JPS617575A - 水素吸蔵合金負極を有する密閉型アルカリ蓄電池の製造方法 - Google Patents
水素吸蔵合金負極を有する密閉型アルカリ蓄電池の製造方法Info
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- JPS617575A JPS617575A JP59125313A JP12531384A JPS617575A JP S617575 A JPS617575 A JP S617575A JP 59125313 A JP59125313 A JP 59125313A JP 12531384 A JP12531384 A JP 12531384A JP S617575 A JPS617575 A JP S617575A
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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】
〔発明の技術分野〕
本発明は水素吸蔵合金負極を有する密閉型アルカリ蓄電
池の製造方法に係わる。
池の製造方法に係わる。
負極活物質に水素を使用し、正極に金属酸化物電極を用
いたアルカリ蓄電池は、いわゆる金属酸化物・水素電池
と呼ばれているが、一般にこの電池が高エネルギー密度
をもっていることから近年i目を集めるよりになシ、一
部特練用途では実用化されつつある。しかしこの電池は
高圧の水素ガスを使用するので、これをさけるために負
極に水素吸蔵合金からなる電極を使うことが考えられ、
最近になっていくつかの研究がみられるようになってき
た。
いたアルカリ蓄電池は、いわゆる金属酸化物・水素電池
と呼ばれているが、一般にこの電池が高エネルギー密度
をもっていることから近年i目を集めるよりになシ、一
部特練用途では実用化されつつある。しかしこの電池は
高圧の水素ガスを使用するので、これをさけるために負
極に水素吸蔵合金からなる電極を使うことが考えられ、
最近になっていくつかの研究がみられるようになってき
た。
水素吸蔵合金の水素との反応は、例えば次式%式%(1
) のように考えられる。ここでMは水素吸蔵合金で、M
(Haim )、2は水素が原子状水素としてMの中に
2個入ったことを示す。水素が吸蔵されたとき一般に発
熱し、また水素吸蔵量の広い範囲にわたって平衡水素圧
が大略一定値になる(プラトー圧カ)ことが知られてい
る。発熱量およびプラトー圧カの値線水素#&蔵合金の
種類によって異なっている。
) のように考えられる。ここでMは水素吸蔵合金で、M
(Haim )、2は水素が原子状水素としてMの中に
2個入ったことを示す。水素が吸蔵されたとき一般に発
熱し、また水素吸蔵量の広い範囲にわたって平衡水素圧
が大略一定値になる(プラトー圧カ)ことが知られてい
る。発熱量およびプラトー圧カの値線水素#&蔵合金の
種類によって異なっている。
またこの反応の速度は極めて大きく、短時間内に平衡に
達するのが普通である。一方、これを電極として用いた
ときには、例えば次式 の反応がおこるものと考えられている。すなわち、ここ
では気体の水素は関与していない。よってこの反応はア
ルカリ電池負極であるカドミウム極の反応 と気体物質が関与しない意味において形式的に同一であ
る。したがうて水素吸蔵合金負極を用いた電池を製造す
る場合、その取扱いは、ニッケル・カドミウム蓄電池(
以下Ni/cd電池)と全く同様に行えばよいと考えら
れる。
達するのが普通である。一方、これを電極として用いた
ときには、例えば次式 の反応がおこるものと考えられている。すなわち、ここ
では気体の水素は関与していない。よってこの反応はア
ルカリ電池負極であるカドミウム極の反応 と気体物質が関与しない意味において形式的に同一であ
る。したがうて水素吸蔵合金負極を用いた電池を製造す
る場合、その取扱いは、ニッケル・カドミウム蓄電池(
