通気孔３ｇにはフィルムなどのアンモニアガスの通過を妨げるものが存在していないため、電解液が到達不可能であると同時にアンモニアガスが収納部３ａ内へ自由に通過できる状態にある。そして、この収納部３ａには前述のような捕捉材３ｂが収納されている。なお、捕捉材３ｂの量は発電部（電極群と電解液からなる）から発生するアンモニアガス量によって適宜調節することができる。
【００３３】
図３のニッケル水素電池はこのような状態にあるため、電極群３ｄから発生したアンモニアガスは、電解液３ｃ、さらに電池内のデッドスペース３ｆへと拡散し、通気孔３ｇを通過して収納部３ａ内に到達する。この収納部３ａ内には捕捉材３ｂが収納されているため、アンモニアガスは捕捉材３ｂにより捕捉される。なお、通気孔３ｇにアンモニアガスの透過を妨げるフィルムなどが存在していないため、アンモニアガスの捕捉性に優れている。
【００３４】
図３の態様においては、収納部３ａはデッドスペース３ｆと直接接続されているが、電解液が収納部３ａへ到達不可能であれば、デッドスペース３ｆと接続されている必要はなく、電解液３ｃの存在する箇所と接続されていても良い。但し、後者の場合には、電解液が収納部３ａへ浸入して電池性能を低下させたり、捕捉材の捕捉性能を低下させないように、通気性防水膜などを取り付ける必要がある。しかしながら、通気性防水膜などを取り付けることは、捕捉材とアンモニアガスとの接触速度を低下させることになるため、前者のようにデッドスペース３ｆと接続するのが好ましい。なお、通気孔３ｇの位置は特に限定するものではなく、容器本体部の壁面、上部、或いは下部のいずれの場所と接続されていても良い。また、図３のように収納部が容器本体部と直接接続されて、容器本体部の外部に配置している場合、収納部は電解液と接触することがないので、収納部の構成素材は特に限定されない。
【００３５】
本発明の収納部が容器本体部の外部にあるニッケル水素電池の別の態様である、導通管を介して収納部と容器本体部とが接続されている態様について、模式的断面図である図４を基に説明する。
【００３６】
図４におけるニッケル水素電池は、容器本体部４ｅと前記容器本体部４ｅから導通管４ｇを介して収納部４ａと接続された容器の、容器本体部４ｅに電極群４ｄ及び電解液４ｃが収納されており、容器本体部４ｅの上方には、電極群４ｄ及び電解液４ｃのいずれも存在しないデッドスペース４ｆが形成されている。このデッドスペース４ｆと収納部４ａとを接続するように導通管４ｇが配置している。この収納部４ａは導通管４ｇを介してデッドスペース４ｆと接続されているとともに、デッドスペース４ｆと導通管４ｇとの接続部、導通管４ｇ内部、導通管４ｇと収納部４ａとの接続部（開口部）のいずれの箇所にもアンモニアガスの通過を妨げるものが存在していないため、電解液が到達不可能であると同時にアンモニアガスが収納部４ａ内へ自由に通過できる状態にある。そして、この収納部４ａには前述のような捕捉材４ｂが収納されている。なお、捕捉材４ｂの量は発電部（電極群と電解液からなる）から発生するアンモニアガス量によって適宜調節することができる。
【００３７】
図４のニッケル水素電池はこのような状態にあるため、電極群４ｄから発生したアンモニアガスは、電解液４ｃ、さらに電池内のデッドスペース４ｆへと拡散し、導通管４ｇを通り、収納部４ａ内に到達する。この収納部４ａ内には捕捉材４ｂが収納されているため、アンモニアガスは捕捉材４ｂにより捕捉される。このように収納部が容器本体部と導通管を介して接続されていると、迅速にアンモニアガスを捕捉することができることに加えて、ニッケル水素電池内のアンモニアガスがなくなった後は収納部内の捕捉材を回収し、再利用しやすい。なお、デッドスペース４ｆと導通管４ｇとの接続部、導通管４ｇ内部、導通管４ｇと収納部４ａとの接続部（開口部）のいずれの箇所にも、アンモニアガスの透過を妨げるフィルムなどが存在していないため、アンモニアガスの捕捉性に優れている。
【００３８】
図４の態様においては、収納部４ａはデッドスペース４ｆと導通管４ｇを介して接続されているが、電解液が収納部４ａへ到達不可能であれば、デッドスペース４ｆと接続されている必要はなく、電解液４ｃの存在する箇所と接続されていても良い。但し、後者の場合には、電解液が収納部４ａへ浸入して電池性能を低下させたり、捕捉材の捕捉性能を低下させないように、通気性防水膜などを取り付ける必要がある。しかしながら、通気性防水膜などを取り付けることは、捕捉材とアンモニアガスとの接触速度を低下させることになるため、前者のように導通管をデッドスペースと接続するのが好ましい。なお、導通管４ｆの接続位置は特に限定するものではなく、容器本体部の壁面、上部、或いは下部のいずれの場所と接続されていても良い。また、図４のように収納部が容器本体部と導通管を介して接続されて、容器本体部の外部に配置している場合、収納部は電解液と接触することがないので、収納部の構成素材は特に限定されない。
【００３９】
図３及び図４の態様は１つの容器本体部と１つの収納部とが接続されている態様であるが、本発明のニッケル水素電池はこのような態様に限定されず、２つ以上の容器本体部が外部に位置する１つの収納部に接続された容器の態様、１つの容器本体部の外部に２つ以上の収納部が接続された容器の態様、或いは２つ以上の容器本体部の外部に２つ以上の収納部が接続された容器の態様であっても良い。更には、前述のように容器本体部の内部にも収納部を備えていても良い。
【００４０】
本発明における別の態様である、３つの容器本体部が外部に位置する１つの収納部に接続された容器からなるニッケル水素電池について、模式的断面図である図５を基に説明する。
【００４１】
図５におけるニッケル水素電池の容器は、容器本体部５ｅ、容器本体部５ｅ'、容器本体部５ｅ''と、それぞれの容器本体部５ｅ、５ｅ'、５ｅ''に接続された導通管５ｇ、導通管５ｇ'、導通管５ｇ''と、これら導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''をまとめるコック５ｈを介して接続されている集合導通管５Ｉと、この集合導通管５Ｉと接続された収納部５ａからなる。なお、個々の容器本体部部５ｅ、５ｅ'、５ｅ''に発電部（それぞれ電極群５ｄ及び電解液５ｃ、電極群５ｄ'及び電解液５ｃ'、電極群５ｄ''及び電解液５ｃ''）がそれぞれ収納されており、個々の容器本体部部５ｅ、５ｅ'、５ｅ''の上方にデッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''がそれぞれ形成されており、これらデッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''にそれぞれ導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''が接続されている。前記収納部５ａは集合導通管５Ｉ及び各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''を介して各デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''と接続されているとともに、デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''と導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''との接続部、導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''及び集合導通管５Ｉの内部、導通管５Ｉと収納部５ａとの接続部（開口部）のいずれの箇所にもアンモニアガスの通過を妨げるものが存在していないため、電解液が到達不可能であると同時にアンモニアガスが収納部５ａ内へ自由に通過できる状態にある。そして、この収納部５ａには前述のような捕捉材５ｂが収納されている。なお、捕捉材５ｂの量は発電部（電極群と電解液からなる）から発生するアンモニアガス量によって適宜調節することができる。
