JPH10199564A - アルカリ蓄電池の化成方法 - Google Patents
アルカリ蓄電池の化成方法Info
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- JPH10199564A JPH10199564A JP9000062A JP6297A JPH10199564A JP H10199564 A JPH10199564 A JP H10199564A JP 9000062 A JP9000062 A JP 9000062A JP 6297 A JP6297 A JP 6297A JP H10199564 A JPH10199564 A JP H10199564A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電池組立後の充放電で、電極の表面から内奥
部まで理想に近い状態に導電性ネットワークを形成して
正極活物質を活性化させて正極活物質の利用率を向上さ
せることにより、高容量のアルカリ蓄電池を提供する。 【解決手段】 水酸化ニッケルを活物質とする正極と、
セパレータと、負極と、アルカリ電解液とを備えた電池
を組立て、この電池組立後の初回の充放電は、正極の理
論容量をCとしたとき、1/20C〜1/15Cの電流
値でCの20〜30%相当量を充電し、ついで1/5C
〜2Cの電流値でCの120〜150%相当まで充電し
た後、1/5C〜2Cの電流値で電池電圧が0.9Vに
低下するまで放電した。
部まで理想に近い状態に導電性ネットワークを形成して
正極活物質を活性化させて正極活物質の利用率を向上さ
せることにより、高容量のアルカリ蓄電池を提供する。 【解決手段】 水酸化ニッケルを活物質とする正極と、
セパレータと、負極と、アルカリ電解液とを備えた電池
を組立て、この電池組立後の初回の充放電は、正極の理
論容量をCとしたとき、1/20C〜1/15Cの電流
値でCの20〜30%相当量を充電し、ついで1/5C
〜2Cの電流値でCの120〜150%相当まで充電し
た後、1/5C〜2Cの電流値で電池電圧が0.9Vに
低下するまで放電した。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、移動体通信や小型
OA機器の電源として使用されるアルカリ蓄電池、特に
ペースト式正極を用いる電池の組立後における化成方法
の改良に関するものである。
OA機器の電源として使用されるアルカリ蓄電池、特に
ペースト式正極を用いる電池の組立後における化成方法
の改良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】各種の電気機器の開発と実用化にともな
って、その電源には充放電可能な小型二次電池が広く普
及してきている。この小型二次電池としては、ニッケル
−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池などのアル
カリ蓄電池が代表的であり、これらの電池は、さらなる
高容量化が要望されている。
って、その電源には充放電可能な小型二次電池が広く普
及してきている。この小型二次電池としては、ニッケル
−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池などのアル
カリ蓄電池が代表的であり、これらの電池は、さらなる
高容量化が要望されている。
【0003】従来このようなアルカリ蓄電池は、金属製
電池ケースの内部に、水酸化ニッケルを活物質とする正
極と負極とこの両者を電気的に絶縁するセパレータとか
らなる電極群が挿入され、アルカリ電解液が所定量注入
された後、ケース上部を正・負いずれか一方極の端子を
兼ねた封口板で密閉して構成される。その後、正極の理
論電気容量をCとしたとき、1/10C〜1C程度の電
流値でCの120〜150%相当まで充電し、1/5C
〜1Cの電流値で電池電圧が0.9Vに低下するまで放
電するという充放電を数回繰り返して電極活物質を放電
反応に関与させる活性化のための化成方法を実施してい
た。
電池ケースの内部に、水酸化ニッケルを活物質とする正
極と負極とこの両者を電気的に絶縁するセパレータとか
らなる電極群が挿入され、アルカリ電解液が所定量注入
