JPH0785847A - 密閉式アルカリ蓄電池の単位電池および電池システム - Google Patents
密閉式アルカリ蓄電池の単位電池および電池システムInfo
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 電極群と電槽を接触させ、さらに隣接する各
単電池はその電槽外側面に沿って空気が流通する空間を
保持しつつ接触させ、それらを集合方向に保持体で拘束
して空間に送風することにより、電槽の変形や膨脹がな
く、電池内部で発生した熱を電池外部に効率良く放ち、
各単電池の容量バラツキを少なくし、サイクル寿命に優
れた単位電池と電池システムを提供する。 【構成】 複数の単電池をもち、各単電池は電極群の最
外部の少なくとも一部が電槽と接し、さらに各単電池は
隣接する単電池と電槽部分の少なくとも一部が接してい
るとともに隣接する単電池との間には空気が少なくとも
一方向に通過できる空間を設けて単位電池とし、この単
位電池は保持体によりその集合方向の両端の全面もしく
は一部分が拘束されている構成とした。
単電池はその電槽外側面に沿って空気が流通する空間を
保持しつつ接触させ、それらを集合方向に保持体で拘束
して空間に送風することにより、電槽の変形や膨脹がな
く、電池内部で発生した熱を電池外部に効率良く放ち、
各単電池の容量バラツキを少なくし、サイクル寿命に優
れた単位電池と電池システムを提供する。 【構成】 複数の単電池をもち、各単電池は電極群の最
外部の少なくとも一部が電槽と接し、さらに各単電池は
隣接する単電池と電槽部分の少なくとも一部が接してい
るとともに隣接する単電池との間には空気が少なくとも
一方向に通過できる空間を設けて単位電池とし、この単
位電池は保持体によりその集合方向の両端の全面もしく
は一部分が拘束されている構成とした。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、比較的大容量の密閉式
アルカリ蓄電池の単位電池および密閉式アルカリ蓄電池
システムに関するものである。
アルカリ蓄電池の単位電池および密閉式アルカリ蓄電池
システムに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】密閉形アルカリ蓄電池は、ニカド電池お
よびニッケル・水素蓄電池で代表され、エネルギー密度
が高く、信頼性に優れていることからポータブル機器、
例えばビデオテ−プレコ−ダ、ラップトップコンピュー
タ、携帯電話等の電源として数多く使用されている。
よびニッケル・水素蓄電池で代表され、エネルギー密度
が高く、信頼性に優れていることからポータブル機器、
例えばビデオテ−プレコ−ダ、ラップトップコンピュー
タ、携帯電話等の電源として数多く使用されている。
【０００３】これらの単電池は、ケースが金属製であ
り、形状は円筒または角型で、容量は０．５〜３Ａｈ程
度の主に小型の密閉形アルカリ蓄電池である。実際の使
用においては、数個から十数個の単電池を樹脂ケースや
チュ−ブの中に収納して使用するのが一般的である。
り、形状は円筒または角型で、容量は０．５〜３Ａｈ程
度の主に小型の密閉形アルカリ蓄電池である。実際の使
用においては、数個から十数個の単電池を樹脂ケースや
チュ−ブの中に収納して使用するのが一般的である。
【０００４】これらの小型の密閉形アルカリ蓄電池は、
電池容量が０．５〜３Ａｈ程度であるため、充放電時に
おける単電池当たりの発熱量は少ない。したがって、樹
脂ケースやチュ−ブの中に収納して使用した場合、発熱
と放熱のバランスが適切に行われため、電池の温度上昇
に関する顕著な課題はなかった。また、アルカリ蓄電池
の電極群は充放電の繰返しにより膨脹するが、ケースは
金属製の円筒形であるため、電極群の膨脹によるケース
の変形等の顕著な課題はなかった。角型の場合も小型で
あるため、ケース等に特別な工夫は必要とされなかっ
た。
電池容量が０．５〜３Ａｈ程度であるため、充放電時に
おける単電池当たりの発熱量は少ない。したがって、樹
脂ケースやチュ−ブの中に収納して使用した場合、発熱
と放熱のバランスが適切に行われため、電池の温度上昇
に関する顕著な課題はなかった。また、アルカリ蓄電池
の電極群は充放電の繰返しにより膨脹するが、ケースは
金属製の円筒形であるため、電極群の膨脹によるケース
の変形等の顕著な課題はなかった。角型の場合も小型で
あるため、ケース等に特別な工夫は必要とされなかっ
た。
【０００５】しかし、最近になって、家電製品から電気
自動車に至る移動用電源にエネルギー密度が高い高信頼
性の中・大型電池（ここでの中型電池は容量１０〜１０
０Ａｈ、大型電池は容量１００Ａｈ以上と定義し、使用
個数はいずれも数個から数百個とする。）が強く要望さ
れている。中・大型電池としては、開放形のニカド電池
や鉛蓄電池がエネルギー貯蔵用やＵＰＳ用等に用いられ
ているが、使用期間での注液等のメンテナンスの繁雑さ
がある。したがって、家電製品から電気自動車に至る移
動用電源としては、電池のメンテナンスフリー化、すな
わち密閉化が必要である。以上のように、家電製品から
電気自動車に至る移動用電源としてアルカリ蓄電池を用
いる場合、電池の密閉化と中・大型化を同時に行う必要
がある。
自動車に至る移動用電源にエネルギー密度が高い高信頼
性の中・大型電池（ここでの中型電池は容量１０〜１０
０Ａｈ、大型電池は容量１００Ａｈ以上と定義し、使用
個数はいずれも数個から数百個とする。）が強く要望さ
れている。中・大型電池としては、開放形のニカド電池
や鉛蓄電池がエネルギー貯蔵用やＵＰＳ用等に用いられ
ているが、使用期間での注液等のメンテナンスの繁雑さ
がある。したがって、家電製品から電気自動車に至る移
動用電源としては、電池のメンテナンスフリー化、すな
わち密閉化が必要である。以上のように、家電製品から
電気自動車に至る移動用電源としてアルカリ蓄電池を用
いる場合、電池の密閉化と中・大型化を同時に行う必要
がある。
【０００６】すなわち、単電池の密閉化を図りつつ、単
電池の電気容量の増大と電池電圧を増加するために多数
の単電池を直列に接続することが必要である。
電池の電気容量の増大と電池電圧を増加するために多数
の単電池を直列に接続することが必要である。
【０００７】電池は、充放電にともなって電極反応によ
る反応熱やジュ−ル熱が発生する。単電池の電気容量の
増大および密閉化により発生する熱量は増加し、電池外
部への放熱が遅れ、発生した熱が電池内部に蓄積される
結果、小型電池よりも電池内部の温度が上昇する。ま
た、このような大容量の単電池を直列に接続した単位電
池や単位電池を直列に接続した組電池は、数十セルから
数百セルを隣接するように配置される。このような課題
を解決するために、特開平３ー２９１８６７号公報で
は、正極と負極と電解液とによって構成され、充電時に
発熱を伴う単蓄電池を多数個配列したシステムにおい
て、各単電池間に空気が流通する空間を設けると共に、
その空間幅／単電池幅が、０．１〜１．０の範囲にある
ことを特徴とした蓄電池システムの放熱装置が提案され
ている。
る反応熱やジュ−ル熱が発生する。単電池の電気容量の
増大および密閉化により発生する熱量は増加し、電池外
部への放熱が遅れ、発生した熱が電池内部に蓄積される
結果、小型電池よりも電池内部の温度が上昇する。ま
た、このような大容量の単電池を直列に接続した単位電
池や単位電池を直列に接続した組電池は、数十セルから
数百セルを隣接するように配置される。このような課題
を解決するために、特開平３ー２９１８６７号公報で
は、正極と負極と電解液とによって構成され、充電時に
発熱を伴う単蓄電池を多数個配列したシステムにおい
て、各単電池間に空気が流通する空間を設けると共に、
その空間幅／単電池幅が、０．１〜１．０の範囲にある
ことを特徴とした蓄電池システムの放熱装置が提案され
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
場合、各単電池間に空気が流通する空間を設けると共
に、その空間幅／単蓄電池幅を０．１〜１．０の範囲と
するだけでは、実際の使用に際しては以下のような課題
を有する。
場合、各単電池間に空気が流通する空間を設けると共
に、その空間幅／単蓄電池幅を０．１〜１．０の範囲と
するだけでは、実際の使用に際しては以下のような課題
を有する。
【０００９】充放電の繰返しにより発電要素群が膨脹
するため、電槽の変形を起こし、空間幅／単電池幅が変
化して空気の流通が困難となる。単電池間の空間を一定
に保つためには電槽の強度を向上させる必要がある。電
槽の強度を向上させるには厚みを厚くする必要があり、
その結果、電池重量や体積が増加し電池のエネルギー密
度が実質的に低下する。
するため、電槽の変形を起こし、空間幅／単電池幅が変
化して空気の流通が困難となる。単電池間の空間を一定
に保つためには電槽の強度を向上させる必要がある。電
槽の強度を向上させるには厚みを厚くする必要があり、
その結果、電池重量や体積が増加し電池のエネルギー密
度が実質的に低下する。
【００１０】単電池内の内圧上昇により電槽が膨脹
し、空気が流通する空間幅を一定に保つことが困難とな
る。電池内の圧力膨脹による電槽の変形を防止するため
には電槽の強度を向上させる必要がある。と同様に電
槽の強度を向上させるために電槽重量や体積が増加し、
その結果、重量エネルギー密度や体積エネルギー密度が
減少する。
し、空気が流通する空間幅を一定に保つことが困難とな
る。電池内の圧力膨脹による電槽の変形を防止するため
には電槽の強度を向上させる必要がある。と同様に電
槽の強度を向上させるために電槽重量や体積が増加し、
その結果、重量エネルギー密度や体積エネルギー密度が
減少する。
【００１１】このの課題を解決するためには、単位
電池レベル（単電池が５〜４０個程度）で電槽の変形を
防止する必要がある。
電池レベル（単電池が５〜４０個程度）で電槽の変形を
防止する必要がある。
【００１２】また、電槽が膨脹変形した場合、発電要
素群と電槽の間に空間が生じる。発電要素群と電槽の間
に空間が存在すると、発電要素群で発生した熱が電槽に
伝わる速度は極端に減少する。したがって、電槽が膨脹
変形しないように単位電池レベルで補強し、常に電槽と
極板群を接触させる必要がある。
素群と電槽の間に空間が生じる。発電要素群と電槽の間
に空間が存在すると、発電要素群で発生した熱が電槽に
伝わる速度は極端に減少する。したがって、電槽が膨脹
変形しないように単位電池レベルで補強し、常に電槽と
極板群を接触させる必要がある。
【００１３】単電池を多数個用いたシステムが考えら
れているが、移動用電源として用いる場合には、単位電
池（単電池が５〜４０個程度）や組電池（単位電池を２
個以上、単電池数に換算すると約１０〜３００個）の状
態で、数個〜数百個の各単電池の電池容量等の電池性能
バラツキの低減やエネルギー密度等の電池性能の向上、
さらには振動によるズレ防止等の機械的強度を向上する
工夫を施す必要がある。
れているが、移動用電源として用いる場合には、単位電
池（単電池が５〜４０個程度）や組電池（単位電池を２
個以上、単電池数に換算すると約１０〜３００個）の状
態で、数個〜数百個の各単電池の電池容量等の電池性能
バラツキの低減やエネルギー密度等の電池性能の向上、
さらには振動によるズレ防止等の機械的強度を向上する
工夫を施す必要がある。
【００１４】本発明はこのような課題を解決するもので
あり、単位電池や組電池でのエネルギー密度の低下や電
槽の変形の抑制、および単位電池や組電池の機械的強度
を向上したものである。その結果、充放電の繰返しや長
期間の使用においても単電池の電槽、単位電池や組電池
の変形やズレ等が生じなく、充放電時等に発生した電池
内の熱を電池系外へ効率よく放出でき、電池性能バラツ
キのない優れた単位電池とそのシステムを提供するもの
である。
あり、単位電池や組電池でのエネルギー密度の低下や電
槽の変形の抑制、および単位電池や組電池の機械的強度
を向上したものである。その結果、充放電の繰返しや長
期間の使用においても単電池の電槽、単位電池や組電池
の変形やズレ等が生じなく、充放電時等に発生した電池
内の熱を電池系外へ効率よく放出でき、電池性能バラツ
キのない優れた単位電池とそのシステムを提供するもの
である。
【００１５】
【課題を解決するための手段】上記の課題を解決するた
めに、セパレータを介した正極板と負極板とがそれぞれ
複数枚で構成された電極群とアルカリ電解液とが電槽部
に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封口された単電池
を、隣接する単電池と電気的に接続した集合電池（単位
電池）であって、各単電池内の電極群の最外部の少なく
とも一部が電槽と接し、さらに各単電池は隣接する単電
池と電槽部分の少なくとも一部が接しており、各単電池
は隣接する単電池との間に空気が少なくとも一方向に通
過できる空間を有し、単位電池は保持体によりその集合
方向の両端の全面もしくは一部分が拘束されている密閉
式アルカリ蓄電池の単位電池としたものである。
めに、セパレータを介した正極板と負極板とがそれぞれ
複数枚で構成された電極群とアルカリ電解液とが電槽部
に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封口された単電池
を、隣接する単電池と電気的に接続した集合電池（単位
電池）であって、各単電池内の電極群の最外部の少なく
とも一部が電槽と接し、さらに各単電池は隣接する単電
池と電槽部分の少なくとも一部が接しており、各単電池
は隣接する単電池との間に空気が少なくとも一方向に通
過できる空間を有し、単位電池は保持体によりその集合
方向の両端の全面もしくは一部分が拘束されている密閉
式アルカリ蓄電池の単位電池としたものである。
【００１６】また、セパレータを介した正極板と負極板
とが複数枚で構成された電極群とアルカリ電解液とが電
槽部に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封口された単電
池を隣接する単電池と電気的に接続した集合電池（単位
電池）であって、各単電池内の電極群の最外部の少なく
とも一部が電槽と接し、さらに各単電池は隣接する単電
池とスペーサーにより間隔が固定されており、スペーサ
ーは隣接する単電池との間に空気が少なくとも一方向に
通過できる空間を有し、単位電池は保持体によりその集
合方向の両端の全面もしくは一部分が拘束されている密
閉式アルカリ蓄電池の単位電池としたものである。
とが複数枚で構成された電極群とアルカリ電解液とが電
