JPH06280079A - 水素吸蔵合金電極用のスラリーと、それを使った水素吸蔵合金電極の製造方法 - Google Patents

水素吸蔵合金電極用のスラリーと、それを使った水素吸蔵合金電極の製造方法

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JPH06280079A
JPH06280079A JP5071420A JP7142093A JPH06280079A JP H06280079 A JPH06280079 A JP H06280079A JP 5071420 A JP5071420 A JP 5071420A JP 7142093 A JP7142093 A JP 7142093A JP H06280079 A JPH06280079 A JP H06280079A
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JP
Japan
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powder
hydrogen storage
storage alloy
slurry
nonionic surfactant
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JP5071420A
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English (en)
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Atsushi Furukawa
淳 古川
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Furukawa Battery Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Battery Co Ltd
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Publication date
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    • 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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  • Electrolytic Production Of Metals (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 充電時における内圧が低いニッケル−水素二
次電池の水素吸蔵合金電極の製造にとって好適なスラリ
ーを提供する。 【構成】このスラリーは、水素吸蔵合金粉末,結着剤粉
末,導電剤粉末,増粘剤水溶液、および非イオン系界面
活性剤を必須とするスラリーであって、前記非イオン系
界面活性剤の配合量が、前記結着剤粉末の配合量100
重量部に対し、2.5重量部以下(ただし、0は含まな
い)であり、とくに、前記結着剤粉末がポリビニリデン
フルオライドの粉末であり、前記導電剤粉末がカーボニ
ルニッケル粉末であり、前記増粘剤水溶液がカルボキシ
メチルセルロースの水溶液であり、前記非イオン系界面
活性剤がプロピレンオキサイド−エチレンオキサイド共
重合体であるスラリー。

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電極を製造
するときに用いるスラリーと、そのスラリーを使用した
水素吸蔵合金電極の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】水素吸蔵合金を負極とし、集電体に正極
活物質である水酸化ニッケルを担持させた電極を正極と
し、アルカリ水溶液を電解液とするニッケル−水素二次
電池は、高容量電池として注目を集めている。この電池
で使用する水素吸蔵合金電極としては、例えば、水素吸
蔵合金粉末とポリテトラフルオロエチレン粉末,ポリエ
チレン粉末,ポリプロピレン粉末のような結着剤粉末と
を混合し、その混合物をシート状に成形したもの、ま
た、導電性の網状シートや所望開孔率のパンチングメタ
ルシートのような集電体に、水素吸蔵合金粉末を層状に
担持させたものなどが知られている。
【0003】これらの電極のうち、後者のものは概ね次
のようにして製造されている。まず、つぎのようにして
水素吸蔵合金粉末のスラリーが調製される。例えば、イ
オン交換水や蒸留水にメチルセルロース,カルボキシメ
チルセルロース,ポリエチレンオキサイド,ポリビニル
アルコールのような増粘剤の1種または2種以上を所定
