JP2009181768A - アルカリ蓄電池 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】本発明のアルカリ蓄電池10は、水素吸蔵合金は少なくとも希土類元素を含む元素からなるA成分と、少なくともニッケルを含む元素からなるB成分とから構成されるとともに、A成分に対するB成分の合金量論比が3.8以上で、かつ合金主相がA5B19型構造の水素吸蔵合金であり、かつ水素吸蔵合金負極11が保持する電解液質量は水素吸蔵合金1g当たり0.11g以上で、水素吸蔵合金の総表面積(S1cm2)に対する炭素系材料(導電剤)の総表面積(S2m2)の表面積比(S2/S1)が30以上である。
【選択図】 図1
Description
これは、電池内に充填する電解液量を増加させたとしても、セパレータなどの他の構成要素に保持される電解液量が増加するようになるからである。また、増加させた電解液量に対応する空間体積が減少することにより、電池内での圧力の増加などの様々の新たな問題も生じるためである。
希土類元素(Ln;La,Ce,Pr,Ndなど)、マグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)、コバルト(Co)などの金属元素を所定のモル比となるように混合した後、これらの混合物をアルゴンガス雰囲気の高周波誘導炉に投入して溶解させた。この後、これを溶湯急冷して水素吸蔵合金a,bのインゴットを作製した。ついで、得られた各水素吸蔵合金a,bについて、DSC(示差走査熱量計)を用いて融点(Tm)を測定した。その後、これらの水素吸蔵合金a,bの融点(Tm)よりも30℃だけ低い温度(Ta=Tm−30℃)で所定時間(この場合は10時間)の熱処理を行った。
上述した水素吸蔵合金a,bを用いて、以下のようにして水素吸蔵合金負極11(a1〜a4,b1〜b4)をそれぞれ作製した。この場合、得られた水素吸蔵合金粉末a,bを100質量部に対して、下記の表3に示すような表面積比(炭素材料の総表面積(S2)/水素吸蔵合金の総表面積(S1))となるように炭素材料(導電剤)としてのケッチェンブラックを添加するとともに、非水溶性結着剤としてのスチレンブタジエンラテックス(SBR)を0.5質量部と、水(あるいは純水)とを添加し、混練して水素吸蔵合金スラリーを作製した。ついで、Niメッキ軟鋼材製の多孔性基板(パンチングメタル)からなる負極芯体11aを用意し、この負極芯体11aに水素吸蔵合金スラリーを塗着して活物質層11bを形成した。この後、乾燥させ、充填密度が5.0g/cm3となるように圧延し、負極表面積(短軸長×長軸長×2)が1000cm2となるように切断して、水素吸蔵合金負極11(a1〜a3,b1〜b4)をそれぞれ作製した。
一方、多孔度が約85%の多孔性ニッケル焼結基板を比重が1.75の硝酸ニッケルと硝酸コバルトの混合水溶液に浸漬して、多孔性ニッケル焼結基板の細孔内にニッケル塩およびコバルト塩を保持させた。この後、この多孔性ニッケル焼結基板を25質量%の水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液中に浸漬して、ニッケル塩およびコバルト塩をそれぞれ水酸化ニッケルおよび水酸化コバルトに転換させた。
この後、上述のように作製された水素吸蔵合金負極11(a1〜a3,b1〜b4)とニッケル正極12とを用い、これらの間に、目付が55g/m2の不織布からなるセパレータ13を介在させて渦巻状に巻回して渦巻状電極群を作製した。なお、このようにして作製された渦巻状電極群の下部には水素吸蔵合金負極11の芯体露出部11cが露出しており、その上部にはニッケル正極12の芯体露出部12cが露出している。ついで、得られた渦巻状電極群の下端面に露出する芯体露出部11cに負極集電体14を溶接するとともに、渦巻状電極群の上端面に露出するニッケル正極12の芯体露出部12cの上に正極集電体15を溶接して、電極体とした。
(1)活性化
ついで、上述のようにして作製した電池A1〜A4,B1〜B4を以下のようにして活性化した。この場合、まず、25℃の温度雰囲気で、1Itの充電々流でSOC(State Of Charge:充電深度)の120%まで充電し、25℃の温度雰囲気で1時間休止する。ついで、70℃の温度雰囲気で24時間放置した後、45℃の温度雰囲気で、1Itの放電々流で電池電圧が0.3Vになるまで放電させるサイクルを2サイクル繰り返して、これらの各電池A1〜A4,B1〜B4を活性化した。
また、上述のように活性化した後、25℃の温度雰囲気で、1Itの充電電流でSOC(State Of Charge :充電深度)の50%まで充電した後、25℃の温度雰囲気で1時間休止する。ついで、−10℃の温度雰囲気で、任意の充電レートで20秒間充電させた後、−10℃の温度雰囲気で30分間休止させる。この後、−10℃の温度雰囲気で、任意の放電レートで10秒間放電させた後、−10℃の温度雰囲気で30分間休止させる。このような−10℃の温度雰囲気で、任意の充電レートでの20秒間充電、30分の休止、任意の放電レートで10秒間放電、30分の休止を繰り返す。
また、表4の結果に基づいて、炭素材料の総表面積(S2)/水素吸蔵合金の総表面積(S1)を横軸(X軸)とし、−10℃アシスト出力を縦軸(Y軸)としてグラフに表すと、図2に示すような結果となった。
Claims (2)
- 水素吸蔵合金を負極活物質とするとともに非水溶性高分子からなる糊材と導電剤としての炭素材料とを含有する水素吸蔵合金負極と、正極と、これらの両極を隔離するセパレータと、アルカリ電解液とを外装缶内に備えたアルカリ蓄電池であって、
前記水素吸蔵合金は少なくとも希土類元素を含む元素からなるA成分と、少なくともニッケルを含む元素からなるB成分とから構成されるとともに、前記A成分に対する前記B成分の合金量論比が3.8以上で、かつ合金主相がA5B19型構造の水素吸蔵合金であり、
前記水素吸蔵合金負極が保持した電解液質量は前記水素吸蔵合金1g当たり0.11g以上で、
前記水素吸蔵合金の総表面積S1(m2)に対する前記炭素材料の総表面積S2(m2)の表面積比(S2/S1)が30以上であることを特徴とするアルカリ蓄電池。 - 前記水素吸蔵合金は一般式がLnl-xMgxNiy-a-bAlaMbと表され、前記希土類元素(Ln)は少なくともイットリウム(Y)を含み、かつMはCo,Mn,Znから選択される少なくとも1種の元素であり、0.1≦x≦0.2、3.8≦y≦4.0、0.05≦a≦0.30、0≦b≦0.2の条件を満たすことを特徴とするアルカリ蓄電池。
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