以下Ni/cd電池)と全く同様に行えばよいと考えら
れる。
しかしながら、水素吸蔵合金電極の水溶液中での反応式
〔2〕そのもの忙は気体の水素は関与しないものの、そ
こで生成するM (Hatm )2は、一方で〔1〕式
の平衡反応に関与している。したがって、電気化学的に
生成したM (Haim )1の場合でも、水の存在に
よってその速度はかなシおそくなるものの徐々にMとH
,へ解離していく。ここがカドミウム極とは本質的に異
なる点であシ、水素吸蔵合金電極にあっては、その充電
状態を長く保つためには、この解離反応(すなわち放電
反応)を防止する必要が出てくるのである。
〔2〕そのもの忙は気体の水素は関与しないものの、そ
こで生成するM (Hatm )2は、一方で〔1〕式
の平衡反応に関与している。したがって、電気化学的に
生成したM (Haim )1の場合でも、水の存在に
よってその速度はかなシおそくなるものの徐々にMとH
,へ解離していく。ここがカドミウム極とは本質的に異
なる点であシ、水素吸蔵合金電極にあっては、その充電
状態を長く保つためには、この解離反応(すなわち放電
反応)を防止する必要が出てくるのである。
このことは、このIE極を使用して密閉型のアルカリ蓄
電池を製造する場合、特に重要になってくる。すなわち
密閉型のアルカリ蓄電池においては、一般に電極のトー
タル容量は、正極よりも負極の方を大きくし、その負極
における過剰部分のうちの一部は充電状態とし、残りの
部分は未充電状態にした状況で電池の組立てを完了する
必要がある。
電池を製造する場合、特に重要になってくる。すなわち
密閉型のアルカリ蓄電池においては、一般に電極のトー
タル容量は、正極よりも負極の方を大きくし、その負極
における過剰部分のうちの一部は充電状態とし、残りの
部分は未充電状態にした状況で電池の組立てを完了する
必要がある。
このことによシ充電時の電池内圧の上昇を防止し、電池
寿扁を長くすることが可能となる。このような状況を作
υだすためには、負極の化成工程であらかじめ、充電部
分を作っておくことが必要である。カドミウム負極の場
合、化成工程後の各工程を空気中で行っても、空気中の
酸素によって充電状態にある金属カドミウムが酸化され
る(放電する)速度はあまり速くはなく、上述した状況
で電池の組立を完了することができる。これに対し、水
素吸蔵合金負極を同じように空気中で取扱かうと酸化反
応(吸蔵されたH、atmが酸素と反応して水を生成す
ること〕の速度が極めて速い。このためせっかく化成工
程で充電状態を作シだしても、その後の工程でほとんど
放電状態になってしまう。
寿扁を長くすることが可能となる。このような状況を作
υだすためには、負極の化成工程であらかじめ、充電部
分を作っておくことが必要である。カドミウム負極の場
合、化成工程後の各工程を空気中で行っても、空気中の
酸素によって充電状態にある金属カドミウムが酸化され
る(放電する)速度はあまり速くはなく、上述した状況
で電池の組立を完了することができる。これに対し、水
素吸蔵合金負極を同じように空気中で取扱かうと酸化反
応(吸蔵されたH、atmが酸素と反応して水を生成す
ること〕の速度が極めて速い。このためせっかく化成工
程で充電状態を作シだしても、その後の工程でほとんど
放電状態になってしまう。
よって究極的に適切な充電量をもった電極で電池を組立
てられなくなシ、良好な電池が作成、できないというの
が現状である。
てられなくなシ、良好な電池が作成、できないというの
が現状である。
本発明は充放電ザイクルに対し容量の低下が少なく、か
つ電池の内圧上昇も抑制する事のできる水素吸蔵合金負
極を有する密閉型アルカリ蓄電池の製造方法を提供する
ものである。
つ電池の内圧上昇も抑制する事のできる水素吸蔵合金負
極を有する密閉型アルカリ蓄電池の製造方法を提供する
ものである。
本発明は、上述した水素吸蔵合金電極を用いた密閉型ア
ルカリ電池を製造するうえでの特有な問題、すなわち電
