JP2000100425A - 電極の芯材を必要としないニッケル−水素電池負極用電極およびその製造方法 - Google Patents

電極の芯材を必要としないニッケル−水素電池負極用電極およびその製造方法

Info

Publication number
JP2000100425A
JP2000100425A JP10265011A JP26501198A JP2000100425A JP 2000100425 A JP2000100425 A JP 2000100425A JP 10265011 A JP10265011 A JP 10265011A JP 26501198 A JP26501198 A JP 26501198A JP 2000100425 A JP2000100425 A JP 2000100425A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
powder
nickel
negative electrode
compression
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Withdrawn
Application number
JP10265011A
Other languages
English (en)
Inventor
Masakatsu Hosomi
政功 細見
Tatsuo Nagata
辰夫 永田
Hideya Kaminaka
秀哉 上仲
Hisashi Maeda
尚志 前田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Steel Corp
Original Assignee
Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sumitomo Metal Industries Ltd filed Critical Sumitomo Metal Industries Ltd
Priority to JP10265011A priority Critical patent/JP2000100425A/ja
Publication of JP2000100425A publication Critical patent/JP2000100425A/ja
Withdrawn legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 芯材を用いることなく、それ自体可塑性があ
り、取り扱いが容易で飛躍的な高容量化を図ることので
きる、ニッケル−水素電池の負極用電池とその製造方法
を提供する。 【解決手段】 水素吸蔵合金と、周期律表の第VIA 族、
第VIII族および第IB族の元素から選んだ1種または2種
以上の富化層元素とを含む圧縮成形体から負極用電極を
構成する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極の芯材を必要
としないニッケル−水素電池の負極用電極およびその製
造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ニッケル−水素電池は小型電気機器およ
び通信機器に使用されており、近年その生産量は拡大し
つつあり、使用分野によっては電池の高容量化のニーズ
は大きく、更なる材料の開発が求められている。
【0003】例えば、ニッケル−水素電池の高容量化の
方策として、現在のところ次のような手段が考えられ
る。 活物質である水素吸蔵合金の化学組成の好適化を図る
こと。 電極中の活物質の高密度化によりその充填量の増加を
図ること。
【0004】ところで、従来の電極は、軟鋼板に電解ニ
ッケルメッキを施したパンチングメタル板あるいは板状
発泡ニッケル等を芯材にして、これに導電材等を含む水
素吸蔵合金粉末を塗布したものが多く使用されている。
したがって、電極中に活物質ではない芯材の占める割合
は多く、特に小型化した電池の高容量化のネックとなっ
ていた。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】ここに、本発明の課題
は、芯材を用いることなく、それ自体可塑性があり、取
り扱いが容易で飛躍的な高容量化を図ることのできる、
ニッケル−水素電池の負極用電池とその製造方法を提供
することである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、まず、ニ
ッケル−水素電池の小型化および高容量化を図るため
に、芯材を用いないで電極を構成することに着想した。
電極材料としては水素吸蔵合金を用いることから、それ
自体で自己保持性を与え、水素吸蔵合金粉末 (以下単に
粉末と呼ぶこともある) を成形して電極に用いることに
想到し、更に研究を進めた結果、成形して得た電極の
容量を大きくするためには圧縮成形して粉末の充填量を
増加させること、展延性と導電性に優れた金属または
合金の富化層を粉末の表面に被覆して、粉末の成形性と
導電性を向上させることが有効であることを知り、本発
明を完成した。
【0007】ところで、例えば特許第2,627,302 号にあ
っては、水素吸蔵合金を焼結して成形体とすることが提
案がなされているが、そのようにして得られた成形体も
電極として用いることは示唆されておらず、ましてニッ
ケル−水素電池の負極電極として用いることは全く示唆
されていない。
【0008】ここに、本発明は次の通りである。 (1) 水素吸蔵合金と、長周期型周期律表 (以下、周期律
表と呼ぶ) の第VIA 族、第VIII族および第IB族の元素か
ら選んだ1種または2種以上の富化層元素とを含む圧縮
成形体から構成したことを特徴とするニッケル−水素電