された後、ケース上部を正・負いずれか一方極の端子を
兼ねた封口板で密閉して構成される。その後、正極の理
論電気容量をCとしたとき、1/10C〜1C程度の電
流値でCの120〜150%相当まで充電し、1/5C
〜1Cの電流値で電池電圧が0.9Vに低下するまで放
電するという充放電を数回繰り返して電極活物質を放電
反応に関与させる活性化のための化成方法を実施してい
た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記従
来の化成方法では、特に正極活物質の充填密度を高くす
ると、電池の活性化が不十分で、正極の利用率が低下し
て容量不足となることがあった。
来の化成方法では、特に正極活物質の充填密度を高くす
ると、電池の活性化が不十分で、正極の利用率が低下し
て容量不足となることがあった。
【0005】これは、正極活物質の充填密度を高くする
と、電極内でのアルカリ電解液の拡散が不十分となるこ
とにより、電池構成後の初回の充電において正極活物質
内の添加物、例えば水酸化コバルトがアルカリ電解液中
に溶解して、コバルト錯イオンとなる反応の障害となる
ためである。このコバルト錯イオンは正極活物質の粒子
と粒子の間、および導電芯体と正極活物質粒子との間に
つないで導電性ネットワークを形成するが、電極内奥部
での電解液不足により、この導電性ネットワークは、電
解液のある正極表面部分に主として形成され、その後正
極内部に電解液が拡散浸透しても、充電電流は正極表面
に形成された導電性ネットワークの部分に優先して流れ
てしまうので、正極内奥部に充電電流がほとんど流れ
ず、その結果として正極内奥部には導電性ネットワーク
を満足ゆく程に形成できないことによる。
と、電極内でのアルカリ電解液の拡散が不十分となるこ
とにより、電池構成後の初回の充電において正極活物質
内の添加物、例えば水酸化コバルトがアルカリ電解液中
に溶解して、コバルト錯イオンとなる反応の障害となる
ためである。このコバルト錯イオンは正極活物質の粒子
と粒子の間、および導電芯体と正極活物質粒子との間に
つないで導電性ネットワークを形成するが、電極内奥部
での電解液不足により、この導電性ネットワークは、電
解液のある正極表面部分に主として形成され、その後正
極内部に電解液が拡散浸透しても、充電電流は正極表面
に形成された導電性ネットワークの部分に優先して流れ
てしまうので、正極内奥部に充電電流がほとんど流れ
ず、その結果として正極内奥部には導電性ネットワーク
を満足ゆく程に形成できないことによる。
【0006】したがって、従来の化成方法では充放電を
数回繰り返しても、導電性ネットワークの形成と活物質
の活性化が不十分で、電池としての性能が十分に発揮で
きなかった。
数回繰り返しても、導電性ネットワークの形成と活物質
の活性化が不十分で、電池としての性能が十分に発揮で
きなかった。
【0007】本発明は、上記の課題を解決し、特に活物
質充填密度の高い正極を備えたアルカリ蓄電池におい
て、電池組立て直後の充放電で理想に近い状態に活物質
を活性化させて、正極活物質の利用率を向上させること
により、高容量のアルカリ蓄電池を提供することを目的
とする。
質充填密度の高い正極を備えたアルカリ蓄電池におい
て、電池組立て直後の充放電で理想に近い状態に活物質
を活性化させて、正極活物質の利用率を向上させること
により、高容量のアルカリ蓄電池を提供することを目的
とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に本発明は、水酸化ニッケルを活物質とする正極と、セ
パレータと、負極と、アルカリ電解液とを備えたアルカ
リ蓄電池において、その電池組立て後の初回の充放電内
容を、正極の理論電気容量をCとしたとき、1/20C
〜1/15Cの電流値でCの20〜30%相当量を充電
し、ついで1/5C〜2Cの電流値でCの120〜15
0%相当まで充電し、この後1/5C〜2Cの電流値で
電池電圧が0.9Vに低下するまで放電するものであ
る。
に本発明は、水酸化ニッケルを活物質とする正極と、セ
パレータと、負極と、アルカリ電解液とを備えたアルカ
リ蓄電池において、その電池組立て後の初回の充放電内
容を、正極の理論電気容量をCとしたとき、1/20C
