JP3043128B2 - 金属−水素アルカリ蓄電池 - Google Patents
金属−水素アルカリ蓄電池Info
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- JP3043128B2 JP3043128B2 JP3219658A JP21965891A JP3043128B2 JP 3043128 B2 JP3043128 B2 JP 3043128B2 JP 3219658 A JP3219658 A JP 3219658A JP 21965891 A JP21965891 A JP 21965891A JP 3043128 B2 JP3043128 B2 JP 3043128B2
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属−水素アルカリ蓄電
池に関し、特に負極に用いられる水素吸蔵合金の改良に
関する。
池に関し、特に負極に用いられる水素吸蔵合金の改良に
関する。
【０００２】
【従来の技術】従来から用いられている蓄電池として
は、ニッケル−カドミウム蓄電池のようなアルカリ蓄電
池、あるいは鉛蓄電池などがある。しかし、近年、これ
らの電池よりも軽量かつ高容量で高エネルギー密度にな
る可能性のある水素吸蔵合金を負極に備えた金属−水素
アルカリ蓄電池が注目されるようになった。
は、ニッケル−カドミウム蓄電池のようなアルカリ蓄電
池、あるいは鉛蓄電池などがある。しかし、近年、これ
らの電池よりも軽量かつ高容量で高エネルギー密度にな
る可能性のある水素吸蔵合金を負極に備えた金属−水素
アルカリ蓄電池が注目されるようになった。
【０００３】ここで、上記金属−水素アルカリ蓄電池に
用いられる水素吸蔵合金としては、例えば、特公昭５９
−４９６７１号公報に示されているようにＬａＮｉ
5 や、その改良である三元素系のＬａＮｉ4 Ｃｏ、Ｌａ
Ｎｉ4 Ｃｕ及びＬａＮｉ4.8 Ｆｅ 0.2 などの合金が提案
されている。そして、このような水素吸蔵合金を用いて
負極を作製する場合には、特公昭５７−３０２７３号公
報に示されるように、水素吸蔵合金鋳塊を粉砕すること
により作成した水素吸蔵合金粉末と導電剤粉末との混合
物を、耐アルカリ電解液性の粒子状結着剤によって電極
支持体に固着させることにより作製するのが一般的であ
る。
用いられる水素吸蔵合金としては、例えば、特公昭５９
−４９６７１号公報に示されているようにＬａＮｉ
5 や、その改良である三元素系のＬａＮｉ4 Ｃｏ、Ｌａ
Ｎｉ4 Ｃｕ及びＬａＮｉ4.8 Ｆｅ 0.2 などの合金が提案
されている。そして、このような水素吸蔵合金を用いて
負極を作製する場合には、特公昭５７−３０２７３号公
報に示されるように、水素吸蔵合金鋳塊を粉砕すること
により作成した水素吸蔵合金粉末と導電剤粉末との混合
物を、耐アルカリ電解液性の粒子状結着剤によって電極
支持体に固着させることにより作製するのが一般的であ
る。
【０００４】また、上記水素吸蔵合金の他にも、Ｌａの
代わりにＭｍ（ミッシュメタル）を用いた各種希土類系
水素吸蔵合金も開発されており、さらに、特開昭６０−
２５０５５８号公報に示されているように、ＭｍＮｉ3
Ｃｏ1.5 Ａｌ0.5 等のようなアルミニウム、コバルトを
添加した多元素系水素吸蔵合金も提案されている。そし
て、このような多元素系水素吸蔵合金を用いた場合に
は、充放電サイクル特性を向上させることができる。
代わりにＭｍ（ミッシュメタル）を用いた各種希土類系
水素吸蔵合金も開発されており、さらに、特開昭６０−
２５０５５８号公報に示されているように、ＭｍＮｉ3
Ｃｏ1.5 Ａｌ0.5 等のようなアルミニウム、コバルトを
添加した多元素系水素吸蔵合金も提案されている。そし
て、このような多元素系水素吸蔵合金を用いた場合に
は、充放電サイクル特性を向上させることができる。
【０００５】一方、正極としては、ニッケル−カドミウ
ム蓄電池に用いられる。焼結式ニッケル極などが用いら
れている。
