JPH10334942A - 内圧を制御したニッケル−水素二次電池 - Google Patents
内圧を制御したニッケル−水素二次電池Info
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- JPH10334942A JPH10334942A JP9144023A JP14402397A JPH10334942A JP H10334942 A JPH10334942 A JP H10334942A JP 9144023 A JP9144023 A JP 9144023A JP 14402397 A JP14402397 A JP 14402397A JP H10334942 A JPH10334942 A JP H10334942A
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- nickel
- secondary battery
- container
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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
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- Gas Exhaust Devices For Batteries (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ニッケル−水素二次電池を過充電したときに
発生する、Ｈ2 ガスに起因する内圧の上昇を制御して、
よほど過大な充電をしない限り内圧解放の安全弁が作動
することなく、従ってそれに伴いがちな電解液の噴出に
より電池容量が低下することを防止する。 【解決手段】 ＭｍＮｉ5-xＡx（Ｍｍはミッシュメタ
ル、ＡはＭｎ，Ｃｒ，Ｃｏ，ＡｌおよびＳｎからえらん
だ金属であり、ｘ＝０〜２．５）の組成を有する水素吸
蔵合金の粉末を、電池容器内に、電解液で濡れないよう
に保持する。
発生する、Ｈ2 ガスに起因する内圧の上昇を制御して、
よほど過大な充電をしない限り内圧解放の安全弁が作動
することなく、従ってそれに伴いがちな電解液の噴出に
より電池容量が低下することを防止する。 【解決手段】 ＭｍＮｉ5-xＡx（Ｍｍはミッシュメタ
ル、ＡはＭｎ，Ｃｒ，Ｃｏ，ＡｌおよびＳｎからえらん
だ金属であり、ｘ＝０〜２．５）の組成を有する水素吸
蔵合金の粉末を、電池容器内に、電解液で濡れないよう
に保持する。
Description
【０００１】
【発明が属する技術分野】本発明は、ニッケル−水素二
次電池の改良に関し、過充電に耐えて寿命の長い二次電
池を提供する。
次電池の改良に関し、過充電に耐えて寿命の長い二次電
池を提供する。
【０００２】
【従来の技術】水酸化ニッケルを正極とし水素電極を負
極とする二次電池は、密閉系にすると充電時に発生する
Ｈ2 ガスのため内圧が高まるから、負極の材料として水
素吸蔵合金であるＬａＮｉ5を使用し、これにＨ2ガスを
吸蔵させることによって内圧の上昇を防いでいる。
極とする二次電池は、密閉系にすると充電時に発生する
Ｈ2 ガスのため内圧が高まるから、負極の材料として水
素吸蔵合金であるＬａＮｉ5を使用し、これにＨ2ガスを
吸蔵させることによって内圧の上昇を防いでいる。
【０００３】それでも過充電を繰り返すと発生したＨ2
ガスが蓄積して内圧の上昇が避けられなくなるから、容
器の耐圧より若干低い圧力で作動する安全弁をそなえ
て、容器の破裂を防いでいる。
ガスが蓄積して内圧の上昇が避けられなくなるから、容
器の耐圧より若干低い圧力で作動する安全弁をそなえ
て、容器の破裂を防いでいる。
【０００４】しかし、安全弁が作動してＨ2 ガスが放出
されるときには、それに伴って電解液の一部が噴出し、
