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。
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
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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
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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
−水素蓄電池が開発された しかし新たに大幅な容量密
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はいずれも正極で電池容量を規制し 負極は充電や放電
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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
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。
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
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
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いれ まずニッケル正極としては多孔度95%厚さ1゜5mm
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ィスバージョンを添加し補強し九 厚さは0.31±0
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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。
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
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3. Z r Vi、sN i +、sなどの014
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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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