JP2000323133A - 水素吸蔵合金電極およびその製造方法 - Google Patents
水素吸蔵合金電極およびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 水素吸蔵合金電極の導電性および耐酸化性を
高め、同時に単位重量当たりのエネルギー密度の低下を
抑制する。 【解決手段】 水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金層を
形成する工程と、水素吸蔵合金層上にニッケル層を形成
する工程と、ニッケル層を酸を用いて処理する工程とを
含む製造工程により得られるものである。
高め、同時に単位重量当たりのエネルギー密度の低下を
抑制する。 【解決手段】 水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金層を
形成する工程と、水素吸蔵合金層上にニッケル層を形成
する工程と、ニッケル層を酸を用いて処理する工程とを
含む製造工程により得られるものである。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電極およびその製造方
法、特に、水素吸蔵合金電極およびその製造方法に関す
る。
法、特に、水素吸蔵合金電極およびその製造方法に関す
る。
【０００２】
【従来の技術とその課題】水素吸蔵合金を負極材料とし
て用いるニッケル水素蓄電池は、活物質として環境汚染
を惹起するおそれのあるカドミウム等の金属を用いない
ことから低公害性であり、しかも、正極および負極にお
いてデンドライトの生成の原因となる溶解・析出反応を
伴わないことから長寿命化が期待できかつ高エネルギー
密度であることから、ニッケルカドミウム蓄電池に代わ
る蓄電池として研究開発が盛んに進められており、各種
のポータブル機器において実用化されつつある。
て用いるニッケル水素蓄電池は、活物質として環境汚染
を惹起するおそれのあるカドミウム等の金属を用いない
ことから低公害性であり、しかも、正極および負極にお
いてデンドライトの生成の原因となる溶解・析出反応を
伴わないことから長寿命化が期待できかつ高エネルギー
密度であることから、ニッケルカドミウム蓄電池に代わ
る蓄電池として研究開発が盛んに進められており、各種
のポータブル機器において実用化されつつある。
【０００３】ところで、ニッケル水素蓄電池に用いられ
る水素吸蔵合金は、所要の放電容量で使用できるように
するために、充電初期において活性化処理工程、具体的
には数サイクルの充放電を実施する必要がある。これ
は、水素吸蔵合金の導電性が本来的に小さいこと、お
よび水素吸蔵合金は、空気中に放置しておくだけで容
易に酸化され、表面が不活性被膜により覆われ易いこ
と、の２つの理由によるものと理解されている。
る水素吸蔵合金は、所要の放電容量で使用できるように
するために、充電初期において活性化処理工程、具体的
には数サイクルの充放電を実施する必要がある。これ
は、水素吸蔵合金の導電性が本来的に小さいこと、お
よび水素吸蔵合金は、空気中に放置しておくだけで容
易に酸化され、表面が不活性被膜により覆われ易いこ
と、の２つの理由によるものと理解されている。
【０００４】水素吸蔵合金は上述のような不具合を有す
るものであるため、それを負極材料に用いた密閉型電池
は、充放電の初期過程において負極と正極とのバランス
が崩れて酸素ガスが発生し易い。発生した酸素ガスは、
通常、水素吸蔵合金により消費され得るが、水素吸蔵合
金は上述のように酸化されて表面に不活性被膜が形成さ
れ易いため、実際は密閉型電池内に蓄積され易い。この
ため、このような密閉型電池は、酸素ガスによる内圧の
上昇が生じ易く、一般に寿命が短い。そのため、水素吸
蔵合金の表面にニッケルや銅のメッキ層を配し、その導
電性および耐酸化性を高めることが検討されている。し
かし、水素吸蔵合金に対してこのようなメッキ層を付与
すると、それを用いた電極は、単位重量当たりのエネル
ギー密度が低下してしまう。
るものであるため、それを負極材料に用いた密閉型電池
は、充放電の初期過程において負極と正極とのバランス
が崩れて酸素ガスが発生し易い。発生した酸素ガスは、
通常、水素吸蔵合金により消費され得るが、水素吸蔵合
金は上述のように酸化されて表面に不活性被膜が形成さ
