JPH05211069A - 水素吸蔵合金負極を用いる角形密閉アルカリ蓄電池 - Google Patents
水素吸蔵合金負極を用いる角形密閉アルカリ蓄電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電池を高温で放置した場合や急速充電時にお
ける電池内圧の上昇を防止し、電池の変形を防止するこ
とができる耐漏液性に優れた角形密閉アルカリ蓄電池を
提供する。 【構成】 水素吸蔵合金を負極に用いた角形密閉アルカ
リ蓄電池で、水素吸蔵合金にはＣａＣｕ5型構造を有
し、そのＰＣＴ曲線のＨ／Ｍ＝０．７５の時の水素平衡
圧力値が４５℃において１．５kg／cm2以下、８５℃に
おいて５．０kg／cm2以下であり、正極の理論容量に対
する負極の理論容量が１．６５倍以上である電池であ
る。これによって電池を高温で放置した場合や急速充電
を行った場合でも、電池内圧の上昇を防止でき、耐漏液
性を向上させることができる。
ける電池内圧の上昇を防止し、電池の変形を防止するこ
とができる耐漏液性に優れた角形密閉アルカリ蓄電池を
提供する。 【構成】 水素吸蔵合金を負極に用いた角形密閉アルカ
リ蓄電池で、水素吸蔵合金にはＣａＣｕ5型構造を有
し、そのＰＣＴ曲線のＨ／Ｍ＝０．７５の時の水素平衡
圧力値が４５℃において１．５kg／cm2以下、８５℃に
おいて５．０kg／cm2以下であり、正極の理論容量に対
する負極の理論容量が１．６５倍以上である電池であ
る。これによって電池を高温で放置した場合や急速充電
を行った場合でも、電池内圧の上昇を防止でき、耐漏液
性を向上させることができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金を負極に
用いた角形密閉アルカリ蓄電池に関するものである。
用いた角形密閉アルカリ蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、ＡＶ機器、通信機をはじめとする
各種のポータブル機器は小型軽量化、薄型化の傾向にあ
る。そして、一般的にこれらのポータブル機器における
電池収納部の形状は直方体であるため、電池に対しても
収容効率等からその形状が角形であることが要求されて
きている。
各種のポータブル機器は小型軽量化、薄型化の傾向にあ
る。そして、一般的にこれらのポータブル機器における
電池収納部の形状は直方体であるため、電池に対しても
収容効率等からその形状が角形であることが要求されて
きている。
【０００３】このような電源部分の省スペース化、薄型
化に対応して、角形のニッケル・カドミウム蓄電池が開
発され、実用化されているが、さらに高エネルギー密度
の電池の要望が高まってきており、これに対応して、例
えば特開平３−１８４２７５号公報にみられるように負
極に水素吸蔵合金を用いた角形のニッケル・水素蓄電池
が開発されている。
化に対応して、角形のニッケル・カドミウム蓄電池が開
発され、実用化されているが、さらに高エネルギー密度
の電池の要望が高まってきており、これに対応して、例
えば特開平３−１８４２７５号公報にみられるように負
極に水素吸蔵合金を用いた角形のニッケル・水素蓄電池
が開発されている。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】これらの電池を用いた
ポータブル機器は広範囲の環境下で使用されるが、角形
ニッケル・水素蓄電池を用いたポータブル機器を夏期に
自動車内に置いた場合には自動車内の温度が８０℃程度
まで上昇する。このような場合には、負極に用いている
水素吸蔵合金から吸蔵されている水素が放出され、電池
内の圧力が上昇し、安全弁が作動して電解液が電池外部
へ漏液するという問題が生じていた。また、角形ニッケ
ル・水素蓄電池を急速充電する場合には、充電末期に正
極から発生する酸素ガスや、負極の水素吸蔵合金の水素
吸蔵速度の不足による遊離水素の発生によって電池内圧
が上昇し、安全弁が作動して電解液が電池外部へ漏液す
るという問題が生じていた。さらに、角形ニッケル・水
素蓄電池の場合、角形の金属ケースが内圧により変形し
やすく、また材質にもよるが比較的低い圧力で金属ケー
スが弾性変形の限界に達するため、電解液の漏液などの
可能性は大きくなっていた。具体的には、寸法が４８×
１６．４×５．６mmで肉厚が０．２mmの角形の金属ケー
スを用いた場合、内圧による電池厚みの増加の許容範囲
