(57)【要約】【課題】高温下においても長寿命なアルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池用電解液を提供する。【解決手段】ハロゲン酸塩を含むとともにアルカリ性である電解液を備え、前記電解液に対する前記ハロゲン酸塩の含有量が５質量％以上であることを特徴とする、アルカリ蓄電池及びそれに備えられるアルカリ蓄電池用電解液とする。特に、ハロゲン酸塩は、アルカリ金属塩、アンモニウム塩及び遷移金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含むことが好ましい。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハロゲン酸塩を含むとともにアルカリ性である電解液を備え、
前記電解液に対する前記ハロゲン酸塩の含有量が５質量％以上であることを特徴とする、アルカリ蓄電池。
【請求項２】
前記ハロゲン酸塩は、アルカリ金属塩、アンモニウム塩及び遷移金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含むことを特徴とする、請求項１に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項３】
前記ハロゲン酸塩は、過塩素酸塩、塩素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩及び臭素酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含むことを特徴とする、請求項１又は２に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項４】
前記ハロゲン酸塩は、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸亜鉛、過塩素酸バリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸アンモニウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸亜鉛、塩素酸バリウム、塩素酸リチウム、塩素酸アンモニウム、過ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸カリウム、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム及び臭素酸リチウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含むことを特徴とする、請求項１〜３の何れか１項に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項５】
前記電解液に対する前記ハロゲン酸塩の含有量が４０質量％以下であることを特徴とする、請求項１〜４の何れか１項に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項６】
前記電解液に対する前記ハロゲン酸塩の含有量が１０質量％以上３０質量％以下であることを特徴とする、請求項１〜５の何れか１項に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項７】
前記電解液はアルカリ剤を含み、
前記電解液に対する前記アルカリ剤の含有量が１０質量％以上４０質量％以下であることを特徴とする、請求項１〜６の何れか１項に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項８】
前記アルカリ剤は水酸化ナトリウムを含むことを特徴とする、請求項７に記載のアルカリ蓄電池。
【請求項９】
正極及び負極を備え、
前記正極は、水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケル、ニッケル金属、ニッケル合金、酸化ニッケル、酸化マンガン、二酸化マンガン、酸化銀及び酸化銅からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含み、
