JPS5910538B2 - ニツケル−カドミウムアルカリ蓄電池 - Google Patents
ニツケル−カドミウムアルカリ蓄電池Info
- Publication number
- JPS5910538B2 JPS5910538B2 JP53096420A JP9642078A JPS5910538B2 JP S5910538 B2 JPS5910538 B2 JP S5910538B2 JP 53096420 A JP53096420 A JP 53096420A JP 9642078 A JP9642078 A JP 9642078A JP S5910538 B2 JPS5910538 B2 JP S5910538B2
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- Japan
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- cadmium
- nickel
- amount
- mol
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M6/00—Primary cells; Manufacture thereof
- H01M6/04—Cells with aqueous electrolyte
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は水酸化ニッケルを陽極、水酸化カドミウムを陰
極としかつ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸
化リチウム等のアルカリ電解液を使用するニッケル−カ
ドミウムアルカリ蓄電池に関するもので、特に広い温度
領域たとえばo℃〜60℃といつた温度においても特性
良好ならしめることを目的とする。
極としかつ、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸
化リチウム等のアルカリ電解液を使用するニッケル−カ
ドミウムアルカリ蓄電池に関するもので、特に広い温度
領域たとえばo℃〜60℃といつた温度においても特性
良好ならしめることを目的とする。
従来より密閉型ニッケル−カドミウム電池における電解
液は水酸化カリウム−水酸化リチウム−水系、水酸化ナ
トリウム−水酸化リチウム−水系、水酸化リチウム−水
系といつたものが使用されている。
液は水酸化カリウム−水酸化リチウム−水系、水酸化ナ
トリウム−水酸化リチウム−水系、水酸化リチウム−水
系といつたものが使用されている。
しかしながらこれらの電解液は特定のせまい温度範囲に
おいて有効であり、0℃〜60℃といつた広い温度範囲
では充分なる性能を得ることができなかつた。たとえば
水酸化カリウム−水酸化リチウム−水系はo℃〜30℃
といつた温度範囲で良好であり、水酸化リチウム−水系
は40℃〜60℃といつた高温度領域で有効である。又
、水酸化リチウム−水系においては、リチウムイオンが
ニッケルイオン半径よりも小さなため、充放電中に陽極
側に大量に固定化され、特に電解液量の限定された密閉
型ニッケルカドミウム蓄電池では、極端に希薄な電解液
濃度となり、陰極性能劣化が激しく、寿命の短かい電池
になるといつた欠点を有する。水酸化ナトリウム−水酸
化リチウム−水系は10℃〜50℃といつた温度範囲で
有効であり、上記の中においてもつとも広範囲な領域で
使用可能である。ところが、5℃以下の温度、たとえば
、0℃においては、極端な性能劣化を起す。この原因は
0℃領域において、陰極の金属カドミウムがほとんど放
電できないためであつた。これらの欠点が水酸化ナトリ
ウム−水酸化カリウム−水酸化リチウム−水系において
、特定の比率で防止しえるという興味ある事実を見い出
した。又高温における自己放電も特定比率におけるこれ
らのアルカリ電解液組成で極端に少なくなるといつた興
味ある事実もあわせて見い出した。さらに各種アルカリ
電解液の混合でも補ないきれない部分、たとえば60℃
の高温領域では、陽極への添加物を適当に選択すること
によつて、高性能ならしめることが可能であることを見
い出した。たとえば通常陽極板に数wt%添加されてい
る水酸化コバルト量を0〜50wt%の広範囲で調べた
ところ、20wt%付近まで添加しないものよりも良好
であるが、特に50℃以上においては、20wt%程度
添加しないと充分なる性能向上が認められなかつた。と
ころが20wt%以上になると平均放電々圧が著じるし
く低下するといつた悪影響がみられ実用上10wt%程