ム蓄電池に用いられる。焼結式ニッケル極などが用いら
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】ところで、この種の電
極においては、水素吸蔵合金が電解液によって腐食する
ことに起因する放電容量の低下を防止する能力、及び正
極容量が規制された密閉電池においては過放電時に発生
する水素ガスを吸収する能力等の各種の能力が要求され
る。
極においては、水素吸蔵合金が電解液によって腐食する
ことに起因する放電容量の低下を防止する能力、及び正
極容量が規制された密閉電池においては過放電時に発生
する水素ガスを吸収する能力等の各種の能力が要求され
る。
【０００７】上記各種の能力を向上させるに際して、例
えば、ＬａＮｉ5 のような化学量論比で構成される水素
吸蔵合金を用いる場合には、以下のような処理を施すこ
とが考えられる。 組成をＬａＮｉX （Ｘ＜５）のようにニッケル不足側
にずらす。 組成をＬａＮｉX （Ｘ＞５）のようにニッケル過剰側
にずらす。
えば、ＬａＮｉ5 のような化学量論比で構成される水素
吸蔵合金を用いる場合には、以下のような処理を施すこ
とが考えられる。 組成をＬａＮｉX （Ｘ＜５）のようにニッケル不足側
にずらす。 組成をＬａＮｉX （Ｘ＞５）のようにニッケル過剰側
にずらす。
【０００８】のような構成とすると、平衡圧が低下す
るので水素ガスを吸収する能力は向上するが、電解液に
よる腐蝕が発生し易くなり、この結果サイクル特性が低
下するという課題がある。一方、のような構成とする
と、耐蝕性は向上するが、平衡圧が高いために、水素ガ
スを吸収する能力が低下して、充電時に水素が発生する
という課題がある。
るので水素ガスを吸収する能力は向上するが、電解液に
よる腐蝕が発生し易くなり、この結果サイクル特性が低
下するという課題がある。一方、のような構成とする
と、耐蝕性は向上するが、平衡圧が高いために、水素ガ
スを吸収する能力が低下して、充電時に水素が発生する
という課題がある。
【０００９】本発明は係る現状を考慮してなされたもの
であって、水素ガスを吸収する能力を向上しつつサイク
ル特性をも向上させることができる金属−水素アルカリ
蓄電池の提供を目的としている。
であって、水素ガスを吸収する能力を向上しつつサイク
ル特性をも向上させることができる金属−水素アルカリ
蓄電池の提供を目的としている。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、水素吸蔵合金粒子を含む負極と、正極とを
備えた金属−水素アルカリ蓄電池において、前記水素吸
蔵合金粒子は、その内部で合金組成が連続的に変化する
ように構成されていることを特徴とする。
するために、水素吸蔵合金粒子を含む負極と、正極とを
備えた金属−水素アルカリ蓄電池において、前記水素吸
蔵合金粒子は、その内部で合金組成が連続的に変化する
ように構成されていることを特徴とする。
【００１１】
【作用】上記構成であれば、水素ガスを吸収する能力を
向上しつつ耐蝕性を向上させることができる。これは、
以下に示す理由による。例えば、ＬａＮｉ5に代表され
るような化学量論比で構成される水素吸蔵合金において
は、合金粒子内に、化学量論比がＬａＮｉX （Ｘ＜５）
にずれた部分（平衡圧が低い部分）と、化学量論比がＬ
ａＮｉX （Ｘ＞５）にずれた部分（平衡圧が高い部分）
とで構成される。このように、単一の合金粒子内に平衡
圧の低い部分と高い部分が存在すると、まず平衡圧の低
い部分に水素ガスが吸蔵された後、固相内拡散により平
衡圧の高い部分に水素ガスが移動する。平衡圧の高い合
金は充電時に水素発生を伴うので電池用材料としては不
適であるが、平衡圧の低い部分が存在するとその部分が
水素吸蔵の活性点となるため、水素ガスの発生を抑制す
ることが可能となる。
向上しつつ耐蝕性を向上させることができる。これは、
以下に示す理由による。例えば、ＬａＮｉ5に代表され
るような化学量論比で構成される水素吸蔵合金において
は、合金粒子内に、化学量論比がＬａＮｉX （Ｘ＜５）
