JPH03133066A - ニッケル・水素アルカリ蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的コ （産業上の利用分野） 本発明はニッケル・水素アルカリ蓄電池に関する。

（従来の技術） 近年、水素吸蔵合金を含む水素吸蔵合金電極を負極に用
い、ニッケル酸化物を含むニッケル酸化物電極を正極に
用いたニッケル中水素アルカリ蓄電池は、一般的なアル
カリ蓄電池であるニッケル・カドミウム蓄電池に比べて
１，５倍以上のエネルギー密度を得ることができ、高容
世化に対応可能な電池として各種検討されている。

上述したニッケル・水素アルカリ蓄電池は、前記水素吸
蔵合金電極と、前記ニッケル酸化物電極とをセパレータ
を介して渦巻状に捲回した電極群を外装缶内に収納して
密閉した構造になっている。

従来、前記ニッケル・水素アルカリ蓄電池は、般的なア
ルカリ蓄電池と同様に前記外装缶が負極の端子を兼ねて
おり、前記電極群の最外周端が負極である水素吸蔵合金
電極の端部となるようにし、前記外装缶の内壁に水素吸
蔵合金電極を接触させて集電する構造のもの（特開昭Ｇ
ｏ−１００３８２号、特開昭８０−１３００５３号、特
開昭８１−９９２７８号）が知られている。このように
電極群の最外周端が水素吸蔵合金電極の端部となるよう
な構造にすることによって製造工程が簡素になり、集電
が確実になり、しかも過充電時にニッケル酸化物電極か
ら発生した酸素ガスを水素吸蔵合金電極で水に還元し、
電池内部の圧力上昇を抑え電池特性の安定化が図られる
。従って、電極群の最外周端が水素吸蔵合金電極の端部
となるような構造にすることにより、酸素ガスの還元が
効率よく行なわれ、より電池特性の安定化することがで
きる。

しかしながら、従来のニッケル・水素アルカリ蓄電池で
は、■過充電時（高率充電時）での電池内部圧力が大幅
に上昇するという問題、■大電流放電時の分極による電
圧降下が大きくなるという問題、及び■電極群の最内周
のニッケル酸化物電極の位置が規制されないためニッケ
ル酸化物電極の膨潤が大きくなり、正極活物質の利用率
が低くなるという問題がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は従来の課題を解決するためになされたもので、
電池内部圧力の上昇を抑え、電圧降下が低減されると共
に、ニッケル酸化物電極の利用率を向上させて電池容量
を高めたニッケル・水素アルカリ蓄電池を提供しようと
するものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、水素吸蔵合金を含む水素吸蔵合金電極と、ニ
ッケル酸化物を含むニッケル酸化物電極とをセパレータ
を介して渦巻状に捲回した電極群を外装缶内に収納し、
かつ密閉したニッケル・水素アルカリ蓄電池において、
前記電極群はその最内周端及び最外周端に前記水素吸蔵
合金電極の端部がそれぞれ位置する構造であることを特
徴とするニッケル・水素アルカリ蓄電池である。

前記水素吸蔵合金電極に含まれる水素吸蔵合金としては
、格別制限されるものではなく、電解液中で電気化学的
に発生させた水素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水
素を容易に放出できるものであればよいが、ＬＡＮｊｓ
合金、ＭｍＮｉ５合金（ミツシュメタル）若しくはＬｍ
ＮＩｓ合金（Ｌａ富化ミツシュメタル）　及びこれら合
金のＮ１の一部をＣｏ。

ＡＮ　ＳＭｎ５ＰｅＳＣｕ、　Ｔｉ及びＣｒからなる群
より選択される少なくとも一つで置換した多元系合金が
望ましい。前記水素吸蔵合金電極がこれらの水素吸蔵合
金を含むことにより、電池容量をより高めることができ
、また電池特性をより安定化することができる。