槽部に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封口された単電
池を隣接する単電池と電気的に接続した集合電池（単位
電池）であって、各単電池内の電極群の最外部の少なく
とも一部が電槽と接し、さらに各単電池は隣接する単電
池とスペーサーにより間隔が固定されており、スペーサ
ーは隣接する単電池との間に空気が少なくとも一方向に
通過できる空間を有し、単位電池は保持体によりその集
合方向の両端の全面もしくは一部分が拘束されている密
閉式アルカリ蓄電池の単位電池としたものである。
【００１７】密閉式アルカリ蓄電池システムは、セパレ
ータを介した正極板と負極板とが複数枚で構成された電
極群とアルカリ電解液とが電槽部に挿入され、安全弁を
備えた蓋部で封口された単電池の集合電池（単位電池）
を複数個組み合わせ、各単電池間および単位電池間は電
気的に接続された組電池であって、単電池内の電極群の
最外部の少なくとも一部が電槽と接しており、各単電池
は隣接する単電池との間に空気が少なくとも一方向に通
過できる空間を有していて、単位電池は保持体によりそ
の集合方向の両端の前面もしくは一部分が拘束されてお
り、組電池はキャリアに固定され、ファンまたはブロア
ーを用いて送風あるいは吸気、または送風および吸気の
両方により空気を強制的に通過させることを特徴とした
ものである。
ータを介した正極板と負極板とが複数枚で構成された電
極群とアルカリ電解液とが電槽部に挿入され、安全弁を
備えた蓋部で封口された単電池の集合電池（単位電池）
を複数個組み合わせ、各単電池間および単位電池間は電
気的に接続された組電池であって、単電池内の電極群の
最外部の少なくとも一部が電槽と接しており、各単電池
は隣接する単電池との間に空気が少なくとも一方向に通
過できる空間を有していて、単位電池は保持体によりそ
の集合方向の両端の前面もしくは一部分が拘束されてお
り、組電池はキャリアに固定され、ファンまたはブロア
ーを用いて送風あるいは吸気、または送風および吸気の
両方により空気を強制的に通過させることを特徴とした
ものである。
【００１８】
【作用】この構成により、各単電池内の電極群の最外部
の少なくとも一部が電槽と接し、さらに各単電池は隣接
する単電池と電槽部分の少なくとも一部が接し、単位電
池は保持体によりその集合方向の両端の全面もしくは一
部分を拘束して各単電池間に空気が少なくとも一方向に
通過できる空間を有するため、充放電の繰り返しによる
発電要素群の膨脹による電槽の変形や単電池内の内圧上
昇による電槽の膨脹が防止できる。単電池内の発電要素
群が充放電の繰り返しにより膨脹する力が発電要素群の
厚み方向に働いた場合、電槽には同様の方向に力が作用
して単電池間の幅が減少する。
の少なくとも一部が電槽と接し、さらに各単電池は隣接
する単電池と電槽部分の少なくとも一部が接し、単位電
池は保持体によりその集合方向の両端の全面もしくは一
部分を拘束して各単電池間に空気が少なくとも一方向に
通過できる空間を有するため、充放電の繰り返しによる
発電要素群の膨脹による電槽の変形や単電池内の内圧上
昇による電槽の膨脹が防止できる。単電池内の発電要素
群が充放電の繰り返しにより膨脹する力が発電要素群の
厚み方向に働いた場合、電槽には同様の方向に力が作用
して単電池間の幅が減少する。
【００１９】その結果、空気の通過が困難となり、種々
の電池特性や信頼性に支障をきたす。しかし、本発明の
構成では発電要素群と電槽部分と隣接する単電池の電槽
の部分が接触し間隔が固定され、単位電池が保持体によ
り単電池の集合方向に拘束しているため、膨脹する力が
発電要素群の厚み方向に働いた場合でも、単電池と単位
電池が固定されているため電槽の変形は生じない。単電
池内の内圧上昇による電槽の膨脹が発生した場合も同様
である。また、単位電池内で各単電池と隣接する単電池
との間にスペーサーを挿入し間隔を固定した場合も同様
な作用により、電槽の変形は生じない。したがって、充
電時や放電時に空気を常にセル間に均一に通過させるこ
とが可能となり、放熱効果に優れた単位電池を提供する
ことができる。本発明ではまた、セパレータを介した正
極板と負極板とが複数枚で構成された電極群とアルカリ
電解液とが電槽部に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封
口された単電池の集合電池（単位電池）を複数個組み合
わせ、各単電池間および単位電池間は電気的に接続され
た組電池を用いた密閉式アルカリ蓄電池システムであっ
て、単電池内の電極群の最外部の少なくとも一部が電槽
と接しており、各単電池は隣接する単電池との間に空気
が少なくとも一方向に通過できる空間を有し、単位電池
は保持体によりその集合方向の両端の前面もしくは一部
分が拘束されており、組電池はキャリアに固定され、フ
ァンまたはブロアーを用いて送風あるいは吸気、または
送風および吸気の両方により空気を強制的に通過させる
構成としたものである。
の電池特性や信頼性に支障をきたす。しかし、本発明の
構成では発電要素群と電槽部分と隣接する単電池の電槽
の部分が接触し間隔が固定され、単位電池が保持体によ
り単電池の集合方向に拘束しているため、膨脹する力が
発電要素群の厚み方向に働いた場合でも、単電池と単位
電池が固定されているため電槽の変形は生じない。単電
池内の内圧上昇による電槽の膨脹が発生した場合も同様
である。また、単位電池内で各単電池と隣接する単電池
との間にスペーサーを挿入し間隔を固定した場合も同様
な作用により、電槽の変形は生じない。したがって、充
電時や放電時に空気を常にセル間に均一に通過させるこ
とが可能となり、放熱効果に優れた単位電池を提供する
ことができる。本発明ではまた、セパレータを介した正
極板と負極板とが複数枚で構成された電極群とアルカリ
電解液とが電槽部に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封
口された単電池の集合電池（単位電池）を複数個組み合
わせ、各単電池間および単位電池間は電気的に接続され
た組電池を用いた密閉式アルカリ蓄電池システムであっ
て、単電池内の電極群の最外部の少なくとも一部が電槽
と接しており、各単電池は隣接する単電池との間に空気
が少なくとも一方向に通過できる空間を有し、単位電池
は保持体によりその集合方向の両端の前面もしくは一部
分が拘束されており、組電池はキャリアに固定され、フ
ァンまたはブロアーを用いて送風あるいは吸気、または
送風および吸気の両方により空気を強制的に通過させる
構成としたものである。
【００２０】本構成によると、単電池内の電極群の最外
部の少なくとも一部が電槽と接してるため電池内の熱を
効率良く電槽に伝達することができる。また、単位電池
は保持体によりその集合方向の両端の前面もしくは一部
分が拘束されているため、電池内圧の上昇や電極群の膨
脹により電槽の変形を抑制することが可能である。
部の少なくとも一部が電槽と接してるため電池内の熱を
効率良く電槽に伝達することができる。また、単位電池
は保持体によりその集合方向の両端の前面もしくは一部
分が拘束されているため、電池内圧の上昇や電極群の膨
脹により電槽の変形を抑制することが可能である。
【００２１】また、振動等による単電池間のズレも防止
できる。次に、このような単位電池からなる組電池を、
ファンまたはブロアーを用いて送風あるいは吸気、また
は送風および吸気の両方により空気を強制的に通過させ
る構成とすることにより、各電池間の空間部に均一に空
気を流すことができ、各電池の放熱が均一となる。その
結果、各電池間の温度が均一となり電池の容量バラツキ
を防止することができ、サイクル寿命特性を向上させる
ことができる。
できる。次に、このような単位電池からなる組電池を、
ファンまたはブロアーを用いて送風あるいは吸気、また
は送風および吸気の両方により空気を強制的に通過させ
る構成とすることにより、各電池間の空間部に均一に空
気を流すことができ、各電池の放熱が均一となる。その
結果、各電池間の温度が均一となり電池の容量バラツキ
を防止することができ、サイクル寿命特性を向上させる
ことができる。
【００２２】以上のように、本発明の構成とすることに
より電槽の変形や膨脹がなく、電池内で発生した熱を電
池外部に効率良く放出することにより、各電池の容量バ
ラツキを防止することができ、サイクル寿命特性に優れ
た単位電池とそのシステムを提供することができる。
より電槽の変形や膨脹がなく、電池内で発生した熱を電
池外部に効率良く放出することにより、各電池の容量バ
ラツキを防止することができ、サイクル寿命特性に優れ
た単位電池とそのシステムを提供することができる。
【００２３】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照しながら
説明する。
説明する。
【００２４】（実施例１）図１Ａ，Ｂ，Ｃに本発明で用
いた密閉式アルカリ蓄電池の単電池の構造図を示し、図
２Ａ，Ｂに単位電池の構造を示す。
いた密閉式アルカリ蓄電池の単電池の構造図を示し、図
２Ａ，Ｂに単位電池の構造を示す。
【００２５】電極群１は次のように作成した。正極板２
は活物質である水酸化ニッケル粉末を発泡状ニッケル多
孔体に充填し、所定の寸法に圧延・切断し、極板１枚当
たりの容量が１０Ａｈのニッケル正極を作成した。次
に、負極板３は電気化学的に水素の吸蔵放出が可能なＭ
ｍＮｉ3.6Ｃｏ0.7Ｍｎ0.4Ａｌ0.4の組成を有する水素吸
蔵合金粉末を結着剤とともにパンチングメタルに塗着
し、所定の寸法に圧延・切断し、極板１枚当たりの容量
が１３Ａｈの水素吸蔵合金負極を作成した。図１に示し
たように、これらの正・負極板をそれぞれ袋状のセパレ
ータで包み、セパレータで包まれた正極板１０枚と負極
板１１枚とを交互に組合せ、電極群１を作成した。な
お、電極群１は電槽４の内寸に対して約８５〜１００％
の厚みを有するように作成した。この電極群１に銅とニ
ッケルで構成された正極端子５と負極端子６を接続し、
黒色のポリプロピレン製の電槽４に挿入した。
は活物質である水酸化ニッケル粉末を発泡状ニッケル多
孔体に充填し、所定の寸法に圧延・切断し、極板１枚当
たりの容量が１０Ａｈのニッケル正極を作成した。次
に、負極板３は電気化学的に水素の吸蔵放出が可能なＭ
ｍＮｉ3.6Ｃｏ0.7Ｍｎ0.4Ａｌ0.4の組成を有する水素吸
蔵合金粉末を結着剤とともにパンチングメタルに塗着
し、所定の寸法に圧延・切断し、極板１枚当たりの容量
が１３Ａｈの水素吸蔵合金負極を作成した。図１に示し
たように、これらの正・負極板をそれぞれ袋状のセパレ
ータで包み、セパレータで包まれた正極板１０枚と負極
板１１枚とを交互に組合せ、電極群１を作成した。な
お、電極群１は電槽４の内寸に対して約８５〜１００％
の厚みを有するように作成した。この電極群１に銅とニ
ッケルで構成された正極端子５と負極端子６を接続し、
黒色のポリプロピレン製の電槽４に挿入した。
【００２６】次に、アルカリ電解液を１８０ｃｍ3を注
液した。そして、この電槽４の開口部を、安全弁７（作
動圧力２〜３ｋｇ／ｃｍ2）を備えた蓋８により密閉
し、単電池９を作成した。電槽４は外側に上下方向に多
数の凸部１０と凹部１１を設けた構造である。凸部１０
の高さは１．５ｍｍである。
液した。そして、この電槽４の開口部を、安全弁７（作
動圧力２〜３ｋｇ／ｃｍ2）を備えた蓋８により密閉
し、単電池９を作成した。電槽４は外側に上下方向に多
数の凸部１０と凹部１１を設けた構造である。凸部１０
の高さは１．５ｍｍである。
【００２７】なお、単電池９は初充放電（充電＝１０Ａ
×１５時間、放電＝２０Ａで１．０Ｖまで）を行い、電
極群１を膨脹させることにより電極群１の最外部が電槽
接する状態とした。この単電池９は正極で電池容量が規
制され、電池容量は１００Ａｈである。
×１５時間、放電＝２０Ａで１．０Ｖまで）を行い、電
極群１を膨脹させることにより電極群１の最外部が電槽
接する状態とした。この単電池９は正極で電池容量が規
制され、電池容量は１００Ａｈである。
【００２８】このように作成した単電池９を５個直列に
接続し、図２に示したような本発明の単位電池１２を作
成した。この単位電池１２は、単電池９の電槽４の外側
に設けた凸部１０どうしがＡで示すように接し、凹部１
１により単電池９の間に上下方向の空間１３を設けた構
造となっている。
接続し、図２に示したような本発明の単位電池１２を作
成した。この単位電池１２は、単電池９の電槽４の外側
に設けた凸部１０どうしがＡで示すように接し、凹部１
１により単電池９の間に上下方向の空間１３を設けた構
造となっている。
【００２９】単位電池１２はアルミニウム製の板１４と
鉄製のバンド１５により両端の単電池９を集合方向に拘
束した構成となっている。なお、電池電圧は６Ｖであ
る。
鉄製のバンド１５により両端の単電池９を集合方向に拘
束した構成となっている。なお、電池電圧は６Ｖであ
る。
【００３０】比較例として、以下の３種類の単位電池を
作成した。（比較例１）電極群の厚みをケースの厚みに
対して７５％とし、初充放電を行った後に電極群の最外
部が電槽と接しない状態の単電池を作成した。その他は
本発明の実施例と同様の単位電池を作成した。
作成した。（比較例１）電極群の厚みをケースの厚みに
対して７５％とし、初充放電を行った後に電極群の最外
部が電槽と接しない状態の単電池を作成した。その他は
本発明の実施例と同様の単位電池を作成した。
【００３１】（比較例２）電槽の外側が凹凸のない平面
の単電池を作成し、単電池間を３ｍｍとし隣接する単電
池の電槽部分が接していない状態で単位電池を作成し
た。その他は本発明の実施例と同様の単位電池を作成し
た。
の単電池を作成し、単電池間を３ｍｍとし隣接する単電
池の電槽部分が接していない状態で単位電池を作成し
た。その他は本発明の実施例と同様の単位電池を作成し
た。
【００３２】（比較例３）本発明の実施例で示したアル
ミニウム製の板と鉄製のバンドを用いなく、両端の単電
池が集合方向に拘束されていない単位電池を作成した。
ミニウム製の板と鉄製のバンドを用いなく、両端の単電
池が集合方向に拘束されていない単位電池を作成した。
【００３３】本発明の単位電池と比較例１、２と３の単
位電池を用いて放電容量試験とサイクル寿命試験を行っ
た。放電容量試験は、１０Ａで１２時間充電後、１時間
放置し、２０Ａで５Ｖまで放電した。単位電池の放電容
量の計算は、電池電圧が５Ｖまでの放電時間を用いて計
算した。また、単電池は１Ｖまでの放電時間を用いて計
算した。充電時には、単位電池の単電池間およびアルム
ニウム製の板と単電池間のそれぞれの空間部分に電池の