にずれた部分（平衡圧が低い部分）と、化学量論比がＬ
ａＮｉX （Ｘ＞５）にずれた部分（平衡圧が高い部分）
とで構成される。このように、単一の合金粒子内に平衡
圧の低い部分と高い部分が存在すると、まず平衡圧の低
い部分に水素ガスが吸蔵された後、固相内拡散により平
衡圧の高い部分に水素ガスが移動する。平衡圧の高い合
金は充電時に水素発生を伴うので電池用材料としては不
適であるが、平衡圧の低い部分が存在するとその部分が
水素吸蔵の活性点となるため、水素ガスの発生を抑制す
ることが可能となる。
【００１２】また、化学量論比がＬａＮｉX （Ｘ＞５）
にずれた部分が存在することにより、水素吸蔵合金全体
として、耐蝕性が向上する。尚、平衡圧の異なる２種の
合金を混合するような方法も考えられるが、これでは合
金粒子間で水素ガスの移動が行われないので、上記のよ
うな作用は奏しない。
にずれた部分が存在することにより、水素吸蔵合金全体
として、耐蝕性が向上する。尚、平衡圧の異なる２種の
合金を混合するような方法も考えられるが、これでは合
金粒子間で水素ガスの移動が行われないので、上記のよ
うな作用は奏しない。
【００１３】また、上記構造の水素吸蔵合金粉末を作成
する方法としては、例えば、以下の方法がある。先ず、
合金材料を溶解させた溶湯の上下部に電極を挿入し、下
部電極を冷却しながら電圧を印加する。希土類系合金で
は主成分であるＬａ，Ｃｅなどの希土がＮｉ，Ｃｏより
も卑な電位を示すため下部電極にマイナスを印加しなが
ら冷却すると希土類が過剰な合金が作製され、電圧を印
加しないときには溶湯の組成の合金が析出する。具体的
には、パルス状またはサインカーブ状の電位を印加しな
がら冷却すると、希土類が過剰な合金が層状に形成さ
れ、これを粉砕することにより、粒子内の量論比が異な
る合金を作成することができる。また、溶湯を予めＮｉ
過剰の組成にすることにより、希土類過剰とＮｉ過剰の
合金が層状に形成されることになる。
する方法としては、例えば、以下の方法がある。先ず、
合金材料を溶解させた溶湯の上下部に電極を挿入し、下
部電極を冷却しながら電圧を印加する。希土類系合金で
は主成分であるＬａ，Ｃｅなどの希土がＮｉ，Ｃｏより
も卑な電位を示すため下部電極にマイナスを印加しなが
ら冷却すると希土類が過剰な合金が作製され、電圧を印
加しないときには溶湯の組成の合金が析出する。具体的
には、パルス状またはサインカーブ状の電位を印加しな
がら冷却すると、希土類が過剰な合金が層状に形成さ
れ、これを粉砕することにより、粒子内の量論比が異な
る合金を作成することができる。また、溶湯を予めＮｉ
過剰の組成にすることにより、希土類過剰とＮｉ過剰の
合金が層状に形成されることになる。
【００１４】
（第１実施例） 〔実施例１〕図１に示すように、先ず、上部電極１と下
部電極２とが設けられた鋳型３に、Ｍｍ：Ｎｉ＝１：５
の割合で溶かした溶湯４を流し込む。次に、鋳型３の上
部と側面とを断熱状態とした上で、パルス電源５により
両電極１・２間にパルス電圧（４Ｖ，１Ｈｚ）を印加し
つつ鋳型３の下部を冷却（水冷）する。尚、この際、溶
湯の冷却速度を１ｍｍ／ｓｅｃに制御している。このよ
うに、溶湯４を下部から順次冷却することにより水素吸
蔵合金のインゴットを作成する。このようにして作成し
たインゴットは、Ｍｍ過剰部分６とＮｉ過剰部分７とで
構成されることになる。次いで、このインゴットを粉砕
することにより、水素吸蔵合金粉末を作成した。
部電極２とが設けられた鋳型３に、Ｍｍ：Ｎｉ＝１：５
の割合で溶かした溶湯４を流し込む。次に、鋳型３の上
部と側面とを断熱状態とした上で、パルス電源５により
両電極１・２間にパルス電圧（４Ｖ，１Ｈｚ）を印加し
つつ鋳型３の下部を冷却（水冷）する。尚、この際、溶
湯の冷却速度を１ｍｍ／ｓｅｃに制御している。このよ
うに、溶湯４を下部から順次冷却することにより水素吸
蔵合金のインゴットを作成する。このようにして作成し
たインゴットは、Ｍｍ過剰部分６とＮｉ過剰部分７とで
