JPH06283162A - 金属水素化物電極、電池及び製造法 - Google Patents
金属水素化物電極、電池及び製造法Info
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- JPH06283162A JPH06283162A JP5338710A JP33871093A JPH06283162A JP H06283162 A JPH06283162 A JP H06283162A JP 5338710 A JP5338710 A JP 5338710A JP 33871093 A JP33871093 A JP 33871093A JP H06283162 A JPH06283162 A JP H06283162A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 合金粉末が通常は接着しない比較的廉価な電
流コレクター基板材料を用いる優れたエネルギー密度及
び機械的全体性を有する金属水素化物電極及びその製造
法を提供する。 【構成】 本発明の電極は不規則表面化した導電性結合
層をその上に有して改質されている全般に滑らかな基板
及び該改質された基板に対して圧縮され接着している電
気化学的に活性な水素貯蔵合金材料の層からなる。この
様な電極は基板表面を不規則表面化した導電性結合層に
転換して表面を改質し、これに電気化学的に活性な水素
貯蔵合金材料粉末を圧縮成形して得る。
流コレクター基板材料を用いる優れたエネルギー密度及
び機械的全体性を有する金属水素化物電極及びその製造
法を提供する。 【構成】 本発明の電極は不規則表面化した導電性結合
層をその上に有して改質されている全般に滑らかな基板
及び該改質された基板に対して圧縮され接着している電
気化学的に活性な水素貯蔵合金材料の層からなる。この
様な電極は基板表面を不規則表面化した導電性結合層に
転換して表面を改質し、これに電気化学的に活性な水素
貯蔵合金材料粉末を圧縮成形して得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は金属水素化物電極、その
製造法、及びその様な電極を備えた電気化学的電池に関
する。
製造法、及びその様な電極を備えた電気化学的電池に関
する。
【０００２】
【従来の技術】密封の又は半密封のニッケル金属水素化
物アルカリ電池には陰極に電気化学的に活性な材料とし
て水素貯蔵合金材料が用いられている。これらの材料は
水素分子を解離させる触媒活性部位を有し、なされうる
水素吸着及び脱着の速度を増加させると考えられてい
る。これら水素貯蔵合金材料を陰極の主成分にして作ら
れた電池は幾つかのニッケルーカドミウム電池との類似
点から典型的にニッケル陽極と組合わせて、密封形態の
アルカリ電解液と共に用いられている。
物アルカリ電池には陰極に電気化学的に活性な材料とし
て水素貯蔵合金材料が用いられている。これらの材料は
水素分子を解離させる触媒活性部位を有し、なされうる
水素吸着及び脱着の速度を増加させると考えられてい
る。これら水素貯蔵合金材料を陰極の主成分にして作ら
れた電池は幾つかのニッケルーカドミウム電池との類似
点から典型的にニッケル陽極と組合わせて、密封形態の
アルカリ電解液と共に用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】金属水素化物電極は通
常ペースト状タイプ又は圧縮粉末タイプである。ペース
ト状タイプでは活性材料はポリアクリレート及びポリテ
トラフルオロエチレン等の有機バインダーの存在により
電流コレクター基板によく接着する。しかしペースト化
処理は高い多孔質化（典型的には３５％程度）を固有に
引き起こすバインダーを添加するがために体積当たりの
エネルギー密度を低下させてしまう。典型的にはワイヤ
ーメッシュ又は金属性フォーム基板を用いる圧縮粉末の
金属水素化物電極はエネルギー密度（及び多孔度の低
さ）を高められるもののワイヤーの波打ち傾向の問題が
あり、さらにフォームエッジがセパレータを抜けて反対
電極との電気的短絡を形成してしまう。その上典型的に
用いられるニッケルワイヤ及びフォーム基板は比較的高
価であり、また少なくともワイヤースクリーンを用いる
電極の製造にはＷｏｌｆｆ等の米国特許第４，８２０，
４８１号が記載する様な非酸化的雰囲気中で、粒子間の
結合及び合金粉末の電流コレクターへの結合を促進する
に十分な高い温度での焼結工程が余計に必要である。
常ペースト状タイプ又は圧縮粉末タイプである。ペース
ト状タイプでは活性材料はポリアクリレート及びポリテ
トラフルオロエチレン等の有機バインダーの存在により
電流コレクター基板によく接着する。しかしペースト化
処理は高い多孔質化（典型的には３５％程度）を固有に
引き起こすバインダーを添加するがために体積当たりの
エネルギー密度を低下させてしまう。典型的にはワイヤ
ーメッシュ又は金属性フォーム基板を用いる圧縮粉末の
金属水素化物電極はエネルギー密度（及び多孔度の低
さ）を高められるもののワイヤーの波打ち傾向の問題が
あり、さらにフォームエッジがセパレータを抜けて反対
電極との電気的短絡を形成してしまう。その上典型的に
用いられるニッケルワイヤ及びフォーム基板は比較的高
価であり、また少なくともワイヤースクリーンを用いる
電極の製造にはＷｏｌｆｆ等の米国特許第４，８２０，