〜1/15Cの電流値でCの20〜30%相当量を充電
し、ついで1/5C〜2Cの電流値でCの120〜15
0%相当まで充電し、この後1/5C〜2Cの電流値で
電池電圧が0.9Vに低下するまで放電するものであ
る。
【0009】この処理により導電性ネットワークの形成
を高め、理想に近い状態に活物質を活性化させて、正極
活物質の利用率を高めることにより、高容量のアルカリ
蓄電池としたものである。
を高め、理想に近い状態に活物質を活性化させて、正極
活物質の利用率を高めることにより、高容量のアルカリ
蓄電池としたものである。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明は、前記の内容であり、特
に電池組立て後の初回の充放電で、前記正極の理論電気
容量をCとしたとき、1/20C〜1/15Cの電流値
でCの20〜30%相当量を充電することで正極内部へ
のアルカリ電解液の拡散浸透に時間をかけるとともに、
この電解液の存在した部分に小さな充電電流を比較的長
い時間流し続けることで正極活物質に添加されたコバル
ト塩の電解液への溶解を促し、水酸化ニッケルと導電芯
体との間へのコバルト錯イオンの移行を高め、その後の
導電性ネットワークの形成を容易にしたものである。
に電池組立て後の初回の充放電で、前記正極の理論電気
容量をCとしたとき、1/20C〜1/15Cの電流値
でCの20〜30%相当量を充電することで正極内部へ
のアルカリ電解液の拡散浸透に時間をかけるとともに、
この電解液の存在した部分に小さな充電電流を比較的長
い時間流し続けることで正極活物質に添加されたコバル
ト塩の電解液への溶解を促し、水酸化ニッケルと導電芯
体との間へのコバルト錯イオンの移行を高め、その後の
導電性ネットワークの形成を容易にしたものである。
【0011】ついで1/5C〜2Cの電流値でCの12
0〜150%相当まで充電し、1/5C〜2Cの電流値
で電池電圧が0.9Vに低下するまで放電するものであ
り、これにより電極内奥部の活物質の活性化と、この内
奥部における導電性ネットワークの形成が図れる。
0〜150%相当まで充電し、1/5C〜2Cの電流値
で電池電圧が0.9Vに低下するまで放電するものであ
り、これにより電極内奥部の活物質の活性化と、この内
奥部における導電性ネットワークの形成が図れる。
【0012】
【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。
【0013】水酸化ニッケルを活物質とし、水酸化コバ
ルトを添加したペーストを発泡メタルからなる芯体に充
填した、理論電気容量1500mAhの正極(以下、こ
の正極の理論電気容量をCとする)と、水素吸蔵合金粉
末をパンチングメタルからなる芯体に塗着した負極と、
この両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータとを
渦巻状に巻回して構成した電極群を金属製電池ケースの
内部に挿入し、アルカリ電解液を所定量注入した後、ケ
ース上部を正極端子を兼ねた封口板で密閉して、4/5
Aサイズのニッケル−水素蓄電池を組立た。
ルトを添加したペーストを発泡メタルからなる芯体に充
填した、理論電気容量1500mAhの正極(以下、こ
の正極の理論電気容量をCとする)と、水素吸蔵合金粉
末をパンチングメタルからなる芯体に塗着した負極と、
この両者間に介在して電気的に絶縁するセパレータとを
渦巻状に巻回して構成した電極群を金属製電池ケースの
内部に挿入し、アルカリ電解液を所定量注入した後、ケ
ース上部を正極端子を兼ねた封口板で密閉して、4/5
Aサイズのニッケル−水素蓄電池を組立た。
【0014】次に、この電池組立後の初回の充放電にお
いて、まず充電1の過程ではCの20%相当量を1/2
0C(75mA)の小さい充電電流値で4時間充電し、
ついで充填2の過程では1/5C(300mA)の大き
な電流値で6時間30分充電した。つまりその合計の電
気容量を2250mAh(Cの150%)充電した。そ
の後、電流値1C(1500mA)で電池電圧が0.9
Vになるまで放電した。このような充放電による電池の
化成方法を本発明の実施例とした。
いて、まず充電1の過程ではCの20%相当量を1/2
