JPS6332856A - 密閉形ニツケル−水素蓄電池 - Google Patents
密閉形ニツケル−水素蓄電池Info
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- JPS6332856A JPS6332856A JP61175919A JP17591986A JPS6332856A JP S6332856 A JPS6332856 A JP S6332856A JP 61175919 A JP61175919 A JP 61175919A JP 17591986 A JP17591986 A JP 17591986A JP S6332856 A JPS6332856 A JP S6332856A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
-
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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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。
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
本発明は電解液中で水素を可逆的に吸蔵、放出する水素
吸蔵合金負極と酸化ニッケル正極を組みあわせて構成す
るニッケル−水素蓄電池に関するものである。
吸蔵合金負極と酸化ニッケル正極を組みあわせて構成す
るニッケル−水素蓄電池に関するものである。
従来の技術
水素吸蔵合金に吸蔵する水素は、電気化学的反応を行な
わせることにより、二次電池の負極材料として使用でき
る。
わせることにより、二次電池の負極材料として使用でき
る。
この電池系においても、現在実用化されているアルカリ
蓄電池のニッケル−カドミウム蓄電池と同様に完全密閉
化した電池が期待されている。完全密閉化した電池にお
いて正・負極の過放電特性、過充電中のガス消失機構を
考慮した場合、正極律則の電池にすることが好ましい。
蓄電池のニッケル−カドミウム蓄電池と同様に完全密閉
化した電池が期待されている。完全密閉化した電池にお
いて正・負極の過放電特性、過充電中のガス消失機構を
考慮した場合、正極律則の電池にすることが好ましい。
完全密閉化するために負極材料である水素吸蔵合金に要
求される条件として、つぎの事が最必要である。
求される条件として、つぎの事が最必要である。
（１）水素吸蔵合金が耐アルカリ性で、アルカリ電解液
中で電気化学的に水素の吸蔵・放出が可能である。
中で電気化学的に水素の吸蔵・放出が可能である。
（２）水素を吸蔵した状態で耐酸化性を有するとともに
、吸蔵した水素と酸素が反応して水に転換する触媒作用
を有している。
、吸蔵した水素と酸素が反応して水に転換する触媒作用
を有している。
以上のような条件を満足している水素吸蔵合金を用いて
、電池構成としては、ニッケル正極に比べ水素吸蔵合金
負極の電気化学的容量を大きくすることが必要である。
、電池構成としては、ニッケル正極に比べ水素吸蔵合金
負極の電気化学的容量を大きくすることが必要である。
このような構成にすることで、過充電時に正極から酸素
ガスを優先的に発生させ、この酸素ガスと充電により、
負極に吸蔵した水素が反応して水に転換させて、電池内
圧の上昇を防ぐとともに、負極が過充電領域に達するこ
とがなく、密閉系が保持できる。
ガスを優先的に発生させ、この酸素ガスと充電により、
負極に吸蔵した水素が反応して水に転換させて、電池内
圧の上昇を防ぐとともに、負極が過充電領域に達するこ
とがなく、密閉系が保持できる。
一方、放電時を考えると、一定電気量の充電後、放電を
行なった場合、正・負極の利用率が放電率を変化させた
時、まったく同じであれば問題はない。しかし、一般に
正極であるニッケル極の利用率の方が大きく、負極の電
位低下により、電池電圧が低下する。したがって、負極
律則の電池となり、前述したように過放電特性の点から
このような構成は、好ましくない。この問題が生じない
ように、現在実用化されているニッケル−カドミウム蓄
電池においては、電池構成する前に、負極を予め部分充
電を行ない、一部を金属カドミウムに変化させている。
行なった場合、正・負極の利用率が放電率を変化させた
時、まったく同じであれば問題はない。しかし、一般に
正極であるニッケル極の利用率の方が大きく、負極の電
位低下により、電池電圧が低下する。したがって、負極
律則の電池となり、前述したように過放電特性の点から
このような構成は、好ましくない。この問題が生じない
ように、現在実用化されているニッケル−カドミウム蓄
電池においては、電池構成する前に、負極を予め部分充
電を行ない、一部を金属カドミウムに変化させている。
したがって、従来、密閉形ニッケル−水素蓄電池の負極
においても同様に部分充電を行なう必要があった。
においても同様に部分充電を行なう必要があった。
発明が解決しようとする問題点
このような従来の構成では、工程上複雑になるる云う問
題があった。
題があった。
更にまた、カドミウム負極と異なり、アルカリ電解液中
で部分充電し、その後水洗、乾燥工程を経るとと゛で、
