JPS63178461A - 密閉式アルカリ蓄電池 - 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】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は密閉式アルカリ蓄電池の改良に関する。

（従来の技術） 密閉式アルカリ蓄電池においては、通常、負極容量は正
極容但よりもある程度大きく形成している。これは、過
充電によって水の分解反応が起きた時に正極から酸素ガ
スだけが発生するようにし、この酸素ガスを負極上で比
較的速く吸収、すなわち、還元するためである。この吸
収反応がスムーズに進行する限りは電池の密閉状態を保
つことができる。特に、ニッケルーカドミウム蓄電池は
、酸素ガス吸収を促進するために相当の改善がなされ、
過充電に対してはかなり強い特性を示すようになった。

しかしまだ十分とは言い難い。例えば、円筒形密閉式電
池においても、１０以上の電流で充電する場合には、か
なりの内圧上昇を招き、矩形の薄形電池にあっては、こ
の圧力上昇により、電池ケースの変形がおきてしまう。

こうした圧力上昇を低下させるために、これまで多孔度
の高いニッケル焼結体に活物質を含浸した、いわゆる焼
結式Ｃｄ極を用いて、酸素とＣｄがよく接触するような
工夫が行われてきた。またペースト式Ｃｄ極においては
同様の効果をねらって、金属カドミウムの増量や、ペー
スト材料の減量、多孔度の向上といった工夫がなされて
きた。

しかし基本的にＣ′ｄによる酸素の還元速度はあまり速
くはなく、既に述べたように圧力上昇を十分おさえると
ころまではいっていない。また、この還元反応速度を早
めるために触媒を付与することも検討されているが、触
媒が高価であるため、実用になっていない。

（発明が解決しようとする問題点） 本発明は、上記問題点を解決するためになされたもので
あり、充電末期および過充電時にあける電池内の酸素に
よる圧力上昇を防止しようとするものである。

〔発明の構成〕

（問題点を解決するための手段） 本発明の密閉式アルカリ蓄電池は、負極の中心部にカド
ミウムを活物質とする第１の層を有し、表面部が水素吸
蔵合金を有する第２の層を有して形成されていることを
特徴とする。

具体的には、例えば第１図の０図の断面図に示す如く、
内部のＣｄを活物質とする第１の層４を水素吸蔵合金よ
りなる第２の層５で被覆するような構造の負極である。

このとき、内部の第１の層は焼結式Ｃｄ極と同様の構造
でもよいし、ペースｉ・式あるいはバインダ式と呼ばれ
るＣａ極と同様のものでもよい。また表面部の第２の岡
に用いる水素吸蔵合金としては、ＬａＮｉ５．ＭｍＮ！
５（Ｍｍはミツシュメタル）、もしくはこれらの合金の
Ｎ１を他の元素、例えばＣｏ、Ａ℃、　Ｍｎ。

Ｆｅ、Ｃｒ、Ｃｕ、Ｓ　ｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｍｏ、■。

Ｎｂ、Ｔａ、Ｍｇ等のうち１種または２種以上の元素で
置換したもの、またはこれらの合金のうち、Ｌａ、Ｍｍ
の少なくとも一部をＣａで置換したもの、ざらにｆ’ｖ
４ｑｚＮｔ系、Ｔ１Ｎｉ系、ｌ’−ｉＭｎ系のものを用
いてもよい。

（作　用） 一般に水素吸蔵合金からなる負極は、電池内で１／４０
２＋ＭＨ−Ｍ＋１／２Ｈ２０ という反応で酸素を還元すると考えられる。ここでＭは
水素吸蔵合金をおられし、ＭＨは水素を吸蔵した状態を
あられす。

一方、Ｃａ極は １／２０ｚ＋ＨｚＯ＋Ｃｄ→Ｃｄ　（ＯＨ）２の反応に
より酸素の還元を行う。両者の反応速度を比較すると、
水素吸蔵合金の場合の方がずっと大きい。したがって、
内圧上昇を防止するには、水素吸蔵合金が負極・中に存
在することが有効になる。

一方、密閉式電池においては、充電末期または過充電時
に正極から発生する酸素は、セパレータを通して直接負
極へ到達し、負極の表面で還元されるような構造になっ
ている。したがって水素吸蔵合金は負極中にあって単に
Ｃｄと混合した状態であるよりも、表面に集中的に存在
している方が、酸素還元速度を大きくする上で有効であ
る。

ざらに水素吸蔵合金自体は、 の反応により負極活物質（ＭＨ）として作用するから、
水素吸蔵合金が表面に存在しても負極の電楊容量が減少
することはなく、電池の正・負極容量比を変えることな
く酸素還元速度を速めることが可能となる。

（実施例） 次に、本発明を実施例を用いて説明する。本実施例にお
いては、ニッケル酸化物を活物質とするニッケル極（以
下Ｎｊ極）を正極とした単３形蓄電池を作成した。

