JPH09223500A - ニッケル水素電池 - Google Patents
ニッケル水素電池Info
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- JPH09223500A JPH09223500A JP8029121A JP2912196A JPH09223500A JP H09223500 A JPH09223500 A JP H09223500A JP 8029121 A JP8029121 A JP 8029121A JP 2912196 A JP2912196 A JP 2912196A JP H09223500 A JPH09223500 A JP H09223500A
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- Japan
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- hydrogen storage
- amount
- metal
- hydrogen
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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
- 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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 放電リザーブ量をコントロールすることによ
り高容量な密閉式ニッケル水素電池を提供することを目
的とする。 【構成】 主活物質である水酸化ニッケルに２価コバル
ト化合物又は金属コバルトの１種以上を添加したペース
ト式ニッケル電極を用いるニッケル水素電池において、
水素吸蔵合金に金属の酸化物又は水酸化物を添加した水
素吸蔵電極を用いるニッケル水素電池とすることで、上
記目的を達成できる。
り高容量な密閉式ニッケル水素電池を提供することを目
的とする。 【構成】 主活物質である水酸化ニッケルに２価コバル
ト化合物又は金属コバルトの１種以上を添加したペース
ト式ニッケル電極を用いるニッケル水素電池において、
水素吸蔵合金に金属の酸化物又は水酸化物を添加した水
素吸蔵電極を用いるニッケル水素電池とすることで、上
記目的を達成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はニッケル水素電池に
関するものである。
関するものである。
【０００２】
【従来の技術】ニッケル水素電池は従来のニッケルカド
ミウム電池などに比べ高容量かつ低公害性であることか
ら、近年急速に発展しているラップトップコンピュータ
ー，携帯電話，ハンディビデオなどのポータブルエレク
トロニクス機器の電源としての用途が拡大しつつある。
しかしながら、現在のニッケル水素電池の容量はポータ
ブルエレクトロニクス機器にとって充分なものではな
く、更なる高容量化が要求されている。
ミウム電池などに比べ高容量かつ低公害性であることか
ら、近年急速に発展しているラップトップコンピュータ
ー，携帯電話，ハンディビデオなどのポータブルエレク
トロニクス機器の電源としての用途が拡大しつつある。
しかしながら、現在のニッケル水素電池の容量はポータ
ブルエレクトロニクス機器にとって充分なものではな
く、更なる高容量化が要求されている。
【０００３】現在、密閉式ニッケル水素電池は、図１に
示す如く、正極容量よりも負極容量の方が大きく、正極
が満充電になっても負極には未充電部が存在するように
設計されている。これにより、充電末期には正極から酸
素ガスだけが発生することになり、また正極から発生す
る酸素ガスは負極で吸収されることによって密閉性が維
持されている。即ち、ニッケル水素電池の過充電時の酸
素ガス吸収反応は、下記の通りである。
示す如く、正極容量よりも負極容量の方が大きく、正極
が満充電になっても負極には未充電部が存在するように
設計されている。これにより、充電末期には正極から酸
素ガスだけが発生することになり、また正極から発生す
る酸素ガスは負極で吸収されることによって密閉性が維
持されている。即ち、ニッケル水素電池の過充電時の酸
素ガス吸収反応は、下記の通りである。
【０００４】 正極： OH - → 1/4 O2 + 1/2 H2O + e - ・・・・・(1) 負極： MH + 1/4 O2 → M + 1/2 H2O ・・・・・(2) M + H2O + e- → MH + OH- ・・・・・(3)
【０００５】この負極のリザーブバランスにおいて放電
リザーブは、主に正極に添加されている２価コバルト化
合物であるCoO,αー Co(OH)2, β-Co(OH)2あるいは金属
コバルトが初充電において３価に酸化される反応によっ
