JPH10284115A - アルカリ蓄電池 - Google Patents

アルカリ蓄電池

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JPH10284115A
JPH10284115A JP9092230A JP9223097A JPH10284115A JP H10284115 A JPH10284115 A JP H10284115A JP 9092230 A JP9092230 A JP 9092230A JP 9223097 A JP9223097 A JP 9223097A JP H10284115 A JPH10284115 A JP H10284115A
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JP
Japan
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viscosity
electrolyte
low temperature
storage battery
positive electrode
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Pending
Application number
JP9092230A
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English (en)
Inventor
Seiji Ishizuka
清司 石塚
Kenichi Sugano
憲一 菅野
Hidekazu Otohata
秀和 乙幡
Naomi Bando
直美 坂東
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.)
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
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Publication of JPH10284115A publication Critical patent/JPH10284115A/ja
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    • 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

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 低温での放電特性の優れたアルカリ蓄電池を
提供することを目的とする。 【解決手段】 正極2と、水素吸蔵合金を含む負極4
と、前記正極2および負極4の間に介在された3セパレ
ータと、アルカリ電解液とを具備し、前記アルカリ電解
液は、リチウム、ナトリウムおよびカリウムから選ばれ
る少なくとも1種がイオン状態で含み、かつ25℃での
粘度が2.5〜5.5cPであることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池に
関し、特にアルカリ電解液を改良したアルカリ蓄電池に
係わる。
【0002】
【従来の技術】アルカリ蓄電池、例えばニッケル水素蓄
電池は、水酸化ニッケルを活物質として含む正極と水素
吸蔵合金を含む負極との間にセパレータを介装して作製
した電極群をアルカリ電解液と共に容器内に収納した構
造を有する。このようなニッケル水素蓄電池は、前記水
素吸蔵合金を含む負極の代りにカドミウムを含む負極を
用いたニッケルカドミウム蓄電池に比べて高容量化、高
エネルギー密度化が可能であるため、有用である。
【0003】ところで、前述したアルカリ蓄電池は使用
環境の多様化から低温において優れた放電特性を有する
ことが要望されている。従来、低温での放電特性を向上
するためにアルカリ電解液の組成および組成比を変える
ことにより対応することが試みられている。しかしなが
ら、未だ十分満足する低温放電特性の優れたアルカリ蓄
電池が実現されていない。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、低温での放
電特性の優れたアルカリ蓄電池を提供しようとするもの
である。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるアルカリ
蓄電池は、正極と、水素吸蔵合金を含む負極と、前記正
極および負極の間に介在されたセパレータと、アルカリ
電解液とを具備し、前記アルカリ電解液は、リチウム、
ナトリウムおよびカリウムから選ばれる少なくとも1種
がイオン状態で含み、かつ25℃での粘度が2.5〜
5.5cP(センチポイズ)であることを特徴とするも
のである。
【0006】
【発明の実施例の形態】以下、本発明のアルカリ蓄電池
の一例である円筒形ニッケル水素蓄電池を図1を参照し
て詳細に説明する。有底円筒状の容器1内には、正極2
とセパレータ3と負極4とを積層してスパイラル状に捲
回することにより作製された電極群5が収納されてい
る。前記負極4は、前記電極群5の最外周に配置されて
前記容器1と電気的に接触している。アルカリ電解液
は、前記容器1内に収容されている。中央に孔6を有す
る円形の第1の封口板7は、前記容器1の上部開口部に
配置されている。リング状の絶縁性ガスケット8は、前
記封口板7の周縁と前記容器1の上部開口部内面の間に
配置され、前記上部開口部を内側に縮径するカシメ加工
により前記容器1に前記封口板7を前記ガスケット8を
介して気密に固定している。正極リード9は、一端が前
記正極2に接続、他端が前記封口板7の下面に接続され
ている。帽子形状をなす正極端子10は、前記封口板7
上に前記孔6を覆うように取り付けられている。ゴム製
の安全弁11は、前記封口板7と前記正極端子10で囲
まれた空間内に前記孔6を塞ぐように配置されている。