実施例１ 負極の作成：酸化カドミウム粉末とカーボニルニッケル
粉末を＠量比で８０　：　２０に混合しこれ全体を１０
０重」部に対しカルボキシルメチルセルロースの３％溶
液２０重量部とポリテトラフルオロエチレン１重量部を
加え、混合してペースト状にした。

これを集電体となる厚さ０．０８ｍのニッケルメッキ穿
孔鋼板に塗布し、１５０℃にて乾燥して厚さ０．５５ｍ
の第１の層とした。次に粒径２０ＪＩＩＲ以下のＬａＮ
　ｔ　　４．２Ｃ００，３ｓｎＯ，２”ｆｌＯ，３４！
−ポリテトラフルオロエチレンを重量比で９６：４の割
合にて混合、混練して、厚さ０．１履のシー１〜状物質
を形成し、これを前述の第１の層の両側面に置き、五 ローラーにてサンドイッチ状に厚着して第２の層を形成
した。そして、全体の厚さを０．６Ｍとし、容量は１５
００　ｍＡｈある。

正極；正極は焼結式Ｎｉ極で、リード用の耳部の付いた
厚さ０．６Ｍで６５％　Ｘ　４０＃のサイズのものを用
いた。理論容量は８００　ｍＡｈである。

電池の組立て；ポリアミドの不織布（０，２ｍ）を前記
負極と正極の間に介してこれらを巻回して素電池を作成
し、これを内部が単３形サイズの電池ケースと同一の形
状にくりぬかれたアクリル樹脂製の肉厚容器に入れ、５
　ｍｏｌ／］のＫＨＯと１ｎｏｆ／ｎのＬｉＯＨを含む
アルカリ水溶液を電解液として加え、やはり肉厚のアク
リル樹脂製のふたをして密閉式電池とした。なお、ふた
部分には圧力センサーが取付けられており、電池内圧を
モニターできる。

実施例２ 負極として、表面に水素吸蔵合金を吹きつけたものを用
いた。即ち、実施例１で用いた第１の層の作成の方法に
おいて、１５０℃で乾燥する際に、これが半屹燥状態の
ときに、その表面に実施例１で用いたものと同様の Ｌ　ａＮ　ｉ　　、２Ｃｏ　□、３Ｓｎ　、２ＡＩＩ　
ｏ、３を吹きつけて第２の層としたものを負極とした。

サイズ、電極の理論容量は実施例１と同様である。また
、正極および電池の組立方法も実施例１と同様に行った
。

比較例１ 酸化カドミウム粉末と、粒径２〇−以下のＬａＮ　！　
　４．２ＣＯＯ，３ｓｎＯ，２Ａ℃０．３とカーボニル
ニッケル粉末を重圏比で７０　：　１０　：　２０に混
合したものを、実施例１の第１の層と同様の方法で作成
し、これを負極とした。負極の厚さを０．６ａｎとした
。サイズおよび理論容量は、実施例１と同様である。ま
た、正極および電池組立方法も実施例１と同様でおる。

比較例２ 負極として、表面カドミウム金属粉末を吹ぎつけたもの
を用いた。即ち、実施例２と同様な方法において、水素
吸蔵合金にかえてカドミウム粉末を表面に吹きつけるこ
とにより負極を作成した。

サイズ、理論容量は実施例１と同様であり、また正極お
よび電池組立方法も実施例１と同様に行った。

以上のように作成した電池の放電容」は７００ｍＡｈ程
度おったので、この値を公称容量とした。これらの電池
をまず１Ｃ“（７００ｍＡ）　ｘ　１．５ｈで充電し、
１１５Ｃ（１４０ｍＡ）　テ１　Ｖまで放電スルサイク
ルを１０回行った。次いで２Ｇ　（１４００ｍＡ）　ｘ
３／４　ｈで充電し、やはり１１５Ｃで放電するサイク
ルを１０回行った。このとき、電池内圧をモニターした
それぞれの条件における１０回目の充電末期の電池内圧
を第１表に示す。

第１表 表から明らかなように、比較例の結果に対して、実施例
の結果はいずれも低く、これより電池内での酸素の還元
速度が速いことにより内圧の上昇を妨げることがわかる
。

本実施例および比較例では円筒形の電池を例にとったが
、矩形薄形の電池においても同様の結果を得ることがで
きる。

〔発明の効果〕

以上述べたように、本発明によれば高率充電を行っても
電池内圧が十分に低い値となるようなアルカリ蓄電池を
得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明における密閉式アルカリ電池の負極の模
擬図であり、（ハ）図はその斜視図、０図はその縦断面
図である。 １・・・負極　　　　　　２・・・集電体３・・・リー
ド　　　　　４・・・第１の層５・・・第２の層 代理人　弁理士　則　近　憲　佑 同　　　　竹　花　喜久男

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 中心部に位置しカドミウムを活物質とする第１の層と、
   表面部に位置し水素吸蔵合金を有する第２の層とを有し
   て形成された負極を有することを特徴とする密閉式アル
   カリ蓄電池。