４８１号が記載する様な非酸化的雰囲気中で、粒子間の
結合及び合金粉末の電流コレクターへの結合を促進する
に十分な高い温度での焼結工程が余計に必要である。
【０００４】高密度（及びより低められた多孔度）の金
属水素化物の製造は、粉末金属水素化物合金を、ニッケ
ルめっき穿孔鋼箔細片等の、電池内で短絡を形成する傾
向の減少した、より廉価な基板上に直接成形することに
より可能であることを見出した。
属水素化物の製造は、粉末金属水素化物合金を、ニッケ
ルめっき穿孔鋼箔細片等の、電池内で短絡を形成する傾
向の減少した、より廉価な基板上に直接成形することに
より可能であることを見出した。
【０００５】
【発明の目的】本発明の目的は通常は合金粉末が成形
（コンパクト化）処理中に接着しない比較的廉価な電流
コレクター基板材料を用いる優れたエネルギー密度及び
機械的一体性を有する金属水素化物電極、及びその製造
法を提供することである。さらには電極の基板の電池の
使用中に電気的短絡回路を生じる傾向を減少させたもの
である、電極及びそうした電極を用いるアルカリ電池を
製造することである。
（コンパクト化）処理中に接着しない比較的廉価な電流
コレクター基板材料を用いる優れたエネルギー密度及び
機械的一体性を有する金属水素化物電極、及びその製造
法を提供することである。さらには電極の基板の電池の
使用中に電気的短絡回路を生じる傾向を減少させたもの
である、電極及びそうした電極を用いるアルカリ電池を
製造することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】アルカリ電気化学的電池
に用いるための本発明の成形タイプの金属水素化物電極
は、電気化学的に活性な水素貯蔵合金材料を直接に成形
しても強固に接着しない滑らかな表面を有する導電性コ
ア基板、但し該コア基板の表面は不規則に表面化した導
電性の結合層を有する形に改質されている；及び、該改
質されているコア基板上に成形され接着された可逆的に
水素を貯蔵する能力のある電気化学的に活性な水素貯蔵
合金材料の層からなる。
に用いるための本発明の成形タイプの金属水素化物電極
は、電気化学的に活性な水素貯蔵合金材料を直接に成形
しても強固に接着しない滑らかな表面を有する導電性コ
ア基板、但し該コア基板の表面は不規則に表面化した導
電性の結合層を有する形に改質されている；及び、該改
質されているコア基板上に成形され接着された可逆的に
水素を貯蔵する能力のある電気化学的に活性な水素貯蔵
合金材料の層からなる。
【０００７】他面において本発明のアルカリ電気化学的
電気は構成要素として前記した金属水素化物陰極を用い
る。
電気は構成要素として前記した金属水素化物陰極を用い
る。
【０００８】他面においてアルカリ電気化学的電池に用
いるための金属水素化物電極の製造法は、その表面が滑
らかであり、電気化学的に活性な水素貯蔵合金が強固に
接着しない導電性コア基板細片を供給し；滑らかな表面
を不規則に表面化した電気的に導電性結合層へ転換して
細片の表面を改質し；そして合金材料を改質基板細片に
接着させて及び結合層の表面を覆う活性材料の明瞭な層
を形成させるために、電気化学的に活性な水素貯蔵合金
材料の十分な厚さの層を結合層に対して圧縮する諸工程
からなる。
いるための金属水素化物電極の製造法は、その表面が滑
らかであり、電気化学的に活性な水素貯蔵合金が強固に
接着しない導電性コア基板細片を供給し；滑らかな表面
を不規則に表面化した電気的に導電性結合層へ転換して
細片の表面を改質し；そして合金材料を改質基板細片に
接着させて及び結合層の表面を覆う活性材料の明瞭な層
を形成させるために、電気化学的に活性な水素貯蔵合金
材料の十分な厚さの層を結合層に対して圧縮する諸工程
からなる。
【０００９】一方で密封されているか又は再密封可能な
安全弁を備える密封アルカリ電気化学的電池にニッケル
反対側電極と共に用いられる本発明の金属水素化物陰極
はまた、半密封の又は洪水電池に用いてもよく、対する
別の陽極電極と調和する。本発明の電極はＡＡ、Ｃ及び
Ｄサイズの電池等の標準円柱電池用電極ロール電池パッ
クを形成させる巻取りに必要な可撓性を有している。さ
らに本発明の電極を用いて角柱電池、ボタン電池その他
の形態のものを製造してもよい。
安全弁を備える密封アルカリ電気化学的電池にニッケル
反対側電極と共に用いられる本発明の金属水素化物陰極
はまた、半密封の又は洪水電池に用いてもよく、対する
別の陽極電極と調和する。本発明の電極はＡＡ、Ｃ及び
Ｄサイズの電池等の標準円柱電池用電極ロール電池パッ
クを形成させる巻取りに必要な可撓性を有している。さ
らに本発明の電極を用いて角柱電池、ボタン電池その他
の形態のものを製造してもよい。
【００１０】図１、図２及び図３に示される本発明の成
形金属水素化物陰極板は、一般に１０によって示され
る。これは導電性コア基板１２、不規則に表面化した導
電性結合層１４、及び改質した基板に接着する電気化学
的に活性な水素貯蔵合金材料１６の層からなり、該層は
好ましくは該導電性結合層の両面を覆い活性材料の明瞭
な層を形成する。標準様式では電極１０はこれを用いる
電池（図示しない）の陰極端子へ電流を伝えるために電
流コレクタータブ１８を備えてよい。本発明の電池の形
態として用いうる巻取り電池の形態はＲａｍｐｅｌ等の
米国特許第５，０６４，７３５号に記載されており、こ
こに参考文献として取り込む。該文献はカドミウム電極
