JP3407989B2 - Metal hydride electrode - Google Patents

Metal hydride electrode

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JP3407989B2
JP3407989B2 JP22510394A JP22510394A JP3407989B2 JP 3407989 B2 JP3407989 B2 JP 3407989B2 JP 22510394 A JP22510394 A JP 22510394A JP 22510394 A JP22510394 A JP 22510394A JP 3407989 B2 JP3407989 B2 JP 3407989B2
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Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金を主成分
とする金属水素化物電極に関し、特に密閉型のニッケル
−水素アルカリ蓄電池用の金属水素化物電極に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a metal hydride electrode containing a hydrogen storage alloy as a main component, and more particularly to a metal hydride electrode for a sealed nickel-hydrogen alkaline storage battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】ニッケル−水素アルカリ蓄電池は、従来
からよく用いられているニッケル−カドミウム蓄電池あ
るいは鉛蓄電池より軽量、且つ高容量で、高エネルギー
密度とできるということで注目されている。この密閉型
ニッケル−水素アルカリ蓄電池は、一般に、次のように
して製造される。先ず、この電池の負極を構成する金属
水素吸蔵電極は、特開昭61−66366号公報に示さ
れるように、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
やポリエチレンオキサイドなどの結着剤と水素吸蔵合金
粉末とを混練してペーストを調製し、このペーストをパ
ンチングメタルやエキスパンドメタル等の芯体の両面に
塗着し乾燥する方法により作製される。また、このよう
な水素化物電極を負極とするニッケル−水素アルカリ蓄
電池は、前記金属水素化物電極と焼結式ニッケル正極と
を、その間にセパレータを介在させて渦巻状に巻回し、
これを電池外装缶に収容し、更にアルカリ電解液を注入
して前記外装缶を密閉して、製造される。
2. Description of the Related Art Nickel-hydrogen alkaline storage batteries are drawing attention because they are lighter in weight and higher in capacity and higher in energy density than nickel-cadmium storage batteries or lead storage batteries which have been conventionally used. This sealed nickel-hydrogen alkaline storage battery is generally manufactured as follows. First, the metal hydrogen storage electrode constituting the negative electrode of this battery is made of polytetrafluoroethylene (PTFE) as disclosed in JP-A-61-66366.
A binder is prepared by kneading a binder such as polyethylene oxide or the like and a hydrogen storage alloy powder to prepare a paste, and the paste is applied to both surfaces of a core body such as punching metal or expanded metal and dried. Further, a nickel-hydrogen alkaline storage battery having such a hydride electrode as a negative electrode, the metal hydride electrode and the sintered nickel positive electrode are spirally wound with a separator interposed therebetween,
It is manufactured by accommodating this in a battery outer can and further injecting an alkaline electrolyte to seal the outer can.

【0003】このようにして製造される密閉型ニッケル
−水素アルカリ蓄電池は、電池充電末期に負極から水素
ガスが発生するのを防止するため、負極容量が正極容量
よりも大きくなるように構成してある。このため、電池
充電の際、負極が満充電となる前に正極が過充電状態と
なるが、正極が過充電状態となった場合、下記反応式
(1)に示す反応により正極から酸素ガスが発生する。 4OH- → 2H2O + O2 + 4e- … (1) しかし、この正極で発生した酸素ガスは、セパレータを
通過して負極に移動し、充電状態にある負極水素吸蔵合
金の表面で下記反応式(2)に示す反応に従って水素と
反応し水を生成することにより吸収される。このように
して正極で発生した酸素ガスは、負極で消費・吸収され
るため、密閉型電池であっても原理的には電池内圧の上
昇が生じない。 4MH + O2 → 4M + 2H2O … (2) 然るに、負極の酸素ガス消費能力が小さく、上記反応式
(2)の反応が円滑に行われない場合には、正極で発生
した酸素ガスが負極で完全に消費されないため、電池内
に次第に酸素ガスが蓄積され、電池内圧が上昇する。電
池内圧の上昇は、電池安全弁を作動させてガスの放出と
ともに電解液を電池外に漏液させる原因となる。
The sealed nickel-hydrogen alkaline storage battery manufactured in this manner is constructed so that the negative electrode capacity is larger than the positive electrode capacity in order to prevent hydrogen gas from being generated from the negative electrode at the end of battery charging. is there. Therefore, when the battery is charged, the positive electrode is overcharged before the negative electrode is fully charged. However, when the positive electrode is overcharged, oxygen gas is emitted from the positive electrode by the reaction shown in the following reaction formula (1). Occur. 4OH → 2H 2 O + O 2 + 4e (1) However, the oxygen gas generated in this positive electrode passes through the separator and moves to the negative electrode, and the following reaction occurs on the surface of the negative electrode hydrogen storage alloy in a charged state. It is absorbed by reacting with hydrogen to produce water according to the reaction represented by the formula (2). In this way, the oxygen gas generated in the positive electrode is consumed and absorbed in the negative electrode, so that the battery internal pressure does not increase in principle even in a sealed battery. 4MH + O 2 → 4M + 2H 2 O (2) However, when the oxygen gas consumption capacity of the negative electrode is small and the reaction of the above reaction formula (2) is not performed smoothly, the oxygen gas generated at the positive electrode is Since it is not completely consumed by the negative electrode, oxygen gas is gradually accumulated in the battery and the battery internal pressure rises. The increase in the battery internal pressure causes the battery safety valve to operate, causing gas to be released and the electrolyte to leak outside the battery.

【0004】また、負極の酸素ガス吸収能力がある程度
高くとも、蓄電池が大電流で過充電された場合には、正
極で多量の酸素ガスが発生するため、負極でこの酸素ガ
スを完全に消費し得なくなるとともに、酸素ガスは水素
吸蔵合金自体をも酸化するため、水素吸蔵合金が劣化し
て水素吸蔵・放出能力が低下する。即ち、多量の酸素ガ
スの発生は、電池の充放電サイクル寿命の低下を招く。
このため、従来より正極からの酸素ガスの発生を少なく
し、また負極での酸素ガスの消費を円滑に進行させるこ
とを目的として、次のような手段が取られている。
Even if the negative electrode has a high oxygen gas absorption capacity to some extent, when the storage battery is overcharged with a large current, a large amount of oxygen gas is generated in the positive electrode, so that the negative electrode completely consumes this oxygen gas. At the same time, the oxygen gas also oxidizes the hydrogen storage alloy itself, so that the hydrogen storage alloy deteriorates and the hydrogen storage / release capacity decreases. That is, the generation of a large amount of oxygen gas causes a decrease in the charge / discharge cycle life of the battery.
Therefore, conventionally, the following means have been taken for the purpose of reducing the generation of oxygen gas from the positive electrode and smoothly promoting the consumption of oxygen gas at the negative electrode.

【0005】イ) 充電量を適正に制御する方法。 ニッケル−水素アルカリ蓄電池を充電した場合、電池電
圧は除々に上昇し満充電直前でピークに達する。この後
も充電が続行されると電池は過充電状態となるが、満充
電から過充電に至る段階で電池電圧が降下する現象が起
きる。したがって、この満充電直後に生じる電圧降下
(−ΔV)を検出し、−ΔVを検出した時点で充電を停
止することにより、蓄電池への過充電を避けることがで
きることになる。そこで、この種の蓄電池に対しては、
従来より、充電末期のピーク電圧値を記憶し、これから
一定値(−ΔV)だけ充電電圧が下降した時点で充電を
自動停止することのできる充電器を用いて充電を行う方
法が取られている。
A) A method of properly controlling the charge amount. When a nickel-hydrogen alkaline storage battery is charged, the battery voltage gradually rises and reaches a peak just before full charge. If charging is continued even after this, the battery will be in an overcharged state, but the battery voltage will drop at the stage from full charge to overcharge. Therefore, it is possible to avoid overcharging the storage battery by detecting the voltage drop (−ΔV) that occurs immediately after the full charge and stopping the charging when the −ΔV is detected. Therefore, for this type of storage battery,
Conventionally, a method has been adopted in which a peak voltage value at the end of charging is stored and charging is performed using a charger that can automatically stop charging when the charging voltage drops by a constant value (-ΔV). .

