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JP7271488B2 - Method for manufacturing nickel-metal hydride storage battery - Google Patents

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JP7271488B2
JP7271488B2 JP2020169893A JP2020169893A JP7271488B2 JP 7271488 B2 JP7271488 B2 JP 7271488B2 JP 2020169893 A JP2020169893 A JP 2020169893A JP 2020169893 A JP2020169893 A JP 2020169893A JP 7271488 B2 JP7271488 B2 JP 7271488B2
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Primearth EV Energy Co Ltd
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Description

ニッケル水素蓄電池の製造方法に係り、詳しくは、内部抵抗の低減を図るニッケル水素蓄電池の活性化充放電を含むニッケル水素蓄電池の製造方法に関する。 The present invention relates to a method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery, and more particularly, to a method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery including activation charge/discharge of the nickel-metal hydride storage battery for reducing internal resistance.

近年、ポータブル機器や携帯機器などの電源として、また電気自動車やハイブリッド自動車用の電源として、アルカリ蓄電池が注目されている。その中でも特に、ニッケル水素蓄電池は、水酸化ニッケルを主体とした活物質からなる正極と水素吸蔵合金を主材料とした負極とを備える二次電池であり、エネルギー密度が高く信頼性にも優れている等々の理由から、それら用途の電源として広く普及している。 2. Description of the Related Art In recent years, alkaline storage batteries have been attracting attention as power sources for portable devices and mobile devices, and as power sources for electric vehicles and hybrid vehicles. In particular, the nickel-metal hydride storage battery is a secondary battery comprising a positive electrode made of an active material mainly composed of nickel hydroxide and a negative electrode made mainly of a hydrogen-absorbing alloy, and has high energy density and excellent reliability. It is widely used as a power source for those applications.

このようなニッケル水素蓄電池は、電池組立直後の水素吸蔵合金の活性が低く、その初期出力が低下してしまうという性質がある。そこで、このような水素吸蔵合金を活性化させるべく提案がなされている。 Such a nickel-metal hydride storage battery has the property that the activity of the hydrogen storage alloy immediately after battery assembly is low, resulting in a decrease in initial output. Therefore, proposals have been made to activate such hydrogen storage alloys.

従来は、図7(b)に点線で示すように、最初に高い負極SOCとなるようにして、急速に水素吸蔵合金を活性化させようとすることが当業者の技術常識であった。
特に、特許文献1に記載のニッケル水素蓄電池の製造方法では、コバルト充電後に、負極を活性化させるための複数サイクルの活性充放電中に、初回に過充電(SOC100~130%)を行う製造方法が提案されている。このような過充電を行うことで、水素吸蔵合金を速やかに活性化することができる。
Conventionally, as indicated by the dotted line in FIG. 7(b), it was the common general knowledge of those skilled in the art to try to rapidly activate the hydrogen storage alloy by first making the negative electrode SOC high.
In particular, in the method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery described in Patent Document 1, after cobalt charging, overcharging (SOC 100 to 130%) is first performed during multiple cycles of active charging and discharging for activating the negative electrode. is proposed. By performing such overcharging, the hydrogen storage alloy can be rapidly activated.

特開2010-153261号公報JP 2010-153261 A

しかしながら、初回サイクルは負極の活性が十分に進んでいないため、充電受け入れ性が悪く、初回から特許文献1のように過充電の状態にすると気体が発生して電池内部の圧力上昇を伴う場合がある。この圧力上昇によって開弁が引き起こされると電池が劣化する原因となるという問題がある。また、背圧装置を用いて開弁を避けることも可能であるが、製造コスト増加に繋がるという問題がある。 However, since the activity of the negative electrode has not sufficiently progressed in the first cycle, the charge acceptability is poor, and gas is generated when the battery is overcharged as in Patent Document 1 from the first cycle, which may lead to an increase in the internal pressure of the battery. be. If the valve is opened due to this pressure increase, there is a problem that the battery deteriorates. Also, it is possible to avoid opening the valve by using a back pressure device, but there is a problem that it leads to an increase in manufacturing cost.

本発明が解決しようとする課題は、ニッケル水素蓄電池の製造方法において電池組立後の活性化充放電において過度な気体の発生を抑制しつつ水素吸蔵合金の活性を効果的に高めることである。 The problem to be solved by the present invention is to effectively increase the activity of a hydrogen storage alloy while suppressing excessive gas generation during activation charging and discharging after battery assembly in a method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery.

上記課題を解決するため、本発明のニッケル水素蓄電池の製造方法では、水酸化ニッケルを活物質とする正極と水素吸蔵合金を活物質とする負極とを備えて構成され、前記正極と前記負極とがセパレータを介して積層して構成された極板群を電解液とともにケースに封入して電池を組み立てる組立工程と、複数の充放電サイクルを行うとともに、各充放電サイクルの少なくとも一部において、予め測定した負極の充電効率に合わせて負極SOCを段階的に高くするように充放電を行う活性化充放電工程とを含むことを特徴とする。 In order to solve the above-mentioned problems, a method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery of the present invention comprises a positive electrode using nickel hydroxide as an active material and a negative electrode using a hydrogen-absorbing alloy as an active material. An assembly process of assembling a battery by enclosing an electrode plate group formed by laminating with a separator interposed in a case together with an electrolytic solution, and performing a plurality of charge-discharge cycles, and performing a plurality of charge-discharge cycles. and an activation charging/discharging step of performing charging/discharging so as to increase the negative electrode SOC stepwise in accordance with the measured charging efficiency of the negative electrode.

前記活性化充放電工程における前記各充放電サイクルは、前記充電効率の100%未満の負極SOCで充電するようにしてもよい。
また、前記活性化充放電工程における前記各充放電サイクルは、前記充電効率の70%を超える負極SOCで充電するようにしてもよい。
Each charge/discharge cycle in the activation charge/discharge step may be charged at a negative electrode SOC that is less than 100% of the charge efficiency.
Further, in each charging/discharging cycle in the activation charging/discharging step, charging may be performed at a negative electrode SOC exceeding 70% of the charging efficiency.

そして、前記活性化充放電工程における前記各充放電サイクルは、前記充電効率と等しい負極SOCで充電することが望ましい。ここで、「等しい」とは誤差範囲はもちろん、気体の発生について開弁リスクが回避できる程度に十分抑制できる範囲を含む。 In each charge/discharge cycle in the activation charge/discharge step, it is desirable to charge at a negative electrode SOC equal to the charge efficiency. Here, "equal" includes not only the error range but also the range in which the gas generation can be sufficiently suppressed to the extent that the risk of opening the valve can be avoided.

本発明のニッケル水素蓄電池の製造方法は、電池組立後の活性化充放電において過度な気体の発生を抑制しつつ水素吸蔵合金の活性を効果的に高めることができる。 The method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery according to the present invention can effectively enhance the activity of the hydrogen storage alloy while suppressing excessive generation of gas during activation charging and discharging after battery assembly.