を用いており、本発明の金属水素化物電極を用いてはい
ない。
形金属水素化物陰極板は、一般に１０によって示され
る。これは導電性コア基板１２、不規則に表面化した導
電性結合層１４、及び改質した基板に接着する電気化学
的に活性な水素貯蔵合金材料１６の層からなり、該層は
好ましくは該導電性結合層の両面を覆い活性材料の明瞭
な層を形成する。標準様式では電極１０はこれを用いる
電池（図示しない）の陰極端子へ電流を伝えるために電
流コレクタータブ１８を備えてよい。本発明の電池の形
態として用いうる巻取り電池の形態はＲａｍｐｅｌ等の
米国特許第５，０６４，７３５号に記載されており、こ
こに参考文献として取り込む。該文献はカドミウム電極
を用いており、本発明の金属水素化物電極を用いてはい
ない。
【００１１】本発明に従うコア基板１２は全般に滑らか
であって、成形しても電気化学的に活性な水素貯蔵合金
材料が通常には、すなわち強固には接着しない。好まし
い材料の例には鋼又はニッケルめっきした鋼箔細片が含
まれ、好ましくは複数の穿孔１３を有する。これらは電
極の全体性を保ち、電極内の電解質の移動を改善する。
ここで全般に滑らかであるということは基板１２の表面
が、肉眼で、実質的に規則正しく且つ基板表面の単位面
積当たりの表面積が小さいことを意味する。望ましくな
いガス発生を生じるため通常通り電解質とローカルカッ
プルを形成させる場合、電気化学的な理由から基板材料
を相対的に高水素過電圧なニッケル等の材料でめっきし
てガス発生を抑えることが好ましい。或いはまた改質層
１４を、ガス発生から保護する材料から形成してもよ
い。
であって、成形しても電気化学的に活性な水素貯蔵合金
材料が通常には、すなわち強固には接着しない。好まし
い材料の例には鋼又はニッケルめっきした鋼箔細片が含
まれ、好ましくは複数の穿孔１３を有する。これらは電
極の全体性を保ち、電極内の電解質の移動を改善する。
ここで全般に滑らかであるということは基板１２の表面
が、肉眼で、実質的に規則正しく且つ基板表面の単位面
積当たりの表面積が小さいことを意味する。望ましくな
いガス発生を生じるため通常通り電解質とローカルカッ
プルを形成させる場合、電気化学的な理由から基板材料
を相対的に高水素過電圧なニッケル等の材料でめっきし
てガス発生を抑えることが好ましい。或いはまた改質層
１４を、ガス発生から保護する材料から形成してもよ
い。
【００１２】本発明に従いコア基板１２の全般に滑らか
な表面はその上に不規則に表面化した、すなわち表面積
の大きい導電性結合層１４を有している。その様な改質
は金属性の又は他の導電性粒子のスプレーコーティン
グ、又は基板１２の平滑表面のサンドブラスト等粗面処
理によって得られるが、好ましくは基板１２の両面に明
瞭な導電性の結合層を形成させる。これは好ましくは電
極１０の全体の厚みと比べて薄い。表面改質の好ましい
形態はコア基板１２の表面上に多孔性のニッケル粒子の
薄い焼結層を適用してなされる。この導電性粒子の薄い
焼結層は好ましくは約７５％から９９％の多孔度を有
し、そして少なくとも改質基板に対する活性材料の緻密
化の際に活性材料１６の一部がその孔構造の中に入り込
まれるだけの孔径を有するであろう。その様な焼結層は
既知の方法によって得てよく、図４に示す工程に関する
説明中で詳細を述べる。
な表面はその上に不規則に表面化した、すなわち表面積
の大きい導電性結合層１４を有している。その様な改質
は金属性の又は他の導電性粒子のスプレーコーティン
グ、又は基板１２の平滑表面のサンドブラスト等粗面処
理によって得られるが、好ましくは基板１２の両面に明
瞭な導電性の結合層を形成させる。これは好ましくは電
極１０の全体の厚みと比べて薄い。表面改質の好ましい
形態はコア基板１２の表面上に多孔性のニッケル粒子の
薄い焼結層を適用してなされる。この導電性粒子の薄い
焼結層は好ましくは約７５％から９９％の多孔度を有
し、そして少なくとも改質基板に対する活性材料の緻密
化の際に活性材料１６の一部がその孔構造の中に入り込
まれるだけの孔径を有するであろう。その様な焼結層は
既知の方法によって得てよく、図４に示す工程に関する
説明中で詳細を述べる。
【００１３】効果的に使用しうる代替の導電性結合層は
基板１２に適用されるニッケル又は他の適当な導電性粒
子の樹状表面層１４であり、これは好ましくは電気めっ
き又は非電気的めっき手法によりなされる。表面積の大
きい結合層を得るのに好適な他の手段は箔基板１２を既
知のエッチング液で電気化学的にエッチングすることで
ある。
基板１２に適用されるニッケル又は他の適当な導電性粒
子の樹状表面層１４であり、これは好ましくは電気めっ
き又は非電気的めっき手法によりなされる。表面積の大
きい結合層を得るのに好適な他の手段は箔基板１２を既
知のエッチング液で電気化学的にエッチングすることで
ある。
【００１４】層１４が比較的柔軟な多孔性構造の焼結ニ
ッケル又は樹状の電気めっきニッケルから形成される場
合、成形の圧力及び他のパラメータによっては圧縮操作
により不規則表面化導電性結合層１４が図３中１５の点
線で示される通常の厚さから１４ａの様に薄くなるであ
ろう。そうした圧縮は導電性結合層の多孔性粒子をさら
に包囲して活性材料の層１６と混ざり合わせ、粒子を機
械的結合関係に捕獲すると考えられる。
ッケル又は樹状の電気めっきニッケルから形成される場
合、成形の圧力及び他のパラメータによっては圧縮操作