前記負極は、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛金属、亜鉛合金、水酸化カドミウム、カドミウム金属、カドミウム合金及び金属水素化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことを特徴とする、請求項１〜８の何れか１項に記載のアルカリ蓄電池。 
【請求項１０】
ハロゲン酸塩を含むとともにアルカリ性である電解液を備え、
前記電解液に対する前記ハロゲン酸塩の含有量が５質量％以上であることを特徴とする、アルカリ蓄電池用電解液。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池用電解液に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、情報通信インフラはライフラインの一種と考えられるようになり、安定した情報通信技術は現代社会の根幹を支えている。このため、情報通信機器は停電時にも動作することが求められ、特に、昨今の地震、大雨、落雷等の自然災害による停電のリスクに対する危機感が高まっている。このような背景のもと、停電時のバックアップ電源となる蓄電装置への需要が高まっており、特に、取扱いに優れた蓄電装置への需要が高まっている。さらには、情報通信機器を多く備えるデータセンタ等の施設では、大量の電力が消費される。そのため、バックアップ電源として、取扱いに優れるとともに高出力での放電が可能な蓄電装置が求められている。
【０００３】
蓄電装置として、鉛蓄電池、リチウムイオン二次電池、アルカリ蓄電池（アルカリ水溶液系二次電池）等が知られている。鉛蓄電池は、１００年以上の歴史に裏打ちされた高い信頼性があり、単位蓄電容量当たりのコストが低いため、バックアップ用に限らず移動体用等の幅広い用途に用いられている。リチウムイオン電池は高エネルギ密度、高出力密度であるため、モバイル機器、移動体等の電源に広く用いられている。アルカリ蓄電池は、アルカリ水溶液を電解液として用いるため、出力特性に優れるとともに取扱いに優れる。そのため、アルカリ蓄電池は、モバイル機器、移動体等の電源として用いられている。
【０００４】
一方で、鉛蓄電池については、体積エネルギ密度が低いため、鉛蓄電池の設置面積が大きくなる。さらには、ＲｏＨＳ指令に代表されるように、鉛が世界的に規制の対象となっていることから、鉛蓄電池自体が将来的に規制対象となることも考えられる。また、リチウムイオン二次電池については、比較的出力密度が小さいため、出力密度を大きくするために電池セルの数が増える。そのため、鉛蓄電池と同様に、設置面積が大きくなる。さらには、リチウムイオン二次電池では、有機電解液が使用されるため、取扱いが煩雑である。
【０００５】
そこで、アルカリ蓄電池が注目されている。アルカリ蓄電池に関する技術として、特許文献１に記載の技術が知られている。特許文献１には、電気化学的に活性なアノード物質を含むアノードと、電気化学的に活性なカソード物質を含むカソードと、前記アノードと前記カソードとの間のセパレータ６と、水に溶解したイオン伝導性の成分を含んでいる電解質とを備えており、前記セパレータ６と前記電解質との組み合わせの面積抵抗が１電子放電前に１００ｍΩ−ｃｍ２〜２２０ｍΩ−ｃｍ２の間であり、１電子放電前の面積抵抗に対する１電子放電の完了の時点における面積抵抗の比が１．９未満であるアルカリ蓄電池が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特許第６２７９６０２号公報（特に請求項１参照）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
ところで、アルカリ蓄電池では、例えば満充電状態が維持されると、高温下（例えば４０℃程度以上）において電解液の電気分解が促進される。この結果、電池寿命が低下する。特にアルカリ蓄電池を例えばバックアップ用蓄電装置として使用する場合、アルカリ蓄電池の満充電状態が維持されることから、電池寿命低下の傾向が大きくなる。しかしながら、特許文献１には、高温条件下における電池寿命の低下抑制については記載されていない。
【０００８】
本発明は、高温下においても長寿命なアルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池用電解液を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明は、ハロゲン酸塩を含むとともにアルカリ性である電解液を備え、前記電解液に対する前記ハロゲン酸塩の含有量が５質量％以上であることを特徴とする、アルカリ蓄電池に関する。その他の解決手段は、発明を実施するための形態において後記する。
