JPH097595A - ニッケル−水素蓄電池 - Google Patents
ニッケル−水素蓄電池Info
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- JPH097595A JPH097595A JP8152417A JP15241796A JPH097595A JP H097595 A JPH097595 A JP H097595A JP 8152417 A JP8152417 A JP 8152417A JP 15241796 A JP15241796 A JP 15241796A JP H097595 A JPH097595 A JP H097595A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 既知の電極と比較して容量が向上し、蓄電池
の使用中性能が一定な正極を持つＮｉ−Ｈ2 蓄電池を提
供することを目的とする。 【解決手段】 負極と、主に水酸化ニッケルを含む電気
化学的活性物質が、三次元導電媒体の多孔質部分に電気
化学的に含浸される正極とを含むニッケル−水素蓄電池
であって、前記負極の容量に対する前記正極の容量の比
が１．０２〜１．１０の間にあり、前記正極の前記活性
物質が、含浸の後、水酸化コバルトで被覆されるニッケ
ル−水素蓄電池。
の使用中性能が一定な正極を持つＮｉ−Ｈ2 蓄電池を提
供することを目的とする。 【解決手段】 負極と、主に水酸化ニッケルを含む電気
化学的活性物質が、三次元導電媒体の多孔質部分に電気
化学的に含浸される正極とを含むニッケル−水素蓄電池
であって、前記負極の容量に対する前記正極の容量の比
が１．０２〜１．１０の間にあり、前記正極の前記活性
物質が、含浸の後、水酸化コバルトで被覆されるニッケ
ル−水素蓄電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はＮｉ−Ｈ2 ニッケル
−水素蓄電池、特に蓄電池が含む正極に関する。さらに
本発明は正電極の製造方法にも関する。この種の蓄電池
を含むバッテリはその単位重量あたりのエネルギーが高
いため宇宙分野で特に使用される。
−水素蓄電池、特に蓄電池が含む正極に関する。さらに
本発明は正電極の製造方法にも関する。この種の蓄電池
を含むバッテリはその単位重量あたりのエネルギーが高
いため宇宙分野で特に使用される。
【０００２】
【従来の技術】ニッケル−水素Ｎｉ−Ｈ2 蓄電池は、ニ
ッケル−カドミウムＮｉ−Ｃｄ蓄電池において使用され
る活性物質から誘導された水酸化ニッケルを主成分とす
る物質を含む正極を有する。
ッケル−カドミウムＮｉ−Ｃｄ蓄電池において使用され
る活性物質から誘導された水酸化ニッケルを主成分とす
る物質を含む正極を有する。
【０００３】従来のＮｉ−Ｃｄ蓄電池の正極は、通常ニ
ッケル焼結した三次元電流コレクタから成り、コレクタ
の多孔質部分には電気化学的に活性な材料が注入され
る。活性材料は、主に水酸化ニッケルから成るが、他に
水酸化コバルト、水酸化カドミウムなどを少量含む水酸
化物である。これら水酸化物は、その塩のうちの一つの
溶液を基にしてコレクタを化学的に含浸（ＩＣ）させる
ことにより、共沈される。活性物質の効率を向上させる
ため、次に活性物質は水酸化コバルト層で被覆される。
この作業は、「後コバルトめっき」と呼ばれている。
ッケル焼結した三次元電流コレクタから成り、コレクタ
の多孔質部分には電気化学的に活性な材料が注入され
る。活性材料は、主に水酸化ニッケルから成るが、他に
水酸化コバルト、水酸化カドミウムなどを少量含む水酸
化物である。これら水酸化物は、その塩のうちの一つの
溶液を基にしてコレクタを化学的に含浸（ＩＣ）させる
ことにより、共沈される。活性物質の効率を向上させる
ため、次に活性物質は水酸化コバルト層で被覆される。
この作業は、「後コバルトめっき」と呼ばれている。
【０００４】Ｎｉ−Ｈ2 蓄電池の正極は通常、電気化学
的含浸（ＩＥＣ）によって付着される活性物質を含む。
この方法により、化学的方法（ＩＣ）によって得られる
容量を上回る容量が活性物質に付与される。後コバルト
めっき作業を追加することにより、ＩＥＣにより付着さ
せた活性物質の効率を更に向上しようという試みは成功
しなかった。サイクル１では、２０％程度の確実な改善
があったものの、以降のサイクルでは、後コバルトめっ
きをしない電極の性能に戻ってしまうのが認められる。
的含浸（ＩＥＣ）によって付着される活性物質を含む。
