JPH03102769A - ニッケル水素二次電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［発明の目的］ （産業状の利用分野） 本発明は、ニッケル水素二次電池等に用いられる水素吸
蔵合金電極に関する。

（従来の技術） 多量の水素を可逆的に吸収・放出させることが可能な水
索吸蔵合金は、高エネルギー密度を有するアルカリ二次
電池の電極材料として注目されている。かかる水素吸蔵
合金をアルカリ二次電池の負極に使用した場合、充電時
には電極表面において水の電気分解によって発生する水
素を水索吸蔵合金が吸蔵し、逆に放電時には吸蔵されて
いるる水素が放出され、その水素が水酸基と反応して水
に戻るという電気化学的反応により充放電が進行する。

上述した水素吸蔵合金電極を製造する方法としては、従
来より発泡メタルル等の三次元網目状金属多孔体に水素
吸蔵合金粉末と結着剤を混練したペーストを充填、乾燥
した後、加圧成形する方法（特公昭５７−３４６７８号
）が知られている。しかしながら、かかる方法では集電
体として使用する発泡メタル等の三次元網目状金属多孔
体の機械的強度が弱く、捲同時に不良を発生し易いばか
りか、非常に高価で、電極コストが高くなるという問題
があった。

一方、水素吸蔵合金粉末と高分子結着剤とを剪断力を加
えながら混練してペーストを調製し、このペーストをパ
ンチドメタル、エキスバンドメタル、金網等の二次元導
電性芯体に塗布、乾燥した後、加圧成形することによっ
て水素吸蔵合金電極を製造する方法が知られれている。

かかる方法では、工程が簡車で、かつ三次元網目状金属
多孔体のような高価な材料を使用しないため、水素吸蔵
合金電極を安価に製造することができる。

しかしながら、前記方法により製造された水素吸蔵合金
電極は三次元網目状金属多孔体中にペーストを充填した
電極より集電性が劣るため、電極の利用率の低下や、大
電流放電時の電圧降下が大きい等の問題があった。

（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、低価格の二次元導電性芯体を集電体として備え、
集電性が良好で、二次電池に組込んだ時の利用率の高い
水素吸蔵合金電極を提供しようとするものである。

［発明の構或】 （課題を解決するための手段） 本発明は、集電体としての二次元導電性芯体に水索吸蔵
合金粉末及び高分子結着剤を含むぺ一ストを塗布、充填
した水素吸蔵合金電極おいて、前記二次元導電性芯体を
全体の厚さに対してｌＯ〜３５％の厚さとしたことを特
徴とする水素吸蔵合金電極である。

上記水素吸蔵合金としては、格別制限されるものではな
く、電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸蔵でき
、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できるもので
あればよく、例えばＬａＮｉ，　、ＭｍＮｉ，　、Ｌｍ
Ｎｉ，（Ｌｍ；ランタン富化したミッシュメタル）、及
びこれらのＮｉの一部をＡｌ　，Ｍｎ，Ｆｅ，Ｃｏ，Ｔ
ｉ，Ｃｕ，Ｚｎ，Ｚｒ、Ｃｒ，Ｂのような元素で置換し
た多元素系のもの、又はＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系のもの
を挙げることができる。

上記高分子結着剤としては、例えばポリアクリル酸ナト
リウム、ポリアクリル酸アンモニウムなどのポリアクリ
ル酸塩、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）　、デ
イバージョンタイプのポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）などのフッ素系樹脂等を挙げることができる。

かかる高分子結暮剤は、前記水素吸蔵合金粉末ｌＯＯ重
量部に対して０．５〜５重量部配合することが望ましい
。

上記ペーストは、前記水素吸蔵合金粉末及び高分子結着
剤の他に、必要に応じてカーボンブラック、黒鉛粉末等
の導電性粉末を配合してもよい。

かかる導電材粉末の配合割合は、前記水素吸蔵合金粉末
１００重量部に対して０．５〜２重量部賭することが望
ましい。

上記二次元導電性芯体としては、例えばパンチドメタル
、エキスバンドメタル、金網等を用いることができる。

かかる二次元導電性芯体の全体厚さに対する厚さ比率を
限定した理由は、その比率を１０％未満にすると電極に
占める集電体の体積比率が小さくなり、十分な集電効果
が得られなくなるばかりでなく、集電体の強度が低下し
て加圧成形する際に電極の破断や蛇行を生じ、一方その
比率が３５％を越えると集電体の厚さに関係なく同一容
量のペーストを含ませるため、電極の多孔度が低下し、
電解液と接触できる水素吸蔵合金が減少して電極の利用
率が低下する。

（作用） 本発明によれば、集電体としての二次元導電性芯体に水
素吸蔵合金粉末及び高分子結着剤を含むペーストを塗布
、充填した構造を有し、かつ前記二次元導電性芯体を全
体の厚さに対してｌＯ〜３５％の厚さとするることによ
って、集電体の強度低下を招くことなく、利用率の高い
水素吸蔵合金電極を得ることができる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１図を参照して詳細に説明す
る。