（作用） 本発明によれば、外装缶内に収納された電極群の最内周
端及び最外周端に水素吸蔵合金電極の端部がそれぞれ位
置する構造にしたことにより、ニッケル酸化物電極の全
面に水素吸蔵合金電極を対向させることができる。従っ
て、■過充電時においてニッケル酸化物電極から発生し
た酸素ガスが対向する水素吸蔵合金電極により、迅速に
水に還元され、電池内部の圧力上昇を抑えることができ
、■ニッケル酸化物電極が効率良く利用されるため、電
流密度が軽減されて大電流放電時の分極による電圧降下
を低減することができ、しがも電池容量を高めることが
でき、更に■全でのニッケル酸化物電極の位置が水素吸
蔵合金電極により規制されるためニッケル酸化物電極の
膨潤を抑制し、正極活物質の利用率の低下を防止してニ
ッケル酸化物電極を効率よく利用できる。

（実施例） 以下、本発明のニッケル水素二次電池を実施例において
、さらに具体的に説明する。

実施例１ まず、ＬｆｆｌＮｉ４．ｚ　ＣＯｏ、２　Ｍｎｏ、ｉ　
　Ａｇ３．３　　（Ｌｍ・Ｌａ富化ミツシュメタル）で
示される組成の水素吸蔵合金を機械的に粒径７４μｍ以
下に粉砕して粉末化した。つづいて、前記水素吸蔵合金
粉末に結着剤としてＰＴＦＥ、粘性剤としてＣＭＣ及び
ボリアクル酸ソーダ、導電剤としてカーボンブラック及
び水を添加してペーストを調製した後、このペーストを
バンチトメタルの基板に塗布・乾燥・圧延し９５ｍｍＸ
　３９ｍｖＸ　０．４０ｍｖに裁断し、水素吸蔵合金電
極を作製した。

一方、水酸化ニッケル９０重量部及び−酸化コバルト１
０重量部に結着剤、粘性剤及び水を添加してペーストを
Ｈ”Ａした後、このペーストをニッケル焼結繊維基板（
多孔度９５％）に充填・乾燥・圧延し６３ｍｍＸ　３９
ｍｎ＋Ｘ　０．７０ｍｍに裁断し、ニッケル酸化物電極
を作製した。

第１図に示すように前記方法で作製した水素吸蔵合金電
極１とニッケル酸化物電極２との間に厚さ０．２０＋ｇ
ｍのポリアミド製不織布のセパレータ３を介在させ、水
素吸蔵合金電極１の両端部が最内周端及び最外周端とな
るように渦巻状に捲回して電極群を作製した。この電極
群を圧力検ａ器を付けたアクリル樹脂製容器のＡＡサイ
ズの空間に挿入し、この空間にＫＯＨ７規定、Ｌｉ０Ｈ
１規定の電解液を２．４ｍＮ注液し、封口して第３図に
示すような試験セルを組立てた。即ち、この試験セルは
アクリル樹脂製のケース本体１１とキャップ１２とから
なる電池ケースを備える。前記ケース本体１１の中心部
には、ＡＡサイズの電池の金属容器と同一の内径及び高
さを有する空間１３が形成されており、この空間１３内
部には電極群１４が収納され、更に電解液が収容されて
いる。前記キャップ１２は、封口板の役割を果たしてい
ると共に、圧力検出器１５を取り付けて電池内圧を検出
できるようになっている。前記ケース本体１１上には、
前記キャップ１２がゴムシート■６及び０リングＩ７を
介してボルト１８及びナツトＩ９により気密に固定され
ている。水素吸蔵合金電極からの負極リード２０とニッ
ケル酸化物電極からの正極り−ド２１は、前記ゴムシー
ト１６と前記０リング１７との間を通して導出されてい
る。

