JP2000113880A - 水素吸蔵合金負極とその製造方法 - Google Patents
水素吸蔵合金負極とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 容積当たりの放電容量に加えて、サイクル特
性も改善されたニッケル−水素二次電池を形成するため
の、水素吸蔵合金負極と、その製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 2本のロール（１，１）の間に、水素吸
蔵合金の粉末に炭素の粉末、フッ素樹脂の粉末およびバ
インダーを混合した粉末混合物（２）と、金属製で無孔
または多孔板状の基材（３）とを供給し、粉末圧延法に
より基材（３）の両面に粉末混合物（２）が固着した負
極シート（４）を得る。 粉末混合物の空孔率が１５％
以下、好ましい例では１０％以下の、活物質の充填度の
高い負極が製造できる。
性も改善されたニッケル−水素二次電池を形成するため
の、水素吸蔵合金負極と、その製造方法を提供するこ
と。 【解決手段】 2本のロール（１，１）の間に、水素吸
蔵合金の粉末に炭素の粉末、フッ素樹脂の粉末およびバ
インダーを混合した粉末混合物（２）と、金属製で無孔
または多孔板状の基材（３）とを供給し、粉末圧延法に
より基材（３）の両面に粉末混合物（２）が固着した負
極シート（４）を得る。 粉末混合物の空孔率が１５％
以下、好ましい例では１０％以下の、活物質の充填度の
高い負極が製造できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル−水素二
次電池用の水素吸蔵合金負極の改良に関し、その製造方
法にも関する。
次電池用の水素吸蔵合金負極の改良に関し、その製造方
法にも関する。
【０００２】
【従来の技術】ニッケル−水素二次電池用の水素吸蔵合
金負極は、従来、水素吸蔵合金の粉末に、導電性を高め
る材料として炭素の粉末を加え、さらに耐アルカリ性を
与えるためにフッ素樹脂の粉末を配合したものを、カル
ボキシメチルセルロースのような糊剤の水溶液に分散さ
せたスラリーを用意し、ニッケルメッキを施した鉄製の
パンチドメタル上に塗り付け、ドクターブレードで掻き
取って一定の厚さにしたものを乾燥して製造していた。
水素吸蔵合金の粉末としては、いわゆるＡＢ−２型の
合金とくにＺｒ−Ｔｉ−Ｎｉ基合金の、粒径約２５μm
のものが用いられ、活物質すなわち粉末配合物の塗膜の
部分の見掛け密度は５．８〜６．５ｇ／ｃｃ（理論密度
の８２〜９２％）であった。
金負極は、従来、水素吸蔵合金の粉末に、導電性を高め
る材料として炭素の粉末を加え、さらに耐アルカリ性を
与えるためにフッ素樹脂の粉末を配合したものを、カル
ボキシメチルセルロースのような糊剤の水溶液に分散さ
せたスラリーを用意し、ニッケルメッキを施した鉄製の
パンチドメタル上に塗り付け、ドクターブレードで掻き
取って一定の厚さにしたものを乾燥して製造していた。
水素吸蔵合金の粉末としては、いわゆるＡＢ−２型の
合金とくにＺｒ−Ｔｉ−Ｎｉ基合金の、粒径約２５μm
のものが用いられ、活物質すなわち粉末配合物の塗膜の
部分の見掛け密度は５．８〜６．５ｇ／ｃｃ（理論密度
の８２〜９２％）であった。
【０００３】いうまでもなく、二次電池は、容積または
重量に対する放電容量をできるだけ高くすることと、サ
イクル特性を良好にすることが、常に要求される。 発
明者は、負極に関し、電極活物質の見掛け密度であらわ
される充填度を高めることにより、容積あたりの放電容
量が向上するはずであると考え、その具体的な手段を求
めて研究した。 その結果、負極活物質の充填を、従来
のペースト法に代えて粉末圧延法により実施することで
充填度が高められることを確認し、かつ、それによって
サイクル特性も改善されることを見出した。
重量に対する放電容量をできるだけ高くすることと、サ
イクル特性を良好にすることが、常に要求される。 発
明者は、負極に関し、電極活物質の見掛け密度であらわ
される充填度を高めることにより、容積あたりの放電容
