JP2001093520A

JP2001093520A - 水素吸蔵合金電極及びその製造方法

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Publication number: JP2001093520A
Application number: JP26957499A
Authority: JP
Inventors: Yoshinori Matsuura; 義典松浦; Reizo Maeda; 礼造前田; Katsuhiko Niiyama; 克彦新山; Tadayoshi Tanaka; 忠佳田中; Toshiyuki Noma; 俊之能間; Ikuro Yonezu; 育郎米津
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1999-09-22
Filing date: 1999-09-22
Publication date: 2001-04-06

Abstract

(57)【要約】【課題】従来よりも高い高率放電特性が得られる水素
吸蔵合金電極を提供する。【解決手段】本発明の水素吸蔵合金電極は、芯体３の
表面に、水素吸蔵合金粉末を含む電極材料混合層４を形
成して構成されるものであって、芯体３は、パンチング
メタル31と、該パンチングメタル31の表面に形成された
粗面層33とから構成される。粗面層33は、表面に凹凸が
形成されて、パンチングメタル31の表面積の１.２倍以
上の表面積を有している。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル・水素蓄
電池の負極として用いられる水素吸蔵合金電極及びその
製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、二次電池として、ニッケル・カド
ミウム蓄電池や鉛蓄電池が広く普及しているが、特に近
年、携帯電話機やノート型コンピュータ等の小型情報機
器の発達に伴って、エネルギー密度が大きく、然もクリ
ーンな二次電池の開発が要望されている。そこで、水素
吸蔵合金からなる電極を負極に用いた密閉型ニッケル・
水素蓄電池が注目されている。

【０００３】ニッケル・水素蓄電池は、水素吸蔵合金か
らなる負極、ニッケル正極、アルカリ電解液、セパレー
タ等を具えており、負極となる水素吸蔵合金電極は、次
の様にして作製される。先ず、水素吸蔵合金塊を粉砕し
て得られる水素吸蔵合金粉末を作製し、該水素吸蔵合金
粉末に結着剤を加えてペースト状の電極材料混合材を調
製する。次に、電極材料混合材を、図４に示す如くパン
チングメタル(31)の表面に炭素質被膜(34)を形成してな
る芯体(30)の両面に塗布し、該電極材料混合材に乾燥を
施して電極材料混合層(４)を形成した後、所定寸法に切
断して水素吸蔵合金電極を作製するのである。

【０００４】水素吸蔵合金を負極に用いたニッケル・水
素蓄電池においては、水素吸蔵合金の表面がアルカリ電
解液と接触することにより、合金表面では気相反応と電
気化学的反応が同時に進行する。即ち、水素圧力及び温
度の関係では、水素が水素吸蔵合金に吸蔵され、或いは
水素吸蔵合金から水素が放出される(気相反応)。一方、
電圧及び電流の関係では、電圧の印加(充電)によって、
水の電気分解で生じた水素が水素吸蔵合金に吸蔵され、
電流の取り出し(放電)によって、水素が酸化されて水と
なる(電気化学的反応)。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】従来のニッケル・水素
蓄電池においては、水素吸蔵合金と芯体の接触性を改善
することを目的として、図４に示す如くパンチングメタ
ル(31)の表面に炭素質被膜(34)を形成することが行なわ
れているが、該炭素質被膜(34)の表面が略平面となって
おり、炭素質被膜(34)の表面積が、パンチングメタル(3
1)の表面積の１.１倍程度と小さいため、炭素質被膜(3
4)と電極材料混合層(４)との間に充分に広い接触面積が
得られない。又、炭素質被膜(34)の表面が略平面となっ
ている一方、電極材料混合層(４)は合金粒子を含んでい
るため、炭素質被膜(34)と電極材料混合層(４)との間に
充分な密着性が得られない。このため、電極の抵抗が大
きく、良好な導電性が得られない。この結果、高率放電
時の作動電圧が低下して、充分に高い高率放電特性が得
られない問題があった。本発明の目的は、従来よりも高
い高率放電特性が得られる水素吸蔵合金電極及びその製
造方法を提供することである。

【０００６】

【課題を解決する為の手段】本発明に係る水素吸蔵合金
電極は、芯体(３)の表面に、水素吸蔵合金粉末を含む電
極材料混合層(４)を形成して構成されるものであって、
芯体(３)は、導電性基体と、該導電性基体の表面に形成
された粗面層(33)とから構成され、粗面層(33)は、表面
に凹凸が形成されて、導電性基体の表面積の１.２倍以
上の表面積を有している。