構成されることになる。次いで、このインゴットを粉砕
することにより、水素吸蔵合金粉末を作成した。
【００１５】しかる後、この合金粉末１ｇに対し、ＰＴ
ＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉末１０％を加え
て混合した後、直径２ｃｍの円盤状にプレスすることに
より単極用ペレットを作製した。このようにして作製し
たペレットを、以下（Ａ1 ）電極と称する。 〔実施例２〜７〕溶湯の組成をＭｍ：Ｎｉ＝１：Ｘ（Ｘ
は、それぞれ４．７、４．８、４．９、５．１、５．
２、５．３としている）とする他は、上記実施例１と同
様にしてペレットを作製した。
ＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉末１０％を加え
て混合した後、直径２ｃｍの円盤状にプレスすることに
より単極用ペレットを作製した。このようにして作製し
たペレットを、以下（Ａ1 ）電極と称する。 〔実施例２〜７〕溶湯の組成をＭｍ：Ｎｉ＝１：Ｘ（Ｘ
は、それぞれ４．７、４．８、４．９、５．１、５．
２、５．３としている）とする他は、上記実施例１と同
様にしてペレットを作製した。
【００１６】このようにして作製したペレットを、以下
それぞれ（Ａ2）電極〜（Ａ7 ）電極と称する。 〔比較例１〕電圧の印加及び鋳型３の下部からの冷却と
いうことを行わず、単に溶湯を冷却して合金を作製する
他は、前記実施例１と同様にしてペレットを作製した。
それぞれ（Ａ2）電極〜（Ａ7 ）電極と称する。 〔比較例１〕電圧の印加及び鋳型３の下部からの冷却と
いうことを行わず、単に溶湯を冷却して合金を作製する
他は、前記実施例１と同様にしてペレットを作製した。
【００１７】このようにして作製したペレットを、以下
（Ｘ1 ）電極と称する。 〔比較例２、３〕溶湯の組成をＭｍ：Ｎｉ＝１：Ｘ（Ｘ
は、それぞれ４．７、５．３としている）とする他は、
上記比較例１と同様にしてペレットを作製した。このよ
うにして作製したペレットを、以下それぞれ（Ｘ2 ）電
極、（Ｘ3 ）電極と称する。 〔比較例４〕上記比較例２及び比較例３で作製したＭｍ
Ｎｉ4.7 合金とＭｍＮｉ5.3 合金とを、１：１の割合で
混合する他は、上記比較例１と同様にしてペレットを作
製した。
（Ｘ1 ）電極と称する。 〔比較例２、３〕溶湯の組成をＭｍ：Ｎｉ＝１：Ｘ（Ｘ
は、それぞれ４．７、５．３としている）とする他は、
上記比較例１と同様にしてペレットを作製した。このよ
うにして作製したペレットを、以下それぞれ（Ｘ2 ）電
極、（Ｘ3 ）電極と称する。 〔比較例４〕上記比較例２及び比較例３で作製したＭｍ
Ｎｉ4.7 合金とＭｍＮｉ5.3 合金とを、１：１の割合で
混合する他は、上記比較例１と同様にしてペレットを作
製した。
【００１８】このようにして作製したペレットを、以下
（Ｘ4 ）電極と称する。 〔実験〕上記本発明の電池に用いる水素吸蔵合金を含む
（Ａ1 ）電極〜（Ａ7 ）電極及び比較例の電池に用いる
水素吸蔵合金を含む（Ｘ1 ）電極〜（Ｘ4 ）電極の対極
として、過剰量のニッケル極を用い、且つＫＯＨ３０％
の電解液の入った密閉容器に両極を挿入し、５０ｍＡ／
ｇで充放電を行った時の放電容量と、充放電サイクルを
繰り返したときのサイクル寿命（初期容量の５０％の放
電容量になるサイクル数）とを調べたので、その結果を
下記表１に示す。
（Ｘ4 ）電極と称する。 〔実験〕上記本発明の電池に用いる水素吸蔵合金を含む
（Ａ1 ）電極〜（Ａ7 ）電極及び比較例の電池に用いる
水素吸蔵合金を含む（Ｘ1 ）電極〜（Ｘ4 ）電極の対極
として、過剰量のニッケル極を用い、且つＫＯＨ３０％
の電解液の入った密閉容器に両極を挿入し、５０ｍＡ／
ｇで充放電を行った時の放電容量と、充放電サイクルを
繰り返したときのサイクル寿命（初期容量の５０％の放
電容量になるサイクル数）とを調べたので、その結果を
下記表１に示す。
【００１９】また、図１に（Ａ1 ）電極〜（Ａ7 ）電極
における溶湯のＮｉの割合と、放電容量及びサイクル寿