放電後、充電時の合金結晶構造を示す模式図。Schematic diagram showing the alloy crystal structure during charging after discharging. 本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造装置のブロック図。1 is a block diagram of a manufacturing apparatus for a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment; FIG. 本実施形態におけるニッケル水素蓄電池の製造方法の手順を示すフローチャート。4 is a flow chart showing the steps of a method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment. ニッケル水素蓄電池の製造方法で製造されるニッケル水素蓄電池の電池モジュール11について部分断面構造を含む斜視図。FIG. 2 is a perspective view including a partial cross-sectional structure of a battery module 11 of a nickel-metal hydride storage battery manufactured by a method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery. 本実施形態の負極活性化充放電の手順を示すフローチャート。4 is a flow chart showing the procedure of negative electrode activation charge/discharge in the present embodiment. 本実施形態のニッケル水素蓄電池のPCTカーブを示すグラフ。4 is a graph showing the PCT curve of the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment; (a)は、予め測定した活性化工程の手順における各充放電サイクルの負極SOC[%]と負極の充電効率[%]の関係を示すグラフ。(b)は、活性化工程の手順における各充放電サイクルの負極SOC[%]の関係を示すグラフ。(a) is a graph showing the relationship between the negative electrode SOC [%] and the charging efficiency [%] of the negative electrode in each charging/discharging cycle in the procedure of the activation step measured in advance. (b) is a graph showing the relationship of the negative electrode SOC [%] for each charge/discharge cycle in the procedure of the activation process. 本実施形態の第1~10の充放電サイクルの負極の充電効率と負極SOCを示すグラフ。5 is a graph showing the charge efficiency and the negative electrode SOC of the negative electrode in the first to tenth charge/discharge cycles of the present embodiment. 従来のニッケル水素蓄電池の製造方法の直流抵抗DC-IRと、本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造方法の直流抵抗DC-IRを比較したグラフ。4 is a graph comparing the direct current resistance DC-IR of the conventional nickel-metal hydride battery manufacturing method and the direct current resistance DC-IR of the nickel-metal hydride battery manufacturing method of the present embodiment. 従来技術のニッケル水素蓄電池と本実施形態のニッケル水素蓄電池とを交流インピーダンス法によるナイキストプロットで表したグラフ。10 is a graph showing a Nyquist plot of the conventional nickel-metal hydride storage battery and the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment by the AC impedance method;

以下、本発明に係るニッケル水素蓄電池の製造方法の一実施形態を説明する。
<実施形態の概要>
<ニッケル水素蓄電池の電池容量>
ニッケル水素蓄電池の負極の容量は、負極の水素吸蔵合金が水素を吸蔵できる限界量により規定される容量により理論的に定められ設計される。ここで要求される容量を「設計容量」という。しかしながら、初充電においては、水素吸蔵合金が十分に活性化されていないため、上記理論的な負極容量を満たすことができない。ここで、負極の充電率または充電状態を表す負極SOC[%](State Of Charge・充電深度)は、「残容量/満充電容量×100」で計算され、理論的な満充電状態を負極SOC100%、完全放電状態を負極SOC0%と定義する。ここで、「満充電容量」は、「設計容量」であり理論的な値であるため、実際には初充電においてニッケル水素蓄電池を充電しても、十分な活性化ができていないので、充電される容量は限定され負極SOCが100%とはならない。
An embodiment of a method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery according to the present invention will be described below.
<Overview of Embodiment>
<Battery capacity of nickel metal hydride storage battery>
The capacity of the negative electrode of a nickel-metal hydride storage battery is theoretically determined and designed according to the capacity defined by the limit amount of hydrogen that can be absorbed by the hydrogen storage alloy of the negative electrode. The capacity required here is called "design capacity". However, since the hydrogen-absorbing alloy is not sufficiently activated in the initial charge, the theoretical negative electrode capacity cannot be satisfied. Here, the negative electrode SOC [%] (State Of Charge/depth of charge) representing the charging rate or state of charge of the negative electrode is calculated by “remaining capacity/fully charged capacity × 100”, and the theoretical fully charged state is negative electrode SOC 100. %, and the fully discharged state is defined as negative electrode SOC 0%. Here, the "full charge capacity" is the "design capacity" and is a theoretical value. The capacity to be applied is limited, and the negative electrode SOC does not reach 100%.

次に、本実施形態において、「充電効率(%)」とは、負極の設計容量を100%としたとき、0.3Cで満充電とした後、負極電位-0.7V/セルに到達するまで放電し、得られた容量比率とする。この場合、1回目の充放電による充電効率が一番低く、充放電サイクルを繰り返していくと、水素吸蔵合金が活性化するため、次第に充電効率が大きくなる。なお、上記-0.7V/セルは、本実施形態の電池において負極容量0%に対応する電圧であり、電池によって異なる値である。 Next, in the present embodiment, "charging efficiency (%)" means that, when the design capacity of the negative electrode is 100%, the negative electrode potential reaches −0.7 V/cell after being fully charged at 0.3 C. and use the obtained capacity ratio. In this case, the charging efficiency in the first charging/discharging is the lowest, and as the charging/discharging cycle is repeated, the hydrogen storage alloy is activated, so the charging efficiency gradually increases. Note that the -0.7 V/cell is a voltage corresponding to a negative electrode capacity of 0% in the battery of the present embodiment, and is a different value depending on the battery.

<水素吸蔵合金の活性化の原理>
次に、水素吸蔵合金の活性化のメカニズムについて説明する。図1は、放電後、充電時の合金結晶構造を示す模式図である。図1に示すように、充電開始時には、負極SOCは最低となっており、MnやNiを含む水素吸蔵合金の合金格子に水素Hが吸蔵され負極の水素平衡圧が上昇し、合金格子が膨張した状態となる。水素吸蔵合金は、水素Hを多く吸蔵した状態の高いSOCでは、水素平衡圧が高い状態になっている。
<Principle of Activation of Hydrogen Storage Alloy>
Next, the activation mechanism of the hydrogen storage alloy will be described. FIG. 1 is a schematic diagram showing the alloy crystal structure during charging after discharging. As shown in FIG. 1, at the start of charging, the negative electrode SOC is the lowest, hydrogen H is absorbed by the alloy lattice of the hydrogen absorbing alloy containing Mn and Ni, the hydrogen equilibrium pressure of the negative electrode increases, and the alloy lattice expands. state. The hydrogen storage alloy has a high hydrogen equilibrium pressure at a high SOC in which a large amount of hydrogen H is stored.

充電が終了すると、その後放電に移行する。放電を開始すると水素Hを放出し、負極SOCは最大値から漸次低下して、放電終了時には負極SOCは0%となる。つまり、負極から水素Hが放出され負極の水素平衡圧が下降し、水素吸蔵合金の合金格子が収縮した状態となる。水素平衡圧が高いときは水素吸蔵合金の水素吸蔵合金割れ(クラック)が促進され、その結果水素吸蔵合金が微粉化するなどして負極の表面積が増大し、負極の内部抵抗(直流抵抗DC-IR)を低減させることが可能となる。 After the charging is finished, it shifts to discharging. When discharge starts, hydrogen H is released, the negative electrode SOC gradually decreases from the maximum value, and the negative electrode SOC becomes 0% at the end of discharge. That is, hydrogen H is released from the negative electrode, the hydrogen equilibrium pressure of the negative electrode drops, and the alloy lattice of the hydrogen-absorbing alloy shrinks. When the hydrogen equilibrium pressure is high, cracking of the hydrogen-absorbing alloy is accelerated. IR) can be reduced.

その結果、電解液との接触面積、すなわち電極材料としての反応面積(活性点)を拡大することができるようになる。つまり合金の反応表面積を増加させ、直流抵抗DC-IR低減効果を十分に引き出すことができる。 As a result, the contact area with the electrolytic solution, that is, the reaction area (active point) as the electrode material can be increased. In other words, the reaction surface area of the alloy can be increased, and the direct current resistance DC-IR reduction effect can be sufficiently obtained.

<本実施形態の特徴>
本実施形態では電池を組立てる組立工程後に活性化充放電工程を行う。このとき、複数の充放電サイクルを行うとともに、各充放電サイクルの少なくとも一部において、予め測定した負極の充電効率に合わせて負極SOCを段階的に高くするように充放電を行う。
<Characteristics of this embodiment>
In this embodiment, the activation charge/discharge process is performed after the battery assembly process. At this time, a plurality of charge/discharge cycles are performed, and in at least part of each charge/discharge cycle, charge/discharge is performed so as to increase the negative electrode SOC stepwise in accordance with the charge efficiency of the negative electrode measured in advance.