【発明の効果】
【００１０】
本発明によれば、高温下においても長寿命なアルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池用電解液を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】第１実施形態に係るアルカリ蓄電池の構造を示す図である。
【図２】第２実施形態に係るアルカリ蓄電池の構造を示す図である。
【図３】第３実施形態に係るアルカリ蓄電池の構造を示す図である。
【図４】作製した４つの電解液に対する電流密度評価結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
以下、図面を参照しながら本発明を説明するが、本発明は以下の内容に何ら制限されるものではなく、本発明はその要旨を著しく損なわない範囲で任意に変更して実施できる。各実施形態において、同じ部材は同じ符号を付して説明するものとし、重複する説明は省略する。
【００１３】
図１は、第１実施形態に係るアルカリ蓄電池１０の構造を示す図である。ただし、図１には、説明の便宜上、アルカリ蓄電池１０に接続される電源４と、外部負荷５と、スイッチ８とが示される。アルカリ蓄電池１０と電源４と外部負荷５とスイッチ８とは、図１において実線で示す電気信号線により接続される。アルカリ蓄電池１０は二次電池であり、図１に示す例では、アルカリ蓄電池１０は外部負荷５のバックアップ用蓄電装置として使用される。
【００１４】
アルカリ蓄電池１０は正極１及び負極２を備える。また、アルカリ蓄電池１０は、正極１及び負極２と接触するとともに、アルカリ性の電解液３を備える。電解液３は通常は水溶液である。アルカリ蓄電池１０は、正極１及び負極２とアルカリ性の電解液３との間でのイオンの授受により充放電される。
【００１５】
正極１は、負極２の酸化還元電位よりも貴な金属を含んで構成される。例えば、正極１は、水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケル、ニッケル金属（ニッケル単体）、ニッケル合金、酸化ニッケル、酸化マンガン、二酸化マンガン、酸化銀及び酸化銅からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことで構成される。正極１は、電気信号線により、電源４の正極に接続される。
【００１６】
負極２は、正極１の酸化還元電位よりも卑な金属を含んで構成される。例えば、負極２は、水酸化亜鉛、酸化亜鉛、亜鉛金属（亜鉛単体）、亜鉛合金、水酸化カドミウム、カドミウム金属（カドミウム単体）、カドミウム合金及び金属水素化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の化合物を含むことで構成される。負極２は、電気信号線及びスイッチ８を介して、電源４の負極に接続される。
【００１７】
電解液３（アルカリ蓄電池用電解液）は、ハロゲン酸塩を含むとともにアルカリ性であるものである。ハロゲン酸塩は、アルカリ性の水溶液である電解液３において、少なくとも一種のカチオン（Ａ＋）と、少なくとも一種のハロゲン酸イオン（Ｘ−）とに電離する。電解液３がハロゲン酸を含むことで、電解液３においてハロゲン酸イオンが水分子と配位することで水の耐還元性を向上させるとともに、水のクラスターを減少させるように作用して、水の電気分解を抑制し、電解液３の高温での長寿命化を図ることができる。
【００１８】
ハロゲン酸塩は、アルカリ性の水溶液への溶解度が高く、アルカリ性の水溶液中で安定な化合物を含むことが好ましい。例えば、ハロゲン酸塩は、アルカリ金属塩、アンモニウム塩及び遷移金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含むことが好ましい。ハロゲン酸塩がこれらの少なくとも一種の塩を含むことで、アルカリ性の水溶液である電解液３への溶解度を高めることができる。これとともに、電解液３中でハロゲン酸塩の安定性を高めることができる。これらにより、電解液３へのハロゲン酸塩含有効果が特に大きくなり、かつ、その効果を長時間維持できる。
【００１９】