【００４２】
図５のニッケル水素電池はこのような状態にあるため、各々の電極群５ｄ、５ｄ'、５ｄ''からから発生したアンモニアガスは、それぞれの電解液５ｃ、５ｃ'、５ｃ''を通り、さらに各デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''へと拡散し、各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''、コック５ｈ、集合導通管５Ｉを通り、収納部５ａ内に到達する。この収納部５ａ内には捕捉材５ｂが収納されているため、アンモニアガスは捕捉材５ｂにより捕捉される。このように収納部が複数の容器本体部と導通管を介して接続されていると、迅速にアンモニアガスを捕捉することができる。また、各デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''と各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''との接続部、各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''及び集合導通管５Ｉの内部、集合導通管５Ｉと収納部５ａとの接続部（開口部）のいずれの箇所にも、アンモニアガスの透過を妨げるフィルムなどが存在していないため、アンモニアガスの捕捉性に優れている。更に、ニッケル水素電池内のアンモニアガスがなくなった後はコック５ｈを閉じて収納部内の捕捉材５ｂを回収し、再利用することができる。
【００４３】
図５における態様の容器では容器本体部が３つで収納部は１つであるが、容器本体部の数と収納部の数は特に限定されるものではない。なお、各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''は容器本体部のどこに接続されていても良いが、図４の場合と同様に各デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''に接続されているのが好ましい。更に、図５の場合の収納部の構成素材も特に限定されない。
【００４４】
以上のように、本発明のニッケル水素電池は自己放電の原因となるアンモニアガスを捕捉可能な捕捉材が収納されている収納部を備えているため、アンモニアガスを迅速に除去することができる。したがって、自己放電を抑制することができ、その結果、寿命の長いニッケル水素電池である。また、捕捉材が固体酸からなると、電解液であるアルカリ溶液と中和反応が進行するということもないため、所望容量を示すニッケル水素電池である。
【００４５】
本発明のニッケル水素電池は、例えば、自動車用電池として好適に使用することができる。
【００４６】
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
【実施例】
（参考例１）
ポリエチレン／ポリプロピレン１６分割繊維からなる、湿式法により形成した繊維ウエブに対して水流を噴出して、ポリエチレン極細繊維とポリプロピレン極細繊維とを発生させ、更に融着処理によりポリエチレン極細繊維を融着させた不織布６ｆ（空隙率：８０％、平均孔径：９μｍ、厚さ：０．３ｍｍ、通気度：１５．３ｍｌ／ｃｍ２・秒）を用意した。
【００４８】
また、図６に示すような放電処理装置、つまり、誘電体６ｄ、６ｅとしてポリテトラフルオロエチレン膜（実質的に非多孔質、厚さ：０．１ｍｍ）を担持した、一対の平板状ステンレススチール電極６ｂ、６ｃ（大きさ：１５０ｍｍ×２１０ｍｍ）を、誘電体６ｄ、６ｅ同士が対向するように配置した放電処理装置６を用意した。
【００４９】
次いで、前記放電処理装置６の誘電体６ｄ、６ｅによって、前記不織布６ｆを一方の平板状ステンレススチール電極６ｂの自重を利用して挟持した状態で、大気圧下、空気中で、両極性正弦波電圧（高周波電源ＡＧＩ−０２０（春日電気製）６ａ、出力：８００Ｗ、単位面積あたりの出力：１．６Ｗ／ｃｍ２、単位面積あたりのエネルギー：１２．７Ｊ／ｃｍ２、周波数：２０ｋＨｚ）を両電極間に１０秒間印加して、不織布６ｆの内部空隙で放電を発生させて親水化を実施して、親水化不織布を製造し、電池のセパレータとした。
【００５０】
また、電極の集電体として、非発泡ニッケル基材を用いたペースト式ニッケル正極（３３ｍｍ、１８２ｍｍ長）と、ペースト式水素吸蔵合金負極（メッシュメタル系合金、３３ｍｍ、２４７ｍｍ長）とを作成した。
【００５１】
次いで、３５ｍｍ幅、４１０ｍｍ長に裁断したセパレータを、正極と負極との間に挟み込み、渦巻き状に巻回して、ＳＣ型対応の電極群２ｄを作成した。
【００５２】
また、図２に示すように、容器本体部２ｅ（外装缶）のデッドスペース２ｆとなる領域に容器本体部２ｅの側面と接する状態でポリエチレン製収納部２ａ（たて１０ｍｍ、よこ１０ｍｍ、高さ１ｍｍ、上方が開放して開口部を形成）が配置した容器を用意した。
【００５３】
次いで、容器本体部２ｅ（外装缶）に前記電極群２ｄを収納した後、電解液として５Ｎ−水酸化カリウム及び１Ｎ−水酸化リチウムを容器本体部２ｅ（外装缶）の上方に位置する収納部２ａと接触しないように容器本体部２ｅ（外装缶）に注液した。
【００５４】
次いで、収納部２ａに捕捉材２ｂとして、強酸性陽イオン交換能を持つ樹脂粉体（アンモニアガス濃度の減少量：３．９０ｍｍｏｌ／ｇ、ムロマチテクノス社製×ＳＣ−１６１４）を０．５ｇ収納した後、封緘してニッケル−水素電池２を作成した。
【００５５】
次いで、ニッケル−水素電池２を、０．１Ｃで容量に対して１５０％充電した後、０．１Ｃで放電し、終止電圧が１．０Ｖでの初期容量（Ａ）を測定した。次いで、０．１Ｃで容量に対して１５０％充電した後、温度６５℃の恒温室内に５日間放置した。その後、再度、０．１Ｃで放電し、終止電圧が１．０Ｖでの容量（Ｂ）を測定した。これらの結果から、次式により容量保持率を算出した。その結果、容量保持率は３１．４％を示した。この結果から、参考例１のニッケル水素電池は自己放電抑制作用に優れていることがわかった。
（容量保持率、％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
【００５６】
（参考例２）
捕捉材２ｂとして濃硫酸（アンモニアガス濃度の減少量：５．７０ｍｍｏｌ／ｇ、和光純薬製）０．５ｇ使用した以外は参考例１と同様にしてニッケル−水素電池２を作成した。次いで、ニッケル−水素電池２の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は３３．５％を示した。この結果から、参考例２のニッケル水素電池は自己放電抑制作用に優れていることがわかった。
【００５７】
