JPS6180770A - 密閉型金属酸化物・水素蓄電池 - Google Patents

密閉型金属酸化物・水素蓄電池

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JPS6180770A
JPS6180770A JP59202711A JP20271184A JPS6180770A JP S6180770 A JPS6180770 A JP S6180770A JP 59202711 A JP59202711 A JP 59202711A JP 20271184 A JP20271184 A JP 20271184A JP S6180770 A JPS6180770 A JP S6180770A
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hydrogen
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hydrogen storage
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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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。

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を負極とする密閉型金属酸化物・
水素蓄電池の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
正極に金属酸化物電極を、負極に水素吸蔵合金を、夫々
使用する密閉型金属酸化物・水素蓄電池は、高エネルギ
密度電池として最近注目されている。この蓄電池は、ア
ルカリ蓄電池の一種であり、これを組立てる場合にはそ
の基本的な構造、構成等は例えばニッケルカドミニウム
蓄電池と同様にする必要がある。かかる蓄電池の特性中
で重要なものの一つとして、正極・負極の容量バランス
がある。
密閉型アルカリ電池においては、通常、電極容量は正極
よりも負極の方が過剰になるように組立てる。そして、
全ての工程が完了して蓄電池を完成した状態においては
、負極容量の過剰となっている部分のうち、一部は充電
状態にあり、残りの部分は未充電の状態になっている必
要がある。この理由は、正・負極の容量状態が上述した
ような状態を実現した場合にのみ、過充電において電池
内圧が上昇せず、放電時に最大容量が得られ、しかも電
池寿命も低下し難くなるためである。
ところで、上述した正・負極の容量状態を持ったアルカ
リ蓄電池を組立てるためには、負極を予め必要量だけ充
電しておくことが必要である。そのため、ニッケル・カ
ドミウム蓄電池では、化成工程において予めカドミウム
負極を充電する方式が通常、採用されている。化成工程
で必要量だけ充電されたカドミウム負極は、水洗、乾燥
後に正極と共に密閉容器に組込まれる。
しかしながら、カドミウム負極と同じプロセスを密閉型
金属酸化物・水素蓄電池の水素吸蔵合金負極に適用しよ
うとすると、充電された活物質は水素であるので、化成
工程以降のプロセスにおいて、水素が容易に抜は出して
しまう。
即ち、空気中では水素吸蔵合金負極の表面で水素が燃焼
するし、不活性ガス中では燃焼は生じないものの、すぐ
に放出されてしまう。
このような水素の抜けを防止するためには、化成工程以
降の全プロセスを少なくとも負極に使用している水素吸
蔵合金の平衡プラトー圧力以上の水素分圧を有する雰囲
気で行なう必要が   ′ある。しかしながら、かかる
場合には次のような問題が生じる。即ち、水素雰囲気に
調整され九工程と、通常の空気雰囲気の工程との間で電
池組立てに使用する材料等を移動する場合、水素が発火
する恐れがあり、危険な作業を伴なうことになる。これ
を防止しようとすれば、そのための美大な設備と、煩雑
な操作が必要となる。
このように水素吸蔵合金負極を、予め化成工程でその一
部を充電状態にすることは多大な困難    。
を伴なう。
〔発明の目的〕
本発明は電池組立てのための全プロセスにおいて水素ガ
ス雰囲気にすることなく、目的とする正・負極の容量状
態の水素吸蔵合金負極を有する密閉型金属酸化物・水素
蓄電池を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明の特徴は、水素吸蔵合金負極を有する密閉型金属
酸化物・水素蓄電池において、電解液としてのアルカリ
水溶液中で電気化学的に水素電極電位よりも卑である金
属の試片もしくは該金属を主成分とする試片を密閉容器
内に配置し、この試片と前記負極とを電気的に接続した
構成にすることである。かかる構成にすることによって
、前記負極等を収納した密閉容器に電解液を注入し、封
口等の工程を経る間に、負極は自動的に必要量だけ充電
されるようになり、適切な正・負極の容量状態をもった
蓄電池を得ることができる。
即ち、水素吸蔵合金はアルカリ水溶液中において次式〔
1〕の電気化学反応を行なう。
充電 M+H20+e  −+  M−H+OH(13ここで
、Mは水素吸蔵合金、駅は水素原子を吸蔵した水素吸蔵
合金を示す。この反応の電極電位は、いわゆる水素電極
反応のそれとほぼ等しい。今、水素電極反応の電位より
も卑な電極電位を金属をM′とすると、この金属M′が
アルカリ水溶液中で水素吸蔵合金と接触した場合、それ
らが示す電極電位は、その二つの金属電極電位の中間と
なる。したがって、金属M’はいわばアノード分極を受
