JP2000030698A - アルカリ二次電池 - Google Patents
アルカリ二次電池Info
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 充放電サイクル寿命、高率放電時の特性が優
れたアルカリ二次電池を提供する。 【解決手段】 正極と、水素吸蔵合金を含む負極と、前
記正負極間に介在されたセパレータと、電解液とを具備
し、前記負極は、２〜３０℃、５〜１０気圧（ゲージ
圧）の圧力下で１回水素化粉砕したときのＢＥＴ法によ
る比表面積が０．０５〜０．２ｍ2／ｇである嵩密度の
異なる２種以上の水素吸蔵合金の混合粉末を含有し、か
つ最も低い嵩密度（ＤL）を持つ水素吸蔵合金（ＡL）に
対する最も高い嵩密度（ＤH）を持つ水素吸蔵合金
（ＡH）の嵩密度比（ＤH／ＤL）が１．１５〜５．０、
それらの混合比（ＡH／ＡL）が０．２〜１．０であるこ
とを特徴とする。
れたアルカリ二次電池を提供する。 【解決手段】 正極と、水素吸蔵合金を含む負極と、前
記正負極間に介在されたセパレータと、電解液とを具備
し、前記負極は、２〜３０℃、５〜１０気圧（ゲージ
圧）の圧力下で１回水素化粉砕したときのＢＥＴ法によ
る比表面積が０．０５〜０．２ｍ2／ｇである嵩密度の
異なる２種以上の水素吸蔵合金の混合粉末を含有し、か
つ最も低い嵩密度（ＤL）を持つ水素吸蔵合金（ＡL）に
対する最も高い嵩密度（ＤH）を持つ水素吸蔵合金
（ＡH）の嵩密度比（ＤH／ＤL）が１．１５〜５．０、
それらの混合比（ＡH／ＡL）が０．２〜１．０であるこ
とを特徴とする。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ二次電池
に関する。
に関する。
【０００２】
【従来の技術】携帯用パソコンのような小型コードレス
機器の急速な普及に伴い、高容量の二次電池の要求が高
まっている。この二次電池の中で、水素を吸蔵・放出す
る水素吸蔵合金を含む負極、金属酸化物を活物質として
含む正極およびアルカリ電解液を備えたアルカリ二次電
池が、注目されている。こようなアルカリ二次電池は、
従来の代表的なニッケル−カドミウム二次電池に比べて
単位重量または単位容積当たりのエネルギー密度が大き
く、高容量化が可能であるという利点を有する他、環境
汚染の恐れが少ない、諸特性が優れているという特徴を
有する。
機器の急速な普及に伴い、高容量の二次電池の要求が高
まっている。この二次電池の中で、水素を吸蔵・放出す
る水素吸蔵合金を含む負極、金属酸化物を活物質として
含む正極およびアルカリ電解液を備えたアルカリ二次電
池が、注目されている。こようなアルカリ二次電池は、
従来の代表的なニッケル−カドミウム二次電池に比べて
単位重量または単位容積当たりのエネルギー密度が大き
く、高容量化が可能であるという利点を有する他、環境
汚染の恐れが少ない、諸特性が優れているという特徴を
有する。
【０００３】ところで、前記アルカリ二次電池は電極、
特に負極の単位体積当たりの水素吸蔵合金の充填量、つ
まり電極中における水素吸蔵合金の充填密度の大小が電
池特性に大きく影響する。このため、従来では水素吸蔵
合金粉末の粒度を調整して充填密度を高める手法や水素
吸蔵合金粉末を球状にする等の形態を調整する手法が採
用されてきた。
特に負極の単位体積当たりの水素吸蔵合金の充填量、つ
まり電極中における水素吸蔵合金の充填密度の大小が電
池特性に大きく影響する。このため、従来では水素吸蔵
合金粉末の粒度を調整して充填密度を高める手法や水素
吸蔵合金粉末を球状にする等の形態を調整する手法が採
用されてきた。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記各
手法はいずれも充放電サイクル寿命のばらつきが大きく
なったり、高率放電時での特性のばらつきが大きい、等
の欠点持ち、十分な効果が上げられなかった。
手法はいずれも充放電サイクル寿命のばらつきが大きく
なったり、高率放電時での特性のばらつきが大きい、等
の欠点持ち、十分な効果が上げられなかった。
【０００５】本発明は、充放電サイクル寿命、高率放電
時の特性が優れたアルカリ二次電池を提供しようとする
ものである。
時の特性が優れたアルカリ二次電池を提供しようとする
ものである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係わるアルカリ
二次電池は、正極と、水素吸蔵合金を含む負極と、前記
正負極間に介在されたセパレータと、電解液とを具備
し、前記負極は、２〜３０℃、５〜１０気圧（ゲージ
圧）の圧力下で１回水素化粉砕したときのＢＥＴ法によ
