JP2966627B2 - 金属水素化物蓄電池 - Google Patents
金属水素化物蓄電池Info
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- H01M10/52—Removing gases inside the secondary cell, e.g. by absorption
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Description
することのできる水素吸蔵合金を負極材料として用いた
金属水素化物蓄電池に関する。
ては、ニッケル−カドミウム蓄電池あるいは鉛蓄電池等
が挙げられる。ところで、近年、これらの電池より軽量
で且つ高容量で高エネルギー密度となる可能性があると
いうことで、水素吸蔵合金を負極材料として用いた水素
吸蔵電極を備えたニッケル−水素アルカリ蓄電池が注目
されている。
蔵電極は、一般に、特開昭61−66366号公報に示
されるように、ポリテトラフルオロエチレンやポリエチ
レンオキサイドなどの結着剤と水素吸蔵合金粉末とを混
練してペーストを作製し、パンチングメタルやエキスパ
ンドメタル等の芯体の両面に前記ペーストを塗着、乾燥
して作製される。こうして作製された水素吸蔵電極は、
ニッケル−カドミウム蓄電池に用いられる焼結式ニッケ
ル正極との間にセパレータを介在させて渦巻き状に捲回
した状態で電池外装缶に収容されニッケル−水素アルカ
リ蓄電池が構成される。
池では、過充電時に正極、負極で次式に示すようにガス
発生反応が起こり、電池内圧が上昇する。特に、急速充
電においてはこの圧力上昇が顕著になる。 2OH- → H2O+1/2O2+2e-・・・・・ 正極 2H2O+2e- → 2OH-+H2 ・・・・・ 負極 そこで、特開平2−291665号公報に示されるよう
に、負極表面に撥水性樹脂や水素ガスの分解反応に対し
て触媒活性を有する材料を有する部分を設け、負極内部
に親水性樹脂を用いる方法が提案されている。
り、電池内の圧力を低下させ、放電時の電圧低下を防ぐ
ことができる。 撥水性樹脂を負極表面に用いることにより、負極表
面の撥水性が向上する。これにより、負極表面と水素ガ
スとが接触しやすくなり、水素吸蔵反応が速やかに進行
する。
を有する材料の添加により、上記反応がさらに促進され
る。 極板内部に親水性樹脂を用いれば、電解液に対
する濡れ性を向上させることができるので、電気化学的
反応の有効面積が増大する。従って、充電電流密度が低
下し、水素の吸蔵効率が高くなることによって、上記式
に示された負極での水素ガス発生反応が抑制される。
おける圧力低下の方法は、水素ガスに関するものであ
り、過充電時に正極から発生する酸素ガス消費反応の向
上、およびガス消費反応が行なわれるガスと極板表面と
の接触する界面、およびガスと電解液の接触する界面の
効果的な確保に関しては不十分なものであった。
て、ガス消費反応や電気化学反応の反応界面が閉塞状態
となり、酸素ガス消費反応、および電池性能の低下を引
き起こすという問題があった。特に、フッ素樹脂を撥水
性材料として使用する場合フッ素樹脂が繊維化し、前記
のような弊害が生じやすい。本発明は、上記問題点に鑑
みて成されたものであり、密閉型金属水素化物蓄電池に
おいて、過充電時に正極より発生する酸素ガスを負極の
水素吸蔵電極において、より効果的に消費させることに
よって、電池性能を向上させた密閉型金属水素化物蓄電
池を提供することを目的とする。
する負極、アルカリ電解液が含浸されたセパレータ、ア
ルカリ電解液、及び正極からなる金属水素化物蓄電池に
おいて、前記負極と前記セパレータとの間には分子量が
300万以下に制限されたフッ素樹脂粉末が存在するこ
とを特徴とする。
は、次式に示す反応によって消費される。 1/4O2 + 1/2H2O + e- → OH- MH + 1/4O2 → M + 1/2H2O 上記反応を速やかに反応させるためには酸素ガスと水素
吸蔵合金からなる電極表面との界面、および酸素ガスと
電解液との界面が存在する状態、即ち電極、電解液、酸
素ガスが混在した3相界面を負極表面に存在させること
が重要となる。
ッ素樹脂を負極表面とセパレータとの間に配すれば、フ
ッ素樹脂の撥水性により、酸素ガスが負極表面に移動し
易くなり、かつ極板表面に存在しやすくなる。これによ
り、負極表面付近により細微に水素吸蔵合金表面、電解
液、及び電池内部ガスが混在する3相界面が十分に形成
され、上記の式に示した反応による酸素ガスの消費が円
滑に行なわれる。
素樹脂材料の分子量を300万以下にすれば、フッ素樹
脂の繊維化が防止されるので、フッ素樹脂が膜となり負
