JP3116953B2 - 水素吸蔵合金電極の製造方法 - Google Patents
水素吸蔵合金電極の製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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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、ニッケル水素二次電池等に用いられる水素
吸蔵合金電極の製造方法の改良に関するものである。
吸蔵合金電極の製造方法の改良に関するものである。
（従来の技術） 現在、可逆的に水素を吸収放出させることが可能な水
素吸蔵合金を陰極とし、公知のニッケルカドミウム二次
電池に用いられているニッケルの水酸化物を陽極として
使用したニッケル水素二次電池は、大容量化を可能にす
るという点で注目されている。
素吸蔵合金を陰極とし、公知のニッケルカドミウム二次
電池に用いられているニッケルの水酸化物を陽極として
使用したニッケル水素二次電池は、大容量化を可能にす
るという点で注目されている。
前記水素吸蔵合金としては、チタン系の合金、マンガ
ン系の合金、希土類系の合金等があるが、電解液中で電
気化学的に水素の吸蔵・放出を迅速に行うことができる
合金としては、LaNi5系の合金が知られれている。しか
しながら、前記LaNi5はそのままでは電気容量、充放電
サイクル寿命が共に満足する結果が得られず、それらの
特性と直接関係する合金内に水素が吸蔵された時の格子
間隔の変化等を考慮して他の金属元素を添加し、二次電
池の陰極に適用した時に最適な特性を持つ水素吸蔵合金
を設計する必要がある。
ン系の合金、希土類系の合金等があるが、電解液中で電
気化学的に水素の吸蔵・放出を迅速に行うことができる
合金としては、LaNi5系の合金が知られれている。しか
しながら、前記LaNi5はそのままでは電気容量、充放電
サイクル寿命が共に満足する結果が得られず、それらの
特性と直接関係する合金内に水素が吸蔵された時の格子
間隔の変化等を考慮して他の金属元素を添加し、二次電
池の陰極に適用した時に最適な特性を持つ水素吸蔵合金
を設計する必要がある。
最近、水素吸蔵合金の研究により、Niの一部をMn、A
l、Coで置換し、LmNiaMnbAlcCod（但し、Lmはランタン
を富化したミッシュメタル）で表される組成であって、
ａ＞3.6、ｄ≦１、4.8≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≦5.2に規定し
た水素吸蔵合金は前述した二次電池の陰極としてほぼ満
足する特性を有することが見出だされている。
l、Coで置換し、LmNiaMnbAlcCod（但し、Lmはランタン
を富化したミッシュメタル）で表される組成であって、
ａ＞3.6、ｄ≦１、4.8≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≦5.2に規定し
た水素吸蔵合金は前述した二次電池の陰極としてほぼ満
足する特性を有することが見出だされている。
上述した組成の水素吸蔵合金を用いた電極は、微粉末
にした水素吸蔵合金を高分子結着剤、増粘剤及び水等の
溶媒と共に混練してペーストを調製し、このペース状物
をパンチドメタル、金属短繊維焼結体等の集電体に塗布
し、乾燥、プレスを施した後、所望寸法に裁断すること
により製造される。かかる水素吸蔵合金電極を陰極に用
いたニッケル水素二次電池の大きな特徴は、従来のニカ
ド電池と比較して大容量を取り出せることである。この
大容量を引き出すには、前記集電体に充填するペースト
の量、つまり水素吸蔵合金の単位体積当りの量を大きく
する必要があり、前記プレス工程が大きな役割を担って
いる。
にした水素吸蔵合金を高分子結着剤、増粘剤及び水等の
溶媒と共に混練してペーストを調製し、このペース状物
をパンチドメタル、金属短繊維焼結体等の集電体に塗布
し、乾燥、プレスを施した後、所望寸法に裁断すること
により製造される。かかる水素吸蔵合金電極を陰極に用
いたニッケル水素二次電池の大きな特徴は、従来のニカ
ド電池と比較して大容量を取り出せることである。この
大容量を引き出すには、前記集電体に充填するペースト
の量、つまり水素吸蔵合金の単位体積当りの量を大きく
する必要があり、前記プレス工程が大きな役割を担って
いる。
上記プレス工程は、連続的に電極を製造する観点か
ら、従来よりローラ間を通してペーストが充填された集
電体を圧縮するローラプレス法が採用されている。しか
