TW499773B - An alkaline storage battery that can be used with stability in a wide temperature range - Google Patents

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Takuya Tamagawa
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Sanyo Electric Co
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Description

五、發明說明G ) [發明背景] (1) 發明領域 本發明係有關鹼性蓄電池。 (2) 相關技藝說明 =畜電池包括内含一組電極的外殼。該電極組包括 錄正電極和含有氫氧化録或氫吸收性合金作為活性物質 ㈣vematerial)之負電極。該正電極和負電極係與在兩 電極之間的間隔器(separator)層疊並捲在一起。該電極组 係飽含有驗性電解溶液。一封蓋覆蓋該外殼的開口。通常 為耐綸製成的墊圈經插覃在該封蓋與外殼之間以封住該開 在與其他蓄電池比較時,-如上述的驗性蓄電池具有 優良的充電/放電特性且可以氣密地封合使得此種鹼性蓄 電池可用於各種電器上。 此種驗性蓄電池需要有改良的性能’例如較大的電池 容量與更長的壽命’且彼等#研究和開發都是對應於此需 求來進行。 由於電池在最近業經用於更廣多種的環境中,因此鹼 性蓄電池也需要耐用於從低溫到高溫的廣溫度範園。 為了改良驗性畜電池在高溫下的特性,舉例而言,於 電解溶液中加入鋰(Li)係一種已知的技術(參看日本公開 專利申請苐11-219721號)。 其他用以改良鹼性蓄電池的高溫特性的技術也為已知 如下者: 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 1 312394 499773 A7 --___ B7___ 五、發明說明(2 ) (a) 用鈷(Co)和作為正電極活性物質之氫氧化鎳形成 固溶體(Solid Solution)以壓抑高溫下充電效率的減低。 (b) 在本身為正電極板的主要成分之氳氧化鎳中加入 氫氧化鈷和氫氧化釔。釔(Y)的濃度為〇·5至3%。如此可 提供高電本容量及優良的充電/放電循環特性(參看日本公 開專利申請第1 1-73957號)。 (c) 於氳氧化鎳活性物質的晶體所形成的每一粒子上 形成表面層。此表面層含有由Co、鏟(Μη)、和其他元素 如鎂(Mg)、鈣(Ca)和锶(Sr)所形成的固溶體。其結果,可 提供在高溫下的高充電效率(參看曰本公開專利申請第 1253^8 號), (d) 在鎳活性物質中包含入鋁(A1)和釩(V) 〇在鎳活性 物質的表面上形成一含有Ca、林(Ti)和類似者之層。此舉 可提供增強的在高溫下的充電特性(參看日本公開專利申 請第 10-149821 號)。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 (e) 在氫氧化鎳粒子上覆蓋一層由N-基和Y-基氫氧化 物製成的層以對該活性物質提供增強的高溫特性(參着日 本公開專利申請第10-255790號)。 上述諸技術可提供鹼性蓄電池在室溫和高溫下的優良 特性。不過,彼等鹼性蓄電池不具有在約_4〇t的低溫下 之足夠放電容量(discharging capacity)。就此方面而言, 到目前為止尚未達到可以在低溫到高溫的廣溫度範圍内穩 定地使用之鹼性蓄電池。 [發明概述] 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 2 312394 499773 A7 B7 五、發明說明(3 ) 本發明目的因而係在提供一種可在廣溫度範園穩定地 使用之驗性蓄電池。 為了達到此目的,本發明鹼性蓄電池包括:鎳玉電極, 芩包含一或多種選自下列之中的添如化合物··鈣化合物、 锶化合物、銃化合物、釔化合物、和鑭系元素化合物;及 鹼性電解溶液,其具有10莫耳/升(mol/ι)或更高的鹼濃 度。 