JPH04319257A - 金属−水素アルカリ蓄電池 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金を含む負
極と、金属酸化物から成る正極と、アルカリ電解液とを
有する金属−水素アルカリ蓄電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来からよく用いられる蓄電池としては
、鉛電池及びニッケル−カドミウム電池があるが、近年
、これら電池より軽量で且つ高容量となる可能性がある
金属−水素アルカリ蓄電池が注目されている。この電池
の負極活物質としては、特に低圧で水素を可逆的に吸蔵
及び放出することのできる水素吸蔵合金が用いられる一
方、正極活物質としては、水酸化ニッケルなどの金属酸
化物が用いられる。

【０００３】ところで、上記金属−水素アルカリ蓄電池
では、電池作製当初は水素吸蔵合金の表面にクラックが
生じていないため、充放電サイクルの初期充電において
、電解液と合金との接触面積が小さいくなる。このため
、合金が水素を十分に吸蔵することができず、この結果
初期活性化特性が低下するという課題を有していた。 そこで、電池作製前に、予め、水素吸蔵合金中に水素を
吸蔵させておくような方法が提案されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】このような方法であれ
ば、ある程度まで初期活性化を図ることができる。但し
、水素を吸蔵させるだけでは、水素吸蔵合金表面近傍の
合金結晶格子の拡がりが不十分であるため、飛躍的に初
期活性化特性を向上させることはできないという課題を
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、初期活性化特性を飛躍的に向上させることが
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、水素吸蔵合金を含む負極と、金属酸化物か
ら成る正極と、アルカリ電解液とを有する金属−水素ア
ルカリ蓄電池において、前記水素吸蔵合金内には、重水
素及び／又は三重水素が存在することを特徴とする。

【０００７】具体的には、例えば、水素吸蔵合金鋳塊を
、重水素を含む水又は水溶液中で粉砕することにより、
水素吸蔵合金内に重水素を含有させる。

【０００８】

【作用】上記構成であれば、重水素原子及び三重水素原
子は水素原子に比べて大きいということに起因して、水
素吸蔵合金表面近傍の合金結晶格子の拡がりが大きくな
る。この結果、サイクル初期より水素の吸蔵，放出が十
分に行われるので、初期活性化特性が飛躍的に向上する
。特に、反応効率が低くなる低温高率放電特性が飛躍的
に向上する。

【０００９】また、上記具体例の如く、水中等で水素吸
蔵合金鋳塊を粉砕すれば、メカノケミカル反応により重
水素或いは三重水素の一部が水素吸蔵合金のバルク内に
取り込まれると共に、表面に水酸化物層が形成される。 そして、この水酸化物層により水素吸蔵合金が保護され
るので、充放電サイクル中の酸素ガスや溶存酸素によっ
て酸化するのを防止することができる。したがって、サ
イクル特性も向上させることが可能となる。

【００１０】

【実施例】本発明の一実施例を、図１〜図３に基づいて
、以下に説明する。 〔実施例１〕図１は本発明単三型ニッケル−水素アルカ
リ蓄電池（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１０にて接続されてい
る。

【００１１】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、
市販のＭｍ（ミッシュメタル：希土類元素の混合物）、
Ｎｉ、Ｃｏ、Ａｌ及びＭｎを元素比で１：３．２：１：
０．２：０．６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、ＭｍＮｉ３．２　ＣｏＡｌ０．２　Ｍ
ｎ０．６　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、重水素が１ｃｃ／リットルの割
合で含有された水中で、粒径５０μｍ以下となるように
粉砕した。

【００１２】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。

【００１３】このようにして作製した電池を、以下（Ａ
）電池と称する。 〔比較例１〕水素吸蔵合金のインゴットを、通常の水中
で粒径５０μｍ以下となるように粉砕すると共に、電解
液中に重水（Ｄ２　Ｏ）を５ｗｔ％含有させる他は、上
記実施例１と同様にして電池を作製した。

【００１４】このようにして作製した電池を、以下（Ｘ
１　）電池と称する。 〔比較例２〕水素吸蔵合金のインゴットを、通常の水中
で粒径５０μｍ以下となるように粉砕する他は、上記実
施例１と同様にして電池を作製した。このようにして作
製した電池を、以下（Ｘ２　）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ａ）電池及び比較例の（Ｘ１
　）電池，（Ｘ２　）電池の初期特性を調べたので、そ
の結果を図２に示す。尚、実験条件は、１．０Ｃで電池
容量の１２０％まで充電した後、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。

【００１５】図２から明らかなように、本発明の（Ａ）
電池では１サイクル目から電池容量が大きくなっている
のに対して、比較例の（Ｘ１　）電池では３サイクル程
度経過しなければ電池容量が大きくならず、更に比較例
の（Ｘ２　）電池にいたっては９サイクル程度経過しな
いと電池容量が大きくならないことが認められる。 〔実験２〕上記本発明の（Ａ）電池及び比較例の（Ｘ２
　）電池における２サイクル経過後の低温高率放電特性
を調べたので、その結果を図３に示す。尚、実験条件は
、満充電とした後、温度−２０℃，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。

【００１６】図３から明らかなように、本発明の（Ａ）
電池は比較例の（Ｘ２　）電池に比べて格段に電池容量
が大きくなっていることが認められる。 〔その他の事項〕 ■上記実施例では、水素吸蔵合金としてＭｍＮｉ３．２
　ＣｏＭｎ０．６　Ａｌ０．２　を用いているが、これ
に限定するものではなく、ＬａＮｉ５　等の他の水素吸
蔵合金にも本発明を適用しうることは勿論である。 ■上記実施例では、重水素を含む水中で粉砕しているが
、重水素を含むアルカリ溶液中で粉砕しても上記と同様
の効果がある。 ■上記実施例では、重水素を用いているが、三重水素を
用いても上記と同様の効果を得ることを実験により確認
している。

【００１７】

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、サ
イクル初期より水素の吸蔵，放出が十分に行われるので
、初期活性化特性が飛躍的に向上する。この結果、反応
効率が低下する低温高率放電特性が飛躍的に向上すると
いう効果がある。特に、重水素を含む水中等で水素吸蔵
合金鋳塊を粉砕すれば、重水素が水素吸蔵合金中に取り
込まれる他、水素吸蔵合金表面に水酸化物層が形成され
ることになるので、サイクル特性も向上させることがで
きるといった優れた効果も併せて奏する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例に係る単三型ニッケル−水素
アルカリ蓄電池の断面図である。

【図２】本発明の（Ａ）電池及び比較例の（Ｘ１　）電
池，（Ｘ２）電池の初期特性を示すグラフである。

【図３】本発明の（Ａ）電池及び比較例の（Ｘ２　）電
池における２サイクル経過後の低温高率放電特性を示す
グラフである。

【符号の説明】

１　　　　正極 ２　　　　負極 ３　　　　セパレータ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水素吸蔵合金を含む負極と、金属酸化
   物から成る正極と、アルカリ電解液とを有する金属−水
   素アルカリ蓄電池において、前記水素吸蔵合金内には、
   重水素及び／又は三重水素が存在することを特徴とする
   金属−水素アルカリ蓄電池。