0C(75mA)の小さい充電電流値で4時間充電し、
ついで充填2の過程では1/5C(300mA)の大き
な電流値で6時間30分充電した。つまりその合計の電
気容量を2250mAh(Cの150%)充電した。そ
の後、電流値1C(1500mA)で電池電圧が0.9
Vになるまで放電した。このような充放電による電池の
化成方法を本発明の実施例とした。
【0015】上記と同様に組立た電池の初回の充放電に
おいて、充電3の過程で1/10C(150mA)で1
5時間、合計電気容量が2250mAh(Cの150
%)になるまで充電した。この初回の充電過程内容を図
1に示した。その後、電流値1C(1500mA)で電
池電圧が0.9Vになるまで放電した。このように中程
度の充電電流で一度に充電し、放電する電池の化成方法
を比較例とした。
おいて、充電3の過程で1/10C(150mA)で1
5時間、合計電気容量が2250mAh(Cの150
%)になるまで充電した。この初回の充電過程内容を図
1に示した。その後、電流値1C(1500mA)で電
池電圧が0.9Vになるまで放電した。このように中程
度の充電電流で一度に充電し、放電する電池の化成方法
を比較例とした。
【0016】上記のように本発明の実施例と比較例の化
成方法で初回の充放電を行った電池を用いて、各電池の
放電容量の確認試験を行った。この試験は、各電池を2
0℃にて1/10C(150mA)で15時間充電した
後、電流値1C(1500mA)にて1.0Vになるま
で放電してその放電容量を測定し、その値から正極活物
質の利用率を算出した。その結果を(表1)に示す。
成方法で初回の充放電を行った電池を用いて、各電池の
放電容量の確認試験を行った。この試験は、各電池を2
0℃にて1/10C(150mA)で15時間充電した
後、電流値1C(1500mA)にて1.0Vになるま
で放電してその放電容量を測定し、その値から正極活物
質の利用率を算出した。その結果を(表1)に示す。
【0017】
【表1】
【0018】(表1)に示すように、実施例の電池の正
極活物質の利用率は、100%近く得られている。この
場合、上記実施例では、電池組立後の初回の充電でCの
20%相当量を1/20Cという小さい電流値で4時間
かけて充電したので、正極活物質内に添加している水酸
化コバルトは、電解液が正極内奥部へ拡散浸透するとと
もに、徐々にこの電解液に溶解してコバルト錯イオンと
なり、正極活物質の粒子と粒子の間、および導電芯体と
正極活物質粒子の間の理想的な導電性ネットワークを正
極の表面から内奥部にまで緻密に形成し易くなる。つい
で1/5Cの大きな電流値でCの150%相当まで充電
することで前記のネットワークは十分なものとなり、そ
の後1Cの電流値で0.9Vまで放電したことによっ
て、活物質の活性化と、導電性ネットワークの確実な形
成が図れる。
極活物質の利用率は、100%近く得られている。この
場合、上記実施例では、電池組立後の初回の充電でCの
20%相当量を1/20Cという小さい電流値で4時間
かけて充電したので、正極活物質内に添加している水酸
化コバルトは、電解液が正極内奥部へ拡散浸透するとと
もに、徐々にこの電解液に溶解してコバルト錯イオンと
なり、正極活物質の粒子と粒子の間、および導電芯体と
正極活物質粒子の間の理想的な導電性ネットワークを正
極の表面から内奥部にまで緻密に形成し易くなる。つい
で1/5Cの大きな電流値でCの150%相当まで充電
することで前記のネットワークは十分なものとなり、そ
の後1Cの電流値で0.9Vまで放電したことによっ
て、活物質の活性化と、導電性ネットワークの確実な形
成が図れる。
【0019】これに対して、比較例の電池では、正極活
物質の利用率が、(表1)に示すように90%と実施例
の電池よりも約10%悪くなっている。これは、正極の
内奥部に電解液が拡散浸透する以前に、1/10Cとい
う中程度の大きさの電流が主に正極表面に流れ、この部
分の水酸化コバルトが溶解して錯イオンになり導電性ネ
ットワークを形成してしまうため、その後正極内奥部に
電解液が拡散浸透しても、充電電流は正極表面の導電性
ネットワークを形成した部分に優先して流れてしまうの
で、正極内奥部まで導電性ネットワークを十分に形成で
きないことに起因し、その分、正極活物質の利用率が悪
