JPH0536392A - ニツケル水素二次電池モジユール - Google Patents

ニツケル水素二次電池モジユール

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JPH0536392A
JPH0536392A JP3189052A JP18905291A JPH0536392A JP H0536392 A JPH0536392 A JP H0536392A JP 3189052 A JP3189052 A JP 3189052A JP 18905291 A JP18905291 A JP 18905291A JP H0536392 A JPH0536392 A JP H0536392A
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nickel
hydrogen secondary
secondary battery
hydrogen
resin container
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裕之 長谷部
Kazuhiro Takeno
和太 武野
Katsuharu Ikeda
克治 池田
Yuji Sato
優治 佐藤
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FDK Twicell Co Ltd
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Toshiba Battery Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【目的】充電時のニッケル水素二次電池2の温度上昇を
抑制することが可能なニッケル水素二次電池モジュール
を得る。 【構成】複数本のニッケル水素二次電池2を樹脂製容器
1内に収納したニッケル水素二次電池モジュールにおい
て、前記ニッケル水素二次電池2と前記樹脂製容器1と
の間隙にシリコーングリースなどからなる伝熱性部材5
を充填して該ニッケル水素二次電池の放熱性を高める。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はニッケル水素二次電池モ
ジュールに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、複数本の二次電池を樹脂製容器内
に収納した二次電池モジュールは、ポータブルビデオや
ラップトップコンピュータ等の電子機器に組込まれる電
源として多用されるようになってきている。それに伴っ
て、前記二次電池モジュールに対して高容量化と共に、
短時間で充電可能なことが要求されている。
【0003】上記高容量化の要求に応えるため、ニッケ
ルカドミウム二次電池の2倍程度にまで電池容量を高め
たニッケル水素二次電池が開発されており、かかるニッ
ケル水素二次電池を複数本収納したニッケル水素二次電
池モジュールが提案されている。更に、短時間で充電す
る要求にも応えるため、前記高容量化したニッケル水素
二次電池モジュールを大電流で充電することが検討され
ている。
【0004】ところで、二次電池は、充電時において電
気エネルギーから化学エネルギーへの変換効率が100
%とはならず、この変換されなかった分が熱エネルギー
となるため加熱される。特に充電が進むに連れて前記変
換効率が低下するためより高温に加熱される。こうして
二次電池が加熱されても電池単体で充電した場合では、
電池缶表面から外気に直接放熱されるため電池の温度上
昇を特に問題を生じない程度に抑制できる。
【0005】しかしながら、前記ニッケル水素二次電池
モジュールを大電流で充電した場合、該二次電池モジュ
ール内に複数本のニッケル水素二次電池が近接して収納
されていること、ニッケル水素二次電池と樹脂製容器と
の間隙によって断熱効果が生じていること等が原因とな
って、ニッケル水素二次電池の温度が急激に上昇する。
その結果、ニッケル水素二次電池モジュール内に安全対
策として組込まれている温度ブレーカが満充電前に作動
して充電不良となったり、ニッケル水素二次電池内にお
いて負極材料の水素吸蔵合金とアルカリ電解液とが高温
下で腐食を伴なう反応を生じて電池寿命が短くなるとい
う問題がある。このようなことから、前記ニッケル水素
二次電池モジュールでは、充電時のニッケル水素二次電
池の温度上昇を抑制することが重要な課題となってい
る。
【0006】なお、前記ニッケル水素二次電池モジュー
ルにおける充電時のニッケル水素二次電池の温度上昇を
抑制するために、充電時の電流値を小さくする方法、電
池電圧や電池温度を検出して充電時の電流値を細かく制
御する方法などが提案されている。しかしながら、これ
らの方法では、充電時間が長くなったり、非常に複雑な
充電制御回路を必要とするなどの問題があるため本質的
な解決には至っていない。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
点を解決するためになされたもので、充電時のニッケル
水素二次電池の温度上昇を抑制することが可能なニッケ
ル水素二次電池モジュールを提供しようとするものであ
る。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、複数本のニッ
ケル水素二次電池を樹脂製容器内に収納したニッケル水
素二次電池モジュールにおいて、前記ニッケル水素二次
電池と前記樹脂製容器との間隙に伝熱性部材を充填した
ことを特徴とするニッケル水素二次電池モジュールであ
る。
