JPH0620716A - ニッケル亜鉛蓄電池 - Google Patents

ニッケル亜鉛蓄電池

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JPH0620716A
JPH0620716A JP4197579A JP19757992A JPH0620716A JP H0620716 A JPH0620716 A JP H0620716A JP 4197579 A JP4197579 A JP 4197579A JP 19757992 A JP19757992 A JP 19757992A JP H0620716 A JPH0620716 A JP H0620716A
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敏之 温田
Keiichi Mori
圭一 森
Kenkichi Fujii
健吉 藤井
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 ニッケル亜鉛蓄電池の寿命を向上させ、該電
池の充電が速やかに行なえるようにする。 【構成】 複数の単位セル7を、集熱板8を挾んで積み
重ね、この単位セル7集合体の外側にアルミ製の放熱板
11を集熱板8と接続した状態で設け、放熱板11の外
面に冷媒となる空気の通風路24を形成し、放熱板11
を冷やすことにより単位セル7を強制冷却し、電池寿命
の向上を図ると共に、速やかな充電を可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】この発明は、ニッケル亜鉛蓄電
池、更に詳しくは、電気自動車やソーラーカー等の車輛
に用いるために強制冷却できるようにした比較的大容量
のニッケル亜鉛蓄電池に関する。
【0002】
【従来の技術】周知のごとく、電気自動車をはじめポー
タブル機器に至るまで電池の高エネルギー密度化あるい
は高性能化に対する要求はたいへん大きなものがある。
その中で亜鉛を負極活物質とした電池は単位重量当りの
エネルギー密度が大きくしかも安価であるといった利点
を有する。
【0003】一方、この亜鉛極を蓄電池の負極として動
作させる場合、亜鉛活物質が放電過程あるいは充電過程
において溶解析出していわゆるシェイプチェンジやデン
ドライトショートと言った問題を引き起こす。充電過程
では、亜鉛酸イオンから析出される亜鉛金属結晶は、特
に水素ガス発生を伴った場合、水素の触媒作用によって
デンドライト結晶になり易く、電池のショートを引き起
こす。
【0004】そのため従来より充電末期になっても負極
から水素発生させぬよう負極の容量を正極の容量より増
加させ、電池を充電して充電末期の状態においても正極
から酸素ガスを優先させて発生するようにして、充電過
程全てにおいて負極からは水の電気化学的分解による水
素ガス発生を起こらないようにし、デンドライト状の析
出が発生しないように工夫されている。
【0005】また、上述の電池を充放電を行い2次電池
としてサイクル使用した場合において正極から発生した
酸素が電池の系外に漏れてしまうと正極と負極の容量バ
ランスが崩れてしまい、いずれ負極からの水素発生を生
じ、亜鉛のデンドライト析出により電池寿命となる。し
たがって、サイクル使用中の正極と負極の容量バランス
を保つために、電池の電解液量を制限し、充電末期に発
生した酸素ガスを負極で吸収リサイクルさせる密閉形ニ
ッケル亜鉛電池がある。
【0006】また、前述したシェイプチェンジは、電池
の温度と深く関係しており、電池の温度が高い程、電池
寿命が短くなるという特徴がある。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】ところで、ニッケル亜
鉛蓄電池を電気自動車やソーラーカーなどに使用した場
合、電池搭載場所の放熱性が悪く、電池の温度が上昇し
易く、特に室温より温度が上昇することにより電池寿命
の低下することが問題となっていた。
【0008】また、放電後において電池の温度が上昇し
