JPS63166164A - 開放形アルカリ蓄電池 - Google Patents

開放形アルカリ蓄電池

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JPS63166164A
JPS63166164A JP61314832A JP31483286A JPS63166164A JP S63166164 A JPS63166164 A JP S63166164A JP 61314832 A JP61314832 A JP 61314832A JP 31483286 A JP31483286 A JP 31483286A JP S63166164 A JPS63166164 A JP S63166164A
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Toshio Murata
利雄 村田
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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】 産業上の利用分野 本発明は開放形アルカリ蓄電池、特にl11t11形ニ
ツケルーカドミウム蓄電池に関するものである。
従来の技術 従来、非常用電源などの分野に用いられてきた開放形ニ
ッケルーカドミウム蓄電池の使用条件の1つとして、定
電圧浮動充電システムがある。このシステムは次のよう
な原理に基づ(ものである。
即ち、充電状態のニッケルーカドミウム蓄電池を同回路
状態で放置しておくと、自己放電によって次第にIFf
fiが減少してしまうことはよく知られている。この自
己放電は、いわば金属の腐食反応における局部電池機構
と同様の電気化学反応であるので、電気防食と同様の原
理によって自己放電を防ぐことができる。即ち、正極板
においては充電生成物であるNi OOHが還元されて
放電しないような負な電位に保持し、−力負極板におい
ては充電生成物であるQdが酸化されて放電しないよう
な卑な電位に保持すればよい。このことを正確に行なう
には、ポテンシオスタットを用いて正極板および負極板
をそれぞれ好ましい定電位に設定すればよいのであるが
、実用電池でこのような方法を行なうのは装置が高価に
なるなどの欠点があるので、現実には別の方法がとられ
る。即ち、焼結式カドミウム負極板には、水素過電圧の
低い金属ニッケルが焼結体として多量に存在するために
、負極板の水素過電圧は低い。それ故、充電済の開放形
の焼結式ニッケルーカドミウム蓄電池に例えば1.40
 V/セル程度の定電圧を印加しておくと、負極板の水
素過電圧が低いために、負極板の分極は極めて小さく、
負極板の電位は水素発生反応の平衡電位に極めて近い定
電位にとどまる。その結果、正極板の電位は水素発生反
応の平衡電位を基準として+1,40 Vに近い値にな
る。充電状態の正極活物質であるNi0OI−1は、こ
の電位では放電しないので、正極板は自己放電を免れる
。また充電状態の負極活物質であるCdの平衡電位は、
水素発生反応の平衡電位よりも約20 mV員であるか
ら、負極板が水素発生反応を起こし得る電位では、負極
板の自己放電は当然起こらない。
このような原理で、開放形アルカリIft電池の自己放
電が防がれる。そしてこのような目的で定電圧が印加さ
れていると、電池には充電方向の電流が流れ込み、・ま
たその電流は電池温度等によって変動するので、印加す
る電圧は浮動充電電圧と呼ばれる。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、本発明者が詳細に調べたところ、−上述
したような浮動充電システムを例えば10年以上の長期
間や、あるいは例えば50℃以上のil[下というよう
な厳しい条件のもとで作動させると、、正極板の容量の
みが減少するという従来報告されていない不都合が生ず
る場合があることがわかった。この現象は、発明者の調
査によれば、高温下で長期間にわたって浮動充電を続け
ると、負極板の水素過電圧が上昇することに起因すると
考えられる。水素過電圧が上昇する原因は、負極板の金
属ニッケル焼結体の水素発生反応に対する電極触媒活性
が低下したり、金属ニッケルの表面が水素過電圧の高い
金属カドミウムで被覆されて水素発生反応の起こるサイ
トが少なくなることにあると考えられる。その結果、負
極板は浮動充電中に一定の電位を維持することが不可能
となり、次第に卑な電位へと分極する。このとき、一定
の浮動充ffi電圧が印加されたままであるならば、正
極板の電位は負極板の分極の増加とともに次第に卑にシ
フトする結果、ついにはNi0OHの平衡電位よりも卑
になり、正極板は自己放電することになる。
このような不都合を防ぐために、浮動充電電圧を高く設
定しておくと、a部下で長期間使用して負極板の水素過
電圧が上昇し、負極板が卑に分極しても、正極板の電位
をNi OOHの平衡電位よりも貴に保持することが可
能である。しかし、この場合には、負極板の水素過電圧
が上昇する前には、負極板の分極が極めて小さいので、
正極板の電位が必要以上に貴になる。それ故、電池に流
れる電流が過大になり、正極板からの1素発生および負
極板からの水素発生の速度が著しく大きくなって、電解
液量の減少速度が大きくなり、電池への補水を頻繁に必
要とする不都合が生ずる。
以上の理由から、高温下で長期間浮動充電しても、正極
板の容量が減少しない開放形アルカリ蓄電池が望まれて
いた。
本発明は、上記したような従来技術の問題点を解決する
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 即ち、本発明は、骨格の表面にニッケル層が存在する非
焼結式導電性多孔体に主として水酸化ニッケルを担持さ
せてなる電極を、電解液中に浸漬すると共に、焼結式カ
ドミウム負極板と電気的に接続し、かつ前記電極の体積
を焼結式カドミウム負極板の全体積の1/ 100以上
とすることによって、上述の目的を達成するものである
作  用 例えば発泡状ニッケル板やニッケルメッキを施した鉄繊
