JPH07282862A - ガス拡散電極を備えた電池並びにその充電及び放電方法 - Google Patents
ガス拡散電極を備えた電池並びにその充電及び放電方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【目的】緩放電特性はもとより急速放電特性にも優れ、
かつ高い充放電効率を発揮する電池及びその充電・放電
方法を提供することを主な目的とする。 【構成】ガス拡散電極、水素吸蔵合金極及び充電用補助
極を備えた電池において、当該充電用補助極が水酸化ニ
ッケルを活物質とすることを特徴とするガス拡散電極を
備えた電池。
かつ高い充放電効率を発揮する電池及びその充電・放電
方法を提供することを主な目的とする。 【構成】ガス拡散電極、水素吸蔵合金極及び充電用補助
極を備えた電池において、当該充電用補助極が水酸化ニ
ッケルを活物質とすることを特徴とするガス拡散電極を
備えた電池。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はガス拡散電極を備えた電
池並びにその充電及び放電方法に関する。
池並びにその充電及び放電方法に関する。
【０００２】
【従来技術とその課題】各種の電気機器、移動用電源と
して二次電池が広く用いられているが、その代表的な二
次電池としては鉛蓄電池、アルカリ蓄電池等が知られて
いる。
して二次電池が広く用いられているが、その代表的な二
次電池としては鉛蓄電池、アルカリ蓄電池等が知られて
いる。
【０００３】アルカリ蓄電池は、その正極にニッケル極
が主として使用されているほか、一部の電池では空気極
又は酸化銀極も用いられている。負極としては、カドミ
ウム、亜鉛、水素、鉄等が使用されるが、カドミウム極
が主流となっており、さらに高エネルギー密度を達成す
るために水素吸蔵合金を使ったニッケル−水素蓄電池も
実用化されている。
が主として使用されているほか、一部の電池では空気極
又は酸化銀極も用いられている。負極としては、カドミ
ウム、亜鉛、水素、鉄等が使用されるが、カドミウム極
が主流となっており、さらに高エネルギー密度を達成す
るために水素吸蔵合金を使ったニッケル−水素蓄電池も
実用化されている。
【０００４】ところで、移動用、電力貯蔵用等の電源と
して高エネルギー密度を実現するため、従来より正極に
ガス拡散電極を供えた再充電可能な電池が研究されてい
る。
して高エネルギー密度を実現するため、従来より正極に
ガス拡散電極を供えた再充電可能な電池が研究されてい
る。
【０００５】この形式の電池は、充電時のガス拡散電極
の酸化による劣化を防止するための充電用補助極が設け
られている。この充電用補助極としては、耐電解液性、
耐アルカリ性等の見地より通常ニッケル製のスクリー
ン、エキスパンドメタル等が使用される。一方、上記電
池の負極としては亜鉛等が通常用いられるが、寿命が短
いという欠点がある。また、比較的寿命は長い鉄は、負
極律則とすると充放電で容量が低下する。これに対し、
水素吸蔵合金は、長寿命かつ低公害であるので、これを
負極として用いた電池も開発されている。そして、この
種の電池は、正極の活物質が酸素又は空気であり、電池
内には負極活物質が主となるので高エネルギー密度を達
成することができる。
の酸化による劣化を防止するための充電用補助極が設け
られている。この充電用補助極としては、耐電解液性、
耐アルカリ性等の見地より通常ニッケル製のスクリー
ン、エキスパンドメタル等が使用される。一方、上記電
池の負極としては亜鉛等が通常用いられるが、寿命が短
いという欠点がある。また、比較的寿命は長い鉄は、負
極律則とすると充放電で容量が低下する。これに対し、
水素吸蔵合金は、長寿命かつ低公害であるので、これを
負極として用いた電池も開発されている。そして、この
種の電池は、正極の活物質が酸素又は空気であり、電池
内には負極活物質が主となるので高エネルギー密度を達
成することができる。
【０００６】しかしながら、上記の電池は電池外部の空
気又酸素を用いるという性質上、正極であるガス拡散電
極を電槽の両側面に設置する必要があるので、他の種類
の電池のようにセル内に多くの正極・負極を重ねて設け
ることができない。即ち、セル内では、正極は２枚が最
大であり、従って対極としての負極も２枚以上とする実
益もない。このため、急速な放電を行う場合、電極の電
流密度が大きくなり、電圧の低下が著しい。また、正極
には活物質自体は存在しないので、充電する場合におい
て充電の初期から酸素が発生し、電位が高くなるため、
たとえ水素吸蔵合金を負極に用いたとしても高い充放電
効率は期待できない。
気又酸素を用いるという性質上、正極であるガス拡散電
極を電槽の両側面に設置する必要があるので、他の種類
の電池のようにセル内に多くの正極・負極を重ねて設け
ることができない。即ち、セル内では、正極は２枚が最
大であり、従って対極としての負極も２枚以上とする実
益もない。このため、急速な放電を行う場合、電極の電
