JP2015173058A - Nickel hydrogen storage battery - Google Patents

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Shinichi Sumiyama
真一 住山
直慶 渋谷
Naoyoshi Shibuya
直慶 渋谷
亜希子 岡部
Akiko Okabe
亜希子 岡部
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nickel hydrogen storage battery arranged so that its self discharge is suppressed even when cobalt and manganese are included in the battery.SOLUTION: A nickel hydrogen storage battery comprises: a positive electrode; a negative electrode; a separator interposed between the positive and the negative electrodes; and an alkaline electrolyte. Each or one of the positive and the negative electrodes includes Mn. Each or one of the positive and the negative electrodes includes Co. The separator includes manganese and cobalt. In dividing the separator (of which the thickness is denoted by T) into a positive side region of a thickness of 0.35T, including a surface on the side of the positive electrode, a negative side region of a thickness of 0.35T, including a surface on the side of the negative electrode, and a central region of a thickness 0.3T other than the positive side region and the negative side region, the Mn existence probability Xin the positive side region, and the Mn existence probability Xin the central region satisfy the following condition: X>X; and the Co existence probability Xin the positive side region, and the Co existence probability Xin the central region satisfy the following condition: X>X.

Description

本発明は、ニッケル水素蓄電池に関し、特に、ニッケル水素蓄電池のセパレータの改良に関する。   The present invention relates to a nickel metal hydride storage battery, and more particularly to an improvement in a nickel hydride storage battery separator.

負極活物質として水素吸蔵合金を含む負極を用いるニッケル水素蓄電池は、幅広い電流域で使用することができるため、様々な機器の電源として広く利用されている。また、昨今の異常気象に対する不安または防災意識の高まりから、非常用電源としてのニッケル水素蓄電池の利用も期待されている。非常用電源などの用途では、充電した状態で長期間保存されることが多い。そのため、保存期間中に電池特性が低下しないことが望まれている。   Nickel metal hydride storage batteries using a negative electrode containing a hydrogen storage alloy as a negative electrode active material can be used in a wide current range, and are therefore widely used as power sources for various devices. In addition, the use of nickel-metal hydride storage batteries as an emergency power source is also expected due to recent concerns about abnormal weather and increased awareness of disaster prevention. In applications such as an emergency power supply, the battery is often stored for a long time in a charged state. Therefore, it is desired that battery characteristics do not deteriorate during the storage period.

しかし、ニッケル水素蓄電池を長期間保存すると、内部短絡が起こり、容量低下、発熱、電池内圧の上昇、および/または電解液の漏れを引き起こす場合がある。保存による内部短絡の発生は、電極に含まれる金属成分が電解液中に溶出し易くなり、セパレータなどに金属が析出(例えば、デンドライト状に析出)して、正極および負極間を短絡させることによるものと考えられている。金属成分の溶出は、特に、高温環境下でニッケル水素蓄電池を保存した場合に顕著となり易い。   However, if the nickel metal hydride storage battery is stored for a long period of time, an internal short circuit may occur, which may cause a decrease in capacity, heat generation, an increase in battery internal pressure, and / or leakage of the electrolyte. The occurrence of an internal short circuit due to storage is due to the metal component contained in the electrode being easily eluted in the electrolyte, and the metal is deposited on the separator or the like (for example, deposited in a dendrite shape), thereby short-circuiting between the positive electrode and the negative electrode. It is considered a thing. The elution of the metal component is particularly prominent when the nickel metal hydride storage battery is stored in a high temperature environment.

特に、コバルトおよび/またはマンガンなどの金属は、アルカリ電解液中に溶出し易い。溶出した金属(特に、コバルト)は、セパレータ中に析出し易く、内部短絡の原因となり易い。しかし、コバルトおよび/またはマンガンは、負極活物質である水素吸蔵合金の特性を向上するのに有効な元素である。コバルトは、正極などにおいて導電剤にも使用され、マンガンは、正極活物質中に不純物として含まれる場合がある。そのため、これらの元素をニッケル水素蓄電池から排除することは難しい。   In particular, metals such as cobalt and / or manganese tend to elute into the alkaline electrolyte. The eluted metal (particularly cobalt) is likely to precipitate in the separator and easily cause an internal short circuit. However, cobalt and / or manganese is an effective element for improving the characteristics of the hydrogen storage alloy that is the negative electrode active material. Cobalt is also used as a conductive agent in the positive electrode and the like, and manganese may be contained as an impurity in the positive electrode active material. Therefore, it is difficult to exclude these elements from the nickel metal hydride storage battery.

上記のような内部短絡を抑制する観点から、特許文献1では、セパレータ中に、所定濃度で、鉄、チタンなどの元素またはその酸化物などを含有させ、結晶成長の核とすることで、結晶の析出を分散させ、導電パスの形成を防ぐことが提案されている。特許文献2では、不織布セパレータを正極および負極間に介在させた電極群を用いてニッケル水素蓄電池を形成し、初充電後に所定温度で保存することで、セパレータ内部に、Co比率がMnよりも多いCo−Mn水酸化物を析出させることが提案されている。   From the viewpoint of suppressing the internal short circuit as described above, in Patent Document 1, an element such as iron or titanium or an oxide thereof or the like is contained in a separator at a predetermined concentration to form a crystal growth nucleus. It has been proposed to disperse the precipitates and prevent the formation of conductive paths. In Patent Document 2, a nickel-metal hydride storage battery is formed using an electrode group in which a nonwoven fabric separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode, and stored at a predetermined temperature after initial charging, so that the Co ratio is larger than Mn inside the separator. It has been proposed to deposit Co-Mn hydroxide.

特開平10−233200号公報JP-A-10-233200 特開2000−299124号公報JP 2000-299124 A

ニッケル水素蓄電池の電極にコバルトが含まれる場合、電解液中にコバルトが溶出し、溶出したコバルトはセパレータ内で析出して、導電パスを形成し、内部短絡を引き起こし易い。充電したニッケル水素蓄電池を保存している間に、内部短絡が起こると、自己放電により、容量が低下する。特許文献1または2のように、保存時の内部短絡を低減できれば、自己放電も少なくなると考えられる。しかし、ニッケル水素蓄電池において自己放電が起こる原因は様々で、内部短絡の低減だけでは、自己放電を十分に抑制できないことが分かった。   When cobalt is contained in the electrode of the nickel metal hydride storage battery, cobalt is eluted in the electrolytic solution, and the eluted cobalt is precipitated in the separator to form a conductive path, which easily causes an internal short circuit. If an internal short circuit occurs while storing the charged nickel metal hydride storage battery, the capacity is reduced due to self-discharge. If the internal short circuit at the time of storage can be reduced like patent document 1 or 2, it is thought that self-discharge will also decrease. However, it has been found that there are various causes of self-discharge in nickel-metal hydride storage batteries, and self-discharge cannot be sufficiently suppressed only by reducing the internal short circuit.

ニッケル水素蓄電池では、正極活物質として、オキシ水酸化ニッケルおよび水酸化ニッケルなどのニッケル化合物が用いられている。正極では、充電時には、水酸化ニッケルが酸化されて、オキシ水酸化ニッケルが生成し、放電時には、オキシ水酸化ニッケルが還元されて、水酸化ニッケルが生成する。   In nickel-metal hydride storage batteries, nickel compounds such as nickel oxyhydroxide and nickel hydroxide are used as the positive electrode active material. In the positive electrode, nickel hydroxide is oxidized and nickel oxyhydroxide is generated during charging, and nickel oxyhydroxide is reduced and nickel hydroxide is generated during discharging.

ニッケル水素蓄電池の電極にマンガンが含まれる場合、自己放電が加速される。特に、高温下でニッケル水素蓄電池を長期間保存した場合、マンガンの溶出が顕著になるため、自己放電による容量劣化が著しくなる。このような自己放電の増大は、後述するように、マンガンの酸化還元が繰り返されるシャトル反応で、オキシ水酸化ニッケルが還元されることによるものと推測される。   When manganese is contained in the electrode of the nickel metal hydride storage battery, self-discharge is accelerated. In particular, when nickel-metal hydride storage batteries are stored at high temperatures for a long period of time, the elution of manganese becomes significant, resulting in significant capacity degradation due to self-discharge. Such an increase in self-discharge is presumed to be due to the reduction of nickel oxyhydroxide in a shuttle reaction in which manganese redox is repeated, as will be described later.

特許文献1および2は、いずれもセパレータ中の導電パスの形成を制御または抑制するものであり、上記のようなマンガンのシャトル反応を抑制することは難しく、自己放電の抑制効果が不十分である。   Patent Documents 1 and 2 both control or suppress the formation of conductive paths in the separator, and it is difficult to suppress the manganese shuttle reaction as described above, and the self-discharge suppressing effect is insufficient. .

本発明は、このような課題に鑑みなされたものであり、電池内にコバルトおよびマンガンが含まれる場合であっても、自己放電が抑制されたニッケル水素蓄電池を提供することにある。   This invention is made | formed in view of such a subject, Even if it is a case where cobalt and manganese are contained in a battery, it is providing the nickel hydride storage battery by which self-discharge was suppressed.

本発明の一局面は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータと、アルカリ電解液とを含み、
前記負極活物質は、水素を電気化学的に吸蔵および放出可能な水素吸蔵合金を含み、
前記正極活物質は、ニッケル化合物を含み、
前記正極および前記負極の少なくともいずれか一方は、マンガンを含み、
前記正極および前記負極の少なくともいずれか一方は、コバルトを含み、
前記セパレータは、厚みTを有し、かつマンガンおよびコバルトを含み、
前記セパレータを、前記正極側の表面を含む厚み0.35Tの正側領域と、前記負極側の表面を含む厚み0.35Tの負側領域と、前記正側領域および前記負側領域以外の厚み0.3Tを有する中央領域とに区分するとき、
前記正側領域におけるマンガンの存在確率XMnpと、前記中央領域におけるマンガンの存在確率XMncとは、XMnp>XMncを満たし、
前記正側領域におけるコバルトの存在確率XCopと、前記中央領域におけるコバルトの存在確率XCocとは、XCop>XCocを満たす、ニッケル水素蓄電池に関する。
One aspect of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an alkaline electrolyte.
The negative electrode active material includes a hydrogen storage alloy capable of electrochemically storing and releasing hydrogen,
The positive electrode active material includes a nickel compound,
At least one of the positive electrode and the negative electrode contains manganese,
At least one of the positive electrode and the negative electrode contains cobalt,
The separator has a thickness T and contains manganese and cobalt;
The separator includes a positive side region having a thickness of 0.35T including the surface on the positive electrode side, a negative side region having a thickness of 0.35T including the surface on the negative electrode side, and a thickness other than the positive side region and the negative side region. When partitioning into a central region with 0.3T,
The positive side existence probability of the manganese in the region X MNP, and the presence of manganese probability in the central region X Mnc satisfies X Mnp> X Mnc,
The cobalt existence probability X Cop in the positive region and the cobalt existence probability X Coc in the central region relate to a nickel metal hydride storage battery that satisfies X Cop > X Coc .

本発明の上記局面によれば、ニッケル水素蓄電池の電極内にコバルトおよびマンガンが含まれる場合であっても、保存時の内部短絡および正極活物質の還元が抑制され、自己放電を抑制することができる。自己放電が抑制されることで、信頼性の高いニッケル水素蓄電池を得ることができる。   According to the above aspect of the present invention, even when cobalt and manganese are contained in the electrode of the nickel-metal hydride storage battery, internal short circuit during storage and reduction of the positive electrode active material are suppressed, and self-discharge is suppressed. it can. By suppressing self-discharge, a highly reliable nickel metal hydride storage battery can be obtained.

図1は、本発明の一実施形態に係る円筒形ニッケル水素蓄電池の一部を切り欠いた概略斜視図である。FIG. 1 is a schematic perspective view in which a part of a cylindrical nickel-metal hydride storage battery according to an embodiment of the present invention is cut away. 図2は、コバルトおよびマンガンを含まない水素吸蔵合金を負極活物質として含む負極を用いたニッケル水素蓄電池において、負極へのコバルトまたはマンガンの添加による保存時の容量劣化への影響を示すグラフである。FIG. 2 is a graph showing the influence on capacity deterioration during storage due to the addition of cobalt or manganese to the negative electrode in a nickel-metal hydride storage battery using a negative electrode containing a hydrogen storage alloy containing no cobalt and manganese as a negative electrode active material. .

まず、以下に、図2を参照して、ニッケル水素蓄電池の自己放電のメカニズムについて説明する。
図2は、コバルトおよびマンガンを含まない水素吸蔵合金を負極活物質として含む負極を用いたニッケル水素蓄電池において、負極へのコバルトまたはマンガンの添加による保存時の容量劣化への影響を示すグラフである。コバルトおよびマンガンの溶出の影響を把握し易いように、コバルト金属およびマンガン金属をそれぞれ添加剤として負極に添加した。水素吸蔵合金100質量部に対して、コバルト金属の添加量は2.0質量部であり(電池2)、マンガン金属の添加量は1.0質量部(電池3)とした。電池1では、負極に添加剤を添加しなかった。水素吸蔵合金としては、Ce2Ni7型(A27型)結晶構造を有するものを用いた。電池1〜電池3には、共通して、正極活物質としての水酸化ニッケルと、導電剤としてのオキシ水酸化コバルトとを含む正極を用いた。
First, the mechanism of self-discharge of the nickel metal hydride storage battery will be described below with reference to FIG.
FIG. 2 is a graph showing the influence on capacity deterioration during storage due to the addition of cobalt or manganese to the negative electrode in a nickel-metal hydride storage battery using a negative electrode containing a hydrogen storage alloy containing no cobalt and manganese as a negative electrode active material. . Cobalt metal and manganese metal were added to the negative electrode as additives, respectively, so that the influence of elution of cobalt and manganese could be easily understood. The amount of cobalt metal added was 2.0 parts by mass (battery 2) and the amount of manganese metal added was 1.0 part by mass (battery 3) with respect to 100 parts by mass of the hydrogen storage alloy. In Battery 1, no additive was added to the negative electrode. As the hydrogen storage alloy, an alloy having a Ce 2 Ni 7 type (A 2 B 7 type) crystal structure was used. The batteries 1 to 3 commonly used a positive electrode containing nickel hydroxide as a positive electrode active material and cobalt oxyhydroxide as a conductive agent.

電池を、20℃の環境温度下、0.1Cの充電電流で16時間充電し、60分間休止し、0.2Cの放電電流で0.9Vの終止電圧まで放電し、このときの放電容量(初期放電容量)を求めた。次いで、20℃の環境温度下、電池を0.1Cの充電電流で16時間充電し、充電した電池を、65℃の環境温度下で保存した。電池を所定期間保存した後に放電容量を測定し、初期放電容量に対する保存後の放電容量の比率(容量維持率(%))を求めた。図2は、このときの保存期間(日)と、容量維持率(%)との関係を示すグラフである。電池1〜電池3の結果は、それぞれの5個の電池の平均値である。なお、電池2および3については、保存後(7日、14日、21日、28日および35日保存後)の電池の内部抵抗を、交流インピーダンス法により、液体窒素冷却下、交流電流の周波数1kHzで測定した。   The battery was charged at an ambient temperature of 20 ° C. with a charging current of 0.1 C for 16 hours, rested for 60 minutes, discharged to a final voltage of 0.9 V with a discharging current of 0.2 C, and the discharge capacity ( The initial discharge capacity was determined. Next, the battery was charged at an ambient temperature of 20 ° C. with a charging current of 0.1 C for 16 hours, and the charged battery was stored at an ambient temperature of 65 ° C. The discharge capacity was measured after the battery was stored for a predetermined period, and the ratio of the discharge capacity after storage to the initial discharge capacity (capacity maintenance ratio (%)) was determined. FIG. 2 is a graph showing the relationship between the storage period (days) and the capacity retention rate (%) at this time. The results for Battery 1 to Battery 3 are the average values for each of the five batteries. For batteries 2 and 3, the internal resistance of the battery after storage (7 days, 14, 21, 28, and 35 days) was measured by the AC impedance method under liquid nitrogen cooling and the frequency of the AC current. Measurement was performed at 1 kHz.

