JPH04264362A - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents

水素吸蔵合金電極

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Publication number
JPH04264362A
JPH04264362A JP3024600A JP2460091A JPH04264362A JP H04264362 A JPH04264362 A JP H04264362A JP 3024600 A JP3024600 A JP 3024600A JP 2460091 A JP2460091 A JP 2460091A JP H04264362 A JPH04264362 A JP H04264362A
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JP
Japan
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hydrogen storage
storage alloy
battery
electrode
metal
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Pending
Application number
JP3024600A
Other languages
English (en)
Inventor
Yoshio Moriwaki
良夫 森脇
Koji Yamamura
康治 山村
Hajime Seri
世利 肇
Yoichiro Tsuji
庸一郎 辻
Tsutomu Iwaki
勉 岩城
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Publication of JPH04264362A publication Critical patent/JPH04264362A/ja
Pending legal-status Critical Current

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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は主としてニッケル水素蓄
電池などに用いる複合構造の水素吸蔵合金電極に関する
【0002】
【従来の技術】近年、機能性材料としての水素吸蔵合金
を電池の電極に使用する試みが多くなされている。その
水素吸蔵合金を用いた電極の代表例がニッケル水素蓄電
池である。水素吸蔵合金を負極に、正極にニッケル極、
電解質にアルカリ水溶液を用いて構成するニッケル水素
蓄電池は、ポ−タブル機器用などに広く使用されている
ニッケルカドミウム蓄電池と電圧互換性があり、ニッケ
ルカドミウム蓄電池よりもさらに高エネルギー密度化が
可能なことと、カドミウムを用いないので低公害性であ
ることなどの理由から密閉形電池を中心にその実用化が
進んでいる。さらにこのようなアルカリ蓄電池以外にも
燃料電池用の電極などにその応用が試みられている。
【0003】従来、水素吸蔵合金電極は、非焼結式とし
て水素吸蔵合金粉末を結着材とともにペ−スト状とし、
これを発泡体状の金属多孔体、パンチングメタル、エキ
スパンドメタル、繊維状金属などの導電性の金属多孔体
に充填する方法や塗着する方法などがよく用いられてい
た。これらに用いる結着材としてはフッ素樹脂やポリビ
ニルアルコールなどが一般的であり、その他にカルボキ
シメチルセルロ−スあるいは絶縁性のポリエチレン、ポ
リ塩化ビニル、スチレン系ゴムなどの熱可塑性樹脂など
がある。
【0004】また水素吸蔵合金粉末を焼結した電極も一
部採用されている。
【0005】
【発明が解決しょうとする課題】製法が簡単で電池特性
も比較的良好な非焼結式の水素吸蔵合金電極は、現在、
水素吸蔵合金電極の主流になりつつあるが、急速充電特
性、高率放電特性などを中心に一層の電池特性の向上が
望まれている。
【0006】従来の水素吸蔵合金電極は、1C,3Cな
どの急速充電時の電池内圧の上昇が比較的大きく急速充
電が困難であった。。また、1C,3Cなどの高率放電
時の電池電圧の低下や利用率すなわち放電容量の低下が
比較的大きいという問題があった。
【0007】本発明はこのような課題を解決するもので
、急速充電や効率放電が可能な水素吸蔵合金電極を提供
することを目的とするものである。
【0008】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、連続した多孔質構造を有するフッ素樹脂素
材と水素吸蔵合金を主体として複合化してシ−ト状とす
る。また電子伝導性を向上するためにフッ素樹脂素材と
水素吸蔵合金を主体として複合化したシ−トと、パンチ
ングメタル、エキスパンドメタル、繊維状金属などの導
