JP2004047290A

JP2004047290A - 水素吸蔵合金電極及びその製造方法並びにアルカリ蓄電池

Info

Publication number: JP2004047290A
Application number: JP2002203693A
Authority: JP
Inventors: Tadayoshi Tanaka; 田中　忠佳; Hiroyuki Akita; 秋田　宏之; Yoshifumi Kiyoku; 曲　佳文; Katsuhiko Niiyama; 新山　克彦; Atsuhiro Funabashi; 船橋　淳浩; Toshiyuki Noma; 能間　俊之
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 2002-07-12
Filing date: 2002-07-12
Publication date: 2004-02-12
Anticipated expiration: 2022-07-12
Also published as: JP4497797B2

Abstract

【課題】アルカリ蓄電池における放電特性を向上させるため、水素吸蔵合金電極に、粒径の小さな水素吸蔵合金粉末を用いるようにしたり、導電剤を添加させるようにした場合においても、水素吸蔵合金粉末が電極芯体に十分に保持されるようにし、アルカリ蓄電池におけるサイクル特性が低下するのを防止する。
【解決手段】少なくともポリビニルピロリドンを含む結着剤によって水素吸蔵合金粉末が電極芯体に付着されてなる水素吸蔵合金電極２において、この水素吸蔵合金電極にモリブデン酸とリン酸塩とを付与させるようにし、またこの水素吸蔵合金電極をアルカリ蓄電池の負極に用いるようにした。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
この発明は、結着剤によって水素吸蔵合金粉末が電極芯体に付着されてなる水素吸蔵合金電極及びこのような水素吸蔵合金電極の製造方法並びにこのような水素吸蔵合金電極を負極に用いたアルカリ蓄電池に係り、特に、アルカリ蓄電池における放電特性を向上させるために、粒径の小さな水素吸蔵合金粉末を用いた場合等においても、電極芯体にこの水素吸蔵合金粉末が十分に付着されるようにした点に特徴を有するものである。
【０００２】
【従来の技術】
従来より、アルカリ蓄電池の一つとして、ニッケル・水素蓄電池が知られており、このようなニッケル・水素蓄電池においては、一般にその負極として、電極芯体に、少なくとも水素吸蔵合金粉末と結着剤とを付与した水素吸蔵合金電極が使用されていた。
【０００３】
ここで、このような水素吸蔵合金電極を製造するにあたり、従来においては、一般に水素吸蔵合金粉末に結着剤を加えてペーストを調製し、このペーストをパンチングメタル等の電極芯体に付着させるようにしていた。
【０００４】
また、近年においては、上記のようなアルカリ蓄電池における放電特性を向上させるため、負極の水素吸蔵合金電極に、粒径の小さな水素吸蔵合金粉末を用いるようにしたり、導電剤を添加させることが行われている。
【０００５】
ここで、上記のように水素吸蔵合金電極に、粒径の小さな水素吸蔵合金粉末を用いたり、導電剤を添加させるようにすると、水素吸蔵合金粉末が電極芯体から離脱され易くなって、水素吸蔵合金粉末が電極芯体に十分に保持されなくなり、このような水素吸蔵合金電極を負極に用いたアルカリ蓄電池を充放電させた場合におけるサイクル特性が低下する等の問題があった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
この発明は、水素吸蔵合金粉末を結着剤によって電極芯体に付着させるようにした水素吸蔵合金電極及びこの水素吸蔵合金電極を負極に用いたアルカリ蓄電池における上記のような問題を解決することを課題とするものである。
【０００７】
すなわち、この発明においては、アルカリ蓄電池における放電特性を向上させるため、水素吸蔵合金電極に、粒径の小さな水素吸蔵合金粉末を用いるようにしたり、導電剤を添加させるようにした場合においても、水素吸蔵合金粉末が電極芯体に十分に保持されるようにし、アルカリ蓄電池におけるサイクル特性が低下するのを防止することを課題とするものである。
【０００８】
【課題を解決するための手段】
この発明における水素吸蔵合金電極においては、上記のような課題を解決するため、少なくともポリビニルピロリドンを含む結着剤によって水素吸蔵合金粉末が電極芯体に付着されてなる水素吸蔵合金電極において、この水素吸蔵合金電極にモリブデン酸とリン酸塩とを付与するようにしたのである。
【０００９】
