JPH0624148B2 - 密閉形ニツケルカドミウム蓄電池 - Google Patents
密閉形ニツケルカドミウム蓄電池Info
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- JPH0624148B2 JPH0624148B2 JP61134107A JP13410786A JPH0624148B2 JP H0624148 B2 JPH0624148 B2 JP H0624148B2 JP 61134107 A JP61134107 A JP 61134107A JP 13410786 A JP13410786 A JP 13410786A JP H0624148 B2 JPH0624148 B2 JP H0624148B2
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- Japan
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- cadmium
- negative electrode
- battery
- nickel
- storage battery
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- Expired - Lifetime
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/46—Separators, membranes or diaphragms characterised by their combination with electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0014—Alkaline electrolytes
-
- 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
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- 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
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
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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、密閉形ニッケルカドミウム蓄電池の改良に関
するものである。
するものである。
従来の技術 密閉形ニッケルカドミウム蓄電池は、水酸化ニッケルを
主体とする正極と、水酸化カドミウムを主体とする負極
と、正，負両極を隔離するセパレータと、電解液として
の水酸化カリウム，水酸化ナトリウム，水酸化リチウム
等のアルカリ水溶液とから構成されている。
主体とする正極と、水酸化カドミウムを主体とする負極
と、正，負両極を隔離するセパレータと、電解液として
の水酸化カリウム，水酸化ナトリウム，水酸化リチウム
等のアルカリ水溶液とから構成されている。
負極としては、一般に焼結式，ペースト式等のカドミウ
ム極が用いられ、正極としては、多孔性ニッケル焼結基
板に、電解法，化学含浸法等の手段によって、正極活物
質となる水酸化ニッケル，水酸化コバルト等を充填した
ものが用いられている。ペースト式カドミウム負極は、
一般に酸化カドミウムあるいは水酸化カドミウムを主体
とし、これにカーボニルニッケル，グラファイト等の導
電性粉末，ポリビニルアルコール，カルボキシメチルセ
ルロース等の結着剤及び水やエチレングリコール等の溶
媒を加え、混練してペーストとし、これをニッケルメッ
キした開孔鋼板等の導電性芯材に塗着し、乾燥した後、
アルカリ溶液中で化成することによって製造される。
ム極が用いられ、正極としては、多孔性ニッケル焼結基
板に、電解法，化学含浸法等の手段によって、正極活物
質となる水酸化ニッケル，水酸化コバルト等を充填した
ものが用いられている。ペースト式カドミウム負極は、
一般に酸化カドミウムあるいは水酸化カドミウムを主体
とし、これにカーボニルニッケル，グラファイト等の導
電性粉末，ポリビニルアルコール，カルボキシメチルセ
ルロース等の結着剤及び水やエチレングリコール等の溶
媒を加え、混練してペーストとし、これをニッケルメッ
キした開孔鋼板等の導電性芯材に塗着し、乾燥した後、
アルカリ溶液中で化成することによって製造される。
又焼結式カドミウム負極は、導電性芯材に多孔性のニッ
ケル焼結層を形成し、これに、水酸化カドミウムを主体
とする活物質を充填し、後に同様な方法によって化成す
ることによって製造される。
ケル焼結層を形成し、これに、水酸化カドミウムを主体
とする活物質を充填し、後に同様な方法によって化成す
ることによって製造される。
前記の化成工程の目的は、活物質材料に用いる酸化カド
ミウム，水酸化カドミウムなどの放電状態のカドミウム
化合物の一部または全部を充電状態の金属カドミウムに
変換し、負極内に予備充電部分を付与することにある。
ミウム，水酸化カドミウムなどの放電状態のカドミウム
化合物の一部または全部を充電状態の金属カドミウムに
変換し、負極内に予備充電部分を付与することにある。
発明が解決しようとする問題点 前述のように電池充電時において、負極では金属カドミ
ウムが形成される。また過充電領域では正極から酸素ガ
スが発生し、電池の内部圧力が上昇するが、酸素ガスは
負極の金属カドミウムと反応して消費されるため、電池
内圧力は、あるレベルで平衡に達する。近年、密閉形ニ
ッケルカドミウム蓄電池に対して、短時間充電が急速に
高まっている。大電流充電（短時間充電）を可能にする
ためには、上記の酸素ガスと金属カドミウムとの反応効
率を高めることが必要である。酸素ガスと金属カドミウ
ムの反応は、負極表面で進行するため、充電時における
金属カドミウムの生成は、負極表面で起こることが望ま
しい。しかし、電池充電時に生成する金属カドミウムの
成長は芯材近傍で起こり、極板表面層まで達しにくい。