【０００７】本発明に係る水素吸蔵合金電極において
は、粗面層(33)の表面積が、導電性基体の表面積の１.
２倍以上と大きいため、粗面層(33)と電極材料混合層
(４)との間の接触面積が、炭素質被膜(34)の表面積が導
電性基体の表面積の１.１倍程度であった従来の水素吸
蔵合金電極に比べて大きい。又、電極材料混合層(４)に
含まれる水素吸蔵合金の粒子が、粗面層(33)の表面に形
成された凹部に入り込むため、粗面層(33)と電極材料混
合層(４)との間に充分に高い密着性が得られる。これに
よって、電極の抵抗が減小して導電性が向上する。この
結果、高率放電時の作動電圧が高くなって、高率放電特
性が改善される。

【０００８】具体的には、前記粗面層(33)は、銅(Ｃ
ｕ)、銀(Ａｇ)、ニッケル(Ｎｉ)、錫(Ｓｎ)、白金(Ｐ
ｔ)、及び金(Ａｕ)から選ばれた１種以上の金属から形
成されている。

【０００９】水素吸蔵合金電極を負極として具えたニッ
ケル・水素蓄電池の過充電時においては、水素吸蔵合金
が水素を吸収し難くなって負極表面に水素ガスが発生す
る一方、正極表面には酸素ガスが発生し、これらのガス
によって、電池内圧が上昇する。電池内圧が上昇する
と、水素吸蔵合金が水素を再吸収する水素再吸収反応が
起こると共に、水素吸蔵合金が酸素ガスを消費する酸素
ガス消費反応が起こり、電池内圧の上昇が抑制されてい
る。本発明に係る水素吸蔵合金電極においては、粗面層
(33)を構成する上記金属が、前記水素再吸収反応及び酸
素ガス消費反応の触媒となって、これらの反応を促進
し、これによって電池内圧の上昇が抑制される。

【００１０】又、具体的には、前記導電性基体の厚さ
が、０.０２〜０.２ｍｍである。

【００１１】導電性基体の厚さが０.０２ｍｍを下回る
場合、導電性基体の厚さの減小により導電性基体の抵抗
が増大するため、高率放電時の作動電圧が低くなり、高
率放電特性が悪化する。本発明に係る水素吸蔵合金電極
は、例えば後述の実施例に示すように、ＡＡサイズのニ
ッケル・水素蓄電池に使用され、このサイズの電池に使
用される水素吸蔵合金電極の体積は、略一定の値に定め
られている。従って、導電性基体の厚さが０.２ｍｍを
上回る場合、芯体(３)の表面に塗布される電極材料混合
材の量が減少することとなり、電極材料混合層(４)に含
まれる合金粒子の減小により合金の抵抗が大きくなる。
この結果、高率放電時の作動電圧が低くなり、高率放電
特性が悪化する。従って、前記導電性基体の厚さは、上
記範囲に設定することが好ましい。

【００１２】本発明に係る水素吸蔵合金電極の製造方法
は、芯体(３)を作製する工程と、芯体(３)の表面に水素
吸蔵合金粉末を含む電極材料混合材を塗布し、これを電
極形状に成形する工程とを具えており、前記芯体(３)の
作製工程は、導電性基体の表面にメッキを施してメッキ
層(32)を形成する第１工程と、該メッキ層(32)の表面に
粗面化処理を施す第２工程とから構成されている。

【００１３】本発明に係る水素吸蔵合金電極の製造方法
においては、導電性基体の表面に、例えば電気メッキ法
や無電解メッキ法によりメッキを施して、メッキ層(32)
を形成する。ここで、メッキ層(32)の表面には、比較的
大きな凹凸が形成される。次に、該メッキ層(32)の表面
に粗面化処理を施す。これによって、メッキ層(32)の表
面に比較的小さな凹凸が形成されて、メッキ層(32)の表
面積が増大する。この様にして、導電性基体の表面に、
比較的小さな凹凸を有して導電性基体の表面積の１.２
倍以上の表面積を有する粗面層(33)が形成され、導電性
基体と粗面層(33)からなる芯体(３)が形成されることに
なる。その後、該芯体(３)の表面に電極材料混合材を塗
布し、これを電極形状に成形して、水素吸蔵合金電極を
完成する。

【００１４】具体的には、前記粗面化処理は、酸性の処
理液による表面処理、或いはブラスト処理である。

【００１５】酸性の処理液による表面処理においては、
メッキ層(32)の形成された導電性基体を酸性の水溶液に
浸漬する。これによって、メッキ層(32)は膜厚の小さい
部分から溶解して、メッキ層(32)の表面に比較的小さな
凹凸が形成されることになる。一方、ブラスト処理にお
いては、ブラスト材料が混入された圧縮空気をメッキ層
(32)の表面に吹き付ける。これによって、メッキ層(32)
はブラスト材料の衝突した部分が削り取られて、メッキ
層(32)の表面に比較的小さな凹凸が形成されることにな
る。