電池容量を低下させるとともに、サイクル寿命が短くな
る結果を招く。
されるときには、それに伴って電解液の一部が噴出し、
電池容量を低下させるとともに、サイクル寿命が短くな
る結果を招く。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、ニッ
ケル−水素二次電池における過充電時の水素ガス発生に
伴う上記の問題を解消ないし軽減し、安全弁が滅多に作
動しないで済むような内圧の制御方法を提供し、過充電
に耐えて寿命の長い二次電池を実現することにある。
ケル−水素二次電池における過充電時の水素ガス発生に
伴う上記の問題を解消ないし軽減し、安全弁が滅多に作
動しないで済むような内圧の制御方法を提供し、過充電
に耐えて寿命の長い二次電池を実現することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明のニッケル−水素二次電池は、正極材料としてＮｉ
（ＯＨ）2、負極材料としてＬａＮｉ5を使用し、電解液
として多孔質セパレータに含浸させたカセイカリ水溶液
を密閉容器内に収容してなるニッケル−水素二次電池に
おいて、 ＭｍＮｉ5-xＡx 〔Ｍｍはミッシュメタルであり、ＡはＭｎ，Ｃｒ，Ｃ
ｏ，ＡｌおよびＳｎからえらんだ金属をあらわし、ｘ＝
０〜２．５〕の組成を有する水素吸蔵合金の粉末を、液
濡れを防止して容器内に装入するとともに、Ｈ／ＭｎＮ
ｉ5-xＡxの系がこの二次電池の使用温度において示す解
離圧よりは高い圧力であって、容器の耐圧よりは低い圧
力において開き内部のガスを放出する安全弁をそなえた
ことを特徴とする内圧を制御したニッケル−水素二次電
池である。
発明のニッケル−水素二次電池は、正極材料としてＮｉ
（ＯＨ）2、負極材料としてＬａＮｉ5を使用し、電解液
として多孔質セパレータに含浸させたカセイカリ水溶液
を密閉容器内に収容してなるニッケル−水素二次電池に
おいて、 ＭｍＮｉ5-xＡx 〔Ｍｍはミッシュメタルであり、ＡはＭｎ，Ｃｒ，Ｃ
ｏ，ＡｌおよびＳｎからえらんだ金属をあらわし、ｘ＝
０〜２．５〕の組成を有する水素吸蔵合金の粉末を、液
濡れを防止して容器内に装入するとともに、Ｈ／ＭｎＮ
ｉ5-xＡxの系がこの二次電池の使用温度において示す解
離圧よりは高い圧力であって、容器の耐圧よりは低い圧
力において開き内部のガスを放出する安全弁をそなえた
ことを特徴とする内圧を制御したニッケル−水素二次電
池である。
【０００７】
【作用】負極材料とするＬａＮi5は、水素化合金の解離
圧が比較的低い。 ＭｍＮi5-xＡx−Ｈ 系の２０℃にお
ける解離圧−組成等温線は図１に示すとおりであって、
いま密閉された電池容器内で充電が行なわれると、負極
で発生したＨ2 ガスはその場で負極材料のＬａＮi5に吸
蔵されるから、図１において破線で示した等温線（Ｌａ
Ｎｉ5)の平坦部が続く間は、電池容器内の圧力は１気圧
台でほとんど増大しない。 ＬａＮｉ5への吸蔵が飽和
に達すると、充電に伴い発生したＨ2ガスのため、電池
容器の内圧が上昇しはじめる。
圧が比較的低い。 ＭｍＮi5-xＡx−Ｈ 系の２０℃にお
ける解離圧−組成等温線は図１に示すとおりであって、
いま密閉された電池容器内で充電が行なわれると、負極
で発生したＨ2 ガスはその場で負極材料のＬａＮi5に吸
蔵されるから、図１において破線で示した等温線（Ｌａ
Ｎｉ5)の平坦部が続く間は、電池容器内の圧力は１気圧
台でほとんど増大しない。 ＬａＮｉ5への吸蔵が飽和
に達すると、充電に伴い発生したＨ2ガスのため、電池
容器の内圧が上昇しはじめる。
【０００８】本発明に従って電池容器内に水素吸蔵合金
ＭｍＮｉ5-xＡxたとえばＭｍＮi4.5Ｃｒ0.5 の粉末を存
在させておけば、内圧が４気圧あたりまで上昇したとこ
ろからこの合金によるＨ2ガスの吸蔵がはじまり、Ｈ2ガ
スの発生にもかかわらず、内圧は５気圧程度に至るま
で、ゆっくりと上昇する。