け、水素吸蔵合金Mはカソード分極を受けることになる
。水素吸蔵合金Mのカソード分極とは、結局、前記式〔
1〕のことであるから、該合金は実質的に充電されるこ
とになる。この時、金属M!は酸化されて通常、水酸化
物等になる。金属M’が存在する間は、水素吸蔵合金は
充電されつづけるため、予め金属M′の量を決めておけ
ば、水素吸蔵合金の充電量を設定できる。
以上のことを、水素吸蔵合金に適用することによって、
容易に負極の充電を行なうことができる。具体的には、
金属M′そのもの、或いは金yB y1/を主成分とす
る試片を密閉容器としての電池ケース内に配置し、この
試片と負極を電気的に接続する。この場合、試片を電極
のように成形し、これを負極端子を兼ねる電池ケースに
接触させるようにする。例えば、第1図に示すように電
池ケース1に収納された負極2.セノ々レータ3及び正
極4からなる素電池5の最外層が負極2で構成されてい
る場合、金属M′の試片6を最外層の負極2と直接接触
させてもよい。また、第2図に示すように素電池5の最
外層が正極4で構成されている場合、該正極4と試片6
の間に別の薄いセパレータ3′を介装して金属ケースI
と正極4とを絶縁する。こうした試片6の配置にあたっ
ては、試片の大きさ、つまり電気容量は必要とする負極
の充電量に応じて選択する。なお、第1図及び第2図中
の7は電池ケース1の開口部に取付けられた封口体、8
は封口体7に絶縁シール部9を介して挿着された正極端
子、IQは正極用リード線、11は負極用リード線であ
る。
また、金属M′は、例えばメッキ法、ス・臂ツタ法、蒸
着法などにより直接電池ケースの内面に被覆することに
よって試片を形成できる。この場合も、前述した第1図
及び第2図で説明した点を考慮する必要がある。
上記金属としては、例えば錫、rルマニウム。
モリブデン、亜鉛、クロム、シリコン、鉄、インジウム
、パナソウム、マンガン、ホウ素、アルミニウム、ジル
コニウム等を挙げることかできる。特に、錫、rルマニ
ウム、モリブデン。
亜鉛、クロム、シリコンのような陽極酸化によリイオン
となって溶出する金属を用いれば、第1図に示す構造の
ように該金属の試片が負極に接触している場合、該試片
の溶出により負極の電解液との接触面積を設計値どおり
に確保できる。
〔発明の実施例〕
JET、オ、1゜ヶヨヵオ、1オ、。      !実
施例1 本実施例では、ニッケル酸化物を正極、LaN14,7
ALo、5 (平衡プラト圧は30℃で約0.5Atm
)E?負極とし急単3サイズの密閉型N l/4(2電
池を例にする。この電池は定格容量が500mAhとな
るように正・負極の容量を次の1:よ・う1に設定した
。Nl極の理論容量を600 mAhとしNH2極の理
論容量を1100mAhとした。したがって、N2極の
過剰容量500 mAhのうち一部を充電状態、残りを
未充電状態とする必要があり、ここでは充電状態として
200mAh、未充電状態として300 mAhに夫々
設定した。
まず、  LaN14,7At(1,3を20 ttm
以下の粒度をもった粉末7gと10μm程度の亜鉛粉末
0.4gと全混合し、これにポリテトラフルオロチレン
(PTFE)の分散液をその固形分が全体の4%となる
ように象加した後、混合、混練した。つづいて、この混
練物をロールにより70 w+X 40 MX O,6
wm tのシート状物質とした後、リード片を取り付け
たニッケル網状体を圧着して負極電極体を作製した。ひ
きつづき、50mX4C)I++++IX0.6mmt
ノ放電状態にあるNl極(理論容量600mAh)を正
極電極体として用意し、これと前記負極電極体とをセパ
レータを介して渦巻状に巻回して素電池を作製した。次
いで、この素電池を、予め内面に30 as X 5 
ramの寸法で重さ0.4 g (200mAh相当)
の亜鉛耳板が設けられた単3用の電池ケースに収納し、
負極リードを金属容器に、正極リードを封口板の正極端
子に夫々抵抗溶接により接続した。この後、前記容器内
に8 M −KOH水溶液の電解液2.0ccを注入し
、直ちに封口処理を行なって電池を完成した。
上記電解液の注入工程において、その注入前は容器内の
正・負極は放電状態にあるが、注入によって負極内では
直ちに亜鉛着板の溶解が開始され、負極の充電がなされ
る。亜鉛の反応は次式〔2〕で表わされる。
Zn+40H4Zn(OH)4+2e   (2:]0
.4gの亜鉛は200 mAhに相当するので、前記式
〔2〕の反応が完結すると、負極を構成しているLaN
14,7Ato、3はそれだけ容量が充電されることと
なる。
実施例2 亜鉛裏板の代りに、電池ケースの内面に0゜4gの亜鉛
メッキ膜を電着した以外、実施例1と同様な密閉型Ni
、4(2電池を組立てた。
比較例1 電池ケースの内面に亜鉛薯板を設けない以外、実施例1
と同様な方法により密閉型N l/)f2電池を組立て
念。
比較例2 LaNi 4.7A1.(1,5の負極を化成工程で2
00 mAhだけ充電した後、これら負極を水洗、乾燥
、 Nl正極との巻回、金属容器への収納、注液、封口
を水素分圧0.5 atm OAr雰囲気(トータルI
ILtm)の中で行なりて密閉ill N1/I(2電
池を組立てた。
しかして、本実施例1,2及び比較例1,2の電池につ
いて、150 mA X 5 hで充電し、200鮎で
t、ovtで放電するサイクル試験を行なった。その結
果、電池6個の平均値として第3図図示する特性図を得
た。なお、図中のA−Cは夫々本実施例1と2.比較例
1,2の電池における特性線である。この第3図より明
らかな如く、比較例1の電池(特性線B)は20サイク
ルで、比較例2の電池(特性線C)は100サイクルで
