JPS6097560A - 密閉形アルカリ蓄電池 - Google Patents

密閉形アルカリ蓄電池

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JPS6097560A
JPS6097560A JP58206121A JP20612183A JPS6097560A JP S6097560 A JPS6097560 A JP S6097560A JP 58206121 A JP58206121 A JP 58206121A JP 20612183 A JP20612183 A JP 20612183A JP S6097560 A JPS6097560 A JP S6097560A
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JP
Japan
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nickel
alkaline storage
storage battery
electrode
specific gravity
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Pending
Application number
JP58206121A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsutomu Iwaki
勉 岩城
Hiroshi Kawano
川野 博志
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPS6097560A publication Critical patent/JPS6097560A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24Alkaline accumulators
    • H01M10/26Selection of materials as electrolytes
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

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、活物質合剤中に炭素粉末を有する非焼結式ニ
ッケル極を備えたとくにニッケルーカドミウム電池に係
シ、その他の系、ニッケルー亜鉛系。
ニッケルー水素系などの密閉形アルカリ蓄電池の改良に
も関する。
従来例の構成とその問題点 密閉形アルカリ蓄電池は、保守が容易で、放電特性にす
ぐれ、また寿命も長く過充電に強いなどの特長を有して
いるので、ポータプル機器用を中心に広く実用化が進ん
できた。
この電池に使われているのは、正極としては、ニッケル
が最も多く、一部に銀が用いられている。
一方の負極には、カドミウムが最も多く、亜鉛。
水素なども部分的に使われている。
ニッケル電極は、とくにアルカリ水溶液中で安定であり
、充放電の可逆性にも優れていて長寿命が得られている
。さらに利用率の点でもすぐれている。このような特徴
は、焼結式ニッケル極ではとくによく発揮できるので、
密閉形の系では、この焼結式ニッケル極が主流を占めて
いる。
焼結式ニッケル極は、微孔を有する焼結体に、ニッケル
塩溶液を加えてこれを活物質に転化する工程で得られる
ので、電池特性の点では優れているが、他の構造の電極
に比べると高価である欠点を有している。
そこで、このような焼結式にかえて、活物質合剤をペー
スト状にして多孔性導電性の芯材に塗着したり充てんす
る非焼結式が研究対象として取上げられ、実用化がはか
られている。また、ペースI・の代りに粉末を加圧によ
り芯材に塗着する加圧式も同様の考え方で試みられてい
る方式である。
この場合に、多孔性の芯材としては、スクリーン状、エ
キスバンドメタル、ノくンチングメタル彦どの二次元構
造のものが大量生産に適しているので最も安価である。
したがってこれを芯材に用いて得られるニッケル電極は
、焼結式よりもかなり低廉になる。
このような非焼結式電極が、カドミウム極や亜鉛極など
では実用化されているが、ニッケル極については、多く
の提案があるにもかかわらず広くは実用化されていない
。その理由としては、ニッケルは、活物質になると、充
電状態、放電状態とLすぐれた導電体ではない。したが
って導電剤を別に加える必要があり、その添加量には制
限力玉あることかまずあげられる。その他に、ニッケル
活物啜は1.充放電のくり返しにより体積変化を牛し、
電極の強度が低下する。これを抑制するために、結着剤
を多量に用いると活物質利用率2電圧ともに低下してし
まうことなどがあげられる。
それでも、この非焼結式電極では、とくにポケット式で
は広く用いられている、3導電剤として炭素粉末を用い
