JPS62180969A - 密閉形ニツケル・カドミウム蓄電池 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は密閉形ニッケル・カドミウム蓄電池に関するも
のである。

従来の技術 密閉形ニッケル・カドミウム蓄電池は防災用、通信機用
、事務機用、家庭電化用など多分野で使用されている。

特に防災用の分野においては、誘導灯、非常照明用に多
く使用されている。この用途においては、サイクル使用
（充電−放電の繰返し）とは異なり、比較的高温でかつ
小電流により充電され、停電時のみ放電される高温トリ
クル充電使用である。一般的に、この電池は、高Ｑ（例
えば４５°Ｃ）、小電流（例えば１　／３０　Ｃ・・・
容量の１、’３０の数値の直流）に扮けるプ、−′、Ｅ
、、効率が悪く、この用途に適用すらためには、高温で
のトリクル光′Ｕ訃能を向上する必要かぁ−・７’ｉ−
ｏこの１’Ｌ能を向−１−させるため、（Ｅ極板への異
種金属の添加、電解液１ｉｎ成などが検討へ紅、高温（
４５°Ｃ）におけるトリクル充電量−能を向上させた。

例えば特公昭５５−４２４８３号の如く、電解液として
水酸化すｌ・リウム又は水酸化カリウムの水溶液に水酸
化リチウノ、を飽和添加した水溶液を用いて４５°Ｃ１
１／３０Ｃでの充電効率を向上させたものがあり、その
特性は第１図従来例Ａの通りであった。１だ濃度２０〜
３０重量係の水酸化カリウム水溶液に０．５〜２規定の
水酸化リチウムを添加した電解液を用いた密閉形ニッケ
ル・カドミウム蓄電池でｌｒｉ第１図の従来例Ｂのよう
な温度特性であ−った。

発明が解決しようとする問題点 前述のように防災用照明の用途においては、器具に内被
されて電池が使用される。器具内は周囲温度に比較し１
０〜１６℃ト昇する。平均温度を２５〜３０°Ｃとする
と器具内は、３５〜４６　’Ｃと、ｔもたり、従来、高
１．１−．シつ待１１Ｌを中心（°（αを能面上がはか
られた３そ（＝”）　２−、Ｖ）、５〜４５°Ｃの範囲
で、一定の、硯烙をη足する７パこめの市、３二設え１
をすＺ〕場合、５℃の性能が律速となる問題かぁ−・た
、。

本発明はこの北うな問題点を解決するもので、５〜４５
”（ｌでのトリクル充電にお・いて、一定の性能を有す
る密閉形ニッケル・カドミウム蓄電池に提供するもので
ある。

問題点を解決するだめの手段 この問題点を解決するために本発明は、多孔叶ニッケル
焼結基板にコバルト酸化物寸たは水酸化を充填した後、
ニッケルの硝酸塩とコバルトの硝酸塩の混合溶液から析
出させたニッケルの水酸化物とコバルトの水酸化物また
は酸化物との混合物からなる活物質を充填した正極板上
、カドミウノ、の水酸化物または酸化物と金属カドミウ
ムとからなる活物質を芯材に塗着し７だ負極板と、濃度
１５〜２５重量係の水散化ナトリウム水１岱液に１５〜
３５、）／ｅの水酸化リチウムを添加した電解液とを用
いた密閉形ニッケル・カドミウム蓄ｒＬ池を提供するも
のである。

作　　　用 このような構成をとると、高温（４５°Ｃ）においては
、正極板と電解液との作用で、小電流で充電した場合、
ニッケル基板とコバルＩ・との間で一部金属間化合物が
形成され、コバルトとニッケルの水酸化物又は酸化物と
の間で固溶体が生じて活物質の電導性がよく、かつ副反
応である酸素ガスの発生がおさえられ、いわゆる充電効
率がよくなる。また低温（５゛Ｃ）においては、負極板
と電解液との作用で、放電時に電解液の電導度が良好な
こと、及び負極律速にならないので良好な容量が得られ
る。

一般的に、′屑閉形ニッケル・カドミウム蓄′市池の容
１１：゛は、正極の容量けで決まる。充電時の正トジ側
の反応は次のとおりである。

・・・・・・（１） 特に、高温（４５°Ｃ）においては（２）の反応の利金
が増すため充電効率が悪くなる。そこで（１）活物質の
電導度のよいこと、（２）酸素ガス発生しにくいことの
両機能を備えた正極板とする必要がある。