この活性化充放電工程に先立って、製造する電池の特性を試験してデータを収集しておく。この試験は、充放電サイクルを繰り返し、各充放電サイクルにおける「充電効率」を求めておく。 Prior to this activation charge/discharge step, the characteristics of the manufactured battery are tested and data are collected. In this test, charging/discharging cycles are repeated to determine the "charging efficiency" in each charging/discharging cycle.

次に、活性化充放電工程において各充放電サイクルは、充電効率の70%を超えるSOCで充電するとともに、充電効率の100%を超えないSOCに設定して充電する。充電効率の70%を超えるSOCで充電することで、効果的に水素吸蔵合金の微粉化を進行させる。一方、充電効率の100%を超えないSOCで充電することで、電池内の気体の発生を抑制することができるので開弁リスクを下げ、背圧装置などの設備を不要とした。本実施形態では、負極SOCが充電効率と等しくなるように充電している。 Next, in each charge/discharge cycle in the activation charge/discharge process, the battery is charged at an SOC exceeding 70% of the charging efficiency and charged at an SOC not exceeding 100% of the charging efficiency. By charging at an SOC exceeding 70% of the charging efficiency, pulverization of the hydrogen storage alloy is effectively advanced. On the other hand, by charging at an SOC that does not exceed 100% of the charging efficiency, it is possible to suppress the generation of gas in the battery, which reduces the risk of valve opening and eliminates the need for equipment such as a back pressure device. In this embodiment, charging is performed such that the negative electrode SOC is equal to the charging efficiency.

以下、本実施形態を詳細に説明する。
<ニッケル水素蓄電池の製造装置>
図2は、本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造装置のブロック図である。ニッケル水素蓄電池1は、ニッケル水素蓄電池の製造装置2に接続されている。ニッケル水素蓄電池の製造装置2は、充放電装置3、電圧測定器4、電流測定器5、温度計6、保温冷却装置7を備え、それぞれニッケル水素蓄電池1に接続されている。充放電装置3は、所定の充放電レートで、ニッケル水素蓄電池1の充電及び放電を行う。電圧測定器4は、ニッケル水素蓄電池1のセル電圧を測定する。電流測定器5は、ニッケル水素蓄電池1の電流を測定する。温度計6は、ニッケル水素蓄電池1の電池温度Tを測定する。保温冷却装置7は、ニッケル水素蓄電池1を保温し、又は冷却をして電池温度Tを調整する。制御装置8は、CPU81と、ROM・RAMなどのメモリ82とを備えた周知のコンピュータとして構成され、電圧測定器4、電流測定器5、温度計6からのデータに基づいて、充放電装置3、保温冷却装置7を制御する。
The present embodiment will be described in detail below.
<Manufacturing equipment for nickel-metal hydride storage batteries>
FIG. 2 is a block diagram of a manufacturing apparatus for a nickel-metal hydride storage battery according to this embodiment. A nickel-metal hydride storage battery 1 is connected to a nickel-metal hydride storage battery manufacturing apparatus 2 . A nickel-metal hydride battery manufacturing apparatus 2 includes a charging/discharging device 3 , a voltage measuring device 4 , a current measuring device 5 , a thermometer 6 , and a heat insulating cooling device 7 , each of which is connected to the nickel-metal hydride storage battery 1 . The charging/discharging device 3 charges and discharges the nickel-metal hydride storage battery 1 at a predetermined charging/discharging rate. A voltage measuring device 4 measures the cell voltage of the nickel-hydrogen storage battery 1 . A current measuring device 5 measures the current of the nickel-hydrogen storage battery 1 . Thermometer 6 measures battery temperature T of nickel-metal hydride storage battery 1 . The heat-retaining cooling device 7 heats or cools the nickel-metal hydride storage battery 1 to adjust the battery temperature T. As shown in FIG. The control device 8 is configured as a well-known computer having a CPU 81 and a memory 82 such as a ROM/RAM, and based on the data from the voltage measuring device 4, the current measuring device 5, and the thermometer 6, the charging/discharging device 3 , controls the heat-retaining cooling device 7 .

<ニッケル水素蓄電池の製造方法>
図3は、本実施形態におけるニッケル水素蓄電池の製造方法の手順を示すフローチャートである。
<Manufacturing method of nickel-metal hydride storage battery>
FIG. 3 is a flow chart showing the steps of the method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery according to this embodiment.

ニッケル水素蓄電池1の製造方法は、まず電池モジュール組立工程(S1)が行われる。ここでは、まず、セル電池(不図示)を組み立て、セル電池を複数接続して電池モジュール11(図4)を組み立てる。 In the method of manufacturing the nickel-metal hydride storage battery 1, first, a battery module assembly step (S1) is performed. Here, first, cell batteries (not shown) are assembled, and a plurality of cell batteries are connected to assemble the battery module 11 (FIG. 4).

次に、活性化工程(S2)を行う。ここでは、所定の条件で充放電装置3により充放電が繰り返され、電極の活性化が行われる。
その次に、不良品判定工程(S3)が行われ、不良品が排除される。そして、最終的に組電池組立工程(S4)により、製品としての組電池である電池パックが完成する。
Next, an activation step (S2) is performed. Here, charging and discharging are repeated by the charging and discharging device 3 under predetermined conditions to activate the electrodes.
Next, a defective product determination step (S3) is performed to eliminate defective products. Finally, in the assembled battery assembly step (S4), a battery pack, which is an assembled battery as a product, is completed.

<電池モジュール組立工程(S1)>
<ニッケル水素蓄電池>
図4は、ニッケル水素蓄電池の製造方法で製造されるニッケル水素蓄電池の電池モジュール11について部分断面構造を含む斜視図である。図4に示すように、本実施形態のニッケル水素蓄電池は、密閉型電池であり、電気自動車やハイブリッド自動車等の車両の電源として用いられる電池である。車両に搭載されるニッケル水素蓄電池としては、所要の電力容量を得るべく、複数の単電池30を電気的に直列接続して構成された電池モジュール11からなる角形密閉式の蓄電池が知られている。
<Battery Module Assembly Step (S1)>
<Nickel metal hydride storage battery>
FIG. 4 is a perspective view including a partial cross-sectional structure of the battery module 11 of the nickel-metal hydride storage battery manufactured by the nickel-metal hydride storage battery manufacturing method. As shown in FIG. 4, the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment is a sealed battery that is used as a power source for vehicles such as electric vehicles and hybrid vehicles. As a nickel-metal hydride storage battery mounted on a vehicle, there is known a prismatic sealed storage battery comprising a battery module 11 configured by electrically connecting a plurality of single cells 30 in series in order to obtain a required power capacity. .

電池モジュール11は、複数の単電池30を収容可能な角形ケース13と同角形ケース13の開口部16を封止する蓋体14とによって構成される直方体状の電池ケースとしての一体電槽10を有している。また、角形ケース13の表面には電池使用時の放熱性を高めるべく複数の凹凸(図示略)が形成されている。 The battery module 11 includes an integrated battery case 10 as a rectangular parallelepiped battery case composed of a rectangular case 13 capable of accommodating a plurality of cells 30 and a lid 14 sealing an opening 16 of the rectangular case 13 . have. In addition, a plurality of irregularities (not shown) are formed on the surface of the rectangular case 13 to enhance heat dissipation during battery use.