當鎳i電極包括上述添加化合物時,其高溫下的氧過 電壓(oxygen overvoleage)可增高。此點可壓抑氧氣體的 產生,且因而可使充電反應比其他反應更為促進。其結果 可增進在高溫下的充電特性。 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 對於傳統鹼性蓄電池,其鹼性電解溶液妁鹼濃度係經 設定在9莫耳/升或更低者以維持該蓄電池的良好操作電 摩,而在本發明中則設定1 〇莫耳/升或更高的高鹼濃度。 由於具有高驗濃度的驗性電解溶液具有低凝固點t因扣本 <發明鹼性蓄電池可在約-4〇°c的低溫下穩定地操作且維持 足夠的放電容量。此外也經證明者:當鹼性電解溶液的鹼 濃度為10莫耳/升或更高者之時,可以得到定夠的操作電 壓。於此方式,本發明驗性蓄電池同時具有充足的操作電 壓及改良的低溫放電特性。 驗悻電解溶液的最大可容許鹼濃度應該碌定在使該電 解溶液中的電解質化合物(electr〇lyte c〇mpGund)不會在低 溫下沈積之範圍内,不過非常高的鹼濃度可能會降低電池 的操作電壓。因此之故,也應該考慮到操作電壓來設定適 本紙張尺度ϋΤ國國家i準KNQA4規格(21〇 X 297公釐-:---- 3 312394 A7 B7 五、發明說明(4 ) 當的鹼濃度。多種實驗已證明具有1〇至11莫耳/升的鹼 度之鹼性蓄電池可以在低溫至高溫的廣溫度範圍穩定地 操作。 本發明鹼性電解溶液較佳者含有一或多種選自下列之 中的化合物作為電解質:氫氧化绝、氫氧化铷、氫氧化鉀、 和氫氧杷鈉。在使用,例如,具有低水溶解度的氩氡化鋰, 於驗性電解溶液中且將其濃度提高時,該氫氧化鐘會沈 積。不過’上述本發明所用電解質化合物都具有高水溶解 度,且因而不可能沈積。 。當使用聚楓(Polysulfone)所製塾圈插置在上述驗性蓄 電池的外破與封蓋之間時,由於聚楓具有優良的耐熱性, 51此可以在長期間内維持良好的電池性能。 〇 由於本發明驗性蓄電池包括由兩個或多個間隔 "元件積層纟起所製成的間隔器,因此可以減少内部短 ♦」b點對於負電極含有鎘的鎳4鎘蓄電池係特別有利者。 蓄電池用於高溫下時’會長出鎘樹枝體㈣如⑷ 緩 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 社 印 製 可i發生内部&路。因此之故,上述由兩個或多個間隔 『°® 4件製-成的間隔器適合用來維持良好的長期電池性能。 I圖式之簡略說明] I 的上逑和其它目的,優點及特徵可從下面的本 明1 L ^配口所附圖式而獲得明白;彼等圖式係闡示本發 明β特殊具體實例。 於諸圖式中: 第1圖顯示出才士找 ㈣㈣雜㈣池之 4 312394 A7 五、發明說明(5 ) 構造; 第2圖顯示出高溫敌電效率試驗結果;且 第3圖顯示出低溫放電效率試驗結果。 [元件符號說明] 1 3 4 6 8 10 12 正電極 間隔器 電極組 外殼 閥板 圈形彈簧 封蓋 2 負電極 3a,3b間隔器元件 5 負電極集極 7 正電極集極 9 保持板 11 墊圈 13 正端子 (請先閱讀背面之注意事項再填寫 -裝 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 [較隹實施例之說明] 第1圖顯不出根據太 本發明一具體實例的鹼性蓄電池所 具構造。 此鹼性蓄電池包括雷奴 电極組4,鹼性電解溶液(未示於 圖中),及圓柱形外殼复 具包住該電極組4及該鹼性電 解溶液。該電極組4包括榼 · 雙結鎳正電極(sintered nickel positive electrode)l 和會番故、 丄从" 子貝電極彼等係與插置於彼等之 間的間隔器3捲在一刼。# & _ ^ 該負電極2係透過負電板集極5 電連接财外殼6的内部底部。 該外殼6在其頂部具有圓形開口,於該開口上配置著 塾圈11 °於該塾圈11上附接有封蓋12,且於該封蓋12 附接有正端子13。 