吸蔵された水素が放出すると云う問題もあった。したが
って、電池構成する前に放電可能な一定電気量を付与し
ておくことが非常に困難であった。さらに、一部水素化
した負極を空気中に放置することは安定性の点からも問
題となる。
で部分充電し、その後水洗、乾燥工程を経るとと゛で、
吸蔵された水素が放出すると云う問題もあった。したが
って、電池構成する前に放電可能な一定電気量を付与し
ておくことが非常に困難であった。さらに、一部水素化
した負極を空気中に放置することは安定性の点からも問
題となる。
本発明はこのような問題点を解決するもので、負極を部
分充電することなく、未充電状態の正・負極を用いて電
池を構成することを目的とするものである。
分充電することなく、未充電状態の正・負極を用いて電
池を構成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
この問題点を解決するために本発明は、正極に非焼結式
ニッケル極・負極に水素吸蔵合金を使用して構成する密
閉形ニッケル−水素蓄電池において、正極活物質中に金
属コバルト粉末を混合して構成された非焼結式ニッケル
極と、負極に未充電状態の水素吸蔵電極を用いて電池を
構成したものである。
ニッケル極・負極に水素吸蔵合金を使用して構成する密
閉形ニッケル−水素蓄電池において、正極活物質中に金
属コバルト粉末を混合して構成された非焼結式ニッケル
極と、負極に未充電状態の水素吸蔵電極を用いて電池を
構成したものである。
作 用
この構成により、正極中に含まれる金属コバルト粉末は
初充電により、正極活物質である水酸化ニッケルが酸化
され、オキシ水酸化ニッケルに変化する前に、金属コバ
ルトが水酸化コバルトに変化する反応が起こる。一方、
負極においては初期から水素の吸蔵反応しか起こらず、
金属コバルトが水酸化コバルトへの変化に必要な電気量
だけ余分に充電されることになる。したがって、水酸化
ニッケルが酸化され、オキシ水酸化ニッケルへ変化した
電気量に比べ、負極が吸蔵した電気量が多くなる。一方
、充電後の電池を放電した場合、水酸化コバルトに変化
した金属コバルトはほとんど放電に寄与しない。それ故
、添加する金属コバルト量を増大させることにより、密
閉電池系においては正極中の活物質である水酸化ニッケ
ルの充電電気量に比べ、負極の充電電気量を増大させる
ことができる。この結果、放電利用率の悪い負極での容
量低下を防止することができる。換言すれば、正極に金
属コバルトを添加することにより、電池構成前に負極に
部分充電を行なうことと同様な結果が得られることとな
る。
初充電により、正極活物質である水酸化ニッケルが酸化
され、オキシ水酸化ニッケルに変化する前に、金属コバ
ルトが水酸化コバルトに変化する反応が起こる。一方、
負極においては初期から水素の吸蔵反応しか起こらず、
金属コバルトが水酸化コバルトへの変化に必要な電気量
だけ余分に充電されることになる。したがって、水酸化
ニッケルが酸化され、オキシ水酸化ニッケルへ変化した
電気量に比べ、負極が吸蔵した電気量が多くなる。一方
、充電後の電池を放電した場合、水酸化コバルトに変化
した金属コバルトはほとんど放電に寄与しない。それ故
、添加する金属コバルト量を増大させることにより、密
閉電池系においては正極中の活物質である水酸化ニッケ
ルの充電電気量に比べ、負極の充電電気量を増大させる
ことができる。この結果、放電利用率の悪い負極での容
量低下を防止することができる。換言すれば、正極に金
属コバルトを添加することにより、電池構成前に負極に
部分充電を行なうことと同様な結果が得られることとな
る。
実施例
非焼結式ニッケル正極として、多孔度９５チの発泡状ニ
ッケル多孔体へ活物質である水酸化ニッケル粉末と金属
コバルト粉末あるいは水酸化コバルト粉末の混合物を水
によりペースト状にして、充てんする。その後、乾燥し
、加圧プレス後、弗素樹脂の水性ディスバージョンに浸
漬、乾燥して極板とする方法を採用した。
ッケル多孔体へ活物質である水酸化ニッケル粉末と金属
コバルト粉末あるいは水酸化コバルト粉末の混合物を水
によりペースト状にして、充てんする。その後、乾燥し
、加圧プレス後、弗素樹脂の水性ディスバージョンに浸
漬、乾燥して極板とする方法を採用した。
この方法により、水酸化ニッケル粉末、金属コバルト粉
末および、水酸化コバルト粉末を第１表に示す混合比で
得られたペーストを用いて、ａ〜ｈの極板を試作した。
末および、水酸化コバルト粉末を第１表に示す混合比で
得られたペーストを用いて、ａ〜ｈの極板を試作した。
このようにして得られた極板を単２形電池（ＫＲ−Ｃサ
イズ）の正極寸法に切断した。この寸法での活物質充填
量及び、極板体積から計算された理論容量と充填密度も
第１表に示す。
イズ）の正極寸法に切断した。この寸法での活物質充填
量及び、極板体積から計算された理論容量と充填密度も
第１表に示す。
第１表 正極組成と充填容量
一方、水素吸蔵負極は希土類元素含有量９８・５チ以上
のミツシュメタル（Ｍｍ ） ｅ 純度９９．５％以上
のニッケル（Ｎｉ）、コバル）（Ｃｏ）、マンガン（Ｍ
ｎ）を用いて、合金組成がＭｍ Ｎｉ ３，５ ＣｏＭ
ｎ□、５になるように金属を各々秤科し、アーク溶解炉
を用いて、合金を作製した。この合金を真空中１０（Ｘ