流密度が大きくなり、電圧の低下が著しい。また、正極
には活物質自体は存在しないので、充電する場合におい
て充電の初期から酸素が発生し、電位が高くなるため、
たとえ水素吸蔵合金を負極に用いたとしても高い充放電
効率は期待できない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明は、緩
放電特性はもとより急速放電特性にも優れ、かつ、高い
充放電効率を発揮する電池及びその充電・放電方法を提
供することを主な目的とする。
放電特性はもとより急速放電特性にも優れ、かつ、高い
充放電効率を発揮する電池及びその充電・放電方法を提
供することを主な目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記従来技
術の問題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の充電用
補助電極を採用した電池を用いて、一定方法による充電
・放電を行う場合には、急速放電・緩放電ともに良好に
行うことができ、しかも高い充放電効率を発揮すること
を見出し、本発明を完成するに至った。
術の問題に鑑みて鋭意研究を重ねた結果、特定の充電用
補助電極を採用した電池を用いて、一定方法による充電
・放電を行う場合には、急速放電・緩放電ともに良好に
行うことができ、しかも高い充放電効率を発揮すること
を見出し、本発明を完成するに至った。
【０００９】即ち、本発明は、ガス拡散電極、水素吸蔵
合金極及び充電用補助極を備えた電池において、当該充
電用補助極が水酸化ニッケルを活物質とすることを特徴
とするガス拡散電極を備えた電池に係るものである。ま
た、本発明は、上記電池の充電及び放電方法も含む。
合金極及び充電用補助極を備えた電池において、当該充
電用補助極が水酸化ニッケルを活物質とすることを特徴
とするガス拡散電極を備えた電池に係るものである。ま
た、本発明は、上記電池の充電及び放電方法も含む。
【００１０】以下、本発明について詳細に説明する。
【００１１】本発明の電池は、その一例を示す図１に記
載のようにガス拡散電極、水素吸蔵合金電極及び充電用
補助電極から主として構成されており、特に充電用補助
電極として水酸化ニッケルを活物質とした電極が用いら
れている。
載のようにガス拡散電極、水素吸蔵合金電極及び充電用
補助電極から主として構成されており、特に充電用補助
電極として水酸化ニッケルを活物質とした電極が用いら
れている。
【００１２】ガス拡散電極としては、従来の空気電池等
で用いられる空気電極をそのまま適用することができ、
例えば活性炭に白金、パラジウム、銀等を担持させたも
のが挙げられ、単独又は２種以上を併用することができ
る。触媒の担持量は、活性炭に対し通常１０〜６０重量
％程度、好ましくは２０〜４０重量％とすれば良い。ま
た、撥水性を有するフッ素樹脂等により上記触媒担持活
性炭を結着した反応層を設けたり、さらには空気側に炭
素繊維をフッ素樹脂等により処理した漏液防止層などを
適宜設けることもできる。
で用いられる空気電極をそのまま適用することができ、
例えば活性炭に白金、パラジウム、銀等を担持させたも
のが挙げられ、単独又は２種以上を併用することができ
る。触媒の担持量は、活性炭に対し通常１０〜６０重量
％程度、好ましくは２０〜４０重量％とすれば良い。ま
た、撥水性を有するフッ素樹脂等により上記触媒担持活
性炭を結着した反応層を設けたり、さらには空気側に炭
素繊維をフッ素樹脂等により処理した漏液防止層などを
適宜設けることもできる。
【００１３】水素吸蔵合金電極としては、公知の各種水
素吸蔵合金の粉末を多孔質材料に充填させたもの、或い
は上記粉末を常法に従って成形したもの等を用いること
ができる。例えば、水素吸蔵合金の１００〜２００メッ
シュ程度の粉末をカルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）溶液等を用いてペースト状とし、これを発泡状ニッ
ケル板に充填・加圧することにより得られる。また、導
電助材であるニッケル、コバルト、グラファイト、銅粉
等とともに、合金粉末をポリマー結着剤でニッケルメッ
シュに結着させても良い。この場合、上記ポリマーとし
ては、例えばポリビニルアルコール、ポリテトラフルオ
ロエチレン、スチレンブタジエンゴム、シリコンゴム等
を用いることができる。水素吸蔵合金としては、その種
類は特に制限されず、例えばＬａＮｉ5 系、ＴｉＮｉ
系、ＺｒＮｉ系等を使用することができる。なお、これ
ら水素吸蔵合金は、単独で又は２種以上を併用しても良
い。
素吸蔵合金の粉末を多孔質材料に充填させたもの、或い
は上記粉末を常法に従って成形したもの等を用いること
ができる。例えば、水素吸蔵合金の１００〜２００メッ
シュ程度の粉末をカルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）溶液等を用いてペースト状とし、これを発泡状ニッ