度しか添加しえなかつた。ところが水酸化コバルトと水
酸化カドミウムの両者を添加していくと、放電々圧低下
の欠点が除去されるといつた現象を見い出した。本発明
はこれまでの電解液組成のもつ欠点を水酸化カリウム一
水酸化ナトリウム一水酸化リチウム一水系の中で補い、
さらに、これらの見い出された最適電解液組成の中で、
水酸化カドミウムおよび水酸化コバルトを陽極板に添加
すると、さらに注能向上を示し、O℃〜60℃といつた
広範囲においても使用しえるニツケルーカドミウムアル
カリ蓄電池ができるといつた興昧ある事実を見い出した
。
おいて有効であり、0℃〜60℃といつた広い温度範囲
では充分なる性能を得ることができなかつた。たとえば
水酸化カリウム−水酸化リチウム−水系はo℃〜30℃
といつた温度範囲で良好であり、水酸化リチウム−水系
は40℃〜60℃といつた高温度領域で有効である。又
、水酸化リチウム−水系においては、リチウムイオンが
ニッケルイオン半径よりも小さなため、充放電中に陽極
側に大量に固定化され、特に電解液量の限定された密閉
型ニッケルカドミウム蓄電池では、極端に希薄な電解液
濃度となり、陰極性能劣化が激しく、寿命の短かい電池
になるといつた欠点を有する。水酸化ナトリウム−水酸
化リチウム−水系は10℃〜50℃といつた温度範囲で
有効であり、上記の中においてもつとも広範囲な領域で
使用可能である。ところが、5℃以下の温度、たとえば
、0℃においては、極端な性能劣化を起す。この原因は
0℃領域において、陰極の金属カドミウムがほとんど放
電できないためであつた。これらの欠点が水酸化ナトリ
ウム−水酸化カリウム−水酸化リチウム−水系において
、特定の比率で防止しえるという興味ある事実を見い出
した。又高温における自己放電も特定比率におけるこれ
らのアルカリ電解液組成で極端に少なくなるといつた興
味ある事実もあわせて見い出した。さらに各種アルカリ
電解液の混合でも補ないきれない部分、たとえば60℃
の高温領域では、陽極への添加物を適当に選択すること
によつて、高性能ならしめることが可能であることを見
い出した。たとえば通常陽極板に数wt%添加されてい
る水酸化コバルト量を0〜50wt%の広範囲で調べた
ところ、20wt%付近まで添加しないものよりも良好
であるが、特に50℃以上においては、20wt%程度
添加しないと充分なる性能向上が認められなかつた。と
ころが20wt%以上になると平均放電々圧が著じるし
く低下するといつた悪影響がみられ実用上10wt%程
度しか添加しえなかつた。ところが水酸化コバルトと水
酸化カドミウムの両者を添加していくと、放電々圧低下
の欠点が除去されるといつた現象を見い出した。本発明
はこれまでの電解液組成のもつ欠点を水酸化カリウム一
水酸化ナトリウム一水酸化リチウム一水系の中で補い、
さらに、これらの見い出された最適電解液組成の中で、
水酸化カドミウムおよび水酸化コバルトを陽極板に添加
すると、さらに注能向上を示し、O℃〜60℃といつた
広範囲においても使用しえるニツケルーカドミウムアル
カリ蓄電池ができるといつた興昧ある事実を見い出した
。
以下実施例に基いて説明する。
多孔度約80%のニツケル粉末焼結体基板を硝酸ニツケ
ルに硝酸がドミウム、硝酸コバルトを所定量混合した各
種の水溶液中にそれぞれ浸漬し、ついで苛姓アルカリ溶
液中で電解還元を行ない、しかる後に乾燥するという一
連の工程を4回くり返すことにより、水酸化カドミウム
O〜20wt%、水酸化コバルト0〜50wt70の範
囲で、単独もしくは両方を含むところの所定の充填量を
得た。
ルに硝酸がドミウム、硝酸コバルトを所定量混合した各
種の水溶液中にそれぞれ浸漬し、ついで苛姓アルカリ溶
液中で電解還元を行ない、しかる後に乾燥するという一
連の工程を4回くり返すことにより、水酸化カドミウム
O〜20wt%、水酸化コバルト0〜50wt70の範
囲で、単独もしくは両方を含むところの所定の充填量を
得た。
このようにして得られた陽極板と陽極板容量の約1.5
倍の容量をもつ陰極板および水酸化カリウム一水酸化ナ
トリウム一水酸化リチウム一水系からなる電解液ならび
に耐熱注ポリプロピレン不織布セパレータとにより、公
称容量1500mAhの密閉型ニツケルーカドミウムア
ルカリ蓄電池を作成した。これらの電池を0〜60℃の
温度において、充電々流150mAで15時間充電を行
ない、しかる後、放電々流1500mAで1.00Vま
で放電を行なう操作を20サイクル行ないそれぞれの放
電時間を求めた。第1図に示すのは、水酸化ニツケル8