【0006】然るに、従来のニッケル−水素アルカリ蓄
電池では、満充電から過充電に至る過程で生じる電池充
電電位の変化量(−△V)が小さい。このため、−ΔV
を確実かつ迅速に検出できないという問題があった。−
ΔVを迅速かつ確実に検出できないと、電池が満充電さ
れた後、充電を停止するまでにタイムラグが生じ、この
タイムラグの間に過充電が進行する。よって正極から多
量の酸素ガスが発生することになる。
However, in the conventional nickel-hydrogen alkaline storage battery, the change amount (-ΔV) of the battery charge potential that occurs during the process from full charge to overcharge is small. Therefore, -ΔV
There is a problem in that it cannot be detected reliably and quickly. −
If ΔV cannot be detected quickly and reliably, after the battery is fully charged, there is a time lag before the charging is stopped, and overcharging progresses during this time lag. Therefore, a large amount of oxygen gas is generated from the positive electrode.

【0007】ロ) 負極に金属を配合することにより負極
の酸素ガス消費能力を増強する方法。 この方法は、特開平2−239566号公報、特開平5
−41210号公報、特開平3−27466号公報等に
提案されている技術である。このうち特開平2−239
566号公報には、水素吸蔵合金からなる負極の内部に
CuO等の金属酸化物を添加する方法が記載され、また
特開平5−41210号公報には、銅、ビスマス、鉛、
銀、またはタリウムから選ばれる少なくとも1つの金属
の酸化物、水酸化物、または塩を添加する方法が記載さ
れている。これらの技術によると、負極に添加した金属
が、負極の酸素ガス消費反応を促進し、また−ΔVをあ
る程度大きくする。したがって、電池の充放電サイクル
寿命を向上させることができる。しかしながら、この技
術は、水素の吸蔵、放出能力を有しない金属を負極に添
加するものであるので、金属が添加された分、負極のエ
ネルギー密度を低下させる。したがって、負極のエネル
ギー密度の低下を避けるためには、前記金属の酸素ガス
吸収促進効果を最大限に引き出すことにより、可能な限
り金属の添加量を少なくする必要がある。然るに、前記
公報(特開平2−239566号公報及び特開平5−4
1210号公報)に記載の技術では、充分に金属の酸素
ガス吸収促進効果が引き出し得ていないので、ある程度
の負極エネルギー密度の低下を余儀なくされている。
(B) A method of enhancing the oxygen gas consumption capacity of the negative electrode by adding a metal to the negative electrode. This method is disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open Nos. 2-239566 and 5
This is a technique proposed in Japanese Patent Laid-Open No. 41210, Japanese Patent Laid-Open No. 3-27466, and the like. Of these, JP-A-2-239
Japanese Unexamined Patent Publication (Kokai) No. 5-41210 discloses a method of adding a metal oxide such as CuO to the inside of a negative electrode made of a hydrogen storage alloy.
A method of adding an oxide, hydroxide or salt of at least one metal selected from silver or thallium is described. According to these techniques, the metal added to the negative electrode promotes the oxygen gas consumption reaction of the negative electrode and also increases -ΔV to some extent. Therefore, the charge / discharge cycle life of the battery can be improved. However, this technique adds a metal that does not have the ability to store and release hydrogen to the negative electrode, and therefore reduces the energy density of the negative electrode by the amount of the metal added. Therefore, in order to avoid a decrease in the energy density of the negative electrode, it is necessary to minimize the amount of metal added by maximizing the oxygen gas absorption promoting effect of the metal. Therefore, the above-mentioned publications (JP-A-2-239566 and JP-A-5-4).
In the technique described in Japanese Patent No. 1210), the effect of promoting the absorption of oxygen gas by the metal cannot be sufficiently obtained, so that the energy density of the negative electrode must be reduced to some extent.

【0008】一方、特開平3−274664号公報で
は、上記問題点を踏まえた上で酸素ガス消費能力の向上
を図ることを目的として、水素吸蔵合金を負極材料とし
て用いた電極の表面に、金属粉末と炭素粉末の混合物層
を設ける技術を提案している。しかし、この技術におい
ても金属の酸素ガス吸収促進効果並びに満充電後の電圧
降下量を大きくする効果を充分に引き出し得ていない。
On the other hand, in Japanese Laid-Open Patent Publication No. 3-274664, in view of the above problems, in order to improve the oxygen gas consumption capacity, a metal having a hydrogen storage alloy as a negative electrode material is formed on the surface of a metal. A technique for providing a mixed layer of powder and carbon powder is proposed. However, even in this technique, the effect of promoting absorption of oxygen gas by metal and the effect of increasing the amount of voltage drop after full charge cannot be sufficiently obtained.

【0009】[0009]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記問題点
に鑑みなされたものであって、金属水素化物電極の酸素
ガス消費能力を一層高めるとともに、満充電後の電圧降
下量を一層大きくした金属水素化物電極を提供し、もっ
てニッケル−水素アルカリ蓄電池のサイクル寿命を向上
させることを目的とする。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and further increased the oxygen gas consumption capacity of the metal hydride electrode and further increased the voltage drop amount after full charge. An object is to provide a metal hydride electrode and thus improve the cycle life of a nickel-hydrogen alkaline storage battery.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、水素吸蔵合金を負極材料とす
るベース電極の表面に、前記水素吸蔵合金の作動電圧よ
りも貴な酸化還元電位を有する金属の酸化物及び/又は
水酸化物からなる添加物と、導電性粉末と、を配設した
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, the invention according to claim 1 is characterized in that the surface of a base electrode using a hydrogen storage alloy as a negative electrode material is oxidized more noble than the operating voltage of the hydrogen storage alloy. It is characterized in that an additive comprising a metal oxide and / or hydroxide having a reduction potential and a conductive powder are provided.

【0011】請求項2記載の発明は、請求項1記載の金
属水素化物電極において、前記導電性粉末が炭素粉末で
あることを特徴とする。請求項3記載の発明は、請求項
2記載の金属水素化物電極において、前記炭素粉末が、
アセチレンブラック、カーボンブラック、ケッチェンブ
ラック、活性炭よりなる群から少なくとも一つ選択され
たものであることを特徴とする。
According to a second aspect of the present invention, in the metal hydride electrode according to the first aspect, the conductive powder is carbon powder. The invention according to claim 3 is the metal hydride electrode according to claim 2, wherein the carbon powder is
It is characterized in that at least one is selected from the group consisting of acetylene black, carbon black, Ketjen black, and activated carbon.

【0012】請求項4記載の発明は、請求項1乃至請求
項3記載の金属水素化物電極において、前記添加物が、
酸化第一銅、酸化第二銅、水酸化銅、酸化第一銀、酸化
第二銀、酸化ビスマスよりなる群から少なくとも一つ選
択された金属化合物であることを特徴とする。請求項5
記載の発明は、請求項1乃至請求項4記載の金属水素化
物電極において、前記金属水素化物電極の表面に配設さ
れた添加物が、水素吸蔵合金に対して0.5重量%以
上、5.4重量%以下であることを特徴とする。
According to a fourth aspect of the present invention, in the metal hydride electrode according to the first to third aspects, the additive is
It is characterized in that it is a metal compound selected from at least one selected from the group consisting of cuprous oxide, cupric oxide, copper hydroxide, silver (I) oxide, silver (II) oxide, and bismuth oxide. Claim 5
According to the invention, in the metal hydride electrode according to any one of claims 1 to 4, the additive disposed on the surface of the metal hydride electrode is 0.5% by weight or more with respect to the hydrogen storage alloy. It is characterized in that it is not more than 4% by weight.

【0013】[0013]

【作用】上記発明構成によれば、導電性粉末及び添加物
が次のように作用する結果、上記目的が達成できる。導
電性粉末は、金属の酸化物及び/又は水酸化物からなる
添加物の反応表面積を増加させるように作用する。さら
に前記導電性粉末は、金属結晶の結晶核として作用する
とともに、添加物の粒子相互間や水素吸蔵合金との導電
性を良好にするよう作用する。また、添加物は、満充電
時と過充電時の電池充電電圧の差を拡大するように作用
する。以下にこれらの作用について詳説する。
According to the above-mentioned constitution of the invention, as a result of the conductive powder and the additive acting as follows, the above object can be achieved. The conductive powder acts to increase the reaction surface area of the metal oxide and / or hydroxide additive. Further, the conductive powder functions as crystal nuclei of metal crystals and also improves conductivity between particles of the additive and the hydrogen storage alloy. In addition, the additive acts to widen the difference between the battery charging voltage at the time of full charge and that at the time of overcharge. These actions will be described in detail below.

