JPS59219855A - ニツケル−鉄蓄電池の化成方法 - Google Patents
ニツケル−鉄蓄電池の化成方法Info
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- JPS59219855A JPS59219855A JP58094325A JP9432583A JPS59219855A JP S59219855 A JPS59219855 A JP S59219855A JP 58094325 A JP58094325 A JP 58094325A JP 9432583 A JP9432583 A JP 9432583A JP S59219855 A JPS59219855 A JP S59219855A
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- JP
- Japan
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- iron
- nickel
- electrode
- battery
- storage battery
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/26—Processes of manufacture
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/24—Alkaline accumulators
- H01M10/28—Construction or manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高エネルギー密度が期待できるニッケルー鉄
蓄電池の化成方法に関するものである。
蓄電池の化成方法に関するものである。
従来例の構成とその問題点
アルカリ蓄電池のニッケル正極の製Ａとしては、大きく
分けて、ポケット式と焼結式が実用化されてきた。前者
の場合には、電極表面を微細な穴のあいた金属多孔体で
補強されている。したがって、低電流密度でのサイクル
寿命はすぐれているが、高率放電特性の放電容量、サイ
クル寿命の低下が大きい欠点がある。これに対して、後
者の焼結式電極は高率放電特性にすぐれ、移動用電源、
据置用電源などに使用されている。さらに、最近、発泡
状ニッケル多孔体を使用する電極の製法が提案され、さ
らに高容量化が可能になった。
分けて、ポケット式と焼結式が実用化されてきた。前者
の場合には、電極表面を微細な穴のあいた金属多孔体で
補強されている。したがって、低電流密度でのサイクル
寿命はすぐれているが、高率放電特性の放電容量、サイ
クル寿命の低下が大きい欠点がある。これに対して、後
者の焼結式電極は高率放電特性にすぐれ、移動用電源、
据置用電源などに使用されている。さらに、最近、発泡
状ニッケル多孔体を使用する電極の製法が提案され、さ
らに高容量化が可能になった。
一方、鉄負極の製法についても、ニッケル正極と同様に
ポケット式と焼結式が考えられるが、特性がすぐれた焼
結式が採用されてきた。この焼結式電極の製法を簡易化
し製造コストを低廉化する目的で、連続生産、自動化が
容易な、スラリ一方式が実施されてきた。また、原材料
の低廉化を目的に、高純度の酸化鉄粉を還元して得られ
る還元鉄に替わり、安価な電解鉄粉が使用されるように
なってきた。このようにして得らｆ″Ｌだ鉄負極は、現
在、広範囲に使用されているカドミウム負極に比べ無公
害であると同時に電極コストば１／３程度になる。
ポケット式と焼結式が考えられるが、特性がすぐれた焼
結式が採用されてきた。この焼結式電極の製法を簡易化
し製造コストを低廉化する目的で、連続生産、自動化が
容易な、スラリ一方式が実施されてきた。また、原材料
の低廉化を目的に、高純度の酸化鉄粉を還元して得られ
る還元鉄に替わり、安価な電解鉄粉が使用されるように
なってきた。このようにして得らｆ″Ｌだ鉄負極は、現
在、広範囲に使用されているカドミウム負極に比べ無公
害であると同時に電極コストば１／３程度になる。
これらのニッケル正極と鉄負極を組み合わせたニッケル
ー鉄蓄電池は、高エネルギー密度の電池が期待でき、こ
の特徴を生かすためには極板の占める体積以外の余分な
スペースは必要最小限にすることが望ましい。したがっ
て、極間も狭くされている。このような条件で構成され
た電池を通常の化成条件、例えば２０°Ｃにおいて０．
１０で１６時間充電し、０．２ Ｇで放電する充放電を
６〜６サイクル繰り返しても、鉄負極の利用率は２５％
程度になり１．さらに充放電を繰り返しても向上しない
。この原因としては、つぎのような点が考えられる。
ー鉄蓄電池は、高エネルギー密度の電池が期待でき、こ
の特徴を生かすためには極板の占める体積以外の余分な
スペースは必要最小限にすることが望ましい。したがっ
て、極間も狭くされている。このような条件で構成され
