JP3229636B2 - 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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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金を含む負
極と、正極と、アルカリ電解液とを備えた金属−水素ア
ルカリ蓄電池に関し、特に負極の改良に関する。
極と、正極と、アルカリ電解液とを備えた金属−水素ア
ルカリ蓄電池に関し、特に負極の改良に関する。
【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。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。
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。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。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、このような
水素吸蔵合金を用いた電池では、上記の如く数々の利点
を有するが、急速充電時に酸素ガスを発生するため、電
池の内圧が高くなって安全弁が作動する。この結果、酸
素ガスと共に電解液が漏出して、電池特性が低下すると
いった課題を有していた。
水素吸蔵合金を用いた電池では、上記の如く数々の利点
を有するが、急速充電時に酸素ガスを発生するため、電
池の内圧が高くなって安全弁が作動する。この結果、酸
素ガスと共に電解液が漏出して、電池特性が低下すると
いった課題を有していた。
【０００５】本発明は係る現状を考慮してなされたもの
であって、酸素ガス吸収性能を飛躍的に向上させて電池
特性を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、酸素ガス吸収性能を飛躍的に向上させて電池
特性を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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】 水素吸蔵合金を含む負
極と、正極と、アルカリ蓄電池とを備えた金属−水素ア
ルカリ蓄電池において、上記負極の表面における少なく
とも一部には、スプレー法によってニッケル−カーボン
層が形成されていることを特徴とする。
極と、正極と、アルカリ蓄電池とを備えた金属−水素ア
ルカリ蓄電池において、上記負極の表面における少なく
とも一部には、スプレー法によってニッケル−カーボン
層が形成されていることを特徴とする。
【０００７】
【作用】上記構成であれば、酸素ガス吸収性能を向上さ
せることができると共に、高率放電特性を向上させるこ
とができる。これは、以下に示す理由によるものと考え
られる。 〔酸素ガス吸収性能の向上〕 ニッケルの作用 ニッケルが合金表面に付着すると、電気的な導電性が向
上するので、水素吸蔵合金の有する酸素ガス吸収性能を
十分に発揮することができる。 カーボンの作用 カーボン自身が酸素ガス吸収助触媒としての働きを有し
ている。
せることができると共に、高率放電特性を向上させるこ
とができる。これは、以下に示す理由によるものと考え
られる。 〔酸素ガス吸収性能の向上〕 ニッケルの作用 ニッケルが合金表面に付着すると、電気的な導電性が向
上するので、水素吸蔵合金の有する酸素ガス吸収性能を
十分に発揮することができる。 カーボンの作用 カーボン自身が酸素ガス吸収助触媒としての働きを有し
ている。
【０００８】上記ニッケルとカーボンとの相乗効果によ
り酸素ガス吸収性能が向上する。 〔高率放電特性の向上〕上記の如くニッケル自身の集電
効果が優れているので、水素吸蔵合金の利用率が向上す
る。上記効果により高率放電特性が向上する。
り酸素ガス吸収性能が向上する。 〔高率放電特性の向上〕上記の如くニッケル自身の集電
効果が優れているので、水素吸蔵合金の利用率が向上す
る。上記効果により高率放電特性が向上する。
【０００９】
【実施例】本発明の一実施例を、図１〜図４に基づい
て、以下に説明する。 〔実施例〕図１は本発明の一例を示す円筒型ニッケル−
水素アルカリ蓄電池の断面図であり、焼結式ニッケルか
ら成る正極１と、水素吸蔵合金粉末を含む負極２と、こ
れら正負両極１・２間に介挿されたセパレータ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。
て、以下に説明する。 〔実施例〕図１は本発明の一例を示す円筒型ニッケル−
水素アルカリ蓄電池の断面図であり、焼結式ニッケルか
ら成る正極１と、水素吸蔵合金粉末を含む負極２と、こ
れら正負両極１・２間に介挿されたセパレータ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。