命との関係を示す。
における溶湯のＮｉの割合と、放電容量及びサイクル寿
命との関係を示す。
【００２０】
【表１】
【００２１】上記表１から明らかなように、同一の組成
であれば、溶湯冷却時にパルス電圧を印加して作製した
合金を用いた（Ａ1 ）電極〜（Ａ7 ）電極が、溶湯冷却
時にパルス電圧を印加しないで作製した合金を用いた
（Ｘ1 ）電極〜（Ｘ3 ）電極より放電容量や、サイクル
寿命の面で優れていることが認められる。具体的には、
Ｎｉ量が不足している（Ｘ2 ）電極では、初期の放電容
量は高いが、耐蝕性に劣っているため、サイクル特性が
低下する。一方、Ｎｉ量が過剰な（Ｘ3 ）電極では、充
電時に水素ガスが発生して充電され難いため、放電容量
が低くなる。更に、２種の合金（Ｎｉ量が不足した合金
とＮｉ量が過剰な合金）を単に混合しただけの（Ｘ4 ）
電極では、放電容量の向上やサイクル特性の向上を図る
ことができない。
であれば、溶湯冷却時にパルス電圧を印加して作製した
合金を用いた（Ａ1 ）電極〜（Ａ7 ）電極が、溶湯冷却
時にパルス電圧を印加しないで作製した合金を用いた
（Ｘ1 ）電極〜（Ｘ3 ）電極より放電容量や、サイクル
寿命の面で優れていることが認められる。具体的には、
Ｎｉ量が不足している（Ｘ2 ）電極では、初期の放電容
量は高いが、耐蝕性に劣っているため、サイクル特性が
低下する。一方、Ｎｉ量が過剰な（Ｘ3 ）電極では、充
電時に水素ガスが発生して充電され難いため、放電容量
が低くなる。更に、２種の合金（Ｎｉ量が不足した合金
とＮｉ量が過剰な合金）を単に混合しただけの（Ｘ4 ）
電極では、放電容量の向上やサイクル特性の向上を図る
ことができない。
【００２２】これに対して、本発明の電池に用いる（Ａ
1 ）電極〜（Ａ7 ）電極では、図２に示すように、Ｍｍ
過剰部分６からＮｉ過剰部分７に水素ガスが拡散するこ
とができるので、初期の放電容量が大きくなる。Ｎｉ過
剰部分７の存在により、耐蝕性に優れるため、サイクル
特性も向上する。また、図３より明らかなように、本発
明の電池に用いる合金においては、Ｎｉ量が不足するこ
とによるサイクル特性の改良に比べて、Ｎｉ量が過剰で
あることによる放電容量の低下の防止という効果が大き
いことが認められる。したがって、溶湯中のＮｉの組成
比は、５．０以上である方が望ましい。
1 ）電極〜（Ａ7 ）電極では、図２に示すように、Ｍｍ
過剰部分６からＮｉ過剰部分７に水素ガスが拡散するこ
とができるので、初期の放電容量が大きくなる。Ｎｉ過
剰部分７の存在により、耐蝕性に優れるため、サイクル
特性も向上する。また、図３より明らかなように、本発
明の電池に用いる合金においては、Ｎｉ量が不足するこ
とによるサイクル特性の改良に比べて、Ｎｉ量が過剰で
あることによる放電容量の低下の防止という効果が大き
いことが認められる。したがって、溶湯中のＮｉの組成
比は、５．０以上である方が望ましい。
【００２３】尚、上記第１実施例においては、希土類系
合金を例にとって説明したが、このような合金に限定す
るものではなく、Ｔｉの電位がＮｉに比べ卑であるＴｉ
系合金等においても同様の効果を奏することを実験によ
り確認している。また、コバルトを含有している合金で
あっても同様の効果を奏することを確認している。 （第２実施例） 〔実施例〕図４は本発明の第２実施例の一例に係る円筒
型ニッケル−水素アルカリ蓄電池（電池容量６００mAh
）の断面図であり、焼結式ニッケルから成る正極１
と、ＬａＮｉ5 で示される水素吸蔵合金を含む負極２
と、これら正負両極１・２間に介挿され且つイオン交換
樹脂が担持されたセパレータ３とから成る電極群４は渦
巻状に巻回されている。この電極群４は負極端子兼用の
外装罐６内に配置されており、この外装罐６と上記負極
２とは負極用導電タブ５により接続されている。上記外
装罐６の上部開口にはパッキング７を介して封口体８が
装着されており、この封口体８の内部にはコイルスプリ
ング９が設けられている。このコイルスプリング９は電