中央に穴を有する絶縁材料からなる円形の押え板12
は、前記正極端子10上に前記正極端子10の突起部が
その押え板12の前記穴から突出されるように配置され
ている。外装チューブ13は、前記押え板12の周縁、
前記容器1の側面及び前記容器1の底部周縁を被覆して
いる。
【0007】次に、前記正極2、ペースト式負極4、セ
パレータ3およびアルカリ電解液について説明する。 1)正極2 この正極2は、水酸化ニッケル粉末、導電材、結着剤お
よび水を含むペーストを調製し、前記ペーストを導電性
基板に充填し、これを乾燥した後、加圧成形することに
より作製される。
【0008】前記水酸化ニッケル粉末としては、例えば
単一の水酸化ニッケル粉末、または亜鉛および/または
コバルトが金属ニッケルと共沈された水酸化ニッケル粉
末を用いることができる。後者の水酸化ニッケル粉末を
含む正極は、高温状態における充電効率を更に向上する
ことが可能になる。
【0009】前記導電材としては、例えば一酸化コバル
ト、三酸化二コバルト、水酸化コバルト等のコバルト化
合物を挙げることができる。前記結着剤としては、例え
ばポリテトラフルオロエチレン、カルボキシメチルセル
ロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウ
ム、ポリビニルアルコール等を挙げることができる。
【0010】前記導電性基板としては、パンチドメタ
ル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケルネッ
トなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポ
ンジ状金属基板などの三次元基板を挙げることができ
る。
【0011】2)負極4 この負極4は、水素吸蔵合金、導電材および高分子結着
剤を水と共に混練してペーストを調製し、このペースト
を導電性基板に充填し、乾燥した後、成形することによ
り作製される。
【0012】前記希土類−ニッケル系水素吸蔵合金とし
ては、例えばLaNi5 、MmNi5 (Mm;ミッシュ
メタル)、LmNi5 (Lm;ランタン富化したミッシ
ュメタル)、またはこれらのNiの一部をAl、Mn、
Co、Ti、Cu、Zn、Zr、Cr、B、Feのよう
な元素で置換した多元素系のものを挙げることができ
る。特に、一般式LmNiw Cox Mny Alz (原子
比w,x,y,zの合計値は5.00≦w+x+y+z
≦5.50である)で表される組成の水素吸蔵合金は充
放電サイクルの進行に伴う微粉化を抑制して充放電サイ
クル寿命を向上できるための好適である。前記一般式L
mNiw Cox Mny Alz の水素吸蔵合金の中で、下
記の組成を有する水素吸蔵合金がより好ましい。
【0013】一般式LmNiw Cox Mny Alz (但
し、LmはLaを含む希土類元素から選ばれる少なくと
も一種からなり、原子比w,x,y,zの値がそれぞ
れ、3.00≦w≦4.50,0.20≦x<0.9
0,0.15≦y<0.50,0.15≦z<0.50
であり、かつ前記原子比w,x,y,zの合計値が5.
10≦w+x+y+z≦5.50を示す)で表される水
素吸蔵合金。
【0014】前記導電材としては、例えばカーボンブラ
ック、黒鉛等を用いることができる。前記高分子結着剤
としては、前記正極2で用いたのと同様なものを挙げる
ことができる。
【0015】前記導電性基板としては、パンチドメタ
ル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケルネッ
トなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポ
ンジ状金属基板などの三次元基板を挙げることができ
る。
【0016】3)セパレータ3 このセパレータ3としては、例えばポリプロピレン不織
布、ナイロン不織布、ポリプロピレン繊維とナイロン繊
維を混繊した不織布等からなるものを挙げることができ
る。特に、表面が親水化処理されたポリプロピレン不織
布はセパレータ3として好適である。前記セパレータ3
は、厚さが100〜200μmのものを用いることが好
ましい。
【0017】4)アルカリ電解液 このアルカリ電解液は、リチウム、ナトリウムおよびカ
リウムから選ばれる少なくとも1種がイオン状態で含
み、かつ25℃での粘度が2.5〜5.5cPである。
前記電解液は、例えば水酸化ナトリウム(NaOH)と
水酸化リチウム(LiOH)の混合液、水酸化カリウム
(KOH)とLiOHの混合液、又はNaOH、KOH
及びLiOHの混合液等を用いることができる。なお、
前記水酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウ
ムの一部を粘度の低減に寄与するイオン半径の大きな水
酸化ルビジウム、水酸化セシウム、水酸化フランシウム
で置換してもよい。
【0018】前記アルカリ電解液の粘度は、アルカリ金
属イオンの濃度および種類によって調節することが可能
である。このようなアルカリ電解液の粘度を規定したの
は、次のような理由によるものである。前記電解液の粘
度を2.5cP未満にすると、電解液の濃度が低くなり
過ぎて電極の反応性を損なう恐れがある。前記電解液の
粘度が5.5cPを越えると低温での放電特性の優れた
アルカリ蓄電池を得ることが困難になる。より好ましい
前記アルカリ電解液の粘度は、3.0〜5.0cPであ
る。
【0019】以上説明した本発明に係わるアルカリ蓄電
池は、正極と、水素吸蔵合金を含む負極と、前記正極お
よび負極の間に介在されたセパレータと、アルカリ電解
液とを具備し、前記アルカリ電解液は、リチウム、ナト
リウムおよびカリウムから選ばれる少なくとも1種がイ
オン状態で含み、かつ25℃での粘度が2.5〜5.5
cPである。このような粘度を規定したアルカリ電解液
を用いることによって、低温での放電特性を向上でき
る。この放電特性の向上のメカニズムは明らかではない
が、前記アルカリ電解液は低温でもその中のイオンが容