て形成される。その反応は下記の通りである。
リザーブは、主に正極に添加されている２価コバルト化
合物であるCoO,αー Co(OH)2, β-Co(OH)2あるいは金属
コバルトが初充電において３価に酸化される反応によっ
て形成される。その反応は下記の通りである。
【０００６】 CoO + OH - → CoOOH + e- ・・・・・(4) Co(OH)2 + OH - → CoOOH + H2O + e- ・・・・・(5) Co + 3OH - → CoOOH + H2O + 3e - ・・・・・(6)
【０００７】これらコバルト添加剤は、元々上記反応に
よって導電性に優れたオキシ水酸化コバルトの導電性ネ
ットワークを正極中に形成することにより、正極活物質
の利用率を95％以上まで向上させることが目的で添加さ
れているが、もう一方でこのオキシ水酸化コバルトが不
可逆性を有することから、正極において導電性ネットワ
ーク形成に消費された電気量分だけ負極において見かけ
上充放電反応に関与しない水素の蓄積、即ち、放電リザ
ーブ量を形成することになる。放電リザーブは見かけ上
充放電反応に関与しないように思われるが、実際には放
電末期および高率放電時に負極による電位低下を抑制
し、正極容量を最後まで放電させる働きがあり、電池設
計において不可欠である。
よって導電性に優れたオキシ水酸化コバルトの導電性ネ
ットワークを正極中に形成することにより、正極活物質
の利用率を95％以上まで向上させることが目的で添加さ
れているが、もう一方でこのオキシ水酸化コバルトが不
可逆性を有することから、正極において導電性ネットワ
ーク形成に消費された電気量分だけ負極において見かけ
上充放電反応に関与しない水素の蓄積、即ち、放電リザ
ーブ量を形成することになる。放電リザーブは見かけ上
充放電反応に関与しないように思われるが、実際には放
電末期および高率放電時に負極による電位低下を抑制
し、正極容量を最後まで放電させる働きがあり、電池設
計において不可欠である。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上述したよ
うにコバルト添加剤の本来の目的は正極の利用率向上で
あり、放電リザーブはこの反応により２次的に形成され
ることから、現在の放電リザーブ量は必要量と一致して
おらず、むしろ過剰である。従って、ニッケル水素電池
の更なる高容量化のためには、放電リザーブ量を限界ま
で削減する必要がある。しかし、コバルト添加剤量のむ
やみな削減は、正極活物質の利用率低下、即ち放電容量
低下を生じることから困難である。つまり、上述のコバ
ルト添加剤の反応式において反応(4) 、(5) が１電子反
応であり、反応 (6)が３電子反応であることから、現在
の放電リザーブ量の下限値は２価コバルト化合物を用い
た場合であり、それ以上の削減は困難である。また、余
分な放電リザーブを含んだ負極容量を設計することはコ
スト高の原因ともなる。
うにコバルト添加剤の本来の目的は正極の利用率向上で
あり、放電リザーブはこの反応により２次的に形成され
ることから、現在の放電リザーブ量は必要量と一致して
おらず、むしろ過剰である。従って、ニッケル水素電池
の更なる高容量化のためには、放電リザーブ量を限界ま
で削減する必要がある。しかし、コバルト添加剤量のむ
やみな削減は、正極活物質の利用率低下、即ち放電容量
低下を生じることから困難である。つまり、上述のコバ
ルト添加剤の反応式において反応(4) 、(5) が１電子反
応であり、反応 (6)が３電子反応であることから、現在
の放電リザーブ量の下限値は２価コバルト化合物を用い
た場合であり、それ以上の削減は困難である。また、余
分な放電リザーブを含んだ負極容量を設計することはコ
スト高の原因ともなる。
【０００９】本発明は上記課題に鑑みてなされたもので
あり、放電リザーブ量をコントロールすることにより高
容量な密閉式ニッケル水素電池を提供するものである。
あり、放電リザーブ量をコントロールすることにより高
容量な密閉式ニッケル水素電池を提供するものである。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明のニッケル水素電
池は、主活物質である水酸化ニッケル粉末に２価コバル
ト化合物であるCoO,α-Co(OH)2, β-Co(OH)2又は金属コ
バルトの１種以上を添加したペースト式ニッケル電極を
用いるニッケル水素電池において、水素吸蔵合金粉末に
金属の酸化物又は水酸化物を添加した水素吸蔵電極を用
いるものである。また、前記金属が、通常の水素吸蔵電
極の作動範囲において金属状態を維持できるものであ
り、好ましくは Co,Cu,Ru,Rh,Pd,Os,Ag,Pbから選ばれた
１種以上のものである。更に前記金属の酸化物又は水酸
化物の添加量が次式、金属の酸化物又は水酸化物が金属
に還元される電気量≦正極に添加された前記２価コバル