そして、このように少なくともポリビニルピロリドンを含む結着剤によって水素吸蔵合金粉末が電極芯体に付着されてなる水素吸蔵合金電極にモリブデン酸とリン酸塩とを付与すると、上記のポリビニルピロリドンとモリブデン酸とリン酸イオンとにより錯体が形成されて、ポリビニルピロリドンが架橋された構造になると考えられ、これにより結着剤における結着効果が高まって、水素吸蔵合金粉末が電極芯体に十分に保持されるようになると推察される。
【００１０】
そして、この発明におけるアルカリ蓄電池においては、上記のような水素吸蔵合金電極を負極に用いるようにしたため、粒径の小さな水素吸蔵合金粉末を用いた場合等においても、この水素吸蔵合金粉末が電極芯体に十分に保持されるようになり、このアルカリ蓄電池を充放電させた場合に、水素吸蔵合金粉末が電極芯体から離脱するのが抑制されて、サイクル特性が低下するのが防止され、放電特性に優れると共に、十分なサイクル特性を有するアルカリ蓄電池が得られるようになる。
【００１１】
ここで、上記のような水素吸蔵合金電極を製造するにあたっては、例えば、請求項２に記載したように、少なくとも水素吸蔵合金粉末とポリビニルピロリドンとモリブデン酸とを電極芯体に付着させた後、この電極芯体にリン酸イオンを含む溶液を塗布させて製造することができる。
【００１２】
ここで、この発明の水素吸蔵合金電極において使用する水素吸蔵合金の種類は特に限定されず、一般に使用されている公知のものを用いることができ、例えば、希土類ニッケル系水素吸蔵合金，ＺｒＮｉ等のＺｒ−Ｎｉ系水素吸蔵合金，ＴｉＦｅ等のＴｉ−Ｆｅ系水素吸蔵合金，ＺｒＭｎ_２等のＺｒ−Ｍｎ系水素吸蔵合金，ＴｉＭｎ_１．５等のＴｉ−Ｍｎ系水素吸蔵合金，Ｍｇ_２Ｎｉ等のＭｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金等を用いることができる。
【００１３】
【実施例】
以下、この発明の実施例に係る水素吸蔵合金電極及びその製造方法並びにアルカリ蓄電池について具体的に説明すると共に、この実施例の水素吸蔵合金電極においては、水素吸蔵合金粉末が電極芯体に十分に保持されるようになることを、比較例を挙げて明らかにする。なお、この発明における水素吸蔵合金電極及びその製造方法並びにアルカリ蓄電池は、下記の実施例に示したものに限定されず、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して実施できるものである。
【００１４】
（実施例１）
この実施例においては、負極活物質となる水素吸蔵合金粉末として、希土類元素の混合物（ＬａとＣｅとＰｒとＮｄとが２５：５０：６：１９の重量比）であるミッシュメタル（Ｍｍ）とＮｉとＣｏとＡｌとＭｎとからなるＭｍＮｉ_３．２Ｃｏ_１．０Ａｌ_０．２Ｍｎ_０．６の組成になった平均粒径が約３０μｍの水素吸蔵合金粉末を用いた。
【００１５】
そして、上記の水素吸蔵合金粉末１００重量部に対して、酸化モリブデンが０．５重量部、ポリエチレンオキシドが０．５重量部、ポリビニルピロリドンが０．５重量部の割合になるように加えると共にこれに少量の水を加え、これらを均一に混合させてペーストを調製し、このペーストを鉄にニッケルめっきを施したパンチングメタルからなる電極芯体の両面に均一に塗布し、これを乾燥させた。その後、水１００重量部に対してリン酸水素二ナトリウムが０．５重量部の割合になったリン酸イオンを含む溶液を上記の電極芯体の両面に均一に塗布し、これを乾燥し、圧延させて、この実施例の水素吸蔵合金電極を作製した。
【００１６】
（比較例１）
比較例１においては、上記の実施例１における水素吸蔵合金電極の作製において、水１００重量部に対してリン酸水素二ナトリウムが０．５重量部の割合になった上記のリン酸イオンを含む溶液を電極芯体に塗布しないようにし、それ以外は、上記の実施例１の場合と同様にして水素吸蔵合金電極を作製した。
【００１７】
（比較例２）
比較例２においては、上記の実施例１における水素吸蔵合金電極の作製において、酸化モリブデンを加えないようにし、それ以外は、上記の実施例１の場合と同様にして水素吸蔵合金電極を作製した。
【００１８】
（比較例３）
比較例３においては、上記の実施例１における水素吸蔵合金電極の作製において、酸化モリブデンを加えないようにすると共に、水１００重量部に対してリン酸水素二ナトリウムが０．５重量部の割合になった上記の溶液を電極芯体に塗布しないようにし、それ以外は、上記の実施例１の場合と同様にして水素吸蔵合金電極を作製した。
【００１９】
次に、上記のようにして作製した実施例１及び比較例１〜３の各水素吸蔵合金電極の片面にそれぞれ接着テープを貼り付け、その一端にバネ秤を取り付けて引っ張り、電極芯体から負極活物質の水素吸蔵合金が剥離された時点におけるバネ秤の引張荷重を測定して、各水素吸蔵合金電極における負極活物質の剥離強度（ｋｇ／ｃｍ^２）を求め、その結果を下記の表１に示した。
【００２０】
【表１】