ＭｍＮｉ5-xＡxたとえばＭｍＮi4.5Ｃｒ0.5 の粉末を存
在させておけば、内圧が４気圧あたりまで上昇したとこ
ろからこの合金によるＨ2ガスの吸蔵がはじまり、Ｈ2ガ
スの発生にもかかわらず、内圧は５気圧程度に至るま
で、ゆっくりと上昇する。
【０００９】充電が終り放電に移れば、吸蔵されていた
Ｈ原子は電気化学反応により、再びＨ2Ｏ に戻るから、
内圧はわずかに低下する。 その結果、まず合金Ｈを吸
蔵していたＭmＮi4.5Ｃｒ0.5から放出がはじまり、圧力
が低下したところで、負極物質ＬaＮｉ5中に吸蔵されて
いたＨ原子が消費される。
Ｈ原子は電気化学反応により、再びＨ2Ｏ に戻るから、
内圧はわずかに低下する。 その結果、まず合金Ｈを吸
蔵していたＭmＮi4.5Ｃｒ0.5から放出がはじまり、圧力
が低下したところで、負極物質ＬaＮｉ5中に吸蔵されて
いたＨ原子が消費される。
【００１０】内圧が５気圧を超えて高まるような過充電
が続いた場合には、内圧は上昇して行く。 安全弁の設
定圧力に達すると、弁が作動して過剰のＨ2 ガスを放出
し、こうして電池容器の破裂が防止される。
が続いた場合には、内圧は上昇して行く。 安全弁の設
定圧力に達すると、弁が作動して過剰のＨ2 ガスを放出
し、こうして電池容器の破裂が防止される。
【００１１】図１に掲げた各種の水素吸蔵合金ＭｍＮｉ
5-xＡxは、それぞれの解離圧等温線に従って上記の挙動
をするから、過剰な充電を行なわない限り、それぞれの
曲線の平坦部が位置する圧力の範囲で内圧が保持され
る。 上に例示したＭｍＮi4.5Ｃｒ0.5 は、解離圧等温
線の平坦部が長く続くことと、２０℃において４〜５気
圧という適度なレベルにあることから、本発明にとって
最適の水素吸蔵合金である。
5-xＡxは、それぞれの解離圧等温線に従って上記の挙動
をするから、過剰な充電を行なわない限り、それぞれの
曲線の平坦部が位置する圧力の範囲で内圧が保持され
る。 上に例示したＭｍＮi4.5Ｃｒ0.5 は、解離圧等温
線の平坦部が長く続くことと、２０℃において４〜５気
圧という適度なレベルにあることから、本発明にとって
最適の水素吸蔵合金である。
【００１２】水素吸蔵合金ＭｍＮｉ5-xＡxをニッケル−
水素二次電池の容器内に存在させるには、さまざまな態
様が可能である。 合金粉末が電解液で濡れると十分な
効果を発揮しないから、液からは分離しておかなければ
ならない。 二次電池が常に直立したまま使用されるこ
とが保証されているもの、たとえば太陽電池で発生した
電力を蓄える据置き蓄電池のようなものであれば、容器
上部に空間を設けて、そこへ水素吸蔵合金の粉末を保持
しておけばよい。
水素二次電池の容器内に存在させるには、さまざまな態
様が可能である。 合金粉末が電解液で濡れると十分な
効果を発揮しないから、液からは分離しておかなければ
ならない。 二次電池が常に直立したまま使用されるこ
とが保証されているもの、たとえば太陽電池で発生した
電力を蓄える据置き蓄電池のようなものであれば、容器
上部に空間を設けて、そこへ水素吸蔵合金の粉末を保持
しておけばよい。
【００１３】二次電池使用時の位置が変化し、横になっ
たり倒立したりする可能性がある場合には、水素吸蔵合
金の粉末または薄板を、非透水性のフィルムたとえば疎
水性プラスチックのフィルムで電解液から分離しておく
ことで、本発明の目的を達成することができる。 疎水
性のプラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピ
レンなどのポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、フッ素樹脂などが好適である。
たり倒立したりする可能性がある場合には、水素吸蔵合
金の粉末または薄板を、非透水性のフィルムたとえば疎
水性プラスチックのフィルムで電解液から分離しておく
ことで、本発明の目的を達成することができる。 疎水