【００１６】具体的には、前記メッキ層(32)の被覆量
が、水素吸蔵合金粉末に対して０.０１〜１０重量％で
ある。

【００１７】メッキ層(32)の被覆量が、水素吸蔵合金粉
末に対して０.０１重量％を下回った場合、粗面化処理
を施すべきメッキ層(32)の表面積が過度に小さいため、
粗面化処理によってメッキ層(32)の表面積増大の効果が
充分に得られない。従って、導電性基体の表面積の１.
２倍以上の表面積を有する粗面層(33)を形成することが
出来ず、高率放電特性の改善が充分に図れない。一方、
メッキ層(32)の被覆量が、水素吸蔵合金粉末に対して１
０重量％を上回った場合、メッキ層(32)が導電性基体の
表面に均一に形成されるため、粗面化処理によってメッ
キ層(32)が充分に粗面化されず、メッキ層(32)の表面積
増大の効果が充分に得られない。従って、導電性基体の
表面積の１.２倍以上の表面積を有する粗面層(33)を形
成することが出来ず、高率放電特性の改善が充分に図れ
ない。

【００１８】本発明に係る水素吸蔵合金電極の他の製造
方法は、導電性基体の表面に溶射処理によって粗面層(3
3)を形成し、該粗面層(33)を有する芯体(３)を作製する
工程と、芯体(３)の表面に水素吸蔵合金粉末を含む電極
材料混合材を塗布し、これを電極形状に成形する工程と
を有している。

【００１９】本発明に係る水素吸蔵合金電極の他の製造
方法においては、先ず、粗面層(33)の材料をプラズマ等
の熱源で溶融し、該溶融粒子を導電性基体の表面に吹き
付ける溶射処理を行なう。これによって、導電性基体の
表面に、表面に比較的小さな凹凸を有して導電性基体の
表面積の１.２倍以上の表面積を有する粗面層(33)が形
成され、導電性基体と粗面層(33)とからなる芯体(３)が
形成されることになる。

【００２０】

【発明の効果】本発明に係る水素吸蔵合金電極によれ
ば、従来よりも高い高率放電特性が得られる。

【００２１】

【発明の実施の形態】以下、本発明を図３に示すニッケ
ル・水素蓄電池の負極として用いる水素吸蔵合金電極に
実施した形態につき、図面に沿って具体的に説明する。
図３は、本発明を実施すべきＡＡサイズの正極容量支配
のニッケル・水素蓄電池(１)の構造を表わしており、正
極(11)、負極(12)、セパレータ(13)、正極リード(14)、
負極リード(15)、正極外部端子(16)、負極缶(17)、及び
封口蓋(18)等から密閉構造のアルカリ蓄電池が構成され
ている。正極(11)及び負極(12)は、セパレータ(13)を介
して渦巻き状に巻き取られた状態で負極缶(17)に収容さ
れており、正極(11)は正極リード(14)を介して封口蓋(1
8)に、負極(12)は負極リード(15)を介して負極缶(17)に
接続されている。負極缶(17)と封口蓋(18)との接合部に
は絶縁性のパッキング(20)が装着されて、電池(１)の密
閉化が施されている。正極外部端子(16)と封口蓋(18)と
の間には、コイルスプリング(19)が設けられ、電池内圧
が上昇したときに圧縮されて電池内部のガスを大気中に
放出し得る様になっている。

【００２２】上記負極(12)として用いる水素吸蔵合金電
極の製造方法においては、先ず、Ｍｍ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａ
ｌ及びＭｎを所定のモル比で混合し、高周波溶解により
溶融せしめた後、これを自然放冷して組成式ＭｍＮｉ
_３.４Ｃｏ_０.８Ａｌ_０.３Ｍｎ _０.５で表わされる希土類
ニッケル系水素吸蔵合金を作製する。

【００２３】次に、上記インゴットを空気中で機械的に
粉砕して、平均粒径１０〜７０μｍの水素吸蔵合金粉末
を得る。

【００２４】その後、次の様にして、芯体(３)を作製す
る。先ず、パンチングメタル(31)の表面にメッキを施し
て、図２(ａ)に示す如きメッキ層(32)を形成する。ここ
で、メッキ材料としては、Ｃｕ、Ａｇ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐ
ｔ及びＡｕから選ばれた１種以上の金属が採用される。

【００２５】メッキ方法としては、金属塩水溶液にパン
チングメタル(31)を浸漬して、金属を電気分解により電
気化学的にパンチングメタル(31)の表面に析出させる電
気メッキ法、或いは金属塩水溶液にパンチングメタル(3
1)を浸漬して、金属を還元作用により化学的にパンチン
グメタル(31)の表面に析出させる無電解メッキ法が採用
される。