寿命が尽きたのに対し、本実施例1,2(特性線A)で
は200サイクル以上の寿命を示した。
また、電池組立て完了後、本実施例1.2及び比較例2
の電池を分解し、素電池を取り出し、直ちに13 M 
−KOH水溶液が満され九ピーカ内に移し、それらの残
存負極容量を調べた。その結果を、負極6個の最大、最
小及び平均値として下記表に示した。なお、比較例1の
負極は残存容量がOmAhであった。
表 上表から明らかな如く、比較例2の電池は平均値が低く
、かつ最大値と最小値との差が太きい。これに対し、本
実施例1,2の電池ではばらつきが少なく、それらの埴
も所期目的の容量が得られ比。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く、本発明によれば電池組立てのための
全ノロセスにおいて水素ガス雰囲気にすることなく、適
切な正・負極の答僅状態の水素吸蔵合金負極を有する高
寿命の密閉型金属酸化物・水素蓄電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は夫々本発明の密閉型金属酸化物・水
素蓄電池の一形態を示す断面図、第3図は本実施1,2
及び比較例1,2の電池におけるサイクル数を容量との
関係を示す特性図である。 1・・・電池ケース、2・・・負極、3・・・セパレー
タ、4・・・正極、5・・・素電池、6・・・試片、7
・・・封口体、8・・・正極端子。 第  1    図 +fi 第3 第2図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属酸化物を活物質とする正極と、水素吸蔵合金
    を主成分とし、水素を活物質とする負極と、正極及び負
    極を分離するセパレータと、アルカリ水溶液の電解液と
    、これら正極、負極、セパレータ及び電解液を収納する
    密閉容器とからなる密閉型金属酸化物・水素蓄電池にお
    いて、アルカリ水溶液中で電気化学的に水素電極電位よ
    りも卑である金属の試片もしくは該金属を主成分とする
    試片を前記密閉容器内に配置し、かつ該試片と前記負極
    とを電気的に接続したことを特徴とする密閉型金属酸化
    物・水素蓄電池。
  2. (2)試片を形成する金属が陽極酸化によりイオンとな
    って溶出するものであることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の密閉型金属酸化物・水素蓄電池。
  3. (3)金属が錫、ゲルマニウム、亜鉛、クロム、シリコ
    ンのうちから選択されるものであることを特徴とする特
    許請求の範囲第2項記載の密閉型金属酸化物・水素蓄電
    池。
JP59202711A 1984-07-31 1984-09-27 密閉型金属酸化物・水素蓄電池 Granted JPS6180770A (ja)

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JP59202711A JPS6180770A (ja) 1984-09-27 1984-09-27 密閉型金属酸化物・水素蓄電池
US06/759,310 US4621034A (en) 1984-07-31 1985-07-26 Sealed metal oxide-hydrogen storage cell
DE8585305415T DE3586223T2 (de) 1984-07-31 1985-07-30 Herstellungsmethode einer gasdichtverschlossenen metalloxid-wasserstoffspeicherzelle.
EP85305415A EP0170519B1 (en) 1984-07-31 1985-07-30 A method of producing a sealed metal oxide-hydrogen storage cell

Applications Claiming Priority (1)

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JP59202711A JPS6180770A (ja) 1984-09-27 1984-09-27 密閉型金属酸化物・水素蓄電池

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JPS6180770A true JPS6180770A (ja) 1986-04-24
JPH0261100B2 JPH0261100B2 (ja) 1990-12-19

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01107465A (ja) * 1987-10-20 1989-04-25 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型アルカリ二次電池の製造方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH01107465A (ja) * 1987-10-20 1989-04-25 Sanyo Electric Co Ltd 密閉型アルカリ二次電池の製造方法

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JPH0261100B2 (ja) 1990-12-19

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