JPH03165468A - 密閉型ニッケル―水素蓄電池とその作動法 - Google Patents
密閉型ニッケル―水素蓄電池とその作動法Info
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- JPH03165468A JPH03165468A JP1305459A JP30545989A JPH03165468A JP H03165468 A JPH03165468 A JP H03165468A JP 1305459 A JP1305459 A JP 1305459A JP 30545989 A JP30545989 A JP 30545989A JP H03165468 A JPH03165468 A JP H03165468A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は密閉型のニッケル−水素蓄電池に関すム
従来の技術
各種の電源として広く使われている蓄電池として鉛電池
とアルカリ電池がある。それに最近では有機系電解液を
用いたリチウム二次電池が注目されている。
とアルカリ電池がある。それに最近では有機系電解液を
用いたリチウム二次電池が注目されている。
このうちアルカリ蓄電池は高信頼性が期待でき、小形軽
量化も可能などの理由で小型電池は各種ボタプル機器用
に 大型は産業用として広く使われてき九 このアルカリ蓄電池において、正極としてニッケル医
負極としてはカドミウムを用いたニッケル−カドミウム
アルカリ蓄電池とくに密閉型が最も広く使用されていも
ところで最近の電池への最も大きな要望は使用機器の
小型軽量化にともなう高エネルギー密度化であム そこ
でこの電池系でも高エネルギー密度化が図られている力
丈 −層の高エネルギー密度を達成するために金属水素
化物つまり水素吸蔵合金極を使ったニッケル−水素蓄電
池が注目され製法などに多くの提案がされていも なお高エネルギー密度の点ではリチウム二次電池が優れ
ているが電解液の分解を抑制するために充電は１００％
出来ないので充放電サイクルの繰り返しにより容量が低
下する。すなわち初期に示す高エネルギー密度の持続が
困難である。さらにリチウム極の変形などの大きな課題
が残っている。
量化も可能などの理由で小型電池は各種ボタプル機器用
に 大型は産業用として広く使われてき九 このアルカリ蓄電池において、正極としてニッケル医
負極としてはカドミウムを用いたニッケル−カドミウム
アルカリ蓄電池とくに密閉型が最も広く使用されていも
ところで最近の電池への最も大きな要望は使用機器の
小型軽量化にともなう高エネルギー密度化であム そこ
でこの電池系でも高エネルギー密度化が図られている力
丈 −層の高エネルギー密度を達成するために金属水素
化物つまり水素吸蔵合金極を使ったニッケル−水素蓄電
池が注目され製法などに多くの提案がされていも なお高エネルギー密度の点ではリチウム二次電池が優れ
ているが電解液の分解を抑制するために充電は１００％
出来ないので充放電サイクルの繰り返しにより容量が低
下する。すなわち初期に示す高エネルギー密度の持続が
困難である。さらにリチウム極の変形などの大きな課題
が残っている。
発明が解決しようとする課題
ニッケル−水素蓄電池の正極 セバレー久 電解液、電
槽などの構成材料と放電電圧はニッケル−カドミウムア
ルカリ蓄電池と同じと考えていいので、カドミウム極よ
りも容量密度が大きい水素吸蔵合金極が開発できればそ
れだけ高エネルギー密度になる。現状では希土類−ニッ
ケル系のＡＢも形やジルコニウム−ニッケル系などのＡ
Ｂａ形が提案されニッケル−カドミウムアルカリ蓄電池
の１、 ３〜１．６倍のエネルギー密度を持つニッケル
−水素蓄電池が開発された しかし新たに大幅な容量密
度を持つ水素吸蔵合金極が開発できない限りこの値程度
が限度であも そしてこれまでに開発された密閉型のニッケルカドミウ
ム蓄電池や水素吸蔵合金を用いたニッケル−水素蓄電池
はいずれも正極で電池容量を規制し 負極は充電や放電
のリザーブとして実際の容量を正極より１．５〜３倍程
度にかなり多くすることが一般的に行われてき九 この
理由（友 通常の充放電性低 とりわけ過充電時にも安
定な性能を維持することにあっち 課題を解決するための手段 ニッケル正極と水素吸蔵合金負極からなる密閉型ニッケ
ル−水素蓄電池においてニッケル正極の実際の容量と水