0wt70、水酸化コバルト10wt%、水酸化カドミ
ウム10wt%からなる陽極板を用いて水酸化リチウム
を1.5モル一定量として、水酸化カリウム、水酸化ナ
トリウムの濃度を変化させた場合の放電時間であるが、
25℃においては、液組成に関係なくほぼ一定の容量を
示す。
倍の容量をもつ陰極板および水酸化カリウム一水酸化ナ
トリウム一水酸化リチウム一水系からなる電解液ならび
に耐熱注ポリプロピレン不織布セパレータとにより、公
称容量1500mAhの密閉型ニツケルーカドミウムア
ルカリ蓄電池を作成した。これらの電池を0〜60℃の
温度において、充電々流150mAで15時間充電を行
ない、しかる後、放電々流1500mAで1.00Vま
で放電を行なう操作を20サイクル行ないそれぞれの放
電時間を求めた。第1図に示すのは、水酸化ニツケル8
0wt70、水酸化コバルト10wt%、水酸化カドミ
ウム10wt%からなる陽極板を用いて水酸化リチウム
を1.5モル一定量として、水酸化カリウム、水酸化ナ
トリウムの濃度を変化させた場合の放電時間であるが、
25℃においては、液組成に関係なくほぼ一定の容量を
示す。
一方60℃においては、水酸化ナトリウム量が増加する
にしたがい、容量も増加する。一方0℃においては水酸
化カリウム量が、水酸化ナトリウム量よりも大なるとこ
ろでは大きな容量低下はないが、水酸化ナトリウム量が
水酸化カリウムよりも大になる地点から急激な容量低下
が現われる。したがつて、0C注能を考慮する土では、
水酸化ナトリウム量が水酸化カリウム量より大なること
は好ましくない。この傾向は、第2図の水酸化リチウム
量を1.0モル一定とし、水酸化カリウム、水酸化ナト
リウム濃度を変化させた系、第3図の水酸化リチウム量
を0.5モル一定として、水酸化カリウム水酸化ナトリ
ウム濃度を変化させた系あるいは、第4図の水酸化ナト
リウム水酸化カリウム濃度を変化させた系においても同
様の現象が見うけられる。又、60℃容量曲線において
見うけられるのは、水酸化リチウム量が、1.0モル以
上になると効力があるという事実である。O℃において
水酸化ナトリウム量が水酸化カリウム量より大なる地点
で容量が急激に低下するのはこの地点より溶液特性が大
きく変化してくるためと考えられる。これらの結果から
O℃〜60℃の温度領域に適した組成は、2〜3モル水
酸化カリウム、3〜2モル水酸化ナトリウムおよび1.
5モル以上の水酸化リチウムは、陽極固定から生じる電
解液希薄化を招くため、1.0〜1,5モル程度が良好
である。ついで、1.5モル一定の水酸化リチウム量と
し、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム濃度を変化させ
た電解液組成の中で、25℃1500mAで15時間充
電した後、50℃で15日間放置後再度25℃1500
mAで放電を行ない、50℃放置による自己放電量を調
べたところ、第5図に示すように3モル水酸化カリウム
、2モル水酸化ナトリウム、1.5モル水酸化リチウム
組成のところがもつとも少ないことが明らかになつた。
この現象はまつたくぐうぜん発見されたもので、これに
理論的説明をつけることはできないが、もつとも自己放
電量の少ないところは、溶液特註が変化しやすいところ
と一致している。一方、O〜60℃の温度領域で有効と
考えられる3モル水酸化カリウム、2モル水酸化ナトリ
ウム、1.5モル水酸化リチウムの混合電解液を用いて
、陽極板組成からくる姓能について調べた。第1表に用
いられる陽極板組成について示す。上記表の陽極板を用
いた電池の60℃における放電特姓が第6図であり、1
50mAで15時間充電した後、60℃1500mAで
放電する条件からなり、電解液は3モル水酸化カリウム
一2モル水酸化ナトリウム−1.5モル水酸化リチウム
の組成で、陽極板は4サイクル含浸である。その結果、
水酸化コバルトが20wt%添加付近まで容量は増加す
るが、同時に添加量がふえるにしたがい電池Eの曲線に
示す如く著じるし(・放電々圧低下が認められる。一方
水酸化カドミウム10wt%添加と電池Dと水酸化コバ
ルト10wt%添加の電池Cを比較すると、水酸化コバ
ルト添加のもの(電池C)の方が放電容量は大であるが
、放電々圧特性は水酸化カドミウム添加のもの(電池D
)の方が良好である。この特徴は、水酸化コバルト20
wt%添加した電池Bと、水酸化コバル日0wt%、水
酸化カドミウム10wt%添加した電池Aを比較すると
放電容量はほぼ等しいが、放電々圧特姓は後者の方がは
るかにすぐれているといつた現象を示した。水酸化コバ
ルト、水酸化カドミウム両者添加の高温60℃特性は、
