JPS6199277A - 金属−水素アルカリ蓄電池 - Google Patents

金属−水素アルカリ蓄電池

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JPS6199277A
JPS6199277A JP59219938A JP21993884A JPS6199277A JP S6199277 A JPS6199277 A JP S6199277A JP 59219938 A JP59219938 A JP 59219938A JP 21993884 A JP21993884 A JP 21993884A JP S6199277 A JPS6199277 A JP S6199277A
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山野 大
Takashi Sakai
貴史 酒井
Sanehiro Furukawa
古川 修弘
Shuzo Murakami
修三 村上
Takanao Matsumoto
松本 孝直
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Sanyo Electric Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34Gastight accumulators
    • H01M10/345Gastight metal hydride accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24Alkaline accumulators
    • H01M10/26Selection of materials as electrolytes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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】 イ)産業上の利用分野 本発明は水素を吸蔵・放出する能力を有する水素吸蔵合
金を備えた電極を負極とし、金属酸化物を備えた電極を
正極とし、且つアルカリ水溶液を電解液とするニッケル
ー水素電池のような金属−水素アルカリ蓄電/1I21
ご用いられる電解液に関する。
(ロ)従来の技術 従来からよく用いられている蓄電池としては鉛電池及び
ニッケルーカドミウム電池があるが、近年これら電池よ
り軽量で且つ高容量となる可能性があるということで、
特に低圧に於いて負極活物質である水素を可逆的に吸蔵
及び放出することのできるLaNi5やC:aNisな
どの水素吸蔵合金を備えた電極を負極に用い、水酸化ニ
ッケルなどの金属酸化物を正極活物質とする電極を正極
に用いた金属−水素アルカリ蓄電池が注目きれている。
一般にこの4蓄電池に用いられる水素吸蔵合金を備、<
、た水素吸蔵電極は、特公昭5B−46827号公報に
於いて提案されているよう1こ水素吸蔵合金粉末を導電
材粉末と共に焼結して多孔体を作製し、これを水素吸蔵
電極とTる方法、あるいは特開昭53−103541号
公報に於いて提案されているように水素吸蔵合金粉末と
導電材粉末とを結着剤lこよって結合させて水素吸蔵電
極とする方法によって作製され、また、こうして作製さ
れた電極は、特開昭53−70025号に示されている
ように正極との間fこセパレータを介した状態でアルカ
リ電解液中に浸漬されて電池を構成する。
し力)しながら、かかる11極に用いられる水素吸蔵合
金は従来から負極に活物質として用いられるカドミウム
、亜鉛、鉄などとは異なり、アルカリ電解液中で充放電
を行なうと活物質である水素を吸蔵放出し、この水素の
吸蔵及び放出によって合金格子が変形し水素吸蔵合金は
微粉化を起こし電極から脱落して容遣低下を招くと共に
1!極の機械的強度及び導電性の低ドが著しく、長期条
こわたって極板容遣を維持することができなかった。
ピj 発明が解決しようとする問題点 本発明は負極である水素吸蔵電極の充放電サイクルの経
過に伴う容量劣化を抑制せんとするものである。
に)問題点を解決するための手段 本発明は金属−水素アルカリ蓄電池に於けるアルカリ電
解液の液遺を負極である水素吸蔵電極の環1倫容11A
H/またり0.50m/ 〜2.10+n/の範囲に規
制したものであり、前記アルカリ電解液に15重量%〜
35重着%の水酸化カリウム水溶液を用いるとより一層
の効果を奏する。
(ホ)作 用 上記手段薔こよって電解液量を適正に保つこと蚤こより
、充放電を繰り返した際に生じる水素吸蔵合金の微粉化