於封蓋12的中央,形成有一閥,其包括閥板8,保 本紙張尺度適用中國國豕標準(CNS)A4規格(21〇 X 297公爱) 5 312394 •線· 499771 A7 B7 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 五、發明說明( 持板9’和圈开〉彈簧1〇。當該鹼性蓄電池的内部壓力提高 時,該閥即向下壓使得蓄電池内部的氣體得以釋放到外 面0 該正端子13係經由正電極集極7與封蓋12而電連接 到鎳正電極1。 錄正電極1係依下述製成。將經燒結鎳基底元件 (sintered nickel base momber)根據化學浸潰方法 impregnating method)填充預定量的氫氧化鎳以形成氫氧 化鎳層。於該氫氧化鎳層中加入至少一種選自下列之中的 化合物:Ca化合物、Sr化合物、銃(Sc)化合物、γ化合物, 與鑭系兀素化合物。此處,鑭系元素指的是原子序57至 71的15種稀土元素,包括鑭(La)、鈽(Ce)、镨(Pr)、鈥、 矩(Pm)、釤(Sm)、銪(Eu)、乳(Gd)、铽(Tb)、鏑(Dy)、鈥(H〇)、 舞(E〇、铥(Tm)、镱(Yb)、和餾(Lu)。 上述燒結鎳基底元件為有孔洞率8〇至85%,且厚度 為約0.5至l.Omni的多孔板。 有三種範例方法可用來將上述元素化合物添加到氫| 化鎳層。第-種方法係用上述元素化合物與氮氧化錄層开 成固溶體。第二種方法,係在該氮氧化錄層的表面上形居 上述7G素化合物的一層。第三種方法,係將與上述元素嘥 合物形成固溶體的氫氧化鎳在該氫氧化鎳層的表面上形4 -層。於彼等三種方法巾,以第二種和第三種方法較有利 於增加在南溫下的氧過電麗。 -—- 生电^對該氫氣化鎞的厶f爷可卜卜例,於令开 本紙張尺度適用規格⑵〇 x 297公爱)-% i J_±13凡 6(修正頁) 312394 --------------- IAW---------------- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499773 A7 五、發明說明(7 ) . 素化合物係與氫氧化鎳層形成固璆體之時’為在1%至1〇% 範圍内,而在該7C素化合物係在氫氧化鎳層上形成一表面 層之時,為0.3至5°/〇。 具有上述構造的鎳正電極1係使用下列範例方法製 成: (A)在氳氧化鎳層的表面上形成一釔化合物表面層 之方法〇 步驟1 ·將一燒結鎳基底元件浸沒在含有以硝酸鎳為 主要成分的溶液内’並對該鎳基底元件實施驗處理^重複 這些程序使該鎳基底元件填充有預定量的氫氧化鎳。 步驟2 :將填充有氫氧化鎳的鎳基底元件浸沒在硝酸 釔溶液中,乾燥,且然後浸在鹼性溶液中。 (Β)在一氫氧化鎳層的表面上形成與記(γ)化合物成為 固溶體之氫氧化鎳層的方法。 步驟1 :同上述步驟1 步驟2 :將填充有氫氧化鎳的鎳基底元件浸沒在含有 硝酸釔的硝酸鎳溶液内。 (C)釔(Υ)化合物與氫氧化鎳層形成為固溶體之方法。 程序步棘:將經燒結鎳基底元件浸沒入由作為主要成 分之硝酸鎳和硝酸纪所構成的溶液中。對該鎳基底元件實 施驗處理。重複锋些程序使該鎳基底元件填充有與釔(γ) 化合物形成固溶體的氫氧化鎳。 負電極2係經由將鎘負電極根據化學浸潰方法填充預 定量的鍚活性物質,例如氫氧化編而達成。另外,該負電 7 312394 . ^---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫; 訂卜 •線· 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 499773 五、發明說明(8 ) 極2也可以經由非燒結鎘負電極及氳吸收性合金電極而達 成。鎘負電極可經由重複地實施下列程序以產生氫氧化鎘 而製成。將一燒結鎳基底元件浸溃硝酸鎳。其後,對該鎳 基底元件實施鹼處理。 間隔器3可經由將市面上可取得之聚丙烯(pp)間隔器 元件切割成條狀而達成。間隔器3較佳者係由經切成條狀 的二個或多個間隔器元件所製成以防止發生内部短路。