ケル板に充填・加圧することにより得られる。また、導
電助材であるニッケル、コバルト、グラファイト、銅粉
等とともに、合金粉末をポリマー結着剤でニッケルメッ
シュに結着させても良い。この場合、上記ポリマーとし
ては、例えばポリビニルアルコール、ポリテトラフルオ
ロエチレン、スチレンブタジエンゴム、シリコンゴム等
を用いることができる。水素吸蔵合金としては、その種
類は特に制限されず、例えばＬａＮｉ5 系、ＴｉＮｉ
系、ＺｒＮｉ系等を使用することができる。なお、これ
ら水素吸蔵合金は、単独で又は２種以上を併用しても良
い。
【００１４】充電用補助電極としては、水酸化ニッケル
を活物質とする電極を用いる。このような電極は、例え
ば化学含浸法により得ることができる。例えば、多孔質
ニッケル焼結基板に硝酸ニッケル溶液を含浸させた後、
乾燥し、さらにアルカリ溶液に浸漬して硝酸ニッケルを
水酸化ニッケルに変えることにより活物質が充填された
ニッケル極を用いることができる。この場合、硝酸ニッ
ケル溶液のほかに硫酸ニッケル等の溶液を用いることも
できる。含浸量は、通常は基板材料に対し０．３５〜
０．４５Ａｈ／ｃｍ3 程度とすれば良い。また、多孔質
材料としては孔径が大きい発泡ニッケル焼結体等を用い
ることができ、これは水酸化ニッケルの粉末を充填して
加圧成型して電極とすることができる。
を活物質とする電極を用いる。このような電極は、例え
ば化学含浸法により得ることができる。例えば、多孔質
ニッケル焼結基板に硝酸ニッケル溶液を含浸させた後、
乾燥し、さらにアルカリ溶液に浸漬して硝酸ニッケルを
水酸化ニッケルに変えることにより活物質が充填された
ニッケル極を用いることができる。この場合、硝酸ニッ
ケル溶液のほかに硫酸ニッケル等の溶液を用いることも
できる。含浸量は、通常は基板材料に対し０．３５〜
０．４５Ａｈ／ｃｍ3 程度とすれば良い。また、多孔質
材料としては孔径が大きい発泡ニッケル焼結体等を用い
ることができ、これは水酸化ニッケルの粉末を充填して
加圧成型して電極とすることができる。
【００１５】電解液としては、公知のアルカリ電池等で
用いられる水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化
リチウム等の水溶液であるアルカリ電解液を用いること
ができる。これらのアルカリ化合物は単独で又は２種以
上を併用しても良い。また、濃度は通常３０〜４０重量
％程度とすれば良いが、用途等によっては上記範囲外と
なっても差支えない。
用いられる水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化
リチウム等の水溶液であるアルカリ電解液を用いること
ができる。これらのアルカリ化合物は単独で又は２種以
上を併用しても良い。また、濃度は通常３０〜４０重量
％程度とすれば良いが、用途等によっては上記範囲外と
なっても差支えない。
【００１６】本発明の電池は、これらの電極のほか、各
電極の間にセパレーターを適宜設定しても良い。例え
ば、親水処理したポリプロピレン不織布等の公知のもの
を用いることができる。
電極の間にセパレーターを適宜設定しても良い。例え
ば、親水処理したポリプロピレン不織布等の公知のもの
を用いることができる。
【００１７】また、各電極の配置は、充電・放電が適切
に行うことができる限り特に制限されないが、充電用補
助極及びガス拡散電極がいずれもが水素吸蔵合金極と接
近していることが望ましい。さらに、電槽の両側面にあ
るガス拡散電極の間に１対の充電用補助極を設け、当該
充電用補助極の間に水素吸蔵合金極を設けること、或い
は電槽の両側面にあるガス拡散電極の間に１対の水素吸
蔵合金極を設け、当該水素吸蔵合金極の間に充電用補助
極を設けることが特に好ましい。
に行うことができる限り特に制限されないが、充電用補
助極及びガス拡散電極がいずれもが水素吸蔵合金極と接
近していることが望ましい。さらに、電槽の両側面にあ
るガス拡散電極の間に１対の充電用補助極を設け、当該
充電用補助極の間に水素吸蔵合金極を設けること、或い
は電槽の両側面にあるガス拡散電極の間に１対の水素吸
蔵合金極を設け、当該水素吸蔵合金極の間に充電用補助
極を設けることが特に好ましい。
【００１８】本発明の電池を用いて充電・放電を行うに
は以下の方法に従う。
は以下の方法に従う。
【００１９】充電は、充電用補助極を正極とし、水素吸
蔵合金極を負極として行う。一般にガス拡散電極を正極
として充電すると、構成材料であるカーボンが酸化され
たり、撥水性が失われて電極性能が劣化したり、液漏れ
が生じたりするが、上記方法による充電では、ガス拡散
電極を正極として充電しないので上記のような諸問題は
生じない。
蔵合金極を負極として行う。一般にガス拡散電極を正極
として充電すると、構成材料であるカーボンが酸化され
たり、撥水性が失われて電極性能が劣化したり、液漏れ
が生じたりするが、上記方法による充電では、ガス拡散
電極を正極として充電しないので上記のような諸問題は