一方、低温（５°Ｃ）においては、酸素ガス発生の電位
が高く充電効率は良好である。しかし、低温のため電解
液の電導度が低下したり、負極の放電率が低下して、負
極律速となり電池性能が悪くなる。このような現象を抑
止する作用のある構成にする必要がある。

本発明によ−）て以−にのような高温、低温共に１・髪
紅た性能を有する電池構成とすることができる。

実施例 まず、（ａ）　９因と水憔について次のように検討を行
−）だ。

入玉極板の水酸化コバルト量 ・・・・・・０，６，１０，１６，２０重ハ１−Ｂ負極
板の金属カドミウム叶 ・・・・０，１０，２０，３０車量φ Ｃ電解液租成は第１表の通りとした。

第１表　電解液組成 また（ｂ）実験のわりつけについては組合せの一部を第
２表に示す。

第２表　要因組合せわりつけ表 合　　計　３０Ｘ５Ｘ４＝６００種類の組合せになる。

計６００種類の組合せで実施した。

回正極板について 厚さ０．７０　ｍｍ　＋多孔度７６チの焼結ニッケル基
板に、水酸化コバルトを０．企、５　、５　、７．５．
１０重量係添加した。添加は、コバルトの硝酸塩の水溶
液を焼結基板に含浸させ、水酸化ナトリウム（比重１．
２３０．２０°Ｃ）と反応きせて、水酸化コバルトとし
た。次いで４モルのニッケルの硝酸塩水溶液にモル比で
、０　、２．５　、５　、７．５　、１０係のコバルト
の硝酸塩を添加した水溶液を４０°Ｃに保ち、基板の含
浸（３分）−乾燥（８０°ＣＸ３０分）−ＮａＯＨ水溶
液に含浸（８０℃Ｘ３０分）−水洗−乾燥の操作を所定
の活物質を確保するためにくり返す。その後化成処理し
て正極板とする。

（Ｂ＋負極板について 酸化カドミウムをＰＶＡ（ポリビニルアルコール）のエ
チレングリコール溶液でペースト状にし、芯材である厚
さ８０μの開孔鋼板に塗着し、乾燥。

プレスして未化板とする。次いで、ＮａＯＨ水溶液中で
、負極として金属カドミウムが最終的に０゜１０　、２
０　、３０％となるよう充電する。その後、水洗−乾燥
−ヲ°レスして、所定の負極板とする。

ポリプロピレン不織布をセパレータに用い、群組立し、
所定の電解液を注入し、ＪＩＳＣ８７０５に規定されて
いるＫＲ−ＣＨを組立てた。

以上のようにして組立てた電池を次の条件で試験した。

予備放電・・・１Ｃ相当の定抵抗で１２ｈ、周囲温度は
５℃と４５℃ 充　　電・・・１／３０Ｃの電流で４８ｈ　周囲温度は
５℃と４６°Ｃ 放　　電・・・１Ｃの電流で１．１！物しまで周囲温度
は５℃と４５°Ｃ （イ）正極板中の水酸化コバルト量と５°Ｃ２４５℃で
の性能との関、係 第１図Ａ、第２図Ｂに示すように、６°Ｃにおいては水
酸化コバル）　Ｃｏ　（ＯＨ）　２の添加量と放電接続
時間との間に密な相関関係はないが、４５°Ｃにおいて
は、Ｃｏ　（Ｏｆ（）　２の添加量が５係以上で良好な
値を示している。ただし水酸化コバルトの量が多くなる
と放電々圧特性が低下する。従ってその添加量は１５重
量％以下とする必要がある。

（ロ）負琢板の金属カドミウム量と５℃、４５°Ｃでの
性能との関係 第２図Ｃに示すように４５℃においては、０％の場合以
外殆んど影響はないが、５℃の場合、２０重量係以上で
の添加が良好な値を示した。一方３０ＴＬ　ｔ　％をこ
えると充電時、放電状態である酸化カドミウム量が不足
し、水素が発生するので、金属カドミウム量は３０重量
％以下にする必要がある。

第２図りに示すように、５℃の低温性能のためにはＮａ
ＯＨ濃度が１５重量％以上、また４５℃の高温性能のた
めには２５重量％以下にする必要がある。さらに５℃に
おいてはＯＨ−の濃度を一定以上確保する必要がある。