下部からファンにより送風を行った。空間部分１３を通
過する空気の風速は平均１．０ｍ／ｓｅｃとした。環境
温度は２０℃とした。試験結果を表１に示した。
位電池を用いて放電容量試験とサイクル寿命試験を行っ
た。放電容量試験は、１０Ａで１２時間充電後、１時間
放置し、２０Ａで５Ｖまで放電した。単位電池の放電容
量の計算は、電池電圧が５Ｖまでの放電時間を用いて計
算した。また、単電池は１Ｖまでの放電時間を用いて計
算した。充電時には、単位電池の単電池間およびアルム
ニウム製の板と単電池間のそれぞれの空間部分に電池の
下部からファンにより送風を行った。空間部分１３を通
過する空気の風速は平均１．０ｍ／ｓｅｃとした。環境
温度は２０℃とした。試験結果を表１に示した。
【００３４】
【表１】
【００３５】サイクル寿命試験は、放電容量を調べた充
放電条件と同じ条件をくり返すことにより行った。試験
結果を表２に示した。
放電条件と同じ条件をくり返すことにより行った。試験
結果を表２に示した。
【００３６】
【表２】
【００３７】表１から明らかなように、本発明の単位電
池は放電容量が９８Ａｈであり、単電池の放電容量１０
０Ａｈの９８％の放電容量が得られた。これに対し、比
較例１、２と３の単位電池はそれぞれ８５Ａｈ，８２Ａ
ｈ，７７Ａｈであり、単電池の放電容量１００Ａｈに比
較して７７〜８５％の容量しか得られない。また、表２
に、単位電池を構成しているそれぞれの単電池１〜５の
放電容量も合わせて示した。単電池１と５は、単位電池
の両端に配置され、単電池３は単位電池の中心部に配置
されている。本発明の単位電池を構成している単電池１
〜５は、それぞれ同様の放電容量を示し、単位電池の特
性と一致している。これは、充電時に各単電池の電極群
等で発生した熱が、単電池間の下部から上部に流してい
る空気により均一に十分放熱され、それぞれの単電池温
度が環境温度に対して１５℃上昇にとどまっている。す
なわち、優れた放電容量が得られた理由は、表１に示し
たように、単位電池を構成する各単電池の充電時におけ
る電池内温度は３５℃と一定であり、各単電池のニッケ
ル正極の充電効率が低下しない温度条件下で十分にしか
も均一に充電されたことによる。また、表２に示したよ
うに、本発明の単位電池は、９００サイクルの充放電を
繰り返しても放電容量が低下せず、優れたサイクル寿命
特性が得られる。比較例１の単位電池は、単電池が電極
群と電槽とが接しない状態で構成されているため、電槽
と電極間に空間が発生する。空間に存在するガスは、酸
素、窒素と水素との混合ガスであるため熱伝導率は小さ
い。このため、電極群で発生した熱は電槽に伝わりにく
く、単電池間に空気を送風しても放熱されにくい。表１
に示したように、比較例１の単位電池を構成する単電池
の充電末期温度は、４２〜４４℃であり、本発明の単位
電池に比べ７〜９℃温度が高い。その結果、各単電池の
ニッケル正極の充電効率が低下し、放電容量が８５Ａｈ
程度に減少する。また、表２に示したように、この単位
電池は５４０サイクルで初期の放電容量に対して５０％
の容量しか得られなくなる。これは、電池温度が７〜９
℃高いため、負極に用いている水素吸蔵合金の酸化や腐
食が進行し、負極の性能が劣化し放電容量が減少したも
のと考えられる。比較例２の単位電池は、電槽の外側が
凹凸のない平面の単電池で、単電池間を３ｍｍとして空
気の通過を可能としたものであるが、隣接する単電池の
電槽部分が接していない状態で構成している。表１に示
したように、単位電池の放電容量は８２Ａｈであり、本
発明の単位電池に比べ放電容量が小さい。これは、充電
時に電極群の膨脹や電池内圧の上昇により、隣接する単
電池間が電槽外側の凸部により接触していないため、電
槽が変形し空間幅が変化し、空気の流通が一定でなくな
る。このため、単電池間に空気を送風しても放熱されに
くく、特に単位電池の中心に位置する単電池は隣接する
単電池の熱により温度上昇は顕著となる。また、各単電
池の放電容量も８０〜８５Ａｈと均一でなくなる。ま
た、表２に示したように、この単位電池は３５０サイク
ルで初期の放電容量に対して５０％の容量しか得られな
くなる。これは、充放電を繰り返すことにより電槽の変
形が増大し、空間幅が顕著に減少することにより送風に
よる放熱効果が低下し、電池温度が上昇することによ
り、負極の性能が劣化し放電容量が減少したものと考え
られる。比較例３の単位電池は、アルミニウム製の板と
鉄製のバンドは用いなく、従って両端の単電池が集合方
向に拘束していない状態で構成されているため、充電時
に電極群の膨脹や電池内圧の上昇による電槽の変形を抑
制できず、電極群の膨脹は最も顕著となる。このため、
正負極芯材である発泡状ニッケル多孔体またはパンチン
グメタルと正負極活物質との接触面積が減少し、導電性
が低下する。正負極板の導電性が低下することにより単
電池の充電効率は低下し、充電時の発熱量は増大する。
表１に示したように、比較例３の単位電池を構成する単
電池の充電末期温度は５０〜５４℃であり、本発明の単
位電池に比べ１５〜１９℃温度が高い。放電容量も７６
〜８１Ａｈと低い。また、表２に示したようにこの単位
電池は３２０サイクルで初期の放電容量に対して５０％
の容量しか得られなくなる。これは、充放電を繰り返す
ことにより電極群が膨脹し、正負極板の導電性が低下す
ることにより充電効率が低下し、電池温度が上昇するこ
とにより、負極の性能が劣化し放電容量が減少したもの
と考えられる。
池は放電容量が９８Ａｈであり、単電池の放電容量１０
０Ａｈの９８％の放電容量が得られた。これに対し、比
較例１、２と３の単位電池はそれぞれ８５Ａｈ，８２Ａ
ｈ，７７Ａｈであり、単電池の放電容量１００Ａｈに比
較して７７〜８５％の容量しか得られない。また、表２
に、単位電池を構成しているそれぞれの単電池１〜５の
放電容量も合わせて示した。単電池１と５は、単位電池
の両端に配置され、単電池３は単位電池の中心部に配置
されている。本発明の単位電池を構成している単電池１
〜５は、それぞれ同様の放電容量を示し、単位電池の特
性と一致している。これは、充電時に各単電池の電極群
等で発生した熱が、単電池間の下部から上部に流してい
る空気により均一に十分放熱され、それぞれの単電池温
度が環境温度に対して１５℃上昇にとどまっている。す
なわち、優れた放電容量が得られた理由は、表１に示し
たように、単位電池を構成する各単電池の充電時におけ
る電池内温度は３５℃と一定であり、各単電池のニッケ
ル正極の充電効率が低下しない温度条件下で十分にしか
も均一に充電されたことによる。また、表２に示したよ
うに、本発明の単位電池は、９００サイクルの充放電を
繰り返しても放電容量が低下せず、優れたサイクル寿命
特性が得られる。比較例１の単位電池は、単電池が電極
群と電槽とが接しない状態で構成されているため、電槽
と電極間に空間が発生する。空間に存在するガスは、酸
素、窒素と水素との混合ガスであるため熱伝導率は小さ
い。このため、電極群で発生した熱は電槽に伝わりにく
く、単電池間に空気を送風しても放熱されにくい。表１
に示したように、比較例１の単位電池を構成する単電池
の充電末期温度は、４２〜４４℃であり、本発明の単位
電池に比べ７〜９℃温度が高い。その結果、各単電池の
ニッケル正極の充電効率が低下し、放電容量が８５Ａｈ
程度に減少する。また、表２に示したように、この単位
電池は５４０サイクルで初期の放電容量に対して５０％
の容量しか得られなくなる。これは、電池温度が７〜９
℃高いため、負極に用いている水素吸蔵合金の酸化や腐
食が進行し、負極の性能が劣化し放電容量が減少したも
のと考えられる。比較例２の単位電池は、電槽の外側が
凹凸のない平面の単電池で、単電池間を３ｍｍとして空
気の通過を可能としたものであるが、隣接する単電池の
電槽部分が接していない状態で構成している。表１に示
したように、単位電池の放電容量は８２Ａｈであり、本
発明の単位電池に比べ放電容量が小さい。これは、充電
時に電極群の膨脹や電池内圧の上昇により、隣接する単
電池間が電槽外側の凸部により接触していないため、電
槽が変形し空間幅が変化し、空気の流通が一定でなくな
る。このため、単電池間に空気を送風しても放熱されに
くく、特に単位電池の中心に位置する単電池は隣接する
単電池の熱により温度上昇は顕著となる。また、各単電
池の放電容量も８０〜８５Ａｈと均一でなくなる。ま
た、表２に示したように、この単位電池は３５０サイク
ルで初期の放電容量に対して５０％の容量しか得られな
くなる。これは、充放電を繰り返すことにより電槽の変
形が増大し、空間幅が顕著に減少することにより送風に
よる放熱効果が低下し、電池温度が上昇することによ
り、負極の性能が劣化し放電容量が減少したものと考え
られる。比較例３の単位電池は、アルミニウム製の板と
鉄製のバンドは用いなく、従って両端の単電池が集合方
向に拘束していない状態で構成されているため、充電時
に電極群の膨脹や電池内圧の上昇による電槽の変形を抑
制できず、電極群の膨脹は最も顕著となる。このため、
正負極芯材である発泡状ニッケル多孔体またはパンチン
グメタルと正負極活物質との接触面積が減少し、導電性
が低下する。正負極板の導電性が低下することにより単
電池の充電効率は低下し、充電時の発熱量は増大する。
表１に示したように、比較例３の単位電池を構成する単
電池の充電末期温度は５０〜５４℃であり、本発明の単
位電池に比べ１５〜１９℃温度が高い。放電容量も７６
〜８１Ａｈと低い。また、表２に示したようにこの単位
電池は３２０サイクルで初期の放電容量に対して５０％
の容量しか得られなくなる。これは、充放電を繰り返す
ことにより電極群が膨脹し、正負極板の導電性が低下す
ることにより充電効率が低下し、電池温度が上昇するこ
とにより、負極の性能が劣化し放電容量が減少したもの
と考えられる。
【００３８】本実施例では単位電池の単位は５セルであ
ったが、組電池を構成した場合の電池管理やメンテナン
スおよび電池交換等の持ち運びを考慮すると、集合する
単電池数は５〜４０個が適当である。また、本実施例で
は電槽に設けられた凹凸部は縦方向であったが、横方向
でも同様の効果が得られる。本実施例では電槽表面の色
は黒色を用いたが、電極群の放熱効率を考慮すると熱の
伝達能力に優れた黒色またはそれに近い暗褐色が望まし
い。
ったが、組電池を構成した場合の電池管理やメンテナン
スおよび電池交換等の持ち運びを考慮すると、集合する
単電池数は５〜４０個が適当である。また、本実施例で
は電槽に設けられた凹凸部は縦方向であったが、横方向
でも同様の効果が得られる。本実施例では電槽表面の色
は黒色を用いたが、電極群の放熱効率を考慮すると熱の
伝達能力に優れた黒色またはそれに近い暗褐色が望まし
い。
【００３９】また、本実施例では蓋および電槽はポリプ
ロピレン製であったが、金属製またはポリプロピレンを
主とする樹脂製で内部にポロプロピレンより熱伝導率の
優れる物質、例えば銅、ニッケル、鉄、炭素、酸化アル
ミニウム、酸化マグネシウム等を有する電槽を用いても
同様の効果が得られる。なお、充電時に送風を行わない
と電極群で発生する熱が放熱せず、充電効率が極端に低
下することから、単電池間の空間に０．１ｍ／ｓ以上の
送風を行うことが望ましい。また、５ｍ／ｓ以上の風速
で送風しても放熱効果が向上しないため、風速は０．１
〜５ｍ／ｓが好ましい。また、電極群の最外部は放熱効
率に大きく影響するところであり、熱伝導率に優れる負
極板、正極板、金属板、金属多孔体であるか、またはそ
れらを覆うセパレ−タであることが望ましい。なお、本
実施例の単位電池の保持体の材質は鉄とアルミニウムで
あるが、ニッケルを用いても同様の効果が得られる。
ロピレン製であったが、金属製またはポリプロピレンを
主とする樹脂製で内部にポロプロピレンより熱伝導率の
優れる物質、例えば銅、ニッケル、鉄、炭素、酸化アル
ミニウム、酸化マグネシウム等を有する電槽を用いても
同様の効果が得られる。なお、充電時に送風を行わない
と電極群で発生する熱が放熱せず、充電効率が極端に低
下することから、単電池間の空間に０．１ｍ／ｓ以上の
送風を行うことが望ましい。また、５ｍ／ｓ以上の風速
で送風しても放熱効果が向上しないため、風速は０．１
〜５ｍ／ｓが好ましい。また、電極群の最外部は放熱効
率に大きく影響するところであり、熱伝導率に優れる負
極板、正極板、金属板、金属多孔体であるか、またはそ
れらを覆うセパレ−タであることが望ましい。なお、本
実施例の単位電池の保持体の材質は鉄とアルミニウムで
あるが、ニッケルを用いても同様の効果が得られる。
【００４０】（実施例２）実施例１の密閉式アルカリ蓄
電池の単電池において、空気が通過する電槽部分の厚み
および単電池間の空間部分の幅を変化させて実施例１と
同様の単位電池を作成した。作成した電池のＮｏ．と電
槽厚み及び空間幅との関係を表３に示す。これらの電池
を用いて実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル寿
命試験を行った結果も合わせて表３に示した。
電池の単電池において、空気が通過する電槽部分の厚み
および単電池間の空間部分の幅を変化させて実施例１と
同様の単位電池を作成した。作成した電池のＮｏ．と電
槽厚み及び空間幅との関係を表３に示す。これらの電池
を用いて実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル寿
命試験を行った結果も合わせて表３に示した。
【００４１】
【表３】
【００４２】電槽厚みが０．５ｍｍであるＮｏ．１の電
池は、電槽厚みが薄いため放熱しやすく利用率は高い
が、電池内圧に対して電槽厚みが不足であるため電槽が
変形し、サイクル寿命は低下する。また電槽厚みが６ｍ
ｍであるＮｏ．５の電池は、電槽厚みが厚いため電極群
で発生した熱が放熱しにくく利用率が８８％と低下し、
サイクル寿命も短くなる。また、体積エネルギー密度の
点からも好ましくない。以上のことから、電槽厚みは１
〜５ｍｍであることが望ましい。また、空気が通過する
単電池間の空間幅が０．５ｍｍであるＮｏ．６の電池
は、空間幅が狭いため電極群で発生した熱が放熱しにく
く利用率が８５％と低下し、サイクル寿命も低下する。
また空間幅が５ｍｍであるＮｏ．９の電池は、風の流れ
が層流となり放熱効果が薄れることにより利用率は低く
なり、サイクル寿命も低下する。以上のことから、空間
幅は１〜４ｍｍであることが望ましい。
池は、電槽厚みが薄いため放熱しやすく利用率は高い
が、電池内圧に対して電槽厚みが不足であるため電槽が
変形し、サイクル寿命は低下する。また電槽厚みが６ｍ
ｍであるＮｏ．５の電池は、電槽厚みが厚いため電極群