【0009】前記ニッケル水素二次電池としては、例え
ばペースト式ニッケル正極と水素吸蔵合金負極との間に
セパレータを介在させた電極群を電池缶内に収納し、更
にアルカリ電解液を注液して封口した構造のものが挙げ
られる。
【0010】前記ペースト式ニッケル正極としては、活
物質としての水酸化ニッケルに結着剤及び必要に応じて
酸化コバルトなどを配合した組成の合剤を集電体である
導電性芯体に形成したものが挙げられる。
【0011】前記正極の合剤中に配合される結着剤とし
ては、例えばポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸カ
リウムなどのポリアクリル酸塩及びカルボキシメチルセ
ルロース(CMC)等を挙げることができる。かかる結
着剤の配合割合は、水酸化ニッケル100重量部に対し
て0.1〜2重量部の範囲とすることが望ましい。
【0012】前記正極の導電性芯体としては、例えばパ
ンチドメタル、エキスパンドメタル、金網等の二次元構
造のもの、発泡メタル、金属繊維の焼結基板、フェルト
状金属多孔体などの三次元構造のもの等を挙げることが
できる。
【0013】前記ペースト式ニッケル正極は、例えば前
記水酸化ニッケル、結着剤、及び酸化コバルト等を水の
存在下で混練してペーストを調製し、このペーストを前
記導電性芯体に塗布、乾燥した後、ローラプレスを行な
うことにより製造される。前記水素吸蔵合金負極として
は、水素吸蔵合金粉末及び導電材粉末と結着剤を配合し
た組成の合剤を集電体である導電性芯体に形成したもの
が挙げられる。
【0014】前記負極の合剤中に配合される水素吸蔵合
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。例
えば、一般式XY5-a a (但し、XはLaを含む希土
類元素、YはNi、ZはCo、Mn、Al、Fe、T
i、Cu、Zn、Zr、Cr、V、Bから選ばれる少な
くとも1種の元素、aは0≦a<2.0を示す)にて表
されるものが用いられる。具体的にはLaNi5、Mm
Ni5 、LmNi5 (Lm;ランタン富化したミッシュ
メタル)、及びこれらのNiの一部をCo、Mn、A
l、Fe、Ti、Cu、Zn、Zr、Cr、V、Bのよ
うな元素で置換した多元素系のものを挙げることができ
る。
【0015】前記負極の合剤中に配合される導電材粉末
としては、例えばカーボンブラック、黒鉛、アセチレン
ブラック等を挙げることができる。かかる導電材粉末の
配合割合は、水素吸蔵合金粉末100重量部に対して
0.1〜4重量部の範囲とすることが望ましい。より好
ましい導電性粉末の配合割合は、水素吸蔵合金粉末10
0重量部に対して0.1〜2重量部の範囲である。
【0016】前記負極の合剤中に配合される結着剤とし
ては、例えばポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸カ
リウムなどのポリアクリル酸塩、ポリテトラフルオロエ
チレン(PTFE)などのフッ素系樹脂、及びカルボキ
シメチルセルロース(CMC)等を挙げることができ
る。かかる結着剤の配合割合は、水素吸蔵合金粉末10
0重量部に対して0.1〜5重量部の範囲とすることが
望ましい。
【0017】前記負極の導電性芯体としては、例えばパ
ンチドメタル、エキスパンドメタル、金網等の二次元構
造のもの、発泡メタル、金属繊維の焼結基板、フェルト
状金属多孔体などの三次元構造のもの等を挙げることが
できる。
【0018】前記水素吸蔵合金負極は、例えば前記水素
吸蔵合金粉末、導電材粉末、及び結着剤などを水の存在
下で混練してペーストを調製し、このペーストを前記導
電性芯体に塗布、乾燥した後、ローラプレスを行なうこ
とにより製造される。
【0019】前記ペースト式ニッケル正極と水素吸蔵合
金負極との間に介在されるセパレータとしては、ナイロ
ン、ポリプロピレン等の合成樹脂製不織布などを挙げる
ことができる。
【0020】前記伝熱性部材は、例えばシリコーングリ
ース、シリコーン接着剤、シリカフィラーを混合させた
グリース、金属フィラーを混合させたグリース等の熱伝
導率が空気よりも大きい流動性を有する材料から形成す
ることができる。
【0021】
【作用】本発明によれば、複数本のニッケル水素二次電
池を樹脂製容器内に収納したニッケル水素二次電池モジ
ュールにおいて、前記ニッケル水素二次電池と前記樹脂
製容器との間隙に伝熱性部材を充填したことによって、
前記ニッケル水素二次電池と前記樹脂製容器との伝熱性
が向上して該ニッケル水素二次電池の放熱が速やかにな
されるため、充電時のニッケル水素二次電池の温度上昇
を抑制できる。
【0022】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例1
【0023】まず、組成がLmNi4.0 Co0.4 Mn
0.3 Al0.3 の水素吸蔵合金粉末を導電性芯体に塗着し
た水素吸蔵合金負極を作製した。つづいて、前記水素吸
蔵合金負極を理論容量が2300mAhのペースト式ニ
ッケル正極と共にポリプロピレン製セパレータを介して
捲回して電極群を作製した。ひきつづき、この電極群を
電池缶内に挿入した後、アルカリ電解液を注液して封口
する。こうして前記ニッケル正極の利用率が100%以
上であって電池容量が約2400mとなっている4/3
Aサイズのニッケル水素二次電池を組立てた。
【0024】得られたニッケル水素二次電池を用いて次
のようなニッケル水素二次電池モジュールを組立てた。
即ち、図1は実施例1のニッケル水素二次電池モジュー
ルの構造を示す説明図であり、図2は同ニッケル水素二