た電池を通常の化成条件、例えば２０°Ｃにおいて０．
１０で１６時間充電し、０．２ Ｇで放電する充放電を
６〜６サイクル繰り返しても、鉄負極の利用率は２５％
程度になり１．さらに充放電を繰り返しても向上しない
。この原因としては、つぎのような点が考えられる。
■ ニッケル正極が充放電により膨張する。
■ ニッケル正極の膨張により、セパレータ内に保持さ
れている電解液量が減少すると同時に極間が狭くなり電
解液の拡散が悪くなる。
れている電解液量が減少すると同時に極間が狭くなり電
解液の拡散が悪くなる。
■ 電解液不足により、鉄負極の活性化が阻害される。
したがって、ニッケル正極が膨張しない方法、あるいは
膨張する前に鉄負極を活性化する方法を考える必要かあ
る。ニッケル正極を膨張させない方法としては、ニッケ
ルの焼結基板あるいは発泡メタルの多孔度を低下させる
などして、強度を向上させるか、あるいは活物質の充て
ん密度を減少させることが考えられる。しかし、これら
の方法はいずれの場合も、高エネルギー密度の電池を得
るには不利になる。
膨張する前に鉄負極を活性化する方法を考える必要かあ
る。ニッケル正極を膨張させない方法としては、ニッケ
ルの焼結基板あるいは発泡メタルの多孔度を低下させる
などして、強度を向上させるか、あるいは活物質の充て
ん密度を減少させることが考えられる。しかし、これら
の方法はいずれの場合も、高エネルギー密度の電池を得
るには不利になる。
また、鉄負極の多孔度を増大することにより、活性度は
上昇するが強度が低下し、極板加工が困難になると同時
に、活物質の脱落や短絡を起こす危険がある。さらに、
電極を別電槽で、電解液の拡散が十分できる状態で化成
することが考えられるが、活性化された鉄負極を湿潤状
態で電池を構成する必要が生じる。また、水洗・乾燥し
て、電池を組みたてた場合は活性化された鉄負極が不働
態化を起こす。
上昇するが強度が低下し、極板加工が困難になると同時
に、活物質の脱落や短絡を起こす危険がある。さらに、
電極を別電槽で、電解液の拡散が十分できる状態で化成
することが考えられるが、活性化された鉄負極を湿潤状
態で電池を構成する必要が生じる。また、水洗・乾燥し
て、電池を組みたてた場合は活性化された鉄負極が不働
態化を起こす。
発明の目的
゛本発明は、以上のような不都合を解消し、高エネルギ
ー密度のニッケルー鉄蓄電池に適した化成方法を提供す
るもので、鉄負極の活性化を短時間に終了させることを
目的とする。
ー密度のニッケルー鉄蓄電池に適した化成方法を提供す
るもので、鉄負極の活性化を短時間に終了させることを
目的とする。
発明の構成
本発明の化成方法は、ニッケル正極、活り易質材料とし
て電解鉄粉を使用する鉄負極、セパレータ及びアルカリ
電解液で構成されたニッケル−鉄電池を、電池組み立て
後、４０〜６０°Ｃの温度で、徴とする。
て電解鉄粉を使用する鉄負極、セパレータ及びアルカリ
電解液で構成されたニッケル−鉄電池を、電池組み立て
後、４０〜６０°Ｃの温度で、徴とする。
ニッケル正極の活ｑ勿質は放電により体積膨張し、充電
により収縮する。焼結式電極において、活物質はニッケ
ル焼結体内の微細な孔内に充てんされている。したがっ
て、活物質の膨張・収縮は極板を厚くする結果になり、
とくに深い放電を行なうことにより膨張は大きくなる。
により収縮する。焼結式電極において、活物質はニッケ
ル焼結体内の微細な孔内に充てんされている。したがっ
て、活物質の膨張・収縮は極板を厚くする結果になり、
とくに深い放電を行なうことにより膨張は大きくなる。
また、発泡メタルを用いた場合も同様なことになる。こ
れを防ぐ方法の一つとして完全放電をしても深い放電が
できない状態、すなわち、過充電をしてもニッケルの利
用率を抑える方法として、本発明では４０〜６０°Ｃの
高温で充電し、充電効率を低下させ、放電容量を少なく
するものである。一方、鉄負極は、このような状態にお
いても、充電は十分でき、むしろ充電されやすくなるの
である。
れを防ぐ方法の一つとして完全放電をしても深い放電が
できない状態、すなわち、過充電をしてもニッケルの利
用率を抑える方法として、本発明では４０〜６０°Ｃの
高温で充電し、充電効率を低下させ、放電容量を少なく
するものである。一方、鉄負極は、このような状態にお
いても、充電は十分でき、むしろ充電されやすくなるの
である。
実施例の説明
ニッケル正極としては公知の焼結式ニッケル正極を用い
た。この製法は３重量パーセントのカルボキシＩメチル
セルロース水溶液５ｋｇに対して、カーボニルニッケル
粉末を６ｋｇ用いペースト状トし、鉄にニンケルメッキ
を施した厚さ０．１ｍｍのパンチングメタル（穴径２ｍ
ｍ、中心間ピッチ２．６ｍｍ）の両面に塗着後スリット
内を通し一定厚さに調整し、乾燥、焼結を行ない厚さ１
ｍｍのニッケル焼結体を得る。その後硝酸ニッケル含浸
、アルカリ浸漬、水洗・乾燥の工程を繰り返し、活物質