により不規則表面化導電性結合層１４が図３中１５の点
線で示される通常の厚さから１４ａの様に薄くなるであ
ろう。そうした圧縮は導電性結合層の多孔性粒子をさら
に包囲して活性材料の層１６と混ざり合わせ、粒子を機
械的結合関係に捕獲すると考えられる。
【００１５】好ましい薄い焼結の、及び電気めっき樹状
表面の層１４は「ベルクロ」（マジックテープ；ジッパ
ーやボタンの代用）の表面の様にその不規則表面化多孔
性鋼の範囲内で活性材料粒子と混ざり合ってこれを捕獲
すると考えられる。
表面の層１４は「ベルクロ」（マジックテープ；ジッパ
ーやボタンの代用）の表面の様にその不規則表面化多孔
性鋼の範囲内で活性材料粒子と混ざり合ってこれを捕獲
すると考えられる。
【００１６】層１４を導電性粒子マトリックスとするこ
とにより第１電流コレクター基板１２との接続が強化さ
れてその結果インピーダンスを下げ、電極を高放電率を
果たすに好適なものとすると考えられる。
とにより第１電流コレクター基板１２との接続が強化さ
れてその結果インピーダンスを下げ、電極を高放電率を
果たすに好適なものとすると考えられる。
【００１７】活性材料の層１６は水素を可逆的に貯蔵又
は吸蔵しうる電気化学的に活性な水素貯蔵合金材料から
形成される。本発明にはいかなる電気化学的に活性な水
素貯蔵合金材料にも適用しうる。典型的な合金には例え
ば米国特許第４，４３１，５６１号（Ｏｒｓｈｉｎｓｋ
ｙ等）及び同第４，７１６，０８８号（Ｒｅｉｃｈｍａ
ｎ等）に記載されるようないわゆるＡＢ２型が含まれ
る。好ましいＡＢ２型材料は最近見られるようにＴｉＮ
ｉ２を基本とするもので、典型的には基本的原子構造：
Ｎｉ−Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｘ−Ｙ、（但し式中のＸ
及びＹは種々に選択される他の元素でありうる。）を有
する。本発明はさらにいわゆるＡＢ５型の水素貯蔵合金
材料にも適用される。この通常の例は基本的な式：Ｍｍ
ＮｉｒＣｏｓＭｎｔＡｌｕ、（但し式中のＭｍは高ラン
タン含有ミッシュメタルを表し、種 ば米国特許第４，２１６，２７４号（Ｂｒｕｎｉｎｇ
等）及び同第４，３７５，２５７号（Ｂｒｕｎｉｎｇ
等）に記載されている。ＡＢ２／ＡＢ５複合合金もまた
用いてよく、前記した式が追加の金属性成分元素を含ん
でよく、又は上記に列記した元素を置換してもよい。
は吸蔵しうる電気化学的に活性な水素貯蔵合金材料から
形成される。本発明にはいかなる電気化学的に活性な水
素貯蔵合金材料にも適用しうる。典型的な合金には例え
ば米国特許第４，４３１，５６１号（Ｏｒｓｈｉｎｓｋ
ｙ等）及び同第４，７１６，０８８号（Ｒｅｉｃｈｍａ
ｎ等）に記載されるようないわゆるＡＢ２型が含まれ
る。好ましいＡＢ２型材料は最近見られるようにＴｉＮ
ｉ２を基本とするもので、典型的には基本的原子構造：
Ｎｉ−Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｚｒ−Ｘ−Ｙ、（但し式中のＸ
及びＹは種々に選択される他の元素でありうる。）を有
する。本発明はさらにいわゆるＡＢ５型の水素貯蔵合金
材料にも適用される。この通常の例は基本的な式：Ｍｍ
ＮｉｒＣｏｓＭｎｔＡｌｕ、（但し式中のＭｍは高ラン
タン含有ミッシュメタルを表し、種 ば米国特許第４，２１６，２７４号（Ｂｒｕｎｉｎｇ
等）及び同第４，３７５，２５７号（Ｂｒｕｎｉｎｇ
等）に記載されている。ＡＢ２／ＡＢ５複合合金もまた
用いてよく、前記した式が追加の金属性成分元素を含ん
でよく、又は上記に列記した元素を置換してもよい。
【００１８】最大の電極密度及びそれによる最低の多孔
度を得るために電気化学的に活性な水素貯蔵材料を実質
的に有機バインダー又は他のバインダーを含まない乾燥
粉末として適用することが好ましい。典型的に本発明に
従う乾燥緻密化電極は好ましくは約１０から約４０％、
より好ましくは約１０から約２５％の範囲の多孔度を有
する。或いは特に乾燥バインダー粉末又は粒子として活
性材料と混合する場合には最小限のバインダーを用いて
もよい。その様なバインダーの例にはポリテトラフルオ
ロエチレン（テフロン）がある。
度を得るために電気化学的に活性な水素貯蔵材料を実質
的に有機バインダー又は他のバインダーを含まない乾燥
粉末として適用することが好ましい。典型的に本発明に
従う乾燥緻密化電極は好ましくは約１０から約４０％、
より好ましくは約１０から約２５％の範囲の多孔度を有
する。或いは特に乾燥バインダー粉末又は粒子として活
性材料と混合する場合には最小限のバインダーを用いて
もよい。その様なバインダーの例にはポリテトラフルオ
ロエチレン（テフロン）がある。
【００１９】図４には基板１２に接着する不規則表面化
導電性結合層として薄い焼結ニッケル粒子の層１４を用
いている本発明の電極の好ましい製造法を示した。ニッ
ケルめっき穿孔鋼から形成された導電性コア基板の連続
細片１２が供給ロール２０からコーティング塗布機２２
を通過している。塗布機２２では導電性粒子のスラリー
を細片１２の両面に押出し被覆する。用いうる典型的な
スラリー組成物は約２．２から約３．０ミクロンの範囲
の粒子サイズ（Ｆｉｓｈｅｒ ｓｕｂｓｉｅｖｅ）及び
約０．６８から約０．７０ｍ２／ｇの表面積を有するＩ
ｎｃｏ Ｎｉｃｋｅｌ ２５５等のカルボニルニッケル