れ易いため、実際は密閉型電池内に蓄積され易い。この
ため、このような密閉型電池は、酸素ガスによる内圧の
上昇が生じ易く、一般に寿命が短い。そのため、水素吸
蔵合金の表面にニッケルや銅のメッキ層を配し、その導
電性および耐酸化性を高めることが検討されている。し
かし、水素吸蔵合金に対してこのようなメッキ層を付与
すると、それを用いた電極は、単位重量当たりのエネル
ギー密度が低下してしまう。
【０００５】本発明の目的は、水素吸蔵合金電極の導電
性および耐酸化性を高め、同時に単位重量当たりのエネ
ルギー密度の低下を抑制することにある。
性および耐酸化性を高め、同時に単位重量当たりのエネ
ルギー密度の低下を抑制することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明に係る水素吸蔵合
金電極は、水素吸蔵合金層と、当該水素吸蔵合金層上に
形成された多孔質のニッケル層とを備えている。本発明
の他の見地に係る水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金層
を形成する工程と、水素吸蔵合金層上にニッケル層を形
成する工程と、ニッケル層を酸を用いて処理する工程と
を含む製造工程を経由して得られるものである。
金電極は、水素吸蔵合金層と、当該水素吸蔵合金層上に
形成された多孔質のニッケル層とを備えている。本発明
の他の見地に係る水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金層
を形成する工程と、水素吸蔵合金層上にニッケル層を形
成する工程と、ニッケル層を酸を用いて処理する工程と
を含む製造工程を経由して得られるものである。
【０００７】また、本発明に係る水素吸蔵合金電極の製
造方法は、水素吸蔵合金層を形成する工程と、水素吸蔵
合金上にニッケル層を形成する工程と、ニッケル層を酸
を用いて処理する工程とを含んでいる。ここで、ニッケ
ル層は、例えばニッケルメッキ層である。また、この方
法で用いる酸は、通常、ｐＨが６以下の酸性水溶液であ
る。
造方法は、水素吸蔵合金層を形成する工程と、水素吸蔵
合金上にニッケル層を形成する工程と、ニッケル層を酸
を用いて処理する工程とを含んでいる。ここで、ニッケ
ル層は、例えばニッケルメッキ層である。また、この方
法で用いる酸は、通常、ｐＨが６以下の酸性水溶液であ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の水素吸蔵合金電極は、例
えば、集電基板上に配置された水素吸蔵合金層と、当該
水素吸蔵合金層上に形成された多孔質のニッケル層とを
備えたものであり、例えば、下記のような製造方法によ
り得られるものである。
えば、集電基板上に配置された水素吸蔵合金層と、当該
水素吸蔵合金層上に形成された多孔質のニッケル層とを
備えたものであり、例えば、下記のような製造方法によ
り得られるものである。
【０００９】先ず、鋼板等の各種の金属材料からなる板
状の集電基板を用意し、その片面または両面に水素吸蔵
合金層を形成する。この水素吸蔵合金層を形成するため
に用いられる水素吸蔵合金は、水素を可逆的に吸蔵、放
出し得るものであり、公知の各種のもの、例えば、Ｌａ
−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｆｅ合金、Ｍｇ−Ｎｉ合金、Ｆｅ
0.9−Ｎｉ0.1−Ｔｉ合金、Ｍｍ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ａｌ−Ｍ
ｎ合金等であり、特に限定されるものではない。但し、
本発明で用いられる水素吸蔵合金として好ましいもの
は、ミッシュメタル（Ｍｍ）、ニッケル、コバルト、ア
ルミニウムおよびマンガンからなる合金、より具体的に
は、例えばＭｍＮｉ3.8Ｃｏ0.7Ａｌ0.3Ｍｎ0.2の組成で
表現される合金である。因みに、この合金を構成するミ
ッシュメタルは、セリウム族希土類元素の混合物であ
り、好ましくはランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、
プラセオジム（Ｐｒ）およびネオジム（Ｎｄ）のうちの
少なくとも１種を含む希土類元素の複合体である。
状の集電基板を用意し、その片面または両面に水素吸蔵