は０．１mm程度である。電池厚みの増加をこの範囲に抑
えるためには電池内圧は５kg／cm2以下でなくてはなら
ない。なお、金属ケースの肉厚を厚くすれば電池内圧の
上昇に耐えることができるが、この場合には実質内容積
が減少して電池の重量エネルギー密度が低下するという
問題がある。
ポータブル機器は広範囲の環境下で使用されるが、角形
ニッケル・水素蓄電池を用いたポータブル機器を夏期に
自動車内に置いた場合には自動車内の温度が８０℃程度
まで上昇する。このような場合には、負極に用いている
水素吸蔵合金から吸蔵されている水素が放出され、電池
内の圧力が上昇し、安全弁が作動して電解液が電池外部
へ漏液するという問題が生じていた。また、角形ニッケ
ル・水素蓄電池を急速充電する場合には、充電末期に正
極から発生する酸素ガスや、負極の水素吸蔵合金の水素
吸蔵速度の不足による遊離水素の発生によって電池内圧
が上昇し、安全弁が作動して電解液が電池外部へ漏液す
るという問題が生じていた。さらに、角形ニッケル・水
素蓄電池の場合、角形の金属ケースが内圧により変形し
やすく、また材質にもよるが比較的低い圧力で金属ケー
スが弾性変形の限界に達するため、電解液の漏液などの
可能性は大きくなっていた。具体的には、寸法が４８×
１６．４×５．６mmで肉厚が０．２mmの角形の金属ケー
スを用いた場合、内圧による電池厚みの増加の許容範囲
は０．１mm程度である。電池厚みの増加をこの範囲に抑
えるためには電池内圧は５kg／cm2以下でなくてはなら
ない。なお、金属ケースの肉厚を厚くすれば電池内圧の
上昇に耐えることができるが、この場合には実質内容積
が減少して電池の重量エネルギー密度が低下するという
問題がある。
【０００５】本発明は、このような課題を解決するもの
で、水素吸蔵合金を負極に用いた角形の密閉アルカリ蓄
電池において、充電状態での高温放置時や急速充電時に
おける電池内圧の上昇を防止して耐漏液性に優れる角形
密閉アルカリ蓄電池を提供することを目的とするもので
ある。
で、水素吸蔵合金を負極に用いた角形の密閉アルカリ蓄
電池において、充電状態での高温放置時や急速充電時に
おける電池内圧の上昇を防止して耐漏液性に優れる角形
密閉アルカリ蓄電池を提供することを目的とするもので
ある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】このような課題を解決す
るために、本発明の水素吸蔵合金を負極に用いた角形密
閉アルカリ蓄電池は、水素吸蔵合金がＣａＣｕ5型構造
を有しＭｍＮｉ5系の合金であり、そのＰＣＴ曲線のＨ
／Ｍ＝０．７５の時（ここで、Ｈ／Ｍ＝０．７５は水素
吸蔵合金を構成する金属１元素当り水素を０．７５原子
相当量吸蔵したことを示す。）の水素平衡圧の圧力値が
４５℃において１．５kg／cm2以下、かつ８５℃におい
て５kg／cm2以下であり、正極の理論容量に対して負極
の理論容量を１．６５倍以上としているものである。
るために、本発明の水素吸蔵合金を負極に用いた角形密
閉アルカリ蓄電池は、水素吸蔵合金がＣａＣｕ5型構造
を有しＭｍＮｉ5系の合金であり、そのＰＣＴ曲線のＨ
／Ｍ＝０．７５の時（ここで、Ｈ／Ｍ＝０．７５は水素
吸蔵合金を構成する金属１元素当り水素を０．７５原子
相当量吸蔵したことを示す。）の水素平衡圧の圧力値が
４５℃において１．５kg／cm2以下、かつ８５℃におい
て５kg／cm2以下であり、正極の理論容量に対して負極
の理論容量を１．６５倍以上としているものである。
【０００７】
【作用】本発明の水素吸蔵合金を負極に用いた角形密閉
アルカリ蓄電池では、正極の理論容量に対して負極の理
論容量が１．６５倍以上であるので、電池を満充電の状
態にしても負極の水素吸蔵合金は水素吸蔵合金１元素当
り水素を０．７５原子相当量（Ｈ／Ｍ＝０．７５）以上
の水素を吸蔵することはない。
アルカリ蓄電池では、正極の理論容量に対して負極の理
論容量が１．６５倍以上であるので、電池を満充電の状
態にしても負極の水素吸蔵合金は水素吸蔵合金１元素当
り水素を０．７５原子相当量（Ｈ／Ｍ＝０．７５）以上
の水素を吸蔵することはない。
【０００８】そして、この水素吸蔵合金は８５℃におい
てＰＣＴ曲線のＨ／Ｍ＝０．７５の時の水素平衡圧力値
が５kg／cm2以下であるので、電池を満充電状態にして
８０℃程度の高温下に置いても電池内圧を５kg／cm2以
下に保つことができる。
てＰＣＴ曲線のＨ／Ｍ＝０．７５の時の水素平衡圧力値
が５kg／cm2以下であるので、電池を満充電状態にして
