堿性蓄電池以及使用該堿性蓄電池的蓄電池系統(tǒng)的制作方法
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及適于怠速停止（idling stop)用途的堿性蓄電池以及使用該堿性蓄電 池的蓄電池系統(tǒng)。
【背景技術】
[0002] 近年，以實現(xiàn)怠速停止用鉛電池的負載減輕（長壽命化）、燃料消耗的進一步改善 的充電接受性改善為目的，正在研討鉛蓄電池與堿性蓄電池的并聯(lián)化。
[0003] 在與上述鉛電池并聯(lián)連接的堿性蓄電池（例如，專利文獻1)中，除了高輸出（低 電阻）以外，還要求在設置于發(fā)動機室（環(huán)境溫度為60°C以上的區(qū)域）的情況下也能夠耐 受這樣的高溫的高溫耐久性能。
[0004] 在先技術文獻
[0005] 專利文獻
[0006] 專利文獻I : JP特開2007-258075號公報

【發(fā)明內容】

[0007] 發(fā)明要解決的課題
[0008] 但是，在設置于發(fā)動機室的情況下，堿性蓄電池會進行正極極板獲取電解液中的 水、陽離子而導致極板發(fā)生膨脹的膨化，隔膜所保持的電解液量減少，會產生因隔膜干涸 (dry-out)引起的電阻增大。因此，在設置于發(fā)動機室中的情況下，為了得到所希望的高溫 耐久性能也需要抑制隔膜干涸。
[0009] 用于解決課題的手段
[0010] 為了解決上述課題，在本發(fā)明中，堿性蓄電池在包裝罐內具備堿性電解液，同時還 具備包含以氧化鎳作為主正極活性物質的鎳正極、以儲氫合金作為負極活性物質的儲氫合 金負極和隔膜的電極組，特征在于，上述堿性電解液添加了從鎢化合物、鉬化合物、鈮化合 物中選擇出的任意1種以上的化合物，從上述鎢化合物、鉬化合物、鈮化合物中選擇出的任 意1種以上的化合物的添加量在每Ig電解液中是20mg以上且50mg以下，上述隔膜是由纖 維徑不同的纖維A和纖維B(纖維徑A <B)形成的無紡布，單位面積重量（目付）為55g/ m2以下，纖維A的調配量為10質量％以上且20質量％以下，加壓保液率為5. 1 %以上。此 夕卜，優(yōu)選每單位正極容量的堿性電解液量為2. 4g/Ah以上且3. 3g/Ah以下。
[0011] 發(fā)明效果
[0012] 如果是上述結構，則能夠提供一種除了高輸出（低電阻）以外，在設置于發(fā)動機室 的情況下還能夠具有耐受高溫的高溫耐久性能的堿性蓄電池以及使用該堿性蓄電池的蓄 電池系統(tǒng)。
【附圖說明】
[0013] 圖1是示意性表示本發(fā)明以及比較例的堿性蓄電池的剖面圖。
【具體實施方式】
[0014] 接著，以下詳細說明本發(fā)明的實施方式，但是本發(fā)明不限于此，能夠在不改變其主 旨的范圍內進行適當變更來實施。
[0015] 1.鎳正極
[0016] 在成為基板的鎳燒結基板的多孔內填充活性物質來使該活性物質成為規(guī)定的填 充量，由此形成本發(fā)明的鎳正極11。在該情況下，鎳燒結基板使用如下那樣制作成的基板。 例如，在鎳粉末中混合作為增稠劑的甲基纖維素 （methyl cellulose :MC)、高分子中空微小 球體（例如，孔徑為60μπι)以及水來進行混煉，由此制作鎳漿料。接著，在由鍍鎳鋼板構成 的沖孔金屬的兩面涂敷鎳漿料后，在還原性環(huán)境下，在l〇〇〇°C下進行加熱，使增稠劑、高分 子中空微小球體消失，并且對鎳粉末彼此進行燒結，由此制作。另外，利用壓汞法（Fisons Instruments ( 7 7 < y y X < y只V 7 V )制Pascal 140)來對得到的多孔性鎳基板 進行測量，多孔度為85%。
[0017] 接著，使上述鎳燒結基板浸漬到由硝酸鎳、硝酸鈷、硝酸鋅構成的浸漬液中，然后， 浸漬到80°C (8mol/L)的堿性溶液（例如氫氧化鈉水溶液）中使其發(fā)生反應，由此轉變成氫 氧化鎳、氫氧化鈷、氫氧化鋅并使它們在細孔內發(fā)生變化，之后，進行沖洗和干燥。重復7次 該浸漬循環(huán)，并將以規(guī)定量的氫氧化鎳作為主體的活性物質填充到基板內，由此得到燒結 式正極。
