JPH10189032A - 密閉型アルカリ蓄電池 - Google Patents
密閉型アルカリ蓄電池Info
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- JPH10189032A JPH10189032A JP8342990A JP34299096A JPH10189032A JP H10189032 A JPH10189032 A JP H10189032A JP 8342990 A JP8342990 A JP 8342990A JP 34299096 A JP34299096 A JP 34299096A JP H10189032 A JPH10189032 A JP H10189032A
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- 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
Abstract
(57)【要約】
【課題】 各種電気機器に使用されるアルカリ蓄電池に
おいて、過充電時のセパレータの保有電解液量の減少を
補い、電池の内部抵抗の上昇を抑制して、過充電後の放
電特性を良好に維持する。 【解決手段】 正極板１と負極板３間にセパレータ４を
介在し、正・負極板１，３とは接触することなくセパレ
ータ端部７と接触した保液材５と、アルカリ電解液とか
らなるアルカリ蓄電池であって、セパレータ４の保液能
を保液材５のそれよりも高くし、セパレータ４の保有電
解液量が減少した際は保液材５よりセパレータ４が電解
液を吸液する構成とした。
おいて、過充電時のセパレータの保有電解液量の減少を
補い、電池の内部抵抗の上昇を抑制して、過充電後の放
電特性を良好に維持する。 【解決手段】 正極板１と負極板３間にセパレータ４を
介在し、正・負極板１，３とは接触することなくセパレ
ータ端部７と接触した保液材５と、アルカリ電解液とか
らなるアルカリ蓄電池であって、セパレータ４の保液能
を保液材５のそれよりも高くし、セパレータ４の保有電
解液量が減少した際は保液材５よりセパレータ４が電解
液を吸液する構成とした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】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型アルカリ
蓄電池の電解液保持、補給構造に関し、特に過充電後の
放電特性を改良したものである。
ウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池等の密閉型アルカリ
蓄電池の電解液保持、補給構造に関し、特に過充電後の
放電特性を改良したものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気機器の軽薄短小化に伴い、そ
の電源として小型高容量電池が広く使用されている。密
閉型アルカリ蓄電池においてもこの流れに沿って、ニッ
ケル−カドミウム電池や、負極にエネルギー密度の高い
水素吸蔵合金を用いたニッケル−水素蓄電池等が多く用
いられ、電池のさらなる高容量化に加えて、電池や充電
器の低コスト化も要望されている。このため、安価な充
電器を用いて電池を充電すると充電制御が悪く電池が過
充電され特性が劣化することがあり、電池としては過充
電にも強いことが要望されてきている。
の電源として小型高容量電池が広く使用されている。密
閉型アルカリ蓄電池においてもこの流れに沿って、ニッ
ケル−カドミウム電池や、負極にエネルギー密度の高い
水素吸蔵合金を用いたニッケル−水素蓄電池等が多く用
いられ、電池のさらなる高容量化に加えて、電池や充電
器の低コスト化も要望されている。このため、安価な充
電器を用いて電池を充電すると充電制御が悪く電池が過
充電され特性が劣化することがあり、電池としては過充
電にも強いことが要望されてきている。
【０００３】一般的な密閉型アルカリ蓄電池は、正極と
負極との間にセパレータを介在させ、アルカリ電解液を
所定量注入して構成されている。ここでのセパレータと
しては、ポリアミドまたはポリオレフィン繊維製の不織