８０℃程度の高温下に置いても電池内圧を５kg／cm2以
下に保つことができる。
【０００９】また、急速充電時には正極の理論容量に対
し負極の理論容量が１．６５倍以上であり、かつ負極板
表面を適正な量のフッ素樹脂あるいはポリオレフィン系
樹脂により被覆して撥水性を付与すると、充電時に発生
する酸素と水素を負極板内部に速やかに導いて水に戻す
ことができ、電池内圧を５kg／cm2以下に保つことがで
きる。
し負極の理論容量が１．６５倍以上であり、かつ負極板
表面を適正な量のフッ素樹脂あるいはポリオレフィン系
樹脂により被覆して撥水性を付与すると、充電時に発生
する酸素と水素を負極板内部に速やかに導いて水に戻す
ことができ、電池内圧を５kg／cm2以下に保つことがで
きる。
【００１０】さらに、安全弁の弁作動圧を６kg／cm2〜
１５kg／cm2にすることによって、電池内圧が上昇して
弁作動することによる電解液の漏液を防止することがで
きる。
１５kg／cm2にすることによって、電池内圧が上昇して
弁作動することによる電解液の漏液を防止することがで
きる。
【００１１】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照に
しながら説明する。
しながら説明する。
【００１２】本発明の水素吸蔵合金を負極に用いた角形
密閉アルカリ蓄電池を図１に示す。図１に示したよう
に、本発明の角形密閉アルカリ蓄電池は角形の外装金属
ケース１、同じく角形の金属製蓋体２、正極端子３、正
極板４、正極を包む袋状セパレータ５、負極板６、正極
リード７、負極リード８によって構成されている。
密閉アルカリ蓄電池を図１に示す。図１に示したよう
に、本発明の角形密閉アルカリ蓄電池は角形の外装金属
ケース１、同じく角形の金属製蓋体２、正極端子３、正
極板４、正極を包む袋状セパレータ５、負極板６、正極
リード７、負極リード８によって構成されている。
【００１３】負極に用いる本発明の水素吸蔵合金は次の
ようにして作製した。ランタン、セリウム、ネオジウム
を主成分とするミッシュメタル（Ｍｍ）、ニッケル、コ
バルト、アルミニウム、マンガンをモル比で１：３．
５：０．８：０．３：０．４の配合比で混合してこれら
をアルゴンガス雰囲気中の高周波溶解炉で溶解し、撹拌
しながら冷却装置を設けた容器内に移して急冷した。つ
いで、アルゴンガス雰囲気中で１０５０℃にて６時間熱
処理し、得られた合金を機械的に粉砕して粒径３７μｍ
以下の水素吸蔵合金粉末を得た。
ようにして作製した。ランタン、セリウム、ネオジウム
を主成分とするミッシュメタル（Ｍｍ）、ニッケル、コ
バルト、アルミニウム、マンガンをモル比で１：３．
５：０．８：０．３：０．４の配合比で混合してこれら
をアルゴンガス雰囲気中の高周波溶解炉で溶解し、撹拌
しながら冷却装置を設けた容器内に移して急冷した。つ
いで、アルゴンガス雰囲気中で１０５０℃にて６時間熱
処理し、得られた合金を機械的に粉砕して粒径３７μｍ
以下の水素吸蔵合金粉末を得た。
【００１４】次にこの水素吸蔵合金の４５℃と８５℃に
おけるＰＣＴ曲線を測定した。その結果を図２に示す。
おけるＰＣＴ曲線を測定した。その結果を図２に示す。
【００１５】図２に示したように、本発明の水素吸蔵合
金は、合金中の水素濃度Ｈ／Ｍ＝０．７５における水素
平衡圧力値が４５℃において１．４kg／cm2、８５℃に
おいて４．９kg／cm2であった。
金は、合金中の水素濃度Ｈ／Ｍ＝０．７５における水素
平衡圧力値が４５℃において１．４kg／cm2、８５℃に
おいて４．９kg／cm2であった。
【００１６】次に、この水素吸蔵合金に０．５重量％の
ポリビニルアルコールと水を加えてペースト状に練合
し、これを発泡状ニッケル多孔体に充填して乾燥した。
ついで、これを加圧、切断し、その表面にフッ素樹脂粉
末を０．６mg／cm2の塗布量で塗布して図３（Ａ），
（Ｂ）に示すような負極板を作製した。図３（Ａ）に負
極板６を示し、図３（Ｂ）に負極板表面の一部の断面拡
大図を示す。図３に示したように負極板６は水素吸蔵合
金とポリビニルアルコールの練合物９とその支持体であ
る発泡状ニッケル多孔体１０から構成されて、負極板６
の中央部には水素吸蔵合金が充填されていない負極リー
ド８部分があり、負極板表面にはフッ素樹脂粉末１１が
０．６mg／cm2の密度で均一に塗布されている。この負
極板６は負極リード８部分でＵ字状に折り返されて用い
る。