量溶解して成る増粘剤水溶液に、所定粒径の水素吸蔵合
金粉末の所定量を分散させる。このとき、集電体の表面
に形成される水素吸蔵合金層における各合金粉末の相互
結着を強め、これらが集電体から剥落することを防止す
るために、例えば、ポリテトラフルオロエチレン粉末,
ポリエチレン粉末,ポリプロピレン粉末,ポリビニリデ
ンフルオライド粉末のような結着剤粉末や、上記水素吸
蔵合金層の導電性を高めて負極としての集電能を向上さ
せるために、例えばカーボニルニッケル粉末,コバルト
粉末,銅粉末のような導電剤粉末が、それぞれ、適量配
合される。
【0004】このようにして調製されたスラリーに、例
えば、パンチングニッケルシートやニッケルネットのよ
うな集電体が浸漬され、その集電体を所定速度で引き上
げて表面に上記スラリーを付着させる。ついで、集電体
の付着スラリーを乾燥したのち、全体に所定の圧力で圧
延処理を施すことにより、乾燥スラリー層の厚みを所定
の厚みに制御するとともに、それを集電体に密着して担
持させ、ここに目的とする水素吸蔵合金電極が得られ
る。
【0005】なお、結着剤粉末としてポリテトラフルオ
ロエチレン粉末やポリビニリデンフルオライド粉末を用
いた場合には、上記した圧延処理に続けて150〜21
0℃程度の温度で焼成することにより、これら結着剤を
軟化,結合させるという処置が採られている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記したス
ラリー、とりわけポリビニリデンフルオライドのような
分散性が悪い結着剤を含むスラリーを用いて水素吸蔵合
金電極を製造すると次のような問題が生ずる。例えば、
ポリビニリデンフルオライドの粉末は増粘剤水溶液への
分散性が悪く、しかもスラリー全体の比重よりも小さい
ので、調製したスラリーの表面に浮遊することである。
このような状態のスラリーを用いて集電体へのスラリー
付着作業を行うと、付着スラリー層の表面がポリビニリ
デンフルオライドで被覆された状態になってしまう。
【0007】その結果、水素吸蔵合金層の表面のガス吸
収性が低下し、これを負極として電池に組み込むと、そ
の電池の充電時における内圧上昇が引き起こされる。本
発明は、増粘剤水溶液への分散性が悪い結着剤粉末を含
むスラリーを用いたときの上記した問題を解決し、これ
ら結着剤粉末の分散性を高めることにより、電池に組み
込んだときの内圧を低減する水素吸蔵合金電極の製造に
好適なスラリーと、そのスラリーを用いた水素吸蔵合金
電極の製造方法の提供を目的とする。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、水素吸蔵合金粉末,結着剤
粉末,導電剤粉末,増粘剤水溶液、および非イオン系界
面活性剤を必須とするスラリーであって、前記非イオン
系界面活性剤の配合量が、前記結着剤粉末の配合量10
0重量部に対し、2.5重量部以下(ただし、0は含まな
い)であることを特徴とする水素吸蔵合金電極用のスラ
リーが提供され、またそのスラリーを集電体に塗着した
のち乾燥,圧延処理を施して、前記集電体に水素吸蔵合
金粉末を担持させることを特徴とする水素吸蔵合金電極
の製造方法が提供される。
【0009】とくに、結着剤粉末がポリビニリデンフル
オライドの粉末であり、導電剤粉末がカーボニルニッケ
ル粉末であり、増粘剤水溶液がカルボキシメチルセルロ
ースの水溶液であり、非イオン系界面活性剤がプロピレ
ンオキサイド−エチレンオキサイド共重合体であるスラ
リーが提供され、また、そのスラリーを集電体に塗着し
たのち乾燥,圧延処理を順次施し、ついで温度150〜
210℃で焼成する水素吸蔵合金電極の製造方法が提供
される。
【0010】本発明のスラリーは、結着剤粉末に対して
所定量の非イオン系界面活性剤を配合したところに最大
の特徴がある。非イオン系界面活性剤が配合されること
により、増粘剤水溶液における結着剤粉末の分散性が向
上し、製造された電極においては、集電体への付着スラ
リーの表面がこれら結着剤で被覆されるという事態が解
消する。そのため、水素吸蔵合金層のガス吸収性が阻害
されるという問題が解消し、その電極を負極として電極
に組み込んだ場合、電池内圧の上昇が抑制される。
【0011】また、分散性の向上に伴い、所望する合金
粉末の相互結着に必要な結着剤としての使用量も少なく
することができるので、このことも電池内圧の上昇を抑
制する要因になる。更に、非イオン系界面活性剤を配合
すると、スラリー自体に極微細な気泡が多発し、そのこ
とによりスラリーはメレンゲ風の発泡体に転化する。し
たがって、このスラリーに集電体を浸漬して引き上げて
必要重量の水素吸蔵合金粉末を含む付着スラリー層を形
成すると、その厚みは、従来のスラリーのときに比べて
厚くなる。そのため、圧延処理時における厚み制御は行
いやすくなり、厚みばらつきの少ない水素吸蔵合金層を
形成することができる。