性のプラスチックとしては、ポリエチレン、ポリプロピ
レンなどのポリオレフィン、エチレン−酢酸ビニル共重
合体、フッ素樹脂などが好適である。
【００１４】通常、ニッケル−水素二次電池は正極、負
極および電解質を含浸した多孔質セパレータを積層して
捲回してなる電池本体を、円筒状または角筒状の容器内
に収容して形成されているから、筒状容器の内壁に水素
吸蔵合金の薄板を貼りつけたり、粉末を無害なバインダ
ーで塗りつけておくことなり、それらをプラスチックフ
ィルムで隔てて上記の電池本体を装入すればよい。 水
素吸蔵合金は加工性の高いものではないが、溶湯を超急
冷して得たリボンは容易に曲げることができるし、他の
金属の金網と粉末とをあわせてロール圧延することによ
っても、薄板を製造することができる。 よく知られて
いるとおり、水素吸蔵合金は吸蔵と放出の繰り返しによ
り崩壊するから、板状にして電池容器内に装入してもい
ずれは粉末となる。
極および電解質を含浸した多孔質セパレータを積層して
捲回してなる電池本体を、円筒状または角筒状の容器内
に収容して形成されているから、筒状容器の内壁に水素
吸蔵合金の薄板を貼りつけたり、粉末を無害なバインダ
ーで塗りつけておくことなり、それらをプラスチックフ
ィルムで隔てて上記の電池本体を装入すればよい。 水
素吸蔵合金は加工性の高いものではないが、溶湯を超急
冷して得たリボンは容易に曲げることができるし、他の
金属の金網と粉末とをあわせてロール圧延することによ
っても、薄板を製造することができる。 よく知られて
いるとおり、水素吸蔵合金は吸蔵と放出の繰り返しによ
り崩壊するから、板状にして電池容器内に装入してもい
ずれは粉末となる。
【００１５】別法としては、プラスチックフィルム製の
細い筒に水素吸蔵合金の粉末を充填し、それを上記の電
池本体に巻きつけて筒状の電池容器に収容する、という
ような構成法も可能である。
細い筒に水素吸蔵合金の粉末を充填し、それを上記の電
池本体に巻きつけて筒状の電池容器に収容する、という
ような構成法も可能である。
【００１６】電気容器内に装入すべき水素吸蔵合金の量
は、二次電池の容量によっても当然異なるが、相対的に
は少量で足りる。 前記したＭｍＮｉ5-xＡxの類の合金
は、平均して１ｇで約０．２ＮｌのＨ2 を吸蔵すること
ができるからである。
は、二次電池の容量によっても当然異なるが、相対的に
は少量で足りる。 前記したＭｍＮｉ5-xＡxの類の合金
は、平均して１ｇで約０．２ＮｌのＨ2 を吸蔵すること
ができるからである。
【００１７】
【実施例】図２に示した構造のニッケル−水素二次電池
を構成した。 単三型の電池容器（１）の周壁内側に、
水素吸蔵合金ＭｍＮｉ4.5Ｃｒ0.5の粉末（２）１ｇを、
ポリビニルアルコール水溶液で練って塗布した。 その
上をポリエチレンフィルム（３）でおおい、上下端を円
周に沿ってヒートシール（３１，３３）することによっ
て固定した。 別に、ニッケル網に水酸化ニッケルＮｉ
(ＯＨ）2を担持させたシート状の正極(４）と、合金Ｌ
ａＮｉ5の薄板でつくった負極（５）とを、ポリプロピ
レン不織布セパレータに６Ｍ−ＫＯＨ水溶液を含浸させ
たもの（６）をはさんで積層して捲回し、リードをとり
つけてシールし、水素二次電池を完成した。
を構成した。 単三型の電池容器（１）の周壁内側に、
水素吸蔵合金ＭｍＮｉ4.5Ｃｒ0.5の粉末（２）１ｇを、
ポリビニルアルコール水溶液で練って塗布した。 その
上をポリエチレンフィルム（３）でおおい、上下端を円
周に沿ってヒートシール（３１，３３）することによっ
て固定した。 別に、ニッケル網に水酸化ニッケルＮｉ
(ＯＨ）2を担持させたシート状の正極(４）と、合金Ｌ
ａＮｉ5の薄板でつくった負極（５）とを、ポリプロピ
レン不織布セパレータに６Ｍ−ＫＯＨ水溶液を含浸させ
たもの（６）をはさんで積層して捲回し、リードをとり