1こよる脱落及び電解液・\の浮遊を抑制することがで
きると共に、電解液不足による電池内部抵抗の増大及び
これによる充電効率の低ドや放電電圧の低ドを抑えるこ
とができる。また、電解1if、a度を適正Ic床つこ
とにより水素吸蔵合金の腐食による水素吸蔵能力の低ド
及び充電効率の低ドを抑えることかできる。
(へ)実施例 水素を吸蔵する能力を有するLaNi5を機械的に粉砕
して微分化し、このLaNi5粉末Iζ小さなせん断力
で粒子が簡単に繊維化し塑性変形するポリテトラフルオ
ロエチレン粉末を、LaNi5粉末の重量、1 に対して5%添加し、水を加えて混合機で均一に   
   1混合すると共(こ前記ポリテトラフルオロエチ
レンを繊維化する。こうして得られた混練物を圧延した
後裏、電板の両面に配して圧着し理論容量6.OAHの
水素吸蔵電極を作製した。尚、乙の水素吸蔵電極の理論
各社は水素吸蔵合金であるLaNi5が水素を最大しこ
吸蔵でさる量、すなわち講充電状態でLaN15)16
1こなると考え、この水素の址から算出しLaNi51
9 /)たり372InAHとした。
次いで前記水素吸蔵電極と焼結式ニッケル正極との間に
セパレータを介して巻回して渦巻電極体を構成し、この
電極体を鉄にニッケルメッキを施示すように負極の理論
容diA)lあたり0.40〜Z、50meの範囲内で
液鑓を遁々変化させて注液し封口を行なって公称容1i
2A)(の密閉型のニアケル−水素電池N乃至qを作製
した。
表 1 第1図はこれらit池聞乃至qの充放電サイクル特性図
であり、10時間率電流で電池容鑓の150%を充電し
たのち、終止電圧を1.Ovとして5時間率電流で放電
するサイクル条件で充放電を行ない、電池qの初期容量
を100として示している。
また第2図は5時間率電流で放電したときの放電特性図
である。尚、図中へ乃至qは同一符号の電池を示してい
る。
第1図から明らかなように電解If遣の最も少ない電/
ll!因はサイクル切期から放電容量が少なく充放電サ
イクルの経過に伴う容量劣化が早く生じており、また電
解液量の最も多い電池qは容量劣化か特に早く生じてい
る。これは電池四の場合電解液孟が少な過ぎるため電池
内部抵抗が増大し充電反応では効率が落ちて充電不足と
なり、また放電反応では反応物質でめる水酸イオンの欠
乏疹こよって放電容量が低下するためでめつ、第2図に
示すようにこの水酸イオンの欠乏Iこよって放電電圧も
低下する。更に電解液量が少なく負極表面蜘こ電解液で
濡れていない所があると、特に過充電時に正極から発生
する酸素と水素吸蔵合金が反応して充電効率が低下する
。一方電池p)の場合は電解液遣が多いため第2図に示
すように放電電圧が高く、サイクル初期に於いては放電
容咄も多いが、電解液着が増すと“磁極体に於ける電解
液の不均一分布が生じやすくなるため、液位の多い部分
の反応か促進されてその部分の水素吸蔵合金の微粉化が
起こりやすくなると共に水素吸蔵合金は水素を吸蔵する
と膨張を起こすので部分的な膨張が生じる。
加えて電解C変量が多いと水素吸蔵合金の脱落及び浮遊
が助長されてサイクル寿命が短くなったものと考えられ
る。これに対して電池tBl乃至tF1の場合は電解液
の不足による充電効率の低ド及び電解液が多過ぎること
をこよる水素吸蔵合3eの脱落及び浮遊が助長されるこ
とがないため紋m電圧も高くサイクル寿命も長くなって
いる。   ゛次いで電解液濃度による影響を以ドに説
明する。
前記実施例に於けるポリテトラフルオロエチレ町   
   ンを繊、進化してなる混合物を分取し、1ton
/dの圧力で加圧成型することにより直径30顛、厚み
2−1の水素吸蔵電極を渇、この水素吸蔵電極を理論容
置が500 mA)(であるニッケル正極と組み合わせ
表21こ示す傭度の水酸化カリウム水溶、&1こ浸漬し
て密閉型のニッケルー水素1匡池日乃至qを作製した。
!!2 第3図は前記電池(4)乃至簡の放置期間と負極容認と
の関係を示す図面であり、負極容置は5時間率電流にて
放電したときの放電容はで示している。
第3図から明らかなように電解液!農産が35重澁%以
ドのwL池鉤乃至間は放置期間が長くなっても負極容瀘
の低下は少なく良好であるのに対し電解4度が40這虚
%以上のII池へ及びqは放置による負極容認の低爪が
大きくなっている。これは電解/&4度が40重量%以
上1こなると、放置期間が長くなるにつれて水素吸蔵合
金の表1iii層が腐食されて水素吸蔵能力のy、jい
La(OH)s 9Ni(OH)2に変化して水素吸蔵
能力が著しく低ドしたためであつ、この結果電池容置の
低下となって現われている。このLa(Of()iやN
