JPH08195218A - ニッケル水素二次電池の製造方法 - Google Patents

ニッケル水素二次電池の製造方法

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JPH08195218A
JPH08195218A JP7006874A JP687495A JPH08195218A JP H08195218 A JPH08195218 A JP H08195218A JP 7006874 A JP7006874 A JP 7006874A JP 687495 A JP687495 A JP 687495A JP H08195218 A JPH08195218 A JP H08195218A
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JP
Japan
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outer case
nickel
opening
secondary battery
element part
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Withdrawn
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JP7006874A
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English (en)
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Kenichi Sugano
憲一 菅野
Seiji Ishizuka
清司 石塚
Takeshi KOMIYAMA
健 小見山
Hidekazu Otohata
秀和 乙幡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
Toshiba Corp
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Publication date
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

(57)【要約】 【目的】 長期間の保存や放置、もしくは高温下に放置
したときでも、電池容量の低減が抑制された耐久性のす
ぐれたニッケル水素二次電池を容易に製造し得る製造方
法の提供を目的とする。 【構成】 水素吸蔵合金を主成分として成る負極とニッ
ケル酸化物およびコバルト酸化物系を主成分として成る
正極とをセパレータを介挿して捲回し起電要素部を形成
する工程と、前記起電要素部を一方の電極端子を成す一
端側開口の筒状外装ケースに内装する工程と、前記筒状
外装ケース内に装着した起電要素部を対応する外部端子
に電気的に接続する工程と、前記起電要素部を内装した
筒状外装ケース内に開口部を介して電解液を注入する工
程と、前記電解液を注入した筒状外装ケースの開口部を
仮封口して初充電を行う工程と、前記二次電池の初充電
後、筒状外装ケースの開口部を封止体で封口する工程と
を具備するニッケル水素二次電池の製造方法であって、
前記初充電の少なくとも一部を45〜95℃に設定された温
度下で行うことを特徴とする。

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
の製造方法に係り、さらに詳しくは、水素吸蔵合金を主
成分として成る負極を備え、かつ良好な長期保存性など
のすぐれたニッケル水素二次電池の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】水素吸蔵合金を負極としアルカリ溶液中
で電気分解を行うと、生成した水素を負極を成す水素吸
蔵合金自身が吸蔵する。また、ニッケル極など適切な正
極を対極として放電を行うと、前記吸蔵した水素を放出
するとともに、この放出された水素が酸化されて再び水
を生成する。つまり、この反応は、充放電に対応して可
逆的に起こすことが可能で、かつ大量の水素吸蔵性によ
って電池容量を大きく設定し得るため、水素吸蔵合金を
負極材料とした二次電池が開発されている。
【0003】そして、この種のニッケル水素二次電池
は、たとえば図2に要部構成を一部断面的に示すごと
く、筒状に構成されており、一般的に、次のような工程
で製品化されている。すなわち、ニッケル酸化物および
コバルト酸化物系を主成分として成る帯状の正極1a,帯
状のセパレータ1bおよび水素吸蔵合金を主成分として成
る帯状の負極1cから成る積層体を巻装・捲回して形成し