合金層を形成する。この水素吸蔵合金層を形成するため
に用いられる水素吸蔵合金は、水素を可逆的に吸蔵、放
出し得るものであり、公知の各種のもの、例えば、Ｌａ
−Ｎｉ合金、Ｔｉ−Ｆｅ合金、Ｍｇ−Ｎｉ合金、Ｆｅ
0.9−Ｎｉ0.1−Ｔｉ合金、Ｍｍ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ａｌ−Ｍ
ｎ合金等であり、特に限定されるものではない。但し、
本発明で用いられる水素吸蔵合金として好ましいもの
は、ミッシュメタル（Ｍｍ）、ニッケル、コバルト、ア
ルミニウムおよびマンガンからなる合金、より具体的に
は、例えばＭｍＮｉ3.8Ｃｏ0.7Ａｌ0.3Ｍｎ0.2の組成で
表現される合金である。因みに、この合金を構成するミ
ッシュメタルは、セリウム族希土類元素の混合物であ
り、好ましくはランタン（Ｌａ）、セリウム（Ｃｅ）、
プラセオジム（Ｐｒ）およびネオジム（Ｎｄ）のうちの
少なくとも１種を含む希土類元素の複合体である。
【００１０】上述の水素吸蔵合金は、通常、微粒子状に
粉砕されて用いられる。具体的には、水素吸蔵合金は、
平均粒径が７５μｍ以下の微粒子状、より具体的には平
均粒径が１５〜７５μｍ、特に２０〜５０μｍの微粒子
状に粉砕されて用いられるのが好ましい。この平均粒径
が７５μｍを超える場合は、初期の活性化に時間がかか
るおそれがある。
粉砕されて用いられる。具体的には、水素吸蔵合金は、
平均粒径が７５μｍ以下の微粒子状、より具体的には平
均粒径が１５〜７５μｍ、特に２０〜５０μｍの微粒子
状に粉砕されて用いられるのが好ましい。この平均粒径
が７５μｍを超える場合は、初期の活性化に時間がかか
るおそれがある。
【００１１】水素吸蔵合金の微粒子を用いて水素吸蔵合
金層を形成する場合は、水素吸蔵合金微粒子に水を加え
てペーストを調製する。この際、水中には、予め増粘剤
及び結着剤が溶解されていてもよい。因みに、増粘剤と
しては、例えば、メチルセルロースなどを用いることが
できる。また、結着剤としては、例えば、ポリテトラフ
ルオロエチレンなどを用いることができる。次に、集電
基板の両面または片面に得られたペーストを均一に塗布
し、それを乾燥させた後に所定の厚さにプレスする。
金層を形成する場合は、水素吸蔵合金微粒子に水を加え
てペーストを調製する。この際、水中には、予め増粘剤
及び結着剤が溶解されていてもよい。因みに、増粘剤と
しては、例えば、メチルセルロースなどを用いることが
できる。また、結着剤としては、例えば、ポリテトラフ
ルオロエチレンなどを用いることができる。次に、集電
基板の両面または片面に得られたペーストを均一に塗布
し、それを乾燥させた後に所定の厚さにプレスする。
【００１２】次に、上述のようにして形成された水素吸
蔵合金層上にニッケル層を形成する。このニッケル層
は、例えばニッケルメッキ層である。このようなニッケ
ル層は、水素吸蔵合金層上の全体に均一に形成されても
よいし、部分的に形成されてもよい。
蔵合金層上にニッケル層を形成する。このニッケル層
は、例えばニッケルメッキ層である。このようなニッケ
ル層は、水素吸蔵合金層上の全体に均一に形成されても
よいし、部分的に形成されてもよい。
【００１３】水素吸蔵合金層上にニッケルメッキ層を形
成する場合は、先ず、ニッケルメッキ浴を調製する。そ
して、このニッケルメッキ浴中に水素吸蔵合金層が形成
された集電基板を浸漬し、これに対して電解メッキ法を
適用する。
成する場合は、先ず、ニッケルメッキ浴を調製する。そ
して、このニッケルメッキ浴中に水素吸蔵合金層が形成
された集電基板を浸漬し、これに対して電解メッキ法を
適用する。
【００１４】この工程において形成するニッケル層の厚
さは、特に限定されるものではないが、通常は、可能な
限り薄く設定するのが好ましい。具体的には、水素吸蔵
合金層の１〜２０％の厚さに設定するのが好ましく、１
〜１０％の厚さに設定するのがより好ましい。ニッケル
層の厚さが水素吸蔵合金層の厚さの２０％を超える場合
は、水素吸蔵合金電極の単位重量当たりの容量低下が生
じるおそれがある。逆に、１％未満の場合は、水素吸蔵
合金層の導電性および耐酸化性が十分に改善されないお
それがある。
さは、特に限定されるものではないが、通常は、可能な
限り薄く設定するのが好ましい。具体的には、水素吸蔵
