JP2875822B2 - ニッケル水素二次電池の製造方法 - Google Patents
ニッケル水素二次電池の製造方法Info
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Description
に電解液を注入した後、初充電を行なうまでの工程を改
良したニッケル水素二次電池の製造方法に係る。
ル化し、また実装技術が進歩したことにより、大型の電
子機器にも電池を使用する要求が高まってきている。そ
れに伴って、前記大型の電子機器にも使用することがで
きる電池として、高容量の二次電池が望まれている。
LaNi5等で示される組成の水素吸蔵合金を含有する水素
吸蔵合金電極を負極に使用し、水酸化ニッケルを含有す
る非焼結式ニッケル酸化物電極を正極に使用したニッケ
ル水素二次電池が知られている。このニッケル水素二次
電池は、一般的な負極にカドミウム電極を使用したニッ
ケルカドミウム二次電池と比較して、負極に前記水素吸
蔵合金電極を使用しているので、環境汚染を引き起こ
すことがなく、電池特性にも優れると共に、負極の
単位重量や単位容積当りのエネルギー密度が大きく、負
極の容量を高めることができるので、高容量化に対応す
ることができる。
素吸蔵合金電極及び非焼結式ニッケル酸化物電極を電池
容器内に収納し、この電池容器内に電解液を注入し、封
口して電池を組み立てた後、初充電を行なってニッケル
水素二次電池を得ていた。
二次電池においては、充放電を繰り返し行なうと充放電
サイクルの比較的早い段階において電池内部でのガスの
発生による電池内圧の大幅な上昇があり、電解液が安全
弁から漏れ出すことがあるという不具合があった。
の触媒を水素吸蔵合金電極中に添加する方法、水素吸
蔵合金粉末又は水素吸蔵合金電極をアルカリ溶液中に浸
漬して表面の劣化を防止した水素吸蔵合金電極を作製す
る方法が提案されている。
合金電極を組込んだニッケル水素二次電池においても、
充放電サイクルの比較的早い段階における電池内部での
ガスの発生による電池内圧の上昇を充分には抑えること
ができないという問題があった。また、前記触媒を使用
する方法では高価な触媒を使用するので電池の製造コス
トが上昇するという問題があり、前記アルカリ溶液で水
素吸蔵合金を処理する方法では、処理が繁雑になると共
に作業環境上の安全性が悪化するという問題があった。
で、充放電サイクルの比較的早い段階での電池内圧の大
幅な上昇が抑えられて電解液が安全弁から漏れ出すのを
防止し、かつ高容量化に充分に対応することができるニ
ッケル水素二次電池を安全かつ低コストで製造し得る方
法を提供しようとするものである。
素吸蔵合金及び導電性粉末を含むペースト式水素吸蔵合
金電極と非焼結式ニッケル酸化物電極とを収納した電池
容器内に電解液を注入し、温度35〜70℃で3時間以上放
置した後に初充電を行なうことを特徴とするものであ
る。
結着剤を配合し、必要に応じて導電性粉末を配合した合
剤を集電体である導電性芯体に被覆、固定した構造を有
する。
制限されるものではなく、電解液中で電気化学的に発生
させた水素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容
易に放出できるものであればよいが、特にABX(ただ
し、AはLaを含む少なくとも一種の希土類元素であり、
BはNi、Co、Mn、Al、B、Cu、Zr及びVよりなる群から
選択される少なくとも一種の元素であり、Xは4.8〜5.2
である。)で示される組成のものを用いることが望まし
い。
ばポリアクリル酸ソーダ、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、カルボキシメチルセルロース(CMC)等を挙
げることができる。かかる高分子結着剤の配合割合は、
水素吸蔵合金粉末100重量部に対して0.5〜5重量部の範
囲とすることが望ましい。
カーボンブラック、黒鉛等を挙げることができる。かか
る導電性粉末の配合割合は、前記水素吸蔵合金粉末100
重量部に対して0.1〜4重量部とすることが望ましい。
ドメタル、エキスパンドメタル、金網等の二次元構造の
もの、発泡メタル、網状焼結金属繊維などの三次元構造
のもの等を挙げることができる。
基板、発泡メタル、不織布めっき基板又はパンチドメタ
ル基板などに、水酸化ニッケルを含有するペーストを充
填する方法により作成されたものである。
が3時間未満であったり放置温度が35℃未満である場
合、電池内部での電解液の分解が不充分となり、一方、
放置温度が70℃を越える場合、水素吸蔵合金表面に被膜
が形成されることにより、電池内部でのガス吸収反応が
円滑に行われず、充放電サイクルの比較的早い段階での
電池内圧の大幅な上昇を招く。
が35〜70℃の範囲内で3時間以上放置した後に初充電を
行なうことにより、充放電サイクルの比較的早い段階で
の電池内圧の大幅な上昇が抑えられたニッケル水素二次
電池を得ることができる。
二次電池において、充放電サイクルの比較的早い段階で
電池内圧の大幅な上昇を招く原因について検討したとこ