維からなるフェルトのように、骨格の表面にニッケル層
が存在する非焼結式導電性多孔体に、主として水酸化ニ
ッケルを担持させてなる電極(以後、水素発生用1!極
と呼ぶ)を、アルカリ電解液中において陰分極して水素
を発生させると、同一体積の焼結式カドミウム負極板よ
りも著しく水素過電圧が低いという新しい事実がわかっ
た。
そして、本発明における水素発生用121iと焼結式カ
ドミウム負極板との5MのKOH?!解液中における水
素発生反応に関する分極特性を比較したところ、分極値
が同一の場合には前者は後者の約100倍の電流が流れ
ることが判明した。即ち、このことは水素発生反応に関
して、焼結式カドミウム負極板と同一の分極特性を1g
るために最小限必要な水素発生用電極の体積が、焼結式
カドミウム負極板の全体積の1/100であることを意
味する。
次に焼結式カドミウム負極板と、焼結式カドミウム負極
板の全体積の17100の体積を有する水素発生用電極
とを、それぞれ5MのKOH電解液中においてカドミウ
ム負極板に含まれるカドミウムの理論容量を基準として
1000時間率のW1流を用いて50℃にて1年間陰分
極した。その結果、通電開始時には両者とも同一の水素
過電圧を示したが、1年後には前者の水素過電圧は約1
50aVも上昇したのに対して、後者の水素過電圧は約
30 mV上昇したに過ぎなかった。
以上のように本発明における水素発生用電極の水素過電
圧が焼結式カドミウム負極板に比して著しく低い理由は
定かでないが、おそらく水素発生反応に関して電極触媒
活性を有すると考えられる水酸化ニッケルが、前者に多
量に存在することに起因するように思われる。また水素
発生用電極を長期間高温において陰分極を続けたときに
水素過電圧が上昇し難いのは、水素発生用電極において
は、焼結式カドミウム負極板のように水素発生サイトで
ある金属ニッケルのごく近傍にカドミウムが存在しない
ので、水酸化ニッケルがカドミウムによって被覆された
り、また金属状態のニッケルへと還元されることがない
ために、電極触媒活性が維持されるのであろうと考えら
れる。したがって、本発明における水素発生用電極を、
電解液中に浸iすると共に、焼結式カドミウム負極板と
1気的に接続し、かつその電極の体積を焼結式カドミウ
ム負極板の全体積の17100以上とした開放形アルカ
リ蓄電池では、高温下で長期間浮動充電して、焼結式カ
ドミウム負極板の水素過電圧が上昇しても、水素発生用
′2!!極の水xi雷電圧低いまま維持される。それ故
、負極全体の分極は増大しないので、正極の電位は真に
維持され、電池の容量低下が起こらない。ちなみに、焼
結式カドミウム負極板中の活物質である水酸化カドミウ
ムに水酸化ニッケルを混入させると、長11間の陰分極
後には水酸化ニッケルは還元されてγ−Ni5cd2+
相の金属間化合物を形成してしまい、水素過電圧は著し
く上昇した。
実施例 次に本発明を実施例に基づいて説明する。
先ず、本発明品として、大きさが120mg1 x12
01111X Oolm−の焼結式水酸化ニッケル正極
板10枚を正極として用い、同じ大きさの焼結式カドミ
ウム負極板10枚を負極として用い、厚さが0.2s■
のポリプロピレン製不織布2枚とその間にセロファン1
枚を介在させたセパレータを用い、さらに前記焼結式カ
ドミウム負極板の全体積の1/1000〜2倍の体積を
右する水素発生用電極を用い、そして水素発生用電極を
負極である焼結式カドミウム負極板にニッケル板で電気
的に接続して公称容ff160Ahの開放形の電池を作
製した。この電池の電解液としては、比重1.220 
(20℃)のK OH水溶液を用いた。また上記の水素
発生用電極は次のようにして作製した。即ち、骨格の表
面にニッケル層が存在する非焼結式導電性多孔体として
、住友電工(株)14の発泡状ニッケルシートを用い、
水酸化ニッケル粉末を2%CMC水溶液とともに練合し
て調整したスラリーを、前記の発泡状ニッケルシートの
細孔中に充填し、乾燥した後、プレスすることによって
、水酸化ニッケルを担持させ、雪掻とした。
また比較のために従来品として、前記本発明品における
焼結式カドミウム負極板と電気的に接続される水素発生
用電極を設置せず、他の構成は本発明品と同じにした開
放形の電池を作製した。
次にこれらの電池を20℃にて10時間率の電流で16
時間充電した儂、50℃にて 1.40 V/セルの定
電圧浮動充電を1年間行なった後、20℃にて1時間率
の電流で放電した。このとき得られた放電容量と、焼結
式カドミウム負極板に接続された水素発生用電極の体積
と焼結式カドミウム負極板の全体積の比との関係を図に
示す。
図から明らかなように、従来品では放電容量が約42A
hに低下しているのに対し、本発明品は負極板に接続さ
れる水素発生用電極の体積と焼結式カドミウム負極板の
全体積との比が17100以上であると、公称容量の6
0A hよりも大きい放電容量が得られ、容量減少が起
こり難いことがわかる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、高温下で長期間浮動充電
する開放形アルカリ蓄電池の容量減少を防ぐことができ
る。
【図面の簡単な説明】
図は本発明による開放形アルカリ蓄電池および従来のこ
の種開放形アルカリ蓄電池を高温下で長;1間浮動充電
した後の放電容量を比較して示す特性図である。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 骨格の表面にニッケル層が存在する非焼結式導電性多孔
    体に主として水酸化ニッケルを担持させてなる電極を、
    電解液中に浸漬すると共に、焼結式カドミウム負極板と
    電気的に接続し、かつ前記電極の体積を焼結式カドミウ
    ム負極板の全体積の1/100以上としたことを特徴と
    する開放形アルカリ蓄電池。
JP61314832A 1986-12-26 1986-12-26 開放形アルカリ蓄電池 Expired - Fee Related JPH07101617B2 (ja)

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