る比表面積が０．０５〜０．２ｍ2／ｇである嵩密度の
異なる２種以上の水素吸蔵合金の混合粉末を含有し、か
つ最も低い嵩密度（ＤL）を持つ水素吸蔵合金（ＡL）に
対する最も高い嵩密度（ＤH）を持つ水素吸蔵合金
（ＡH）の嵩密度比（ＤH／ＤL）が１．１５〜５．０、
それらの混合比（ＡH／ＡL）が０．２〜１．０であるこ
とを特徴とするものである。
二次電池は、正極と、水素吸蔵合金を含む負極と、前記
正負極間に介在されたセパレータと、電解液とを具備
し、前記負極は、２〜３０℃、５〜１０気圧（ゲージ
圧）の圧力下で１回水素化粉砕したときのＢＥＴ法によ
る比表面積が０．０５〜０．２ｍ2／ｇである嵩密度の
異なる２種以上の水素吸蔵合金の混合粉末を含有し、か
つ最も低い嵩密度（ＤL）を持つ水素吸蔵合金（ＡL）に
対する最も高い嵩密度（ＤH）を持つ水素吸蔵合金
（ＡH）の嵩密度比（ＤH／ＤL）が１．１５〜５．０、
それらの混合比（ＡH／ＡL）が０．２〜１．０であるこ
とを特徴とするものである。
【０００７】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるアルカリ二
次電池（円筒形ニッケル水素二次電池）を図１を参照し
て説明する。
次電池（円筒形ニッケル水素二次電池）を図１を参照し
て説明する。
【０００８】有底円筒状の容器１内には、正極２とセパ
レータ３と負極４とを積層してスパイラル状に捲回する
ことにより作製された電極群５が収納されている。前記
負極４は、前記電極群５の最外周に配置されて前記容器
１と電気的に接触している。アルカリ電解液は、前記容
器１内に収容されている。中央に孔６を有する円形の封
口板７は、前記容器１の上部開口部に配置されている。
リング状の絶縁性ガスケット８は、前記封口板７の周縁
と前記容器１の上部開口部内面の間に配置され、前記上
部開口部を内側に縮径するカシメ加工により前記容器１
に前記封口板７を前記ガスケット８を介して気密に固定
している。正極リード９は、一端が前記正極２に接続、
他端が前記封口板７の下面に接続されている。帽子形状
をなす正極端子１０は、前記封口板７上に前記孔６を覆
うように取り付けられている。ゴム製の安全弁１１は、
前記封口板７と前記正極端子１０で囲まれた空間内に前
記孔６を塞ぐように配置されている。中央に穴を有する
絶縁材料からなる円形の押え板１２は、前記正極端子１
０上に前記正極端子１０の突起部がその押え板１２の前
記穴から突出されるように配置されている。外装チュー
ブ１３は、前記押え板１２の周縁、前記容器１の側面及
び前記容器１の底部周縁を被覆している。
レータ３と負極４とを積層してスパイラル状に捲回する
ことにより作製された電極群５が収納されている。前記
負極４は、前記電極群５の最外周に配置されて前記容器
１と電気的に接触している。アルカリ電解液は、前記容
器１内に収容されている。中央に孔６を有する円形の封
口板７は、前記容器１の上部開口部に配置されている。
リング状の絶縁性ガスケット８は、前記封口板７の周縁
と前記容器１の上部開口部内面の間に配置され、前記上
部開口部を内側に縮径するカシメ加工により前記容器１
に前記封口板７を前記ガスケット８を介して気密に固定
している。正極リード９は、一端が前記正極２に接続、
他端が前記封口板７の下面に接続されている。帽子形状
をなす正極端子１０は、前記封口板７上に前記孔６を覆
うように取り付けられている。ゴム製の安全弁１１は、
前記封口板７と前記正極端子１０で囲まれた空間内に前
記孔６を塞ぐように配置されている。中央に穴を有する
絶縁材料からなる円形の押え板１２は、前記正極端子１
０上に前記正極端子１０の突起部がその押え板１２の前
記穴から突出されるように配置されている。外装チュー
ブ１３は、前記押え板１２の周縁、前記容器１の側面及
び前記容器１の底部周縁を被覆している。
【０００９】次に、前記正極２、負極４、セパレータ３
および電解液について説明する。
および電解液について説明する。
【００１０】１）正極２ この正極２は、例えば活物質であるニッケル化合物およ
び導電材を導電性基板に担持させた構造を有する。この
ような正極は、例えば活物質であるニッケル化合物と導
電材と高分子結着剤を水と共に混練してペーストを調製
し、このペーストを導電性基板に充填し、乾燥し、必要
に応じて加圧成形を施すことにより作製される。
び導電材を導電性基板に担持させた構造を有する。この
ような正極は、例えば活物質であるニッケル化合物と導
電材と高分子結着剤を水と共に混練してペーストを調製
し、このペーストを導電性基板に充填し、乾燥し、必要
に応じて加圧成形を施すことにより作製される。