ポリビニルアルコールと水を加えてペースト状に練合
し、これを発泡状ニッケル多孔体に充填して乾燥した。
ついで、これを加圧、切断し、その表面にフッ素樹脂粉
末を０．６mg／cm2の塗布量で塗布して図３（Ａ），
（Ｂ）に示すような負極板を作製した。図３（Ａ）に負
極板６を示し、図３（Ｂ）に負極板表面の一部の断面拡
大図を示す。図３に示したように負極板６は水素吸蔵合
金とポリビニルアルコールの練合物９とその支持体であ
る発泡状ニッケル多孔体１０から構成されて、負極板６
の中央部には水素吸蔵合金が充填されていない負極リー
ド８部分があり、負極板表面にはフッ素樹脂粉末１１が
０．６mg／cm2の密度で均一に塗布されている。この負
極板６は負極リード８部分でＵ字状に折り返されて用い
る。
【００１７】この負極板６と公知の正極板４、袋状セパ
レータ５と水酸化カリウムを主体としたアルカリ電解液
を用いて図１に示すような角形密閉アルカリ蓄電池を作
製し、これを本発明の電池Ａとした。
レータ５と水酸化カリウムを主体としたアルカリ電解液
を用いて図１に示すような角形密閉アルカリ蓄電池を作
製し、これを本発明の電池Ａとした。
【００１８】ここで、正極の理論容量に対する負極の理
論容量の比率は１．６５〜２．１５とし、電池の安全弁
の弁作動圧は６kg／cm2〜１５kg／cm2とした。また、電
池サイズは４８×１６．４×６．０mmとし、角形の外装
金属ケースの肉厚は０．４mmとした。
論容量の比率は１．６５〜２．１５とし、電池の安全弁
の弁作動圧は６kg／cm2〜１５kg／cm2とした。また、電
池サイズは４８×１６．４×６．０mmとし、角形の外装
金属ケースの肉厚は０．４mmとした。
【００１９】次に比較例を示す。 （比較例１）図２に示したような合金中の水素濃度Ｈ／
Ｍ＝０．７５における水素平衡圧力値が４５℃において
１．９kg／cm2、８５℃において６kg／cm2であり、本発
明とはＭｍの合金組成が異なる水素吸蔵合金を用い、他
は本発明と同様の角形密閉アルカリ蓄電池を作製してこ
れを電池Ｂとした。
Ｍ＝０．７５における水素平衡圧力値が４５℃において
１．９kg／cm2、８５℃において６kg／cm2であり、本発
明とはＭｍの合金組成が異なる水素吸蔵合金を用い、他
は本発明と同様の角形密閉アルカリ蓄電池を作製してこ
れを電池Ｂとした。
【００２０】（比較例２）正極の理論容量に対する負極
の理論容量の比率を１．６および１．５としてその他は
本発明と同様の角形密閉アルカリ蓄電池を作製し、それ
ぞれを電池Ｃ、電池Ｄとした。
の理論容量の比率を１．６および１．５としてその他は
本発明と同様の角形密閉アルカリ蓄電池を作製し、それ
ぞれを電池Ｃ、電池Ｄとした。
【００２１】（比較例３）負極板に付与するフッ素樹脂
粉末を０．２mg／cm2および１．０mg／cm2の密度で塗布
した負極板を用い、他は本発明と同様の角形密閉アルカ
リ蓄電池をそれぞれ電池Ｅ、電池Ｆとした。
粉末を０．２mg／cm2および１．０mg／cm2の密度で塗布
した負極板を用い、他は本発明と同様の角形密閉アルカ
リ蓄電池をそれぞれ電池Ｅ、電池Ｆとした。
【００２２】次にこれらの本発明の電池Ａと比較電池Ｂ
〜Ｆを用いて以下の実験１〜５を行った。
〜Ｆを用いて以下の実験１〜５を行った。
【００２３】（実験１）本発明の電池Ａと比較電池Ｂ〜
Ｆを用いて、充電時の電池内圧の変化を測定した。ここ
で、充電時の電池内圧の測定は２０℃において充電を１
ＣｍＡで２時間行い、その時の電池内圧を測定して行っ
た。その結果を図４に示す。
Ｆを用いて、充電時の電池内圧の変化を測定した。ここ
で、充電時の電池内圧の測定は２０℃において充電を１
ＣｍＡで２時間行い、その時の電池内圧を測定して行っ
た。その結果を図４に示す。
【００２４】図４に示したように、本発明の電池Ａでは
充電時の電池内圧が１．５kg／cm2であり、金属ケース
の許容圧力５kg／cm2に対し十分低い値になっているた
め、金属ケースの変形を防止することができた。しか
し、比較電池Ｃ，Ｄのように正極の理論容量に対する負
極の理論容量の比率が１．６５より小さいと、電池内圧
はそれぞれ４．５kg／cm2や６．５kg／cm2まで上昇し
た。また、比較電池Ｅのようにフッ素樹脂の塗布量が少
ないと電池内圧は５．５kg／cm2まで上昇した。
充電時の電池内圧が１．５kg／cm2であり、金属ケース
の許容圧力５kg／cm2に対し十分低い値になっているた
め、金属ケースの変形を防止することができた。しか
