Electrodo negativo para una batería recargable de níquel-hidrógeno y una batería recargable de níquel-hidrógeno que utiliza el mismo.

Un electrodo negativo para una batería recargable de níquel-hidrógeno,

el cual es un electrodo negativo (26) en forma de banda que forma un grupo de electrodos (22) con un electrodo positivo (24) y un separador (28), el cual está contenido en una lata externa (10) de una batería recargable (2) de níquel-hidrógeno, siendo formado el electrodo negativo (26) de un cuerpo de núcleo (60) y una capa de mezcla negativa que cubre ambos lados del cuerpo de núcleo (60) y contiene un gran número de partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno, que comprende:

una sección principal (56), ambos lados de la cual enfrentan el electrodo positivo (24) con el separador (28) intercalado entre ellos como se ve en un estado enrollado en donde el electrodo negativo (26) forma el grupo de electrodos (22) con el electrodo positivo (24) y el separador (28) y

una región sobresaliente que sobresale de un extremo de la sección principal (56) en una dirección de enrollamiento y enfrenta el electrodo positivo (24) con el separador (28) intercalado entre ellos solamente con un lado, en donde: las partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno contenidas en al menos una parte de la región sobresaliente tienen un diámetro promedio mayor que un diámetro promedio de las partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno contenidas en la sección principal (56), caracterizado porque las partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno contenidas en la región sobresaliente tienen una densidad de llenado inferior a la de las partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno contenidas en la sección principal (56).

Electrodo negativo para una batería recargable de níquel-hidrógeno y una batería recargable de níquel-hidrógeno que utiliza el mismo.

Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se relaciona con un electrodo negativo para una batería recargable de níquel-hidrógeno y una batería recargable de níquel-hidrógeno que utiliza el electrodo negativo.

Descripción de la técnica relacionada Un tipo bien conocido de batería recargable alcalina es la batería recargable de níquel-hidrógeno. La batería recargable de níquel-hidrógeno tiene una capacidad más alta y es ambientalmente más segura que una batería recargable de níquel-cadmio. Por estas razones, la batería recargable de níquel-hidrógeno se utiliza para una variedad de aplicaciones incluyendo diversos portátiles, vehículos eléctricos híbridos, etc. Debido a estas diversas aplicaciones, se ha anticipado que la batería recargable de níquel-hidrógeno será incrementada adicionalmente en capacidad.

La capacidad del electrodo positivo de una batería recargable de níquel-hidrógeno está determinada por la cantidad de hidróxido de níquel mantenido en una placa de electrodo positiva. La capacidad del electrodo negativo de la batería recargable de níquel-hidrógeno está determinada por la cantidad de aleación para almacenamiento de hidrógeno mantenida en una placa de electrodo negativa. De acuerdo con lo anterior, con el fin de incrementar la capacidad de la batería recargable de níquel-hidrógeno, es necesario incrementar la cantidad del hidróxido de níquel y de la aleación para almacenamiento de hidrógeno. Sin embargo, el tamaño de las baterías está estandarizado, y es imposible incrementar el volumen interno. Con el fin de incrementar la capacidad de la batería, se requiere incrementar la densidad del llenado del hidróxido de níquel y de la aleación para almacenamiento de hidrógeno para ser infiltrada en las placas del electrodo.

En el caso de la batería recargable de níquel-hidrógeno, el electrodo negativo está diseñado para tener una capacidad superior que el electrodo positivo porque, cuando la batería está sobrecargada, el gas oxígeno producido en el electrodo positivo se reduce en el electrodo negativo para evitar que la presión interna de la batería recargable se incremente. Entonces se requiere altamente que la aleación para almacenamiento de hidrógeno en el electrodo negativo de la batería recargable de níquel-hidrógeno se densifique altamente. El electrodo negativo que tiene una aleación para almacenamiento de hidrógeno de alta densidad se fabrica generalmente como sigue. Primero, se une una capa de mezcla negativa que contiene aleación para almacenamiento de hidrógeno a un cuerpo de núcleo que sirve como placa de electrodo tal como una lámina de metal perforada. En la siguiente etapa, la capa de mezcla negativa sufre un proceso de enrollamiento al ser aplicada con una carga de enrollamiento alta. De esta manera, se fabrica un electrodo negativo en el cual la aleación para almacenamiento de hidrógeno se densifica altamente (véase la Publicación de Patente Japonesa no examinada No. 2000-228201, por ejemplo) .