池組立工程中に水素吸蔵合金電極から水素が放出される
問題を解決するためになされたものである。
ルカリ電池を製造するうえでの特有な問題、すなわち電
池組立工程中に水素吸蔵合金電極から水素が放出される
問題を解決するためになされたものである。
つまり本発明の特徴は、水素吸蔵合金電極の予備充電工
程を兼ねる化成工程、水洗工程、乾燥工程、成形工程、
セパレータを介して正極とともに渦巻状の素電池を組上
げる巻回工程、素電池の電池ケースへの挿入工程、電池
ケースへの電解液の注液工程および封口工程の内掛なく
とも乾式工程を不活性ガス、水素ガスあるいは不活性ガ
スと水素ガスとの混合ガスの雰囲気中で行うものである
。
程を兼ねる化成工程、水洗工程、乾燥工程、成形工程、
セパレータを介して正極とともに渦巻状の素電池を組上
げる巻回工程、素電池の電池ケースへの挿入工程、電池
ケースへの電解液の注液工程および封口工程の内掛なく
とも乾式工程を不活性ガス、水素ガスあるいは不活性ガ
スと水素ガスとの混合ガスの雰囲気中で行うものである
。
このような製造方法を採用することによって、化成工程
において充電された水素吸蔵合金電極は、その後の工程
でぬけ出る水素量を少なくすることができるため、適切
な量が充電された水素吸蔵合金負極をもった密閉型アル
カリ蓄電池が製造できることになる。
において充電された水素吸蔵合金電極は、その後の工程
でぬけ出る水素量を少なくすることができるため、適切
な量が充電された水素吸蔵合金負極をもった密閉型アル
カリ蓄電池が製造できることになる。
なお雰囲気の環境ガスを不活性ガスのみとした場合には
゛、もちろん水素吸蔵合金電極中に吸蔵された水素が酸
化(燃焼)によって放出されることはない。ただし水素
ガス分圧がないのである程度の水素放出は認められる。
゛、もちろん水素吸蔵合金電極中に吸蔵された水素が酸
化(燃焼)によって放出されることはない。ただし水素
ガス分圧がないのである程度の水素放出は認められる。
しかしその量は空気中での水素放出量に比較すれば格段
に少なくなることが認められた。その放出量をさらに少
なくするには、不活性ガスからなミ猿境ガス中に水素ガ
スを混合することである。不活性ガスと水素ガスとの混
合ガスを用いる場合は、水素ガスの分圧を水素吸蔵合金
の平衡プラトー圧以上とする事が好ましいが、その値よ
りも少なくても十分な効果のある事が確認された。なお
不活性ガスとしては窒素(Nり、アルゴン(Ar)、ヘ
リウム(He) 、ネオン(Ne )等のもので十分で
ある。
に少なくなることが認められた。その放出量をさらに少
なくするには、不活性ガスからなミ猿境ガス中に水素ガ
スを混合することである。不活性ガスと水素ガスとの混
合ガスを用いる場合は、水素ガスの分圧を水素吸蔵合金
の平衡プラトー圧以上とする事が好ましいが、その値よ
りも少なくても十分な効果のある事が確認された。なお
不活性ガスとしては窒素(Nり、アルゴン(Ar)、ヘ
リウム(He) 、ネオン(Ne )等のもので十分で
ある。
又本発明における乾式工程とは、化成工程後の乾燥工程
、成形工ぎ、素電池を得る巻回工程、素電池の電池ケー
スへの挿入工程等が挙げられるが、実質的には化成工程
後の乾式工程を意味するものである。さらに上記乾式工
程以外の湿式工程も上記雰囲気内で行う事が実用上好ま
しい。
、成形工ぎ、素電池を得る巻回工程、素電池の電池ケー
スへの挿入工程等が挙げられるが、実質的には化成工程
後の乾式工程を意味するものである。さらに上記乾式工
程以外の湿式工程も上記雰囲気内で行う事が実用上好ま
しい。
次に、本発明を実施例にて説明する。水素吸蔵合金電極
として、25℃における平衡プラトー圧が0.4atm
のLaNi4,7Ajl’o、aを使用した。正極、!
:L、テハ二ッケル(NiOOH) 電極を使い、単3
型Ni/H!電池を組立てた。
として、25℃における平衡プラトー圧が0.4atm
のLaNi4,7Ajl’o、aを使用した。正極、!
