JP3238930B2 - 金属−水素アルカリ蓄電池の製造方法 - Google Patents

金属−水素アルカリ蓄電池の製造方法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類系水素吸蔵合金
を含む負極と、正極とを備えた金属-水素アルカリ蓄電
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ニッケル−カドミウム電池に代わ
る新型アルカリ蓄電池として、ニッケル−カドミウム電
池より高エネルギー密度化が可能な金属−水素アルカリ
蓄電池が注目されている。そして、この電池の負極とし
ては、AB5型,AB2 型等の各種の希土類系水素吸蔵
合金が用いられたものが提案されている。
【0003】上記A成分を形成する希土類としては、通
常、安価なMm(La,Ce,Nd,Pr等の混合物か
ら成るミッシュメタル)が用いられ、そのうちNdは1
6〜18wt%、Prは5〜15wt%含有されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記Nd及
びPrは、La,Ce等の他の希土類元素と比べて硬い
ためクラックが形成され難く、且つ酸化され易いため選
択的にその表面が腐食されることになる。このため、サ
イクル初期における水素の吸蔵,放出が生じ難くなっ
て、サイクル初期の活性化を図ることができない。この
結果、サイクル初期の充放電特性(特に、低温での高率
放電特性)が低下するという課題を有していた。
【0005】本発明は係る現状を考慮してなされたもの
であって、サイクル初期から水素吸蔵合金の活性化を図
ることができる金属-水素アルカリ蓄電池の製造方法
提供を目的としている。
【0006】
【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、ネオジムとプラセオジムを含む希土類系水
素吸蔵合金を製造する第一工程と、前記希土類水素吸
蔵合金を用いて負極を製造する第二工程と、前記負極
と、KOHを主体とするアルカリ電解液と、正極とを用
いて電池を組み立てる第三工程とを経る金属−水素アル
カリ蓄電池の製造方法において、前記第一工程では、プ
ラセオジムとネオジムの少なくともいずれかを溶媒で抽
出したのち、電還元したものを用い、且つ上記プラセ
オジムの全希土類元素に対する割合が3wt%以下及び
/又はネオジムの全希土類元素に対する割合が15wt
以下となるように、希土類系水素吸蔵合金を作製する
ことを特徴とする。
【0007】
【作用】上記構成の如く、プラセオジムとネオジムとの
割合を所定値以下となるように規定すれば、KOHを主
体とする電解液を用いた場合であっても、クラックが形
成され易くなり、且つ水素吸蔵合金の表面の腐食が抑制
される。このため、サイクル初期においても水素を容易
に吸蔵、放出することが可能となる。また、前記プラセ
オジム及び/又はネオジムが溶媒で抽出され電解還元さ
れたものを用いることによって、水素吸蔵合金の組成調
整中に不純物が混入されるのを防止することが可能とな
る。
【0008】
【実施例】本発明の実施例を、図1〜図3に基づいて、
以下に説明する。 (第1実施例) 〔実施例1〕図1は本発明の一例に係る単三型ニッケル
−水素アルカリ蓄電池(電池容量:1000mAh )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。
【0009】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、
鉱石を溶解させて各希土類元素をイオンとした後、Pr
とNdとを選択的に溶媒で抽出する。次いで、抽出物を
電解還元することにより、PrとNdとの全希土類元素
に対する割合が、それぞれ3wt%、15wt%のMm(ミ
ッシュメタル:希土類元素の混合物)を作成した。尚、
このMmにおけるLaとCeとの重量比は1:2であ
る。
【0010】次いで、このMm及びNi、Co、Al、
Mnを元素比で1:3.3:1:0.3:0.4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、Mm
Ni3.3 CoAl0.3 Mn0. 4 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50μ
m以下となるように粉砕した。
【0011】この後、上記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5wt%加えて混練し、ペーストを作成する。更に、
このペーストをパンチングメタルから成る集電体の両面
に圧着して負極2を作製した。次いで、上記負極2と、
この負極2よりも十分容量が大きな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2〜4〕Prの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ0.5wt%、1wt%、2wt%のMm(Ndの全
希土類元素に対する割合は15wt%)を用いる他は、上
記実施例1と同様の電池を作製した。
【0013】このようにして作製した電池を、以下それ
ぞれ(A2 )電池〜(A4 )電池と称する。 〔比較例1〜4〕Prの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ5wt%、8wt%、12wt%、15wt%のMm