この方法により、化学的方法（ＩＣ）によって得られる
容量を上回る容量が活性物質に付与される。後コバルト
めっき作業を追加することにより、ＩＥＣにより付着さ
せた活性物質の効率を更に向上しようという試みは成功
しなかった。サイクル１では、２０％程度の確実な改善
があったものの、以降のサイクルでは、後コバルトめっ
きをしない電極の性能に戻ってしまうのが認められる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は特に、既知の
電極と比較して容量が増大し、蓄電池の使用中性能が一
定な正極を持つＮｉ−Ｈ2 蓄電池に関する。
電極と比較して容量が増大し、蓄電池の使用中性能が一
定な正極を持つＮｉ−Ｈ2 蓄電池に関する。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、負極と、主に
水酸化ニッケルを含む電気化学的活性物質が、三次元導
電媒体の多孔質部分に電気化学的に含浸される正極とを
持つニッケル−水素Ｎｉ−Ｈ2 蓄電池であって、前記負
極の容量に対する前記正極の容量の比が１．０２〜１．
１０の間にあり、前記正極の前記活性物質が、含浸の
後、水酸化コバルトで被覆される蓄電池を提供すること
を目的とする。
水酸化ニッケルを含む電気化学的活性物質が、三次元導
電媒体の多孔質部分に電気化学的に含浸される正極とを
持つニッケル−水素Ｎｉ−Ｈ2 蓄電池であって、前記負
極の容量に対する前記正極の容量の比が１．０２〜１．
１０の間にあり、前記正極の前記活性物質が、含浸の
後、水酸化コバルトで被覆される蓄電池を提供すること
を目的とする。
【０００７】驚くべきことに、本発明により、正極の後
コバルトめっき作業によって得られた容量の増大を、本
発明による蓄電池の使用中維持することが可能であるこ
とが認められた。本発明の主たる特徴は、蓄電池により
大きい容量を付与する後コバルトめっき電極と、この容
量の増大を長時間維持する正容量の増大分とを組み合せ
たことである。実際、サイクル１において測定可能なこ
の容量の増大は、負極の容量Ｃn に対する正極の容量Ｃ
p の比が１よりも若干大きい場合、すなわちＣn ／Ｃp
＝１＋εの時のみ、維持される。
コバルトめっき作業によって得られた容量の増大を、本
発明による蓄電池の使用中維持することが可能であるこ
とが認められた。本発明の主たる特徴は、蓄電池により
大きい容量を付与する後コバルトめっき電極と、この容
量の増大を長時間維持する正容量の増大分とを組み合せ
たことである。実際、サイクル１において測定可能なこ
の容量の増大は、負極の容量Ｃn に対する正極の容量Ｃ
p の比が１よりも若干大きい場合、すなわちＣn ／Ｃp
＝１＋εの時のみ、維持される。
【０００８】このように、負極により蓄電池の放電時間
が制限される。というのは、蓄電池内の水素の圧力が０
になるからである。従って、正極が放電するのを完全に
防げば蓄電池の電圧は０．７ボルトより高い状態に留ま
る。放電の終了時の水素の存在量を制限することによ
り、正容量が増大する。
が制限される。というのは、蓄電池内の水素の圧力が０
になるからである。従って、正極が放電するのを完全に
防げば蓄電池の電圧は０．７ボルトより高い状態に留ま
る。放電の終了時の水素の存在量を制限することによ
り、正容量が増大する。
【０００９】このように、蓄電池のサイクル中のコバル
ト被覆の化学的付着の変質を防止することにより、本発
明に制限を加えなくとも、この驚くべき結果を説明する
ことができる。大量放電段階では、高圧水素と低電圧と
の相乗効果により、オキシ水酸化コバルトが還元される
危険性がある。この状態は、負の容量の増大の場合、す
なわち、負極の容量に対する正極の容量の比が１未満の
場合に相当する状態である。
ト被覆の化学的付着の変質を防止することにより、本発
明に制限を加えなくとも、この驚くべき結果を説明する
ことができる。大量放電段階では、高圧水素と低電圧と
の相乗効果により、オキシ水酸化コバルトが還元される
危険性がある。この状態は、負の容量の増大の場合、す
なわち、負極の容量に対する正極の容量の比が１未満の
場合に相当する状態である。
【００１０】電極の容量が釣り合った状態で動作するよ
うにするためには、容量の比が１から極度に乖離するの
は望ましくなく、従って、確実な結果をもたらす比率の
最小値を選択するのが好ましい。作業上の誤差の累積を
考慮した結果、今回の場合この値は１．０２程度であ
る。
うにするためには、容量の比が１から極度に乖離するの
