JP2975635B2 - アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法 - Google Patents
アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法Info
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- JP2975635B2 JP2975635B2 JP2109103A JP10910390A JP2975635B2 JP 2975635 B2 JP2975635 B2 JP 2975635B2 JP 2109103 A JP2109103 A JP 2109103A JP 10910390 A JP10910390 A JP 10910390A JP 2975635 B2 JP2975635 B2 JP 2975635B2
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明はアルカリ蓄電池の負極として用いられ、水素
を可逆的に吸蔵及び放出することのできる水素吸蔵合金
電極の製造方法に関するものである。
を可逆的に吸蔵及び放出することのできる水素吸蔵合金
電極の製造方法に関するものである。
（ロ） 従来の技術 従来から良く用いられている蓄電池としては、ニッケ
ル−カドミウム蓄電池あるいは鉛蓄電池などがあるが、
近年、これらの電池より軽量且つ高容量で高エネルギー
密度となる可能性があるということで、水素吸蔵合金を
用いてなる水素吸蔵合金電極を負極に備えた金属−水素
アルカリ蓄電池が注目されている。
ル−カドミウム蓄電池あるいは鉛蓄電池などがあるが、
近年、これらの電池より軽量且つ高容量で高エネルギー
密度となる可能性があるということで、水素吸蔵合金を
用いてなる水素吸蔵合金電極を負極に備えた金属−水素
アルカリ蓄電池が注目されている。
ところで、この水素吸蔵合金電極は充放電サイクルを
繰り返すことにより、水素吸蔵合金が微粉化し、電極か
ら脱落して容量低下を招くと共に、電極の機械的強度の
低下を起こし、長期に亘って電極容量を維持することが
困難であるという問題点がある。このため、例えば特開
昭61−66366号公報では、電極の機械的強度を高め前記
問題点を解決する方法が提案されている。即ち、ポリテ
トラフルオロエチレンやポリエチレンオキサイド（PE
O）などの複数の結着剤を併用して用いて、水素吸蔵合
金粉末と混練してペーストとし、このペーストをパンチ
ングメタル等の導電性支持体に塗着して電極を作製し、
前記結着剤の結着作用に基づき水素吸蔵合金粉末を強固
に保持させることを可能としている。
繰り返すことにより、水素吸蔵合金が微粉化し、電極か
ら脱落して容量低下を招くと共に、電極の機械的強度の
低下を起こし、長期に亘って電極容量を維持することが
困難であるという問題点がある。このため、例えば特開
昭61−66366号公報では、電極の機械的強度を高め前記
問題点を解決する方法が提案されている。即ち、ポリテ
トラフルオロエチレンやポリエチレンオキサイド（PE
O）などの複数の結着剤を併用して用いて、水素吸蔵合
金粉末と混練してペーストとし、このペーストをパンチ
ングメタル等の導電性支持体に塗着して電極を作製し、
前記結着剤の結着作用に基づき水素吸蔵合金粉末を強固
に保持させることを可能としている。
一方、水素吸蔵合金電極における導電性支持体に水素
吸蔵合金を保持させる結着効果をみると、ポリテトラフ
ルオロエチレン等のフッ素樹脂結着剤に比べて、ヒドロ
キシプロピルセルロース（HPC）やPEO等の水溶性高分子
結着剤の方が、少量の添加量で前記結着効果を得ること
ができる。ところが、アルカリ蓄電池用の電極として結
着剤を用いて作製されているペースト式カドミウム電極
では、PEOを添加すると水素発生の過電圧が低くなって
水素ガスが発生し易くなり、カドミウム電極の充電効率
を低下させる。このようにペースト式カドミウム電極で
は、結着剤の種類により電池性能が左右されることがあ
るので、一般にHPC等の結着剤として使用することが多
く、PEOは使用されていなかった。そしてPEO等の高分子
結着剤は、その分子量により物性が異なり、電極特性を
左右するという問題があった。
吸蔵合金を保持させる結着効果をみると、ポリテトラフ
ルオロエチレン等のフッ素樹脂結着剤に比べて、ヒドロ
キシプロピルセルロース（HPC）やPEO等の水溶性高分子
結着剤の方が、少量の添加量で前記結着効果を得ること
ができる。ところが、アルカリ蓄電池用の電極として結
着剤を用いて作製されているペースト式カドミウム電極
では、PEOを添加すると水素発生の過電圧が低くなって
