JPH04319256A - 金属−水素アルカリ蓄電池の製造方法 - Google Patents
金属−水素アルカリ蓄電池の製造方法Info
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- JPH04319256A JPH04319256A JP3085112A JP8511291A JPH04319256A JP H04319256 A JPH04319256 A JP H04319256A JP 3085112 A JP3085112 A JP 3085112A JP 8511291 A JP8511291 A JP 8511291A JP H04319256 A JPH04319256 A JP H04319256A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
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- Y—GENERAL 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、希土類系水素吸蔵合金
を含む負極と、正極とを備えた金属−水素アルカリ蓄電
池に関する。
を含む負極と、正極とを備えた金属−水素アルカリ蓄電
池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ニッケル−カドミウム電池に代わ
る新型アルカリ蓄電池として、ニッケル−カドミウム電
池より高エネルギー密度化が可能な金属−水素アルカリ
蓄電池が注目されている。そして、この電池の負極とし
ては、ＡＢ５型，ＡＢ２ 型等の各種の希土類系水素吸
蔵合金が用いられたものが提案されている。
る新型アルカリ蓄電池として、ニッケル−カドミウム電
池より高エネルギー密度化が可能な金属−水素アルカリ
蓄電池が注目されている。そして、この電池の負極とし
ては、ＡＢ５型，ＡＢ２ 型等の各種の希土類系水素吸
蔵合金が用いられたものが提案されている。
【０００３】上記Ａ成分を形成する希土類としては、通
常、安価なＭｍ（Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｒ等の混合物か
ら成るミッシュメタル）が用いられ、そのうちＮｄは１
６〜１８ｗｔ％、Ｐｒは５〜１５ｗｔ％含有されている
。
常、安価なＭｍ（Ｌａ，Ｃｅ，Ｎｄ，Ｐｒ等の混合物か
ら成るミッシュメタル）が用いられ、そのうちＮｄは１
６〜１８ｗｔ％、Ｐｒは５〜１５ｗｔ％含有されている
。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記Ｎｄ及
びＰｒは、Ｌａ，Ｃｅ等の他の希土類元素と比べて硬い
ためクラックが形成され難く、且つ酸化され易いため選
択的にその表面が腐食されることになる。このため、サ
イクル初期における水素の吸蔵，放出が生じ難くなって
、サイクル初期の活性化を図ることができない。この結
果、サイクル初期の充放電特性（特に、低温での高率放
電特性）が低下するという課題を有していた。
びＰｒは、Ｌａ，Ｃｅ等の他の希土類元素と比べて硬い
ためクラックが形成され難く、且つ酸化され易いため選
択的にその表面が腐食されることになる。このため、サ
イクル初期における水素の吸蔵，放出が生じ難くなって
、サイクル初期の活性化を図ることができない。この結
果、サイクル初期の充放電特性（特に、低温での高率放
電特性）が低下するという課題を有していた。
【０００５】本発明は係る現状を考慮してなされたもの
であって、サイクル初期から水素吸蔵合金の活性化を図
ることができる金属−水素アルカリ蓄電池の提供を目的
としている。
であって、サイクル初期から水素吸蔵合金の活性化を図
ることができる金属−水素アルカリ蓄電池の提供を目的