Si la carga de enrollamiento se incrementa para alcanzar la densidad más alta de la aleación para almacenamiento de hidrógeno en el electrodo negativo, las partículas de aleación almacenamiento de hidrógeno se pulverizan y disminuyen en diámetro. Si el diámetro de las partículas de aleación almacenamiento de hidrógeno disminuye, esto incrementa el área superficial total por unidad de masa, a saber, el área de superficie específica, del polvo de aleación para almacenamiento de hidrógeno contenido en el electrodo negativo. Si el área de superficie específica es incrementada, una región de contacto entre la aleación para almacenamiento de hidrógeno y el electrolito alcalino crece aún más. De acuerdo con lo anterior, la reacción de corrosión de la aleación para almacenamiento de hidrógeno se acelera. Esto produce el problema de que la vida cíclica de la batería sea corta.

Una manera considerable de evitar tal problema es utilizar partículas de aleación almacenamiento de hidrógeno que tienen un diámetro grande. En otras palabras, las partículas de aleación almacenamiento de hidrógeno que tienen partículas grandes no son pulverizadas fácilmente al ser aplicadas con una carga de enrollamiento alta, de tal manera que el diámetro de las partículas permanece grande, y el área superficial específica del polvo de aleación almacenamiento de hidrógeno disminuye. Como resultado, la reacción de corrosión de la aleación almacenamiento de hidrógeno se retarda, y pueden esperarse características de mejoramiento en la vida cíclica.

Sin embargo, si el diámetro de partícula del polvo de aleación almacenamiento de hidrógeno completo se incrementa simplemente, esto incrementa el daño producido sobre el cuerpo de núcleo de las partículas de la aleación almacenamiento de hidrógeno durante el proceso de enrollamiento. El electrodo negativo producido de esta manera tiene una forma ondulante en vez de ser plano, y así se deteriora en la calidad de la forma. Si este electrodo negativo de baja calidad se enrolla con un separador y un electrodo positivo, el grupo de electrodos así producido tiene una forma deformada. Esto hace imposible ensamblar una batería.

La JP 3266371 A divulga una batería que comprende un electrodo positivo de níquel y un electrodo negativo que contiene una aleación de oclusión granular de hidrógeno enrollada espiralmente a través de un separador dentro de un recipiente de batería. El diámetro medio de la aleación de oclusión de hidrógeno en el centro de la batería es más pequeño que en la periferia de la batería, y el espesor del electrodo negativo en la periferia de la batería es más grueso que en el centro de la batería.

La JP 2009-211970 A divulga una batería de almacenamiento de níquel-hidrógeno cilíndrica en la cual un grupo de placa de electrodo formado enrollando un electrodo positivo que contiene hidróxido de níquel y una placa de electrodo negativo que contiene una aleación para almacenamiento de hidrógeno a través de un separador se aloja en una lata de metal cilíndrico. El tamaño de partícula medio de un polvo de aleación para almacenamiento de hidrógeno de la palca de electrodo negativa en la vecindad de un núcleo de enrollamiento del grupo de placas de electrodo se hace más grande que el del polvo de aleación para almacenamiento de hidrógeno de la placa de electrodo negativo en otros lugares.

Resumen de la invención La presente invención ha sido hecha a la luz de las circunstancias anteriores. Es un objetivo de la invención proveer un electrodo negativo para una batería recargable de níquel-hidrógeno, en la cual tanto las características de ciclo de vida de la batería y la calidad de la forma del electrodo negativo pueden ser mejoradas, y una batería recargable de níquel-hidrógeno utilizando el electrodo negativo.