ト化合物又は金属コバルトが３価化合物に変化する電気
量、で示されるものである。
池は、主活物質である水酸化ニッケル粉末に２価コバル
ト化合物であるCoO,α-Co(OH)2, β-Co(OH)2又は金属コ
バルトの１種以上を添加したペースト式ニッケル電極を
用いるニッケル水素電池において、水素吸蔵合金粉末に
金属の酸化物又は水酸化物を添加した水素吸蔵電極を用
いるものである。また、前記金属が、通常の水素吸蔵電
極の作動範囲において金属状態を維持できるものであ
り、好ましくは Co,Cu,Ru,Rh,Pd,Os,Ag,Pbから選ばれた
１種以上のものである。更に前記金属の酸化物又は水酸
化物の添加量が次式、金属の酸化物又は水酸化物が金属
に還元される電気量≦正極に添加された前記２価コバル
ト化合物又は金属コバルトが３価化合物に変化する電気
量、で示されるものである。
【００１１】水素吸蔵合金粉末に金属の酸化物あるいは
水酸化物を添加し、この添加剤が初充電により還元され
る電気量で必要以上の放電リザーブの形成を相殺する。
前記金属の酸化物あるいは水酸化物は初充電において還
元された後、通常の水素吸蔵電極の作動範囲において金
属状態を維持することが必要であり、水素吸蔵電極の電
極反応に対し触媒作用を有するものであることが望まし
い。また、その添加量は必要以上の放電リザーブの形成
を相殺するだけの量であり、放電リザーブを完全に無く
してしまう量であってはならない。
水酸化物を添加し、この添加剤が初充電により還元され
る電気量で必要以上の放電リザーブの形成を相殺する。
前記金属の酸化物あるいは水酸化物は初充電において還
元された後、通常の水素吸蔵電極の作動範囲において金
属状態を維持することが必要であり、水素吸蔵電極の電
極反応に対し触媒作用を有するものであることが望まし
い。また、その添加量は必要以上の放電リザーブの形成
を相殺するだけの量であり、放電リザーブを完全に無く
してしまう量であってはならない。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明の詳細を実施例において説
明する。本発明の水素吸蔵電極は、MmNi5 を基本構造と
する水素吸蔵合金粉末に一酸化コバルト粉末を 3wt% 混
合した活物質に、増粘剤としてカルホ゛キシメチルセルロース の0.5wt
%水溶液を 27wt%加えてペースト状とし、約95％の多孔
度のニッケル金属多孔基板に所定量（1600mAh 相当分）
を充填して、乾燥後プレス加圧することによって得た。
なお、Mmは希土類元素の混合物であるミッシュメタルで
ある。また、比較のため一酸化コバルト粉末を混合して
いない水素吸蔵電極についても同様に作成した。
明する。本発明の水素吸蔵電極は、MmNi5 を基本構造と
する水素吸蔵合金粉末に一酸化コバルト粉末を 3wt% 混
合した活物質に、増粘剤としてカルホ゛キシメチルセルロース の0.5wt
%水溶液を 27wt%加えてペースト状とし、約95％の多孔
度のニッケル金属多孔基板に所定量（1600mAh 相当分）
を充填して、乾燥後プレス加圧することによって得た。
なお、Mmは希土類元素の混合物であるミッシュメタルで
ある。また、比較のため一酸化コバルト粉末を混合して
いない水素吸蔵電極についても同様に作成した。
【００１３】ニッケル電極は、水酸化ニッケル粉末に一
酸化コバルト粉末を 10wt%混合した活物質に増粘剤とし
てカルホ゛キシメチルセルロース の0.5wt%水溶液を 27wt%加えてペー
スト状とし、約95％の多孔度のニッケル金属多孔基板に
所定量(1000mAh相当) を充填して、乾燥後プレス加圧す
ることによって得た。
酸化コバルト粉末を 10wt%混合した活物質に増粘剤とし
てカルホ゛キシメチルセルロース の0.5wt%水溶液を 27wt%加えてペー
スト状とし、約95％の多孔度のニッケル金属多孔基板に
所定量(1000mAh相当) を充填して、乾燥後プレス加圧す
ることによって得た。
【００１４】これらのニッケル電極と水素吸蔵電極（容
量比:-/+=1.6）をセパレータを介して旋回させ、6.8N水
酸化カリウム水溶液を注液後密閉し、AAサイズの円筒型
密閉式ニッケル水素電池を得た。これらの電池に対し
て、充電は0.1C率で基準容量の150%、放電は0.2C率で1.
0Vまでとした条件で３サイクル試験を行ない、容量確認
後、放電済みの電池を解体し、取り出した水素吸蔵電極
を充電済みのニッケル電極とセパレータを介して組み合
わせ、開放型で液過剰のセルにて0.2C率で-600mVvs. Hg
/HgO まで放電し、放電リザーブ量を測定した。放電リ
ザーブ量を表１に示す。
量比:-/+=1.6）をセパレータを介して旋回させ、6.8N水
酸化カリウム水溶液を注液後密閉し、AAサイズの円筒型
密閉式ニッケル水素電池を得た。これらの電池に対し
て、充電は0.1C率で基準容量の150%、放電は0.2C率で1.