(Ndの全希土類元素に対する割合は15wt%)を用い
る他は、上記実施例1と同様の電池を作製した。
【0014】このようにして作製した電池を、以下それ
ぞれ(X1 )電池〜(X4 )電池と称する。 〔実験〕上記本発明の(A1 )電池〜(A4 )電池及び
比較例の(X1 )電池〜(X4 )電池において、サイク
ル初期における−20℃での放電容量と25℃での放電
容量との関係を調べたので、その結果を図2に示す。
尚、実験条件は、−20℃及び25℃で満充電とした
後、放電電流1.0Cで放電終止電圧1.0Vまで放電
するという条件である。また、図2の値は2サイクル目
における値である。
【0015】図2より明らかなように、本発明の
(A1 )電池〜(A4 )電池は比較例の(X1 )電池〜
(X4 )電池に比べて、−20℃での放電容量の割合が
格段に上昇していることが認められる。したがって、全
希土類元素に対するPrの割合は3wt%以下に設定する
必要がある。 (第2実施例) 〔実施例1〜3〕Ndの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ2wt%、6wt%、10wt%のMm(Prの全希
土類元素に対する割合は3wt%)を用いる他は、前記第
1実施例の実施例1と同様の電池を作製した。
【0016】このようにして作製した電池を、以下それ
ぞれ(B1 )電池〜(B3 )電池と称する。 〔比較例1〜4〕Ndの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ18wt%、20wt%、30wt%、40wt%のM
m(Prは3wt%)を用いる他は、前記第1実施例の実
施例1と同様の電池を作製した。
【0017】このようにして作製した電池を、以下それ
ぞれ(Y1 )電池〜(Y4 )電池と称する。 〔実験〕前記本発明の(A1 )電池,上記本発明の(B
1 )電池〜(B3 )電池及び上記比較例の(Y1 )電池
〜(Y4 )電池において、サイクル初期における−20
℃での放電容量と25℃での放電容量との関係を調べた
ので、その結果を図3に示す。尚、実験条件は、前記第
1実施例の実験と同様の条件である。
【0018】図3から明らかなように、本発明の
(A1 )電池,(B1 )電池〜(B3 )電池は比較例の
(Y1 )電池〜(Y4 )電池に比べて、−20℃での放
電容量の割合が格段に上昇していることが認められる。
したがって、全希土類元素に対するNdの割合は15wt
%以下に設定する必要がある。 〔その他の事項〕上記実施例では水素吸蔵合金としてM
mNi3.3 CoAl0.3 Mn0.4 を用いたが、これに限
定するものではなく、その他の希土類系の水素吸蔵合金
を用いた電池にも適用しうることは勿論である。
【0019】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
素吸蔵合金表面にクラックが形成され易く、且つ水素吸
蔵合金の表面に形成される水酸化物の量が抑制されるの
で、サイクル初期においても水素を容易に吸蔵,放出す
ることが可能となる。この結果、サイクル初期における
活性化を図ることができるので、サイクル初期の充放電
特性(特に、低温での高率放電特性)が飛躍的に向上す
るといった優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一例に係る円筒型ニッケル−水素アル
カリ蓄電池の断面図である。
【図2】本発明の(A1 )電池〜(A4 )電池及び比較
例の(X1 )電池〜(X4 )電池のサイクル初期におけ
る、−20℃での放電容量と25℃での放電容量との関
係を示すグラフである。
【図3】本発明の(A1 )電池,(B1 )電池〜
(B3 )電池及び比較例の(Y1 )電池〜(Y4 )電池
のサイクル初期における、−20℃での放電容量と25
℃での放電容量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
1 正極 2 負極 3 セパレータ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭62−80962(JP,A) 特開 平3−188236(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/24 - 4/26 H01M 4/38

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ネオジムとプラセオジムを含む希土類系
    水素吸蔵合金を製造する第一工程と、前記希土類水素
    吸蔵合金を用いて負極を製造する第二工程と、前記負極
    と、KOHを主体とするアルカリ電解液と、正極とを用
    いて電池を組み立てる第三工程とを経る金属−水素アル
    カリ蓄電池の製造方法において、 前記第一工程では、プラセオジムとネオジムの少なくと
    もいずれかを溶媒で抽出したのち、電還元したものを
    用い、且つ上記プラセオジムの全希土類元素に対する割
    合が3wt%以下及び/又はネオジムの全希土類元素に
    対する割合が15wt%以下となるように、希土類系水
    素吸蔵合金を作製することを特徴とする金属−水素アル
    カリ蓄電池の製造方法。
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