一体電槽10を構成する角形ケース13及び蓋体14は、アルカリ性の電解液に対して耐性を有する樹脂材料であるポリプロピレン(PP)及びポリフェニレンエーテル(PPE)を含んで構成されている。そして一体電槽10の内部には、複数の単電池30を区画する隔壁18が形成されており、この隔壁18によって区画された部分が、単電池30毎の電槽15となる。一体電槽10は、例えば、6つの電槽15のそれぞれが単電池30を構成している。 The rectangular case 13 and lid 14 that constitute the integrated battery container 10 are made of polypropylene (PP) and polyphenylene ether (PPE), which are resin materials resistant to alkaline electrolytes. A partition wall 18 is formed inside the integrated battery case 10 to partition the plurality of cells 30 . In the integrated battery case 10 , for example, each of the six battery cases 15 constitutes a single battery 30 .

こうして区画された電槽15内には、極板群20と、その両側に接合された正極の集電板24及び負極の集電板25とが水酸化カリウム(KOH)を主成分とする水系電解質であるアルカリ電解液とともに収容されている。 In the battery container 15 thus partitioned, the electrode plate group 20 and the positive electrode current collector plate 24 and the negative electrode current collector plate 25 joined to both sides of the electrode plate group 20 contain an aqueous solution containing potassium hydroxide (KOH) as a main component. It is housed together with an alkaline electrolyte, which is an electrolyte.

極板群20は、矩形状の正極板21及び負極板22がセパレータ23を介して積層して構成されている。このとき、正極板21、負極板22及びセパレータ23が積層された方向が積層方向である。極板群20の正極板21及び負極板22は、極板の面方向であって互いに反対側の側部に突出されることで構成される正極板21のリード部の側端縁に集電板24がスポット溶接等により接合され、負極板22のリード部の側端縁に集電板25がスポット溶接等により接合されている。 The electrode plate group 20 is configured by stacking a rectangular positive electrode plate 21 and a rectangular negative electrode plate 22 with a separator 23 interposed therebetween. At this time, the direction in which the positive electrode plate 21, the negative electrode plate 22 and the separator 23 are stacked is the stacking direction. The positive electrode plate 21 and the negative electrode plate 22 of the electrode plate group 20 are current-collected at the side edges of the lead portions of the positive electrode plate 21 which are formed by protruding from the side portions opposite to each other in the plane direction of the electrode plates. The plate 24 is joined by spot welding or the like, and the collector plate 25 is joined to the side edge of the lead portion of the negative electrode plate 22 by spot welding or the like.

また、隔壁18の上部には各電槽15の接続に用いられる貫通孔32が形成されている。貫通孔32は、集電板24の上部に突設されている接続突部、及び集電板25の上部に突設されている接続突部の2つの接続突部同士が該貫通孔32を介してスポット溶接等により溶接接続されることで、各々隣接する電槽15の極板群20を電気的に直列接続させる。貫通孔32のうち、両端の電槽15の各々外側に位置する貫通孔32は、一体電槽10の端側壁上方で正極の接続端子29a又は負極の接続端子(図示略)が装着される。正極の接続端子29aは、集電板24の接続突部と溶接接続される。負極の接続端子は、集電板25の接続突部と溶接接続される。こうして直列接続された極板群20、すなわち複数の単電池30の総出力が正極の接続端子29a及び負極の接続端子から取り出される。 Further, through holes 32 used for connecting the battery containers 15 are formed in the upper part of the partition wall 18 . The through hole 32 is formed by two connecting projections, one projecting from the upper part of the current collector plate 24 and the other projecting from the upper part of the current collecting plate 25 . The electrode plate groups 20 of the battery cases 15 adjacent to each other are electrically connected in series by welding and connecting by spot welding or the like. Of the through-holes 32 , the through-holes 32 positioned outside the battery containers 15 at both ends are fitted with the positive electrode connection terminal 29 a or the negative electrode connection terminal (not shown) above the end sidewalls of the integrated battery container 10 . The positive electrode connection terminal 29 a is welded to the connection protrusion of the current collector plate 24 . The negative electrode connection terminal is welded to the connection protrusion of the current collector plate 25 . The electrode plate group 20 connected in series in this manner, that is, the total output of the plurality of cells 30 is taken out from the positive connection terminal 29a and the negative connection terminal.

一方、蓋体14には、一体電槽10の内部圧力を開弁圧以下にする排気弁33と、極板群20の温度を検出するためのセンサを装着するセンサ装着穴34とが設けられている。排気弁33は、隔壁18の上部の図示しない連通孔で連通される一体電槽10の内部圧力の値が許容される閾値を超えた開弁圧以上になった場合には、開弁されることで一体電槽10内部に発生したガスを排出する。なお、一旦開弁すると、発生したガスの放出とともに電解液の喪失などが生じ好ましくない。また、背圧装置によりモジュール内の圧力の上昇を回避することもできるが、製造装置及び電池に付加的な装置が必要となるので生産コストが上昇するので、好ましくない。 On the other hand, the cover 14 is provided with an exhaust valve 33 for reducing the internal pressure of the integrated battery case 10 to the valve opening pressure or less, and a sensor mounting hole 34 for mounting a sensor for detecting the temperature of the electrode plate group 20 . ing. The exhaust valve 33 is opened when the internal pressure of the integrated battery case 10, which is communicated through a communication hole (not shown) in the upper portion of the partition wall 18, exceeds the valve opening pressure that exceeds the permissible threshold. Thus, the gas generated inside the integrated battery case 10 is discharged. It should be noted that once the valve is opened, the generated gas is released and the electrolytic solution is lost, which is not preferable. A back pressure device can also be used to avoid an increase in the pressure inside the module, but this is not preferable because it requires an additional device for the manufacturing device and the battery, which increases the production cost.

<極板群20の構成>
正極板21は、金属多孔体である発泡ニッケル基板と、発泡ニッケル基板に充填された水酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケル等のニッケル酸化物を主成分とする正極活物質、添加剤(導電剤等)を有する。導電剤は、金属化合物であり、ここではオキシ水酸化コバルト(CoOOH)等のコバルト化合物であってニッケル酸化物の表面を被覆している。
<Structure of Electrode Plate Group 20>
The positive electrode plate 21 includes a foamed nickel substrate that is a metal porous body, a positive electrode active material mainly composed of nickel oxide such as nickel hydroxide and nickel oxyhydroxide filled in the foamed nickel substrate, and additives (such as a conductive agent). ). The conductive agent is a metal compound, here a cobalt compound such as cobalt oxyhydroxide (CoOOH), which coats the surface of the nickel oxide.

導電性の高いオキシ水酸化コバルトは、正極内において導電性ネットワークを形成し、正極の利用率(「放電容量/理論容量」の百分率)を高める。
負極板22は、パンチングメタルなどからなる電極芯材と、電極芯材に塗布された水素吸蔵合金(MH)とを有する。
Highly conductive cobalt oxyhydroxide forms a conductive network in the positive electrode and increases the utilization rate of the positive electrode (percentage of "discharge capacity/theoretical capacity").
The negative electrode plate 22 has an electrode core made of punching metal or the like, and a hydrogen storage alloy (MH) applied to the electrode core.

セパレータ23は、ポリプロピレンなどのオレフィン系樹脂の不織布、もしくは必要に応じてこれにスルホン化などの親水処理を施したものである。
こうした正極板21及び負極板22及びセパレータ23が使用されて電池モジュール11が製造される。
The separator 23 is a non-woven fabric made of olefinic resin such as polypropylene, or a non-woven fabric which is subjected to a hydrophilic treatment such as sulfonation as necessary.
The battery module 11 is manufactured using the positive electrode plate 21 , the negative electrode plate 22 and the separator 23 .

<活性化工程(S2)>
活性化工程(S2)は、図2に示すニッケル水素蓄電池の製造装置2の制御装置8のCPU81により行われ、正極活性化工程と負極活性化工程とからなる。
<Activation step (S2)>
The activation step (S2) is performed by the CPU 81 of the control device 8 of the nickel-hydrogen storage battery manufacturing apparatus 2 shown in FIG. 2, and consists of a positive electrode activation step and a negative electrode activation step.