で発生した熱が放熱しにくく利用率が８８％と低下し、
サイクル寿命も短くなる。また、体積エネルギー密度の
点からも好ましくない。以上のことから、電槽厚みは１
〜５ｍｍであることが望ましい。また、空気が通過する
単電池間の空間幅が０．５ｍｍであるＮｏ．６の電池
は、空間幅が狭いため電極群で発生した熱が放熱しにく
く利用率が８５％と低下し、サイクル寿命も低下する。
また空間幅が５ｍｍであるＮｏ．９の電池は、風の流れ
が層流となり放熱効果が薄れることにより利用率は低く
なり、サイクル寿命も低下する。以上のことから、空間
幅は１〜４ｍｍであることが望ましい。
【００４３】（実施例３）実施例１の密閉式アルカリ蓄
電池の単位電池を用い、電解液の量を変化させて実施例
１と同様な電池を作成した。作成した電池のＮｏ．と電
解液量との関係を表４に示す。これらの電池を用いて実
施例１と同じ条件で利用率およびサイクル寿命試験を行
った結果も合わせて表４に示した。
電池の単位電池を用い、電解液の量を変化させて実施例
１と同様な電池を作成した。作成した電池のＮｏ．と電
解液量との関係を表４に示す。これらの電池を用いて実
施例１と同じ条件で利用率およびサイクル寿命試験を行
った結果も合わせて表４に示した。
【００４４】
【表４】
【００４５】電解液量が１２０ccであるＮｏ．１０の電
池は、ニッケル正極に対して液不足であるため、利用率
およびサイクル寿命とも低下する。また電解液量が２９
０ccであるＮｏ．１４の電池は、利用率が９５％と良好
であるがサイクル寿命が２８０ccのときより低下する。
これは、電解液量が多量であるため１０Ａの電流値で充
電した場合、過充電時に正極から発生する酸素ガスの負
極での吸収反応が低下し、安全弁からガスや電解液が漏
液しサイクル寿命が低下する。Ｎｏ．１１〜１３の電池
容量は１００Ａｈであるから１Ａｈ当たりの電解液量は
それぞれ１．３，２．０，２．８である。以上のことか
ら、電解液量は１．０〜２．８ｃｃ／Ａｈであることが
望ましい。なお、正極に３次元構造を有する発泡状ニッ
ケル多孔体を用いた場合を示したが、板状金属の両側に
活物質を保持させた正極を用いた場合でも同様の効果が
得られる。また本実施例では負極に２次元のパンチング
メタルを用いた場合を示したが、３次元の金属製多孔体
を用いた場合も同様の効果が得られる。
池は、ニッケル正極に対して液不足であるため、利用率
およびサイクル寿命とも低下する。また電解液量が２９
０ccであるＮｏ．１４の電池は、利用率が９５％と良好
であるがサイクル寿命が２８０ccのときより低下する。
これは、電解液量が多量であるため１０Ａの電流値で充
電した場合、過充電時に正極から発生する酸素ガスの負
極での吸収反応が低下し、安全弁からガスや電解液が漏
液しサイクル寿命が低下する。Ｎｏ．１１〜１３の電池
容量は１００Ａｈであるから１Ａｈ当たりの電解液量は
それぞれ１．３，２．０，２．８である。以上のことか
ら、電解液量は１．０〜２．８ｃｃ／Ａｈであることが
望ましい。なお、正極に３次元構造を有する発泡状ニッ
ケル多孔体を用いた場合を示したが、板状金属の両側に
活物質を保持させた正極を用いた場合でも同様の効果が
得られる。また本実施例では負極に２次元のパンチング
メタルを用いた場合を示したが、３次元の金属製多孔体
を用いた場合も同様の効果が得られる。
【００４６】（実施例４）実施例１の密閉式アルカリ蓄
電池の単位電池に、作動圧の異なる安全弁を装着し、実
施例１と同様な電池を作成した。作成した電池のＮｏ．
と安全弁の作動圧との関係を表５に示す。これらの電池
を用いて実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル寿
命試験を行った結果も合わせて表５に示した。
電池の単位電池に、作動圧の異なる安全弁を装着し、実
施例１と同様な電池を作成した。作成した電池のＮｏ．
と安全弁の作動圧との関係を表５に示す。これらの電池
を用いて実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル寿
命試験を行った結果も合わせて表５に示した。
【００４７】
【表５】
【００４８】安全弁作動圧が０．５ｋｇ／ｃｍ2である
Ｎｏ．１５の電池は、充電時に安全弁が早期に作動し、
深い充電が不可能なため利用率が低下する。また、安全
弁からガスや電解液が漏れサイクル寿命が低下する。一
方、安全弁作動圧が６．０ｋｇ／ｃｍ2であるＮｏ．１
９の電池は、充電時に内部の圧力が上昇しても安全弁が
作動しないため、電槽が膨脹、変形し、電極群との間に
空間が生じることにより、電極群で発生した熱は外部へ
放熱しにくくなる。そのため充電時の電池温度上昇は顕
著となり、正極充電効率が低下し、利用率は８５％であ
った。また電池温度上昇は負極活物質性能の劣化を促進
するため、サイクル寿命が６００サイクルと低下する。
以上のことから、安全弁作動圧は１．０〜５．０ｋｇ／
ｃｍ2であることが望ましい。
Ｎｏ．１５の電池は、充電時に安全弁が早期に作動し、
深い充電が不可能なため利用率が低下する。また、安全
弁からガスや電解液が漏れサイクル寿命が低下する。一
方、安全弁作動圧が６．０ｋｇ／ｃｍ2であるＮｏ．１
９の電池は、充電時に内部の圧力が上昇しても安全弁が
作動しないため、電槽が膨脹、変形し、電極群との間に
空間が生じることにより、電極群で発生した熱は外部へ
放熱しにくくなる。そのため充電時の電池温度上昇は顕
著となり、正極充電効率が低下し、利用率は８５％であ
った。また電池温度上昇は負極活物質性能の劣化を促進
するため、サイクル寿命が６００サイクルと低下する。
以上のことから、安全弁作動圧は１．０〜５．０ｋｇ／
ｃｍ2であることが望ましい。
【００４９】（実施例５）先の比較例２で示した電槽の
外側が凸凹のない平面である密閉式アルカリ蓄電池の単
電池を、両面の縦方向に多数の凸凹が設けられた樹脂製
のスペーサーを介して５個積層し、最外部の単電池の外
側を単電池側の片面の縦方向に多数の凸凹が設けられた
スペーサーで挟んで直列に接続し、単位電池を作成し
た。凸部の高さは１．５ｍｍで、スペーサーの全体の厚
みは４ｍｍである。この単位電池は、スペーサーに設け
られた凹部凸部により各単電池とスペーサーの間に上下
方向の空間を設けた構造となっている。単位電池は実施
例１と同様にアルミニウム製の板と鉄製のバンドにより
両端の単電池を集合方向に拘束した構成となっている。
なお、電池電圧は６Ｖである。
外側が凸凹のない平面である密閉式アルカリ蓄電池の単
電池を、両面の縦方向に多数の凸凹が設けられた樹脂製
のスペーサーを介して５個積層し、最外部の単電池の外
側を単電池側の片面の縦方向に多数の凸凹が設けられた
スペーサーで挟んで直列に接続し、単位電池を作成し
た。凸部の高さは１．５ｍｍで、スペーサーの全体の厚
みは４ｍｍである。この単位電池は、スペーサーに設け
られた凹部凸部により各単電池とスペーサーの間に上下
方向の空間を設けた構造となっている。単位電池は実施
例１と同様にアルミニウム製の板と鉄製のバンドにより
両端の単電池を集合方向に拘束した構成となっている。
なお、電池電圧は６Ｖである。
【００５０】（比較例４）電極群の厚みをケースの厚み
に対して７５％とし、初充放電を行った後に電極群の最
外部が電槽と接しない状態の単電池を作成した。その他
は本発明の実施例５と同様の単位電池を作成した。
に対して７５％とし、初充放電を行った後に電極群の最
外部が電槽と接しない状態の単電池を作成した。その他
は本発明の実施例５と同様の単位電池を作成した。
【００５１】（比較例５）スペーサーの表面に凸凹がな
く、間隔が固定されていない単位電池を作成した。他は
本発明の実施例５と同様の単位電池を作成した。
く、間隔が固定されていない単位電池を作成した。他は
本発明の実施例５と同様の単位電池を作成した。
【００５２】（比較例６）本発明の実施例５のようにア
ルミニウム製の板と鉄製のバンドを用いなく、両端の単
電池が集合方向に拘束していない単位電池を作成した。
ルミニウム製の板と鉄製のバンドを用いなく、両端の単
電池が集合方向に拘束していない単位電池を作成した。
【００５３】これらの各電池を用いて実施例１と同じ条
件で試験を行った。結果を表６に示した。
件で試験を行った。結果を表６に示した。
【００５４】
【表６】
【００５５】サイクル寿命試験は、放電容量を調べた充
放電条件と同じ条件をくり返すことにより行った。試験
結果を表７に示した。
放電条件と同じ条件をくり返すことにより行った。試験
結果を表７に示した。
【００５６】
【表７】
【００５７】表６から明らかなように、本発明の単位電
池は放電容量が９８Ａｈであり、単電池の放電容量１０
０Ａｈの９８％の放電容量が得られた。これに対し、比
較例４、５と６の単位電池はそれぞれ８５Ａｈ，８２Ａ
ｈ，７７Ａｈであり、単電池の放電容量１００Ａｈに比
較して７７〜８５％の容量しか得られない。また、表７
に、単位電池を構成しているそれぞれの単電池１〜５の
放電容量も合わせて示した。単電池１と５は、単位電池
の両端に配置され、単電池３は単位電池の中心部に配置
されている。本発明の単位電池を構成している単電池１
〜５は、それぞれ同様の放電容量を示し、単位電池の特
性と一致している。これは、充電時に各単電池の電極群
等で発生した熱が、単電池間の下部から上部に流してい
る空気により均一に十分放熱され、それぞれの単電池温
度が環境温度に対して１５℃上昇にとどまっている。す
なわち、優れた放電容量が得られた理由は、表６に示し
たように、単位電池を構成する各単電池の充電時におけ
る電池内温度は３５℃と一定であり、各単電池のニッケ
ル正極の充電効率が低下しない温度条件下で十分にしか
も均一に充電されたことによる。また、表７に示したよ
うに、本発明の単位電池は、９００サイクルの充放電を
繰り返しても放電容量が低下せず、優れたサイクル寿命
特性が得られる。比較例４の単位電池は、単電池が電極
群と電槽とが接しない状態で構成されているため、電槽
と電極間に空間が発生する。空間に存在するガスは、酸
素、窒素と水素との混合ガスであるため熱伝導率は小さ
い。このため、電極群で発生した熱は電槽に伝わりにく
く、単電池間に空気を送風しても放熱されにくい。表６
に示したように、比較例４の単位電池を構成する単電池
の充電末期温度は、４２〜４４℃であり、本発明の単位
電池に比べ７〜９℃温度が高い。その結果、各単電池の
ニッケル正極の充電効率が低下し、放電容量が８５Ａｈ
程度に減少する。また、表７に示したように、この単位
電池は５４０サイクルで初期の放電容量に対して５０％
の容量しか得られなくなる。これは、電池温度が７〜９
℃高いため、負極に用いている水素吸蔵合金の酸化や腐
食が進行し、負極の性能が劣化し放電容量が減少したも
のと考えられる。比較例５の単位電池は、外側に凹凸の
ないスペーサーを用いた単電池で、単電池間を３ｍｍと
して空気の通過を可能としたものであるが、隣接する単
電池の電槽部分がスペーサーと接していない状態で構成
している。表６に示したように、単位電池の放電容量は
８２Ａｈであり、本発明の単位電池に比べ放電容量が小
さい。これは、充電時に電極群の膨張や電池内圧の上昇
により、隣接する単電池間がスペーサーの凸部により接
触していないため電槽が変形して空間幅が変化し、空気
の流通が一定でなくなる。このため、単電池間に空気を
送風しても放熱されにくく、特に単位電池の中心に位置
する単電池は隣接する単電池の熱により温度上昇は顕著
となる。また、各単電池の放電容量も８０〜８５Ａｈと
均一でなくなる。また、表７に示したように、この単位
電池は３５０サイクルで初期の放電容量に対して５０％
の容量しか得られなくなる。これは、充放電を繰り返す
ことにより電槽の変形が増大し、空間幅が顕著に減少す
ることにより送風による放熱効果が低下し、電池温度が
上昇することにより、負極の性能が劣化し放電容量が減
少したものと考えられる。比較例６の単位電池は、アル
ミニウム製の板と鉄製のバンドを用いなく、両端の単電
池が集合方向に拘束していない状態で構成されているた
め、充電時に電極群の膨脹や電池内圧の上昇による電槽
の変形を抑制できず、電極群の膨脹は最も顕著となる。
このため、正負極芯材である発泡状ニッケル多孔体ま
たはパンチングメタルと正負極活物質との接触面積が減
少し、導電性が低下する。正負極板の導電性が低下する
ことにより単電池の充電効率は低下し、充電時の発熱量
は増大する。
池は放電容量が９８Ａｈであり、単電池の放電容量１０
０Ａｈの９８％の放電容量が得られた。これに対し、比
較例４、５と６の単位電池はそれぞれ８５Ａｈ，８２Ａ
ｈ，７７Ａｈであり、単電池の放電容量１００Ａｈに比
較して７７〜８５％の容量しか得られない。また、表７
に、単位電池を構成しているそれぞれの単電池１〜５の
放電容量も合わせて示した。単電池１と５は、単位電池
の両端に配置され、単電池３は単位電池の中心部に配置
されている。本発明の単位電池を構成している単電池１
〜５は、それぞれ同様の放電容量を示し、単位電池の特
性と一致している。これは、充電時に各単電池の電極群
等で発生した熱が、単電池間の下部から上部に流してい
る空気により均一に十分放熱され、それぞれの単電池温
度が環境温度に対して１５℃上昇にとどまっている。す
なわち、優れた放電容量が得られた理由は、表６に示し
たように、単位電池を構成する各単電池の充電時におけ
る電池内温度は３５℃と一定であり、各単電池のニッケ
ル正極の充電効率が低下しない温度条件下で十分にしか
も均一に充電されたことによる。また、表７に示したよ
うに、本発明の単位電池は、９００サイクルの充放電を
繰り返しても放電容量が低下せず、優れたサイクル寿命
特性が得られる。比較例４の単位電池は、単電池が電極
群と電槽とが接しない状態で構成されているため、電槽
と電極間に空間が発生する。空間に存在するガスは、酸
素、窒素と水素との混合ガスであるため熱伝導率は小さ
い。このため、電極群で発生した熱は電槽に伝わりにく
く、単電池間に空気を送風しても放熱されにくい。表６
に示したように、比較例４の単位電池を構成する単電池
の充電末期温度は、４２〜４４℃であり、本発明の単位
電池に比べ７〜９℃温度が高い。その結果、各単電池の
ニッケル正極の充電効率が低下し、放電容量が８５Ａｈ
程度に減少する。また、表７に示したように、この単位
電池は５４０サイクルで初期の放電容量に対して５０％
の容量しか得られなくなる。これは、電池温度が７〜９
℃高いため、負極に用いている水素吸蔵合金の酸化や腐
食が進行し、負極の性能が劣化し放電容量が減少したも
のと考えられる。比較例５の単位電池は、外側に凹凸の
ないスペーサーを用いた単電池で、単電池間を３ｍｍと