たままであると、速やかに充電が行えないという問題が
ある。
【0009】そこで、この発明の目的は、電池を冷媒で
強制冷却し、温度を制御することにより寿命を向上させ
ることができると共に、放電使用後に速やかに充電する
ことができるニッケル亜鉛蓄電池を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記のような課題を解決
するため、この発明は、複数のニッケル亜鉛蓄電池単位
セルを集熱板を挾んで積み重ね、この単位セル集合体の
外側に放熱板を前記集熱板と接続した状態で設け、前記
放熱板の外面に冷媒の通路を形成した構成を採用したも
のである。
【0011】
【作用】ニッケル亜鉛蓄電池単位セルに生じた熱は集熱
板で放熱板に伝わり、放熱板の外面に形成した通路を冷
媒が通過することにより放熱板を冷却し、これによって
単位セルの温度を低下させ、ニッケル亜鉛蓄電池の寿命
を向上させ、放電使用後に速やかな充電が可能になる。
【0012】
【実施例】以下、この発明の実施例を添付図面に基づい
て、比較例と対比しながら説明する。
【0013】図1は単位セル集合体の構造を示し、同図
において、あらかじめ酸化亜鉛及び金属亜鉛を混合し、
さらにカレンダーロール法によりシート状の亜鉛活物質
層を作製し、そのシートを厚み0.1mmで開孔率約5
0%の銅パンチングメタル集電体の両サイドに加圧成形
し縦10cm×横10cm×厚み1.0mmの亜鉛極1
を得た。また、活物質はペースティング法により塗布し
てもかまわない。
【0014】このようにして得られた亜鉛極1を15枚
と、同寸法の焼結式ニッケル極2を14枚とを、微孔性
フィルムからなるセパレータ3とPP不織布からなるリ
テーナ4及び5を介して交互に積重ね、電池容量が50
AH,11.9Vの極群を作製した。
【0015】その極群の極板面が電槽6の底面に対して
対向するように予め設計された電槽6に挿入し、正極,
負極,セパレータ3,保液層の全空隙の92%に相当す
る電解液量を注液して単位セル7を作製した。
【0016】なお、ここで極板面と電槽6の底面が対向
するとは、極板面の交差角度(小さい方の角度)が0°
〜45℃以下で水平に放置することをいうが、冷却にあ
たっては対向していなくてもかまわない。
【0017】次に、上記単位セル7を7個用い、熱伝導
性の良い金属材料で形成した集熱板8を挾んで各単位セ
ル7を上下に積み重ね、上下端部に電池集合用の押え板
9,10を重ね、更に単位セル集合体の両側にアルミ製
の放熱板11,11が設けられている。
【0018】この放熱板11,11は、プレートの表面
に多数のフィン12を並べて形成され、各集熱板8の端
部接続部8aと接触する状態で取付けられ、単位セル7
を集合するための強度を保つ枠体として作用するだけで
なく、後述する空気を冷媒とする熱交換器としても作用
する。
【0019】上記集熱板8は、単位セル7に生じた熱を
放熱板11,11に伝えるためのものであり、この集熱
板8の端部接合部8aと放熱板11,11の接合は熱伝
導の良い構造、例えばボルト締め、リベットでの結合の
ほか、シリコングリース等の熱伝導剤を重なり面に充填
するようにしてもよい。
【0020】なお、図1において、単位セル7には、端
子接続金具13,レリーフ弁14,弁押え板15,電池
端子16等が設けられている。
【0021】図2は単位セル集合体の強制冷却構造を示
し、内部が通風路21となる電池支持台22上に複数の
単位セル集合体を並べて設置し、これら単位セル集合体
群の周囲をカバー23で囲み、隣接する単位セル群にお
ける放熱板11間及び放熱板11とカバー23の間の各
々に通風路24が形成され、各通風路24は通風口25
で通風路21と連通し、吸気口26から供給された空気
が通風路24を通過することにより放熱板11を冷や
し、各単位セル7を冷却する。
【0022】上記吸気孔26から通風路24への空気の
供給は車輛の走行による外気の流入や送風機による強制
吸気の何れでもよく、温度センサによる温度の検出で給
気を制御するようにしてもよい。
【0023】次に、単位セル集合体を、外部から強制送