素吸蔵合金負極の実際の容量をほぼ等しくする。つまり
従来はこの系でも密閉型のニッケル−カドミウムアルカ
リ蓄電池や鉛蓄電池とまったく同じ考え方にたって正極
律則の電池としてきｋ この考えとはまったく異なり密
閉型でも正極の実際の容量と水素吸蔵合金負極の実際の
容量をほぼ等しくする。つまり従来余分にいれていた負
極の電池内での割合を減らしそれだけ正極を多く入れも その上好ましくは実際の容量のほぼ１００％で充電を終
了したり、過充電領域では低い電流で充電するなどの充
電方式を採用する。負極に使用する水素吸蔵合金が特に
Ｚｒ−ＮｉをベースとするＡＢ２Ｌａｖｅｓ相を含むこ
とが好まししも作用 密閉型でも正極の実際の容量と負極の実際の容量をほぼ
等しくする。つまり従来余分に電槽内にいれていた負極
を減らしそれだけ正極を多く入れることができるのでエ
ネルギー密度はニッケル−カドミウムアルカリ蓄電池の
約２〜２．４倍に達する。
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ケル系のＡＢも形やジルコニウム−ニッケル系などのＡ
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の１、 ３〜１．６倍のエネルギー密度を持つニッケル
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定な性能を維持することにあっち 課題を解決するための手段 ニッケル正極と水素吸蔵合金負極からなる密閉型ニッケ
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閉型でも正極の実際の容量と水素吸蔵合金負極の実際の
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極の電池内での割合を減らしそれだけ正極を多く入れも その上好ましくは実際の容量のほぼ１００％で充電を終
了したり、過充電領域では低い電流で充電するなどの充
電方式を採用する。負極に使用する水素吸蔵合金が特に
Ｚｒ−ＮｉをベースとするＡＢ２Ｌａｖｅｓ相を含むこ
とが好まししも作用 密閉型でも正極の実際の容量と負極の実際の容量をほぼ
等しくする。つまり従来余分に電槽内にいれていた負極
を減らしそれだけ正極を多く入れることができるのでエ
ネルギー密度はニッケル−カドミウムアルカリ蓄電池の
約２〜２．４倍に達する。
これを達成するために着目した点は
（１）水素吸蔵合金は希土類−ニッケル系のＡＢＳ形で
もジルコニウム−ニッケル系などのＡＢｚ形でもカドミ
ウム極に比べれば合金負極律則つまり負極の容量がなく
なって放電を終了させても充放電の繰り返しによる容量
低下の度合がはるかに少なし℃ そして種々の水素吸蔵
合金の中でも繰り返しによるこの容量低下はＺｒ−Ｎｉ
をベースとするＡ Ｂ２Ｌ ａ ｖ ｅ ｓ粗合金が最
も少なし〜（２）正極と負極から実際の容量をほぼ等し
くすれば密閉型のニッケル−カドミウムアルカリ蓄電池
や鉛蓄電池のような負極でのノイマン方式によるガス吸
収は期待できなり℃ ところがこの密閉型ニッケル−水素蓄電池においては電
池内に水素が充満してもニッケル−カドミウム系や鉛系
と異なり放置や放電時に負極が吸収してくれる。また酸
素も電池内に水素が存在する限り負極で水に戻も つま
り充電時は当然である力（極端な場合過放電になっても
今度は正極から水素が発生するので水素は常に電池内に
存在する。 したがって負極で問題になる酸化による劣
化はきわめて小さいことがわかっ丸 つまり極端な過充
電を行なわない限り密閉が保たれることがわかっμ 以上の２点を基本に高エネルギー密度化が可能になっ九 実施例 ニッケル正販 水素吸蔵合金負極とも公知の発泡式を用
いれ まずニッケル正極としては多孔度９５％厚さ１゜５ｍｍ
の発泡状ニッケル板に水酸化ニッケル９２眼 ニッケル
５舐 コバルト３部にカルボキシメチルセルロース溶液
を加えて作ったペーストを充填し加圧して容量密度６０
０ｍＡｈ／ｃｃの電極を４九 その後５％のフッ素樹脂
ディスバージョンを添加し補強し總 厚さは０．８９±
０．０２ｍｍであっ九 幅３３ｍｍ、 長さ２２０ｍ
ｍに裁断し リード板をスポット溶接により取り付けた
つぎに水素吸蔵合金としてＡ１３ａｌａｖｅｓ相合金の
一つであるＺ ｒ Ｍ ｎ ｓ、ｅｃ ｒ ｉ２Ｎ ｉ
１．２を粉砕した後カルボキシメチルセルロース溶液