【0014】.電極表面に配設された金属の酸化物及
び/又は水酸化物からなる添加物は、金属元素に比較し
アルカリ電解液に溶解し易いので、電池組立後、速やか
に金属イオンとしてアルカリ電解液中に溶解する。アル
カリ電解液中に溶解した金属イオンは、電池充電時に再
び電極表面に析出するが、ここにおいて、電極表面には
炭素粉末等の導電性粉末が分散して配設されているの
で、この導電性粉末が負極表面積を大きくするととも
に、金属結晶の析出核として作用する。したがって、電
解液中の金属イオンは、この析出核を中心として電極表
面全体にスムーズに析出できる。つまり、電極表面の特
定箇所に析出が偏ることがないとともに、このようにし
て電極表面に分散して析出した金属結晶粒子は、各粒子
が微細で比表面積の大きいものとなるので、酸素ガスと
の反応面積が大きい。したがって、正極で発生した酸素
ガスは、この金属に効率的に吸着又は化合される結果、
負極の酸素ガス消費反応が促進される。
.. Additives composed of metal oxides and / or hydroxides disposed on the electrode surface are more easily dissolved in an alkaline electrolyte than metal elements, so that after the battery is assembled, the metal ions can be promptly dissolved in the alkaline electrolyte as metal ions. Dissolve in. The metal ions dissolved in the alkaline electrolyte are deposited on the electrode surface again when the battery is charged, but since the conductive powder such as carbon powder is dispersed on the electrode surface, The powder increases the surface area of the negative electrode and acts as a precipitation nucleus for metal crystals. Therefore, the metal ions in the electrolytic solution can be smoothly deposited on the entire electrode surface centering on the deposition nuclei. That is, the deposition is not biased to a specific location on the electrode surface, and the metal crystal particles dispersed and deposited on the electrode surface in this manner are fine and have a large specific surface area. Has a large reaction area. Therefore, the oxygen gas generated at the positive electrode is efficiently adsorbed or combined with this metal,
The oxygen gas consumption reaction of the negative electrode is promoted.

【0015】なお、酸素ガス消費の促進は、充電時に還
元されて負極表面に析出した金属自体と酸素との反応、
及び水素吸蔵合金表面における水素との反応の両方が寄
与しているものと考えられる。この場合、前記金属は、
負極表面にあって、酸素ガスを吸着または化合により一
時的に保持して水素吸蔵合金表面の水素と円滑に反応さ
せるよに作用していると考えられる。
It should be noted that the promotion of oxygen gas consumption is promoted by the reaction between the metal itself which is reduced at the time of charging and is deposited on the surface of the negative electrode, and oxygen.
It is considered that both of the above and the reaction with hydrogen on the surface of the hydrogen storage alloy contribute. In this case, the metal is
It is considered that oxygen gas is temporarily retained on the surface of the negative electrode by adsorbing or forming a compound and smoothly reacts with hydrogen on the surface of the hydrogen storage alloy.

【0016】.水素吸蔵合金の作動電位よりも貴な酸
化還元電位を有する金属の酸化物及び/又は水酸化物か
らなる添加物は、後記の原理によって−ΔVを増大さ
せることができ、−ΔVが大きい電池では、−ΔV検出
制御方式による電池充電を適正に行うことが可能とな
る。その結果、過充電が防止できるので、多量の酸素ガ
スの発生に起因するサイクル寿命の低下が防止できるこ
とになる。
.. An additive made of a metal oxide and / or hydroxide having a redox potential nobler than the operating potential of the hydrogen storage alloy can increase −ΔV according to the principle described later, and in a battery having a large −ΔV, , -ΔV detection control method enables proper battery charging. As a result, overcharging can be prevented, so that the reduction in cycle life due to the generation of a large amount of oxygen gas can be prevented.

【0017】.ここで、添加物が−ΔVを増大させる
ことができる機構を説明する。初めに、本発明の金属水
素化物電極を用いたニッケル−水素アルカリ蓄電池に係
わる各反応の電位について説明する。図6は、本発明に
係るニッケル−水素アルカリ蓄電池の各電池構成成分の
反応電位を示す図である。図6中、反応式は正極での
反応を、反応式は金属水素化物電極(負極)での水素
吸蔵合金による反応、反応式は正極における酸素発
生、反応式・・は、負極の表面に配設された添加
物金属(銀・銅・ビスマス)の酸化反応を、それぞれ示
している。それぞれの反応式の左側に示す数字は、25
℃における各反応の標準電極電位を示している。また、
図の上下方向は、反応電位の大きさの順位を示し、反応
式が上に書かれているほど、反応の電位が高く、貴であ
ることを示し、反応式が下に書かれているほど、反応の
電位が低く、卑であることを示している。なお、通常の
充放電時におけるニッケル−水素アルカリ蓄電池の理論
上の電池電圧は、正極における反応式の電位(+0.
52V)から、負極における反応式の電位(−0.8
28V)を引いた値となる。但し、実際上は充放電によ
る過電圧がかかるため、必ずしもこの通りにはならな
い。
.. Here, the mechanism by which the additive can increase -ΔV will be described. First, the potential of each reaction relating to the nickel-hydrogen alkaline storage battery using the metal hydride electrode of the present invention will be described. FIG. 6 is a diagram showing reaction potentials of respective battery constituent components of the nickel-hydrogen alkaline storage battery according to the present invention. In FIG. 6, the reaction formula is the reaction at the positive electrode, the reaction formula is the reaction by the hydrogen storage alloy at the metal hydride electrode (negative electrode), the reaction formula is the oxygen generation at the positive electrode, and the reaction formula is ... The oxidation reactions of the added additive metals (silver, copper, bismuth) are shown. The number on the left side of each reaction formula is 25
The standard electrode potential of each reaction in ° C is shown. Also,
The vertical direction of the figure shows the order of magnitude of the reaction potential. The higher the reaction formula is, the higher the potential of the reaction is, and the more noble the reaction formula is. , Shows that the reaction potential is low and base. The theoretical battery voltage of the nickel-hydrogen alkaline storage battery during normal charging / discharging is the potential of the reaction formula (+0.
52 V), the reaction potential (−0.8
28V). However, this is not always the case because an overvoltage is actually applied by charging and discharging.

【0018】次に、ニッケル−水素アルカリ蓄電池が過
充電された場合に−△Vが生じる理由、及び本発明水素
化物電極において−△Vが大きくなる理由を説明する。
負極で酸素ガスが消費される反応は発熱反応である。し
たがって、負極に金属化合物からなる添加物が配設され
ていない従来の負極であっても、酸素ガス消費反応が生
じると電池温度が上昇して、正極における反応式の反
応の電位が、卑側(マイナス側)にシフトする。これに
加え、本発明の金属水素化物電極では、電極表面(負
極)に銀・銅・ビスマス等の水素吸蔵合金よりも貴な金
属、或いはその金属酸化物、水酸化物金属が存在するの
で、反応式・・の反応が負極において生じるが、
この反応式・・の反応の電位は、反応式の反応
の電位よりも貴であるため、反応式・・の反応に
より負極の電位が、より貴側(プラス側)にシフトす
る。そしてまた、この反応式・・の反応がよく行
われるほど、負極の電位が貴側(プラス側)にシフトす
るとともに、反応式・・の反応は発熱反応である
ので、これらの反応が生じると電池温度が上昇して、前
記反応式の反応の電位がいっそう卑側(マイナス側)
にシフトする。つまり、添加された金属化合物は、過充
電時における正極と負極の電位差が一層縮小するように
作用する。更に、電極表面に配設された導電性粉末は、
前記金属間や負極芯体との間の導電性を良好にして、反
応式、、の反応を円滑に進めるように作用する。
このように、各要素が作用する結果、本発明によると、
正極と負極の電位差を効果的に縮小させることができ、
これにより−ΔVを大きくできる。
Next, the reason why -ΔV occurs when the nickel-hydrogen alkaline storage battery is overcharged and the reason why -ΔV becomes large in the hydride electrode of the present invention will be explained.
The reaction in which oxygen gas is consumed at the negative electrode is an exothermic reaction. Therefore, even in a conventional negative electrode in which an additive made of a metal compound is not disposed in the negative electrode, the battery temperature rises when an oxygen gas consumption reaction occurs, and the reaction potential of the reaction formula in the positive electrode is Shift to (minus side). In addition to this, in the metal hydride electrode of the present invention, since a metal more noble than a hydrogen storage alloy such as silver, copper or bismuth, or a metal oxide or hydroxide metal thereof is present on the electrode surface (negative electrode), The reaction of the reaction formula ··· occurs at the negative electrode,
Since the potential of the reaction of this reaction formula ... Is nobler than the potential of the reaction of the reaction formula, the potential of the negative electrode is shifted to the noble side (plus side) by the reaction of the reaction formula. Also, the more often this reaction formula ... Is performed, the potential of the negative electrode shifts to the noble side (plus side), and the reaction of the reaction formula. As the battery temperature rises, the reaction potential of the above reaction formula becomes even more negative (minus side).
Shift to. That is, the added metal compound acts to further reduce the potential difference between the positive electrode and the negative electrode during overcharge. Further, the conductive powder provided on the electrode surface is
The conductivity between the metal and the negative electrode core is improved, and the reaction of the reaction formulas, and .functions.
Thus, as a result of the action of each element, according to the present invention,
The potential difference between the positive electrode and the negative electrode can be effectively reduced,
As a result, −ΔV can be increased.