【００２６】電気メッキ法としては、１種の金属を含む
メッキ浴にパンチングメタル(31)を浸漬して、パンチン
グメタル(31)の表面に単一の金属のメッキを施す方法、
２種以上の金属を含むメッキ浴にパンチングメタル(31)
を浸漬して、パンチングメタル(31)の表面に、例えば銅
・ニッケル合金や銅・亜鉛合金等の合金メッキを施す方
法、スルファミン酸浴やワット浴に黒鉛、酸化物、炭化
物等の微粉末を分散させたメッキ浴にパンチングメタル
(31)を浸漬して、パンチングメタル(31)の表面に複合メ
ッキを施す方法が採用される。

【００２７】この様にして形成されたメッキ層(32)の表
面には、図２(ａ)に示す如く比較的大きな凹凸が形成さ
れる。尚、電気メッキ法の複合メッキによれば、前記微
粉末がパンチングメタル(31)の表面に析出するため、単
一の金属によるメッキや合金メッキに比べて小さな凹凸
を有するメッキ層が形成される。

【００２８】続いて、メッキ層(32)の表面に粗面化処理
を施す。粗面化処理としては、次の何れかの処理、即ち
酸処理或いはブラスト処理が採用される。

【００２９】酸処理においては、メッキ層(32)の形成さ
れたパンチングメタル(31)を、例えば塩酸溶液、リン酸
溶液、硫酸溶液、硝酸溶液等の酸性の水溶液に浸漬す
る。これによって、メッキ層(32)は膜厚の小さい部分か
ら溶解して、メッキ層(32)の表面に比較的小さな凹凸が
形成され、メッキ層(32)の表面積がパンチングメタル(3
1)の表面積の１.２倍以上に増大する。一方、ブラスト
処理においては、溶融アルミナ、鋳造グリッド、けい
砂、川砂等のブラスト材料が混入された圧縮空気を、３
〜６ｋｇ／ｃｍ^２の空気圧力で８〜５０秒間、メッキ層
(32)の表面に吹き付ける。これによって、メッキ層(32)
はブラスト材料の衝突した部分が削り取られて、メッキ
層(32)の表面に比較的小さな凹凸が形成され、メッキ層
(32)の表面積がパンチングメタル(31)の表面積の１.２
倍以上に増大する。

【００３０】この様にして、メッキ層(32)の表面に粗面
化処理を施して、図２(ｂ)に示す如く比較的小さな凹凸
を有する粗面層(33)を形成し、パンチングメタル(31)と
粗面層(33)とから構成される芯体(３)を作製する。ここ
で、粗面層(33)は、パンチングメタル(31)の表面積の
１.２倍以上の表面積を有している。

【００３１】粗面層(33)の形成方法としては、上述の如
くメッキ層形成後、該メッキ層(32)の表面に粗面化処理
を施して粗面層(33)を形成する方法以外に、Ｃｕ、Ａ
ｇ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｔ、Ａｕ、或いは水素吸蔵合金を、
プラズマ等の熱源で溶融し、該溶融粒子をパンチングメ
タル(31)の表面に吹き付ける溶射処理によって粗面層(3
3)を形成する方法が採用される。

【００３２】その後、上記水素吸蔵合金粉末１０重量部
と、結着剤としてのポリエチレンオキサイド(ＰＥＯ)を
５重量％含む水溶液１重量部とを混合して、ペースト状
の電極材料混合材を調製する。

【００３３】該電極材料混合材を、上述の如く作製され
た芯体(３)の両面に塗布し、該電極材料混合材に乾燥を
施して電極材料混合層(４)を形成した後、圧延を施し、
所定寸法に切断して、図１に示す如き水素吸蔵合金電極
を作製する。ここで、芯体(３)の粗面層(33)の表面に
は、上述の如く比較的小さな凹凸が形成されており、電
極材料混合層(４)に含まれる合金粒子が凹部に入り込む
ため、粗面層(33)と電極材料混合層(４)との間に充分に
高い密着性が得られる。又、粗面層(33)は、パンチング
メタル(31)の表面積の１.２倍以上の大きな表面積を有
するため、粗面層(33)と電極材料混合層(４)との間に充
分に大きな接触面積が得られる。

【００３４】この様にして得られた水素吸蔵合金電極
を、図３に示すニッケル・水素蓄電池に負極として組み
込む。尚、正極としては焼結式ニッケル電極を、セパレ
ータとしてはポリオレフィン製のものを、又、電解液と
しては、３０重量％水酸化カリウム水溶液を用いること
が出来る。

【００３５】本発明に係るニッケル・水素蓄電池におい
ては、上述の如く粗面層(33)と電極材料混合層(４)との
間に充分に高い密着性が得られると共に、粗面層(33)と
電極材料混合層(４)との間に充分に大きな接触面積が得
られるので、電極の抵抗が小さくなり、電極の導電性が
向上する。この結果、高率放電時における作動電圧が高
くなり、充分に高い高率放電特性が得られる。