また、ハロゲン酸塩は、過塩素酸塩、塩素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩及び臭素酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含むことが好ましい。ハロゲン酸塩がこれらの少なくとも一種の塩を含むことで、アルカリ性の水溶液である電解液３への溶解度を高めることができる。これとともに、電解液３中でハロゲン酸塩の安定性を高めることができる。これらにより、電解液３へのハロゲン酸塩の含有効果が特に大きくなり、かつ、その効果を長時間維持できる。
【００２０】
ハロゲン酸塩は、例えば、過塩素酸ナトリウム、過塩素酸亜鉛、過塩素酸バリウム、過塩素酸リチウム、過塩素酸アンモニウム、塩素酸ナトリウム、塩素酸亜鉛、塩素酸バリウム、塩素酸リチウム、塩素酸アンモニウム、過ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸ナトリウム、ヨウ素酸カリウム、臭素酸ナトリウム、臭素酸カリウム及び臭素酸リチウムからなる群より選ばれる少なくとも一種の塩を含むことができる。
【００２１】
ハロゲン酸塩の含有量は、電解液３に対する含有量として、５質量％以上であり、好ましくは１０質量％以上である。ハロゲン酸塩の含有量をこの範囲にすることで、高温での電解液３の電気分解を十分に抑制でき、アルカリ蓄電池１０を高温下においても長寿命にすることができる。
【００２２】
特に、ハロゲン酸塩の含有量が５質量％以上であることで、ハロゲン酸塩により奏される含有効果を大きくできる。即ち、ハロゲン酸塩の含有量が５質量％未満である場合、詳細は後記する図４に示すグラフにおいて、水素発生領域及び酸素発生領域での電流密度がほとんど変化せず、水素及び酸素が発生し易い。即ち、電解液３が電気分解し易く、アルカリ蓄電池１０の寿命が短くなり易い。しかし、ハロゲン酸塩を５質量％以上の割合で含有することで、５質量％未満の含有量での電流密度と比較して、水素発生領域及び酸素発生領域での電流密度を大きく変化させることができる。具体的には、水素発生領域及び酸素発生領域の双方において、電流密度の絶対値を小さくできる。これにより、電解液３の電気分解が抑制され、大きな電位窓を確保できる。これにより、電解液３の安定性を高め、高温下であってもアルカリ蓄電池１０の長寿命化を図ることができる。
【００２３】
また、ハロゲン酸塩の含有量は、電解液３に対する含有量として、好ましくは４０質量％以下、より好ましくは３０質量％以下である。ハロゲン酸塩の含有量をこの範囲にすることで、電解液３の導電性を高めることができ、アルカリ蓄電池１０の電池出力を高めることができる。従って、アルカリ蓄電池１０の高温下での長寿命化と、高い電池出力とを両立させる観点からは、ハロゲン酸塩の含有量は、電解液３に対する含有量として、１０質量％以上３０質量％以下であることが好ましい。
【００２４】
また、電解液３は、電解液３をアルカリ性にするためのアルカリ剤を含む。アルカリ剤は、電解液３において、少なくとも一種のカチオン（Ａ＋）と、水酸化物イオン（ＯＨ−)とに電離する。
【００２５】
アルカリ剤は、例えば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム、水酸化マグネシウム、水酸化カルシウム、水酸化セシウム及び水酸化アンモニウムからなる群より選ばれる少なくとも一種のアルカリ剤を使用することができる。中でも、アルカリ剤は水酸化ナトリウムを含むことが好ましい。水酸化ナトリウムは水に対する溶解度が高いため、アルカリ剤が水酸化ナトリウムを含むことにより、電解液３中の水酸化物イオン濃度を十分に高めることができる。
【００２６】
アルカリ剤の含有量は、電解液３に含まれる水分子の電気化学的分極を大きくすることで電解液３の電気分解反応速度を十分に遅くできる程度の含有量にすることが好ましい。具体的には例えば、アルカリ剤の含有量は、電解液３に対する含有量として、例えば１０質量％以上、好ましくは１５質量％以上である。アルカリ剤の含有量をこの範囲にすることで、充放電に使用される水酸化物イオンを十分に確保できる。また、アルカリ剤の含有量の上限は、例えば４０質量％以下、好ましくは３０質量％以下である。アルカリ剤の含有量をこの範囲にすることで、過剰の水酸化物イオンに起因する正極１での酸素発生を十分に抑制できる。
【００２７】