生じない。
【００２０】放電は、充電用補助極及び／又はガス拡散
電極を正極とし、水素吸蔵合金極を負極として行う。本
発明では、充電用補助電極が水酸化ニッケルを活物質と
しているため、従来のニッケル製のスクリーン等を用い
た場合と異なり、放電後における充電の初期に当該充電
用補助電極が充電されるので、充電電圧を低下させるこ
とができる。
電極を正極とし、水素吸蔵合金極を負極として行う。本
発明では、充電用補助電極が水酸化ニッケルを活物質と
しているため、従来のニッケル製のスクリーン等を用い
た場合と異なり、放電後における充電の初期に当該充電
用補助電極が充電されるので、充電電圧を低下させるこ
とができる。
【００２１】この場合、充電用補助極を正極とし、水素
吸蔵合金極を負極として放電すれば、急速放電を行うこ
とができる。一方、ガス拡散電極を正極とし、水素吸蔵
合金極を負極として放電すれば、緩放電を行うことがで
きる。なお、正極の充電用補助極とガス拡散電極の切り
替えをスイッチ等で操作できるようにする場合には、電
池の用途等に応じて緩放電・急速放電の制御ができる。
吸蔵合金極を負極として放電すれば、急速放電を行うこ
とができる。一方、ガス拡散電極を正極とし、水素吸蔵
合金極を負極として放電すれば、緩放電を行うことがで
きる。なお、正極の充電用補助極とガス拡散電極の切り
替えをスイッチ等で操作できるようにする場合には、電
池の用途等に応じて緩放電・急速放電の制御ができる。
【００２２】また、電池を充電するに際して発生する酸
素を回収し、その回収した酸素を放電時にガス拡散電極
に供給しながら充放電を行えば、充放電効率の改善を図
ることもできる。なお、回収した酸素は、高圧タンク、
或いはコバルトシッフ塩基錯体（［Ｃｏ(salen) ］
等）、ポルフィリン錯体、金属酸化物（Ａｇ2 Ｍｎ2 Ｏ
5等）などを用いて貯蔵することができる。
素を回収し、その回収した酸素を放電時にガス拡散電極
に供給しながら充放電を行えば、充放電効率の改善を図
ることもできる。なお、回収した酸素は、高圧タンク、
或いはコバルトシッフ塩基錯体（［Ｃｏ(salen) ］
等）、ポルフィリン錯体、金属酸化物（Ａｇ2 Ｍｎ2 Ｏ
5等）などを用いて貯蔵することができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の電池は、充電用補助極として水
酸化ニッケルを活物質とするニッケル極を用いるので、
従来のニッケル製のスクリーンやエキスパンドメタル電
極を用いた場合と異なり、充電する場合には、充電初期
にニッケル極が充電される結果、充電電圧を低下させる
ことができる。
酸化ニッケルを活物質とするニッケル極を用いるので、
従来のニッケル製のスクリーンやエキスパンドメタル電
極を用いた場合と異なり、充電する場合には、充電初期
にニッケル極が充電される結果、充電電圧を低下させる
ことができる。
【００２４】また、上記電池の放電において、用いる電
極を選択することにより、緩放電及び急速放電のいずれ
も好適に行うことができる。
極を選択することにより、緩放電及び急速放電のいずれ
も好適に行うことができる。
【００２５】このように、本発明では、高容量である反
面低出力しか得られない従来の空気−水素化物（水素吸
蔵合金）電池の欠点を改善することができる。従って、
例えば、従来では別途に高出力用電源を必要としていた
移動用電源等に本発明の電池を用いれば、一台の電池で
低出力から高出力までまかなうことが可能となり、よっ
て高出力電源を不要とすることができ、非常に有用であ
る。
面低出力しか得られない従来の空気−水素化物（水素吸
蔵合金）電池の欠点を改善することができる。従って、
例えば、従来では別途に高出力用電源を必要としていた
移動用電源等に本発明の電池を用いれば、一台の電池で
低出力から高出力までまかなうことが可能となり、よっ
て高出力電源を不要とすることができ、非常に有用であ
る。
【００２６】
【実施例】以下に実施例および比較例を示し、本発明の
特徴とするところをより一層明確にする。
特徴とするところをより一層明確にする。
【００２７】実施例１ まず、図１に示すような構成の電池Ａを作製した。
【００２８】ガス拡散電極である空気極として、公知の
活性炭に白金及びパラジウム（１：１）を１ mg/cm2 添
加し、フッ素樹脂を撥水剤とした反応層と、炭素繊維に
フッ素樹脂を撥水剤として添加した液漏防止層が備えら
れた電極（100 mm×150 mm×0.6 mm）を用いた。次にリ
ード板をスポット溶接により取り付けた。
活性炭に白金及びパラジウム（１：１）を１ mg/cm2 添
加し、フッ素樹脂を撥水剤とした反応層と、炭素繊維に
フッ素樹脂を撥水剤として添加した液漏防止層が備えら
れた電極（100 mm×150 mm×0.6 mm）を用いた。次にリ
ード板をスポット溶接により取り付けた。
【００２９】充電用補助極であるニッケル極として、焼
結式のものを用いた。これは、多孔度８２％の焼結基板