しながら、かかるローラプレス法では集電体へのペース
トの充填密度を高めるために圧縮力を高めると、前記集
電体に対してローラ軸に直角な方向に延ばす力が加わ
り、集電体が破断するという問題があった。このような
ことから、ローラプレスに際して余り延伸しない領域で
のプレスに止めることが考えられるが、ペーストの集電
体への充填密度の大幅な向上が望めなくなる。
ら、従来よりローラ間を通してペーストが充填された集
電体を圧縮するローラプレス法が採用されている。しか
しながら、かかるローラプレス法では集電体へのペース
トの充填密度を高めるために圧縮力を高めると、前記集
電体に対してローラ軸に直角な方向に延ばす力が加わ
り、集電体が破断するという問題があった。このような
ことから、ローラプレスに際して余り延伸しない領域で
のプレスに止めることが考えられるが、ペーストの集電
体への充填密度の大幅な向上が望めなくなる。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記従来の課題を解決するためになされた
もので、集電体に水素吸蔵合金を含むペーストを該集電
体の伸びを抑制しつつ高密度に充填し得る水素吸蔵合金
電極の製造方法を提供しようとするものである。
もので、集電体に水素吸蔵合金を含むペーストを該集電
体の伸びを抑制しつつ高密度に充填し得る水素吸蔵合金
電極の製造方法を提供しようとするものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、水素吸蔵合金の粉末を高分子結着剤、増粘
剤及び溶媒と共に混練してペーストとし、このペースト
を孔あき基板からなる集電体に塗布し、乾燥した後、直
径3cm以上のローラを用いて加圧することを特徴とする
水素吸蔵合金電極の製造方法である。
剤及び溶媒と共に混練してペーストとし、このペースト
を孔あき基板からなる集電体に塗布し、乾燥した後、直
径3cm以上のローラを用いて加圧することを特徴とする
水素吸蔵合金電極の製造方法である。
上記水素吸蔵合金としては、例えばLnNiaMnbAlcCo
d（但し、Lnはランタン単独又はランタンを含む希土類
元素の混合物、ａ＞3.6、ｄ≦１、4.8≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ
≦5.2を示す）で表されるものを挙げることができる。
前記Lnとしては、希土類元素のうちのセリウム（Ce）量
を15％以下に減し、相対的にLa量を増加させた（富化さ
せた）Lmで示されるミッシュメタルが好ましい。前記N
i、Mn、Al、Coの合計量（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）を4.8〜5.2
の範囲とした理由は、4.8未満及び5.2を越えた組成にす
ると水素吸蔵合金1g当りの水素吸蔵量が著しく減少する
ためである。前記Niの量ａ及びCoの量ｂを限定した理由
は、ａを3.6以下、ｂが１を越えると、電池電圧の低下
を招くからである。前記式で表わされるより好ましい組
成比率はMn、Al、Coの含有量をそれぞれ0.1〜0.7とした
場合である。かかる組成の水素吸蔵合金は、常圧時の水
素吸蔵量が電気容量に換算して1g当り360mAh程度であ
り、電気化学的に可逆的に吸蔵・放出で切る水素量は1C
で充電した時に電気容量に換算して300mAhに達する。
d（但し、Lnはランタン単独又はランタンを含む希土類
元素の混合物、ａ＞3.6、ｄ≦１、4.8≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ
≦5.2を示す）で表されるものを挙げることができる。
前記Lnとしては、希土類元素のうちのセリウム（Ce）量
を15％以下に減し、相対的にLa量を増加させた（富化さ
せた）Lmで示されるミッシュメタルが好ましい。前記N
i、Mn、Al、Coの合計量（ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ）を4.8〜5.2
の範囲とした理由は、4.8未満及び5.2を越えた組成にす
ると水素吸蔵合金1g当りの水素吸蔵量が著しく減少する
ためである。前記Niの量ａ及びCoの量ｂを限定した理由
は、ａを3.6以下、ｂが１を越えると、電池電圧の低下
を招くからである。前記式で表わされるより好ましい組
成比率はMn、Al、Coの含有量をそれぞれ0.1〜0.7とした
場合である。かかる組成の水素吸蔵合金は、常圧時の水
素吸蔵量が電気容量に換算して1g当り360mAh程度であ