<正極活性化工程>
正極活性化工程は、ニッケル水素蓄電池を充電することによって、正極合材に含まれるコバルトを電気化学的に酸化させて、オキシ水酸化コバルトとして析出させ、導電性を高める工程である。正極活性化工程では、組み立てられた充電前のニッケル水素蓄電池を、0.1A以上2.0A以下の定電流で、1時間以上5時間以下充電させることが好ましい。この条件でニッケル水素蓄電池を充電させることによって、β型のオキシ水酸化コバルトの抵抗低減と、コバルトの析出とを両立させることができる。
<Positive electrode activation step>
The positive electrode activation step is a step of electrochemically oxidizing cobalt contained in the positive electrode mixture by charging the nickel-metal hydride storage battery, depositing it as cobalt oxyhydroxide, and increasing conductivity. In the positive electrode activation step, it is preferable to charge the assembled nickel-hydrogen storage battery before charging at a constant current of 0.1 A or more and 2.0 A or less for 1 hour or more and 5 hours or less. By charging the nickel-metal hydride storage battery under this condition, it is possible to achieve both the resistance reduction of the β-type cobalt oxyhydroxide and the deposition of cobalt.

<負極活性化工程>
次に、負極活性化工程を行う。ここでは、「活性化充放電」が行われる。図5は、本実施形態の負極の活性化充放電の手順を示すフローチャートである。
<Negative electrode activation step>
Next, a negative electrode activation process is performed. Here, "activation charge/discharge" is performed. FIG. 5 is a flow chart showing the procedure of activation charging and discharging of the negative electrode of this embodiment.

<負極SOCと活性化の関係>
図6は、本実施形態のニッケル水素蓄電池のPCTカーブを示すグラフである。本実施形態の負極活性化充放電工程では、充放電によって負極の合金が微粉化し、反応表面積が増加するために負極の活性化に伴って負極の充電効率(水素の吸蔵量)が良化する。負極の水素吸蔵量の伴う内圧は、水素吸蔵合金と水素の反応の平衡特性を表すPCTカーブ(P:圧力、C:水素吸蔵量、T:温度)において、負極SOCが約70%以上から内圧が高くなる。このため、水素吸蔵合金へかかる応力が高くなり、負極の微粉化を促進する領域になり、抵抗低減効果が大きく得られる負極の充電領域である。本実施形態では、各充放電サイクルにおいて、負極SOCが約70%以上に設定しているので、負極の微粉化を促進する。
<Relationship between negative electrode SOC and activation>
FIG. 6 is a graph showing the PCT curve of the nickel-metal hydride storage battery of this embodiment. In the negative electrode activation charging/discharging step of the present embodiment, the negative electrode alloy is pulverized by charging and discharging, and the reaction surface area increases, so the charging efficiency (hydrogen storage amount) of the negative electrode improves as the negative electrode is activated. . The internal pressure associated with the hydrogen storage capacity of the negative electrode is from about 70% or more of the negative electrode SOC to the internal pressure on the PCT curve (P: pressure, C: hydrogen storage capacity, T: temperature) that represents the equilibrium characteristics of the reaction between the hydrogen storage alloy and hydrogen. becomes higher. Therefore, the stress applied to the hydrogen-absorbing alloy is increased, and this is the region where the negative electrode is pulverized, and the negative electrode is charged in which a large resistance reduction effect can be obtained. In the present embodiment, the negative electrode SOC is set to about 70% or more in each charge/discharge cycle, which promotes pulverization of the negative electrode.

<充電効率の測定(S10)>
図7(a)は、予め測定した活性化工程の手順における各充放電サイクルの負極SOC[%]と負極の充電効率[%]の関係を示すグラフである。図7(b)は、活性化工程の手順における各充放電サイクルの負極SOC[%]の関係を示すグラフである。以下、図7(a)、図7(b)を参照しながら、図5のフローチャートに沿って活性化充放電の手順を説明する。
<Measurement of charging efficiency (S10)>
FIG. 7(a) is a graph showing the relationship between the negative electrode SOC [%] and the negative electrode charging efficiency [%] in each charging/discharging cycle in the procedure of the activation step measured in advance. FIG. 7(b) is a graph showing the relationship of the negative electrode SOC [%] in each charge/discharge cycle in the procedure of the activation process. Hereinafter, the activation charging/discharging procedure will be described along the flowchart of FIG. 5 with reference to FIGS. 7(a) and 7(b).

図5に示すように負極活性化充放電の工程では、充電工程(S11)に先立って、充電効率の測定(S10)が行われる。充電効率の測定(S10)では、図2に示すニッケル水素蓄電池の製造装置2の制御装置8のCPU81により予め製造する対象となるニッケル水素蓄電池の充電効率の特性が測定される。 As shown in FIG. 5, in the negative electrode activation charging/discharging step, the charging efficiency is measured (S10) prior to the charging step (S11). In the charging efficiency measurement (S10), the CPU 81 of the control device 8 of the nickel-metal hydride battery manufacturing apparatus 2 shown in FIG.

充電効率の測定(S10)では、測定の対象となるニッケル水素蓄電池が、通常の電池モジュール組立工程(S1)と同様に、電池モジュールとして組み立てられ、正極の活性化までが行われる。 In the charging efficiency measurement (S10), the nickel-metal hydride storage battery to be measured is assembled into a battery module in the same manner as in the normal battery module assembly process (S1), and the positive electrodes are activated.

次に、第1の充放電サイクルの充放電が行われる。ここでは、負極の充電効率は不明であるので、例えば充電電流を0.3Cとして、設計容量の100%に近づくように十分な時間充電を行う。充電が完了したら放電電流を測定しながら放電を開始し、負極電位-0.7V/セルに到達するまで放電する。このとき得られた放電容量に基づいて設計容量で除して容量比率とする。この値が充電効率となる。ここでは、例えば50%であったとする。 Next, charge/discharge of the first charge/discharge cycle is performed. Here, since the charging efficiency of the negative electrode is unknown, the charging current is set to 0.3 C, for example, and charging is performed for a sufficient time so as to approach 100% of the design capacity. When the charging is completed, discharge is started while measuring the discharge current until the negative electrode potential reaches -0.7 V/cell. The discharge capacity obtained at this time is divided by the design capacity to obtain a capacity ratio. This value is the charging efficiency. Here, for example, assume that it is 50%.

第2の充放電サイクルでは、負極SOC100%を超えない範囲で、かつ初回の容量比率を超える程度の負極SOC(例えば80%とする)となるような電流値で充電する。そして、この状態で放電し放電容量を測定する。例えばここでの充電効率が75%であったとする。 In the second charging/discharging cycle, charging is performed at a current value such that the negative electrode SOC (for example, 80%) is within a range not exceeding 100% of the negative electrode SOC and exceeding the initial capacity ratio. Then, the battery is discharged in this state and the discharge capacity is measured. For example, assume that the charging efficiency here is 75%.

第3の充放電サイクル以降は、この繰り返しで、各充放電サイクルでの充電効率を求める。ここでは、仮に第3のサイクルの充放電での充電効率が80%、第4のサイクルの充放電での充電効率が90%であったとする。これで、一応各充放電サイクルにおける充電効率が求められる。 After the third charge/discharge cycle, the charging efficiency in each charge/discharge cycle is obtained by repeating this process. Here, it is assumed that the charging efficiency in the charging/discharging of the third cycle is 80% and the charging efficiency in the charging/discharging of the fourth cycle is 90%. Thus, the charging efficiency in each charging/discharging cycle can be obtained.