水素ガスが発生し易くなり、カドミウム電極の充電効率
を低下させる。このようにペースト式カドミウム電極で
は、結着剤の種類により電池性能が左右されることがあ
るので、一般にHPC等の結着剤として使用することが多
く、PEOは使用されていなかった。そしてPEO等の高分子
結着剤は、その分子量により物性が異なり、電極特性を
左右するという問題があった。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであって、
電極容量が大きくしかも機械的強度を十分に保つことが
でき、更に均質なスラリーが得られる水素吸蔵合金電極
の製造方法を提供するものである。
電極容量が大きくしかも機械的強度を十分に保つことが
でき、更に均質なスラリーが得られる水素吸蔵合金電極
の製造方法を提供するものである。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明は、水素吸蔵合金粉末と、結着剤と、分散媒と
を混練してスラリーを得、該スラリーを２次元導電性支
持体上に塗着し、保持させるアルカリ蓄電池用水素吸蔵
合金電極の製造方法であって、前記結着剤として、平均
分子量が15万〜400万であるポリエチレンオキサイドを
用いることを特徴とするものである。
を混練してスラリーを得、該スラリーを２次元導電性支
持体上に塗着し、保持させるアルカリ蓄電池用水素吸蔵
合金電極の製造方法であって、前記結着剤として、平均
分子量が15万〜400万であるポリエチレンオキサイドを
用いることを特徴とするものである。
ここで前記ポリエチレンオキサイドの添加量は、水素
吸蔵合金粉末に対して、0.1〜5.0重量％とするのが好ま
しい。
吸蔵合金粉末に対して、0.1〜5.0重量％とするのが好ま
しい。
また、前記スラリーの粘度としては、10,000〜100,00
0m・Pasとするのが、望ましい。
0m・Pasとするのが、望ましい。
（ホ） 作用 結着剤としてのPEOは、HPC等に比べて、粘性が高く、
結着効果も高いため、少量の添加量で十分なスラリー粘
度と結着力を得ることができる。しかしながら、本発明
者が種々検討したところ、PEOは、その平均分子量によ
り水への溶解度、粘性及び結着力が大きく異なることを
見いだした。そこで、PEOの平均分子量を15万〜400万と
することにより、電極製造工程中における粘度を適度に
し、且つ電極の強度が十分に得られ、更にはサイクル寿
命に優れた水素吸蔵合金電極を得ることができる。
結着効果も高いため、少量の添加量で十分なスラリー粘
度と結着力を得ることができる。しかしながら、本発明
者が種々検討したところ、PEOは、その平均分子量によ
り水への溶解度、粘性及び結着力が大きく異なることを
見いだした。そこで、PEOの平均分子量を15万〜400万と
することにより、電極製造工程中における粘度を適度に
し、且つ電極の強度が十分に得られ、更にはサイクル寿
命に優れた水素吸蔵合金電極を得ることができる。
この製造方法においてポリエチレンオキサイドの添
加、使用量は、水素吸蔵合金粉末に対して、0.1〜5.0重
量％とするのが、電極性能上、好ましい。
加、使用量は、水素吸蔵合金粉末に対して、0.1〜5.0重
量％とするのが、電極性能上、好ましい。
また、この製造方法におけるスラリーの粘度を、10,0
00〜100,000m・Pasとするのが、スラリーの混練工程の
作業性の面から望ましい。
00〜100,000m・Pasとするのが、スラリーの混練工程の
作業性の面から望ましい。
（ヘ） 実施例 本発明の実施例を以下に説明し、比較例との対比に言
及する。
及する。
［実施例１］ 市販されているミッシュメタル（Mm）、ニッケル、コ
バルト、マンガンの各原料を一定の組成比に秤量し、ア
ーク溶解炉を用いて組成式MmNi3Co1.4Mn0.6で表わされ
る水素吸蔵合金塊を作製した後、機械的に粉砕して平均
粒径50μｍの水素吸蔵合金粉末を得た。次いでこの水素
吸蔵合金粉末に対して、１重量％のPEO（平均分子量100
万）とイオン交換水（KOH調整によりpH＝８としたも
の）を前記合金粉末に加え、混練し、30,000m・Pasの粘
度を有するスラリーを作製した。尚、ここにおいてスラ
リーの粘度は、東京計器（株）製Ｂ型粘度計B8U型を使
用し、スピンドルＴ−Ｂ、回転速度20r.p.mで測定した
値である。
バルト、マンガンの各原料を一定の組成比に秤量し、ア
ーク溶解炉を用いて組成式MmNi3Co1.4Mn0.6で表わされ
る水素吸蔵合金塊を作製した後、機械的に粉砕して平均
粒径50μｍの水素吸蔵合金粉末を得た。次いでこの水素
吸蔵合金粉末に対して、１重量％のPEO（平均分子量100
万）とイオン交換水（KOH調整によりpH＝８としたも