風機により20℃の空気を電池設置場所外部から取り入
れ、該集合電池の熱交換部に1m3 /分の流量で供給
し、電池からの熱を電池設置位置より外部に排出して、
電池の温度を制御した。
【0024】なお、ここで述べる空気温度とは、該熱交
換部に供給される直前の温度であり、以下述べる空気温
度も、この直前の温度を意味するものである。
【0025】このようにして冷却装置と組み合わされた
電池(A)について、冷却時の電池温度の経時変化の一
例を空気を供給しない電池(B)と比較して図3に示し
た。
【0026】また、冷媒である空気温度の冷却効果を確
認するために、予め60℃に電池温度を制御した該集合
電池(イ)に、40℃に制御した空気を該電池の熱交換
部に供給した電池(C)を用意した。同様に60℃に電
池温度を制御した該電池に、それぞれ30℃と20℃に
制御した空気を供給した電池(D)、(E)を用意し
た。なお、(C)、(D)、(E)の各電池に供給する
空気の流量は1m3 /分である。これらの電池温度の経
時変化を図4に示した。温度の低い空気の方が早くしか
も低い温度まで冷却でき冷却能力が大きいことが示され
ている。
【0027】つづいてこれら温度制御の電池寿命に対す
る効果を確認するために、該集合電池(イ)にこれら
(C)、(D)、(E)の電池について、それぞれ充電
電流5Aで10.5時間充電し、放電電流25Aで8.
4Vまで放電することを繰り返し行い、充放電サイクル
寿命特性を調べた。その結果を図5に示した。
【0028】図5から、冷却の効果については、冷媒で
ある空気温度が30℃より低い場合はサイクル寿命向上
の効果が認められることが示されているが、40℃の空
気を用いた場合は、反対にサイクル寿命特性を悪くする
結果となる。さらに、寿命特性向上に対する供給する空
気の温度の効果としては、30℃のものより20℃のも
のの方がサイクル寿命特性向上の効果が大きく、この原
因は冷却効果の差によるものである。
【0029】なお、電池を冷却する時期は、放置状態、
放電状態、充電状態それぞれにおいて行うことが可能な
ものである。
【0030】
【発明の効果】以上のように、この発明によると、アル
カリ電解液中で使用する密閉用ニッケル亜鉛蓄電池にお
いて、外部から放熱板に冷媒を供給し、電池を強制冷却
するようにしたので、簡単な構造で電池を冷却すること
ができ、電池の寿命向上を図り、サイクル寿命特性の優
れたニッケル亜鉛蓄電池を得ることができる。
【0031】また、車輛に搭載した電池を走行しながら
冷却することができ、放電使用後においても電池温度が
低く、そのまま速やかに充電が行なえるようになる。
【図面の簡単な説明】
【図1】単位セルの集合体を示す斜視図。
【図2】同上における冷却装置の縦断面図。
【図3】冷却時の電池温度の経時変化の一例を示すグラ
フ。
【図4】電池温度の経時変化を示すグラフ。
【図5】充放電サイクル寿命特性を調べた結果を示すグ
ラフ。
【符号の説明】
7 単位セル 8 集熱板 11 放熱板 21,24 通風路

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 複数のニッケル亜鉛蓄電池単位セルを集
    熱板を挾んで積み重ね、この単位セル集合体の外側に放
    熱板を前記集熱板と接続した状態で設け、前記放熱板の
    外面に冷媒の通路を形成したニッケル亜鉛蓄電池。
  2. 【請求項2】 吸気孔に連なる通風路を内部に有する電
    池支持台上に、複数のニッケル亜鉛蓄電池単位セルを集
    熱板を挾んで積み重ねた単位セル集合体を2以上と、こ
    の単位セル集合体群を囲うカバーとを載置し、各単位セ
    ル集合体の外側には放熱板を前記集熱板と接続した状態
    で設け、隣合う単位セル集合体の放熱板間及び単位セル
    集合体の放熱板とカバーの間に電池支持台の通風路より
    連なる冷媒の通路を形成したニッケル亜鉛蓄電池。
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