り、電気化学的に可逆的に吸蔵・放出で切る水素量は1C
で充電した時に電気容量に換算して300mAhに達する。
上記結着剤は、水素吸蔵合金粉末同志を結着するもの
であればいずれものでもよいが、具体的にはポリテトラ
フルオロエチレンなどのフッ素樹脂を用いることができ
る。
であればいずれものでもよいが、具体的にはポリテトラ
フルオロエチレンなどのフッ素樹脂を用いることができ
る。
上記増粘剤は、ペーストを集電体に充填する際、該ペ
ーストに適度な粘性を付与するために配合される。かか
る増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール、或いはポリアクリル酸ソー
ダ等の高分子材料を挙げることができる。
ーストに適度な粘性を付与するために配合される。かか
る増粘剤としては、例えばカルボキシメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコール、或いはポリアクリル酸ソー
ダ等の高分子材料を挙げることができる。
前記孔あき基板としては、例えばパンチドメタルを挙
げることができる。
げることができる。
上記加工工程で用いるローラの直径を限定した理由
は、その直径を3cm未満にすると加圧工程で集電体の強
度が低下したり、集電体から乾燥したペーストが脱落し
たり、得られた電極を捲回して発電要素群とする際に該
電極が破断されたりするためである。実用上、前記ロー
ラの直径を5cm以上にすることが望ましい。
は、その直径を3cm未満にすると加圧工程で集電体の強
度が低下したり、集電体から乾燥したペーストが脱落し
たり、得られた電極を捲回して発電要素群とする際に該
電極が破断されたりするためである。実用上、前記ロー
ラの直径を5cm以上にすることが望ましい。
（作用） 本発明によれば、水素吸蔵合金の粉末を高分子結着
剤、増粘剤及び溶媒と共に混練してペーストとし、この
ペーストを集電体に塗布し、乾燥した後、直径3cm以上
のローラを有するローラプレスにより加圧することによ
って、集電体に水素吸蔵合金を含むペーストが高密度で
充填され、かつ該集電体の伸びを抑制した良好な強度を
有する水素吸蔵合金電極を製造することができる。
剤、増粘剤及び溶媒と共に混練してペーストとし、この
ペーストを集電体に塗布し、乾燥した後、直径3cm以上
のローラを有するローラプレスにより加圧することによ
って、集電体に水素吸蔵合金を含むペーストが高密度で
充填され、かつ該集電体の伸びを抑制した良好な強度を
有する水素吸蔵合金電極を製造することができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１ まず、LmNi4.2Mn0.3Al0.3Co0.3（Lm;ランタンを富化
したミッシュメタル）からなる水素吸蔵合金を使用前に
ガス状水素を吸収・放出させて微粉化し、フィルタを通
して200メッシュパスの粉末とした。つづいて、この水
素吸蔵合金微粉末をポリアクリル酸ソーダ粉末と共に混
合した後、ポリテトラフルオロエチレンの水性ディスパ
ージョン液と水を加えて混練し、ペーストを調製した。
ひきつづき、前記ペーストを集電体であるニッケルメッ
キを施した厚さ0.1mmのパンチドメタル上に塗布し、乾
燥した。この時の電極素材の厚さは約1.2mmであった。
次いで、ローラ直径が2cm、4cm、5cm、10cm、20cm及び3
0cmのローラプレスにより前記電極素材をそれぞれ厚さ
が0.5mmになるままで以上となるように加圧した後、所
定寸法に裁断して水素吸蔵合金電極を製造した。
したミッシュメタル）からなる水素吸蔵合金を使用前に
ガス状水素を吸収・放出させて微粉化し、フィルタを通
して200メッシュパスの粉末とした。つづいて、この水
素吸蔵合金微粉末をポリアクリル酸ソーダ粉末と共に混
合した後、ポリテトラフルオロエチレンの水性ディスパ
ージョン液と水を加えて混練し、ペーストを調製した。
ひきつづき、前記ペーストを集電体であるニッケルメッ
キを施した厚さ0.1mmのパンチドメタル上に塗布し、乾
燥した。この時の電極素材の厚さは約1.2mmであった。
次いで、ローラ直径が2cm、4cm、5cm、10cm、20cm及び3
0cmのローラプレスにより前記電極素材をそれぞれ厚さ
が0.5mmになるままで以上となるように加圧した後、所
定寸法に裁断して水素吸蔵合金電極を製造した。
得られた各水素吸蔵合金電極10個について、不良品個
数を調べた。ここで不良品とは、前記ローラプレスによ
る加圧工程でパンチドメタルが破断したもの、厚さを0.