池内部の内圧が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧さ
れて内部のガスが大気中に放出されるように構成されて
いる。また、上記封口体８と前記正極１とは正極用導電
タブ１０にて接続されている。
合金を例にとって説明したが、このような合金に限定す
るものではなく、Ｔｉの電位がＮｉに比べ卑であるＴｉ
系合金等においても同様の効果を奏することを実験によ
り確認している。また、コバルトを含有している合金で
あっても同様の効果を奏することを確認している。 （第２実施例） 〔実施例〕図４は本発明の第２実施例の一例に係る円筒
型ニッケル−水素アルカリ蓄電池（電池容量６００mAh
）の断面図であり、焼結式ニッケルから成る正極１
と、ＬａＮｉ5 で示される水素吸蔵合金を含む負極２
と、これら正負両極１・２間に介挿され且つイオン交換
樹脂が担持されたセパレータ３とから成る電極群４は渦
巻状に巻回されている。この電極群４は負極端子兼用の
外装罐６内に配置されており、この外装罐６と上記負極
２とは負極用導電タブ５により接続されている。上記外
装罐６の上部開口にはパッキング７を介して封口体８が
装着されており、この封口体８の内部にはコイルスプリ
ング９が設けられている。このコイルスプリング９は電
池内部の内圧が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧さ
れて内部のガスが大気中に放出されるように構成されて
いる。また、上記封口体８と前記正極１とは正極用導電
タブ１０にて接続されている。
【００２４】ここで、上記構造の円筒型ニッケル−水素
アルカリ蓄電池を、以下のようにして作製した。先ず、
市販のポリスチレン系イオン交換樹脂１００ｇを乳鉢で
磨り潰した後、これに結着剤としての０．１重量％のＰ
ＥＯ（ポリエチレンオキサイド）水溶液１０ｇを混合さ
せる。次いで、この混合溶液をセパレータに塗布して１
日自然乾燥させる。これにより、イオン交換樹脂が担持
されたセパレータ３が作成される。
アルカリ蓄電池を、以下のようにして作製した。先ず、
市販のポリスチレン系イオン交換樹脂１００ｇを乳鉢で
磨り潰した後、これに結着剤としての０．１重量％のＰ
ＥＯ（ポリエチレンオキサイド）水溶液１０ｇを混合さ
せる。次いで、この混合溶液をセパレータに塗布して１
日自然乾燥させる。これにより、イオン交換樹脂が担持
されたセパレータ３が作成される。
【００２５】次に、ＬａとＮｉとを元素比で１：５の割
合となるように秤量した後、高周波溶解炉内で溶解して
溶湯を作成し、更にこの溶湯を冷却することにより、Ｌ
ａＮｉ5 で示される合金のインゴットを作成した。次
に、上記インゴットを、粒径５０μｍ以下となるように
粉砕した後、この水素吸蔵合金粉末に、結着剤としての
ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉末を１０ｗ
ｔ％加えて混練し、ペーストを作成した。更に、このペ
ーストを集電体の両面に圧着することにより負極２を作
製した。
合となるように秤量した後、高周波溶解炉内で溶解して
溶湯を作成し、更にこの溶湯を冷却することにより、Ｌ
ａＮｉ5 で示される合金のインゴットを作成した。次
に、上記インゴットを、粒径５０μｍ以下となるように
粉砕した後、この水素吸蔵合金粉末に、結着剤としての
ＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉末を１０ｗ
ｔ％加えて混練し、ペーストを作成した。更に、このペ
ーストを集電体の両面に圧着することにより負極２を作
製した。
【００２６】次いで、上記負極２と、焼結式ニッケル正
極１（容量６００mAh ）とを、イオン交換樹脂が担持さ
れたセパレータ３を介して巻回し、電極群４を作製し
た。しかる後、この電極群４を外装罐６内に挿入し、更
にアルカリ電解液（３０％のＫＯＨ溶液）を上記外装罐
６内に注液した後、外装罐６を密閉することにより円筒
型ニッケル−水素蓄電池を作製した。