ることが、ニッケル活物質の利用率の向上と、比較的急
放電の条f1下での放電電圧の低下の抑制に効果がある
ことがわかってきた。ところが、このように導電剤とし
て炭素粉末を加えた非焼結式ニッケル極を用いて、密閉
形のアルカリ蓄電池を構成し、いわゆるノイマン効果に
よる密閉化を期待して充放電をくり返すと、ニッケル極
として焼結式を用いた電池に比べて少ないサイクル数で
負極によるガスの吸収力が低下して漏液したり、放電電
圧が低下する現象が認められた。
なお、この場合に、炭素粉末としては、活性炭でも黒鉛
でもこのような現象が認められた。
発明の目的 本発明は、このように炭素を導電剤として加えた非焼結
式ニッケル極を備えた密閉形アルカリ蓄電池の充放電特
性を長期にわたって良好に維持せしめ、電池外へのガス
の発生や漏液を防止することを目的とし、この電極を用
いた密閉形アルカリ蓄電池の実用性を犬にすることにあ
る。
発明の構成 本発明は、炭素を導電剤として加えた非焼結式ニッケル
極を備え、ノイマン方式でガス吸収を可能にする密閉形
アルカリ蓄電池において、電解液として比重が1.32
〜1.40(20℃)のように従来よりも高濃度の苛性
カリ水溶液を用いることを特命とし、好ましくは、これ
に水酸化リチウムを1oy/1以上の濃度で加えること
を特徴とするものである。
さらに最適な苛性カリ水溶液の比重は、1.34〜1.
38の範囲である。寸だ水酸化リチウムについては、添
加すれば、それだけの効果があるので、10?/1以上
、飽和までの任意の濃度をえらべば、とくにニッケル極
の利用率の向」二に有効である。
実施例の説明 性能比較のだめの電池として、単2形相当の円筒密閉形
ニック゛ルーカドミウム蓄電池を取り−1−げた。また
、ニッケル極としては2、ペースト式を具体例とし、ニ
ッケル活物質合剤に加える炭素粉末としては、導電性の
向上に有効なリン状黒鉛を加えた場合を例とした。
ニッケル正極を構成するためのペーストとじては、20
0メツシユのふるいを通過する粒度の水酸化ニッケル1
Kyと、カーボニルニッケル809、直径0.15 m
m 、長さ5咽のアクリロニトリル−塩化ビニル共重合
体製の繊維を257.金属コバルト502、これにリン
状黒鉛1207を加えた。
カルホキツメチルセルロースの2.5重量係水溶液を1
 K9加えてペーストにした。また、結着剤としてポリ
エチレンの微粉末を407加えた。
芯月には、厚さ0.11mm、穴径2咽、穴中心間ピッ
チ2.5胴に開孔した鉄にニッケルメッキしたパンチン
グメタルを用いた。この芯材の両面に、上記ペーストを
塗着し、スリット間を通して乾燥後の厚さを1.4±0
.05mm にした。これを−辺が0.2 fi、高さ
が0.08mmの立方形の凸部を1閣間隔で有するいわ
ゆるエンボス加工した面を持つ600鵡径のローラー間
に4回くり返し通して加圧した。電極の厚さは0.68
±0.02mmとなり、電極は約12%伸延した。
この電極を単2形相当の大きさに裁断した。この場合は
、幅39爺で長さを220wI+にした。これを公知の
カドミウム極とポリアミド不織布をセパレータとして組
合せて電池を構成した。この場合のカドミウム極として
は、酸化カドミウムを主材料とし、これにポリビニルア
ルコールのエチレングリコール溶液を加えてペースト状
にし、ニッケル極に用いたと同じ芯材に塗着後に乾燥し
て得られたものである。電極の厚さは0.6±0.02
mm、長さは260朔とした。全酸化カドミウムから計
算でめた容量は約5800mAhであり、正極容量の約
2.3倍とした。充電時での酸素ガス吸収能の向上と放
電時のカドミウム極での容量低下の防止に必要な部分充
電を行ない、A群では、676mAh、B群では135
0mAh 、 C群では2022O25の容量を有する
カドミウム極とした。
次表に、各A、B、Cを用いた電池の計算容量(正極律
則)、と用いた苛性カリ水溶液の比重を示す。なお、水
酸化リチウムは3ot/1.電解液量は6 、5ccと
した。正極の計算容量は2.41〜2.4sAhである
(以 下 余 白) まず、初期性能については、正極と電解液比重が大きく
影響するので、八−1,B−1,C−1と同じ屋ではは
ソ同じ特性を示す。たとえば0,2Cでの利用率は、A
−1、B−1、C−1ではほぼ91%、以下高濃度にな
るほど利用率は向上し、八−5,B−5,C−5はほぼ
94%、A−1o。
B−10,C−10では1oo%であった。このような
高利用率は、パンチングメタルのような二次元構造の芯
材を用いた非焼結式ニッケル極では従来では得らたてお
らず、この理由の大きな役割をはたしているのが炭素、
実施例ではリン状黒鉛の存在である。つまシ、リン状黒
鉛を加えずに、これと同じ重量比のニッケルを加えた場
合の利用率は、たとえば比重1.32の苛性カリ水溶液
を用いた場合で73係であった。
このように水酸化ニッケルの導電性を向上させるだめに
炭素を加えることは、利用率の向上に極めて効果が大き