に飽和硝酸ニッケル溶液を含浸させ、乾燥した後、水酸
化ナトリウム水溶液に７０〜１００℃で浸漬し、硝酸塩
を水酸化ニッケルに変化させた電極（100 mm×150 mm×
0.8 mm）を使用した。次にリード板をスポット溶接によ
り取り付けた。このニッケル板の放電容量は０．２Ｃで
６Ａｈであった。
結式のものを用いた。これは、多孔度８２％の焼結基板
に飽和硝酸ニッケル溶液を含浸させ、乾燥した後、水酸
化ナトリウム水溶液に７０〜１００℃で浸漬し、硝酸塩
を水酸化ニッケルに変化させた電極（100 mm×150 mm×
0.8 mm）を使用した。次にリード板をスポット溶接によ
り取り付けた。このニッケル板の放電容量は０．２Ｃで
６Ａｈであった。
【００３０】水素吸蔵合金極は次のように作製した。ま
ず、ＬａＮｉ5 系合金の一つであるＭｍＮｉ3.7 Ｍｎ
0.4 Ａ0.3 Ｃｏ0.6 を粉砕し、２００メッシュ通過させ
た後、１．５重量％カルボキシルメチルセルロース水溶
液を加えてペーストとした。次いで、このペーストを多
孔度９５％・厚さ２．８mmの発泡状ニッケル板に充填
し、加圧し、さらに減圧下で乾燥した後、フッ素樹脂デ
ィスパージョンを添加した。次にリード板をスポット溶
接により取り付けた。この電極（100 mm×150 mm×1.8
mm）は、放電可能容量は３８Ａｈであった。電池として
ニッケル極（２組）の容量は１２Ａｈ、水素吸蔵合金極
（２組）は０．２Ｃで７６Ａｈであった。
ず、ＬａＮｉ5 系合金の一つであるＭｍＮｉ3.7 Ｍｎ
0.4 Ａ0.3 Ｃｏ0.6 を粉砕し、２００メッシュ通過させ
た後、１．５重量％カルボキシルメチルセルロース水溶
液を加えてペーストとした。次いで、このペーストを多
孔度９５％・厚さ２．８mmの発泡状ニッケル板に充填
し、加圧し、さらに減圧下で乾燥した後、フッ素樹脂デ
ィスパージョンを添加した。次にリード板をスポット溶
接により取り付けた。この電極（100 mm×150 mm×1.8
mm）は、放電可能容量は３８Ａｈであった。電池として
ニッケル極（２組）の容量は１２Ａｈ、水素吸蔵合金極
（２組）は０．２Ｃで７６Ａｈであった。
【００３１】各電極の間には、厚さ０．１８mmの親水処
理ポリプロピレン不織布をセパレータとして用いた。ま
た、電槽は、ガラス繊維補強のエポキシ樹脂槽を用い、
上記空気極をエポキシ樹脂で周辺を電槽と接着・固定し
た。電解液としては、比重１．２５の水酸化カリウム水
溶液に２５ｇ／リットルの水酸化リチウムを加えたもの
を使用した。
理ポリプロピレン不織布をセパレータとして用いた。ま
た、電槽は、ガラス繊維補強のエポキシ樹脂槽を用い、
上記空気極をエポキシ樹脂で周辺を電槽と接着・固定し
た。電解液としては、比重１．２５の水酸化カリウム水
溶液に２５ｇ／リットルの水酸化リチウムを加えたもの
を使用した。
【００３２】作製された電池Ａを用いて、充電・放電を
行った。なお、比較のため、充電用補助極として厚さ
０．５mm・３０メッシュのニッケルスクリーンを用いた
以外は電池Ａと同様の構成である電池Ｂについても充電
・放電を行った。
行った。なお、比較のため、充電用補助極として厚さ
０．５mm・３０メッシュのニッケルスクリーンを用いた
以外は電池Ａと同様の構成である電池Ｂについても充電
・放電を行った。
【００３３】まず、電池Ａについて雰囲気温度２０℃で
充電した後、スイッチによりまず充電用補助極と水素吸
蔵合金極との間で３０Ａで放電した。このときの平均電
圧は１．０Ｖであり、平均出力３１．５Ｗ、容量１０Ａ
ｈであった。
充電した後、スイッチによりまず充電用補助極と水素吸
蔵合金極との間で３０Ａで放電した。このときの平均電
圧は１．０Ｖであり、平均出力３１．５Ｗ、容量１０Ａ
ｈであった。
【００３４】放電終止電圧０．８５Ｖで自動的にスイッ
チにより回路は切断され、次に空気極と水素吸蔵合金極
との間で同じ電流で放電した。このときの平均電圧は
０．６７Ｖであり、平均出力２０Ｗ、容量６３Ａｈであ
った。
チにより回路は切断され、次に空気極と水素吸蔵合金極
との間で同じ電流で放電した。このときの平均電圧は
０．６７Ｖであり、平均出力２０Ｗ、容量６３Ａｈであ
った。
【００３５】これに対し、電池Ａと同様にして充電した
電池Ｂについて、同じ温度で３０Ａで放電を行ったとこ
ろ、平均電圧０．７Ｖで、平均出力２１Ｗであった。
電池Ｂについて、同じ温度で３０Ａで放電を行ったとこ
ろ、平均電圧０．７Ｖで、平均出力２１Ｗであった。
【００３６】このように、電池Ｂは、平均電圧の点で低
出力である。これに対し、電池Ａは、低出力の放電のみ
ならず、高出力での放電も良好に行えることがわかる。
出力である。これに対し、電池Ａは、低出力の放電のみ
ならず、高出力での放電も良好に行えることがわかる。
【００３７】また、電池Ｂでは、１５Ａで５時間充電で
は、充電電圧が酸素発生電位に保たれ、１．８Ｖとほぼ
一定であるのに対し、電池Ａでははじめの約１時間（１
２Ａｈ分）はニッケル極の充電で酸素は発生しないの