を加えて作ったペーストを多孔度９５％厚さ０．８ｍｍ
の発泡状ニッケル板に充填し加圧して容量密度１６００
ｍＡｈ／ｃｃの電極を４總 その後５％のフッ素樹脂デ
ィスバージョンを添加し補強し九 厚さは０．３１±０
．０２ｍｍであっ九 この水素吸蔵合金極を幅３３ｍｒ
ｎ、 長さ２３０ｍｍに裁断し リード板をスポット
溶接により取り付は九この時の正極と負極の電気容量は
それぞれ３８７０ｍＡｈと３７６０ｍＡｈであり、その
比率は正極： 負極＝１：０．９７である。
もジルコニウム−ニッケル系などのＡＢｚ形でもカドミ
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なって放電を終了させても充放電の繰り返しによる容量
低下の度合がはるかに少なし℃ そして種々の水素吸蔵
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や鉛蓄電池のような負極でのノイマン方式によるガス吸
収は期待できなり℃ ところがこの密閉型ニッケル−水素蓄電池においては電
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と異なり放置や放電時に負極が吸収してくれる。また酸
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溶接により取り付は九この時の正極と負極の電気容量は
それぞれ３８７０ｍＡｈと３７６０ｍＡｈであり、その
比率は正極： 負極＝１：０．９７である。
セパレータとして厚さ０．１５ｍｍの親水処理ポリプロ
ピレン不織布セパレータを用いて密閉形ニッケル−水素
蓄電池を構成し九 電解液として比重１．２５の苛性カ
リ水溶液に１５ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解して用い
九 電池は５ｕｂＣ型である。この電池をＡとすム つぎに比較のために従来通りの構成として正極に対する
負極の容量を１６３％とした電池をＢとして加え總 正
極は厚さ０．８ｍｍで長さは１８０ｍｍ、 負極は厚
さ０．４ｍｍで長さ２２０ｍｍとし九 まず初期の放電電圧と容量を比較しｆ−Ａについては定
電流３時間率で容量の９０％充電後１０時間率で全体と
して容量の１３０％充電−１，０Ａで０．９■までの定
電流放電を行なつｆ、 Ｂは定電流３時間率で１３０
％充電し九 Ａ、 Ｂとも平均電圧は１．２０Ｖであった力交放電
容量はＡは３． ７Ａｈ、Ｂは２．８Ａｈであつ九 つぎに両電池それぞれ１０セル用匹 これらの充放電条
件で寿命特性を比較しへ その結果 ５００サイクルで
もＡは３．１Ａｈを示し同じサイクルでのＢの２．７Ａ
ｈよりも優れてい九確かに低温例えば０℃で１時間率過
充電ののような苛酷な充電では電池内部で異常なガス圧
の上昇が認められも しかしこのような１時間率充電で
も通常採用されているような電圧や電池温度を検出して
過充電領域になると充電電流が減少する方式を採用する
と異常な内圧上昇を防止できることがわかっ九 な抵 これに使用する水素吸蔵合金としては希土類−ニ
ッケルベースやチタン−ニッケルベースなど多くの合金
が知られているが Ｚ ｒ Ｍｎａ、ｓＣｒｓ、２Ｎ ｉ １．２． Ｚ
ｒＭｎｓ、ａｃ ｒｍ２Ａ ｌ ａ、３Ｎ ｉ １．
３． Ｚ ｒ Ｖｉ、ｓＮ ｉ ＋、ｓなどの０１４
゜Ｃ１５型構造を有するＡＢ２Ｌａｖｅｓ相合金が高い
放重合金を維持しつス 充放電の繰り返しによる容量低
下が最も少ないことが明らかになつ九発明の効果 密閉型ニッケル−水素アルカリ蓄電池においてニッケル
正極の実際の容量と水素吸蔵合金負極の実際の容量をほ
ぼ等しくした構成を採用よ 好ましくは放電容量の１０
０％程度で充電を終了したり、過充電領域では低い電流
で充電するなどの充電方式を採用することにより極めて
高いエネルギー密度を長期にわたって維持できる。
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蓄電池を構成し九 電解液として比重１．２５の苛性カ
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九 電池は５ｕｂＣ型である。この電池をＡとすム つぎに比較のために従来通りの構成として正極に対する
負極の容量を１６３％とした電池をＢとして加え總 正
