JPS62243263A - アルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池Info
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- JPS62243263A JPS62243263A JP61085382A JP8538286A JPS62243263A JP S62243263 A JPS62243263 A JP S62243263A JP 61085382 A JP61085382 A JP 61085382A JP 8538286 A JP8538286 A JP 8538286A JP S62243263 A JPS62243263 A JP S62243263A
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- negative electrode
- electrode
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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- H01M4/366—Composites as layered products
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M10/28—Construction or manufacture
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- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/383—Hydrogen absorbing alloys
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- 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
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- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Composite Materials (AREA)
- Secondary Cells (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、とくに電解液を豊富に用いるアルカリ蓄電池
に関する。
に関する。
従来の技術
各種のポータプル機器２通信、鉄道、非常灯。
予備用などの電源には、鉛蓄電池とともにアルカリ蓄電
池が用いられている。
池が用いられている。
このアルカリ蓄電池では、正極として、酸化ニッケル、
酸化銀、空気中の酸素などが、また負極には、カドミウ
ム、亜鉛、鉄、水素などが用いられている。
酸化銀、空気中の酸素などが、また負極には、カドミウ
ム、亜鉛、鉄、水素などが用いられている。
これらの組合せのうち、充放電特性に関する特性の良さ
と信頼性の観点からニッケルーカドミウム蓄電池が最も
広く用いられている。また、宇宙用などにニッケルー水
素電池が注目され、一部採用されている。
と信頼性の観点からニッケルーカドミウム蓄電池が最も
広く用いられている。また、宇宙用などにニッケルー水
素電池が注目され、一部採用されている。
ところで、ニッケルーカドミウム蓄電池においては、そ
の形態から密閉形と開放形、あるいは極板及びセパレー
タに一定量の電解液を含浸させた電解液含浸形と電解液
を豊富に用いる形のように分類することができる。電解
液含浸形でしかも密閉形が、円柱形、ボタン形の構造を
採用して、とくに小出力の分野で広く用いられている。
の形態から密閉形と開放形、あるいは極板及びセパレー
タに一定量の電解液を含浸させた電解液含浸形と電解液
を豊富に用いる形のように分類することができる。電解
液含浸形でしかも密閉形が、円柱形、ボタン形の構造を
採用して、とくに小出力の分野で広く用いられている。
一方、大出力用や産業用では、さらに特性の向上を期待
して電解液を豊富に用いる系が採用され、触媒を用いた
密閉形か、補液を必要とする開放形が普及している。
して電解液を豊富に用いる系が採用され、触媒を用いた
密閉形か、補液を必要とする開放形が普及している。
発明が解決しようとする問題点
ところが、このように電解液を豊富に用いたニラ・ケル
−カドミウム蓄電池を長期にわたって使用していると、
微小短絡、さらには短絡を発生して電池が使用できない
状態になることが多々ある。
−カドミウム蓄電池を長期にわたって使用していると、
微小短絡、さらには短絡を発生して電池が使用できない
状態になることが多々ある。
このような現象は、長期にわたるほど、また電池使用温
度が高いほど顕著となる。そこでその原因ヲ調べたとこ
ろ、負極のカドミウムが溶出し、これがセパレータに析
