(57)【要約】【課題】  ニッケル・水素蓄電池において、負極である水素吸蔵合金電極の水素解離を防止して、急速充電を実現する。【解決手段】  本発明に係るニッケル・水素蓄電池は、電池缶１の内部に巻き取り電極体２を収容してなり、電池缶１の外周面若しくは裏面には、電池缶１の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有するアルミニウム製又は銅製の放熱体６が取り付けられている。【選択図】      図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池缶の内部に発電要素となる電極体を収容してなるニッケル・水素蓄電池において、電池缶の表面には、電池缶の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有する放熱体が接合されていることを特徴とするニッケル・水素蓄電池。
【請求項２】
前記電池缶は円筒状を呈し、前記放熱体は電池缶の外周面を覆う外筒状に形成されている請求項１に記載のニッケル・水素蓄電池。
【請求項３】
前記電池缶は円筒状を呈し、前記放熱体は電池缶の裏面を覆う円板状に形成されている請求項１に記載のニッケル・水素蓄電池。
【請求項４】
前記放熱体の表面には、複数の凹凸が形成されている請求項１乃至請求項３の何れかに記載のニッケル・水素蓄電池。
【請求項５】
前記電池缶は、鉄、ニッケル鍍金を施した鉄、又はニッケルによって形成され、前記放熱体は、アルミニウム若しくは銅によって形成されている請求項１乃至請求項４の何れかに記載のニッケル・水素蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はニッケル・水素蓄電池に関し、特に充電効率の高いニッケル・水素蓄電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル・水素蓄電池は、乾電池と同等の放電電圧を有するため、乾電池の代替として使用されることが多い。ニッケル・水素蓄電池を乾電池の代替として使用する場合、充電時間を短縮することが非常に重要となり、従来より急速充電の技術開発が活発に行われている。
【０００３】
しかしながら、急速充電においては、充電時に大電流が流れるため、電池の温度上昇が著しく、この結果、正極であるニッケル極の充電効率低下、即ち副反応である酸素発生、並びに負極である水素吸蔵合金電極の水素解離という問題があった。
【０００４】
そこで、正極での充電効率の低下を抑制し、高温での充電特性を向上させるために、例えば正極に金属イットリウム粉末を添加することが提案されている(特許文献１参照)。
【特許文献１】特開平１０−２９４１０９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
しかしながら、急速充電を可能とするためには正極での充電効率の低下を抑制するだけでは充分でなく、負極における水素解離の問題を解決することが必要である。
そこで本発明の目的は、負極である水素吸蔵合金電極の水素解離の問題を解決して、急速充電を可能とすることである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係るニッケル・水素蓄電池においては、電池缶の表面に、電池缶の熱伝導率よりも大きな熱伝導率を有する放熱体が接合されている。
具体的には、前記電池缶は、鉄、ニッケル鍍金を施した鉄、又はニッケルによって形成され、前記放熱体は、アルミニウム若しくは銅によって形成されている。
【０００７】
上記本発明のニッケル・水素蓄電池においては、急速充電によって電池缶内の電極体から熱が発生し、その熱は先ず電池缶に伝わり、電池缶から放熱体に伝わる。ここで、放熱体の熱伝導率は電池缶の熱伝導率よりも大きいため、放熱体を具えない従来のニッケル・水素蓄電池に比べて放熱性が向上して、電極体の温度上昇が抑制される。この結果、負極での水素解離が抑制されて、充電効率の低下が防止される。
【０００８】
具体的構成において、前記電池缶は円筒状を呈し、前記放熱体は電池缶の外周面を覆う外筒状に形成され、或いは電池缶の裏面を覆う円板状に形成されている。ここで放熱体の表面に複数の凹凸を形成すれば、更に放熱性が改善される。
【発明の効果】
【０００９】
本発明に係るニッケル・水素蓄電池によれば、負極である水素吸蔵合金電極の水素解離が抑制されて、急速充電が可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
以下、本発明の実施形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
本発明に係るニッケル・水素蓄電池は、図１に示す如く、円筒状の電池缶(１)の内部に巻き取り電極体(２)を収容して構成され、電池缶(１)は、ニッケル鍍金が施された鉄製の負極缶(15)の開口部に絶縁部材(３)を介して封口板(11)を固定して構成されている。封口板(11)には、ガス排出弁(13)を内蔵した正極端子(12)が取り付けられている。
【００１１】
巻き取り電極体(２)は、それぞれ帯状の正極(21)、セパレータ(22)及び負極(23)を互いに重ね合わせて渦巻き状に巻き取ったものである。該巻き取り電極体(２)の正極(21)が突出する端部には、正極集電板(４)が接合され、該集電板(４)に突設されたタブ部(41)が封口板(11)に溶接されている。又、該巻き取り電極体(２)の負極(23)が突出する端部には、負極集電板(５)が接合され、該集電板(５)が負極缶(15)の底面に溶接されている。
又、電池缶(１)の裏面には、電池缶(１)と同じ外径を有する円板状のアルミニウム製若しくは銅製の放熱体(６)が溶接固定されている。
【００１２】
又、図２に示す本発明のニッケル・水素蓄電池は、前記円板状の放熱体(６)に代えて、複数のフィンが外向きに突設された円筒状の放熱体(７)を電池缶(１)の外周面に溶接固定したものである。
【００１３】
