JPH06111847A - 密閉形ニッケル−水素電池 - Google Patents
密閉形ニッケル−水素電池Info
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- JPH06111847A JPH06111847A JP4258709A JP25870992A JPH06111847A JP H06111847 A JPH06111847 A JP H06111847A JP 4258709 A JP4258709 A JP 4258709A JP 25870992 A JP25870992 A JP 25870992A JP H06111847 A JPH06111847 A JP H06111847A
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- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
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- 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
Abstract
を向上させる。 【構成】繊維径1.2μmのポリプロピレン繊維を、坪
量15g/m2になるように解繊積層して電解液保液率
800%の不織布層(A)とする。繊維径10μmのポ
リプロピレン繊維を、坪量30g/m2,60g/m2に
なるようにそれぞれ解繊積層して不織布層(B)、
(C)とする。(A)(B)(C)を(B)の層が中心
部になるように三層に積層し親水化処理した厚み0.2
mmの三層構造不織布セパレータとし、(A)を水素極
側に配して捲回型極板群を構成する。(A)は電解液保
持率400以上が必要である。
Description
ッケル−水素電池に関するもので、さらに詳しくは、セ
パレータとして不織布からなるセパレータを用いたニッ
ケル−水素電池に関するものである。
レータとしては、ポリアミド系合成樹脂、ポリプロピレ
ン、ポリ塩化ビニル、塩化ビニル・アクリロニトリル共
重合体等の繊維を用いた織布または不織布が用いられて
いる。セパレータに求められる性能としては、(1)電
解液に対して濡れること。(2)電解液の保持性が良い
こと。(3)電解液保持時のイオン伝導性が良いこと。
(4)電解液保持時にガス透過性が良いこと。(5)ア
ルカリ電解液に対し化学的、熱的に安定なこと。(6)
電気化学的な耐酸化還元性を有すること。(7)電池組
立に耐えうる機械的強度を有すること等が要求される。
特に、密閉形の構造を有するアルカリ蓄電池のセパレー
タには、電解液の保液性というものが最も重要である。
これは、密閉形構造を有するために電解液が規制されて
おり、さらに電池の充放電サイクルにともない極板への
電解液の移動が起こるため、セパレータ中の電解液が減
少し、最終的には液涸れを起こしてしまうという問題が
あるからである。
ケル−水素電池用セパレータとして一般的にはポリアミ
ド系合成樹脂繊維やポリオレフィン系合成樹脂繊維に親
水化処理を施したものの織布や不織布が用いられてい
る。そしてさらに電池の長寿命化のために、電解液保液
性を増加させるためにポリアミド系合成樹脂やポリオレ
フィン系合成樹脂などの織布や不織布を二層以上に積層
したものがでてきている。例えば、特開昭58−147
956号公報では、電解液の保液性や親水性を向上させ
るために、ポリアミド系合成樹脂繊維からなる不織布の
両側に芳香族ポリアミド樹脂繊維からなる不織布層を積
層し三層構造の不織布とし、多層構造化することにより
電解液保液性を向上させ、また、芳香族ポリアミド樹脂
繊維を用いることにより親水性、耐酸化性を向上させた
ものがあった。
造不織布セパレータにおいて両外側の層または正極側の
層のみ親水性を向上させたものは、充放電にともなう極
板への電解液の移動が促進され、かえって寿命性能を低
下させてしまう。また、セパレータの多層構造化により
電解液の保液性を向上させただけのものは、電解液の絶
対量を増加させているため寿命性能の向上は見られる
が、電解液涸れ以外の寿命劣化原因である水素極の容量
劣化が生じ、それ以上の長寿命化は望めなかった。ニッ
ケル−水素電池は、充電時には水素極は水を分解し水素
を吸蔵する。この反応には電解液が必要不可欠である
が、密閉形では電解液量が規制されており、場合によっ
ては電解液/水素極界面が十分に確保されないこともあ
る。本発明の目的は、この電解液/水素極界面を十分に
確保し、水素極の劣化を抑制することにより、長寿命の
密閉形ニッケル−水素電池を提供することである。
に本発明は、酸素ガスの透過を抑止するに十分な量の電
解液を保有している保液層を有する不織布セパレータの
前記保液層部を水素極に当接させたものである。さらに
前記不織布セパレータの保液層の電解液保液率は最低4
00%以上とし、該保液層のニッケル極側に補強層を有
し、該補強層は前記保液層と同材質としたものである。
また、該セパレータはポリアミド系合成樹脂繊維からな
る不織布またはポリオレフィン系合成樹脂繊維、ポリサ