但し、一度測定した結果に基づき充電効率に応じた負極SOCに設定して、さらに異なる新たに製造したニッケル水素蓄電池で測定を繰り返すことが望ましい。例えば、上記の例であれば、第1の充放電サイクルでは、すでに測定した充電効率の70~100%、つまり35%以上50%以下の負極SOCとなるような電流値で充電する。そして、第1の充放電サイクルの充電効率を算出する。同じように第2の充放電サイクルでは、すでに測定した充電効率の70~100%、つまり53.9%以上75%以下の負極SOCとなるような電流値で充電する。 However, it is desirable to set the negative electrode SOC according to the charging efficiency based on the result of one measurement, and repeat the measurement with a different, newly manufactured nickel-metal hydride storage battery. For example, in the above example, in the first charge/discharge cycle, charging is performed with a current value that makes the negative electrode SOC 70% to 100% of the previously measured charging efficiency, that is, 35% or more and 50% or less. Then, the charging efficiency of the first charging/discharging cycle is calculated. Similarly, in the second charging/discharging cycle, the battery is charged with a current value such that the negative electrode SOC is 70 to 100% of the previously measured charging efficiency, that is, 53.9% or more and 75% or less.

初回の測定では充電効率が未知のため、仮に充電効率を大きく超える電流で充電する必要がある。しかしながら充電効率を超えるような大きな電流値で充電すると、充電効率を超えないような電流値で充電したときと比較してより水素吸蔵合金の微粉化が進行するものと考えられる。そうすると、第2の充放電サイクルでは、実際の生産工程と異なる充電効率となってしまう。そこで、繰り返し新たな電池において充電の目標とする負極SOCを調整して測定することで、より精度の高いものとすることができる。 Since the charging efficiency is unknown at the first measurement, it is necessary to charge with a current that greatly exceeds the charging efficiency. However, when charging with a current value that exceeds the charging efficiency, it is considered that pulverization of the hydrogen-absorbing alloy progresses more than when charging with a current value that does not exceed the charging efficiency. Then, in the second charging/discharging cycle, the charging efficiency becomes different from that in the actual production process. Therefore, by repeatedly adjusting and measuring the target negative electrode SOC for charging in a new battery, it is possible to achieve higher accuracy.

このような条件で測定を繰り返し、充放電サイクルごとに直流抵抗DC-IR[%]を測定して、要求される直流抵抗DC-IR[%]となるまでの充放電サイクルの回数を決定する。本実施形態では、例えば10サイクルとしている。 Repeat the measurement under these conditions, measure the DC resistance DC-IR [%] for each charge-discharge cycle, and determine the number of charge-discharge cycles until the required DC resistance DC-IR [%] is reached. . In this embodiment, for example, 10 cycles are used.

このようにして、製造する対象となるニッケル水素蓄電池の充電効率の特性のデータを収集する。
<負極SOCの設定>
目標の負極SOCは、例えば第1の充放電サイクルの充電効率が仮に50%であったとする。目標の負極SOCは、記憶されている第1の充放電サイクルの充電効率50%とすれば、その70~100%、つまり35%以上50%以下の負極SOCであり、例えば、負極SOCが充電効率の90%の40%となるような電流値で充電する。
In this way, data on the charging efficiency characteristics of the nickel-metal hydride storage battery to be manufactured is collected.
<Setting of Negative SOC>
Assuming that the target negative electrode SOC is, for example, the charge efficiency in the first charge/discharge cycle is 50%. If the charging efficiency of the stored first charge/discharge cycle is 50%, the target negative electrode SOC is 70% to 100%, that is, a negative electrode SOC of 35% or more and 50% or less. The battery is charged with a current value such that the efficiency is 40% of 90%.

同様に、第2の充放電サイクルも記憶されている第2の充放電サイクルの充電効率が75%とすれば、その70~100%、つまり53.9%以上75%以下の負極SOCとなるような電流値で充電する。このデータに基づいて決定された各充放電サイクルの負極SOCは、予め図2に示すニッケル水素蓄電池の製造装置2の制御装置8のメモリ82に記憶させておく。 Similarly, if the charge efficiency of the second charge-discharge cycle in which the second charge-discharge cycle is also stored is 75%, the negative electrode SOC is 70 to 100%, that is, 53.9% or more and 75% or less. Charge with a current value similar to The negative electrode SOC for each charge/discharge cycle determined based on this data is stored in advance in the memory 82 of the controller 8 of the nickel-metal hydride storage battery manufacturing apparatus 2 shown in FIG.

図8は、本実施形態の第1~10の充放電サイクルの負極の充電効率と負極SOCを示すグラフである。上述のように繰り返しデータを収集していくと、最終的には、正確な負極の充電効率が測定できるので、負極の充電効率と等しい負極SOCで充電を行う。このように設定すれば、負極の充電受け入れ可能な範囲内で気体の発生を抑制しつつ、最も効率的な負極活性化を行ことができる。ここで、「等しい」とは誤差範囲はもちろん、気体の発生について開弁リスクが回避できる程度に十分抑制できる範囲を含む。例えば、10~20%程度の超過までは、ここでいう「等しい」範囲である。 FIG. 8 is a graph showing the charge efficiency of the negative electrode and the negative electrode SOC in the first to tenth charge/discharge cycles of this embodiment. By repeatedly collecting data as described above, the charging efficiency of the negative electrode can be accurately measured in the end, so charging is performed at the negative electrode SOC equal to the charging efficiency of the negative electrode. By setting in this way, the most efficient negative electrode activation can be performed while suppressing gas generation within a range in which the negative electrode can accept charging. Here, "equal" includes not only the error range but also the range in which the gas generation can be sufficiently suppressed to the extent that the risk of opening the valve can be avoided. For example, an excess of about 10 to 20% is within the "equal" range.

また、充放電サイクルは10回としている。回数の設定は、直流抵抗DC-IRが要求した値になったり、あるいは、充放電サイクルを繰り返してもそれ以上直流抵抗DC-IRが改善しなかったりしたような場合により判断する。 Also, the charge/discharge cycle is 10 times. The setting of the number of times is determined according to the case where the DC resistance DC-IR becomes the required value or the DC resistance DC-IR does not improve even after repeating the charging/discharging cycle.

<充電工程(S11)>
次に、充電工程(S11)が行われる。充電工程(S11)では、第1の充放電サイクルでは、例えば0.3Cのローレートの電流で充電する。このようなローレートで行うことで、気体の発生を抑制しつつ、活性化を行うことができる。
<Charging step (S11)>
Next, a charging step (S11) is performed. In the charging step (S11), charging is performed at a low rate current of 0.3 C, for example, in the first charge/discharge cycle. By performing at such a low rate, activation can be performed while suppressing gas generation.

この充電工程では、予め図2に示すニッケル水素蓄電池の製造装置2の制御装置8のメモリ82に記憶された図8に示す負極SOC[%]となるように充電する。
負極SOCは、例えば、予め電池開放電圧OCVと負極電位との関係から負極電位を求めるマップ(不図示)から負極SOCを推定する。また、電池に流れた電流を積算してSOCを推定する電流積算法などで推定し、電流測定器5により検出してもよい。
In this charging step, the battery is charged to the negative SOC [%] shown in FIG. 8, which is stored in advance in the memory 82 of the control device 8 of the nickel-metal hydride storage battery manufacturing apparatus 2 shown in FIG.
The negative electrode SOC is estimated, for example, from a map (not shown) that determines the negative electrode potential from the relationship between the battery open-circuit voltage OCV and the negative electrode potential. Alternatively, the SOC may be estimated by a current integration method of estimating the SOC by integrating the current flowing through the battery, and detected by the current measuring device 5 .