【００２１】
この結果、負極活物質の水素吸蔵合金粉末を電極芯体に付与するにあたり、少なくともポリビニルピロリドンを含む結着剤と共に、酸化モリブデンとリン酸水素二ナトリウムとを加えた実施例１の水素吸蔵合金電極は、リン酸水素二ナトリウムを加えていない比較例１の水素吸蔵合金電極や、酸化モリブデンを加えていない比較例２の水素吸蔵合金電極や、酸化モリブデンとリン酸水素二ナトリウムとの双方を加えていない比較例３の水素吸蔵合金電極に比べて、負極活物質の剥離強度が大きく向上していた。
【００２２】
そして、上記のようにして作製した実施例の水素吸蔵合金電極を負極に使用して、図１に示すような円筒型のアルカリ蓄電池を製造するにあたっては、一般に、その正極１に焼結式ニッケル極を使用すると共に、電解液に水酸化カリウム水溶液等のアルカリ電解液を用いるようにする。
【００２３】
そして、上記のように作製した実施例の水素吸蔵合金電極を負極２に使用してアルカリ蓄電池を製造するにあたっては、この負極２と正極１との間に耐アルカリ性のセパレータ３を介在させ、これらをスパイラル状に巻いて電池缶４内に収容させた後、この電池缶４内に上記のアルカリ電解液を注液して封口し、正極１を正極リード５を介して正極蓋６に接続させると共に、負極２を負極リード７を介して電池缶４に接続させ、電池缶４と正極蓋６とを絶縁パッキン８により電気的に分離させるようにすると共に、上記の正極蓋６と正極外部端子９との間にコイルスプリング１０を設け、電池の内圧が所定圧以上に上昇した場合には、このコイルスプリング１０が圧縮されて電池内部のガスが大気中に放出されるようにする。
【００２４】
ここで、上記のように作製した実施例の水素吸蔵合金電極をアルカリ蓄電池に負極２に使用すると、このアルカリ蓄電池における放電特性を向上させるため、上記の水素吸蔵合金電極２に、粒径の小さな水素吸蔵合金粉末を用いた場合においても、この水素吸蔵合金粉末が電極芯体に十分に保持されるようになり、アルカリ蓄電池における放電特性及びサイクル特性を向上させることができる。
【００２５】
【発明の効果】
以上詳述したように、この発明における水素吸蔵合金電極においては、少なくともポリビニルピロリドンを含む結着剤によって水素吸蔵合金粉末が電極芯体に付着されてなる水素吸蔵合金電極にモリブデン酸とリン酸塩とを付与するようにしたため、結着剤における結着効果が高まり、水素吸蔵合金粉末が電極芯体に十分に保持されるようになった。
【００２６】
また、この発明におけるアルカリ蓄電池においては、上記のような水素吸蔵合金電極を負極に用いるようにしたため、粒径の小さな水素吸蔵合金粉末を用いた場合等においても、この水素吸蔵合金粉末が電極芯体に十分に保持されるようになり、このアルカリ蓄電池を充放電させた場合に、水素吸蔵合金粉末が電極芯体から離脱するのが抑制されて、サイクル特性が低下するのが防止され、放電特性に優れると共に、十分なサイクル特性を有するアルカリ蓄電池が得られるようになった。
【図面の簡単な説明】
【図１】この発明の実施例の水素吸蔵合金電極を負極に用いてアルカリ蓄電池を作製した状態を示した概略断面図である。
【符号の説明】
１　正極
２　負極（水素吸蔵合金電極）

Claims

少なくともポリビニルピロリドンを含む結着剤によって水素吸蔵合金粉末が電極芯体に付着されてなる水素吸蔵合金電極において、この水素吸蔵合金電極にモリブデン酸とリン酸塩とが付与されていることを特徴とする水素吸蔵合金電極。
少なくとも水素吸蔵合金粉末とポリビニルピロリドンとモリブデン酸とを電極芯体に付着させた後、この電極芯体にリン酸イオンを含む溶液を塗布することを特徴とする請求項１に記載した水素吸蔵合金電極の製造方法。
請求項１に記載した水素吸蔵合金電極を負極に用いたことを特徴とするアルカリ蓄電池。