ルフォン系合成樹脂繊維からなり、界面活性剤処理、コ
ロナ放電処理、スルホン化処理の何れかの方法にて親水
化処理を施した不織布からなるものである。
一つとして、水素極の容量劣化がある。これは、水素極
の活物質である水素吸蔵合金が酸化などにより水素を吸
蔵できなくなり容量低下を起こし、本来ニッケル極規制
で作られた電池が水素極容量に支配されて容量劣化する
ものである。ニッケル−水素電池の水素極は、充電時に
は水を分解して水素を水素吸蔵合金中に取り込む。さら
に密閉形では、陰極ガス吸収方式という方法によりニッ
ケル極から発生した酸素ガスを水素極にて反応させ水に
することにより密閉化を達成している。充電時における
水素の吸蔵には電解液が必要不可欠であるが、密閉形で
は電解液量が規制されており、場合によっては電解液/
水素極界面が十分に確保されないこともある。また、過
充電時における酸素ガスの吸収も電解液が存在しない水
素吸蔵合金表面では円滑に行われず、かえって水素吸蔵
合金表面を酸化させてしまい、水素の吸蔵反応を妨げる
ことになる。このように水素極における水素の吸蔵脱離
および酸素ガスの還元反応ともに、水素極近傍における
十分な電解液が必要である。本発明によれば、電解液/
水素極界面を十分に確保し、水素極の容量劣化を抑制す
ることにより、さらに長寿命の密閉形ニッケル−水素電
池を得ることができる。
電池を例にしてさらに詳細に説明する。 (実施例1)使用するセパレータには、繊維径1.2μ
mのポリプロピレン合成樹脂繊維を用い、坪量15g/
m2 になるように解繊積層させることにより、電解液保
液率を800%とした不織布層Aと、繊維径10μmで
同材料からなる繊維を解繊積層し、それぞれ坪量30g
/m2,60g/m2になるように解繊積層させた不織布
層BとCを坪量30g/m2の層が中心部になるように
三層に積層し、加熱、加圧することにより形成した厚み
0.2mm、坪量50g/m2 の三層構造不織布セパレ
ータを用いた。これに熱硫酸を用い、従来の方法により
不織布セパレータ全体をスルホン化処理することにより
親水化処理を施した。この不織布セパレータを電池作製
時に繊維径1.2μmのポリプロピレン合成樹脂繊維
で、坪量15g/m2とし電解液保液率を800%とし
た不織布層を水素極側に配した。本発明による電池に用
いた不織布セパレータの模式図を図1に示した。なお、
不織布層Cは、補強材として機能するものである。ま
た、比較用セパレータとして下記に示す不織布セパレー
タを用いた。
レン合成樹脂繊維を用い、坪量65g/m2、厚さ0.
2mmとした不織布に前記親水化処理方法により親水化
を施した不織布セパレータ。
ピレン合成樹脂繊維で、坪量15g/m2とし電解液保
液率を800%とした不織布層を中央部に配し、両外側
に繊維径10μmで同材料からなる繊維で坪量を60g
/m2の不織布層を配した坪量50g/m2で厚さ0.2
mmの不織布に前記親水化処理方法により親水化を施し
た不織布セパレータ。
織布セパレータと同一セパレータを用い、電池作製時に
繊維径1.2μmのポリプロピレン合成樹脂繊維で、坪
量15g/m2とし電解液保液率を800%とした不織
布層をニッケル極側に配した。
織布セパレータの繊維径1.2μmのポリプロピレン合
成樹脂繊維からなる不織布層の坪量を15g/m2から
45g/m2と変化させることにより、電解液保液率を
800%から300%としたものである。
により作製した水酸化ニッケルを活物質とする容量10
00mAhのニッケル極とランタンを主体としたミッシ
ュメタル・Ni系水素吸蔵合金を活物質とし容量150
0mAhの水素極を用い、最外周が水素極側になるよう
に捲回した。この電極郡を円筒形電池容器に挿入後、3
1wt%水酸化カリウム水溶液を所定量注液しAAサイ
ズの密閉形ニッケル−水素電池を作製した。
試験および高率放電試験を行った。サイクル寿命試験
は、充電を1Cで90分、放電を1Cで終止電圧1Vま
で放電する完全充放電を実施した。また、高率放電試験
は充電を0.1Cで900分した後、1C,3C,5C
の放電率にてそれぞれ終止電圧1Vまで放電した。図2
に本発明による電池と前記比較例1,2,3からなるセ
パレータを用いた電池のサイクル寿命試験結果を示し
た。従来の一般的セパレータである比較例1を用いた電
池や単純に3層構造不織布セパレータを用いた比較例
2,3による電池は、200サイクルを越えたところか
ら水素極の容量低下により容量劣化を起こしている。し
かし、本発明によるように、電解液の保液量が最大の層
を水素極側に配した電池は従来のものや電解液の保液量
が最大の層をニッケル極に配した電池よりも寿命性能が
向上している。
る電池に用いた不織布セパレータの繊維径1.2μmの
繊維からなる不織布層の坪量を15g/m2から45g
/m2と変化させることにより電解液保液率を800%
から300%とした不織布セパレータを用いた電池のサ
イクル寿命試験結果を示した。図3において、4,5,
6は電解液保液率600%,400%,300%のもの
である。これから、水素極側に配す不織布層の電解液保
液率が400%以上にして初めて寿命性能の向上が見ら
れることがわかる。
2,3からなる電池を高率放電試験に供した。試験結果