としている。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、希土類系水素吸蔵合金を含む負極と、正極
とを備えた金属−水素アルカリ蓄電池において、前記希
土類系水素吸蔵合金はプラセオジムとネオジムとを含有
しており、且つ上記プラセオジムの全希土類元素に対す
る割合が３ｗｔ％以下及び／又はネオジムの全希土類元
素に対する割合が１５ｗｔ％以下となるように規定した
ことを特徴とする。
するために、希土類系水素吸蔵合金を含む負極と、正極
とを備えた金属−水素アルカリ蓄電池において、前記希
土類系水素吸蔵合金はプラセオジムとネオジムとを含有
しており、且つ上記プラセオジムの全希土類元素に対す
る割合が３ｗｔ％以下及び／又はネオジムの全希土類元
素に対する割合が１５ｗｔ％以下となるように規定した
ことを特徴とする。
【０００７】
【作用】上記構成の如く、プラセオジムとネオジムとの
割合を所定値以下となるように規定すれば、クラックが
形成され易くなり、且つ水素吸蔵合金の表面の腐食が抑
制される。このため、サイクル初期においても水素を容
易に吸蔵，放出することが可能となる。
割合を所定値以下となるように規定すれば、クラックが
形成され易くなり、且つ水素吸蔵合金の表面の腐食が抑
制される。このため、サイクル初期においても水素を容
易に吸蔵，放出することが可能となる。
【０００８】
【実施例】本発明の実施例を、図１〜図３に基づいて、
以下に説明する。 （第１実施例） 〔実施例１〕図１は本発明の一例に係る単三型ニッケル
−水素アルカリ蓄電池（電池容量：１０００ｍＡｈ ）
の断面図であり、焼結式ニッケルから成る正極１と、水
素吸蔵合金を含む負極２と、これら正負両極１・２間に
介挿されたセパレータ３とから成る電極群４は渦巻状に
巻回されている。この電極群４は負極端子兼用の外装罐
６内に配置されており、この外装罐６と上記負極２とは
負極用導電タブ５により接続されている。上記外装罐６
の上部開口にはパッキング７を介して封口体８が装着さ
れており、この封口体８の内部にはコイルスプリング９
が設けられている。このコイルスプリング９は電池内部
の内圧が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧されて内
部のガスが大気中に放出されるように構成されている。 また、上記封口体８と前記正極１とは正極用導電タブ１
０にて接続されている。
以下に説明する。 （第１実施例） 〔実施例１〕図１は本発明の一例に係る単三型ニッケル
−水素アルカリ蓄電池（電池容量：１０００ｍＡｈ ）
の断面図であり、焼結式ニッケルから成る正極１と、水
素吸蔵合金を含む負極２と、これら正負両極１・２間に
介挿されたセパレータ３とから成る電極群４は渦巻状に
巻回されている。この電極群４は負極端子兼用の外装罐
６内に配置されており、この外装罐６と上記負極２とは
負極用導電タブ５により接続されている。上記外装罐６
の上部開口にはパッキング７を介して封口体８が装着さ
れており、この封口体８の内部にはコイルスプリング９
が設けられている。このコイルスプリング９は電池内部
の内圧が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧されて内
部のガスが大気中に放出されるように構成されている。 また、上記封口体８と前記正極１とは正極用導電タブ１
０にて接続されている。
【０００９】ここで、上記構造の円筒型ニッケル−水素
アルカリ蓄電池を、以下のようにして作製した。先ず、
鉱石を溶解させて各希土類元素をイオンとした後、Ｐｒ
とＮｄとを選択的に溶媒で抽出する。次いで、抽出物を
電解還元することにより、ＰｒとＮｄとの全希土類元素
に対する割合が、それぞれ３ｗｔ％、１５ｗｔ％のＭｍ
（ミッシュメタル：希土類元素の混合物）を作成した。 尚、このＭｍにおけるＬａとＣｅとの重量比は１：２で
