JP2001216958A - 水素吸蔵合金電極の製造方法 - Google Patents

水素吸蔵合金電極の製造方法

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JP2001216958A
JP2001216958A JP2000025309A JP2000025309A JP2001216958A JP 2001216958 A JP2001216958 A JP 2001216958A JP 2000025309 A JP2000025309 A JP 2000025309A JP 2000025309 A JP2000025309 A JP 2000025309A JP 2001216958 A JP2001216958 A JP 2001216958A
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Noriyuki Ito
範幸 伊東
Hideki Tsubata
英樹 津幡
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 剥離強度に優れた水素吸蔵合金電極を提供す
る。 【解決手段】 水素吸蔵合金を活物質とする電極用ペ―
ストを導電性基材に塗布し、乾燥する水素吸蔵合金電極
の製造方法において、前記電極用ペースト中にポリN−
ビニルアセトアミドを含有するとともに、前記電極用ぺ
−ストの乾燥時に赤外線を照射して乾燥する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金を活
物質とする電極用ペ―ストを導電性基材に塗布し、乾燥
してなる水素吸蔵合金電極の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ニツケル水素蓄電池は、可逆的に水素を
吸蔵・放出することができる水素吸蔵合金を導電性基材
に担持させてなる水素吸蔵合金電極と、通常、正極活物
質として動作するニツケル水酸化物を導電性基材に担持
してなるニツケル極とを、セパレ―タを介してアルカリ
電解液中に配置することにより、構成されている。
【0003】上記の水素吸蔵合金電極は、たとえば、粉
末状の水素吸蔵合金を活物質とし、これを増粘剤や高分
子結着剤などとともに溶剤に分散させた電極用ペ―スト
を調製し、導電性基材に塗布した後、引き続き50〜2
50℃の熱風乾燥雰囲気下で1時間以上放置して乾燥
し、その後プレスを施すことで作製される。
【0004】上記製造方法において、水素吸蔵合金電極
は電極内に含まれる水分量を可能な限り少なくする必要
があるため、前記の熱風乾燥のみでは電極内部までの乾
燥に長時間を要し、電極の製造時間が長くなり、量産性
に劣るという問題がある。
【0005】このため、熱風乾燥雰囲気に代えて、ある
いは熱風乾燥雰囲気と併用して赤外線を照射して乾燥す
る赤外線乾燥工程を含む乾燥方法が提案されている。こ
の乾燥方法では赤外線により電極内部まで効率良く加熱
することができるため、水素吸蔵合金電極中の水分量を
低減するための時間を短縮することができ、量産性を向
上することができる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかるに、上記従来の
水素吸蔵合金電極に使用される活物質である水素吸蔵合
金と導電性基材を接着するための増粘剤として用いられ
ているメチルセルロ―ス、ヒドロキシプロピルセルロ―
ス、カルボキシメチルセルロ―ス、ポリアクリルアミ
ド、ポリビニルピロリドン、ポリエチレンオキシド、ポ
リビニルアルコ―ルなどのセルロ−ス系高分子を使用し
た電極用ペーストを赤外線乾燥を利用して高速で塗布、
乾燥した場合、乾燥後に導電性基板から電極合剤の一部
が剥離するという問題を生ずることが明らかとなった。
電極合剤の一部が剥離し、導電性基材から脱落した電極
は所定の充填量がないために、所期の容量が得られず、
その結果歩留まりの低下を招くこととなる。また、電極
合剤が剥離しなかった電極でも乾燥後に合剤の剥離強度
自体が低下し、導電性基材から脱落しやすくなっている
ことが明らかとなった。この原因は赤外線乾燥によって
電極内部まで急激に電極用ペ−ストを乾燥するため、前
記増粘剤等の有機物の分解が生じたためと考えられる。
上記問題を解決するためには、乾燥条件を緩やかにする
ことが考えられるが、乾燥速度を遅くすることにより量
産性が低下するため、赤外線乾燥工程を設ける意義が低
減することとなる。
【0007】本発明は上記実情を踏まえなされたもので
あり、赤外線乾燥工程を含む量産性に優れた水素吸蔵合
金電極の製造方法の特質を生かしつつ、剥離強度の向上
した水素吸蔵合金電極を提供することを目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明は、水素吸蔵合金
を活物質とする電極用ペ―ストを導電性基材に塗布し、
乾燥する水素吸蔵合金電極の製造方法において、前記電
極用ペーストの増粘剤としてポリN−ビニルアセトアミ
ドを含み、赤外線を照射して乾燥させることにより、乾