である水酸化ニッケルを充てんした。この方法により、
活物質の理論光てん量として４８０ｍＡｈ／ｃｃの極板
を得て、大きさ１５Ｃ１７１Ｘ１２（＃Ｉに切断した。
た。この製法は３重量パーセントのカルボキシＩメチル
セルロース水溶液５ｋｇに対して、カーボニルニッケル
粉末を６ｋｇ用いペースト状トし、鉄にニンケルメッキ
を施した厚さ０．１ｍｍのパンチングメタル（穴径２ｍ
ｍ、中心間ピッチ２．６ｍｍ）の両面に塗着後スリット
内を通し一定厚さに調整し、乾燥、焼結を行ない厚さ１
ｍｍのニッケル焼結体を得る。その後硝酸ニッケル含浸
、アルカリ浸漬、水洗・乾燥の工程を繰り返し、活物質
である水酸化ニッケルを充てんした。この方法により、
活物質の理論光てん量として４８０ｍＡｈ／ｃｃの極板
を得て、大きさ１５Ｃ１７１Ｘ１２（＃Ｉに切断した。
極板の厚さは１±０．０４１１ｍであった。
一方、鉄負極は３２６メノシユ以下の市販の電解鉄粉５
ｋｙ Ｆ対して、４重量パーセントのカルボキシ−メ
チルセルロース水溶液３ｋｇ用いペースト状として、厚
さ０．１７Ｉｍの鉄粉パンチングメタル（穴径２ｍｍ、
中心間ピッチ２．６ａｍ）の両面に塗着後、スリット内
を通し、一定厚さに調整し、乾燥・焼結を行ない厚さ
０．７６±０．０４ ａｍの焼結式鉄負極を得て、大き
さ１５ＣｍＸ１２ｃｍに切断した。
ｋｙ Ｆ対して、４重量パーセントのカルボキシ−メ
チルセルロース水溶液３ｋｇ用いペースト状として、厚
さ０．１７Ｉｍの鉄粉パンチングメタル（穴径２ｍｍ、
中心間ピッチ２．６ａｍ）の両面に塗着後、スリット内
を通し、一定厚さに調整し、乾燥・焼結を行ない厚さ
０．７６±０．０４ ａｍの焼結式鉄負極を得て、大き
さ１５ＣｍＸ１２ｃｍに切断した。
このようにして得られた極板を１セル当り、ニッケル正
極を１５枚、鉄負極を１４枚用い、セパレータとして厚
さ０．２ｆｆｉＷのポリアミド不織布と０．１ｍｍのポ
リアミド布を併用して、公称容量１２６Ａｈのニッケル
ー鉄蓄電池を構成した。電解液は２６重量パーセントの
苛性カリ水溶液に硫化カリを６ｇ／（Ｊ ＋水酸化リチ
ウムを１０ｇ／β溶解させたもの全使用した。
極を１５枚、鉄負極を１４枚用い、セパレータとして厚
さ０．２ｆｆｉＷのポリアミド不織布と０．１ｍｍのポ
リアミド布を併用して、公称容量１２６Ａｈのニッケル
ー鉄蓄電池を構成した。電解液は２６重量パーセントの
苛性カリ水溶液に硫化カリを６ｇ／（Ｊ ＋水酸化リチ
ウムを１０ｇ／β溶解させたもの全使用した。
つぎに、本発明と比較例の充放電条件と鉄負極が活性化
されたサイクル数を表に示す。ここで、鉄負極が活性化
された目安として、鉄の２段反応が生じなくなったサイ
クル数である。すなわち、鉄負極が十分活性化された場
合は図に示すａの放電曲線を示すが、化成が十分でない
場合はｂの放電曲線を示す。また、充電温度は表に示す
ように変化させたが、放電温度は２６°Ｃ一定にして行
ない、充電電流はｏ、１Ｇ 、放電電流は０．２Ｇとし
た。
されたサイクル数を表に示す。ここで、鉄負極が活性化
された目安として、鉄の２段反応が生じなくなったサイ
クル数である。すなわち、鉄負極が十分活性化された場
合は図に示すａの放電曲線を示すが、化成が十分でない
場合はｂの放電曲線を示す。また、充電温度は表に示す
ように変化させたが、放電温度は２６°Ｃ一定にして行
ない、充電電流はｏ、１Ｇ 、放電電流は０．２Ｇとし
た。
この表の結果から、充電ｆ、（３’ Ｏ’Ｃで１１０〜
１６０％行なった場合、充電量の少ない領域では鉄負極
が充電不足になり、活性化が阻害された。
１６０％行なった場合、充電量の少ない領域では鉄負極
が充電不足になり、活性化が阻害された。
丑だ多い部分ではニッケル正極の充電が十分でき、放電
量も多くなり、ＩＪ述したニッケル正極の膨張が起こり
、鉄負極の活性化が阻害されたものと考えられる。これ
らの原因で３０’Ｃで充電した場合はいずれの場合も鉄
柵の活性化に１０サイクル以玉要することがわかった。
量も多くなり、ＩＪ述したニッケル正極の膨張が起こり
、鉄負極の活性化が阻害されたものと考えられる。これ
らの原因で３０’Ｃで充電した場合はいずれの場合も鉄
柵の活性化に１０サイクル以玉要することがわかった。
さらに、３ｏ″Ｃ以下の場合にも同じような傾向を示し
だ。
だ。
４０’Ｃ，５０’Ｑで１１０％充電をした場合は、３０
°Ｃの場合と同様に鉄負極が十分充電されず、活性化が
阻害されたものと考えられる。逆に、十分充電したＨ、
Ｍの場合は高温でニッケル正極の充電効率は低下しだに
もかかわらず、絶対量が多くなり、充放電による膨張が
認められた。これにより鉄負極の活性化が阻害されたも
のと考えられる。
°Ｃの場合と同様に鉄負極が十分充電されず、活性化が
阻害されたものと考えられる。逆に、十分充電したＨ、
Ｍの場合は高温でニッケル正極の充電効率は低下しだに
もかかわらず、絶対量が多くなり、充放電による膨張が
認められた。これにより鉄負極の活性化が阻害されたも
のと考えられる。