布が通常用いられている。そして電池のさらなる高容量
化を目指して、電池反応には本来関与しないセパレータ
の薄型化が検討されている。しかしながら、セパレータ
の厚みを単に薄型化するとセパレータのもつ空間体積が
減少し、これにつれて電解液の保液能が低下してしま
う。その結果、電解液の減少につれて電池の内部抵抗が
上昇し、放電性能が低下するという問題があった。
負極との間にセパレータを介在させ、アルカリ電解液を
所定量注入して構成されている。ここでのセパレータと
しては、ポリアミドまたはポリオレフィン繊維製の不織
布が通常用いられている。そして電池のさらなる高容量
化を目指して、電池反応には本来関与しないセパレータ
の薄型化が検討されている。しかしながら、セパレータ
の厚みを単に薄型化するとセパレータのもつ空間体積が
減少し、これにつれて電解液の保液能が低下してしま
う。その結果、電解液の減少につれて電池の内部抵抗が
上昇し、放電性能が低下するという問題があった。
【０００４】上記の課題を解決するために、セパレータ
の保液能よりも高い電解液保持体をセパレータの端部に
接触させて配置し、セパレータの保液能を電解液保持体
が補う構成とした密閉型アルカリ蓄電池が特公昭５５−
１３１０８号公報や特開平８−２１３０４５号公報に開
示されている。
の保液能よりも高い電解液保持体をセパレータの端部に
接触させて配置し、セパレータの保液能を電解液保持体
が補う構成とした密閉型アルカリ蓄電池が特公昭５５−
１３１０８号公報や特開平８−２１３０４５号公報に開
示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら上記のよ
うな構成では、電池が過充電された際に放電容量の低下
が起こることがある。以下にその説明をする。通常の充
放電では、電池が充電されると正極活物質である水酸化
ニッケルはオキシ水酸化ニッケルに変化する。このオキ
シ水酸化ニッケルは水酸化ニッケルよりも体積が大きく
なるため、正極板は放電時より充電時のほうが膨張す
る。これによってセパレータが保有していた電解液の一
部は正極板に吸液される。そして電池が放電されると膨
張していた正極板が元の体積に戻り、それに伴ってセパ
レータにも正極板に吸液されていた電解液が戻る。
うな構成では、電池が過充電された際に放電容量の低下
が起こることがある。以下にその説明をする。通常の充
放電では、電池が充電されると正極活物質である水酸化
ニッケルはオキシ水酸化ニッケルに変化する。このオキ
シ水酸化ニッケルは水酸化ニッケルよりも体積が大きく
なるため、正極板は放電時より充電時のほうが膨張す
る。これによってセパレータが保有していた電解液の一
部は正極板に吸液される。そして電池が放電されると膨
張していた正極板が元の体積に戻り、それに伴ってセパ
レータにも正極板に吸液されていた電解液が戻る。
【０００６】しかしながら、電池が過充電されると正極
板の膨張は、通常の充電時よりもさらに進む。そして、
セパレータに保有されていた電解液は、通常の充電時よ
りもさらに膨張した正極板に吸液され、セパレータの保
有している電解液が著しく減少する。このセパレータの
電解液不足によって、過充電後の電池の内部抵抗は通常
の充電後のそれよりも著しく高くなってしまい、このよ
うな電池は、当初の放電に比べて電圧が低下し放電容量
が低くなるという問題が発生する。
板の膨張は、通常の充電時よりもさらに進む。そして、
セパレータに保有されていた電解液は、通常の充電時よ
りもさらに膨張した正極板に吸液され、セパレータの保
有している電解液が著しく減少する。このセパレータの
電解液不足によって、過充電後の電池の内部抵抗は通常
の充電後のそれよりも著しく高くなってしまい、このよ
うな電池は、当初の放電に比べて電圧が低下し放電容量
が低くなるという問題が発生する。
【０００７】このときにセパレータ端部と接触した電解
液保持体よりセパレータに電解液が供給されるとセパレ
ータの電解液不足は、解消すると思われる。しかし、電
解液保持体は、セパレータよりも保液能が高いために電
解液を保持したままとなり、セパレータには実質上ほと
んど電解液が供給されないため、上記の課題は解決でき
ない。
液保持体よりセパレータに電解液が供給されるとセパレ