して空気の通過を可能としたものであるが、隣接する単
電池の電槽部分がスペーサーと接していない状態で構成
している。表６に示したように、単位電池の放電容量は
８２Ａｈであり、本発明の単位電池に比べ放電容量が小
さい。これは、充電時に電極群の膨張や電池内圧の上昇
により、隣接する単電池間がスペーサーの凸部により接
触していないため電槽が変形して空間幅が変化し、空気
の流通が一定でなくなる。このため、単電池間に空気を
送風しても放熱されにくく、特に単位電池の中心に位置
する単電池は隣接する単電池の熱により温度上昇は顕著
となる。また、各単電池の放電容量も８０〜８５Ａｈと
均一でなくなる。また、表７に示したように、この単位
電池は３５０サイクルで初期の放電容量に対して５０％
の容量しか得られなくなる。これは、充放電を繰り返す
ことにより電槽の変形が増大し、空間幅が顕著に減少す
ることにより送風による放熱効果が低下し、電池温度が
上昇することにより、負極の性能が劣化し放電容量が減
少したものと考えられる。比較例６の単位電池は、アル
ミニウム製の板と鉄製のバンドを用いなく、両端の単電
池が集合方向に拘束していない状態で構成されているた
め、充電時に電極群の膨脹や電池内圧の上昇による電槽
の変形を抑制できず、電極群の膨脹は最も顕著となる。
このため、正負極芯材である発泡状ニッケル多孔体ま
たはパンチングメタルと正負極活物質との接触面積が減
少し、導電性が低下する。正負極板の導電性が低下する
ことにより単電池の充電効率は低下し、充電時の発熱量
は増大する。
【００５８】表６に示したように、比較例６の単位電池
を構成する単電池の充電末期温度は５０〜５４℃であ
り、本発明の単位電池に比べ１５〜１９℃温度が高い。
放電容量も７６〜８１Ａｈと低い。また、表７に示した
ようにこの単位電池は３２０サイクルで初期の放電容量
に対して５０％の容量しか得られなくなる。これは、充
放電を繰り返すことにより電極群が膨脹し、正負極板の
導電性が低下することにより充電効率が低下し、電池温
度が上昇することにより、負極の性能が劣化し放電容量
が減少したものと考えられる。
を構成する単電池の充電末期温度は５０〜５４℃であ
り、本発明の単位電池に比べ１５〜１９℃温度が高い。
放電容量も７６〜８１Ａｈと低い。また、表７に示した
ようにこの単位電池は３２０サイクルで初期の放電容量
に対して５０％の容量しか得られなくなる。これは、充
放電を繰り返すことにより電極群が膨脹し、正負極板の
導電性が低下することにより充電効率が低下し、電池温
度が上昇することにより、負極の性能が劣化し放電容量
が減少したものと考えられる。
【００５９】本実施例では単位電池の単位は５セルであ
ったが、組電池を構成した場合の電池管理やメンテナン
ス及び電池交換等の持ち運びを考慮するとセル数は５〜
４０個が適当である。また、本実施例ではスペーサーに
設けられた凹凸部は縦方向であったが、横方向でも同様
の効果が得られる。なお、本実施例ではスペーサーの外
側面に凹凸部があったが、外側面が平面でその内側に縦
または横方向に空気が通過できる空間を有するスペーサ
ーを用いても同様の効果が得られる。また、スペーサー
は、金属製でも同様の効果が得られる。なお、本実施例
では電槽表面及びスペーサーの色は黒色を用いたが、電
極群の放熱効率を考慮すると熱の伝達能力に優れた黒色
またはそれに近い暗褐色が望ましい。また、本実施例で
は蓋および電槽はポリプロピレン製であったが、金属製
またはポリプロピレンを主とする樹脂製で内部にポロプ
ロピレンより熱伝導率の優れる物質、例えば銅、ニッケ
ル、鉄、炭素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等
を有する電槽を用いても同様の効果が得られる。なお、
充電時に送風を行わないと電極群で発生する熱が放熱せ
ず、充電効率が極端に低下することから、単電池間の空
間に０．１ｍ／ｓ以上の送風を行うことが望ましい。ま
た、５ｍ／ｓ以上の送風を行っても、放熱効果は向上し
ないことから、風速は０．１〜５ｍ／ｓの範囲が好まし
い。
ったが、組電池を構成した場合の電池管理やメンテナン
ス及び電池交換等の持ち運びを考慮するとセル数は５〜
４０個が適当である。また、本実施例ではスペーサーに
設けられた凹凸部は縦方向であったが、横方向でも同様
の効果が得られる。なお、本実施例ではスペーサーの外
側面に凹凸部があったが、外側面が平面でその内側に縦
または横方向に空気が通過できる空間を有するスペーサ
ーを用いても同様の効果が得られる。また、スペーサー
は、金属製でも同様の効果が得られる。なお、本実施例
では電槽表面及びスペーサーの色は黒色を用いたが、電
極群の放熱効率を考慮すると熱の伝達能力に優れた黒色
またはそれに近い暗褐色が望ましい。また、本実施例で
は蓋および電槽はポリプロピレン製であったが、金属製
またはポリプロピレンを主とする樹脂製で内部にポロプ
ロピレンより熱伝導率の優れる物質、例えば銅、ニッケ
ル、鉄、炭素、酸化アルミニウム、酸化マグネシウム等
を有する電槽を用いても同様の効果が得られる。なお、
充電時に送風を行わないと電極群で発生する熱が放熱せ
ず、充電効率が極端に低下することから、単電池間の空
間に０．１ｍ／ｓ以上の送風を行うことが望ましい。ま
た、５ｍ／ｓ以上の送風を行っても、放熱効果は向上し
ないことから、風速は０．１〜５ｍ／ｓの範囲が好まし
い。
【００６０】また、電極群の最外部は放熱効率に大きく
影響するところであり、熱伝導率に優れる負極板、金属
板、金属多孔体であるか、またはそれらを覆うセパレ−
タであることが望ましい。なお、本実施例の単位電池の
保持体材質は、鉄とアルミニウムであるが、ニッケルを
用いても同様の効果が得られる。
影響するところであり、熱伝導率に優れる負極板、金属
板、金属多孔体であるか、またはそれらを覆うセパレ−
タであることが望ましい。なお、本実施例の単位電池の
保持体材質は、鉄とアルミニウムであるが、ニッケルを
用いても同様の効果が得られる。
【００６１】（実施例６）実施例５の密閉式アルカリ蓄
電池の単電池において、空気が通過する電槽部分の厚み
およびスペーサーの厚みを変化させて実施例５と同様の
単位電池を作成した。作成した電池のＮｏ．と電槽厚み
及びスペーサー厚みとの関係を表８に示す。これらの電
池を用いて実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル
寿命試験を行った結果も合わせて表８に示した。
電池の単電池において、空気が通過する電槽部分の厚み
およびスペーサーの厚みを変化させて実施例５と同様の
単位電池を作成した。作成した電池のＮｏ．と電槽厚み
及びスペーサー厚みとの関係を表８に示す。これらの電
池を用いて実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル
寿命試験を行った結果も合わせて表８に示した。
【００６２】
【表８】
【００６３】電槽厚みが０．５ｍｍであるＮｏ．２０の
電池は、電槽厚みが薄いため放熱しやすく利用率は高い
が、電池内圧に対して電槽厚みが不足であるため電槽が
変形し、サイクル寿命は低下する。また電槽厚みが６ｍ
ｍであるＮｏ．２４の電池は、電槽厚みが厚いため電極
群で発生した熱が放熱しにくく利用率が８８％と低下
し、サイクル寿命も短くなる。以上のことから、電槽厚
みは１〜５ｍｍであることが望ましい。また、スペーサ
ー厚が０．５ｍｍであるＮｏ．２５の電池は、空間幅が
狭いため電極群で発生した熱が放熱しにくく利用率が８
５％と低下し、サイクル寿命も低下する。またスペーサ
ー厚が６ｍｍであるＮｏ．２８の電池は、風の流れが層
流となり放熱効果が薄れることにより利用率は低くな
り、サイクル寿命も低下する。以上のことから、スペー
サー厚は１〜５ｍｍであることが望ましい。
電池は、電槽厚みが薄いため放熱しやすく利用率は高い
が、電池内圧に対して電槽厚みが不足であるため電槽が
変形し、サイクル寿命は低下する。また電槽厚みが６ｍ
ｍであるＮｏ．２４の電池は、電槽厚みが厚いため電極
群で発生した熱が放熱しにくく利用率が８８％と低下
し、サイクル寿命も短くなる。以上のことから、電槽厚
みは１〜５ｍｍであることが望ましい。また、スペーサ
ー厚が０．５ｍｍであるＮｏ．２５の電池は、空間幅が
狭いため電極群で発生した熱が放熱しにくく利用率が８
５％と低下し、サイクル寿命も低下する。またスペーサ
ー厚が６ｍｍであるＮｏ．２８の電池は、風の流れが層
流となり放熱効果が薄れることにより利用率は低くな
り、サイクル寿命も低下する。以上のことから、スペー
サー厚は１〜５ｍｍであることが望ましい。
【００６４】（実施例７）実施例５の密閉式アルカリ蓄
電池の単位電池を用い、その電解液の量を変化させて実
施例５と同様な電池を作成した。作成した電池のＮｏ．
と電解液量との関係を表９に示す。これらの電池を用い
て実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル寿命試験
を行った結果も合わせて表９に示した。
電池の単位電池を用い、その電解液の量を変化させて実
施例５と同様な電池を作成した。作成した電池のＮｏ．
と電解液量との関係を表９に示す。これらの電池を用い
て実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル寿命試験
を行った結果も合わせて表９に示した。
【００６５】
【表９】
【００６６】電解液量が１２０ccであるＮｏ．２９の電
池は、ニッケル正極に対して液不足であるため、利用率
およびサイクル寿命とも低下する。また電解液量が２９
０ccであるＮｏ．３３の電池は、利用率が９５％と良好
であるがサイクル寿命が２８０ｃｃのときより低下す
る。これは、電解液量が多量であるため１０Ａの電流値
で充電した場合、過充電時に正極から発生する酸素ガス
の負極での吸収反応が低下し、安全弁からガスや電解液
が漏液しサイクル寿命が低下する。Ｎｏ．３０〜３２の
電池容量は１００Ａｈであるから、１Ａｈ当たりの電解
液量はそれぞれ１．３，２．０，２．８である。以上の
ことから、電解液量は１．０〜２．８ｃｃ／Ａｈである
ことが望ましい。なお、正極に３次元構造を有する発泡
状ニッケル多孔体を用いた場合を示したが、板状金属の
両側に活物質を保持させた正極を用いた場合でも同様の
効果が得られる。また本実施例では負極に２次元のパン
チングメタルを用いた場合を示したが、３次元の金属製
多孔体を用いた場合も同様の効果が得られる。
池は、ニッケル正極に対して液不足であるため、利用率
およびサイクル寿命とも低下する。また電解液量が２９
０ccであるＮｏ．３３の電池は、利用率が９５％と良好
であるがサイクル寿命が２８０ｃｃのときより低下す
る。これは、電解液量が多量であるため１０Ａの電流値
で充電した場合、過充電時に正極から発生する酸素ガス
の負極での吸収反応が低下し、安全弁からガスや電解液
が漏液しサイクル寿命が低下する。Ｎｏ．３０〜３２の
電池容量は１００Ａｈであるから、１Ａｈ当たりの電解
液量はそれぞれ１．３，２．０，２．８である。以上の
ことから、電解液量は１．０〜２．８ｃｃ／Ａｈである
ことが望ましい。なお、正極に３次元構造を有する発泡
状ニッケル多孔体を用いた場合を示したが、板状金属の
両側に活物質を保持させた正極を用いた場合でも同様の
効果が得られる。また本実施例では負極に２次元のパン
チングメタルを用いた場合を示したが、３次元の金属製
多孔体を用いた場合も同様の効果が得られる。
【００６７】（実施例８）実施例５の密閉式アルカリ蓄
電池の単位電池に、作動圧の異なる安全弁を装着し、実
施例５と同様な電池を作成した。作成した電池のＮｏ．
と安全弁の作動圧との関係を表１０に示す。これらの電
池を用いて実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル
寿命試験を行った結果も合わせて表１０に示した。
電池の単位電池に、作動圧の異なる安全弁を装着し、実
施例５と同様な電池を作成した。作成した電池のＮｏ．
と安全弁の作動圧との関係を表１０に示す。これらの電
池を用いて実施例１と同じ条件で利用率およびサイクル
寿命試験を行った結果も合わせて表１０に示した。
【００６８】
【表１０】
【００６９】安全弁作動圧が０．５ｋｇ／ｃｍ2である
Ｎｏ．３４の電池は、充電時に安全弁が早期に作動し、
深い充電が不可能なため利用率が低下する。また、安全
弁からガスや電解液が漏れサイクル寿命が低下する。一
方、安全弁作動圧が６．０Ｋｇ／ｃｍ2であるＮｏ．３
８の電池は、充電時に内部の圧力が上昇しても安全弁が
作動しないため、電槽が膨張、変形し、電極群との間に
空間が生じることにより、電極群で発生した熱は外部へ
放熱しにくくなる。そのため充電時の電池温度上昇は顕
著となり、正極充電効率が低下し、利用率は８５％であ
った。また電池温度上昇は負極活物質性能の劣化を促進
するため、サイクル寿命が６００サイクルと低下する。
以上のことから、安全弁作動圧は１．０〜５．０Ｋｇ／
ｃｍ2であることが望ましい。
Ｎｏ．３４の電池は、充電時に安全弁が早期に作動し、
深い充電が不可能なため利用率が低下する。また、安全
弁からガスや電解液が漏れサイクル寿命が低下する。一
方、安全弁作動圧が６．０Ｋｇ／ｃｍ2であるＮｏ．３
８の電池は、充電時に内部の圧力が上昇しても安全弁が
作動しないため、電槽が膨張、変形し、電極群との間に
空間が生じることにより、電極群で発生した熱は外部へ
放熱しにくくなる。そのため充電時の電池温度上昇は顕
著となり、正極充電効率が低下し、利用率は８５％であ
った。また電池温度上昇は負極活物質性能の劣化を促進
するため、サイクル寿命が６００サイクルと低下する。
以上のことから、安全弁作動圧は１．０〜５．０Ｋｇ／
ｃｍ2であることが望ましい。
【００７０】（実施例９）実施例１で示した保持体によ
り拘束された単電池の集合電池（単位電池）１６個を４
個×４個の正方形に配置し、フレキシブルな編線を用い
て電気的に直列接続して組電池を構成し、振動吸収材で
あるゴムを介してキャリアに固定し、密閉式アルカリ蓄
電池システムを構成して電気自動車に搭載した。キャリ
アの下部及び組電池上部には空気が流通する空間があ
り、それぞれに吸気孔、排気孔を設け、ファンを設置し
た。
り拘束された単電池の集合電池（単位電池）１６個を４
個×４個の正方形に配置し、フレキシブルな編線を用い
て電気的に直列接続して組電池を構成し、振動吸収材で
あるゴムを介してキャリアに固定し、密閉式アルカリ蓄
電池システムを構成して電気自動車に搭載した。キャリ
アの下部及び組電池上部には空気が流通する空間があ