また、６０°Ｃを越えた温度でも、本質的には効果があ
ることがわかったが、セパレータ、電槽の耐熱性を考慮
し、５０°Ｃ以下で行うこと望ましい０発明の効果 以上のように、高エネルギー密度のニッケルー鉄蓄電池
を化成する時に、充電温度と充電量を一定範囲に限定す
ることにより、化成に要するサイクル数を最小にし、製
造コストを低下することができる。また、従来より高容
量密度化されたニッケル正極が使用でき、結果としてさ
らに、高エネルギー密度のニッケルー鉄蓄電池が得られ
る。
ることがわかったが、セパレータ、電槽の耐熱性を考慮
し、５０°Ｃ以下で行うこと望ましい０発明の効果 以上のように、高エネルギー密度のニッケルー鉄蓄電池
を化成する時に、充電温度と充電量を一定範囲に限定す
ることにより、化成に要するサイクル数を最小にし、製
造コストを低下することができる。また、従来より高容
量密度化されたニッケル正極が使用でき、結果としてさ
らに、高エネルギー密度のニッケルー鉄蓄電池が得られ
る。
図は鉄負極が十分活性化された電池とそうでない電池の
放電特性を示す。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名紋脣
春！（ｆＩｈ）
放電特性を示す。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名紋脣
春！（ｆＩｈ）
Claims (1)
- ニッケル正極、活物質材料として電解鉄粉を使用する鉄
負極、セパレータ及びアルカリ電解液により構成された
ニッケルー鉄蓄電池を電池組みたて後、４０〜５０’Ｃ
の温度で、公称容量の１３０〜２００％相当充電するこ
とを特徴とするニッケルー鉄蓄電池の化成方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58094325A JPS59219855A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | ニツケル−鉄蓄電池の化成方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58094325A JPS59219855A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | ニツケル−鉄蓄電池の化成方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59219855A true JPS59219855A (ja) | 1984-12-11 |
Family
ID=14107125
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58094325A Pending JPS59219855A (ja) | 1983-05-27 | 1983-05-27 | ニツケル−鉄蓄電池の化成方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59219855A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1505681A2 (en) * | 2003-08-04 | 2005-02-09 | Federico Milesi | Biochemically-powered self-exciting electric power source |
| JP2016509745A (ja) * | 2013-02-06 | 2016-03-31 | エンセル テクノロジー、インコーポレイテッド | コーティングされた鉄アノード及び改善された性能を備えるバッテリー |
-
1983
- 1983-05-27 JP JP58094325A patent/JPS59219855A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP1505681A2 (en) * | 2003-08-04 | 2005-02-09 | Federico Milesi | Biochemically-powered self-exciting electric power source |
| EP1505681A3 (en) * | 2003-08-04 | 2006-10-04 | Federico Milesi | Biochemically-powered self-exciting electric power source |
| JP2016509745A (ja) * | 2013-02-06 | 2016-03-31 | エンセル テクノロジー、インコーポレイテッド | コーティングされた鉄アノード及び改善された性能を備えるバッテリー |
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