このため過充電時に正極から発生する酸素ガスの反応が
効率的に行われにくい。
ウムが形成される。また過充電領域では正極から酸素ガ
スが発生し、電池の内部圧力が上昇するが、酸素ガスは
負極の金属カドミウムと反応して消費されるため、電池
内圧力は、あるレベルで平衡に達する。近年、密閉形ニ
ッケルカドミウム蓄電池に対して、短時間充電が急速に
高まっている。大電流充電（短時間充電）を可能にする
ためには、上記の酸素ガスと金属カドミウムとの反応効
率を高めることが必要である。酸素ガスと金属カドミウ
ムの反応は、負極表面で進行するため、充電時における
金属カドミウムの生成は、負極表面で起こることが望ま
しい。しかし、電池充電時に生成する金属カドミウムの
成長は芯材近傍で起こり、極板表面層まで達しにくい。
このため過充電時に正極から発生する酸素ガスの反応が
効率的に行われにくい。
また、この現象は特に、焼結式負極に比べて導電マトリ
クスを持たないペースト式負極で顕著である。
クスを持たないペースト式負極で顕著である。
上記問題を改善するため、たとえば、ペースト式負極に
おいて、その表面にカーボン等の導電層を形成し、金属
カドミウムの生成を負極表面層へ集中させることも提案
されている（特開昭６０−２１６４４９）。この場合、
負極表面に形成されたカーボン層が、充放電時に必要な
極板間の電解液の移動を阻害する為大電流放電等の特性
を低下させる傾向があるという欠点があった。
おいて、その表面にカーボン等の導電層を形成し、金属
カドミウムの生成を負極表面層へ集中させることも提案
されている（特開昭６０−２１６４４９）。この場合、
負極表面に形成されたカーボン層が、充放電時に必要な
極板間の電解液の移動を阻害する為大電流放電等の特性
を低下させる傾向があるという欠点があった。
本発明は、上記問題点を改善し、カドミウム負極におけ
る酸素ガス吸収能力の向上をはかり、大電流充電（短時
間充電）を可能にするものである。
る酸素ガス吸収能力の向上をはかり、大電流充電（短時
間充電）を可能にするものである。
問題点を解決するための手段 本発明は、片面に金属ニッケル，カーボンあるいはこれ
らの混合物から成る耐アルカリ性導電層を形成し、たセ
パレータを用い、導電層を有した面を負極に対向させて
電池を構成することにより、セパレータの導電層を負極
の表面における導電マトリクスとして充電時に負極に生
成する金属カドミウムを負極表面に集中させることによ
り、過充電時に正極より発生する酸素ガスの吸収を効率
的に行なうものである。
らの混合物から成る耐アルカリ性導電層を形成し、たセ
パレータを用い、導電層を有した面を負極に対向させて
電池を構成することにより、セパレータの導電層を負極
の表面における導電マトリクスとして充電時に負極に生
成する金属カドミウムを負極表面に集中させることによ
り、過充電時に正極より発生する酸素ガスの吸収を効率
的に行なうものである。
作 用 充電時にカドミウム負極に生成する金属カドミウムは導
電性の高い所から形成され、通常、導電性芯材の近傍か
ら生長し、負極表面に向って進行する。この傾向は先に
述べた通り、ペースト式カドミウム負極で特に顕著であ
り、一般的に、ペースト式カドミウム負極では、充電時
に生成される金属カドミウムは導電性芯材の近傍に集中
し、極板表面層まで成長しにくい。しかし、本発明のよ
うに、負極表面層にセパレータの導電層が接している場
合、導電層が負極表面の導電マトリクスとして作用し、
金属カドミウムの形成は負極表面層からも進行する。
電性の高い所から形成され、通常、導電性芯材の近傍か
ら生長し、負極表面に向って進行する。この傾向は先に
述べた通り、ペースト式カドミウム負極で特に顕著であ
り、一般的に、ペースト式カドミウム負極では、充電時
に生成される金属カドミウムは導電性芯材の近傍に集中
し、極板表面層まで成長しにくい。しかし、本発明のよ
うに、負極表面層にセパレータの導電層が接している場
合、導電層が負極表面の導電マトリクスとして作用し、
金属カドミウムの形成は負極表面層からも進行する。
密閉形蓄電池では、過充電時に正極より発生する酸素ガ
スの負極での吸収反応が重要である。この酸素吸収が悪
いと、過充電時に電池内圧が上昇するので、大電流での
充電ができない。言い換えると、短時間充電ができな
い。酸素ガスは、負極の金属カドミウムにより吸収され
るものであるから、本発明によるもののように金属カド
ミウムが極板表面に多く分布している方が有利である。
スの負極での吸収反応が重要である。この酸素吸収が悪
いと、過充電時に電池内圧が上昇するので、大電流での
充電ができない。言い換えると、短時間充電ができな
い。酸素ガスは、負極の金属カドミウムにより吸収され
るものであるから、本発明によるもののように金属カド
ミウムが極板表面に多く分布している方が有利である。
実施例 以下、本発明の実施例を説明する。
負極は通常のペースト式カドミウム極、正極は通常の焼
結式ニッケル極を用いた。
結式ニッケル極を用いた。
セパレータには、通常のナイロン不織布の片面にニッケ
ル蒸着を施したものと、比較例として同様のもので蒸着
の処理を施さないものを用意した。これらを所定の寸法
に切断し、1200mAh相当の密閉形蓄電池を構成し、電池
特性の試験を行った。
ル蒸着を施したものと、比較例として同様のもので蒸着
の処理を施さないものを用意した。これらを所定の寸法
に切断し、1200mAh相当の密閉形蓄電池を構成し、電池
特性の試験を行った。
試験は、負極の酸素ガス吸収性を評価するための過充電
時の電池内圧試験を行った。電池内圧試験は、２０℃に
おいて、１〜３Ｃ相当の電流で充電したときの電池内圧
のピークで評価した。
時の電池内圧試験を行った。電池内圧試験は、２０℃に
おいて、１〜３Ｃ相当の電流で充電したときの電池内圧
のピークで評価した。
図は充電レートと電池内圧力のピークとの関係を示す。
図中ａは上記実施例のニッケル蒸着を施したセパレータ
を用いた電池、ｂはニッケル蒸着を行なわない通常のセ
パレータを用いた電池を示す。本発明による電池は、充
電時に金属カドミウムが極板表面に分布しやすい。この
ため充電時の酸素ガス吸収能力が高く、従って電池ａは
電池内圧がｂに比べて低く、大電流での充電が可能であ
