JPH03289059A

JPH03289059A - 金属―水素アルカリ蓄電池

Info

Publication number: JPH03289059A
Application number: JP2089614A
Authority: JP
Inventors: Mikiaki Tadokoro; 田所　幹朗; Sanehiro Furukawa; 古川　修弘; Mitsuzo Nogami; 光造野上; Seiji Kameoka; 亀岡　誠司
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-04-04
Filing date: 1990-04-04
Publication date: 1991-12-19
Anticipated expiration: 2014-02-17
Also published as: JP2858862B2

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】（イ）産業上の利用分野本発明は、負極として水素吸蔵合金電極を用いた金属−
水素アルカリ蓄電池の電解液の改良に関するものである
。

（ロ）従来の技術従来から用いられている蓄電池としては、ニッケルーカ
ドミウム蓄電池のようなアルカリ蓄電池、あるいは鉛蓄
電池などが挙げられる。近年、これらの電池よりも軽量
かつ高容量で高エネルギー密度となる可能性のある水素
吸蔵合金電極を負極に備えた、金属−水素アルカリ蓄電
池が注目されている。

この種の電池に用いられる水素吸蔵合金としては、例え
ば、特公昭５９−４９６７１号公報に示されているよう
に、ＬａＮｉ５やその改良である三元素系のＬａＮ１ｔ
Ｃｕ、ＬａＮ１ｔＣｕおよびＬａＮＩ　、ｓＦ　ｅｏ　
ｔなどの合金が知られている。

これら水素吸蔵合金粉末と導電剤粉末との混合物を耐ア
ルカリ電解液性の粒子状結着剤によって電極支持体に固
着させて水素吸蔵合ｉｔ極とする方法（特公昭５７−３
０２７３号公報）などによって負極が製造されている。

上記水素吸蔵合金の他にも、Ｌａの代わりにＭｍ（ミツ
シュメタル）を用いた各種希土類系水素吸蔵合金も開発
されている。

更に、特開昭６０−２５０５５８号公報に示されている
ように、Ｍｍ　Ｎ１５ＣＯ＋、　ｓＡ　Ｉ　ｏ　＋など
のようなアルミニウム、コバルトを添加した多元素系水
素吸蔵合金を用いると、充放電サイクル特性が向上する
。

また、正極としては、ニッケルーカドミウム蓄電池に用
いられる焼結式ニッケル極などが用いられている。

そして、特に電解液としては、充放電効率の面から導電
率の高い水酸化カリウム水溶液が用いられている。しか
し、この電解液は水素吸蔵合金電極の劣化、あるいは自
己放電を防止するという点では、適していない。

これに対して、特開昭６１−２１４３７０号公報に開示
される如く、水酸化カリウム中に水酸化ノチウムを添加
すると、充放電効率、保存特性、或いは高温特性が改善
される。しかしながら、水酸化リチウムの添加は、水素
吸蔵合金電極の反応を低下させる傾向があり、高率放電
用のニッケルー水素アルカリ蓄電池には適していない。

（ハ）発明が解決しようとする課題金属−水素アルカリ蓄電池の電解液には、充放電効率の
面と保存特性向上の観点から、水酸化力ノウム水溶液に
微量の水酸化リチウムを添加した電解液を用いることが
検討されているが、この種の電解液を用いると高率放電
特性が低下するという問題点がある。

そこで、本発明はかかる問題点に鑑みてなされたもので
あって、この種電池の高率放電特性の改善を計るもので
ある。また、サイクル特性及び保存特性を向上しうる、
この種電池に用いられるアルカリ電解液を提案するもの
である。

（ニ）課題を解決するための手段本発明は、正極と、負極としての水素吸蔵合金電極と、
水酸化カリウムを含有するアルカリ電解液とからなる金
属−水素アルカリ蓄電池であって、前記アルカリ電解液
に水酸化ナトリウムが２重量％以上添加されていること
を特徴とするものである。

また、このアルカリ電解液は、水酸化カリウムと水酸化
ナトリウムの総和が２５重量％〜３５重量９ｂであって
、且つ水酸化ナトリウムの添加量が１０重量％〜２０重
量％のものを用いるのが特に好ましい。

（ホ）作　用金属−水素アルカリ蓄電池の負極に用いられている水素
吸蔵合金は、電池を充放電すると、合金表面が酸化によ
り不活性化され充放電効率の低下を引き起こす。また、
水素吸蔵合金は、水素の吸蔵、放出により微粉化すると
いう性質を有する。

このため、充放電サイクルにより微粉化した水素吸蔵合
金は、負極から脱落し、充放電効率の低下と共に、容量
低下を引き起こす。

そこで、アルカリ電解液に水酸化リチウムを添加すると
、リチウムイオンは水和力が強いために、電極近傍での
水の活量を小さくするので、水素吸蔵合金の成分元素の
酸化、溶解を防止する働きにより水素吸蔵合金の微粉化
を抑制する。

また、更に自己放電は次式の反応により生じると考えら
れる。

２＼１００ｔｌ＋Ｈ，０→２＼１（ＯＨ）ｙ＋１／２０
＋Ｊチウムイオンは水和力が大きいために、電解液中の
水分子を水和水として捕らえる。そのため、放電時生成
する酸素は電解液に溶解せず、電池缶内の酸素の分圧が
上昇し、結果として上記反応が抑制される。