の）を前記合金粉末に加え、混練し、30,000m・Pasの粘
度を有するスラリーを作製した。尚、ここにおいてスラ
リーの粘度は、東京計器（株）製Ｂ型粘度計B8U型を使
用し、スピンドルＴ−Ｂ、回転速度20r.p.mで測定した
値である。
このようにして作製したスラリーを容器内に入れ、こ
の容器内にニッケルメッキを施したパンチングメタルか
らなる導電性支持体を通過させ引き上げることにより、
支持体表面に前記スラリーを塗着し、乾燥及び加圧を行
ない、本発明による水素吸蔵合金電極を作製した。
の容器内にニッケルメッキを施したパンチングメタルか
らなる導電性支持体を通過させ引き上げることにより、
支持体表面に前記スラリーを塗着し、乾燥及び加圧を行
ない、本発明による水素吸蔵合金電極を作製した。
この電極を負極とし、正極として焼結式ニッケル極を
使用して、これらの正極、負極の間に不織布からなるセ
パレータを介して捲回することにより、渦巻電極体を構
成した。そしてこの渦巻電極体を電池外装缶に挿入し、
30重量％のKOH水溶液を電解液として注液後、封口し
て、公称容量1200mAhを有する密閉型のニッケル−水素
アルカリ蓄電池を作製し、本発明電池Ａとした。
使用して、これらの正極、負極の間に不織布からなるセ
パレータを介して捲回することにより、渦巻電極体を構
成した。そしてこの渦巻電極体を電池外装缶に挿入し、
30重量％のKOH水溶液を電解液として注液後、封口し
て、公称容量1200mAhを有する密閉型のニッケル−水素
アルカリ蓄電池を作製し、本発明電池Ａとした。
［実施例２〜５］ 前記実施例１で用いた平均分子量100万のPEOに代え
て、15万、200万、300万、400万のものを用いて、それ
ぞれ水素吸蔵合金電極を製造し、そして前記実施例１と
同様にして電池を作製した。
て、15万、200万、300万、400万のものを用いて、それ
ぞれ水素吸蔵合金電極を製造し、そして前記実施例１と
同様にして電池を作製した。
そして、これらをそれぞれ本発明電池Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ
とした。
とした。
［比較例１−２］ 前記実施例１で用いた平均分子量100万のPEOに代え
て、10万、500万のものを用いて、それぞれ水素吸蔵合
金電極を製造した。そして前記実施例１と同様にして電
池を作製し、比較電池Ｘ、Ｙとした。
て、10万、500万のものを用いて、それぞれ水素吸蔵合
金電極を製造した。そして前記実施例１と同様にして電
池を作製し、比較電池Ｘ、Ｙとした。
このようにして作製した電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ及び
Ｘ、Ｙを用い、電池のサイクル寿命を比較した。
Ｘ、Ｙを用い、電池のサイクル寿命を比較した。
この時の実験条件は、各電池を600mAの電流で2.5時間
充電した後、600mAの電流で放電し電池電圧が1.0Vに達
した時点で放電を終了するというものであり、放電容量
が初期容量の50％以下に達したサイクル数をサイクル寿
命（回）とした。
充電した後、600mAの電流で放電し電池電圧が1.0Vに達
した時点で放電を終了するというものであり、放電容量
が初期容量の50％以下に達したサイクル数をサイクル寿
命（回）とした。
この結果を、第１表及び第１図に示す。
第１表及び第１図の結果より、本発明電池Ａ〜Ｅは、
比較電池Ｘ、Ｙに比べて、サイクル特性が優れているこ
とがわかる。
比較電池Ｘ、Ｙに比べて、サイクル特性が優れているこ
とがわかる。
これは、以下の理由によると推定される。即ち、PEO
の分子量が15万より小さいと、電極製造時に必要なスラ
リー粘度が得られず、また結着力が弱いため、導電性支
持体より水素吸蔵合金が剥離、脱落するためサイクル寿
命が短くなってしまう（比較電池Ｘ）。
の分子量が15万より小さいと、電極製造時に必要なスラ
リー粘度が得られず、また結着力が弱いため、導電性支
持体より水素吸蔵合金が剥離、脱落するためサイクル寿
命が短くなってしまう（比較電池Ｘ）。
一方、PEOの分子量が400万より大きくなると、スラリ
ー粘度が高いため、導電性支持体への水素吸蔵合金粉末
の塗着量が不均一となり、均質なる水素吸蔵合金電極が
得られず、電池内において電流分布が不均一となり、サ
イクル寿命が短くなってしまう（比較電池Ｙ）。
ー粘度が高いため、導電性支持体への水素吸蔵合金粉末
の塗着量が不均一となり、均質なる水素吸蔵合金電極が
得られず、電池内において電流分布が不均一となり、サ
イクル寿命が短くなってしまう（比較電池Ｙ）。
尚、PEOの平均分子量が15万より小さいものを用いる
場合、電極製造時に必要なスラリー粘度を得るには、添
加量を多くする必要がある。そのため水素吸蔵合金電極