於 第1圖所示實例中,間隔器3係由兩間隔器元件3a和3b 積層在一起所構成。這是因為,當例如鎳-鎘電池經重複 地充電與放電時,於鎘負電極中會長出氳氧化鎘樹枝體之 故。一旦此等樹枝體穿透間隔器時,可能發生内部短路。 特別是在該電池用於高溫下時,更可能長出氫氧化鎘樹枝 體且因此更可能發生内部短路。於如本發明具體實例中 以兩間隔器元件層疊的情況下,一直到該第一與第二兩層 都被穿透之前都不會發生内部短路,因而可以壓抑内部短 路。 因此之故,使用兩件厚度為02毫米的間隔器元件 時’因W隔器元件被穿透所導致的内部短路'發生頻率會 比使用單一 0.4-毫米厚間隔器元件時低。 墊圈11可如習用者一般用耐綸製成,不過也可用聚 楓代之。聚礪具有高4熱性,因而可在高溫下保持良好密 封性能一段長期間。此對於要維持高溫下的良好電池品質 一段長期間而言係有利者。 ___^電解溶液的電解質較佳者係由氤氳化絶 本紙張尺度顧+關家鮮(cns)A4祕(21Q x 8 312394 (請先閱讀背面之注意事項再填寫 : 訂·- 499773 A7 B7 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 五、發明說明(9 ) , (CSOH)、氳氧化铷(RbOH)、氫氧化鉀(K〇H)、或氫氧化 鈉(NaOH)來實現。另外,也可將上述四種鹼性電解質中 的至少兩者予以混合以產生鹼性電解溶液。 更詳細言之,於上述四種電解質中,K〇H應該用為 鹼性電解溶液的主要成分,因為其可在廣溫度範圍内提供 相當高的電池容量之故。不過,必須特別提及者,每一種 鹼性電解質各具有可達到高電池容量的獨特溫度範圍。彼 等獨特溫度範圍於KOH為0至20°C,NaOH為約4(TC , RbOH為約-4(TC,而CsOH為約〇。(:。因此,可根據電池 使用的溫度範圍選擇適當的鹼性電解質^ 可促成高電池容量的溫度範圍可以經由使用二或更多 種鹼性電解質來實現。例如,當將Rb〇H加到K〇H以形 成驗性電解溶液時,在低溫下的電池特性經認為比只用 KOH作為電解質時更為改良。 本發明具體實例所用的鹼性電解溶液含有比習用驗濃 度9莫耳/升或更低者為高的1〇至n莫耳/升之鹼濃度。 於習用9莫耳/升或更低者之鹼濃度之下,鹼性電解 溶液會在約-4(TC的低溫下凝固使得習用鹼性蓄電池停止 運作。而於本發明具體實例10莫耳/升或更高者之驗濃度 下’驗性電解溶液在如此低的溫度下不會凝固,因而電池 可以正確地運作。 經由使用氫氧化鋰,含因為其具有低溶解度而難以產 生含有10莫耳/升或更高的高鹼濃度之鹼性電解溶液。而 本發明具體實例所用的CsOH、RbOH、KOH、和NaOH, 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 χ 297公釐) 312394 (請先閱讀背面之注意事項再填寫i 裝 ··線· 10 499773 % B. 2 9 五、發明說明( t具有相當高的溶解度,因而可以容易地❹M0莫耳/升 或更高的高鹼濃度。 、开 要提及者,低驗濃度對於要在室溫得到高電池操作 者以此意義而言,的9莫耳/升或更低的驗 =適:者。不過,經確定過者,本發明具 丨〇至UM/升之較高驗漠度對於電池操作電壓 的負面效應〇 乃貝貝 訂 對於超過10莫耳/升的驗濃度,其對低溫下的放電特 2之改良程度會變小。不過,提高鹼濃度時,會降低驗性 電解溶液對電極組的滲透,其意謂著使驗性電解溶液穿透 進電極組内的程序製造效率隨之減低。從這些特性的觀點 看來,鹼濃度應該較佳者在10莫耳/升與u莫耳/升之間, 包括兩端濃度。 實驗 線 根據上述具體實例製造驗性蓄電池以用於後面所述充 電/放電試驗之中。 電池A1至A4 基於上述具體實例,製得電池A1至A4。電池A〗至 A4具有SC尺寸且有12〇〇毫安培-小時(瓜从)(e_ hour)之標稱電池容量。電池A3和A4係根據上述具體實 消 例製成,而電池Al # A2係、經製成作為要與本發明電池相 比較的實施例(後文稱之為“比較實施例”)。 電池A1至A4的鎳正電極係根據上文所述的方法(A) _於方法(A)i步驟2中,係將經填充有氫氧化鎳的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS^i^210 x 297公釐^----- ιο(修正頁) 312394 m.