合金層の１〜２０％の厚さに設定するのが好ましく、１
〜１０％の厚さに設定するのがより好ましい。ニッケル
層の厚さが水素吸蔵合金層の厚さの２０％を超える場合
は、水素吸蔵合金電極の単位重量当たりの容量低下が生
じるおそれがある。逆に、１％未満の場合は、水素吸蔵
合金層の導電性および耐酸化性が十分に改善されないお
それがある。
【００１５】次に、水素吸蔵合金層上に形成されたニッ
ケル層を酸を用いて処理する。ここで用いられる酸は、
特に限定されるものではないが、通常はｐＨが６以下、
好ましくはｐＨが４以下の酸性水溶液である。この酸性
水溶液を調製するために用いる酸は、特に限定されるも
のではないが、通常は強酸が好ましい。具体的には、塩
酸、硝酸、硫酸などの無機酸を用いるのが好ましい。
ケル層を酸を用いて処理する。ここで用いられる酸は、
特に限定されるものではないが、通常はｐＨが６以下、
好ましくはｐＨが４以下の酸性水溶液である。この酸性
水溶液を調製するために用いる酸は、特に限定されるも
のではないが、通常は強酸が好ましい。具体的には、塩
酸、硝酸、硫酸などの無機酸を用いるのが好ましい。
【００１６】上述のような酸を用いてニッケル層を処理
する場合は、通常、酸中にニッケル層を浸漬する。浸漬
時間は、ニッケル層の厚さや酸性水溶液のｐＨにより適
宜設定することができるが、通常は１〜３０分間程度で
ある。このような酸による処理により、ニッケル層は多
孔質化し、また、水素吸蔵合金層の表面に形成されてい
る、その構成金属の酸化物による不活性被膜が除去され
る。これにより、水素吸蔵合金層の表面は活性化され、
またそのような水素吸蔵合金層上には多孔質のニッケル
層が形成される。なお、多孔質のニッケル層は、先の工
程において、水素吸蔵合金層の表面全体に均一にニッケ
ル層を形成した場合は水素吸蔵合金層の表面全体に均一
に形成され、また、水素吸蔵合金層の表面の一部にニッ
ケル層を形成した場合はそれに応じて水素吸蔵合金層の
表面の一部に形成されることになる。
する場合は、通常、酸中にニッケル層を浸漬する。浸漬
時間は、ニッケル層の厚さや酸性水溶液のｐＨにより適
宜設定することができるが、通常は１〜３０分間程度で
ある。このような酸による処理により、ニッケル層は多
孔質化し、また、水素吸蔵合金層の表面に形成されてい
る、その構成金属の酸化物による不活性被膜が除去され
る。これにより、水素吸蔵合金層の表面は活性化され、
またそのような水素吸蔵合金層上には多孔質のニッケル
層が形成される。なお、多孔質のニッケル層は、先の工
程において、水素吸蔵合金層の表面全体に均一にニッケ
ル層を形成した場合は水素吸蔵合金層の表面全体に均一
に形成され、また、水素吸蔵合金層の表面の一部にニッ
ケル層を形成した場合はそれに応じて水素吸蔵合金層の
表面の一部に形成されることになる。
【００１７】以上の工程を経て得られる本発明の水素吸
蔵合金電極は、水素吸蔵合金層の表面に多孔質のニッケ
ル層が形成されているため、導電性が高く、利用率が高
い。また、水素吸蔵合金層は、多孔質のニッケル層によ
り被覆されることになるため、酸化されにくく（すなわ
ち耐酸化性が高く）、表面の活性が損なわれ難い。さら
に、この水素吸蔵合金電極は、上述の通り、酸処理の結
果水素吸蔵合金層上の不活性被膜が除去され得るので表
面の活性が高く、また、ニッケル層が上述のように多孔
質化されているため、電極としての表面積が大きい。こ
のため、この水素吸蔵合金電極は、高い導電性および耐
酸化性を発揮すると共に、水素吸蔵合金により本質的に
実現できる単位重量当たりについての高いエネルギー密
度を維持することができ、結果的に高率放電特性を高め
ることができる。
蔵合金電極は、水素吸蔵合金層の表面に多孔質のニッケ
ル層が形成されているため、導電性が高く、利用率が高
い。また、水素吸蔵合金層は、多孔質のニッケル層によ
り被覆されることになるため、酸化されにくく（すなわ
ち耐酸化性が高く）、表面の活性が損なわれ難い。さら
に、この水素吸蔵合金電極は、上述の通り、酸処理の結
果水素吸蔵合金層上の不活性被膜が除去され得るので表
面の活性が高く、また、ニッケル層が上述のように多孔
質化されているため、電極としての表面積が大きい。こ
のため、この水素吸蔵合金電極は、高い導電性および耐
酸化性を発揮すると共に、水素吸蔵合金により本質的に
