一种密封型镍－金属氢化物蓄电池，包括：含有镍作为正极活性材料的正极；含有吸氢合金作为负极活性材料的负极，插在正极和负极之间的隔板，以及将正极和负极浸入其中的电解液。负极具有比正极的理论容量更大的理论容量，从而当正极处于完全充电状态时提供充电备用容量、当正极处于完全放电状态时提供放电备用容量。充电备用容量与放电备用容量之比在１∶０至１∶０．５的范围内。
【技术实现步骤摘要】
密封型镍-金属氢化物蓄电池以及具有这种蓄电池的混合电动车辆
本专利技术涉及密封型镍-金属氢化物蓄电池以及具有这种蓄电池的混合电动车辆。
技术介绍
JP特开平9-204931公开了一种密封型镍-金属氢化物蓄电池，该蓄电池的正极和负极分别含有镍和吸氢合金作为活性材料。为了避免增加电池内部压力、并使电池尺寸、重量和生产成本减少，把在充电完成后蓄电池中存储的电量设置为小于正极的理论容量。
技术实现思路
然而，当使蓄电池的充电容量小于其额定值时，上述蓄电池的容量是不足的。因此，易于使这种蓄电池的成本效率和能量密度方面的改善受到影响。鉴于上述原因，本专利技术的目的是提供一种能够以比较低的成本获得高能量密度的密封型镍-金属氢化物蓄电池。本专利技术的另一目的是提供一种具有这种密封型镍-金属氢化物蓄电池的混合电动车辆。根据本专利技术的第一种方案，提供一种密封型镍-金属氢化物蓄电池，包括：含有镍作为正极活性材料的正极；含有吸氢合金作为负极活性材料的负极，负极具有比正极的理论容量更大的理论容量，从而当正极处于完全充电状态时提供充电备用容量、当正极处于完全放电状态时提供放电备用容量，充电备用容量与放电备用容量之比在1∶0至1∶0.5的范围内；插在正极和负极之间的隔板；以及正极和负极浸入其中的电解液。根据本专利技术的第二种方案，提供一种包括多个密封型镍-金属氢化物蓄电池的混合电动车辆，各蓄电池具有：含有镍作为正极活性材料的正-->极；含有吸氢合金作为负极活性材料的负极，负极具有比正极的理论容量更大的理论容量，从而当正极处于完全充电状态时提供充电备用容量、当正极处于完全放电状态时提供放电备用容量，充电备用容量与放电备用容量之比在1∶0至1∶0.5的范围内；插在正极和负极之间的隔板；以及正极和负极浸入其中的电解液。根据本专利技术的第三种方案，提供一种混合电动车辆，包括：内燃式发动机；具有多个镍-金属氢化物蓄电池的电池组件，各蓄电池具有分别含有镍和吸氢合金作为电化学活性材料的正极和负极、插在正极和负极之间的隔板、以及正极和负极浸入其中的电解液，负极具有比正极的理论容量更大的理论容量，从而当正极处于完全充电状态时提供充电备用容量、当正极处于完全放电状态时提供放电备用容量，放电备用容量小于充电备用容量；由发动机驱动以对蓄电池再充电的发电机；用于检测各蓄电池的充电状态的装置；以及用于控制发动机和发电机以使蓄电池充电状态的平均值保持在给定值或更高的装置。本专利技术的其它目的和特点从下面的描述中更易理解。附图说明图1是表示在根据本专利技术的一个典型实施例的密封型镍-金属氢化物蓄电池的正、负极容量之间关系的示意图。图2是设置有多个根据本专利技术一个典型实施例的密封型镍-金属氢化物蓄电池的混合电动车辆的示意图。具体实施方式参考图1和2详细描述本专利技术。根据本专利技术的一个典型实施例，混合电动汽车(HEV)10具有电池组件17，此电池组件17设置有多个密封的镍-金属氢化物蓄电池1。各蓄电池1包括至少一个正极、至少一个负极、至少一个隔板、电解液和电解容器。在本实施例中，设置有十个正极、十一个负极和二十个隔板。正极和负极交替设置在电解容器中，各隔板插在两个相邻的电极之间。将电解液密封在电解容器中，从而使正极和负极浸在电解液中。对蓄电池1的正极没有特别地限制，只要正极含有镍作为正极活性材-->料即可。例如，可通过下述方法提供正极：将75wt.％的氢氧化镍与25wt.％的甲基纤维素水溶液(作为粘度改进剂)混合；将得到的膏状物填充到泡沫镍基片中(550g/m2)；以70-80℃烘干填充有膏状物的基片；辊压烘干后的基片；然后利用裁剪刀将辊压后的基片裁成20mm×50mm的大小。同样，对蓄电池1的负极没有特别地限制，只要负极含有吸氢合金作为负极活性材料即可。例如，可通过下述方法提供负极：将吸氢合金(主要由混合稀土构成)粉末化为100目或更小的尺寸；将75wt.％的吸氢合金粉末与25wt.％的聚乙烯醇水溶液(作为粘度改进剂)混合；将得到的膏状物涂覆到镀镍打孔金属基片上，使得涂层具有0.5mm的厚度；以70-80℃烘干涂覆后的基片；辊压烘干后的基片；然后利用裁剪刀将辊压后的基片裁成19mm×49mm的大小。蓄电池1的隔板可由磺化聚丙烯无纺织物制成。蓄电池1的电解液可以是6-N的氢氧化钾水溶液。蓄电池1的电解容器可以由树脂制成并形成为矩形形状。如图1所示，使负极的理论容量大于正极的理论容量。在此将电极的理论容量定义为以电极中所含的活性材料的总量为基础的容量。当正极处于完全充电状态时，负极含有剩余量的未充电活性材料，以便提供充电备用容量CR(即，能够进一步储存在负极中的过剩安培-小时数)。