JPH03283362A - ニッケル水素蓄電池 - 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］ （産業上の利用分野） 本発明はニッケル水素蓄電池に関する。

（従来の技術） 近年、蓄電池に対する高容量化の要求が高まってきてい
る。このような高容量化に対応可能な蓄電池として水素
吸蔵合金負極とニッケル正極とを具備したニッケル水素
蓄電池が提案されている。

かかるニッケル水素蓄電池は、高容量化が可能であるば
かりでな（、負極の容量を正極よりも大さくすることに
より過充電時に正極で発生する酸素を負極で吸収するこ
とができるため、代表的なアルカリ蓄電池であるニッケ
ルカドミウム蓄電池と同様に密閉化が可能であるという
利点も考えられる。

ところで、前記ニッケル水素蓄電池の水素吸蔵合金負極
の製造方法としては、発泡メタルなどの三次元構造の金
属多孔体に水素吸蔵合金粉末と結着剤とを混練したペー
ストを充填・乾燥し、加圧操作を施す方法（特公昭５７
−３４６７８号）；ニッケルネットなどの芯材の両面に
水素吸蔵合金粉末とポリテトラフルオロエチレン（ＰＴ
ＥＦ）とを均一に混合し同時にこのＰＴＥＦを繊維化し
たものを塗着し、加圧する方法（特公昭６１−６６３７
２号）；バンチトメタルなどのネット状の集電体に、水
素吸蔵合金粉末とＰＴＥＦ、カルボキシメチルセルロー
ス（ＣＭＣ）等の高分子結着剤と導電材とを混練したペ
ーストを塗布・乾燥し、加圧する方法などがある。これ
らの方法はいずれも結着剤を使用した非焼結式のもので
ある。

しかしながら、従来のニッケル水素蓄電池では、前述し
た非焼結式水素吸蔵合金負極の電解液の吸液性がニッケ
ル正極と異なるため、両電極での電流分布が不均一とな
り、充放電サイクルの進行に伴なって電池内圧が急激に
上昇したり、放電容量が減少したりして充放電サイクル
寿命が短くなるという問題があった。特に焼結式ニッケ
ル正極を使用した場合には、非焼結式水素吸蔵合金負極
の電解液の滲み込みが正極によりも極端に遅くなり、初
期充電時から非焼結式水素吸蔵合金負極の電流分布が不
均一となって水素吸蔵合金の一部にダメージを生じ、充
放電サイクル寿命がより短くなるという問題があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は従来の問題点を解決するためになされたもので
、充放電サイクル寿命が長いニッケル水素蓄電池を提供
しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、非焼結式水素吸蔵合金負極と、非焼結式ニッ
ケル正極とを具備し、前記両極が共に結着剤としてカル
ボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸塩、及びポリ
テトラフルオロエチレンを含有することを特徴とするニ
ッケル水素蓄電池である。

前記水素吸蔵合金負極は、水素吸蔵合金粉末に結着剤と
してカルボキシメチルセルロース、ポリアクリル酸塩、
及びポリテトラフルオロエチレンを配合し、必要に応じ
て導電性粉末を配合した負極合剤を支持体（集電体、導
電性芯体）に被覆、固定した構造を有する。

前記水素吸蔵合金粉末としては、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品に放出できるも
のであればよく、例えばＬａＮｉ５、ＭｍＮｉ５、Ｌｍ
Ｎｉ、（Ｌｍ；ランタン富化したミツシュメタル）、及
びこれらのＮｉの一部をＡｌｓ　Ｍｎ５Ｆｅ、Ｃｏ５Ｔ
ｉ。

Ｃｕ　％Ｚ　ｎ　ＳＺ　ｒ　ｓ　Ｃｒ　ｓ　Ｂのような
元素で置換した多元素系のもの、又はＴ１Ｎｉ系、Ｔｉ
Ｆｅ系のものを挙げることができる。

前記負極合剤中に配合されるカルボキシメチルセルロー
スの含有量は、水素吸蔵合金粉末１００ｇに対して０．
１〜２ｇ、より好ましくは０．１〜１ｇであるのが望ま
しい。同ポリアクリル酸塩の含有量は、水素吸蔵合金粉
末１００ｇに対して０．０５〜１ｇ１より好ましくは０
．３〜０．８ｇであるのが望ましい。同ポリテトラフル
オロエチレンの含有量は、水素吸蔵合金粉末１００　ｇ
に対して０．５〜１０ｇ、より好ましくは０．７〜３ｇ
であるのが望ましい。

前記負極合剤中に配合される導電性粉末としては、例え
ばカーボンブラック、黒鉛などを挙げることができる。

前記支持体としては、例えばパンチトメタル、エキスバ
ンドメタル、金網等の二次元構造のもの、発泡メタル、
網状焼結金属繊維などの三次元構造のもの等を挙げるこ
とができる。

前記非焼結式ニッケル酸化物正極は、水酸化ニッケルな
どのニッケル酸化物に結着剤としてカルボキシメチルセ
ルロース、ポリアクリル酸塩、及びポリテトラフルオロ
エチレンを配合し、必要に応じて一酸化コバルトなどを
配合したペーストを、例えば三次元構造の金属多元体な
どに充填した構造を有する。前記ペースト中に配合され
るカルボキシメチルセルロースの含有量は、ニッケル酸
化物　１００ｇに対して０．０５〜ｌ　ｇ、より好まし
くは０．２〜０．３ｇであるのが望ましい。同ポリアク
リル酸塩の含有量は、ニッケル酸化物１００ｇに対して
０，０５〜１　ｇ、より好ましくは０．２〜０．３　ｇ
であるのが望ましい。同ポリテトラフルオロエチレンの
含有量は、ニッケル酸化物ｌｏｎｇに対して０．５〜５
ｇ、より好ましくは　１〜３ｇであるのが望ましい。