る。セパレータ表面に付与する導電層は白金などの貴金
属やカーボなど耐アルカリ性の導電性物質やその混合物
であれば同様の効果が得られ、付与の方法はメッキや粉
末のコーティングでも同様の効果が得られる。工業的に
は比較的安価なニッケル，カーボンあるいはこれらの混
合物の使用が適切である。
図中ａは上記実施例のニッケル蒸着を施したセパレータ
を用いた電池、ｂはニッケル蒸着を行なわない通常のセ
パレータを用いた電池を示す。本発明による電池は、充
電時に金属カドミウムが極板表面に分布しやすい。この
ため充電時の酸素ガス吸収能力が高く、従って電池ａは
電池内圧がｂに比べて低く、大電流での充電が可能であ
る。セパレータ表面に付与する導電層は白金などの貴金
属やカーボなど耐アルカリ性の導電性物質やその混合物
であれば同様の効果が得られ、付与の方法はメッキや粉
末のコーティングでも同様の効果が得られる。工業的に
は比較的安価なニッケル，カーボンあるいはこれらの混
合物の使用が適切である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、セパレータの簡単な処理
で、電池の急速充電特性を大幅に改良することができ
る。
で、電池の急速充電特性を大幅に改良することができ
る。
図は、ニッケルカドミウム蓄電池の充電レートと電池内
ピーク圧力との関係を示す図である。
ピーク圧力との関係を示す図である。
Claims (1)
- 【請求項１】片面に耐アルカリ性の導電層を設けたセパ
レータを備え、このセパレータの導電層を有する面をカ
ドミウム負極と対向させ、反対面をニッケル正極と対向
させて極板群を構成した密閉形ニッケルカドミウム蓄電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61134107A JPH0624148B2 (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 密閉形ニツケルカドミウム蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61134107A JPH0624148B2 (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 密閉形ニツケルカドミウム蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62291871A JPS62291871A (ja) | 1987-12-18 |
| JPH0624148B2 true JPH0624148B2 (ja) | 1994-03-30 |
Family
ID=15120612
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61134107A Expired - Lifetime JPH0624148B2 (ja) | 1986-06-10 | 1986-06-10 | 密閉形ニツケルカドミウム蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0624148B2 (ja) |
Families Citing this family (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63259963A (ja) * | 1987-04-16 | 1988-10-27 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形アルカリ蓄電池 |
| US9564623B2 (en) | 2006-09-27 | 2017-02-07 | Daramic Llc | Battery separator with a conductive layer for extending the cycle life of a battery |
| JP6270718B2 (ja) | 2011-07-11 | 2018-01-31 | カリフォルニア インスティチュート オブ テクノロジー | 電気化学システム用のセパレータシステムおよび電気化学セル |
| US9379368B2 (en) | 2011-07-11 | 2016-06-28 | California Institute Of Technology | Electrochemical systems with electronically conductive layers |
| KR102392086B1 (ko) * | 2012-04-10 | 2022-04-28 | 캘리포니아 인스티튜트 오브 테크놀로지 | 전기화학 시스템들용 신규 세퍼레이터들 |
| US9991492B2 (en) | 2013-11-18 | 2018-06-05 | California Institute Of Technology | Separator enclosures for electrodes and electrochemical cells |
| US10714724B2 (en) | 2013-11-18 | 2020-07-14 | California Institute Of Technology | Membranes for electrochemical cells |
| US10340528B2 (en) | 2015-12-02 | 2019-07-02 | California Institute Of Technology | Three-dimensional ion transport networks and current collectors for electrochemical cells |
-
1986
- 1986-06-10 JP JP61134107A patent/JPH0624148B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS62291871A (ja) | 1987-12-18 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |