JPH05343062A - Hydrogen storage alloy battery - Google Patents

Hydrogen storage alloy battery

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JPH05343062A
JPH05343062A JP4170151A JP17015192A JPH05343062A JP H05343062 A JPH05343062 A JP H05343062A JP 4170151 A JP4170151 A JP 4170151A JP 17015192 A JP17015192 A JP 17015192A JP H05343062 A JPH05343062 A JP H05343062A
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JP
Japan
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hydrogen storage
storage alloy
battery
negative electrode
positive electrode
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Withdrawn
Application number
JP4170151A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Shuichi Wada
秀一 和田
Masayuki Hirota
正幸 廣田
Hiroshi Fukunaga
浩 福永
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Maxell Holdings Ltd
Original Assignee
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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Abstract

PURPOSE:To manufacture a hydrogen storage alloy battery having an excellent discharge characteristic by containing two or more phase contained particles in hydrogen storage alloy particles by a specific ratio in a negative electrode of the hydrogen storage alloy battery formed by integrating hydrogen storage alloy powder into a metallic porous body. CONSTITUTION:A hydrogen storage alloy battery is composed of a negative electrode formed by integrating hydrogen storage alloy powder (Ti-Ni type) into a metallic porous body wire gauze, expanded metal and so on), a positive electrode, a separator and electrolyte. At this time, two or more phase contained particles (Zr, V and so on) are contained in hydrogen storage alloy particles of the negative electrode by not less than 50 volume %. Thereby, since a hydrogen storage and release capacity can be heightened, the hydrogen storage alloy battery having high charge and discharge efficiency can be provided.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、負極活物質として水素
吸蔵合金を用いる水素吸蔵合金電池に関する。
TECHNICAL FIELD The present invention relates to a hydrogen storage alloy battery using a hydrogen storage alloy as a negative electrode active material.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来、アルカリ二次電池としては、ニッ
ケルカドミウム電池が汎用されていたが、カドミウムが
環境に悪影響を及ぼすため、最近では、その代替品とし
て、高容量化が期待できるTi−Ni系水素吸蔵合金を
負極活物質として用いた水素吸蔵合金電池が注目されて
いる。
2. Description of the Related Art Conventionally, nickel-cadmium batteries have been widely used as alkaline secondary batteries, but since cadmium has an adverse effect on the environment, recently, Ti-Ni, which can be expected to have a higher capacity as a substitute, has been developed. Attention has been paid to a hydrogen storage alloy battery using a hydrogen storage alloy as a negative electrode active material.

【0003】[0003]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記電
池は、いまひとつ放電容量や、サイクル寿命などの点に
おいて、満足すべき特性を有していなかった。
However, the above battery does not have satisfactory characteristics in terms of discharge capacity and cycle life.

【0004】そこで、本発明は、放電特性の良好な水素
吸蔵合金電池を提供することを目的とする。
Therefore, an object of the present invention is to provide a hydrogen storage alloy battery having good discharge characteristics.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】水素吸蔵合金電池は、水
素吸蔵合金粉末を金網、エキスパンドメタルなどの金属
多孔質体と一体にして圧縮成形を行い、焼結して、シー
ト状の負極とし、一方では、水酸化ニッケル粉末を導電
助剤や結着剤などと共にペーストにして金属多孔質体の
シートに充填したのち、乾燥、熟成、調厚して正極と
し、正極には集電端子を取り付け、この両者を合成繊維
不織布からなるセパレータを介して、渦巻状に巻回して
渦巻状電極体とし、それを電池ケースに収納し、電解液
を注入し、封口した後、活性化処理および化成処理をし
て、電池として完成する。
[Means for Solving the Problems] A hydrogen storage alloy battery comprises a hydrogen storage alloy powder integrated with a metal porous body such as a wire mesh or expanded metal, compression molded, and sintered to form a sheet-shaped negative electrode. On the other hand, nickel hydroxide powder is made into a paste together with a conductive auxiliary agent, a binder, etc., and filled into a sheet of porous metal, which is then dried, aged, and thickened to form a positive electrode, and a current collector terminal is attached to the positive electrode. , Both of which are spirally wound through a separator made of a synthetic fiber non-woven fabric to form a spirally wound electrode body, which is housed in a battery case, injected with an electrolytic solution, sealed, and then activated and chemically treated. And complete as a battery.

【0006】以下、本発明の水素吸蔵合金電池につい
て、負極の作製、正極の作製、セパレータ、電解液、電
池の組立の順に詳細に説明する。
The hydrogen storage alloy battery of the present invention will be described in detail below in the order of negative electrode preparation, positive electrode preparation, separator, electrolytic solution, and battery assembly.

【0007】1.負極の作製 負極活物質として用いる水素吸蔵合金としては、Ti−
Ni系の水素吸蔵合金が容量が大きく好適である。
1. Preparation of Negative Electrode As a hydrogen storage alloy used as a negative electrode active material, Ti-
A Ni-based hydrogen storage alloy is suitable because it has a large capacity.

【0008】このTi−Ni系水素吸蔵合金は多相系合
金を作製しやすく、組成によって相の存在形態をかなり
自由に操作できる。通常、Ti−Ni系水素吸蔵合金は
活性化が容易でないといわれるが、このような相の状態
を制御することによって解決することができる。
[0008] This Ti-Ni system hydrogen storage alloy makes it easy to prepare a multiphase system alloy, and the existing form of the phase can be controlled quite freely depending on the composition. Usually, it is said that activation of a Ti-Ni-based hydrogen storage alloy is not easy, but it can be solved by controlling the state of such a phase.

【0009】このようなTi−Ni系水素吸蔵合金にお
いても、相の状態を制御しやすくするためには、Ni
(ニッケル)を少なくともTi(チタン)の量の1.5
倍以上に多量に配合しておくか、さらに第3ないしそれ
以上の金属成分を添加することが好ましい。なお、本明
細書において、水素吸蔵合金の成分の量比は原子比率に
よるものである。
Even in such a Ti--Ni type hydrogen storage alloy, in order to facilitate control of the phase state, Ni is used.
(Nickel) is at least 1.5 times the amount of Ti (titanium)
It is preferable to mix them in a large amount more than twice, or to add a third or more metal component. In addition, in this specification, the amount ratio of the components of the hydrogen storage alloy is based on the atomic ratio.

【0010】そのような第3ないしそれ以上の金属成分
としては、たとえばZr(ジルコニウム)、V(バナジ
ウム)、Cr(クロム)、Fe(鉄)、Mn(マンガ
ン)、Co(コバルト)、Al(アルミニウム)などが
好ましく、特にZrとVが好ましい。これらの金属成分
はそれぞれ単独で添加してもよいが、併用するとより効
果的である。
Examples of such third or more metal components include Zr (zirconium), V (vanadium), Cr (chromium), Fe (iron), Mn (manganese), Co (cobalt), Al ( Aluminum) and the like are preferable, and Zr and V are particularly preferable. Although these metal components may be added individually, they are more effective when used in combination.

【0011】ZrとVをTi−Ni系合金に添加する場
合には、ZrをVより多くする方が好ましい。またZr
とCrを添加する場合には、ZrをCrの2倍以上添加
することが好ましい。
When Zr and V are added to the Ti-Ni alloy, it is preferable that Zr be larger than V. Also Zr
When Cr and Cr are added, it is preferable to add Zr twice or more of Cr.

【0012】さらに、ZrとFeやCo、Crなどを添
加する場合には、Fe、Co、CrをそれぞれZrに比
べて半分以下の範囲で添加するのが好ましい。
Further, when Zr and Fe, Co, Cr, etc. are added, it is preferable to add Fe, Co, Cr in the range of half or less of Zr, respectively.

【0013】また、Mnも同時に添加できるが、Zr量
以下に制御する方がよい。そして、FeやCo、Crな
どを併用する場合には、Mnはこれらの金属より多い方
が好ましい。
Although Mn can be added at the same time, it is better to control the amount to be Zr or less. When Fe, Co, Cr and the like are used together, Mn is preferably larger than these metals.

【0014】そして、実用的な合金組成としては、少な
くとも、Ti−Ni−V、Ti−Ni−Zr、Ti−N
i−Cr、Ti−Ni−Fe、Ti−Ni−Mn、Ti
−Ni−Co、Ti−Ni−V−Cr、Ti−Ni−V
−Fe、Ti−Ni−V−Mn、Ti−Ni−V−C
o、Ti−Ni−Zr−Cr、Ti−Ni−Zr−F
e、Ti−Ni−Zr−Mn、Ti−Ni−Zr−Co
を要素として含む合金が挙げられる。
As a practical alloy composition, at least Ti-Ni-V, Ti-Ni-Zr, Ti-N is used.
i-Cr, Ti-Ni-Fe, Ti-Ni-Mn, Ti
-Ni-Co, Ti-Ni-V-Cr, Ti-Ni-V
-Fe, Ti-Ni-V-Mn, Ti-Ni-VC
o, Ti-Ni-Zr-Cr, Ti-Ni-Zr-F
e, Ti-Ni-Zr-Mn, Ti-Ni-Zr-Co
Alloys containing as an element are mentioned.

【0015】合金の相を3相以上の多相とするには、上
記の主組成をベースにし、少なくとも3元素、望ましく
は4元素、5元素またはそれ以上の多元素の組成とする
のが好ましい。
In order to make the alloy phase three or more polyphases, it is preferable to make the composition of at least three elements, preferably four elements, five elements or more multielements based on the above main composition. ..

【0016】合金化に際して上記元素の選択にあたって
は、それぞれ、放電容量、低温での特性、高温での特
性、充放電サイクル数、電池内圧の抑制、負極の加工
性、耐久性、PCT曲線の好ましいパターン、集電のし
やすさ、適度の負極表面積、急速充電特性、合金粒子の
好ましい粒子径、窒素または炭素の侵入の抑制、所望の
充填密度を与えるための圧延特性、放電リザーブとして
の水素含有許容量の拡大、第2相以下の存在割合の制
御、焼結進行速度の制御などの諸目的に応じて、最も好
ましい組合せを選択することが推奨される。
In alloying, when selecting the above elements, the discharge capacity, the characteristics at low temperature, the characteristics at high temperature, the number of charge / discharge cycles, the suppression of battery internal pressure, the workability of the negative electrode, the durability, and the PCT curve are preferable. Pattern, ease of current collection, moderate negative electrode surface area, rapid charging characteristics, preferable particle size of alloy particles, suppression of invasion of nitrogen or carbon, rolling characteristics to give desired packing density, hydrogen content as discharge reserve It is recommended to select the most preferable combination according to various purposes such as expansion of the permissible amount, control of the existence ratio of the second phase or less, control of the sintering progress rate, and the like.

【0017】ともあれ、いずれの場合においても、この
ような元素を配合することによって合金としての相が少
なくとも3個以上の異なった相を出現させることができ
る。
In any case, by mixing such elements, at least three different phases as an alloy can appear.

【0018】このように多相とすることで放電特性の改
良が可能である。すなわち、負極中の水素吸蔵合金粒子
がこのような多相合金で50体積%以上が構成されてい
ると非常に優れた特性を示し、3相以上が存在する場合
に特に効果が顕著である。
By using multiple phases as described above, the discharge characteristics can be improved. That is, when the hydrogen storage alloy particles in the negative electrode are composed of such a multiphase alloy in an amount of 50% by volume or more, very excellent characteristics are exhibited, and the effect is particularly remarkable when three or more phases are present.

【0019】そして、多相合金となっている部分におい
て、第2相以下の相の存在割合は10〜40体積%が好
ましい。この時、水素吸蔵合金は粒子径10〜75μm
のものを用いると、良好な特性の負極が構成可能であ
る。
The proportion of the second and lower phases is preferably 10 to 40% by volume in the multiphase alloy portion. At this time, the hydrogen storage alloy has a particle size of 10 to 75 μm.
By using one of these, a negative electrode having good characteristics can be constructed.

【0020】水素吸蔵合金中の微量の炭素や窒素の不純
物は、電池中でのメタンや窒素ガスの生成を招き、内圧
上昇の原因となったり、電池の長期信頼性を損なうおそ
れがあるので、最も多い場合でも合金中で0.02重量
%以下に制限するのが好ましい。
A trace amount of carbon and nitrogen impurities in the hydrogen storage alloy may lead to the production of methane and nitrogen gas in the battery, which may cause an increase in internal pressure and impair the long-term reliability of the battery. Even if it is the most, it is preferable to limit it to 0.02% by weight or less in the alloy.

【0021】特にTi−Ni系水素吸蔵合金では、溶解
過程で炭素ルツボ(坩堝)を用いる場合、炭素の多量侵
入が起こるので、溶解方法の選択が重要である。アーク
溶解あるいは炭素汚染の低減をはかった装置の使用が望
ましい。
In particular, in the case of a Ti--Ni type hydrogen storage alloy, when a carbon crucible is used in the melting process, a large amount of carbon will invade, so the selection of the melting method is important. It is desirable to use equipment designed to reduce arc melting or carbon contamination.

【0022】窒素は水素吸蔵合金を粉末化する工程で空
気中から侵入してくるため、窒素を排除した雰囲気中で
粉末化することが好ましい。
Since nitrogen enters from the air in the step of pulverizing the hydrogen storage alloy, it is preferable to pulverize in a nitrogen-free atmosphere.

【0023】また、水素吸蔵合金粉末はBET表面積が
2m2 /g以上、特に3〜5m2 /gであることが好ま
しい。このような表面積の大きい水素吸蔵合金を用いる
ことにより、反応性に富む負極が得られ、放電容量の大
きい電池が得られる。
The hydrogen storage alloy powder preferably has a BET surface area of 2 m 2 / g or more, particularly 3 to 5 m 2 / g. By using such a hydrogen storage alloy having a large surface area, a highly reactive negative electrode can be obtained, and a battery having a large discharge capacity can be obtained.

【0024】このようにして作製された水素吸蔵合金粉
末は、金網、エキスパンドメタル、パンチングメタル、
金属ファイバーなどの金属多孔質体と一体にされる。
The hydrogen-absorbing alloy powder thus produced is composed of wire mesh, expanded metal, punching metal,
It is integrated with a metal porous body such as a metal fiber.

【0025】金属多孔質体としては、母材厚み0.12
〜0.17mm、網目サイズはSWが1.1〜1.5m
m、LWが1.5〜2.5mm、坪量0.03〜0.0
5g/cm2 のニッケルエキスパンドメタルが特に好適
に使用される。
The metal porous body has a base material thickness of 0.12.
~ 0.17mm, mesh size SW 1.1 ~ 1.5m
m, LW is 1.5 to 2.5 mm, basis weight is 0.03 to 0.0
A nickel expanded metal of 5 g / cm 2 is particularly preferably used.

【0026】このように一体化したシート状の負極にお
いて、水素吸蔵合金の充填密度(金属多孔質体を除いた
部分)は5.2〜5.7g/cm3 となるようにロール
圧延するのが好ましい。
In the sheet-shaped negative electrode thus integrated, roll rolling is performed so that the packing density of the hydrogen storage alloy (portion excluding the metal porous body) is 5.2 to 5.7 g / cm 3 . Is preferred.

【0027】このような充填密度では、電池の負荷特性
と充電時の内圧を適切にバランスさせた好ましい特性の
電池が得られる。
With such a packing density, a battery having favorable characteristics in which the load characteristics of the battery and the internal pressure during charging are appropriately balanced can be obtained.

【0028】この時、負極の集電体を除いた空孔率は1
5〜26体積%であり、空孔の分布は1〜20μmのも
のが40%以上である。
At this time, the porosity excluding the current collector of the negative electrode is 1
It is 5 to 26% by volume, and the distribution of pores is 1 to 20 μm and is 40% or more.

【0029】負極は、ロール圧延後、5体積%程度以下
の水素を含むアルゴンなどの不活性ガスの雰囲気中で8
00℃以上に加熱して焼結し、常温近くまで冷却したの
ち焼結炉から取り出される。
After rolling the negative electrode, the negative electrode was placed in an atmosphere of an inert gas such as argon containing hydrogen in an amount of about 5% by volume or less.
It is heated to 00 ° C. or higher for sintering, cooled to near room temperature, and then taken out from the sintering furnace.

【0030】焼結時の不活性ガス雰囲気中に5体積%程
度以下の微量の水素を含ませておくと、焼結炉内部の極
微量の酸素による負極表面の酸化が防止され、放電リザ
ーブとしての水素をあらかじめ負極に含ませ得る。これ
によって負極中にはPCT特性に応じた水素が焼結終了
時に含有される。
When a small amount of hydrogen of about 5% by volume or less is contained in the inert gas atmosphere during sintering, the surface of the negative electrode is prevented from being oxidized by a very small amount of oxygen in the sintering furnace, and the discharge reserve is provided. Hydrogen may be included in the negative electrode in advance. As a result, hydrogen corresponding to the PCT characteristics is contained in the negative electrode at the end of sintering.

【0031】このようにして得られる負極は、厚さ0.
2〜0.4mmのシート状で、0.07〜0.2g/c
2 の充填量を持つものが望ましい。
The negative electrode thus obtained has a thickness of 0.
2 to 0.4 mm sheet, 0.07 to 0.2 g / c
Those having a filling amount of m 2 are desirable.

【0032】2.正極の作製 上記のようにして作製される負極と組み合わせる正極
は、以下に示すようにして作製されるものが好適であ
る。
2. Production of Positive Electrode The positive electrode to be combined with the negative electrode produced as described above is preferably one produced as described below.

【0033】すなわち、ニッケルの多孔質体シートを基
体とし、これに活物質となる水酸化ニッケル粉末と、導
電助剤、結着剤、増粘剤および水を混合してペーストに
したものを基体の空隙に充填する工程を経て正極として
仕上げられる。
That is, a nickel porous sheet is used as a substrate, and nickel hydroxide powder as an active material, a conductive auxiliary agent, a binder, a thickener and water are mixed to form a paste. It is finished as a positive electrode through the step of filling the voids.

【0034】放電容量を大きくするという観点から、基
体にはできるだけ多量の水酸化ニッケル粉末を保持させ
ることが望まれる。
From the viewpoint of increasing the discharge capacity, it is desired that the substrate retain as much nickel hydroxide powder as possible.

【0035】そのため、基体としては空孔率90〜98
体積%の繊維状ニッケル多孔質体シートを用いることが
好ましい。
Therefore, the substrate has a porosity of 90 to 98.
It is preferable to use a volume% fibrous porous nickel sheet.

【0036】このような繊維状ニッケル多孔質体シート
としては、特に化学繊維不織布の表面にニッケルメッキ
を施した後、内部の化学繊維を還元雰囲気中で加熱分解
して除去するなどの方法で作製されたものが、90体積
%以上の高空孔率が得られ、充填密度が550mAh/
cc以上に高まるので、好適である。
Such a fibrous nickel porous material sheet is produced by a method in which the surface of a chemical fiber nonwoven fabric is nickel-plated, and the chemical fibers inside are thermally decomposed and removed in a reducing atmosphere. The obtained product has a high porosity of 90% by volume or more and a packing density of 550 mAh /
It is preferable because it increases to cc or more.

【0037】このような繊維状ニッケル多孔質体シート
への水酸化ニッケル粉末の充填密度を向上させるため
に、多孔質体シートの原料となる化学繊維不織布として
繊維密度の疎なものを用いることが考えられるが、この
場合、基体のニッケル繊維間に保持された水酸化ニッケ
ル粉末と基体との相対距離が大きくなるため、充放電時
の活物質利用率の低下を招くことがあり、注意を要す
る。
In order to improve the packing density of the nickel hydroxide powder in such a fibrous nickel porous body sheet, it is preferable to use a chemical fiber nonwoven fabric having a low fiber density as a raw material for the porous body sheet. It is conceivable that in this case, the relative distance between the nickel hydroxide powder held between the nickel fibers of the substrate and the substrate becomes large, which may lead to a decrease in the active material utilization rate during charge / discharge, and thus requires caution. ..

【0038】活物質となる水酸化ニッケル粉末は、平均
粒子径3〜25μmのものが好ましい。水酸化ニッケル
の細孔分布曲線には6Å付近の主ピークと5、8、10
Å付近の副ピークが現れるが、経験的に副ピーク/主ピ
ークの高さ比率が0.05以上のものを使用すると、充
填密度が高くなり負荷特性の優れた電池となる。
The nickel hydroxide powder as the active material preferably has an average particle size of 3 to 25 μm. In the pore distribution curve of nickel hydroxide, the main peaks near 6Å and 5, 8, 10
Although a sub-peak near Å appears, empirically, if the height ratio of sub-peak / main peak is 0.05 or more, the packing density becomes high and the battery has excellent load characteristics.

【0039】また、水酸化ニッケル粉末の粒子内に亜鉛
を0.5〜10重量%含有させると、充放電サイクルに
伴う正極の膨潤を抑制し、高温での充電効率を高めるな
ど、特性の良好な電池が得られるようになる。
Further, when zinc is contained in the particles of nickel hydroxide powder in an amount of 0.5 to 10% by weight, swelling of the positive electrode due to charge and discharge cycles is suppressed and charging efficiency at high temperatures is improved, resulting in good characteristics. Batteries can be obtained.

【0040】水酸化ニッケル粉末の粒子内にさらにコバ
ルトを同時に含有させる場合は亜鉛添加量の0.05倍
〜30倍にするのが好ましい。
When cobalt is further contained in the particles of the nickel hydroxide powder, the amount of zinc added is preferably 0.05 to 30 times.

【0041】活物質となる水酸化ニッケル粉末自体は、
導電性に劣るので、導電助剤として別に金属ニッケル粉
末を添加することが好ましい。この金属ニッケル粉末と
しては、平均粒子径0.5〜3μmのものが適してい
る。
The nickel hydroxide powder itself as the active material is
Since it is inferior in conductivity, it is preferable to add metal nickel powder separately as a conduction aid. As the metallic nickel powder, one having an average particle diameter of 0.5 to 3 μm is suitable.

【0042】この金属ニッケル粉末が水酸化ニッケル粉
末と基体の繊維状ニッケル多孔質体シートのニッケル繊
維との間の導通を助けることになる。
This metallic nickel powder assists the conduction between the nickel hydroxide powder and the nickel fibers of the fibrous nickel porous body sheet of the substrate.

【0043】さらに、ニッケル以外の金属粉末を副導電
助剤として用いることが好ましい。これには、金属ニッ
ケルは充放電サイクルを続けていくと、水酸化ニッケル
に変化してしまい、電導度が低下して導電助剤としての
役割をなさなくなるという理由がある。したがって、こ
の副導電助剤としては、当然そのような懸念のないもの
であることが必要である。
Furthermore, it is preferable to use a metal powder other than nickel as a sub-conductivity aid. This is because metallic nickel changes into nickel hydroxide as the charge / discharge cycle continues, and the electrical conductivity decreases, so that the metallic nickel does not serve as a conductive additive. Therefore, it is, of course, necessary that the auxiliary conduction aid does not have such a concern.

【0044】このような副導電助剤としては、たとえば
コバルト粉末などを用いることができ、サイズ的には平
均粒子径0.5〜3μmのものが好ましい。
As such an auxiliary conduction aid, for example, cobalt powder or the like can be used, and in terms of size, those having an average particle diameter of 0.5 to 3 μm are preferable.

【0045】これらの導電助剤粉末は、水酸化ニッケル
100重量部に対して5〜20重量部添加するのが好ま
しく、ニッケル粉末と、コバルトなどのニッケル以外の
金属粉末を併用する場合には、(ニッケル粉末/コバル
トなどのニッケル以外の金属粉末)の原子比が3以下の
範囲内であることが好ましい。
It is preferable to add 5 to 20 parts by weight of these conductive auxiliary agent powders to 100 parts by weight of nickel hydroxide. When nickel powder and metal powder other than nickel such as cobalt are used in combination, The atomic ratio of (nickel powder / metal powder other than nickel such as cobalt) is preferably in the range of 3 or less.

【0046】すなわち、上記原子比が3以下の範囲で活
物質の利用率がより向上し、放電容量密度が大きくなる
からである。
That is, when the atomic ratio is 3 or less, the utilization factor of the active material is further improved and the discharge capacity density is increased.

【0047】導電助剤粉末と水酸化ニッケル粉末とは、
あらかじめ乾式混合した後、ついでカルボキシルメチル
セルロースのナトリウム塩(CMC)水溶液、ポリテト
ラフルオロエチレン(PTFE)ディスパージョンを加
えて正極活物質ペーストにすることが好ましい。
The conductive auxiliary agent powder and the nickel hydroxide powder are
It is preferable to dry-mix in advance and then add a sodium salt of carboxymethyl cellulose (CMC) aqueous solution and polytetrafluoroethylene (PTFE) dispersion to form a positive electrode active material paste.

【0048】このようにすると、カルボキシメチルセル
ロースのナトリウム塩の水溶液中に直接上記の粉末を加
えて混合する場合に比べて分散性が向上し、従来より高
い利用率が得られる。
By doing so, the dispersibility is improved as compared with the case where the above powder is directly added and mixed in the aqueous solution of the sodium salt of carboxymethyl cellulose, and a higher utilization rate than before can be obtained.

【0049】また、使用するポリテトラフルオロエチレ
ンはフィブリル化していることが好ましい。このような
ポリテトラフルオロエチレンのフィブリル化は正極活物
質ペーストの混合を充分に行うことによって達成でき
る。
The polytetrafluoroethylene used is preferably fibrillated. Such fibrillation of polytetrafluoroethylene can be achieved by thoroughly mixing the positive electrode active material paste.

【0050】フィブリル化したポリテトラフルオロエチ
レンを使用すると、正極としたときの厚みが0.9mm
以下という薄い場合でも、正極を半径1.5mm程度あ
るいはそれ以下の曲率に巻回する場合にも、正極活物質
の脱落を抑制できるという利点がある。
When fibrillated polytetrafluoroethylene is used, the thickness when used as a positive electrode is 0.9 mm.
Even if the thickness is as thin as the following, even when the positive electrode is wound with a curvature of about 1.5 mm or less, there is an advantage that the positive electrode active material can be prevented from falling off.

【0051】正極は、繊維状ニッケル多孔質体シート
に、主導電助剤としてのニッケル粉末はもとより、副導
電助剤として金属コバルト粉末を含有させた正極活物質
ペーストを含浸や塗布などにより充填した後、アルカリ
浸漬後に加熱するという工程を経ることによって、利用
率の向上の達成と充放電サイクルに伴う正極の膨潤を2
5%以下に押さえることが可能になる。
As the positive electrode, a fibrous porous nickel sheet was filled with a positive electrode active material paste containing not only nickel powder as a main conductive auxiliary agent but also metallic cobalt powder as a secondary conductive auxiliary agent by impregnation or coating. After that, by performing a process of heating after immersion in an alkali, achievement of improvement in utilization rate and swelling of the positive electrode due to charge / discharge cycles can be prevented.
It is possible to keep it below 5%.

【0052】アルカリ浸漬後の加熱工程は、金属コバル
トが一旦溶解し、正極構成物質すべての表面をその溶解
物で被覆するので、充放電によって正極表面に比較的導
電性の優れたオキシ水酸化コバルトの被膜を形成するこ
とができる。その結果、電池の放電容量密度が高くな
る。
In the heating step after immersion in alkali, since the metallic cobalt is once dissolved and the surface of all the positive electrode constituents is covered with the dissolved material, cobalt oxyhydroxide having relatively excellent conductivity is charged on the positive electrode surface by charging and discharging. Can be formed. As a result, the discharge capacity density of the battery increases.

【0053】アルカリ浸漬用のアルカリ水溶液として
は、たとえば水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム
水溶液、水酸化リチウム水溶液などが好適であり、それ
らのアルカリ濃度は5〜40重量%程度が好ましい。
As the alkali aqueous solution for dipping in alkali, for example, potassium hydroxide aqueous solution, sodium hydroxide aqueous solution, lithium hydroxide aqueous solution and the like are suitable, and the alkali concentration thereof is preferably about 5 to 40% by weight.

【0054】また、加熱温度は40〜100℃が好まし
い。オキシ水酸化コバルトの被膜形成には0.1時間以
上の反応が効果があり、被膜の成長には20時間以下で
充分である。
The heating temperature is preferably 40 to 100 ° C. The reaction for 0.1 hour or more is effective for forming the cobalt oxyhydroxide film, and 20 hours or less is sufficient for growing the film.

【0055】このようにすると、ペースト中に添加した
金属コバルトのうち50重量%以上が電池組立前にコバ
ルト酸化物またはコバルト水酸化物に変化し、コバルト
化合物の導電性被膜の形成が充分に行われ、放電時の利
用率を向上させることができる。
By doing so, 50% by weight or more of the metallic cobalt added to the paste is changed to cobalt oxide or cobalt hydroxide before the battery is assembled, and the conductive film of the cobalt compound is sufficiently formed. That is, the utilization rate at the time of discharge can be improved.

【0056】上記処理後のペースト式正極は、色調が茶
色から黒色の範囲にあり、厚み方向の比抵抗は25Ω・
cm以下(1kg/cm2 圧力印加時:正極の両面に直
径37mmのSUS板を押し当て、その間の抵抗を抵抗
計で測定した時)で、濃度30重量%の水酸化カリウム
水溶液(ただし、17g/lの水酸化リチウムを溶解さ
せている)に浸漬した時の平衡電位は水銀/酸化水銀参
照極に対して0V以上となる。
The paste-type positive electrode after the above treatment has a color tone of brown to black and a specific resistance in the thickness direction of 25 Ω.
cm or less (at the time of applying a pressure of 1 kg / cm 2 : SUS plates having a diameter of 37 mm are pressed against both surfaces of the positive electrode and the resistance therebetween is measured by an ohmmeter), and an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 30% by weight (however, 17 g The equilibrium potential is 0 V or more with respect to the mercury / mercuric oxide reference electrode when immersed in 1 / l of lithium hydroxide).

【0057】上記のペースト式正極を用いた電池は、充
放電の第1回目から充填容量の90%以上という高利用
率が得られ、化成処理後の放電容量もAA電池で110
0mAh以上と大きくなる。
The battery using the above-mentioned paste type positive electrode has a high utilization rate of 90% or more of the filling capacity from the first charging / discharging, and the discharge capacity after chemical conversion treatment is 110 AA batteries.
It becomes as large as 0 mAh or more.

【0058】このようにして作製されたシート状の正極
の長辺の一方の端部から約20mmの部分に設けられた
活物質が無い部分(この活物質のない部分は幅4mmで
約0.2mmの厚みにあらかじめ圧縮してある)に厚さ
0.1mm、幅3mm、長さ50mmのニッケルリボン
を集電端子として取り付ける。
A portion without an active material provided in a portion approximately 20 mm from one end of the long side of the sheet-shaped positive electrode thus produced (the portion without the active material has a width of 4 mm and is approximately 0. A nickel ribbon having a thickness of 0.1 mm, a width of 3 mm and a length of 50 mm is attached as a current collecting terminal to (previously compressed to a thickness of 2 mm).

【0059】この集電端子の取付けには種々の方法が採
用できるが、溶接、特にスポット溶接が好ましく、スポ
ット溶接時の溶接径を正極面積で割った値が0.000
15〜0.00063/mmでスポット部の総面積が
0.4mm2 以上になるようにすると良好な端子接続が
できる。
Various methods can be adopted for attaching the current collector terminal, but welding, particularly spot welding is preferable, and the value obtained by dividing the welding diameter at the spot welding by the positive electrode area is 0.000.
Good terminal connection can be achieved when the total area of the spot portion is 15 to 0.00063 / mm and is 0.4 mm 2 or more.

【0060】このような条件を選ぶと、正極の溶接強度
が充分で、かつスポット溶接作業時の位置精度の管理が
容易になり、溶接総面積が充分に得られ、電気抵抗が小
さくなり(1kHzで測定時の電池のインピーダンスが
AA電池の場合で40mΩ以下に抑制できる)、良好な
放電特性を得ることができる。
When such conditions are selected, the welding strength of the positive electrode is sufficient, the positional accuracy during spot welding is easily controlled, the total welding area is sufficiently obtained, and the electric resistance is reduced (1 kHz). The impedance of the battery during measurement can be suppressed to 40 mΩ or less in the case of AA battery), and good discharge characteristics can be obtained.

【0061】また、スポット溶接はその上端が正極上端
から正極高さの5%以内の上端に近い所から開始するの
がよい。これは、電池組立時にこの集電端子を封口蓋の
封口板に接続する際、折り曲げ加工を行うが、その時の
短絡を防止するのに適しているからである。
Further, spot welding is preferably started from a position where the upper end is closer to the upper end within 5% of the positive electrode height from the positive electrode upper end. This is because bending is performed when the current collecting terminal is connected to the sealing plate of the sealing lid at the time of battery assembly, but it is suitable for preventing a short circuit at that time.

【0062】3.セパレータ セパレータとしては、ポリアミドやポリプロピレンなど
の合成繊維の不織布が好んで使用される。
3. Separator A non-woven fabric made of synthetic fiber such as polyamide or polypropylene is preferably used as the separator.

【0063】これはセパレータからの電解液中への溶出
物が自己放電特性などに大きく影響するので、そのよう
な電解液中への溶出物が少ないものを使用するのが好ま
しいという理由によるものである。
This is because the eluate from the separator into the electrolytic solution has a great influence on the self-discharge characteristics and the like, so that it is preferable to use a material having a small amount of such eluate into the electrolytic solution. is there.

【0064】特に窒素化合物の溶出があると、自己放電
が生じやすくなるので、窒素化合物の溶出の少ないもの
を使用する必要がある。この点からは、濃度30重量%
の水酸化カリウム水溶液(ただし、水酸化リチウムを1
7g/l溶解させている)からなる電解液100mlに
セパレータ(面積=1075cm2 )を45℃で3日間
保存した後に、その電解液がネスラー反応を実質的に示
さないもの、または水銀/酸化水銀を参照極にして、作
用極、対極共に白金電極を用いてサイクリックボルタン
メトリーを行った時に−0.3V付近の酸化ピークが下
記に示すような一定値以下であると良好な電池特性を示
す。
In particular, when a nitrogen compound is eluted, self-discharge tends to occur, and therefore it is necessary to use a nitrogen compound that is less eluted. From this point, the concentration is 30% by weight.
Aqueous potassium hydroxide solution (however,
After the separator (area = 1075 cm 2 ) was stored in 100 ml of an electrolytic solution consisting of 7 g / l) at 45 ° C for 3 days, the electrolytic solution showed substantially no Nessler reaction, or mercury / mercuric oxide. When cyclic voltammetry is performed using platinum electrodes as the reference electrode for both the working electrode and the counter electrode, good cell characteristics are exhibited when the oxidation peak near -0.3 V is below a certain value as shown below.

【0065】上記のサイクリックボルタンメトリーの条
件は以下の通りである。スキャン速度10mV/秒で、
−0.95Vから+0.65Vまでの走査を3回繰り返
した後、−0.95Vで30分間保持した後、次の−
0.3V付近の酸化ピークが100μA/cm2 以下、
望ましくは20μA/cm2 以下であることが好まし
い。また、セパレータ中の全窒素量は500ppm以
下、望ましくは200ppm以下にすることが好まし
い。
The conditions of the above cyclic voltammetry are as follows. With a scan speed of 10 mV / sec,
Scanning from −0.95V to + 0.65V was repeated three times, and after holding at −0.95V for 30 minutes, the next −
The oxidation peak near 0.3 V is 100 μA / cm 2 or less,
It is preferably 20 μA / cm 2 or less. The total amount of nitrogen in the separator is preferably 500 ppm or less, more preferably 200 ppm or less.

【0066】4.電解液 電解液としては、水酸化カリウムまたは水酸化ナトリウ
ムの水溶液が好んで使用される。電解液中における水酸
化カリウムや水酸化ナトリウム濃度は25〜35重量%
が好ましい。
4. Electrolyte Solution An aqueous solution of potassium hydroxide or sodium hydroxide is preferably used as the electrolyte solution. The concentration of potassium hydroxide or sodium hydroxide in the electrolytic solution is 25 to 35% by weight.
Is preferred.

【0067】この時、水酸化カリウムや水酸化ナトリウ
ムはそれぞれ単独で用いても良いし、また両者を混合し
て用いても良い。
At this time, potassium hydroxide and sodium hydroxide may be used alone or as a mixture of both.

【0068】また、この中に水酸化リチウムを電解液1
リットル中に好ましくは20g以下添加すると、正極の
充放電特性が向上する。
Lithium hydroxide was added to the electrolyte solution 1
When 20 g or less is added to the liter, the charge and discharge characteristics of the positive electrode are improved.

【0069】5.電池の組立 上記のようにして得られた正極と負極は、セパレータを
介して最外周が負極となるように渦巻状に巻回され、渦
巻状電極体にしてから電池ケース内に挿入される。つい
で、電解液を注入した後、封口蓋を用いて、電池ケース
の開口部を封口することによって、電池組立が完成す
る。
5. Assembly of Battery The positive electrode and the negative electrode obtained as described above are spirally wound via a separator so that the outermost periphery becomes the negative electrode, and the spirally wound electrode body is formed and then inserted into the battery case. Next, after injecting the electrolytic solution, the opening of the battery case is sealed with the sealing lid, thereby completing the battery assembly.

【0070】ここに正極と負極の寸法をどのように決定
するかは、単に形状設計だけでなく、正極と負極の充填
量の問題として直接電池の性能に係ることになる。
How to determine the dimensions of the positive electrode and the negative electrode depends not only on the shape design but also on the performance of the battery directly as a matter of the filling amount of the positive electrode and the negative electrode.

【0071】すなわち、実際の電池作製時には正極と負
極の各シートの寸法は、各々の充填量として決定され
る。
That is, the size of each sheet of the positive electrode and the negative electrode is determined as the filling amount of each when actually manufacturing the battery.

【0072】充填量は正極の活物質充填量が100%の
利用率としたときに正極と向いあった部分の負極が満充
電時に60℃での平衡水素圧が5気圧以下となるように
決定される。これは特に1CA程度の急速充電を行う場
合、内圧が必要以上に上昇して電池寿命などの信頼性を
低下させないようにするためである。
The filling amount is determined so that the equilibrium hydrogen pressure at 60 ° C. becomes 5 atm or less when the negative electrode in the portion facing the positive electrode is fully charged when the filling amount of the positive electrode active material is 100%. To be done. This is to prevent the internal pressure from unnecessarily rising and the reliability such as the battery life from being deteriorated when performing rapid charging of about 1 CA.

【0073】また、巻回時には正極の全面が所定厚みの
負極と対向しているようにすると、内圧が低く抑制でき
る。正極/負極の厚みの比率は1〜2が好ましい。
Further, if the entire surface of the positive electrode faces the negative electrode having a predetermined thickness during winding, the internal pressure can be suppressed to be low. The thickness ratio of the positive electrode / negative electrode is preferably 1 to 2.

【0074】正極の片面の厚みが負極と対向しかつその
正極と対向する負極の裏面が正極と対向している場合に
は、その部分の負極が所定よりも深く充電されて内圧上
昇が顕著になる場合があるため注意を要する。
When the thickness of one surface of the positive electrode faces the negative electrode and the back surface of the negative electrode facing the positive electrode faces the positive electrode, the negative electrode in that portion is charged deeper than a predetermined amount, and the internal pressure increases remarkably. Be careful because it may happen.

【0075】また、放電リザーブは正極の初充電時の不
可逆率を調整することでも確保できる。
The discharge reserve can also be secured by adjusting the irreversible rate at the time of initial charging of the positive electrode.

【0076】電池は組立後、活性化処理と化成処理を行
って安定化させるのが一般的である。活性化処理は、T
i−Ni系水素吸蔵合金を負極活物質として用いた電池
の場合、通常45〜80℃で12〜120時間保存する
ことによって行われる。
After the battery is assembled, it is generally stabilized by performing activation treatment and chemical conversion treatment. The activation process is T
In the case of a battery using an i-Ni-based hydrogen storage alloy as a negative electrode active material, the battery is usually stored at 45 to 80 ° C for 12 to 120 hours.

【0077】このような活性化処理を経ることにより、
電池はBET法で測定したときの負極表面積が約1.5
2 /g以上になり、電池の総合特性が確保されるよう
になる。
By undergoing such an activation treatment,
The battery has a negative electrode surface area of about 1.5 when measured by the BET method.
Since it becomes m 2 / g or more, the overall characteristics of the battery can be secured.

【0078】化成処理は充放電を数回繰り返すことによ
って行われる。特に1、2回目の充電時に電池容量の2
〜5倍程度の過充電を行うと早期に所定の容量が得られ
る。また、高温での保存前に2日以上0〜40℃で放置
して電解液の分布を安定させることも効果的である。
The chemical conversion treatment is performed by repeating charging and discharging several times. Especially when the battery is charged for the first and second times, the battery capacity is 2
If overcharging is performed up to about 5 times, a predetermined capacity can be obtained early. Further, it is also effective to leave the electrolyte solution stable by leaving it at 0 to 40 ° C. for 2 days or more before storage at high temperature.

【0079】これら以外にも、化成処理時に通常の放電
終了後、電池の端子間に−0.2V〜+0.5Vの電圧
を1時間程度印加する処理を行うか、強制的に−0.2
V付近まで0.01CA程度の定電流で放電させる処理
を組み合わせると、さらに低温特性が改良される。これ
は主に負極の表面の酸化物層が処理によって除去される
ためであると考えられる。
In addition to the above, after the normal discharge at the time of the chemical conversion treatment, a process of applying a voltage of -0.2 V to +0.5 V between the terminals of the battery for about 1 hour is performed, or a force of -0.2 V is applied.
By combining the treatment of discharging with a constant current of about 0.01 CA up to the vicinity of V, the low temperature characteristics are further improved. This is probably because the oxide layer on the surface of the negative electrode was removed by the treatment.

【0080】また、化成処理時には、巻回状態の正極
は、特に厚み方向に5〜10%の膨潤が生じ、それ以降
の充放電ではこの膨潤が合計で充放電前に比べて25%
以下と少なくなる。
During the chemical conversion treatment, the positive electrode in the wound state swells by 5 to 10% particularly in the thickness direction, and in the subsequent charge and discharge, the total swelling is 25% compared to that before the charge and discharge.
Less than the following.

【0081】また、巻回後の渦巻状電極体(正極+負極
+セパレータ)の外径は、電池ケースへの挿入が容易な
ように電池ケースの内径よりも小さく形成されるが、電
解液の注入や上記のような充放電による化成処理によっ
て膨張し、最外周の負極と電池ケースの内壁とは約2k
g/cm2 の圧力で接触して集電効果が高まるため、高
電流による放電が可能になるばかりでなく、電極活物質
の脱落も防止できる。
The outer diameter of the spirally wound electrode body (positive electrode + negative electrode + separator) after winding is formed smaller than the inner diameter of the battery case so that it can be easily inserted into the battery case. It expands due to injection and conversion treatment by charging and discharging as described above, and the negative electrode at the outermost periphery and the inner wall of the battery case are about 2 k
Since contact is made with a pressure of g / cm 2 to enhance the current collecting effect, not only discharge by high current becomes possible but also electrode active material can be prevented from falling off.

【0082】[0082]

【実施例】負極は以下に示すようにして作製した。Example A negative electrode was prepared as follows.

【0083】水素吸蔵合金として、原子比率でTiを1
5部、Zrを21部、Vを15部、Niを32部、Cr
を5部、Feを4部、Coを5部、Mnを3部秤量し、
混合してアーク溶解し、合金を作製した。顕微鏡観察の
結果、この合金には5種類の異なる相が見出された。
As a hydrogen storage alloy, Ti is 1 in atomic ratio.
5 parts, Zr 21 parts, V 15 parts, Ni 32 parts, Cr
5 parts, Fe 4 parts, Co 5 parts, Mn 3 parts,
An alloy was prepared by mixing and arc melting. As a result of microscopic observation, five different phases were found in this alloy.

【0084】得られた合金のインゴットにまず水素の吸
蔵脱蔵を2回繰り返した後、ボールミルで機械的に粉砕
した。粉砕後の粉末を分級し粒子径10〜75μm(平
均粒子径は45μm)に揃えた。操作はすべてアルゴン
雰囲気中で行った。
First, the storage and desorption of hydrogen was repeated twice in the ingot of the obtained alloy, and then mechanically crushed by a ball mill. The powder after pulverization was classified to have a particle size of 10 to 75 μm (average particle size of 45 μm). All operations were performed in an argon atmosphere.

【0085】上記のようにして得られたTi15Zr21
15Ni32Cr5 Fe4 Co5 Mn3の組成を持つ水素吸
蔵合金粉末と母材厚み0.15mm、網目サイズSW
1.3mm、LW2.0mm、坪量0.037g/cm
2 のニッケルエキスパンドメタルを同時に供給しながら
ロールミルで圧縮して一体化させ、シート状の負極を得
た。この時の負極の厚みは0.30mmであり、水素吸
蔵合金の充填密度は5.5g/cm3 であった。
Ti 15 Zr 21 V obtained as described above
Hydrogen storage alloy powder having a composition of 15 Ni 32 Cr 5 Fe 4 Co 5 Mn 3 and base material thickness 0.15 mm, mesh size SW
1.3 mm, LW 2.0 mm, basis weight 0.037 g / cm
The nickel expanded metal of 2 was simultaneously supplied and compressed by a roll mill to be integrated to obtain a sheet-shaped negative electrode. At this time, the thickness of the negative electrode was 0.30 mm, and the packing density of the hydrogen storage alloy was 5.5 g / cm 3 .

【0086】つぎに、上記シート状の負極を焼結炉内に
入れ、アルゴン/水素=99/1の混合ガスを1分間に
焼結炉内の1/10が置換する量で流しながら常温から
900℃まで1時間で昇温し、900℃で15分間焼結
した。焼結後、30℃まで降温してから負極を焼結炉か
ら取り出した。
Next, the above sheet-shaped negative electrode was placed in a sintering furnace, and a mixed gas of argon / hydrogen = 99/1 was flowed in an amount of 1/10 in the sintering furnace for 1 minute to replace it at room temperature. The temperature was raised to 900 ° C. in 1 hour and sintered at 900 ° C. for 15 minutes. After sintering, the temperature was lowered to 30 ° C., and then the negative electrode was taken out of the sintering furnace.

【0087】上記焼結時の雰囲気は酸素濃度20ppm
で、湿度は露点換算で−55℃であった。焼結後の負極
の密度は焼結前と同じであって、まったく変化がなかっ
た。
The atmosphere at the time of sintering is 20 ppm oxygen concentration.
The humidity was −55 ° C. in terms of dew point. The density of the negative electrode after sintering was the same as that before sintering, and there was no change at all.

【0088】焼結完了後、炭素および窒素の量を確認し
たところ、合金成分中には炭素が0.011重量%、窒
素が0.015重量%含まれていた。
After the completion of sintering, the amounts of carbon and nitrogen were confirmed. As a result, the alloy components contained 0.011% by weight of carbon and 0.015% by weight of nitrogen.

【0089】焼結後の放電リザーブ量は0.01重量%
であった。このシート状負極を41mm×111mm
(厚さ0.3mm)に切断して、電池組立に供する状態
にした。
The amount of discharge reserve after sintering is 0.01% by weight.
Met. This sheet-shaped negative electrode is 41 mm x 111 mm
It was cut into (thickness 0.3 mm) and put into a state for use in battery assembly.

【0090】一方、正極は以下に示すような方法で作製
した。
On the other hand, the positive electrode was manufactured by the following method.

【0091】基体となる繊維状ニッケル多孔質体シート
としては、片山特殊工業社製のFibel(商品名)を
用いた。この繊維状ニッケル多孔質体シートは厚さが
1.6mm、空孔率が96体積%であった。
As the fibrous porous nickel sheet serving as a substrate, Fiber (trade name) manufactured by Katayama Special Industrial Co., Ltd. was used. This fibrous porous nickel sheet had a thickness of 1.6 mm and a porosity of 96% by volume.

【0092】水酸化ニッケル粉末としては、亜鉛1.9
重量%とコバルト5重量%を同時に固溶させた粒子で、
細孔分布曲線における6Å付近の主ピークと5、8、1
0付近の副ピークとの「副ピーク/主ピーク」の高さ比
率が0.2であるものを用いた。
As the nickel hydroxide powder, zinc 1.9
Particles in which 5% by weight of cobalt and 5% by weight of cobalt are simultaneously dissolved,
The main peak around 6Å and 5, 8, 1 in the pore distribution curve
The height ratio of the "sub-peak / main peak" to the sub-peak near 0 was 0.2.

【0093】導電助剤としては、インコ社製のニッケル
(Ni)粉末タイプ255(平均粒子径2.2μm)
と、MHO社製コバルト(Co)微粉末(平均粒子径
1.5μm)を用いた。
As the conductive auxiliary agent, nickel (Ni) powder type 255 (average particle diameter 2.2 μm) manufactured by Inco Co., Ltd.
And cobalt (Co) fine powder manufactured by MHO Co. (average particle size 1.5 μm) was used.

【0094】上記水酸化ニッケル100重量部に対し
て、上記ニッケル粉末を11.6重量部および上記コバ
ルト粉末を4.4重量部添加して、乾式で1時間混合し
た。
To 100 parts by weight of the nickel hydroxide, 11.6 parts by weight of the nickel powder and 4.4 parts by weight of the cobalt powder were added and mixed by a dry method for 1 hour.

【0095】この混合物に、濃度2重量%のカルボキシ
メチルセルロースのナトリウム塩水溶液50重量部およ
び濃度60重量%のポリテトラフルオロエチレンディス
パージョン〔ダイキン工業社製のポリフロンD−1(商
品名)〕5重量部を加え、混合して活物質ペーストを得
た。
To this mixture, 50 parts by weight of a sodium salt aqueous solution of carboxymethyl cellulose having a concentration of 2% by weight and 5 parts by weight of polytetrafluoroethylene dispersion [Polyflon D-1 (trade name) manufactured by Daikin Industries, Ltd.] Parts were added and mixed to obtain an active material paste.

【0096】得られた活物質ペーストをビーカーに入
れ、活物質ペースト中に50mm×100mmの繊維状
ニッケル多孔質体シート(ただし、あらかじめ中央付近
に短辺方向に幅4mmの圧縮部を設け、その部分には活
物質が充填されないようにテーピングを施している)を
浸漬し、それら全体をデシケータ中に入れ、減圧にした
後、常圧に戻した。これによって活物質ペーストが繊維
状ニッケル多孔質体シートに充填された。
The obtained active material paste was put into a beaker, and a fibrous nickel porous sheet of 50 mm × 100 mm was prepared in the active material paste (provided that a compressed portion having a width of 4 mm was provided in the short side direction in the vicinity of the center in advance. The parts were soaked with taping that they were not filled with the active material), the whole of them was placed in a desiccator, and the pressure was reduced to normal pressure. As a result, the active material paste was filled in the fibrous nickel porous body sheet.

【0097】繊維状ニッケル多孔質体シートへの活物質
ペーストの充填後、85℃で1時間加熱乾燥した。その
後、0.7mmの厚さになるまでプレスし、80℃のア
ルカリ水溶液(濃度30重量%の水酸化カリウム水溶
液)に30分間浸漬した。浸漬後、充分に水洗し、再び
85℃で1時間加熱乾燥して、シート状の正極を得た。
After the fibrous nickel porous body sheet was filled with the active material paste, it was heated and dried at 85 ° C. for 1 hour. Then, it was pressed to a thickness of 0.7 mm and immersed in an alkaline aqueous solution (aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 30% by weight) at 80 ° C. for 30 minutes. After the immersion, it was thoroughly washed with water, and again heated and dried at 85 ° C. for 1 hour to obtain a sheet-shaped positive electrode.

【0098】得られた正極の色調は黒っぽい茶色であ
り、電解液中での平衡電位は水銀/酸化水銀参照極に対
して50mVであった。また、金属コバルトの残存量は
30%であり、厚み方向の比抵抗は24Ω・cmであっ
た。
The color tone of the obtained positive electrode was dark brown, and the equilibrium potential in the electrolytic solution was 50 mV with respect to the mercury / mercuric oxide reference electrode. The residual amount of metallic cobalt was 30%, and the specific resistance in the thickness direction was 24 Ω · cm.

【0099】上記シート状の正極を39mm×82mm
(厚さ0.7mm)に切断し、テーピングを除去した部
分に集電端子兼リード体として幅3mm、長さ51mm
のニッケルリボンをスポット溶接して、電池組立に供す
る状態にした。
The sheet-shaped positive electrode is 39 mm × 82 mm
3mm in width and 51mm in length as a collector terminal and lead body in the part where the taping was removed by cutting to (0.7mm thickness)
The nickel ribbon of No. 3 was spot-welded to be ready for battery assembly.

【0100】上記のスポット溶接は正極の上端から0.
5mm離れた部分から開始し直径1mmで5箇所行っ
た。スポット部分の総面積は3.9mm2 であった。こ
の正極の充填容量(理論容量)は1150mAhであっ
た。
The spot welding described above was performed from the upper end of the positive electrode to 0.
Starting from the part separated by 5 mm, the test was carried out at 5 places with a diameter of 1 mm. The total area of the spot portion was 3.9 mm 2 . The filling capacity (theoretical capacity) of this positive electrode was 1150 mAh.

【0101】セパレータとしては、グラフト化ポリプロ
ピレン不織布(サイマット社製の700番、厚さ0.1
3mm)を用い、これを長さ250mm、幅43mmに
切断し中央で折り曲げて使用した。
As the separator, a grafted polypropylene non-woven fabric (No. 700 manufactured by Cymat Co., thickness 0.1
3 mm), which was cut into a length of 250 mm and a width of 43 mm and bent at the center for use.

【0102】このセパレータを45℃の電解液中に3日
間浸漬したのち、電解液のサイクリックボルタンメトリ
ーの測定を前記条件下で行ったところ、−0.3V付近
のピークはわずかに15μA/cm2 であった。また、
セパレータ中の全窒素分は100ppmであった。
After this separator was immersed in an electrolytic solution at 45 ° C. for 3 days, the cyclic voltammetry of the electrolytic solution was measured under the above-mentioned conditions. The peak near −0.3 V was only 15 μA / cm 2 Met. Also,
The total nitrogen content in the separator was 100 ppm.

【0103】上記のようにして作製した正極と負極とを
セパレータを介して下記に示すように渦巻状に巻回して
渦巻状電極体とした。
The positive electrode and the negative electrode produced as described above were spirally wound through a separator as shown below to obtain a spiral electrode body.

【0104】巻芯として直径3.5mmの鋼棒を中央で
切断した一対の半円柱状の棒を用い、この巻芯に二つに
折り曲げたセパレータを挟み、セパレータを巻芯の周囲
に1回転巻き付け、その後、負極をセパレータに挟み1
回転巻き付けた。その後、セパレータを介して正極を配
置し、完全に巻き付けた。巻回回数は約3.5回であっ
た。得られた渦巻状電極体は、外径が13.2mmで最
外周に負極が露出していた。
A pair of semi-cylindrical rods obtained by cutting a steel rod having a diameter of 3.5 mm at the center was used as a winding core. A separator that was folded in two was sandwiched between the winding cores, and the separator was rotated once around the winding core. Wrap, then sandwich the negative electrode between the separators 1
I wrapped it around. After that, the positive electrode was placed with a separator interposed therebetween and completely wound. The number of windings was about 3.5. The obtained spiral electrode body had an outer diameter of 13.2 mm and the negative electrode was exposed at the outermost periphery.

【0105】この渦巻状電極体を鉄にニッケルメッキを
施した内径13.4mmの電池ケースに挿入し、濃度3
0重量%の水酸化カリウム水溶液(ただし、水酸化リチ
ウムを17g/l溶解させている)2mlを注入し、電
池ケースの開口部を封口蓋を用いて封止した。
This spiral electrode body was inserted into a battery case having an inner diameter of 13.4 mm in which nickel was plated on iron, and the concentration was adjusted to 3
2 ml of a 0 wt% potassium hydroxide aqueous solution (however, lithium hydroxide was dissolved in 17 g / l) was injected, and the opening of the battery case was sealed with a sealing lid.

【0106】得られた電池を70℃で24時間保存して
活性化処理した後、0.2Aで15時間充電し、0.2
Aで0.9Vまで放電する充放電を2回繰り返して化成
処理を行った。このようにして得られた電池の構造を図
1に示す。
The obtained battery was stored at 70 ° C. for 24 hours, activated, and then charged at 0.2 A for 15 hours to give 0.2
The chemical conversion treatment was carried out by repeating charging and discharging, in which A was discharged to 0.9 V, twice. The structure of the battery thus obtained is shown in FIG.

【0107】図1において、1は正極、2は負極、3は
セパレータ、4は渦巻状電極体、5は電池ケース、6は
環状ガスケット、7は封口蓋、8は端子板、9は封口
板、10は金属バネ、11は弁体、12は正極リード
体、13は絶縁体、14は絶縁体である。
In FIG. 1, 1 is a positive electrode, 2 is a negative electrode, 3 is a separator, 4 is a spiral electrode body, 5 is a battery case, 6 is an annular gasket, 7 is a sealing lid, 8 is a terminal plate, 9 is a sealing plate. Reference numeral 10 is a metal spring, 11 is a valve body, 12 is a positive electrode lead body, 13 is an insulator, and 14 is an insulator.

【0108】正極1は上記のようにして作製されたペー
スト式のニッケル電極であり、活物質として水酸化ニッ
ケル(ただし、放電時で、充電時にはオキシ水酸化ニッ
ケルになる)が用いられている。
The positive electrode 1 is a paste type nickel electrode produced as described above, and nickel hydroxide (provided that it becomes nickel oxyhydroxide at the time of discharging and at the time of charging) is used as an active material.

【0109】負極2は上記のようにして作製された水素
吸蔵合金電極であり、活物質として組成がTi15Zr21
15Ni32Cr5 Fe4 Co5 Mn3 で示される水素吸
蔵合金が用いられている。
The negative electrode 2 is the hydrogen storage alloy electrode produced as described above, and has a composition of Ti 15 Zr 21 as an active material.
A hydrogen storage alloy represented by V 15 Ni 32 Cr 5 Fe 4 Co 5 Mn 3 is used.

【0110】セパレータ3はグラフト化ポリプロピレン
不織布からなり、上記正極1と負極2はこのセパレータ
3を介して重ね合わせられ渦巻状に巻回されて渦巻状電
極体4にされている。
The separator 3 is made of a grafted polypropylene non-woven fabric, and the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are superposed on each other via the separator 3 and spirally wound to form a spiral electrode body 4.

【0111】上記渦巻状電極体4は電池ケース5内に収
容され、該渦巻状電極体4の上部には絶縁体14が配置
されている。
The spiral electrode body 4 is housed in a battery case 5, and an insulator 14 is arranged on the spiral electrode body 4.

【0112】また、上記渦巻状電極体4の電池ケース5
内への収容に先立って、電池ケース5の底部に絶縁体1
3が配置され、電池ケース5と正極1との接触を防止で
きるようにされている。
Further, the battery case 5 of the spiral electrode body 4 described above.
Prior to being housed inside, the insulator 1 is attached to the bottom of the battery case 5.
3 is arranged so that contact between the battery case 5 and the positive electrode 1 can be prevented.