り、それぞれに吸気孔、排気孔を設け、ファンを設置し
た。
【００７１】下部のファンより吸気された空気は、キャ
リア下面に設けられた穴より、間隔が保たれた単電池間
及び単位電池間の凹凸部または保持体により構成された
空間を通り、組電池上部へ抜け排気孔を通じて蓄電池シ
ステム外部へ排気される。各単位電池はキャリアに設け
られた突出部により前後左右が拘束されており、単位電
池上部に設けられた金属製の棒により上下方向にも拘束
されている。流通する空気の風速は１．０ｍ／ｓとし
た。空気の温度は２０℃とした。なお、システム電圧は
９６Ｖである。
リア下面に設けられた穴より、間隔が保たれた単電池間
及び単位電池間の凹凸部または保持体により構成された
空間を通り、組電池上部へ抜け排気孔を通じて蓄電池シ
ステム外部へ排気される。各単位電池はキャリアに設け
られた突出部により前後左右が拘束されており、単位電
池上部に設けられた金属製の棒により上下方向にも拘束
されている。流通する空気の風速は１．０ｍ／ｓとし
た。空気の温度は２０℃とした。なお、システム電圧は
９６Ｖである。
【００７２】比較例として、以下の３種類のシステムを
構成した。 （比較例７）電極群の厚みをケースの厚みに対して７５
％とし、初充放電を行った後に電極群の最外部が電槽と
接しない状態の単電池を作成した。他は本発明の実施例
９と同様の密閉式アルカリ蓄電池システムを構成した。
構成した。 （比較例７）電極群の厚みをケースの厚みに対して７５
％とし、初充放電を行った後に電極群の最外部が電槽と
接しない状態の単電池を作成した。他は本発明の実施例
９と同様の密閉式アルカリ蓄電池システムを構成した。
【００７３】 （比較例８）電槽の外側が凸凹のない平面
の単電池を作成し、単電池間を３ｍｍとし隣接する単電
池の電槽部分が接していない状態で単位電池を作成し
た。他は本発明の実施例９と同様の密閉式アルカリ蓄電
池システムを構成した。
の単電池を作成し、単電池間を３ｍｍとし隣接する単電
池の電槽部分が接していない状態で単位電池を作成し
た。他は本発明の実施例９と同様の密閉式アルカリ蓄電
池システムを構成した。
【００７４】 （比較例９）実施例のようにアルミニウム
製の板と鉄製のバンドを用いなく両端の単電池が集合方
向に拘束されていない単位電池を作成した。その他は実
施例９と同様の密閉式アルカリ蓄電池システムを構成し
た。
製の板と鉄製のバンドを用いなく両端の単電池が集合方
向に拘束されていない単位電池を作成した。その他は実
施例９と同様の密閉式アルカリ蓄電池システムを構成し
た。
【００７５】本発明のシステムと比較例７、８と９のシ
ステムを用いて放電容量試験とサイクル寿命試験を行っ
た。放電容量試験は、１０Ａで１２時間充電後、１時間
放置し、２０Ａで８０Ｖまで放電した。組電池の放電容
量の計算は、電池電圧が８０Ｖまでの放電時間を用いて
計算した。また、単位電池は５個選択し、５Ｖまでの放
電時間を用いて計算した。なお、単位電池１及び５は組
電池の角に位置し、単位電池２及び４は外周中央に位置
し、単位電池３は中央に位置する単位電池である。充電
時には、各単位電池の単電池間およびアルミニウム製の
板と単電池間のそれぞれの空間部分にキャリア下部から
ファンにより送風を行った。空間部分を通過する空気の
風速は平均１．０ｍ／ｓｅｃとした。環境温度は２０℃
とした。試験結果を表１１に示した。
ステムを用いて放電容量試験とサイクル寿命試験を行っ
た。放電容量試験は、１０Ａで１２時間充電後、１時間
放置し、２０Ａで８０Ｖまで放電した。組電池の放電容
量の計算は、電池電圧が８０Ｖまでの放電時間を用いて
計算した。また、単位電池は５個選択し、５Ｖまでの放
電時間を用いて計算した。なお、単位電池１及び５は組
電池の角に位置し、単位電池２及び４は外周中央に位置
し、単位電池３は中央に位置する単位電池である。充電
時には、各単位電池の単電池間およびアルミニウム製の
板と単電池間のそれぞれの空間部分にキャリア下部から
ファンにより送風を行った。空間部分を通過する空気の
風速は平均１．０ｍ／ｓｅｃとした。環境温度は２０℃
とした。試験結果を表１１に示した。
【００７６】
【表１１】
【００７７】サイクル寿命試験は、放電容量を調べた充
放電条件と同じ条件をくり返すことにより行った。試験
結果を表１２に示した。
放電条件と同じ条件をくり返すことにより行った。試験
結果を表１２に示した。
【００７８】
【表１２】
【００７９】表１１から明らかなように、本発明の組電
池は放電容量が９８Ａｈであり、単電池の放電容量１０
０Ａｈの９８％の放電容量が得られた。これに対し、比
較例７、８と９の組電池はそれぞれ８５Ａｈ，８２Ａ
ｈ，７７Ａｈであり、単電池の放電容量１００Ａｈに比
較して７７〜８５％の容量しか得られない。また、表１
１に、組電池を構成しているそれぞれの単位電池１〜５
の放電容量も合わせて示した。単位電池１と５は、組電
池の角に配置され、単位電池３は組電池の中心部に配置
されている。本発明の組電池を構成している単位電池１
〜５は、それぞれ同様の放電容量を示し、組電池の特性
と一致している。これは、充電時に各単位電池の電極群
等で発生した熱が、単位電池間の下部から上部に流して
いる空気により均一に十分放熱され、それぞれの単位電
池温度が環境温度に対して１５℃上昇にとどまってい
る。すなわち、優れた放電容量が得られた理由は、表１
１に示したように、組電池を構成する各単位電池の充電
時における電池内温度は３５℃と一定であり、各単位電
池のニッケル正極の充電効率が低下しない温度条件下で
十分にしかも均一に充電されたことによる。また、表１
２に示したように、本発明の組電池は、９００サイクル
の充放電を繰り返しても放電容量が低下せず、優れたサ
イクル寿命特性が得られる。比較例７の組電池は、単電
池が電極群と電槽とが接しない状態で構成されているた
め、電槽と電極間に空間が発生する。空間に存在するガ
スは、酸素、窒素と水素との混合ガスであるため熱伝導
率は小さい。このため、電極群で発生した熱は電槽に伝
わりにくく、単電池間に空気を送風しても放熱されにく
い。表１１に示したように、比較例７の組電池を構成す
る単位電池の充電末期温度は、４２〜４４℃であり、本
発明の組電池に比べ７〜９℃温度が高い。その結果、各
単位電池のニッケル正極の充電効率が低下し、放電容量
が８５Ａｈ程度に減少する。また、表１２に示したよう
に、この組電池は５４０サイクルで初期の放電容量に対
して５０％の容量しか得られなくなる。
池は放電容量が９８Ａｈであり、単電池の放電容量１０
０Ａｈの９８％の放電容量が得られた。これに対し、比
較例７、８と９の組電池はそれぞれ８５Ａｈ，８２Ａ
ｈ，７７Ａｈであり、単電池の放電容量１００Ａｈに比
較して７７〜８５％の容量しか得られない。また、表１
１に、組電池を構成しているそれぞれの単位電池１〜５
の放電容量も合わせて示した。単位電池１と５は、組電
池の角に配置され、単位電池３は組電池の中心部に配置
されている。本発明の組電池を構成している単位電池１
〜５は、それぞれ同様の放電容量を示し、組電池の特性
と一致している。これは、充電時に各単位電池の電極群
等で発生した熱が、単位電池間の下部から上部に流して
いる空気により均一に十分放熱され、それぞれの単位電
池温度が環境温度に対して１５℃上昇にとどまってい
る。すなわち、優れた放電容量が得られた理由は、表１
１に示したように、組電池を構成する各単位電池の充電
時における電池内温度は３５℃と一定であり、各単位電
池のニッケル正極の充電効率が低下しない温度条件下で
十分にしかも均一に充電されたことによる。また、表１
２に示したように、本発明の組電池は、９００サイクル
の充放電を繰り返しても放電容量が低下せず、優れたサ
イクル寿命特性が得られる。比較例７の組電池は、単電
池が電極群と電槽とが接しない状態で構成されているた
め、電槽と電極間に空間が発生する。空間に存在するガ
スは、酸素、窒素と水素との混合ガスであるため熱伝導
率は小さい。このため、電極群で発生した熱は電槽に伝
わりにくく、単電池間に空気を送風しても放熱されにく
い。表１１に示したように、比較例７の組電池を構成す
る単位電池の充電末期温度は、４２〜４４℃であり、本
発明の組電池に比べ７〜９℃温度が高い。その結果、各
単位電池のニッケル正極の充電効率が低下し、放電容量
が８５Ａｈ程度に減少する。また、表１２に示したよう
に、この組電池は５４０サイクルで初期の放電容量に対
して５０％の容量しか得られなくなる。
【００８０】これは、電池温度が７〜９℃高いため、負
極に用いている水素吸蔵合金の酸化や腐食が進行し、負
極の性能が劣化し放電容量が減少したものと考えられ
る。
極に用いている水素吸蔵合金の酸化や腐食が進行し、負
極の性能が劣化し放電容量が減少したものと考えられ
る。
【００８１】比較例８の組電池は、電槽の外側が凹凸の
ない平面の単電池を用いた単位電池で、単電池間を３mm
として空気の通過を可能としたものであるが、隣接する
単電池の電槽部分が接していない状態で構成している。
表１１に示したように、組電池の放電容量は８２Ａｈで
あり、本発明の組電池に比べて放電容量が小さい。
ない平面の単電池を用いた単位電池で、単電池間を３mm
として空気の通過を可能としたものであるが、隣接する
単電池の電槽部分が接していない状態で構成している。
表１１に示したように、組電池の放電容量は８２Ａｈで
あり、本発明の組電池に比べて放電容量が小さい。
【００８２】これは、充電時に電極群の膨脹や電池内圧
の上昇により、隣接する単電池間が電槽外側の凸部によ
り接触していないため、電槽が変形し空間幅が変化し、
空気の流通が一定でなくなる。このため、単電池間に空
気を送風しても放熱されにくく、特に組電池の中心に位
置する単位電池は隣接する単位電池の熱により温度上昇
は顕著となる。また、各単位電池の放電容量も８０〜８
５Ａｈと均一でなくなる。また、表１２に示したよう
に、この組電池は３５０サイクルで初期の放電容量に対
して５０％の容量しか得られなくなる。これは、充放電
を繰り返すことにより電槽の変形が増大し、空間幅が顕
著に減少することにより送風による放熱効果が低下し、
電池温度が上昇することにより、負極の性能が劣化して
放電容量が減少したものと考えられる。比較例９の組電
池は、アルミニウム製の板と鉄製のバンドにより両端の
単電池が集合方向に拘束していない状態で構成されてい
るため、充電時に電極群の膨脹や電池内圧の上昇による
電槽の変形を抑制できず、電極群の膨脹は最も顕著とな
る。このため、正負極芯材である発泡状ニッケル多孔体
またはパンチングメタルと正負極活物質との接触面積が
減少し、導電性が低下する。正負極板の導電性が低下す
ることにより単位電池の充電効率は低下し、充電時の発
熱量は増大する。表１１に示したように、比較例９の組
電池を構成する単位電池の充電末期温度は５０〜５４℃
であり、本発明の組電池に比べ１５〜１９℃温度が高
い。放電容量も７６〜８１Ａｈと低い。また、表１２に
示したようにこの組電池は３２０サイクルで初期の放電
容量に対して５０％の容量しか得られなくなる。
の上昇により、隣接する単電池間が電槽外側の凸部によ
り接触していないため、電槽が変形し空間幅が変化し、
空気の流通が一定でなくなる。このため、単電池間に空
気を送風しても放熱されにくく、特に組電池の中心に位
置する単位電池は隣接する単位電池の熱により温度上昇
は顕著となる。また、各単位電池の放電容量も８０〜８
５Ａｈと均一でなくなる。また、表１２に示したよう
に、この組電池は３５０サイクルで初期の放電容量に対
して５０％の容量しか得られなくなる。これは、充放電
を繰り返すことにより電槽の変形が増大し、空間幅が顕
著に減少することにより送風による放熱効果が低下し、
電池温度が上昇することにより、負極の性能が劣化して
放電容量が減少したものと考えられる。比較例９の組電
池は、アルミニウム製の板と鉄製のバンドにより両端の
単電池が集合方向に拘束していない状態で構成されてい
るため、充電時に電極群の膨脹や電池内圧の上昇による
電槽の変形を抑制できず、電極群の膨脹は最も顕著とな
る。このため、正負極芯材である発泡状ニッケル多孔体
またはパンチングメタルと正負極活物質との接触面積が
減少し、導電性が低下する。正負極板の導電性が低下す
ることにより単位電池の充電効率は低下し、充電時の発
熱量は増大する。表１１に示したように、比較例９の組
電池を構成する単位電池の充電末期温度は５０〜５４℃
であり、本発明の組電池に比べ１５〜１９℃温度が高
い。放電容量も７６〜８１Ａｈと低い。また、表１２に
示したようにこの組電池は３２０サイクルで初期の放電
容量に対して５０％の容量しか得られなくなる。
【００８３】これは、充放電を繰り返すことにより電極
群が膨脹し、正負極板の導電性が低下することにより充
電効率が低下し、電池温度が上昇することにより、負極
の性能が劣化し放電容量が減少したものと考えられる。
群が膨脹し、正負極板の導電性が低下することにより充
電効率が低下し、電池温度が上昇することにより、負極
の性能が劣化し放電容量が減少したものと考えられる。
【００８４】なお、本実施例において単位電池を１６個
直列に接続したものを組電池としたが、機器によって
は、単位電池２個以上を直列または並列またはその組合
せによって接続したものでも同様のシステムが構成でき
る。また、本実施例において振動吸収材はゴムを用いた
が、バネを用いても同様の効果が得られる。なお、本実
施例において単電池及び単位電池は実施例１で示した電
槽外側面に凹凸部を有するものを用いたが、実施例５で
示した単電池間に表面に凹凸部を有するスペーサーを介
した単位電池を用いても同様の密閉式アルカリ蓄電池シ
ステムが構成できる。また、本実施例では送風用にファ
ンを用いたがブロアを用いても同様の効果が得られ、単
電池間に空気が流れる向きは上部から下部としても同様
の効果が得られる。よって本実施例で用いた密閉式アル
カリ蓄電池システムは、ファンまたはブロアが吸気また
は排気または、複数設置しその両方の組合せ等の空気の
流通する方向によらず、同様の効果が得られる。なお、
充電時に送風を行わないと電極群で発生する熱が放熱せ
ず、充電効率が極端に低下することから、単電池間の空
間に０．１ｍ／ｓ以上の送風を行うことが望ましい。ま
た、本実施例では上方から金属製の棒によって上下方向
を拘束したが、布製のベルトでも同様の効果が得られ
る。
直列に接続したものを組電池としたが、機器によって
は、単位電池２個以上を直列または並列またはその組合
せによって接続したものでも同様のシステムが構成でき
る。また、本実施例において振動吸収材はゴムを用いた
