JPS6351063A - 角形密閉ニツケル・カドミウムアルカリ蓄電池 - 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】 産業上の利用分野 本発明は大容器の角形密閉ニッケル・カドミウムアルカ
リ蓄電池に関するものである。

従来の技術 大形の直流電源装置或いは交流無停電々源装置等には、
急放電特性が優れ高信頼性のすえ成用ニッケル・カドミ
ウムアルカリ蓄電池が多く使用されている。近年になっ
てこのような大容量のニッケル・カドミウムアルカリ蓄
電池も、保守の簡易化のため、小容景のいわゆるニカド
電池と一般に呼称される円筒形密閉ニッケル・カドミウ
ムアルカリ蓄電池と同じ陰極板ガス吸収方式の密閉化が
行われ、使用されるようになった。

従来この大容量密閉形ニッケル・カドミウムアルカリ蓄
電池は一般に使用′電流が大きいえめ大きな極柱（集電
体）を必要とし、又大形のためスペース効率の点からベ
ント形の電池と同じ角形となっており、陽極板には焼結
式葎板を、陰極板に）１焼結式極板又はペースト式極板
を使用し、セパレータには陽極で発生した酸素ガスを陰
極のカドミウムと反応させ−ご吸収させるため電解液の
ほとんどは極板群に吸収保持させる程度で、フリーの電
解液は極めて少量となっていることから、この電層液の
吸収保持能力が大きく、しかもガス全透過させ易い耐ア
ルカリ性合成繊維の織布又に不織布、或いはこの両者全
型ね合せたものが使用されていた。

このように焼結式及びペースト式の平板状陽陰極板の間
に前記合成樹脂繊維セパレータを介在させた極板群を、
電池内圧に対する耐圧と充放電時の放熱に優れたニッケ
ルメッキ鋼板等の金属製電そうに収納し、安全弁をそな
えた同じ金属製の上ぶたを溶接して密閉した構造となっ
ている。

この大容量の角形密閉ニッケル・カドミウムアルカリ蓄
電池は、安全弁をそなえた上ぶたを上面として、すえ作
用等に使用されるので極板群内に吸収されている電解液
は極板群下部に集中し多くなる。従って使用中の電流密
度も特に微少電流の場合はこの極板群下部がいく分多く
なり、長期間のトリクル充電で陰極板のカドミウムが一
部溶解し、部分的に再析出する、いわゆるデンドライト
現象が下部において発生し易くなっている。

発明が解決しようとする問題点 従来の耐アルカリ性合成樹脂ｆｊ＋！維の織布、又は不
織布のみ、或いは両者を重ね合せたセパレータでは陰極
の析出成長したカドミウムデンドライトの結晶が同セパ
レータの繊維網目を通り抜けて陽極に達し、極間短絡を
生じて寿命が短くなる欠点があった。

又液量豊富なベント形ニッケル・カドミウムアルカリ蓄
電池のように合成繊維織布又は不織布とイオン透過性薄
膜とを完全に極板表面を覆うように重ね合せて使用する
と、陰極板のカドミウムデンドライトによる短絡は防止
できるが、陽極で発生する酸素を陰極板で反応吸収させ
る効果がほとんど０か、極めて少くなる欠点があった。

これを改良するため実開昭６０−１９４８６７号公報の
ように極板下端より極板高さの２Ｃ１以下全被うイオン
透過性薄膜と極板全体上被う織布又は不織布と重ねたセ
パレータを使用した電池もあるが電池の放電特性向上の
乏め電解液量全長くすると極板下端よりその高さの２０
％を越えてカドミウムのデンドライトが生成し十分な効
果が得られなかった。

本発明は前記従来例の欠点であるカドミウムのデンドラ
イトによる短絡を防止し、大容量の角形密閉ニッケル・
カドミウムアルカリ蓄電池の寿命と、信頼性を向上させ
ることを目的としたものである。

問題点を解決するための手段 本発明は前記問題点を解決するため、互いに重ね重せた
平板状の陽、陰極板の間に、前記極板の高さよりも幅の
広い帯状長尺の織布、又は不織布と、前記極板高さの３
０％以上７０チ以下を被う幅の帯状長尺の微孔性薄膜と
を、織布又は不織布が陽極板全面に、微孔性薄膜が陰極
板の下端より３０％以上７０係以下の高さに接するよっ
て重ねたセパレータを使用した角形密閉ニッケル・カド
ミウムアルカリ蓄電池である。