（実施例１）
参考例１と同様にして製造したＳＣ型対応の電極群２ｄを用意した。
【００５８】
また、図４に示すように、容器本体部４ｅ（外装缶）のデッドスペース４ｆ（壁面）となる領域にステンレス製導通管４ｇ（内径：１ｍｍ）を介してステンレス製収納部４ａと接続された容器を用意した。
【００５９】
次いで、容器本体部４ｅ（外装缶）に前記電極群４ｄを収納した後、電解液として５Ｎ−水酸化カリウム及び１Ｎ−水酸化リチウムを容器本体部４ｅ（外装缶）に注液した。
【００６０】
次いで、この収納部４ａに捕捉材４ｂとして、強酸性陽イオン交換能を持つ樹脂粉体（アンモニアガス濃度の減少量：３．９０ｍｍｏｌ／ｇ、ムロマチテクノス社製ＸＳＣ−１６１４）を０．５ｇ収納した後、封緘してニッケル−水素電池４を作成した。
【００６１】
次いで、このニッケル−水素電池４の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は２９．７％を示した。この結果から、本発明のニッケル水素電池は自己放電抑制作用に優れていることがわかった。
【００６２】
（実施例２）
捕捉材４ｂとして濃硫酸（アンモニアガス濃度の減少量：５．７０ｍｍｏｌ／ｇ、和光純薬製）０．５ｇ使用した以外は実施例１と同様にしてニッケル−水素電池４を作成した。次いで、ニッケル−水素電池４の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は３０．５％を示した。この結果から、本発明のニッケル水素電池は自己放電抑制作用に優れていることがわかった。
【００６３】
（比較例１）
収納部２ａに捕捉材２ｂを投入しなかったこと以外は参考例１と同様にしてニッケル−水素電池２を作成した。次いで、ニッケル−水素電池２の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は２．８％を示した。
【００６４】
（比較例２）
収納部４ａに捕捉材４ｂを入れなかったこと以外は実施例１と同様にしてニッケル−水素電池４を作成した。次いで、ニッケル−水素電池４の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は３．５％を示した。
【００６５】
【発明の効果】
本発明のニッケル水素電池はアンモニアガスの捕捉速度が速く、アンモニアガス捕捉性の優れている。また、収納部に収納された捕捉材によってアンモニアガスが捕捉されるため新たなイオンが電解液内に残るなどの弊害がなく、また残留イオンを除去するための特別な装置を必要としない。
【００６６】
【００６７】
しかも、前記容器は１以上の容器本体部と１以上の収納部とを備えており、前記少なくとも１つの容器本体部の外部に前記少なくとも１つの収納部を備えているため、前記効果に加えて、ニッケル水素電池内のアンモニアガスがなくなった後は収納部内の捕捉材を回収し、再利用しやすい。前記収納部は導通管を介して前記容器本体部と接続されていることができる。
【００６８】
前記捕捉材がアンモニアガスとの接触速度が低下しない状態にあると、アンモニアガスを速やかに捕捉することができる。
【００６９】
本発明のニッケル水素電池の前記捕捉材が酸からなっていると、酸塩基反応によりアンモニアガスを捕捉できるため、アンモニアガスの再放出の可能性がない。特に酸が液体の酸や固体酸（特に陽イオン交換能を持つ樹脂）からなると、イオン交換容量が大きいため、小さい体積で多くのアンモニアガスを捕捉することができる。また、アンモニア捕捉材が物理吸着能を有するものからなると、可逆的に吸着できるため、再生して繰り返し使用することができる。また、安価である。
【００７０】
本発明のニッケル水素電池は自動車用電池として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 アンモニアガスを捕捉可能であるかどうかを判断する測定装置の模式的断面図
【図２】 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の内部に前記収納部を備えているニッケル水素電池の模式的断面図
【図３】 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の外部に前記収納部を備えているニッケル水素電池の模式的断面図
【図４】 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の外部に導通管を介して前記収納部を備えているニッケル水素電池の模式的断面図
【図５】 容器に３つの容器本体部と１つの収納部とを備えており、前記３つの容器本体部の外部に導通管を介して１つの収納部を備えているニッケル水素電池の模式的断面図
【図６】 電池用セパレータを親水化するための放電処理装置の模式的断面図
【符号の説明】
１ アンモニアガスを捕捉可能であるかどうかを判断する測定装置
１ａ ２５０ｍｌ三角フラスコ
１ｂ ガラス栓
１ｃ 試料
２ 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の内部に前記収納部を備えているニッケル水素電池
３ 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の外部に前記収納部を備えているニッケル水素電池
４ 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の外部に導通管を介して前記収納部を備えているニッケル水素電池
５ 容器に３つの容器本体部と１つの収納部とを備えており、前記３つの容器本体部の外部に導通管を介して１つの収納部を備えているニッケル水素電池
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ 収納部
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ アンモニアガス捕捉材
２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃ、５ｃ'、５ｃ'' 電解液
２ｄ、３ｄ、４ｄ、５ｄ、５ｄ'、５ｄ'' 電極群
２ｅ、３ｅ、４ｅ、５ｅ、５ｅ'、５ｅ'' 容器本体部
２ｆ、３ｆ、４ｆ、５ｆ、５ｆ'、５ｆ'' デッドスペース
３ｇ 通気孔
４ｇ、５ｇ、５ｇ'、５ｇ'' 導通管
５ｈ コック
５Ｉ 集合導通管
６ 放電処理装置
６ａ 高周波電源
６ｂ、６ｃ 平板状ステンレススチール電極
６ｄ、６ｅ 誘電体
６ｆ 不織布
【発明の属する技術分野】
本発明はニッケル水素電池に関する。より具体的には、ニッケル水素電池の自己放電の原因であるアルカリ電解液中に溶解したアンモニアガスを捕捉する機構を持ったニッケル水素電池に関する。特には、自動車用電池として使用できるニッケル水素電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アンモニアガスがニッケル水素電池内に存在していると、自己放電の原因となるため、ニッケル水素電池内における高度なアンモニアガス除去剤の開発が要望されている。
【０００３】
従来、一般的なアンモニアガス成分を取り除く方法として、化学的脱臭法（薬液洗浄法、イオン交換法、直接燃焼法、触媒酸化法、酸化剤法、オゾン脱臭法、消・脱臭剤法）、吸着脱臭法、生物的脱臭法などの方法が挙げられ、これらの方法において、液中のアンモニアガスを除去する方法として、イオン交換法、酸化剤法、吸着法、生物的脱臭法などが主に用いられている。