）℃で６時間熱処理を行った。その後、粉砕し、 ４０
０メツシユ以下の粉末にした。この粉末１００ｆに対し
て、１．６重量％のポリビニルアルコールの水溶液２５
ｐを加え泥状のペーストとした。このペーストを多孔度
９３〜９４チの発泡状ニッケル多孔体内へ均一に充てん
し乾燥した。その後、加圧プレスを行ない負極とした。
のミツシュメタル（Ｍｍ ） ｅ 純度９９．５％以上
のニッケル（Ｎｉ）、コバル）（Ｃｏ）、マンガン（Ｍ
ｎ）を用いて、合金組成がＭｍ Ｎｉ ３，５ ＣｏＭ
ｎ□、５になるように金属を各々秤科し、アーク溶解炉
を用いて、合金を作製した。この合金を真空中１０（Ｘ
）℃で６時間熱処理を行った。その後、粉砕し、 ４０
０メツシユ以下の粉末にした。この粉末１００ｆに対し
て、１．６重量％のポリビニルアルコールの水溶液２５
ｐを加え泥状のペーストとした。このペーストを多孔度
９３〜９４チの発泡状ニッケル多孔体内へ均一に充てん
し乾燥した。その後、加圧プレスを行ない負極とした。
つぎに、前記、非焼結式ニッケル極と水素吸蔵負極と組
み合せ、セパレータにポリアミドの不織布を用いて、渦
巻状に捲回し、電解液に比重１．３０のか性カリ水溶液
に水酸化リチウムを飽和したものを１セル自９７ｃｃ使
用し、公称容量２８−仙の単２サイズの密閉形ニッケル
−水素蓄電池を構成した。第１表に示した非焼結式ニッ
ケル極ａ −ｈの正極を用いた電池Ａ、Ｈに対応させた
。これらの電池を２０℃でｏ、１Ｃの電流値で１６時間
充電を行ないその後、０．２Ｃの電流値で終止電圧０．
８ Ｖまで放電を行なう工程を１サイクルとして５サイ
クル繰りかえし、５サイクル目の放電容量は終止電圧１
．ｏＶにして放電容量を求め、６サイクル目の充電は同
じ条件で行ない、放電電流を３Ｃで終止電圧を同様に１
ｖにして放電容量を求めた。これらの結果を第２表に示
す。
み合せ、セパレータにポリアミドの不織布を用いて、渦
巻状に捲回し、電解液に比重１．３０のか性カリ水溶液
に水酸化リチウムを飽和したものを１セル自９７ｃｃ使
用し、公称容量２８−仙の単２サイズの密閉形ニッケル
−水素蓄電池を構成した。第１表に示した非焼結式ニッ
ケル極ａ −ｈの正極を用いた電池Ａ、Ｈに対応させた
。これらの電池を２０℃でｏ、１Ｃの電流値で１６時間
充電を行ないその後、０．２Ｃの電流値で終止電圧０．
８ Ｖまで放電を行なう工程を１サイクルとして５サイ
クル繰りかえし、５サイクル目の放電容量は終止電圧１
．ｏＶにして放電容量を求め、６サイクル目の充電は同
じ条件で行ない、放電電流を３Ｃで終止電圧を同様に１
ｖにして放電容量を求めた。これらの結果を第２表に示
す。
第２表 電池の放電容量
また、６サイクル目と同様な充放電条件で、丈イクル寿
命試験を行ない、６ｏサイクル目の放電容量も第２表に
示す。
命試験を行ない、６ｏサイクル目の放電容量も第２表に
示す。
６サイクル百の結果より、活物質の利用率の観点から、
水酸化コバルト、コバルト金属の差を比較すると、その
差は顕著に認められず、コバルトの全体量が増大するこ
とにより、利用率の向上が認められる。したがって、比
較的低電流の放電においての電圧低下は正極の電位低下
によるものと考えられる。しかし、６サイクル目の放電
容量の結果から、正極に水酸化コバルトを添加したもの
と、そうでないものにおいては放電容量に大きな差が生
じた。さらに、同様な条件で充放電を繰りかえした場合
、水酸化コバルトを添加して得られた正極を用いた電池
の容量低下は大きくなった。
水酸化コバルト、コバルト金属の差を比較すると、その
差は顕著に認められず、コバルトの全体量が増大するこ
とにより、利用率の向上が認められる。したがって、比
較的低電流の放電においての電圧低下は正極の電位低下
によるものと考えられる。しかし、６サイクル目の放電
容量の結果から、正極に水酸化コバルトを添加したもの
と、そうでないものにおいては放電容量に大きな差が生
じた。さらに、同様な条件で充放電を繰りかえした場合
、水酸化コバルトを添加して得られた正極を用いた電池
の容量低下は大きくなった。
これらの結果より、大電流で放電した場合の正極の利用
率と負極の利用率の差および金属コバルトの酸化による
負極の充電レベルの向上が認められないＡ、Ｃ，Ｅ、Ｇ
の電池の容量低下は大きく、負極の容量低下で電池電圧
が低下した。また、そうでない電池は正極の容量低下で
電池電圧が低下し、サイクル寿命試験を行った結果、負
極律則の電池のサイクルによる容量低下は大きくなるこ
と認められた。金属コバルトの量としては、水酸化ニッ
ケル１００に対して重量比で６以上あれば、正極の利用
率向上に効果があり、それ以下ではコバルトの酸化に必
要な電気量が不足になると同時に正極の利用向上にも効
果が小さかった。また、コバルト量が多い場合は電池の
コストアップと活物質の充填量の低下を招くために、先
の述べた重量比でコバルト量は１０程度が適量だと考え
られる。
率と負極の利用率の差および金属コバルトの酸化による
負極の充電レベルの向上が認められないＡ、Ｃ，Ｅ、Ｇ
の電池の容量低下は大きく、負極の容量低下で電池電圧
が低下した。また、そうでない電池は正極の容量低下で
電池電圧が低下し、サイクル寿命試験を行った結果、負
極律則の電池のサイクルによる容量低下は大きくなるこ