燥後の電極合剤の剥離強度の低下という問題を解決し、
高速塗布・乾燥による量産性を同時に達成したものであ
る。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明において、ポリN−ビニル
アセトアミドが赤外線乾燥工程を含む乾燥を行っても、
電極合剤への剥離強度に好結果を与え、高速塗布・乾燥
が可能になる理由は以下のように考えられる。
【0010】すなわち、ポリN−ビニルアセトアミドは
側鎖にアセトアミド基を有するために水素結合による分
子間力が強く、分子同士が強固に結合するため優れた結
着性を有するとともに、水素吸蔵合金表面に優先的に吸
着するため剥離強度を向上することができる。また、ポ
リN−ビニルアセトアミドは耐酸化性に優れており、厳
しい乾燥条件下に置いても酸化分解する恐れがないた
め、乾燥後の剥離強度の低下が防止でき、その結果、高
速塗布・乾燥を可能にして量産性も向上させることがで
きるものと思われる。
【0011】本発明に用いられるポリN−ビニルアセト
アミドとしては、重量平均分子量が10,000〜1
0,000,000、好ましくは50,000〜5,0
00,000であるのがよい。重量平均分子量を10,
000以上とすることにより、水素吸蔵合金表面への高
い吸着効果が得られ、また、重量平均分子量を10,0
00,000以下とすることにより、不均一な吸着を抑
制できる。
【0012】このようなポリN−ビニルアセトアミドの
使用量は、水素吸蔵合金100重量部に対して、通常
0.03〜5重量部、好ましくは0.1〜3重量部、よ
り好ましくは0.2〜2重量部とするのがよい。0.0
3重量部以上とすることにより、ポリN−ビニルアセト
アミドの吸着層が水素吸蔵合金表面を十分に被覆でき、
また5重量部以下とすることにより、活物質である水素
吸蔵合金の充填性を向上させることができる。
【0013】本発明においては、水素吸蔵合金を活物質
とし、これに上記のポリN−ビニルアセトアミドを含ま
せ、これらを常法によりペ―スト化することにより、電
極用ペ―ストを調製する。このペ―ストの調製にあた
り、溶剤として、たとえば、水またはメタノ―ル、エタ
ノ―ル、イソプロパノ―ルなどのアルコ―ル性溶剤が用
いられる。これらは、それぞれを単独で用いてもよい
し、2種以上を併用してもよい。
【0014】水素吸蔵合金としては、Zr、Ni、Mn
などを主体としたAB2型合金、Mm(La、Ce、N
d、Pr)−Ni系などのAB5型合金があり、これら
の中でも、Mm−Ni系の合金でNiの一部をMn、C
o、Al、Mg、Cu、Crからなる群から選ばれる少
なくとも1種で置換した合金が好ましく、これらは低い
水素平衡圧で高容量化を期待でき、本発明にとくに有用
である。また、複数の遷移金属で置換した水素吸蔵合金
の中でも、Mm中の希土類元素のLaなどの含有量を多
くした高容量の非化学量論組成の水素吸蔵合金(たとえ
ば、Mm1に対して他のNi、Co、Mn、Alなどの
合計量が5.02〜5.45である水素吸蔵合金)も、
本発明にとくに有用である。
【0015】この電極用ペ―スト中には、必要により、
従来から用いられている結着剤や増粘剤を配合してもよ
い。結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレン、ポ
リエチレンなどが挙げられ、増粘剤としては、メチルセ
ルロ―ス、ヒドロキシプロピルセルロ―ス、カルボキシ
メチルセルロ―ス、ポリアクリルアミド、ポリビニルピ
ロリドン、ポリエチレンオキシド、ポリビニルアルコ―
ルなどが挙げられる。これらの結着剤や増粘剤の使用量
としては、酸化分解および水素吸蔵合金の充填性を考え
ると、水素吸蔵合金100重量部に対して、通常0.0
1〜1重量部とするのが好ましい。
【0016】また、上記のペ―スト中には、従来から用
いられている導電助剤を配合してもよい。この導電助剤
にはニツケル粉、コバルト粉、銅粉、カ―ボン粉などが
あるが、これらの中でも、粒径が5μm以下で、酸素含
有量が0.2〜1.5重量%であるニツケル粉を用いる
のが最も好ましい。
【0017】また、本発明においては、導電性基材とし
ては、パンチングメタル、発泡メタルなどの耐アルカリ
性金属多孔体などが用いられる。パンチングメタルは、
三次元構造を有する発泡メタルに比べて、集電能に劣る
が、導電剤である前記ニツケル粉を用いることにより、
集電効果が高められる。
【0018】本発明では、上記ペーストを調整後、塗布
し、乾燥するが、その際高速塗布・乾燥を可能とするた
め、赤外線乾燥工程を含む条件で乾燥を行う。前記赤外
線乾燥工程における赤外線としては、乾燥時に電極内部
までの過熱を効率良く行うためにも、1〜10μmの放
射線波長域にピークを有する赤外線を照射することが好
ましく、1〜3μmがより好ましく、1〜1.2μmが
もっとも好ましい。乾燥時の搬送速度としては、合金の
酸化や、増粘剤、結着剤の酸化防止のため、0.3m/
分以上とすることが好ましく、1.0m/分以上とする
ことがより好ましい。一方、電極内の水分量を可能な限
り少なくするため、搬送速度は10.0m/分以下とす