【０００４】
これらの方法はいずれも液体が中性、もしくは酸性の場合にアンモニアガスを除去できるが、ニッケル水素電池の電解液である水酸化カリウムや水酸化リチウムなどのアルカリ性溶液中のアンモニアガスを除去することができなかった。仮にできたとしても未反応の物質やイオンが残るため、この残留イオンを除去する方法が別に必要であった。
【０００５】
このような点を解決できる電池として、特開２００１−８５０４８号公報には「ガス透過性を有する材料で形成された容器内に酸が封入され、この容器を内蔵する電池」が開示されている。この電池はアンモニアガスを捕捉できるため、自己放電抑制作用に優れていることが期待できるものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、前記公報においては、液体の酸がガス透過性を有する材料で封入されているため、アンモニアガスがガス透過性を有する材料を素早く透過することができず、アンモニアガスを短時間で除去することができなかったため、自己放電抑制作用が不十分であった。
【０００７】
従って、本発明は、電解液中に溶解したアンモニアガスを速やかに捕捉することができ、電解液中に新たなイオンが残るなどの弊害がないニッケル水素電池を提供することを目的とする。
【０００８】
【発明を解決するための手段】
本発明のニッケル水素電池は、「電解液が到達不可能であり、しかも開口部を有する収納部を備えた容器を備えており、前記収納部にアンモニアガスを捕捉可能な捕捉材が収納されているニッケル水素電池であり、前記容器は１以上の容器本体部と１以上の収納部とを備えており、前記少なくとも１つの容器本体部の外部に前記少なくとも１つの収納部を備えている」ものである。このように、開口部を有する収納部にアンモニアガスを捕捉可能な捕捉材（以下、単に「捕捉材」という）が存在しており、容易にアンモニアガスが捕捉材へ到達できるためアンモニアガスの捕捉速度が速く、アンモニアガス捕捉性の優れるものである。また、収納部に収納された捕捉材によってアンモニアガスが捕捉されるため新たなイオンが電解液内に残るなどの弊害がなく、また残留イオンを除去するための特別な装置を必要としない。
【０００９】
【００１０】
前記容器は１以上の容器本体部と１以上の収納部とを備えており、前記少なくとも１つの容器本体部の外部に前記少なくとも１つの収納部を備えているため、前記効果に加えて、ニッケル水素電池内のアンモニアガスがなくなった後は収納部内の捕捉材を回収し、再利用しやすい。前記収納部は導通管を介して前記容器本体部と接続されていることができる。
【００１１】
前記捕捉材がアンモニアガスとの接触速度が低下しない状態にあると、アンモニアガスを速やかに捕捉することができる。例えば、捕捉材が膜やフィルム等で被覆されていないと、捕捉材のアンモニアガスとの接触速度が低下しないため、速やかにアンモニアガスを捕捉することができる。
【００１２】
本発明のニッケル水素電池の前記捕捉材が酸からなっていると、酸塩基反応によりアンモニアガスを捕捉できるため、アンモニアガスの再放出の可能性がない。特に酸が液体の酸や固体酸（特に陽イオン交換能を持つ樹脂）からなると、イオン交換容量が大きいため、小さい体積で多くのアンモニアガスを捕捉することができる。また、アンモニア捕捉材が物理吸着能を有するものからなると、可逆的に吸着できるため、再生して繰り返し使用することができる。また、安価である。
【００１３】
本発明のニッケル水素電池は自動車用電池として好適に使用することができる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のニッケル水素電池は、電解液が到達不可能であり、しかも開口部を有する収納部を備えた容器を備えており、前記収納部にアンモニアガスを捕捉可能な捕捉材が収納されているものである。この捕捉材はアンモニアガスを捕捉可能なものであれば良く、特に限定されるものではない。この「アンモニアガスを捕捉可能」とは、模式的断面図である図１に示すような測定装置１を用いて、下記の操作により溶解液中のアンモニアガス濃度を測定して、溶解液中のアンモニアガス濃度を減少させる効果のあるものをいう。好ましい捕捉材はアンモニアガス濃度の減少の程度が０．１ｍｍｏｌ／ｇ以上のものであり、より好ましい捕捉材はアンモニアガス濃度の減少の程度が０．１５ｍｍｏｌ／ｇ以上のものである。
記
（１）１２ｍｍｏｌ／Ｌの濃度のアンモニア水を用意し、このアンモニア水１２５ｍＬを２５０ｍＬ三角フラスコ１ａ（ガラス栓１ｂ付）に入れる。
（２）試料１ｃを上方が開放した円柱状ガラス容器（大きさ：直径３０ｍｍ、高さ２０ｍｍ）に入れ、このガラス容器内にアンモニア水が入り込まず、三角フラスコ１ａ内の空気と接触できるように、前記ガラス容器を三角フラスコ１ａ内へ投入し、ガラス栓１ｂをする。
（３）この状態で、温度４０℃の条件下で３日間放置する。
（４）放置後、ケルダール法によりアンモニア水中に存在するアンモニアガス濃度を測定する。
（５）試料１ｃを投入せず、同様にして放置後のアンモニアガス濃度をケルダール法により測定する（ブランク試験）。
（６）ブランク試験によるアンモニアガス濃度と試料１ｃを投入した時のアンモニアガス濃度とを比較し、試料１ｃを投入した時のアンモニアガス濃度がブランク試験のアンモニアガス濃度よりも減少していれば、その試料１ｃは捕捉材である。
【００１５】
このような捕捉材として、例えば、酸（例えば、不揮発性の液体酸、固体酸）、酸化剤、物理的吸着能を有する吸着剤、陽イオン交換能を持つ樹脂などを挙げることができる。
【００１６】
より具体的には、不揮発性の液体酸とは温度５０℃における蒸気圧が１０ｍｍＨｇ以下の酸で、たとえば硫酸、リン酸、ホウ酸などの無機酸や、シュウ酸、クエン酸などの有機酸などを挙げることができる。これらの中でも、硫酸、リン酸が好ましく、硫酸が特に好ましい。このような不揮発性の液体酸は酸塩基反応によりアンモニアガスを捕捉できるため、再放出の可能性がない。
【００１７】
また、前記固体酸として、シリカ、アルミナ、チタニア、マグネシア、ボリア、ジルコニアなどの単独酸化物、これら酸化物の複合酸化物、これらの酸化物に硫酸、塩酸、リン酸を担持させた酸化物、シリカゲル、或いはゼオライトなどを挙げることができる。これらの中でも、表面積が大きく吸着量の多い、シリカアルミナ、ゼオライト、シリカゲルが好適である。このような固体酸は酸塩基反応によりアンモニアガスを捕捉できるため、再放出の可能性がない。
【００１８】
酸化剤としては、例えば、さらし粉、二クロム酸カリウム、過マンガン酸カリウム、二酸化マンガン、鉄化合物、次亜塩素酸ナトリウム、トリクロロイソシアヌル酸、ペルオキソ二硫酸カリウムなどを挙げることができる。
【００１９】
物理的吸着能を有する吸着剤としては、例えば、活性炭、添着活性炭、活性炭素繊維などを挙げることができる。これらの中でも安価である活性炭が好適である。この物理的吸着能を有する吸着剤は、熱や脱気することによりアンモニアガスを脱離させることができ、可逆的に吸着できるため、再生して繰り返し使用することができ、しかも安価である。
【００２０】