【0012】このような働きをする非イオン系界面活性
剤としては、例えば、ポリオキシエチレンアルキルエー
テル,ポリオキシエチレンアルキルアリルエーテル,ポ
リオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテルのよう
なエーテル型のもの;ポリオキシエチレンアルキルエス
テル,ソルビタン脂肪酸エステルのようなエステル型の
もの;ポリオキシエチレンアルキルアミンのようなアミ
ノエーテル型のもの;ポリオキシエチレンソルビタン脂
肪酸エステルのようなエーテルエステル型のもの;脂肪
酸アルキロールアマイドのような脂肪酸アルキロールア
マイド型のもの;をあげることができる。
【0013】これらの非イオン系界面活性剤のうち、プ
ロピレンオキサイド−エチレンオキサイド共重合体であ
るポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテル
は、結着剤がポリビニリデンフルオライドであるときの
活性剤として好適である。この非イオン系界面活性剤の
配合量は、結着剤粉末100重量部に対し2.5重量部以
下(ただし、0は含まない)に設定される。この配合量
が上記値より多い場合は、理由は明確ではないが、製造
した電極を組み込んだ電池の充電時における内圧が上昇
しはじめ、また、圧延処理時における厚みばらつきが大
きくなってくる。非イオン系界面活性剤の好ましい配合
量は、結着剤粉末100重量部に対し0.1〜2.5重量部
である。
【0014】スラリーの母材である増粘剤水溶液に用い
る増粘剤としては、従来から知られているものであれば
何であってもよく、例えば、メチルセルロース,カルボ
キシメチルセルロース,ポリエチレンオキサイド,ポリ
ビニルアルコールなどをあげることができるが、とくに
カルボキシメチルセルロースは好適である。この増粘剤
水溶液としては、通常、増粘剤の濃度が0.5〜1.5重量
%程度のものが使用される。濃度が低すぎるとスラリー
の集電体への付着効果が発揮されず、また濃度が高すぎ
てもスラリー付着効果は飽和に達して無駄であるからで
ある。
【0015】また、導電剤粉末としては、通常、カーボ
ニルニッケル粉末が使用される。更に、結着剤粉末とし
ては、従来から用いられているものであれば何であって
もよく、例えば、ポリテトラフルオロエチレン粉末,ポ
リビニルデンフルオライド粉末,ポリプロピレン粉末,
ポリエチレン粉末などをあげることができる。とくに、
前記した非イオン系界面活性剤の配合効果は、ポリビニ
リデンフルオライド粉末に対し顕著に発現する。
【0016】本発明方法においては、まず、上記した組
成のスラリーに集電体を浸漬してそれを引き上げる。つ
いで、集電体の表面に付着したスラリーを乾燥する。こ
のとき、本発明のスラリーは起泡しているので、乾燥後
の付着スラリー層の厚みは、従来のスラリーを用いて形
成した付着スラリー層の厚みよりも厚くなる。約1.5倍
程の厚みになる。
【0017】その後、全体に所定の圧力で圧延処理が施
され、付着スラリー層の厚みを所定の厚みにすることに
より目的の水素吸蔵合金電極が製造される。なお、結着
剤がポリビニリデンフルオライドである場合には、この
圧延処理後に、更に、全体を焼成して各合金粉末を強固
に結着する。このときの温度が150℃未満の場合は、
ポリビニリデンフルオライドが溶融しないため結着能が
発現せず、また、210℃より高い温度にすると、水素
吸蔵合金粉末の酸化ならびに増粘剤の炭化や分解が進み
はじめるので、焼成温度は150〜210℃に設定され
る。
【0018】
【発明の実施例】
実施例1〜3,比較例 まず、アーク溶解法で、組成:MmNi3.3 Co1.0
0.4 Al0.3 (ただし、Mmはメッシュメタルを表
す)で示される水素吸蔵合金を溶製し、そのインゴット
を粉砕して150メッシュ以下(タイラー篩)の水素吸
蔵合金粉末にした。
【0019】ついで、イオン交換水にカルボキシメチル
セルロースを1重量%溶解して成る増粘剤水溶液500
gに、上記水素吸蔵合金粉末1000g,平均2次粒子
径10μmのカーボニルニッケル粉末150g,平均2
次粒子径6μmのポリビニリデンフルオライド粉末30
gを投入した。その後、ここにプルロックL−61(商
品名、ポリオキシエチレンポリオキシプロピレンエーテ
ル型の非イオン系界面活性剤,旭電化工業(株)製)
を、表1に示した量だけ添加し、全体を撹拌して4種類
のスラリーを調製した。なお、これらのスラリーは、い
ずれも、メレンゲ様の起泡状態にあった。
【0020】これらのスラリーに、厚み0.07mm,開孔
率38%(穴径1.5mm)のパンチングニッケルシートを
浸漬したのち引き上げ、ついで、大気中で乾燥し、2to
n/cm 2 の圧力で圧延して4種類の負極シートを製造し
た。各負極シートにつき、マイクロメータで全体の厚み