作　　　用 この手段により陽極で発生する酸素ガスの吸収反応全阻
害することなく、下部に発生し易い陰極カドミウムのデ
ンドライトてよる短絡全防止し、角形密閉ニッケル・カ
ドミウムアルカリ蓄電池の寿命を長くし、信頼性を高め
ることができた。

実施例 以下本発明の実施例について図面に基づ込て説明する。

（実施例１） 厚さ約０．８ｊ！ＩＩ、高さ１５０鵡、幅６０８の水酸
化ニッケルを主体とした活物質を有する焼結式陽極板と
、同一寸法で陽極容量の約２５０％のカドミウムを主体
とした活物質を有する焼結式陰極板を必要枚数使用して
第１図の如く極柱１にそれぞれ溶接した極板群を９個準
備し、セパレータとして第１図２に示すように前記極板
高さ１５０賜よりも上下各６Ｂ長く被うようにした幅１
θｏｍ、厚さ約０．２５Ｍのポリアミド繊維の長尺帯状
不織布と、この不織布と同じ長さで厚さ約０．０３ｍ５
、孔径０．４　　ミクロン、空孔率４５ｆ）のポリプロ
ピレン製の微孔性薄膜を幅３５腺（１）、同５０７１み
（２）、同ｅ　５１１１１（３）、同８０　＃Ａ（４）
、同９５　Ｍ（５）、同１１０ｙ、ｍ（６）、同１２５
鵡（ア）、同１６０鴻（８）の８種類に各々切断したも
のを、それぞれ第１図３の如く下端を不織布の下端と同
一に重ね合せ、微孔性薄膜が極板群下部に位置するよう
にして、それぞれ先に準備した極板群の陽極板面に不織
布が、陰極板面に微孔性薄膜が接するように両極板間に
極板側面で折り曲げながら介在させたものと、別に前記
ポリアミド不織布のみのセパレータ９を同様に前記準備
した極板群に使用したものを第１図の如く二ノケルメソ
キ鋼板製の電そう４及び同上ふた５を使用し、公称容’
４６０　Ａｈの角形密閉ニッケル・カドミウムアルカリ
蓄電池を９セル製作した。この電池にいずれも比重１．
２４／２０℃のか性カリ水溶液に水酸化リチウムｒｓｏ
ｇ／（ｌ　　を添加した電解液を前記極板群容積１ｄ当
りｏ、３ｓＣｆＩの割合となるよう注入し、充放電によ
る活性化を行った。その後第１図の安全弁栓６の位置に
圧力センナを取り付けて％、　ｃ　（６Ａ　）の電流で
定格容量の１５０チ充電し電池の内圧を測定した。

その時の各電池の内圧を第２図に示す。

第２図に示すように微孔性薄膜の幅が１２５賜（極板の
表面被覆率８０チ）では電池内圧が１、９Ａｖｌｃｄ迄
上昇し、電そうがややふくらみ、極板表面を１００ｆ）
被う１６０皿幅では３　、１　Ａ−９７Ｗ迄上昇して電
そうが変形した。

微孔性薄膜の幅が１１０ｍ（極板被覆率７０係）以下で
は内圧はいずれも電そう変形許容圧力（約２Ｈ／ｄ　　
）より、かなり低く、電そうに変形しなかつ友。

これは微孔性薄膜がある程度の通気性全有してはいるが
、その幅を広くするに従って陽極で発生する酸素ガスが
陰極に到達する時間が長くかかるか、又は陰極のガス吸
収反応表面積が少くなっているためと思われる。

従−・て本実施例より微孔性薄膜の幅は極板高さのγ○
ヂ以下とする事が必要である。また（陽極で発生する酸
素全拡散透過させ易い織布又は不織布が陽極板面に接す
るように介在させる事で酸素ガスの吸収反応効率がより
高められる。

本実施例で使用した微孔性薄膜は孔径０．４　　ミクロ
ン空孔率４６チであるが、別に孔径０．２　　ミクロン
空孔率３６チの微孔性薄膜を使用した別の実施例でも極
板高さの６０ｅＩＪ以下の幅とした場合はほぼ同様の結
果が得られた。

また従来の不織布のみのセパレータ中に析出するデンド
ライトのカドミウム粒子は小ざいものでは１ミクロンよ
り少し小さいものがあり微孔性薄膜の孔径が０．６　ミ
クロン以上では陰極板に析出するデンドライトのカドミ
ウム粒子が通過する事もある、又空孔率を５Ｃ１以上に
すると薄膜強度が低下して切れ易く電池組立の作業性が
低下する。