陽イオン交換能を持つ樹脂としては、強酸性陽イオン交換能を持つ樹脂（官能基として−ＳＯ３Ｈなどをもつ）、弱酸性陽イオン交換能を持つ樹脂（官能基として−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＣＯ−（無水マレイン酸）などをもつ）、強酸性陽イオン交換能を持つ繊維（官能基として−ＳＯ３Ｈなどをもつ）、弱酸性陽イオン交換能を持つ繊維（官能基として−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＣＯ−（無水マレイン酸）などをもつ）などを挙げることができる。さらに、熱可塑性樹脂をイオン交換能を有する官能基（−ＳＯ３Ｈ、−ＣＯＯＨ、−ＣＯＯＣＯ−（無水マレイン酸）など）で変性した樹脂を挙げることができる。これら陽イオン交換能を持つ樹脂はイオン交換容量が大きいため、小さい体積で多くのアンモニアガスを除去することができるという効果を奏する。さらにイオン交換能を持つ樹脂の反応は酸塩基反応のためアンモニアガス吸着力が強く、再放出の心配がない。また、イオン交換能を持つ樹脂は酸（例えば、塩酸など）を作用させることによりアンモニアガスを脱離させることができるため、再生して繰り返し使用することができる。
【００２１】
このような本発明の捕捉材はアンモニアガスとの接触速度が低下しない状態にあるのが好ましい。このような状態にあれば、アンモニアガスの捕捉速度が低下しにくいためである。この「アンモニアガスとの接触速度が低下しない状態」とは、捕捉材が本来有するアンモニアガス捕捉能が低下していない状態をいい、例えば、個々の捕捉材が捕捉材以外の材料によって部分的又は全体的に被覆されている状態や、捕捉材の集合体が捕捉材以外の材料によって包囲されている状態は、捕捉材が本来有するアンモニアガス捕捉能が低下した状態にあるため、本発明においては好ましくない。
【００２２】
参考例としてニッケル水素電池の一例について、模式的断面図である図２を基に説明する。
【００２３】
図２におけるニッケル水素電池は、容器本体部２ｅと前記容器本体部２ｅの内部に収納部２ａを備えた容器の、容器本体部２ｅに電極群２ｄ及び電解液２ｃが収納されており、容器本体部２ｅの上方には、電極群２ｄ及び電解液２ｃのいずれも存在しないデッドスペース２ｆが形成されている。このデッドスペース２ｆの容器本体部の側面と接する状態で収納部２ａが配置している。この収納部２ａは電解液２ｃと接触しない位置に配置しているとともにデッドスペース２ｆ側にフィルムなどのアンモニアガスの通過を妨げるものの存在しない開口部を有するため、電解液が到達不可能であると同時にアンモニアガスが収納部２ａ内へ自由に通過できる状態にある。そして、この収納部２ａには前述のような捕捉材２ｂが収納されている。なお、捕捉材２ｂの量は発電部（電極群と電解液からなる）から発生するアンモニアガス量によって適宜調節することができる。
【００２４】
参考例のニッケル水素電池はこのような状態にあるため、電極群２ｄから発生したアンモニアガスは、電解液２ｃ、さらに電池内のデッドスペース２ｆへと拡散し、収納部２ａの開口部を通り、収納部２ａ内に到達する。この収納部２ａ内には捕捉材２ｂが収納されているため、アンモニアガスは捕捉材２ｂにより捕捉される。このように収納部が容器本体部の内部にあると、迅速にアンモニアガスを捕捉することができるため有効である。なお、収納部２ａの開口部にはアンモニアガスの透過を妨げるフィルムなどが存在していないため、アンモニアガスの捕捉性に優れている。
【００２５】
図２の態様においては、収納部２ａはデッドスペース２ｆの容器本体部の側面とのみ接する状態で配置しているが、デッドスペース２ｆの容器本体部の上面とのみ接する状態にあっても、側面と上面のいずれとも接する状態にあっても良い。また、図２の態様においては、収納部２ａ全体がデッドスペース２ｆに存在するように配置しているが、電解液２ｃが収納部２ａ内に浸入する可能性がない、つまり電解液２ｃが捕捉材２ｂへ到達不可能であれば、収納部２ａの一部が電解液２ｃと接触していても良い。具体的には、据置型のニッケル水素電池の場合、開口部が電解液面よりも上部になるように位置していれば、電解液２ｃが収納部２ａ内に浸入して、捕捉材２ｂのアンモニアガス捕捉作用を阻害することがない。このように、ニッケル水素電池の使用状況下において、電解液が収納部の内部へ到達不可能な状態にある必要がある。
【００２６】
また、図２の態様においては、フィルムなどのアンモニアガスの通過を妨げるものの存在しない開口部であるが、アンモニアガスの透過を妨げない不織布などの多孔性シートを配置して、捕捉材２ｂの収納部２ａからの脱落を抑制した開口部とすることもできる。
【００２７】
更に、図２は、１つの容器本体部２ｅの内部に１つの収納部２ａを備えた容器の態様であるが、参考例のニッケル水素電池はこのような態様に限定されず、２つ以上の容器本体部のいずれか１つの容器本体部の内部に１つの収納部を備えた容器の態様、１つの容器本体部の内部に２つ以上の収納部を備えた容器の態様、或いは２つ以上の容器本体部の内部に２つ以上の収納部を備えた容器の態様であっても良い。更には、後述のような外部に収納部を更に備えていても良い。
【００２８】
なお、図２のように収納部２ａが容器本体部２ｅの内部にある場合、収納部２ａは強アルカリ性である電解液と接触する可能性があるので、収納部２ａの構成素材は耐アルカリ性であるのが好ましい。なお、耐アルカリ性であるかどうかは、次のようにして確認することができる。
（１）対象となる素材を温度２０℃、相対湿度６５％の状態で２４時間放置した後に、精密天秤で秤量（Ｗｂ）する。
（２）対象となる素材を３１％水酸化カリウム水溶液中で１時間煮沸する。その後、対象となる素材を蒸留水で洗浄し、乾燥する。
（３）上記（２）の素材を温度２０℃、相対湿度６５％の状態で２４時間放置した後に、精密天秤で秤量（Ｗａ）する。
（４）上記煮沸後の素材の重量（Ｗａ）が煮沸前の素材の重量（Ｗｂ）の９５％以上あれば、その素材は耐アルカリ性であると判断できる。
【００２９】
このような耐アルカリ性の素材として、例えば、無機物（シリカ、アルミナなど）、ポリオレフィン系樹脂（特にポリエチレン、ポリプロピレンなど）、塩化ビニル、フッ素樹脂、金属（ニッケル、ステンレス鋼、チタンなど）などを挙げることができる。
【００３０】
このように、ニッケル水素電池の基本構成を替えることなく、アンモニアガスを捕捉することができる。参考例のニッケル水素電池は上述のような収納部に捕捉材を収納していること以外（例えば、容器本体部、電極群、電解液など）は、従来のニッケル水素電池と全く同様であることができる。
【００３１】
本発明の、収納部が容器本体部の外部にあり、収納部と容器本体部が直接接続されているニッケル水素電池について、模式的断面図である図３を基に説明する。
【００３２】
図３におけるニッケル水素電池は、容器本体部３ｅとこの容器本体部３ｅに収納部３ａが直接接続された容器の、容器本体部３ｅに電極群３ｄ及び電解液３ｃが収納されており、容器本体部３ｅの上方には、電極群３ｄ及び電解液３ｃのいずれも存在しないデッドスペース３ｆが形成されている。このデッドスペース３ｆと収納部３ａとは通気孔３ｇを介して接続されている。この収納部３ａはデッドスペース３ｆと接続されていて、通気孔３ｇにはフィルムなどのアンモニアガスの通過を妨げるものが存在していないため、電解液が到達不可能であると同時にアンモニアガスが収納部３ａ内へ自由に通過できる状態にある。そして、この収納部３ａには前述のような捕捉材３ｂが収納されている。なお、捕捉材３ｂの量は発電部（電極群と電解液からなる）から発生するアンモニアガス量によって適宜調節することができる。