ろ、電池を組み立てた後の初充電時において電池内部で
電解液の分布が不均一であることによる電流分布が不均
一性に起因することがわかった。また、初充電後に電解
液の分布が均一になりその後の充放電において電流分布
が均一になったとしても、前述した問題を解消できない
ことがわかった。
を注入し、温度が35〜70℃の範囲内で3時間以上放置す
ることによって、電池内部で電解液の分布が均一とな
り、初充電時における電流分布を均一化することができ
る。その結果、その後の充放電において正負極の電極で
ガス吸収反応が円滑に行なわれるため、充放電サイクル
の比較的早い段階での電池内圧の大幅な上昇を抑えるこ
とができる。また、本発明の方法では高価な触媒を使用
したり、アルカリ溶液での処理も不要となるため、安全
かつ低コストで、しかも簡単にニッケル水素二次電池を
製造することができる。
希土類元素であり、BはNi、Co、Mn、Al、B、Cu、Zr及
びVよりなる群から選択される少なくとも一種の元素で
あり、Xは4.8〜5.2である。)で示される組成の水素吸
蔵合金を含有するペースト式水素吸蔵合金電極を用いれ
ば、充放電サイクルの比較的早い段階での電池内圧の大
幅な上昇がより効果的に抑制できる。これは、ペースト
式水素吸蔵合金電極表面の電解液に対する濡れ性が向上
し、初充電時における電池内部での電解液の分布がより
均一になり易いことによるものと考えられる。
び非焼結式ニッケル酸化物電極を用いていることによ
り、高容量化に対応可能であるニッケル水素二次電池を
得ることができる。
に説明する。
メタル)で示される組成の水素吸蔵合金に水素を2回吸
収放出させて微粉化し、200メッシュパスの水素吸蔵合
金粉末を用いた。つづいて、前記水素吸蔵合金粉末に高
分子結着剤としてPTFE、導電性粉末としてカーボンブラ
ック及び水を添加してペーストを調製した後、このペー
ストをニッケルめっきを施した鋼板を穿孔したパンチド
メタルに塗布・乾燥・プレスすることにより負極の水素
吸蔵合金電極を作製した。
するペーストを調整した後、このペーストを焼結繊維基
板に充填・乾燥・プレスすることにより正極の非焼結式
ニッケル酸化物電極を作製した。
極を、ポリアミド製の0.20mm厚の不織布を介して捲回し
て電極群を作製した。この電極群を、圧力検出器を付け
たアクリル樹脂製容器のAAサイズの空間に挿入し、この
空間に8規定水酸化カリウムの電解液を注液し、封口
し、第1図に示すような試験セルを組立てた。即ち、こ
の試験セルは前記アクリル樹脂製のケース本体1とキャ
ップ2とからなる電池ケースを備える。前記ケース本体
1の中心部には、AAサイズの電池の金属容器と同一の内
径及び高さを有する空間3が形成されており、この空間
3内部には電極群4が収納され、更に電解液が収容され
ている。前記キャップ2は、封口板の役割を果たしてい
ると共に、圧力検出器5を取り付けて電池内圧を検出で
きるようになっている。前記ケース本体1上には前記キ
ャップ2がゴムシート6及びOリング7を介してボルト
8及びナット9により気密に固定されている。水素吸蔵
合金負極からの負極リード10と非焼結式ニッケル正極か
らの正極リード11は前記ゴムシート6と前記Oリング7
との間を通して導出されている。
℃,80℃の恒温槽内に入れ、0.5時間,1時間,2時間,3時
間,6時間,12時間,24時間,48時間,72時間,120時間それぞ
れ放置した。つづいて、室温(25℃)で1時間放置し冷
却した後に0.1C電流で15時間の初充電を行なった。
行なった時に放電電圧が1V以下になるまでの放電容量、
その容量の2分の1放電した時の電池電圧、5C放電
を行なった時に放電電圧が1V以下になるまでの放電容
量、及び電池内圧の最大値をそれぞれ測定し、これら
の測定結果に基づいて、電池電圧の立上がり特性、電池
寿命、電池内圧をそれぞれ調べた。これらの結果を下記
第1表〜第3表に示す。また、第4表には第1表〜第3
表の総合評価を示す。なお、前記立上がり特性、電池寿
命、電池内圧、総合評価は次のように評価した。
に対して20mV以上低下せず、5C放電の大電流放電でも1C
放電に対して大きく低下しなかった。
圧に対して20mV以上低下した、5C放電の大電流放電で
1C放電に対して大きく低下した、のうちの少なくとも一
つに該当する。
低下したときの充放電のサイクル数を示す。
サイクル程度以上であり、第3表中で○である。
イクル程度より大幅に小さい、第3表中で×、のうち
の少なくとも一つに該当する。
を出すためには、放置温度を70度以下にし、放置時間を
長くした方が良いことがわかった。なお、実用上はほぼ
3時間以上放置することで満足できる結果を得ることが
わかった。
る寿命である500サイクル程度以上の寿命を得るために
は、温度が35〜70℃の範囲内で3時間以上放置すればよ
いことがわかった。放置温度が25℃の場合には放置時間
が長くなるほど寿命の延びが認められるが、120時間放
置した場合においても200サイクル程度にしか達しなか