量が向上するはずであると考え、その具体的な手段を求
めて研究した。 その結果、負極活物質の充填を、従来
のペースト法に代えて粉末圧延法により実施することで
充填度が高められることを確認し、かつ、それによって
サイクル特性も改善されることを見出した。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】したがって本発明の目
的は、発明者が得た上記の新しい知見を活用し、容積当
たりの放電容量に加えて、サイクル特性も改善されたニ
ッケル−水素二次電池を形成するための、水素吸蔵合金
負極と、その製造方法を提供することにある。
的は、発明者が得た上記の新しい知見を活用し、容積当
たりの放電容量に加えて、サイクル特性も改善されたニ
ッケル−水素二次電池を形成するための、水素吸蔵合金
負極と、その製造方法を提供することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のニッケル−水素
二次電池用の水素吸蔵合金負極は、水素吸蔵合金の粉末
に、炭素の粉末、フッ素樹脂の粉末およびバインダーか
らなる粉末混合物を、金属製で無孔または多孔板状の基
材の両面に粉末圧延法により固着させてなり、固着した
粉末混合物の空孔率が１５％以下であることを特徴とす
る。
二次電池用の水素吸蔵合金負極は、水素吸蔵合金の粉末
に、炭素の粉末、フッ素樹脂の粉末およびバインダーか
らなる粉末混合物を、金属製で無孔または多孔板状の基
材の両面に粉末圧延法により固着させてなり、固着した
粉末混合物の空孔率が１５％以下であることを特徴とす
る。
【０００６】この水素吸蔵合金負極を製造する本発明の
方法は、図１に示すように、２本のロール（１，１）の
間に、水素吸蔵合金の粉末に炭素の粉末、フッ素樹脂の
粉末およびバインダーを混合した粉末混合物（２）と、
金属製で無孔または多孔板状の基材（３）とを供給し、
粉末圧延法により基材（３）の両面に粉末混合物（２）
が固着した負極シート（４）を得ることからなる
方法は、図１に示すように、２本のロール（１，１）の
間に、水素吸蔵合金の粉末に炭素の粉末、フッ素樹脂の
粉末およびバインダーを混合した粉末混合物（２）と、
金属製で無孔または多孔板状の基材（３）とを供給し、
粉末圧延法により基材（３）の両面に粉末混合物（２）
が固着した負極シート（４）を得ることからなる
【０００７】
【発明の実施の形態】負極の基材とする、金属製で無孔
または多孔板状の材料は、ニッケル製のフォイル、ニッ
ケル製のパンチドメタル、ニッケルワイヤで編んだメッ
シュ、両面にニッケルメッキを施した鉄のフォイルやパ
ンチドメタルなど、さまざまなものが使用できる。 基
材と活物質との結合が強固に行われる点で、パンチドメ
タルやメッシュが好ましい。 コスト面からいえば、両
面にニッケルメッキを施した鉄のパンチドメタルが有利
である。
または多孔板状の材料は、ニッケル製のフォイル、ニッ
ケル製のパンチドメタル、ニッケルワイヤで編んだメッ
シュ、両面にニッケルメッキを施した鉄のフォイルやパ
ンチドメタルなど、さまざまなものが使用できる。 基
材と活物質との結合が強固に行われる点で、パンチドメ
タルやメッシュが好ましい。 コスト面からいえば、両
面にニッケルメッキを施した鉄のパンチドメタルが有利
である。
【０００８】水素吸蔵合金として代表的なものはＺｒ−
Ｔｉ−Ｎｉ基合金であり、負極活物質としては、これに
数％の炭素粉末と、やはり数％のポリテトラフルオロエ
チレンのようなフッ素樹脂とを配合して使用する。 こ
の配合は、従来のペースト法において使用されていた粉
末配合物と、基本的に異なるところはない。 従来のペ
ースト法では、前記のように、糊剤を溶解した水溶液に
この粉末配合物を分散して塗布していたが、本発明にお
いては、糊剤に相当するものを粉末混合物の一成分とし
て加え、乾式で基材とともに粉末圧延にかける。 この
とき糊剤は、圧延される粉末に対してその相互の滑りを
助け、圧延後は一種のバインダーとして作用するものと
考えられる。 バインダー成分としては、既知の糊剤と