ることが好ましく、5.0m/分以下とすることがより
好ましい。
【0019】また、本発明の水素吸蔵合金電極の乾燥に
は電極中の有機物の分解を抑制するとともに、乾燥効率
を更に向上するため、前記赤外線乾燥工程は熱風乾燥雰
囲気下で行うことが好ましい。前記熱風乾燥雰囲気の温
度としては、50〜250℃が好ましく、100〜20
0℃がより好ましい。温度を50℃以上にすることによ
り、ペーストを充分に乾燥することができ、乾燥温度を
150℃以下にすることにより、増粘剤、結着剤の酸化
を防ぐことができる。また、熱風の風速は0.1m/秒
〜3m/秒の範囲が望ましい。風速が0.1m/秒以上
で乾燥時に放出される水蒸気がスムースに排出され、3
m/秒以下で熱風雰囲気温度の低下を抑制できる。
【0020】以下、本発明の実施例を記載して、より具
体的に説明する。ただし、本発明はこれらの実施例にの
み限定されるものでなく、本発明の思想を逸脱しない範
囲内で適宜変更可能であることはいうまでもない。な
お、以下の実施例において、部とあるのは重量部を意味
するものとする。
【0021】
【実施例】実施例1 組成がMmNi4.05Co0.45Mn0.5Al0.35(Mmの
組成がLa:0.32原子%、Ce:0.48原子%、
Nd:0.15原子%、Pr:0.04原子%で、Mm
lに対してNi、Co、MnおよびAlの合計が5.3
5)で示される水素吸蔵合金粉末100部に、導電剤と
してニツケル粉(粒径2μm、酸素含有量1.0重量
%)2部、濃度10重量%のポリN−ビニルアセトアミ
ド(重量平均分子量:3,000,000)水溶液12
部を配合し、これらをよく混合して、電極用ペ―ストを
調製した。
【0022】この電極用ペーストを長尺のパンチングメ
タル基材に塗布した後、乾燥炉に1.5m/分の搬送速
度で搬送し、温度150℃、風速1m/秒の熱風乾燥雰
囲気下、1〜1.2μmの放射線波長域にピークを持つ
赤外線を照射して乾燥した。得られた電極シ−トをプレ
スした後、所定の寸法に裁断し、水素吸蔵合金電極を作
製した。この水素吸蔵合金電極100枚を振動数100
Hz、振幅0.5mm、振動方向x、y、z方向で5分
間の振動試験を行い、電極合剤が電極から剥離した電極
枚数を調べた。
【0023】実施例2 ポリN−ビニルアセトアミド水溶液の使用部数を12部
から5部に変更し、1〜10μmの放射線波長域にピー
クを持つ赤外線を照射して乾燥した以外は、実施例1と
同様にして、水素吸蔵合金電極を作製し、実施例1と同
様の振動試験を行い、剥離した電極枚数を調べた。
【0024】比較例1 ポリN−ビニルアセトアミド水溶液12部の代わりに、
濃度10重量%のポリビニルアルコ―ル水溶液12部を
使用した以外は、実施例1と同様にして、水素吸蔵合金
電極を作製し、実施例1と同様の振動試験を行い、剥離
した電極枚数を調べた。
【0025】上記実施例及び比較例の測定結果を表1に
示す。この結果より明らかなように本発明のポリN−ビ
ニルアセトアミドを含む電極用ぺ−ストを用いた水素吸
蔵合金電極は乾燥時に赤外線乾燥工程を含んでも、電極
合剤の剥離がなく、また、剥離強度を低下させずに高速
での塗布、乾燥が可能であることが分かる。これに対
し、比較例の従来のセルロ−ス系高分子のみを用いた水
素吸蔵合金電極は、赤外線乾燥工程を含む乾燥では剥離
強度が低く、歩留まりを上げることができず、量産性に
劣ることが分かる。
【0026】
【表1】
【0027】
【発明の効果】以上のように、本発明では、水素吸蔵合
金を活物質とする電極用ペ―スト中にポリN−ビニルア
セトアミドを含ませ、赤外線乾燥工程を含む乾燥を行う
ことにより、剥離強度を低下させずに量産性に優れた水
素吸蔵合金電極の製造方法を提供することができる。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵合金を活物質とする電極用ペ―
    ストを導電性基材に塗布し、乾燥する水素吸蔵合金電極
    の製造方法において、前記電極用ペースト中にポリN−
    ビニルアセトアミドを含有するとともに、前記電極用ぺ
    −ストの乾燥時に赤外線を照射して乾燥する工程を含む
    ことを特徴とする水素吸蔵合金電極の製造方法。
  2. 【請求項2】 前記赤外線が1〜10μmの放射線波長
    域にピークを有することを特徴とする請求項1記載の水
    素吸蔵合金電極の製造方法。
JP2000025309A 2000-02-02 2000-02-02 水素吸蔵合金電極の製造方法 Withdrawn JP2001216958A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4790092B1 (ja) * 2010-04-30 2011-10-12 日本碍子株式会社 塗膜乾燥炉
JP2014089879A (ja) * 2012-10-30 2014-05-15 Fdk Twicell Co Ltd ニッケル水素二次電池

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