ータの電解液不足は、解消すると思われる。しかし、電
解液保持体は、セパレータよりも保液能が高いために電
解液を保持したままとなり、セパレータには実質上ほと
んど電解液が供給されないため、上記の課題は解決でき
ない。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、正極板と負極板と、この両者間に介在する
セパレータと、正・負極板とは接触することなくセパレ
ータの上・下端部の少なくともいずれか一方と接触した
保液材と、アルカリ電解液とからなる密閉型アルカリ蓄
電池であって、セパレータの保液能を保液材のそれより
も高くし、セパレータの保有する電解液量が減少した際
に、保液材に保持していた電解液の一部をセパレータが
吸液する構成としたものである。
に本発明は、正極板と負極板と、この両者間に介在する
セパレータと、正・負極板とは接触することなくセパレ
ータの上・下端部の少なくともいずれか一方と接触した
保液材と、アルカリ電解液とからなる密閉型アルカリ蓄
電池であって、セパレータの保液能を保液材のそれより
も高くし、セパレータの保有する電解液量が減少した際
に、保液材に保持していた電解液の一部をセパレータが
吸液する構成としたものである。
【０００９】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、正極板と負極板と、この両者間に介在するセパレー
タと、前記正・負極板とは接触することなく前記セパレ
ータの上・下端部の少なくともいずれか一方と接触した
保液材と、アルカリ電解液とからなる密閉型アルカリ蓄
電池であって、前記セパレータの保液能は、前記保液材
のそれよりも高くしたことを特徴とする密閉型アルカリ
蓄電池としたものである。
は、正極板と負極板と、この両者間に介在するセパレー
タと、前記正・負極板とは接触することなく前記セパレ
ータの上・下端部の少なくともいずれか一方と接触した
保液材と、アルカリ電解液とからなる密閉型アルカリ蓄
電池であって、前記セパレータの保液能は、前記保液材
のそれよりも高くしたことを特徴とする密閉型アルカリ
蓄電池としたものである。
【００１０】この場合、電池が過充電されて正極板の膨
張が進んだときに、この正極板がセパレータの保有する
電解液を過度に吸液する。このためにセパレータの保有
する電解液が減少するが、セパレータは保液材より保液
能が高いために、保液材に保持されていた電解液をセパ
レータが吸液し、セパレータの電解液不足を補うことが
できる。このように過充電後も正極板と負極板間のセパ
レータには十分な電解液を保有できるので、電池の内部
抵抗は上昇せず、したがって過充電後の電池の放電特性
も良好に保つことができる。
張が進んだときに、この正極板がセパレータの保有する
電解液を過度に吸液する。このためにセパレータの保有
する電解液が減少するが、セパレータは保液材より保液
能が高いために、保液材に保持されていた電解液をセパ
レータが吸液し、セパレータの電解液不足を補うことが
できる。このように過充電後も正極板と負極板間のセパ
レータには十分な電解液を保有できるので、電池の内部
抵抗は上昇せず、したがって過充電後の電池の放電特性
も良好に保つことができる。
【００１１】上記のセパレータと保液材の材料を選択す
る場合、電池の充放電特性や保存特性等の向上を考えて
保液能の高い親水化処理されたポリエチレン繊維または
ポリプロピレン繊維の不織布をセパレータに用いた場
合、保液材としてはこのセパレータよりも保液能の低い
未処理のポリエチレン繊維またはポリプロピレン繊維の
不織布を用いるのが好ましい。
る場合、電池の充放電特性や保存特性等の向上を考えて
保液能の高い親水化処理されたポリエチレン繊維または
ポリプロピレン繊維の不織布をセパレータに用いた場
合、保液材としてはこのセパレータよりも保液能の低い
未処理のポリエチレン繊維またはポリプロピレン繊維の
不織布を用いるのが好ましい。
【００１２】
【実施例】次に本発明の具体例を示す。図１は、本発明
の実施例における円筒密閉型ニッケル−水素蓄電池の断
面図を示し、以下にその構成した例を示す。正極板１と
しては、発泡式ニッケル基板に水酸化ニッケルを主成分