粉末を好ましくはカルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）バインダーの水溶液からなる媒体中に懸濁させてい
る。押出しダイは基板１２に比較して薄いスラリーの被
覆を基板１２の両面に供給するよう調節される。被覆さ
れた基板は次に典型的には約９００から約１２００℃の
焼結炉２４へ送られ、ニッケル粒子を焼結し、焼結スラ
リー中の媒体及びバインダーを除去する。
導電性結合層として薄い焼結ニッケル粒子の層１４を用
いている本発明の電極の好ましい製造法を示した。ニッ
ケルめっき穿孔鋼から形成された導電性コア基板の連続
細片１２が供給ロール２０からコーティング塗布機２２
を通過している。塗布機２２では導電性粒子のスラリー
を細片１２の両面に押出し被覆する。用いうる典型的な
スラリー組成物は約２．２から約３．０ミクロンの範囲
の粒子サイズ（Ｆｉｓｈｅｒ ｓｕｂｓｉｅｖｅ）及び
約０．６８から約０．７０ｍ２／ｇの表面積を有するＩ
ｎｃｏ Ｎｉｃｋｅｌ ２５５等のカルボニルニッケル
粉末を好ましくはカルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）バインダーの水溶液からなる媒体中に懸濁させてい
る。押出しダイは基板１２に比較して薄いスラリーの被
覆を基板１２の両面に供給するよう調節される。被覆さ
れた基板は次に典型的には約９００から約１２００℃の
焼結炉２４へ送られ、ニッケル粒子を焼結し、焼結スラ
リー中の媒体及びバインダーを除去する。
【００２０】両面に多孔性の薄い焼結層を塗布して改質
した導電性基板はここで必要な処理に備えてロールに巻
取り保管するか、或いは流れ速度を調節して改質（薄い
焼結）した基板を直接粉末分配機２６に通過させて連続
処理してもよい。いずれの場合も改質した基板１４を粉
末分配機２６を隣接して通過させて、粉末形態の金属水
素化物合金２７を改質基板の表面上に計量分配する。移
動中の基板の下面に正確に決められた量の活性材料を付
与するために、カレンダリング圧縮ロール３０、３２に
隣接して基板の下に定められた空間をおいてシュー又は
浅い槽を用いることが好ましい。移動中の基板の上面に
も所望の厚さの計量された活性材料の同様な層を分配す
ることは理解されよう。こうして被覆した基板はロール
３０、３２に入り、基板の幅２．５４ｃｍ当たり好まし
くは少なくとも約３トン、より好ましくは少なくとも１
５トンの力で基板に対して成形する。力の大きさは所望
とする合金の密度及び電極の多孔性に依存する。或いは
またフラットプレス等その他の圧縮方法を用いてもよ
い。
した導電性基板はここで必要な処理に備えてロールに巻
取り保管するか、或いは流れ速度を調節して改質（薄い
焼結）した基板を直接粉末分配機２６に通過させて連続
処理してもよい。いずれの場合も改質した基板１４を粉
末分配機２６を隣接して通過させて、粉末形態の金属水
素化物合金２７を改質基板の表面上に計量分配する。移
動中の基板の下面に正確に決められた量の活性材料を付
与するために、カレンダリング圧縮ロール３０、３２に
隣接して基板の下に定められた空間をおいてシュー又は
浅い槽を用いることが好ましい。移動中の基板の上面に
も所望の厚さの計量された活性材料の同様な層を分配す
ることは理解されよう。こうして被覆した基板はロール
３０、３２に入り、基板の幅２．５４ｃｍ当たり好まし
くは少なくとも約３トン、より好ましくは少なくとも１
５トンの力で基板に対して成形する。力の大きさは所望
とする合金の密度及び電極の多孔性に依存する。或いは
またフラットプレス等その他の圧縮方法を用いてもよ
い。
【００２１】粉末の活性材料を改質グリッド基板に成形
した後、その改質基板の両面に圧縮され並置された活性
な表面層１６を有する電極は電気化学的電池製造に備え
てロール３４に巻取る。或いはまた成形した電極を例え
ばアニール等好ましくは約６００℃から約９００℃のア
ニール炉３３を通して熱処理してもよい。アニール操作
は電極の機械的全体性を改善し、延性と柔軟性を向上さ
せる。（所望の場合に）粒子間の結合をなす他の好適な
熱処理は９００℃以上のプレカーサー電極の焼結によっ
てなされる。
した後、その改質基板の両面に圧縮され並置された活性
な表面層１６を有する電極は電気化学的電池製造に備え
てロール３４に巻取る。或いはまた成形した電極を例え
ばアニール等好ましくは約６００℃から約９００℃のア
ニール炉３３を通して熱処理してもよい。アニール操作
は電極の機械的全体性を改善し、延性と柔軟性を向上さ
せる。（所望の場合に）粒子間の結合をなす他の好適な
熱処理は９００℃以上のプレカーサー電極の焼結によっ
てなされる。
【００２２】本発明の範囲ではないが電気化学的に活性
な水素貯蔵合金材料２７は、ＡＢ５合金の場合、単一機
械的グラインド操作によって製造しうる。例えば典型的
には合金をアルゴン、Ｎ２等不活性雰囲気下にあご破砕
機、次いで回転グラインダーに投入して平均粒子サイズ
を約５から約１００ミクロンにする。ＡＢ２合金の場合
は米国特許第４，８２０，４８１号に記載される水素化
物／脱水素化物グラインドが好都合に利用できる。
な水素貯蔵合金材料２７は、ＡＢ５合金の場合、単一機
械的グラインド操作によって製造しうる。例えば典型的
には合金をアルゴン、Ｎ２等不活性雰囲気下にあご破砕
機、次いで回転グラインダーに投入して平均粒子サイズ
を約５から約１００ミクロンにする。ＡＢ２合金の場合
は米国特許第４，８２０，４８１号に記載される水素化