【００１０】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Ｍｍ（ミッシュメタル：希土類元素の混合物）、
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌを元素比で１：３．２：１：
０．６：０．２の割合となるように秤量した後、アルゴ
ンガス雰囲気中の高周波溶解炉内で溶解し、更にこの溶
湯を冷却することによりＭｍＮｉ3.2ＣｏＭｎ0.6Ａｌ
0.2で示される水素吸蔵合金鋳塊を作製した。次に、こ
の水素吸蔵合金鋳塊を粉砕して平均粒径５０μｍの水素
吸蔵合金粉末を作製した後、この合金粉末に、結着剤と
してのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉末を
加えて混練し、ペーストを作製する。更に、このペース
トをパンチングメタルからなる集電体の両面に塗布し、
更に乾燥させる。この後、上記水素吸蔵合金層の表面に
ニッケル−カーボン粒子の分散液をスプレー法にて吹き
付けて、水素吸蔵合金層上にニッケル−カーボン層を形
成することにより、負極２を作製した。尚、上記スプレ
ー時における溶媒としては水を用いた。また、この場合
におけるニッケル−カーボン層の塗布率（ニッケル−カ
ーボン層の塗布面積／負極の表面積×１００）は３３％
とした。
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Ｍｍ（ミッシュメタル：希土類元素の混合物）、
Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌを元素比で１：３．２：１：
０．６：０．２の割合となるように秤量した後、アルゴ
ンガス雰囲気中の高周波溶解炉内で溶解し、更にこの溶
湯を冷却することによりＭｍＮｉ3.2ＣｏＭｎ0.6Ａｌ
0.2で示される水素吸蔵合金鋳塊を作製した。次に、こ
の水素吸蔵合金鋳塊を粉砕して平均粒径５０μｍの水素
吸蔵合金粉末を作製した後、この合金粉末に、結着剤と
してのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉末を
加えて混練し、ペーストを作製する。更に、このペース
トをパンチングメタルからなる集電体の両面に塗布し、
更に乾燥させる。この後、上記水素吸蔵合金層の表面に
ニッケル−カーボン粒子の分散液をスプレー法にて吹き
付けて、水素吸蔵合金層上にニッケル−カーボン層を形
成することにより、負極２を作製した。尚、上記スプレ
ー時における溶媒としては水を用いた。また、この場合
におけるニッケル−カーボン層の塗布率（ニッケル−カ
ーボン層の塗布面積／負極の表面積×１００）は３３％
とした。
【００１１】このようにして作製した負極を、以下（ａ
1 ）電極と称する。次いで、上記負極２と、焼結式ニッ
ケル正極１とを、不織布からなるセパレータ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３０重量％のＫＯＨ水溶液
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。
1 ）電極と称する。次いで、上記負極２と、焼結式ニッ
ケル正極１とを、不織布からなるセパレータ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３０重量％のＫＯＨ水溶液
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。
【００１２】このようにして作製した電池を、以下（Ａ
1）電池と称する。 〔実施例２〕 ニッケル−カーボン層の塗布率を６６％とする他は、上
記実施例１と同様にして負極及び電池を作製した。この
ようにして作製した負極及び電池を、以下それぞれ（ａ
2）電極、（Ａ2）電池と称する。 〔実施例３〕 ニッケル−カーボン層の塗布率を１００％とする他は、
上記実施例１と同様にして負極及び電池を作製した。
1）電池と称する。 〔実施例２〕 ニッケル−カーボン層の塗布率を６６％とする他は、上
記実施例１と同様にして負極及び電池を作製した。この
ようにして作製した負極及び電池を、以下それぞれ（ａ
2）電極、（Ａ2）電池と称する。 〔実施例３〕 ニッケル−カーボン層の塗布率を１００％とする他は、
上記実施例１と同様にして負極及び電池を作製した。
【００１３】このようにして作製した負極及び電池を、
以下それぞれ（ａ3）電極、（Ａ3）電池と称する。 〔比較例〕 ニッケル−カーボン層を形成しない他は、上記実施例１
と同様にして負極及び電池を作製した。
以下それぞれ（ａ3）電極、（Ａ3）電池と称する。 〔比較例〕 ニッケル−カーボン層を形成しない他は、上記実施例１
と同様にして負極及び電池を作製した。
【００１４】このようにして作製した負極及び電池を、
以下それぞれ（ｘ）電極、（Ｘ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池及
び比較例の（Ｘ）電池におけるガス吸収特性を調べたの
で、その結果を図２及び図３に示す。尚、実験は、０．
５Ｃ及び１．０Ｃで充電したときの電池内圧力を測定し
ている。
以下それぞれ（ｘ）電極、（Ｘ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池及
び比較例の（Ｘ）電池におけるガス吸収特性を調べたの
で、その結果を図２及び図３に示す。尚、実験は、０．
５Ｃ及び１．０Ｃで充電したときの電池内圧力を測定し
ている。
【００１５】図２及び図３から明らかなように、本発明
の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池は比較例の（Ｘ）電池に
比べて、充電時の電池内圧力が低下していることが認め
られる。特に、塗布率の高い（Ａ2 ）電池、（Ａ3 ）電
池では、急速充電時（１．０Ｃでの充電時）における電
池内圧力が著しく低下していることが認められる。ここ
で、金属−水素アルカリ蓄電池においける充電時には、
正極から酸素ガスが発生することが知られている。そこ
で、下記実験２においては、酸素ガスの吸収性能につい
て調べた。 〔実験２〕上記本発明の電池に用いる（ａ1 ）電極〜
（ａ3 ）電極及び比較例の電池に用いる（ｘ）電極を用
いて、酸素ガスの吸収性能を調べたので、その結果を表
１に示す。
の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池は比較例の（Ｘ）電池に
比べて、充電時の電池内圧力が低下していることが認め
られる。特に、塗布率の高い（Ａ2 ）電池、（Ａ3 ）電
池では、急速充電時（１．０Ｃでの充電時）における電
池内圧力が著しく低下していることが認められる。ここ
で、金属−水素アルカリ蓄電池においける充電時には、
正極から酸素ガスが発生することが知られている。そこ
で、下記実験２においては、酸素ガスの吸収性能につい
て調べた。 〔実験２〕上記本発明の電池に用いる（ａ1 ）電極〜
（ａ3 ）電極及び比較例の電池に用いる（ｘ）電極を用
いて、酸素ガスの吸収性能を調べたので、その結果を表
１に示す。
【００１６】
【表１】
【００１７】上記表１から明らかなように、本発明の電
池に用いる（ａ1 ）電極〜（ａ3 ）電極は比較例の電池
に用いる（ｘ）電極に比べて、酸素ガスの吸収性能が向
上していることが認められる。したがって、上記実験１
で示す如く、充電時における電池内圧力が低下したもの
と考えられる。 〔実験３〕上記本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池及
び比較例の（Ｘ）電池における放電電流値と放電容量と
の関係を調べたので、その結果を図４に示す。
池に用いる（ａ1 ）電極〜（ａ3 ）電極は比較例の電池
に用いる（ｘ）電極に比べて、酸素ガスの吸収性能が向
上していることが認められる。したがって、上記実験１
で示す如く、充電時における電池内圧力が低下したもの
と考えられる。 〔実験３〕上記本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池及
び比較例の（Ｘ）電池における放電電流値と放電容量と
の関係を調べたので、その結果を図４に示す。
【００１８】図４から明らかなように、放電電流値が低
ければ、本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池と比較例
の（Ｘ）電池との間に差異は認められないが、放電電流
値が高くなるにしたがって、本発明の（Ａ1 ）電池〜
（Ａ3 ）電池は比較例の（Ｘ）電池に比べて放電容量が
大きくなっていることが認められる。したがって、高率
放電特性の面においても、本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ
3 ）電池は比較例の（Ｘ）電池に比べて優れていること
が確認できる。 〔その他の事項〕 上記実施例では、水素吸蔵合金としてＭｍＮｉ3.2 Ｃ
ｏＭｎ0.6 Ａｌ0.2 を用いているが、これに限定するも
のではなく、如何なる水素吸蔵合金を用いても同様の効
果を奏することは勿論である。 上記実施例では、スプレー時における溶媒として水を
用いているが、速乾性が要求される場合には、エタノー
ル等を用いることが可能である。
ければ、本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池と比較例
の（Ｘ）電池との間に差異は認められないが、放電電流
値が高くなるにしたがって、本発明の（Ａ1 ）電池〜
（Ａ3 ）電池は比較例の（Ｘ）電池に比べて放電容量が
大きくなっていることが認められる。したがって、高率
放電特性の面においても、本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ
3 ）電池は比較例の（Ｘ）電池に比べて優れていること
が確認できる。 〔その他の事項〕 上記実施例では、水素吸蔵合金としてＭｍＮｉ3.2 Ｃ
ｏＭｎ0.6 Ａｌ0.2 を用いているが、これに限定するも
のではなく、如何なる水素吸蔵合金を用いても同様の効
果を奏することは勿論である。 上記実施例では、スプレー時における溶媒として水を