【0019】本発明の構成要素について更に説明する。
前記導電性粉末としては、導電性を有する微小粒子から
なるものが好ましいが、このようなものとして炭素粉末
が挙げられる。そして炭素粉末のうちでも、アセチレン
ブラック、カーボンブラック、ケッチェンブラック、活
性炭が特に好ましい。これらの炭素粉末は、導電性に優
れ且つ微細な粒子であるので、アルカリ電解液中に溶解
した金属イオンの電析に際して結晶核として好適に作用
し、比表面積の大きい金属結晶を析出せるのに好都合な
性状を有するからである。
The components of the present invention will be further described.
The conductive powder is preferably composed of fine particles having conductivity, and examples of such powder include carbon powder. Among the carbon powders, acetylene black, carbon black, Ketjen black, and activated carbon are particularly preferable. Since these carbon powders have excellent conductivity and fine particles, they act as crystal nuclei during the electrodeposition of metal ions dissolved in an alkaline electrolyte, and can precipitate metal crystals with a large specific surface area. This is because it has favorable properties.

【0020】また、前記金属の酸化物及び/又は水酸化
物からなる添加物としては、酸化第一銅、酸化第二銅、
水酸化銅、酸化第一銀、酸化第二銀、酸化ビスマスより
なる群から少なくとも一つ選択された金属化合物とする
のが好ましい。何故なら、これらの金属は、−ΔVを増
大化するのに好適な反応電位を有し、また、これらの金
属の酸化物又は水酸化物は、金属元素そのものよりもア
ルカリ電解液に溶解し易く、導電性粉末上に析出する量
も多いからである。
Further, as the additive composed of the oxide and / or hydroxide of the metal, cuprous oxide, cupric oxide,
It is preferable to use at least one metal compound selected from the group consisting of copper hydroxide, silver (I) oxide, silver (II) oxide, and bismuth oxide. Because these metals have a suitable reaction potential for increasing −ΔV, and the oxides or hydroxides of these metals are more easily dissolved in the alkaline electrolyte than the metal element itself. This is because a large amount is deposited on the conductive powder.

【0021】更に、前記添加物は、水素吸蔵合金に対し
0.5〜5.4重量%の範囲とするのが好ましく、更に
好ましくは、水素吸蔵合金に対し0.8〜5.0重量%
とするのがよい。これらの範囲であると、充分な充放電
サイクル寿命が確保できるからである。
Further, the content of the additive is preferably in the range of 0.5 to 5.4% by weight based on the hydrogen storage alloy, and more preferably 0.8 to 5.0% by weight based on the hydrogen storage alloy.
It is good to say This is because a sufficient charge / discharge cycle life can be secured within this range.

【0022】[0022]

【実施例】本発明を実施例に基づき詳細に説明する。 〔実施例1〕実施例1では、電極表面にアセチレンブラ
ックと酸化第一銅を配設した水素吸蔵電極を作製すると
ともに、この水素吸蔵電極を用いて、円筒状の密閉型ニ
ッケル−水素アルカリ蓄電池を作製した。作製方法は次
のようである。 (金属水素化物電極の作製)市販のMm(ミッシュメタ
ル:希土類元素の混合物)、ニッケル、コバルト、アル
ミニウム、及びマンガンを、元素比で1.0:3.4:
0.8:0.2:0.6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誘導炉内で溶解し、
さらにこの溶湯を冷却して組成式Mm1.0Ni3.4Co
0.8Al0.2Mn0. 6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不活性ガス雰囲気
中で150μm以下に粉砕して水素吸蔵合金粉末とし
た。
EXAMPLES The present invention will be described in detail based on examples. [Example 1] In Example 1, a hydrogen storage electrode having acetylene black and cuprous oxide on the surface of the electrode was prepared, and a cylindrical sealed nickel-hydrogen alkaline storage battery was manufactured using this hydrogen storage electrode. Was produced. The manufacturing method is as follows. (Production of Metal Hydride Electrode) Commercially available Mm (Misch metal: mixture of rare earth elements), nickel, cobalt, aluminum, and manganese are used in an element ratio of 1.0: 3.4:
After weighing so as to have a ratio of 0.8: 0.2: 0.6, it is melted in a high frequency induction furnace in an argon gas atmosphere,
Further, this molten metal is cooled to form a compositional formula Mm 1.0 Ni 3.4 Co.
A hydrogen storage alloy ingot represented by 0.8 Al 0.2 Mn 0. 6 were prepared. Next, this hydrogen storage alloy ingot was crushed to 150 μm or less in an inert gas atmosphere to obtain a hydrogen storage alloy powder.

【0023】次いで、上記合金粉末に、結着剤としてP
TFE粉末を、水素吸蔵合金重量に対して5重量%加え
て混練し、ペーストを作製した。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、圧延を行いベース電極を作製した。更に、スラリー
全重量に対し3重量%のアセチレンブラックと7.5重
量%の酸化第一銅粉末を、ポリビニルアルコールの3%
水溶液(分散媒)に混合して、配設用スラリーを調製
し、このスラリーを前記ベース電極の表面にスクリーン
印刷の方法で、電極の水素吸蔵合金に対して1重量%の
アセチレンブラックと2.5重量%の酸化第一銅となる
ように数回塗布、乾燥を繰り返し、再度圧延を行った。
このようにしてアセチレンブラックと酸化第一銅を電極
表面に配設した金属水素化物電極を作製した。
Then, P is added to the above alloy powder as a binder.
5 wt% of TFE powder was added to the weight of the hydrogen storage alloy and kneaded to prepare a paste. This paste was applied to both sides of a current collector made of punching metal, dried and rolled to form a base electrode. Furthermore, 3% by weight of acetylene black and 7.5% by weight of cuprous oxide powder relative to the total weight of the slurry were added to 3% of polyvinyl alcohol.
1. A slurry for placement is prepared by mixing with an aqueous solution (dispersion medium), and the slurry is screen-printed on the surface of the base electrode by 1% by weight of acetylene black with respect to the hydrogen storage alloy of the electrode and 2. Coating and drying were repeated several times so that the amount of cuprous oxide was 5% by weight, and rolling was performed again.
In this way, a metal hydride electrode having acetylene black and cuprous oxide on the electrode surface was prepared.

【0024】この電極を以下、本発明電極aと称する。 (蓄電池の作製)前記本発明電極aと、公知の焼結式ニ
ッケル極とを、不織布からなるセパレータを介して巻回
し、電極群を作製した。この電極群を外装缶に挿入し、
電解液として30重量%の水酸カリウム水溶液を前記外
装缶に注液したのち、外装缶を密閉することにより理論
容量が1000mAhの円筒状の密閉型ニッケル−水素
アルカリ蓄電池を作製した。
Hereinafter, this electrode is referred to as an electrode a of the present invention. (Preparation of Storage Battery) The electrode a of the present invention and a known sintered nickel electrode were wound around a separator made of a non-woven fabric to prepare an electrode group. Insert this electrode group into the outer can,
A 30 wt% potassium hydroxide aqueous solution as an electrolytic solution was poured into the outer can, and then the outer can was closed to prepare a cylindrical sealed nickel-hydrogen alkaline storage battery having a theoretical capacity of 1000 mAh.