易に移動できるため、正負極との間での電子の授受が円
滑に進行して低温でも高い容量を取り出せることに起因
するものと考えられる。
【0020】なお、前述した図1では正極2と負極4の
間にセパレータ3を介在して渦巻状に捲回し、有底円筒
状の容器1内に収納したが、本発明のニッケル水素二次
電池はこのような構造に限定されない。例えば、正極と
負極との間にセパレータを介在し、これを複数枚積層し
た積層物を有底矩形筒状の容器内に収納して角形ニッケ
ル水素二次電池を構成してもよい。
【0021】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 <ペースト式正極の作製>水酸化ニッケル粉末90重量
部および一酸化コバルト粉末10重量部からなる混合粉
体に、カルボキシメチルセルロース0.25重量部、ポ
リアクリル酸ナトリウム0.25重量部、ポリテトラフ
ルオロエチレンのディスパージョン(比重1.5,固形
分60重量%)を固形分換算で3.0重量部添加し、こ
れらに蒸留水を30重量部添加して混練することにより
ペーストを調製した。つづいて、このペーストを導電性
基板としてのニッケルメッキ繊維基板内に充填した後、
更にその両表面に前記ペーストを塗布し、乾燥し、ロー
ラプレスを行って圧延し、裁断することによりペースト
式正極を作製した。
【0022】<ペースト式負極の作製>市販のランタン
富化したミッシュメタルLmおよびNi、Co、Mn、
Alを用いて高周波炉によって、LmNi4.0 Co0.4
Mn0.3 Al0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を作製し
た。前記水素吸蔵合金を機械粉砕し、これを200メッ
シュの篩を通過させた。得られた水素吸蔵合金粉末10
0重量部に対してポリアクリル酸ナトリウム0.5重量
部、カルボキシメチルセルロース(CMC)0.125
重量部、ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョ
ン(比重1.5,固形分60wt%)2.5重量部およ
び導電材としてカーボン粉末1.0重量部を水50重量
部と共に混合することによって、ペーストを調製した。
このペーストをパンチドメタルに塗布、乾燥した後、加
圧成型することによってペースト式負極を作製した。
【0023】<アルカリ電解液の調製>水酸化カリウ
ム、水酸化ナトリウムおよび水酸化リチウムからなり、
これらのアルカリ成分が下記表1に示す組成比で混合さ
れ、かつ25℃の粘度が下記表1に示す値を有する5種
のアルカリ電解液を調製した。
【0024】次いで、前記負極と前記正極との間にポリ
オレフィン系繊維製不織布からなるセパレータを介装
し、これらを渦巻状に捲回して電極群を作製した。この
ような電極群と前記アルカリ電解液を有底円筒状容器に
収納して前述した図1に示す構造を有する単3サイズの
5種の円筒形密閉ニッケル水素蓄電池を組み立てた。
【0025】得られた5種のニッケル水素蓄電池を25
℃で0.1Aの電流で15時間充電した後、1.1Aで
1Vまで放電する初充電を行い、25℃で1.1Aの電
流で75分間充電を行い、25℃で1.1Aの電流で1
Vまで放電した時の電池容量を測定した。この測定結果
(初期容量)を下記表1に併記する。
【0026】また、前記5種のニッケル水素蓄電池を2
5℃で1.1Aの電流で75分間充電を行い、0℃で
1.1Aの電流で放電した時の電池容量を測定した。以
上の測定により求めた25℃の電池容量および0℃の電
池容量を下記式に代入して電池容量比を算出した。その
結果を下記表1に併記する。 電池容量比=(0℃の電池容量/25℃の電池容量)×
100
【0027】
【表1】
【0028】前記表1から明らかなように初期容量を確
保するために25℃の粘度が2.5cP以上のアルカリ
電解液を用いることが必要であることがわかる。一方、
25℃の粘度が5.5cPを越えるアルカリ電解液を備
えた電池では、容量比が低下することがわかる。したが
って、25℃の粘度が2.5〜5.5cPのアルカリ電
解液を備えたニッケル水素二次電池は、十分な初期放電
容量を有し、かつ低温での放電特性が優れていることが
わかる。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、低
温での放電特性の優れたアルカリ蓄電池を提供すること
ができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のアルカリ蓄電池の一例であるニッケル
水素蓄電池を示す斜視図。
【符号の説明】
1…容器、 2…正極、 3…セパレータ、 4…負極、 7…封口板、 8…絶縁ガスケット。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 坂東 直美 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 正極と、水素吸蔵合金を含む負極と、前
    記正極および負極の間に介在されたセパレータと、アル
    カリ電解液とを具備し、 前記アルカリ電解液は、リチウム、ナトリウムおよびカ
    リウムから選ばれる少なくとも1種がイオン状態で含
    み、かつ25℃での粘度が2.5〜5.5cPであるこ
    とを特徴とするアルカリ蓄電池。
JP9092230A 1997-04-10 1997-04-10 アルカリ蓄電池 Pending JPH10284115A (ja)

Priority Applications (1)

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JP9092230A JPH10284115A (ja) 1997-04-10 1997-04-10 アルカリ蓄電池

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