は望ましくなく、従って、確実な結果をもたらす比率の
最小値を選択するのが好ましい。作業上の誤差の累積を
考慮した結果、今回の場合この値は１．０２程度であ
る。
【００１１】本発明はまた、前記活性物質への前記水酸
化コバルトの被覆が、 − 前記電極をコバルト塩の溶液に浸漬させ、次いで前
記電極の乾燥および表面洗浄を行う第一工程と、 − 前記電極を苛性ソーダの溶液に浸漬させ、次いで前
記電極の洗浄および乾燥を行う第二工程とを含む蓄電池
の製造方法を提供することを目的とする。
化コバルトの被覆が、 − 前記電極をコバルト塩の溶液に浸漬させ、次いで前
記電極の乾燥および表面洗浄を行う第一工程と、 − 前記電極を苛性ソーダの溶液に浸漬させ、次いで前
記電極の洗浄および乾燥を行う第二工程とを含む蓄電池
の製造方法を提供することを目的とする。
【００１２】酢酸塩、硝酸塩および硫酸塩の中から前記
コバルト塩が選択され、好ましくは酢酸コバルトを使用
する。
コバルト塩が選択され、好ましくは酢酸コバルトを使用
する。
【００１３】本発明はさらに、前記蓄電池を密封する前
に、 − 前記正極が完全に放電された時点で、前記蓄電池の
部分的充電、例えば蓄電池の容量の１０％に相当する充
電を行う工程と、 − 前記蓄電池から、正容量と負容量の差に相当する水
素量、すなわち望ましい正の増加分、例えば蓄電池内の
水素１バールの圧力に等しい容積を放出させる工程とを
含む蓄電池の製造方法を提供することを目的とする。
に、 − 前記正極が完全に放電された時点で、前記蓄電池の
部分的充電、例えば蓄電池の容量の１０％に相当する充
電を行う工程と、 − 前記蓄電池から、正容量と負容量の差に相当する水
素量、すなわち望ましい正の増加分、例えば蓄電池内の
水素１バールの圧力に等しい容積を放出させる工程とを
含む蓄電池の製造方法を提供することを目的とする。
【００１４】非限定的例として示した以下の実施例を読
むことにより、本発明はよりよく理解され、他の長所お
よび特徴が明らかになろう。
むことにより、本発明はよりよく理解され、他の長所お
よび特徴が明らかになろう。
【００１５】
【発明の実施の形態】図１に本発明による電気化学的発
生装置を示す。発生装置は、耐圧性があり二つの電流出
力端子２を具備する、半球形端部を有する容器１を含
む。電気化学的電極層３は容器の内部に位置し、各極性
の電極は接続４によりそれぞれの端子２に接続される。
管５により、水素を注入し蓄電池を密封する前に電解液
を充填することが可能である。図２は、積層した電極の
詳細を示す。負極１０は背中合わせに配置され、水素の
注入を可能にするスペーサ１１により分離される。負極
１０および正極１２は分離板１３で取り囲まれる。
生装置を示す。発生装置は、耐圧性があり二つの電流出
力端子２を具備する、半球形端部を有する容器１を含
む。電気化学的電極層３は容器の内部に位置し、各極性
の電極は接続４によりそれぞれの端子２に接続される。
管５により、水素を注入し蓄電池を密封する前に電解液
を充填することが可能である。図２は、積層した電極の
詳細を示す。負極１０は背中合わせに配置され、水素の
注入を可能にするスペーサ１１により分離される。負極
１０および正極１２は分離板１３で取り囲まれる。
【００１６】正極の多孔質媒体は、表面にニッケル粉が
焼結されたニッケルめっき有孔薄膜から成る。約５％の
水酸化コバルトを含む水酸化ニッケルからなる活性物質
は、約１４ｇ／ｄｍ2 の電極の比率で媒体の多孔質部内
に電気化学的に含浸される。次に電極は５５℃に維持し
た７０ｇ／ｌの酢酸コバルト溶液に７分間浸漬される。
溶液の上の空気には４５０ｍｍＨｇの減圧が課せられ
る。次に電極は水切りされ、脱イオン水で洗浄され、１
２０℃で２０分間乾燥される。次に電極は４０℃±２℃
に維持した２５０ｇ／ｌの苛性ソーダ溶液に３０±５分
間浸漬される。次に電極は熱水（８０℃）で１０分間洗
浄され、６０℃で一晩乾燥される。この方法により０．
５６ｇ／ｄｍ2 ないし０．７４ｇ／ｄｍ2 の水酸化コバ
ルトを析出付着させた。
焼結されたニッケルめっき有孔薄膜から成る。約５％の
水酸化コバルトを含む水酸化ニッケルからなる活性物質
は、約１４ｇ／ｄｍ2 の電極の比率で媒体の多孔質部内
に電気化学的に含浸される。次に電極は５５℃に維持し
た７０ｇ／ｌの酢酸コバルト溶液に７分間浸漬される。
溶液の上の空気には４５０ｍｍＨｇの減圧が課せられ
る。次に電極は水切りされ、脱イオン水で洗浄され、１
２０℃で２０分間乾燥される。次に電極は４０℃±２℃