【００１１】前記ニッケル化合物としては、例えば水酸
化ニッケル、亜鉛およびコバルトが共沈された水酸化ニ
ッケルまたはニッケル酸化物等を挙げることができる。
特に、亜鉛およびコバルトが共沈された水酸化ニッケル
が好ましい。
化ニッケル、亜鉛およびコバルトが共沈された水酸化ニ
ッケルまたはニッケル酸化物等を挙げることができる。
特に、亜鉛およびコバルトが共沈された水酸化ニッケル
が好ましい。
【００１２】前記導電材料としては、例えばコバルト化
合物および金属コバルトから選ばれる少なくとも１種以
上のものが用いられる。前記コバルト化合物としては、
例えば水酸化コバルト［Ｃｏ（ＯＨ）2 ］、一酸化コバ
ルト（ＣｏＯ）等を挙げることができる。特に、水酸化
コバルト、一酸化コバルト酸化物もしくはこれらの混合
物を導電材料ととて用いることが好ましい。
合物および金属コバルトから選ばれる少なくとも１種以
上のものが用いられる。前記コバルト化合物としては、
例えば水酸化コバルト［Ｃｏ（ＯＨ）2 ］、一酸化コバ
ルト（ＣｏＯ）等を挙げることができる。特に、水酸化
コバルト、一酸化コバルト酸化物もしくはこれらの混合
物を導電材料ととて用いることが好ましい。
【００１３】前記高分子結着剤としては、例えばポリテ
トラフルオロエチレン、ポリエチレン、ボリプロピレン
等の疎水性ポリマ；カルボキシメチルセルロース、メチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等
のセルロース系材料；ポリアクリル酸ナトリウム等のア
クリル酸エステル；ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ンオキシド等の親水性ポリマ；ラテックス等のゴム系ポ
リマをを挙げることができる。
トラフルオロエチレン、ポリエチレン、ボリプロピレン
等の疎水性ポリマ；カルボキシメチルセルロース、メチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等
のセルロース系材料；ポリアクリル酸ナトリウム等のア
クリル酸エステル；ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ンオキシド等の親水性ポリマ；ラテックス等のゴム系ポ
リマをを挙げることができる。
【００１４】前記導電性基板としては、例えばニッケ
ル、ステンレスまたはニッケルメッキが施された金属か
ら形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェ
ルト状の金属多孔体等を挙げることができる。
ル、ステンレスまたはニッケルメッキが施された金属か
ら形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェ
ルト状の金属多孔体等を挙げることができる。
【００１５】２）負極４ この負極４は、水素吸蔵合金と導電性材料を含む負極材
料を導電性基板に担持させた構造を有する。このような
構造の負極４は、例えば水素吸蔵合金粉末、導電性材料
および高分子結着剤を水と共に混練してペーストを調製
し、このペーストを前記導電性基板に充填し、乾燥し、
必要に応じて加圧成形することにより作製される。
料を導電性基板に担持させた構造を有する。このような
構造の負極４は、例えば水素吸蔵合金粉末、導電性材料
および高分子結着剤を水と共に混練してペーストを調製
し、このペーストを前記導電性基板に充填し、乾燥し、
必要に応じて加圧成形することにより作製される。
【００１６】前記水素吸蔵合金は、２〜３０℃、５〜１
０気圧（ゲージ圧）の圧力下で１回水素化粉砕したとき
のＢＥＴ法による比表面積が０．０５〜０．２ｍ2／ｇ
である嵩密度の異なる２種以上の水素吸蔵合金の混合粉
末からなる。最も低い嵩密度（ＤL）を持つ水素吸蔵合
金（ＡL）に対する最も高い嵩密度（ＤH）を持つ水素吸
蔵合金（ＡH）の嵩密度比（ＤH／ＤL）は１．１５〜
５．０であり、かつそれらの混合比（ＡH／ＡL）が０．
２〜１．０である。
０気圧（ゲージ圧）の圧力下で１回水素化粉砕したとき
のＢＥＴ法による比表面積が０．０５〜０．２ｍ2／ｇ
である嵩密度の異なる２種以上の水素吸蔵合金の混合粉
末からなる。最も低い嵩密度（ＤL）を持つ水素吸蔵合
金（ＡL）に対する最も高い嵩密度（ＤH）を持つ水素吸
蔵合金（ＡH）の嵩密度比（ＤH／ＤL）は１．１５〜
５．０であり、かつそれらの混合比（ＡH／ＡL）が０．
２〜１．０である。
【００１７】前記各水素吸蔵合金の組成は、格別制限さ
れるものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた
水素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放
出できるものであればよい。この水素吸蔵合金として
は、例えばＬａＮｉ5 、ＭｍＮｉ5 （Ｍｍ；Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍなどのランタン系元素の混合物か
らなるミッシュメタル）、ＬｍＮｉ5 （Ｌｍ；ランタン
富化したミッシュメタル）、またはこれらのＮｉの一部
をＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、
Ｂのような元素で置換した多元素系のもの、もしくはＴ
ｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系、ＺｒＮｉ系、ＭｇＮｉ系のもの
を挙げることができる。中でも、希土類系水素吸蔵合金
が好ましい。特に、一般式ＬｍＮｉx Ｍｎy Ａz （ただ
し、ＡはＡｌ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の金
属、原子比ｘ，ｙ，ｚはその合計値が４．８≦ｘ＋ｙ＋
ｚ≦５．４を示す）で表される希土類系水素吸蔵合金を
含む負極は、充放電サイクルの進行に伴う微粉化を抑制
でき、二次電池の充放電サイクル寿命を向上することが
できるために好適である。
れるものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた
水素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放
出できるものであればよい。この水素吸蔵合金として
は、例えばＬａＮｉ5 、ＭｍＮｉ5 （Ｍｍ；Ｌａ、Ｃ
ｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｓｍなどのランタン系元素の混合物か
らなるミッシュメタル）、ＬｍＮｉ5 （Ｌｍ；ランタン
富化したミッシュメタル）、またはこれらのＮｉの一部
をＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、
Ｂのような元素で置換した多元素系のもの、もしくはＴ
ｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系、ＺｒＮｉ系、ＭｇＮｉ系のもの
を挙げることができる。中でも、希土類系水素吸蔵合金
が好ましい。特に、一般式ＬｍＮｉx Ｍｎy Ａz （ただ
し、ＡはＡｌ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種の金
属、原子比ｘ，ｙ，ｚはその合計値が４．８≦ｘ＋ｙ＋
ｚ≦５．４を示す）で表される希土類系水素吸蔵合金を
含む負極は、充放電サイクルの進行に伴う微粉化を抑制
でき、二次電池の充放電サイクル寿命を向上することが
できるために好適である。
【００１８】前記比表面積、嵩密度比（ＤH／ＤL）およ
び混合比（ＡH／ＡL）およびを規定したのは、次のよう
な理由によるものである。
び混合比（ＡH／ＡL）およびを規定したのは、次のよう
な理由によるものである。
【００１９】前記比表面積を０．０５ｍ2／ｇ未満にす
ると、水素吸蔵合金が割れ難くなって、電解液との反応
性が低下して内圧上昇を招く恐れがある。一方、前記比
表面積が０．２ｍ2／ｇを超えると水素吸蔵合金の腐食
を抑制することが困難になる。より好ましいＢＥＴ法に
よる比表面積は、０．０６〜０．１５ｍ2／ｇである。
ると、水素吸蔵合金が割れ難くなって、電解液との反応
性が低下して内圧上昇を招く恐れがある。一方、前記比
表面積が０．２ｍ2／ｇを超えると水素吸蔵合金の腐食
を抑制することが困難になる。より好ましいＢＥＴ法に
よる比表面積は、０．０６〜０．１５ｍ2／ｇである。
【００２０】前記嵩密度比（ＤH／ＤL）を１．１５〜
５．０の範囲することによって、水素吸蔵合金の充填密
度を増加させることができる。より好ましい前記嵩密度
比（ＤH／ＤL）は１．１５〜３．０である。
５．０の範囲することによって、水素吸蔵合金の充填密
度を増加させることができる。より好ましい前記嵩密度
比（ＤH／ＤL）は１．１５〜３．０である。
【００２１】前記混合比（ＡH／ＡL）を０．２未満にす
ると、２種以上の水素吸蔵合金の充填密度を増加させる
ことが困難になる。一方、前記混合比が１．０を超える
と細かい水素吸蔵合金の量が多くなり過ぎて充放電サイ
クル特性が低下する恐れがある。より好ましい混合比