逆に３０係以下ではガス透下率が低下して陰極のガス吸
収反応が低下し極板高さの２０壬以下としなければ電池
内圧が上昇し使用できず又電池の内部抵抗が上昇して放
電々圧が低下する。従って空孔率は３０〜５０係最適な
範囲となる。

尚本実施例の電池を先の充電試験後攻電率１Ｃの電流で
放電試験を行っ次結果微孔性薄膜の幅全１１０賜とした
（→〜（８）のセパレータの電池はその他の電池に比較
して放電平均電圧か１０〜２０　ｍＶ低くなった。

（実施例２） 実施例１の（１）、同１の（功、同１の（場及び同１の
（９）とそれぞれ同一構成のセパレータを使用した電池
全実施例１と同じ方法で各６セル金製作し、活性化充放
電後、温度約６０℃の雰囲気中で’／２０ｃ（３Ａ）の
電流で連続トリクル充電による加速寿命状＠を行った。

その結果約６カ月でポリアミド不織布のみのセパレータ
の電池９の内１セルが電圧０となり短絡した。その時点
で全セルを分解調査した結果、ポリアミド不織布のみの
セパレータの電池はいずれも陰極板下端にカドミウムの
デンドライト現象が多く見られ、そのうち１セル（１カ
ドミウムの結晶がポリアミド繊維の網目をくぐり抜けて
陽極に達し、短絡を生じたものであった。

微孔性薄膜の幅を３５　ｒｙｂ　（極板被覆率２０幅）
とした（１）の電池は不織布セパレータ側に微孔性薄膜
との合せ境界上端より約５賜程度の高さに渡って極板側
縁部にデンドライトのカドミウム粒子の付着が見られ、
やがては短絡を生ずるものと思われる。微孔性薄膜の幅
を極板高さの３０％以」二彼覆するようにした（２〕及
び（３）の電池ではカドミウムデンドライトの発生も少
く、セパレータを突き抜ける事は全くなかった。これは
大形大容量の角形密閉ニッケル・カドミウムアルカリ蓄
電池では電解液の多く集まる極板群の下部で微少電流充
電時の電流密度がやや大きくなり、陰極板のカドミウム
のテントライト現象がこの下部に発生し易くなるためで
、微孔性薄膜全この部分に介在させることにより極部的
な電流密度の集中が少くなり、デンドライト現象の発生
が抑止され、又この薄膜でカドミウム結晶の通り抜けや
突き抜けが防止されるためと思われる。

発明の効果 以上のように本発明によれば次のような効果を得ること
ができる。

（１）互いに重ね合せた平板状の陽、陰極板の間に、前
記極板の高さよりも幅の広い帯状長尺の織布又は不織布
と前記極板高さの３０係以上７０％以下を被う幅の帯状
長尺の微孔性薄膜とを織布又は不織布が陽極板全面に微
孔性薄膜が陰極板の下端より３０係以上７０チ以下の高
さに接するように重ねたセパレータを使用した角形密閉
ニッケルカドミウムアルカリ蓄電池は、極板下部に発生
し易い陰極板カドミウムのテントライト現象による短絡
が防止され長寿命である。

（坤　この蓄電池は充電時のガス吸収性能にも優れ、電
池変形等生じなく故障の少い高信頼性に保てるものであ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の角形密閉ニッケル・カドミウムアルカ
リ蓄電池の一部断面図、第２図は微孔性薄膜の幅と几Ｃ
電流で１６０係充電時の電池内圧との関係を示す図であ
る。 １・・・・・・極柱、２・・・・・織布又に不織布、３
・・・・・・微孔性薄膜、４・・・・・電そう、５・・
・・上ぶた。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名ｍｓ
２図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）互いに重ね合せた平板状の陽、陰極板の間に、前
   記極板の高さよりも幅の広い帯状長尺の織布、又は不織
   布と、前記極板高さの３０％以上７０％以下を被う幅の
   帯状長尺の微孔性薄膜とを、織布又は不織布が陽陰板全
   面に、微孔性薄膜が陰極板の下端より３０％以上７０％
   以下の高さに接するように重ねたセパレータを使用した
   角形密閉ニッケル・カドミウムアルカリ蓄電池。
2. （２）微孔性薄膜の孔径を０．５ミクロン以下とし、空
   孔率を３０〜５０％とした特許請求の範囲第１項記載の
   角形密閉ニッケル・カドミウムアルカリ蓄電池。