物／脱水素化物グラインドが好都合に利用できる。
【００２３】
【実施例】成形金属水素化物合金材料を穿孔金属基板に
するために、基板をまず始めにニッケル粉末の薄い層で
被覆して高表面積基板を用意した。ニッケル粉末は１５
重量％のＩｎｃｏ Ｎｉｃｋｅｌ ２５５、２重量％の
ＣＭＣバインダー及び８３重量％の水からなるスラリー
を調製して塗布した。次いでスラリーをドクターブレー
ドコーテイング法によりニッケル板穿孔鋼基板（０．０
５ｍｍ厚）の両面に塗布した。最小限度の厚みを保持し
た。スラリー被覆材料を赤外線オーブン中で乾燥し、次
いで温度１０２５℃で焼結してニッケルを基板にしっか
り結合させた。焼結炉内のベルト速度は９０ｃｍ／分と
した。基板と薄いニッケル被覆焼結層の厚さは約０．０
０７インチ（約０．２ｍｍ）とした。
するために、基板をまず始めにニッケル粉末の薄い層で
被覆して高表面積基板を用意した。ニッケル粉末は１５
重量％のＩｎｃｏ Ｎｉｃｋｅｌ ２５５、２重量％の
ＣＭＣバインダー及び８３重量％の水からなるスラリー
を調製して塗布した。次いでスラリーをドクターブレー
ドコーテイング法によりニッケル板穿孔鋼基板（０．０
５ｍｍ厚）の両面に塗布した。最小限度の厚みを保持し
た。スラリー被覆材料を赤外線オーブン中で乾燥し、次
いで温度１０２５℃で焼結してニッケルを基板にしっか
り結合させた。焼結炉内のベルト速度は９０ｃｍ／分と
した。基板と薄いニッケル被覆焼結層の厚さは約０．０
０７インチ（約０．２ｍｍ）とした。
【００２４】上記の基板材料を幅約４ｃｍの帯にした。
改質基板に原子式：ＭｍＮｉ３．６Ｃｏ０．７Ｍｎ
０．３Ａｌ０．４、（但し式中のＭｍは高ランタン含有
のミッシュメタルである。）を有するＡＢ５型の金属水
素化物合金を成形した。これには直径１５ｃｍ幅２０ｃ
ｍのカレンダリングロールを有する二高垂直ミルを用い
た。改質基板をカレンダリングロールまで伸長するシュ
ーを通過させた。このシューはバインダーを含んでいな
い金属水素化物合金粉末を有し、カレンダーリングロー
ルに入る前にワイパーブレードにより粉末を計量塗布し
た。ロールに約５４トン、すなわち基板の幅２．５４ｃ
ｍ当たり約３５トンの力を加えた。改質基板は約１８０
ｃｍ／分の速度でミルを通した。本方法で製造し完成し
た電極は、電極の表面積１００ｃｍ２当たり１２ｇから
１４ｇの金属水素化物合金の被覆を有し、電極の厚みは
約０．３ｍｍであった。
改質基板に原子式：ＭｍＮｉ３．６Ｃｏ０．７Ｍｎ
０．３Ａｌ０．４、（但し式中のＭｍは高ランタン含有
のミッシュメタルである。）を有するＡＢ５型の金属水
素化物合金を成形した。これには直径１５ｃｍ幅２０ｃ
ｍのカレンダリングロールを有する二高垂直ミルを用い
た。改質基板をカレンダリングロールまで伸長するシュ
ーを通過させた。このシューはバインダーを含んでいな
い金属水素化物合金粉末を有し、カレンダーリングロー
ルに入る前にワイパーブレードにより粉末を計量塗布し
た。ロールに約５４トン、すなわち基板の幅２．５４ｃ
ｍ当たり約３５トンの力を加えた。改質基板は約１８０
ｃｍ／分の速度でミルを通した。本方法で製造し完成し
た電極は、電極の表面積１００ｃｍ２当たり１２ｇから
１４ｇの金属水素化物合金の被覆を有し、電極の厚みは
約０．３ｍｍであった。
【００２５】本方法により製造した金属水素化物電極は
焼結ニッケル電極と調和し、その寸法は厚み０．５ｍ
ｍ、幅４ｃｍであった。ゼリーロール形態に巻取るとＡ
Ａ電池の寸法で約０．２ｍｍの電極空間となった。波打
ちポリプロピレンセパレーターを用いた。２つの電池に
水酸化カリウムー水酸化リチウム電解混合物を詰めた。
これらの電池の公称デザイン容量は１０５０ｍＡｈであ
った。
焼結ニッケル電極と調和し、その寸法は厚み０．５ｍ
ｍ、幅４ｃｍであった。ゼリーロール形態に巻取るとＡ
Ａ電池の寸法で約０．２ｍｍの電極空間となった。波打
ちポリプロピレンセパレーターを用いた。２つの電池に
水酸化カリウムー水酸化リチウム電解混合物を詰めた。
これらの電池の公称デザイン容量は１０５０ｍＡｈであ
った。
【００２６】サイクル寿命を評価した。電池を電流１ア
ンペアでカットオフ温度４５℃まで充電した。２分間の
休止をおいてから１アンペアでカットオフ電圧１ボルト
まで放電させた。１時間の休止をおいてそれぞれ放電サ
イクルを行った。この手順に従い試験終了までに７００
回を越えて繰返した。終了時の電池の容量は約１０００
ｍＡｈであり、電圧は１．１５ボルトであった。
ンペアでカットオフ温度４５℃まで充電した。２分間の
休止をおいてから１アンペアでカットオフ電圧１ボルト
まで放電させた。１時間の休止をおいてそれぞれ放電サ
イクルを行った。この手順に従い試験終了までに７００
回を越えて繰返した。終了時の電池の容量は約１０００
ｍＡｈであり、電圧は１．１５ボルトであった。
【００２７】本発明を説明する目的で代表的な実施態様
及びその細部を示した。当該技術者には本発明の範囲を
離れることなく種々の改良をなしうるであろう。
及びその細部を示した。当該技術者には本発明の範囲を
離れることなく種々の改良をなしうるであろう。
【図１】本発明の電極の側面図。一部を透視している。
１２・・・・導電性コア基板、１４・・・・導電性結合
層（改質層）、１６・・・・合金材料層。
１２・・・・導電性コア基板、１４・・・・導電性結合
層（改質層）、１６・・・・合金材料層。