してよく用いられてきたカルボキシメチルセルロースの
ほか、ポリビニルアルコールや、ポリビニルブチラール
のような、若干の水溶性をもった有機高分子化合物が好
適に使用できる。
Ｔｉ−Ｎｉ基合金であり、負極活物質としては、これに
数％の炭素粉末と、やはり数％のポリテトラフルオロエ
チレンのようなフッ素樹脂とを配合して使用する。 こ
の配合は、従来のペースト法において使用されていた粉
末配合物と、基本的に異なるところはない。 従来のペ
ースト法では、前記のように、糊剤を溶解した水溶液に
この粉末配合物を分散して塗布していたが、本発明にお
いては、糊剤に相当するものを粉末混合物の一成分とし
て加え、乾式で基材とともに粉末圧延にかける。 この
とき糊剤は、圧延される粉末に対してその相互の滑りを
助け、圧延後は一種のバインダーとして作用するものと
考えられる。 バインダー成分としては、既知の糊剤と
してよく用いられてきたカルボキシメチルセルロースの
ほか、ポリビニルアルコールや、ポリビニルブチラール
のような、若干の水溶性をもった有機高分子化合物が好
適に使用できる。
【０００９】本発明の製造方法は、上記のように負極活
物質の充填を圧力下に行なうことため、また従来のペー
スト法と違って充填後に揮発する液体成分が介在しない
ため、充填密度を高めることができる。
物質の充填を圧力下に行なうことため、また従来のペー
スト法と違って充填後に揮発する液体成分が介在しない
ため、充填密度を高めることができる。
【００１０】本発明の水素吸蔵合金負極を使用してニッ
ケル−水素二次電池を形成するには、既知の技術に従え
ばよい。
ケル−水素二次電池を形成するには、既知の技術に従え
ばよい。
【００１１】
【発明の効果】本発明の方法によってニッケル−水素二
次電池用の負極を製造すれば、粉末混合物の空孔率を１
５％以下、つまり、理論密度の８５％以上、見掛け密度
にして少なくとも６．４ｇ／ｃｃを達成することが容易
であり、好適な操作の場合は空孔率１０％以下、見掛け
密度６．５ｇ／ｃｃまたはそれ以上を実現することが可
能である。 これらの値は、従来の湿式ペースト法によ
り製造した負極活物質が、空孔率１７〜２０％、見掛け
密度５．８〜６．０ｇ／ｃｃであったのと比較すれば、
明白に改善されている。
次電池用の負極を製造すれば、粉末混合物の空孔率を１
５％以下、つまり、理論密度の８５％以上、見掛け密度
にして少なくとも６．４ｇ／ｃｃを達成することが容易
であり、好適な操作の場合は空孔率１０％以下、見掛け
密度６．５ｇ／ｃｃまたはそれ以上を実現することが可
能である。 これらの値は、従来の湿式ペースト法によ
り製造した負極活物質が、空孔率１７〜２０％、見掛け
密度５．８〜６．０ｇ／ｃｃであったのと比較すれば、
明白に改善されている。
【００１２】このようにして高い活物質充填が可能にな
った結果、本発明に従う負極を使用したニッケル−水素
二次電池は、下に示す実施例に見るように、容量が高ま
り、かつサイクル特性が向上している。
った結果、本発明に従う負極を使用したニッケル−水素
二次電池は、下に示す実施例に見るように、容量が高ま
り、かつサイクル特性が向上している。
【００１３】
【実施例】負極活物質を、下記の粉末混合物（重量部）
として用意した。 水素吸蔵合金（Ｚｒ−Ｔｉ−Ｎｉ）粉末 １００部
(平均粒径約２５μm) カーボン粉末 ２部 ポリテトラフルオロエチレン ２部 カルボキシメチルセルロース １部 これをボールミル中に、ニッケル製のボール：粉末混合
物＝２：１（重量比）の割合で入れ、５時間にわたって
混合した。
として用意した。 水素吸蔵合金（Ｚｒ−Ｔｉ−Ｎｉ）粉末 １００部
(平均粒径約２５μm) カーボン粉末 ２部 ポリテトラフルオロエチレン ２部 カルボキシメチルセルロース １部 これをボールミル中に、ニッケル製のボール：粉末混合
物＝２：１（重量比）の割合で入れ、５時間にわたって
混合した。
【００１４】基材として、下記のパンチドメタルを使用
し、 材料： ニッケル板 厚さ０．２ｍｍ 板幅８０ｍｍ パンチ： 孔径５ｍｍ ピッチ１０ｍｍ 千鳥配置 上記の粉末混合物とともに、図1に示すロール（径１８
０ｍｍ、実効幅８０ｍｍ）に供給して、７０トンの力を
加えて圧延することにより、厚さ０．３５ｍｍのシート
状物を得た。
し、 材料： ニッケル板 厚さ０．２ｍｍ 板幅８０ｍｍ パンチ： 孔径５ｍｍ ピッチ１０ｍｍ 千鳥配置 上記の粉末混合物とともに、図1に示すロール（径１８
０ｍｍ、実効幅８０ｍｍ）に供給して、７０トンの力を
加えて圧延することにより、厚さ０．３５ｍｍのシート
状物を得た。
【００１５】セパレータとして常用のポリプロピレンフ
ィルムを用い、正極としてニッケル箔の表面にオキシ水
酸化ニッケルの層を形成したものを使用し、三層を重ね
て開放電池を組み立てた。 この電池について、充放電
を繰り返す、サイクル特性試験を行なった。 得られた
結果を、従来の湿式ペースト法により製造した負極を備
えた二次電池、および焼結法により製造した負極を用い
た二次電池と比較して、図２に示す。
ィルムを用い、正極としてニッケル箔の表面にオキシ水
酸化ニッケルの層を形成したものを使用し、三層を重ね
て開放電池を組み立てた。 この電池について、充放電
を繰り返す、サイクル特性試験を行なった。 得られた
結果を、従来の湿式ペースト法により製造した負極を備
えた二次電池、および焼結法により製造した負極を用い
た二次電池と比較して、図２に示す。
【００１６】図２のグラフは、焼結法は当初高い容量を
示す負極を与えるが、充放電の繰り返しにより急激に容
量が低下すること、従来の湿式ペースト法による負極は
充放電の繰り返しによる劣化はないこと、そして本発明
に従う負極は、高い容量を示し、それがサイクルの進行
に伴ってわずかずつ減少するが、それでも従来品よりな
お高い容量を示し、５００サイクル後当初容量の８０％
を維持するとの、実用上の条件は十分にクリアした上
で、改善された容積当たり充放電容量を持つことを示し
ている。
示す負極を与えるが、充放電の繰り返しにより急激に容
量が低下すること、従来の湿式ペースト法による負極は
充放電の繰り返しによる劣化はないこと、そして本発明
に従う負極は、高い容量を示し、それがサイクルの進行
に伴ってわずかずつ減少するが、それでも従来品よりな
お高い容量を示し、５００サイクル後当初容量の８０％
を維持するとの、実用上の条件は十分にクリアした上
で、改善された容積当たり充放電容量を持つことを示し
ている。
【図１】 本発明によりニッケル−水素二次電池用の水
素吸蔵合金負極を製造する方法を示す、圧延ロールの断
面図。
素吸蔵合金負極を製造する方法を示す、圧延ロールの断
面図。
【図２】 本発明の水素吸蔵合金負極を使用したニッケ
ル−水素二次電池の充放電サイクル特性を、従来の湿式
ペースト法による負極および焼結法による負極を用いた
二次電池の特性と比較
ル−水素二次電池の充放電サイクル特性を、従来の湿式
ペースト法による負極および焼結法による負極を用いた
二次電池の特性と比較
１ 粉末圧延の圧延ロール ２ 粉末混合物 ３ 基材 ４ 負極シート
Claims (3)
- 【請求項１】 水素吸蔵合金の粉末に、炭素の粉末、
フッ素樹脂の粉末およびバインダーからなる粉末混合物
を、金属製で無孔または多孔板状の基材の両面に粉末圧
延法により固着させてなり、固着した粉末混合物の空孔
率が１５％以下であることを特徴とするニッケル−水素
二次電池用の水素吸蔵合金負極。 - 【請求項２】 金属製で無孔または多孔板状の基材と
して両面にニッケルメッキを施した鉄のパンチドメタル
を使用し、水素吸蔵合金としてＺｒ−Ｔｉ−Ｎｉ基合金
を使用し、付着した粉末混合物の見掛け密度を理論密度
の８５％以上とした請求項１の水素吸蔵合金負極。 - 【請求項３】 2本のロールの間に、水素吸蔵合金の
粉末に炭素の粉末、フッ素樹脂の粉末およびバインダー
を混合した粉末混合物と、金属製で無孔または多孔板状
の基材とを供給し、粉末圧延法により基材の両面に粉末
混合物が固着したシートを得ることからなるニッケル−