つけてシールし、水素二次電池を完成した。
【００１８】この電気容器は約２０気圧の内圧に耐える
強度をもっているが、電池上部に１５〜１６気圧で作動
する安全弁をとりつけた。
強度をもっているが、電池上部に１５〜１６気圧で作動
する安全弁をとりつけた。
【００１９】充電および放電を繰り返したが、公称容量
１０００ｍＡｈまでの領域はもちろん、それに対し１５
０％過大な充電に対しても、変化なく耐えた。 １７０
％過大な充電を行なったとき、はじめて安全弁が作動し
て内圧を放出した。
１０００ｍＡｈまでの領域はもちろん、それに対し１５
０％過大な充電に対しても、変化なく耐えた。 １７０
％過大な充電を行なったとき、はじめて安全弁が作動し
て内圧を放出した。
【００２０】
【発明の効果】内部に負極材料より高い解離圧を示す水
素吸蔵合金の粉末を装入しておくことにより、ニッケル
−水素二次電池の充電時のＨ2 ガス発生に起因する内圧
の上昇が制御され、かなり過大な放電を行なってもな
お、電池内圧は数気圧程度に維持され、安全弁が作動し
て内圧を開放するに至ることは稀になる。 従って、水
素ガスの放出およびそれに伴って起りやすい電解液の噴
出により電池容量が減少することが、効果的に避けられ
る。
素吸蔵合金の粉末を装入しておくことにより、ニッケル
−水素二次電池の充電時のＨ2 ガス発生に起因する内圧
の上昇が制御され、かなり過大な放電を行なってもな
お、電池内圧は数気圧程度に維持され、安全弁が作動し
て内圧を開放するに至ることは稀になる。 従って、水
素ガスの放出およびそれに伴って起りやすい電解液の噴
出により電池容量が減少することが、効果的に避けられ
る。
【００２１】装入すべき水素吸蔵合金の量は少量で足り
るから、在来の規格に従った電池容器をそのまま使用す
ることができ、重量もほとんど増えない。 上記のよう
な著しい改善が、わずかなコストの増大によって可能に
なる。
るから、在来の規格に従った電池容器をそのまま使用す
ることができ、重量もほとんど増えない。 上記のよう
な著しい改善が、わずかなコストの増大によって可能に
なる。
【図１】 水素吸蔵合金ＭｍＮｉ5-xＡxとＨとの系の、
２０℃における解離圧等温線を示すグラフ。
２０℃における解離圧等温線を示すグラフ。
【図２】 本発明の実施例を示す、ニッケル−水素二次
電池の縦断面図。
電池の縦断面図。
１ 電池容器 ２ ＭｍＮｉ4.5Ｃｒ0.5の粉末 ３ ポリエチレンフィルム ４ 正極Ｎｉ（ＯＨ）2 ５ 負極ＬｉＮｉ5 ６ 電解液含浸セパレータ ７，８ ヒートシール
Claims (7)
- 【請求項１】 正極材料としてＮｉ（ＯＨ）2、負極材
料としてＬａＮｉ5を使用し、電解液として多孔質セパ
レータに含浸させたカセイカリ水溶液を密閉容器内に収
容してなるニッケル−水素二次電池において、 ＭｍＮｉ5-xＡx 〔Ｍｍはミッシュメタルであり、ＡはＭｎ，Ｃｒ，Ｃ
ｏ，ＡｌおよびＳｎからえらんだ金属をあらわし、ｘ＝
０〜２．５〕の組成を有する水素吸蔵合金の粉末を、液
濡れを防止して容器内に装入するとともに、Ｈ／ＭｎＮ
ｉ5-xＡxの系がこの二次電池の使用温度において示す解
離圧よりは高い圧力であって、容器の耐圧よりは低い圧
力において開き内部のガスを放出する安全弁をそなえた
ことを特徴とする内圧を制御したニッケル−水素二次電
池。 - 【請求項２】 水素吸蔵合金ＭｍＮi5-xＡxとしてＭｍ
Ｎi4.5Ｃｒ0.5を使用し、安全弁の作動圧力を１０〜２
０気圧の範囲内に選択した請求項１のニッケル−水素二
次電池。 - 【請求項３】 水素吸蔵合金ＭｍＮｉ5-xＡxの粉末を、
電池容器の最上部に設けた空室に、容器内部との通気性
を保って保持してなる請求項１または２のニッケル−水
素二次電池。 - 【請求項４】 水素吸蔵合金ＭｍＮｉ5-xＡxの粉末また
は薄板を、非透水性のフィルムで電解液と分離して容器
内に装入してなる請求項１または２のニッケル−水素二