次に、本発明のニッケル・水素蓄電池を完成する過程で行なった予備実験について説明する。
水素吸蔵合金電極の作製
ＭｍＮｉ３.８Ｃｏ０.５Ａｌ０.３Ｍｎ０.５(但し、ＭｍはＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄからなるミッシュメタル)で表わされる平均粒径が３０μmの水素吸蔵合金粒子を作製し、該水素吸蔵合金粒子１００重量部に対し、結着剤としてのＰＥＯ(ポリエチレンオキシド)１.０重量部と、少量の水を加え、これらを均一に混合してぺ一ストを調製した。そして、該ぺ一ストをニッケル鍍金したパンチング鉄(集電体)の両面に均一に塗布し、乾燥及び圧延工程を経て、水素吸蔵合金電極を作製した。
【００１４】
ニッケル電極の作製
硫酸コバルト粉末１３.１ｇを水に溶かした水溶液１０００ｍｌに対し、水酸化ニッケル粉末１００ｇを投入し、次いで1モル／リットルの水酸化ナトリウム水溶液を撹拌しながら滴下して、液のｐＨを１１に調整した後、これを1時間撹拌した。この間、自動温度補償付ガラス電極(ｐＨメータ)にて液のｐＨを監視して、必要に応じて水酸化ナトリウム水溶液を滴下し、液のｐＨを常に約１１に保持した。
【００１５】
次いで、生成せる沈殿物を濾別し、水洗し、室温(約２５℃)で真空乾燥して、水酸化ニッケル粒子の表面に水酸化コバルト層からなる被覆層が形成された複合体粒子からなる粉末を得た。
【００１６】
次いで、この複合体粒子からなる粉末と２５重量％水酸化ナトリウム水溶液とを、重量比１:１０で混合し、これを空気中にて８０℃で８時間加熱処理した後、水洗し、６５℃で乾燥して、水酸化ニッケル粒子の表面にナトリウム含有コバルト化合物からなる被覆層が形成された複合体粒子からなる活物質粉末を得た。尚、水酸化ニッケルに対する被覆層の割合を原子吸光法により求めたところ、水酸化ニッケルに対する被覆層中のコバルトとして５重量％であった。
【００１７】
上記の活物質粉末(平均粒径１０μm)１００重量部と、平均粒径１μmの三酸化二イットリウム(Ｙ２Ｏ３)粉末１重量部と、結着剤としての１重量％メチルセルロース水溶液２０重量部とを混練して、ぺ一ストを調製し、このぺ一ストをニッケル発泡体(多孔度９５％，平均孔径２００μm)の空孔内に充填し、乾燥及び加圧成形工程を経て、非焼結式ニッケル極を作製した。
【００１８】
ニッケル・水素蓄電池の組立
上記の負極と正極の間にＰＰ(ポリプロピレン)／ＰＥ(ポリエチレン)系セパレータを介在させてこれらを渦巻き状に巻回して巻き取り電極体を作製し、この巻き取り電極体を、ニッケル鍍金の施された鉄からなる電池缶内に挿入し、更に水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム水溶液からなる電解液を電池缶内に注液し、封口板により封口して、容量約２Ａｈの円筒密閉型ニッケル・水素蓄電池を組み立てた。
【００１９】
ニッケル・水素蓄電池の活性化
上記のニッケル・水素蓄電池について、２５℃の温度条件の下で、それぞれ２００ｍＡで１６時間の充電を行なった後、４００ｍＡで１.０Ｖまで放電を行ない、これを１サイクルとして１０サイクルの充放電を繰り返して、ニッケル・水素蓄電池を活性化させた。
【００２０】
ニッケル・水素蓄電池の充電効率測定試験
上記のニッケル・水素蓄電池について、２５℃にて１Ａ及び１０Ａの電流により、充電量が２Ａｈ或いは電池温度が８０℃になるまで充電を行なった後、１Ａの電流で電池電圧が０.８Ｖになるまで放電を行なった。その結果を下記表1に示す。
【００２１】
【表１】
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【００２２】
表1より明らかな様に、大電流で充電を行った場合には電池温度が大きく上昇し、放電容量が大きく減少する。この原因としては、温度上昇による正極の酸素発生による充電効率低下と、負極の水素解離が考えられる。従って、電池の温度上昇を抑制することが、大電流での充電、即ち急速充電の実現に必須であると言える。
【００２３】
従来、ニッケル・水素蓄電池の電極基体や電池缶には、アルカリ電解液に対する安定性やコストの点から、上記の予備実験の電池で用いた様にニッケル或いは鉄が用いられていたが、鉄及びニッケルの熱伝導率は室温でそれぞれ８０Ｗ／ｍＫ及び９１Ｗ／ｍＫと小さく、発生した熱を放散させて電池全体の温度上昇を抑制する効果が小さかった。
【００２４】
これに対し、本発明のニッケル・水素蓄電池においては、図１及び図２に示す如く電池缶(１)の表面に、アルミニウム又は銅製の放熱体(６)(７)が固定されており、アルミニウムの熱伝導率は２３７Ｗ／ｍＫ、銅の熱伝導率は４０２Ｗ／ｍＫと、鉄やニッケルに比べて非常に大きいので、放熱性が飛躍的に向上する。
特に図２に示す如く複数のフィンを具えた放熱体(７)によれば更に放熱性を改善することが出来る。
この結果、充電時の電池温度の上昇が抑制されて、正極の酸素発生による充電効率の低下や負極の水素解離による充電効率の低下が防止され、急速充電が可能となる。
尚、放熱体は、電池の体積効率の点から、全電池体積の１／５以下の容積とすることが好ましい。
【００２５】
尚、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能である。例えば、電池缶の外周面と裏面のそれぞれに放熱体を固定する構成も採用可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明に係るニッケル・水素蓄電池の断面図である。
【図２】本発明に係る他のニッケル・水素蓄電池の断面図である。
【符号の説明】
【００２７】
(１)  電池缶
(11)  封口体
(15)  負極缶
(２)  巻き取り電極体
(６)  放熱体
(７)  放熱体
【図１】
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【図２】
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