用いているが、速乾性が要求される場合には、エタノー
ル等を用いることが可能である。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、ニ
ッケルとカーボンとの相乗効果により酸素ガス吸収性能
を向上させることができると共に、電極の集電効果に優
れている等の理由により高率放電特性を向上させる。こ
れらのことから、電池の諸特性を飛躍的に向上させるこ
とができるといった優れた効果を奏する。
ッケルとカーボンとの相乗効果により酸素ガス吸収性能
を向上させることができると共に、電極の集電効果に優
れている等の理由により高率放電特性を向上させる。こ
れらのことから、電池の諸特性を飛躍的に向上させるこ
とができるといった優れた効果を奏する。
【図１】本発明の一例を示す円筒型ニッケル−水素アル
カリ蓄電池の断面図である。
カリ蓄電池の断面図である。
【図２】本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池と比較例
の（Ｘ）電池とにおいて、０．５Ｃで充電したときの電
池内圧力を示すグラフである。
の（Ｘ）電池とにおいて、０．５Ｃで充電したときの電
池内圧力を示すグラフである。
【図３】本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池と比較例
の（Ｘ）電池とにおいて、１．０Ｃで充電したときの電
池内圧力を示すグラフである。
の（Ｘ）電池とにおいて、１．０Ｃで充電したときの電
池内圧力を示すグラフである。
【図４】本発明の（Ａ1 ）電池〜（Ａ3 ）電池と比較例
の（Ｘ）電池とにおける放電電流値と放電容量との関係
を示すグラフである。
の（Ｘ）電池とにおける放電電流値と放電容量との関係
を示すグラフである。
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 近野 義人 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 松浦 義典 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (72)発明者 古川 修弘 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機 株式会社内 (56)参考文献 特開 平３−274664（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−105471（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/24 - 4/26 H01M 4/38 H01M 10/30 H01M 4/02 - 4/04
Claims (1)
- 【請求項１】 水素吸蔵合金を含む負極と、正極と、ア
ルカリ蓄電池とを備えた金属−水素アルカリ蓄電池にお
いて、 上記負極の表面における少なくとも一部には、スプレー
法によってニッケル−カーボン層が形成されていること
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 |
|---|---|---|---|
| JP00498392A JP3229636B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP00498392A JP3229636B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05190174A JPH05190174A (ja) | 1993-07-30 |
| JP3229636B2 true JP3229636B2 (ja) | 2001-11-19 |
Family
ID=11598841
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP00498392A Expired - Fee Related JP3229636B2 (ja) | 1992-01-14 | 1992-01-14 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3229636B2 (ja) |
-
1992
- 1992-01-14 JP JP00498392A patent/JP3229636B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05190174A (ja) | 1993-07-30 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
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Free format text: PAYMENT UNTIL: 20070907 Year of fee payment: 6 |
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