[0018] 2.儲氫合金負極
[0019] 儲氫合金負極12是將儲氫合金漿料涂敷到由沖孔金屬形成的負極芯體上而形成 的。在該情況下，儲氫合金是以規(guī)定的摩爾比的比例將釹（Nd)、鎂（Mg)、鎳（Ni)、鋁（Al) 混合，利用高頻感應電爐使該混合物溶解，使該溶解物熔化后快速冷卻，制作出組成式為 Nda9Mga Piai3Ala2的儲氫合金的錠塊。接著，針對所得到的儲氫合金的錠塊，利用DSC (示 差掃描熱量分析儀）來測量熔點（Tm)。之后，在比儲氫合金的錠塊的熔點（Tm)低30°C的 溫度（Ta = Tm-30°C )的氬氣環(huán)境下進行規(guī)定時間（該情況下是10小時）的熱處理，由此 進行均一化。
[0020] 接著，將熱處理后的儲氫合金錠塊在惰性環(huán)境下進行機械粉碎，并通過篩選來分 選出殘留于400網孔?200網孔之間的合金粉末。另外，借助激光衍射/散射式粒度分布 測量裝置來測量粒度分布的結果，與質量積分50%相當?shù)钠骄綖?5 μπι。將這種粉末 作為儲氫合金粉末。之后，相對于所得到的儲氫合金粒子100質量部，加入〇. 5質量部的作 為非水溶性高分子粘合劑的SBR(丁苯膠乳：styrene-butadiene latex)、0. 3質量部的作 為增稠劑的CMC(羧甲基纖維素 ：carboxymethyl cellulose)以及適量的純水并進行混煉， 調制出儲氫合金漿料。然后，在由沖孔金屬（鍍鎳鋼板制）形成的負極芯體的兩面涂敷所 得到的儲氫合金漿料，然后在100 °C下使其干燥，滾軋成規(guī)定的填充密度，然后切斷成規(guī)定 的尺寸，制作出儲氫合金負極12。
[0021] 3.隔膜
[0022] 隔膜13是對由具有單一結構的超細纖維A和具有復合結構的芯鞘型熱熔纖維B 形成的無紡布實施了親水化處理而得到的。上述纖維由聚烯烴系合成樹脂形成，例如能夠 使用聚乙烯、聚丙烯等合成樹脂。作為無紡布制法，雖然通過例如干式法、濕式法、紡粘法 (spunbond)、恪噴法（Melt blown)等來制作，但是從致密性的觀點出發(fā)，優(yōu)選濕式法。
[0023] 芯鞘型熱熔纖維被聚烯烴系合成樹脂的鞘材覆蓋，芯鞘型熱熔纖維本身發(fā)生熔合 而能夠構成無紡布。此外，通過增加超細纖維的調配量來使得平均纖維徑會降低，制作出具 有致密的結構的無紡布。這樣，如表2所示，制作出超細纖維A的調配量不同的隔膜。
[0024] 4.電解液
[0025] 電解液是在將氫氧化鉀、氫氧化鈉、氫氧化鋰調整成規(guī)定的摩爾比而成為堿性濃 度的混合水溶液中添加了從鎢化合物、鉬化合物、鈮化合物中選擇出的任意1種以上的化 合物而成的。在該情況下，如表2所示，按照每Ig上述電解液成為規(guī)定量的方式添加鎢、鉬、 鈮。
[0026] 5.鎳-氫蓄電池
[0027] 使用如上述那樣制作出的鎳正極11和儲氫合金負極12,在它們之間插入隔膜13 并卷繞成渦旋狀，制作出渦旋狀電極組。另外，在這樣制作出的渦旋狀電極組的上部露出有 鎳正極11的芯體露出部11c，在其下部露出有儲氫合金電極12的芯體露出部12c。接著， 將負極集電體14焊接到露出于所得到的渦旋狀電極組的下端面的芯體露出部12c，并且將 正極集電體15焊接到露出于渦旋狀電極組的上端面的鎳電極11的芯體露出部Ilc上，作 為電極體。
[0028] 接著，將所得到的電極體容納到對鐵實施了鍍鎳的有底筒狀的包裝罐（底面的外 面成為負極外部端子）17內，然后將負極集電體14焊接到包裝罐17的內底面。另一方面， 將從正極集電體15延伸出的集電引線部15a焊接到封口體18的底部。另外，在封口體18 設置正極帽18a，在該正極帽18a內配置有由變成規(guī)定的壓力時發(fā)生變形的閥體18b和彈簧 18c構成的壓力閥（未圖示）。