ある。
アルカリ蓄電池を、以下のようにして作製した。先ず、
鉱石を溶解させて各希土類元素をイオンとした後、Ｐｒ
とＮｄとを選択的に溶媒で抽出する。次いで、抽出物を
電解還元することにより、ＰｒとＮｄとの全希土類元素
に対する割合が、それぞれ３ｗｔ％、１５ｗｔ％のＭｍ
（ミッシュメタル：希土類元素の混合物）を作成した。 尚、このＭｍにおけるＬａとＣｅとの重量比は１：２で
ある。
【００１０】次いで、このＭｍ及びＮｉ、Ｃｏ、Ａｌ、
Ｍｎを元素比で１：３．３：１：０．３：０．４の割合
となるように秤量した後、高周波溶解炉内で溶解して溶
湯を作成し、更にこの溶湯を冷却することにより、Ｍｍ
Ｎｉ３．３ ＣｏＡｌ０．３ Ｍｎ０．４ で示される
合金のインゴットを作成した。次に、上記インゴットを
、粒径５０μｍ以下となるように粉砕した。
Ｍｎを元素比で１：３．３：１：０．３：０．４の割合
となるように秤量した後、高周波溶解炉内で溶解して溶
湯を作成し、更にこの溶湯を冷却することにより、Ｍｍ
Ｎｉ３．３ ＣｏＡｌ０．３ Ｍｎ０．４ で示される
合金のインゴットを作成した。次に、上記インゴットを
、粒径５０μｍ以下となるように粉砕した。
【００１１】この後、上記水素吸蔵合金粉末に、結着剤
としてのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉末
を５ｗｔ％加えて混練し、ペーストを作成する。更に、
このペーストをパンチングメタルから成る集電体の両面
に圧着して負極２を作製した。次いで、上記負極２と、
この負極２よりも十分容量が大きな焼結式ニッケル正極
１とを、不織布からなるセパレータ３を介して巻回し、
電極群４を作製した。しかる後、この電極群４を外装罐
６内に挿入し、更に３０重量％のＫＯＨ水溶液を上記外
装罐６内に注液した後、外装罐６を密閉することにより
円筒型ニッケル−水素蓄電池を作製した。
としてのＰＴＦＥ（ポリテトラフルオロエチレン）粉末
を５ｗｔ％加えて混練し、ペーストを作成する。更に、
このペーストをパンチングメタルから成る集電体の両面
に圧着して負極２を作製した。次いで、上記負極２と、
この負極２よりも十分容量が大きな焼結式ニッケル正極
１とを、不織布からなるセパレータ３を介して巻回し、
電極群４を作製した。しかる後、この電極群４を外装罐
６内に挿入し、更に３０重量％のＫＯＨ水溶液を上記外
装罐６内に注液した後、外装罐６を密閉することにより
円筒型ニッケル−水素蓄電池を作製した。
【００１２】このようにして作製した電池を、以下（Ａ
１ ）電池と称する。 〔実施例２〜４〕Ｐｒの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ０．５ｗｔ％、１ｗｔ％、２ｗｔ％のＭｍ（Ｎ
ｄの全希土類元素に対する割合は１５ｗｔ％）を用いる
他は、上記実施例１と同様の電池を作製した。
１ ）電池と称する。 〔実施例２〜４〕Ｐｒの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ０．５ｗｔ％、１ｗｔ％、２ｗｔ％のＭｍ（Ｎ
ｄの全希土類元素に対する割合は１５ｗｔ％）を用いる
他は、上記実施例１と同様の電池を作製した。
【００１３】このようにして作製した電池を、以下それ
ぞれ（Ａ２ ）電池〜（Ａ４ ）電池と称する。 〔比較例１〜４〕Ｐｒの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ５ｗｔ％、８ｗｔ％、１２ｗｔ％、１５ｗｔ％
のＭｍ（Ｎｄの全希土類元素に対する割合は１５ｗｔ％
）を用いる他は、上記実施例１と同様の電池を作製した
。
ぞれ（Ａ２ ）電池〜（Ａ４ ）電池と称する。 〔比較例１〜４〕Ｐｒの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ５ｗｔ％、８ｗｔ％、１２ｗｔ％、１５ｗｔ％