池の負極用電極。
【0009】(2) 前記圧縮成形体の厚さが700 μm 以下
である請求項1記載のニッケル−水素電池の負極用電
極。
【0010】(3) 前記圧縮成形体が、水素吸蔵合金粉末
の表面に、前記富化層元素を被覆した被覆粉末の焼結体
であることを特徴とする上記(1) または(2) 記載のニッ
ケル−水素電池の負極用電極。
【0011】(4) 前記被覆粉末における富化層の割合
が、水素吸蔵合金粉末100 重量部に対し、10重量部以
上、40重量部以下であることを特徴とする上記(3) に記
載のニッケル−水素電池の負極用電極。
【0012】(5) 水素吸蔵合金粉末の表面を、周期律表
の第VIA 族、第VIII族および第IB族に属する元素から選
んだ1種または2種以上の元素から成る富化層で被覆し
て被覆粉末とする工程と、該被覆粉末に圧縮成形を施す
工程と、得られた圧縮成形体に酸洗処理を施す工程とを
含むことを特徴とするニッケル−水素電池の負極用電極
の製造方法。
【0013】(6) 前記圧縮成形体の嵩密度の値が、前記
被覆粉末の真密度の値の50%以上、90%以下の範囲の値
となるように前記圧縮成形を施すことを特徴とする上記
(5) に記載のニッケル−水素電池の負極用電極の製造方
法。
【0014】本発明の好適実施態様にあっては、電極の
厚さは700 μm 以下とすることで電極への組立を容易に
することが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明によれば、予め用意した水
素吸蔵合金粉末を用い、これにNiなどの元素から構成さ
れる富化層を設けて被覆粒子としてから、それらを圧縮
成形後、所望により慣用の焼結手段でもって焼結体と
し、芯材を用いることなく、電極としてニッケル−水素
電池用の負極に用いるのである。
【0016】本発明において電極に用いる水素吸蔵合金
は、粉末からの圧縮成形体、好ましくは焼結体である。
従来のように水素吸蔵合金のインゴットを圧延等で薄板
等に加工して電極に用いたものは、表面積が小さく容量
が大きくなりにくいからである。
【0017】使用する水素吸蔵合金粉末 (以下単に粉末
ともいう) の種類および粒径については特に限定しない
が、粒径については、取扱の観点からは、また圧縮成形
体、所望により焼結体の物性の観点からは、平均粒径が
1μm以上、100 μm以下が好ましい。
【0018】平均粒径が1μm未満であると、粉末の表
面酸化を抑制するために種々対策を講ずる必要があり、
取り扱いが難しい。一方、平均粒径が100 μmを越える
と、粉末を圧縮成形した場合、嵩密度が小さくなり、ま
た粉末の接触点が少なくなり、圧縮成形した電極の可塑
性および導電性が不充分になる可能性がある。
【0019】なお、粉末の形状に関しては限定しない。
球状、または球状に近いものは、電極中の粉末の嵩密度
が向上し易く好ましい。
【0020】このような水素吸蔵合金の粉末の表面に、
周期律表第VIA 族、第VIII族または第IB族の何れかに属
する1種類の元素または2種類以上の元素の富化層を被
覆して被覆粉末とする。このように富化層を構成する元
素を富化層構成元素あるいは単に富化層元素という。こ
れは、粉末を圧縮成形する際の成形性と成形後の導電性
および可撓性を向上させるためである。特に、ニッケル
−水素電池の負極電極は、円筒状に巻き込んで用いるた
め、圧縮成形体および焼結体として可撓性は重要であ
る。
【0021】ここに、周期律表における第VIA 族、VIII
族またはIB族の元素としては、次のような元素が例示さ
れる。
【0022】 第VIA 族: Cr、Mo、W 第VIII族: Fe、Co、Ni、Pd、Ir、Pt 第IB族 : Cu、Ag、Au 上記元素群のうち、特にCr、Ni、Co、Pd、PtおよびCuが
好ましい。さらに好ましいのはNiおよびそれらのNiとの
合金である。
【0023】被覆粒子中に富化層の占める割合は、特に
制限はないが、粉末100 重量部に対し10重量部以上、40
重量部以下が好ましい。富化層の割合が 10 重量部未満
であると、富化層の量が不足して必要な成形性と導電
性、さらに可撓性が得られないことがあるからである。
一方、40重量部を越えると、電極の高容量化に寄与しな
い富化層の量が多すぎて好ましくない。
【0024】本発明にあっては、かかる富化層は、例え
ば無電解めっき、電解めっき、蒸着、焼結、メカニカル
アロイング、メカニカルグラインディング等によって被
覆層として設けることができるが、本発明の変更例で
は、水素吸蔵合金粉末と富化層構成元素の粉末とを適宜
混合して用いることも可能である。
【0025】このように富化層を被覆した粉末を電極に
成形するには、適宜形状、一般には薄帯状に圧縮成形す
る。圧縮成形をして、被覆粉末相互の接触を強化するた
めである。このときの成形性を向上させるために、ポリ
ビニルアルコール、スチレンブタジエン共重合体、ポリ
エチレン酸化物、カルボキシメチルセルローズ、ポリテ
トラフルオロエチレンなどの結着剤を被覆粉末に混合さ
せて成形する方法は好ましい。
【0026】その他、カーボン、ニッケル、銅微粉など
の導電助剤等を必要により適宜配合してもよい。それら
の配合量は合計で10重量%を超えることはない。圧縮加
工の具体的方法としては、ロールによる圧延またはプレ
ス加工等が挙げられる。
【0027】圧縮成形を行って、被覆粉末を50%以上、
90%以下充填させることが好ましい。この場合、充填率
が50%未満であると、電極の高容量化の点で不充分であ
る。一方、充填率の上限は、電極の被覆粉末間の間隙へ
の電解液の浸透のし易さ、圧縮成形の現状技術レベルか
ら90%とする。不規則形状の被覆粉末は、成形性が良好
で電極に成形し易い。
【0028】本発明にかかる電極の厚さは、好ましくは