実現できる単位重量当たりについての高いエネルギー密
度を維持することができ、結果的に高率放電特性を高め
ることができる。
【００１８】また、この水素吸蔵合金電極を用いて構成
された密閉型電池は、充電時、特に過充電時に発生する
酸素ガスを水素吸蔵合金電極において消費することがで
きる。具体的には、発生した酸素ガスは、多孔質のニッ
ケル層を通過して活性な水素吸蔵合金層において消費さ
れ得る。このため、そのような密閉型電池は、酸素ガス
による内圧の上昇が抑制されるため、これまでの水素吸
蔵合金電極を用いたものに比べて電池寿命が長い。
された密閉型電池は、充電時、特に過充電時に発生する
酸素ガスを水素吸蔵合金電極において消費することがで
きる。具体的には、発生した酸素ガスは、多孔質のニッ
ケル層を通過して活性な水素吸蔵合金層において消費さ
れ得る。このため、そのような密閉型電池は、酸素ガス
による内圧の上昇が抑制されるため、これまでの水素吸
蔵合金電極を用いたものに比べて電池寿命が長い。
【００１９】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に詳細に説明
する。ここでは、説明と理解の便のため、比較例から説
明する。比較例１ ＭｍＮｉ3.8Ｃｏ0.7Ａｌ0.3Ｍｎ0.2の組成の水素吸蔵合
金を用意し、これを平均粒径が７５μｍ以下の微粒子状
に粉砕した。そして、この水素吸蔵合金の微粒子に増粘
剤であるメチルセルロースおよび結着剤であるポリテト
ラフルオロエチレンが溶解された水溶液を加えてペース
トを調製した。得られたペーストを鋼板の両面に塗付し
て乾燥した後にプレスした。これにより、鋼板の両面に
それぞれ厚さが２０μｍの水素吸蔵合金層を有する水素
吸蔵合金電極Ａを得た。
する。ここでは、説明と理解の便のため、比較例から説
明する。比較例１ ＭｍＮｉ3.8Ｃｏ0.7Ａｌ0.3Ｍｎ0.2の組成の水素吸蔵合
金を用意し、これを平均粒径が７５μｍ以下の微粒子状
に粉砕した。そして、この水素吸蔵合金の微粒子に増粘
剤であるメチルセルロースおよび結着剤であるポリテト
ラフルオロエチレンが溶解された水溶液を加えてペース
トを調製した。得られたペーストを鋼板の両面に塗付し
て乾燥した後にプレスした。これにより、鋼板の両面に
それぞれ厚さが２０μｍの水素吸蔵合金層を有する水素
吸蔵合金電極Ａを得た。
【００２０】比較例２ 比較例１で得られた水素吸蔵合金電極ＡをｐＨが１の塩
酸水溶液中に８分間浸漬した。これにより、塩酸処理さ
れた水素吸蔵合金電極Ｂを得た。
酸水溶液中に８分間浸漬した。これにより、塩酸処理さ
れた水素吸蔵合金電極Ｂを得た。
【００２１】比較例３ ＮｉＳＯ4・６Ｈ2Ｏを２５０ｇ／ｌ、ＮｉＣｌ2・６Ｈ2
Ｏを４５ｇ／ｌおよびＨ3ＢＯ3を３０ｇ／ｌそれぞれ含
みかつｐＨが４に設定された、温度が４０℃のニッケル
メッキ浴を調製した。このニッケルメッキ浴中に、比較
例１で得られた水素吸蔵合金電極を浸漬し、その水素吸
蔵合金層に対して電解メッキ法を適用した。なお、電解
メッキの条件は、電流を１００ｍＡ／ｃｍ2に設定し、
また、電気量を４．２ｃｏｕｌｏｍｂ／ｃｍ2に設定し
た。これにより、水素吸蔵合金層の表面にニッケルメッ
キ層が形成された水素吸蔵合金電極Ｃを得た。参考のた
め、この水素吸蔵合金電極Ｃの表面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）により観察した結果の写真を図１に示す。
Ｏを４５ｇ／ｌおよびＨ3ＢＯ3を３０ｇ／ｌそれぞれ含
みかつｐＨが４に設定された、温度が４０℃のニッケル
メッキ浴を調製した。このニッケルメッキ浴中に、比較
例１で得られた水素吸蔵合金電極を浸漬し、その水素吸
蔵合金層に対して電解メッキ法を適用した。なお、電解
メッキの条件は、電流を１００ｍＡ／ｃｍ2に設定し、
また、電気量を４．２ｃｏｕｌｏｍｂ／ｃｍ2に設定し
た。これにより、水素吸蔵合金層の表面にニッケルメッ
キ層が形成された水素吸蔵合金電極Ｃを得た。参考のた
め、この水素吸蔵合金電極Ｃの表面を走査型電子顕微鏡
（ＳＥＭ）により観察した結果の写真を図１に示す。
【００２２】実施例１ 比較例３で得られた水素吸蔵合金電極ＣをｐＨが１に設
定された塩酸水溶液中に８分間浸漬し、ニッケルメッキ
層を表面処理した。これにより、水素吸蔵合金層上に多