比較例１ 第２図に示すように実施例１と同様に作製した水素吸蔵
合金電極１′とニッケル酸化物電極２゜との間に厚さ０
．２０ｍｍのポリアミド製不織布のセパレータ　３′を
介在させ、ニッケル酸化物電極２゜の端部が最内周端、
水素吸蔵合金電極１′が最外周端になるように渦巻状に
捲回して電極群を作製した以外、実施例１と同様な試験
セルを組立てた。

得られた実施例１の試験セル（公称容量１１００ωＡｈ
　）及び比較例１の試験セル（公称容量９５０ｍＡｈ）
を温度４５℃下で２４時間静置した後、電池容量の　１
５０％まで初充電（電流値、実施例１　：１ｌＯｓＡ、
比較例１　；９５ｉＡ　）を行なった。

初充電後、ＩＣｍＡで電池容量の１５０％までの充電、
ＩＣＩｍＡで０．８ｖまでの放電を行なって、サイクル
特性試験を行なった。但し、充電と放電との間及び放電
と充電との間にそれぞれ３０分間の休止時間をとった。

かかるサイクル特性試験において、初充電後　ｌサイク
ル目で電池電圧が１．ＯＶに達するまでの放電容量及び
３０サイクル目でＳＣｉ＾の大電流放電を行なった時の
電池電圧が１．Ｏｖに達したときの放電容量を下記第１
表に示した。また、３０サイクル目で５ＣｍＡの大電流
放電を行なった時の放電容量に対する電池電圧の変化を
第５図に示す。更に、サイクル特性試験において電池内
圧が２０Ｊ／ａｍ２に達したときのサイクル数（サイク
ル寿命）を同第１表に併記した。

第　　１　　表 ＊１・・・放電容量。

＊２・・・５　ＣｍＡ放電時の放電容量。

第１表及び第５図より明らかなように実施例１の試験セ
ルは比較例１の試験セルと比べて、サイクル寿命が長く
、５Ｃｉ＾放電の大電流放電特性についても、作動電圧
が高く（分極が大きい）、シかも放電容量が大きく良好
であるのがわかった。

また、前記サイクル特性試験において５０サイクル目の
充電時の充電容量に対する電池内圧の挙動を第４図に示
した。この第４図により明らかなように実施例１の試験
セルは、ＩＣｍＡの高率充電であるにもかかわらず電池
内圧は６ｋｇ／　ｃｍ２程度までしか上昇せず、酸素ガ
スの還元反応が迅速に行なわれているのがわかった。一
方、比較例１の試験セルは、ＩＣｍＡの高率充電におい
て電池内圧が１３ｋｇ／ａ１１２程度まで上昇し、酸素
ガスの還元反応が迅速に行なわれていないことがわかっ
た。

［発明の効果コ 以上詳述した如く、本発明によれば過充電時における電
池内部圧力の上昇を抑え、大電流放電時の分極による電
圧降下を低減することができ、かつ電池の高容量化に充
分に対応可能なニッケル・水素アルカリ蓄電池を提供す
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１の電極群を示す断面図、第２図は比較
例１の電極群を示す断面図、第３図は実施例で用いた試
験セルを示す断面図、第４図はサイクル特性試験におい
て５０サイクル目の充電時の充電容量に対する電池内圧
の変化を示す特性図、第５図は大電流放電試験における
放電容量に対する電池電圧の変化を示す特性図である。 ■・・・水素吸蔵合金電極、２・・・ニッケル酸化物電
極、３・・・セパレータ、１１・・・ケース本体、１２
・・・キャップ、１４・・・電極群、１５・・・圧力検
出器。 第１

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水素吸蔵合金を含む水素吸蔵合金電極と、ニッケル酸化
   物を含むニッケル酸化物電極とをセパレータを介して渦
   巻状に捲回した電極群を外装缶内に収納し、かつ密閉し
   たニッケル・水素アルカリ蓄電池において、前記電極群
   はその最内周端及び最外周端に前記水素吸蔵合金電極の
   端部がそれぞれ位置する構造であることを特徴とするニ
   ッケル・水素アルカリ蓄電池。