とする活物質を充填したものを作成し、この正極板１に
ニッケル製のリード片２の一端をスポット溶接した。負
極板３としては、パンチングメタルからなる芯体に水素
吸蔵合金粉末を塗着して作成した。セパレータ４は、ポ
リエチレン繊維にスルホン化処理した不織布で、厚み
０．２ｍｍ，平均孔径２０μｍで最大孔径３５μｍ，多
孔度７０％，電解液保液率４００％であり、正・負極板
１，３よりも大きな幅を有している。
の実施例における円筒密閉型ニッケル−水素蓄電池の断
面図を示し、以下にその構成した例を示す。正極板１と
しては、発泡式ニッケル基板に水酸化ニッケルを主成分
とする活物質を充填したものを作成し、この正極板１に
ニッケル製のリード片２の一端をスポット溶接した。負
極板３としては、パンチングメタルからなる芯体に水素
吸蔵合金粉末を塗着して作成した。セパレータ４は、ポ
リエチレン繊維にスルホン化処理した不織布で、厚み
０．２ｍｍ，平均孔径２０μｍで最大孔径３５μｍ，多
孔度７０％，電解液保液率４００％であり、正・負極板
１，３よりも大きな幅を有している。
【００１３】なお、この電解液保液率は（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
に保持された電解液量）／（セパレータの重量）の値を
算出して求めた。保液材５は、ポリエチレン繊維の不織
布で、厚み０．２ｍｍ，平均孔径２０μｍで最大孔径３
５μｍ，多孔度７０％，電解液保液率３００％である。
このようにセパレータ４の保液能は、保液材５のそれよ
りも高い構成とした。
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
に保持された電解液量）／（セパレータの重量）の値を
算出して求めた。保液材５は、ポリエチレン繊維の不織
布で、厚み０．２ｍｍ，平均孔径２０μｍで最大孔径３
５μｍ，多孔度７０％，電解液保液率３００％である。
このようにセパレータ４の保液能は、保液材５のそれよ
りも高い構成とした。
【００１４】極板群６は、この正・負極板１，３とこの
両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータ４とを渦
巻状に巻回して作成した。この極板群６とセパレータ４
の下端部７とを接触させ正・負極板１，３とは接触しな
いように配置された保液材５とを金属製電池ケース８に
収納し、この極板群６にアルカリ電解液を所定量注入
し、この電解液をセパレータ４と保液材５に含浸させ
た。
両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータ４とを渦
巻状に巻回して作成した。この極板群６とセパレータ４
の下端部７とを接触させ正・負極板１，３とは接触しな
いように配置された保液材５とを金属製電池ケース８に
収納し、この極板群６にアルカリ電解液を所定量注入
し、この電解液をセパレータ４と保液材５に含浸させ
た。
【００１５】ついで正極板１からリード片２を引き出し
正極端子を兼ねる封口板９にスポット溶接した。そして
この封口板９とポリプロピレン製の絶縁ガスケット１０
で電池ケース８の上部を密閉して公称容量１０００ｍＡ
ｈでＡＡサイズの本発明の円筒密閉型ニッケル−水素蓄
電池を構成した。次に上記で用いたポリエチレン繊維の
不織布とスルホン化処理されたポリエチレン繊維の不織
布の材料を用い、セパレータとしてはポリエチレン繊維
の不織布とし、保液材としてはスルホン化処理されたポ
リエチレン繊維の不織布、その他は上記の本発明の電池
と同様な構成とした電池を比較例とした。このように比
較例ではセパレータの保液能が保液材のそれよりも低い
構成とした。
正極端子を兼ねる封口板９にスポット溶接した。そして
この封口板９とポリプロピレン製の絶縁ガスケット１０
で電池ケース８の上部を密閉して公称容量１０００ｍＡ
ｈでＡＡサイズの本発明の円筒密閉型ニッケル−水素蓄
電池を構成した。次に上記で用いたポリエチレン繊維の
不織布とスルホン化処理されたポリエチレン繊維の不織
布の材料を用い、セパレータとしてはポリエチレン繊維
の不織布とし、保液材としてはスルホン化処理されたポ
リエチレン繊維の不織布、その他は上記の本発明の電池