コバルトおよびマンガンを含まない負極を用いた電池1では、35日保存後の容量維持率は66%であり、保存中の容量維持率の減少も緩やかであった。コバルト金属を添加した負極を用いた電池2では、容量維持率は、7日保存後に60%にまで低下し、保存期間が14日以上になると、0%になった。保存後の電池2は、4〜150MΩの内部抵抗値を示し、保存中に内部短絡が発生していることが確認された。これは、保存中に負極からコバルトが溶出して、セパレータ中に析出し、正極と負極との間を短絡させたためと考えられる。   In the battery 1 using the negative electrode containing no cobalt and manganese, the capacity retention rate after storage for 35 days was 66%, and the decrease in the capacity retention rate during storage was moderate. In the battery 2 using the negative electrode to which cobalt metal was added, the capacity retention ratio decreased to 60% after 7 days of storage, and became 0% when the storage period was 14 days or longer. The battery 2 after storage exhibited an internal resistance value of 4 to 150 MΩ, and it was confirmed that an internal short circuit occurred during storage. This is probably because cobalt was eluted from the negative electrode during storage and deposited in the separator, thereby short-circuiting the positive electrode and the negative electrode.

マンガン金属を添加した負極を用いた電池3では、保存日数が増加するにつれて、容量維持率が低下し、35日保存後の容量維持率は28%となった。図2に示されるように、電池3と電池2とでは、保存時の容量維持率の挙動は明らかに異なる。保存後の電池3では、内部抵抗値は観測されず、正極と負極との間で内部短絡は発生していないことが確認された。マンガンは、アルカリ電解液に対する溶解性が高いことから、電池3でも、マンガンの溶出は起きていると考えられる。しかし、電池3では、内部短絡が見られないことから、溶出したマンガンが仮にセパレータ中に析出したとしても、析出物の導電性はコバルトの場合ほど高くないと考えられる。   In the battery 3 using the negative electrode to which manganese metal was added, the capacity retention ratio decreased as the storage days increased, and the capacity retention ratio after storage for 35 days was 28%. As shown in FIG. 2, the battery 3 and the battery 2 clearly differ in the behavior of the capacity retention rate during storage. In the battery 3 after storage, no internal resistance value was observed, and it was confirmed that no internal short circuit occurred between the positive electrode and the negative electrode. Manganese is highly soluble in an alkaline electrolyte, so it is considered that even in the battery 3, elution of manganese occurs. However, in the battery 3, since an internal short circuit is not observed, even if the eluted manganese is precipitated in the separator, the conductivity of the precipitate is not as high as in the case of cobalt.

電池3の負極に添加したマンガン金属の質量から、マンガン金属の1電子当たりの電気容量を計算したところ、44.6mAhとなった。一方、図2からは、保存期間が21日以上になると、電池1と電池3との容量維持率の差は、10%を越えており、容量の差に換算すると、190mAhを超える。つまり、保存期間が21日以上になると、マンガン金属の電気容量をはるかに超える容量低下が起きている。   From the mass of the manganese metal added to the negative electrode of the battery 3, the electric capacity per electron of the manganese metal was calculated to be 44.6 mAh. On the other hand, from FIG. 2, when the storage period is 21 days or more, the difference in capacity maintenance rate between the battery 1 and the battery 3 exceeds 10%, and when converted to the difference in capacity, it exceeds 190 mAh. That is, when the storage period is 21 days or more, a capacity drop far exceeding the electric capacity of manganese metal occurs.

マンガン金属は、アルカリ電解液に二価のマンガンイオン(Mn(II))の状態で溶出し易いため、電解液中には、マンガンイオンが存在していると考えられる。電池3では、マンガンイオンが、容量が低下する反応に触媒的に関与することで、容量低下が顕著になっていると推測される。マンガンイオンが触媒的に繰り返し作用するためには、マンガンイオンは、電池内で酸化と還元とを繰り返し、価数が変化していると考えられる。つまり、マンガンイオンが電池内で正極と負極との間を移動して、正極での酸化(Mn(II)からMn(III)への酸化)と負極での還元(Mn(III)からMn(II)への還元)とを繰り返すシャトル反応が起きていると考えられる。そして、正極でマンガンイオンが酸化によって失った電子は、正極に存在する酸化状態の正極活物質であるオキシ水酸化ニッケルの還元(つまり、放電反応)に消費されると推測される。この放電反応は、マンガンイオンが触媒的に作用することで繰り返し起こり、その結果、電池3では図2に示すように自己放電が加速されると考えられる。   Manganese metal is likely to be eluted in the alkaline electrolyte in the form of divalent manganese ions (Mn (II)), so it is considered that manganese ions are present in the electrolyte. In the battery 3, it is presumed that the decrease in capacity is remarkable because manganese ions are catalytically involved in the reaction in which the capacity decreases. In order for manganese ions to repeatedly act catalytically, it is considered that manganese ions are repeatedly oxidized and reduced in the battery, and the valence is changed. That is, manganese ions move between the positive electrode and the negative electrode in the battery, and oxidation at the positive electrode (oxidation from Mn (II) to Mn (III)) and reduction at the negative electrode (Mn (III) to Mn ( It is considered that a shuttle reaction that repeats reduction to II) occurs. And it is estimated that the electron which the manganese ion lost in the positive electrode by oxidation is consumed for reduction | restoration (namely, discharge reaction) of the nickel oxyhydroxide which is the positive electrode active material of the oxidation state which exists in a positive electrode. This discharge reaction is repeatedly caused by the action of manganese ions as a catalyst. As a result, it is considered that self-discharge is accelerated in the battery 3 as shown in FIG.

上記のような知見に基づき、セパレータの改良を検討したところ、セパレータの正極側の領域(正側領域とも言う)において、マンガンおよびコバルトの双方を、セパレータの中央領域よりも多く存在させることで、ニッケル水素蓄電池において、自己放電を顕著に抑制することができることが明らかとなった。
以下に、適宜図面を参照しながら、本発明の一実施形態に係るニッケル水素蓄電池についてより詳細に説明する。
Based on the above findings, when the improvement of the separator was examined, in the region on the positive electrode side of the separator (also referred to as the positive region), both manganese and cobalt are present more than the central region of the separator, It became clear that self-discharge can be remarkably suppressed in nickel-metal hydride storage batteries.
Hereinafter, a nickel-metal hydride storage battery according to an embodiment of the present invention will be described in more detail with reference to the drawings as appropriate.

本発明の実施形態に係るニッケル水素蓄電池は、正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、正極および負極の間に介在するセパレータと、アルカリ電解液とを含む。負極活物質は、水素を電気化学的に吸蔵および放出可能な水素吸蔵合金を含み、正極活物質は、ニッケル化合物を含む。正極および負極の少なくともいずれか一方は、マンガンを含み、正極および負極の少なくともいずれか一方は、コバルトを含む。そして、セパレータは、厚みTを有し、かつマンガンおよびコバルトを含む。セパレータを、正極側の表面を含む厚み0.35Tの正側領域と、負極側の表面を含む厚み0.35Tの負側領域と、正側領域および負側領域以外の厚み0.3Tを有する中央領域とに区分するとき、正側領域におけるマンガンの存在確率XMnpと、中央領域におけるマンガンの存在確率XMncとは、XMnp>XMncを満たし、正側領域におけるコバルトの存在確率XCopと、中央領域におけるコバルトの存在確率XCocとは、XCop>XCocを満たす。 A nickel metal hydride storage battery according to an embodiment of the present invention includes a positive electrode including a positive electrode active material, a negative electrode including a negative electrode active material, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an alkaline electrolyte. The negative electrode active material includes a hydrogen storage alloy capable of electrochemically storing and releasing hydrogen, and the positive electrode active material includes a nickel compound. At least one of the positive electrode and the negative electrode contains manganese, and at least one of the positive electrode and the negative electrode contains cobalt. The separator has a thickness T and contains manganese and cobalt. The separator has a positive region having a thickness of 0.35T including the surface on the positive electrode side, a negative region having a thickness of 0.35T including the surface on the negative electrode side, and a thickness of 0.3T other than the positive region and the negative region. when divided into a central region, and the existence probability X MNP manganese in the positive region, and the presence of manganese probability X Mnc in the central region, X Mnp> X Mnc met, the existence probability of the cobalt in the positive region X Cop And the existence probability X Coc of cobalt in the central region satisfies X Cop > X Coc .

ニッケル水素蓄電池の電極に、マンガンが含まれる場合、電池の保存中に、上記のようなマンガンの酸化還元が繰り返されるシャトル反応が起こることで、自己放電が加速されると考えられる。また、電極にコバルトが含まれる場合、電池の保存中にコバルトが溶出し、溶出したコバルトがセパレータ内で析出して内部短絡を引き起こし、これによっても、自己放電が起こる。   When manganese is contained in the electrode of the nickel-metal hydride storage battery, it is considered that self-discharge is accelerated by a shuttle reaction in which oxidation and reduction of manganese as described above occurs repeatedly during storage of the battery. Moreover, when cobalt is contained in an electrode, cobalt elutes during preservation | save of a battery, the eluted cobalt precipitates in a separator, causes an internal short circuit, and self-discharge also arises by this.

本発明の実施形態によれば、セパレータの正側領域が、中央領域よりも多い存在確率でマンガンおよびコバルトを含むことで、電池の保存中の内部短絡が抑制され、保存中に自己放電が加速度的に増加することも抑制される。その結果、電池内(具体的には、電極)にコバルトおよびマンガンが含まれるにもかかわらず、自己放電を抑制することができる。よって、自己放電に伴う容量低下を抑制することができ(つまり、保存特性を高めることができ)、電池の信頼性を高めることができる。   According to the embodiment of the present invention, the positive side region of the separator contains manganese and cobalt with a higher probability of existence than the central region, so that internal short circuit during battery storage is suppressed, and self-discharge is accelerated during storage. Increase is also suppressed. As a result, self-discharge can be suppressed even though cobalt and manganese are contained in the battery (specifically, the electrode). Therefore, the capacity | capacitance fall accompanying self-discharge can be suppressed (that is, a storage characteristic can be improved) and the reliability of a battery can be improved.

自己放電の加速度的な増加が抑制されることから、保存中の、正極界面でのオキシ水酸化ニッケルから水酸化ニッケルへの還元反応(つまり、放電反応)が抑制されると考えられる。このような放電反応の抑制は、電極界面におけるマンガンイオンの酸化還元が抑制されることによるものと考えられる。そのため、本発明の実施形態に係るニッケル水素蓄電池では、電極からマンガンイオンが溶出しても、マンガンイオンはセパレータの正側領域内に固定化(またはトラップ)されると考えられる。このようなマンガンイオンの固定化は、正側領域内に含まれるコバルトによるものと考えられ、正側領域内に存在するコバルトは、マンガンイオンに対するアンカー効果を有していると推測される。このように、本発明の実施形態によれば、セパレータの、特に正側領域にマンガンイオンをトラップすることができる。よって、正極および負極の界面でマンガンイオンの酸化還元が繰り返されるシャトル反応が抑制され、これに伴う自己放電を抑制することができる。このようなマンガンが関与する自己放電は、正極でのオキシ水酸化ニッケルの還元により起こるため、特に、セパレータの正側領域でマンガンイオンをトラップすることが重要である。   Since the acceleration increase of self-discharge is suppressed, it is considered that the reduction reaction (that is, discharge reaction) from nickel oxyhydroxide to nickel hydroxide at the positive electrode interface during storage is suppressed. Such suppression of the discharge reaction is thought to be due to suppression of oxidation / reduction of manganese ions at the electrode interface. Therefore, in the nickel metal hydride storage battery according to the embodiment of the present invention, it is considered that manganese ions are immobilized (or trapped) in the positive region of the separator even if manganese ions are eluted from the electrodes. Such immobilization of manganese ions is considered to be due to cobalt contained in the positive region, and it is presumed that cobalt present in the positive region has an anchoring effect on manganese ions. Thus, according to the embodiment of the present invention, manganese ions can be trapped particularly in the positive region of the separator. Therefore, the shuttle reaction in which the oxidation and reduction of manganese ions is repeated at the interface between the positive electrode and the negative electrode is suppressed, and the self-discharge associated therewith can be suppressed. Such self-discharge involving manganese occurs due to reduction of nickel oxyhydroxide at the positive electrode, so it is particularly important to trap manganese ions in the positive region of the separator.

本発明の実施形態によれば、電池の保存中に内部短絡が発生することも抑制される。これは、電極からコバルトが溶出しても、セパレータ内にコバルトの析出による導電パスの形成が抑制されることによるものである。コバルトの析出が抑制されるメカニズムは定かではないが、正側領域において、中央領域よりも多くのコバルトおよびマンガン(特に、マンガン)を含むことで、コバルトの析出による導電パスの形成がブロックされているのではないかと考えられる。   According to the embodiment of the present invention, occurrence of an internal short circuit during battery storage is also suppressed. This is because even if cobalt is eluted from the electrode, formation of a conductive path due to deposition of cobalt in the separator is suppressed. The mechanism by which cobalt deposition is suppressed is not clear, but the positive region contains more cobalt and manganese (especially manganese) than the central region, thereby blocking the formation of a conductive path due to cobalt deposition. It is thought that there is.

また、コバルトの析出による導電パスの形成は、正側領域にトラップされたマンガンによってもブロックされると考えられる。この詳細も定かではないが、次のようなメカニズムによると考えられる。まず、アルカリ電解液に対する溶解性は、コバルトよりもマンガンが高いため、電極からのマンガンイオンの溶出はコバルトイオンの溶出よりも速やかに起こると考えられる。溶出したマンガンイオンは、正側領域内に上記のようにトラップされるが、このときトラップされたマンガンは、コバルトの析出物よりも導電性が低い(特に、絶縁性の)成分(マンガンを含む析出物など)として正側領域に存在していると考えられる。このようなマンガン成分の付着が先に起こることで、コバルトの析出物の成長が抑制され、導電パスの形成が阻害され、内部短絡が抑制されると考えられる。   In addition, it is considered that the formation of the conductive path due to the deposition of cobalt is blocked by manganese trapped in the positive region. The details are not clear, but are thought to be due to the following mechanism. First, since manganese has higher solubility in alkaline electrolyte than cobalt, it is thought that elution of manganese ions from the electrode occurs more rapidly than elution of cobalt ions. The eluted manganese ions are trapped in the positive region as described above. At this time, the trapped manganese contains a component (especially insulating) having a conductivity lower than that of the cobalt precipitate. Precipitates etc.) are considered to exist in the positive region. It is considered that such adhesion of the manganese component occurs first, thereby suppressing the growth of cobalt precipitates, inhibiting the formation of conductive paths, and suppressing internal short circuits.

正側領域内にコバルトの微細な析出物が形成された場合、正側領域内にトラップされたマンガン成分(マンガンを含む析出物など)が、セパレータ内を移動して、負極の界面に到達することが抑制されると考えられる。そのため、負極の界面でのマンガンイオンの還元も抑制することができ、その結果、マンガンの酸化還元を繰り返すシャトル反応も抑制されると考えられる。   When fine cobalt precipitates are formed in the positive region, manganese components (such as precipitates containing manganese) trapped in the positive region move through the separator and reach the negative electrode interface. This is considered to be suppressed. Therefore, it is considered that the reduction of manganese ions at the negative electrode interface can be suppressed, and as a result, the shuttle reaction that repeats the oxidation and reduction of manganese is also suppressed.

自己放電の抑制効果は、正側領域内にマンガンまたはコバルトのみを存在させても、不十分である。これらのことを考慮すると、本発明では、正側領域内に、マンガンおよびコバルトが存在することで、マンガンが関与するシャトル反応とコバルトの析出による導電パスの形成が総合的に抑制され、その結果、自己放電が大きく抑制されるものと考えられる。   Even if only manganese or cobalt is present in the positive region, the self-discharge suppressing effect is insufficient. Considering these things, in the present invention, the presence of manganese and cobalt in the positive region comprehensively suppresses the shuttle reaction involving manganese and the formation of a conductive path due to the precipitation of cobalt. It is considered that self-discharge is greatly suppressed.

電極からのマンガンおよびコバルトの溶出は、高温環境下で、および/または保存期間が長期になるほど、顕著になり、自己放電による容量低下が大きくなる。本発明の実施形態によれば、このようなマンガンおよびコバルトの溶出が顕著になる保存条件下であっても、自己放電およびこれに伴う容量低下を抑制することができる。   The elution of manganese and cobalt from the electrode becomes more prominent under a high temperature environment and / or as the storage period becomes longer, and the capacity reduction due to self-discharge increases. According to the embodiment of the present invention, it is possible to suppress the self-discharge and the accompanying capacity reduction even under the storage conditions in which the elution of manganese and cobalt becomes remarkable.