:L、テハ二ッケル(NiOOH) 電極を使い、単3
型Ni/H!電池を組立てた。
まず、L aN i 4,7 A/ o、sの20μm
以下の粒度をもった粉末を用意し、これをポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)樹脂の分散液と混合、混線
して、約0.3xgのシート状の物質をつくった。この
時のPTFE固形分の量は4チとした。このシートを乾
燥した後、シート2枚をニッケルネット(線径0.12
5mm。
以下の粒度をもった粉末を用意し、これをポリテトラフ
ルオロエチレン(PTFE)樹脂の分散液と混合、混線
して、約0.3xgのシート状の物質をつくった。この
時のPTFE固形分の量は4チとした。このシートを乾
燥した後、シート2枚をニッケルネット(線径0.12
5mm。
40メツシ)の両側からあて、圧着して集電体を設えた
サイズの大きな電極体を作成した。サイズは80龍×2
20朋X0.50龍tで、一部ニッケルネットが外部へ
出ている構造にした。
サイズの大きな電極体を作成した。サイズは80龍×2
20朋X0.50龍tで、一部ニッケルネットが外部へ
出ている構造にした。
次に化成工程以下の電池製造工程に入るが、その全工程
の環境ガス雰囲気を次の4つのものとした。Aは空気、
Bはアルゴン、Cは0.2 atmの水素を有するアル
ゴン、Dは0.5 atmの水素を有するアルゴンであ
る。全てのガス雰囲気のトータル圧力は1 atm (
ゲージ圧でOKg/d)である。
の環境ガス雰囲気を次の4つのものとした。Aは空気、
Bはアルゴン、Cは0.2 atmの水素を有するアル
ゴン、Dは0.5 atmの水素を有するアルゴンであ
る。全てのガス雰囲気のトータル圧力は1 atm (
ゲージ圧でOKg/d)である。
上記のガス中でそれぞれ次のようにして電池を製造した
。ます化成工程では5M−KOHの中で上述した電極体
の充放電を行なった。充電々流は30m1・/dとし、
充電量としてLaN i 4,7 AA’ 0.3のI
Iあたり200mAbとした。放電は同一電流で行い、
これを2回〈シかえした後、最終は充電を行ってとの化
成工程を終了した。最後の充電では電極体1dあたJ)
10mAhが充電されるよりにした。次に水洗工程に
うつり、イオン交換水でこの電極を洗浄し、その洗浄液
のpHの値が7になるまで続けた。その後常温で乾燥工
程に入シ、乾燥後の成形工程では所定のサイズ(40+
mX70+mX0.5+mt)に切断して単3型電池用
の電極とした。したがってもしこの電極が水素を全く放
出していないとすれば全体で280mAhだけ充電され
ている。なおこの電極の理論容量は約800mAhであ
る。次に巻回工程にうつり、やはシ化成工程を終了し、
理論容量600mAhで放電状態にあるニッケル極と水
素吸蔵合金電極とをセパレータを介して渦巻状に巻回し
て素電池を組上げた。次いでこの素電池を金属ケースへ
挿入し、さらに□M−KOHを注液後、封口を行って密
閉型電池を作成した。なお、環境ガス雰囲気A〜Dの各
条件下でそれぞれ8個の電池を作成した。
。ます化成工程では5M−KOHの中で上述した電極体
の充放電を行なった。充電々流は30m1・/dとし、
充電量としてLaN i 4,7 AA’ 0.3のI
Iあたり200mAbとした。放電は同一電流で行い、
これを2回〈シかえした後、最終は充電を行ってとの化
成工程を終了した。最後の充電では電極体1dあたJ)
10mAhが充電されるよりにした。次に水洗工程に
うつり、イオン交換水でこの電極を洗浄し、その洗浄液
のpHの値が7になるまで続けた。その後常温で乾燥工
程に入シ、乾燥後の成形工程では所定のサイズ(40+
mX70+mX0.5+mt)に切断して単3型電池用
の電極とした。したがってもしこの電極が水素を全く放
出していないとすれば全体で280mAhだけ充電され
ている。なおこの電極の理論容量は約800mAhであ
る。次に巻回工程にうつり、やはシ化成工程を終了し、
理論容量600mAhで放電状態にあるニッケル極と水
素吸蔵合金電極とをセパレータを介して渦巻状に巻回し
て素電池を組上げた。次いでこの素電池を金属ケースへ
挿入し、さらに□M−KOHを注液後、封口を行って密
閉型電池を作成した。なお、環境ガス雰囲気A〜Dの各
条件下でそれぞれ8個の電池を作成した。
次に、これら作成された電池の評価を以下のように行っ
た。それぞれ8個作成したうち、3個はそのまま分解し
て素電池をとシだし、直ちに7M−KOHと別に用意し
た放電用のニッケル極を入れたビーカー内に移して、水
素吸蔵合金負極に残存している電気容量を調べた。また
4個は充放電サイクルにかけ、その放電容量の変化を調
べた。充放電条件は、250mAで3時間充電し、同一
電流で1.0■まで放電するというものである。残シの
1個は電池に穴をあけ、そこに圧力センサーを取りつけ
て電池を充放電したときの内圧変化を調べた。
た。それぞれ8個作成したうち、3個はそのまま分解し
て素電池をとシだし、直ちに7M−KOHと別に用意し
た放電用のニッケル極を入れたビーカー内に移して、水
素吸蔵合金負極に残存している電気容量を調べた。また
4個は充放電サイクルにかけ、その放電容量の変化を調
べた。充放電条件は、250mAで3時間充電し、同一
電流で1.0■まで放電するというものである。残シの
1個は電池に穴をあけ、そこに圧力センサーを取りつけ
て電池を充放電したときの内圧変化を調べた。
充放電条件はサイクル試験と同様である。その結果を第
1表、第1図および第2図に示した。
1表、第1図および第2図に示した。
第1表
第1表に示すように゛、人では残存容量は全くなく、B
