JPS63314777A - 密閉形ニッケル−水素蓄電池 - 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−水素蓄電池に関する。

従来の技術 現在用いられている電源のうち、二次電池としては、鉛
蓄電池とアルカリ蓄電池が広く使われている。そのアル
カリ蓄電池の中でも、最も広く使われているのが、ニッ
ケル−カドミウム蓄電池であシ、焼結式ニッケル極の開
発が、実用の範囲を広げた。

この電池は、放電特性の点で優れ、高率放電を行なって
も、電圧や容量の低下が少ない。また、寿命も長く過充
電などの苛酷な条件にも耐え、自己放電も比較的少なく
、低温特性も優れている。

ところが、高エネルギー密度への対応には、なお相当の
努力が必要である。正極については、たとえば発泡状ニ
ッケヌ極などの開発が進められた。

しかし、一方のカドミウム極については、現在のところ
顕著な改良になっていない。

そこで、カドミウムに代わって、最近注目され　　　“
ているのは、金属水素化物つまり水素吸蔵合金である。

カドミウムと同じ取扱いで電池を構成することができ、
実際の放電可能な容量密度をカドミウムより大きくでき
ることから、高エネルギー密度のアルカリ蓄電池の負極
として研究対象になりている。

ところが、水素吸蔵合金は、アルカリ蓄電池とくに密閉
形アルカリ蓄電池でノイマン方式でガスの吸収を行なう
系では、正極から発生する酸素ガスによって表面が酸化
を受けて、水素の吸蔵、放出能力の低下を生じる。つま
り、充放電の繰返しによって容量が低下する。そこで、
酸化を抑制する目的で表面を金属で被覆する試みがある
。つまり、水素吸蔵合金の水素吸蔵、放出の繰返しに対
して酸化を抑制するために、水素に対して不活性な層を
表面に形成することが有効であることをすでに提案した
（特願昭５４−７６１４４）。

その後、銅を用いたマイクロカプセルの名称で知られる
方法が発表された。この手段によシ水素吸蔵合金の酸化
抑制されたと報告されている。

発明が解決しようとする問題点 水素吸蔵合金を用いたアルカリ蓄電池は、高エネルギー
密度に対して有望であるが、これまでの大きな問題点は
寿命が短かいことである。これは主に水素吸蔵合金の正
極から発生する酸素ガス吸収能力に起因している。すな
わち発生した酸素ガスを水素吸蔵合金で水素と反応させ
水に戻す酸素ガス吸収能力が十分でなく、水素吸蔵合金
が酸化して容量低下を招いたシ、発生する酸素ガスで、
電池内圧が上シ安全弁が作動し漏液をおこし電池の容量
低下を引き起こすことなどがあった。

本発明はこのような問題を解決し、密閉形ニッケル−水
素蓄電池の長寿命化を図ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は、ニッケル正極と水素吸蔵合金を用いた負極を
セパレータを介して、うず巻き状態を形成し、そのうず
巻き状態の中心空間部分に、水素吸蔵合金、酸化カドミ
ウムもしくは、その混合物のいずれかよシなり、かつ、
負極と電気的に接続してなるガス吸収剤を設けることを
特徴とする密閉形ニッケル−水素蓄電池である。

そしてそのガス吸収剤の表面は貴金属や銅またはニッケ
ルで被覆されていることが好ましい。

作　　用 密閉形ニッケル−水素蓄電池内で発生する酸素ガスを、
負極の水素吸蔵合金のみで吸収を行なっていたものを上
記ガス吸収剤を設けることによって、負極の水素吸蔵合
金のガス吸収能力の負担を減らし、その劣化を抑制する
ことができる。

実施例 負極基体として、厚さ平均３ｆｉ、多孔度９６％。

平均孔径１６０μｍの発泡状ニッケルを用いた。

これに、３００メツシュ通過のＭ！ｎＮ　１４Ｍ　ｎ　
ｏ　、３−Ａ１．３αヒ。

を充填する。この際に、ポリビニルアルコールを２．５
％溶解七たエチレングリコール溶液を用いてペースト状
とし、押し込むようにして、この水素吸蔵合金を充填し
た。

なお、電池は、密閉形率２としたので、電極の大きさは
、嘔３．８　ｃｍ　、長さ２５ｃｔｎとした。この合金
の水素吸蔵量から求められた放電可能容量密度は、２ａ
ｏｍＡｈ／ｖであシ、本実施例では、４４００ｍＡｈ　
充填した。この合金粉末を充填後に、加圧によシ厚さを
０．５絹に調整した。

なお、正極のニッケル電極としては、公知の焼結式ニッ
ケル極を用い、幅ｓ、ａｃｒｎ、長さ２２７ｍ　。

厚さを平均０．６３ｆｌにした。このニッケル電極の放
電可能な容量は、２ｓｏｏｍＡｈである。また、セパレ
ータとしては、ポリアミド不織布厚さｏ、２２寵を用い
た。

この構成で長径５ｆｌ、短径３ｆｆの巻き芯を用いて、
うず巻き状に巻くという公知の方法で電池を組んだ。こ
れら電極とセパレータの断面積の合計は、単２サイズの
電槽断面積のほぼ９４％にあたシ、巻き芯を抜き取った
後にできる空間部分が、その残シｅ％にあたる。