中に占める水素吸蔵合金の充填量が減少し、電極容量が
減少する。
場合、電極製造時に必要なスラリー粘度を得るには、添
加量を多くする必要がある。そのため水素吸蔵合金電極
中に占める水素吸蔵合金の充填量が減少し、電極容量が
減少する。
一方、PEOの平均分子量が400万より大きいものを用い
る場合、電極製造時に必要なスラリー粘度を得るために
水分量を多くする必要がある。しかし水分量を多くしス
ラリー粘度を調整しても、スラリー中のPEOの量が減少
するため、スラリーの流動性が悪くなり、電極製造工程
中におけるスラリーの供給が均一に行えないので、好ま
しいとは言えない。
る場合、電極製造時に必要なスラリー粘度を得るために
水分量を多くする必要がある。しかし水分量を多くしス
ラリー粘度を調整しても、スラリー中のPEOの量が減少
するため、スラリーの流動性が悪くなり、電極製造工程
中におけるスラリーの供給が均一に行えないので、好ま
しいとは言えない。
（ト） 発明の効果 本発明の製造方法によれば、結着剤として平均分子量
が15万〜400万のポリエチレンオキサイドを用いている
ので、電極製造工程中におけるスラリーの均一化が計
れ、高容量でサイクル特性に優れた電池が提供でき、そ
の工業的価値は極めて大きい。
が15万〜400万のポリエチレンオキサイドを用いている
ので、電極製造工程中におけるスラリーの均一化が計
れ、高容量でサイクル特性に優れた電池が提供でき、そ
の工業的価値は極めて大きい。
第１図はPEOの平均分子量と電池のサイクル寿命との関
係を示す図である。 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ……本発明電池、 Ｘ、Ｙ……比較電池。
係を示す図である。 Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ……本発明電池、 Ｘ、Ｙ……比較電池。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭61−66366（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−108452（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/26 - 4/30 H01M 4/62
Claims (3)
- 【請求項１】水素吸蔵合金粉末と、結着剤と、分散媒と
を混練してスラリーを得、該スラリーを２次元導電性支
持体上に塗着し、保持させる電極の製造方法であって、 前記結着剤として、平均分子量が15万〜400万であるポ
リエチレンオキサイドを用いることを特徴とするアルカ
リ蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法。 - 【請求項２】前記ポリエチレンオキサイドの添加量は、
前記水素吸蔵合金粉末に対して、0.1〜5.0重量％である
ことを特徴とする請求項記載のアルカリ蓄電池用水素
吸蔵合金電極の製造方法。 - 【請求項３】前記スラリーの粘度が、10,000〜100,000m
・Pasであることを特徴とする請求項記載のアルカリ
蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2109103A JP2975635B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2109103A JP2975635B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH046748A JPH046748A (ja) | 1992-01-10 |
| JP2975635B2 true JP2975635B2 (ja) | 1999-11-10 |
Family
ID=14501653
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2109103A Expired - Lifetime JP2975635B2 (ja) | 1990-04-25 | 1990-04-25 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2975635B2 (ja) |
-
1990
- 1990-04-25 JP JP2109103A patent/JP2975635B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH046748A (ja) | 1992-01-10 |
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