以下に、本発明の一実施形態に係るニッケル水素蓄電池の構成要素について、より詳細に説明する。
(セパレータ)
セパレータは、正極側の表面を含む正側領域と、負極側の表面を含む負側領域と、正側領域および負側領域以外の中央領域とに区分される。セパレータの厚みがTであるとき、正側領域の厚みは0.35Tであり、負側領域の厚みは0.35Tであり、中央領域の厚みは0.3Tである。なお、セパレータの厚みTは、平均厚みである。
Below, the component of the nickel hydride storage battery which concerns on one Embodiment of this invention is demonstrated in detail.
(Separator)
The separator is divided into a positive region including a positive electrode surface, a negative region including a negative electrode surface, and a central region other than the positive region and the negative region. When the thickness of the separator is T, the thickness of the positive region is 0.35T, the thickness of the negative region is 0.35T, and the thickness of the central region is 0.3T. The separator thickness T is an average thickness.

セパレータは、多孔質構造を有することが好ましい。多孔質構造は、微多孔膜および不織布のいずれの構造であってもよい。微多孔膜および不織布には、ニッケル水素蓄電池において公知のセパレータ材料が使用できる。このような材料としては、樹脂、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン(PP)、エチレン−プロピレン共重合体などのポリオレフィン樹脂;芳香族ポリアミドなどのポリアミド樹脂;ポリ酢酸ビニルまたはそのケン化物などのビニル樹脂;アクリル樹脂;セルロースまたはその誘導体(セルロースエーテル、セルロースエステルなど);フッ素樹脂などが挙げられる。これらの材料は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。これらの材料のうち、ポリオレフィン樹脂が好ましい。正側領域にマンガンおよびコバルトを分布させ易い観点から、多孔質構造は、繊維の不織布構造であることが好ましい。繊維を構成する材料として上記のような材料を使用することができる。   The separator preferably has a porous structure. The porous structure may be any structure of a microporous film and a nonwoven fabric. A well-known separator material in a nickel metal hydride storage battery can be used for the microporous membrane and the nonwoven fabric. Examples of such materials include resins such as polyolefin resins such as polyethylene, polypropylene (PP), and ethylene-propylene copolymers; polyamide resins such as aromatic polyamides; vinyl resins such as polyvinyl acetate or saponified products thereof; acrylics Resins; Cellulose or derivatives thereof (cellulose ether, cellulose ester, etc.); Fluororesin and the like. These materials can be used singly or in combination of two or more. Of these materials, polyolefin resins are preferred. From the viewpoint of easy distribution of manganese and cobalt in the positive region, the porous structure is preferably a fiber nonwoven fabric structure. The above materials can be used as the material constituting the fiber.

不織布構造を構成する繊維の平均繊維径は、例えば、0.8〜20μm、好ましくは1〜15μmである。
セパレータを構成する不織布の目付は、マンガンおよびコバルトを含有させる前の状態で、例えば、30〜75g/m2、好ましくは30〜60g/m2である。
The average fiber diameter of the fibers constituting the nonwoven fabric structure is, for example, 0.8 to 20 μm, preferably 1 to 15 μm.
The basis weight of the nonwoven fabric constituting the separator is, for example, 30 to 75 g / m 2 , preferably 30 to 60 g / m 2 in a state before containing manganese and cobalt.

セパレータを構成する不織布は、アルカリ電解液に対する濡れ性を高める観点から、親水化処理されたものであってもよい。例えば、ポリオレフィン樹脂を含む不織布では、親水化処理してセパレータに使用することが好ましい。不織布の親水化処理方法は、特に制限されず、例えば、硫酸処理、フッ素処理、プラズマ処理などの公知の方法が利用できる。   The nonwoven fabric constituting the separator may be subjected to a hydrophilic treatment from the viewpoint of enhancing the wettability with respect to the alkaline electrolyte. For example, in the case of a nonwoven fabric containing a polyolefin resin, it is preferable to use it as a separator after hydrophilization. The method for hydrophilizing the nonwoven fabric is not particularly limited, and known methods such as sulfuric acid treatment, fluorine treatment, and plasma treatment can be used.

セパレータの厚み(平均厚み)Tは、例えば、30〜500μmの範囲から適宜選択できる。セパレータが微多孔膜構造である場合、セパレータの厚みTは、例えば、30〜150μm、好ましくは50〜130μmである。セパレータが不織布構造を含む場合、セパレータの厚みTは、例えば、50〜500μmであり、好ましくは50〜200μmまたは70〜150μmである。   The thickness (average thickness) T of the separator can be appropriately selected from the range of 30 to 500 μm, for example. When the separator has a microporous membrane structure, the thickness T of the separator is, for example, 30 to 150 μm, preferably 50 to 130 μm. When a separator contains a nonwoven fabric structure, the thickness T of a separator is 50-500 micrometers, for example, Preferably it is 50-200 micrometers or 70-150 micrometers.

本発明の実施形態に係るニッケル水素蓄電池において、セパレータは、中央領域に比べ、正側領域にマンガンおよびコバルトを多く含んでいる。つまり、正側領域におけるマンガンの存在確率XMnpと、中央領域におけるマンガンの存在確率XMncとは、XMnp>XMncを満たし、正側領域におけるコバルトの存在確率XCopと、中央領域におけるコバルトの存在確率XCocとは、XCop>XCocを満たす。そのため、上記のように、電池の保存時の自己放電を大きく抑制することができる。 In the nickel-metal hydride storage battery according to the embodiment of the present invention, the separator contains more manganese and cobalt in the positive region than in the central region. That is, the existence probability X MNP manganese in the positive region, and the presence of manganese probability X Mnc in the central region, X MNP> meets X Mnc, the existence probability X Cop cobalt in the positive region, the cobalt in the central region The existence probability X Coc satisfies X Cop > X Coc . Therefore, as described above, self-discharge during storage of the battery can be greatly suppressed.

正側領域がマンガンおよびコバルトを含む一方で、中央領域は、マンガンおよびコバルトをできるだけ含まないことが好ましい。理由は定かではないが、中央領域が、マンガンおよびコバルトを含まない場合、電極から溶出したコバルトの析出による導電パスの形成が抑制され易いものと考えられる。従って、中央領域におけるマンガンおよびコバルトの存在確率を低くすることで、自己放電を抑制する効果がさらに高くなる。このような観点から、XMnpとXMncとの比:XMnc/XMnpは、好ましくはXMnc/XMnp≦0.2であり、さらに好ましくはXMnc/XMnp≦0.1(または≦0.09)である。XCopとXCocとの比:XCoc/XCopは、好ましくはXCoc/XCop≦0.2であり、さらに好ましくはXCoc/XCop≦0.1(または≦0.08)である。 Preferably, the positive region contains manganese and cobalt, while the central region contains as little manganese and cobalt as possible. The reason is not clear, but when the central region does not contain manganese and cobalt, it is considered that formation of a conductive path due to deposition of cobalt eluted from the electrode is easily suppressed. Therefore, the effect of suppressing self-discharge is further increased by reducing the existence probability of manganese and cobalt in the central region. From this point of view, the ratio of X Mnp to X Mnc : X Mnc / X Mnp is preferably X Mnc / X Mnp ≦ 0.2, and more preferably X Mnc / X Mnp ≦ 0.1 (or ≦ 0.09). Ratio of X Cop to X Coc : X Coc / X Cop is preferably X Coc / X Cop ≦ 0.2, more preferably X Coc / X Cop ≦ 0.1 (or ≦ 0.08). is there.

正側領域において、内側よりも表面側において、マンガンおよびコバルトの含有量を多くしてもよい。表面側の含有量を多くすることで、自己放電を抑制する効果をさらに高めることができる。例えば、正側領域のうち、正極側の表面を含む厚み0.2Tの領域Aにおけるマンガンの存在確率をXMnpa、正側領域のうち領域A以外の領域Bにおけるマンガンの存在確率をXMnpbとするとき、XMnpa>XMnpbであることが好ましい。また、領域Aにおけるコバルトの存在確率をXCopa、領域Bにおけるコバルトの存在確率をXCopbとするとき、XCopa>XCopbであることが好ましい。 In the positive region, the content of manganese and cobalt may be increased on the surface side than on the inner side. By increasing the content on the surface side, the effect of suppressing self-discharge can be further enhanced. For example, among the positive region, the positive electrode side of the existence probability of the manganese in the region A having a thickness of 0.2T comprising surface X Mnpa, the existence probability of the manganese in the region B other than the region A of the positive-side region and the X Mnpb In this case , it is preferable that X Mnpa > X Mnpb . Further, when the Cob existence probability in the region A is X Copa and the Cob existence probability in the region B is X Copb , it is preferable that X Copa > X Copb .

MnpaとXMnpbとの比:XMnpb/XMnpaは、好ましくはXMnpb/XMnpa≦0.5であり、さらに好ましくはXMnpb/XMnpa≦0.4(または≦0.3)である。XCopaとXCopbとの比:XCopb/XCopaは、好ましくはXCopb/XCopa≦0.5であり、さらに好ましくはXCopb/XCopa≦0.4(または≦0.3)である。 X Mnpa to X Mnpb ratio: X Mnpb / X Mnpa is preferably X Mnpb / X Mnpa ≦ 0.5, more preferably X Mnpb / X Mnpa ≦ 0.4 (or ≦ 0.3). is there. Ratio of X Copa to X Copb : X Copb / X Copa is preferably X Copb / X Copa ≦ 0.5, more preferably X Copb / X Copa ≦ 0.4 (or ≦ 0.3). is there.

セパレータは、負側領域に、マンガンおよび/またはコバルト(好ましくはマンガンおよびコバルト)を含んでいてもよい。この場合、自己放電の抑制効果をさらに高めることができる。これは、負側領域でも、コバルトの析出物の成長をさらに抑制でき、マンガンイオンをトラップして、負極の界面でのマンガンイオンの還元を抑制することができることによるものと考えられる。   The separator may contain manganese and / or cobalt (preferably manganese and cobalt) in the negative region. In this case, the self-discharge suppressing effect can be further enhanced. This is considered to be because the growth of cobalt precipitates can be further suppressed even in the negative side region, and manganese ions can be trapped to reduce the reduction of manganese ions at the negative electrode interface.

負側領域におけるマンガンの存在確率XMnnは、中央領域におけるマンガンの存在確率XMncと同程度であってもよく、XMncより多くてもよい(つまり、XMnc≦XMnn)。XMnnは、XMnpよりも多くても(つまり、XMnn>XMnpであっても)よいが、XMnpと同程度かまたはそれ以下(つまり、XMnn≦XMnp)であることが好ましい。ただし、XMnc<XMnpである必要がある。 Existence probability X Mnn manganese in the negative-side region may be the existence probability X Mnc comparable manganese in the central region may be greater than X Mnc (i.e., X Mnc ≦ X Mnn). X Mnn, even more than X MNP (i.e., X Mnn> even X MNP) good but, X MNP comparable to or less than (i.e., X Mnn ≦ X Mnp) is preferably . However, X Mnc <X Mnp needs to be satisfied .

負側領域におけるコバルトの存在確率XConは、中央領域におけるコバルトの存在確率XCocよりも小さくてもよいが、XCocと同程度かまたはXCocより多い方(つまり、XCoc≦XCon)が好ましい。XConは、XCopよりも多くても(つまり、XCon>XCopであっても)よいが、XCopと同程度かまたはそれ以下(つまり、XCon≦XCop)であることが好ましい。ただし、XCoc<XCopである必要がある。 Towards the presence of cobalt probability in the negative-side region X Con may be smaller than the existence probability X Coc cobalt in the central region, more than X Coc comparable or X Coc (i.e., X Coc ≦ X Con) Is preferred. X Con, even more than X Cop (i.e., X Con> even X Cop) good but, X Cop comparable to or less than (i.e., X Con ≦ X Cop) is preferably . However, X Coc <X Cop needs to be satisfied.

負側領域にマンガンを含む場合、XMnnとXMncとの比:XMnc/XMnnは、好ましくはXMnc/XMnn≦0.2であり、さらに好ましくはXMnc/XMnn≦0.1(または≦0.05)である。負側領域にコバルトを含む場合、XConとXCocとの比:XCoc/XConは、好ましくはXCoc/XCon≦0.2であり、さらに好ましくはXCoc/XCon≦0.1である。 When manganese is contained in the negative side region, the ratio of X Mnn to X Mnc : X Mnc / X Mnn is preferably X Mnc / X Mnn ≦ 0.2, more preferably X Mnc / X Mnn ≦ 0. 1 (or ≦ 0.05). When cobalt is contained in the negative region, the ratio of X Con to X Coc : X Coc / X Con is preferably X Coc / X Con ≦ 0.2, and more preferably X Coc / X Con ≦ 0. 1.

負側領域においても、内側よりも表面側において、マンガンおよびコバルトの含有量を多くしてもよい。表面側の含有量を多くすることで、自己放電を抑制する効果をさらに高めることができる。例えば、負側領域のうち、負極側の表面を含む厚み0.2Tの領域Cにおけるマンガンの存在確率をXMnnc、負側領域のうち領域C以外の領域Dにおけるマンガンの存在確率をXMnndとするとき、XMnnc>XMnndであることが好ましい。また、領域Cにおけるコバルトの存在確率をXConc、領域Dにおけるコバルトの存在確率をXCondとするとき、XConc>XCondであることが好ましい。 Also in the negative region, the contents of manganese and cobalt may be increased on the surface side than on the inner side. By increasing the content on the surface side, the effect of suppressing self-discharge can be further enhanced. For example, among the negative region, the negative electrode side of the existence probability of the manganese in the region C having a thickness of 0.2T comprising surface X Mnnc, and X Mnnd the existence probability of the manganese in the region D other than the region C of the negative region In this case , it is preferable that X Mnnc > X Mnnd . Moreover, the existence probability of the cobalt in the region C X Conc, when the existence probability of the cobalt in the region D and X Cond, it is preferable that X Conc> X Cond.

負側領域にマンガンを含む場合、XMnncとXMnndとの比:XMnnd/XMnncは、好ましくはXMnnd/XMnnc≦0.5であり、さらに好ましくはXMnnd/XMnnc≦0.3(または≦0.2)である。負側領域にコバルトを含む場合、XConcとXCondとの比:XCond/XConcは、好ましくはXCond/XConc≦0.5であり、さらに好ましくはXCond/XConc≦0.4(または≦0.3)である。 When manganese is contained in the negative region, the ratio of X Mnnc to X Mnnd : X Mnnd / X Mnnc is preferably X Mnnd / X Mnnc ≦ 0.5, more preferably X Mnnd / X Mnnc ≦ 0. 3 (or ≦ 0.2). When cobalt is contained in the negative region, the ratio of X Conc to X Cond : X Cond / X Conc is preferably X Cond / X Conc ≦ 0.5, and more preferably X Cond / X Conc ≦ 0. 4 (or ≦ 0.3).

セパレータにおけるマンガンおよびコバルトの存在確率は、それぞれ、例えば、電池を分解して取り出したセパレータの厚み方向の断面画像を、電子線マイクロアナライザ(EPMA)で撮影した、撮影画像に基づいて求めることができる。具体的には、EPMAの撮影画像において、マンガンが分布するマンガン領域の面積およびコバルトが分布するコバルト領域の面積をそれぞれ求め、各領域全体の面積に対する割合を算出することにより存在確率を求めることができる。つまり、マンガンおよびコバルトの存在確率は、それぞれ、マンガンおよびコバルトが分布する領域の面積比率である。EPMAによる存在確率(面積比率)の算出には、必要に応じて、二値化処理を利用してもよい。例えば、セパレータの厚み方向の断面のEPMA分析において、二値化処理により、マンガン(またはコバルト)が分布する領域と、マンガン(またはコバルト)が分布しない領域とを分割し、マンガン(またはコバルト)が分布する領域の面積比率を求めてもよい。   The existence probabilities of manganese and cobalt in the separator can be obtained, for example, based on a photographed image obtained by photographing a cross-sectional image in the thickness direction of the separator taken out by disassembling the battery with an electron beam microanalyzer (EPMA). . Specifically, in the captured image of EPMA, the area of the manganese region in which manganese is distributed and the area of the cobalt region in which cobalt is distributed are obtained, and the existence probability is obtained by calculating the ratio to the area of the entire region. it can. That is, the probability of existence of manganese and cobalt is the area ratio of the region where manganese and cobalt are distributed, respectively. For the calculation of existence probability (area ratio) by EPMA, binarization processing may be used as necessary. For example, in the EPMA analysis of the cross section in the thickness direction of the separator, the binarization process divides the region where manganese (or cobalt) is distributed and the region where manganese (or cobalt) is not distributed, and manganese (or cobalt) is separated. You may obtain | require the area ratio of the area | region to distribute.