が、バネを用いても同様の効果が得られる。なお、本実
施例において単電池及び単位電池は実施例１で示した電
槽外側面に凹凸部を有するものを用いたが、実施例５で
示した単電池間に表面に凹凸部を有するスペーサーを介
した単位電池を用いても同様の密閉式アルカリ蓄電池シ
ステムが構成できる。また、本実施例では送風用にファ
ンを用いたがブロアを用いても同様の効果が得られ、単
電池間に空気が流れる向きは上部から下部としても同様
の効果が得られる。よって本実施例で用いた密閉式アル
カリ蓄電池システムは、ファンまたはブロアが吸気また
は排気または、複数設置しその両方の組合せ等の空気の
流通する方向によらず、同様の効果が得られる。なお、
充電時に送風を行わないと電極群で発生する熱が放熱せ
ず、充電効率が極端に低下することから、単電池間の空
間に０．１ｍ／ｓ以上の送風を行うことが望ましい。ま
た、本実施例では上方から金属製の棒によって上下方向
を拘束したが、布製のベルトでも同様の効果が得られ
る。
【００８５】（実施例１０）実施例９で説明した密閉式
アルカリ蓄電池システムの組電池を用い、電解液の量を
変化させて実施例９と同様なシステムを作成した。作成
した組電池のＮｏ．と電解液量との関係を表１３に示
す。これらの組電池を用いて実施例９と同じ条件で利用
率およびサイクル寿命試験を行った結果も合わせて表１
３に示した。
アルカリ蓄電池システムの組電池を用い、電解液の量を
変化させて実施例９と同様なシステムを作成した。作成
した組電池のＮｏ．と電解液量との関係を表１３に示
す。これらの組電池を用いて実施例９と同じ条件で利用
率およびサイクル寿命試験を行った結果も合わせて表１
３に示した。
【００８６】
【表１３】
【００８７】電解液量が１２０ｃｃであるＮｏ．３９の
組電池は、ニッケル正極に対して液不足であるため、利
用率およびサイクル寿命とも低下する。また電解液量が
２９０ｃｃであるＮｏ．４３の組電池は、利用率が９５
％と良好であるがサイクル寿命が２８０ｃｃのときより
低下する。これは、電解液量が多量であるため１０Ａの
電流値で充電した場合、過充電時に正極から発生する酸
素ガスの負極での吸収反応が低下し、安全弁からガスや
電解液が漏液しサイクル寿命が低下する。Ｎｏ．４０〜
４２の電池容量は１００Ａｈであるから１Ａｈ当たりの
電解液量はそれぞれ１．３，２．０，２．８である。以
上のことから、電解液量は１．０〜２．８ｃｃ／Ａｈで
あることが望ましい。なお、正極に３次元構造を有する
発泡状ニッケル多孔体を用いた場合を示したが、板状金
属の両側に活物質を保持させた正極を用いた場合でも同
様の効果が得られる。また本実施例では負極に２次元の
パンチングメタルを用いた場合を示したが、３次元の金
属製多孔体を用いた場合も同様の効果が得られる。
組電池は、ニッケル正極に対して液不足であるため、利
用率およびサイクル寿命とも低下する。また電解液量が
２９０ｃｃであるＮｏ．４３の組電池は、利用率が９５
％と良好であるがサイクル寿命が２８０ｃｃのときより
低下する。これは、電解液量が多量であるため１０Ａの
電流値で充電した場合、過充電時に正極から発生する酸
素ガスの負極での吸収反応が低下し、安全弁からガスや
電解液が漏液しサイクル寿命が低下する。Ｎｏ．４０〜
４２の電池容量は１００Ａｈであるから１Ａｈ当たりの
電解液量はそれぞれ１．３，２．０，２．８である。以
上のことから、電解液量は１．０〜２．８ｃｃ／Ａｈで
あることが望ましい。なお、正極に３次元構造を有する
発泡状ニッケル多孔体を用いた場合を示したが、板状金
属の両側に活物質を保持させた正極を用いた場合でも同
様の効果が得られる。また本実施例では負極に２次元の
パンチングメタルを用いた場合を示したが、３次元の金
属製多孔体を用いた場合も同様の効果が得られる。
【００８８】（実施例１１）実施例９の本発明の密閉式
アルカリ蓄電池システムにおいて、空間を通過する空気
の温度を変化させて実施例９と同様な試験を行った。作
成した組電池のＮｏ．と空気の温度との関係を表１４に
示す。これらの組電池を用いて実施例９と同じ条件で利
用率およびサイクル寿命試験を行った結果も合わせて表
１４に示した。
アルカリ蓄電池システムにおいて、空間を通過する空気
の温度を変化させて実施例９と同様な試験を行った。作
成した組電池のＮｏ．と空気の温度との関係を表１４に
示す。これらの組電池を用いて実施例９と同じ条件で利
用率およびサイクル寿命試験を行った結果も合わせて表
１４に示した。
【００８９】
【表１４】
【００９０】空気温度が−３０℃であるＮｏ．４４の組
電池は、電解液の部分的な凝固により、利用率およびサ
イクル寿命とも低下する。また空気温度が６０℃である
Ｎｏ．４９の組電池は、流通する空気温度が高温である
ため送風による放熱効果が上がらず、充電効率が低下し
て利用率及びサイクル寿命とも低下する。Ｎｏ．４５〜
４８の組電池は比較的利用率、サイクル寿命とも良好な
結果が得られた。以上のことから、空気温度は−２０〜
５０℃であることが望ましい。
電池は、電解液の部分的な凝固により、利用率およびサ
イクル寿命とも低下する。また空気温度が６０℃である
Ｎｏ．４９の組電池は、流通する空気温度が高温である
ため送風による放熱効果が上がらず、充電効率が低下し
て利用率及びサイクル寿命とも低下する。Ｎｏ．４５〜
４８の組電池は比較的利用率、サイクル寿命とも良好な
結果が得られた。以上のことから、空気温度は−２０〜
５０℃であることが望ましい。
【００９１】以上のように、本発明によれば各単電池内
の電極群の最外部の少なくとも一部が電槽と接し、さら
に各単電池は隣接する単電池と電槽部分の少なくとも一
部が接し、単位電池は保持体によりその集合方向の両端
の全面もしくは一部分を拘束して各単電池間に空気が少
なくとも一方向に通過できる空間を有する構造としてい
るため、充放電の繰り返しによる発電要素群の膨脹によ
る電槽の変形や単電池内の内圧上昇による電槽の膨脹が
防止できる。単電池内の発電要素群が充放電の繰り返し
により膨脹する力が発電要素群の厚み方向に働いた場
合、電槽には同様の方向に力が作用し単電池間の幅が減
少する。その結果、空気の通過が困難となり、種々の電
池特性や信頼性に支障をきたす。しかし、本発明の構成
では発電要素群と電槽部分と隣接する単電池の電槽の部
分が接触し間隔が固定され、単位電池が保持体により単
電池の集合方向に拘束しているため、膨脹する力が発電
要素群の厚み方向に働いた場合でも、単電池と単位電池
が固定されているため電槽の変形は生じない。単電池内
の内圧上昇による電槽の膨脹が発生した場合も同様であ
る。また、単位電池内で各単電池と隣接する単電池間に
スペーサーを挿入し間隔を固定した場合も同様な効果に
より、電槽の変形は生じない。したがって、充電時や放
電時に空気を常にセル間に均一に通過させることが可能
となり、放熱効果に優れた単位電池を提供することがで
きる。
の電極群の最外部の少なくとも一部が電槽と接し、さら
に各単電池は隣接する単電池と電槽部分の少なくとも一
部が接し、単位電池は保持体によりその集合方向の両端
の全面もしくは一部分を拘束して各単電池間に空気が少
なくとも一方向に通過できる空間を有する構造としてい
るため、充放電の繰り返しによる発電要素群の膨脹によ
る電槽の変形や単電池内の内圧上昇による電槽の膨脹が
防止できる。単電池内の発電要素群が充放電の繰り返し
により膨脹する力が発電要素群の厚み方向に働いた場
合、電槽には同様の方向に力が作用し単電池間の幅が減
少する。その結果、空気の通過が困難となり、種々の電
池特性や信頼性に支障をきたす。しかし、本発明の構成
では発電要素群と電槽部分と隣接する単電池の電槽の部
分が接触し間隔が固定され、単位電池が保持体により単
電池の集合方向に拘束しているため、膨脹する力が発電
要素群の厚み方向に働いた場合でも、単電池と単位電池
が固定されているため電槽の変形は生じない。単電池内
の内圧上昇による電槽の膨脹が発生した場合も同様であ
る。また、単位電池内で各単電池と隣接する単電池間に
スペーサーを挿入し間隔を固定した場合も同様な効果に
より、電槽の変形は生じない。したがって、充電時や放
電時に空気を常にセル間に均一に通過させることが可能
となり、放熱効果に優れた単位電池を提供することがで
きる。
【００９２】次に、セパレータを介した正極板と負極板
とが複数枚で構成された電極群とアルカリ電解液とが電
槽部に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封口された単電
池の集合電池（単位電池）を複数個組み合わせ、各単電
池間および単位電池間は電気的に接続された組電池を用
いた密閉式アルカリ蓄電池システムであって、単電池内
の電極群の最外部の少なくとも一部が電槽と接してお
り、各単電池は隣接する単電池との間に空気が少なくと
も一方向に通過できる空間を有し、単位電池は保持体に
よりその集合方向の両端の前面もしくは一部分が拘束さ
れており、組電池はキャリアに固定され、ファンまたは
ブロアーを用いて吸気あるいは排気、または吸気および
排気の両方により空気を強制的に通過させる構成とした
ものである。
とが複数枚で構成された電極群とアルカリ電解液とが電
槽部に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封口された単電
池の集合電池（単位電池）を複数個組み合わせ、各単電
池間および単位電池間は電気的に接続された組電池を用
いた密閉式アルカリ蓄電池システムであって、単電池内
の電極群の最外部の少なくとも一部が電槽と接してお
り、各単電池は隣接する単電池との間に空気が少なくと
も一方向に通過できる空間を有し、単位電池は保持体に
よりその集合方向の両端の前面もしくは一部分が拘束さ
れており、組電池はキャリアに固定され、ファンまたは
ブロアーを用いて吸気あるいは排気、または吸気および
排気の両方により空気を強制的に通過させる構成とした
ものである。
【００９３】本構成によると、単電池内の電極群の最外
部の少なくとも一部が電槽と接しているため電池内の熱
を効率良く電槽に伝達することができる。また、単位電
池は保持体によりその集合方向の両端の前面もしくは一
部分が拘束されているため、電池内圧の上昇や電極群の
膨脹により電槽の変形を抑制することが可能である。ま
た、振動等による単電池間のズレも防止できる。次に、
このような単位電池からなる組電池を、ファンまたはブ
ロアーを用いて吸気あるいは排気、または吸気および排
気の両方により空気を強制的に通過させる構成とするこ
とにより、各電池間の空間部に均一に空気を流すことが
でき、各電池の放熱が均一となる。その結果、各電池間
の温度が均一となり電池の容量バラツキを防止すること
ができ、サイクル寿命特性を向上させることができる。
部の少なくとも一部が電槽と接しているため電池内の熱
を効率良く電槽に伝達することができる。また、単位電
池は保持体によりその集合方向の両端の前面もしくは一
部分が拘束されているため、電池内圧の上昇や電極群の
膨脹により電槽の変形を抑制することが可能である。ま
た、振動等による単電池間のズレも防止できる。次に、
このような単位電池からなる組電池を、ファンまたはブ
ロアーを用いて吸気あるいは排気、または吸気および排
気の両方により空気を強制的に通過させる構成とするこ
とにより、各電池間の空間部に均一に空気を流すことが
でき、各電池の放熱が均一となる。その結果、各電池間
の温度が均一となり電池の容量バラツキを防止すること
ができ、サイクル寿命特性を向上させることができる。
【００９４】
【発明の効果】以上のように、本発明の構成であれば電
槽の変形や膨脹がなく、電池内で発生した熱を電池外部
に効率良く放出することにより、各単電池の容量バラツ
キを防止することができ、サイクル寿命特性に優れた単
位電池とそのシステムを提供することができる。
槽の変形や膨脹がなく、電池内で発生した熱を電池外部
に効率良く放出することにより、各単電池の容量バラツ
キを防止することができ、サイクル寿命特性に優れた単
位電池とそのシステムを提供することができる。
【図１】（Ａ）本発明で作成した密閉式アルカリ蓄電池
の単電池の上面図 （Ｂ）同一部を破断した正面図 （Ｃ）同一部を破断した側面図
の単電池の上面図 （Ｂ）同一部を破断した正面図 （Ｃ）同一部を破断した側面図
【図２】（Ａ）本発明で作成した密閉式アルカリ蓄電池
の単位電池の上面図 （Ｂ）同側面図
の単位電池の上面図 （Ｂ）同側面図
１ 電極群 ２ 正極板 ３ 負極板 ４ 電槽 ５ 正極端子 ６ 負極端子 ７ 安全弁 ８ 蓋 ９ 単電池 １０ 凸部 １１ 凹部 １２ 単位電池 １３ 空間 １４ アルミニウム製の板 １５ 鉄製のバンド
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 生駒 宗久 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (59)
- 【請求項１】セパレータを介した正極板と負極板とがそ
れぞれ複数枚で構成された電極群とアルカリ電解液とが
電槽部に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封口された単
電池を、隣接する単電池と電気的に接続した単位電池で
あって、各単電池内の電極群の最外部の少なくとも一部
が電槽と接し、さらに各単電池は隣接する単電池と電槽
部分の少なくとも一部が接しており、各単電池は隣接す
る単電池との間に空気が少なくとも一方向に通過できる
空間を有して単位電池をなし、単位電池は保持体により
その集合方向の両端の全面もしくは一部分が拘束されて
いる密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項２】単位電池は、５〜４０個の単電池が電気的
に直列に接続されている請求項１記載の密閉式アルカリ
蓄電池の単位電池。 - 【請求項３】電槽は外側に多数の凹凸部が設けられた形
状である請求項１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電
池。 - 【請求項４】電槽に設けられた凸部どうしが接触し、凹
部の空間を空気が通過する請求項１記載の密閉式アルカ
リ蓄電池の単位電池。 - 【請求項５】各単電池は、電槽に設けられたそれぞれの
凹部と凸部を一ヶ所以上で嵌合している請求項１記載の
密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項６】電槽の外側に設けた多数の凹凸部は、縦ま
たは横の一方向である請求項３記載の密閉式アルカリ蓄
