專利名稱：鎳氫蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及鎳氫蓄電池。具體地說，涉及一種能夠延長使用壽命的鎳氫蓄電池。
背景技術(shù)：
已知的鎳氫蓄電池1有具有圖2所示結(jié)構(gòu)的正極板以氫氧化鎳作為正極活性物質(zhì)，負極板以吸氫合金(吸收氫的合金)作為負極構(gòu)成材料，正極板和負極板夾著隔片而層疊，形成作為產(chǎn)生電能要素的極板群3，極板群3與電解液一起裝在電池外殼2內(nèi)，用具有安全閥4的蓋板5將該電池外殼2的開口處蓋住。從構(gòu)成極板群3的各正極板的一側(cè)部上端向上引出引線6，用正極端子7與其上部連接，此外，同樣地，從各負極板的另一側(cè)部上端向上引出引線6，用負極端子8與其上部連接，將這些正極端子7和負極端子8安裝在蓋板5上。
正極具有氫氧化鎳、負極具有吸氫合金的這種鎳氫蓄電池的通常使用范圍為正極容量的0-100％和吸氫合金的吸氫能力的10-80％左右，將吸氫能力的0-10％左右作為放電儲備，將吸氫能力的80-100％左右作為充電儲備。
在這樣的鎳氫蓄電池1中，允許以滿充電、全放電的形式使用，可在正極容量的0-100％的范圍間使用。

發(fā)明內(nèi)容
然而，即使在上述吸氫合金的吸氫能力范圍的兩端部設(shè)有放電儲備和充電儲備的鎳氫蓄電池中，若采用滿充電、全放電的形式，則存在著由于充電時的膨脹，吸氫合金會出現(xiàn)開裂，或由于充放電而導(dǎo)致出現(xiàn)腐蝕、循環(huán)壽命不足等問題，因此，希望能延長鎳氫蓄電池的使用壽命。
鑒于上述情況，本發(fā)明的目的是提供一種能通過限制吸氫合金的吸氫能力的使用范圍來延長壽命的鎳氫蓄電池。
本發(fā)明的鎳氫蓄電池的正極具有氫氧化鎳，負極具有吸氫合金，該鎳氫蓄電池被設(shè)計成在負極的吸氫合金的吸氫量為合金自身吸氫量的20-60％的范圍內(nèi)充放電。
通過將吸氫量限制在20-60％，可抑制決定蓄電池壽命的負極吸氫合金的開裂和腐蝕，由此可增加蓄電池的可充放電的總電量，提高蓄電池的壽命特性。
另外，為了防止吸氫合金在充電時膨脹而引起開裂，通常，使用平均粒徑為25-30μm的吸氫合金，但在本發(fā)明的鎳氫蓄電池中，則使用平均粒徑為10-25μm的吸氫合金。這樣，表面積增大，可得到能適應(yīng)高負荷的鎳氫蓄電池。
對于每單位負極容量，堿性電解液的液量通常在1.5g/Ah左右，但由于未用足吸氫合金，因此，離吸收氣體的極限尚有距離，這樣，就可使相對于每單位負極容量的堿性電解液的液量增加到1.5-3g/Ah。如此，就可抑制由堿性電解液的減少而導(dǎo)致的壽命下降。
此外，相對于每單位負極容量，將負極的與正極相對的面積增加到45-65cm2/Ah，可提高輸出功率和使用壽命。


圖1示出本發(fā)明一實施例的鎳氫蓄電池和以往例子的鎳氫蓄電池的壽命試驗結(jié)果。
圖2是鎳氫蓄電池的部分剖視的立體圖。
具體實施例方式
下面就本發(fā)明的鎳氫蓄電池的一實施例，結(jié)合圖1進行說明。關(guān)于鎳氫蓄電池的構(gòu)成，與參照圖2說明的基本相同，在此援用該說明。
在端部設(shè)有寬5mm的未充填部的發(fā)泡鎳中充填以氫氧化鎳為主要成分的正極材料，在未充填部配置鎳引線，形成容量為1Ah、反應(yīng)面積為單面39.3cm2的正極板。此外，在端部設(shè)有寬5mm的未涂敷部的沖孔金屬上涂敷以平均粒徑為20μm的吸氫合金為主要成分的負極材料，在未涂敷部配置鎳引線，形成容量為1.25Ah、反應(yīng)面積為單面39.3cm2的負極板。
在正極板上覆蓋袋狀聚丙烯無紡布隔片，將這些正極和負極交替重疊，形成極板群3，裝在用合成樹脂制成的電池外殼2中。將外殼2的開口處用具有安全閥4的蓋板5蓋住。引線6從極板群3一側(cè)的各正極板上端伸出，用電阻焊連接到正極端子7上。同樣地，引線6從極板群3另一側(cè)的各負極板上端伸出，用電阻焊連接到負極端子8上。將正極和負極端子7和8連接到蓋板5上。
在一實施方式中，在發(fā)泡鎳(但寬5mm的未充填部除外)中充填以氫氧化鎳為主要成分的正極材料，形成容量為1Ah、反應(yīng)面積為單面39.3cm2的正極板，并將鎳引線連接到未充填部上。在沖孔金屬(但寬5mm的未涂敷部除外)上涂敷以平均粒徑為20μm的吸氫合金為主要成分的負極材料，形成容量為1.25Ah、反應(yīng)面積為單面39.3cm2的負極板，并將鎳引線連接到未涂敷部上。注入以氫氧化鉀為主要成分的電解液20g、用具有安全閥4的蓋板5蓋住電池外殼2，制得鎳氫蓄電池1。
然后，為了活化，以0.1C進行充放電。容量約為7Ah。往正極中添加鈷，使該蓄電池的放電儲備約為1Ah。
用具有以上構(gòu)成的鎳氫蓄電池在各種條件下進行充放電試驗，研究其循環(huán)壽命特性和輸出功率特性。
另一方面，作為以往的例子，試驗條件是，以1A的電流充電7小時，然后以1A放電至電壓達到1V。此時，用于充放電的吸氫量為負極合金吸氫能力的約10-80％。
各電池的容量比率的變化示于圖1。在以往的例子的使用條件下，在1500循環(huán)時，容量比率下降至65％，達到其壽命。而在實施例中，即使循環(huán)6000次后，容量仍得以維持，壽命特性得到明顯改善。雖然1次循環(huán)的放電容量在以往的例子中約為7Ah，而在實施例中約為4Ah，但即使考慮這個因素，也可以知道，實施例的總放電容量大于以往的例子。
表1

由該結(jié)果可知，當(dāng)平均粒徑為35μm時，合金過粗，可反應(yīng)的表面積少，輸出功率特性下降。而當(dāng)平均粒徑為8μm時，則合金過細，合金間的電子導(dǎo)電性下降且表面積過大，導(dǎo)致出現(xiàn)腐蝕反應(yīng)和壽命特性下降。由此可知，為了確保壽命特性在5000次循環(huán)以上和輸出功率特性在130W以上，粒徑宜為10-25μm。
表2

由上述結(jié)果可知，當(dāng)相對于每單位負極容量的注液量為3.5g/Ah時，液量過多，安全閥頻繁啟動，作為活性物質(zhì)的氫氣被排出電池外，正負極失去平衡，壽命縮短。而當(dāng)相對于每單位負極容量的注液量為0.7g/Ah時，則液量過少，合金間的電子導(dǎo)電性以及輸出功率、壽命特性顯著下降，即使當(dāng)相對于每單位負極容量的注液量為1g/Ah時，仍存在此傾向。由此可知，為了確保壽命特性在5000次循環(huán)以上和輸出功率特性在130W以上，注液量宜為1.5-3g/Ah。
表3

由上述結(jié)果可知，當(dāng)負極與正極的對向面積為40cm2/Ah時，由于可反應(yīng)的面積少，壽命特性和輸出功率特性均下降。而當(dāng)對向面積為70cm2/Ah時，則反應(yīng)面積過多，表面積過大，導(dǎo)致出現(xiàn)腐蝕反應(yīng)，壽命特性下降。由此可知，為了確保壽命特性在5000次循環(huán)以上和輸出功率特性在130W以上，負極和正極的反應(yīng)面積宜為45-65cm2/Ah。
由上述說明可知，根據(jù)本發(fā)明，在將用于充放電的吸氫量控制在為負極合金吸氫能力的20-60％的范圍內(nèi)的情況下，可抑制決定蓄電池壽命的負極吸氫合金的開裂和腐蝕，從而可增加鎳氫蓄電池的可充放電的總電量，提高蓄電池的壽命特性和長期穩(wěn)定性。
權(quán)利要求
1.鎳氫蓄電池，其正極具有氫氧化鎳，負極具有吸氫合金，其特征在于，在負極吸氫合金的吸氫量為合金自身的吸氫量的20-60％的范圍內(nèi)充放電。
2.如權(quán)利要求1所述的鎳氫蓄電池，其特征在于，吸氫合金的平均粒徑為10-25μm。
3.如權(quán)利要求1所述的鎳氫蓄電池，其特征在于，相對于每單位負極容量的堿性電解液的液量為1.5-3g/Ah。
4.如權(quán)利要求1所述的鎳氫蓄電池，其特征在于，相對于每單位負極容量的負極與正極的對向面積為45-65cm2/Ah。
全文摘要
一種鎳氫蓄電池,其正極具有氫氧化鎳,負極具有吸氫合金。通過在負極吸氫合金的吸氫量為合金自身的吸氫量的20－60%的范圍內(nèi)充放電,提高電池的使用壽命。
文檔編號H01M10/30GK1380714SQ0210588
公開日2002年11月20日 申請日期2002年4月9日 優(yōu)先權(quán)日2001年4月9日
發(fā)明者森下展安, 伊藤慎一郎, 世利肇 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社, 豐田自動車株式會社