セパレータ(特に正側領域)において、マンガンが分布する領域(マンガン領域)と、コバルトが分布する領域(コバルト領域)とはできるだけ重なっていることが好ましい。マンガンとコバルトとが近くに分布することで、マンガンイオンのトラップ効果と導電パスの形成をブロックする効果とを相乗的に高めることができる。セパレータ(特に、正側領域)において、例えば、マンガン領域の面積の20%以上(特に、25%以上または30%以上)が、コバルト領域と重なっていることが好ましい。負側領域に、マンガンおよびコバルトが含まれる場合、負側領域において、マンガン領域の面積の20%以上(特に、30%以上または40%以上)が、コバルト領域と重なっていることが好ましい。   In the separator (particularly the positive region), it is preferable that the region in which manganese is distributed (manganese region) and the region in which cobalt is distributed (cobalt region) overlap as much as possible. When manganese and cobalt are distributed in the vicinity, the trapping effect of manganese ions and the effect of blocking the formation of the conductive path can be synergistically enhanced. In the separator (particularly, the positive region), for example, 20% or more (particularly, 25% or more or 30% or more) of the area of the manganese region preferably overlaps the cobalt region. When manganese and cobalt are contained in the negative side region, it is preferable that 20% or more (particularly, 30% or more or 40% or more) of the area of the manganese region overlaps the cobalt region in the negative side region.

セパレータにおけるマンガンおよびコバルトの存在確率(または分布する領域の面積比率)は、例えば、充電状態の電池におけるものであり、慣らし充放電の後、初回充電した状態の電池におけるものであることが好ましい。セパレータにおけるマンガンおよびコバルトの含有(および分布状態)は、慣らし充放電の後、初回充電し、所定期間(例えば、3ヶ月)経過した後の電池において測定してもよい。例えば、充電状態で市販されているニッケル水素蓄電池では、初回充電した状態であるため、購入後の電池について、マンガンおよびコバルトの含有(および分布状態)を評価できる。   The existence probability of manganese and cobalt (or the area ratio of the distributed region) in the separator is, for example, in a battery in a charged state, and is preferably in a battery in a state of first charge after a break-in charge / discharge. The content (and distribution state) of manganese and cobalt in the separator may be measured in the battery after the initial charge after the break-in charge and discharge and after a predetermined period (for example, 3 months) has elapsed. For example, a nickel-metal hydride storage battery that is commercially available in a charged state is in a state of being charged for the first time, and therefore the content (and distribution state) of manganese and cobalt can be evaluated for the battery after purchase.

セパレータにおいて、マンガンおよびコバルトのそれぞれの一部は、金属の形態で含まれていてもよいが、マンガンおよび/またはコバルトを含む化合物を含むことが好ましい。化合物の形態で含まれることで、導電パスの形成が抑制され易くなり、保存時の内部短絡を抑制する上で有利であると考えられる。セパレータにおいて、マンガンは、例えば、マンガン化合物およびマンガンコバルト複合化合物からなる群より選択される少なくとも一種の形態で含まれることが好ましい。セパレータにおいて、コバルトは、例えば、コバルト化合物およびマンガンコバルト複合化合物からなる群より選択される少なくとも一種の形態で含まれることが好ましい。   In the separator, a part of each of manganese and cobalt may be contained in the form of a metal, but preferably contains a compound containing manganese and / or cobalt. By being contained in the form of a compound, formation of a conductive path is easily suppressed, and it is considered advantageous for suppressing an internal short circuit during storage. In the separator, it is preferable that manganese is contained in at least one form selected from the group consisting of a manganese compound and a manganese cobalt composite compound, for example. In the separator, cobalt is preferably included in at least one form selected from the group consisting of a cobalt compound and a manganese cobalt composite compound, for example.

マンガン化合物としては、マンガン酸化物、マンガン水酸化物、マンガン塩(マンガンの無機酸塩など)、およびマンガンのハロゲン化物などが例示でき、マンガン酸化物、および/またはマンガン水酸化物が好ましい。コバルト化合物としては、コバルト酸化物、コバルト水酸化物、コバルト塩(コバルトの無機酸塩など)、およびコバルトのハロゲン化物などが例示でき、コバルト酸化物、および/またはコバルト水酸化物が好ましい。マンガンコバルト複合化合物としては、マンガンコバルト複合酸化物、およびマンガンコバルト複合水酸化物などが例示できる。セパレータの各領域(特に、正側領域および負側領域)に含まれるマンガンおよびコバルトの価数は、各領域で、同じであってもよいが、異なっていてもよい。化合物の種類も、各領域で、同じであってもよいが、異なっていてもよい。   Examples of the manganese compound include manganese oxides, manganese hydroxides, manganese salts (such as inorganic salts of manganese), and manganese halides. Manganese oxides and / or manganese hydroxides are preferred. Examples of the cobalt compound include cobalt oxide, cobalt hydroxide, cobalt salt (such as an inorganic acid salt of cobalt), and cobalt halide, and cobalt oxide and / or cobalt hydroxide are preferable. Examples of the manganese cobalt composite compound include manganese cobalt composite oxide and manganese cobalt composite hydroxide. The valences of manganese and cobalt contained in each region of the separator (in particular, the positive region and the negative region) may be the same in each region, but may be different. The type of compound may be the same in each region, but may be different.

セパレータにマンガンおよびコバルトを含有させる方法としては、例えば、湿式法(コーティング法、ゾルゲル法、析出法など)、または乾式法(CVD法、スパッタ法、蒸着法などの気相法など)などが挙げられる。湿式法では、例えば、マンガン化合物およびコバルト化合物、もしくはマンガンおよびコバルトを含む化合物を含むコーティング剤(溶液または分散液など)を、多孔質構造を有するセパレータ(微多孔膜または不織布など)の一方(または両方)の表面に塗布するコーティング法により、マンガンおよびコバルトを含有させることができる。また、ゾルゲル法または析出法などにより、多孔質構造を有するセパレータの一方(または両方)の表面にマンガンおよび/またはコバルトを含む化合物を付着させてもよい。乾式法では、上記の気相法により、マンガンおよび/またはコバルトを含む化合物を、セパレータの一方(または両方)の表面に堆積させてもよい。このように、セパレータの一方(または両方)の表面から、マンガンおよび/またはコバルトを導入することにより、正側領域(または正側領域および負側領域)におけるマンガンおよびコバルトの各存在確率を高めることができる。   Examples of the method for adding manganese and cobalt to the separator include a wet method (coating method, sol-gel method, precipitation method, etc.) or a dry method (vapor phase method such as CVD method, sputtering method, vapor deposition method, etc.). It is done. In the wet method, for example, a coating agent (such as a solution or a dispersion) containing a manganese compound and a cobalt compound or a compound containing manganese and cobalt is used as one of separators (such as a microporous film or a nonwoven fabric) having a porous structure (or Manganese and cobalt can be contained by a coating method applied to both surfaces. Alternatively, a compound containing manganese and / or cobalt may be attached to one (or both) surfaces of the separator having a porous structure by a sol-gel method or a precipitation method. In the dry method, a compound containing manganese and / or cobalt may be deposited on one (or both) surfaces of the separator by the above-described vapor phase method. In this manner, by introducing manganese and / or cobalt from one (or both) surfaces of the separator, the respective probability of existence of manganese and cobalt in the positive region (or the positive region and the negative region) is increased. Can do.

また、上記の湿式法または乾式法により、基材の表面に、マンガンおよび/またはコバルトを含む化合物の膜を形成し、この膜と接するように多孔質構造を有するセパレータ(微多孔膜、または不織布など)を重ねて、圧力を加え、セパレータに化合物を転写してもよい。基材としては、特に制限されず、樹脂または金属で形成された基材シートを用いてもよく、電極を用いてもよい。転写の際の圧力は、例えば、300〜1300gf/cm2(≒0.3〜1.3MPa)であり、好ましくは500〜1000gf/cm2(≒0.5〜1MPa)である。基材に対する化合物の適用量および/または転写の際の圧力を調節することで、セパレータ中のマンガンおよびコバルトの存在確率を調節することができる。 In addition, a separator (a microporous film or a non-woven fabric) having a porous structure so that a film of a compound containing manganese and / or cobalt is formed on the surface of the substrate by the wet method or the dry method, and is in contact with the film. Etc.) and applying pressure to transfer the compound to the separator. It does not restrict | limit especially as a base material, The base material sheet formed with resin or a metal may be used, and an electrode may be used. The pressure at the time of transfer is, for example, 300 to 1300 gf / cm 2 (≈0.3 to 1.3 MPa), and preferably 500 to 1000 gf / cm 2 (≈0.5 to 1 MPa). By adjusting the amount of the compound applied to the substrate and / or the pressure during transfer, the probability of manganese and cobalt in the separator can be adjusted.

電極の表面に上記の膜を形成して、多孔質構造を有するセパレータと積層すると、電極群または電池を作製する際に、電極の表面に形成された膜が、セパレータの電極側に転写されて、セパレータの少なくとも表面側の領域にマンガンおよび/またはコバルトが導入される。正極の表面に上記の膜を形成すると、転写により少なくとも正側領域にマンガンおよびコバルトが導入され、負極の表面に上記の膜を形成すると、転写により少なくとも負側領域にマンガンおよび/またはコバルトが導入される。このような方法で正側領域および負側領域をそれぞれ形成する場合、電極群または電池を作製する際に、電極とセパレータとに加わる圧力を適宜調節することにより、各領域におけるマンガンおよびコバルトの存在確率を調節することができる。   When the above film is formed on the surface of the electrode and laminated with a separator having a porous structure, the film formed on the surface of the electrode is transferred to the electrode side of the separator when an electrode group or a battery is manufactured. Manganese and / or cobalt is introduced into at least the surface side region of the separator. When the above film is formed on the surface of the positive electrode, manganese and cobalt are introduced into at least the positive region by transfer, and when the above film is formed on the surface of the negative electrode, manganese and / or cobalt is introduced into at least the negative region by transfer. Is done. When the positive region and the negative region are formed by such a method, the presence of manganese and cobalt in each region is adjusted by appropriately adjusting the pressure applied to the electrode and the separator when producing an electrode group or a battery. Probability can be adjusted.

(負極)
負極は、負極活物質を含み、負極活物質は、水素を電気化学的に吸蔵および放出可能な水素吸蔵合金(より具体的には、水素吸蔵合金粉末)を含む。負極は、芯材と、芯材に付着した負極活物質(または負極活物質を含む負極合剤層)とを含んでもよい。負極合剤は、必要に応じて、ニッケル水素蓄電池の負極に使用される公知の成分、例えば、結着剤、導電剤、および/または増粘剤などを添加してもよい。
(Negative electrode)
The negative electrode includes a negative electrode active material, and the negative electrode active material includes a hydrogen storage alloy (more specifically, a hydrogen storage alloy powder) capable of electrochemically storing and releasing hydrogen. The negative electrode may include a core material and a negative electrode active material (or a negative electrode mixture layer including the negative electrode active material) attached to the core material. The negative electrode mixture may be added with known components used for the negative electrode of the nickel-metal hydride storage battery, such as a binder, a conductive agent, and / or a thickener, as necessary.

負極が、マンガンおよび/またはコバルトを含む場合、マンガンおよび/またはコバルトは、上記の公知の成分に含まれていてもよく、負極活物質に含まれていてもよい。   When a negative electrode contains manganese and / or cobalt, manganese and / or cobalt may be contained in said well-known component and may be contained in the negative electrode active material.

水素吸蔵合金は、充電時にアルカリ電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき、かつ吸蔵した水素を放電時に容易に放出できるものであれば特に制限なく、ニッケル水素蓄電池の分野で公知のものが使用できる。
水素吸蔵合金としては、Mnおよび/またはCo(特に、MnおよびCo)を含むものが好ましい。このような水素吸蔵合金を用いる場合であっても、本発明の実施形態によれば、上記のようなセパレータを用いることで、自己放電を顕著に抑制することができる。
The hydrogen storage alloy is not particularly limited as long as it can store hydrogen generated electrochemically in an alkaline electrolyte during charging and can easily release the stored hydrogen during discharge, and is known in the field of nickel metal hydride storage batteries. Can be used.
As the hydrogen storage alloy, an alloy containing Mn and / or Co (particularly, Mn and Co) is preferable. Even when such a hydrogen storage alloy is used, according to the embodiment of the present invention, self-discharge can be remarkably suppressed by using the separator as described above.

水素吸蔵合金は、一般に、水素親和性の高い元素および水素親和性の低い元素を含む。水素吸蔵合金としては、例えば、A27型(またはCe2Ni7型)、AB5型(CaCu5型またはMmNi5型(Mmはミッシュメタルを示す)など)、AB3型(またはCeNi3型)、および/またはAB2型(MgCu2型など)などの結晶構造を有するものが挙げられる。これらの結晶構造において、水素親和性の高い元素はAサイトに位置し易く、水素親和性の低い元素はBサイトに位置し易い傾向がある。MnおよびCoは、いずれも、Bサイトに位置し易い元素である。 The hydrogen storage alloy generally includes an element having a high hydrogen affinity and an element having a low hydrogen affinity. Examples of the hydrogen storage alloy include A 2 B 7 type (or Ce 2 Ni 7 type), AB 5 type (CaCu 5 type or MmNi 5 type (Mm represents Misch metal)), AB 3 type (or CeNi). 3 type) and / or AB 2 type (such as MgCu 2 type). In these crystal structures, an element having high hydrogen affinity tends to be located at the A site, and an element having low hydrogen affinity tends to be located at the B site. Mn and Co are both elements that are easily located at the B site.

これらの結晶構造のうち、A27型および/またはAB5型などが好ましい。AB5型結晶構造を有する水素吸蔵合金では、Mnを添加すると、水素吸蔵合金の平衡圧を低下させ、高容量化し易くなり、Coを添加すると、サイクル寿命を向上し易くなる。これらの観点から、AB5型結晶構造を有する水素吸蔵合金には、多くの場合、MnおよびCoが添加されており、このような水素吸蔵合金では、特に、自己放電が問題となり易い。上記のセパレータを用いることで、このようなAB5型結晶構造を有する水素吸蔵合金を負極活物質として用いる場合でも、自己放電を抑制することができる。なお、AB5型結晶構造を有する水素吸蔵合金は、主たる結晶構造がAB5型結晶構造であり、必要に応じて、他の型の結晶構造を含んでもよい。 Of these crystal structures, the A 2 B 7 type and / or the AB 5 type are preferred. In a hydrogen storage alloy having an AB 5 type crystal structure, when Mn is added, the equilibrium pressure of the hydrogen storage alloy is reduced and the capacity is easily increased, and when Co is added, the cycle life is easily improved. From these viewpoints, in many cases, Mn and Co are added to the hydrogen storage alloy having an AB 5 type crystal structure. In such a hydrogen storage alloy, self-discharge tends to be a problem. By using the above separator, self-discharge can be suppressed even when a hydrogen storage alloy having such an AB 5 type crystal structure is used as the negative electrode active material. Note that the hydrogen storage alloy having the AB 5 type crystal structure has a main crystal structure of the AB 5 type crystal structure, and may include other types of crystal structures as necessary.

水素吸蔵合金は、元素Lnと、元素Mとを含むことが好ましく、さらにNiを含むことが好ましい。ここで、元素Lnは、周期表第3族元素および第4族元素からなる群より選択される少なくとも一種である。元素Mは、周期表第5〜6族の第4〜6周期の元素、第7〜9族および第11〜12族の第4周期の元素、第13〜14族の第3〜5周期の元素、B、およびPからなる群より選択される少なくとも一種である。また、水素吸蔵合金は、必要に応じて、Mgなどのアルカリ土類金属元素を含んでもよい。アルカリ土類金属元素は、主にAサイトに位置する。水素吸蔵合金において、元素Lnとアルカリ土類金属元素の合計に占めるアルカリ土類金属元素のモル比は、例えば、0.01〜0.5である。   The hydrogen storage alloy preferably includes the element Ln and the element M, and further preferably includes Ni. Here, the element Ln is at least one selected from the group consisting of Group 3 elements and Group 4 elements in the periodic table. The element M is an element of the 4th to 6th period of the 5th to 6th group of the periodic table, an element of the 4th period of the 7th to 9th group and the group of the 11th to 12th groups, It is at least one selected from the group consisting of elements, B, and P. Further, the hydrogen storage alloy may contain an alkaline earth metal element such as Mg as necessary. Alkaline earth metal elements are mainly located at the A site. In the hydrogen storage alloy, the molar ratio of the alkaline earth metal element to the total of the element Ln and the alkaline earth metal element is, for example, 0.01 to 0.5.