電池の単位電池。 - 【請求項７】電槽の表面は、黒色または暗褐色である請
求項１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項８】電槽の表面の少なくとも一部は金属部を備
え金属部はＡｌ,Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉの群から選ばれたい
ずれかである請求項１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単
位電池。 - 【請求項９】蓋および／または電槽は、主にポリプロピ
レン製である請求項１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単
位電池。 - 【請求項１０】蓋および／または電槽は、金属性である
請求項１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項１１】蓋および／または電槽は、ポリプロピレ
ンを主とする樹脂製で、内部にポリプロピレンより熱伝
導率の優れる物質を有する請求項１記載の密閉式アルカ
リ蓄電池の単位電池。 - 【請求項１２】ポリプロピレンより熱伝導率の優れる物
質は、Ｃｕ,Ｎｉ,Ｆｅ，Ｃ，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯから選ば
れたものである請求項１１記載の密閉式アルカリ蓄電池
の単位電池。 - 【請求項１３】集合方向の両端の保持体と最も近接する
単電池との間には、少なくとも一方向に空気が通過する
空間を有する請求項１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単
位電池。 - 【請求項１４】少なくとも充電時に、空間に空気が０．
１ｍ／ｓから５ｍ／ｓの速度で通過する請求項１または
１３記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項１５】電極群は電槽内部に存在するものであ
り、電極群の最外部が負極板、セパレータ、正極板，金
属板または金属多孔体である請求項１記載の密閉式アル
カリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項１６】保持体はアルミニウム、鉄、ニッケル等
の金属製である請求項１記載の密閉式アルカリ蓄電池の
単位電池。 - 【請求項１７】空気が通過する電槽部分の厚みが１〜５
ｍｍである請求項１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位
電池。 - 【請求項１８】空気が通過する単電池間の空間部分の幅
が１〜４ｍｍである請求項１記載の密閉式アルカリ蓄電
池の単位電池。 - 【請求項１９】単電池は、金属酸化物の粉末を３次元の
金属製多孔体内に保持させるかもしくは板状金属の両側
に保持した構造のｎ枚（ｎ≧２）の正極、電気化学的に
水素の吸蔵放出が可能な水素吸蔵合金の粉末を３次元の
金属製多孔体内に保持させるかもしくは２次元の板状金
属の両側に焼結または結着剤とともに塗着された構造を
有するｎー１枚またはｎ＋１枚の負極、ポリオレフィン
系のセパレータ、および正極の理論容量１Ａｈに対し
１．３〜２．８ｃｍ3のアルカリ水溶液からなる電解
液、とにより構成されている請求項１記載の密閉式アル
カリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項２０】単電池の蓋部に備えた安全弁は再復帰が
可能であり、圧力差１〜５ｋｇ／ｃｍ2で作動する請求
項１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項２１】セパレータを介した正極板と負極板とが
それぞれ複数枚で構成された電極群とアルカリ電解液と
が電槽部に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封口された
単電池を、隣接する単電池と電気的に接続した単位電池
であって、各単電池内の電極群の最外部の少なくとも一
部が電槽と接し、さらに各単電池は隣接する単電池とス
ペーサーにより間隔が固定されており、スペーサーは隣
接する単電池との間に空気が少なくとも一方向に通過で
きる空間を有し、単位電池は保持体によりその集合方向
の両端の全面もしくは一部分が拘束されている密閉式ア
ルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項２２】単位電池は、５〜４０個の単電池が電気
的に直列に接続されている請求項２１記載の密閉式アル
カリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項２３】スペーサーは多数の凹凸部が設けられた
形状である請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単
位電池。 - 【請求項２４】スペーサーに設けられた凸部と電槽が接
触し、スペーサーの凹部と電槽で形成される空間を空気
が通過する請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単
位電池。 - 【請求項２５】スペーサーに設けた多数の凹凸部は、縦
または横方向である請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄
電池の単位電池。 - 【請求項２６】スペーサー外側面は平面であり、その内
側に縦または横方向に空気が通過できる空間を有する請
求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項２７】スペーサーは、金属製である請求項２１
記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項２８】スペーサーの表面は、黒色または暗褐色
である請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電
池。 - 【請求項２９】電槽の表面は、黒色または暗褐色である
請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項３０】電槽の表面の少なくとも一部は金属部を
備え、金属部はＡｌ，Ｃｕ，Ｆｅ，Ｎｉの群から選ばれ
たものである請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の
単位電池。 - 【請求項３１】蓋および／または電槽は、ポリプロピレ
ン製である請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単
位電池。 - 【請求項３２】蓋および／または電槽は、金属製である
請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項３３】蓋および／または電槽は、ポリプロピレ
ンを主とする樹脂製で内部にポリプロピレンよりも伝導
率の優れた物質を有する請求項２１記載の密閉式アルカ
リ蓄電池の単位電池。 - 【請求項３４】ポリプロピレンより熱伝導率の優れる物
質は、Ｃｕ,Ｎｉ,Ｆｅ，Ｃ，Ａｌ2Ｏ3，ＭｇＯから選ば
れたものである請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池
の単位電池。 - 【請求項３５】集合方向の両端の保持体と最も近接する
単電池との間には、少なくとも一方向に空気が通過する
空間を有する請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の
単位電池。 - 【請求項３６】少なくとも充電時に、空間に空気が０．
１ｍ／ｓから５ｍ／ｓの速度で通過する請求項２１また
は３５記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項３７】電極群は電槽内に存在するものであり、
電極群の最外部が負極板、セパレータ、金属板または金
属多孔体のいずれかである請求項２１記載の密閉式アル
カリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項３８】保持体はアルミニウム、鉄、ニッケル等
の金属製である請求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池
の単位電池。 - 【請求項３９】空気が通過する電槽部分の厚みが１〜５
ｍｍであり、スペーサーの厚みが１〜５ｍｍである請求
項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項４０】単電池は、金属酸化物の粉末を３次元の
金属製多孔体内に保持させるかもしくは板状金属の両側
に保持された構造のｎ枚（ｎ≧２）の正極、電気化学的
に水素の吸蔵放出が可能な水素吸蔵合金の粉末を３次元
の金属製多孔体内に保持させるかもしくは２次元の板状
金属の両側に焼結または結着剤とともに塗着した構造を
有するｎー１枚またはｎ＋１枚の負極、ポリオレフィン
系のセパレータ、および正極の理論容量１Ａｈに対し
１．３〜２．８ｃｍ3のアルカリ水溶液からなる電解
液、とにより構成されている請求項２１記載の密閉式ア
ルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項４１】単位電池の蓋部に備えた安全弁は再復帰
が可能であり、圧力差１〜５ｋｇ／ｃｍ2で作動する請
求項２１記載の密閉式アルカリ蓄電池の単位電池。 - 【請求項４２】セパレータを介した正極板と負極板とが
それぞれ複数枚で構成された電極群とアルカリ電解液と
が電槽部に挿入され、安全弁を備えた蓋部で封口された
単電池の複数からなる単位電池を複数個組み合わせ、各
単電池間および単位電池間は電気的に接続された組電池
を用いた密閉式アルカリ蓄電池システムであって、単電
池内の電極群の最外部の少なくとも一部が電槽と接して
おり、各単電池は隣接する単電池との間に空気が少なく
とも一方向に通過できる空間を有し、単位電池は保持体
によりその集合方向の両端の前面もしくは一部分が拘束
されており、上記組電池はキャリアに固定され、ファン
またはブロアーを用いて吸気あるいは排気、または吸気
および排気の両方により単電池間に空気を強制的に通過
させることを特徴とする密閉式アルカリ蓄電池システ
ム。 - 【請求項４３】電池の下部から上部の方向に空気が通過
する請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池システム。 - 【請求項４４】キャリアの下部は空気と接し、少なくと
もキャリアに設けた孔と単電池間あるいは単位電池間に
設けた空間を通して下部の空気が通過する構造をもった
請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池システム。 - 【請求項４５】空気を蓄電池システム外部へ排気する排
気孔を有する請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池シ
ステム。 - 【請求項４６】組電池の上部に空気が流通可能な空間を
有する請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池システ
ム。 - 【請求項４７】充電時に空気を通過させる請求項４２記
載の密閉式アルカリ蓄電池システム。 - 【請求項４８】空気が０．１ｍ／ｓから５ｍ／ｓの速度
で通過する請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池シス
テム。 - 【請求項４９】単位電池とこれに隣接する単位電池との
間は、単位電池の両端の全面もしくは一部を押圧してい
る保持体により間隔が保たれている請求項４２記載の密
閉式アルカリ蓄電池システム。 - 【請求項５０】組電池は、２個以上の単位電池が電気的
に直列または並列あるいは直列と並列の組合せにより接
続された請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池システ
ム。 - 【請求項５１】単位電池および／または組電池は、キャ
リアに設けられた突出部により前後、左右の動きが抑制
されている請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池シス
テム。 - 【請求項５２】組電池は、上方から布製ベルトまたは金
属製の棒により押さえられ、キャリアに対し上下方向の
移動が抑制されている請求項４２記載の密閉式アルカリ
蓄電池システム。 - 【請求項５３】各単電池間および各単位電池間は柔軟な
導体で電気的に接続されている請求項４２記載の密閉式
アルカリ蓄電池システム。 - 【請求項５４】単電池は、金属酸化物の粉末を３次元の
金属製多孔体内に保持させるかもしくは板状金属の両側
に保持した構造のｎ枚（ｎ≧２）の正極、電気化学的に
水素の吸蔵放出が可能な水素吸蔵合金の粉末を３次元の
金属製多孔体内に保持させるかもしくは２次元の板状金
属の両側に焼結または結着剤とともに塗着された構造を
有するｎー１枚またはｎ＋１枚の負極、ポリオレフィン
系のセパレータ、および正極の理論容量１Ａｈに対し
１．３〜２．８ｃｍ3のアルカリ水溶液からなる電解
液、とにより構成されている請求項４２記載の密閉式ア
ルカリ蓄電池システム。 - 【請求項５５】キャリアと電池との間には振動吸収材を
有する請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池システ
ム。 - 【請求項５６】振動吸収材はバネまたはゴムである請求
項５５記載の密閉式アルカリ蓄電池システム。 - 【請求項５７】キャリアは組電池を搭載する機器に固定
されている請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池シス
テム。 - 【請求項５８】単位電池は、各単電池内の電極群の最外
部の少なくとも一部が電槽と接し、さらに各単電池は隣
接する単電池とスペーサーにより間隔が固定されてい
て、スペーサーは隣接する単電池との間に空気が少なく
とも一方向に通過できる空間を有している請求項４２記
載の密閉式アルカリ蓄電池システム。 - 【請求項５９】空間を通過する空気の温度が−２０〜５
０℃である請求項４２記載の密閉式アルカリ蓄電池シス
テム。
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