【0025】このように作製された蓄電池を、以下、本
発明電池Aと称する。 〔実施例2〜6〕実施例2〜6では、炭素粉末としてア
セチレンブラックを用い、添加物としてそれぞれ酸化第
二銅、水酸化銅、酸化第一銀、酸化第二銀、酸化ビスマ
スを用いて金属水素化物電極b、c、d、e、fを作製
し、更にこれらの金属水素化物電極を用いて密閉型ニッ
ケル−水素アルカリ蓄電池B、C、D、E、Fを作製し
た。電極及び蓄電池の作製方法は、前記実施例1と同様
であり、これらの電池は、前記実施例1の本発明電池A
とは電極表面に配設された金属化合物(添加物)が相違
するのみである。
The storage battery thus manufactured is hereinafter referred to as Battery A of the present invention. [Examples 2 to 6] In Examples 2 to 6, acetylene black was used as the carbon powder, and cupric oxide, copper hydroxide, silver (I) oxide, silver (II) oxide, and bismuth oxide were used as additives, respectively. Metal hydride electrodes b, c, d, e and f were produced, and further sealed nickel-hydrogen alkaline storage batteries B, C, D, E and F were produced using these metal hydride electrodes. The manufacturing method of the electrode and the storage battery is the same as that of the first embodiment, and these batteries are the battery A of the present invention of the first embodiment.
Is different only in the metal compound (additive) arranged on the electrode surface.

【0026】〔実施例7〜9〕実施例7〜9では、金属
化合物の種類を酸化第一銅とし、炭素粉末として、活性
炭(g)、カーボンブラック(h)、ケッチェンブラッ
ク(i)をそれぞれ用いて金属水素化物電極g、h、i
を作製し、更にこれら電極を用いてニッケル−水素アル
カリ蓄電池G、H、Iを作製した。
[Examples 7-9] In Examples 7-9, cuprous oxide was used as the metal compound, and activated carbon (g), carbon black (h) and Ketjen black (i) were used as carbon powder. The metal hydride electrodes g, h, and i are used respectively.
Was prepared, and nickel-hydrogen alkaline storage batteries G, H, and I were prepared using these electrodes.

【0027】なお、これらの電池は、実施例1の電池A
とは電極表面に配設された炭素粉末の種類のみが相違す
る。 (比較例1)比較例1では、電極表面及び内面の何れに
も炭素粉末、金属添加物とも配設しない金属水素化物k
を作製するとともに、この電極を負極とするニッケル−
水素アルカリ蓄電池Kを作製した。電極等の作製方法に
ついては前記実施例1と同様である。
These batteries are the batteries A of Example 1.
The only difference is the type of carbon powder provided on the electrode surface. (Comparative Example 1) In Comparative Example 1, a metal hydride k in which neither carbon powder nor metal additive is provided on both the electrode surface and the inner surface.
And nickel-containing the electrode as a negative electrode.
A hydrogen alkaline storage battery K was produced. The method of manufacturing the electrodes and the like is the same as in the first embodiment.

【0028】なお、この電極kは、前記実施例1のベー
ス電極と同一であり、炭素粉末、金属とも有しないもの
である。 (比較例2)比較例2では、実施例1のベース電極表面
に水素吸蔵合金に対して1重量%のアセチレンブラック
のみを配設した金属水素化物電極lを作製するととも
に、この電極lを負極とし、実施例1と同様にしてニッ
ケル−水素アルカリ蓄電池Lを作製した。
The electrode k is the same as the base electrode of the first embodiment and has neither carbon powder nor metal. (Comparative Example 2) In Comparative Example 2, a metal hydride electrode 1 was prepared in which only 1% by weight of acetylene black with respect to the hydrogen storage alloy was provided on the surface of the base electrode of Example 1, and this electrode 1 was used as a negative electrode. Then, in the same manner as in Example 1, a nickel-hydrogen alkaline storage battery L was produced.

【0029】(比較例3)比較例3では、実施例1のベ
ース電極表面に水素吸蔵合金に対して1重量%のアセチ
レンブラックと2.5重量%の金属銅とを配設した金属
水素化物電極mを作製するとともに、この電極mを負極
とし、実施例1と同様にしてニッケル−水素アルカリ蓄
電池Mを作製した。
(Comparative Example 3) In Comparative Example 3, a metal hydride in which 1% by weight of acetylene black and 2.5% by weight of metallic copper were arranged on the surface of the base electrode of Example 1 with respect to the hydrogen storage alloy. A nickel-hydrogen alkaline storage battery M was produced in the same manner as in Example 1 except that the electrode m was produced and the electrode m was used as the negative electrode.

【0030】(比較例4)比較例4では、電極内部に酸
化第一銅を添加した金属水素化物電極nを作製するとと
もに、この電極nを用いた蓄電池Nを作製した。この電
極nの作製における特徴部分(前記実施例1に記載の方
法と異なる部分)について説明する。前記実施例1の金
属水素化物電極の作製において、水素吸蔵合金粉末と
2.5重量%の酸化第一銅粉末と5重量%のPTFE粉
末に適量の水を加えて混練してペーストを作製し、この
酸化第一銅粉末を含有する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する方法により、電極内部
に酸化第一銅を添加せしめた。
Comparative Example 4 In Comparative Example 4, a metal hydride electrode n having cuprous oxide added inside the electrode was prepared, and a storage battery N using this electrode n was prepared. A characteristic part in manufacturing the electrode n (a part different from the method described in the first embodiment) will be described. In the preparation of the metal hydride electrode of Example 1, an appropriate amount of water was added to the hydrogen storage alloy powder, 2.5 wt% cuprous oxide powder, and 5 wt% PTFE powder to knead to prepare a paste. The cuprous oxide was added to the inside of the electrode by a method in which the paste containing the cuprous oxide powder was applied to both surfaces of a collector made of punching metal.

【0031】なお、この電極nは、電極内部に酸化第一
銅粉末が添加されている点を除き、前記比較例1の電極
kと同様である。 (比較例5)比較例5では、電極表面に酸化第一銅(金
属添加物)を配設した金属水素化物電極oを作製すると
ともに、この電極oを負極としてニッケル−水素アルカ
リ蓄電池Oを作製した。この電極oは、電極表面に炭素
粉末(アセチレンブラック)が配設されていない点を除
き、前記実施例1の電極aと同様である。即ち、前記ベ
ース電極の表面に、2.5重量%の酸化第一銅だけが、
ポリビニルアルコール(PVA)によって配設されてい
るものである。
The electrode n is the same as the electrode k of Comparative Example 1 except that the cuprous oxide powder is added inside the electrode. (Comparative Example 5) In Comparative Example 5, a metal hydride electrode o having cuprous oxide (metal additive) disposed on the electrode surface was prepared, and a nickel-hydrogen alkaline storage battery O was prepared using this electrode o as a negative electrode. did. This electrode o is the same as the electrode a of Example 1 except that carbon powder (acetylene black) is not provided on the electrode surface. That is, only 2.5% by weight of cuprous oxide is present on the surface of the base electrode.
It is provided by polyvinyl alcohol (PVA).

【0032】(比較例6)比較例6では、実施例1のベ
ース電極表面に水素吸蔵合金に対して1重量%のアセチ
レンブラックと2.5重量%の銀とを配設した金属水素
化物電極pを作製するとともに、この電極pを負極と
し、実施例1と同様にしてニッケル−水素アルカリ蓄電
池Pを作製した。
Comparative Example 6 In Comparative Example 6, a metal hydride electrode in which 1% by weight of acetylene black and 2.5% by weight of silver were arranged on the surface of the base electrode of Example 1 with respect to the hydrogen storage alloy. A nickel-hydrogen alkaline storage battery P was produced in the same manner as in Example 1 except that the electrode p was used as the negative electrode while producing p.