に維持した２５０ｇ／ｌの苛性ソーダ溶液に３０±５分
間浸漬される。次に電極は熱水（８０℃）で１０分間洗
浄され、６０℃で一晩乾燥される。この方法により０．
５６ｇ／ｄｍ2 ないし０．７４ｇ／ｄｍ2 の水酸化コバ
ルトを析出付着させた。
【００１７】前記の方法で製造した電極は、図１に示す
本発明による蓄電池をつくるのに使用される。前記蓄電
池に電解液ＫＯＨ７．３Ｎを注入した後、蓄電池を密封
する前に、放電の終了時に水素の圧力が０になりかつ正
極が完全には放電されずその当初容量の２％ないし１０
％が保存されるような圧力に達するまで気体水素を注入
する。
本発明による蓄電池をつくるのに使用される。前記蓄電
池に電解液ＫＯＨ７．３Ｎを注入した後、蓄電池を密封
する前に、放電の終了時に水素の圧力が０になりかつ正
極が完全には放電されずその当初容量の２％ないし１０
％が保存されるような圧力に達するまで気体水素を注入
する。
【００１８】次に蓄電池に対し以下の条件の５つのサイ
クルを課す。ここでＣは蓄電池の公称容量であり、今回
の場合は５１．８Ａｈである。
クルを課す。ここでＣは蓄電池の公称容量であり、今回
の場合は５１．８Ａｈである。
【００１９】 充電 放電 サイクル１：Ｃ／１０で１４時間 Ｃ／５で１Ｖになるまで サイクル２：Ｃ／１０で１４時間 Ｃ／５で１Ｖになるまで ＋Ｃ／１０で０．８Ｖになるまで サイクル３：Ｃ／１０で１４．５時間 Ｃ／２で１Ｖになるまで ＋Ｃ／５で０．８Ｖになるまで サイクル４：Ｃ／５で７時間 Ｃ／２で１Ｖになるまで ＋Ｃ／５で０．８Ｖになるまで サイクル５：Ｃ／５で７時間 Ｃ／２で１Ｖになるまで ＋Ｃ／５で０．８Ｖになるまで 比較として、同様ではあるが、負極と正極の容量の比が
１未満であって、コバルトを析出付着させない先行技術
による方法でつくる正極を含む蓄電池に、同一の条件の
サイクルを課した。
１未満であって、コバルトを析出付着させない先行技術
による方法でつくる正極を含む蓄電池に、同一の条件の
サイクルを課した。
【００２０】図３はそのような蓄電池の放電曲線を示す
図である。正極（曲線３１）が完全に放電された時、蓄
電池の放電（曲線３０）は終了するが負極（曲線３２）
は依然として、使用可能な余剰容量を有する。放電終了
時、水素の圧力は１バールよりも高い。
図である。正極（曲線３１）が完全に放電された時、蓄
電池の放電（曲線３０）は終了するが負極（曲線３２）
は依然として、使用可能な余剰容量を有する。放電終了
時、水素の圧力は１バールよりも高い。
【００２１】本発明（図４）では、負極が放電された
（曲線４２）時に蓄電池の放電（曲線４０）が終了す
る。水素の圧力は０である。正極の容量の一部は放電さ
れなかった（曲線４１）が、それが正容量の増加分であ
る。
（曲線４２）時に蓄電池の放電（曲線４０）が終了す
る。水素の圧力は０である。正極の容量の一部は放電さ
れなかった（曲線４１）が、それが正容量の増加分であ
る。
【００２２】本発明による蓄電池および先行技術による
蓄電池について１Ｖで測定した放電容量の値（Ａｈ）を
下表に示す。
蓄電池について１Ｖで測定した放電容量の値（Ａｈ）を
下表に示す。
【００２３】 表 サイクル 本発明 先行技術 放電容量の増加率 １ ５０．７ ２ ５０．９６ ４３．２９ １７．７２ ３ ５０．７ ４３．０１ １７．８８ ４ ５２．２６ ４５．５３ １４．７８ ５ ５３．３ ４５．２ １７．９２ ２７ ５３．４ ４５．４ １７．７ このように本発明により、先行技術と比較して蓄電池の
放電容量において１８％の増加率が得られ、サイクル１
以降もこの増加率は維持される。この増加率に関連する
本発明による蓄電池の単位質量あたりのエネルギーは、
６５ないし７０Ｗｈ／Ｋｇである。
放電容量において１８％の増加率が得られ、サイクル１
以降もこの増加率は維持される。この増加率に関連する
本発明による蓄電池の単位質量あたりのエネルギーは、
６５ないし７０Ｗｈ／Ｋｇである。
【００２４】当然のことながら、本発明はここで説明し
た実施態様に限定されるものではなく、当業者であれば
本発明の趣旨から逸脱することなく多くの変更が可能で
ある。
た実施態様に限定されるものではなく、当業者であれば
本発明の趣旨から逸脱することなく多くの変更が可能で
ある。
【図１】本発明によるニッケル−水銀蓄電池を示す図で
ある。
ある。
【図２】積層された電極を示す電気化学的電極層の部分
Ｉの詳細図である。
Ｉの詳細図である。
【図３】先行技術による蓄電池のサイクル３から開始さ