【0113】環状ガスケット6はナイロン66で作製さ
れ、封口蓋7は端子板8と封口板9とで構成され、電池
ケース5の開口部はこの封口蓋7と上記環状ガスケット
6とで封口されている。
The annular gasket 6 is made of nylon 66, the sealing lid 7 is composed of the terminal plate 8 and the sealing plate 9, and the opening of the battery case 5 is sealed by the sealing lid 7 and the annular gasket 6. There is.

【0114】端子板8にはガス排出孔8aが設けられ、
封口板9にはガス検知孔9aが設けられ、この端子板8
と封口板9とは封口板9の外周部を折り曲げて端子板8
の外周部を挟み込むことによって固定されている。
The terminal plate 8 is provided with a gas discharge hole 8a,
The sealing plate 9 is provided with a gas detection hole 9a, and this terminal plate 8
And the sealing plate 9, the outer peripheral portion of the sealing plate 9 is bent and the terminal plate 8
It is fixed by sandwiching the outer peripheral part of the.

【0115】そして、これらの端子板8と封口板9とで
構成される封口蓋7の内部には金属バネ10と弁体11
とが収容されている。
A metal spring 10 and a valve body 11 are provided inside the sealing lid 7 composed of the terminal plate 8 and the sealing plate 9.
And are housed.

【0116】電池ケース5は冷間圧延鋼製で表面にニッ
ケルメッキを施したものであり、その内部への渦巻状電
極体4などの挿入後、その開口端近傍の一部を全周にわ
たって内方へ突出させて内方突出部5aを形成し、該内
方突出部5aで環状ガスケット6の下部を支えている。
The battery case 5 is made of cold-rolled steel and has a surface plated with nickel. After the spiral electrode body 4 and the like are inserted into the battery case 5, a part of the vicinity of the opening end is internally covered over the entire circumference. The inward projection 5a is formed by projecting inward, and the lower part of the annular gasket 6 is supported by the inward projection 5a.

【0117】つまり、電池ケース5の開口部に環状ガス
ケット6と封口蓋7とを配置し、環状ガスケット6の下
部を上記内方突出部5aで支え、電池ケース5の開口端
部を内方に折り曲げて環状ガスケット6を封口蓋7に圧
接させて電池ケース5の開口部を封口している。
That is, the annular gasket 6 and the sealing lid 7 are arranged in the opening of the battery case 5, the lower part of the annular gasket 6 is supported by the inward projection 5a, and the open end of the battery case 5 is inwardly moved. The opening of the battery case 5 is sealed by bending the annular gasket 6 against the sealing lid 7.

【0118】正極1は正極リード体12によって封口板
9の下側部分に接続され、その結果、封口蓋7の端子板
8は正極端子を兼ね、負極2はその外周部で電池ケース
5の内周面に圧接し、その結果、電池ケース5は負極端
子を兼ねている。
The positive electrode 1 is connected to the lower portion of the sealing plate 9 by the positive electrode lead body 12, so that the terminal plate 8 of the sealing lid 7 also serves as the positive electrode terminal, and the negative electrode 2 has its outer peripheral portion inside the battery case 5. It is pressed against the peripheral surface, and as a result, the battery case 5 also serves as a negative electrode terminal.

【0119】そして、この電池には前記のように濃度3
0重量%の水酸化カリウム水溶液(ただし、水酸化リチ
ウムを17g/l溶解させている)が電解液として注入
されている。
Then, as described above, this battery has a concentration of 3
A 0 wt% potassium hydroxide aqueous solution (however, lithium hydroxide is dissolved in 17 g / l) is injected as an electrolytic solution.

【0120】この電池では、通常の状況下では金属バネ
10の押圧力により弁体11がガス検知孔9aを閉塞し
ているので、電池内部は密閉状態に保たれているが、電
池内部にガスが発生して電池内圧が上昇した場合には、
金属バネ10が収縮して弁体11とガス検知孔9aとの
間に隙間が生じ、電池内部のガスはガス検知孔9aおよ
びガス排出孔8aを通過して電池外部に放出され、電池
破裂が防止できるように構成されている。
In this battery, under normal circumstances, the valve body 11 closes the gas detection hole 9a by the pressing force of the metal spring 10, so that the inside of the battery is kept in a hermetically sealed state. Occurs and the battery internal pressure rises,
The metal spring 10 contracts to form a gap between the valve body 11 and the gas detection hole 9a, and the gas inside the battery passes through the gas detection hole 9a and the gas discharge hole 8a and is discharged to the outside of the battery, causing the battery to burst. It is configured to prevent.

【0121】上記電池の特性は、標準容量(0.2A放
電で終止電圧1V)が1100mAhで、常温での1A
放電容量は1000mAh、0℃で0.5Aの放電容量
は950mAhであった。
The characteristics of the above battery are that the standard capacity (1 V at a final voltage of 0.2 A discharge) is 1100 mAh and 1 A at room temperature.
The discharge capacity was 1000 mAh, and the discharge capacity at 0.5 A at 0 ° C. was 950 mAh.

【0122】また、上記電池は、1Aで1.5時間充電
したときの電池内圧が約7気圧であって充分に低く、ま
たサイクル寿命は500回以上あり、20℃で30日間
保存後の容量保持率は80%と高く、サイクル特性が優
れていると共に、自己放電が少なく保存安定性が優れて
いた。
The battery has a sufficiently low internal pressure of about 7 atmospheres when charged at 1 A for 1.5 hours, has a cycle life of 500 times or more, and has a capacity after storage at 20 ° C. for 30 days. The retention rate was as high as 80%, the cycle characteristics were excellent, and the self-discharge was small and the storage stability was excellent.

【0123】[0123]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、負極
の水素吸蔵合金の水素の吸脱蔵能力を高め、充放電効率
を高めるなど、電池特性を向上させることができた。
As described above, according to the present invention, the battery characteristics could be improved, such as enhancing the hydrogen absorption / desorption capacity of the hydrogen storage alloy of the negative electrode and enhancing the charge / discharge efficiency.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明の水素吸蔵合金電池の一実施例を示す縦
断面図である。
FIG. 1 is a vertical sectional view showing an embodiment of a hydrogen storage alloy battery of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 負極 3 セパレータ 4 渦巻状電極体 5 電池ケース 6 環状ガスケット 7 封口蓋 8 端子板 8a ガス排出孔 9 封口板 9a ガス検知孔 10 金属バネ 11 弁体 12 正極リード体 13 絶縁体 14 絶縁体 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator 4 Spiral electrode body 5 Battery case 6 Annular gasket 7 Sealing lid 8 Terminal plate 8a Gas discharge hole 9 Sealing plate 9a Gas detection hole 10 Metal spring 11 Valve body 12 Positive electrode lead body 13 Insulator 14 Insulator

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素吸蔵合金粉末を金属多孔質体と一体
化した負極と、正極と、セパレータと、電解液を有する
水素吸蔵合金電池において、上記負極の水素吸蔵合金の
粒子中に、2相以上の相を含む粒子が50体積%以上含
まれていることを特徴とする水素吸蔵合金電池。
1. A hydrogen storage alloy battery having a negative electrode in which a hydrogen storage alloy powder is integrated with a metal porous body, a positive electrode, a separator, and an electrolytic solution, wherein two phases are included in the hydrogen storage alloy particles of the negative electrode. A hydrogen storage alloy battery, characterized in that particles containing the above phases are contained in an amount of 50% by volume or more.
JP4170151A 1992-01-24 1992-06-03 Hydrogen storage alloy battery Withdrawn JPH05343062A (en)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP4170151A JPH05343062A (en) 1992-06-03 1992-06-03 Hydrogen storage alloy battery
DE69309323T DE69309323T2 (en) 1992-01-24 1993-01-22 Hydrogen storage alloy, electrode containing it and hydrogen storage alloy cell
EP93100945A EP0552790B1 (en) 1992-01-24 1993-01-22 Hydrogen storage alloy, electrode comprising the same and hydrogen storage alloy cell
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0750359A2 (en) * 1995-06-23 1996-12-27 Hitachi, Ltd. Secondary battery comprising electrode with multiphase, porous active material

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0750359A2 (en) * 1995-06-23 1996-12-27 Hitachi, Ltd. Secondary battery comprising electrode with multiphase, porous active material
EP0750359A3 (en) * 1995-06-23 1997-05-02 Hitachi Ltd Secondary battery comprising electrode with multiphase, porous active material

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