【００３６】次に、本発明に係る水素吸蔵合金電極の性
能を確認するために行なった実験の内容及びその結果に
ついて説明する。実施例１〜５ (１) 水素吸蔵合金粉末の作製Ｍｍ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ及びＭｎを所定のモル比で混合
し、高周波溶解により溶融せしめた後、これを自然放冷
して組成式ＭｍＮｉ_３.４Ｃｏ_０.８Ａｌ_０.３Ｍｎ_０.５
で表わされる水素吸蔵合金を作製した。この水素吸蔵合
金のインゴットを空気中で機械的に粉砕し、粗さ１００
メッシュの篩いにかけて、平均粒径が６０μｍの水素吸
蔵合金粉末を得た。

【００３７】(２) 芯体の作製蒸留水１リットルに硫酸銅２００ｇ及び硫酸５０ｃｃを
溶かしてメッキ液を調製し、このメッキ液を用いて、厚
さ０.１ｍｍの鉄製パンチングメタル(31)の表面に電気
メッキを施すことにより、図２(ａ)に示す如く、パンチ
ングメタル(31)の表面に銅からなるメッキ層(32)を形成
した。ここで、被覆量が水素吸蔵合金粉末に対して０.
０１重量％、０.１重量％、１重量％、５重量％、１０
重量％と異なる５種のメッキ層(32)を形成した。その
後、これら５種のメッキ層(32)の表面にそれぞれブラス
ト処理を施して、同図(ｂ)に示す如く粗面層(33)を形成
し、パンチングメタル(31)と粗面層(33)とからなる５種
の芯体(３)を作製した。ブラスト処理においては、粗さ
３０メッシュの溶融アルミナが混入された圧縮空気を、
４ｋｇ／ｃｍ^２の空気圧力で１０秒間、上記５種のメッ
キ層(32)の表面に吹き付けた。

【００３８】(３) 電池電極の作製前記水素吸蔵合金粉末１０重量部と、結着剤としてＰＥ
Ｏを５重量％含む水溶液１重量部とを混合して、ペース
ト状の電極材料混合材を調製した。該電極材料混合材
を、上記５種の芯体(３)の両面に塗布し、室温で乾燥さ
せて電極材料混合層(４)を形成した後、圧延し、所定の
寸法に切断して、５種の水素吸蔵合金電極を作製した。

【００３９】(４) ニッケル・水素蓄電池の作製上記５種の水素吸蔵合金電極を負極として、図３に示す
５種の正極容量支配のニッケル・水素蓄電池Ａ１〜Ａ５
(電池容量１２００ｍＡｈ)を組み立てた。尚、正極とし
ては焼結式ニッケル電極を、セパレータとしてはポリオ
レフィン製のものを、電解液としては３０重量％水酸化
カリウム水溶液を用いた。

【００４０】実施例６〜１０メッキ材料として、Ａｇ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｔ或いはＡｕ
を用い、これら夫々の金属からなる５種のメッキ層(32)
を形成した。これらのメッキ層(32)の被覆量は、水素吸
蔵合金粉末に対して１重量％に設定した。メッキ材料を
変更したこと以外は、実施例１〜５と同様にして、５種
のニッケル・水素蓄電池Ａ６〜Ａ１０を作製した。

【００４１】実施例１１〜１５パンチングメタル(31)の厚さを、０.０１ｍｍ、０.０２
ｍｍ、０.０５ｍｍ、０.２ｍｍ、０.２５ｍｍと変化さ
せて、パンチングメタル(31)の厚さが異なる５種の芯体
(３)を作製した。その後、芯体(３)の両面に塗布すべき
電極材料混合材の量を変化させて、体積が同一の５種の
水素吸蔵合金電極を作製した。パンチングメタル(31)の
厚さ及び電極材料混合材の塗布量が異なること以外は、
実施例３と同様にして、５種のニッケル・水素蓄電池Ａ
１１〜Ａ１５を作製した。

【００４２】実施例１６銅からなるメッキ層(32)が形成されたパンチングメタル
(31)を、ＰＨが０.５の塩酸溶液に浸漬することにより
メッキ層(32)の表面に酸処理を施して、粗面層(33)を形
成した。メッキ層(32)の表面に酸処理を施して粗面層(3
3)を形成したこと以外は、実施例３と同様にして、ニッ
ケル・水素蓄電池Ａ１６を作製した。

【００４３】実施例１７銅をプラズマ発生熱で溶融し、該溶融粒子をパンチング
メタル(31)の表面に吹き付ける溶射処理によって、パン
チングメタル(31)の表面に銅からなる粗面層(33)を形成
した。溶射処理によって粗面層(33)を形成したこと以外
は、実施例３と同様にして、ニッケル・水素蓄電池Ａ１
７を作製した。