【0033】(比較例7)比較例7では、実施例1のベ
ース電極表面に水素吸蔵合金に対して1重量%のアセチ
レンブラックと2.5重量%のビスマスとを配設した金
属水素化物電極qを作製するとともに、この電極qを負
極とし、実施例1と同様にしてニッケル−水素アルカリ
蓄電池Qを作製した。表1に、以上で作製した各種蓄電
池の一覧を示す。
(Comparative Example 7) In Comparative Example 7, a metal hydride electrode in which 1% by weight of acetylene black and 2.5% by weight of bismuth with respect to the hydrogen storage alloy were provided on the surface of the base electrode of Example 1. A nickel-hydrogen alkaline storage battery Q was produced in the same manner as in Example 1 except that the electrode q was used as the negative electrode while producing q. Table 1 shows a list of the various storage batteries prepared above.

【0034】[0034]

【表1】 〔実験1〕上記実施例の本発明電池A、及び比較電池
K、L、M、N、Oについて、室温にて充電電流100
0mAで充電を行い、充電量と電池内圧の関係を調べ
た。その結果を図1に示す。なお、図1の充電量%は、
電池理論容量(1000mAh)を100%として表示
してある。
[Table 1] [Experiment 1] Regarding the battery A of the present invention and the comparative batteries K, L, M, N, and O of the above-mentioned examples, the charging current was 100 at room temperature.
The battery was charged at 0 mA, and the relationship between the charged amount and the battery internal pressure was investigated. The result is shown in FIG. The charge amount% in FIG. 1 is
The theoretical battery capacity (1000 mAh) is shown as 100%.

【0035】図1からわかるように、過充電時における
電池内圧は、高い方から比較電池K(無配設)≧比較電
池L(負極表面にアセチレンブラックのみ)>比較電池
M(負極表面にアセチレンブラック+銅)≧比較電池N
(負極内部に酸化第一銅のみ)>>比較電池O(負極表
面に酸化第一銅のみ)>>本発明電池A(負極表面にア
セチレンブラック+酸化第一銅)の順であった。この結
果から、次のことが判る。即ち、アセチレンブラックの
みが負極に配設されてあっても、電池内圧の抑制効果は
小さい。他方、銅または酸化第一銅を負極に配設すると
かなり電池内圧の上昇が抑制できる。そして、この場
合、金属銅よりも酸化第一銅の方が、配設効果が大きい
とともに、負極内部より負極表面に配設した方が効果的
である。更に、負極表面にアセチレンブラックと酸化第
一銅を共に配設した場合に、最も優れた電池内圧抑制効
果が得られる。
As can be seen from FIG. 1, the internal pressure of the battery during overcharging is higher from the comparative battery K (no arrangement) ≧ comparative battery L (only acetylene black on the negative electrode surface)> comparative battery M (acetylene black on the negative electrode surface). + Copper) ≧ comparative battery N
(Only cuprous oxide inside negative electrode) >> Comparative battery O (only cuprous oxide on negative electrode surface) >> Battery A of the present invention (acetylene black + cuprous oxide on negative electrode surface) in that order. From this result, the following can be understood. That is, even if only acetylene black is provided on the negative electrode, the effect of suppressing the battery internal pressure is small. On the other hand, when copper or cuprous oxide is provided in the negative electrode, increase in the battery internal pressure can be suppressed considerably. In this case, cuprous oxide has a greater effect of disposition than metallic copper, and it is more effective to dispose it on the surface of the negative electrode rather than inside the negative electrode. Furthermore, when both acetylene black and cuprous oxide are provided on the surface of the negative electrode, the most excellent effect of suppressing the battery internal pressure can be obtained.

【0036】アセチレンブラックと酸化第一銅を共に配
設した場合(本発明電池A)において、最も良好な結果
が得られたのは、次の2つの理由によるものと考えられ
る。負極に配設された銅または酸化第一銅は、水素吸蔵
合金の作動電圧より貴な酸化還元電位を有するので、放
電時にアルカリ電解液中に溶解し、充電時に負極表面に
再析出し、この溶解(放電)・析出(充電)の循環にお
いて酸素ガスを捉え水素吸蔵合金に消費させるよう作用
するが、ここにおいて、電極表面に配設される銅を酸
化第一銅とした場合、酸化第一銅は金属銅に比べアルカ
リ電解液に溶解し易いので、配設した酸化第一銅の利用
率が高くなる。また、負極電極の表面に適量のアセチ
レンブラック(粉末状)が適量配設されていると、この
アセチレンブラックは導電性を有しかつ微細粒子である
ので、負極表面積を増加させるとともに、充電時に電解
液中の銅イオンがスムーズに析出できるようにする核と
して機能する。よって、微細な銅結晶がアセチレンブラ
ックを結晶核として負極表面全体に析出する。微細な銅
結晶は比表面積が大きく、それだけ酸素ガスとの反応面
積が大きいので、電池内で発生する酸素ガスと効率的に
反応できる。つまり、負極電極表面にアセチレンブラッ
クが配設されている場合(本発明電池A)では、アセチ
レンブラックが配設されてない場合(例えば、比較電池
O)に比較して、電池内で発生する酸素ガスを効率的に
消費できる。したがって、電池内圧の上昇が抑制でき
る。
When both acetylene black and cuprous oxide are provided (Battery A of the present invention), the best results are obtained for the following two reasons. Since copper or cuprous oxide disposed on the negative electrode has a redox potential that is nobler than the operating voltage of the hydrogen storage alloy, it dissolves in the alkaline electrolyte during discharge and reprecipitates on the negative electrode surface during charging. It functions to capture oxygen gas in the circulation of dissolution (discharge) and precipitation (charge) and consume it in the hydrogen storage alloy. Here, when the copper disposed on the electrode surface is cuprous oxide, Since copper is more easily dissolved in the alkaline electrolyte than metallic copper, the utilization rate of the cuprous oxide provided is high. In addition, when an appropriate amount of acetylene black (powdered) is provided on the surface of the negative electrode, this acetylene black has conductivity and is fine particles, so that it increases the negative electrode surface area, and at the same time, it is electrolyzed during charging. It functions as a nucleus that allows the copper ions in the liquid to deposit smoothly. Therefore, fine copper crystals are deposited on the entire surface of the negative electrode with acetylene black as crystal nuclei. Since fine copper crystals have a large specific surface area and a large reaction area with oxygen gas, they can efficiently react with oxygen gas generated in the battery. In other words, when acetylene black is provided on the surface of the negative electrode (invention battery A), oxygen generated in the battery is higher than that when acetylene black is not provided (for example, comparative battery O). Gas can be consumed efficiently. Therefore, the rise in the battery internal pressure can be suppressed.

【0037】なお、図1には金属銅と酸化第一銅の結果
しか示してないが、銅、銀、ビスマスにおいても、金属
元素そのものよりもその酸化物や水酸化物の方が、アル
カリ電解液に溶解し易いので、これらでも同様な結果が
得られる。また、カーボンブラック、ケッチェンブラッ
ク、活性炭等の他の炭素粉末も、アセチレンブラックと
同様、導電性を有した微細な粒子であるので、これらの
金属酸化物等とこれらの炭素粉末との組合せにおいて
も、アセチレンブラックと酸化第一銅の組合せと同様、
良好な結果が得られる。
Although only the results of metallic copper and cuprous oxide are shown in FIG. 1, in copper, silver and bismuth, the oxide or hydroxide of the metal element is more alkaline than the metal element itself. Since they are easily dissolved in the liquid, similar results can be obtained with these. Further, other carbon powders such as carbon black, Ketjen black, and activated carbon are fine particles having conductivity like acetylene black. Therefore, in the combination of these metal oxides and these carbon powders, Also, like the combination of acetylene black and cuprous oxide,
Good results are obtained.

【0038】〔実験2〕上記実験1に用いた電池(A、
及びK、L、M、N、O)について、0℃にて充電電流
1000mAで充電を行い、充電電圧が最大値を示して
から−△Vが10mVを示すまでの時間(検出時間)を
測定した。その結果を表2に示すとともに、本発明電池
Aと比較電池Kについては、充電量(理論容量に対する
%)と電池電圧(V)の関係を図2に示した。
[Experiment 2] The battery (A,
And K, L, M, N, O) are charged at a charging current of 1000 mA at 0 ° C., and the time (detection time) from when the charging voltage shows a maximum value to −ΔV shows 10 mV is measured. did. The results are shown in Table 2 and the relationship between the charged amount (% of the theoretical capacity) and the battery voltage (V) of the present invention battery A and the comparative battery K are shown in FIG.