第7図に示されるように、それぞれ5〜15wt%添加
付近が良好である。ただし水酸化コバルトは、添加量に
比例して放電々圧が低下するので、なるべく少ない方が
望ましい。1.5モルの水酸化リチウムに水酸化コバル
ト10wt%、水酸化カドミウム10wt%添加したも
の(実線の曲線)の電解液組成変化に基く変化は、第8
図に示すように、25℃,0℃では無添加のもの(点線
の曲線)とほぼ変わらないが、60℃における放電容量
増加が著じるしい。
にしたがい、容量も増加する。一方0℃においては水酸
化カリウム量が、水酸化ナトリウム量よりも大なるとこ
ろでは大きな容量低下はないが、水酸化ナトリウム量が
水酸化カリウムよりも大になる地点から急激な容量低下
が現われる。したがつて、0C注能を考慮する土では、
水酸化ナトリウム量が水酸化カリウム量より大なること
は好ましくない。この傾向は、第2図の水酸化リチウム
量を1.0モル一定とし、水酸化カリウム、水酸化ナト
リウム濃度を変化させた系、第3図の水酸化リチウム量
を0.5モル一定として、水酸化カリウム水酸化ナトリ
ウム濃度を変化させた系あるいは、第4図の水酸化ナト
リウム水酸化カリウム濃度を変化させた系においても同
様の現象が見うけられる。又、60℃容量曲線において
見うけられるのは、水酸化リチウム量が、1.0モル以
上になると効力があるという事実である。O℃において
水酸化ナトリウム量が水酸化カリウム量より大なる地点
で容量が急激に低下するのはこの地点より溶液特性が大
きく変化してくるためと考えられる。これらの結果から
O℃〜60℃の温度領域に適した組成は、2〜3モル水
酸化カリウム、3〜2モル水酸化ナトリウムおよび1.
5モル以上の水酸化リチウムは、陽極固定から生じる電
解液希薄化を招くため、1.0〜1,5モル程度が良好
である。ついで、1.5モル一定の水酸化リチウム量と
し、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム濃度を変化させ
た電解液組成の中で、25℃1500mAで15時間充
電した後、50℃で15日間放置後再度25℃1500
mAで放電を行ない、50℃放置による自己放電量を調
べたところ、第5図に示すように3モル水酸化カリウム
、2モル水酸化ナトリウム、1.5モル水酸化リチウム
組成のところがもつとも少ないことが明らかになつた。
この現象はまつたくぐうぜん発見されたもので、これに
理論的説明をつけることはできないが、もつとも自己放
電量の少ないところは、溶液特註が変化しやすいところ
と一致している。一方、O〜60℃の温度領域で有効と
考えられる3モル水酸化カリウム、2モル水酸化ナトリ
ウム、1.5モル水酸化リチウムの混合電解液を用いて
、陽極板組成からくる姓能について調べた。第1表に用
いられる陽極板組成について示す。上記表の陽極板を用
いた電池の60℃における放電特姓が第6図であり、1
50mAで15時間充電した後、60℃1500mAで
放電する条件からなり、電解液は3モル水酸化カリウム
一2モル水酸化ナトリウム−1.5モル水酸化リチウム
の組成で、陽極板は4サイクル含浸である。その結果、
水酸化コバルトが20wt%添加付近まで容量は増加す
るが、同時に添加量がふえるにしたがい電池Eの曲線に
示す如く著じるし(・放電々圧低下が認められる。一方
水酸化カドミウム10wt%添加と電池Dと水酸化コバ
ルト10wt%添加の電池Cを比較すると、水酸化コバ
ルト添加のもの(電池C)の方が放電容量は大であるが
、放電々圧特性は水酸化カドミウム添加のもの(電池D
)の方が良好である。この特徴は、水酸化コバルト20
wt%添加した電池Bと、水酸化コバル日0wt%、水
酸化カドミウム10wt%添加した電池Aを比較すると
放電容量はほぼ等しいが、放電々圧特姓は後者の方がは
るかにすぐれているといつた現象を示した。水酸化コバ
ルト、水酸化カドミウム両者添加の高温60℃特性は、
第7図に示されるように、それぞれ5〜15wt%添加
付近が良好である。ただし水酸化コバルトは、添加量に
比例して放電々圧が低下するので、なるべく少ない方が
望ましい。1.5モルの水酸化リチウムに水酸化コバル
ト10wt%、水酸化カドミウム10wt%添加したも
の(実線の曲線)の電解液組成変化に基く変化は、第8
図に示すように、25℃,0℃では無添加のもの(点線
の曲線)とほぼ変わらないが、60℃における放電容量
増加が著じるしい。
このように電解液のもつ特性と、水酸化コバルト、水酸
化カドミウム両者添加による良特性と組み合わせて、0