五、發明制(n) 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 具 社 印 製 燒結錄基底元件浸潰到_的〇5莫耳/升石肖酸釔溶液中3丨 分鐘,乾燥後,再浸到8莫耳/升鹼溶液内。 _電池A1至A4的間隔器係用兩件5〇克/平方米 元件積層在一起所製成。 ^ 使用ΚΟΗ作為電池A1至Α4的鹼性電解溶液所含 解質。依下述對電池A1至Α4使用不同的驗濃度:電池 八!為8莫耳/升;電池八2為9莫耳/升;電池幻為^莫 耳/升;而電池Α4為11莫耳/升。 、 電池Β1至Β4 基於上述具體實例,製成電池扪至34。電池扪至 4八SC尺寸及12〇〇毫安培_小時的標稱電池容量。電池 Β3和Β4係根據上述具體實例製成,而電池m和β2係經 製成作為比較實施例。 、 電池Β1至Β4的鎳正電極係根據上述方法(Β)製成。 於方法(Β)的步驟2中,係將填充有氮氧化錄的燒結錄基底 元件茂:沒在ρΗ5之由硝酸鎳和硝酸釔以8〇 : 2 〇的莫耳匕 例混合所構成的溶液内30分鐘。硝酸鎳和硝酸釔的總濃 為0.5莫耳/升。然後將浸過的鎳基底元件乾燥時,並浸 8莫耳/升的鹼溶液内。 電池B1至B4的間隔器係用兩件5〇克/平方米間隔 元件積層在一起所製得。
使用koh作為電池B1至B4所用鹼性電解溶液的屬 解質。對於電池B1至B4使用不同的鹼濃度如下:電池 ~莫耳/升;電池B2為9莫耳/并;電池B3為10 J 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) ------—-ί 11(修正頁) 312394 ί I!®--------訂----------線 --------.___ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 499773
經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 耳/升;而電池B4為ii莫耳/升。 電池C1至C4 基於上述具體實例,製得電池C i至C4。電池C i至 C4具有SC尺寸及1200毫安培-小時之標稱電池容量。電 池C3和C4係根據上述具體實例製成,而電池Cl和匸2 係經製成作為比較實施例。 電池C1至C4所含鎳正電極係根據上述方法(c)製 成。更特定言之,係將填充有氫氧化鎳的燒結鎳基底元件 浸在由硝酸鎳和硝酸釔以100:1的莫耳比例混合所構成的 溶液内。然後將浸過的鎳基底元件乾燥,並浸在鹼溶液内。 將這些程序重複地實施。 電池C1至C4的間隔器係用二件5〇克/平方米的間隔 器元件積層在一起所構成α 使用ΚΟΗ作為電池Cl至C4所用驗性電解溶液之電 解質。依下述對電池C1至C4的鹼性電解溶液使用不同的 鹼濃度:電池C1為8莫耳/升;電池C2為9莫耳/升;電 池C3為10莫耳/升;而電池C4為11莫耳/升。 電池D1至D4 電池D1至D4係經由下述方法製成作為比較實施例 者;該方法基本上相同於用於電池A1至A4但不同處在於 對電池D1至D4沒有實施步驟(2)。 電池D1至D4基本上具有與電池A1至A4相同的構 造’不同處在於電池D1至D4的鎳正電極不含纪化合物。 電池£ 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 12(修正頁) 312394 I n n n n n n p· n n ϋ · n n n n -I- n n 抑5J n 1 n n It n ϋ I (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) /7f^—, ! 9L C. _5拳.-.