【0039】[0039]

【表2】 図2のグラフは、充電の進行とともに電池電圧が上昇し
て満充電直前にピークとなり、その後過充電状態に至っ
た段階で電池電圧が若干降下するという充電電圧特性を
示している。そして、満充電から過充電に至る段階での
降下電圧量(−ΔV)は、比較電池Kに比べ本発明電池
Aが大きいことが判る。このような降下電圧量の大きさ
を各電池について見ると(表2)、−△Vの検出時間は
短い方から、本発明電池A<比較電池O<比較電池N<
比較電池M<比較電池L<比較電池Kである。
[Table 2] The graph of FIG. 2 shows a charging voltage characteristic in which the battery voltage rises with the progress of charging, reaches a peak immediately before full charge, and then the battery voltage slightly drops when reaching an overcharged state. Further, it is understood that the battery A of the present invention has a larger voltage drop amount (-ΔV) at the stage from full charge to overcharge than the comparative battery K. Looking at the magnitude of such a voltage drop amount for each battery (Table 2), from the shorter detection time of -ΔV, the present invention battery A <Comparative battery O <Comparative battery N <
Comparative battery M <Comparative battery L <Comparative battery K.

【0040】これらの結果から、負極表面にアセチレン
ブラックと酸化第一銅を共に配設した場合(本発明電池
A)において、アセチレンブラックのみ(比較電池
L)、酸化第一銅のみ(比較電池N、O)、アセチレン
ブラックと銅と共に配設した場合(比較電池M)、及び
何れも無配設(比較電池K)の場合に比較して、大幅に
−△V(充電電圧が最大値を示してからの電圧降下量)
を大きくできることが判った。
From these results, when both acetylene black and cuprous oxide were provided on the surface of the negative electrode (invention battery A), only acetylene black (comparative battery L) and cuprous oxide (comparative battery N) were used. , O), when acetylene black and copper were provided together (comparative battery M), and when neither was provided (comparative battery K), the value was significantly reduced by -ΔV (charging voltage showed the maximum value). Amount of voltage drop from
It turns out that can be increased.

【0041】〔実験3〕上記実験1に用いた電池(A、
及びK、L、M、N、O)について、下記の条件で充放
電サイクルテストを行い、各サイクル毎に放電容量を測
定するとともに、各サイクルにおける放電終了後の電池
重量を測定し、充放電サイクル数と電池容量の関係、及
び充放電サイクル数と電池重量の減少量との関係を調べ
た。
[Experiment 3] The batteries (A,
And K, L, M, N, O), a charge / discharge cycle test is performed under the following conditions, the discharge capacity is measured for each cycle, and the battery weight after the end of discharge in each cycle is measured. The relationship between the number of cycles and the battery capacity and the relationship between the number of charge / discharge cycles and the amount of decrease in the battery weight were investigated.

【0042】充電条件:−△Vが10mVの時点で充電
を停止できる充電器を用いて1000mAhで充電を行
い、充電が停止されたのち電池を1時間休止する。放電条件 :1000mAhで放電し、放電終止電圧が1
Vとなった時点で放電を終止し、そののち1時間休止す
る。 図3に充放電サイクル回数と電池容量(理論容量に対す
る%)の関係、図4に充放電サイクル回数と電池重量減
少量(mg)の関係を示す。
Charging condition : -Charging is performed at 1000 mAh using a charger capable of stopping charging when ΔV is 10 mV, and the battery is stopped for 1 hour after charging is stopped. Discharge conditions : Discharge at 1000 mAh, discharge end voltage is 1
The discharge is stopped when the voltage reaches V, and then the battery is stopped for 1 hour. FIG. 3 shows the relationship between the number of charge / discharge cycles and the battery capacity (% of the theoretical capacity), and FIG. 4 shows the relationship between the number of charge / discharge cycles and the amount of decrease in battery weight (mg).

【0043】図3の結果からわかるように、電池のサイ
クル寿命は、長い方から本発明電池A>比較電池O>比
較電池N>比較電池M>比較電池L>比較電池Kであっ
た。また図4から、各電池の重量減少が認められるよう
になった充放電サイクル回数の順位も、上記電池サイク
ル寿命の結果と同様であった。ここで、電池重量の減少
は、電池内圧の上昇によって電池安全弁部分からガスと
ともに電解液等の電池内容物が電池外に放出されるため
に生じることから、図3の結果は、本発明電池Aでは比
較電池K〜Oに比べ酸素ガスの消費が円滑に行われ、電
池内圧の上昇に起因する電解液の漏液が少なかったこと
を意味する。この図4の結果と図3の結果との対応か
ら、電池内圧の上昇を抑制すれば、電池サイクル寿命が
向上すること、及び負極表面にアセチレンブラックと酸
化第一銅の両者を配設した場合において、電池サイクル
寿命が顕著に向上することが判る。なお、これらの結果
は、前記実験1、2の結果とも符合する。
As can be seen from the results of FIG. 3, from the longest cycle life of the battery, the battery of the present invention was A> comparative battery O> comparative battery N> comparative battery M> comparative battery L> comparative battery K. Further, from FIG. 4, the order of the number of charge / discharge cycles in which the weight reduction of each battery was recognized was similar to the result of the above battery cycle life. Here, the decrease in the battery weight occurs because the battery contents such as the electrolytic solution are discharged from the battery together with the gas from the battery safety valve portion due to the increase in the battery internal pressure. Therefore, the result of FIG. Means that the oxygen gas was smoothly consumed compared to the comparative batteries K to O, and the leakage of the electrolytic solution due to the increase in the battery internal pressure was small. From the correspondence between the results of FIG. 4 and the results of FIG. 3, it is found that suppressing the increase in the battery internal pressure improves the battery cycle life, and that both acetylene black and cuprous oxide are provided on the negative electrode surface. In, it is understood that the battery cycle life is remarkably improved. These results also match the results of Experiments 1 and 2 above.

【0044】〔実験4〕実験4では、本発明電池A、
B、C、D、E、F、G、H、I及び比較電池K、L、
M、N、O、P、Qについて、上記実験3の条件と同じ
条件で充放電サイクルを行い、放電容量が500mAh
以下になるまでのサイクル回数を測定した。なお、この
サイクル回数をもって電池サイクル寿命とした。
[Experiment 4] In Experiment 4, the battery A of the present invention,
B, C, D, E, F, G, H, I and comparative batteries K, L,
For M, N, O, P, and Q, a charge / discharge cycle was performed under the same conditions as in Experiment 3, and the discharge capacity was 500 mAh.
The number of cycles until the following was measured. The number of cycles was used as the battery cycle life.

【0045】実験結果を、前記実験3の結果と合わせて
一覧表とし、表3に示す。
The results of the experiment are listed in Table 3 together with the results of Experiment 3.

【0046】[0046]

【表3】 表3から次のことが判る。先ず、炭素粉末及び添加物の
何れも配設しない比較電池K、アセチレンブラックのみ
を配設した比較電池L、炭素粉末を配設せず、酸化第一
銅のみを添加した比較電池N(内部に添加)またはO
(表面に配設)は、何れもサイクル寿命が1200回未
満であった。また炭素粉末としてアセチレンブラック
と、添加物として銅、銀またはビスマスを配設した比較
電池M、P、Qは、何れもサイクル寿命が1300回未
満であった。他方、本発明電池A、B、C、D、E、
F、G、H、Iは、何れもサイクル寿命が1300回以
上であった。
[Table 3] The following can be seen from Table 3. First, a comparative battery K containing neither carbon powder nor additive, a comparative battery L containing only acetylene black, a comparative battery N containing no carbon powder but only cuprous oxide (internally). Addition) or O
(Disposed on the surface) had a cycle life of less than 1200 times. Further, the comparative batteries M, P, and Q each having acetylene black as the carbon powder and copper, silver, or bismuth as the additive all had a cycle life of less than 1300 times. On the other hand, the present invention batteries A, B, C, D, E,
Each of F, G, H, and I had a cycle life of 1300 times or more.