と認められた。金属コバルトの量としては、水酸化ニッ
ケル１００に対して重量比で６以上あれば、正極の利用
率向上に効果があり、それ以下ではコバルトの酸化に必
要な電気量が不足になると同時に正極の利用向上にも効
果が小さかった。また、コバルト量が多い場合は電池の
コストアップと活物質の充填量の低下を招くために、先
の述べた重量比でコバルト量は１０程度が適量だと考え
られる。
発明の効果
以上のように本発明によれば非焼結式ニッケル正極を使
用するニッケル−水素蓄電池において、正極活物質中に
金属コバルト粉末を混合させることにより、負極にあら
かじめ部分充電を行って構成したと同じ効果、すなわち
、大電流放電による負極での容量低下の防止が果せ、電
池容量の向上、長寿命化が期待できるという効果が得ら
れる。
用するニッケル−水素蓄電池において、正極活物質中に
金属コバルト粉末を混合させることにより、負極にあら
かじめ部分充電を行って構成したと同じ効果、すなわち
、大電流放電による負極での容量低下の防止が果せ、電
池容量の向上、長寿命化が期待できるという効果が得ら
れる。
Claims (2)
- （１）正極に非焼結式ニッケル極、負極に水素吸蔵合金
を使用して構成した密閉形ニッケル−水素蓄電池であっ
て、正極が少なくとも活物質粉末と金属コバルト粉末と
で構成された非焼結式ニッケル極であることを特徴とす
る密閉形ニッケル−水素蓄電池。 - （２）非焼結式ニッケル極が、重量比で活物質である水
酸化ニッケル粉末１００部に対して、６〜１０部の金属
コバルト粉末とで構成されている特許請求の範囲第１項
に記載の密閉形ニッケル−水素蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175919A JPS6332856A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 密閉形ニツケル−水素蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61175919A JPS6332856A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 密閉形ニツケル−水素蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6332856A true JPS6332856A (ja) | 1988-02-12 |
Family
ID=16004541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61175919A Pending JPS6332856A (ja) | 1986-07-25 | 1986-07-25 | 密閉形ニツケル−水素蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6332856A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0284333A2 (en) * | 1987-03-25 | 1988-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealed type nickel-hydride battery and production process thereof |
| JPH06196163A (ja) * | 1992-12-24 | 1994-07-15 | Furukawa Battery Co Ltd:The | アルカリ蓄電池 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61156639A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形アルカリ蓄電池 |
-
1986
- 1986-07-25 JP JP61175919A patent/JPS6332856A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61156639A (ja) * | 1984-12-27 | 1986-07-16 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0284333A2 (en) * | 1987-03-25 | 1988-09-28 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Sealed type nickel-hydride battery and production process thereof |
| JPH06196163A (ja) * | 1992-12-24 | 1994-07-15 | Furukawa Battery Co Ltd:The | アルカリ蓄電池 |
| JP2530281B2 (ja) * | 1992-12-24 | 1996-09-04 | 古河電池株式会社 | アルカリ蓄電池 |
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