つぎに、ガス吸収剤として用いる材料粉末を負極製作と
同様に発泡状ニッケルに充填し、棒状に加工し、うず巻
き状の中心空間部分に挿入し、負極上部１ケ所よりスポ
ット溶接によシ取シ付けたニッケルリード部とスポット
溶接によシ接続させた電池を製作する。

その電池の構成断面図を図に示す。図において、１は電
槽缶、２は電槽蓋、３は絶縁ガスケット、４は安全弁、
６は底部絶縁板、６は水素吸蔵合金負極、７はニッケル
正極、８はセパレータ、９はガス吸収剤、１０は負極、
ガス吸収剤接続部である。

電解液には、比重１．２５のカセイカリ水溶液に水酸化
リチウムを１５ｇ／１ｉｔｅτ溶解したものを用いた。

水素吸蔵合金を用いたガス吸収剤を設けた電池をＡ、酸
化カドミウムを用いたガス吸収剤を設けた電池をＢ、水
素吸蔵合金と酸化カドミウムを重量比で１対１で混合し
た粉末を用いたガス吸収剤を設けた電池をＣ１水素吸蔵
合金を棒状に加工した後、その表面を無電解メッキで銅
を被覆を行なったものをガス吸収剤として設けた電池を
Ｄとした。なお、電池りで行なった銅の添加量は、水素
吸蔵合金に対して重量比で１．３％である。比較のため
に、このようなガス吸収材を設けなかったものを加え、
電池Ｅとする。

これらの電池Ａ−Ｅの充放電たとえば０．２Ｃ充電−０
，２０放電では、いずれも２．８　Ａｈを示し、差は認
められなかった。そこで各電池の急速充電特性を調べた
。周囲温度０℃とし、各充電率で充電した際の電池内圧
を測定した。なお、充電は、放電容量の１．１倍まで各
充電率で行ない、その後は０．２０に減少させて全体で
放電容量の１．４倍充電した。

まず、１Ｃ充電（２，８Ａ　）時での各電池の最高内圧
は電池Ａでは１．８４　Ｋ９／ｄ　、電池Ｂでは１．６
６・Ｋｙ／ｄ　、電池Ｃでは１．３２　Ｋ９／ｄ　、電
池りではｏ、ｃａ　ａ　Ｋｙ／ｃｄ　、電池Ｅでは３．
２４　ＫＰ／ｃｄであった。

次に、１５Ｃ（４，２Ａ）にすると、電池Ａで３．５５
゜電池Ｂで３．３２　、電池Ｃで２．６９　、電池りで
２．３８　。

電池Ｅで７．４１　Ｋｙ／ｃｄ　であった。

以上の結果よシ、水素吸蔵合金や酸化カドミウムまたは
その混合物を負極と接続した形で設けると、急速充電時
の電池内圧の上昇が抑制され、ガス吸収剤として、働く
ことが明らかになった。なお、そのガス吸収剤の表面に
銅で不活性層を形成する方が、よシ効来があることも明
らかになった。

発明の効果 以上のように、本発明の密閉形ニッケル−水素蓄電池は
、水素吸蔵合金や酸化カドミウムまたはその混合物をガ
ス吸収剤として、電池中心空間部分に設けることによシ
、正極より発生する酸素ガスの吸収を助け、負極の水素
吸蔵合金自身のガス吸収による劣化を抑制し、長寿命化
を図ることができる。

【図面の簡単な説明】

図は本発明の一実施例の密閉形ニッケル−水素蓄電池の
構成断面図である。 １・・・・・・電槽缶、２・・・・・・電槽蓋、３・・
・・・・絶縁ガスケット、４・・・・・・安全弁、５・
・・・・・底部絶縁板、６・・・・・・水素吸蔵合金負
極、７・・・・・・ニッケル正極、８・・・・・・セパ
レータ、９・・・・・・ガス吸収剤、１０・・・・・・
負極。 ガス吸収剤接続部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名Ｉ−
電槽缶 ？−電槽五 ３−Ｊｅ臓ｌスケット ４−Ｖ企弁 ５−底部Ｊｅ臓坂 ６−水素吸蔵合金１１糧 ７−ニッケル正極 ８−　ピパレータ

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケル正極と水素吸蔵合金を用いた負極をセパ
   レータを介して、うず巻き形状とし、そのうず巻き形状
   の中心空間部分に、水素吸蔵合金、酸化カドミウムもし
   くは、その混合物のいずれかよりなり、かつ、前記負極
   と電気的に接続してなるガス吸収剤を設けることを特徴
   とする密閉形ニッケル−水素蓄電池。
2. （２）ガス吸収剤が、表面を貴金属や銅またはニッケル
   で被覆されていることを特徴とする特許請求の範囲第１
   項記載の密閉形ニッケル−水素蓄電池。