孔質のニッケル層が形成された水素吸蔵合金電極Ｄを得
た。参考のため、この水素吸蔵合金電極Ｄの表面を走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した結果の写真を図
２に示す。
定された塩酸水溶液中に８分間浸漬し、ニッケルメッキ
層を表面処理した。これにより、水素吸蔵合金層上に多
孔質のニッケル層が形成された水素吸蔵合金電極Ｄを得
た。参考のため、この水素吸蔵合金電極Ｄの表面を走査
型電子顕微鏡（ＳＥＭ）により観察した結果の写真を図
２に示す。
【００２３】評価１ 比較例１〜３および実施例１で得られた水素吸蔵合金電
極をそれぞれ負極に用い、正極容量が過剰の開放形セル
を組み立てた。ここでは、正極として通常のニッケル極
を用い、また、電解液として６．８Ｎの水酸化カリウム
水溶液に０．８Ｍ／ｌの水酸化リチウムを溶解した混合
液を用いた。
極をそれぞれ負極に用い、正極容量が過剰の開放形セル
を組み立てた。ここでは、正極として通常のニッケル極
を用い、また、電解液として６．８Ｎの水酸化カリウム
水溶液に０．８Ｍ／ｌの水酸化リチウムを溶解した混合
液を用いた。
【００２４】組み立てた開放形セルについて２０℃の環
境下で充放電を繰り返し、容量変化を観察した。なお、
ここでの充電は、０．１Ｃの通電量で１５０％まで実施
し、また、放電は、０．２Ｃの通電量で終止電圧が−
０．６Ｖ（ｖｓ．Ｈｇ／ＨｇＯ）になるよう条件を設定
して実施した。結果を図３に示す。図３より、水素吸蔵
合金電極Ｂ、水素吸蔵合金電極Ｃおよび水素吸蔵合金電
極Ｄは、水素吸蔵合金電極Ａに比べて１サイクル目の放
電容量が飛躍的に伸びていることがわかる。これは、水
素吸蔵合金電極Ｂについては塩酸処理により水素吸蔵合
金層が活性したことによるものと考えられ、また、水素
吸蔵合金電極ＣおよびＤについてはニッケルメッキ層の
ために導電性が高まったためと考えられる。なお、本発
明の実施例１の水素吸蔵合金電極Ｄは、１０サイクル目
で２９０ｍＡｈ／ｇの放電容量を達成した。
境下で充放電を繰り返し、容量変化を観察した。なお、
ここでの充電は、０．１Ｃの通電量で１５０％まで実施
し、また、放電は、０．２Ｃの通電量で終止電圧が−
０．６Ｖ（ｖｓ．Ｈｇ／ＨｇＯ）になるよう条件を設定
して実施した。結果を図３に示す。図３より、水素吸蔵
合金電極Ｂ、水素吸蔵合金電極Ｃおよび水素吸蔵合金電
極Ｄは、水素吸蔵合金電極Ａに比べて１サイクル目の放
電容量が飛躍的に伸びていることがわかる。これは、水
素吸蔵合金電極Ｂについては塩酸処理により水素吸蔵合
金層が活性したことによるものと考えられ、また、水素
吸蔵合金電極ＣおよびＤについてはニッケルメッキ層の
ために導電性が高まったためと考えられる。なお、本発
明の実施例１の水素吸蔵合金電極Ｄは、１０サイクル目
で２９０ｍＡｈ／ｇの放電容量を達成した。
【００２５】評価２ 比較例１〜３および実施例１で得られた水素吸蔵合金電
極をそれぞれ用いて１４５０ｍＡｈのＡＡサイズの円筒
型ニッケル−水素蓄電池を２個ずつ（試験体１および試
験体２）作成した。ここでは、正極板として通常のニッ
ケル極を用い、その正極板に対して１．６倍の容量を有
する水素吸蔵合金電極を負極板として利用した。そし
て、正極板と負極板との間にセパレータを配置し、これ
らを渦巻き状に捲回して電極群を作成し、その正極端子
部および負極端子部と集電端子とを抵抗溶接した。この
電極群を円筒状の金属ケース内に収納し、さらに当該金
属ケース内に６．８Ｎの水酸化カリウム水溶液に０．８
Ｍ／ｌの水酸化リチウムを溶解した電解液を２ｍｌ注入
した。金属ケースを安全弁を備えた金属製蓋体で封口
し、目的とするニッケル−水素蓄電池を作成した。
極をそれぞれ用いて１４５０ｍＡｈのＡＡサイズの円筒
型ニッケル−水素蓄電池を２個ずつ（試験体１および試
験体２）作成した。ここでは、正極板として通常のニッ
ケル極を用い、その正極板に対して１．６倍の容量を有
する水素吸蔵合金電極を負極板として利用した。そし
て、正極板と負極板との間にセパレータを配置し、これ
らを渦巻き状に捲回して電極群を作成し、その正極端子
部および負極端子部と集電端子とを抵抗溶接した。この
電極群を円筒状の金属ケース内に収納し、さらに当該金
属ケース内に６．８Ｎの水酸化カリウム水溶液に０．８