くなるためである。
物質の利用率が、(表1)に示すように90%と実施例
の電池よりも約10%悪くなっている。これは、正極の
内奥部に電解液が拡散浸透する以前に、1/10Cとい
う中程度の大きさの電流が主に正極表面に流れ、この部
分の水酸化コバルトが溶解して錯イオンになり導電性ネ
ットワークを形成してしまうため、その後正極内奥部に
電解液が拡散浸透しても、充電電流は正極表面の導電性
ネットワークを形成した部分に優先して流れてしまうの
で、正極内奥部まで導電性ネットワークを十分に形成で
きないことに起因し、その分、正極活物質の利用率が悪
くなるためである。
【0020】さらに、図1に示すように、実施例では、
初回の充電時の充電1の過程で1/20Cの電流値でC
の20%相当量を充電し、ついで充電2の過程で1/5
Cの電流値でCの150%相当まで充電したので、合計
の充電時間は、10.5時間となり比較例の充電時間1
5時間よりも4.5時間短縮できる。
初回の充電時の充電1の過程で1/20Cの電流値でC
の20%相当量を充電し、ついで充電2の過程で1/5
Cの電流値でCの150%相当まで充電したので、合計
の充電時間は、10.5時間となり比較例の充電時間1
5時間よりも4.5時間短縮できる。
【0021】上記の実施例では、充電1の過程で1/2
0Cの電流値でCの20%相当量を充電し、充電2の過
程で1/5Cの電流値でCの150%相当まで充電して
正極の導電性ネットワークを形成したが、例えばこの充
電1の過程を1/20Cの電流値でCの30%相当量を
充電するというように小さい電流値で比較的長く充電し
て、正極の表面から内奥部までより緻密な導電性ネット
ワークを形成することによって、次の充電2の過程で
は、上記の実施例の充電電流値1/5Cよりも大きな、
例えば2Cの電流値でCの150%相当まで充電しても
正極活物質を活性化できる。このため、初回の充電1と
充電2の両過程の合計時間は、6.6時間となり実施例
10.5時間よりも3.9時間短縮することができる。
0Cの電流値でCの20%相当量を充電し、充電2の過
程で1/5Cの電流値でCの150%相当まで充電して
正極の導電性ネットワークを形成したが、例えばこの充
電1の過程を1/20Cの電流値でCの30%相当量を
充電するというように小さい電流値で比較的長く充電し
て、正極の表面から内奥部までより緻密な導電性ネット
ワークを形成することによって、次の充電2の過程で
は、上記の実施例の充電電流値1/5Cよりも大きな、
例えば2Cの電流値でCの150%相当まで充電しても
正極活物質を活性化できる。このため、初回の充電1と
充電2の両過程の合計時間は、6.6時間となり実施例
10.5時間よりも3.9時間短縮することができる。
【0022】上記の実施例では、充電1の過程で1/2
0Cの電流値でCの20〜30%相当量を充電したが、
1/20C〜1/15Cの電流値であればCの20〜3
0%相当量を充電しても実施例と同様な効果が得られ
る。また、電池組立後の初回の充電で、例えば1/20
Cの小さい電流値でCの150%相当を充電しても、正
極内の導電性ネットワークは実施例と同様に正極表面か
ら内奥部まで得られるが、その場合には充電時間が30
時間と極めて長くなるので工業的には好ましくない。
0Cの電流値でCの20〜30%相当量を充電したが、
1/20C〜1/15Cの電流値であればCの20〜3
0%相当量を充電しても実施例と同様な効果が得られ
る。また、電池組立後の初回の充電で、例えば1/20
Cの小さい電流値でCの150%相当を充電しても、正
極内の導電性ネットワークは実施例と同様に正極表面か
ら内奥部まで得られるが、その場合には充電時間が30
時間と極めて長くなるので工業的には好ましくない。
【0023】また、上記実施例での初回の充放電を、2
回以上繰り返すことも好ましく、その場合には正極活物
質の活性化をより確実なものとすることができる。
回以上繰り返すことも好ましく、その場合には正極活物
質の活性化をより確実なものとすることができる。
【0024】
【発明の効果】以上のように本発明のアルカリ蓄電池の
化成方法では、初回の充放電として、水酸化ニッケルを
活物質とする正極の理論電気容量をCとしたとき、1/
