JPH03129669A - 水素吸蔵電極の製造方法 - 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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、水素を負極活物質とするアルカリニ次電池の
負極として用いられる水素吸蔵電極の製造方法に関し、
詳しくは、急速放電（高率放電〉時に優れた放電特性を
もつ水素吸′ｉａ電極の製造方法に関する。

〔従来技術］ 一従来、アルカリニ次電池の一つとして金属酸化物を正
極活物質とし水素を負極活物質とする金属酸化物／水素
電池があるが、この金属酸化物／水素電池の一つとして
、水素を可逆的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金からなる
水素吸蔵合金を負極としたものがある。この水素吸蔵電
極は水素の吸蔵放出が良好で、かつ、低抵抗とする必要
があり、例えば水素吸蔵合金粉末を結着材と混合して成
型した後、活性化処理を施して使用に供される。従来の
活性化処理方法として、水素吸蔵電極を水酸化カリウム
水溶液中で１０〜２０回程度、充放電して賦活する方法
や、高圧水素ガスが充填された高圧容器内で水素吸蔵電
極を加熱した後、室温まで冷却する方法が採用又は提案
されている。

〔発明が解決しようとする課題］ ところが、上記した各活性化処理方法で処理されて製造
された水素吸蔵電極は、高率放電時の容量低下が著しい
という問題があった。

また、充放電ナイクルを繰返す前者の活性化方法は、長
時間（例えば、−週間程度）を要する難点があり、高圧
水素ガス中で加熱する後者の方法は装置が大規模となり
、大型水素吸蔵電極を収容する場合には大型高圧容器を
準備する必要があった。

本発明は、上記問題に鑑みなされたものであり高率放電
時の容量低下を抑止し、装置構成の大規模化を招くこと
なく活性化時間の短縮が可能な水素吸蔵電極の製造方法
を提供することをその解決すべき課題としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の水素吸蔵電極の製造方法は、水素吸蔵合金粉末
を結着材と混練し、該混合物を東電体と共に成型した水
素吸蔵電極の表面に電解液との反応により水素を発生す
る金属粉末を被着させ、前記電解液に浸漬して水素を発
生させた後、前記水素吸蔵電極を負極として充放電を行
うことを特徴としている。

前記水素吸蔵合金として、例えば鉄−チタン合金、ラン
タン−ニッケル合金、チタン−マンガン合金などを用い
ることができる。

前記結着材として、例えばポリテトラフルオロエチレン
（ＰＴＦＥ）粉末、ポリエチレン粉末などを用いること
ができる。

前記金属粉末は、電解液に溶解して水素イオンを発生す
るものであればよく、例えば水素イオンよりイオン化傾
向が大きいアルミニウムやその合金（ラネーニッケルな
ど）の粉末が採用される。

金属粉末の被着には、水や有機溶媒などの分散媒に分散
して水素吸蔵電極表面に塗付又はスプレーしたり、若し
くは分散液中に浸漬する方法を採用してもよい。また、
被着した後、これら分散媒を蒸発させ、その後、水素吸
蔵電極を前記水素放出用の電解液に浸漬してもよい。

前記電解液としては、水酸化カリウムなどのアルカリ水
溶液を用いることができる。

なお、上記分散媒としてポリビニルアルコールやＣＭＣ
（カルボキシメチルセルロースナトリウム〉、アクリル
酸ナトリウムなどの例えば５％水溶液を用いることがで
きる。

［実施例］ 合金組成ＬａＮｉ２．５ＣＯ２，４ＡＩ０．１を負極用
の水素吸蔵合金として用いた。この合金を機械的に１０
０メツシユ以下の粉末とし、市販のメツキ溶液を用いて
無電解銅メツキを行った。

この時のメツキ量はメツキした合金に対して、２０重量
％になるようにした。

この銅メツキした合金粉末０．６Ｑに、合金粉末と結着
剤とを合わせた重量に対して５〜１０重量％となるよう
に市販のＰＴＦＥ　（ポリテトラフルオロエチレン〉粉
末（すなわち、本発明でいう結着材）を加え、混練し予
備成型した後、ラネーニッケルの粉末を水に分散した分
散液をその表面に塗付して更に予備成型し、直径’１３
ｍｍ、厚さ約１ｍｍのコイン形状の成型体を形成した。

そして、この成型体の両側をニッケルメツシュ（すなわ
ち、本発明でいう東電体〉で挟んで３００℃、３００ｋ
Ｇ／ｃｍ２の成型条件で加熱加圧成型して水素吸蔵電極
を製作した。なお、本発明でいう金属粉末を構成する上
記ラネーニッケルの組成は重量比でアルミニウム二ニッ
ケル＝５０　：　５０であり、その塗布厚は約１０μｍ
とした。