極表面が閉塞状態になることが防止される。このような
理由によって、酸素ガスの消費が一層円滑に行なわれる
ことになる。
ケル−水素電池の断面図であり、焼結式ニッケルからな
る正極1と、水素吸蔵合金粉末を有する負極2と、これ
ら正負両極1、2間に介挿されたセパレータ3とからな
る電極群4は渦巻状に捲回されている。この電極群4は
負極端子兼用の外装缶6内に配置されており、この外装
缶6と上記負極2とは負極用導電タブ5により接続され
ている。上記外装缶6の上開口にはパッキング7を介し
て封口体8が装着されており、この封口体8の内部には
コイルスプリング9が設けられている。このコイルスプ
リング9は電池内部の内圧が上昇したときに矢印A方向
に押圧されて内部のガスが大気中に放出されるように構
成されている。また、上記封口体8と前記正極1とは正
極用導電タブ10にて接続されている。
素電池を、以下のようにして作製した。先ず初めに、水
素吸蔵合金の原料金属として、市販のミッシュメタル
(Mm、希土類元素の混合物)、ニッケル、コバルト、
アルミニウム、マンガンが、元素比1.0:3.2:
1.0:0.2:0.6となるように秤量した後、高周
波誘導炉内で溶解、鋳造する。これにより、MmNi
3.2 CoAl0.2 Mn0.6 という組成の合金を得た。次
いで、この金属塊を機械的に粉砕して平均粒径が50μ
mの粉末を作製した。
チレンオキサイドと、分散媒としての水を前記合金に加
えスラリーを作製し、パンチングメタルからなる導電性
支持体表面に塗着した後、乾燥および加圧を行い負極2
を得た。このようにして作製した負極2と焼結式ニッケ
ル正極1とを、不織布からなるセパレータ3を介して捲
回させ、その際に負極2とセパレータ3の間に分子量が
20万のポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を
0.005mg/cm2 の割合で配し、渦巻状の電極群
4を作製した。この渦巻状の電極群4を外装管内に挿入
し、30重量%の水酸化カリウム水溶液を電解液として
注液した後、封口して公称容量1000mAhの円筒密
閉型ニッケル−水素電池を作製した。
1 ) 電池と称する。 〔実施例2、3〕PTFEの添加量がそれぞれ0.0
5、0.5mg/cm2 となるように配する以外は、上
記実施例1と同様に電池を作製した。このようにして作
製した電池を、以下それぞれ(A2 ) 電池、(A3 )電
池と称する。 〔実施例4〜6〕分子量が20万のPTFEに代えて、
分子量が300万のPTFEを用い、その添加量がそれ
ぞれ0.005、0.05、0.5mg/cm2 となる
ように配する以外は、上記実施例1と同様に電池を作製
した。
ぞれ(A4 )〜(A6 )電池と称する。 〔実施例7〕PTFEに代えて、分子量20万のテトラ
フルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体
(FEP)を用い、その添加量が0.05mg/cm2
となるように配した以外は、上記実施例1と同様に電池
を作製した。
7 )電池と称する。 〔比較例1〜3〕分子量が20万のPTFEに代えて、
分子量が1000万のPTFEを用い、その添加量がそ
れぞれ0.005、0.05、0.5mg/cm2 とな
るように配する以外は上記実施例1と同様に円筒密閉型
ニッケル−水素電池を作製した。
ぞれ(X1 )〜(X3 )電池と称する。 〔比較例4〕セパレータと負極の間に何も配さない以外
は、上記実施例1と同様に円筒密閉型ニッケル−水素蓄
電池を作製した。
4 )電池と称する。 〔実験1〕本発明の(A1 ) 〜(A7 )電池と比較例の
(X1 )〜(X4 )電池を用いて充電時の電池内部の圧
力を測定したのでその結果を表1に示す。尚、内部圧
は、0.1Cの充放電を3回繰り返すことによって活性
化した後、電池外装缶の底部に孔を設け、この孔部に内
圧測定用の圧力センサーを取付けることにより測定をし
た。
電を行い、電池電圧がピーク値に達したのち、このピー
ク値から10mV低下した時点で充電を停止させ、この
間の電池内部圧力を測定した。
(A1 ) 〜(A7 )電池は比較例(X1 )〜(X4 )電
池と比べて、電池の内部圧の上昇が抑制されていること
が認められる。特に、本発明の(A1 ) 〜(A7 )電池
が、分子量1000万のPTFEを用いて作製した(X
1 )〜(X3 )電池と比較して圧力上昇の抑制効果が優
れているのは、以下の理由による。
は、低分子量のフッ素樹脂を撥水性を有する材料として
使用しているので、フッ素樹脂が繊維化するのを抑制で
き、水素吸蔵電極表面が閉塞状態になることが防止され