Ｍ／ｌの水酸化リチウムを溶解した電解液を２ｍｌ注入
した。金属ケースを安全弁を備えた金属製蓋体で封口
し、目的とするニッケル−水素蓄電池を作成した。
【００２６】得られた円筒型ニッケル−水素蓄電池につ
いて、２０℃の環境下で高率放電試験を実施した。ここ
では、充電を１Ｃの通電量で１１５％まで実施し、ま
た、放電を８Ｃの通電量で終了電圧を０．８Ｖとした。
結果を表１に示す。表１から、本発明の実施例に係る水
素吸蔵合金電極Ｄを用いた蓄電池Ｈは、いずれも容量比
が９０％以上であって放電容量の低下率が１０％以内で
あるのに対し、他の蓄電池Ｅ、ＦおよびＧは、いずれも
容量比が９０％未満であって放電容量の低下率が１０％
を超えていることがわかる。これは、実施例の水素吸蔵
合金電極Ｄは、ニッケル層を有しているために導電性が
高く、しかも当該ニッケル層が多孔質であるが故に反応
表面積が増大して単位重量当たりのエネルギー密度が高
まり、これらの結果として高率放電特性が向上したため
と考えられる。
いて、２０℃の環境下で高率放電試験を実施した。ここ
では、充電を１Ｃの通電量で１１５％まで実施し、ま
た、放電を８Ｃの通電量で終了電圧を０．８Ｖとした。
結果を表１に示す。表１から、本発明の実施例に係る水
素吸蔵合金電極Ｄを用いた蓄電池Ｈは、いずれも容量比
が９０％以上であって放電容量の低下率が１０％以内で
あるのに対し、他の蓄電池Ｅ、ＦおよびＧは、いずれも
容量比が９０％未満であって放電容量の低下率が１０％
を超えていることがわかる。これは、実施例の水素吸蔵
合金電極Ｄは、ニッケル層を有しているために導電性が
高く、しかも当該ニッケル層が多孔質であるが故に反応
表面積が増大して単位重量当たりのエネルギー密度が高
まり、これらの結果として高率放電特性が向上したため
と考えられる。
【００２７】
【表１】
【００２８】評価３ 評価２において作成した円筒型ニッケル−水素蓄電池Ｅ
〜Ｈのそれぞれに対して電池内部圧力測定用センサーを
取付け、２０℃において、１Ｃの通電量で２００％まで
過充電したときの内圧を測定した。結果を表２に示す。
表２から、本発明の実施例に係る水素吸蔵合金電極Ｄを
用いた蓄電池Ｈおよび比較例２に係る水素吸蔵合金電極
Ｂを用いた蓄電池Ｆは、内圧が抑制されていることがわ
かる。これは、これらの水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵
合金層が酸処理により活性化されているため、生成した
酸素ガスが水素吸蔵合金層により消費され易いためと考
えられる。これに対し、比較例１に係る水素吸蔵合金電
極Ａを用いた蓄電池Ｅおよび比較例３に係る水素吸蔵合
金電極Ｃを用いた蓄電池Ｇの内圧が高いのは、それぞれ
水素吸蔵合金層の表面に酸化被膜および密なニッケル層
が形成されているために、生成した酸素ガスが水素吸蔵
合金層により消費されにくいためと考えられる。
〜Ｈのそれぞれに対して電池内部圧力測定用センサーを
取付け、２０℃において、１Ｃの通電量で２００％まで
過充電したときの内圧を測定した。結果を表２に示す。
表２から、本発明の実施例に係る水素吸蔵合金電極Ｄを
用いた蓄電池Ｈおよび比較例２に係る水素吸蔵合金電極
Ｂを用いた蓄電池Ｆは、内圧が抑制されていることがわ
かる。これは、これらの水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵
合金層が酸処理により活性化されているため、生成した
酸素ガスが水素吸蔵合金層により消費され易いためと考
えられる。これに対し、比較例１に係る水素吸蔵合金電
極Ａを用いた蓄電池Ｅおよび比較例３に係る水素吸蔵合
金電極Ｃを用いた蓄電池Ｇの内圧が高いのは、それぞれ
水素吸蔵合金層の表面に酸化被膜および密なニッケル層
が形成されているために、生成した酸素ガスが水素吸蔵
合金層により消費されにくいためと考えられる。
【００２９】
【表２】
【００３０】
【発明の効果】本発明の水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵
合金層上に多孔質のニッケル層を配置しているため、導
電性および耐酸化性が高く、しかも単位重量当たりのエ
ネルギー密度が高い。
合金層上に多孔質のニッケル層を配置しているため、導
電性および耐酸化性が高く、しかも単位重量当たりのエ