元素Lnとしては、Y、ランタノイド元素(La、Ce、Pr、Nd、Smなど)、Zr、およびTiからなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。元素Lnとして、ランタノイド元素の混合物(ミッシュメタルMm)を用いた水素吸蔵合金を用いてもよい。コストを低減する観点からは、元素Lnとしては、Mm、Laおよび/またはCeなどを用いることが有利である。元素Lnは、主にAサイトに位置する。   The element Ln is preferably at least one selected from the group consisting of Y, lanthanoid elements (La, Ce, Pr, Nd, Sm, etc.), Zr, and Ti. As the element Ln, a hydrogen storage alloy using a mixture of lanthanoid elements (Misch metal Mm) may be used. From the viewpoint of reducing costs, it is advantageous to use Mm, La and / or Ce or the like as the element Ln. The element Ln is mainly located at the A site.

Niは、水素に対する親和性が低く、水素吸蔵合金に吸蔵された水素を放出させる働きを有する(つまり、Bサイトに位置する)。元素Ln(アルカリ土類金属元素を含む場合には、元素Lnとアルカリ土類金属元素との合計)に対するNiのモル比は、3.3〜4.2であることが好ましく、3.5〜4.1であることがさらに好ましい。Niのモル比がこのような範囲である場合、水素吸蔵量を調節し易く、サイクル寿命を高め易い。   Ni has a low affinity for hydrogen and has a function of releasing hydrogen stored in the hydrogen storage alloy (that is, located at the B site). The molar ratio of Ni to the element Ln (the total of the element Ln and the alkaline earth metal element when an alkaline earth metal element is included) is preferably 3.3 to 4.2, and 3.5 to More preferably, it is 4.1. When the molar ratio of Ni is in such a range, it is easy to adjust the hydrogen storage amount and to improve the cycle life.

元素Mとしては、例えば、Mn、Co、V、Nb、Ta、Cr、Mo、Fe、Ga、Cu、Zn、Sn、B、Al、In、Si、およびPからなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。中でも、Mn、Co、V、Cr、Fe、Cu、Zn、B、およびAlからなる群より選択される少なくとも一種が好ましい。元素Ln(アルカリ土類金属元素を含む場合、元素Lnとアルカリ土類金属元素との合計)に対する元素Mのモル比は、例えば、0.01〜1.8、好ましくは0.1〜1.6である。   The element M is, for example, at least one selected from the group consisting of Mn, Co, V, Nb, Ta, Cr, Mo, Fe, Ga, Cu, Zn, Sn, B, Al, In, Si, and P Is preferred. Among these, at least one selected from the group consisting of Mn, Co, V, Cr, Fe, Cu, Zn, B, and Al is preferable. The molar ratio of the element M to the element Ln (the total of the element Ln and the alkaline earth metal element when an alkaline earth metal element is included) is, for example, 0.01 to 1.8, preferably 0.1 to 1. 6.

元素Mは、Mn、Co、およびAlからなる群より選択される少なくとも一種を、少なくとも含むことが好ましい。
Mnは、水素吸蔵合金の水素平衡圧を低下させ、高容量化する機能を有する。元素Ln(アルカリ土類金属元素を含む場合、元素Lnとアルカリ土類金属元素との合計)に対するMnのモル比は、0.28〜0.5であることが好ましく、0.3〜0.45であることがさらに好ましい。Mnのモル比がこのような範囲である場合、水素平衡圧を適正化し易く、高容量を確保できるとともに、水素吸蔵合金の劣化を抑制してサイクル寿命を向上し易い。
The element M preferably includes at least one selected from the group consisting of Mn, Co, and Al.
Mn has a function of reducing the hydrogen equilibrium pressure of the hydrogen storage alloy and increasing the capacity. The molar ratio of Mn to the element Ln (the total of the element Ln and the alkaline earth metal element when an alkaline earth metal element is included) is preferably 0.28 to 0.5, preferably 0.3 to 0.00. More preferably, it is 45. When the molar ratio of Mn is in such a range, it is easy to optimize the hydrogen equilibrium pressure and secure a high capacity, and it is easy to improve the cycle life by suppressing the deterioration of the hydrogen storage alloy.

Coは、充放電時の水素吸蔵合金の微粉化を抑制して、サイクル寿命を向上する機能を有する。元素Ln(アルカリ土類金属元素を含む場合、元素Lnとアルカリ土類金属元素との合計)に対するCoのモル比は、0.38〜1であることが好ましく、0.4〜0.8であることがさらに好ましい。Coのモル比がこのような範囲である場合、高い水素吸蔵量を確保し易いことに加え、サイクル寿命を向上し易い。   Co has a function of suppressing the pulverization of the hydrogen storage alloy during charging and discharging and improving the cycle life. The molar ratio of Co to the element Ln (when the alkaline earth metal element is included, the sum of the element Ln and the alkaline earth metal element) is preferably 0.38 to 1, preferably 0.4 to 0.8. More preferably it is. When the molar ratio of Co is in such a range, it is easy to ensure a high hydrogen storage amount, and it is easy to improve the cycle life.

Alは、水素吸蔵合金を高容量化し、サイクル寿命を向上させる機能を有する。元素Ln(アルカリ土類金属元素を含む場合、元素Lnとアルカリ土類金属元素との合計)に対するAlのモル比は、0.28〜0.5であることが好ましく、0.28〜0.4であることがさらに好ましい。Alのモル比がこのような範囲である場合、高い水素吸蔵量を確保し易く、高容量化に有利であり、水素吸蔵合金の微粉化および劣化を抑制して、サイクル寿命を向上し易い。   Al has a function of increasing the capacity of the hydrogen storage alloy and improving the cycle life. The molar ratio of Al to the element Ln (the total of the element Ln and the alkaline earth metal element when an alkaline earth metal element is included) is preferably 0.28 to 0.5, and preferably 0.28 to 0.00. 4 is more preferable. When the molar ratio of Al is in such a range, it is easy to ensure a high hydrogen storage amount, which is advantageous for increasing the capacity, and it is easy to improve the cycle life by suppressing the pulverization and deterioration of the hydrogen storage alloy.

負極芯材としては、公知のものが使用でき、鉄または鉄合金(ステンレス鋼など)、ニッケルまたはその合金などで形成された、導電性の、多孔性または無孔の基板が例示できる。多孔性基板としては、例えば、基板の厚み方向に複数の貫通孔を有するシート状基板が使用でき、その具体例としては、パンチングメタル、金属粉末焼結体、エキスパンデッドメタル、金属ネット(ニッケルネットなど)などが挙げられる。芯材(例えば、鉄製の芯材など)は、必要に応じて、メッキ処理されていてもよい。   As the negative electrode core material, known materials can be used, and examples thereof include a conductive porous or non-porous substrate formed of iron or an iron alloy (such as stainless steel), nickel or an alloy thereof. As the porous substrate, for example, a sheet-like substrate having a plurality of through holes in the thickness direction of the substrate can be used. Specific examples thereof include punching metal, metal powder sintered body, expanded metal, metal net (nickel Net etc.). The core material (for example, an iron core material) may be plated as necessary.

負極合剤層は、芯材の少なくとも表面に形成できる。負極合剤層は、シート状の芯材の一方の表面に形成してもよく、両方の表面に形成してもよい。芯材が多孔性である場合、負極合剤を芯材の空孔に充填することにより、負極合剤層を形成してもよい。   The negative electrode mixture layer can be formed on at least the surface of the core material. The negative electrode mixture layer may be formed on one surface of the sheet-like core material, or may be formed on both surfaces. When the core material is porous, the negative electrode mixture layer may be formed by filling the pores of the core material with the negative electrode mixture.

負極合剤層は、負極合剤を、成形したり、または芯材に付着させたりすることにより形成できる。負極合剤は、分散媒を含むスラリーまたはペーストの形態で使用される。負極合剤層は、具体的には、例えば、芯材に負極合剤を塗布した後、乾燥により分散媒を除去し、圧延することにより形成できる。   The negative electrode mixture layer can be formed by molding or adhering the negative electrode mixture to a core material. The negative electrode mixture is used in the form of a slurry or paste containing a dispersion medium. Specifically, the negative electrode mixture layer can be formed, for example, by applying the negative electrode mixture to the core material, removing the dispersion medium by drying, and rolling.

分散媒としては、公知の媒体、例えば、水、有機媒体、これらの混合媒体などが使用できる。有機媒体としては、例えば、エタノール、イソプロパノールなどのアルカノール;アセトンなどの脂肪族ケトン;アセトニトリルなどの脂肪族ニトリル;ジエチルエーテル、テトラヒドロフランなどのエーテル;N−メチル−2−ピロリドンなどが例示できる。結着剤などの負極合剤に含まれる他の成分の種類などにもよるが、分散媒は、少なくとも水を含むことが好ましい。   As the dispersion medium, known media such as water, organic media, and mixed media thereof can be used. Examples of the organic medium include alkanols such as ethanol and isopropanol; aliphatic ketones such as acetone; aliphatic nitriles such as acetonitrile; ethers such as diethyl ether and tetrahydrofuran; N-methyl-2-pyrrolidone and the like. Although depending on the types of other components contained in the negative electrode mixture such as a binder, the dispersion medium preferably contains at least water.

結着剤は、水素吸蔵合金粉末、導電剤などを互いに結着させたり、芯材に結着させたりする役割を有する。結着剤としては、樹脂材料(熱可塑性樹脂、熱硬化性樹脂など)、例えば、スチレン−ブタジエン共重合ゴム(SBR)などのゴム状材料;ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリオレフィン樹脂;ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、テトラフルオロエチレン共重合体、ポリフッ化ビニリデンなどのフッ素樹脂;エチレン−アクリル酸共重合体、エチレン−メタクリル酸共重合体などのアクリル樹脂およびそのNaイオン架橋体などが例示できる。結着剤は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。結着剤の量は、特に制限されないが、負極活物質(好ましくは、水素吸蔵合金粉末)100質量部に対して、例えば、0.01〜5質量部、好ましくは0.05〜2質量部である。   The binder has a role of binding the hydrogen storage alloy powder, the conductive agent and the like to each other or binding the core material. As the binder, resin materials (thermoplastic resins, thermosetting resins, etc.), for example, rubbery materials such as styrene-butadiene copolymer rubber (SBR); polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene; polytetrafluoroethylene ( Examples thereof include fluororesins such as PTFE), tetrafluoroethylene copolymers, and polyvinylidene fluoride; acrylic resins such as ethylene-acrylic acid copolymers and ethylene-methacrylic acid copolymers, and Na ion crosslinked products thereof. A binder can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The amount of the binder is not particularly limited, but is, for example, 0.01 to 5 parts by mass, preferably 0.05 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material (preferably hydrogen storage alloy powder). It is.

導電剤としては、特に限定されず、各種の電子伝導性材料を用いることができる。具体的には、天然黒鉛(鱗片状黒鉛など)、人造黒鉛、膨張黒鉛などのグラファイト;アセチレンブラック、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック;炭素繊維、金属繊維などの導電性繊維;銅粉などの金属粉末;ポリフェニレン誘導体などの有機導電性材料などが例示できる。導電剤は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。なかでも、人造黒鉛、ケッチェンブラックなどのカーボンブラック、炭素繊維などが好ましい。導電剤の量は、特に制限されないが、負極活物質(好ましくは、水素吸蔵合金粉末)100質量部に対して、例えば、0.01〜5質量部、好ましくは0.05〜2質量部である。   It does not specifically limit as a electrically conductive agent, Various electron conductive materials can be used. Specifically, graphite such as natural graphite (such as flake graphite), artificial graphite and expanded graphite; carbon black such as acetylene black and ketjen black; conductive fiber such as carbon fiber and metal fiber; metal such as copper powder Examples of powders: Organic conductive materials such as polyphenylene derivatives. A electrically conductive agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. Of these, artificial graphite, carbon black such as ketjen black, and carbon fiber are preferable. The amount of the conductive agent is not particularly limited, but is, for example, 0.01 to 5 parts by mass, preferably 0.05 to 2 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material (preferably hydrogen storage alloy powder). is there.

導電剤は、負極合剤に添加し、他の成分とともに混合して用いてもよい。また、負極活物質(具体的には、水素吸蔵合金粉末)の表面に、導電剤を予め被覆させてもよい。導電剤の被覆は、公知の方法、例えば、水素吸蔵合金粉末の表面に、導電剤をまぶしたり、導電剤を含む分散液を付着させて乾燥させたり、メカノケミカル法などにより機械的に被覆させたりすることにより行うことができる。   The conductive agent may be added to the negative electrode mixture and mixed with other components. In addition, a conductive agent may be previously coated on the surface of the negative electrode active material (specifically, the hydrogen storage alloy powder). The conductive agent may be coated by a known method, for example, by coating the surface of the hydrogen storage alloy powder with a conductive agent, attaching a dispersion containing the conductive agent to dry, or mechanically coating by a mechanochemical method or the like. It can be done by doing.

増粘剤は、負極合剤(スラリー状またはペースト状の負極合剤)に対して粘性を付与する。増粘剤は、分散媒の種類などに応じて適宜選択することができ、例えば、カルボキシメチルセルロース(CMC)およびその変性体(Na塩などの塩も含む)、メチルセルロースなどのセルロース誘導体;ポリアクリル酸、ポリメタクリル酸などのアクリル酸ユニットまたはメタクリル酸ユニットを有するアクリル樹脂またはその塩;ポリビニルアルコールなどの酢酸ビニルユニットを有するポリマーのケン化物;ポリエチレンオキシドなどのポリアルキレンオキサイドなどが挙げられる。これらの増粘剤は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。分散媒が水を含む場合、上記の増粘剤のうち、カルボキシル基(またはその塩)、ヒドロキシル基、ポリオキシエチレンユニットなどの親水性基を有するものを用いることが好ましい。増粘剤の量は、負極活物質(好ましくは、水素吸蔵合金粉末)100質量部に対して、例えば、0.01〜5質量部、好ましくは0.05〜1質量部である。   The thickener imparts viscosity to the negative electrode mixture (slurry or paste negative electrode mixture). The thickener can be appropriately selected according to the type of the dispersion medium and the like. For example, carboxymethylcellulose (CMC) and modified products thereof (including salts such as Na salt), cellulose derivatives such as methylcellulose; polyacrylic acid Acrylic acid units such as polymethacrylic acid or acrylic resins having methacrylic acid units or salts thereof; saponified polymers having vinyl acetate units such as polyvinyl alcohol; polyalkylene oxides such as polyethylene oxide, and the like. These thickeners can be used singly or in combination of two or more. When the dispersion medium contains water, it is preferable to use one having a hydrophilic group such as a carboxyl group (or a salt thereof), a hydroxyl group, or a polyoxyethylene unit among the above thickeners. The amount of the thickener is, for example, 0.01 to 5 parts by mass, preferably 0.05 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material (preferably hydrogen storage alloy powder).

負極合剤層は、さらに、酸化抑制剤などの公知の添加剤を含んでもよい。酸化抑制剤としては、例えば、酸化イットリウム、酸化イッテルビウムなどが例示できる。添加剤の量は、負極活物質(好ましくは、水素吸蔵合金粉末)100質量部に対して、例えば、0.01〜5質量部、好ましくは0.05〜1質量部である。   The negative electrode mixture layer may further contain a known additive such as an oxidation inhibitor. Examples of the oxidation inhibitor include yttrium oxide and ytterbium oxide. The amount of the additive is, for example, 0.01 to 5 parts by mass, preferably 0.05 to 1 part by mass with respect to 100 parts by mass of the negative electrode active material (preferably hydrogen storage alloy powder).