【図２】図１の２−２の断面図。
【図３】図２の３−３の拡大図。
【図４】本発明の電極の製造法の１つを示すフロー概念
図。
図。
フロントページの続き (72)発明者 ジェラルド ジョーダン アメリカ合衆国フロリダ州 32606 ライ ブ オーク ルート ７ ボックス 143 エイ (72)発明者 ネルソン シッタ アメリカ合衆国フロリダ州 32606 ゲイ ンスビル エヌ ダブリュー 126 アベ ニュー 8822
Claims (12)
- 【請求項１】 電気化学的に活性な水素貯蔵合金材料を
直接に成形しても強固に接着しない滑らかな表面を有す
る導電性コア基板、但し該コア基板の表面は不規則に表
面化した導電性の結合層を有する形に改質されている；
及び、該改質されているコア基板上に成形され接着され
た可逆的に水素を貯蔵する能力のある電気化学的に活性
な水素貯蔵合金材料の層からなることを特徴とするアル
カリ電気化学的電池に用いるための金属水素化物成形電
極。 - 【請求項２】 電極の多孔度が約１０％から約４０％で
ある請求項１記載の電極。 - 【請求項３】 電極の多孔度が約１０％から約２５％で
ある請求項１記載の電極。 - 【請求項４】 実質的に有機バインダーを含まない請求
項１記載の電極。 - 【請求項５】 コア基板がニッケル被覆穿孔鋼細片で形
成される請求項１記載の電極。 - 【請求項６】 不規則に表面化した結合層が多孔性焼結
ニッケル鋼である請求項１記載の電極。 - 【請求項７】 その表面が滑らかであり電気化学的に活
性な水素貯蔵合金が強固に接着しない導電性コア基板細
片を供給し；滑らかな表面を不規則に表面化した電気的
導電性結合層へ転換して細片の表面を改質し；そして合
金材料を改質基板細片に接着させ及び結合層の表面を覆
う活性材料の明瞭な層を形成させるために、電気化学的
に活性な水素貯蔵合金材料の十分な厚さの層を結合層に
対して圧縮する諸工程からなることを特徴とするアルカ
リ電気化学的電池に用いるための金属水素化物電極の製
造法。 - 【請求項８】 導電性粒子のスラリーを細片に塗布し、
そしてスラリーを焼結することによって多孔性焼結導電
性層を形成させて改質をする請求項７記載の製造法。 - 【請求項９】 基板細片を電気めっきすることによって
細片上に樹状粒子層を形成させて改質をする請求項７記
載の製造法。 - 【請求項１０】 合金材料が粉末形態であり液体担体を
含まない請求項７記載の製造法。 - 【請求項１１】 合金材料が実質的に有機バインダーを
含まない請求項７記載の製造法。 - 【請求項１２】 電気化学的に活性な水素貯蔵合金材料
を直接に成形しても強固に接着しない滑らかな表面を有
する導電性コア基板、但し該コア基板の表面は不規則に
表面化した導電性の結合層を有する形に改質されてい
る；及び、該改質されているコア基板上に成形され接着
された可逆的に水素を貯蔵する能力のある電気化学的に
活性な水素貯蔵合金材料の層からなる金属水素化物成形
電極の陰極、ニッケルの陽極、陰極と陽極の間に挿入さ
れる多孔性セパレーター、及びアルカリ電解液よりなる
アルカリ電気化学的電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US98084592A | 1992-11-24 | 1992-11-24 | |
| US980,845 | 1992-11-24 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06283162A true JPH06283162A (ja) | 1994-10-07 |
Family
ID=25527891
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5338710A Pending JPH06283162A (ja) | 1992-11-24 | 1993-11-22 | 金属水素化物電極、電池及び製造法 |
Country Status (9)
| Country | Link |
|---|---|
| EP (1) | EP0599603B1 (ja) |
| JP (1) | JPH06283162A (ja) |
| KR (1) | KR100276634B1 (ja) |
| CA (1) | CA2103490A1 (ja) |
| DE (2) | DE599603T1 (ja) |
| DK (1) | DK0599603T3 (ja) |
| HK (1) | HK1007081A1 (ja) |
| SG (1) | SG48824A1 (ja) |
| TW (1) | TW243559B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| ES2130996B1 (es) * | 1997-05-19 | 2000-03-01 | Tudor Acumulador | Procedimiento para la fabricacion de electrodos negativos para acumuladores electricos alcalinos y electrodo obtenido. |
| SE520793C2 (sv) | 2001-07-16 | 2003-08-26 | Nilar Europ Ab | En metod för tillverkning av en biplåtsammansättning, en biplåtsammansättning och ett bipolärt batteri |
