JP2723259B2 - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents

水素吸蔵合金電極

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JP2723259B2 JP63215731A JP21573188A JP2723259B2 JP 2723259 B2 JP2723259 B2 JP 2723259B2 JP 63215731 A JP63215731 A JP 63215731A JP 21573188 A JP21573188 A JP 21573188A JP 2723259 B2 JP2723259 B2 JP 2723259B2
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Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 (産業上の利用分野) 本発明はニッケル酸化物・水素二次電池に係わり、特
に、水素吸蔵合金を主成分とする水素吸蔵合金電極に関
する。
(従来の技術) 水素吸蔵合金は、これを負極として、アルカリ水溶液
中で電気分解を行うと、発生した水素ガスを負極自身が
吸蔵し、逆にニッケル極など適切な正極を対極として放
電すると、吸蔵した水素ガスを放出すると共に、この水
素ガスは酸化されてもとの水に戻る。このために、水素
吸蔵合金は二次電池の負極材料として利用できる。この
電池の負極として、種々の水素吸蔵極合金自体並びにこ
の合金の処理方法が研究されている。
ところで、種々の材料を調整した水素吸蔵合金そのも
のは、そのままリード線を取付けて電界液中に設けて
も、電界により生じた水素ガスを吸蔵する能力に乏し
く、負極としては使用できない。そこで、この合金を負
極として使用するためには、合金を適切な大きさに砕
き、砕いた合金粒子をバインダー等により互いに結着し
て電極板に加工する等の工夫が必要である。この合金粒
子の大きさについては種々の検討がされている。例え
ば、粒径が数μm〜数10μmの合金粒子を用いること
(特開昭53−32349号公報)や粒径が5μm以下の超微
粒子を用いること(特開昭60−119079号公報)や粒径が
1μm以下の超微粒子を用いること(特開昭60−109174
号公報)などが提案されている。粒径の小さな合金粒子
を用いると、電極としての表面積が増大するために、水
素ガスの吸蔵、放出の速度が速くなると共に、合金粒子
相互間の接触の機会が増えて電極として良好な導通がと
れる利点がある。しかし、粒径が小さいと、電解液と接
触する部分が多くなり、電極が劣化しやすい欠点があ
る。
このため、粒径の大きな合金粉末と小さな合金粉末粒
子とを混合して水素吸蔵合金電極とすることも特開平1
−132049号広報に記載されている。しかしながら、この
電極は合金粉末を結着するための結着剤として親水性の
ポリビニルアルコールを用いているため、電極表面が親
水性となり、電解液により腐食されやすく、その結果電
池としての寿命が短いという欠点がある。
(発明が解決しようとする課題) したがって、本発明の目的は、充放電の初期から所定
以上の電流容量を有し、しかも電極表面が電解液により
腐食されにくい、長寿命な水素吸蔵合金電極を提供する
ことにある。
[発明の構成] (課題を解決するための手段および作用) 本発明は、導電性基体中に粉砕された水素吸蔵合金の
粉末が結着剤とともに分散され、前記水素吸蔵合金の粉
末は、35〜90wt%の粒径の大きな第1の粉末と残部が粒
径の小さな第2の粉末からなり、この第1の粉末の粒径
は15μm〜100μmで平均粒径が25μm〜74μmであ
り、前記第2の粉末の粒径は15μm未満である水素吸蔵
合金電極において、前記水素吸蔵合金の粉末はポリテト
ラフルオロエチレンを含む結着剤とともに分散されるこ
とを特徴とする水素吸蔵合金電極を提供するものであ
る。
すなわち、ポリテトラフルオロエチレンを含む結着剤
は撥水性を有するためこれにより結着された水素吸蔵合
金粉末により形成された電極の表面も撥水性を有し、こ
れによって電解液による電極表面の腐食を防止すること
ができる。電解液による電極表面の腐食は合金電極の水
素吸蔵機能を著しく損なうため、電池の寿命を左右する
が、本発明の電極はその撥水作用により、水素吸蔵機能
を損なわれることがないため、長寿命化が図れる。
また、本発明の水素吸蔵合金電極は、粒径が15〜100
μm、好ましくは、25〜74μmの水素吸蔵合金の大きな
粒子を35〜90wt%、好ましくは、50〜75wt%含むため
に、合金全体の表面積が小さく保たれ、合金の粒子と電
解液との接触が比較的抑えることができるので、長寿命
の電極が得られる。
さらに、本発明の水素吸蔵合金電極は、粒径の大きな
粒子と共に粒径の小さな粒子を含むことにより、この粒
径の小さな粒子が集電体と粒径の大きな粒子との間の導
電剤としての利用を有するので、水素吸蔵合金粒子の利
用率が向上し、電極の高容量化に寄与する。
特に、この水素吸蔵合金を正極であるニッケル極と組
み合わせて二次電池を構成する場合を考えると、特にニ
ッケル極がペースト式ニッケル極の場合、このニッケル
極は充電初期に放電しにくく、τ−NIOOHを生成するた
めに、この生成量対応する水素ガスが水素吸蔵合金電極
上に蓄積されることになる。水素吸蔵合金電極が小さな
粒子の充分に微細化され、活性化が進んだ単一の合金粒
子だけで構成されている場合には初期充電過程における
水素ガスの蓄積料が大きくなり電極容量が低下する。こ
れに対して、本発明の電極では、活性化が充分に進んで
いない大きな粒子を小さな粒子に混在させることによ