当正极处于完全放电状态时，负极含有剩余量的充电活性材料，以便提供放电备用容量DR(即，能够进一步从负极中提取出的过剩安培-小时数)。也就是说，将蓄电池1划分为所谓的“正极调节型”，其中，负极容量大于正极容量。这种正极调节型蓄电池1的完全充电状态一般由蓄电池1的电压或温升速率判断出来。然而，在蓄电池1达到完全充电状态之后，蓄电池1的电压降低或保持不变。由于这种不稳定的电压特性，导致了从电池电压不能精确地检测出蓄电池1的完全充电状态，从而经常导致过充电。此外，在周围温度的影响下难以准确地确定出蓄电池1的温升速率。蓄电池1的完全充电状态不能从电池的温升速率精确地检测出来，因而也导致了过充电。另一方面，蓄电池1的完全放电状态一般由蓄电池1的电压判断出来。由于蓄电池1电压中的变化程度由放电-->容量唯一地确定，因此能够比较精确地检测出蓄电池1的完全放电状态。不会如此经常地发生蓄电池1的过放电。基于上述因素，人们认为过放电的频率远远低于过充电的频率。通过将蓄电池1应用于HEV 10，这样就可以进行充、放电控制，在这种控制下蓄电池1具有更大的充电可能性。通过下述电化学反应(1)和(2)对上面构成的镍-金属氢化物蓄电池1进行充电：正极： (1)负极： (2)这里M代表吸氢合金，MH代表它的金属氢化物。在充电结束时，通过下面的反应(3)在正极中生成氧。生成的氧通过下面的反应(4)与负极中的氢再结合，这样就防止了由于氧气的产生引起的蓄电池1内压的升高。正极： (3)负极： (4) (5)此外，随着充电电流的增加，负极吸氢合金吸收氢的趋势降低。在充电结束时，氢通过上述反应(5)与充电备用容量CR的吸氢合金再结合，这样就防止了由于氢气的产生引起的蓄电池1内压的升高。通过这些反应(2)、(4)和(5)，蓄电池1保持平衡，从而保持蓄电池1的密封。虽然蓄电池1的负极通常比蓄电池1的正极放电效率低、循环寿命短，但是放电备用容量DR弥补了这种不利的负极特性，从而在没有增加正极容量的条件下保持了蓄电池1的性能。这里，在反应(5)中吸收氢的充电备用容量CR的负极活性材料不再用于蓄电池1的充、放电循环，但有助于放电备用容量DR。考虑到由于蓄电池1完全放电状态检测的简便性使得过放电的频率低于过充电的频率，在本实施例中使放电备用容量DR小于充电备用容量CR。最好将充电备用容量CR与放电备用容量DR之比控制为(CR∶DR)-->＝(1.0∶0)至(1.0∶0.5)。通过如上所述将放电备本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种密封型镍－金属氢化物蓄电池（１），包括： 含有镍作为正极活性材料的正极； 含有吸氢合金作为负极活性材料的负极，负极具有比正极的理论容量更大的理论容量，从而当正极处于完全充电状态时提供充电备用容量（ＣＲ）、当正极处于完全放电状态时提供放电备用容量（ＤＲ），充电备用容量（ＣＲ）与放电备用容量（ＤＲ）之比在１∶０至１∶０．５的范围内； 插在正极和负极之间的隔板；以及 正极和负极浸入其中的电解液。
【技术特征摘要】
JP 2003-3-10 063056/20031.一种密封型镍-金属氢化物蓄电池(1)，包括：含有镍作为正极活性材料的正极；含有吸氢合金作为负极活性材料的负极，负极具有比正极的理论容量更大的理论容量，从而当正极处于完全充电状态时提供充电备用容量(CR)、当正极处于完全放电状态时提供放电备用容量(DR)，充电备用容量(CR)与放电备用容量(DR)之比在1∶0至1∶0.5的范围内；插在正极和负极之间的隔板；以及正极和负极浸入其中的电解液。2.根据权利要求1的密封型镍-金属氢化物蓄电池(1)，其中在最初充电过程中蓄电池(1)过充电。3.一种包括多个密封型镍-金属氢化物蓄电池(1)的混合电动车辆(10)，各蓄电池(1)具有：含有镍作为正极活性材料的正极；含有吸氢合金作为负极活性材料的负极，负极具有比正极的理论容量更大的理论容量，从而当正极处于完全充电状态时提供充电备用容量(CR)、当正极处于完全放电状态时提供放电备用容量(DR)，充电备用容量(CR)与放电备用容量(DR)之比在1∶0至1∶0.5的范围内；插在正极和负极之间的隔板；以及正极和负极浸入其中的电解液。4.根据权利要求3的混合电动车辆(10)，还包括：内燃式发动机(11)；由发动机(11)驱动以产生用于对蓄电池(1)充电的电能的发电机(14)；以及对发动机(11)和发电机(14)进行控制以对蓄电池(1)进行再充电的控制器(18)。5.根据权利要求4的混合电动车辆(10)，还包括检测各蓄电池(1)的充电状态的充电状态检测单元(18，20)，-->其中控制器(18)按使蓄电池(1)的充电状态平均值保持在55％或更高的方式控制发动机(11)和发电机(14)。6.根据权利要求4或5的...
【专利技术属性】
技术研发人员：池添通则，
申请(专利权)人：日产自动车株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]
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