った。また、放置温度80℃の場合には放置時間が6時間
までは寿命の延びが認められたが、それ以上放置した場
合は逆に寿命が低下してしまった。この原因を検討する
ために80℃で放置した電池を解体し、電極の充放電挙動
をサイクリックボルタモメトリーにより調べたところ、
表面に被膜の形成が認められた。これにより、80℃で放
置すると電極と電解液との間でなんらかの反応が起こ
り、正負極の容量バランスが変化し寿命が低下するのが
わかった。
り、放置時間が2時間以下である場合には電池内圧が大
幅に上昇しているのがわかった。なお、電池内圧が高い
電池は安全弁が作動し易くなり、電池を収納する機器内
部をアルカリ性の電解液で汚染する恐れがあるほか、電
解液不足に起因する電池容量低下を招き、実用に供せら
れるものではない。
うに、電解液を注入し35〜70℃の温度範囲で少なくとも
3時間以上放置後に初充電を行なう本発明の方法では、
充放電サイクル初期より高い電池電圧が得られ、電池寿
命が充分に長く、かつ充放電サイクルの進行にともなう
電池内圧の上昇が小さくて電解液の漏れ出しが防止され
たニッケル水素二次電池を得ることができるのがわかっ
た。
比較的早い段階での電池内圧の大幅な上昇を抑制して、
電解液が安全弁から漏れ出すのを防止でき、かつ高容量
化に充分に対応することができるニッケル水素二次電池
を安全かつ低コストで製造し得る方法を提供できる。
である。 1……ケース本体、2……キャップ、4……電極群、5
……圧力検出器。
Claims (3)
- 【請求項1】水素吸蔵合金及び導電性粉末を含むペース
ト式水素吸蔵合金電極と非焼結式ニッケル酸化物電極と
を収納した電池容器内に電解液を注入し、温度35〜70℃
で3時間以上放置した後に初充電を行なうことを特徴と
するニッケル水素二次電池の製造方法。 - 【請求項2】前記導電性粉末は、カーボンブラックもし
くは黒鉛であることを特徴とする請求項1記載のニッケ
ル水素二次電池の製造方法。 - 【請求項3】前記水素吸蔵合金は、ABX(ただし、AはL
aを含む少なくとも一種の希土類元素であり、BはNi、C
o、Mn、Al、B、Cu、Zr及びVよりなる群から選択され
る少なくとも一種の元素であり、Xは4.8〜5.2であ
る。)で示される組成を有することを特徴とする請求項
1記載のニッケル水素二次電池の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1243307A JP2875822B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | ニッケル水素二次電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1243307A JP2875822B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | ニッケル水素二次電池の製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH03108273A JPH03108273A (ja) | 1991-05-08 |
JP2875822B2 true JP2875822B2 (ja) | 1999-03-31 |
Family
ID=17101889
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1243307A Expired - Fee Related JP2875822B2 (ja) | 1989-09-21 | 1989-09-21 | ニッケル水素二次電池の製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
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Families Citing this family (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP2764502B2 (ja) * | 1992-06-09 | 1998-06-11 | 古河電池株式会社 | 水素吸蔵電極を用いた密閉蓄電池の製造法並びにその電極用水素吸蔵合金 |
JP4671462B2 (ja) * | 2000-02-22 | 2011-04-20 | パナソニック株式会社 | ニッケル水素二次電池の気密検査方法 |
JP5219338B2 (ja) * | 2005-09-28 | 2013-06-26 | 三洋電機株式会社 | アルカリ蓄電池の製造方法 |
-
1989
- 1989-09-21 JP JP1243307A patent/JP2875822B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH03108273A (ja) | 1991-05-08 |
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