(正極)
正極は、ニッケル化合物を含む正極活物質を含む。正極には、ニッケル化合物として、水酸化ニッケル、および/またはオキシ水酸化ニッケルなどが含まれる。例えば、充電状態の正極は、少なくともオキシ水酸化ニッケルを含む。このような正極としては、ニッケル水素蓄電池の正極として公知のものが使用できる。
(Positive electrode)
The positive electrode includes a positive electrode active material containing a nickel compound. The positive electrode contains nickel hydroxide and / or nickel oxyhydroxide as a nickel compound. For example, the charged positive electrode contains at least nickel oxyhydroxide. As such a positive electrode, a known positive electrode of a nickel metal hydride storage battery can be used.

正極は、芯材と、これに付着した活物質または活物質層とを含んでもよい。また、正極は、活物質粉末を焼結した正極であってもよく、非焼結式の正極であってもよい。
正極は、例えば、芯材に少なくとも正極活物質を含む正極合剤(スラリー状またはペースト状の正極合剤)を付着させることにより形成できる。より具体的には、正極は、芯材に正極合剤を塗布した後、乾燥により分散媒を除去し、圧延することにより形成できる。
The positive electrode may include a core material and an active material or an active material layer attached to the core material. The positive electrode may be a positive electrode obtained by sintering active material powder, or may be a non-sintered positive electrode.
The positive electrode can be formed, for example, by attaching a positive electrode mixture (slurry or paste-like positive electrode mixture) containing at least a positive electrode active material to the core material. More specifically, the positive electrode can be formed by applying the positive electrode mixture to the core material, removing the dispersion medium by drying, and rolling.

正極芯材としては、公知のものが使用でき、ニッケル発泡体、焼結ニッケル板などのニッケルまたはニッケル合金などで形成された多孔性基板が例示できる。正極芯材として多孔性基板を用いる場合、正極合剤は、正極芯材の空孔内に充填される。   A well-known thing can be used as a positive electrode core material, The porous board | substrate formed with nickel or nickel alloys, such as a nickel foam and a sintered nickel board, can be illustrated. When a porous substrate is used as the positive electrode core material, the positive electrode mixture is filled in the pores of the positive electrode core material.

スラリーまたはペースト状の正極合剤には、通常、分散媒が含まれ、必要に応じて、正極に使用される公知の成分、例えば、導電剤、結着剤などを添加してもよい。分散媒としては、負極合剤について例示したものから適宜選択できる。   The slurry or paste-like positive electrode mixture usually contains a dispersion medium, and a known component used for the positive electrode, for example, a conductive agent or a binder, may be added as necessary. As a dispersion medium, it can select suitably from what was illustrated about the negative mix.

結着剤としては、親水性または疎水性のポリマーなどが例示でき、負極合剤について、例示した結着剤から適宜選択してもよく、増粘剤として例示したものから選択してもよい。結着剤は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。結着剤の量は、正極活物質100質量部に対して、例えば、0.1〜15質量部、好ましくは0.5〜10質量部である。   Examples of the binder include hydrophilic or hydrophobic polymers, and the negative electrode mixture may be appropriately selected from the exemplified binders or may be selected from those exemplified as the thickener. A binder can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The amount of the binder is, for example, 0.1 to 15 parts by mass, preferably 0.5 to 10 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material.

導電剤としては、負極合剤について例示した導電剤から選択してもよく、水酸化コバルト、γ型のオキシ水酸化コバルトなどの導電性のコバルト酸化物を用いてもよい。導電剤は、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できる。導電剤の量は、正極活物質100質量部に対して、例えば、0.1〜10質量部、好ましくは0.5〜5質量部である。
正極合剤は、公知の添加剤、例えば、酸化亜鉛、水酸化亜鉛、カドミウム化合物(酸化カドミウムなど)などの金属化合物(酸化物、水酸化物など)などを含んでもよい。
As a conductive agent, you may select from the conductive agent illustrated about the negative electrode mixture, and you may use electroconductive cobalt oxides, such as cobalt hydroxide and gamma-type cobalt oxyhydroxide. A electrically conductive agent can be used individually by 1 type or in combination of 2 or more types. The quantity of a electrically conductive agent is 0.1-10 mass parts with respect to 100 mass parts of positive electrode active materials, Preferably it is 0.5-5 mass parts.
The positive electrode mixture may contain a known additive, for example, a metal compound (oxide, hydroxide, etc.) such as zinc oxide, zinc hydroxide, cadmium compound (cadmium oxide, etc.).

正極には、不純物としてマンガンおよび/またはコバルトが含まれていたり、導電剤としてコバルトが含まれていたりする場合がある。このように、マンガンおよび/またはコバルトが正極に含まれている場合でも、上記のセパレータを用いることで、自己放電を顕著に抑制することができる。   The positive electrode may contain manganese and / or cobalt as impurities or cobalt as a conductive agent. Thus, even when manganese and / or cobalt is contained in the positive electrode, self-discharge can be remarkably suppressed by using the separator.

(アルカリ電解液)
アルカリ電解液としては、例えば、アルカリを含む水溶液が使用される。アルカリとしては、水酸化リチウム、水酸化カリウム、水酸化ナトリウムなどのアルカリ金属水酸化物が例示できる。これらは、一種を単独でまたは二種以上を組み合わせて使用できるが、自己放電特性を抑制させるには、水酸化ナトリウムを一種で用いた方が好ましい。
(Alkaline electrolyte)
As the alkaline electrolyte, for example, an aqueous solution containing an alkali is used. Examples of the alkali include alkali metal hydroxides such as lithium hydroxide, potassium hydroxide and sodium hydroxide. These can be used singly or in combination of two or more, but it is preferable to use sodium hydroxide alone in order to suppress the self-discharge characteristics.

アルカリ電解液中のアルカリの濃度は、例えば、3〜10mol/L、好ましくは5〜9mol/Lである。アルカリ電解液の比重は、例えば、1.03〜1.55、好ましくは1.11〜1.32である。   The alkali concentration in the alkaline electrolyte is, for example, 3 to 10 mol / L, preferably 5 to 9 mol / L. The specific gravity of the alkaline electrolyte is, for example, 1.03 to 1.55, preferably 1.11 to 1.32.

(その他)
ニッケル水素蓄電池において、負極と、正極と、セパレータとは、セパレータが、正極と負極との間に配された状態で、重ね合わせられる。負極と、正極と、これらの間に介在するセパレータとは、電極群を形成してもよい。電極群は、負極と正極とこれらの間に配されるセパレータとが、さらに積層されたものであってもよく、渦捲状に捲回されたものであってもよい。
(Other)
In the nickel metal hydride storage battery, the negative electrode, the positive electrode, and the separator are overlaid with the separator disposed between the positive electrode and the negative electrode. The negative electrode, the positive electrode, and the separator interposed therebetween may form an electrode group. The electrode group may be formed by further laminating a negative electrode, a positive electrode, and a separator disposed therebetween, or may be wound in a spiral shape.

電極表面にマンガンおよび/またはコバルトを含む化合物の膜を形成し、電極群を、捲回または積層により形成する際に、セパレータにマンガンおよび/またはコバルトを導入する場合、電極とセパレータとの間に応力を調節することで、マンガンおよび/またはコバルトの導入を促進させてもよい。セパレータにかかる応力は、例えば、捲回時のセパレータにかかるテンションで表すことができ、このテンションは、例えば、0.09〜0.6kg/cm、好ましくは0.1〜0.5kg/cm、さらに好ましくは0.2〜0.4kg/cmである。   When a film of a compound containing manganese and / or cobalt is formed on the electrode surface and the electrode group is formed by winding or stacking, when manganese and / or cobalt is introduced into the separator, the electrode is separated between the electrode and the separator. The introduction of manganese and / or cobalt may be promoted by adjusting the stress. The stress applied to the separator can be expressed by, for example, the tension applied to the separator during winding, and the tension is, for example, 0.09 to 0.6 kg / cm, preferably 0.1 to 0.5 kg / cm, More preferably, it is 0.2-0.4 kg / cm.

ニッケル水素蓄電池は、正極、負極、セパレータおよびアルカリ電解液などの電池要素を含んでおり、これらの電池要素は、通常、電池ケースに収容されている。開口部を有する電池ケースに電池要素を収容し、開口部を封口体で封口することで、ニッケル水素蓄電池を形成してもよい。   A nickel metal hydride storage battery includes battery elements such as a positive electrode, a negative electrode, a separator, and an alkaline electrolyte, and these battery elements are usually housed in a battery case. A nickel-metal hydride storage battery may be formed by housing a battery element in a battery case having an opening and sealing the opening with a sealing body.

以下に、図面を参照しながら、ニッケル水素蓄電池の構成をより詳細に説明する。ただし、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではない。
図1は、本発明の一実施形態に係る円筒形ニッケル水素蓄電池の一部を切り欠いた概略斜視図である。
ニッケル水素蓄電池は、上端に開口部を有する有底円筒形の電池ケース(外装缶)1と、電池ケース1内に収容された電極群11および図示しないアルカリ電解液と、電池ケース1の開口部を封口する封口体18とを具備する。
Hereinafter, the configuration of the nickel-metal hydride storage battery will be described in more detail with reference to the drawings. However, the present invention is not limited to the following embodiments.
FIG. 1 is a schematic perspective view in which a part of a cylindrical nickel-metal hydride storage battery according to an embodiment of the present invention is cut away.
The nickel metal hydride storage battery includes a bottomed cylindrical battery case (exterior can) 1 having an opening at the upper end, an electrode group 11 accommodated in the battery case 1 and an alkaline electrolyte (not shown), and an opening of the battery case 1. And a sealing body 18 for sealing.

電極群11は、いずれも帯状(長尺のシート状)の、正極12と、負極13と、これらの間に配されるセパレータ14とを含み、これらが、重ね合わせられて渦捲状に捲回されている。電極群11の最外周は、負極13の一部(最外周部)であり、この負極13の最外周部は、電池ケース1の内壁と接触することにより電気的に接続されている。つまり、電池ケース1は、負極端子として機能する。電池ケース1の上部には、電池ケースの周面を1周するように内側に突出させて形成したリング状の溝部4が形成されている。   The electrode group 11 includes a positive electrode 12, a negative electrode 13, and a separator 14 disposed between the positive electrode 12 and the negative electrode 13, both of which are band-shaped (long sheet-like). It has been turned. The outermost periphery of the electrode group 11 is a part of the negative electrode 13 (outermost peripheral portion), and the outermost peripheral portion of the negative electrode 13 is electrically connected by contacting the inner wall of the battery case 1. That is, the battery case 1 functions as a negative electrode terminal. In the upper part of the battery case 1, a ring-shaped groove 4 formed so as to protrude inward so as to make one round of the peripheral surface of the battery case is formed.

電池ケース1の開口部を封口する封口体18は、中央に円形のガス抜き孔8を有する導電性の蓋板3と、蓋板3の周縁に装着されたリング状の絶縁パッキン2と、蓋板3の頂面の中央部に、ガス抜き孔8を塞ぐように配された円柱状の絶縁性(ゴム製など)の弁体9と、弁体9を覆う突出部を有するキャップ状の正極端子10とを備えている。蓋板3の内底面(図1では、下面)には、一端部が電極群11の正極12に接続された正極リード15の他端部が、溶接されている。導電性の蓋板3は、正極端子10と接触しており、正極12と、正極端子10とは、正極リード15および蓋板3を介して電気的に接続している。   A sealing body 18 that seals the opening of the battery case 1 includes a conductive lid plate 3 having a circular vent hole 8 in the center, a ring-shaped insulating packing 2 attached to the periphery of the lid plate 3, a lid A cap-shaped positive electrode having a cylindrical insulating (such as rubber) valve element 9 disposed at the center of the top surface of the plate 3 so as to close the gas vent hole 8 and a protrusion covering the valve element 9. And a terminal 10. The other end portion of the positive electrode lead 15 having one end portion connected to the positive electrode 12 of the electrode group 11 is welded to the inner bottom surface (the lower surface in FIG. 1) of the lid plate 3. The conductive cover plate 3 is in contact with the positive electrode terminal 10, and the positive electrode 12 and the positive electrode terminal 10 are electrically connected via the positive electrode lead 15 and the cover plate 3.

電池ケース1内において、電極群11と、電池ケース1の内底面との間には、円形の絶縁部材17が配され、電極群11と、封口体18との間には、円形の絶縁部材16が配されている。絶縁部材16の一部には、電極群11から導出された正極リード15を通して、正極リード15を封口体18の蓋板3に接続させるためのスリットが設けられている。   In the battery case 1, a circular insulating member 17 is disposed between the electrode group 11 and the inner bottom surface of the battery case 1, and a circular insulating member is provided between the electrode group 11 and the sealing body 18. 16 is arranged. A part of the insulating member 16 is provided with a slit for connecting the positive electrode lead 15 to the lid plate 3 of the sealing body 18 through the positive electrode lead 15 led out from the electrode group 11.

封口体18は、電池ケース1の開口部の内側に配され、電池ケース1の開口端を、絶縁パッキン2を介して封口体18の周縁部にかしめ付けられており、これにより、ニッケル水素蓄電池は、密閉されている。なお、絶縁パッキン2と、電池ケース1の内壁とが接触する部分には、封止性を高める目的で、シール剤(封止剤)5が配されている。シール剤としては、公知のもの、例えば、ブローンアスファルト、ポリブテン、ポリアミド、およびこれらの混合物などが使用できる。   The sealing body 18 is disposed inside the opening of the battery case 1, and the opening end of the battery case 1 is caulked to the peripheral edge of the sealing body 18 via the insulating packing 2, whereby a nickel metal hydride storage battery is obtained. Is hermetically sealed. A sealing agent (sealing agent) 5 is disposed at a portion where the insulating packing 2 and the inner wall of the battery case 1 are in contact with each other for the purpose of improving the sealing performance. Known sealants such as blown asphalt, polybutene, polyamide, and mixtures thereof can be used.

電池ケース1を、封口体18で封口した後、封口体18を上部から押さえた状態で、電池ケースの周面を、電池の高さ方向に沿って、外側から押圧することにより縮径する。縮径後、電池ケース外側のリング状の溝部4の幅(上下方向の距離)を、0.2mm以内に縮小することにより、溝部4を圧着し、これにより、電池の高さが規定の高さとなるように調整する。   After sealing the battery case 1 with the sealing body 18, the diameter of the battery case 1 is reduced by pressing the peripheral surface of the battery case from the outside along the height direction of the battery while the sealing body 18 is pressed from above. After the diameter reduction, the groove portion 4 is crimped by reducing the width (distance in the vertical direction) of the ring-shaped groove portion 4 on the outer side of the battery case to within 0.2 mm. Adjust so that

封口体18の周縁部と、電池ケース1の周面と、電池ケース1の底面の周縁部とは、外装ラベル6で被覆されている。封口体18の周縁部と、外装ラベル6との間には、ドーナツ状の絶縁部材7が配置されている。   The outer peripheral portion of the sealing body 18, the peripheral surface of the battery case 1, and the peripheral portion of the bottom surface of the battery case 1 are covered with the exterior label 6. Between the peripheral edge of the sealing body 18 and the exterior label 6, a donut-shaped insulating member 7 is disposed.

封口体18において、正極端子10は、中央部に、外方(電池の外方)に突出し、かつ頂面10aを有する突出部を有する。突出部の内部には、弁体9が収容され、この弁体9は、弾性を有するゴムなどの絶縁材料で形成される。そのため、正極端子10は、弁体9を蓋板3に押圧している。よって、通常時には、電池ケース1は、封口体18により、密閉される。電池ケース1内でガスが発生して、電池の内圧が高まると、弁体9が圧縮され、ガス抜き孔8が開放されて、電池内からガスが放出される。つまり、封口体18は、電池ケース1を密閉するだけでなく、電池の安全機構(安全弁)としても機能している。   In the sealing body 18, the positive electrode terminal 10 has a protruding portion that protrudes outward (outward of the battery) and has a top surface 10 a at the center. A valve body 9 is accommodated inside the protruding portion, and the valve body 9 is formed of an insulating material such as rubber having elasticity. Therefore, the positive electrode terminal 10 presses the valve body 9 against the lid plate 3. Therefore, at normal times, the battery case 1 is sealed by the sealing body 18. When gas is generated in the battery case 1 and the internal pressure of the battery increases, the valve body 9 is compressed, the gas vent hole 8 is opened, and the gas is released from the inside of the battery. That is, the sealing body 18 not only seals the battery case 1 but also functions as a battery safety mechanism (safety valve).

電池内には、所定量のアルカリ電解液が注液されており、セパレータ14に含まれたアルカリ電解液を介して正極12と負極13との間で充放電反応が進行する。   A predetermined amount of an alkaline electrolyte is injected into the battery, and a charge / discharge reaction proceeds between the positive electrode 12 and the negative electrode 13 through the alkaline electrolyte contained in the separator 14.