電性の金属多孔体とを、加圧処理もしくは加熱加圧処理
により一体化することにより水素吸蔵合金電極を得るも
のである。また、連続した多孔質構造を有するフッ素樹
脂素材が延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(PTF
E)であり、水素吸蔵合金に対して0.5〜10重量%
の割合に構成するものである。また、延伸多孔質PTF
Eに親水性を付与したものである。
【0009】
【作用】水素吸蔵合金電極を連続した多孔質構造を有す
るフッ素樹脂素材と水素吸蔵合金を複合化してシ−ト状
とすることにより、急速充電特性、高率放電特性を改善
できる。これは延伸多孔質PTFEを用いることにより
水素吸蔵合金電極の電極界面の電子伝導性が効率よく保
持され、かつ充電時に電池内で発生するガスの吸収反応
に適した電極構成になっているためと予想される。延伸
多孔質PTFEは通常は疎水性であるが、これに親水性
を付与することも可能であり、PTFEが疎水性の場合
には充電時に電池内で発生するガスの吸収反応を良好に
保持し、逆に親水性を付与した場合には高率放電特性を
改善することとなる。
【0010】さらにフッ素樹脂素材と水素吸蔵合金を複
合化したシ−トと、パンチングメタルやエキスパンドメ
タル、繊維状金属などの導電性の金属多孔体とを、加圧
処理もしくは加熱加圧処理により一体化することにより
、水素吸蔵合金電極として電極の集電性を向上すること
が可能となり高率放電特性を改善できることとなる。
【0011】
【実施例】以下に、本発明の一実施例の水素吸蔵合金電
極について説明する。本実施例では、水素吸蔵合金とし
てLaNi5系合金の一つであるMmNi3.7Mn0
.4Al0.3Co0.6選んだ(Mmはミッシュメタ
ル)。この合金を粉砕して400メッシュ通過させた後
、延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(PTFE)の
フィルムに充填して水素吸蔵合金の電極シートを作成し
た。このシート電極の厚さは0.2mmであり、ポリテ
トラフロロエチレンの水素吸蔵合金に対する重量割合は
6重量%とした。
【0012】そしてこのシート電極を両側に2枚用いて
、中央に、鉄にニッケルメッキを施した開口度約80%
のパンチングメタルよりなる3層からなる電極を加熱し
ながらローラープレスで加圧し、厚さ0.4mmの水素
吸蔵合金電極を作製した。この水素吸蔵合金極を裁断し
、リ−ド板をスポット溶接により取り付けた。この電極
をAとする。
【0013】つぎに比較例として実施例と同様の水素吸
蔵合金粉末をフッ素樹脂ディスパージョンを用いてペー
スト化し、パンチングメタルに塗着し加熱加圧処理によ
り実施例と同様の厚さの水素吸蔵合金電極を作製した。 この電極をBとする。また上記の合金を使用してポリビ
ニルアルコールとカルボキシメチルセルロースを結着材
に用い、同様にパンチングメタルに塗着し加熱加圧処理
により同様の厚さの水素吸蔵合金電極を作製した。この
電極をCとする。
【0014】まず電極A,B,Cの負極としての特性を
調べるために負極律則になるように十分容量の大きい対
極として焼結式のニッケル極を用い、電解液が豊富な開
放型電池での電極性能を調べた。この場合、電解液とし
て比重1.25の苛性カリ水溶液に25g/lの水酸化
リチウムを溶解して用いた。
【0015】5時間率で負極容量の150%定電流充電
−5時間率で1.0Vまでの定電流放電を行なったとこ
ろ、各電極の水素吸蔵合金1g当りの飽和放電容量は、
電極Aで280mAh/g、電極Bで265mAh/g
、電極Cで240mAh/gであり、電極Aが最も高い
放電容量を示した。
【0016】つぎに高率放電特性を調べるために、25
℃で充電は、5時間率で130%定電流充電、放電を2
C(0.5時間率)で0.9Vまでの定電流放電を行っ
た結果、標準放電容量に対する2Cでの放電割合(利用
率)は、電極Aで92%、電極Bで84%、電極Cで7
5%であり、この試験でも電極Aが最も優れた結果であ
った。
【0017】つぎに、従来の正極容量律則の密閉形ニッ
ケル−水素蓄電池を構成した。対極として公知の発泡状
ニッケル極と親水化処理ポリプロピレン不織布セパレ−
タを用いた。電解液として比重1.25の苛性カリ水溶
液に25g/lの水酸化リチウムを溶解して用いた。電
池は単三型とした。正極に対する負極の理論容量を15
0%とした。この場合、電極Aを用いた電池をA’、比
較例の電極Bを用いた電池をB’、同様に電極Cを用い
た電池をC’とした。
【0018】まず5時間率程度の比較的ゆっくりした充
放電サイクルを数回行って電池特性が安定したことを確
認した後、急速充電特性と高率放電特性についてそれぞ
れ調べた。この場合いずれの電池においても電池の放電
容量はほぼ1.05Ahであった。
【0019】急速充電特性の評価条件として、0℃で1
C(1.05A)の電流で電池容量の150%まで充電
し、充電時の電池内のガス圧力を調べた。その結果、電
池内圧の最高値は電池A’で4.5kg/cm2、電池
B’で5.3kg/cm2、電池C’で7.6kg/c
m2となり、電池A’が一番圧力が低くガス吸収能力が
高くて急速充電特性に優れていることが明らかになった
。この結果は同様に調べた3C(3.15A)の電流で
150%まで充電した結果とも同様の傾向を示した。
【0020】つぎに高率放電特性の評価条件として、2
5℃で0.5C(0.525A)の電流で電池容量の1
50%まで充電し、放電を3C(3.15A)の電流で
0.9Vまでの定電流放電を行った結果、標準放電容量
に対する3Cでの放電割合(利用率)は、電池A’で7
7%、電池B’で65%、電池C’で42%であり、こ
の試験でも電池A’が最も優れた結果であった。
【0021】また、A’,B’,C’の3種の電池をそ
れぞれ5セル用い、25℃で充電を1/3Cで150%
まで、放電を1/3Cで1.0Vまで行う充放電の条件
で充放電サイクル寿命特性を比較した。その結果、放電
容量は300サイクルでは、いずれも正極律則で95%
以上を保持していたが、500サイクルでは電池A’で
初期容量の95%以上を維持しているのに対し、電池B
’では89%、電池C’で75%であり、この試験でも
電池A’が最も優れた寿命特性を示した。
【0022】なお、以上の実施例に用いた延伸多孔質ポ
リテトラフロロエチレン(PTFE)のフィルムは、疎
水性を有するものを使用したが、これに親水性を付与す
ることも可能であり、ポリテトラフロロエチレン(PT
FE)が疎水性の場合には充電時に電池内で発生するガ
スの吸収反応を良好に保持でき、逆に親水性を付与する
場合には特に高率放電特性を改善できることがわかった
【0023】
【発明の効果】以上の実施例の説明からも明らかなよう
に本発明によれば、連続した多孔質構造を有するフッ素
樹脂素材と水素吸蔵合金を主体として複合化してシ−ト
状とする。また電子伝導性を向上させるために、さらに
この複合シートとパンチングメタル、エキスパンドメタ
ル、繊維状金属などの導電性の金属多孔体とを、加圧処
理もしくは加熱加圧処理により一体化することにより水
素吸蔵合金電極を得るものである。
【0024】このように水素吸蔵合金電極を構成するこ
とにより、従来の水素吸蔵合金電極の問題点であった急
速充電時の電池内圧の上昇や、急速充電特性低下の問題
や、高率放電時の電池電圧の低下や利用率すなわち放電
容量の低下などの問題を改善でき、急速充電特性、高率
放電特性、充放電サイクル寿命などの電池特性の向上を
図ることができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  連続した多孔質構造を有するフッ素樹
    脂素材と水素吸蔵合金を主体として複合化してシ−ト状
    とした水素吸蔵合金電極。
  2. 【請求項2】  フッ素樹脂素材と水素吸蔵合金を主体
    として複合化したシ−トと、パンチングメタル、エキス
    パンドメタルまたは繊維状金属などの導電性の金属多孔
    体とを、加圧処理もしくは加熱加圧処理により一体化し
    た請求項1記載の水素吸蔵合金電極。
  3. 【請求項3】  連続した多孔質構造を有するフッ素樹
    脂素材が延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(PTF
    E)であり、前記延伸多孔質PTFEを水素吸蔵合金に
    対して0.5〜10重量%の割合に構成した請求項1ま
    たは請求項2のいずれかに記載の水素吸蔵合金電極。
  4. 【請求項4】  連続した多孔質構造を有するフッ素樹
    脂素材が延伸多孔質ポリテトラフロロエチレン(PTF
    E)であり、前記延伸多孔質PTFEに親水性を付与す
    る請求項1または請求項2のいずれかに記載の水素吸蔵
    合金電極。
JP3024600A 1991-02-19 1991-02-19 水素吸蔵合金電極 Pending JPH04264362A (ja)

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JP (1) JPH04264362A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP4700691B2 (ja) * 2005-07-14 2011-06-15 新日本製鐵株式会社 クロムを含まない絶縁皮膜を有する方向性電磁鋼板及びその絶縁皮膜剤
JP2012238469A (ja) * 2011-05-11 2012-12-06 Nissan Motor Co Ltd 電気デバイスに用いられる電極

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