り、充電電流の一部は活性化の進んでいない大きな粒子
を活性化させるために消費され、その分だけ水素ガスの
蓄積量が減少するために、上述の水素ガスの蓄積減少が
緩和できるという、特別の効果が期待できる。
また、本発明に用いられる水素吸蔵合金としては、La
Ni5,MmNi5(Mmはミッシュメタル)およびこれらのNiの
一部を他の金属元素、例えば、Al,Mn,Fe,Co,Ti,Cu,Zn,Z
r,Cr等で置換えした合金、または、Mg2Ni系、TiNi系、T
iFe系の合金を用いることができる。さらに、これら以
外にも、電解液中で充電時に電気化学的に発生させた水
素を容易に吸蔵し、かつ放電時に容易に放出できるもの
であれば、用いることができる。
(実施例) 以下、本発明の実施例について図面を参照して説明す
る。
粒径の大きな粒子を得るために、まず、10〜20gの水
素吸蔵極金LmNi3.0Co0.5Mn0.4Al0.3を内容積70ccの耐圧
タンクに収納し、耐圧タンク内を排気して真空にした
後、タンク内に8〜35kg/cm2の水素ガスを導入し、3〜
8時間配置する。その後、耐圧タンク内を排気すると共
に再び真空とし、水素吸蔵合金に所定の圧力の水素ガス
を吸蔵、放出させることにより、粉末化された合金粒子
を得た。この合金粒子をふるいにかけて、25〜75μmの
粒径の合金粉末Aを得た。
続いて、粒径の小さな粒子を得るために、10〜20gの
水素吸蔵合金LmNi3.0Co0.5,Mn0.4Al0.3を内容積70ccの
耐圧タンクに収納した後、上述の水素ガスを吸蔵、放出
させる操作を3〜5回繰り返して合金を粉砕して、合金
粉末を得た。この合金粒子をふるいにかけて、15μm未
満の粒径の合金粉末Bを得た。
この様にして得られた合金粉末Aを6.5g、合金粉末B
を3.5gをそれぞれ秤量後、これらを不活性ガス雰囲気中
で混合し、水素吸蔵合金電極用の合金粉末を得た。
得られた合金粉末に、バインダーとしてポリテトラフ
ロロエチレン(PTFE)を4wt%混合し、これをシート化
した後、集電体に圧着させることにより、水素吸蔵合金
電極を得た。
この水素吸蔵合金電極を負極として、ニッケル極を対
極とし、アルカリ電解液中で充放電テストを行った。こ
のテスト結果を表に示した。
この表から明らかな様に、本発明の実施例である電極
No.2と電極No.5は初期容量が200mAh/g前後の値が得ら
れ、かつ、長寿命であることが分かる。
また、電極No.2(実施例)と全く同じ水素吸蔵合金粉
末を用い、これらの粉末に2wt%のポリビニルアルコー
ル水溶液を加えてペースト状にし、基板である発泡状ニ
ッケルに充填して乾燥した後、圧延を行い水素吸蔵極合
金電極を得た。この電極を負極として、容量1300mAhの
ペースト式ニッケル極を正極として組み合わせ、密閉型
二次電池を作成し、比較例7とした。
この比較例7の二次電池についてサイクル寿命試験を
行った結果を図面に示した。同図にはまた、上記本願発
明の実施例としての電極No.2を負極とし、容量1300mAh
のペースト式ニッケル極を正極として組み合わせた密閉
型二次電池および前記表中の電極No.4を負極とし、容量
1300mAhのペースト式ニッケル極を正極として組み合わ
せた密閉型二次電池に付いてのサイクル寿命試験結果も
示した。この試験においては、負極の容量を正極の容量
よりも大とし、その容量比を1:1.4とした。
この図面から分かるように、本発明の水素吸蔵合金電
極を用いた密閉型二次電池は、500サイクルを越えるま
で1300mAhの容量を保つとともに、電池内圧を1kg/cm2
下に維持でき、良好な特性を有することが分かる。他
方、比較例7は300サイクルを越えると電流容量が低下
し、また、200サイクルを越えると電池内圧も急激に上
昇し、本発明の二次電池に比較して寿命が短いことが分
かる。
〔発明の効果〕
以上の様に、本発明によれば、充放電の初期から所定
以上の容量があり、しかも長寿命な水素吸蔵合金電極を
提供することができる。
【図面の簡単な説明】
図面は本発明の水素吸蔵合金電極および比較例の水素吸
蔵合金電極をそれぞれ負極とした密閉型二次電池のサイ
クル寿命テストの結果を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 林田 浩孝 神奈川県川崎市幸区小向東芝町1 株式 会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 平1−132049(JP,A)

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性基体中に粉砕された水素吸蔵合金の
    粉末が結着剤とともに分散され、前記水素吸蔵合金の粉
    末は、35〜90wt%の粒径の大きな第1の粉末と残部が粒
    径の小さな第2の粉末からなり、この第1の粉末の粒径
    は15μm〜100μmで平均粒径が25μm〜74μmであ
    り、前記第2の粉末の粒径は15μm未満である水素吸蔵
    合金電極において、前記水素吸蔵合金の粉末はポリテト
    ラフルオロエチレンを含む結着剤とともに分散されるこ
    とを特徴とする水素吸蔵合金電極。
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JPH01132049A (ja) * 1987-11-17 1989-05-24 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素吸蔵電極

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