JP5875089B2 - ニッケル水素電池の充電量表示装置および充電量表示方法 - Google Patents
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Description
この構成によれば、温度・圧力と水素ガス量との関係をあらかじめ二次元テーブルとして準備しておき、テーブルルックアップ等により補間計算で水素ガス量を算出すれば、より正確なニッケル水素電池の充電量の算出が可能となる。
正極材料は、アルカリ二次電池の正極用として利用可能なものであれば特に限定されるものではなく、水酸化ニッケル系の正極材料もしくは酸化銀系の正極材料であってもよい。例えば、水酸化ニッケルであってもよく、二酸化マンガンであってもよい。
電池の製造として捲回電池と積層電池の2つのタイプの電池についてその製造方法を説明する。2つのタイプに共通している事項を説明した後に個別の特徴を説明する。
本発明に係るニッケル水素電池において、負極の充電容量(N)が正極の充電容量(P)より小さい(N<P)、いわゆる負極規制となっている。本ニッケル水素電池において、負極は触媒的に作用するので、負極容量が小さくても充電量表示装置としては問題ないが、負極の表面積が小さいとニッケル水素電池の出力が低下する。したがって、N/Pが0.2〜0.33が好ましい。
セパレータ−負極−セパレータ−正極の順となるように配置して、セパレータの長手方向の一端を中心として巻き取って、捲回ブロックを作製する。この捲回ブロックの負極側と正極側それぞれにニッケルタブを溶接し、捲回ブロックを電解液中に浸漬させる。次に、減圧にした後、大気圧に解放することにより捲回ブロックに電解液を含浸させる。この捲回ブロックを、耐圧容器性のある電池ケースの内部に収納した。なお、電池ケースには電解液および水素ガスの供給を行うための供給口が設けられていて、この供給口には高圧の水素ガスタンクが接続可能となっている。
正極と、負極と、正極と負極の間に介在するセパレータとから構成される電極群が積層されて耐圧容器性のある電池ケースの内部に収納されている。ここに、電極群の積層方向は電池ケースの軸方向となっており、セパレータには予め電解液が含浸されている。正極の外縁は電池ケースに接触して電気的に接続されており、電池ケースは正極端子となる。電極体の中央には集電棒が貫通していて、負極と集電棒は、電気的に接続されていて負極端子となる。なお、電池ケースには、電解液および水素ガスの供給を行うための供給口が設けられていて、この供給口には高圧の水素ガスタンクが接続可能となっている。
図2に本発明に係る充電量表示装置の概略構成図を示す。ニッケル水素電池1には、圧力計取付座6を介して、圧力検出器2が取り付けられている。図2では圧力検出器2は、ニッケル水素電池1の外部に取り付けられているが、ニッケル水素電池1の内部に収納してもよい。圧力検出器2は配線7で充電量を表示するための表示器3に接続されている。圧力検出器2と表示器3の間には信号変換を行う変換器4が設けられている。変換器4は圧力検出器2に電源を供給するとともに、圧力検出器2からの圧力信号を電気信号に変換して表示器3に伝送する。
ニッケル水素電池1の内部に温度検出器5を備えておき、図示しない変換器を経由して表示器3に補正信号として伝送してもよい。
まず、正極の反応について説明する。正極の活物質が水酸化ニッケルであるときの充電反応は式(1)で示され、放電反応は式(2)で示される。
Ni(OH)2 + OH- → NiOOH + H2O + e- (1)
NiOOH + H2O + e- → Ni(OH)2 + OH- (2)
正極の活物質が二酸化マンガンであるときの、正極の充電反応は式(1‘)で示され、放電反応は式(2’)で示される。
MnOOH + O2 → MnO2 + H2O (1‘)
MnO2 + H+ + e- → MnOOH (2‘)
M + 1/2H2 → MH (3)
水素ガスにより負極が充電される反応は式(3)で示されるところ、水素ガスを吸蔵して充電状態にある負極の放電反応は式(4)で示される。すなわち、負極が放電すると水素吸蔵合金のHが消費されて水が生じる。水素は負極における活物質といえる。
MH + OH- → M + H2O + e- (4)
MH + H2O + e- → MH + H2↑ + 2OH- (5)
Ni(OH)2 + MH → NiOOH + MH + H2↑ (6)
NiOOH + MH + 1/2 H2 → [Ni(OH)2 + M + 1/2 H2]→ Ni(OH)2 + MH (7)
なお、図2に示す実施例において、電流計は用いられていない。すなわち、電池に流れる電流値を利用することなく、電池の充電量の表示を可能としている。
2 圧力検出器
3 表示器
4 変換器
5 温度検出器
6 圧力計取付座
7 配線
Claims (7)
- 水素ガスが封入されたニッケル水素電池と、
前記ニッケル水素電池の内部圧力を検出する圧力検出器と、
前記圧力検出器からの信号を受信する表示器と、を備え、
前記圧力検出器からの信号に基づき、前記ニッケル水素電池の充電量を、前記表示器に表示するニッケル水素電池の充電量表示装置 - 前記ニッケル水素電池の内部温度を検出する温度検出器を更に備えており、前記温度検出器からの信号と前記圧力検出器からの信号とに基づき、前記ニッケル水素電池の充電量を表示することを特徴とする請求項1に記載のニッケル水素電池の充電量表示装置
- 前記圧力検出器からの信号と、前記温度検出器からの信号とを入力とし、前記ニッケル水素電池の充電量を前記表示器に出力する演算器を、更に備えている請求項2に記載のニッケル水素電池の充電量表示装置
- 前記ニッケル水素電池に流れる電流を検出する電流検出器と、前記電流検出器の出力を積算する積算電流計とを、更に備えており、前記積算電流計の値により、前記ニッケル水素電池の充電量が補正されることを特徴とする請求項1または2のいずれか一項に記載のニッケル水素電池の充電量表示装置
- 前記ニッケル水素電池の負極の充電容量が正極の充電容量より小さいことを特徴とする請求項1に記載のニッケル水素電池の充電量表示装置
- 水素が封入されたニッケル水素電池に取り付けられた圧力検出器により前記ニッケル水素電池の内部圧力を検出し、前記内部圧力に基づき前記ニッケル水素電池の充電量を算定して表示器に表示する、ニッケル水素電池の充電量表示方法
- 前記ニッケル水素電池の内部温度を検出して、前記内部温度により、前記ニッケル水素電池の充電量を補正することを特徴とする請求項6に記載のニッケル水素電池の充電量表示方法
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