（ＡH／ＡL）は、０．２〜０．９である。
ると、２種以上の水素吸蔵合金の充填密度を増加させる
ことが困難になる。一方、前記混合比が１．０を超える
と細かい水素吸蔵合金の量が多くなり過ぎて充放電サイ
クル特性が低下する恐れがある。より好ましい混合比
（ＡH／ＡL）は、０．２〜０．９である。
【００２２】前記導電材としては、例えばアセチレンブ
ラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックのよ
うなカーボンブラック等を用いることができる。
ラック、ケッチェンブラック、ファーネスブラックのよ
うなカーボンブラック等を用いることができる。
【００２３】前記高分子結着剤としては、前記正極２で
用いたのと同様なものを挙げることができる。
用いたのと同様なものを挙げることができる。
【００２４】前記導電性基板としては、パンチドメタ
ル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、金網などの二
次元構造や、発泡メタル、網城焼結金属繊維などの三次
元構造のものを挙げることができる。
ル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、金網などの二
次元構造や、発泡メタル、網城焼結金属繊維などの三次
元構造のものを挙げることができる。
【００２５】３）セパレータ３ このセパレータ３は、例えばポリエチレン繊維製不織
布、エチレン−ビニルアルコール共重合体繊維製不織
布、ポリプロピレン繊維製不織布などのオレフィン系繊
維製不織布、またはポリプロピレン繊維製不織布のよう
なオレフィン系繊維製不織布に親水性官能基を付与した
もの、ナイロン６，６のようなポリアミド繊維製不織布
を挙げることができる。前記オレフィン系繊維製不織布
に親水性官能基を付与するには、例えばコロナ放電処
理、スルホン化処理、グラフト共重合、または界面活性
剤や親水性樹脂の塗布等を採用することができる。
布、エチレン−ビニルアルコール共重合体繊維製不織
布、ポリプロピレン繊維製不織布などのオレフィン系繊
維製不織布、またはポリプロピレン繊維製不織布のよう
なオレフィン系繊維製不織布に親水性官能基を付与した
もの、ナイロン６，６のようなポリアミド繊維製不織布
を挙げることができる。前記オレフィン系繊維製不織布
に親水性官能基を付与するには、例えばコロナ放電処
理、スルホン化処理、グラフト共重合、または界面活性
剤や親水性樹脂の塗布等を採用することができる。
【００２６】４）アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム
（ＮａＯＨ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の混合液、
水酸化カリウム（ＫＯＨ）とＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨ
とＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等を用いることができ
る。
（ＮａＯＨ）と水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）の混合液、
水酸化カリウム（ＫＯＨ）とＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨ
とＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等を用いることができ
る。
【００２７】以上説明した本発明に係わるアルカリ二次
電池は、前記負極として２〜３０℃、５〜１０気圧（ゲ
ージ圧）の圧力下で１回水素化粉砕したときのＢＥＴ法
による比表面積が０．０５〜０．２ｍ2／ｇである嵩密
度の異なる２種以上の水素吸蔵合金の混合粉末を含有す
るものを用いる。最も低い嵩密度（ＤL）を持つ水素吸
蔵合金（ＡL）に対する最も高い嵩密度（ＤH）を持つ水
素吸蔵合金（ＡH）の嵩密度比（ＤH／ＤL）は、１．１
５〜５．０で、かつそれらの混合比（ＡH／ＡL）が０．
２〜１．０である。
電池は、前記負極として２〜３０℃、５〜１０気圧（ゲ
ージ圧）の圧力下で１回水素化粉砕したときのＢＥＴ法
による比表面積が０．０５〜０．２ｍ2／ｇである嵩密
度の異なる２種以上の水素吸蔵合金の混合粉末を含有す
るものを用いる。最も低い嵩密度（ＤL）を持つ水素吸
蔵合金（ＡL）に対する最も高い嵩密度（ＤH）を持つ水
素吸蔵合金（ＡH）の嵩密度比（ＤH／ＤL）は、１．１
５〜５．０で、かつそれらの混合比（ＡH／ＡL）が０．