で90mAh 、 Cでは160mAh、 Dでは21
0mAhであった。すなわちA以外は全て残存容量を認
めることができた。次に充放電サイクルの結果は第1図
に水爆れるように、電池の放電容量は人の場合、初期値
から低く、約ωサイクルで初期値の50チまで低下した
のに対し他の場合、いずれも150サイクルを越えても
容量の低下は認められなかった。次に電池内圧は第2図
(10サイクル目の結果)に示すように、Aの場合に充
電時に最大6に9/cm2程度まで上昇するのに対して
、Bでは1.9 Kg/crrP 。
で90mAh 、 Cでは160mAh、 Dでは21
0mAhであった。すなわちA以外は全て残存容量を認
めることができた。次に充放電サイクルの結果は第1図
に水爆れるように、電池の放電容量は人の場合、初期値
から低く、約ωサイクルで初期値の50チまで低下した
のに対し他の場合、いずれも150サイクルを越えても
容量の低下は認められなかった。次に電池内圧は第2図
(10サイクル目の結果)に示すように、Aの場合に充
電時に最大6に9/cm2程度まで上昇するのに対して
、Bでは1.9 Kg/crrP 。
Cでは1.3Kp/cm’、 15では0.7〜/dと
なり、A以外はほとんど問題のないことが認められた。
なり、A以外はほとんど問題のないことが認められた。
以上述べたように、水素吸蔵合金負極を使用する密閉型
アルカリ蓄電池を製造する場合に、電極の化成以降の乾
燥工程を不活性ガス、水素ガス、または不活性ガスと水
素ガスの混合ガス雰囲気の環境下で行うことによって、
特性の優れた電池を作成することが可能である。
アルカリ蓄電池を製造する場合に、電極の化成以降の乾
燥工程を不活性ガス、水素ガス、または不活性ガスと水
素ガスの混合ガス雰囲気の環境下で行うことによって、
特性の優れた電池を作成することが可能である。
第1図及び第2図は本発明方法による密閉型アルカリ蓄
電池の特性例を示す曲線図。
電池の特性例を示す曲線図。
Claims (1)
- 水素吸蔵合金負極を有する密閉型アルカリ蓄電池の製造
方法において、前記負極の予備充電工程を兼ねる化成工
程、水洗工程、乾燥工程、成形工程、セパレータを介し
て正極と渦巻状の素電池を組上げる巻回工程、素電池の
電池ケースへの挿入工程、電池ケースへの電解液の注液
工程および封口工程とを具備し、前記工程の内少なくと
も乾式工程を不活性ガス、水素ガスあるいは、不治性ガ
スと水素ガスとの混合ガスの雰囲気中で行う事を特徴と
する水素吸蔵合金負極を有する密閉型アルカリ蓄電池の
製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59125313A JPS617575A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 水素吸蔵合金負極を有する密閉型アルカリ蓄電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59125313A JPS617575A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 水素吸蔵合金負極を有する密閉型アルカリ蓄電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS617575A true JPS617575A (ja) | 1986-01-14 |
Family
ID=14907011
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59125313A Pending JPS617575A (ja) | 1984-06-20 | 1984-06-20 | 水素吸蔵合金負極を有する密閉型アルカリ蓄電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS617575A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6147075A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 金属−水素アルカリ畜電池 |
| JPS63174272A (ja) * | 1986-12-29 | 1988-07-18 | エナージー・コンバーシヨン・デバイセス・インコーポレーテツド | 再充電可能な水素吸蔵負電極の活性化方法 |
| KR100804522B1 (ko) * | 2001-11-29 | 2008-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지의 제조방법 |
-
1984
- 1984-06-20 JP JP59125313A patent/JPS617575A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6147075A (ja) * | 1984-08-10 | 1986-03-07 | Sanyo Electric Co Ltd | 金属−水素アルカリ畜電池 |
| JPS63174272A (ja) * | 1986-12-29 | 1988-07-18 | エナージー・コンバーシヨン・デバイセス・インコーポレーテツド | 再充電可能な水素吸蔵負電極の活性化方法 |
| KR100804522B1 (ko) * | 2001-11-29 | 2008-02-20 | 삼성에스디아이 주식회사 | 이차전지의 제조방법 |
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