アルカリ剤の含有量と、ハロゲン酸塩の含有量との相対的関係は特に制限されない。従って、所望の含有量になるように、アルカリ剤の含有量とハロゲン酸塩の含有量とが決定されればよい。ただし、電解液３に含まれる溶媒は通常は水であり、水にアルカリ剤とハロゲン酸塩とが溶解される。従って、電解液３には、電解液３の使用温度においてアルカリ剤及びハロゲン酸塩の双方を完全に溶解できる量の水が含まれる。このため、例えば１００質量部の電解液３においては、例えば、アルカリ剤の含有量を４０質量部以下、ハロゲン酸塩の含有量を４０質量部以下とし、残部（２０質量部以上）を水にすることができる。
【００２８】
なお、電解液３は、ハロゲン酸塩及びアルカリ剤のほか、本発明の効果を著しく損なわない範囲で任意の単体又は化合物を含むことができる。
【００２９】
セパレータ６は、正極１と負極２との短絡を抑制するためのものであり、正極１と負極２との間に配置される。また、セパレータ６は、図１に示す例では、後記する保液部材７を挟むように、保液部材７の両側に１つずつ配置される。セパレータ６は、例えば、アニオンを選択的に透過させるアニオン交換膜により構成することができる。アニオン交換膜によりセパレータ６を構成することで、負極２から溶出したカチオンのセパレータ６内への浸透を抑制でき、負極２から溶出したカチオンを負極近傍に留めることができる。これにより、溶出したカチオンの再析出物が正極１に到達することが抑制され、正極１と負極２との短絡を抑制できる。
【００３０】
また、セパレータ６は、イオン及び分子を自由に透過させる多孔膜により構成することもできる。多孔膜によりセパレータ６を構成することで、溶出したカチオンの再析出物が正極１に到達することが抑制され、正極１と負極２との短絡を抑制できる。また、多孔膜を水分子が透過できるため、アルカリ蓄電池１０の充放電に伴う正極１側の電解液３の液量と、負極２側の電解液３の液量との極端な不均一を抑制できる。
【００３１】
なお、セパレータ６は、単一種類のものを１枚又は複数枚重ねて構成することができる。また、セパレータ６は、二種以上のものをそれぞれ１枚又は複数枚重ねて構成することもできる。セパレータ６の使用枚数を少なくすることで、セパレータ６による内部抵抗の上昇を抑制できる。一方で、セパレータ６の使用枚数を多くすることで、正極１と負極２との短絡をより十分に抑制できる。従って、セパレータ６の枚数は、例えば内部抵抗及び短絡可能性を考慮して決定すればよい。
【００３２】
保液部材７は、電解液を浸透させることにより電解液３（具体的には水）の揮発を抑制するものであり、正極１と負極２との間に配置される。具体的には、保液部材７は、２つのセパレータ６の間に配置される。保液部材７により、電解液３の揮発に起因する、正極１及び負極２と電解液３との接触面積減少を抑制できる。また、保液部材７により、負極２から溶出したカチオンの負極２下方への沈降を抑制できる。これにより、溶出したカチオンの再析出を抑制でき、負極２の所謂シェイプチェンジを抑制できる。
【００３３】
保液部材７は、電解液３を浸透可能な任意の材料により構成できる。例えば、保液部材７は、不織布、紙、フェルト及び編物からなる群より選ばれる少なくとも一種の材料を含んで構成できる。
【００３４】
なお、保液部材７は、図示の例ではセパレータ６との間に隙間を設け、かつ、正極１及び負極２との間にも隙間を設けて配置される。しかし、保液部材７は、正極１及び負極２のうちの少なくとも一方に接触させてもよい。特に、保液部材７を負極２に接触させることで、負極２から溶出したカチオンの沈降をより十分に抑制できる。
【００３５】
また、保液部材７は、セパレータ６に接触されてもよい。保液部材７がセパレータ６に接触する場合、セパレータ６は、さらに、正極１及び負極２のうちの少なくとも一方に接触させてもよい。即ち、保液部材７と正極１及び負極２のうちの少なくとも一方とは、セパレータ６を介して接触させてもよい。保液部材７がセパレータ６を介して正極１及び負極２のうちの少なくとも一方と接触させることで、正極１と負極２との間での電解液３の枯渇を抑制できる。
【００３６】
図１に示す例では、アルカリ蓄電池１０は直流の電源４に接続される。また、外部負荷５（例えば直流交流変換装置（図示しない）を備える）は、アルカリ蓄電池１０と並列になるように、電源４に接続される。電源４とアルカリ蓄電池１０との間には、スイッチ８が接続される。
【００３７】