る。この結果、水素吸蔵合金表面付近に、より微細に水
素吸蔵合金表面、電解液、および電池内部ガスの3相界
面を形成することができるためであると考えられる。
る弊害を防ぎ、フッ素樹脂の撥水性の特性を生かすため
には、その分子量を300万以下にする必要があること
が分かった。 〔実験2〕本発明の(A1 ) 〜(A7 )電池と比較例の
(X1 )〜(X4 )電池を用いて電池のサイクル寿命を
測定したので、その結果を表2に示す。
00mAの電流で2.5時間充電した後、500mAの
電流で放電し、電池電圧が1.0Vに達した時点で放電
を終了するというものである。そして、電池放電容量が
初期容量の50%になったサイクル数をサイクル寿命と
した。
比較例の電池に比べてサイクル寿命が長いことがわか
る。これは上記実験1の結果のように、酸素ガス消費速
度の向上によって、水素吸蔵合金の酸化劣化が防止され
サイクル寿命が延長されたものと考えられる。
タとの間に配されたフッ素樹脂の撥水性により、負極表
面において、酸素ガス、電極、電解質が混在した3相界
面を形成しやすくなる。更に、低分子量のフッ素樹脂を
用いることによりフッ素樹脂の繊維化を防ぐことができ
る。
力が向上し、電池特性の向上を図ることができるという
効果を奏する。
電池の断面図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 水素吸蔵合金を主成分とする負極、アル
カリ電解液が含浸されたセパレータ、及び正極からなる
金属水素化物蓄電池において、 前記負極と前記セパレータとの間には分子量が300万
以下に制限されたフッ素樹脂粉末が存在することを特徴
とする金属水素化物蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4044026A JP2966627B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 金属水素化物蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP4044026A JP2966627B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 金属水素化物蓄電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05242908A JPH05242908A (ja) | 1993-09-21 |
JP2966627B2 true JP2966627B2 (ja) | 1999-10-25 |
Family
ID=12680143
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP4044026A Expired - Lifetime JP2966627B2 (ja) | 1992-02-28 | 1992-02-28 | 金属水素化物蓄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2966627B2 (ja) |
Families Citing this family (5)
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---|---|---|---|---|
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US6330925B1 (en) | 1997-01-31 | 2001-12-18 | Ovonic Battery Company, Inc. | Hybrid electric vehicle incorporating an integrated propulsion system |
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JP5456326B2 (ja) * | 2009-01-09 | 2014-03-26 | 三洋電機株式会社 | アルカリ蓄電池およびその製造方法 |
WO2014083741A1 (ja) * | 2012-11-28 | 2014-06-05 | パナソニック株式会社 | ニッケル水素蓄電池および組電池 |
-
1992
- 1992-02-28 JP JP4044026A patent/JP2966627B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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