碱性蓄电池以及使用该碱性蓄电池的蓄电池系统的制作方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及适于怠速停止（idling stop)用途的碱性蓄电池以及使用该碱性蓄电 池的蓄电池系统。
【背景技术】
[0002] 近年，以实现怠速停止用铅电池的负载减轻（长寿命化）、燃料消耗的进一步改善 的充电接受性改善为目的，正在研讨铅蓄电池与碱性蓄电池的并联化。
[0003] 在与上述铅电池并联连接的碱性蓄电池（例如，专利文献1)中，除了高输出（低 电阻）以外，还要求在设置于发动机室（环境温度为60°C以上的区域）的情况下也能够耐 受这样的高温的高温耐久性能。
[0004] 在先技术文献
[0005] 专利文献
[0006] 专利文献I : JP特开2007-258075号公报
【发明内容】
[0007] 发明要解决的课题
[0008] 但是，在设置于发动机室的情况下，碱性蓄电池会进行正极极板获取电解液中的 水、阳离子而导致极板发生膨胀的膨化，隔膜所保持的电解液量减少，会产生因隔膜干涸 (dry-out)引起的电阻增大。因此，在设置于发动机室中的情况下，为了得到所希望的高温 耐久性能也需要抑制隔膜干涸。
[0009] 用于解决课题的手段
[0010] 为了解决上述课题，在本发明中，碱性蓄电池在包装罐内具备碱性电解液，同时还 具备包含以氧化镍作为主正极活性物质的镍正极、以储氢合金作为负极活性物质的储氢合 金负极和隔膜的电极组，特征在于，上述碱性电解液添加了从钨化合物、钼化合物、铌化合 物中选择出的任意1种以上的化合物，从上述钨化合物、钼化合物、铌化合物中选择出的任 意1种以上的化合物的添加量在每Ig电解液中是20mg以上且50mg以下，上述隔膜是由纤 维径不同的纤维A和纤维B(纤维径A <B)形成的无纺布，单位面积重量（目付）为55g/ m2以下，纤维A的调配量为10质量％以上且20质量％以下，加压保液率为5. 1 %以上。此 夕卜，优选每单位正极容量的碱性电解液量为2. 4g/Ah以上且3. 3g/Ah以下。
[0011] 发明效果
[0012] 如果是上述结构，则能够提供一种除了高输出（低电阻）以外，在设置于发动机室 的情况下还能够具有耐受高温的高温耐久性能的碱性蓄电池以及使用该碱性蓄电池的蓄 电池系统。
【附图说明】
[0013] 图1是示意性表示本发明以及比较例的碱性蓄电池的剖面图。
【具体实施方式】
[0014] 接着，以下详细说明本发明的实施方式，但是本发明不限于此，能够在不改变其主 旨的范围内进行适当变更来实施。
[0015] 1.镍正极
[0016] 在成为基板的镍烧结基板的多孔内填充活性物质来使该活性物质成为规定的填 充量，由此形成本发明的镍正极11。在该情况下，镍烧结基板使用如下那样制作成的基板。 例如，在镍粉末中混合作为增稠剂的甲基纤维素 （methyl cellulose :MC)、高分子中空微小 球体（例如，孔径为60μπι)以及水来进行混炼，由此制作镍浆料。接着，在由镀镍钢板构成 的冲孔金属的两面涂敷镍浆料后，在还原性环境下，在l〇〇〇°C下进行加热，使增稠剂、高分 子中空微小球体消失，并且对镍粉末彼此进行烧结，由此制作。另外，利用压汞法（Fisons Instruments ( 7 7 < y y X < y只V 7 V )制Pascal 140)来对得到的多孔性镍基板 进行测量，多孔度为85%。
[0017] 接着，使上述镍烧结基板浸渍到由硝酸镍、硝酸钴、硝酸锌构成的浸渍液中，然后， 浸渍到80°C (8mol/L)的碱性溶液（例如氢氧化钠水溶液）中使其发生反应，由此转变成氢 氧化镍、氢氧化钴、氢氧化锌并使它们在细孔内发生变化，之后，进行冲洗和干燥。重复7次 该浸渍循环，并将以规定量的氢氧化镍作为主体的活性物质填充到基板内，由此得到烧结 式正极。