２〜１．０である。
【００２８】このような構成の負極は、所定の嵩密度比
の２種以上の水素吸蔵合金、つまり所定の粒径比の微粒
および粗粒の水素吸蔵合金、を所定比率で混合した混合
粉末を含有するため、水素吸蔵合金の充填密度を向上さ
せることが可能なる。また、前記水素吸蔵合金のＢＥＴ
法による比表面積を規定することによって、水素の吸蔵
・放出に伴なう水素吸蔵合金の腐食を抑制することがで
きる。
の２種以上の水素吸蔵合金、つまり所定の粒径比の微粒
および粗粒の水素吸蔵合金、を所定比率で混合した混合
粉末を含有するため、水素吸蔵合金の充填密度を向上さ
せることが可能なる。また、前記水素吸蔵合金のＢＥＴ
法による比表面積を規定することによって、水素の吸蔵
・放出に伴なう水素吸蔵合金の腐食を抑制することがで
きる。
【００２９】したがって、前記水素吸蔵合金を含む負極
を用いることによって、導電率の増加、単位面積当たり
の電極容量の増加により高容量化が図られ、かつ高率放
電特性と充放電サイクル特性が向上されたアルカリ二次
電池を得ることができる
を用いることによって、導電率の増加、単位面積当たり
の電極容量の増加により高容量化が図られ、かつ高率放
電特性と充放電サイクル特性が向上されたアルカリ二次
電池を得ることができる
【００３０】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。
して詳細に説明する。
【００３１】（実施例１〜１０、比較例１〜３） ＜ペースト式負極の作製＞市販のランタン富化したミッ
シュメタルＬｍおよびＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌを用いて
高周波炉によって、ＬｍＮｉ4.0 Ｃｏ0.4 Ｍｎ0.3 Ａｌ
0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を３ロット作製し、さ
らにアルゴン雰囲気下、１０００℃で１０時間アニーリ
ングを行なった。これら３ロットの水素吸蔵合金につい
て２〜３０℃、５〜１０気圧（ゲージ圧）の圧力下で１
回水素化粉砕したときのＢＥＴ法による比表面積を測定
したところ、それぞ０．０９ｍ2／ｇ、０．１ｍ2／ｇお
よび０．２２ｍ2／ｇであった。つづいて、これら３ロ
ットの水素吸蔵合金の一部を機械的に粉砕し、篩い分け
を行なって粒径２５〜７５μmの粒子を取り出し、これ
ら水素吸蔵合金の嵩密度を測定した。得られた水素吸蔵
合金を組み合わせて下記表１に示す最も低い嵩密度（Ｄ
L）を持つ水素吸蔵合金（ＡL）に対する最も高い嵩密度
（ＤH）を持つ水素吸蔵合金（ＡH）の嵩密度比（ＤH／
ＤL）と混合比（ＡH／ＡL）を有する１４種水素吸蔵合
金混合粉末を用意した。
シュメタルＬｍおよびＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌを用いて
高周波炉によって、ＬｍＮｉ4.0 Ｃｏ0.4 Ｍｎ0.3 Ａｌ
0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を３ロット作製し、さ
らにアルゴン雰囲気下、１０００℃で１０時間アニーリ
ングを行なった。これら３ロットの水素吸蔵合金につい
て２〜３０℃、５〜１０気圧（ゲージ圧）の圧力下で１
回水素化粉砕したときのＢＥＴ法による比表面積を測定
したところ、それぞ０．０９ｍ2／ｇ、０．１ｍ2／ｇお
よび０．２２ｍ2／ｇであった。つづいて、これら３ロ
ットの水素吸蔵合金の一部を機械的に粉砕し、篩い分け
を行なって粒径２５〜７５μmの粒子を取り出し、これ
ら水素吸蔵合金の嵩密度を測定した。得られた水素吸蔵
合金を組み合わせて下記表１に示す最も低い嵩密度（Ｄ
L）を持つ水素吸蔵合金（ＡL）に対する最も高い嵩密度
（ＤH）を持つ水素吸蔵合金（ＡH）の嵩密度比（ＤH／
ＤL）と混合比（ＡH／ＡL）を有する１４種水素吸蔵合
金混合粉末を用意した。
【００３２】次いで、前記各水素吸蔵合金粉末１００ｇ
に高分子結着剤としてポリアクリル酸ナトリウム０．５
ｇ、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．０５
ｇ、ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョン
（比重１．５，固形分６０ｗｔ％）１．６ｍｌと、カー
ボンブラック０．１ｇと、水６０ｍｌとを添加して混練
することによって、１４種のペーストを調製した。これ
らのペーストを導電性基板としてのパンチドメタルに塗
布、乾燥し、さらにプレスし、裁断することによって１