5mmまで加圧しても水素吸蔵合金量が4.5g/cm3に達しな
いもの、加圧中に乾燥ペーストが脱落したもの、及び水
素吸蔵合金電極を対極であるニッケル極とセパレータを
介して捲回して発電要素群を組み立てる工程で電極が切
れたものである。その結果を下記第１表に示した。
数を調べた。ここで不良品とは、前記ローラプレスによ
る加圧工程でパンチドメタルが破断したもの、厚さを0.
5mmまで加圧しても水素吸蔵合金量が4.5g/cm3に達しな
いもの、加圧中に乾燥ペーストが脱落したもの、及び水
素吸蔵合金電極を対極であるニッケル極とセパレータを
介して捲回して発電要素群を組み立てる工程で電極が切
れたものである。その結果を下記第１表に示した。
参照例 実施例１で調製したペーストを集電体であるニッケル
焼結繊維上に塗布し、乾燥した。この時の電極素材の厚
さは約1.2mmであった。次いで、ローラ直径が2cm、3c
m、5cm、10cm、20cm及び30cmのローラプレスにより前記
電極素材をそれぞれ厚さが0.5mmになるままで以上とな
るように加圧した後、所定寸法に裁断して水素吸蔵合金
電極を製造した。
焼結繊維上に塗布し、乾燥した。この時の電極素材の厚
さは約1.2mmであった。次いで、ローラ直径が2cm、3c
m、5cm、10cm、20cm及び30cmのローラプレスにより前記
電極素材をそれぞれ厚さが0.5mmになるままで以上とな
るように加圧した後、所定寸法に裁断して水素吸蔵合金
電極を製造した。
得られた各水素吸蔵合金電極10個について、実施例１
と同様に評価した不良品の個数を調べた。その結果を下
記第２表に示した。
と同様に評価した不良品の個数を調べた。その結果を下
記第２表に示した。
上述した第１表、第２表から明らかなように直径が3c
m以上のローラを有するローラプレスを用いてペースト
が塗布された電極素材を加圧することによって、不良の
ない水素吸蔵合金電極を得ることができることがわか
る。
m以上のローラを有するローラプレスを用いてペースト
が塗布された電極素材を加圧することによって、不良の
ない水素吸蔵合金電極を得ることができることがわか
る。
［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば集電体に水素吸蔵
合金を含むペーストが高密度で充填され、かつ該集電体
の伸びを抑制した良好な強度を有する高性能、高信頼性
の水素吸蔵合金電極の製造方法を提供できる。
合金を含むペーストが高密度で充填され、かつ該集電体
の伸びを抑制した良好な強度を有する高性能、高信頼性
の水素吸蔵合金電極の製造方法を提供できる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭64−649（ＪＰ，Ａ) 特開 昭60−100367（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−97268（ＪＰ，Ａ) 特開 昭58−100361（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−132048（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−81169（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/26
Claims (1)
- 【請求項１】二次電池の陰極に適用される水素吸蔵合金
電極をその対極となるニッケル等の陽極およびセパレー
タとともに巻回して発電要素群とする場合の前工程とし
て、前記水素吸蔵合金電極を連続的に加工する方法であ
って、LnNiaMnbAlcCod（但し、Lnはランタン単独又はラ
ンタンを含む希土類元素の混合物、ａ＞3.6、ｄ≦１、
4.8≦ａ＋ｂ＋ｃ＋ｄ≦5.2を示す）からなる水素吸蔵合
金の粉末を高分子結着剤、増粘剤及び溶剤溶媒と共に混
練してペーストとし、このペーストを孔あき基板からな
る集電体に塗布し、乾燥した後、直径3cm以上のローラ
を用いて水素吸蔵合金量を4.5g/cm3以上、かつ厚さが0.
5mmになるまで以上に加圧し、その後所定寸法に裁断す
ることにより、巻回が可能な水素吸蔵合金電極を製造す
ることを特徴とする水素吸蔵合金電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01210638A JP3116953B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP01210638A JP3116953B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0377270A JPH0377270A (ja) | 1991-04-02 |
| JP3116953B2 true JP3116953B2 (ja) | 2000-12-11 |
Family
ID=16592625
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP01210638A Expired - Fee Related JP3116953B2 (ja) | 1989-08-17 | 1989-08-17 | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3116953B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-17 JP JP01210638A patent/JP3116953B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0377270A (ja) | 1991-04-02 |
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