電源４が正常に動作している場合にはスイッチ８は閉じており、電源４から、アルカリ蓄電池１０と、アルカリ蓄電池１０に対して並列に接続された外部負荷５とに電力が供給される。これにより、アルカリ蓄電池１０への蓄電と、外部負荷５への電力供給とが行われる。一方で、電源４が予期せず断たれた場合にはスイッチが開き、アルカリ蓄電池１０に蓄電された電力が、外部負荷５に供給される。このようにすることで、電源４が意図せず断たれた場合であっても、アルカリ蓄電池１０を外部負荷５のバックアップ用蓄電装置として使用できる。
【００３８】
特に、アルカリ蓄電池１０は、例えば、電源４等の駆動制御を行うための駆動制御機器（図示しない）の近くに設置される。そのため、アルカリ蓄電池１０は駆動制御機器の排熱に晒される環境に設置され、アルカリ蓄電池１０は高温下に晒され易い。この結果、アルカリ蓄電池１０の寿命が短くなり易い。しかし、アルカリ蓄電池１０は、高温下においても長寿命である。従って、例えば駆動制御機器の近く等の高温下においてもアルカリ蓄電池１０の長寿命化を図ることができる。
【００３９】
また、アルカリ蓄電池１０は、詳細は実施例を参照しながら説明するが、高温下で満充電状態が長期間保持されても、劣化の程度が緩やかである。従って、アルカリ蓄電池１０は、満充電状態で保持される例えばバックアップ用蓄電装置としても好適である。
【００４０】
図２は、第２実施形態に係るアルカリ蓄電池２０の構造を示す図である。アルカリ蓄電池２０では、上記のアルカリ蓄電池１０（図１参照）とは異なり、セパレータ６及び保液部材７が備えられていない。しかし、セパレータ６及び保液部材７を備えないアルカリ蓄電池２０においても、電解液３によって、アルカリ蓄電池２０の長寿命化を図ることができる。また、アルカリ蓄電池２０は、例えばバックアップ用蓄電装置としても好適である。
【００４１】
図３は、第３実施形態に係るアルカリ蓄電池３０の構造を示す図である。アルカリ蓄電池３０では、上記のアルカリ蓄電池１０（図１参照）とは異なり、保液部材７が備えられていない。しかし、保液部材７を備えないアルカリ蓄電池３０においても、電解液３によって、アルカリ蓄電池３０の長寿命化を図ることができる。また、アルカリ蓄電池３０は、例えばバックアップ用蓄電装置としても好適である。
【実施例】
【００４２】
以下、具体的な実施例を挙げて、本発明をさらに具体的に説明する。
【００４３】
電解液３におけるハロゲン酸塩の含有効果を評価するため、以下に示す方法により電解液３（アルカリ蓄電池用電解液）を作製した。まず、実施例１の電解液３として、水酸化ナトリウム（アルカリ剤）と過塩素酸ナトリウム（ハロゲン酸塩）とを含み、溶媒を水とした電解液３を作製した。実施例１の電解液３では、水酸化ナトリウムの含有量は電解液３に対して２０質量％、過塩素酸ナトリウムの含有量は電解液３に対して４０質量％とした。
【００４４】
また、過塩素酸ナトリウムの含有量を２０質量％にしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例２の電解液３を作製した。さらに、過塩素酸ナトリウムの含有量を５質量％にしたこと以外は実施例１と同様にして、実施例３の電解液３を作製した。そして、過塩素酸ナトリウムを含まないこと以外は実施例１と同様にして、比較例の電解液３を作製した。
【００４５】
作成した４つの電解液３（実施例１〜３及び比較例の電解液）に電極を浸し、電位を掃引したときの電流密度評価を行った。電流密度評価は、５５℃に保温した電解液３について行った。作用極にはグラッシーカーボン電極、対極には白金線電極、参照極には水酸化ニッケルを塗布したニッケル板電極を用いた。そして、作用極の電位を１００ｍＶ／秒の速さで掃引しながら電流密度を測定した。この結果を図４に示す。
【００４６】
図４は、作製した４つの電解液に対する電流密度評価結果を示すグラフである。横軸は、ニッケル−水酸化ニッケル（Ｎｉ／Ｎｉ（ＯＨ）２）を基準とする電位（Ｖ）、縦軸は電流密度（ｍＡ／ｃｍ２）を表す。また、図４において、実施例１は白抜きのひし形、実施例２は白抜きの正方形、実施例３は白抜きの三角、比較例は白抜きの丸の各プロットで示す。横軸において低電位側の水素発生領域では、電解液３が電気分解して主に水素が発生する。一方で、高電位側の酸素発生領域では、電解液３が電気分解して主に酸素が発生する。従って、電解液３を用いたアルカリ蓄電池は、水酸素発生領域及び酸素発生領域を除いた使用可能領域、即ち「電位窓」での電位にて使用される。
【００４７】