を測定した。1枚につき測定点は6点とし、10枚の平
均値とばらつきを求め、その結果を表1に示した。
【0021】比較のために、上記非イオン界面活性剤を
加えなかったことを除いては実施例と同じ組成のスラリ
ーを用いて同様の条件で負極シートを製造し、その合金
層の厚みも測定した。その結果を表1に示した。一方、
厚み1.6mm,多孔度96%のスポンジ状ニッケルシート
に、Ni(OH)2 粉93重量%,Ni粉3重量%,C
oO粉4重量%から成る混合粉に1.2%濃度のカルボキ
シメチルセルロース水溶液を添加して調製した活物質合
剤を充填し、80℃で2時間乾燥したのち2ton/cm2
圧力で圧延して正極シートを製造した。なお、活物質合
剤の充填量は4.4gである。
【0022】これら正極シートと上記した負極シートの
間にナイロンセパレータを配置して全体を渦巻き状に巻
回して直径13mmの発電要素にし、これを、鋼にニッケ
ルめっきが施されている内径13.2mmの円筒容器に収容
し、比重1.38のKOH水溶液を注入したのちふたをし
て4種類の密閉型円筒電池を製造した。これらの各電池
につき、下記の仕様で充電し、電池内圧を測定した。
【0023】充電:1C, 4.5時間、 温度:20
℃。 その結果も表1に示した。
【0024】
【表1】
【0025】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
スラリーを用いて水素吸蔵合金電極を製造すると、その
電極を負極にしたニッケル−水素二次電池は充電時にお
ける内圧が低下する。また、集電体表面に形成された水
素吸蔵合金層の厚みのばらつきは小さくなり、安定性に
富む電極が得られる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵合金粉末,結着剤粉末,導電剤
    粉末,増粘剤水溶液、および非イオン系界面活性剤を必
    須とするスラリーであって、前記非イオン系界面活性剤
    の配合量が、前記結着剤粉末の配合量100重量部に対
    し、2.5重量部以下(ただし、0は含まない)であるこ
    とを特徴とする水素吸蔵合金電極用のスラリー。
  2. 【請求項2】 前記結着剤粉末がポリビニリデンフルオ
    ライドの粉末であり、前記導電剤粉末がカーボニルニッ
    ケル粉末であり、前記増粘剤水溶液がカルボキシメチル
    セルロースの水溶液であり、前記非イオン系界面活性剤
    がプロピレンオキサイド−エチレンオキサイド共重合体
    である請求項1の水素吸蔵合金電極用のスラリー。
  3. 【請求項3】 水素吸蔵合金粉末,結着剤粉末,導電剤
    粉末,増粘剤水溶液、および非イオン系界面活性剤から
    成り、前記非イオン系界面活性剤の配合量が、前記結着
    剤粉末の配合量100重量部に対し、2.5重量部以下
    (ただし、0は含まない)であるスラリーを、集電体に
    塗着したのち乾燥,圧延処理を施して、前記集電体に水
    素吸蔵合金粉末を担持させることを特徴とする水素吸蔵
    合金電極の製造方法。
  4. 【請求項4】 水素吸蔵合金粉末,ポリビニリデンフル
    オライド粉末,カーボニルニッケル粉末,カルボキシメ
    チルセルロース水溶液,プロピレンオキサイド−エチレ
    ンオキサイド共重合体を必須として成り、前記プロピレ
    ンオキサイド−エチレンオキサイド共重合体の配合量が
    前記ポリビニリデンフルオライド粉末100重量部に対
    し2.5重量部以下(ただし、0は含まない)であるスラ
    リーを、集電体に塗着したのち乾燥,圧延処理を順次施
    し、ついで、温度150〜210℃で焼成することを特
    徴とする水素吸蔵合金電極の製造方法。
JP5071420A 1993-03-30 1993-03-30 水素吸蔵合金電極用のスラリーと、それを使った水素吸蔵合金電極の製造方法 Pending JPH06280079A (ja)

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Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH09512662A (ja) * 1995-03-01 1997-12-16 ウィルソン グレイトバッチ リミテッド 電気化学電池に使用する水性混合電極材料及び製造方法
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US9202638B2 (en) 2009-05-29 2015-12-01 Arkema Inc. Aqueous polyvinylidene fluoride composition
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