<充電完了の判断(S12)>
ここでは、図2に示すニッケル水素蓄電池の製造装置2の制御装置8のCPU81が電圧測定器4によりニッケル水素蓄電池の電池開放電圧OCVを監視して負極SOCを推定する。負極SOCが目標の負極SOCと推定されたら、充電が完了したと判断し(S12:YES)、充電を中止し、放電工程(S13)を行う。
<Judgment of Completion of Charging (S12)>
Here, the CPU 81 of the control device 8 of the nickel-metal hydride battery manufacturing apparatus 2 shown in FIG. When the negative electrode SOC is estimated to be the target negative electrode SOC, it is determined that charging is completed (S12: YES), charging is stopped, and the discharging step (S13) is performed.

<放電工程(S13)>
放電工程(S13)では、所定の負荷抵抗で放電電流を調整し、図2に示すニッケル水素蓄電池の製造装置2の制御装置8のCPU81が電圧測定器4によりニッケル水素蓄電池の電池開放電圧OCVを監視して負極電位を推定する。
<Discharge step (S13)>
In the discharge step (S13), the discharge current is adjusted by a predetermined load resistance, and the CPU 81 of the control device 8 of the nickel-metal hydride battery manufacturing apparatus 2 shown in FIG. Monitor to estimate negative electrode potential.

<放電完了の判断(S14)>
負極電位が、負極SOCが0%と推定される負極電位-0.7V/セルに到達するまで放電する。ニッケル水素蓄電池の製造装置2の制御装置8のCPU81が電圧測定器4によりニッケル水素蓄電池の電池開放電圧OCVを監視して負極電位が-0.7V/セルに到達したと推定したら、放電工程(S13)が完了したと判断する(S14:YES)。
<Determination of discharge completion (S14)>
Discharge is continued until the negative electrode potential reaches a negative electrode potential of −0.7 V/cell at which the negative electrode SOC is estimated to be 0%. When the CPU 81 of the control device 8 of the nickel-metal hydride battery manufacturing apparatus 2 monitors the battery open-circuit voltage OCV of the nickel-metal hydride battery with the voltage measuring device 4 and estimates that the negative electrode potential has reached −0.7 V/cell, the discharge step ( S13) is completed (S14: YES).

<規定サイクルの充放電の完了の判断(S15)>
ニッケル水素蓄電池の製造装置2の制御装置8のCPU81が、予め設定された充放電サイクルの規定回数に到達したか否かを判断する。行われた充放電サイクルの回数が規定の回数に達していないと判断したときには(S15:NO)、次の充放電サイクルのため、充電工程(S11)に戻る。行われた充放電サイクルの回数が規定の回数に達したと判断したときには(S15:YES)、負極活性化工程を終了する。
<Determination of Completion of Charging and Discharging of Specified Cycle (S15)>
The CPU 81 of the control device 8 of the nickel-metal hydride storage battery manufacturing apparatus 2 determines whether or not the predetermined number of charging/discharging cycles has been reached. When it is determined that the number of charge/discharge cycles performed has not reached the prescribed number (S15: NO), the process returns to the charging step (S11) for the next charge/discharge cycle. When it is determined that the number of charge-discharge cycles performed has reached the prescribed number (S15: YES), the negative electrode activation step is terminated.

<不良品判定工程(S3)>
続いて、図3に戻り、ニッケル水素蓄電池の製造方法の手順の説明を続ける。活性化工程(S2)が終了すると、不良品判定工程が行われる(S3)。
<Defective Product Judgment Step (S3)>
Next, returning to FIG. 3, the description of the procedure of the method for manufacturing the nickel-metal hydride storage battery is continued. After the activation step (S2) ends, a defective product determination step is performed (S3).

その後、不良品判定工程(S3)では、電池モジュール11の初期不良についての判定を行う。蓄電池の不良品判定は、例えば、OCV検査、又は、カレントインタラプタ法に基づいて行われる。 After that, in the defective product determination step (S3), the initial failure of the battery module 11 is determined. Defective storage battery determination is performed based on, for example, an OCV inspection or a current interrupter method.

<組電池組立工程(S4)>
そして、組電池組立工程(S4)で、こうして製造された複数の電池モジュール11から図示しない組電池が組み立てられる。組電池は、使用先である車両等に設置される電池パックを構成する。組電池は、良品とされた活性化済みの複数の電池モジュール11を電気的に直列又は並列に接続させるとともに、スタックして機械的に固定連結させ、さらに制御装置や測定装置などを装備して構成される。
<Battery Assembling Step (S4)>
Then, in an assembled battery assembly step (S4), an assembled battery (not shown) is assembled from the plurality of battery modules 11 thus manufactured. The assembled battery constitutes a battery pack installed in a vehicle or the like where it is used. The assembled battery includes a plurality of non-defective, activated battery modules 11 electrically connected in series or parallel, stacked and mechanically fixed, and further equipped with a control device, a measurement device, and the like. Configured.

これで製品としてのニッケル水素蓄電池が完成する。
(本実施形態の作用)
ニッケル水素蓄電池の特性として負極の活性化が進んでいないと充電効率が低く、充電効率を超える電流を印加しても、活性化は進まず、却って気体が発生して、開弁リスクが高まったり、気体を処理するための装置が必要になったりする。本実施形態の充放電サイクルでは、予めニッケル水素蓄電池の充電効率を測定しておき、各充放電サイクルにおいて、その充電効率を超えるような負極SOCとならないように充電を管理している。そのため、気体を処理するための装置がなくても、気体が発生して開弁リスクが高まるようなことがない。そして、この範囲で、最も効率的な負極の活性化を行う。
This completes the nickel-metal hydride storage battery as a product.
(Action of this embodiment)
A characteristic of nickel-metal hydride storage batteries is that if the activation of the negative electrode is not progressing, the charging efficiency is low. Even if a current exceeding the charging efficiency is applied, the activation does not proceed, and instead gas is generated, increasing the risk of valve opening. , you need equipment to process the gas. In the charging/discharging cycle of this embodiment, the charging efficiency of the nickel-metal hydride storage battery is measured in advance, and charging is managed so that the negative SOC does not exceed the charging efficiency in each charging/discharging cycle. Therefore, even if there is no device for processing the gas, the risk of opening the valve due to the generation of gas does not increase. Within this range, the most efficient activation of the negative electrode is performed.

(本実施形態の効果)
(1)本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造方法によれば、負極の活性化をより好ましく行うことができ、直流抵抗DC-IR低減を効率よく図ることができる。
(Effect of this embodiment)
(1) According to the method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment, the negative electrode can be more preferably activated, and the DC resistance DC-IR can be efficiently reduced.

図9は、従来のニッケル水素蓄電池の製造方法の直流抵抗DC-IRと、本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造方法の直流抵抗DC-IRを比較したグラフである。従来のニッケル水素蓄電池の製造方法の直流抵抗DC-IRを100%とした場合に、本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造方法の直流抵抗DC-IRは98%となり、その効果が有意に確認された。 FIG. 9 is a graph comparing the direct current resistance DC-IR of the conventional nickel-metal hydride battery manufacturing method and the direct current resistance DC-IR of the nickel-metal hydride battery manufacturing method of the present embodiment. When the direct current resistance DC-IR of the conventional nickel-metal hydride battery manufacturing method is 100%, the direct current resistance DC-IR of the nickel-metal hydride battery manufacturing method of the present embodiment is 98%, and the effect is significantly confirmed. rice field.

図10は、従来技術のニッケル水素蓄電池と本実施形態のニッケル水素蓄電池とを交流インピーダンス法によるナイキストプロットで表したグラフである。破線で示した従来のニッケル水素蓄電池と比較すると、実線で示す本実施形態のニッケル水素蓄電池は、ゼロクロスが左にシフトし、円弧部分の半径が小さくなっている。これは、電解液や極柱、集電板などの電子が移動する際の抵抗が小さくなっていることを示している。つまり、負極の微粉化が進行していることが裏付けられる。 FIG. 10 is a graph showing a Nyquist plot of the conventional nickel-metal hydride storage battery and the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment by the AC impedance method. Compared to the conventional nickel-metal hydride storage battery indicated by the dashed line, the zero cross of the nickel-metal hydride battery of the present embodiment indicated by the solid line is shifted to the left and the radius of the arc portion is reduced. This indicates that the resistance of the electrolyte, the poles, the current collector plate, etc., when the electrons move, is reduced. In other words, it is supported that the negative electrode is being pulverized.