五、發明說明( 13 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 透過下述方法製得電池E作為比較實施例,該方法基 本上相同於對電池⑴至以所用者但不同處在於其使用由 莫耳/升KOH,1莫耳/升Na〇H,和!莫耳/升Li〇H所構 成的水溶液作為鹼性電解溶液。 於電池E的鎳正電極令沒有添加釔(γ)化合物。其鹼性 電解溶液含有UOH及9莫耳/升的鹼濃度。 電效率拾_ 貝施下述面溫充電效率試驗及低溫放電效率試驗對上 述電池A1至A4,B1至B4,C1至C4,D1至D4,及E 進行試驗。 尚溫充電效率試驗 刀別在2 5 C和6 0 °C對每一上述諸電池充電以分別得 到25°C和60。(:之放電容量。於此試驗中,所得6〇〇c之放 電容量對所得25°C之放電容量的比例即視為高溫充電效 率 〇 更詳細言之,係經由使用0.1C(120mA)的電流在25。〇 充電每一電池小時,然後用lC(1200mA)的電流在25 °c下將電池的電荷放掉直到電池的電壓到達〇 8V為止以 得到2 5 °C之放電容量。 經由用0· 1C電流在601將每一電池充電16小時後, 用1C電流在25°C下將電池的電荷放掉到電池的電壓到達 0.8V為止以得到6〇°c之放電容量。 低溫放電效率試驗 _在25〇C下對上述每一電池充電以得到25。(:和-4(TC的 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公釐) 13 (修正頁) 312394 n n n n n n n n n n n · n n ϋ (請先閱讀背面之注音?事項再填寫本頁) 丨訂-------線丨Φ 499773 A7 B7 五、發明說明(14 放電容量。於此試驗中,係將_4〇ί〇之放電容量對25。〇之 放電容量的比例視為低溫放電效率。 更詳細言之’係經由用0· 1C的電流在25°C下將每一 電池充電一星期後,在25〇c下以1C的電流將電池的電荷 放掉而求得25C之放電容量。 經由用o.ic的電流在25〇c下將每 < 電池充電一星期 後’用1C的電流在_4〇它下放掉電池的電荷以求得_4〇°c 之放電容量。 第2圖顯示出高溫充電效率試驗結果,或在鹼性電解 溶液的驗濃度與高溫充電效率之間的關係。第3圖顯示出 低溫放電效率試驗結果,或在鹼性電解溶液的鹼濃度與低 瀑放電效率之間的關係。 實驗分析 從第2圖顯然可知包括含釔(γ)化合物的鎳正電極之 電池A1至A4 ’ B1暴B4和C1至C4都具有比包括不含 任何釔化合物的鎳正電極之電池〇1至]〇4和£為高的高 溫充電效率。 也可以觀察到,在言及具有高充電效率的彼等電池幻 至A4,B1至B4,和C1至C4時,其中於氫氧化鎳層表 面上有形成釔(Y)化合物層的電池A1至A4具有比其中釔 (Y)化合物與氫氧化鎳形成固溶體的電池C1至C4更高的 高溫充電效率。 如從該圖可進一步看出者,其中鎳正電極含有釔(γ) ^有9莫耳/升或更高的鹼濃度之 14 312394 C請先閱讀背面之注意事項再填寫^〇 冩 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 X 消 費 合 作 社 印 製 經濟部智慧財產局員工消費合作社印製 A7 ~~~ ------------ R7____ 五、發明說明(15 ) -- 電池A2至A4,B2至B4,和C2至^具有比其中_ & 電極不含釔化合物,且鹼性電解溶液含有u〇H的電池E 更高的高溫充電效率。 