このグラフに示すように、ハロゲン酸塩を５質量％以上の割合で含む実施例１〜３は、ハロゲン酸塩を含まない比較例と比べて、特に水素発生領域及び酸素発生領域の電位での電流密度に変化がみられた。
【００４８】
例えば水素発生領域での電流密度（水素発生電流密度、還元電流密度）に関して、ハロゲン酸塩を５質量％以上の割合で含む実施例１〜３での電流密度は、ハロゲン酸塩を含まない比較例の電流密度よりも大きくなった（なお、臨界電流密度の絶対値は小さくなった）。従って、水素発生領域では、ハロゲン酸塩を５質量％以上含む実施例１〜３では、ハロゲン酸塩を含まない比較例と比べて、電流密度減少の程度が緩やかになったといえる。特に、ハロゲン酸塩を含む実施例１〜３では、ハロゲン酸塩を４０質量％以上の割合で含む実施例１の電流密度が最も大きく、次いで、ハロゲン酸塩を２０質量％以上の割合で含む実施例２、ハロゲン酸塩を５質量％以上の割合で含む実施例３の順で大きくなった。従って、水素発生領域において電流密度を大きく（絶対値を小さく）する観点からは、ハロゲン酸塩の含有量は多いことが好ましいことがわかった。
【００４９】
一方で、酸素発生領域での電流密度（酸素発生電流密度、酸化電流密度）では、ハロゲン酸塩を５質量％以上の割合で含む実施例１〜３の電流密度は、ハロゲン酸塩を含まない比較例の電流密度よりも小さくなった。（なお、臨界電流密度の絶対値も小さくなった）。従って、酸素発生領域では、ハロゲン酸塩を５質量％以上含む実施例１〜３では、ハロゲン酸塩を含まない比較例と比べて、電流密度増加の程度が緩やかになったといえる。特に、ハロゲン酸塩を含む実施例１〜３においても、ハロゲン酸塩を４０質量％以上の割合で含む実施例１の電流密度が最も小さく、次いで、ハロゲン酸塩を２０質量％以上の割合で含む実施例２、ハロゲン酸塩を５質量％以上の割合で含む実施例３の順で小さくなった。従って、酸素発生領域において電流密度を小さく（絶対値を小さく）する観点からは、ハロゲン酸塩の含有量は多いことが好ましいことがわかった。
【００５０】
水素発生領域での下限電位（−２．０Ｖ）及び酸素発生領域での上限電位（２．５Ｖ）における電流密度の大きさ（絶対値。以下、表１の説明においては、特に断らない限り絶対値を表す）を以下の表１に示す。
【００５１】
【表１】
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【００５２】
ハロゲン酸塩を５質量％以上の割合で含む実施例１〜３では、水素発生領域及び酸素発生領域のいずれにおいても、ハロゲン酸塩を含まない比較例と比べて、電流密度が大きく減少していた。具体的には、水素発生領域での実施例１では、電流密度は、比較例に対して２９％に減少していた。また、水素発生領域での実施例２では、電流密度は、比較例に対して６６％に減少していた。水素発生領域での実施例３では、電流密度は、比較例に対して８４％に減少していた。
【００５３】
水素発生領域において電流密度が減少すれば、水素イオンが受け取る電子の数が減少するため、水素発生量が減少する。即ち、例えば実施例１と比較例との各電解液を用いたアルカリ蓄電池において、同じ電流密度で通電した場合、電流密度の減少に対応する量の水素発生量が減少する。従って、実施例１の電解液では、電流密度が比較例の２９％に減少したことから、水素発生量が比較例よりも７１％（＝１００％−２９％）も減少したといえる。同様に、実施例２では水素発生量は３４％減少、実施例３では水素発生量は１６％減少したといえる。
【００５４】
また、酸素発生領域においても、電流密度が減少すれば、生成する電子の数が減少するため、酸素発生量が減少する。そして、酸素発生領域では、実施例１では、電流密度は、比較例に対して５３％に減少していた。また、酸素発生領域での実施例２では、電流密度は、比較例に対して８１％に減少していた。酸素発生領域での実施例３では、電流密度は、比較例に対して９０％に減少していた。従って、実施例１の電解液では、上記の水素発生領域と同様に、酸素発生量が比較例よりも４７％（＝１００％−５３％）も減少したといえる。同様に、実施例２では酸素発生量は１９％減少、実施例３では酸素発生量は１０％減少したといえる。
【００５５】
これらの結果から、実施例１〜３の電解液３を備えるアルカリ蓄電池１０では、例えば５５℃のような高温下においても、充放電時の水素発生量及び酸素発生量の双方が抑制、即ち、充放電時に電解液３の電気分解が抑制されることがわかった。従って、本発明のアルカリ蓄電池によれば、高温下においても長寿命のアルカリ蓄電池を提供できる。