(2)直流抵抗DC-IR低減を効率よく図ることができるため、ニッケル水素蓄電池の性能を向上させることができる。
(3)本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造方法では、予め製造対象となるニッケル水素蓄電池の充電効率の特性を測定して、その特性に適した負極活性化充放電を行っている。そのため、予め製造対象となるニッケル水素蓄電池に最も適合した条件で負極活性化充放電を行うことができる。
(2) Since the DC resistance DC-IR can be efficiently reduced, the performance of the nickel-metal hydride storage battery can be improved.
(3) In the nickel-metal hydride battery manufacturing method of the present embodiment, the charge efficiency characteristics of the nickel-metal hydride storage battery to be manufactured are measured in advance, and negative electrode activation charging/discharging suitable for the characteristics is performed. Therefore, negative electrode activation charging/discharging can be performed in advance under conditions most suitable for the nickel-hydrogen storage battery to be manufactured.

(4)本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造方法では、一般のニッケル水素蓄電池を改造せずに適用ができるため汎用性があり、生産コストを抑制できる。
(5)本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造方法では、充電電流の制御のみで実施でき、背圧装置など特別な装置を必要とせず実施することができるため、生産コストを抑制できる。
(4) The method of manufacturing a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment can be applied without modification of a general nickel-metal hydride storage battery, and thus has versatility and can reduce production costs.
(5) The method of manufacturing a nickel-metal hydride storage battery according to the present embodiment can be implemented only by controlling the charging current, and can be implemented without the need for a special device such as a back pressure device, so production costs can be suppressed.

(6)本実施形態のニッケル水素蓄電池の製造方法では、充電電流の制御のみで自動的に実施できるため、実施が極めて容易で、スキルなしで正確に実施することができる。
(別例)
上記実施形態は、以下のようにしても実施することができる。
きる。
(6) In the method of manufacturing the nickel-metal hydride storage battery of the present embodiment, the method can be automatically performed only by controlling the charging current.
(Another example)
The above embodiment can also be implemented as follows.
Wear.

〇図3、図5に示すフローチャートは一例であり、当業者であればそれらの手順の順序を変えたり、手順を追加したり、省略して実施することができる。
○また、当業者であれば、特許請求の範囲を逸脱しない限り、構成を付加し、削除し、変更して実施できることは言うまでもない。
The flowcharts shown in FIGS. 3 and 5 are examples, and a person skilled in the art can change the order of these procedures, add procedures, or omit them.
○ Further, it goes without saying that a person skilled in the art can add, delete, and change the configuration without departing from the scope of the claims.

1…ニッケル水素蓄電池
2…ニッケル水素蓄電池の製造装置
3…充放電装置
4…電圧測定器
5…電流測定器
6…温度計
7…保温冷却装置
8…制御装置
81…CPU
82…メモリ
11…電池モジュール
13…角形ケース
20…極板群
21…正極板
22…負極板
23…セパレータ
33…排気弁
DC-IR…直流抵抗(内部抵抗)
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1... Nickel-metal hydride storage battery 2... Nickel-metal hydride storage battery manufacturing apparatus 3... Charging/discharging apparatus 4... Voltage measuring device 5... Current measuring device 6... Thermometer 7... Thermal insulation cooling device 8... Control device 81... CPU
82 Memory 11 Battery module 13 Rectangular case 20 Electrode plate group 21 Positive electrode plate 22 Negative electrode plate 23 Separator 33 Exhaust valve DC-IR Direct current resistance (internal resistance)

Claims (4)

水酸化ニッケルを活物質とする正極と水素吸蔵合金を活物質とする負極とを備えて構成されるニッケル水素蓄電池の製造方法であって、
前記正極と前記負極とがセパレータを介して積層して構成された極板群を電解液とともにケースに封入して電池を組み立てる組立工程と、
前記組立工程後に行う正極活性化工程と前記正極活性化工程に続いて行う負極活性化工程とを有する活性化充放電工程と、
前記負極活性化工程に先立って行われる充電効率の測定工程とを備え、
前記負極活性化工程において、複数の充放電サイクルを行うとともに、初回の前記充放電サイクルから前記充電効率の測定工程において予め測定した負極の充電効率に合わせて負極SOCを段階的に高くするように充放電を行うことを特徴とするニッケル水素蓄電池の製造方法。
A method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery comprising a positive electrode using nickel hydroxide as an active material and a negative electrode using a hydrogen storage alloy as an active material,
an assembling step of assembling a battery by encapsulating an electrode plate group formed by stacking the positive electrode and the negative electrode with a separator interposed therebetween in a case together with an electrolytic solution;
an activation charge/discharge step having a positive electrode activation step performed after the assembly step and a negative electrode activation step performed subsequent to the positive electrode activation step;
A charge efficiency measurement step performed prior to the negative electrode activation step,
In the negative electrode activation step, a plurality of charge/discharge cycles are performed, and the negative electrode SOC is increased stepwise from the first charge/discharge cycle according to the charge efficiency of the negative electrode previously measured in the charge efficiency measurement step. A method for manufacturing a nickel-metal hydride storage battery, comprising charging and discharging.
前記活性化充放電工程における前記各充放電サイクルは、前記充電効率の100%未満の負極SOCで充電することを特徴とする請求項1に記載のニッケル水素蓄電池の製造方法。 2. The method of manufacturing a nickel-metal hydride storage battery according to claim 1, wherein in each charge-discharge cycle in said activation charge-discharge step, charging is performed at a negative electrode SOC of less than 100% of said charge efficiency. 前記活性化充放電工程における前記各充放電サイクルは、前記充電効率の70%を超える負極SOCで充電することを特徴とする請求項1又は2に記載のニッケル水素蓄電池の製造方法。 3. The method of manufacturing a nickel-metal hydride storage battery according to claim 1, wherein each charge-discharge cycle in the activation charge-discharge step is charged at a negative electrode SOC exceeding 70% of the charge efficiency. 前記活性化充放電工程における前記各充放電サイクルは、前記充電効率と等しい負極SOCで充電することを特徴とする請求項1に記載のニッケル水素蓄電池の製造方法。 2. The method of manufacturing a nickel-hydrogen storage battery according to claim 1, wherein in each charge-discharge cycle in said activation charge-discharge step, charging is performed at a negative electrode SOC equal to said charge efficiency.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4716088A (en) * 1986-12-29 1987-12-29 Energy Conversion Devices, Inc. Activated rechargeable hydrogen storage electrode and method
JP5399285B2 (en) * 2010-02-05 2014-01-29 株式会社Gsユアサ Manufacturing method of nickel metal hydride storage battery
JP5642577B2 (en) * 2010-03-18 2014-12-17 三洋電機株式会社 Alkaline storage battery and alkaline storage battery system
JP5728520B2 (en) * 2013-04-12 2015-06-03 プライムアースEvエナジー株式会社 Battery capacity recovery method, battery pack capacity recovery method, battery capacity recovery device, and battery pack capacity recovery device
CN109786797B (en) * 2017-11-10 2022-03-29 中国科学院大连化学物理研究所 Activation method for positive electrode of zinc-nickel single flow battery

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2010153261A (en) 2008-12-25 2010-07-08 Panasonic Ev Energy Co Ltd Manufacturing method of nickel metal hydride storage battery

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