実施例１〜３ まず、ＬｍＮ　ｉ　４，２　Ｍｎｏ．ｇ　ＡＮ　ｏ．ｓ
　Ｃ　００．２を使用前にガス状水素を吸収・放出させ
て微粉化四、平均粒径２０μｍの水素吸蔵合金粉末を用
意した。つづいて、この水素吸蔵合金粉末ｌ００重量部
にポリアクリル酸ナトリウム０．５重量部、ＣＭＣＯ．
２５重量部、ＰＴＦＥのディスパージ＝１１．５重量部
（固形分換算）、カーボンブラック　１．０重量部会水
と共に、剪断力を加えながら混練してペーストを調製し
た。

次いで、集電体としてのバンチドメタルを前記各ペース
トが収容された塗布槽中に搬送し、該塗布槽から垂直方
向に引き上げた後、スリットを通して余分なペーストを
除去してパンチドメタル表面に一定厚さのペーストを塗
布した。つづいて、８０℃の温度で乾燥した後、ローラ
プレスにかけて全体厚さに対するバンチドメタルの厚さ
比率がｌＯ％、２０％、３０％の３種の水素吸蔵合金電
極を製造した。

得られた水素吸蔵合金電極を負極として用いて第１図に
示す試験セルを組み立てた。即ち、図中の１は電池容器
であり、この容器ｌ内には８規定のＫＯＨ水溶液からな
る電解液２が収容されている。また、前記容器１内の電
解液２中には前記水素吸蔵合金電極をｌＯ■■×１０■
の寸法に切断加工した負極３の両側にボリアミド不織布
からなるＵ字形のセバレータ４を介して焼結式ニッケル
正極５で挟さみ、アクリル樹脂製のホルダ６により密着
させた構造の電極群７が浸漬されている。なお、前記正
極５の容量は前記負極３の容量に比べて十分に大きくし
、電池性能が負極３に支配されるように設定した。前記
負極３及び正極５には、端子８、９がそれぞれ接続され
、かつこれら端子８、９の他端は前記容器ｌ外部に延出
されている。前記電解液２中には、前記負極３の電位を
測定するためのカドミウム及び酸化力ドミウムムからな
る参照電極ＩＯが浸漬されている。この参照電極ｌＯに
は、端子１１が接続され、かつこの端子ｌ１の他端は前
記容器゛ｌ外部に延出されている。

比較例１〜３ 実施例１と同様なペーストをバンチドメタルに、塗布、
乾燥し、ローラプレスした全体厚さに対するパンチドメ
タルの厚さ比率が５％、４０％、５０％の３種の水索吸
蔵合金電極を負極として用いて第１図と同様な構造の試
験セルを組み立てた。

得られた実施例１〜３及び比較例１〜３の試験セルにつ
いて、負極の水素吸蔵合金１ｇ当り０．　１７八ｈの電
流密度で充電し、電池電圧が０．８ｖにな５まで放電す
る充放電を繰り返し、負極の理論放電容量に対する利用
率を測定した。その結果を第２図に示す。第２図は、負
極の集電体の厚さ比率に対する利用率の関係を示し、図
中Ａ，Ｂ，Ｃ，ＤＳＥＳＦは夫々比較例１、実施例１、
２、３、比較例２、３のセルをプロットした点である。

第２図から明らかなように全体の厚さに対するパンチド
メタルの厚さ比率がｌＯ〜３５％の範囲にある水素吸蔵
合金電極を負極として組み込んだ実施例１〜３では、ほ
ぼ１００％の利用率を有することがわかる。これに対し
、比較例１〜３は利用率が９０％以下となり、実用的な
ものではない。これは、比較例１に用いられる水素吸蔵
合金電極はその全体厚さに対する集電体の厚さ比率が低
く、集電体が薄いために十分な集電効果が得られないこ
とに起因するものである。また、比較例２、３に用いら
れる水素吸蔵合金電極は集電体の厚さ比率を高くした状
態で、実施例１と同容量のペーストを含ませたため、電
極の多孔度が必然的に低下し、電解液と接触できる水素
吸蔵合金が減少したことに起因するものである。

［発明の効果コ 以上詳述した如く、本発明によれば低価格の二次元導電
性芯体を集電体として備え、集電性が良好で、二次電池
に組込んだ時の利用率の高い水索吸蔵合金電極を提供で
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例における負極の利用率を測定す
るため試験セルを示す概略断面図、第２図は負極の集電
体の厚さ比率に対する利用率の関係を示を特性図である
。 １・・・電池容器、２川電解液、３・・・負極、５・・
・正極、ＩＯ・・・参照電極。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 集電体としての二次元導電性芯体に水素吸蔵合金粉末及
   び高分子結着剤を含むペーストを塗布、充填した水素吸
   蔵合金電極おいて、前記二次元導電性芯体を全体の厚さ
   に対して１０〜３５％の厚さとしたことを特徴とする水
   素吸蔵合金電極。