【００５６】
なお、上記の実施例では、ハロゲン酸塩として過塩素酸ナトリウムを使用した。しかし、例えば、過塩素酸ナトリウム以外のアルカリ金属塩のほか、アンモニウム塩及び遷移金属塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩であっても、上記の実施例と同様の結果が得られると考えられる。この理由は、過塩素酸ナトリウムもこれらの塩も、電離により、水分子と配位し易いカチオンを生成し、水分子と配位するといった同じ作用効果を奏するためと考えられるからである。
【００５７】
同様に、上記の実施例では、ハロゲン酸塩として過塩素酸塩を使用した。しかし、例えば、過塩素酸ナトリウム以外の過塩素酸塩のほか、塩素酸塩、過ヨウ素酸塩、ヨウ素酸塩及び臭素酸塩からなる群より選ばれる少なくとも一種の塩であっても、上記の実施例と同様の結果が得られると考えられる。この理由は、過塩素酸ナトリウムもこれらの塩も、電離してハロゲン酸イオンを生成し、水分子と配位するといった同じ作用効果を奏するためと考えられるからである。
【００５８】
次に、高温で長期間保持した後のアルカリ蓄電池の放電容量変化について評価した。
【００５９】
正極１として水酸化ニッケルの金属板、負極２として水酸化亜鉛の金属板、電解液３として上記実施例１の電解液３を用いて、上記図１に示すアルカリ蓄電池１０（実施例１のアルカリ蓄電池１０）を作製した。また、電解液として上記比較例の電解液を用いたこと以外は実施例１のアルカリ蓄電池１０と同様にして、比較例のアルカリ蓄電池を作製した。
【００６０】
作製した２つのアルカリ蓄電池（実施例１のアルカリ蓄電池１０及び比較例のアルカリ蓄電池）のそれぞれを１．８Ｖに満充電し、放電容量（初回の放電容量）を測定した。次いで、作製した２つのアルカリ蓄電池（実施例１及び比較例）のそれぞれを別個の充電回路（図示しない）に接続し、それぞれ一定電圧（１．８Ｖ）になるように微弱な電流を流した。そして、アルカリ蓄電池の充電電圧が一定電圧になるように微弱な電流を流した状態で、２つのアルカリ蓄電池を５５℃環境下で１５日間保持した。１５日間保持の２つのアルカリ蓄電池について、初回の放電容量測定時と同じ条件で放電容量（１５日間保持後の放電容量）を測定した。
【００６１】
ここで、比較例のアルカリ蓄電池において、１５日間保持後の放電容量を初回の放電容量で除することで得られた維持率（基準値）を１とする。そうすると、実施例１のアルカリ蓄電池において、１５日間保持後の放電容量を初回の放電容量で除することで得られた維持率は、上記基準値の１．１３倍であった。この結果を以下の表２に示す。
【００６２】
【表２】
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【００６３】
表２に示す結果から、実施例１の電解液３を備える実施例１のアルカリ蓄電池１０は、比較例の電解液を備える比較例のアルカリ蓄電池と比べて、高温に起因する劣化の程度が１．１３倍緩やかになったといえる。この結果は、上記の表１を参照しながら説明したように、実施例１の電解液３では高温下における電解液３の電気分解が抑制されたことに起因すると考えられる。特に、実施例１のアルカリ蓄電池１０では、満充電状態を維持しながら高温（５５℃）で１５日間保持されても、比較例のアルカリ蓄電池よりも劣化の程度が緩やかになった。
【００６４】
従って、本発明のアルカリ蓄電池によれば、満充電状態を維持しながら高温下においても長寿命のアルカリ蓄電池を提供できる。このため、例えば駆動制御機器の近く等の高温下に設置され、例えばバックアップ用蓄電装置として好適なアルカリ蓄電池を提供できる。また、満充電状態を維持した状態での高温下においても長寿命であることから、例えば通常の充放電サイクルを高温下で行う場合であっても長寿命なアルカリ蓄電池を提供できると考えられる。
【符号の説明】
【００６５】
１  正極
２  負極
３  電解液（アルカリ蓄電池用電解液）
４  電源
５  外部負荷
６  セパレータ
７  保液部材
８  スイッチ
１０  アルカリ蓄電池
２０  アルカリ蓄電池
３０  アルカリ蓄電池
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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