以下、本発明を実施例および比較例に基づいて具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。   EXAMPLES Hereinafter, although this invention is demonstrated concretely based on an Example and a comparative example, this invention is not limited to a following example.

実施例1
下記の手順で、容量1900mAhの単3形の円筒形ニッケル水素蓄電池を作製した。
(1)負極の作製
La、Ce、Ni、Co、Mn、およびAlの各単体を、得られる水素吸蔵合金の組成が、La0.40Ce0.60Ni3.63Co0.76Mn0.42Al0.29となるように、所定の質量比で、誘導溶解炉に投入して溶融し、溶融物からインゴットを作製した。得られたインゴットを、アルゴン雰囲気中、1000℃で10時間加熱することにより、合金のインゴットを得た。加熱後のインゴットを、粗粒子に粉砕した。得られた粗粒子を、さらに、不活性ガス雰囲気中で機械的に粉砕し、分級することにより、平均粒径が約45μmの水素吸蔵合金粉末(La0.40Ce0.60Ni3.63Co0.76Mn0.42Al0.29)を作製した。
Example 1
An AA cylindrical nickel-metal hydride storage battery having a capacity of 1900 mAh was produced by the following procedure.
(1) Fabrication of negative electrode Predetermined so that each of La, Ce, Ni, Co, Mn, and Al has a composition of the hydrogen storage alloy obtained is La 0.40 Ce 0.60 Ni 3.63 Co 0.76 Mn 0.42 Al 0.29 In an ingot melting furnace, an ingot was produced from the melt. The obtained ingot was heated in an argon atmosphere at 1000 ° C. for 10 hours to obtain an alloy ingot. The heated ingot was pulverized into coarse particles. The obtained coarse particles were further mechanically pulverized and classified in an inert gas atmosphere to obtain hydrogen storage alloy powder (La 0.40 Ce 0.60 Ni 3.63 Co 0.76 Mn 0.42 Al 0.29 having an average particle size of about 45 μm. ) Was produced.

得られた水素吸蔵合金粉末100質量部に対して、結着剤としてのSBR0.7質量部、増粘剤としてのCMC0.15質量部、導電剤としてのケッチェンブラック0.3質量部、酸化抑制剤としての酸化イットリウム0.7質量部を加え、さらに適量の水を添加して混合することにより、負極合剤スラリーを調製した。なお、SBRは、SBR48質量%およびイオン交換水52質量%を含む分散液の形態で使用した。   For 100 parts by mass of the obtained hydrogen storage alloy powder, 0.7 parts by mass of SBR as a binder, 0.15 parts by mass of CMC as a thickener, 0.3 parts by mass of ketjen black as a conductive agent, oxidation A negative electrode mixture slurry was prepared by adding 0.7 parts by mass of yttrium oxide as an inhibitor and adding and mixing an appropriate amount of water. SBR was used in the form of a dispersion containing 48% by mass of SBR and 52% by mass of ion-exchanged water.

得られた負極合剤スラリーを、負極芯材としての、表面にニッケルメッキを施した鉄製パンチングメタル(厚み60μm、孔径1mm、開孔率42%)の両面に塗布した。負極合剤スラリーの塗膜は、95℃で10分間乾燥させた後、芯材と負極合剤層の厚みの合計が0.28〜0.32mmとなるように、塗膜を芯材とともにローラでプレスすることにより、負極板を形成した。得られたものを、幅44.7mm、長さ134.0mmになるように切断した。   The obtained negative electrode mixture slurry was applied to both surfaces of an iron punching metal (thickness 60 μm, hole diameter 1 mm, hole area ratio 42%) having a nickel plating on the surface as a negative electrode core material. After the coating film of the negative electrode mixture slurry is dried at 95 ° C. for 10 minutes, the coating film is rolled together with the core material so that the total thickness of the core material and the negative electrode mixture layer is 0.28 to 0.32 mm. Was pressed to form a negative electrode plate. The obtained product was cut to have a width of 44.7 mm and a length of 134.0 mm.

(2)正極の作製
下記の手順で、非焼結式ニッケル正極を作製した。
まず、共沈成分として亜鉛2.5質量%およびコバルト1.0質量%を含有する水酸化ニッケル粉末を、硫酸コバルト水溶液に添加した。得られた混合物を撹拌しながら、水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム濃度:1mol/L)を徐々に滴下してpHを11に調整した後、さらに所定時間撹拌を続けた。得られた混合物から、沈殿物をろ別した。ろ別した沈殿物を、水洗し、真空乾燥することにより、水酸化ニッケル粒子の表面が5質量%の水酸化コバルトで被覆された粉末を得た。
(2) Production of positive electrode A non-sintered nickel positive electrode was produced by the following procedure.
First, nickel hydroxide powder containing 2.5% by mass of zinc and 1.0% by mass of cobalt as a coprecipitation component was added to an aqueous cobalt sulfate solution. While stirring the resulting mixture, an aqueous sodium hydroxide solution (sodium hydroxide concentration: 1 mol / L) was gradually added dropwise to adjust the pH to 11, followed by further stirring for a predetermined time. The precipitate was filtered off from the resulting mixture. The precipitate separated by filtration was washed with water and vacuum-dried to obtain a powder in which the surface of nickel hydroxide particles was coated with 5% by mass of cobalt hydroxide.

上記で得られた粉末1質量部に対して、水酸化ナトリウム水溶液(水酸化ナトリウム濃度:48質量%)10質量部を添加した。得られた混合物を、撹拌下、85℃で8時間加熱処理し、その後、水洗して、65℃で乾燥した。この加熱処理により、水酸化ニッケル粒子表面の水酸化コバルトを含む層において、水酸化コバルトの一部が高次化されてオキシ水酸化コバルトに変換されるとともに、ナトリウムが導入される。このようにして水酸化ニッケル粒子の表面に、オキシ水酸化コバルトおよび1質量%のナトリウムを含有する被覆層が形成された複合体粒子を得た。   10 parts by mass of an aqueous sodium hydroxide solution (sodium hydroxide concentration: 48% by mass) was added to 1 part by mass of the powder obtained above. The resulting mixture was heat-treated at 85 ° C. for 8 hours with stirring, then washed with water and dried at 65 ° C. By this heat treatment, in the layer containing cobalt hydroxide on the surface of the nickel hydroxide particles, a part of cobalt hydroxide is made higher-order and converted into cobalt oxyhydroxide, and sodium is introduced. In this way, composite particles in which a coating layer containing cobalt oxyhydroxide and 1% by mass of sodium was formed on the surface of the nickel hydroxide particles were obtained.

得られた複合体粒子と、酸化亜鉛との混合粉末100質量部に、結着剤としてのCMCを含む水溶液(CMC濃度:0.2質量%)25質量部を添加して混合することにより、正極合剤スラリーを作製した。なお、混合粉末中の複合体粒子と酸化亜鉛との質量比は、100:2であった。   By adding and mixing 25 parts by mass of an aqueous solution (CMC concentration: 0.2% by mass) containing CMC as a binder to 100 parts by mass of the obtained composite particles and zinc oxide mixed powder, A positive electrode mixture slurry was prepared. The mass ratio of the composite particles and zinc oxide in the mixed powder was 100: 2.

得られた正極合剤スラリーを、正極芯材としてのニッケル発泡体(面密度(目付)約325g/m2、厚み約1.2mm)の空孔内に充填し、乾燥させた。乾燥物を、厚みが0.78mmとなるように圧延し、次いで、幅44.7mm、長さ95.0mmの寸法に切断することにより、正極を得た。
なお、正極芯材の長手方向に沿う一方の端部には、活物質を保持しない芯材の露出部を設け、この露出部に、正極リードを接続した。
The obtained positive electrode mixture slurry was filled in pores of a nickel foam (surface density (unit weight) of about 325 g / m 2 , thickness of about 1.2 mm) as a positive electrode core material and dried. The dried product was rolled to a thickness of 0.78 mm, and then cut into dimensions of 44.7 mm in width and 95.0 mm in length to obtain a positive electrode.
In addition, the exposed part of the core material which does not hold | maintain an active material was provided in one edge part along the longitudinal direction of a positive electrode core material, and the positive electrode lead was connected to this exposed part.

(3)セパレータの作製
超音波ホモジナイザー(振幅80μm、周波数20kHz)を用いて、水酸化マンガンと、水酸化コバルトと、エタノールとを、2:1:45の質量比で混合することにより、分散液を調製した。
分散液を、基材としてのプラスチックフィルムの一方の表面に、1〜100mg/cm2の塗布量で塗布し、乾燥することにより、水酸化マンガンおよび水酸化コバルトを含む膜を形成した。この膜と、プラズマ処理により親水化したPP製不織布(平均厚み100μm、目付48g/m2)の一方の表面とを重ね合わせて、圧力(800gf/cm2(≒0.8MPa))を付与し、膜に含まれる水酸化マンガンおよび水酸化コバルトを、不織布の一方の表面に転写させて、一方の表面側からマンガンおよびコバルトをセパレータに導入した。
(3) Production of separator A dispersion liquid was prepared by mixing manganese hydroxide, cobalt hydroxide, and ethanol in a mass ratio of 2: 1: 45 using an ultrasonic homogenizer (amplitude 80 μm, frequency 20 kHz). Was prepared.
The dispersion liquid was applied to one surface of a plastic film as a substrate at a coating amount of 1 to 100 mg / cm 2 and dried to form a film containing manganese hydroxide and cobalt hydroxide. This membrane and one surface of a PP nonwoven fabric (average thickness 100 μm, weight per unit area 48 g / m 2 ) made hydrophilic by plasma treatment are superimposed on each other, and pressure (800 gf / cm 2 (≈0.8 MPa)) is applied. Then, manganese hydroxide and cobalt hydroxide contained in the film were transferred to one surface of the nonwoven fabric, and manganese and cobalt were introduced into the separator from one surface side.

(4)ニッケル水素蓄電池の作製
上記(1)で得られた負極と、上記(2)で得られた正極との間に、上記(3)で得られたセパレータを配し、これらを、渦巻状に捲回することにより、電極群を作製した。このとき、セパレータのマンガンおよびコバルトを導入した側の表面が正極の表面と接触するように配置した。
(4) Production of nickel-metal hydride storage battery The separator obtained in (3) above is disposed between the negative electrode obtained in (1) above and the positive electrode obtained in (2) above. The electrode group was produced by winding in a shape. At this time, it arrange | positioned so that the surface of the side which introduce | transduced manganese and cobalt of the separator might contact the surface of a positive electrode.

得られた電極群を、開口部側にリング状の溝部を有する単3形の有底円筒形の金属製電池ケース(外径14.25mm)に挿入し、最外周の負極を電池ケースの内面に接触させた。また、正極に接続した正極リードを、封口体の蓋板の内底面に溶接した。なお、封口体は、中央に円形のガス抜き孔を有する蓋板と、蓋板の周縁に装着された絶縁パッキンと、蓋板の頂面の中央部に、ガス抜き孔を塞ぐように配された弁体と、弁体を覆う突出部を有するキャップ状の正極端子とを備えている。   The obtained electrode group was inserted into an AA bottomed cylindrical metal battery case (outer diameter 14.25 mm) having a ring-shaped groove on the opening side, and the outermost negative electrode was connected to the inner surface of the battery case. Contact. Moreover, the positive electrode lead connected to the positive electrode was welded to the inner bottom surface of the cover plate of the sealing body. The sealing body is arranged so as to close the gas vent hole at the center of the top plate of the lid plate having a circular vent hole at the center, the insulating packing attached to the periphery of the lid plate, and the lid plate. And a cap-like positive electrode terminal having a protrusion that covers the valve body.

次いで、電池ケース内に、アルカリ電解液を注入し、電池ケースの開口部を、封口体で覆い、絶縁パッキンを介してかしめることにより、封口した。電池ケースの周面を外側から押圧することにより、外径が14.00mmとなるまで縮径した。そして、電池ケースを、高さ方向に押圧することにより、電池総高が50.25mmとなるように電池ケースの開口部側に形成された溝部を圧着した。なお、アルカリ電解液としては、水酸化ナトリウムを7.5mol/Lの濃度で含む水溶液を用いた。   Next, an alkaline electrolyte was injected into the battery case, the opening of the battery case was covered with a sealing body, and sealed by insulating caulking. By pressing the peripheral surface of the battery case from the outside, the outer diameter was reduced to 14.00 mm. And the groove part formed in the opening part side of the battery case was crimped | bonded so that a battery total height might be set to 50.25 mm by pressing a battery case in a height direction. As the alkaline electrolyte, an aqueous solution containing sodium hydroxide at a concentration of 7.5 mol / L was used.

封口体の上部に、ドーナツ状の絶縁部材を、正極端子の突出部を絶縁部材の中央の孔から突出させた状態で配置した。次いで、封口体の周縁部(封口体上に配された絶縁部材の周縁部)と、電池ケースの周面と、電池ケースの底面の周縁部とを覆うように、外装ラベルを装着することにより、ニッケル水素蓄電池(A1)を得た。同様の手順で、合計18個の電池A1を作製した。   On the upper part of the sealing body, a donut-shaped insulating member was disposed in a state where the protruding portion of the positive electrode terminal protruded from the central hole of the insulating member. Next, by attaching an exterior label so as to cover the peripheral part of the sealing body (peripheral part of the insulating member disposed on the sealing body), the peripheral surface of the battery case, and the peripheral part of the bottom surface of the battery case A nickel metal hydride storage battery (A1) was obtained. A total of 18 batteries A1 were produced in the same procedure.

(5)評価
(a)セパレータにおけるマンガンおよびコバルトの分布状態
電池を、25℃の環境温度下で、0.2Cの充電電流で、8時間充電し、0.7Cの放電電流で、1.0Vの終止電圧まで放電し、この充放電サイクルを3回繰り返すことにより、慣らし充放電を行った。
(5) Evaluation (a) Distribution state of manganese and cobalt in the separator The battery was charged with a charging current of 0.2 C for 8 hours under an environmental temperature of 25 ° C., and 1.0 V with a discharging current of 0.7 C. The battery was discharged to the final voltage of 2 and this charge / discharge cycle was repeated three times to perform the charge-in / discharge.

3個の電池について、慣らし充放電の後、25℃の環境温度下、0.2Cの充電電流で6.5時間充電した。この充電状態の電池を分解して、セパレータを取り出して、厚み方向の断面を、EPMAで分析することにより、セパレータの各領域におけるコバルトおよびマンガンの分布状態(具体的には、コバルトおよびマンガンの存在確率)を調べた。また、EPMA分析において、セパレータの正側領域および負側領域のそれぞれにおいて、マンガン領域およびコバルト領域の面積を求め、これらの領域が重複する割合(%)を求めた。   The three batteries were charged for 6.5 hours at an ambient temperature of 25 ° C. and a charging current of 0.2 C after running-in and charging. By disassembling this charged battery, taking out the separator, and analyzing the cross section in the thickness direction with EPMA, the distribution state of cobalt and manganese in each region of the separator (specifically, the presence of cobalt and manganese) Probability). Further, in the EPMA analysis, the areas of the manganese region and the cobalt region were determined in each of the positive side region and the negative side region of the separator, and the ratio (%) at which these regions overlap was determined.

(b)保存時の自己放電
上記(a)で用いた残りの電池のうち3個について、慣らし充放電の後、電池を、20℃の環境温度下、0.1Cの充電電流で16時間充電し、60分間休止し、0.2Cの放電電流で0.9Vの終止電圧まで放電し、このときの放電容量(初期放電容量)を求めた。次いで、20℃の環境温度下、電池を0.1Cの充電電流で16時間充電し、充電した電池を、65℃の環境温度下で保存した。電池を7日間保存した後に放電容量を測定し、初期放電容量に対する保存後の放電容量の比率(容量維持率(%))を、3個の電池の平均値として求めた。電池を保存する期間を、14日、21日、28日、および35日にそれぞれ変更した場合についても、上記と同様に、容量維持率を求めた。
(B) Self-discharge during storage For three of the remaining batteries used in (a) above, after charge-in / discharge, the batteries were charged for 16 hours at an ambient temperature of 20 ° C. and a charging current of 0.1 C. Then, after resting for 60 minutes, the battery was discharged to a final voltage of 0.9 V with a discharge current of 0.2 C, and the discharge capacity (initial discharge capacity) at this time was determined. Next, the battery was charged at an ambient temperature of 20 ° C. with a charging current of 0.1 C for 16 hours, and the charged battery was stored at an ambient temperature of 65 ° C. After storing the battery for 7 days, the discharge capacity was measured, and the ratio of the discharge capacity after storage to the initial discharge capacity (capacity maintenance ratio (%)) was determined as the average value of the three batteries. In the case where the battery storage period was changed to 14th, 21st, 28th, and 35th, respectively, the capacity retention rate was determined in the same manner as described above.