[0029] 接著，在包裝罐17的上部外周部形成環(huán)狀槽部17a，然后注入堿性電解液，在形成 于包裝罐17的上部的環(huán)狀槽部17a上搭載被安裝于封口體18的外周部的絕緣墊片19。之 后，對包裝罐17的開口邊緣17b進行填塞，由此制作出電池容量為6. OAh的鎳-氫蓄電池 10。
[0030] 6.試驗
[0031] (1)隔膜加壓保液率
[0032] 將隔膜切斷成直徑為30mm，在溫度20°C、相對濕度65%下達到水分平衡后，測量 質量W1。接著，在浸漬到比重1.3(20°C)的氫氧化鉀中1個小時后，用直徑30mm的濾紙從 上下夾住該隔膜，通過加壓泵施加30秒間的60kg/cm2的壓力。測量加壓后的隔膜質量W2， 由下述式計算出加壓保液率。
[0033] 加壓保液率=(W2-W1)/W1X100
[0034] (2)壽命特性
[0035] 通過以下條件下的充放電循環(huán)來評價壽命特性。
[0036] 環(huán)境溫度：60°C ±3°C (對應于環(huán)境溫度為60°C以上的發(fā)動機室來設定）
[0037] 第1放電：以放電電流20A± IA進行59. 0秒±0. 2秒
[0038] 第2放電：以放電電流150A± IA進行I. 0秒±0. 2秒
[0039] 充電：以充電電壓1.40V±0. OlV(限制電流100. 0A±0. 5A)進行60. 0秒±0. 3秒 充電
[0040] 在第2放電中，將確認最終電壓不足0. 9V時的循環(huán)數(shù)設為壽命特性。
[0041] 5.試驗結果
[0042] (1)隔膜加壓保液率
[0043] 表1示出隔膜加壓保液率的測量結果。確認到，通過增加超細纖維A的調配量，加 壓保液率會增大。認為這是因為，通過增加超細纖維A的調配量，平均纖維徑降低，在具有 致密的結構的同時耐壓縮性增大。另一方面，在超細纖維A的調配量不足10質量％的區(qū)域 中，加壓保液率大幅降低。認為這是因為，比表面積減少，所以無法得到充分的保液持性。
[0044] [表 1]
[0045]
【主權項】
1. 一種堿性蓄電池，在包裝罐內具備堿性電解液的同時還具備由w氨氧化鑲作為主 正極活性物質的鑲正極、W儲氨合金作為負極活性物質的儲氨合金負極和隔膜構成的電極 組，該堿性蓄電池的特征在于， 上述堿性電解液添加了從鶴化合物、鋼化合物、魄化合物中選擇出的任意1種W上的 化合物，從上述鶴化合物、上述鋼化合物、上述魄化合物中選擇出的任意1種W上的化合物 的添加量在每Ig電解液中為20mg W上且50mg W下， 上述隔膜是由纖維徑不同的纖維A和纖維B形成的無紡布，單位面積重量為55g/m2W 下，纖維A的調配量為10質量％ W上且20質量％ ^下，并且加壓保液率為5. 1 % W上，其 中，纖維徑是A <B。
2. 根據(jù)權利要求1所述的堿性蓄電池，其特征在于， 上述堿性電解液的每單位正極容量的堿性電解液量為2. 4g/Ah W上且3. 3g/Ah W下。
3. -種蓄電池系統(tǒng)，使用了權利要求1或2所述的堿性蓄電池。
【專利摘要】能夠提供一種具有高輸出以及高溫耐久性能的堿性蓄電池以及使用該堿性蓄電池的蓄電池系統(tǒng)。堿性蓄電池中，堿性電解液添加了從鎢化合物、鉬化合物、鈮化合物中選擇出的任意1種以上的化合物，上述鎢化合物等的添加量在每1g電解液中為20mg以上且50mg以下，隔膜是由纖維徑不同的纖維A和纖維B(纖維徑A＜B)形成的無紡布，單位面積重量為55g/m2以下，纖維A的調配量為10質量％以上且20質量％以下，并且加壓保液率為5.1％以上。
【IPC分類】H01M10-30, H01M2-16
【公開號】CN104584314
【申請?zhí)枴緾N201380043783
【發(fā)明人】坂谷敏宏, 杉井裕政, 越智誠, 川瀨龍二
【申請人】三洋電機株式會社
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2013年9月24日
【公告號】WO2014050074A1