のＭｍ（Ｎｄの全希土類元素に対する割合は１５ｗｔ％
）を用いる他は、上記実施例１と同様の電池を作製した
。
【００１４】このようにして作製した電池を、以下それ
ぞれ（Ｘ１ ）電池〜（Ｘ４ ）電池と称する。 〔実験〕上記本発明の（Ａ１ ）電池〜（Ａ４ ）電池
及び比較例の（Ｘ１ ）電池〜（Ｘ４ ）電池において
、サイクル初期における−２０℃での放電容量と２５℃
での放電容量との関係を調べたので、その結果を図２に
示す。 尚、実験条件は、−２０℃及び２５℃で満充電とした後
、放電電流１．０Ｃで放電終止電圧１．０Ｖまで放電す
るという条件である。また、図２の値は２サイクル目に
おける値である。
ぞれ（Ｘ１ ）電池〜（Ｘ４ ）電池と称する。 〔実験〕上記本発明の（Ａ１ ）電池〜（Ａ４ ）電池
及び比較例の（Ｘ１ ）電池〜（Ｘ４ ）電池において
、サイクル初期における−２０℃での放電容量と２５℃
での放電容量との関係を調べたので、その結果を図２に
示す。 尚、実験条件は、−２０℃及び２５℃で満充電とした後
、放電電流１．０Ｃで放電終止電圧１．０Ｖまで放電す
るという条件である。また、図２の値は２サイクル目に
おける値である。
【００１５】図２より明らかなように、本発明の（Ａ１
）電池〜（Ａ４ ）電池は比較例の（Ｘ１ ）電池〜
（Ｘ４ ）電池に比べて、−２０℃での放電容量の割合
が格段に上昇していることが認められる。したがって、
全希土類元素に対するＰｒの割合は３ｗｔ％以下に設定
する必要がある。 （第２実施例） 〔実施例１〜３〕Ｎｄの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ２ｗｔ％、６ｗｔ％、１０ｗｔ％のＭｍ（Ｐｒ
の全希土類元素に対する割合は３ｗｔ％）を用いる他は
、前記第１実施例の実施例１と同様の電池を作製した。
）電池〜（Ａ４ ）電池は比較例の（Ｘ１ ）電池〜
（Ｘ４ ）電池に比べて、−２０℃での放電容量の割合
が格段に上昇していることが認められる。したがって、
全希土類元素に対するＰｒの割合は３ｗｔ％以下に設定
する必要がある。 （第２実施例） 〔実施例１〜３〕Ｎｄの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ２ｗｔ％、６ｗｔ％、１０ｗｔ％のＭｍ（Ｐｒ
の全希土類元素に対する割合は３ｗｔ％）を用いる他は
、前記第１実施例の実施例１と同様の電池を作製した。
【００１６】このようにして作製した電池を、以下それ
ぞれ（Ｂ１ ）電池〜（Ｂ３ ）電池と称する。 〔比較例１〜４〕Ｎｄの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ１８ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％、４０ｗ
ｔ％のＭｍ（Ｐｒは３ｗｔ％）を用いる他は、前記第１
実施例の実施例１と同様の電池を作製した。
ぞれ（Ｂ１ ）電池〜（Ｂ３ ）電池と称する。 〔比較例１〜４〕Ｎｄの全希土類元素に対する割合が、
それぞれ１８ｗｔ％、２０ｗｔ％、３０ｗｔ％、４０ｗ
ｔ％のＭｍ（Ｐｒは３ｗｔ％）を用いる他は、前記第１
実施例の実施例１と同様の電池を作製した。
【００１７】このようにして作製した電池を、以下それ
ぞれ（Ｙ１ ）電池〜（Ｙ４ ）電池と称する。 〔実験〕前記本発明の（Ａ１ ）電池，上記本発明の（
Ｂ１ ）電池〜（Ｂ３ ）電池及び上記比較例の（Ｙ１
）電池〜（Ｙ４ ）電池において、サイクル初期にお
ける−２０℃での放電容量と２５℃での放電容量との関
係を調べたので、その結果を図３に示す。尚、実験条件
は、前記第１実施例の実験と同様の条件である。
ぞれ（Ｙ１ ）電池〜（Ｙ４ ）電池と称する。 〔実験〕前記本発明の（Ａ１ ）電池，上記本発明の（
Ｂ１ ）電池〜（Ｂ３ ）電池及び上記比較例の（Ｙ１
）電池〜（Ｙ４ ）電池において、サイクル初期にお
ける−２０℃での放電容量と２５℃での放電容量との関
係を調べたので、その結果を図３に示す。尚、実験条件
は、前記第１実施例の実験と同様の条件である。
【００１８】図３から明らかなように、本発明の（Ａ１
）電池，（Ｂ１ ）電池〜（Ｂ３ ）電池は比較例の
（Ｙ１ ）電池〜（Ｙ４ ）電池に比べて、−２０℃で
の放電容量の割合が格段に上昇していることが認められ
る。 したがって、全希土類元素に対するＮｄの割合は１５ｗ
ｔ％以下に設定する必要がある。 〔その他の事項〕上記実施例では水素吸蔵合金としてＭ
ｍＮｉ３．３ ＣｏＡｌ０．３ Ｍｎ０．４ を用いた
が、これに限定するものではなく、その他の希土類系の
水素吸蔵合金を用いた電池にも適用しうることは勿論で
ある。
）電池，（Ｂ１ ）電池〜（Ｂ３ ）電池は比較例の
（Ｙ１ ）電池〜（Ｙ４ ）電池に比べて、−２０℃で
の放電容量の割合が格段に上昇していることが認められ
る。 したがって、全希土類元素に対するＮｄの割合は１５ｗ
ｔ％以下に設定する必要がある。 〔その他の事項〕上記実施例では水素吸蔵合金としてＭ
ｍＮｉ３．３ ＣｏＡｌ０．３ Ｍｎ０．４ を用いた
が、これに限定するものではなく、その他の希土類系の
水素吸蔵合金を用いた電池にも適用しうることは勿論で
ある。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
素吸蔵合金表面にクラックが形成され易く、且つ水素吸
蔵合金の表面に形成される水酸化物の量が抑制されるの
で、サイクル初期においても水素を容易に吸蔵，放出す
ることが可能となる。この結果、サイクル初期における
活性化を図ることができるので、サイクル初期の充放電
特性（特に、低温での高率放電特性）が飛躍的に向上す
るといった優れた効果を奏する。
素吸蔵合金表面にクラックが形成され易く、且つ水素吸
蔵合金の表面に形成される水酸化物の量が抑制されるの
で、サイクル初期においても水素を容易に吸蔵，放出す
ることが可能となる。この結果、サイクル初期における
活性化を図ることができるので、サイクル初期の充放電
特性（特に、低温での高率放電特性）が飛躍的に向上す
るといった優れた効果を奏する。
【図１】本発明の一例に係る円筒型ニッケル−水素アル
カリ蓄電池の断面図である。
カリ蓄電池の断面図である。
【図２】本発明の（Ａ１ ）電池〜（Ａ４ ）電池及び
比較例の（Ｘ１ ）電池〜（Ｘ４ ）電池のサイクル初
期における、−２０℃での放電容量と２５℃での放電容
量との関係を示すグラフである。
比較例の（Ｘ１ ）電池〜（Ｘ４ ）電池のサイクル初
期における、−２０℃での放電容量と２５℃での放電容
量との関係を示すグラフである。
【図３】本発明の（Ａ１ ）電池，（Ｂ１ ）電池〜（
Ｂ３ ）電池及び比較例の（Ｙ１ ）電池〜（Ｙ４ ）
電池のサイクル初期における、−２０℃での放電容量と
２５℃での放電容量との関係を示すグラフである。
Ｂ３ ）電池及び比較例の（Ｙ１ ）電池〜（Ｙ４ ）
電池のサイクル初期における、−２０℃での放電容量と
２５℃での放電容量との関係を示すグラフである。
１ 正極
２ 負極
３ セパレータ
Claims (1)
- 【請求項１】 希土類系水素吸蔵合金を含む負極と、
正極とを備えた金属−水素アルカリ蓄電池において、前
記希土類系水素吸蔵合金はプラセオジムとネオジムとを
含有しており、且つ上記プラセオジムの全希土類元素に
対する割合が３ｗｔ％以下及び／又はネオジムの全希土
類元素に対する割合が１５ｗｔ％以下となるように規定
したことを特徴とする金属−水素アルカリ蓄電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
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