れる放電中の電圧および水素の圧力の変化を示す図であ
る。
れる放電中の電圧および水素の圧力の変化を示す図であ
る。
【図４】本発明による蓄電池の図３と同様の図である。
図３および図４においては、ボルトを単位とする電圧Ｖ
を縦軸にとり、Ａｈを単位とする放電容量Ｃd を横軸に
とっている。
図３および図４においては、ボルトを単位とする電圧Ｖ
を縦軸にとり、Ａｈを単位とする放電容量Ｃd を横軸に
とっている。
１ 容器 ２ 電流出力端子 ３ 電気化学的電極層 ４ 接続 ５ 管 １０ 負極 １１ スペーサ １２ 正極 １３ 分離板
Claims (4)
- 【請求項１】 負極と、主に水酸化ニッケルを含む電気
化学的活性物質が、三次元導電媒体の多孔質部分に電気
化学的に含浸される正極とを含むニッケル−水素蓄電池
であって、 前記負極の容量に対する前記正極の容量の比が１．０２
〜１．１０の間にあり、前記正極の前記活性物質が、含
浸の後、水酸化コバルトで被覆されることを特徴とする
ニッケル−水素蓄電池。 - 【請求項２】 前記活性物質への前記水酸化コバルトの
被覆が、 前記電極をコバルト塩の溶液に浸漬させ、次いで前記電
極の乾燥および表面洗浄を行う第一工程と、 前記電極を苛性ソーダの溶液に浸漬させ、次いで前記電
極の洗浄および乾燥を行う第二工程とを含む請求項１に
記載のニッケル−水素蓄電池の製造方法。 - 【請求項３】 酢酸塩、硝酸塩および硫酸塩の中から前
記コバルト塩が選択される請求項２に記載のニッケル−
水素蓄電池の製造方法。 - 【請求項４】 前記蓄電池を密封する前に、 前記正極が完全に放電された時点で、前記蓄電池の部分
的充電を行う工程と、 前記蓄電池から、正容量と負容量の差に相当する水素量
を放出させる工程とを含む請求項１に記載のニッケル−
水素蓄電池の製造方法。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| FR9506986A FR2735619B1 (fr) | 1995-06-13 | 1995-06-13 | Accumulateur nickel-hydrogene |
| FR9506986 | 1995-06-13 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH097595A true JPH097595A (ja) | 1997-01-10 |
Family
ID=9479911
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8152417A Pending JPH097595A (ja) | 1995-06-13 | 1996-06-13 | ニッケル−水素蓄電池 |
Country Status (5)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5735913A (ja) |
| EP (1) | EP0749172B1 (ja) |
| JP (1) | JPH097595A (ja) |
| DE (1) | DE69606097T2 (ja) |
| FR (1) | FR2735619B1 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3412451B2 (ja) * | 1997-06-03 | 2003-06-03 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ蓄電池正極用ニッケル焼結基板とその製造法およびアルカリ蓄電池 |
| US5837399A (en) * | 1997-07-22 | 1998-11-17 | Hughes Electronics Corporation | Through-wall electrical terminal and energy storage cell utilizing the terminal |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63216268A (ja) * | 1987-03-03 | 1988-09-08 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用水酸化ニツケル電極の製造方法 |
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