| KR100823198B1 (ko) * | 2007-03-19 | 2008-04-18 | 삼성에스디아이 주식회사 | 전지용 전극 및 전지용 전극의 제조 방법 |
| DE102012112186A1 (de) * | 2012-12-12 | 2014-06-26 | Fraunhofer-Gesellschaft zur Förderung der angewandten Forschung e.V. | Materialverbund, Verfahren zu dessen Herstellung, daraus hergestelltes System und Anwendung desselben |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4729871A (en) * | 1985-06-21 | 1988-03-08 | Hiroshi Kawaguchi | Process for preparing porous metal plate |
| US4663256A (en) * | 1985-10-25 | 1987-05-05 | General Motors Corporation | Nonsintered nickel electrode |
| US4820481A (en) * | 1988-04-25 | 1989-04-11 | Energy Conversion Devices, Inc. | Method for the continuous fabrication of hydrogen storage alloy negative electrodes |
| ATE100969T1 (de) * | 1989-06-16 | 1994-02-15 | Hille & Mueller | Sinterfolien-elektrode fuer nickel-cadmiumakkumulatoren und verfahren zur herstellung der elektrode. |
| DE4017919A1 (de) * | 1990-06-02 | 1991-12-05 | Varta Batterie | Gasdichter alkalischer akkumulator |
-
1993
- 1993-11-19 CA CA002103490A patent/CA2103490A1/en not_active Abandoned
- 1993-11-22 JP JP5338710A patent/JPH06283162A/ja active Pending
- 1993-11-23 EP EP93309331A patent/EP0599603B1/en not_active Expired - Lifetime
- 1993-11-23 DE DE0599603T patent/DE599603T1/de active Pending
- 1993-11-23 SG SG1996002139A patent/SG48824A1/en unknown
- 1993-11-23 DE DE69320443T patent/DE69320443T2/de not_active Expired - Fee Related
- 1993-11-23 DK DK93309331T patent/DK0599603T3/da active
- 1993-11-24 KR KR1019930025090A patent/KR100276634B1/ko not_active IP Right Cessation
- 1993-12-28 TW TW082111072A patent/TW243559B/zh active
-
1998
- 1998-06-24 HK HK98106313A patent/HK1007081A1/xx not_active IP Right Cessation
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| KR940012696A (ko) | 1994-06-24 |
| HK1007081A1 (en) | 1999-04-01 |
| EP0599603A1 (en) | 1994-06-01 |
| DE69320443D1 (de) | 1998-09-24 |
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| DK0599603T3 (da) | 1999-02-22 |
| EP0599603B1 (en) | 1998-08-19 |
| TW243559B (ja) | 1995-03-21 |
| SG48824A1 (en) | 1998-05-18 |
| DE69320443T2 (de) | 1999-04-01 |
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| CA2103490A1 (en) | 1994-05-25 |
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