【００４４】比較例１パンチングメタルのみからなる芯体を用いたこと以外
は、実施例１〜５と同様にして、ニッケル・水素蓄電池
Ｂ１を作製した。

【００４５】比較例２及び３メッキ層(32)の被覆量を、水素吸蔵合金粉末に対して
０.００５重量％或いは２０重量％に設定したこと以外
は、実施例１〜５と同様にして、ニッケル・水素蓄電池
Ｂ２及びＢ３を作製した。

【００４６】比較例４炭素質粉末とベンゼン溶液とを混合してペーストを調製
し、該ペーストをパンチングメタル(31)の表面に塗布し
た後、約１００℃で乾燥させて、パンチングメタル(31)
の表面に、図４に示す如き炭素質被膜(34)を形成した。
パンチングメタル(31)の表面に炭素質被膜(34)の形成さ
れた芯体(30)を用いたこと以外は、実施例１〜５と同様
にして、従来のニッケル・水素蓄電池Ｂ４を作製した。

【００４７】粗面層及び炭素質被膜の表面積の測定上述の如く得られた電池Ａ１〜Ａ５、Ｂ２及びＢ３につ
いては粗面層(33)の表面、電池Ｂ４については炭素質被
膜(34)の表面に、窒素ガスを吸着させて、その窒素ガス
の量を測定することによって、粗面層(33)及び炭素質被
膜(34)の表面積を測定した。

【００４８】高率放電特性電池Ａ１〜Ａ１７、Ｂ１〜Ｂ４を室温にて電流値１２０
ｍＡで１６時間充電した後、６０℃で２４時間放置し、
その後、室温にて電流値１２０ｍＡで放電して、これら
の電池に活性化処理を施した。活性化処理後の電池を電
流値１２０ｍＡ(０.１Ｃ)で１２時間充電した後、電流
値３６００ｍＡ(３Ｃ)で放電容量５０％となるまで放電
し、その時点の作動電圧を測定した。尚、本測定におい
ては、各電池４個ずつ測定を行ない、その平均値を算出
した。

【００４９】電池内圧特性活性化処理後の電池を電流値１２００ｍＡ(１Ｃ)で充電
し、電池内圧が１０ｋｇｆ／ｃｍ^２に達するまでの充電
時間を測定した。尚、本測定においては、各電池５個ず
つ測定を行ない、その平均値を算出した。

【００５０】試験結果実施例１〜１７の電池Ａ１〜Ａ１７及び比較例１〜４の
電池Ｂ１〜Ｂ４について、粗面層又は炭素質被膜の表面
積の測定結果、高率放電特性試験の結果、及び電池内圧
特性試験の結果を表１〜表４に示す。

【００５１】

【表１】

【００５２】上記表１は、実施例１〜５の電池Ａ１〜Ａ
５及び比較例１〜４の電池Ｂ１〜Ｂ４についての粗面層
或いは炭素質被膜の表面積、パンチングメタルの表面積
に対する粗面層或いは炭素質被膜の表面積の倍率、高率
放電特性、及び電池内圧特性を示している。尚、パンチ
ングメタルの表面積は１３０ｃｍ^２である。実施例１〜
５の電池Ａ１〜Ａ５、及び比較例２、３の電池Ｂ２、Ｂ
３は、メッキ層の表面にブラスト処理を施すことによっ
て粗面層を形成した芯体を用いたものであって、メッキ
層の被覆量が異なるものである。比較例１の電池Ｂ１
は、パンチングメタルのみからなる芯体を用いたもので
ある。又、比較例４の電池Ｂ４は、パンチングメタルの
表面に炭素質被膜を形成した芯体を用いた従来電池であ
る。

【００５３】表１から明らかなように、メッキ層の被覆
量が０.０１〜１０重量％である本発明電池Ａ１〜Ａ５
において、パンチングメタルの表面積に対する粗面層の
表面積の倍率として１.２倍以上の大きな値が得られて
おり、パンチングメタルのみからなる芯体を用いた電池
Ｂ１、及び炭素質被膜が形成された芯体を用いた従来電
池Ｂ４に比べて、高率放電時の作動電圧(以下、高率放
電電圧という)が高くなっている。この結果から、パン
チングメタルの表面にパンチングメタルの表面積の１.
２倍以上の表面積を有する粗面層を形成することによっ
て、高率放電特性が改善されることが明らかである。