【００３３】
図３のニッケル水素電池はこのような状態にあるため、電極群３ｄから発生したアンモニアガスは、電解液３ｃ、さらに電池内のデッドスペース３ｆへと拡散し、通気孔３ｇを通過して収納部３ａ内に到達する。この収納部３ａ内には捕捉材３ｂが収納されているため、アンモニアガスは捕捉材３ｂにより捕捉される。なお、通気孔３ｇにアンモニアガスの透過を妨げるフィルムなどが存在していないため、アンモニアガスの捕捉性に優れている。
【００３４】
図３の態様においては、収納部３ａはデッドスペース３ｆと直接接続されているが、電解液が収納部３ａへ到達不可能であれば、デッドスペース３ｆと接続されている必要はなく、電解液３ｃの存在する箇所と接続されていても良い。但し、後者の場合には、電解液が収納部３ａへ浸入して電池性能を低下させたり、捕捉材の捕捉性能を低下させないように、通気性防水膜などを取り付ける必要がある。しかしながら、通気性防水膜などを取り付けることは、捕捉材とアンモニアガスとの接触速度を低下させることになるため、前者のようにデッドスペース３ｆと接続するのが好ましい。なお、通気孔３ｇの位置は特に限定するものではなく、容器本体部の壁面、上部、或いは下部のいずれの場所と接続されていても良い。また、図３のように収納部が容器本体部と直接接続されて、容器本体部の外部に配置している場合、収納部は電解液と接触することがないので、収納部の構成素材は特に限定されない。
【００３５】
本発明の収納部が容器本体部の外部にあるニッケル水素電池の別の態様である、導通管を介して収納部と容器本体部とが接続されている態様について、模式的断面図である図４を基に説明する。
【００３６】
図４におけるニッケル水素電池は、容器本体部４ｅと前記容器本体部４ｅから導通管４ｇを介して収納部４ａと接続された容器の、容器本体部４ｅに電極群４ｄ及び電解液４ｃが収納されており、容器本体部４ｅの上方には、電極群４ｄ及び電解液４ｃのいずれも存在しないデッドスペース４ｆが形成されている。このデッドスペース４ｆと収納部４ａとを接続するように導通管４ｇが配置している。この収納部４ａは導通管４ｇを介してデッドスペース４ｆと接続されているとともに、デッドスペース４ｆと導通管４ｇとの接続部、導通管４ｇ内部、導通管４ｇと収納部４ａとの接続部（開口部）のいずれの箇所にもアンモニアガスの通過を妨げるものが存在していないため、電解液が到達不可能であると同時にアンモニアガスが収納部４ａ内へ自由に通過できる状態にある。そして、この収納部４ａには前述のような捕捉材４ｂが収納されている。なお、捕捉材４ｂの量は発電部（電極群と電解液からなる）から発生するアンモニアガス量によって適宜調節することができる。
【００３７】
図４のニッケル水素電池はこのような状態にあるため、電極群４ｄから発生したアンモニアガスは、電解液４ｃ、さらに電池内のデッドスペース４ｆへと拡散し、導通管４ｇを通り、収納部４ａ内に到達する。この収納部４ａ内には捕捉材４ｂが収納されているため、アンモニアガスは捕捉材４ｂにより捕捉される。このように収納部が容器本体部と導通管を介して接続されていると、迅速にアンモニアガスを捕捉することができることに加えて、ニッケル水素電池内のアンモニアガスがなくなった後は収納部内の捕捉材を回収し、再利用しやすい。なお、デッドスペース４ｆと導通管４ｇとの接続部、導通管４ｇ内部、導通管４ｇと収納部４ａとの接続部（開口部）のいずれの箇所にも、アンモニアガスの透過を妨げるフィルムなどが存在していないため、アンモニアガスの捕捉性に優れている。
【００３８】
図４の態様においては、収納部４ａはデッドスペース４ｆと導通管４ｇを介して接続されているが、電解液が収納部４ａへ到達不可能であれば、デッドスペース４ｆと接続されている必要はなく、電解液４ｃの存在する箇所と接続されていても良い。但し、後者の場合には、電解液が収納部４ａへ浸入して電池性能を低下させたり、捕捉材の捕捉性能を低下させないように、通気性防水膜などを取り付ける必要がある。しかしながら、通気性防水膜などを取り付けることは、捕捉材とアンモニアガスとの接触速度を低下させることになるため、前者のように導通管をデッドスペースと接続するのが好ましい。なお、導通管４ｆの接続位置は特に限定するものではなく、容器本体部の壁面、上部、或いは下部のいずれの場所と接続されていても良い。また、図４のように収納部が容器本体部と導通管を介して接続されて、容器本体部の外部に配置している場合、収納部は電解液と接触することがないので、収納部の構成素材は特に限定されない。
【００３９】
図３及び図４の態様は１つの容器本体部と１つの収納部とが接続されている態様であるが、本発明のニッケル水素電池はこのような態様に限定されず、２つ以上の容器本体部が外部に位置する１つの収納部に接続された容器の態様、１つの容器本体部の外部に２つ以上の収納部が接続された容器の態様、或いは２つ以上の容器本体部の外部に２つ以上の収納部が接続された容器の態様であっても良い。更には、前述のように容器本体部の内部にも収納部を備えていても良い。
【００４０】
本発明における別の態様である、３つの容器本体部が外部に位置する１つの収納部に接続された容器からなるニッケル水素電池について、模式的断面図である図５を基に説明する。
【００４１】
図５におけるニッケル水素電池の容器は、容器本体部５ｅ、容器本体部５ｅ'、容器本体部５ｅ''と、それぞれの容器本体部５ｅ、５ｅ'、５ｅ''に接続された導通管５ｇ、導通管５ｇ'、導通管５ｇ''と、これら導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''をまとめるコック５ｈを介して接続されている集合導通管５Ｉと、この集合導通管５Ｉと接続された収納部５ａからなる。なお、個々の容器本体部部５ｅ、５ｅ'、５ｅ''に発電部（それぞれ電極群５ｄ及び電解液５ｃ、電極群５ｄ'及び電解液５ｃ'、電極群５ｄ''及び電解液５ｃ''）がそれぞれ収納されており、個々の容器本体部部５ｅ、５ｅ'、５ｅ''の上方にデッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''がそれぞれ形成されており、これらデッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''にそれぞれ導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''が接続されている。前記収納部５ａは集合導通管５Ｉ及び各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''を介して各デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''と接続されているとともに、デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''と導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''との接続部、導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''及び集合導通管５Ｉの内部、導通管５Ｉと収納部５ａとの接続部（開口部）のいずれの箇所にもアンモニアガスの通過を妨げるものが存在していないため、電解液が到達不可能であると同時にアンモニアガスが収納部５ａ内へ自由に通過できる状態にある。そして、この収納部５ａには前述のような捕捉材５ｂが収納されている。なお、捕捉材５ｂの量は発電部（電極群と電解液からなる）から発生するアンモニアガス量によって適宜調節することができる。