[0018] 2.储氢合金负极
[0019] 储氢合金负极12是将储氢合金浆料涂敷到由冲孔金属形成的负极芯体上而形成 的。在该情况下，储氢合金是以规定的摩尔比的比例将钕（Nd)、镁（Mg)、镍（Ni)、铝（Al) 混合，利用高频感应电炉使该混合物溶解，使该溶解物熔化后快速冷却，制作出组成式为 Nda9Mga Piai3Ala2的储氢合金的锭块。接着，针对所得到的储氢合金的锭块，利用DSC (示 差扫描热量分析仪）来测量熔点（Tm)。之后，在比储氢合金的锭块的熔点（Tm)低30°C的 温度（Ta = Tm-30°C )的氩气环境下进行规定时间（该情况下是10小时）的热处理，由此 进行均一化。
[0020] 接着，将热处理后的储氢合金锭块在惰性环境下进行机械粉碎，并通过筛选来分 选出残留于400网孔?200网孔之间的合金粉末。另外，借助激光衍射/散射式粒度分布 测量装置来测量粒度分布的结果，与质量积分50%相当的平均粒径为25 μπι。将这种粉末 作为储氢合金粉末。之后，相对于所得到的储氢合金粒子100质量部，加入〇. 5质量部的作 为非水溶性高分子粘合剂的SBR(丁苯胶乳：styrene-butadiene latex)、0. 3质量部的作 为增稠剂的CMC(羧甲基纤维素 ：carboxymethyl cellulose)以及适量的纯水并进行混炼， 调制出储氢合金浆料。然后，在由冲孔金属（镀镍钢板制）形成的负极芯体的两面涂敷所 得到的储氢合金浆料，然后在100 °C下使其干燥，滚轧成规定的填充密度，然后切断成规定 的尺寸，制作出储氢合金负极12。
[0021] 3.隔膜
[0022] 隔膜13是对由具有单一结构的超细纤维A和具有复合结构的芯鞘型热熔纤维B 形成的无纺布实施了亲水化处理而得到的。上述纤维由聚烯烃系合成树脂形成，例如能够 使用聚乙烯、聚丙烯等合成树脂。作为无纺布制法，虽然通过例如干式法、湿式法、纺粘法 (spunbond)、恪喷法（Melt blown)等来制作，但是从致密性的观点出发，优选湿式法。
[0023] 芯鞘型热熔纤维被聚烯烃系合成树脂的鞘材覆盖，芯鞘型热熔纤维本身发生熔合 而能够构成无纺布。此外，通过增加超细纤维的调配量来使得平均纤维径会降低，制作出具 有致密的结构的无纺布。这样，如表2所示，制作出超细纤维A的调配量不同的隔膜。
[0024] 4.电解液
[0025] 电解液是在将氢氧化钾、氢氧化钠、氢氧化锂调整成规定的摩尔比而成为碱性浓 度的混合水溶液中添加了从钨化合物、钼化合物、铌化合物中选择出的任意1种以上的化 合物而成的。在该情况下，如表2所示，按照每Ig上述电解液成为规定量的方式添加钨、钼、 铌。
[0026] 5.镍-氢蓄电池
[0027] 使用如上述那样制作出的镍正极11和储氢合金负极12,在它们之间插入隔膜13 并卷绕成涡旋状，制作出涡旋状电极组。另外，在这样制作出的涡旋状电极组的上部露出有 镍正极11的芯体露出部11c，在其下部露出有储氢合金电极12的芯体露出部12c。接着， 将负极集电体14焊接到露出于所得到的涡旋状电极组的下端面的芯体露出部12c，并且将 正极集电体15焊接到露出于涡旋状电极组的上端面的镍电极11的芯体露出部Ilc上，作 为电极体。
[0028] 接着，将所得到的电极体容纳到对铁实施了镀镍的有底筒状的包装罐（底面的外 面成为负极外部端子）17内，然后将负极集电体14焊接到包装罐17的内底面。另一方面， 将从正极集电体15延伸出的集电引线部15a焊接到封口体18的底部。另外，在封口体18 设置正极帽18a，在该正极帽18a内配置有由变成规定的压力时发生变形的阀体18b和弹簧 18c构成的压力阀（未图示）。