ネルギー密度が高い。
【００３１】また、本発明の製造方法は、水素吸蔵合金
層上に形成したニッケル層を酸により処理しているた
め、導電性および耐酸化性が高く、しかも単位重量当た
りのエネルギー密度が高い水素吸蔵合金電極を実現する
ことができる。
層上に形成したニッケル層を酸により処理しているた
め、導電性および耐酸化性が高く、しかも単位重量当た
りのエネルギー密度が高い水素吸蔵合金電極を実現する
ことができる。
【図１】比較例３において得られた水素吸蔵合金電極の
表面の走査型電子顕微鏡写真。
表面の走査型電子顕微鏡写真。
【図２】実施例１において得られた水素吸蔵合金電極の
表面の走査型電子顕微鏡写真。
表面の走査型電子顕微鏡写真。
【図３】実施例において実施した評価１の結果を示すグ
ラフ。
ラフ。
フロントページの続き (72)発明者 児玉 充浩 大阪府高槻市城西町６番６号 株式会社ユ アサコーポレーション内 (72)発明者 押谷 政彦 大阪府高槻市城西町６番６号 株式会社ユ アサコーポレーション内 Ｆターム(参考） 5H003 AA01 AA04 BA07 BB02 BC04 BC05 BD06 5H016 AA01 BB09 BB12 BB13 CC03 CC04 EE01 HH08
Claims (5)
- 【請求項１】水素吸蔵合金層と、 前記水素吸蔵合金層上に形成された多孔質のニッケル層
と、を備えた水素吸蔵合金電極。 - 【請求項２】水素吸蔵合金層を形成する工程と、 前記水素吸蔵合金層上にニッケル層を形成する工程と、 前記ニッケル層を酸を用いて処理する工程と、を含む製
造工程を経由して得られる水素吸蔵合金電極。 - 【請求項３】水素吸蔵合金層を形成する工程と、 前記水素吸蔵合金上にニッケル層を形成する工程と、 前記ニッケル層を酸を用いて処理する工程と、を含む水
素吸蔵合金電極の製造方法。 - 【請求項４】前記ニッケル層がニッケルメッキ層であ
る、請求項３に記載の水素吸蔵合金電極の製造方法。 - 【請求項５】前記酸はｐＨが６以下の酸性水溶液であ
る、請求項３または４に記載の水素吸蔵合金電極の製造
方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12988299A JP4552238B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP12988299A JP4552238B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000323133A true JP2000323133A (ja) | 2000-11-24 |
| JP4552238B2 JP4552238B2 (ja) | 2010-09-29 |
Family
ID=15020673
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP12988299A Expired - Lifetime JP4552238B2 (ja) | 1999-05-11 | 1999-05-11 | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4552238B2 (ja) |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0763006B2 (ja) * | 1987-04-23 | 1995-07-05 | 松下電器産業株式会社 | 水素吸蔵電極の製造方法 |
| JP3456092B2 (ja) * | 1996-06-24 | 2003-10-14 | 株式会社豊田自動織機 | 水素吸蔵合金体及びその製造方法 |
| JP3514088B2 (ja) * | 1997-10-20 | 2004-03-31 | 松下電器産業株式会社 | ニッケル−水素蓄電池 |
-
1999
- 1999-05-11 JP JP12988299A patent/JP4552238B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4552238B2 (ja) | 2010-09-29 |
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