【００４２】
図５のニッケル水素電池はこのような状態にあるため、各々の電極群５ｄ、５ｄ'、５ｄ''からから発生したアンモニアガスは、それぞれの電解液５ｃ、５ｃ'、５ｃ''を通り、さらに各デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''へと拡散し、各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''、コック５ｈ、集合導通管５Ｉを通り、収納部５ａ内に到達する。この収納部５ａ内には捕捉材５ｂが収納されているため、アンモニアガスは捕捉材５ｂにより捕捉される。このように収納部が複数の容器本体部と導通管を介して接続されていると、迅速にアンモニアガスを捕捉することができる。また、各デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''と各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''との接続部、各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''及び集合導通管５Ｉの内部、集合導通管５Ｉと収納部５ａとの接続部（開口部）のいずれの箇所にも、アンモニアガスの透過を妨げるフィルムなどが存在していないため、アンモニアガスの捕捉性に優れている。更に、ニッケル水素電池内のアンモニアガスがなくなった後はコック５ｈを閉じて収納部内の捕捉材５ｂを回収し、再利用することができる。
【００４３】
図５における態様の容器では容器本体部が３つで収納部は１つであるが、容器本体部の数と収納部の数は特に限定されるものではない。なお、各導通管５ｇ、５ｇ'、５ｇ''は容器本体部のどこに接続されていても良いが、図４の場合と同様に各デッドスペース５ｆ、５ｆ'、５ｆ''に接続されているのが好ましい。更に、図５の場合の収納部の構成素材も特に限定されない。
【００４４】
以上のように、本発明のニッケル水素電池は自己放電の原因となるアンモニアガスを捕捉可能な捕捉材が収納されている収納部を備えているため、アンモニアガスを迅速に除去することができる。したがって、自己放電を抑制することができ、その結果、寿命の長いニッケル水素電池である。また、捕捉材が固体酸からなると、電解液であるアルカリ溶液と中和反応が進行するということもないため、所望容量を示すニッケル水素電池である。
【００４５】
本発明のニッケル水素電池は、例えば、自動車用電池として好適に使用することができる。
【００４６】
以下に本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００４７】
【実施例】
（参考例１）
ポリエチレン／ポリプロピレン１６分割繊維からなる、湿式法により形成した繊維ウエブに対して水流を噴出して、ポリエチレン極細繊維とポリプロピレン極細繊維とを発生させ、更に融着処理によりポリエチレン極細繊維を融着させた不織布６ｆ（空隙率：８０％、平均孔径：９μｍ、厚さ：０．３ｍｍ、通気度：１５．３ｍｌ／ｃｍ２・秒）を用意した。
【００４８】
また、図６に示すような放電処理装置、つまり、誘電体６ｄ、６ｅとしてポリテトラフルオロエチレン膜（実質的に非多孔質、厚さ：０．１ｍｍ）を担持した、一対の平板状ステンレススチール電極６ｂ、６ｃ（大きさ：１５０ｍｍ×２１０ｍｍ）を、誘電体６ｄ、６ｅ同士が対向するように配置した放電処理装置６を用意した。
【００４９】
次いで、前記放電処理装置６の誘電体６ｄ、６ｅによって、前記不織布６ｆを一方の平板状ステンレススチール電極６ｂの自重を利用して挟持した状態で、大気圧下、空気中で、両極性正弦波電圧（高周波電源ＡＧＩ−０２０（春日電気製）６ａ、出力：８００Ｗ、単位面積あたりの出力：１．６Ｗ／ｃｍ２、単位面積あたりのエネルギー：１２．７Ｊ／ｃｍ２、周波数：２０ｋＨｚ）を両電極間に１０秒間印加して、不織布６ｆの内部空隙で放電を発生させて親水化を実施して、親水化不織布を製造し、電池のセパレータとした。
【００５０】
また、電極の集電体として、非発泡ニッケル基材を用いたペースト式ニッケル正極（３３ｍｍ、１８２ｍｍ長）と、ペースト式水素吸蔵合金負極（メッシュメタル系合金、３３ｍｍ、２４７ｍｍ長）とを作成した。
【００５１】
次いで、３５ｍｍ幅、４１０ｍｍ長に裁断したセパレータを、正極と負極との間に挟み込み、渦巻き状に巻回して、ＳＣ型対応の電極群２ｄを作成した。
【００５２】
また、図２に示すように、容器本体部２ｅ（外装缶）のデッドスペース２ｆとなる領域に容器本体部２ｅの側面と接する状態でポリエチレン製収納部２ａ（たて１０ｍｍ、よこ１０ｍｍ、高さ１ｍｍ、上方が開放して開口部を形成）が配置した容器を用意した。
【００５３】
次いで、容器本体部２ｅ（外装缶）に前記電極群２ｄを収納した後、電解液として５Ｎ−水酸化カリウム及び１Ｎ−水酸化リチウムを容器本体部２ｅ（外装缶）の上方に位置する収納部２ａと接触しないように容器本体部２ｅ（外装缶）に注液した。
【００５４】
次いで、収納部２ａに捕捉材２ｂとして、強酸性陽イオン交換能を持つ樹脂粉体（アンモニアガス濃度の減少量：３．９０ｍｍｏｌ／ｇ、ムロマチテクノス社製×ＳＣ−１６１４）を０．５ｇ収納した後、封緘してニッケル−水素電池２を作成した。
【００５５】
次いで、ニッケル−水素電池２を、０．１Ｃで容量に対して１５０％充電した後、０．１Ｃで放電し、終止電圧が１．０Ｖでの初期容量（Ａ）を測定した。次いで、０．１Ｃで容量に対して１５０％充電した後、温度６５℃の恒温室内に５日間放置した。その後、再度、０．１Ｃで放電し、終止電圧が１．０Ｖでの容量（Ｂ）を測定した。これらの結果から、次式により容量保持率を算出した。その結果、容量保持率は３１．４％を示した。この結果から、参考例１のニッケル水素電池は自己放電抑制作用に優れていることがわかった。
（容量保持率、％）＝（Ｂ／Ａ）×１００
【００５６】
（参考例２）
捕捉材２ｂとして濃硫酸（アンモニアガス濃度の減少量：５．７０ｍｍｏｌ／ｇ、和光純薬製）０．５ｇ使用した以外は参考例１と同様にしてニッケル−水素電池２を作成した。次いで、ニッケル−水素電池２の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は３３．５％を示した。この結果から、参考例２のニッケル水素電池は自己放電抑制作用に優れていることがわかった。
【００５７】
（実施例１）
参考例１と同様にして製造したＳＣ型対応の電極群２ｄを用意した。
【００５８】
また、図４に示すように、容器本体部４ｅ（外装缶）のデッドスペース４ｆ（壁面）となる領域にステンレス製導通管４ｇ（内径：１ｍｍ）を介してステンレス製収納部４ａと接続された容器を用意した。
【００５９】