【００５４】又、メッキ層の被覆量が０.００５重量％
である電池Ｂ２においては、メッキ層の被覆量が０.０
１〜１０重量％である電池Ａ１〜Ａ５に比べて、パンチ
ングメタルの表面積に対する粗面層の表面積の倍率が低
く、高率放電電圧が低くなっている。これは、粗面化処
理を施すべきメッキ層の表面積が過度に小さいため、ブ
ラスト処理によってメッキ層の表面積増大の効果が充分
に得られないからである。又、メッキ層の被覆量が２０
重量％である電池Ｂ３においては、メッキ層の被覆量が
０.０１〜１０重量％である電池Ａ１〜Ａ５に比べて、
パンチングメタルの表面積に対する粗面層の表面積の倍
率が低く、高率放電電圧が低くなっている。これは、メ
ッキ層がパンチングメタルの表面に均一に形成されるた
め、ブラスト処理によってメッキ層が充分に粗面化され
ず、メッキ層の表面積増大の効果が充分に得られないか
らである。従って、銅の被覆量は、０.０１〜１０重量
％の範囲に設定することが望ましい。

【００５５】更に、パンチングメタルの表面に粗面層が
形成された芯体を用いた本発明電池Ａ１〜Ａ５において
は、粗面層が形成されていない芯体を用いた電池Ｂ１、
Ｂ４に比べて、高い電池内圧特性が得られている。これ
は、粗面層を構成する銅が、過充電時に起こる水素吸蔵
合金による水素再吸収反応及び酸素ガス消費反応の触媒
となって、これらの反応を促進し、これによって電池内
圧の低下が促進されるからである。尚、メッキ層の被覆
量が０.００５重量％或いは２０重量％である電池Ｂ
２、Ｂ３において高い電池内圧特性が得られていないの
は、粗面層の表面積が比較的小さいために銅の触媒とし
ての作用が小さいからである。

【００５６】

【表２】

【００５７】上記表２は、実施例６〜１０の電池Ａ６〜
Ａ１０についてのパンチングメタルの表面積に対する粗
面層の表面積の倍率、及び高率放電特性を示している。
尚、パンチングメタルの表面積は１３０ｃｍ^２である。
実施例６〜１０の電池Ａ６〜Ａ１０は夫々、Ａｇ、Ｎ
ｉ、Ｓｎ、Ｐｔ或いはＡｕからなる粗面層が形成された
芯体を用いたものである。

【００５８】表２から明らかなように、電池Ａ６〜Ａ１
０において、パンチングメタルの表面積に対する粗面層
の表面積の倍率として１.３倍以上と大きな値が得られ
ており、炭素質被膜が形成された芯体を用いた表１に示
す従来電池Ｂ４に比べて、高率放電電圧が高く、高率放
電特性が優れている。この様に、メッキ材料としてＡ
ｇ、Ｎｉ、Ｓｎ、Ｐｔ或いはＡｕを用いた場合において
もＣｕを用いた場合と同様の効果が得られる。従って、
メッキ材料としては、Ｃｕに限らず、これらの金属を採
用することが可能である。

【００５９】

【表３】

【００６０】上記表３は、実施例３、１１〜１５の電池
Ａ３、Ａ１１〜Ａ１５の高率放電特性を示している。こ
れらの実施例３、１１〜１５の電池Ａ３、Ａ１１〜Ａ１
５は、電極全体の体積が同一で、パンチングメタルの厚
さ及び電極材料混合材の塗布量が異なるものである。

【００６１】表３から明らかなように、パンチングメタ
ルの厚さが０.０１ｍｍである電池Ａ１１においては、
パンチングメタルの厚さが０.０２〜０.２ｍｍである電
池Ａ３、Ａ１２〜Ａ１４に比べて、高率放電電圧が低
く、高率放電特性が劣っている。これは、パンチングメ
タルの厚さの減小によりパンチングメタルの抵抗が増大
するからである。又、パンチングメタルの厚さが０.２
５ｍｍである電池Ａ１５においては、パンチングメタル
の厚さが０.０２〜０.２ｍｍである電池Ａ３、Ａ１２〜
Ａ１４に比べて、高率放電電圧が低く、高率放電特性が
劣っている。これは、芯体の表面に塗布される電極材料
混合材の量が減少するため、電極材料混合層に含まれる
合金粒子の減小により合金の抵抗が大きくなるからであ
る。従って、パンチングメタルの厚さは、０.０２〜０.
２ｍｍの範囲に設定することが望ましい。

【００６２】

【表４】

【００６３】上記表４は、実施例３、１６、１７の電池
Ａ３、Ａ１６、Ａ１７の高率放電特性を示している。実
施例３、１６の電池Ａ３、Ａ１６は夫々、メッキ処理
後、ブラスト処理、或いは酸処理によって粗面層を形成
した芯体を用いたものであり、実施例１７の電池Ａ１７
は、溶射処理によって粗面層を形成した芯体を用いたも
のである。