極１（容量６００mAh ）とを、イオン交換樹脂が担持さ
れたセパレータ３を介して巻回し、電極群４を作製し
た。しかる後、この電極群４を外装罐６内に挿入し、更
にアルカリ電解液（３０％のＫＯＨ溶液）を上記外装罐
６内に注液した後、外装罐６を密閉することにより円筒
型ニッケル−水素蓄電池を作製した。
【００２７】このようにして作製した電池を、以下
（Ｂ）電池と称する。 〔比較例〕セパレータ３にイオン交換樹脂を担持させな
い他は、上記実施例と同様にして電池を作製した。この
ようにして作製した電池を、以下（Ｙ）電池と称する。 〔実験〕上記本発明の（Ｂ）電池及び比較例の（Ｙ）電
池との自己放電特性を調べたので、その結果を図５に示
す。尚、実験条件は、６０ｍＡの電流で１０時間充電し
た後、環境温度３０℃で保存するという条件である。
（Ｂ）電池と称する。 〔比較例〕セパレータ３にイオン交換樹脂を担持させな
い他は、上記実施例と同様にして電池を作製した。この
ようにして作製した電池を、以下（Ｙ）電池と称する。 〔実験〕上記本発明の（Ｂ）電池及び比較例の（Ｙ）電
池との自己放電特性を調べたので、その結果を図５に示
す。尚、実験条件は、６０ｍＡの電流で１０時間充電し
た後、環境温度３０℃で保存するという条件である。
【００２８】図５より明らかなように、本発明の（Ｂ）
電池は比較例の（Ｙ）電池と比べて自己放電が減少して
いることが認められる。具体的には、本発明の（Ｂ）電
池は１０日間保存後の残存容量率が約５０％であるのに
対して、比較例の（Ｙ）電池では３０％しか残存してい
ない。これは、以下に示す理由によるものと考えられ
る。
電池は比較例の（Ｙ）電池と比べて自己放電が減少して
いることが認められる。具体的には、本発明の（Ｂ）電
池は１０日間保存後の残存容量率が約５０％であるのに
対して、比較例の（Ｙ）電池では３０％しか残存してい
ない。これは、以下に示す理由によるものと考えられ
る。
【００２９】即ち、比較例の（Ｙ）電池では、不純物又
は電極から脱落した物質或いは分解生成物が正極と負極
との間を往復して、酸化還元されるため、自己放電によ
り両極の容量が減少する。これに対して、本発明の
（Ｂ）電池では、上記不純物等がセパレータに担持され
たイオン交換樹脂に吸着されるので、不純物等が両極間
を往復せず、この結果自己放電が抑制されることになる
という理由による。
は電極から脱落した物質或いは分解生成物が正極と負極
との間を往復して、酸化還元されるため、自己放電によ
り両極の容量が減少する。これに対して、本発明の
（Ｂ）電池では、上記不純物等がセパレータに担持され
たイオン交換樹脂に吸着されるので、不純物等が両極間
を往復せず、この結果自己放電が抑制されることになる
という理由による。
【００３０】尚、特開昭６２−１５７６０号公報や特開
昭６１−２８５６５８号公報に示されるように、水素吸
蔵合金粉末をアルカリ処理することにより、その表面に
酸化物を形成させて、水素解離速度を抑制する方法や、
特開平２−２７６５６号公報に示されるように、水素吸
蔵合金粉末及びアルカリ溶液中で標準電位より卑な電位
を示す金属粉末の混合物から成る負極を用い水素解離速
度や酸素消費速度を抑制するような方法もあるが、これ
らの発明だけでは十分に自己放電を抑制することができ
ない。したがって、これらの発明と本発明とを併用すれ
ば、より一層自己放電を抑制することが可能となる。
昭６１−２８５６５８号公報に示されるように、水素吸
蔵合金粉末をアルカリ処理することにより、その表面に
酸化物を形成させて、水素解離速度を抑制する方法や、
特開平２−２７６５６号公報に示されるように、水素吸
蔵合金粉末及びアルカリ溶液中で標準電位より卑な電位
を示す金属粉末の混合物から成る負極を用い水素解離速
度や酸素消費速度を抑制するような方法もあるが、これ
らの発明だけでは十分に自己放電を抑制することができ
ない。したがって、これらの発明と本発明とを併用すれ
ば、より一層自己放電を抑制することが可能となる。
【００３１】また、本発明は上記金属−水素アルカリ蓄