に）水酸化リチウム量と５℃、４５℃性能との関係 第２図Ｅに示すように、４５℃においては、Ｌ　ｔ　０
Ｈ−Ｈ２０ノ添加量としては１５’：１ｙｚｙ上、２゜
要である。一方５−Ｃの低温性能に（ｄ１少ない方がよ
く３５．ワ、／ｌ以下とする必要がちる。

以上をまとめると、正極数で：ｉ水酸化コバルト量を活
物質量の５〜１５重量係とし、まずそつ２゜５〜７．５
重量係を基板に充填し、ついで残りの２．５〜７．５重
量喝を主活物質とともに添加する。

この場合、コバルトの硝酸塩から水酸化物または竣化物
への変換は、熱エネルギー、電気エネルギー、化学反応
などによる方法があるが、いずれも同様な効果が得られ
る。

一方、負極板は低温での放電において、負僕律速となら
なくするため、金属カドミウム妬−を２０重量係以上必
要とし、充電時の水素発生を防止するためには、３０重
量％以下とする必要がある。、さらに電解液は、高温性
能には水酸化リチウム量を一定量（１５９７Ｎ！以））
確保する必要があり、水酸化ナトリウム濃度が２６重量
係をこえると溶解度との関連で性能が低下する。５°Ｃ
性能にお（０てば、電導塵の点から水酸化ナトリウム１
５重８％以上、水酸化リチウムは３５　ｊｉ／ｌ以下に
する必要がある。３５９７１をこえると５℃においては
、水酸化リチウムが結晶で析出して放電をさまたげる。

第１図に本発明品と従来品について、温度と電池容量と
の関係を示した。この図かられかるように、２０℃の容
量と１００とするとｃ５°、４５”Ｃにおいて、本発明
品はいずれも９ｏ％で６°〜４５”Ｃの範囲ですぐれた
性能を示す。従来品Ａは、高温側は９０チであるが、低
温側が７０％とバランスがくずれている。また従来品Ｂ
は、高温側が５ｏ％で低温側が９８チとバランスが大き
くくずれている。

発明の効果 以上の説明から明らかなように、本発明では５°〜４５
℃の温度範囲において、２０℃時点の容量を１００とし
た場合、いずれも９０チ以上の容量を確保しつる価値あ
るものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明品及び従来例へ、従来例Ｂの温度と容量
との関係を示す図、第２図Ａ、Ｂは水酸化コバルト量と
放電持続時間との関係及び放電平均電圧との関係を示す
図、第２図Ｃは金属カドミウム量と放電持続時間との関
係を示す図、第２図りは水酸化ナトリウム濃度と放電持
続時間との関係を示す図、第２図Ｅは水酸化リチウム添
加量と放電持続時間との関係を示す図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名第１
図 温度（°Ｃ） 第２Ｉ２１ ＾ Ｃｖ　（ＯＨ１２の捧即（ｔ−ｑ量幻 ｔ４男吠つＬ！（！Ｌ量−リ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）正極にニッケルの水酸化物を主体とする活物質、
   負極にカドミウムを主体とする活物質、電解液にアルカ
   リ水溶液をそれぞれ用いた密閉形ニッケル・カドミウム
   蓄電池であって、前記正極は多孔性ニッケル焼結基板に
   コバルトの酸化物又は水酸化物を充填後、ニッケル硝酸
   塩とコバルト硝酸塩との混合溶液から析出させたニッケ
   ルとコバルトの水酸化物又は酸化物の混合物からなる主
   活物質を充填したものであり、前記負極はカドミウムの
   水酸化物又は酸化物と金属カドミウムとの混合物からな
   る活物質を芯材に塗着したものであり、電解液は濃度１
   ５〜２５重量％の水酸化ナトリウム水溶液に１５〜３５
   ｇ／ｌの水酸化リチウムを添加したものを用いた密閉形
   ニッケル・カドミウム蓄電池。
2. （２）正極の多孔性ニッケル焼結基板に充填するコバル
   トの水酸化物又は酸化物の量が活物質量の２．５〜７．
   ５重量％であり、ニッケル水酸化物又は酸化物との混合
   物として充填するコバルトの水酸化物又は酸化物の量が
   活物質量の２．５〜７．５重量％である特許請求の範囲
   第１項記載の密閉形ニッケル・カドミウム蓄電池。