20C〜1/15Cの電流値でCの20〜30%相当量
を充電し、ついで1/5C〜2Cの電流値でCの120
〜150%相当まで充電し、この後1/5C〜2Cの電
流値で電池電圧が0.9Vに低下するまで放電したこと
によって、正極活物質内に添加しているコバルトが正極
活物質の粒子と粒子の間、および導電芯体と正極活物質
粒子の間での導電性ネットワークを形成して理想的な状
態に正極活物質を活性化させて、正極活物質の利用率を
向上させることにより、高容量のアルカリ蓄電池が得ら
れる。しかも、この正極活物質の活性化のための電池組
立後の充放電は、従来よりも大幅にその所要時間を短縮
できる。
化成方法では、初回の充放電として、水酸化ニッケルを
活物質とする正極の理論電気容量をCとしたとき、1/
20C〜1/15Cの電流値でCの20〜30%相当量
を充電し、ついで1/5C〜2Cの電流値でCの120
〜150%相当まで充電し、この後1/5C〜2Cの電
流値で電池電圧が0.9Vに低下するまで放電したこと
によって、正極活物質内に添加しているコバルトが正極
活物質の粒子と粒子の間、および導電芯体と正極活物質
粒子の間での導電性ネットワークを形成して理想的な状
態に正極活物質を活性化させて、正極活物質の利用率を
向上させることにより、高容量のアルカリ蓄電池が得ら
れる。しかも、この正極活物質の活性化のための電池組
立後の充放電は、従来よりも大幅にその所要時間を短縮
できる。
【図1】本発明の実施例における電池組立後の初回の充
電過程内容を示す図
電過程内容を示す図
Claims (1)
- 【請求項1】水酸化ニッケルを活物質とする正極と、セ
パレータと、負極と、アルカリ電解液とを備えたアルカ
リ蓄電池を組立て、この電池組立て後の初回の充放電
は、前記正極の理論電気容量をCとしたとき、1/20
C〜1/15Cの電流値でCの20〜30%相当量を充
電し、ついで1/5C〜2Cの電流値でCの120〜1
50%相当まで充電した後、1/5C〜2Cの電流値で
電池電圧が0.9Vに低下するまで放電することを特徴
とするアルカリ蓄電池の化成方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9000062A JPH10199564A (ja) | 1997-01-06 | 1997-01-06 | アルカリ蓄電池の化成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP9000062A JPH10199564A (ja) | 1997-01-06 | 1997-01-06 | アルカリ蓄電池の化成方法 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH10199564A true JPH10199564A (ja) | 1998-07-31 |
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ID=11463716
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JP (1) | JPH10199564A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002260719A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ニッケル水素蓄電池の製造方法 |
-
1997
- 1997-01-06 JP JP9000062A patent/JPH10199564A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2002260719A (ja) * | 2001-03-05 | 2002-09-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | ニッケル水素蓄電池の製造方法 |
JP4589550B2 (ja) * | 2001-03-05 | 2010-12-01 | パナソニック株式会社 | ニッケル水素蓄電池の製造方法 |
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