(57)【要約】【課題】触媒の劣化を排除し，充放電時の発生ガスを迅速に反応させて内圧上昇を良好に抑制できるようにしたニッケル水素二次電池を提供すること。【解決手段】電池ケース内に電極群と電解液とを封入してなるニッケル水素二次電池を対象とする。電池ケース内には，電極群とは別にガス吸収構造体１７が内蔵されている。ガス吸収構造体１７は，水素吸蔵合金１９と，水生成反応促進触媒２０と，これらを電解液に触れさせないように包む逆浸透膜２１とを有している。逆浸透膜２１は，電解液中のイオンを透過させず，水素分子，酸素分子，水分子の透過を許容する。水素発生局面では水素吸蔵合金が水素を吸蔵し，酸素発生局面では，発生する酸素と水素吸蔵合金から脱出してくる水素とが水生成反応促進触媒により反応する。これにより内圧上昇が抑制される。ここで，逆浸透膜により，水素吸蔵合金および水生成反応促進触媒の電解液との接触による劣化を防止している。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池ケース内に電極群と電解液とを封入してなるニッケル水素二次電池において，
前記電池ケース内に，前記電極群とは別にガス吸収構造体を内蔵しており，
前記ガス吸収構造体は，
水素吸蔵合金と，
水生成反応促進触媒と，
前記水素吸蔵合金および前記水生成反応促進触媒を前記電解液に触れさせないように包む逆浸透膜とを有し，
前記逆浸透膜は，
前記電解液中のイオンを透過させず，
水素分子および酸素分子および水分子の透過を許容するものであることを特徴とするニッケル水素二次電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は，使用時に内部で酸素ガスや水素ガスが発生するニッケル水素二次電池に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来のニッケル水素二次電池の一例として，特許文献１に記載されているものが挙げられる。同文献のニッケル水素二次電池では，正極リードと負極リードとの少なくとも一方のリード上に触媒を設けている。リードとは，電池ケースの内部の正（負）極と対外的な正（負）極端子とを電池ケース内部で接続する部材である。このように電池ケース内に触媒を設けることで，使用時に発生する酸素ガスと水素ガスとを反応させて水に戻すようにしている。これにより電池の内圧上昇を抑制している。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平５−２９０８７８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら前記した従来の技術には，次のような問題点があった。すなわち，触媒が電池ケース内に設けられていることにより，触媒と電解液との接触が生じうることである。このため触媒が劣化してしまうおそれがある。ニッケル水素二次電池の電解液は通常，強アルカリ性だからである。触媒が劣化すると，酸素ガスと水素ガスとを水に戻す反応が不十分になるので，電池の内圧上昇が起こってしまうことがある。また，酸素ガスが発生する局面で，発生した酸素ガスの吸収反応が遅い場合があった。酸素ガスを吸収する反応場に水素が少なかったからである。
【０００５】
本発明は，前記した従来の技術が有する問題点を解決するためになされたものである。すなわちその課題とするところは，触媒の劣化を排除し，充放電時の発生ガスを迅速に反応させて内圧上昇を良好に抑制できるようにしたニッケル水素二次電池を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の一態様におけるニッケル水素二次電池は，電池ケース内に電極群と電解液とを封入してなるニッケル水素二次電池であって，電池ケース内に，電極群とは別にガス吸収構造体を内蔵しており，ガス吸収構造体は，水素吸蔵合金と，水生成反応促進触媒と，水素吸蔵合金および水生成反応促進触媒を電解液に触れさせないように包む逆浸透膜とを有し，逆浸透膜は，電解液中のイオンを透過させず，水素分子および酸素分子および水分子の透過を許容するものである。
【０００７】
上記態様におけるニッケル水素二次電池では，充放電反応により電池ケース内で水素ガスが発生したり酸素ガスが発生したりする。このうち，水素ガスが発生する局面では，ガス吸収構造体の水素吸蔵合金が水素を吸蔵することにより，内圧上昇が抑制される。酸素ガスが発生する局面では，発生する酸素と，ガス吸収構造体に吸収されている（より詳細にいえば水素吸蔵合金に吸蔵されていてそこから脱出してくる）水素とが水生成反応促進触媒の存在下で水となることにより，内圧上昇が抑制される。ここで，逆浸透膜により，水素吸蔵合金および水生成反応促進触媒と電解液との接触が防止されているので，ガス吸収構造体の内圧上昇抑制機能が長期間にわたり維持される。