４種のペースト式負極を作製した。
に高分子結着剤としてポリアクリル酸ナトリウム０．５
ｇ、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．０５
ｇ、ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョン
（比重１．５，固形分６０ｗｔ％）１．６ｍｌと、カー
ボンブラック０．１ｇと、水６０ｍｌとを添加して混練
することによって、１４種のペーストを調製した。これ
らのペーストを導電性基板としてのパンチドメタルに塗
布、乾燥し、さらにプレスし、裁断することによって１
４種のペースト式負極を作製した。
【００３３】得られた各負極の単位面積当たりの容量を
測定した。その結果を下記表１に示す。
測定した。その結果を下記表１に示す。
【００３４】＜ペースト式正極の作製＞水酸化ニッケル
粉末９０重量部および一酸化コバルト粉末１０重量部か
らなる混合粉体に、前記水酸化ニッケル粉末に対してカ
ルボキシメチルセルロース０．３重量部、ポリテトラフ
ルオロエチレンのディスパージョン（比重１．５，固形
分６０重量％）を固形分換算で０．５重量部添加し、こ
れらに純水を４５重量部添加して混練することによりペ
ーストを調製した。つづいて、このペーストをニッケル
メッキ繊維基板内に充填した後、更にその両表面に前記
ペーストを塗布し、乾燥し、ローラプレスを行って圧延
することによりペースト式正極を作製した。
粉末９０重量部および一酸化コバルト粉末１０重量部か
らなる混合粉体に、前記水酸化ニッケル粉末に対してカ
ルボキシメチルセルロース０．３重量部、ポリテトラフ
ルオロエチレンのディスパージョン（比重１．５，固形
分６０重量％）を固形分換算で０．５重量部添加し、こ
れらに純水を４５重量部添加して混練することによりペ
ーストを調製した。つづいて、このペーストをニッケル
メッキ繊維基板内に充填した後、更にその両表面に前記
ペーストを塗布し、乾燥し、ローラプレスを行って圧延
することによりペースト式正極を作製した。
【００３５】次いで、前記負極と前記正極との間にポリ
プロピレン繊維製不織布を介装し、渦巻状に捲回して１
４種の電極群を作製した。このような各電極群を有底円
筒状容器に収納した後、７Ｎ−ＫＯＨおよび１Ｎ−Ｌｉ
ＯＨからなる電解液を前記容器内に注入し、封口等を行
うことにより前述した図１に示す構造を有する４／５Ａ
サイズの１４種の円筒形ニッケル水素二次電池（容量３
５００ｍＡｈ）を組み立てた。
プロピレン繊維製不織布を介装し、渦巻状に捲回して１
４種の電極群を作製した。このような各電極群を有底円
筒状容器に収納した後、７Ｎ−ＫＯＨおよび１Ｎ−Ｌｉ
ＯＨからなる電解液を前記容器内に注入し、封口等を行
うことにより前述した図１に示す構造を有する４／５Ａ
サイズの１４種の円筒形ニッケル水素二次電池（容量３
５００ｍＡｈ）を組み立てた。
【００３６】得られた実施例１〜４および比較例１〜９
の二次電池について、４５℃の高温下で３０００ｍＡで
９０分間充電した後、３０００ｍＡでカットオフ電圧１
Ｖの放電を行なう充放電を繰り返し、放電容量が１サイ
クル目の容量の８０％以下になるサイクル数を測定し
た。その結果を下記表１に併記する。
の二次電池について、４５℃の高温下で３０００ｍＡで
９０分間充電した後、３０００ｍＡでカットオフ電圧１
Ｖの放電を行なう充放電を繰り返し、放電容量が１サイ
クル目の容量の８０％以下になるサイクル数を測定し
た。その結果を下記表１に併記する。
【００３７】
【表１】
【００３８】前記表１から明らかなように比表面積が
０．０５〜０．２ｍ2／ｇ、嵩密度比（ＤH／ＤL）が
１．１５〜５．０で、かつ混合比（ＡH／ＡL）が０．２
〜１．０である水素吸蔵合金を含む実施例１〜４の負極
は、単位面積当たりの容量が大きく、かつこれら負極を
備えたニッケル水素二次電池は、優れた充放電サイクル
特性を有することがわかる。
０．０５〜０．２ｍ2／ｇ、嵩密度比（ＤH／ＤL）が
１．１５〜５．０で、かつ混合比（ＡH／ＡL）が０．２
〜１．０である水素吸蔵合金を含む実施例１〜４の負極
は、単位面積当たりの容量が大きく、かつこれら負極を
備えたニッケル水素二次電池は、優れた充放電サイクル
特性を有することがわかる。
【００３９】これに対し、嵩密度比（ＤH／ＤL）が１．
１５〜５．０より小さい水素吸蔵合金を含む比較例１〜
３の負極、嵩密度比（ＤH／ＤL）が前記範囲を超える水
素吸蔵合金を含む比較例７〜１０の負極は単位面積当た
りの容量が低く、かつこれらの負極を備えた二次電池は
充放電サイクル特性が低下する。
１５〜５．０より小さい水素吸蔵合金を含む比較例１〜