と同様な構成とした電池を比較例とした。このように比
較例ではセパレータの保液能が保液材のそれよりも低い
構成とした。
【００１６】上記で構成した本発明の実施例と比較例の
電池を用いて以下の過充電試験を行った。まず、各電池
の構成時の内部抵抗を測定した。ついで各電池を２０℃
にて０．２Ｃ（２００ｍＡ）で３０日過充電した後の内
部抵抗を測定し、１Ｃ（１０００ｍＡ）にて１．０Ｖに
なるまで放電を行った。その結果を（表１）に示す。
電池を用いて以下の過充電試験を行った。まず、各電池
の構成時の内部抵抗を測定した。ついで各電池を２０℃
にて０．２Ｃ（２００ｍＡ）で３０日過充電した後の内
部抵抗を測定し、１Ｃ（１０００ｍＡ）にて１．０Ｖに
なるまで放電を行った。その結果を（表１）に示す。
【００１７】
【表１】
【００１８】（表１）に示すように実施例の内部抵抗値
は構成時も過充電後も２０ｍΩであり変化せず、また過
充電後の放電容量も１０００ｍＡｈあり公称容量と同等
の容量が得られている。しかし、比較例では構成時に内
部抵抗値２１ｍΩであったものが過充電後には６０ｍΩ
に上昇しており、またこのように実施例より比較例の電
池の内部抵抗が高くなった分過充電後の平均放電電圧が
下がるために放電容量も実施例の８０％しか得られな
い。
は構成時も過充電後も２０ｍΩであり変化せず、また過
充電後の放電容量も１０００ｍＡｈあり公称容量と同等
の容量が得られている。しかし、比較例では構成時に内
部抵抗値２１ｍΩであったものが過充電後には６０ｍΩ
に上昇しており、またこのように実施例より比較例の電
池の内部抵抗が高くなった分過充電後の平均放電電圧が
下がるために放電容量も実施例の８０％しか得られな
い。
【００１９】この場合、電池が過充電状態になるとセパ
レータに保有していた電解液が、膨張した正極板に吸液
され減少するが、実施例ではセパレータが保液材よりも
保液能が高いので、セパレータの保有電解液量が減少す
ると保液材の保持していた電解液の一部をセパレータが
吸液する。このように正・負極板間のセパレータの保有
電解液量は減少せず内部抵抗の上昇も抑制でき、実施例
では過充電後も公称容量と同等な放電容量が得られる。
レータに保有していた電解液が、膨張した正極板に吸液
され減少するが、実施例ではセパレータが保液材よりも
保液能が高いので、セパレータの保有電解液量が減少す
ると保液材の保持していた電解液の一部をセパレータが
吸液する。このように正・負極板間のセパレータの保有
電解液量は減少せず内部抵抗の上昇も抑制でき、実施例
では過充電後も公称容量と同等な放電容量が得られる。
【００２０】それに対し比較例では過充電状態になりセ
パレータの保有電解液量が、膨張した正極板に吸液され
減少しても、保液材は、セパレータよりも保液能が高い
ために電解液を保持したままとなり、セパレータの保有
電解液量の減少を補給できない。このように比較例で
は、保液材が存在したとしても、正・負極板間のセパレ
ータの保有電解液量が不足するため電池の内部抵抗は上
昇し、過充電後の平均放電電圧も下がり放電容量も公称
容量の８０％となり、悪くなる。
パレータの保有電解液量が、膨張した正極板に吸液され
減少しても、保液材は、セパレータよりも保液能が高い
ために電解液を保持したままとなり、セパレータの保有
電解液量の減少を補給できない。このように比較例で
は、保液材が存在したとしても、正・負極板間のセパレ
ータの保有電解液量が不足するため電池の内部抵抗は上
昇し、過充電後の平均放電電圧も下がり放電容量も公称
容量の８０％となり、悪くなる。
【００２１】なお、この実施例では、ポリエチレン繊維
をスルホン化処理した不織布をセパレータとし、未処理
のポリエチレン繊維の不織布を保液材としたが、セパレ
ータの保液能が保液材のそれよりも高い構成とした密閉
型アルカリ電池であればポリプロピレン繊維でもよく、
実施例と同様な効果が得られる。また、この実施例で
は、セパレータの下端部に接触するように保液材を配置
したが、セパレータの上端部に接触するように保液材を
配置してもよく、また保液材を分割してセパレータの上
・下端部の両方に接触するように２枚の保液材を配置し
ても実施例と同様な効果が得られる。