【発明の効果】
【０００８】
本構成によれば，触媒の劣化を排除し，充放電時の発生ガスを迅速に反応させて内圧上昇を良好に抑制できるようにしたニッケル水素二次電池が提供されている。
【図面の簡単な説明】
【０００９】
【図１】実施の形態に係るニッケル水素二次電池を一部破断して示す斜視図である。
【図２】図１のニッケル水素二次電池における電池ケースの内部の状況を示す模式図である。
【図３】ガス吸収構造体の構造を示す断面図である。
【図４】ガス吸収構造体における逆浸透膜の作用を示す，ガス吸収構造体の断面模式図である。
【図５】放電時におけるガス吸収構造体の作用を示す断面図である。
【図６】充電時におけるガス吸収構造体の作用を示す断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１０】
以下，本発明を具体化した実施の形態について，添付図面を参照しつつ詳細に説明する。本形態に係るニッケル水素二次電池は，図１の部分破断斜視図に示されるように構成されている。図１に示されるニッケル水素二次電池１０は，電池ケース１１の中に電極群１２を収納したものである。電池ケース１１は，図１中で上方が開口したものであるが，その開口は蓋部材１６により閉鎖されている。これにより電極群１２は，電池ケース１１の内部に封入された状態となっている。蓋部材１６には，安全弁１３，正極端子１４，負極端子１５が設けられている。正極端子１４，負極端子１５はそれぞれ，電極群１２の正極板，負極板に接続されている。
【００１１】
図１のニッケル水素二次電池１０では電池ケース１１内に，電極群１２に加えて，ガス吸収構造体１７も封入されている。図２の模式図に示すように，ニッケル水素二次電池１０の電池ケース１１内には，さらに電解液１８も封入されている。電解液１８は，高濃度水酸化カリウム水溶液等の強アルカリ性の液体である。
【００１２】
ガス吸収構造体１７について図３〜図６によりさらに説明する。図３に示されるようにガス吸収構造体１７は，水素吸蔵合金１９と，触媒微粒子２０と，第１逆浸透膜２１とを有している。第１逆浸透膜２１は，ガス吸収構造体１７の外形をなしている。水素吸蔵合金１９および触媒微粒子２０は，第１逆浸透膜２１に包まれており，電解液１８に触れないようになっている。
【００１３】
ガス吸収構造体１７はさらに，第２逆浸透膜２２を有している。第２逆浸透膜２２は，第１逆浸透膜２１に包まれる範囲内に位置しており，水素吸蔵合金１９を包んでいる。つまり水素吸蔵合金１９は，第１逆浸透膜２１に直接包まれるのではなく，まず第２逆浸透膜２２に包まれ，さらにその上から第１逆浸透膜２１に包まれる形となっている。一方，触媒微粒子２０は，第１逆浸透膜２１には包まれているが第２逆浸透膜２２には包まれていない。すなわち触媒微粒子２０は，第２逆浸透膜２２に包まれた水素吸蔵合金１９とともに，第１逆浸透膜２１に包まれている。これにより，水素吸蔵合金１９と触媒微粒子２０とが直接接しないようになっている。こうして，触媒微粒子２０の酸化による劣化が防止されている。水素吸蔵合金１９は−０．８Ｖ程度の電位状態となるため，触媒微粒子２０と接しているとこれを酸化させてしまう。第２逆浸透膜２２はこのようなことを防いでいる。
【００１４】
第１逆浸透膜２１および第２逆浸透膜２２は，物質を選択的に透過させる性質を有する膜である。具体的には，下の「１．」，「２．」の２つの性質を有している（図４参照）。このような第１逆浸透膜２１および第２逆浸透膜２２としては，酢酸セルロース系，芳香族ポリアミド系，ポリビニルアルコール系，ポリスルホン系などの膜が使用可能である。
１．電解液１８中のイオンを透過させないこと（図４の矢印Ｑ）。
２．水素分子，酸素分子，水分子の透過を許容すること（図４の矢印Ｒ，矢印Ｓ）。
【００１５】
水素吸蔵合金１９は，水素を吸蔵する性質のある合金である。具体的には，ＡＢ２型，ＡＢ３．５型，ＡＢ５型，チタン−鉄系，バナジウム系，マグネシウム合金，パラジウム系，カルシウム系合金等，水素吸蔵能力のある合金として知られているものなら何でもよい。触媒微粒子２０は，水素と酸素からの水の生成反応を促進する水生成反応促進触媒の微粒子である。具体的には，銅その他の各種遷移元素が使用可能である。
【００１６】
これによりガス吸収構造体１７の作用が，図５，図６の断面図に示すように説明される。まず，ニッケル水素二次電池１０では電池ケース１１の中で，放電時には水素ガスが発生し，充電時には酸素ガスが発生する。放電時の状況が図５に，充電時の状況が図６に，それぞれ示されている。
【００１７】
ニッケル水素二次電池１０における放電時には，電池ケース１１内で，水素ガスの発生により圧力が上昇する。これにより電池ケース１１内では，ガス吸収構造体１７の第１逆浸透膜２１の内側より外側の方が水素分圧が高い状況となる。このため図５中に矢印Ｈで示すように，第１逆浸透膜２１より外側の領域から，第１逆浸透膜２１を透過して，ガス吸収構造体１７の内部に水素分子が侵入してくる。これによりガス吸収構造体１７の内部は水素リッチな状態となる。第１逆浸透膜２１を透過した水素分子の一部分はさらに第２逆浸透膜２２をも透過して，水素吸蔵合金１９に吸蔵される。これによりニッケル水素二次電池１０では，放電時における過度の内圧上昇が防止される。
【００１８】
一方，充電時には，電池ケース１１内で，酸素ガスの発生により圧力が上昇する。これにより電池ケース１１内では，ガス吸収構造体１７の第１逆浸透膜２１の内側より外側の方が酸素分圧が高い状況となる。このため図６中に矢印Ｏで示すように，第１逆浸透膜２１より外側の領域から，第１逆浸透膜２１を透過して，ガス吸収構造体１７の内部に酸素分子が侵入してくる。
【００１９】
するとそこは，前述のように放電時に発生した水素分子により水素リッチな状態となっている。また，触媒微粒子２０が存在している。そのため，進入して生きた酸素分子が水素分子と反応して水分子が生成する。これにより，ガス吸収構造体１７の内部では，第２逆浸透膜２２の外側より内側の方が水素分圧が高い状況となる。このため図６中に矢印Ｈで示すように，水素吸蔵合金１９に吸蔵されている水素が脱出して水素分子の形となり，さらに第２逆浸透膜２２を透過してその外側へ出てくる。
【００２０】
こうして，第１逆浸透膜２１と第２逆浸透膜２２との間の領域に対しては，外側から酸素分子が進入してくる（矢印Ｈ）一方，内側から水素分子が脱出してくる（矢印Ｏ）状況となる。そしてそこには触媒微粒子２０が存在していることもあり，反応により水分子が生成する。これにより第１逆浸透膜２１の内側の水分圧が外側より高くなると，図６中に矢印Ｈ２Ｏで示されるように，生成した水分子が第１逆浸透膜２１を透過してガス吸収構造体１７の外部へ出ていく。これによりニッケル水素二次電池１０では，放電時における過度の内圧上昇が防止される。なお，このようにしてガス吸収構造体１７から脱出する水の量は，ある程度のタイムスパンで見れば，ニッケル水素二次電池１０としての充放電反応により分解される水の量と均衡している。このため，電池ケース１１内の電解液１８の水分量はほぼ一定で推移する。
【００２１】
以上詳細に説明したように本実施の形態のニッケル水素二次電池１０では，水素吸蔵合金１９および触媒微粒子２０はいずれも，裸のまま電池ケース１１内に封入されるのではなく，第１逆浸透膜２１に包まれてガス吸収構造体１７の形として電池ケース１１内に封入されている。このため，水素吸蔵合金１９や触媒微粒子２０が電解液１８そのものと直接接することがない。したがって，水素吸蔵合金１９や触媒微粒子２０が強アルカリである電解液１８との接触により劣化してしまうことがない。このため本形態のニッケル水素二次電池１０では，耐久使用を通して，水素吸蔵合金１９や触媒微粒子２０が活性に維持される。したがって，ガス吸収構造体１７による内圧上昇抑制機能が長期間にわたり維持される。こうして，充放電を通じて内圧の上昇を効果的に抑制する特性が長期間維持されるニッケル水素二次電池１０が実現されている。
【００２２】
なお，本実施の形態は単なる例示にすぎず，本発明を何ら限定するものではない。したがって本発明は当然に，その要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良，変形が可能である。例えば，各部の具体的材質は，ニッケル水素二次電池として機能しうるものであれば特段の限定はない。また，ニッケル水素二次電池の外形も，図１に示したような角形に限らず，円筒型でもボタン型でも何でもよい。また，電池ケース１１内におけるガス吸収構造体１７の位置は，図１，図２に示されるような底部付近に限らず，電極群１２の内部を除いてどこでもよい。さらに，ガス吸収構造体１７の構成としては，第２逆浸透膜２２は必須要件ではない。水素吸蔵合金１９と触媒微粒子２０とが，第１逆浸透膜２１のみにより一緒に包まれている構成であってもよい。また，水素吸蔵合金１９の形状は，粒状でも細線状でも箔状でもなんでもよい。
【符号の説明】
【００２３】
１０  ニッケル水素二次電池
１１  電池ケース
１２  電極群
１７  ガス吸収構造体
１８  電解液
１９  水素吸蔵合金
２０  触媒微粒子
２１  第１逆浸透膜
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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