1(Of()zによる皮膜は充放電を繰り返しても元の
水素吸蔵合金組成(LaNis)に戻ること(工なく容
量が復帰することはない。したがって水素吸蔵合金の腐
食による水素吸また@4図は電池目乃至閲の充電電気差
に対する放電隈気盪の関係を示した図面であり、充電は
10時間率電流で行ない、放電は5時間率電流で行なつ
fこ。掲4図から明らかなように電解液4度が15這e
1に%以上の電池+J+乃至+I、lは充電電気礒fこ
対する放゛屯奄気啜が多いが、電解液1度1u重量%以
下の電池I)′4及びtIlは充゛屯電気1に寸する放
電電気慮が少なくなっている。また、電解液濃度が15
重適量以ドの電池は水素ガス発生量か増加し、電池内部
圧力の上昇が見られ好ましくない。したがって充電効率
で高めるためには電解4度は15重虚%以上である必要
がある。
更に、前記′植池賎乃至p)の負極に用いた水素吸蔵合
金をCaNi5に代え同様にしてT[/ll!(hl乃
至(0)を作製し、前述と同様放置期間1こ対する負極
容量及び充電電気梃に対する放電電気署を測定した。第
5図及び第6図はこの結果を示している。尚、電池th
l乃至(0)の電解液1度は夫々向−のアルファベット
を大文字で示した電池の電解液虚度と同じである。第5
図及び第6図から負極の侭素1及蔵合金、をかえて用い
ても15重fIk%乃至65這量%の(濃度の電解液を
使用することにより良好な特性が辱られることがわかる
(ト)発明の効果 本発明の笠属−水素アルカリ蓄電1也はアルカリ電解液
の液量を負極のlK′A吸蔵電極の理論容量1A)lあ
たり0.50 rl 〜2.10mg CD範&+C規
制したものであるため、充放電サイクルの経過に伴う容
量劣化が抑制されると共シこ充′這効率の低下か抑えら
れる。また電解液・4度を15重−計%〜35重量%に
すると、水素吸蔵合金の11重羅食ら防止することがで
き、より一層の効果を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
第1図及び第2図は電解液量の異なる電池の特性を示す
図面であり、第1図は充放電サイクル特性図、第2図は
放電特性図、第3図乃至第6図は電解液濃度の異なる電
池の特性を示す図面であり・第3図及び第5図は放置期
間に対する負極容量の関係を示す図面、第4図及び第6
図は充電電気量憂こ対する放電電気量の関係を示す図面
である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属酸化物を備えた正極と、水素吸蔵合金を備え
    た負極と、アルカリ水溶液からなる電解液とを備え、前
    記電解液の液量が負極の理論容量1AHあたり0.50
    ml〜2.10mlである金属−水素アルカリ蓄電池。
  2. (2)前記アルカリ水容液からなる電解液が、15重量
    %〜35重量%の水酸化カリウム水溶液である特許請求
    の範囲第(1)項記載の金属−水素アルカリ蓄電池。
JP59219938A 1984-08-10 1984-10-18 金属−水素アルカリ蓄電池 Expired - Lifetime JPH0642374B2 (ja)

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FR848418698A FR2569059B1 (fr) 1984-08-10 1984-12-07 Accumulateur alcalin metal/hydrogene
GB08431142A GB2162994B (en) 1984-08-10 1984-12-10 Metal/hydrogen alkaline storage battery
DE19843444998 DE3444998A1 (de) 1984-08-10 1984-12-10 Metall/wasserstoffalkali-akkumulatorbatterie
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Cited By (3)

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Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61156639A (ja) * 1984-12-27 1986-07-16 Matsushita Electric Ind Co Ltd 密閉形アルカリ蓄電池
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