次電池。 - 【請求項５】 正極、負極および電解液を含浸した多孔
質セパレータを積層し捲回してなる電池本体を、円筒状
または角筒状の容器内に収容してなり、筒状容器の内壁
に水素吸蔵合金ＭｍＮｉ5-xＡxの粉末を配置して、この
粉末と上記電池本体との間を疎水性プラスチックフィル
ムで隔ててなる請求項４のニッケル−水素二次電池。 - 【請求項６】 正極、負極および電解液を含浸した多孔
質セパレータを積層し捲回してなる電池本体の周囲に、
疎水性プラスチックフィルムの細い筒に水素吸蔵合金Ｍ
ｍＮｉ5-xＡxの粉末を充填したものを巻きつけ、円筒状
または角筒状の容器に収容してなる請求項４のニッケル
−水素二次電池。 - 【請求項７】 水素吸蔵合金ＭｍＮｉ5-xＡxを溶融し超
急冷して得たリボンを薄板として使用した請求項４のニ
ッケル−水素二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9144023A JPH10334942A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 内圧を制御したニッケル−水素二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9144023A JPH10334942A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 内圧を制御したニッケル−水素二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10334942A true JPH10334942A (ja) | 1998-12-18 |
Family
ID=15352538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9144023A Pending JPH10334942A (ja) | 1997-06-02 | 1997-06-02 | 内圧を制御したニッケル−水素二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10334942A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN107785518A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-03-09 | 金山电化工业（惠州）有限公司 | 一种减压防爆的电池 |
| JP2018147626A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | トヨタ自動車株式会社 | アルカリ二次電池 |
| JP2021017628A (ja) * | 2019-07-22 | 2021-02-15 | トヨタ自動車株式会社 | 水素ガスの製造装置、水素ガスの製造方法、および水素吸蔵合金 |
-
1997
- 1997-06-02 JP JP9144023A patent/JPH10334942A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2018147626A (ja) * | 2017-03-02 | 2018-09-20 | トヨタ自動車株式会社 | アルカリ二次電池 |
| CN107785518A (zh) * | 2017-10-19 | 2018-03-09 | 金山电化工业（惠州）有限公司 | 一种减压防爆的电池 |
| JP2021017628A (ja) * | 2019-07-22 | 2021-02-15 | トヨタ自動車株式会社 | 水素ガスの製造装置、水素ガスの製造方法、および水素吸蔵合金 |
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