℃〜60℃といつた広範囲な温度領域で使用しえること
ができる。以上のごとく、本発明によるものは、これま
でのニツケルーカドミウムアルカリ蓄電池において、充
放電温度領域が限定されるといつた欠点を除去し、0℃
〜60℃といつた巾広い温度領域においても使用可能な
らしめ、かつ高温自己放電も少なくしたものであり、工
業的価値大なるものである。
化カドミウム両者添加による良特性と組み合わせて、0
℃〜60℃といつた広範囲な温度領域で使用しえること
ができる。以上のごとく、本発明によるものは、これま
でのニツケルーカドミウムアルカリ蓄電池において、充
放電温度領域が限定されるといつた欠点を除去し、0℃
〜60℃といつた巾広い温度領域においても使用可能な
らしめ、かつ高温自己放電も少なくしたものであり、工
業的価値大なるものである。
第1〜4図は各種電解液組成における放電容量特姓図、
第5図は自己放電特姓図、第6,7図は陽極添加物の影
響による放電々圧特性図、第8図は陽極添加物と電解液
組成との放電容量関係図である。
第5図は自己放電特姓図、第6,7図は陽極添加物の影
響による放電々圧特性図、第8図は陽極添加物と電解液
組成との放電容量関係図である。
Claims (1)
- 1 3〜2モルの水酸化ナトリウム−2〜3モルの水酸
化カリウム−0.5〜1.5モルの水酸化リチウム−お
よび水系からなる混合アルカリ電解液を使用するニッケ
ル−カドミウムアルカリ蓄電池において、75〜90w
t%の水酸化ニッケル陽極活物質に対し、水酸化カドミ
ウム5〜15wt%、水酸化コバルト5〜10wt%を
添加したことを特徴とするニッケル−カドミウムアルカ
リ蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53096420A JPS5910538B2 (ja) | 1978-08-07 | 1978-08-07 | ニツケル−カドミウムアルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP53096420A JPS5910538B2 (ja) | 1978-08-07 | 1978-08-07 | ニツケル−カドミウムアルカリ蓄電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS5524331A JPS5524331A (en) | 1980-02-21 |
JPS5910538B2 true JPS5910538B2 (ja) | 1984-03-09 |
Family
ID=14164477
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP53096420A Expired JPS5910538B2 (ja) | 1978-08-07 | 1978-08-07 | ニツケル−カドミウムアルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS5910538B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03584Y2 (ja) * | 1984-04-27 | 1991-01-10 |
Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5968168A (ja) * | 1982-10-08 | 1984-04-18 | Yuasa Battery Co Ltd | アルカリ電池用正極板の製造法 |
JP2609911B2 (ja) * | 1988-10-19 | 1997-05-14 | 三洋電機株式会社 | アルカリ蓄電池 |
JP2604282B2 (ja) * | 1990-03-23 | 1997-04-30 | 三洋電機株式会社 | アルカリ蓄電池 |
-
1978
- 1978-08-07 JP JP53096420A patent/JPS5910538B2/ja not_active Expired
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03584Y2 (ja) * | 1984-04-27 | 1991-01-10 |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPS5524331A (en) | 1980-02-21 |
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