出してニッケル正極との間に短絡現象をもたらすことに
よることが明らかになっている。したがって、時間が経
過するとともに、また高温度になるほど、カドミウムの
溶出が進むので、短絡する度合いも多くなる。
度が高いほど顕著となる。そこでその原因ヲ調べたとこ
ろ、負極のカドミウムが溶出し、これがセパレータに析
出してニッケル正極との間に短絡現象をもたらすことに
よることが明らかになっている。したがって、時間が経
過するとともに、また高温度になるほど、カドミウムの
溶出が進むので、短絡する度合いも多くなる。
ところが、このようなカドミウムの溶出について、さら
に調べたところ、電池を設置した際に、セパレータの電
槽の底に近い部分で、カドミウム極と接しているセパレ
ータにカドミウムの析出が顕著であった。その原因とし
ては、カドミウムイオンの重さが、電解液である力性ア
ルカリのイオンの重さよりも大きいことも考えられるが
、その主たる原因は、電解液の濃度が、電池の充放電の
繰り返しとともに電池底部はど大きくなり、したがって
、この部分のカドミウムの溶出が大きくなると考えるの
が妥当である。とくに放電時に溶出が進むと考えられる
。
に調べたところ、電池を設置した際に、セパレータの電
槽の底に近い部分で、カドミウム極と接しているセパレ
ータにカドミウムの析出が顕著であった。その原因とし
ては、カドミウムイオンの重さが、電解液である力性ア
ルカリのイオンの重さよりも大きいことも考えられるが
、その主たる原因は、電解液の濃度が、電池の充放電の
繰り返しとともに電池底部はど大きくなり、したがって
、この部分のカドミウムの溶出が大きくなると考えるの
が妥当である。とくに放電時に溶出が進むと考えられる
。
また最近ではカドミウム極の代りに水素極を用いたアル
カリ蓄電池、とくにニッケルー水素蓄電池が宇宙用を中
心に実用化されている。この場合に、水素極として、充
電時に発生させた水素をガス拡散電極の形で放電させる
系と、金属水素化物を用いる系とがある。
カリ蓄電池、とくにニッケルー水素蓄電池が宇宙用を中
心に実用化されている。この場合に、水素極として、充
電時に発生させた水素をガス拡散電極の形で放電させる
系と、金属水素化物を用いる系とがある。
後者の金属水素化物を用いる系は、前者のように高圧容
器を必要とせず、通常の負極と同じ扱いで電池を構成で
きる。その他に、理論的には、カドミウム極よりも単位
重量当）の容量を大きくすることが出来る。ところが、
金属水素化物負極の場合には、温度と水素平衡圧力の関
係から、たとえば高温で水素平衡圧力の高い、つまり放
電が容易になるような材料をえらんでも、低温になると
平衡圧力は低下するので放電が困難になシ、また。
器を必要とせず、通常の負極と同じ扱いで電池を構成で
きる。その他に、理論的には、カドミウム極よりも単位
重量当）の容量を大きくすることが出来る。ところが、
金属水素化物負極の場合には、温度と水素平衡圧力の関
係から、たとえば高温で水素平衡圧力の高い、つまり放
電が容易になるような材料をえらんでも、低温になると
平衡圧力は低下するので放電が困難になシ、また。
低温でも十分な放電が出来るほど平衡圧力を高くすると
今度は、高温での充電が困難になる。つまり、温度特性
の向上が課題である。しかし、材料を選択することによ
り、カドミウム極のような溶出による短絡の問題はさけ
ることが可能である。
今度は、高温での充電が困難になる。つまり、温度特性
の向上が課題である。しかし、材料を選択することによ
り、カドミウム極のような溶出による短絡の問題はさけ
ることが可能である。
したがって本発明では、このような電解液が豊富なニッ
ケルーカドミウム蓄電池の短絡防止を主たる目的とし、
さらに高エネルギー密度化を可能にすることを目的とす
るものである。
ケルーカドミウム蓄電池の短絡防止を主たる目的とし、
さらに高エネルギー密度化を可能にすることを目的とす
るものである。
問題点を解決するための手段
本発明は板状の電極を備えた電池において、電池設置後
に電池の下部になる部分には、金属水素化物負極を配し
、同じく上部にはカドミウム負極を配したものであシ、
このように構成することによって、カドミウムの溶出と
セパレータへの析出にともなう短絡の防止と、金属水素
化物負極の高容量により電池の高エネルギー密度化を達
成するものである。
に電池の下部になる部分には、金属水素化物負極を配し
、同じく上部にはカドミウム負極を配したものであシ、
このように構成することによって、カドミウムの溶出と
セパレータへの析出にともなう短絡の防止と、金属水素
化物負極の高容量により電池の高エネルギー密度化を達
成するものである。
作 用
つまシ、本発明の主目的であるカドミウム極を備え、電
解液を豊富に用いた電池での短絡が、電池設置時の電池
下部に集中することに注目し、この部分にカドミウム極
の代りに金属水素化物負極を配することにより、金属イ
オンの溶出と析出を防止し、短絡を防ぐことができる。