水素二次電池用の水素吸蔵合金負極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10287058A JP2000113880A (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | 水素吸蔵合金負極とその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10287058A JP2000113880A (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | 水素吸蔵合金負極とその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000113880A true JP2000113880A (ja) | 2000-04-21 |
Family
ID=17712517
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10287058A Pending JP2000113880A (ja) | 1998-10-08 | 1998-10-08 | 水素吸蔵合金負極とその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000113880A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006196280A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Univ Of Fukui | 複合シート体及びその製造方法 |
| JP2006339026A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極の製造方法 |
| JP2010518589A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | ヴァルタ マイクロバッテリー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 大容量を有する電気化学素子 |
| JP2011098472A (ja) * | 2009-11-05 | 2011-05-19 | Kobe Steel Ltd | 黒鉛圧着材の製造方法及び黒鉛圧着装置 |
-
1998
- 1998-10-08 JP JP10287058A patent/JP2000113880A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006196280A (ja) * | 2005-01-13 | 2006-07-27 | Univ Of Fukui | 複合シート体及びその製造方法 |
| JP4644801B2 (ja) * | 2005-01-13 | 2011-03-09 | 国立大学法人福井大学 | 複合シート体及びその製造方法 |
| JP2006339026A (ja) * | 2005-06-02 | 2006-12-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極の製造方法 |
| JP2010518589A (ja) * | 2007-02-16 | 2010-05-27 | ヴァルタ マイクロバッテリー ゲゼルシャフト ミット ベシュレンクテル ハフツング | 大容量を有する電気化学素子 |
| US8357465B2 (en) | 2007-02-16 | 2013-01-22 | Varta Microbattery Gmbh | Galvanic element with a high capacity |
| JP2011098472A (ja) * | 2009-11-05 | 2011-05-19 | Kobe Steel Ltd | 黒鉛圧着材の製造方法及び黒鉛圧着装置 |
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