[0029] 接着，在包装罐17的上部外周部形成环状槽部17a，然后注入碱性电解液，在形成 于包装罐17的上部的环状槽部17a上搭载被安装于封口体18的外周部的绝缘垫片19。之 后，对包装罐17的开口边缘17b进行填塞，由此制作出电池容量为6. OAh的镍-氢蓄电池 10。
[0030] 6.试验
[0031] (1)隔膜加压保液率
[0032] 将隔膜切断成直径为30mm，在温度20°C、相对湿度65%下达到水分平衡后，测量 质量W1。接着，在浸渍到比重1.3(20°C)的氢氧化钾中1个小时后，用直径30mm的滤纸从 上下夹住该隔膜，通过加压泵施加30秒间的60kg/cm2的压力。测量加压后的隔膜质量W2， 由下述式计算出加压保液率。
[0033] 加压保液率=(W2-W1)/W1X100
[0034] (2)寿命特性
[0035] 通过以下条件下的充放电循环来评价寿命特性。
[0036] 环境温度：60°C ±3°C (对应于环境温度为60°C以上的发动机室来设定）
[0037] 第1放电：以放电电流20A± IA进行59. 0秒±0. 2秒
[0038] 第2放电：以放电电流150A± IA进行I. 0秒±0. 2秒
[0039] 充电：以充电电压1.40V±0. OlV(限制电流100. 0A±0. 5A)进行60. 0秒±0. 3秒 充电
[0040] 在第2放电中，将确认最终电压不足0. 9V时的循环数设为寿命特性。
[0041] 5.试验结果
[0042] (1)隔膜加压保液率
[0043] 表1示出隔膜加压保液率的测量结果。确认到，通过增加超细纤维A的调配量，加 压保液率会增大。认为这是因为，通过增加超细纤维A的调配量，平均纤维径降低，在具有 致密的结构的同时耐压缩性增大。另一方面，在超细纤维A的调配量不足10质量％的区域 中，加压保液率大幅降低。认为这是因为，比表面积减少，所以无法得到充分的保液持性。
[0044] [表 1]
[0045]
【主权项】
1. 一种碱性蓄电池，在包装罐内具备碱性电解液的同时还具备由w氨氧化镶作为主 正极活性物质的镶正极、W储氨合金作为负极活性物质的储氨合金负极和隔膜构成的电极 组，该碱性蓄电池的特征在于， 上述碱性电解液添加了从鹤化合物、钢化合物、魄化合物中选择出的任意1种W上的 化合物，从上述鹤化合物、上述钢化合物、上述魄化合物中选择出的任意1种W上的化合物 的添加量在每Ig电解液中为20mg W上且50mg W下， 上述隔膜是由纤维径不同的纤维A和纤维B形成的无纺布，单位面积重量为55g/m2W 下，纤维A的调配量为10质量％ W上且20质量％ ^下，并且加压保液率为5. 1 % W上，其 中，纤维径是A <B。
2. 根据权利要求1所述的碱性蓄电池，其特征在于， 上述碱性电解液的每单位正极容量的碱性电解液量为2. 4g/Ah W上且3. 3g/Ah W下。
3. -种蓄电池系统，使用了权利要求1或2所述的碱性蓄电池。
【专利摘要】能够提供一种具有高输出以及高温耐久性能的碱性蓄电池以及使用该碱性蓄电池的蓄电池系统。碱性蓄电池中，碱性电解液添加了从钨化合物、钼化合物、铌化合物中选择出的任意1种以上的化合物，上述钨化合物等的添加量在每1g电解液中为20mg以上且50mg以下，隔膜是由纤维径不同的纤维A和纤维B(纤维径A＜B)形成的无纺布，单位面积重量为55g/m2以下，纤维A的调配量为10质量％以上且20质量％以下，并且加压保液率为5.1％以上。
【IPC分类】H01M10-30, H01M2-16
【公开号】CN104584314
【申请号】CN201380043783
【发明人】坂谷敏宏, 杉井裕政, 越智诚, 川濑龙二
【申请人】三洋电机株式会社
【公开日】2015年4月29日
【申请日】2013年9月24日
【公告号】WO2014050074A1