し、比較電池Ｃ，Ｄのように正極の理論容量に対する負
極の理論容量の比率が１．６５より小さいと、電池内圧
はそれぞれ４．５kg／cm2や６．５kg／cm2まで上昇し
た。また、比較電池Ｅのようにフッ素樹脂の塗布量が少
ないと電池内圧は５．５kg／cm2まで上昇した。
【００２５】（実験２）本発明の電池Ａと比較電池Ｂを
用いてこれらを高温で放置したときの電池内圧の変化を
測定した。これは、最初に本発明の電池Ａと比較電池Ｂ
についてそれぞれ満充電状態と放電状態の電池を準備
し、これらを２０℃において１時間放置した後、周囲温
度を８５℃にして３時間放置し、その時の電池内圧の変
化を測定した。
用いてこれらを高温で放置したときの電池内圧の変化を
測定した。これは、最初に本発明の電池Ａと比較電池Ｂ
についてそれぞれ満充電状態と放電状態の電池を準備
し、これらを２０℃において１時間放置した後、周囲温
度を８５℃にして３時間放置し、その時の電池内圧の変
化を測定した。
【００２６】この結果を図５に示す。図５に示したよう
に、本発明の電池Ａと比較電池Ｂについて放電状態の電
池では８５℃で放置後も電池内圧がどちらも０．５kg／
cm2であり問題はなかった。しかし、満充電状態の電池
について本発明の電池Ａでは８５℃で放置後の電池内圧
が５kg／cm2以下であったが、比較電池Ｂでは電池内圧
は６kg／cm2まで上昇し、金属ケースの許容圧力５kg／c
m2を越えていた。
に、本発明の電池Ａと比較電池Ｂについて放電状態の電
池では８５℃で放置後も電池内圧がどちらも０．５kg／
cm2であり問題はなかった。しかし、満充電状態の電池
について本発明の電池Ａでは８５℃で放置後の電池内圧
が５kg／cm2以下であったが、比較電池Ｂでは電池内圧
は６kg／cm2まで上昇し、金属ケースの許容圧力５kg／c
m2を越えていた。
【００２７】以上のように、本発明の電池Ａは高温放置
時や急速充電時における電池内圧の上昇を抑制すること
ができる。
時や急速充電時における電池内圧の上昇を抑制すること
ができる。
【００２８】（実験３）本発明の電池Ａと比較電池Ｆを
用いてフッ素樹脂粉末塗布量の放電特性に及ぼす影響を
調べた。放電試験は２０℃において充電を０．１ＣｍＡ
の電流で１５時間行い、ついで放電を２０℃と０℃にお
いて１ＣｍＡの電流で放電電圧が１．０Ｖになるまで行
った。そして、２０℃において放電を０．２ＣｍＡの電
流で行った時の放電容量を標準容量として上記の放電試
験での放電容量を標準容量に対する比率で表わし、これ
を放電容量比率とした。
用いてフッ素樹脂粉末塗布量の放電特性に及ぼす影響を
調べた。放電試験は２０℃において充電を０．１ＣｍＡ
の電流で１５時間行い、ついで放電を２０℃と０℃にお
いて１ＣｍＡの電流で放電電圧が１．０Ｖになるまで行
った。そして、２０℃において放電を０．２ＣｍＡの電
流で行った時の放電容量を標準容量として上記の放電試
験での放電容量を標準容量に対する比率で表わし、これ
を放電容量比率とした。
【００２９】また、上記の放電試験において、放電時の
内部抵抗も測定した。この結果を（表１）に示す。
内部抵抗も測定した。この結果を（表１）に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】（表１）からわかるようにフッ素樹脂粉末
の塗布量が０．６mg／cm2である本発明の電池Ａでは０
℃における１ＣｍＡの電流での放電時の放電容量比率が
８６％であったが、フッ素樹脂粉末の塗布量が１．０mg
／cm2である比較電池Ｆでは７６％まで低下した。これ
は、フッ素樹脂粉末の塗布量が多くなり、電極の電気絶
縁度が高まって電池の内部抵抗が上昇したためと考えら
れる。
の塗布量が０．６mg／cm2である本発明の電池Ａでは０
℃における１ＣｍＡの電流での放電時の放電容量比率が
８６％であったが、フッ素樹脂粉末の塗布量が１．０mg
／cm2である比較電池Ｆでは７６％まで低下した。これ
は、フッ素樹脂粉末の塗布量が多くなり、電極の電気絶
縁度が高まって電池の内部抵抗が上昇したためと考えら
れる。
【００３２】このように、本発明の電池においてフッ素
樹脂粉末の塗布量を規制することにより優れた放電特性
を確保することができる。
樹脂粉末の塗布量を規制することにより優れた放電特性
を確保することができる。
【００３３】なお、フッ素樹脂の塗布量（着量）は前記
の例では０．６mg／cm2としたが、本発明者らの検討に