を表1に示す。セパレータにおける電解液保液層が中心
にある比較例2からなるセパレータを用いた電池は、電
極近傍における電解液が十分でないため高率放電特性が
極端に悪い。本発明による電池は、従来の電池である比
較例1,3からなる電池と比べて3C以上の高率放電に
おいて大幅な特性の向上がみられた。尚、ここで示した
電解液保液率は、31wt%水酸化カリウム水溶液に試
料を30分浸漬後、10分間吊り下げた後の重量を試料
前の重量で除して求めた。
水素極界面を十分に確保し、水素極の容量劣化を抑制す
ることにより、高容量、長寿命の密閉形ニッケル−水素
電池を得ることができる。さらに、3C以上の高率放電
における放電率特性も大幅に向上することができる。
レータの模式図である。
と放電容量の関係を示すものである。
させた時のニッケル−水素電池の寿命性能への影響を示
す図である。
用い、坪量15g/m2になるように解繊積層させるこ
とにより、電解液保液率を800%とした不織布層、B
は繊維径10μmで同材料からなる繊維を解繊積層し、
坪量30g/m2とした不織布層、Cは繊維径10μm
で同材料からなる繊維を解繊積層し、坪量60g/m2
とした不織布層
Claims (5)
- 【請求項1】酸素ガスの透過を抑制するに十分な量の電
解液を保有している保液層を有する不織布セパレータの
前記保液層部を水素極に当接させたことを特徴とする密
閉形ニッケル−水素電池。 - 【請求項2】前記不織布セパレータの保液層の電解液保
液率が400%以上である請求項1記載の密閉形ニッケ
ル−水素電池。 - 【請求項3】セパレータはポリアミド系合成樹脂繊維か
らなる不織布またはポリオレフィン系合成樹脂繊維、ポ
リサルフォン系合成樹脂繊維からなり、界面活性剤処
理、コロナ放電処理、スルホン化処理の何れかの方法に
て親水化処理を施した不織布からなる請求項1記載の密
閉形ニッケル−水素電池。 - 【請求項4】不織布セパレータは前記保液層のニッケル
極側に補強層を有する請求項1記載の密閉形ニッケル−
水素電池。 - 【請求項5】不織布セパレータの前記補強層は前記保液
層と同材質からなる請求項4記載の密閉形ニッケル−水
素電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4258709A JP2917702B2 (ja) | 1992-09-29 | 1992-09-29 | 密閉形ニッケル−水素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH06111847A true JPH06111847A (ja) | 1994-04-22 |
JP2917702B2 JP2917702B2 (ja) | 1999-07-12 |
Family
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Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0820108A1 (fr) * | 1996-07-18 | 1998-01-21 | Saft | Séparateur pour accumulateur à électrodes enroulées et à électrolyte alcalin |
JP2017004758A (ja) * | 2015-06-10 | 2017-01-05 | 日本碍子株式会社 | ニッケル電池 |
CN108063285A (zh) * | 2018-01-05 | 2018-05-22 | 泉州劲鑫电子有限公司 | 一种宽温区镍氢电池及其制备方法 |
JP2018092818A (ja) * | 2016-12-05 | 2018-06-14 | Fdk株式会社 | アルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池の製造方法 |
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---|---|---|---|---|
JPH04349348A (ja) * | 1990-11-30 | 1992-12-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 酸化金属−水素蓄電池 |
-
1992
- 1992-09-29 JP JP4258709A patent/JP2917702B2/ja not_active Expired - Fee Related
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CN108063285B (zh) * | 2018-01-05 | 2023-05-02 | 泉州劲鑫电子有限公司 | 一种宽温区镍氢电池及其制备方法 |
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---|---|
JP2917702B2 (ja) | 1999-07-12 |
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