【００６４】表４から明らかなように、電池Ａ１６、Ａ
１７において、メッキ処理後、ブラスト処理によって粗
面層を形成した電池Ａ３と同等以上の高い高率放電電圧
が得られており、高率放電特性が優れている。この様
に、メッキ処理後、酸処理によって粗面層を形成した場
合や、溶射処理によって粗面層を形成した場合において
も、メッキ処理後、ブラスト処理によって粗面層を形成
した場合と同様の効果が得られる。従って、粗面層の形
成方法としては、メッキ処理後、ブラスト処理を行なう
方法に限らず、メッキ処理後、酸処理を行なう方法や、
溶射処理のみを行なう方法を採用することが可能であ
る。

【００６５】本発明の各部構成は上記実施の形態に限ら
ず、特許請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形
が可能である。例えば、上記実施の形態においては、水
素吸蔵合金として、希土類ニッケル系水素吸蔵合金を採
用しているが、これに限らず、Ｚｒ−Ｎｉ系水素吸蔵合
金、Ｔｉ−Ｆｅ系水素吸蔵合金、Ｚｒ−Ｍｎ系水素吸蔵
合金、Ｔｉ−Ｍｎ系水素吸蔵合金、或いはＭｇ−Ｎｉ系
水素吸蔵合金を用いることも可能である。又、上記実施
の形態においては、合金原料を溶融せしめて得られる溶
湯を自然冷却して、水素吸蔵合金のインゴットを作製
し、該インゴットを空気中で機械的に粉砕して水素吸蔵
合金粉末を作製しているが、前記溶湯を液体急冷法或い
はアトマイズ法により粉末化して水素吸蔵合金粉末を作
製することも可能である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る水素吸蔵合金電極を表わす断面図
である。

【図２】本発明に係る水素吸蔵合金電極の芯体の製造方
法を表わす工程図である。

【図３】本発明を実施すべきニッケル・水素蓄電池の断
面図である。

【図４】従来の水素吸蔵合金電極を表わす断面図であ
る。

【符号の説明】

(１) ニッケル・水素蓄電池 (11) 正極 (12) 負極 (13) セパレータ (３) 芯体 (31) パンチングメタル (32) メッキ層 (33) 粗面層

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者新山克彦大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者田中忠佳大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者能間俊之大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内 (72)発明者米津育郎大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号三洋電機株式会社内Ｆターム(参考） 5H016 AA05 BB00 BB09 CC00 CC07 EE01 HH01 HH06 HH13 5H017 AA02 AS02 BB00 BB06 BB08 CC01 DD01 DD05 EE01 EE04 HH01 HH03 HH04 5H028 BB00 CC07 CC12 EE01 HH01 HH05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯体(３)の表面に、水素吸蔵合金粉末を
含む電極材料混合層(４)を形成してなる水素吸蔵合金電
極において、芯体(３)は、導電性基体と、該導電性基体
の表面に形成された粗面層(33)とから構成され、粗面層
(33)は、表面に凹凸が形成されて、導電性基体の表面積
の１.２倍以上の表面積を有していることを特徴とする
水素吸蔵合金電極。
【請求項２】前記粗面層(33)は、銅、銀、ニッケル、
錫、白金、及び金から選ばれた１種以上の金属から形成
されている請求項１に記載の水素吸蔵合金電極。
【請求項３】前記導電性基体の厚さが、０.０２〜０.
２ｍｍである請求項１又は請求項２に記載の水素吸蔵合
金電極。
【請求項４】請求項１乃至請求項３の何れかに記載の
水素吸蔵合金電極を負極として具えているニッケル・水
素蓄電池。
【請求項５】芯体(３)を作製する工程と、芯体(３)の
表面に水素吸蔵合金粉末を含む電極材料混合材を塗布
し、これを電極形状に成形する工程とを具えた水素吸蔵
合金電極の製造方法において、前記芯体(３)の作製工程
は、導電性基体の表面にメッキを施してメッキ層(32)を
形成する第１工程と、該メッキ層(32)の表面に粗面化処
理を施す第２工程とから構成されていることを特徴とす
る水素吸蔵合金電極の製造方法。
【請求項６】前記粗面化処理は、酸性の処理液による
表面処理、或いはブラスト処理である請求項５に記載の
水素吸蔵合金電極の製造方法。
【請求項７】前記メッキ層(32)の被覆量が、水素吸蔵
合金粉末に対して０.０１〜１０重量％である請求項５
又は請求項６に記載の水素吸蔵合金電極の製造方法。
【請求項８】導電性基体の表面に溶射処理によって粗
面層(33)を形成し、該粗面層(33)を有する芯体(３)を作
製する工程と、芯体(３)の表面に水素吸蔵合金粉末を含
む電極材料混合材を塗布し、これを電極形状に成形する
工程とを有している水素吸蔵合金電極の製造方法。