い。しかし、問題になるのは、これを用いた密閉形構造
で、負極のガス吸収に依存するいわゆるノイマン効果で
密閉化を可能にする実用的な電池の場合に、このような
炭素を含む非焼結式ニッケル極は、これを含まない非焼
結式電極や焼結式電極とは異なり、とくに負極の放電特
性が劣化してしまうことがわかった。また、正極も充電
効率が低下することが認められた。つまり表の各電池を
、400 mAで8時間の充電放電は900 mAで端
子電圧o、sVまでの条件で充放電をくり返したところ
、まず、50サイクルまでに、C−1〜4では、化成時
の負極の化成容量が大きいので水素が発生し易く、その
ために水素発生電位に至って電解液の漏液が生じた。ま
た、A−1〜4では、カドミウムの充電量が化成時にお
いて少ないだめに、カドミウムの容量低下をもたらし、
カドミウム極で容量が低下する現象が生じた。これに対
しでB−1〜B−4では、A−1〜4.C−1〜4はど
には顕著な現象はなかっだが、160ザイクル程度で正
極の充電効率が極端に低下し、容量が低下した。なお、
これらのA、B、Cに認められた現象はいずれもA 4
 、3 、2 、1の順に顕著であった。これらに対し
て、とくにA、B。
CのA6〜屋9はすぐれていて、いずれもA 、 B。
Cの煮1〜4に認められたような現象は、はとんどなく
、わずかにA−1〜4と同じ現象がA−5で560サイ
クル後に、まだ、C−1〜4と同じ現象がC−es、C
−eでそれぞれ440サイクルと480サイクルで生じ
たのみである。
すなわち、A−6〜a、B−6〜a、C−e〜8におい
ては、良好な充放電特性を維持し、プロサイクル以上を
確認することができた。なお、これ以上電解液の比重を
犬にするjと、やで寿命が短かくなるのでA−10、B
−10、C−10は好ましくない。
このような現象は、焼結式や、非焼結式でも炭素粉末を
用いない場合には認められず、これらの場合の電解液と
しての苛性カリの比重は、さらに低濃度の1.22〜1
.32の範囲で十分であった。
つまり、炭素による悪影響は、電解液の比重を犬にする
、つまり1.32〜1.40好ましくは1.34〜1.
38にすることにより抑制でき、利用率の向上をはかれ
る。
発明の効果 以上のように本発明の非焼結式ニッケル極を備えた密閉
形フルカリ電池においては、充放電特性を長期にわたっ
て良好に維持せしめ、電池外へのガス発生や漏液を防止
できる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)電解液として比重が1.32〜1.40(20℃
    換算)の苛性カリ水溶液を用いた活物質合剤中に炭素粉
    末を有する非焼結式ニッケル極を備えた密閉形アルカリ
    蓄電池。
  2. (2)苛性カリ水溶液中に水酸化リチウムを1o2/1
    以上含むことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載の
    密閉形アルカリ蓄電池。
  3. (3)苛性カリ水溶液の比重が1.34〜1.38(2
    0℃換算)の範囲であることを特徴とする特許請求の範
    囲第1項記載の密閉形アルカリ蓄電池。
JP58206121A 1983-11-02 1983-11-02 密閉形アルカリ蓄電池 Pending JPS6097560A (ja)

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JP58206121A JPS6097560A (ja) 1983-11-02 1983-11-02 密閉形アルカリ蓄電池

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH02304874A (ja) * 1989-05-18 1990-12-18 Sanyo Electric Co Ltd 金属―水素アルカリ蓄電池
JPH0629040A (ja) * 1992-04-22 1994-02-04 Furukawa Battery Co Ltd:The ニッケル・水素電池
JPH0645002A (ja) * 1992-06-15 1994-02-18 Furukawa Battery Co Ltd:The 密閉型アルカリ蓄電池

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPH02304874A (ja) * 1989-05-18 1990-12-18 Sanyo Electric Co Ltd 金属―水素アルカリ蓄電池
JPH0629040A (ja) * 1992-04-22 1994-02-04 Furukawa Battery Co Ltd:The ニッケル・水素電池
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