次いで、容器本体部４ｅ（外装缶）に前記電極群４ｄを収納した後、電解液として５Ｎ−水酸化カリウム及び１Ｎ−水酸化リチウムを容器本体部４ｅ（外装缶）に注液した。
【００６０】
次いで、この収納部４ａに捕捉材４ｂとして、強酸性陽イオン交換能を持つ樹脂粉体（アンモニアガス濃度の減少量：３．９０ｍｍｏｌ／ｇ、ムロマチテクノス社製ＸＳＣ−１６１４）を０．５ｇ収納した後、封緘してニッケル−水素電池４を作成した。
【００６１】
次いで、このニッケル−水素電池４の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は２９．７％を示した。この結果から、本発明のニッケル水素電池は自己放電抑制作用に優れていることがわかった。
【００６２】
（実施例２）
捕捉材４ｂとして濃硫酸（アンモニアガス濃度の減少量：５．７０ｍｍｏｌ／ｇ、和光純薬製）０．５ｇ使用した以外は実施例１と同様にしてニッケル−水素電池４を作成した。次いで、ニッケル−水素電池４の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は３０．５％を示した。この結果から、本発明のニッケル水素電池は自己放電抑制作用に優れていることがわかった。
【００６３】
（比較例１）
収納部２ａに捕捉材２ｂを投入しなかったこと以外は参考例１と同様にしてニッケル−水素電池２を作成した。次いで、ニッケル−水素電池２の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は２．８％を示した。
【００６４】
（比較例２）
収納部４ａに捕捉材４ｂを入れなかったこと以外は実施例１と同様にしてニッケル−水素電池４を作成した。次いで、ニッケル−水素電池４の容量保持率を参考例１と同様にして測定したところ、容量保持率は３．５％を示した。
【００６５】
【発明の効果】
本発明のニッケル水素電池はアンモニアガスの捕捉速度が速く、アンモニアガス捕捉性の優れている。また、収納部に収納された捕捉材によってアンモニアガスが捕捉されるため新たなイオンが電解液内に残るなどの弊害がなく、また残留イオンを除去するための特別な装置を必要としない。
【００６６】
【００６７】
しかも、前記容器は１以上の容器本体部と１以上の収納部とを備えており、前記少なくとも１つの容器本体部の外部に前記少なくとも１つの収納部を備えているため、前記効果に加えて、ニッケル水素電池内のアンモニアガスがなくなった後は収納部内の捕捉材を回収し、再利用しやすい。前記収納部は導通管を介して前記容器本体部と接続されていることができる。
【００６８】
前記捕捉材がアンモニアガスとの接触速度が低下しない状態にあると、アンモニアガスを速やかに捕捉することができる。
【００６９】
本発明のニッケル水素電池の前記捕捉材が酸からなっていると、酸塩基反応によりアンモニアガスを捕捉できるため、アンモニアガスの再放出の可能性がない。特に酸が液体の酸や固体酸（特に陽イオン交換能を持つ樹脂）からなると、イオン交換容量が大きいため、小さい体積で多くのアンモニアガスを捕捉することができる。また、アンモニア捕捉材が物理吸着能を有するものからなると、可逆的に吸着できるため、再生して繰り返し使用することができる。また、安価である。
【００７０】
本発明のニッケル水素電池は自動車用電池として好適に使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 アンモニアガスを捕捉可能であるかどうかを判断する測定装置の模式的断面図
【図２】 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の内部に前記収納部を備えているニッケル水素電池の模式的断面図
【図３】 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の外部に前記収納部を備えているニッケル水素電池の模式的断面図
【図４】 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の外部に導通管を介して前記収納部を備えているニッケル水素電池の模式的断面図
【図５】 容器に３つの容器本体部と１つの収納部とを備えており、前記３つの容器本体部の外部に導通管を介して１つの収納部を備えているニッケル水素電池の模式的断面図
【図６】 電池用セパレータを親水化するための放電処理装置の模式的断面図
【符号の説明】
１ アンモニアガスを捕捉可能であるかどうかを判断する測定装置
１ａ ２５０ｍｌ三角フラスコ
１ｂ ガラス栓
１ｃ 試料
２ 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の内部に前記収納部を備えているニッケル水素電池
３ 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の外部に前記収納部を備えているニッケル水素電池
４ 容器に容器本体部と収納部とを備えており、前記容器本体部の外部に導通管を介して前記収納部を備えているニッケル水素電池
５ 容器に３つの容器本体部と１つの収納部とを備えており、前記３つの容器本体部の外部に導通管を介して１つの収納部を備えているニッケル水素電池
２ａ、３ａ、４ａ、５ａ 収納部
２ｂ、３ｂ、４ｂ、５ｂ アンモニアガス捕捉材
２ｃ、３ｃ、４ｃ、５ｃ、５ｃ'、５ｃ'' 電解液
２ｄ、３ｄ、４ｄ、５ｄ、５ｄ'、５ｄ'' 電極群
２ｅ、３ｅ、４ｅ、５ｅ、５ｅ'、５ｅ'' 容器本体部
２ｆ、３ｆ、４ｆ、５ｆ、５ｆ'、５ｆ'' デッドスペース
３ｇ 通気孔
４ｇ、５ｇ、５ｇ'、５ｇ'' 導通管
５ｈ コック
５Ｉ 集合導通管
６ 放電処理装置
６ａ 高周波電源
６ｂ、６ｃ 平板状ステンレススチール電極
６ｄ、６ｅ 誘電体
６ｆ 不織布
Claims (8)
- 電解液が到達不可能であり、しかも開口部を有する収納部を備えた容器を備えており、前記収納部にアンモニアガスを捕捉可能な捕捉材が収納されているニッケル水素電池であり、前記容器は１以上の容器本体部と１以上の収納部とを備えており、前記少なくとも１つの容器本体部の外部に前記少なくとも１つの収納部を備えていることを特徴とする、ニッケル水素電池。
- 前記収納部は導通管を介して前記容器本体部と接続されていることを特徴とする、請求項１記載のニッケル水素電池。
- 前記捕捉材はアンモニアガスとの接触速度が低下しない状態にあることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載のニッケル水素電池。
- 前記捕捉材が酸からなることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のニッケル水素電池。
- 前記捕捉材が固体酸からなることを特徴とする、請求項１〜請求項４のいずれかに記載のニッケル水素電池。
- 前記固体酸が陽イオン交換能を持つ樹脂からなることを特徴とする、請求項５記載のニッケル水素電池。
- 前記捕捉材が物理吸着能を有するものからなることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のニッケル水素電池。
- 自動車用電池として使用することを特徴とする、請求項１〜請求項７のいずれかに記載のニッケル水素電池。
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