【0047】また、本発明電池D、Eと比較電池Pとの
比較、及び本発明電池Fと比較電池Qとの比較、並びに
本発明電池A、B、Cと比較電池Mとの比較から、添加
物として金属元素そのものを用いる場合より、金属の酸
化物または水酸化物の形態で用いた方が充放電サイクル
寿命が向上することが明らかとなった。以上から、電極
の表面に導電性粉末と金属化合物からなる添加物の双方
を配設した金属水素化物電極を用いた場合において、充
放電サイクル寿命が顕著に向上することが実証できた。
Further, from the comparison between the batteries D and E of the present invention and the comparative battery P, the comparison between the battery F of the present invention and the comparative battery Q, and the comparison of the batteries A, B and C of the present invention and the comparative battery M, It has been clarified that the charge / discharge cycle life is improved when the metal element itself is used as an additive rather than when it is used in the form of a metal oxide or hydroxide. From the above, it has been proved that the charge / discharge cycle life is remarkably improved when the metal hydride electrode in which both the conductive powder and the additive made of the metal compound are provided on the surface of the electrode is used.

【0048】〔実験5〕実験5では、導電性粉末として
アセチレンブラック、添加物として酸化第一銅との組合
せにおいて、アセチレンブラック配設量を水素吸蔵合金
に対し1重量%とし、酸化第一銅を0〜10重量%の間
で変化させる方法により、添加物の好適な配設量を調べ
た。実験方法は、酸化第一銅の配設量を変化させたこと
以外は、実施例1と同様にして電池を作製し、これら電
池を用いて前記実験4と同様な条件で充放電サイクルを
実施して、サイクル寿命を測定する方法によった。
[Experiment 5] In Experiment 5, in the combination of acetylene black as the conductive powder and cuprous oxide as the additive, the acetylene black disposition amount was set to 1% by weight based on the hydrogen storage alloy, and The suitable amount of the additive to be added was investigated by a method of changing the amount of the additive from 0 to 10% by weight. Regarding the experimental method, batteries were prepared in the same manner as in Example 1 except that the amount of cuprous oxide was changed, and charge / discharge cycles were performed using these batteries under the same conditions as in Experiment 4. Then, the cycle life was measured.

【0049】その結果を図5に示す。図5から、水素吸
蔵合金に対する酸化第一銅の重量%が0〜1、及び5〜
10においてそれぞれほぼ直線的に充放電サイクル寿命
が向上又は低下し、0.5重量%〜5.4重量%の範囲
で充放電サイクル寿命が1200回以上となることが判
る。この結果から、水素吸蔵合金に対する添加物は、
0.5重量%〜5.4重量%が好ましく、0.8重量%
〜5.0重量%の範囲がより好ましいことが判る。
The results are shown in FIG. From FIG. 5, the weight% of cuprous oxide to the hydrogen storage alloy is 0 to 1, and 5 to
It can be seen that in No. 10, the charging / discharging cycle life is substantially linearly increased or decreased, and the charging / discharging cycle life is 1200 times or more in the range of 0.5% by weight to 5.4% by weight. From this result, the additive to the hydrogen storage alloy is
0.5 wt% to 5.4 wt% is preferable, 0.8 wt%
It can be seen that the range of up to 5.0% by weight is more preferable.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上から、本発明によれば、過充電時に
発生する酸素ガス吸収能が優れ、−△Vの大きい水素化
物電極が提供できる。したがって、このような電極を負
極に用いたニッケル−水素アルカリ蓄電池では、正極で
発生した酸素ガスは負極で円滑に消費吸収されるので、
電池内圧の上昇に起因する電解液の漏液等が生じない。
また、電池充電を適正に行えるので、過充電によって正
極から多量の酸素ガスが発生するといった事態が生じな
い。よって、充放電サイクル寿命に優れたニッケル−水
素アルカリ蓄電池電池と成すことができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a hydride electrode having an excellent ability to absorb oxygen gas generated during overcharge and a large -ΔV. Therefore, in a nickel-hydrogen alkaline storage battery using such an electrode in the negative electrode, the oxygen gas generated in the positive electrode is smoothly consumed and absorbed in the negative electrode.
No electrolyte leakage due to the increase in battery internal pressure occurs.
Further, since the battery can be properly charged, a situation in which a large amount of oxygen gas is generated from the positive electrode due to overcharge does not occur. Therefore, a nickel-hydrogen alkaline storage battery battery having excellent charge / discharge cycle life can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】電池充電量と電池内圧の関係を示す図である。FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a battery charge amount and a battery internal pressure.

【図2】充電量(%)と電池電圧(V)の関係を示す図
である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a charge amount (%) and a battery voltage (V).

【図3】充放電サイクル回数と電池容量(%)の関係を
示す図である。
FIG. 3 is a diagram showing the relationship between the number of charge / discharge cycles and the battery capacity (%).

【図4】充放電サイクル回数と電池重量減少量(mg)
の関係を示す図である。
FIG. 4 Number of charge / discharge cycles and battery weight reduction amount (mg)
It is a figure which shows the relationship of.

【図5】水素吸蔵合金に対する酸化第一銅の添加量
(%)と充放電サイクル寿命の関係を示す図である。
FIG. 5 is a diagram showing the relationship between the amount (%) of cuprous oxide added to a hydrogen storage alloy and the charge / discharge cycle life.

【図6】本発明の金属水素化物電極を用いたニッケル−
水素アルカリ蓄電池内での各反応の電位を示す図であ
る。
FIG. 6 is a view of nickel using the metal hydride electrode of the present invention.
It is a figure which shows the electric potential of each reaction in a hydrogen alkaline storage battery.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−41210(JP,A) 特開 平3−274664(JP,A) 特開 昭63−195960(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/62 H01M 4/24 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of the front page (56) Reference JP-A-5-41210 (JP, A) JP-A-3-274664 (JP, A) JP-A-63-195960 (JP, A) (58) Field (Int.Cl. 7 , DB name) H01M 4/62 H01M 4/24

Claims (5)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 水素吸蔵合金を負極材料とするベース電
極の表面に、前記水素吸蔵合金の作動電圧よりも貴な酸
化還元電位を有する金属の酸化物及び/又は水酸化物か
らなる添加物と、導電性粉末と、を配設したことを特徴
とする金属水素化物電極。
1. An additive comprising a metal oxide and / or hydroxide having a redox potential nobler than the operating voltage of the hydrogen storage alloy, on the surface of a base electrode having a hydrogen storage alloy as a negative electrode material. , A conductive powder, and a metal hydride electrode.
【請求項2】 前記導電性粉末が、炭素粉末であること
を特徴とする請求項1記載の金属水素化物電極。
2. The metal hydride electrode according to claim 1, wherein the conductive powder is carbon powder.
【請求項3】 前記炭素粉末が、アセチレンブラック、
カーボンブラック、ケッチェンブラック、活性炭よりな
る群から少なくとも一つ選択されたものであることを特
徴とする請求項2記載の金属水素化物電極。
3. The carbon powder is acetylene black,
The metal hydride electrode according to claim 2, wherein at least one selected from the group consisting of carbon black, Ketjen black, and activated carbon.
【請求項4】 前記添加物が、酸化第一銅、酸化第二
銅、水酸化銅、酸化第一銀、酸化第二銀、酸化ビスマス
よりなる群から少なくとも一つ選択された金属化合物で
あることを特徴とする請求項1乃至請求項3記載の金属
水素化物電極。
4. The metal compound selected from the group consisting of cuprous oxide, cupric oxide, copper hydroxide, silver (I) oxide, silver (II) oxide, and bismuth oxide. The metal hydride electrode according to claim 1, wherein the electrode is a metal hydride electrode.
【請求項5】 前記金属水素化物電極の表面に配設され
た添加物は、水素吸蔵合金に対して0.5重量%以上、
5.4重量%以下であることを特徴とする請求項1乃至
請求項4記載の金属水素化物電極。
5. The additive disposed on the surface of the metal hydride electrode is 0.5 wt% or more with respect to the hydrogen storage alloy,
The metal hydride electrode according to any one of claims 1 to 4, which is 5.4% by weight or less.
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