た起電要素部1を、一方の電極端子を成す一端が開口す
る筒状外装ケース2に内装・配置する。
【0004】次いで、前記筒状外装ケース2内に、その
開口部から所要の電解液を注入した後、この筒状外装ケ
ース2の開口部に、絶縁体層(シールドパッキング)3
を介して、他方の電極端子4aおよび絶縁板4bから成り、
かつ安全弁4cを備えた封止体4を嵌合・装着して液密に
封止する。なお、図中3′は内部絶縁板、5は前記正極
1aと電極端子4aとを電気的に接続する導電体である。そ
の後、前記電池の組み立てたニッケル水素二次電池に初
充電を行って、正極1aのコバルト酸化物をオキシ水酸化
コバルト化することによって、所要の筒状ニッケル水素
二次電池を製造している。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記手
段で製造されたニッケル水素二次電池は、 (a)長期間保
存したとき、 (b)機器に組み込んだまま長期間放置した
とき、あるいは (c)高温下に放置したときなどに、電池
容量が低下し易いという問題がある。このような問題の
主因としては、正極であるニッケル極中のオキシ水酸化
コバルトが形成している導電マトリックスの破壊が挙げ
られる。つまり、ニッケル極中のオキシ水酸化コバルト
の破壊により、正極での集電効率が悪くなって電池容量
の低下を招来すると考えられる。
【0006】前記集電効率の低下に対処する手段とし
て、初充電の際に、組み立てたニッケル水素二次電池の
温度を65℃程度に設定・保持し、オキシ水酸化コバルト
の生成をスムーズに行うことも考えられる。すなわち、
前記 (a), (b), (c)のような条件におかれた場合で
も、集電効率の低下が抑制された導電マトリックスを形
成・付与し、耐久性の高いニッケル水素二次電池として
機能させることも考えられる。
【0007】しかしながら、前記起電要素部1を内装・
配置した筒状外装ケース2内に、所要の電解液を注入し
た後、この筒状外装ケース2の開口部に封止体4を嵌合
・装着して液密に封止してニッケル水素二次電池を組み
立てた後、初充電を行う製造方法で、初充電時の電池温
度を高く設定・保持した場合には、次ぎのような問題が
認められる。すなわち、初充電時の電池温度を高くする
と、推察の通り、前記(a), (b), (c)のような条件下
でも、集電効率が低下しない導電マトリックスの形成・
付与は可能であるが、充電時に生じるガスによって電池
内圧が上昇して電池の破損を招来したり、水素吸蔵合金
の急速な腐食の進行に伴いより多く生成する水素を負極
が吸蔵することによる放電リザーブの増加などによっ
て、ニッケル水素二次電池のサイクル寿命特性が低下す
るという問題がある。
【0008】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、長期間の保存や放置、もしくは高温下に放置したと
きでも、電池容量の低減が抑制された耐久性のすぐれた
ニッケル水素二次電池を容易に製造し得る製造方法の提
供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明に係るニッケル水
素二次電池の製造方法は、水素吸蔵合金を主成分として
成る負極とニッケル酸化物およびコバルト酸化物系を主
成分として成る正極とをセパレータを介挿して捲回し起
電要素部を形成する工程と、前記起電要素部を一方の電
極端子を成す一端側開口の筒状外装ケースに内装する工
程と、前記筒状外装ケース内に装着した起電要素部を対
応する外部端子に電気的に接続する工程と、前記起電要
素部を内装した筒状外装ケース内に開口部を介して電解
液を注入する工程と、前記電解液を注入した筒状外装ケ
ースの開口部を仮封口して初充電を行う工程と、前記二
次電池の初充電後、筒状外装ケースの開口部を封止体で
封口する工程とを具備するニッケル水素二次電池の製造
方法であって、前記初充電の少なくとも一部を45〜95℃
に設定された温度下で行うことを特徴とする。
【0010】さらに要すれば、前記製造工程において、
電解液を注入した筒状外装ケースの開口部の仮封口を着
脱自在な弁によって行うことを特徴とする。
【0011】本発明に係る製造方法は、上記したよう
に、筒状外装ケース開口部の封止体による最終の気密封
口に先だって初充電を行うこと、しかも、この初充電の
少なくとも一部を45〜95℃の温度下で行うことを骨子と
している。この初充電時の電池温度が45〜95℃の範囲に
選択・設定されるのは、45℃未満ではオキシ水酸化コバ
ルト系の導電マトリックスの生成量が不十分で、所要の
集電効率の確保が困難な傾向があるためである。一方、
95℃を超えると負極の主要部を構成する水素吸蔵合金に
ダメージを与え、所望の電池機能が低減される傾向があ
るためである。
【0012】
【作用】本発明に係るニッケル水素二次電池の製造方法
で採る初充電の手段によれば、仮封口(仮封止)した状
態で、かつ所定温度に電池温度を保持して初充電を行
う。そして、この初充電段階では、正極中のコバルト酸
化物から、容易に多量のコバルトのブルーコンプレック
スがスムーズに生成し、十分なオキシ水酸化コバルトの
導電マトリックスが形成される。つまり、長期間の保存
や放置などに対し、耐久性のすぐれた導電マトリックス
が形成・付与され、所要の集電効率の確保・保持が可能
となる。
【0013】一方、前記初充電後に、前記仮封口(仮封
止)をあけ、一旦電池を大気解放してから最終の封口
(封止)を行う段階で、前記初充電時に発生したガスは
電池外部に放出されるとともに、負極を成す水素吸蔵合
金中に吸蔵(貯蔵)された水素が一部放出される。つま
り、負極の水素吸蔵能力に余裕を持たせた形態となるの
で、電池が所定の内圧に到達するまでに、それだけ多く
の充放電サイクルを実施し得ることになり、その分サイ
クル寿命特性が向上することになる。
【0014】
【実施例】以下、図1,図2を参照して、本発明の実施
例を説明する。
【0015】この実施例は、前記図2に図示した場合と
同様の構成を採った理論容量2600 mAhのニッケル水素二
次電池の製造例であるので、図2を援用して説明する。
【0016】先ず、ニッケル酸化物およびコバルト酸化
物系を主成分として成り、かつ外部リード線を備えた帯
状の正極1a,帯状のセパレータ1bおよび水素吸蔵合金を
主成分として成る帯状の負極1cから成る積層体を巻装・
捲回して起電要素部1を先ず形成した。なお、この起電
要素部1の形成においては、最外周部面が負極1cとなる
ように設定し、後述する負極端子を兼ねる筒状外装ケー
ス2内壁面に直接接触して電気的な導通を確保し得るよ
うにした。
【0017】次ぎに、予め用意しておいた負極端子を兼
ねる一端が開口する筒状外装ケース2に、前記構成の起
電要素部1を内装・配置してから、前記筒状外装ケース
2内に、その開口部から所要の電解液を注入した。その
後、この筒状外装ケース2の開口部を、ほぼ中央部に正
極の外部リードと電気的な接続が可能な導体部を配置
し、かつ周縁部に絶縁体層(シールドパッキング)を装
備した仮封止体(仮封口体)で仮封止(仮封口)する。
ここで、仮封止体6は、たとえば図1断面構造を示すご
とく、構成された弁型などの使用が好ましい。図1にお
いて、6aは仮封止体本体、6bは前記仮封止体本体6aの中
央部に貫通型に配置された導体部、6cは前記導電体6bに
電気的に接続して設置された突出部、6dは前記仮封止体
本体6aの周縁部に装備された絶縁体層である。
【0018】次いで、前記仮封口した電池組み立て中間
体を、たとえば70℃に加温した状態に設定・保持し、0.
1Cの定電流で 120%初充電を行った後、前記仮封口に用
いた弁6を筒状外装ケース2の開口部から取り外し、筒
状外装ケース2内を一時的に大気解放した。引き続き、
前記筒状外装ケース2の開口部に、シールドパッキング
3を介して、正極端子4a,絶縁板4bおよび安全弁4cを具
備して成る封止体4を嵌合・装着して液密に封止して、
ニッケル水素二次電池を製造した。なお、前記封止体に
よる封口に先だって、起電要素部1の正極の外部リード
と封止体4の正極端子4a側とを、導電体5を介して電気
的な接続が可能にしておいた。
【0019】一方、比較例として、前記実施例の製造方
法において、所要の電解液を注入後、筒状外装ケース2
の開口部に、シールドパッキング3を介して正極端子4
a,絶縁板4b,安全弁4cを具備して成る封止体4を嵌合
・装着して液密に封止した後、引き続いて70℃に加温し
た状態で、0.1Cの定電流で 120%初充電を行った他は、
同一条件としてニッケル水素二次電池を製造した。
【0020】上記により製造した2種(実施例と比較
例)のニッケル水素二次電池を、それぞれ放電状態で、
60℃,3か月間放置した。その後、各ニッケル水素二次
電池について、0.3Cの定電流で 120%充電、1Cの定電流
で放電を2サイクル行って、2サイクル目の放電容量を
比較したところ、実施例の場合は2620 mAh、比較例の場
合は2617 mAhで両者ともほとんど同じであった。
【0021】しかし、その後、0.3Cの定電流で 120%充
電、1Cの定電流で 1.0VCut放電のサイクル寿命テストを
行ったところ、実施例の場合は 850サイクル以上の寿命
であったのに対して、比較例の場合は 320サイクルに過
ぎなかった。つまり、本発明に係る製造方法で製造した
ニッケル水素二次電池の場合、すぐれたサイクル寿命特
性を有することが確認された。
【0022】上記では、理論容量2600 mAhのニッケル水
素二次電池の製造例について説明したが、本発明はこれ
に限定されるものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範
囲、換言すると正極のニッケル化合物を初充電でオキシ
水酸化コバルトにする過程、および負極が水素吸蔵合金
を主体として成るニッケル水素二次電池であるならば、
その製造に適用し得る。
【0023】
【発明の効果】上記説明から分かるように、仮封止でか
つ加温された状態で初充電を行うため、注入した電解液
の蒸発やガッシングによる飛散など起こさずに、また、
負極にダメージを与えることなく正極の集電効率の向上
を図り得る。さらに、初充電後、一旦電池内が大気中に
解放されることに伴って、初充電時に発生したガスの一
部も放出され、電池内の圧力上昇に余裕を持ち得る状態
を採り得る。したがって、長期間保存したとき、機器に
組み込んで長期間放置したとき、あるいは高温下に放置
したときなどでも、良好な耐久性を保持・発揮し、すぐ
れたサイクル寿命特性を有するニッケル水素二次電池を
容易に、かつ歩留まりよく製造することができるので、
この種のニッケル水素二次電池の実用に大きく寄与する
といえる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る製造方法で初充電時に用いる仮封
止体の構成例を示す断面図。
【図2】筒型状のニッケル水素二次電池の構造例を示す
一部切り欠き断面図。
【符号の説明】
1……起電要素部 1a……正極 1b……セパレ
ーター 1c……負極 2……筒状外装ケース
3……シールパッキング 3′……内部絶縁板
4……封止体 4a……電極端子 4b……絶
縁板 4c……安全弁 5……導電体 6…
…仮封止体 6a……仮封止体本体 6b……導体部 6c……突起部 6d……絶縁体層
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小見山 健 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 乙幡 秀和 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

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵合金を主成分として成る負極と
    ニッケル酸化物およびコバルト酸化物系を主成分として
    成る正極とをセパレータを介挿して捲回し起電要素部を
    形成する工程と、 前記起電要素部を一方の電極端子を成す一端側開口の筒
    状外装ケースに内装する工程と、 前記筒状外装ケース内に装着した起電要素部を対応する
    外部端子に電気的に接続する工程と、 前記起電要素部を内装した筒状外装ケース内に開口部を
    介して電解液を注入する工程と、 前記電解液を注入した筒状外装ケースの開口部を仮封口
    して初充電を行う工程と、 前記二次電池の初充電後、筒状外装ケースの開口部を封
    止体で封口する工程とを具備するニッケル水素二次電池
    の製造方法であって、 前記初充電の少なくとも一部を45〜95℃に設定された温
    度下で行うことを特徴とするニッケル水素二次電池の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1の記載において、電解液を注入
    した筒状外装ケースの開口部の仮封口を着脱自在な弁に
    よって行うことを特徴とするニッケル水素二次電池の製
    造方法。
JP7006874A 1995-01-20 1995-01-20 ニッケル水素二次電池の製造方法 Withdrawn JPH08195218A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100404887B1 (ko) * 1999-01-20 2003-11-10 주식회사 엘지화학 리튬 이차 전지
KR101029841B1 (ko) * 2006-11-13 2011-04-15 주식회사 엘지화학 각형 이차전지의 제조방법

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100404887B1 (ko) * 1999-01-20 2003-11-10 주식회사 엘지화학 리튬 이차 전지
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