よれば、０．３〜０．８mg／cm2の範囲であれば、ほぼ
良好な結果が得られた。またフッ素樹脂粉末の他にポリ
オレフィン樹脂粉末を塗布した場合でもほぼ前記と同様
の結果が得られた。
の例では０．６mg／cm2としたが、本発明者らの検討に
よれば、０．３〜０．８mg／cm2の範囲であれば、ほぼ
良好な結果が得られた。またフッ素樹脂粉末の他にポリ
オレフィン樹脂粉末を塗布した場合でもほぼ前記と同様
の結果が得られた。
【００３４】（実験４）弁作動圧力を１０kg／cm2とし
た本発明の電池Ａと、これを５kg／cm2とした比較電池
Ｇ、同じく１７kg／cm2とした比較電池Ｈを用いて安全
弁からの電解液の漏液状態と、破裂の有無等電池の安全
性に及ぼす影響を調べた。
た本発明の電池Ａと、これを５kg／cm2とした比較電池
Ｇ、同じく１７kg／cm2とした比較電池Ｈを用いて安全
弁からの電解液の漏液状態と、破裂の有無等電池の安全
性に及ぼす影響を調べた。
【００３５】電解液の漏液性についての評価は、Ａ，
Ｇ，Ｈの各電池をそれぞれ５００個ずつ作製し、これら
を温度４５℃、湿度９０％の雰囲気下で１ヶ月放置後Ｃ
Ｒ試験液によってアルカリ反応を調べることにより行っ
た。
Ｇ，Ｈの各電池をそれぞれ５００個ずつ作製し、これら
を温度４５℃、湿度９０％の雰囲気下で１ヶ月放置後Ｃ
Ｒ試験液によってアルカリ反応を調べることにより行っ
た。
【００３６】また、電池の破裂に関する安全性について
の評価は、Ａ，Ｇ，Ｈの電池をそれぞれ５０個ずつ作製
し、これらを２０℃において充電を２０ＣｍＡの電流で
行い、その時の電池の破裂の有無を調べることにより行
った。
の評価は、Ａ，Ｇ，Ｈの電池をそれぞれ５０個ずつ作製
し、これらを２０℃において充電を２０ＣｍＡの電流で
行い、その時の電池の破裂の有無を調べることにより行
った。
【００３７】これらの結果を（表２）に示す。
【００３８】
【表２】
【００３９】（表２）に示したように、本発明の電池Ａ
では電解液の漏液、電池の破裂はなかったが、比較電池
Ｇでは電解液が漏液したものが１０個（２％）、比較電
池Ｈでは電池が破裂したものが３個（６％）発生した。
では電解液の漏液、電池の破裂はなかったが、比較電池
Ｇでは電解液が漏液したものが１０個（２％）、比較電
池Ｈでは電池が破裂したものが３個（６％）発生した。
【００４０】これは、比較電池Ｇについては安全弁の弁
作動圧が低いため、５kg／cm2以下の電池内圧によって
安全弁が作動して電解液が漏液したと考えられ、比較電
池Ｈについては安全弁の弁作動圧が高いため安全弁がな
かなか作動せず、充電時に発生したガスが速やかに排出
されないために電池内圧が上昇して電池が破裂したと考
えられる。
作動圧が低いため、５kg／cm2以下の電池内圧によって
安全弁が作動して電解液が漏液したと考えられ、比較電
池Ｈについては安全弁の弁作動圧が高いため安全弁がな
かなか作動せず、充電時に発生したガスが速やかに排出
されないために電池内圧が上昇して電池が破裂したと考
えられる。
【００４１】これらの結果から、安全弁の弁作動圧は６
kg／cm2から１５kg／cm2であることが好ましい。
kg／cm2から１５kg／cm2であることが好ましい。
【００４２】（実験５）本発明の電池Ａを用いて、電池
内部に圧力を印加・除去した時の電池の厚みと初期の電
池の厚みの差Δｔ（mm）および電池のエネルギー密度
（Ｗｈ／kg）に対して外装金属ケースの肉厚ｔ（mm）の
及ぼす影響を調べた結果を図６に示す。
内部に圧力を印加・除去した時の電池の厚みと初期の電
池の厚みの差Δｔ（mm）および電池のエネルギー密度
（Ｗｈ／kg）に対して外装金属ケースの肉厚ｔ（mm）の
及ぼす影響を調べた結果を図６に示す。
【００４３】ここで、圧力の印加・除去に伴う電池の厚
みの変化の評価は、圧力３kg／cm2，５kg／cm2，９kg／
cm2について行った。
みの変化の評価は、圧力３kg／cm2，５kg／cm2，９kg／
cm2について行った。
【００４４】図６に示したように、圧力の印加・除去に
伴う電池の厚みの変化は金属ケースの肉厚ｔ（mm）が大
きくなると低減することができる。電池内部の圧力が５
kg／cm2の時、電池の厚みの変化Δｔ（mm）を０．１mm
以下に抑えるためには金属ケースの肉厚ｔを０．２mm以
上にすると良い。しかしながら、金属ケースの肉厚ｔを
大きくするとエネルギー密度（Ｗｈ／kg）が低下する。
伴う電池の厚みの変化は金属ケースの肉厚ｔ（mm）が大
きくなると低減することができる。電池内部の圧力が５
kg／cm2の時、電池の厚みの変化Δｔ（mm）を０．１mm
以下に抑えるためには金属ケースの肉厚ｔを０．２mm以
上にすると良い。しかしながら、金属ケースの肉厚ｔを
大きくするとエネルギー密度（Ｗｈ／kg）が低下する。
【００４５】エネルギー密度（Ｗｈ／kg）と金属ケース
の肉厚ｔ（mm）との関係から、現行のニッケル・カドミ
ウム蓄電池のエネルギー密度３２Ｗｈ／kg以上のエネル
ギー密度を得るためには、金属ケースの肉厚ｔは０．６
mm以下でなくてはならない。
の肉厚ｔ（mm）との関係から、現行のニッケル・カドミ
ウム蓄電池のエネルギー密度３２Ｗｈ／kg以上のエネル
ギー密度を得るためには、金属ケースの肉厚ｔは０．６
mm以下でなくてはならない。
【００４６】したがって、水素吸蔵合金を負極に用いた
寸法４８×１６．４×６．０mmの角形密閉アルカリ蓄電
池では、外装金属ケースの肉厚ｔ（mm）は０．２≦ｔ≦
０．６であることが好ましい。
寸法４８×１６．４×６．０mmの角形密閉アルカリ蓄電
池では、外装金属ケースの肉厚ｔ（mm）は０．２≦ｔ≦
０．６であることが好ましい。
【００４７】
【発明の効果】以上のように、本発明の水素吸蔵合金を
負極に用いる角形密閉アルカリ蓄電池では、水素吸蔵合
金はＣａＣｕ5型構造を有し、そのＰＣＴ曲線のＨ／Ｍ
＝０．７５の時の水素平衡圧力値が４５℃において１．
５kg／cm2以下、かつ８５℃において５．０kg／cm2以下
であり、正極の理論容量に対する負極の理論容量が１．
６５倍以上であるので、電池を高温で放置した場合や急
速充電を行った場合において電池内圧の上昇を防止する
ことができ、電池の変形を防止することができるので、
耐漏液性に優れた角形密閉アルカリ蓄電池を提供するこ
とができる。
負極に用いる角形密閉アルカリ蓄電池では、水素吸蔵合
金はＣａＣｕ5型構造を有し、そのＰＣＴ曲線のＨ／Ｍ
＝０．７５の時の水素平衡圧力値が４５℃において１．
５kg／cm2以下、かつ８５℃において５．０kg／cm2以下
であり、正極の理論容量に対する負極の理論容量が１．
６５倍以上であるので、電池を高温で放置した場合や急
速充電を行った場合において電池内圧の上昇を防止する
ことができ、電池の変形を防止することができるので、
耐漏液性に優れた角形密閉アルカリ蓄電池を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の水素吸蔵合金を負極に用いた角形密閉
アルカリ蓄電池を示す図 （Ａ）斜視図 （Ｂ）部分断面図 （Ｃ）断面図
アルカリ蓄電池を示す図 （Ａ）斜視図 （Ｂ）部分断面図 （Ｃ）断面図
【図２】本発明と比較の水素吸蔵合金のＰＣＴ曲線を示
す図
す図
【図３】（Ａ）本発明の水素吸蔵合金を用いた負極板を
示す図 （Ｂ）同負極板の断面拡大図
示す図 （Ｂ）同負極板の断面拡大図
【図４】本発明電池と比較電池の充電時における電池内
圧の変化を示す図
圧の変化を示す図
【図５】本発明電池と比較電池Ｂの高温放置における電
池内圧の変化を示す図
池内圧の変化を示す図
【図６】本発明電池の外装金属ケースの肉厚ｔと電池に
圧力を印加・除去した時の電池厚みと初期の電池の厚み
の差Δｔおよび電池のエネルギー密度の関係を示す図
圧力を印加・除去した時の電池厚みと初期の電池の厚み
の差Δｔおよび電池のエネルギー密度の関係を示す図
１ 外装金属ケース ２ 金属製蓋体 ３ 正極端子 ４ 正極板 ５ セパレータ ６ 負極板 ７ 正極リード ８ 負極リード ９ 水素吸蔵合金とポリビニルアルコールの練合物 １０ 発泡状ニッケル多孔体 １１ フッ素樹脂粉末
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坪井 良二 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 榎戸 雅史 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】金属酸化物を主たる構成材料とする矩形状
の正極板と、 水素吸蔵合金を主たる構成材料とする矩形状の負極板
と、 セパレータと、 アルカリ電解液からなる発電要素を角形の金属ケースに
収納し、安全弁を備えた金属蓋体で前記金属ケースを封
口した角形密閉アルカリ蓄電池であって、前記水素吸蔵
合金はＣａＣｕ5型構造を有し、そのＰＣＴ曲線のＨ／
Ｍ＝０．７５の時の水素平衡圧力値（ここで、Ｈ／Ｍ＝
０．７５は水素吸蔵合金を構成する金属１元素当り水素
を０．７５原子相当量吸蔵したことを示す。）が４５℃
において１．５kg／cm2以下であり、かつ８５℃におい
て５．０kg／cm2以下であって、前記正極の理論容量に
対する前記負極の理論容量が１．６５倍以上である角形
密閉アルカリ蓄電池。 - 【請求項２】安全弁の弁作動圧が６kg／cm2〜１５kg／c
m2である請求項１記載の角形密閉アルカリ蓄電池。 - 【請求項３】前記負極板の表面の少なくとも一部をフッ
素樹脂またはポリオレフィン系樹脂で被覆し、その被覆
量が０．３〜０．８mg／cm2である請求項１記載の角形
密閉アルカリ蓄電池。 - 【請求項４】前記金属ケースの肉厚ｔ（mm）は０．２≦
ｔ≦０．６である請求項１記載の角形密閉アルカリ蓄電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4016036A JPH05211069A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 水素吸蔵合金負極を用いる角形密閉アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4016036A JPH05211069A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 水素吸蔵合金負極を用いる角形密閉アルカリ蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05211069A true JPH05211069A (ja) | 1993-08-20 |
Family
ID=11905358
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4016036A Pending JPH05211069A (ja) | 1992-01-31 | 1992-01-31 | 水素吸蔵合金負極を用いる角形密閉アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05211069A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0834951A1 (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealed alkaline storage battery |
| EP0926758A1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-06-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nickel-metal hydride storage battery for back-up power source |
-
1992
- 1992-01-31 JP JP4016036A patent/JPH05211069A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0834951A1 (en) * | 1996-09-27 | 1998-04-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealed alkaline storage battery |
| US5773163A (en) * | 1996-09-27 | 1998-06-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealed alkaline storage battery |
| CN1087876C (zh) * | 1996-09-27 | 2002-07-17 | 松下电器产业株式会社 | 密封碱性蓄能电池 |
| EP0926758A1 (en) * | 1997-12-26 | 1999-06-30 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nickel-metal hydride storage battery for back-up power source |
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