をスルホン化処理した不織布をセパレータとし、未処理
のポリエチレン繊維の不織布を保液材としたが、セパレ
ータの保液能が保液材のそれよりも高い構成とした密閉
型アルカリ電池であればポリプロピレン繊維でもよく、
実施例と同様な効果が得られる。また、この実施例で
は、セパレータの下端部に接触するように保液材を配置
したが、セパレータの上端部に接触するように保液材を
配置してもよく、また保液材を分割してセパレータの上
・下端部の両方に接触するように２枚の保液材を配置し
ても実施例と同様な効果が得られる。
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明の密閉型アルカリ蓄
電池によれば、セパレータの保液能がセパレータの端部
に接触した保液材のそれよりも高く構成したので、電池
を過充電した際にセパレータの保有電解液量が減少して
も、セパレータが保液材に保持されている電解液を吸液
して補うために、電池の内部抵抗の上昇を抑制でき、過
充電後の放電特性も良好な密閉型アルカリ蓄電池を提供
できる。
電池によれば、セパレータの保液能がセパレータの端部
に接触した保液材のそれよりも高く構成したので、電池
を過充電した際にセパレータの保有電解液量が減少して
も、セパレータが保液材に保持されている電解液を吸液
して補うために、電池の内部抵抗の上昇を抑制でき、過
充電後の放電特性も良好な密閉型アルカリ蓄電池を提供
できる。
【図１】本発明の実施例における円筒密閉型ニッケル−
水素蓄電池の断面図
水素蓄電池の断面図
１ 正極板 ２ リード片 ３ 負極板 ４ セパレータ ５ 保液材 ６ 極板群 ７ セパレータの下端部 ８ 電池ケース ９ 封口板 １０ 絶縁ガスケット
Claims (3)
- 【請求項１】正極板と負極板と、この両者間に介在する
セパレータと、前記正・負極板とは接触することなく前
記セパレータの上・下端部の少なくともいずれか一方と
接触した保液材と、アルカリ電解液とからなる密閉型ア
ルカリ蓄電池であって、前記セパレータは、その保液能
が前記保液材のそれよりも高く、かつその保有する電解
液量が減少した際に前記保液材が保持している前記アル
カリ電解液の一部を吸液する密閉型アルカリ蓄電池。 - 【請求項２】セパレータは、親水化処理されたポリエチ
レン繊維またはポリプロピレン繊維の不織布であり、保
液材はポリエチレン繊維またはポリプロピレン繊維の不
織布からなる請求項１記載の密閉型アルカリ蓄電池。 - 【請求項３】セパレータはスルホン化処理されたポリエ
チレン繊維またはポリプロピレン繊維の不織布である請
求項２記載の密閉型アルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8342990A JPH10189032A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 密閉型アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP8342990A JPH10189032A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 密閉型アルカリ蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10189032A true JPH10189032A (ja) | 1998-07-21 |
Family
ID=18358089
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP8342990A Pending JPH10189032A (ja) | 1996-12-24 | 1996-12-24 | 密閉型アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10189032A (ja) |
-
1996
- 1996-12-24 JP JP8342990A patent/JPH10189032A/ja active Pending
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