次電池モジュールの回路図である。図中の1は、厚さ2
mmのABS樹脂板からなる樹脂製容器である。前記樹
脂製容器1内には、直列に接続された6個のニッケル水
素二次電池2と、前記ニッケル水素二次電池2間を接続
する端子3と、3個目の電池2と4個目の電池2との間
に介在された温度72℃で作動するバイメタル式の温度
ブレーカ4とが収納されている。前記樹脂製容器1と前
記ニッケル水素二次電池2との間隙には、シリコーング
リース(金属フィラーなし)からなる伝熱性部材5が充
填されている。 実施例2
【0025】直径50μm、長さ500μmの銅短繊維
を90体積%混合したシリコーングリースからなる伝熱
性部材を用いた以外、実施例1と同様なニッケル水素二
次電池モジュールを組立てた。 比較例1 樹脂製容器とニッケル水素二次電池との間隙に伝熱性部
材を全く充填しない以外、実施例1と同様なニッケル水
素二次電池モジュールを組立てた。
【0026】実施例1,2及び比較例1の電池モジュー
ルについて、1Aで完全放電した後、0.5CmAで1
50%充電する充電試験を行なった。その結果、実施例
1,2の電池モジュールは良好に150%充電できた
が、比較例1の電池モジュールは120%充電時に温度
ブレーカが作動して充電不良となった。
【0027】また、上記充電試験において、前記各電池
モジュールのニッケル水素二次電池表面と樹脂製容器外
面とにそれぞれ熱電対を張付けてこれらの温度を測定し
た。その結果、実施例1及び比較例1の電池モジュール
におけるニッケル水素二次電池表面及び樹脂製容器外面
の温度は図3に示すように変化した。なお、実施例2の
電池モジュールにおけるニッケル水素二次電池表面及び
樹脂製容器外面の温度は前記実施例1の電池モジュール
に近似した変化を示した。更に、実施例1,2及び比較
例1の電池モジュールにおけるニッケル水素二次電池表
面及び樹脂製容器外面の充電時の最高到達温度を下記表
1に示す。
【0028】 表1 充電時の最高到達温度 ニッケル水素二次電池の表面 樹脂製容器の外面 実施例1 68℃(150%充電時) 58℃(150%充電時) 実施例2 62℃(150%充電時) 58℃(150%充電時) 比較例1 79℃(120%充電時) 59℃(120%充電時)
【0029】図3から明らかなように実施例1の電池モ
ジュールは、比較例1の電池モジュールと比べてニッケ
ル水素二次電池の温度上昇が小さく、かつニッケル水素
二次電池表面と樹脂製容器外面との温度差も小さいこと
がわかる。これは、ニッケル水素二次電池と樹脂製容器
との伝熱性が向上して該ニッケル水素二次電池の放熱が
速やかになされていることによるものである。また、表
1から明らかなように実施例1,2の電池モジュール
は、比較例1の電池モジュールと比べてニッケル水素二
次電池の充電時の最高到達温度が低くなっていることが
わかる。
【0030】なお、上記実施例では、4/3Aサイズの
ニッケル水素二次電池を収納したニッケル水素二次電池
モジュールについて説明したが、AAサイズ等のニッケ
ル水素二次電池を収納したニッケル水素二次電池モジュ
ールでも同様の効果が得られた。
【0031】
【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば充電
時のニッケル水素二次電池の温度上昇を抑制でき、ひい
ては高容量で、かつ短時間で充電可能な高信頼性のニッ
ケル水素二次電池モジュールを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1のニッケル水素二次電池モジュールの
構造を示す説明図
【図2】実施例1のニッケル水素二次電池モジュールの
回路図
【図3】実施例1及び比較例1の電池モジュールにおけ
る充電量に対するニッケル水素二次電池表面の温度変化
及び樹脂製容器外面の温度変化を示す特性図
【符号の説明】
1…樹脂製容器、2…ニッケル水素二次電池、5…伝熱
性部材。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 池田 克治 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 佐藤 優治 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1番地 株 式会社東芝総合研究所内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 複数本のニッケル水素二次電池を樹脂製
    容器内に収納したニッケル水素二次電池モジュールにお
    いて、前記ニッケル水素二次電池と前記樹脂製容器との
    間隙に伝熱性部材を充填したことを特徴とするニッケル
    水素二次電池モジュール。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2008099602A1 (ja) * 2007-02-16 2008-08-21 Panasonic Corporation 蓄電ユニット
JP2008204990A (ja) * 2007-02-16 2008-09-04 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電ユニット
JP2008270459A (ja) * 2007-04-19 2008-11-06 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電ユニット
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