解液を豊富に用いた電池での短絡が、電池設置時の電池
下部に集中することに注目し、この部分にカドミウム極
の代りに金属水素化物負極を配することにより、金属イ
オンの溶出と析出を防止し、短絡を防ぐことができる。
なお、電極は、ポケット式、焼結式、ペースト式のいず
れでもよく、また、カドミウム負極と金属水素化物負極
とは、電極製造後に一体化してもよいので、両極は同じ
製法をとらなくてもよい。
れでもよく、また、カドミウム負極と金属水素化物負極
とは、電極製造後に一体化してもよいので、両極は同じ
製法をとらなくてもよい。
また、電池の構成法としては、板状の電極を交互に配す
る方式でも、またりず巻状に巻く方式でも同様である。
る方式でも、またりず巻状に巻く方式でも同様である。
実施例
以下に、対極として最も公知の焼結式ニッケル極を用い
、負極として、ペースト式カドミウム極とミツシュメタ
ル−ニッケル系合金を含む発泡メタル式金属水素化物負
極とを組合わせた例を述べる。
、負極として、ペースト式カドミウム極とミツシュメタ
ル−ニッケル系合金を含む発泡メタル式金属水素化物負
極とを組合わせた例を述べる。
この電池の公称容量は、１ｏｏＡｈである。厚さ平均０
．７叫、高さ２２ｃＩｌｌ、幅１６０の焼結式ニッケル
極を１０枚用いた。これに対して公知のカドミウム極は
、幅は同じ＜１６ｃｒＩＬとし、高さを１５ｃｍとした
。またその厚さは平均０．６３ｒｒａｎである。この組
み合せは、正極１００Ａｈに対して負甑１１０Ａｈであ
る。さらに同じく幅１６ （ｍ、高さアａ、厚さ２ ｆ
ｌｌｍ 、多孔度９５チの発泡状ニッケル多孔体を芯材
とし、これに金属水素化物としてＭｍ Ｎ ｉ ３．ｓ
Ｍｎｏ 、ｓ Ｃｏ１．ｏの３００メツシュ通過粉末
２０．９に、ポリエチレン粉末５．９を加え、カルボキ
シメチセルローズの２ｑ６水溶液でペースト状にして充
てんし、半乾燥状態で厚さを０．６３ｍｍになるまで加
圧して用いた。なお、カドミウム極とこの金属水素化物
電極との一体化には、前者は芯材として用いた孔あき板
を露出せしめ、後者は一体化部分をあらかじめ加圧して
金属水素化物が充てんできないようにしておき、この部
分で両者をスポット溶接により一体化した。勿論、芯材
を孔あき板にしておき、一方を塗着し、ついで残りに他
を塗着する方式で製造してもよい。
．７叫、高さ２２ｃＩｌｌ、幅１６０の焼結式ニッケル
極を１０枚用いた。これに対して公知のカドミウム極は
、幅は同じ＜１６ｃｒＩＬとし、高さを１５ｃｍとした
。またその厚さは平均０．６３ｒｒａｎである。この組
み合せは、正極１００Ａｈに対して負甑１１０Ａｈであ
る。さらに同じく幅１６ （ｍ、高さアａ、厚さ２ ｆ
ｌｌｍ 、多孔度９５チの発泡状ニッケル多孔体を芯材
とし、これに金属水素化物としてＭｍ Ｎ ｉ ３．ｓ
Ｍｎｏ 、ｓ Ｃｏ１．ｏの３００メツシュ通過粉末
２０．９に、ポリエチレン粉末５．９を加え、カルボキ
シメチセルローズの２ｑ６水溶液でペースト状にして充
てんし、半乾燥状態で厚さを０．６３ｍｍになるまで加
圧して用いた。なお、カドミウム極とこの金属水素化物
電極との一体化には、前者は芯材として用いた孔あき板
を露出せしめ、後者は一体化部分をあらかじめ加圧して
金属水素化物が充てんできないようにしておき、この部
分で両者をスポット溶接により一体化した。勿論、芯材
を孔あき板にしておき、一方を塗着し、ついで残りに他
を塗着する方式で製造してもよい。
このようにして得られたカドミウムと水素化物負極をや
はり１０枚用いた。負極の放電可能容量は、カドミウム
極が１１０Ａｈ、それにこの金属水素化物負極が５ｏＡ
ｈ、合計で１７０Ａｈとした。
はり１０枚用いた。負極の放電可能容量は、カドミウム
極が１１０Ａｈ、それにこの金属水素化物負極が５ｏＡ
ｈ、合計で１７０Ａｈとした。
セパレータとしては、ポリアミドの繊維布（厚さ０．１
５ｍｍ）をニッケル極と接する面に、ポリプロピレン不
織布（厚さ０．２ｍｍ）をカドミウムと金属水素化物負
極との一体化物と接するように配して電池を構成した。
５ｍｍ）をニッケル極と接する面に、ポリプロピレン不
織布（厚さ０．２ｍｍ）をカドミウムと金属水素化物負
極との一体化物と接するように配して電池を構成した。
また、電解液としては、比重１．２０のか性カリ水溶液
に２０ ｉ／ｌの水酸化リチウムを溶解して用いた。
に２０ ｉ／ｌの水酸化リチウムを溶解して用いた。
本発明の電池を（８）とし、比較のために負極として聞
と同じ製法のカドミウム極のみを負極とした電池を（Ｂ
）、同じく、（５）と同じ製法の金属水素化物負極のみ
の電池を（ｑとして加えた。これら（ＢＪ 、 （Ｑの
負極の容量も正極の１．７倍とじた。
と同じ製法のカドミウム極のみを負極とした電池を（Ｂ
）、同じく、（５）と同じ製法の金属水素化物負極のみ
の電池を（ｑとして加えた。これら（ＢＪ 、 （Ｑの
負極の容量も正極の１．７倍とじた。
各電池を１０セル製作し、それぞれ１／１０Ｃで１．４
時間充電−１０放電一体止１０時間の条件でサイクル試