電池に限定するものではなく、その他のアルカリ水溶液
を電解液として用いるアルカリ蓄電池にも適用しうるこ
とは勿論である。
電池に限定するものではなく、その他のアルカリ水溶液
を電解液として用いるアルカリ蓄電池にも適用しうるこ
とは勿論である。
【００３２】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
素ガスを吸収する能力を向上しつつ耐蝕性を向上させる
ことができるので、初期の放電容量の増大、過放電特性
の向上を図りつつサイクル特性を飛躍的に向上させるこ
とができるという効果を奏する。
素ガスを吸収する能力を向上しつつ耐蝕性を向上させる
ことができるので、初期の放電容量の増大、過放電特性
の向上を図りつつサイクル特性を飛躍的に向上させるこ
とができるという効果を奏する。
【図１】本発明の第１実施例に係る金属−水素アルカリ
蓄電池に用いる水素吸蔵合金の製造方法の一例を示す説
明図である。
蓄電池に用いる水素吸蔵合金の製造方法の一例を示す説
明図である。
【図２】本発明の第１実施例の電池に用いる水素吸蔵合
金の水素吸蔵状態を示す説明図である。
金の水素吸蔵状態を示す説明図である。
【図３】溶湯中のニッケル成分の変化と合金放電容量及
びサイクル寿命との関係を示すグラフである。
びサイクル寿命との関係を示すグラフである。
【図４】本発明の第２実施例に係る金属−水素アルカリ
蓄電池の断面図である。
蓄電池の断面図である。
【図５】本発明の（Ｂ）電池と比較例の（Ｙ）電池とに
おける自己放電特性を示すグラフである。
おける自己放電特性を示すグラフである。
１ 上部電極 ２ 下部電極 ３ 鋳型 ４ 溶湯 ５ パルス電源 ６ Ｍｍ過剰部分 ７ Ｎｉ過剰部分
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/24 - 4/26 H01M 4/38
Claims (1)
- 【請求項１】 水素吸蔵合金粒子を含む負極と、正極と
を備えた金属−水素アルカリ蓄電池において、 前記水素吸蔵合金粒子は、その内部で合金組成が連続的
に変化するように構成されていることを特徴とする金属
−水素アルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3219658A JP3043128B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3219658A JP3043128B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0562675A JPH0562675A (ja) | 1993-03-12 |
| JP3043128B2 true JP3043128B2 (ja) | 2000-05-22 |
Family
ID=16738952
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3219658A Expired - Fee Related JP3043128B2 (ja) | 1991-08-30 | 1991-08-30 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3043128B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5040080B2 (ja) * | 2005-07-20 | 2012-10-03 | Ｊｎｃ株式会社 | 有機電界発光素子 |
-
1991
- 1991-08-30 JP JP3219658A patent/JP3043128B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0562675A (ja) | 1993-03-12 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |