[发明专利]镍氢蓄电池

说明书

本发明涉及一种采用在电化学上可以可逆进行氢的吸附、放出的氢吸附合金负极的镍氢蓄电池。

现在，碱性蓄电池作为各种电源已经得到广泛应用，小型电池在各种便携式电子、通信仪器，而大型电池在产业中分别被采用。在这种碱性蓄电池中，正极几乎所有的场合都是镍电极。另一方面，负极除了使用镉以外，还使用锌、铁、氢等，但主要还是采用镉电极。

近年，作为高能量密度的碱性蓄电池，采用氢吸附合金电极的镍氢蓄电池引人注目，并也开始实用化。作为用于镍氢蓄电池中的氢吸附合金有Ti-Ni合金、La(或者Mm(混合稀土：铈族系稀土类元素的混合物))-Ni系合金等。

但是，让这样的镍氢蓄电池高容量化时，如果要使电池全外表面面积相对于电池全容积的比例(以下称为比表面积)变小，为了减少电池内的无效容积，就必须相对地增大反应表面积以获得高容量的蓄电池。

但是，如果比表面积变小，则减少了散热面积，因而恶化了散热性能，使充电时以及放电时的温度上升增大。如果充电时以及放电时的温度上升增大，将促进配置在电池内的隔膜、电极内的粘接剂等的分解，因而会产生缩短电池循环寿命的问题。特别是，镍镉电池在放电时为发热反应，因而会产生由于放电时的温度上升而缩短寿命的问题。又，镍氢蓄电池虽然在放电时的温度上升小，但在充电时为发热反应，当电解溶液量减少时使得充电时的发热量增大，因而会产生降低充电效率增高电池内压的问题。

为此，通过探讨电池的发热量、散热量以及蓄热量之间的关系，从所获得的结果中可获得如下见解，发热量是由电池的焓和焦耳热所支配，由于散热量是由存在在电池周围的空气的散热性所支配因而比表面积成为重要因子，蓄热量最主要是由热容量大的电解液所支配。

基于上述发现，本发明的目的是最优化电池的发热量、散热量及蓄热量间的平衡，提供一种高容量、循环寿命优良的镍氢蓄电池。

本发明是包括有在电化学上可以可逆地进行氢的吸附、放出的氢吸附合金负极和正极的镍氢蓄电池，为了解决上述课题，在发明中，电池的全外表面的面积相对于电池全容积的比率控制在2．5cm²／cm³以下，同时电池的电解液量控制在每1Ah容量1．6cc／Ah以上，则电池的发热量、散热量以及蓄热量为最优化。

即使散热性相同，由于蓄热量最主要是由热容量大的电解液所支配，电解液量少，蓄热量也少，因而放电时的温度上升变大。如果放电时的温度上升大，电池内的隔膜、电极内的粘接剂则容易分解，因而会缩短循环寿命。又，由于镍氢蓄电池在充电时为发热反应，如果电解液量少，则充电时的发热量变大，从而降低了充电的效率，增大了电池的内压。

另一方面，如果电解液量增多，由于蓄热量也增大，所以充放电时的温度上升也变小，同时，提高了充电时的充电效率，抑制了充放电的温度上升以及充电时的内压上升。为此，在减少电池的比表面积，增大电池容量的情况下，如果增多电解液量，则可以得到能抑制充放电时的温度上升以及充电时内压上升、循环寿命长的镍氢蓄电池。

因此，在比表面积控制在2．5cm²／cm³以下，电池容量大的镍氢蓄电池中，通过将电池的电解液量控制在每1Ah容量1．6cc以上，可以使该电池的发热量、散热量以及蓄热量为最优化，并可以得到能在大容量抑制充电时的内压上升和放电时的温度上升、循环寿命长的镍氢蓄电池。

在上述的发明中，负极和正极中的任一方或者两方的端部的全部与负极集电体或正极集电体熔接，同时负极集电体与兼作负极端子的电池壳或者电池封口体相接，正极集电体与兼作正极端子的电池封口体或者电池壳相接。

这样，通过将负极和正极中的任一方或者两方的端部的全部与负极集电体或正极集电体熔接，由于降低了集电部的阻抗，则可以抑制焦耳热的产生，降低充电时的温度上升。并且，在镍氢蓄电池中，虽然充电末期的温度上升将引起氢气的产生，由于通过降低温度上升，可以抑制氢气的发生，从而抑制充电时的内压上升成为可能。

在上述的发明中，正极采用烧结式电极。如果正极采用烧结式电极，电极内阻抗减小，发热量变小，因而可以抑制由于温度上升引起的氢气产生，抑制充电时的内压上升。

在上述的发明中，氢吸附合金负极在氢吸附时的焓变化用△H表示时，采用满足关系-38．5kJ／mol≤△H的氢吸附合金构成该氢吸附合金负极。当焓变化△H小于-38．5kJ／mol时，充电时内压上升变大，降低了循环寿命，因此，以采用焓变化△H满足关系-38．5kJ／mol≤△H的氢吸附合金为好。