極は厚さ０．８ｍｍで長さは１８０ｍｍ、 負極は厚
さ０．４ｍｍで長さ２２０ｍｍとし九 まず初期の放電電圧と容量を比較しｆ−Ａについては定
電流３時間率で容量の９０％充電後１０時間率で全体と
して容量の１３０％充電−１，０Ａで０．９■までの定
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容量はＡは３． ７Ａｈ、Ｂは２．８Ａｈであつ九 つぎに両電池それぞれ１０セル用匹 これらの充放電条
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もＡは３．１Ａｈを示し同じサイクルでのＢの２．７Ａ
ｈよりも優れてい九確かに低温例えば０℃で１時間率過
充電ののような苛酷な充電では電池内部で異常なガス圧
の上昇が認められも しかしこのような１時間率充電で
も通常採用されているような電圧や電池温度を検出して
過充電領域になると充電電流が減少する方式を採用する
と異常な内圧上昇を防止できることがわかっ九 な抵 これに使用する水素吸蔵合金としては希土類−ニ
ッケルベースやチタン−ニッケルベースなど多くの合金
が知られているが Ｚ ｒ Ｍｎａ、ｓＣｒｓ、２Ｎ ｉ １．２． Ｚ
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３． Ｚ ｒ Ｖｉ、ｓＮ ｉ ＋、ｓなどの０１４
゜Ｃ１５型構造を有するＡＢ２Ｌａｖｅｓ相合金が高い
放重合金を維持しつス 充放電の繰り返しによる容量低
下が最も少ないことが明らかになつ九発明の効果 密閉型ニッケル−水素アルカリ蓄電池においてニッケル
正極の実際の容量と水素吸蔵合金負極の実際の容量をほ
ぼ等しくした構成を採用よ 好ましくは放電容量の１０
０％程度で充電を終了したり、過充電領域では低い電流
で充電するなどの充電方式を採用することにより極めて
高いエネルギー密度を長期にわたって維持できる。
Claims (5)
- （１）ニッケル正極と水素吸蔵合金負極からなる電池系
においてニッケル正極の実際の容量と水素吸蔵合金負極
の実際の容量をほぼ等しくすることを特徴とする密閉型
ニッケル−水素蓄電池。 - （２）ニッケル正極の容量比率が水素吸蔵合金負極の容
量比率の０．９〜１．１程度である請求項１記載の密閉
型ニッケル−水素蓄電池。 - （３）実際の容量のほぼ１００％で充電を終了する請求
項１記載の密閉型ニッケル−水素蓄電池の作動法。 - （４）過充電領域では低い電流で充電する請求項１記載
の密閉型ニッケル−水素蓄電池の作動法。 - （５）負極に使用する水素吸蔵合金が特にＺｒ−Ｎｉを
ベースとするＡＢ＿２Ｌａｖｅｓ相を含むことを特徴と
する請求項１記載の密閉型ニッケル−水素蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1305459A JPH03165468A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 密閉型ニッケル―水素蓄電池とその作動法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1305459A JPH03165468A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 密閉型ニッケル―水素蓄電池とその作動法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03165468A true JPH03165468A (ja) | 1991-07-17 |
Family
ID=17945401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1305459A Pending JPH03165468A (ja) | 1989-11-24 | 1989-11-24 | 密閉型ニッケル―水素蓄電池とその作動法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03165468A (ja) |
-
1989
- 1989-11-24 JP JP1305459A patent/JPH03165468A/ja active Pending
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