Con el fin de alcanzar el objetivo, un electrodo negativo para una batería recargable alcalina de acuerdo con la invención es un electrodo negativo en forma de banda que forma un grupo de electrodo con un electrodo positivo y un separador, el cual está contenido en una lata externa de la batería recargable de níquel-hidrógeno, estando formado el electrodo negativo por un cuerpo de núcleo y una capa de mezcla negativa que cubre ambos lados del cuerpo de núcleo y contiene un número grande de partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno, incluyendo una sección principal cuyo ambos lados enfrentan el electrodo positivo con el separador que interviene entre ellos como se ve en un estado de enrollamiento donde el electrodo negativo forma el grupo de electrodos con el electrodo positivo y el separador, y una región sobresaliente que sobresale de un extremo de la sección principal en una dirección de enrollamiento y enfrenta el electrodo positivo con el separador que interviene entre ellos solamente con un lado. Las partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno contenidas en al menos una parte de la región sobresaliente tiene un diámetro promedio mayor que un diámetro promedio de las partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno en la sección principal.

Preferiblemente, la región sobresaliente incluye una porción circunferencial más externa del electrodo negativo que va a entrar en contacto con una pared circunferencial de la lata externa como se observa en el estado enrollado.

Preferiblemente, la región sobresaliente incluye una porción circunferencial más interna del electrodo negativo como se observa en el estado enrollado.

Las partículas de aleación para... [Seguir leyendo]

1. Un electrodo negativo para una batería recargable de níquel-hidrógeno, el cual es un electrodo negativo (26) en forma de banda que forma un grupo de electrodos (22) con un electrodo positivo (24) y un separador (28) , el cual está contenido en una lata externa (10) de una batería recargable (2) de níquel-hidrógeno, siendo formado el

electrodo negativo (26) de un cuerpo de núcleo (60) y una capa de mezcla negativa que cubre ambos lados del cuerpo de núcleo (60) y contiene un gran número de partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno, que comprende:

una sección principal (56) , ambos lados de la cual enfrentan el electrodo positivo (24) con el separador (28) intercalado entre ellos como se ve en un estado enrollado en donde el electrodo negativo (26) forma el grupo de 10 electrodos (22) con el electrodo positivo (24) y el separador (28) y

una región sobresaliente que sobresale de un extremo de la sección principal (56) en una dirección de enrollamiento y enfrenta el electrodo positivo (24) con el separador (28) intercalado entre ellos solamente con un lado, en donde:

las partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno contenidas en al menos una parte de la región sobresaliente tienen un diámetro promedio mayor que un diámetro promedio de las partículas de aleación para 15 almacenamiento de hidrógeno contenidas en la sección principal (56) , caracterizado porque

las partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno contenidas en la región sobresaliente tienen una densidad de llenado inferior a la de las partículas de aleación para almacenamiento de hidrógeno contenidas en la sección principal (56) .

2. El electrodo negativo (26) de acuerdo con la reivindicación 1, caracterizado porque: 20 la región sobresaliente incluye:

una porción circunferencial (50) más externa del electrodo negativo (26) la cual está en contacto con una pared circunferencial de la lata externa (10) como se observa en un estado enrollado.

3. El electrodo negativo (26) de acuerdo con la reivindicación 1 o 2, caracterizado porque:

la región sobresaliente incluye: 25 una porción circunferencial (58) más interna del electrodo negativo (26) como se observa en el estado enrollado.

4. Una batería recargable (2) de níquel-hidrógeno que comprende: una lata externa (10) que tiene una forma similar a un cilindro con fondo, y Un grupo de electrodos (22) contenidos en la lata externa (10) y formado por enrollamiento de un electrodo negativo (26) y un electrodo positivo (24) en forma de rollo con un separador (28) intercalado entre ellos, en donde: 30 el electrodo negativo (26) es el electrodo negativo (26) reivindicado en cualquiera de las reivindicaciones 1 a 3.