700 μm以下である。これが700 μmを越えると、電極
の内部の粉末にまで電池の電解液が浸透しにくくなり、
従って、内部の粉末は充・放電に寄与せず、高容量化に
寄与しない場合がある。一方、下限は特に限定しない
が、取り扱い易さを考慮すれば、10μm以上である。
【0029】成形後、所望により、真空または不活性ガ
ス雰囲気等の非酸化性雰囲気中で焼結処理を行うが、そ
のときの焼結条件は特に制限はなく、一般には例えば 4
00〜1300℃、望ましくは 600〜1200℃の温度で10〜1000
分間焼結処理すればよい。かかる焼結処理によって、被
覆粒子の富化層を構成する元素の熱拡散により、被覆粉
末粒子間の接着力および導電性がさらに向上する。
【0030】成形後、所望により焼結が行われた場合に
はその焼結後、得られる成形体に酸洗処理を施すが、こ
れには、腐食ピット等による表面積増加および酸化膜除
去により表面活性化を向上させる効果がある。
【0031】酸洗以外のアルカリ洗処理やアノード溶液
処理も同様に有効なことがある。次いで、この得られた
成形体を所定形状に加工して電極とするのである。次
に、実施例によって本発明の作用効果をさらに具体的に
説明する。
【0032】
【実施例】(実施例1)本例で用いた水素吸蔵合金の化学
組成は次の通りであった。 Ti0.2Zr1.0Ni1.2Mn0.6V0.2Cr0.1 上記水素吸蔵合金を構成する原料を不活性雰囲気下、高
周波誘導溶解炉で溶融し、ガスアトマイズ法を用いて水
素吸蔵合金粉末を作製、分級して平均粒度を35μmに調
整して、これを出発粉末とした。
【0033】次いで、各元素の硫酸塩浴に出発粉末を浸
漬する無電解めっき法により、表1に示す各元素の富化
層を被覆した被覆粉末を作製した。富化層の被覆粉末10
0 重量部に対する割合 (重量%) は、めっき前の粉末の
重量を測定し、その粉末にめっきを施した後の被覆粉末
の重量を測定してそれぞれの値を用いて、以下の計算式
により計算して求めた。
【0034】富化層の割合 (重量%) =[(被覆粉末の重
量−粉末の重量) /粉末の重量] ×100 % 結果を表1に示す。
【0035】かかる無電解めっきにより作製した被覆粉
末の結着剤としてポリビニールアルコールを被覆粉末の
重量に対して2重量%、導電助剤としてカーボンを同じ
く0.5 重量%混合し、混合粉末を得た。この混合粉末を
ロールを用いて圧延し、厚さ600 μm×幅30mm×長さ20
0 mmの板状に成形した。
【0036】上記成形材を、Arガス雰囲気中で1000℃の
温度で焼結処理を施し、得られた焼結体は、次いで、1
重量%フッ酸水溶液中に2分間浸漬して酸洗し、その後
に、30mm×30mmの大きさに切り出してニッケル−水素電
池用の負極電極とした。
【0037】上記電極の被覆粉末の充填率(%)[= (被覆
粉末の嵩密度/被覆粉末の真密度)×(100)]を表1に示
す。
【0038】上記電極の嵩密度は、上記電極を切り出し
た残りの電極材を適宜切り出し、溶融ワックスで被って
封口した後アルキメデス法でその体積を測定し、その後
ワックスを除去して重量を測定して計算して求めた。
【0039】また、電極の真密度は、被覆粉末を構成す
る元素の密度を文献で求め、それら元素の組成から計算
して求めた。このようにして作製した負極電極の放電特
性試験を次の要領で行い、放電容量を求めた。
【0040】すなわち、酸化水銀電極を基準電極、30mm
×30mm×0.5 厚の金属ニッケルを正極とし、上記要領で
作製した電極を負極に用い、30重量%水酸化カリウム水
溶液を電解液とする積層型ニッケル−水素電池を作製し
た。充放電を50回繰り返し、50回目の放電容量の値を電
極の容積で除して、その負極電極の放電容量とした。
【0041】前記粉末に結合剤としてのPTFEとNi粉末を
混合し、芯材としての厚さ80μmのパンチングメタルに
塗布して作製した厚さ600 μmの負極電極を作製して上
記放電特性試験を行い、同様に放電容量を求めた。この
ときの放電容量の値を100 として、各実施例で得られた
放電容量の値を指数化して表1に示す。
【0042】(比較例1)電極の厚さを750 μmとした以
外は上記と同様の方法で作製した負極電極を、同じく同
様の方法で放電特性試験に供した。この値も同様に指数
として表1に示す。
【0043】(比較例2)実施例1で用いたものと同じ出
発原料を被覆しなかった以外は実施例と同様の方法で電
極を作製し、充填率と放電容量を実施例1と同様の方法
で測定した。結果を同じく表1に示す。但し、電極作製
の過程で水素吸蔵合金粉末を脱落が見られ、また完成し
た電極は実施例で作製した電極と比較して可撓性に劣る
ものであった。
【0044】(実施例2)実施例1で用いたものと同じ出
発原料に、同様の方法でNiを被覆して圧縮成形した後、
同様の方法で充填率と放電容量を求めた。結果を表1に
示す。
【0045】
【表1】
【0046】表1から明らかなように、本発明の各実施
例の放電容量指数は何れも100 を越えており、従来電極
の放電容量の値を上回ることを示している。しかし、負
極電極の厚さが700 μmを越えると充放電を行う電極反
応が不芳である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上仲 秀哉 尼崎市扶桑町1番8号 住友金属工業株式 会社エレクトロニクス技術研究所内 (72)発明者 前田 尚志 尼崎市扶桑町1番8号 住友金属工業株式 会社エレクトロニクス技術研究所内 Fターム(参考) 5H003 AA02 BA02 BA04 BA05 BB02 BC01 BC05 BD00 BD03 BD05 5H016 AA02 BB00 BB03 BB05 CC03 EE01 HH00 HH01

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵合金と、長周期型周期律表の第
    VIA 族、第VIII族および第IB族の元素から選んだ1種ま
    たは2種以上の富化層元素とを含む圧縮成形体から構成
    したことを特徴とするニッケル−水素電池の負極用電
    極。
  2. 【請求項2】 前記圧縮成形体の厚さが700 μm 以下で
    ある請求項1記載のニッケル−水素電池の負極用電極。
  3. 【請求項3】 前記圧縮成形体が、水素吸蔵合金粉末の
    表面に、前記富化層元素を被覆した被覆粉末の焼結体で
    あることを特徴とする請求項1または2記載のニッケル
    −水素電池の負極用電極。
  4. 【請求項4】 前記被覆粉末における富化層の割合が、
    水素吸蔵合金粉末100 重量部に対し、10重量部以上、40
    重量部以下であることを特徴とする請求項3に記載のニ
    ッケル−水素電池の負極用電極。
  5. 【請求項5】 水素吸蔵合金粉末の表面を、長周期型周
    期律表の第VIA 族、第VIII族および第IB族に属する元素
    から選んだ1種または2種以上の元素から成る富化層で
    被覆して被覆粉末とする工程と、該被覆粉末に圧縮成形
    を施す工程と、得られた圧縮成形体に酸洗処理を施す工
    程とを含むことを特徴とするニッケル−水素電池の負極
    用電極の製造方法。
  6. 【請求項6】 前記圧縮成形体の嵩密度の値が、前記被
    覆粉末の真密度の値の50%以上、90%以下の範囲の値と
    なるように前記圧縮成形を施すことを特徴とする請求項
    5に記載のニッケル−水素電池の負極用電極の製造方
    法。
JP10265011A 1998-09-18 1998-09-18 電極の芯材を必要としないニッケル−水素電池負極用電極およびその製造方法 Withdrawn JP2000100425A (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10265011A JP2000100425A (ja) 1998-09-18 1998-09-18 電極の芯材を必要としないニッケル−水素電池負極用電極およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP10265011A JP2000100425A (ja) 1998-09-18 1998-09-18 電極の芯材を必要としないニッケル−水素電池負極用電極およびその製造方法