比較例1
実施例1の(3)において、分散液を、水酸化コバルトとエタノールとを1:15の質量比で混合することにより調製した。得られた分散液を用いる以外は、実施例1と同様にして、一方の表面側(正側領域)にコバルトが導入されたセパレータを形成した。得られたセパレータを用いる以外は、実施例1と同様にして、ニッケル水素蓄電池(B1)を作製し、評価を行った。
Comparative Example 1
In Example 1, (3), a dispersion was prepared by mixing cobalt hydroxide and ethanol in a mass ratio of 1:15. A separator having cobalt introduced into one surface side (positive side region) was formed in the same manner as in Example 1 except that the obtained dispersion was used. A nickel-metal hydride storage battery (B1) was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained separator was used.

比較例2
実施例1の(3)において、分散液を、水酸化マンガンとエタノールとを1:15の質量比で混合することにより調製した。得られた分散液を用いる以外は、実施例1と同様にして、一方の表面側(正側領域)にマンガンが導入されたセパレータを形成した。得られたセパレータを用いる以外は、実施例1と同様にして、ニッケル水素蓄電池(B2)を作製し、評価を行った。
Comparative Example 2
In Example 1, (3), a dispersion was prepared by mixing manganese hydroxide and ethanol in a mass ratio of 1:15. A separator having manganese introduced into one surface side (positive side region) was formed in the same manner as in Example 1 except that the obtained dispersion was used. A nickel-metal hydride storage battery (B2) was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained separator was used.

比較例3
実施例1の(3)と同様にして形成したセパレータを、マンガンおよびコバルトを導入した側の表面を、負極の表面と接触するように配置した以外は、実施例1と同様にしてニッケル水素蓄電池(B3)を作製し、評価を行った。つまり、電池B3では、セパレータの負側領域に、マンガンおよびコバルトが導入されている。セパレータの負側領域について、実施例1の正側領域の場合と同様の手順で、マンガンおよびコバルトの存在確率を求め、マンガン領域がコバルト領域と重複する面積比率(%)を求めた。
Comparative Example 3
A nickel-metal hydride storage battery as in Example 1 except that the separator formed in the same manner as in Example 1 (3) was placed so that the surface on which manganese and cobalt were introduced was in contact with the surface of the negative electrode. (B3) was prepared and evaluated. That is, in battery B3, manganese and cobalt are introduced into the negative region of the separator. About the negative side area | region of a separator, the same procedure as the case of the positive side area | region of Example 1 calculated | required the existence probability of manganese and cobalt, and calculated | required the area ratio (%) which a manganese area | region overlaps with a cobalt area | region.

比較例4
実施例1の(3)において、不織布として、プラズマ処理により親水化したPP製不織布(第1不織布、平均厚み50μm、目付20g/m2)を用いる以外は、実施例1と同様にして、不織布の一方の表面に、マンガンおよびコバルトを導入した。そして、プラズマ処理により親水化したPP製不織布(第2不織布、平均厚み40μm、目付15g/m2)を、第1不織布のマンガンおよびコバルトを導入した側の表面に重ね合わせることにより、セパレータを作製した。このようにして、中央領域にマンガンおよびコバルトを含むセパレータを形成した。得られたセパレータを用いる以外は、実施例1と同様にして、ニッケル水素蓄電池(B4)を作製し、評価を行った。
Comparative Example 4
In Example 1 (3), the nonwoven fabric was made in the same manner as in Example 1 except that a nonwoven fabric made of PP hydrophilized by plasma treatment (first nonwoven fabric, average thickness 50 μm, basis weight 20 g / m 2 ) was used. Manganese and cobalt were introduced on one surface of the film. Then, a separator is produced by superimposing a PP nonwoven fabric (second nonwoven fabric, average thickness 40 μm, basis weight 15 g / m 2 ) made hydrophilic by plasma treatment on the surface of the first nonwoven fabric on which manganese and cobalt are introduced. did. In this way, a separator containing manganese and cobalt was formed in the central region. A nickel-metal hydride storage battery (B4) was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained separator was used.

実施例2
実施例1の(3)において、不織布の一方の表面側と同様にして、他方の表面側からも、マンガンおよびコバルトを導入することにより、セパレータを形成した。得られたセパレータを用いる以外は、実施例1と同様にしてニッケル水素蓄電池(A2)を作製し、評価を行った。セパレータは、正側領域および負側領域の双方にマンガンおよびコバルトを含む。負側領域についても、正側領域の場合と同様の手順で、マンガンおよびコバルトの存在確率を求め、コバルト領域と重複するマンガン領域の面積比率を求めた。
Example 2
In Example 1, (3), a separator was formed by introducing manganese and cobalt from the other surface side in the same manner as the one surface side of the nonwoven fabric. A nickel-metal hydride storage battery (A2) was produced and evaluated in the same manner as in Example 1 except that the obtained separator was used. The separator includes manganese and cobalt in both the positive region and the negative region. For the negative region, the probability of existence of manganese and cobalt was determined in the same procedure as for the positive region, and the area ratio of the manganese region overlapping with the cobalt region was determined.

実施例3
実施例1の(3)において、不織布の一方の表面側にマンガンおよびコバルトを導入した後、他方の表面側に、比較例1と同様にして水酸化コバルトを用いてコバルトを導入することにより、セパレータを形成した。得られたセパレータを用いる以外は、実施例1と同様にして、ニッケル水素蓄電池(A3)を作製し、実施例1および2と同様にして評価を行った。
Example 3
In Example 1 (3), after introducing manganese and cobalt on one surface side of the nonwoven fabric, on the other surface side, by introducing cobalt using cobalt hydroxide in the same manner as in Comparative Example 1, A separator was formed. A nickel-metal hydride storage battery (A3) was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained separator was used, and evaluated in the same manner as in Examples 1 and 2.

実施例4
実施例1の(3)において、不織布の一方の表面側にコバルトおよびマンガンを導入した後、他方の表面側に、比較例2と同様にして水酸化マンガンを用いてマンガンを導入することにより、セパレータを形成した。得られたセパレータを用いる以外は、実施例1と同様にして、ニッケル水素蓄電池(A4)を作製し、実施例1および2と同様にして評価を行った。
実施例および比較例の結果を表1に示す。
Example 4
In Example 1 (3), after introducing cobalt and manganese on one surface side of the nonwoven fabric, on the other surface side, by introducing manganese using manganese hydroxide in the same manner as in Comparative Example 2, A separator was formed. A nickel-metal hydride storage battery (A4) was produced in the same manner as in Example 1 except that the obtained separator was used, and evaluated in the same manner as in Examples 1 and 2.
The results of Examples and Comparative Examples are shown in Table 1.

Figure 2015173058
Figure 2015173058

表1に示されるように、負側領域または中央領域にマンガンおよびコバルトを多く含むセパレータを用いた比較例の電池B1およびB4に比べて、正側領域にマンガンおよびコバルトを含むセパレータを用いた実施例の電池A1では、65℃の高温環境下で長期間(例えば、28日または35日)保存した後でも、自己放電が大きく抑制された。このような実施例の効果は、正側領域にマンガンまたはコバルトのみを含むセパレータを用いても得られない(電池B2およびB3)。これらの結果から、自己放電の抑制には、セパレータの正側領域にマンガンおよびコバルトの双方を多く含有させることが重要であることが分かる。   As shown in Table 1, compared with comparative batteries B1 and B4 using separators containing a large amount of manganese and cobalt in the negative region or the central region, implementation using separators containing manganese and cobalt in the positive region In the example battery A1, self-discharge was greatly suppressed even after storage for a long period of time (for example, 28 days or 35 days) in a high temperature environment of 65 ° C. The effect of such an example cannot be obtained even when a separator containing only manganese or cobalt in the positive region is used (batteries B2 and B3). From these results, it can be seen that it is important to contain both manganese and cobalt in the positive region of the separator in order to suppress self-discharge.

実施例の電池A2〜A4の結果から、正側領域にマンガンおよびコバルトを含み、負側領域にマンガンおよび/またはコバルトを含むセパレータを用いた場合、電池A1に匹敵するか、もしくはそれ以上に、自己放電が抑制されることが分かった。負側領域は、マンガンおよびコバルトの双方を含む方が、自己放電の抑制効果が高くなる。   From the results of the batteries A2 to A4 of the example, when a separator containing manganese and cobalt in the positive side region and manganese and / or cobalt in the negative side region is used, it is comparable to or more than the battery A1. It was found that self-discharge was suppressed. If the negative side region contains both manganese and cobalt, the self-discharge suppressing effect is enhanced.

本発明の実施形態に係るニッケル水素蓄電池では、保存中の自己放電を大きく抑制できる。そのため、ニッケル水素蓄電池は、特に、非常用電源、バックアップ用電源などとしての利用に適している。   In the nickel metal hydride storage battery according to the embodiment of the present invention, self-discharge during storage can be greatly suppressed. Therefore, the nickel metal hydride storage battery is particularly suitable for use as an emergency power source, a backup power source, or the like.

1 電池ケース
2 絶縁パッキン
3 蓋板
4 溝部
5 封止剤
6 外装ラベル
6a 封口体の周縁部に配された外装ラベルの表面
7 ドーナツ状の絶縁部材
8 ガス抜き孔
9 弁体
10 正極端子
10a 正極端子の突出部の頂面
11 電極群
12 正極
13 負極
14 セパレータ
15 正極リード
16 スリット付き絶縁部材
17 円形の絶縁部材
18 封口体
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 Battery case 2 Insulation packing 3 Cover plate 4 Groove part 5 Sealant 6 Exterior label 6a The surface of the exterior label distribute | arranged to the peripheral part of the sealing body 7 Donut-shaped insulating member 8 Gas vent 9 Valve body 10 Positive electrode terminal 10a Positive electrode Top surface of protruding portion of terminal 11 Electrode group 12 Positive electrode 13 Negative electrode 14 Separator 15 Positive electrode lead 16 Insulating member with slit 17 Circular insulating member 18 Sealing body

Claims (9)

正極活物質を含む正極と、負極活物質を含む負極と、前記正極および前記負極の間に介在するセパレータと、アルカリ電解液とを含み、
前記負極活物質は、水素を電気化学的に吸蔵および放出可能な水素吸蔵合金を含み、
前記正極活物質は、ニッケル化合物を含み、
前記正極および前記負極の少なくともいずれか一方は、マンガンを含み、
前記正極および前記負極の少なくともいずれか一方は、コバルトを含み、
前記セパレータは、厚みTを有し、かつマンガンおよびコバルトを含み、
前記セパレータを、前記正極側の表面を含む厚み0.35Tの正側領域と、前記負極側の表面を含む厚み0.35Tの負側領域と、前記正側領域および前記負側領域以外の厚み0.3Tを有する中央領域とに区分するとき、
前記正側領域におけるマンガンの存在確率XMnpと、前記中央領域におけるマンガンの存在確率XMncとは、XMnp>XMncを満たし、
前記正側領域におけるコバルトの存在確率XCopと、前記中央領域におけるコバルトの存在確率XCocとは、XCop>XCocを満たす、ニッケル水素蓄電池。
A positive electrode including a positive electrode active material; a negative electrode including a negative electrode active material; a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode; and an alkaline electrolyte.
The negative electrode active material includes a hydrogen storage alloy capable of electrochemically storing and releasing hydrogen,
The positive electrode active material includes a nickel compound,
At least one of the positive electrode and the negative electrode contains manganese,
At least one of the positive electrode and the negative electrode contains cobalt,
The separator has a thickness T and contains manganese and cobalt;
The separator includes a positive side region having a thickness of 0.35T including the surface on the positive electrode side, a negative side region having a thickness of 0.35T including the surface on the negative electrode side, and a thickness other than the positive side region and the negative side region. When partitioning into a central region with 0.3T,
The positive side existence probability of the manganese in the region X MNP, and the presence of manganese probability in the central region X Mnc satisfies X Mnp> X Mnc,
The nickel hydride storage battery in which the cobalt existence probability X Cop in the positive region and the cobalt existence probability X Coc in the central region satisfy X Cop > X Coc .
MnpとXMncとの比:XMnc/XMnpは、XMnc/XMnp≦0.2を満たし、
CopとXCocとの比:XCoc/XCopは、XCoc/XCop≦0.2を満たす、請求項1に記載のニッケル水素蓄電池。
Ratio of X Mnp and X Mnc : X Mnc / X Mnp satisfies X Mnc / X Mnp ≦ 0.2,
The ratio of the X Cop and X Coc: X Coc / X Cop satisfies X Coc / X Cop ≦ 0.2, nickel-metal hydride storage battery according to claim 1.
前記正側領域のうち、前記正極側の表面を含む厚み0.2Tの領域Aにおけるマンガンの存在確率XMnpaと、前記正側領域のうち前記領域A以外の領域Bにおけるマンガンの存在確率XMnpbとは、XMnpa>XMnpbを満たし、
前記領域Aにおけるコバルトの存在確率XCopaと、前記領域Bにおけるコバルトの存在確率XCopbとは、XCopa>XCopbを満たす、請求項1または2に記載のニッケル水素蓄電池。
Wherein among the positive-side region, said the existence probability X Mnpa manganese in the region A having a thickness of 0.2T including the surface of the positive electrode side, the existence probability X Mnpb manganese in the region B other than the area A of the positive-side region Satisfies X Mnpa > X Mnpb ,
3. The nickel-metal hydride storage battery according to claim 1, wherein the cobalt existence probability X Copa in the region A and the cobalt existence probability X Copb in the region B satisfy X Copa > X Copb .
MnpaとXMnpbとの比:XMnpb/XMnpaは、XMnpb/XMnpa≦0.5を満たし、
CopaとXCopbとの比:XCopb/XCopaは、XCopb/XCopa≦0.5を満たす、請求項3に記載のニッケル水素蓄電池。
X Mnpa to X Mnpb ratio: X Mnpb / X Mnpa satisfies X Mnpb / X Mnpa ≦ 0.5,
4. The nickel-metal hydride storage battery according to claim 3, wherein the ratio of X Copa to X Copb : X Copb / X Copa satisfies X Copb / X Copa ≦ 0.5.
前記正側領域において、マンガンが分布するマンガン領域の面積の20%以上が、コバルトが分布するコバルト領域と重なっている、請求項1〜4のいずれか1項に記載のニッケル水素蓄電池。   5. The nickel-metal hydride storage battery according to claim 1, wherein, in the positive region, 20% or more of the area of the manganese region in which manganese is distributed overlaps with the cobalt region in which cobalt is distributed. 前記負側領域は、マンガンおよび/またはコバルトを含む、請求項1〜5のいずれか1項に記載のニッケル水素蓄電池。   The nickel hydride storage battery according to any one of claims 1 to 5, wherein the negative region includes manganese and / or cobalt. 前記セパレータは、マンガンを、マンガン化合物およびマンガンコバルト複合化合物からなる群より選択される少なくとも一種の形態で含み、
前記セパレータは、コバルトを、コバルト化合物およびマンガンコバルト複合化合物からなる群より選択される少なくとも一種の形態で含む、請求項1〜6のいずれか1項に記載のニッケル水素蓄電池。
The separator includes manganese in at least one form selected from the group consisting of a manganese compound and a manganese cobalt composite compound,
The nickel hydride storage battery according to any one of claims 1 to 6, wherein the separator includes cobalt in at least one form selected from the group consisting of a cobalt compound and a manganese cobalt composite compound.
前記水素吸蔵合金は、マンガンおよびコバルトを含む、請求項1〜7のいずれか1項に記載のニッケル水素蓄電池。   The nickel hydrogen storage battery according to claim 1, wherein the hydrogen storage alloy includes manganese and cobalt. 前記水素吸蔵合金は、AB5型の結晶構造を有する、請求項1〜8のいずれか1項に記載のニッケル水素蓄電池。 The nickel hydrogen storage battery according to claim 1, wherein the hydrogen storage alloy has an AB 5 type crystal structure.
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