0Vまでとした条件で３サイクル試験を行ない、容量確認
後、放電済みの電池を解体し、取り出した水素吸蔵電極
を充電済みのニッケル電極とセパレータを介して組み合
わせ、開放型で液過剰のセルにて0.2C率で-600mVvs. Hg
/HgO まで放電し、放電リザーブ量を測定した。放電リ
ザーブ量を表１に示す。
【００１５】
【表１】
【００１６】このように、負極への一酸化コバルト粉末
の添加により放電リザーブ量を現状より削減することが
できる。これにより本発明品は水素吸蔵電極の全体容量
の削減および電池容量の増加が可能となる。
の添加により放電リザーブ量を現状より削減することが
できる。これにより本発明品は水素吸蔵電極の全体容量
の削減および電池容量の増加が可能となる。
【００１７】
【発明の効果】上述のように、本発明は主活物質である
水酸化ニッケル粉末に２価コバルト化合物又は金属コバ
ルトの１種以上を添加したペースト式ニッケル電極を用
いるニッケル水素電池において、水素吸蔵合金に金属の
酸化物又は水酸化物を添加した水素吸蔵電極を用いるこ
とにより、高容量な密閉式ニッケル水素電池を提供する
ことができるので、その工業的価値は極めて大である。
水酸化ニッケル粉末に２価コバルト化合物又は金属コバ
ルトの１種以上を添加したペースト式ニッケル電極を用
いるニッケル水素電池において、水素吸蔵合金に金属の
酸化物又は水酸化物を添加した水素吸蔵電極を用いるこ
とにより、高容量な密閉式ニッケル水素電池を提供する
ことができるので、その工業的価値は極めて大である。
【図１】密閉式電池のリザーブバランスを示す図であ
る。
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 主活物質である水酸化ニッケルに２価コ
バルト化合物又は金属コバルトの１種以上を添加したペ
ースト式ニッケル電極を用いるニッケル水素電池におい
て、水素吸蔵合金に金属の酸化物又は水酸化物を添加し
た水素吸蔵電極を用いることを特徴とするニッケル水素
電池。 - 【請求項２】 前記金属が、水素吸蔵電極の作動範囲に
おいて金属状態を維持できる請求項１記載のニッケル水
素電池。 - 【請求項３】 前記金属が、 Co,Cu,Ru,Rh,Pd,Os,Ag,Pb
から選ばれた１種以上である請求項１記載のニッケル水
素電池。 - 【請求項４】 前記金属の酸化物又は水酸化物の添加量
が次式、 金属の酸化物又は水酸化物が金属に還元される電気量≦
正極に添加された前記２価コバルト化合物又は金属コバ
ルトが３価化合物に変化する電気量、で示される請求項
１記載のニッケル水素電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8029121A JPH09223500A (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | ニッケル水素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8029121A JPH09223500A (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | ニッケル水素電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH09223500A true JPH09223500A (ja) | 1997-08-26 |
Family
ID=12267484
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8029121A Pending JPH09223500A (ja) | 1996-02-16 | 1996-02-16 | ニッケル水素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH09223500A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003021698A1 (fr) * | 2001-09-03 | 2003-03-13 | Yuasa Corporation | Materiau pour electrode de nickel et procede de production de ce materiau, electrode de nickel et accumulateur alcalin |
| US6858347B2 (en) | 2000-03-24 | 2005-02-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Paste type positive electrode for alkaline storage battery, and nickel-metal hydride storage battery |
| JP2010108822A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | アルカリ蓄電池およびアルカリ蓄電池の放電リザーブ低減方法 |
| WO2012004943A1 (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | パナソニック株式会社 | ニッケル水素蓄電池およびその製造方法 |
-
1996
- 1996-02-16 JP JP8029121A patent/JPH09223500A/ja active Pending
Cited By (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6858347B2 (en) | 2000-03-24 | 2005-02-22 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Paste type positive electrode for alkaline storage battery, and nickel-metal hydride storage battery |
| WO2003021698A1 (fr) * | 2001-09-03 | 2003-03-13 | Yuasa Corporation | Materiau pour electrode de nickel et procede de production de ce materiau, electrode de nickel et accumulateur alcalin |
| JPWO2003021698A1 (ja) * | 2001-09-03 | 2004-12-24 | 株式会社ユアサコーポレーション | ニッケル電極材料及びその製造方法、並びに、ニッケル電極及びアルカリ蓄電池 |
| US7635512B2 (en) | 2001-09-03 | 2009-12-22 | Yuasa Corporation | Nickel electrode material, and production method therefor, and nickel electrode and alkaline battery |
| JP4710225B2 (ja) * | 2001-09-03 | 2011-06-29 | 株式会社Ｇｓユアサ | ニッケル電極材料の製造方法 |
| JP2010108822A (ja) * | 2008-10-31 | 2010-05-13 | Kawasaki Heavy Ind Ltd | アルカリ蓄電池およびアルカリ蓄電池の放電リザーブ低減方法 |
| WO2012004943A1 (ja) * | 2010-07-07 | 2012-01-12 | パナソニック株式会社 | ニッケル水素蓄電池およびその製造方法 |
| JP5060667B2 (ja) * | 2010-07-07 | 2012-10-31 | パナソニック株式会社 | ニッケル水素蓄電池およびその製造方法 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20041214 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20050207 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20050614 |