この水素吸蔵電極を６Ｎ水酸化カリウム水溶液中に浸漬
して水素ガスを発生させ、反応終了後、十分に気泡を除
去し、更にニッケル極を対極として６Ｎ水酸化カリウム
水溶液中に浸漬して充放電サイクルを繰り返し、更に一
段と活性化処理したもの（以下、試料電極Ａという〉を
電池用の負極として供した。

また、比較例として上述の如く水素ガスを発生させた後
、充放電サイクルを実施しなかったもの〈以下、試料電
極Ｂという〉、もともとラネーニッケルを塗付せず単に
上述の充放電サイクルを充分に繰返しただけのもの（以
下、試料電極Ｃという）、２０気圧、１５０℃の水素雰
囲気中で３時間放置したもの（以下、試料電極りという
〉を用意した。これら各水素吸蔵電極の切開容量は約１
００ｍＡｈであった。

次に、正極として容ｆｆｉ５０ｍＡｈの焼結式酸化ニッ
ケル板を用意し、各正極をナイロン不織布製のセパレー
タを介して試料電極Ａ−Ｄに順次に対置し、５Ｎ水酸化
カリウム水溶液に水酸化リチウムを１ｍｏｌ／リットル
の割合で溶解した電解液中に浸漬して正極規制の各電池
（公称容量が５０ｍＡｈ）ａ−ｄを構成した。なお、ａ
は負極として八をもつ電池、ｂは負極としてＢをもつ電
池、Ｃは負極としてＣをもつ電池、ｄは負極としてＤを
もつ電池である。

まず、電池ａ、Ｃについて、活性化のための充放電サイ
クル数と容量増加との関係を第１図に示す。なお、電解
液には６Ｎ水酸化カリウム水溶液を用いた。また、上記
充放電サイクルにおいて、充電は５０ｍＡで３時間実施
され、放電は５０ｍＡで端子電圧（放電終了電圧）が０
．８になるまで実施された。

この実験結果によれば、ラネーニッケルの塗付により活
性化のための充放電サイクル数をほぼ１／４以下に低減
でき、その結果として活性化時間を格段に短縮できるこ
とがわかる。

次に、各電池を２０℃で０．５０の電流で３時間充電し
、０．５Ｃ１”Ｉｃ、２Ｃ，３Ｃ１４Ｃ１５Ｃ１６Ｃ，
７Ｃの各放電電流で放電終了電圧０゜８まで放電させて
電池容量の放電電流依存性を調べた。この結果を第２図
に示す。縦軸は０．５０放電での容量（杓５０ｍＡｈ＞
を１００とした場合の割合を示す。

第２図に示すように、電池ａは、従来の電池ｂ、ｃ、ｄ
より高率放電時の容量低下防止の点で格段に優れている
ことが判明した。

なお、電力用の大型平板電極の表面にラネーニッケル粉
末を被着する場合、均一性の点で塗布よりもラネーニッ
ケル分ｊ投液への浸漬が有効である。

また、ラネーニッケル粉末を充分に電極表面に被着させ
るために、塗布（又は浸漬〉とその乾燥とからなる被着
サイクルを複数回実行することも有効である。

上記実施例では、ラネーニッケル塗布後に予備成型され
た水素吸蔵電極を加熱加圧成型しているが、加熱加圧成
型された水素吸蔵電極にラネーニッケルを塗布し、その
乾燥後に所定液に浸漬して水素発生することもできる。

［発明の効果］ 上記したように本発明の水素吸蔵電極の製造方法は、溶
解して水素を発生する金属粉末を水素吸蔵電極表面に付
着させてその弁士水素により電極表面をある程度活性化
してから、充放電サイクルを実施して更なる完全な活性
化を実施しているので、高率放電時の容量低下を従来よ
りも格段に抑止することができる。

また、単に充放電サイクルだけで活性化する場合に比べ
て、高度の活性化が可能であり、装置構成を大規模化す
ることなく活性化時間を短縮することができる。

更に、予め加熱加圧成型された水素吸蔵電極の表面に金
属粉末を塗布又は浸漬といった簡単な方法で付着するだ
けであるので、従来の水素吸蔵電極の製造プロセスを変
更したり複雑化したりする必要がなく、また、水素吸蔵
電極の製造プロセスが特別に限定されるといった不利も
ない。

【図面の簡単な説明】

第１図は、本発明の′ｌＡ造方法を用いた水素吸蔵電極
を充放電して活性化する場合における充放電サイクル数
と容量増加との関係を示す特性図、第２図は、本発明の
実施例品を含む各水素吸蔵電極を用いた電池の放電容量
と放電電流との関係を示す特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水素吸蔵合金粉末を結着材と混練し、該混合物を
   集電体と共に成型した水素吸蔵電極の表面に電解液との
   反応により水素を発生する金属粉末を被着させ、前記電
   解液に浸漬して水素を発生させた後、前記水素吸蔵電極
   を負極として充放電を行うことを特徴とする水素吸蔵電
   極の製造方法。