験を行なった。なお周囲温度は４５℃とした。その結果
、電池（Ｂ）は、６００サイクル付近で１セル、８００
サイクル付近で２セルが微小短絡して容量が低下した。
時間充電−１０放電一体止１０時間の条件でサイクル試
験を行なった。なお周囲温度は４５℃とした。その結果
、電池（Ｂ）は、６００サイクル付近で１セル、８００
サイクル付近で２セルが微小短絡して容量が低下した。
これに対して（ｑでは、微小短絡などは認められなかっ
たが、５００サイクルでいずれの電池も容量が約９０
Ａｈに低下し、７００サイクルでは６０〜７０Ａｈに減
少し、負極の容量低下が確認された。これらに対して電
池問は、いずれの電池も異常がなく、８００サイクルで
も９０Ａｈ以上の容量を示していた。また。
たが、５００サイクルでいずれの電池も容量が約９０
Ａｈに低下し、７００サイクルでは６０〜７０Ａｈに減
少し、負極の容量低下が確認された。これらに対して電
池問は、いずれの電池も異常がなく、８００サイクルで
も９０Ａｈ以上の容量を示していた。また。
８００サイクル経過後に電池を１セル分解して調べたが
、本発明の電池では、カドミウムのセパレータへの析出
は、極くわずかに認められる程度であっタカ、電池（Ｂ
）では底部付近のセパレータカカドミウムの金属色を呈
していた。
、本発明の電池では、カドミウムのセパレータへの析出
は、極くわずかに認められる程度であっタカ、電池（Ｂ
）では底部付近のセパレータカカドミウムの金属色を呈
していた。
なお、各電池のエネルギー密度については、初期におい
て、電池四が４２ｗｈ７’ＫＰ ｅ ＠が４０ ｗｈ／
’ＫＮ（ｑが４８ ｖｒｈ ／／Ｋｐであった。しかし
、８ｏＯサイクル時点では四は３８ ｗ ｈ ／に９以
上であっ、たが、ｐでは、平均３１ｗｈ／Ｋｐ 、（Ｂ
）では３セルが短絡しているので、残りは３６ｗｈ７’
Ｋｐであったが実用的な価値はなかった。
て、電池四が４２ｗｈ７’ＫＰ ｅ ＠が４０ ｗｈ／
’ＫＮ（ｑが４８ ｖｒｈ ／／Ｋｐであった。しかし
、８ｏＯサイクル時点では四は３８ ｗ ｈ ／に９以
上であっ、たが、ｐでは、平均３１ｗｈ／Ｋｐ 、（Ｂ
）では３セルが短絡しているので、残りは３６ｗｈ７’
Ｋｐであったが実用的な価値はなかった。
なお、先の実施例では、全負極の高さ２２ｃＲのうち、
カドミウム極１６α、金属水素化物権７ｃｒｒＬとした
。本発明では主に電槽底部でのカドミウムの溶出を防ぐ
のが目的であるから、金属水素化物負極を用いればそれ
だけの効果はあるが、最適な比率としては、金属水素化
物の高さが電極全体の下側から２０〜６０％程度である
。
カドミウム極１６α、金属水素化物権７ｃｒｒＬとした
。本発明では主に電槽底部でのカドミウムの溶出を防ぐ
のが目的であるから、金属水素化物負極を用いればそれ
だけの効果はあるが、最適な比率としては、金属水素化
物の高さが電極全体の下側から２０〜６０％程度である
。
発明の効果
このように本発明によれば電解液を豊富に用い、負極に
カドミウムを用いるアルカリ蓄電池の短絡の防止とエネ
ルギー密度の向上に効果が大である。
カドミウムを用いるアルカリ蓄電池の短絡の防止とエネ
ルギー密度の向上に効果が大である。
Claims (2)
- （１）板状の電極を備え、電池設置時に電池の下部には
金属水素化物負極を、同じく上部には前記金属水素化物
負極と一体化したカドミウム負極を配したことを特徴と
するアルカリ蓄電池。 - （２）負極全体の高さに対して金属水素化物負極がその
下部から２０〜５０％を占める特許請求の範囲第１項記
載のアルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61085382A JPS62243263A (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61085382A JPS62243263A (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | アルカリ蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62243263A true JPS62243263A (ja) | 1987-10-23 |
Family
ID=13857187
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61085382A Pending JPS62243263A (ja) | 1986-04-14 | 1986-04-14 | アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62243263A (ja) |
-
1986
- 1986-04-14 JP JP61085382A patent/JPS62243263A/ja active Pending
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