如從第3圖可看出者,對於驗性電解溶液中含有K〇H 的電池^⑴至抑⑴至以和⑴至叫在彼 等的鹼性電解溶液所具鹼濃度為10莫耳/升或更高者時, 可得到65%或更高的高度低溫放電效率。不過,當該鹼 濃度為9莫耳/升或更低者時,該低溫放電效率即變低。 此等低放電效率即認為是鹼性電解溶液在低溫凝固之結 果。 從第3圖也可以觀察到,只有電池Ε具有遠比含有 與電池Ε相同的9莫耳/升的鹼濃度之其他電池α2、β2、 C2和D2為低的低溫放電效率。此點經認為是由於電池Ε 的鹼濃度減低所致。當電池Ε的鹼性電解溶液_所含的 LiOH經:(a)於低溫下沈積;或在起始充電/放電循環 中或在馬溫充電中經固定化(imm〇bilized),而使驗濃度變 低。LiOH會因為其與正電極活性物質形成固溶體及/或因 為在LiOH與正電極活性物質之間發生化學吸附 (chemisorption),而被固定化。 修改實施例 上述兩種試驗證明可在下列條件下桴到在高溫與低溫 下的優良電池特性:於鎳正電極中加入釔(Y)化合物;鹼 性電解溶液含有KOH作為電解質;及電解溶液的鹼濃度 係在10至11莫耳/升的範圍内。不過,不同的實驗證明 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 X 297公爱) 15 312394 (請先閱讀背面之注意事項再填寫 : -裝 - -線- 499773 A7 五、發明說明( 16 經 濟 部 智 慧 財 產 局 員 工 消 費 合 作 社 印 製 當鹼性電解質不是KOH而是:⑷Na0H、Rb〇H、或Cs〇H 中之一者;或(b)含有至少兩種選自下列四種鹼性電解質 之中的電解質之混合物·· KOH、Na0H、Rb0H、和Cs0H 之時,於驗濃度在10至π莫耳/升的範圍内可得到在高 溫和低溫下的優良電池特性。 類似地,也證明於鎳正電極中漆加不是釔(γ)化合物 的化合物可以達到在高溢下的優良電池特性。亦即,當鎳 正電極中添加選自Ca化合物、Sr化合物、Sc化合物、γ 化合物’和_系元素化合物之中的化合物時,或當正電極 中添加某些彼等化合物的混合物時,透過上述諸具體實例 可以預期得到相同的效果P 上述諸具體實例係使用圓柱形鹼性蓄電池來說明本發 明。不過,本發明不限制電池的形狀,且可應用於具有長 方體柱形或圓幣型驗性蓄電池。 上述諸具體實例係以經燒結的鎳正電極來說明。不 過’本發明可應用於非燒結鎳正電極,且用彼等非燒結錄 正電極也可以用上述具體實例得到相同的效果。 非燒結鎳正電極係經使甩下述兩種方法製成的。 第一種方法係從Ca化合物、Sr化合物、Sc化合物、 Y化合物,和鑭系元素化合物中選出一種化合物,或選出 彼等化合物中的某些以形成一混合物。將上面所選化合物 或混合物與氫氧化鎳形成固溶體而形成暴電極活性物質粒 子。然後將所形成的活性物質粒子填充到本身為鎳發泡元 件之正電極基底元件,以藉此製得鎳正電極。 <請先閱讀背面之注意事項再填寫 寫; .線· 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(210 x 297公釐) 16 312394 499773
五、發明說明(17 ) 第二種方法係在每一含有氫氧化鎳作為主要成分的活 性物質粒子的表面上形成由上面所選化合物或混合物所製 成的一層。將彼等活性物質粒子填充到一正電極基底元件 内而製成鎳正電極。 雖則本發明已經藉由實施例參照所附圖式予以完全地 說明過,不過仍要特別提及者,諳於此技者可以明白可有 多種變化與修改。所以,除非辑等變化和修改違離本發明 範固,否則彼等應該視為係包括在本發明範圍之内者。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫
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Claims (1)

  1. 499773僻件
    第90104650號專利申請案 申請專利範圍修正本 (91年5月29曰) -種驗性蓄電池’係包括經包封在電池外殼内的電極 元件及鹼性電解溶液,該電極元件包括鎳正電極和負 電極,兩電極之間插置間隔器,該鎳正電極與該鎳負 電極係捲在一起或積層在一起, 其中,該鎳正電極含有一或多種選自下列之中的 添加化合物:鈣化合物、勰化合物、銃化合物、釔化 合物、和鑭系元素化合物, 且該鹼性電解溶液具有1〇莫耳/升或更高者之 鹼濃度。 2·如申請專利範圍第丨項之鹼性蓄電池,其中,該電池 外殼包括: 外殼,具有一開口; 封蓋,係用以覆蓋該開口;及 蟄圈’係用聚楓製成且經插置於該外殼與該封蓋 之間。 經 濟 部 中 央 標 準 員 工 福 利 委 員 會 印 製 3·如申請專利範圍第1項之鹼性蓄電池,其中,該鹼性 電解溶液含有一或多種選自下列之中的電解質化合 物:氫氧化鉋、氫氡化铷、氫氧化鉀和氫氧化鈉,以 作為電解質。 4·如申請專利範圍第3項之鹼性蓄電池,其中,該電池 外殼包括: 外殼,具有一開口; 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規格(210 x 297公釐) 1 312394 5 H3 . 封蓋,係用以覆蓋該開口;及 墊圈,係用聚碾製成者且係經插置在該外殼與該 封蓋之間。 如申請專利範圍第1項之鹼性蓄電池,其中,該鎳正 電極包括一基底元件,於該基底元件上形成有由固溶 體製成的活性物質層,該固溶體係由該添加劑化合物 與氫氧化鎳所形成者。 6 如申請專利範圍第5項之鹼性蓄電池,其中,該添加 化合物對氳氧化鎳的金屬莫耳比係在1%至1〇%,包 括1 %和10%的範圍内。 7 如申請專利範圍第5項之鹼性蓄電池,其中,該鹼性 電解溶液包含一或多種選自下列之令的電解質化合 物·氫氧化鉋、氫氧化物、氫氧化鉀和氫氧化鈉,以 作為電解質。 8 如申#專利範圍第1項之鹼性蓄電池,其中,該鎳正 電極包括一基底元件,於該基底元件上形成有由氳氧 化鎳製成的活性物質層, 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 且在該活性物質層上形成有由該添加化合物製 成的層。 9·如申請專利範圍第8項之鹼性蓄電池,其中,該添加 化合物對氫氧化鎳的金屬莫耳比係在〇 3 %至5 %,包 括〇·3%和5%的範圍内。 10·如申請專利範圍第8項之鹼性蓄電池,其中,該鹼性 電解溶液包含一或多種選自下列之中的電解質化合 物·氫氧化铯、氫氧化錄1、氫氧化鉀和氫氧化鈉,以 312394 499773 H3I 中。 其件 , 元 池器 電隔 蓄間 性的 i起 之一 項在 11 層 第積 圍多 。 範更 質利或 解專二 電請括 為 包 作.如器 隔 間 該 經濟部中央標準局員工福利委員會印製 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS) A4規袼(210 x 297公釐) 3 312394
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