（作　用） 本発明によれば、水素吸蔵合金負極とニッケル正極とが
共に特定の結着剤を含有し、かつ非焼結式のものである
ことにより、両電極中の結着剤が同質の状態で存在して
同様の作用を奏する。このため、両電極の電解液の吸液
性が等しくなって充放電時における両電極の電流分布は
均一になる。

その結果、両電極で充放電反応が円滑に行なわれ、充放
電サイクルの進行による電池内圧の急激な上昇や放電容
量の減少が抑制される。従って、充放電サイクル寿命が
十分に長いニッケル水素蓄電池が得られる。

（実施例） 以下、本発明のニッケル水素蓄電池を実施例において、
さらに具体的に説明する。

実施例１ まず、ＬｍＮ　ｉ　４，２ＣＯｏ、２　Ｍｎｏ、ｉ　Ａ
Ｄ　Ｇ、３（Ｌｍ；Ｌａ富化ミツシュメタル）で示され
る組成の水素吸蔵合金１００ｇに、導電剤としてカーボ
ンブラックＩｇ、結着剤としてＣＭ　ＣＯ，１２５ｇ、
ポリアクリル酸ナトリウム０．５ｇ、及びディスバージ
ョンタイプのＰＴＦＥｌ、７ｄｌ、並びに水を加え、こ
れを混合してペーストを調製した。このペーストを支持
体であるパンチトメタルに塗布し、乾燥後にプレスして
非焼結式水素吸蔵合金負極を作製した。

一方、水酸化ニッケル１００ｇに、−酸化コパル）　　
１０ｇ、高分子結着剤としテＣＭ　Ｃ０，２５ｇ、ポリ
アクリル酸ナトリウム０．２５ｇ　、及びＰ　Ｔ　Ｆ　
Ｅ　１．５ｇ。

並びに水を加え、これを混合してペーストを調製した。

このペーストを三次元体構造の金属多元体に充填し、乾
燥後にプレスして非焼結式ニッケル酸化物正極を作製し
た。

前記非焼結式水素吸蔵合金負極と前記非焼結式ニッケル
酸化物正極とを用いて、第１図に示すような公称容量９
００ｓＡｈのニッケル水素蓄電池を組立てた。即ち、非
焼結式水素吸蔵合金負極ｌと非焼結式ニッケル酸化物正
極２との間にセパレータ３を介して捲回し、これを収納
したＡＡサイズの電池缶４には８規定の水酸化カリウム
水溶液が電解液として注液されている。前記非焼結式ニ
ッケル酸化物正極２から導出された正極り−ド５は正極
端子６に溶接され、前記正極端子６の上部側の鍔部は封
口板７にリング状スペーサ８を介して溶接され、前記電
池缶４の開口部は前記封口板７の周縁部を絶縁ガスケッ
ト９を介して気密に固定することにより封口されている
。

比較例１ 高分子結着剤としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）　
、ＣＭＣ，及びディスバージョンタイプのＰＴＦＥを用
いて非焼結式水素吸蔵合金負極を作製した以外、実施例
１と同様な公称容、Ｗ９００＋ｇ＾ｈのニッケル水素蓄
電池を組立てた。

比較例２ 実施例１の非焼結式ニッケル酸化物正極に代えて焼結式
ニッケル酸化物正極を用いた以外、実施例１と同様な公
称容量９００■Ａｈのニッケル水素蓄電池を組立てた。

比較例３ 水素吸蔵合金粉末とテフロン粒子とを混練してシート化
し、これを集電体であるネットに加圧して非焼結式水素
吸蔵合金負極を作製した以外、実施例１と同様な公称容
量９００ｇ＋＾ｈのニッケル水素蓄電池を組立てた。

実施例１及び比較例１〜３の蓄電池について、それぞれ
３００−＾の電流で４．５時間充電し、９００ｓ＾の電
流で電池電圧が１ｖになるまで放電する充放電サイクル
を繰り返し、初期放電容量に対する各サイクルにおける
放電容量の割合を蓄電池の効率として測定する充放電サ
イクル試験を行なった。

その結果を第２図に示す。

第２図より明らかなように、実施例１の蓄電池は比較例
１〜３の蓄電池と比べて、サイクル寿命が長いのがわか
る。この原因は、実施例１の蓄電池は両電極が共に結着
剤としてＣＭＣ，ポリアクリル酸ナトリウム、及びＰＴ
ＦＥを使用し、かつ非焼結式の電極であるため、両電極
の電解液の吸液速度が同程度となって保液バランスが良
好となり、電極表面での部分的な反応を起すことなく均
一な反応がなされたことによる。

［発明の効果〕 以上詳述した如く、本発明によれば充放電サイクル寿命
が長いニッケル水素蓄電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例１のニッケル水素蓄電池を示す断面図、
第２図はサイクル特性試験における実施例１及び比較例
１〜３のニッケル水素蓄電池の充放電サイクル数に対す
る効率の変化を示す特性図である。 ■・・・非焼結式水素吸蔵合金負極、２・・・非焼結式
ニッケル正極、３・・・セパレータ、４・・・電池缶、
５・・・正極リード、６・・・正極端子、７・・・封目
板。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 非焼結式水素吸蔵合金負極と非焼結式ニッケル正極とを
   具備し、前記両極が共に結着剤としてカルボキシメチル
   セルロース、ポリアクリル酸塩、及びポリテトラフルオ
   ロエチレンを含有することを特徴とするニッケル水素蓄
   電池。