以上のような水酸化リチウムの効果を得るためには、水
酸化リチウムを全アルカリ量に対して１０重量％程度添
加しないと十分な効果が得られない。ところが、この水
酸化リチウム添加量の多い電解液を用いて高率放電を行
うと、水酸化リチウムの添加により、導電率、あるいは
粘度が増大するため、高率放電特性が低下する。

そこで、水酸化カリウムに適量の水酸化ナトリウムを添
加すると、水素吸蔵合金の微粉化抑制の効果、保存性向
上の効果も得られ、しかも高率放電特性にも優れたニッ
ケルー水素アルカリ蓄電池が得られる。

これは次の理由に基づくと考えられる。即ちナトリウム
イオンの水和エントロピーはリチウムイオンの約２７３
倍、カリウムイオンの２倍である。

そのため、ナトリウムイオンの水和力も強く、リチウム
イオンと同様の保存特性向上の効果が得られる。しかも
ナトリウムイオンは、リチウムイオンに比べて、導電率
が高いので高率放電特性も低下しない。

更に、定かではないがナトリウムイオンは水素吸蔵合金
の表面に吸着され、その吸着されたナトリウムイオンが
触媒となるために、高率放電特性が向上すると考えられ
る。

そして、水酸化ナトリウムを添加する場合、以上のよう
な効果を得るためには２重量％以上とする必要がある。

また、水酸化ナトリウムを２０重量％以上添加するのは
、電解液の導電率が低下して高率放電特性が低下するの
で、好ましくない。尚、この種電池のアルカリ電解液に
おいて、水酸化カリウムと水酸化ナトリウムの総和を２
５重量％〜３５重量％としているのは、２５重量％より
少ないと電解液の導電率が低くなり充放電効率が低下す
るので好ましくなく、３５重量％より大きいと電解液の
粘度が高くなってイオンの拡散が悪くなり充放電効率が
低下するので望ましくない。

（へ）実施例負極は、水素吸蔵合金（ＭｍＳｉｓ、　２ＣＯＡ１０　
ｙＭｎｏ　ｓ）を粉砕して微粉化したちの９５重量％に
、結着剤としてのＰＴＦＥ　（フッ素鉗脂）５、重量％
を添加し、均一に混合することにより、ＰＴＦＥをＩＩ
＆維化し、これに水を加えてペースト状とし、このペー
ストをニッケルメッキを施したパンチングメタル集電体
の両面に圧着して構成したものである。

この様にして作製した負極と、公知である焼結式のニッ
ケル正極を、耐アルカリ性を有するセパレータと共に巻
いて、渦巻電極体を得、電池外装缶にこの電極体を挿入
した。この後、第１表に示した組成を有する電解液を各
電池に注入し、封口を行い、円筒密閉型ニッケルー水素
アルカリ蓄電池（公称容量１０００　ｍ　、Ａ　ｈ　）
を作製し１本発明電池Ａ−Ｇとした。

また、比較例として、水酸化ナトリウムの添加量が、２
重量％未満及び２０重量％を越えた電解液を注入した比
較電池ｗ、ｘ、ｙ、ｚをそれぞれ作製した。

第１表に各電池の電解液組成を示す。

第１表以下余白この様にして得られた本発明電池Ａ−Ｇ及び比較電池Ｗ
−Ｚを用い、電池の高率放電特性、サイクル特性、保存
特性をそれぞれ調べた。

高率放電特性の比較試験における条件は、各電池を１０
００ｍＡ１′１．２５時間充電し、４０００ｍＡ″Ｃ−
電池電圧が１　、０　Ｖに達する迄放電するというもの
であり、この時の放電容量を、公称容量を１００として
相対的に示した。

また、サイクル特性の比較試験における条件は、各電池
を１０１００Ｏで１．２５時間充電し、ｌｏｏｏｍＡで
電池電圧が１．ＯＶに達する迄放電するというものであ
り、サイクル寿命は放電容量が公称容量の５０％に達し
た時点を、サイクル寿命とした。

更に、保存特性即ち残存容量の比較試験における条件は
、各電池を、充放電サイクルが１００サイクル経過した
時点で３００ｍＡで４．０時間充電し、４０℃において
１０日間保存後、３００ｍＡでｔ電電圧が１．ＯＶに達
するまで放電し、電池の残存容量を初期容量に対して相
対的に示すというものである。

これら高率放電特性、サイクル特性及び保存特性を、第２表に示す。

第２表第２表より、本発明電池Ａ−Ｇは、比ｖｔ池Ｗ−Ｚに比
べて、高率放電特性、サイクル特性及び保存特性におい
て優れたものであることが理解される。

更に、本発明電池Ａ−Ｇの中でも、特に水酸化ナトリウ
ムの添加量が１０重量２〜２０重量２である本発明電池
Ｅ、Ｆ、Ｇの前記特性が、飛躍的に向上していることが
わかる。

（ト）発明の効果本発明によれば、金属−水素アルカリ蓄電池の高率放電
特性を高めることができると共に、サイクル特性及び保
存特性に優れた電池が提供でき、その工業的価値は極め
て大きい。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）正極と、負極としての水素吸蔵合金電極と、水酸
化カリウムを含有するアルカリ電解液とからなる電池で
あって、前記アルカリ電解液に、水酸化ナトリウムが２重量％以
上添加されていることを特徴とする金属−水素アルカリ
蓄電池。
（２）前記アルカリ電解液において、前記水酸化カリウ
ムと前記水酸化ナトリウムの総和が２５重量％〜３５重
量％であって、且つ前記水酸化ナトリウムの添加量が１
０重量％〜２０重量％であることを特徴とする請求項（
１）記載の金属−水素アルカリ蓄電池。