３の負極、嵩密度比（ＤH／ＤL）が前記範囲を超える水
素吸蔵合金を含む比較例７〜１０の負極は単位面積当た
りの容量が低く、かつこれらの負極を備えた二次電池は
充放電サイクル特性が低下する。
【００４０】また、混合比（ＡH／ＡL）が０．２〜１．
０の範囲を超える水素吸蔵合金を含む負極を備えた比較
例５の二次電池は充放電サイクル特性の低下が認めら
れ、逆に混合比（ＡH／ＡL）が前記範囲より小さい水素
吸蔵合金を含む負極を備えた比較例６の二次電池は充放
電サイクル特性の低下が小さいものの、負極の面積当た
りの容量が低下する。
０の範囲を超える水素吸蔵合金を含む負極を備えた比較
例５の二次電池は充放電サイクル特性の低下が認めら
れ、逆に混合比（ＡH／ＡL）が前記範囲より小さい水素
吸蔵合金を含む負極を備えた比較例６の二次電池は充放
電サイクル特性の低下が小さいものの、負極の面積当た
りの容量が低下する。
【００４１】一方、水素吸蔵合金の比表面積については
０．０５〜０．２ｍ2／ｇの範囲を外れる水素吸蔵合金
を含む負極を備えた二次電池は充放電サイクル特性の低
下が認められる。
０．０５〜０．２ｍ2／ｇの範囲を外れる水素吸蔵合金
を含む負極を備えた二次電池は充放電サイクル特性の低
下が認められる。
【００４２】なお、前記実施例では円筒形のニッケル水
素二次電池に適用した例を説明したが正極、セパレータ
および負極を積層して電極群を構成する角形の形状のニ
ッケル水素二次電池にも同様に適用することができる。
素二次電池に適用した例を説明したが正極、セパレータ
および負極を積層して電極群を構成する角形の形状のニ
ッケル水素二次電池にも同様に適用することができる。
【００４３】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、充
放電サイクル特性、高率放電時の特性が優れたアルカリ
二次電池を提供することができる。
放電サイクル特性、高率放電時の特性が優れたアルカリ
二次電池を提供することができる。
【図１】本発明に係わるアルカリ二次電池の一例である
ニッケル水素二次電池を示す斜視図。
ニッケル水素二次電池を示す斜視図。
１…容器、 ２…正極、 ３…セパレータ、 ４…負極、 ５…電極群、 ７…封口板、 ８…絶縁ガスケット。
Claims (1)
- 【請求項１】 正極と、水素吸蔵合金を含む負極と、前
記正負極間に介在されたセパレータと、電解液とを具備
し、 前記負極は、２〜３０℃、５〜１０気圧（ゲージ圧）の
圧力下で１回水素化粉砕したときのＢＥＴ法による比表
面積が０．０５〜０．２ｍ2／ｇである嵩密度の異なる
２種以上の水素吸蔵合金の混合粉末を含有し、かつ最も
低い嵩密度（ＤL）を持つ水素吸蔵合金（ＡL）に対する
最も高い嵩密度（ＤH）を持つ水素吸蔵合金（ＡH）の嵩
密度比（ＤH／ＤL）が１．１５〜５．０、それらの混合
比（ＡH／ＡL）が０．２〜１．０であることを特徴とす
るアルカリ二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10195634A JP2000030698A (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | アルカリ二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10195634A JP2000030698A (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | アルカリ二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000030698A true JP2000030698A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16344437
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10195634A Pending JP2000030698A (ja) | 1998-07-10 | 1998-07-10 | アルカリ二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000030698A (ja) |
-
1998
- 1998-07-10 JP JP10195634A patent/JP2000030698A/ja active Pending
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