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2000100425A true JP2000100425A (ja) 2000-04-07

Family

ID=17411348

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP10265011A Withdrawn JP2000100425A (ja) 1998-09-18 1998-09-18 電極の芯材を必要としないニッケル−水素電池負極用電極およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2000100425A (ja)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP2012069510A (ja) 円筒型ニッケル−水素蓄電池
US5690799A (en) Hydrogen-occluding alloy and hydrogen-occluding alloy electrode
JP2012238565A (ja) アルカリ蓄電池
JP3861788B2 (ja) 水素吸蔵合金粉末、水素吸蔵合金電極およびそれを用いたニッケル水素蓄電池。
JP4815738B2 (ja) 水素吸蔵合金粉末の製造方法
JP3279994B2 (ja) 水素吸蔵合金粉末及びアルカリ蓄電池用負極
JP2000100425A (ja) 電極の芯材を必要としないニッケル−水素電池負極用電極およびその製造方法
JP2001107165A (ja) 水素吸蔵合金、その製造方法、それを用いた二次電池および電気自動車
JP2013199703A (ja) 水素吸蔵合金、電極、ニッケル水素蓄電池及び水素吸蔵合金の製造方法
JP4743997B2 (ja) 水素吸蔵合金電極
JP5278411B2 (ja) 水素吸蔵合金粉末およびそれを用いたニッケル水素蓄電池。
JP3547920B2 (ja) 水素吸蔵合金電極の製造方法
JP3670800B2 (ja) 水素吸蔵合金電極の製造方法
JP2000285922A (ja) アルカリ蓄電池およびその電極の製造法
CN215118948U (zh) 抗拉伸超薄锂箔
JP3115574B2 (ja) 電 池
JPH0834100B2 (ja) 水素吸蔵合金電極
JP3519836B2 (ja) 水素吸蔵合金電極
JPH05258750A (ja) 水素吸蔵合金電極の製造法
JP3796093B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル極及びその製造方法並びにアルカリ蓄電池
JP3583837B2 (ja) 水素吸蔵合金電極の製造方法
JP2953641B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル電極および金属コバルト被覆一酸化コバルトの製造方法
JP3530327B2 (ja) 水素吸蔵合金電極の製造方法
JPH09259875A (ja) 水素吸蔵合金電極の製造方法及び金属水素化物蓄電池
JP2020038795A (ja) 電極用合金の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A300 Withdrawal of application because of no request for examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300

Effective date: 20060110