で、この間の充電の平均電圧は１．４５Ｖとなる。その
後、酸素発生反応が起こるため、１．６Ｖまで電圧は上
がった。ニッケルスクリーンに比べて水酸化ニッケル電
極の酸素発生電圧は低い。次いで、充電後に０．２Ｃ放
電を行うと、電池Ｂでは放電電圧が０．８５Ｖで約７２
Ａｈ放電されたのに対し、電池Ａでは最初の１２Ａｈ分
は１．２５Ｖ、残りの６０Ａｈ分は０．８５Ｖで放電さ
れた。この充放電曲線を図２に示す。これにより、電池
Ａ及びＢの放電効率εA 及びεB は、下式により求めら
れる。 εA =(1.25×12Ah＋ 0.85V×60Ah)/ (1.45×12Ah＋1.6V
×63Ah)=56% εB =(0.85×72Ah)/ (1.8V×75Ah)=45% 従って、電池Ａでは５６−４５＝１１％の放電効率の向
上を図ることができる。なお、電池Ａでニッケル極の容
量を増加させると充放電効率が上がるが、それだけ電池
が重くなり、エネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）が低下す
る。このように電池Ａでは、充電電圧の低下により、充
放電効率が大幅に改善されていることがわかる。
は、充電電圧が酸素発生電位に保たれ、１．８Ｖとほぼ
一定であるのに対し、電池Ａでははじめの約１時間（１
２Ａｈ分）はニッケル極の充電で酸素は発生しないの
で、この間の充電の平均電圧は１．４５Ｖとなる。その
後、酸素発生反応が起こるため、１．６Ｖまで電圧は上
がった。ニッケルスクリーンに比べて水酸化ニッケル電
極の酸素発生電圧は低い。次いで、充電後に０．２Ｃ放
電を行うと、電池Ｂでは放電電圧が０．８５Ｖで約７２
Ａｈ放電されたのに対し、電池Ａでは最初の１２Ａｈ分
は１．２５Ｖ、残りの６０Ａｈ分は０．８５Ｖで放電さ
れた。この充放電曲線を図２に示す。これにより、電池
Ａ及びＢの放電効率εA 及びεB は、下式により求めら
れる。 εA =(1.25×12Ah＋ 0.85V×60Ah)/ (1.45×12Ah＋1.6V
×63Ah)=56% εB =(0.85×72Ah)/ (1.8V×75Ah)=45% 従って、電池Ａでは５６−４５＝１１％の放電効率の向
上を図ることができる。なお、電池Ａでニッケル極の容
量を増加させると充放電効率が上がるが、それだけ電池
が重くなり、エネルギー密度（Ｗｈ／ｋｇ）が低下す
る。このように電池Ａでは、充電電圧の低下により、充
放電効率が大幅に改善されていることがわかる。
【図１】本発明の電池の構成の一例を示す図である。
【図２】実施例１における電池Ａ及びＢの充放電曲線を
示す図である。
示す図である。
１…空気極 ２…充電用補助極 ３…セパレーター ４…水素吸蔵合金極 ５…電解液 ６…電槽
Claims (8)
- 【請求項１】ガス拡散電極、水素吸蔵合金極及び充電用
補助極を備えた電池において、当該充電用補助極が水酸
化ニッケルを活物質とすることを特徴とするガス拡散電
極を備えた電池。 - 【請求項２】ガス拡散電極が電槽の両側面にあり、当該
電極の間に１対の充電用補助極があり、当該充電用補助
極の間に水素吸蔵合金極が設けられている請求項１記載
の電池。 - 【請求項３】ガス拡散電極が電槽の両側面にあり、当該
電極の間に１対の水素吸蔵合金極があり、当該水素吸蔵
合金極の間に充電用補助極が設けられている請求項１記
載の電池。 - 【請求項４】請求項１乃至３のいずれかに記載の電池を
充電する方法であって、充電用補助極を正極とし、水素
吸蔵合金極を負極として充電すること特徴とする充電方
法。 - 【請求項５】請求項１乃至３のいずれかに記載の電池を
放電する方法であって、充電用補助極及び／又はガス拡
散電極を正極とし、水素吸蔵合金極を負極として放電す
ること特徴とする放電方法。 - 【請求項６】電池を放電させるに際し、充電用補助極を
正極とし、水素吸蔵合金極を負極として放電すること特
徴とする請求項５記載の放電方法。 - 【請求項７】電池を放電させるに際し、ガス拡散電極を
正極とし、水素吸蔵合金極を負極として放電すること特
徴とする請求項５記載の放電方法。 - 【請求項８】電池を充電するに際して発生する酸素を回
収し、当該酸素を放電時にガス拡散電極に供給すること
を特徴とする請求項１乃至３のいずれかに記載の電池の
充電・放電方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6093708A JP2653415B2 (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | ガス拡散電極を備えた電池並びにその充電及び放電方法 |
| US08/411,975 US5480741A (en) | 1994-04-06 | 1995-03-28 | Cell provided with gaseous diffusion electrode, and method of charging and discharging the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6093708A JP2653415B2 (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | ガス拡散電極を備えた電池並びにその充電及び放電方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07282862A true JPH07282862A (ja) | 1995-10-27 |
| JP2653415B2 JP2653415B2 (ja) | 1997-09-17 |
Family
ID=14089920
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6093708A Expired - Lifetime JP2653415B2 (ja) | 1994-04-06 | 1994-04-06 | ガス拡散電極を備えた電池並びにその充電及び放電方法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5480741A (ja) |
| JP (1) | JP2653415B2 (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010507887A (ja) * | 2006-10-25 | 2010-03-11 | オクシス・エナジー・リミテッド | 高比エネルギーのリチウム−硫黄電池及びその動作法 |
| WO2011152464A1 (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | 日立造船株式会社 | 金属空気電池 |
| JP2012104273A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Hitachi Zosen Corp | 金属空気電池 |
| KR20140027410A (ko) * | 2011-05-19 | 2014-03-06 | 엘렉트리씨트 드 프랑스 | 공기 전극 보호 디바이스를 가진 금속-공기 축전지 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5660943A (en) * | 1995-10-27 | 1997-08-26 | Delta Green Energy | Integrated primary-auxiliary electrodes formed on catalytic mesh-matrix-plaque with single-side-active-surface |
| US5856047A (en) * | 1997-01-31 | 1999-01-05 | Ovonic Battery Company, Inc. | High power nickel-metal hydride batteries and high power electrodes for use therein |
| US5851698A (en) * | 1997-01-31 | 1998-12-22 | Ovonic Battery Company, Inc. | Nickel-metal hydride batteries having high power electrodes and low-resistance electrode connections |
| US6330925B1 (en) | 1997-01-31 | 2001-12-18 | Ovonic Battery Company, Inc. | Hybrid electric vehicle incorporating an integrated propulsion system |
| US6048644A (en) * | 1997-03-24 | 2000-04-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy electrode |
| JP4282107B2 (ja) * | 1998-05-01 | 2009-06-17 | 三星エスディアイ株式会社 | リチウム二次電池負極用炭素材及びこれを用いたリチウム二次電池 |
| US6503659B1 (en) * | 1999-07-13 | 2003-01-07 | Ovonic Battery Company, Inc. | Layered metal hydride electrode providing reduced cell pressure |
| US6569567B1 (en) * | 1999-09-13 | 2003-05-27 | Ovonic Battery Company, Inc. | Method of activating metal hydride material and electrode |
| PL372678A1 (pl) * | 2005-02-08 | 2006-08-21 | Politechnika Poznańska | Wtórne ogniwo wodór-powietrze |
| US7638216B2 (en) * | 2005-12-21 | 2009-12-29 | General Electric Company | Fuel cell apparatus and associated method |
| US20080138672A1 (en) * | 2006-12-08 | 2008-06-12 | General Electric Company | Fuel cell and associated method |
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|---|---|---|---|---|
| JPS5162339A (ja) * | 1974-11-28 | 1976-05-29 | Kogyo Gijutsuin | |
| JPH05290873A (ja) * | 1992-04-14 | 1993-11-05 | Yuasa Corp | 空気−水素電池 |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5043234A (en) * | 1987-10-27 | 1991-08-27 | Battery Technologies Inc. | Recombination of evolved oxygen in galvanic cells using transfer anode material |
| CA1307818C (en) * | 1987-10-27 | 1992-09-22 | Karl Kordesch | Catalytic recombination of corrosion evolved hydrogen in alkaline cells |
| CA1291206C (en) * | 1987-10-27 | 1991-10-22 | Klaus Tomantschger | Catalytic recombination of evolved oxygen in galvanic cells |
| US4957826A (en) * | 1989-04-25 | 1990-09-18 | Dreisbach Electromotive, Inc. | Rechargeable metal-air battery |
-
1994
- 1994-04-06 JP JP6093708A patent/JP2653415B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-03-28 US US08/411,975 patent/US5480741A/en not_active Expired - Fee Related
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| WO2011152464A1 (ja) * | 2010-06-04 | 2011-12-08 | 日立造船株式会社 | 金属空気電池 |
| JP2012104273A (ja) * | 2010-11-08 | 2012-05-31 | Hitachi Zosen Corp | 金属空気電池 |
| KR20140027410A (ko) * | 2011-05-19 | 2014-03-06 | 엘렉트리씨트 드 프랑스 | 공기 전극 보호 디바이스를 가진 금속-공기 축전지 |
| JP2014519681A (ja) * | 2011-05-19 | 2014-08-14 | エレクトリシテ・ドゥ・フランス | 空気電極防御装置を有する金属空気蓄電池 |
| KR20160021894A (ko) * | 2011-05-19 | 2016-02-26 | 엘렉트리씨트 드 프랑스 | 공기 전극 보호 디바이스를 가진 금속-공기 축전지 |
| JP2016136521A (ja) * | 2011-05-19 | 2016-07-28 | エレクトリシテ・ドゥ・フランス | 蓄電池、ならびに当該蓄電池を用いて電気エネルギーを蓄積及び放出する方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2653415B2 (ja) | 1997-09-17 |
| US5480741A (en) | 1996-01-02 |
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| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |