JPH08213045A - 密閉形アルカリ蓄電池 - Google Patents

密閉形アルカリ蓄電池

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JPH08213045A
JPH08213045A JP7015767A JP1576795A JPH08213045A JP H08213045 A JPH08213045 A JP H08213045A JP 7015767 A JP7015767 A JP 7015767A JP 1576795 A JP1576795 A JP 1576795A JP H08213045 A JPH08213045 A JP H08213045A
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JP
Japan
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separator
electrolytic solution
electrode plate
battery
storage battery
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Withdrawn
Application number
JP7015767A
Other languages
English (en)
Inventor
Kotaro Kobayashi
康太郎 小林
Hideyuki Teraoka
秀幸 寺岡
祐一 ▲高▼塚
Yuichi Takatsuka
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.)
Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH08213045A publication Critical patent/JPH08213045A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

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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
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    • 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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  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 電池内圧の上昇や電解液の漏液を防いで、し
かも放電率特性が高くサイクル寿命の延ばせる密閉形ア
ルカリ蓄電池を得る。 【構成】 セパレータ103よりも保液率が大きく且つ
セパレータ103よりも吸液力が小さい電解液保持体
2,3を正極板101及び負極板102とは接触するこ
となく、セパレータ103に接触させて配置する。セパ
レータ103は平均孔径15μm以下、最大孔径40μ
m以下の不織布の多孔体から構成する。

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−カドミウム
蓄電池、ニッケル−水素蓄電池等の密閉形アルカリ蓄電
池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】密閉形アルカリ蓄電池は、正極の容量を
負極の容量より高めている。これにより、充電末期に負
極より先に正極からガス(酸素)が発生するようにし、
発生した酸素ガスを負極で水に戻して電池内圧の上昇を
防いでいる。そのため、この種の電池では、負極による
酸素ガスの吸収反応を円滑にする必要がある。また密閉
形電池では電解液が外部に漏れないようにする必要があ
る。そのため、密閉形アルカリ蓄電池では、電解液の量
が極力抑えられていた。しかしながら、セパレータ中の
電解液の量が少ないと、いわゆる電解液涸れが生じて、
電池の内部抵抗が増加して電池の充放電サイクル寿命が
短くなるという問題があった。このように、電池内圧や
電解液の漏液を考慮した場合、電解液は極力少量である
ことが望ましい。しかしながら、電気化学的反応界面に
影響する放電率特性や寿命特性を考慮すると、電解液の
量は多いほうが望ましい。そこで、特公昭55−131
08号公報に示すように、セパレータよりも保液率が大
きく且つセパレータよりも吸液力が小さい電解液保持体
を正極板及び負極板とは接触することなく、セパレータ
に接触させて配置した密閉形アルカリ蓄電池が提案され
た。この種の電池では、電解液保持体はセパレータより
も保液率が大きいので、通常時は多量の電解液が電解液
保持体中に含浸され、セパレータ中の電解液量は低くな
る。そして、セパレータは電解液保持体よりも吸液力が
大きいので、セパレータ中の電解液量が著しく低下する
と電解液保持体中の電解液はセパレータに移動して、セ
パレータ中の電解液涸れを防ぐことができる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
電池では、電解液保持体の保液率をセパレータより大き
くしても、セパレータの平均孔径及び最大孔径が大きい
ため、セパレータ中に電解液が蓄積されやすくなる。そ
のため、電池内圧の上昇を十分に抑制することができな
かった。また電池の容量(1Ah)当たりのセパレータ
中の電解液量が適切でないために、電池のサイクル寿命
特性が低下するという問題があった。
【0004】本発明の目的は、セパレータ中に含浸され
る電解液量を適切にして、電池内圧の上昇や電解液の漏
液を防いで、しかも放電率特性が高く、サイクル寿命を
延ばせる密閉形アルカリ蓄電池を提供することにある。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、正極板と負極
板とが不織布からなる多孔体のセパレータを介して積層
され、セパレータよりも保液率が大きく且つセパレータ
よりも吸液力が小さい電解液保持体を正極板及び負極板
とは接触することなく、セパレータに接触させて配置し
た密閉形アルカリ蓄電池を対象にする。本発明では、セ
パレータの平均孔径を15μm以下とし、最大孔径を4
0μm以下とする。
【0006】またセパレータ及び電解液保持体が、電池
容量に対する電解液量が1.8ml/Ah 以上になる量の電
解液を注液できる保液率を有していると、電解液量を高
めて電池の電気化学的反応界面を十分に得ることができ
る。電解液量が1.8ml/Ahを下回ると、電池の電気化
学的反応界面を十分に得ることができず、電池の放電率
特性が低下し、サイクル寿命が短くなる。例えば、セパ
レータとして、ポリプロピレン繊維とエチレンビニルア
ルコール共重合体繊維とからなる不織布を用い、電解液
保持体として界面活性剤処理したポリプロピレン繊維か
らなる不織布を用いると、セパレータ及び電解液保持体
の保液率を高めることができる。
【0007】
【作用】本発明のように、セパレータの平均孔径を15
μm以下とし、最大孔径を40μm以下とすると、セパ
レータ中に蓄積される電解液が多くなるのを防いで、セ
パレータ中の電解液(保液率)を適切な量に維持でき
る。そのため、電池内圧の上昇を抑制できる。
【0008】
【実施例】
(実施例1〜6,比較例1〜6)図1は円筒形密閉形ニ
ッケル−水素蓄電池に適用した本実施例及び比較例の概
略断面図を示している。本図に示すように各電池は捲回
式の極板群1と該極板群1の上下に配置された電解液保
持体2,3とが電池缶4内に収納された構造を有してい
る。極板群1は、正極板101と負極板102とがセパ
レータ103を介して積層された構造を有しており、負
極板102が電池缶4の内側面に接触するように捲回さ
れている。正極板101はニッケルを活物質とする容量
1000mAh の極板である。負極板102はランタンを
主体としたミッシュメタル・Ni系水素吸蔵合金を活物
質とする容量1500mAh の極板である。セパレータ1
03は、ポリプロピレン繊維とエチレンビニルアルコー
ル共重合体繊維とからなる不織布により構成されてい
る。エチレンビニルアルコール共重合体繊維は親水性が
非常に高いため、セパレータ103は後に説明する電解
液保持体2,3よりも高い吸液力を有している。このセ
パレータ103は0.2mmの厚みを有しており、正極板
101及び負極板102より大きな幅寸法を有してい
る。不織布により形成されるセパレータ103の平均孔
径、最大孔径及び電解液保液率は表1に示すような値に
なっている。なお、電解液保液率は(保持された電解液
重量)/(電解液を保持するものの重量)の値である。
例えば、セパレータ電解液保液率は(セパレータ中の電
解液重量)/(セパレータの重量)の値を算出して求め
た。
【0009】電解液保持体2,3は正極板101及び負
極板102と接触しないようにセパレータ103の上端
部及び下端部にそれぞれ接続されている。電解液保持体
2,3は、表面に界面活性剤処理された平均繊維径約2
μmのポリプロピレン繊維からなる不織布により構成さ
れており、80%の多孔度と0.4mmの厚みを有してい
る。この電解液保持体2,3の電解液保持率は表1に示
すように600%である。またセパレータ103及び電
解液保持体2,3には31重量%の水酸化カリウム水溶
液が含浸されており、その量は電池容量に対する電解液
量が表1に示すようになる量である。
【0010】(比較例7,8)本比較例の電池は、セパ
レータ及び電解液保持体を除いて前述の実施例1〜6,
比較例1〜6の電池と同じ構造を有している。
【0011】本比較例の各電池のセパレータは、平均繊
維径2μmのポリプロピレンからなる不織布により構成
されており、約60%の多孔度と、0.2mmの厚みを有
している。そして不織布により形成される平均孔径は、
表1に示すようにいずれも20μmであり、最大孔径は
いずれも100μmである。またセパレータの電解液保
液率は表1に示すようにいずれも300%である。
【0012】本比較例の各電池の電解液保持体は、平均
繊維径50μmのナイロン繊維からなる不織布により構
成されており、70%の多孔度と0.4mmの厚みを有し
ている。この電解液保持体の電解液保持率は表1に示す
ように150%である。またセパレータ及び電解液保持
体には31重量%の水酸化カリウム水溶液が含浸されて
おり、その量は電池容量に対する電解液量が表1に示す
ようになる量である。 (比較例9,10)本比較例の電池は、いずれも電解液
保持体を用いておらず、セパレータ及び電解液保持体を
除いて前述の実施例1〜6,比較例1〜6の電池と同じ
構造を有している。
【0013】本比較例の各電池のセパレータは、平均繊
維径15μmのナイロン繊維からなる不織布により構成
されており、約60%の多孔度と、0.2mmの厚みを有
している。そして不織布により形成される平均孔径は、
表1に示すようにいずれも20μmであり、最大孔径は
いずれも150μmである。またセパレータの電解液保
液率は表1に示すようにいずれも250%である。セパ
レータには31重量%の水酸化カリウム水溶液が含浸さ
れており、その量は電池容量に対する電解液量が表1に
示すようになる量である。
【0014】次にこれらの電池を用いて各種の試験を行
った。まず過充電による電解液の漏性を調べた。まず各
電池を0℃の雰囲気において転倒させてから、1CmA で
24時間過充電した。そして、各電池の安全弁から電解
液が漏れないか否かを調べた。試験した結果、比較例8
及び10の電池から電解液が漏れるのが確認された。こ
れらの電池はセパレータ及び電解液保持体中に保持能力
以上の電解液を注液したためである。これより保液率の
低いセパレータや電解液保持体を有する電池では、電解
液の注液量を増加できないのが分る。なお、比較例8及
び10の電池は電解液量が適切でないため、以降の試験
は実施しなかった。
【0015】次に各電池の電池内圧特性を調べた。ま
ず、各電池の缶底に1mmの孔を開けて圧力センサを設置
した。そして各電池を1CmA で90分間充電(150%
充電)して各電池の電池内圧を測定した。表1にその測
定結果を示す。
【0016】
【表1】 本表より電気液保持体を用いない比較例9の電池は電池
内圧が0.30MPa であるのに対して、比較例7の電池
は0.78MPa と高いのが分る。これは比較例7の電池
では、電解液保持体からセパレータに多量の電解液が移
動したためである。実施例1〜6の電池も電解液保持体
が設けてあるが、電解液の移動量が適当な量に抑制され
て、電池の内圧が上昇するのを防ぐことができる。特に
実施例2及び3の電池は電解液注液量が多くなっている
にもかかわらず、電池の内圧が上昇するのを防ぐことが
できる。
【0017】次に各電池の放電率特性を調べた。まず、
各電池を1CmA で90分充電した後に、1C、3C、5
Cの各放電率で終止電圧1Vまで放電して各放電率にお
ける各電池の放電容量を測定した。図2はその測定結果
を示している。本図より実施例1〜3の電池は注液電解
液量が1.7ml/Ah の比較例1、7、9の電池よりも放
電率特性が優れているのが分る。また図3に電解液量と
5CmA の放電容量との関係を示した。本図より、1.8
ml/Ah 以上の電解液量で十分な高率放電特性が得られ、
電解液量の増加に伴い高率放電特性が向上するのが分
る。これはセパレータ中の電解液量が増加することによ
り、電気化学的反応に関与する界面が増加するためであ
ると考えられる。
【0018】次に各電池のサイクル寿命特性を調べた。
まず、各電池を1CmA で90分間充電した後に、1CmA
で終止電圧1Vまで放電する完全充放電を繰り返して、
充放電回数と各電池の放電容量との関係を調べた。図4
はその測定結果を示している。本図より、注液電解液量
が1.7ml/Ah の比較例1、7、9電池は300〜50
0サイクルで寿命に達するのに対して、実施例1〜3の
各電池は注液量により差が生ずるものの、いずれも大幅
に寿命が延びているのが分る。このように電解液の注液
量は放電特性や寿命特性に大きく影響しており、最低で
も1Ah当たり1.8mlは必要であることが分る。
【0019】なお、本実施例の電池では、電解液保持体
として、表面に界面活性剤処理したポリプロピレン繊維
を用いたが、セパレータよりも保液率が大きく且つセパ
レータよりも吸液力が小さいものであればよく、ナイロ
ン繊維、ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維、ポリ
スルホン繊維等の疎水性繊維に界面活性剤処理、コロナ
放電処理、スルホン化処理、グラフト処理のいずれかを
施して親水性を持たせたものを用いることができる。
【0020】以下、明細書に記載した複数の発明の中で
いくつかの発明についてその構成を示す。
【0021】(1) 正極板と負極板とが多孔体のセパ
レータを介して積層され、前記セパレータよりも保液率
が大きく且つ前記セパレータよりも吸液力が小さい電解
液保持体を前記正極板及び前記負極板とは接触すること
なく、前記セパレータに接触させて配置した密閉形アル
カリ蓄電池において、前記セパレータはポリプロピレン
繊維とエチレンビニルアルコール共重合体繊維とからな
る平均孔径15μm以下、最大孔径が40μm以下の不
織布からなり、前記電解液保持体は界面活性剤処理した
ポリプロピレン繊維からなることを特徴とする密閉形ア
ルカリ蓄電池。
【0022】(2) 前記セパレータ及び前記電解液保
持体に、電池容量に対する電解液量が1.8ml/Ah 以上
になる量の電解液を注液することを特徴とする上記
(1)に記載の密閉形アルカリ蓄電池。
【0023】(3) 前記電解液保持体は、前記正極板
と前記負極板とが積層される方向と直交する方向の両方
向側にそれぞれ配置されていることを特徴とする上記
(1)または(2)に記載の密閉形アルカリ蓄電池。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、セパレータの平均孔径
を15μm以下とし、最大孔径を40μm以下とするの
で、電池内圧の上昇を抑制して、しかも放電率特性を高
めてサイクル寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 本実施例及び比較例の密閉形アルカリ蓄電池
の概略断面図である。
【図2】 試験に用いた密閉形アルカリ蓄電池の放電率
と放電容量との関係を示す図である。
【図3】 密閉形アルカリ蓄電池の電解液量と放電容量
との関係を示す図である。
【図4】 試験に用いた密閉形アルカリ蓄電池のサイク
ル寿命特性を示す図である。
【符号の説明】
1 極板群 101 正極板 102 負極板 103 セパレータ 2,3 電解液保持体

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極板と負極板とが不織布からなる多孔
    体のセパレータを介して積層され、前記セパレータより
    も保液率が大きく且つ前記セパレータよりも吸液力が小
    さい電解液保持体を前記正極板及び前記負極板とは接触
    することなく、前記セパレータに接触させて配置した密
    閉形アルカリ蓄電池において、 前記セパレータの平均孔径が15μm以下であり、最大
    孔径が40μm以下であることを特徴とする密閉形アル
    カリ蓄電池。
  2. 【請求項2】 前記セパレータ及び前記電解液保持体
    は、電池容量に対する電解液量が1.8ml/Ah 以上にな
    る量の電解液を注液できる保液率を有していることを特
    徴とする請求項1に記載の密閉形アルカリ蓄電池。
  3. 【請求項3】 前記セパレータとして、ポリプロピレン
    繊維とエチレンビニルアルコール共重合体繊維とからな
    る不織布を用い、 前記電解液保持体として界面活性剤処理したポリプロピ
    レン繊維からなる不織布を用いることを特徴とする請求
    項2に記載の密閉形アルカリ蓄電池。
JP7015767A 1995-02-02 1995-02-02 密閉形アルカリ蓄電池 Withdrawn JPH08213045A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002503873A (ja) * 1998-02-12 2002-02-05 デュラセル インコーポレイテッド 角形電気化学電池
JP2007220696A (ja) * 2006-02-14 2007-08-30 Mitsubishi Electric Corp 電気二重層キャパシタ

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