JPH0757771A - 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

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JPH0757771A
JPH0757771A JP6204553A JP20455394A JPH0757771A JP H0757771 A JPH0757771 A JP H0757771A JP 6204553 A JP6204553 A JP 6204553A JP 20455394 A JP20455394 A JP 20455394A JP H0757771 A JPH0757771 A JP H0757771A
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JP
Japan
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electrode
hydrogen storage
storage alloy
hydrogen
pressurization
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Pending
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JP6204553A
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English (en)
Inventor
Takanao Matsumoto
孝直 松本
Sanehiro Furukawa
修弘 古川
Kenji Inoue
健次 井上
Seiji Kameoka
誠司 亀岡
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric 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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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【構成】水素吸蔵合金に結着剤と水を加えてペーストと
し、該ペーストをニッケルめっきしたパンチングメタル
からなる集電体に添着し、乾燥して該集電体の両面に水
素吸蔵合金層が形成された電極を作製した後、該電極の
加圧後の厚さが加圧前の厚さに対して10%以上薄くな
るように、且つ該水素吸蔵合金層が加圧後において1c
3 当たり4.5g以上の水素吸蔵合金を含有するよう
に、加圧して負極としての水素吸蔵合金電極を作製する
ステップ(1)と、該水素吸蔵合金電極と正極とをセパ
レータを介して渦巻き状に巻回して渦巻電極体を作製す
るステップ(2)と、該渦巻電極体を電池缶内に収納
し、アルカリ電解液を注液した後、封口するステップ
(3)とを有してなる。 【効果】セパレータのドライアウトが起こりにくい、サ
イクル寿命の長いニッケル−水素アルカリ蓄電池を得る
ことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、渦巻電極体を備える金
属−水素アルカリ蓄電池の製造方法に係わり、詳しくは
充放電サイクル寿命の長い金属−水素アルカリ蓄電池を
得ることを目的とした、水素吸蔵合金電極(負極)の製
造方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】従来か
ら使用されている蓄電池としては、例えば、ニッケル−
カドミウム蓄電池に代表されるアルカリ蓄電池や、鉛蓄
電池などがあるが、近年、これらの蓄電池よりも軽量
で、しかも高容量化が可能な金属−水素アルカリ蓄電池
が、注目されている。
【0003】この金属−水素アルカリ蓄電池において
は、通常、正極の活物質として金属酸化物が用いられ、
また負極として、低圧において水素を可逆的に吸蔵・放
出することのできる水素吸蔵合金を電極材料とする水素
吸蔵合金電極が用いられる。かかる水素吸蔵合金電極と
しては、特開昭61−99277号公報などに開示され
ているように、低圧で水素を吸蔵するLaNi5 、Ca
Ni5 等の合金粉末を導電剤粉末と共に焼結して作った
焼結多孔体や、水素吸蔵合金粉末と導電材粉末とを結着
剤によって結合させたものなどが従来公知である。
【0004】しかしながら、上記した従来の製造方法に
より作製した水素吸蔵合金電極を負極として使用した金
属−水素アルカリ蓄電池には、充放電を繰り返した際に
セパレータのドライアウトが起こることに起因して、サ
イクル寿命が短いという問題があった。このセパレータ
のドライアウトは、水素吸蔵合金電極の多孔度が大きい
ために、また水素吸蔵合金粒子同士の結着力が弱いため
に、セパレータ中の電解液が負極の中に進入し、進入し
た電解液により電極厚みが増大してセパレータが水素吸
蔵合金電極に圧縮され、セパレータ中の電解液が負極へ
逐次移動するために起こる現象であり、特に、電解液の
枯渇が起こり易い渦巻電極体を使用した金属−水素アル
カリ蓄電池について解決すべき大きな課題となっていた
現象である。
【0005】本発明は、以上の事情に鑑みなされたもの
であって、その目的とするところは、セパレータのドラ
イアウトが起こりにくい、サイクル寿命の長い金属−水
素アルカリ蓄電池の製造方法を提供するにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係る金属−水素アルカリ蓄電池の製造方法
は、水素吸蔵合金に結着剤と水を加えてペーストとし、
該ペーストをニッケルめっきしたパンチングメタルから
なる集電体に添着し、乾燥して該集電体の両面に水素吸
蔵合金層が形成された電極を作製した後、該電極の加圧
後の厚さが加圧前の厚さに対して10%以上薄くなるよ
うに、且つ該水素吸蔵合金層が加圧後において1cm3
当たり4.5g以上の水素吸蔵合金を含有するように、
加圧して負極としての水素吸蔵合金電極を作製するステ
ップ(1)と、該水素吸蔵合金電極と正極とをセパレー
タを介して渦巻き状に巻回して渦巻電極体を作製するス
テップ(2)と、該渦巻電極体を電池缶内に収納し、ア
ルカリ電解液を注液した後、封口するステップ(3)と
を有してなる。
【0007】
【作用】本発明方法により作製した金属−水素アルカリ
蓄電池においては、水素吸蔵合金電極の多孔度が小さい
ために、充放電を繰り返しても電解液の水素吸蔵合金電
極への移動が少なく、水素吸蔵合金電極の厚み膨張が小
さい。そのため、セパレータのドライアウトが起こりに
くく、従来の金属−水素アルカリ蓄電池に比べてサイク
ル寿命が長くなる。このように水素吸蔵合金電極の多孔
度を減少させても電極としての反応が阻害されないの
は、水素吸蔵合金電極の次に述べる特異性によるもので
ある。
【0008】すなわち、カドミウム電極、亜鉛電極、鉛
電極などでは、電解液と直接接触している活物質だけが
電気化学反応(充放電反応)に関与し得る。したがっ
て、これらの電極は多量の電解液を保液し得る多孔度の
大きいものでなければならない。しかし、水素吸蔵合金
電極では、水素吸蔵合金粒子と電解液の接触部分が少な
くても、合金固体内の水素拡散という極めて速度の早い
物理変化が起こり、結果として上記電気化学反応が合金
内部にまで及ぶ。そのため、水素吸蔵合金電極の多孔度
を本発明の如く減少させても、電気化学反応が阻害され
ることはない。
【0009】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記の実施例に何ら限定される
ものではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜
変更して実施することが可能なものである。
【0010】〔実験1:加圧工程における加圧の程度と
サイクル寿命との関係〕水素吸蔵能力を有するLaNi
5 を機械的に破砕して微粉化し、このLaNi5 粉末に
小さなせん断力で粒子が簡単に繊維化し塑性変形するポ
リテトラフルオロエチレン粉末を、LaNi5 粉末の重
量に対して1〜5%添加して混合機で均一に混合すると
共にポリテトラフルオロエチレンを繊維化し、次いで水
を加えてペーストとした。その後、このペーストをニッ
ケルめっきしたパンチングメタル(ステンレス(SU
S)製;厚み0.06mm)からなる集電体に貼り付け
て、集電体の両面に水素吸蔵合金層が形成された水素吸
蔵合金極を得た。なお、加圧により体積変化を生じるよ
うな展延性の高い集電体を使用した場合には、加圧時に
水素吸蔵合金の逃げが起こり後記する加圧の程度に応じ
て水素吸蔵合金電極の多孔度が減少しなくなるので、こ
の種の集電体は本発明における集電体として不適当であ
る。
【0011】このようにして得た水素吸蔵合金極を室温
で24時間以上乾燥した後、油圧プレスにより加圧の程
度0%(加圧せず)、2.5%、5%、10%、15%
又は20%で加圧し、6種の水素吸蔵合金電極を作製し
た〔以上、ステップ(1)〕。加圧の程度とは、下式で
定義されるところの加圧後の極板厚みの減少率である。
なお、いずれの水素吸蔵合金電極の作製においても、加
圧後の水素吸蔵合金の充填密度が4.5g/cm3 とな
るようにした。
【0012】〔加圧の程度(%)〕=〔(加圧前の極板
厚み−加圧後の極板厚み)/(加圧前の極板厚み)〕×
100
【0013】ここで、乾燥後に加圧したのは、次の理由
による。すなわち、水素吸蔵合金粉末は、金属粉末や金
属酸化物粉末とは異なり展延性が殆どないため、ペース
ト作製直後の湿った状態の極板を加圧しても、合金粉末
の逃げが生じ、極板厚みが薄くなるばかりで多孔度は減
少せず、電極の充填密度は向上しないのに対して、乾燥
後の極板を加圧すれば、もはや合金粉末の逃げは生じ
ず、多孔度のみが減少し充填密度を上げることが可能で
あるからである。したがって、本発明において、このよ
うに加圧前に乾燥を実施することは不可欠である。
【0014】次いで、このようにして得た各水素吸蔵合
金電極と公知の焼結式ニッケル正極とを耐アルカリ性の
セパレータを介して巻回して渦巻電極体を作製した〔ス
テップ(2)〕。次いで、この渦巻電極体を電池缶内に
挿入した後、電解液を注液し、封口して、ニッケル−水
素アルカリ蓄電池を作製した〔ステップ(3)〕。加圧
の程度10%、15%、20%、0%、2.5%、5%
で加圧して作製した水素吸蔵合金電極を使用した各ニッ
ケル−水素アルカリ蓄電池を、順に本発明電池A、B、
C及び比較電池D、E、Fと称する。
【0015】また、別の比較例として、水素吸蔵合金粉
末の代わりにカドミウム粉末を用いて極板を作製し、こ
のカドミウム極を、前記と同様に、加圧の程度0%(加
圧せず)、2.5%、5%、10%、15%又は20%
で加圧してカドミウム電極を作製し、これらの各カドミ
ウム電極を使用したこと以外は先と同様にして、順に比
較電池G、H、I、J、K、Lを作製した。
【0016】本発明電池A〜C及び比較電池D〜Lにつ
いて、120mAで16時間充電した後、240mAで
電池電圧が1Vになるまで放電する工程を1サイクルと
する充放電サイクル試験を行い、各蓄電池のサイクル寿
命を調べた。サイクル寿命は初期の放電容量に対して放
電容量が50%になった時点の充放電サイクル回数で示
した。結果を、図1に示す。
【0017】図1は、各蓄電池のサイクル寿命を、縦軸
にサイクル寿命(回)を、また横軸に加圧の程度(%)
をとって示したグラフであり、図1に示すように、加圧
の程度10%以上で加圧して作製した水素吸蔵合金電極
を負極に使用した本発明電池A、B、Cは、加圧の程度
10%未満で加圧して作製した水素吸蔵合金電極を負極
に使用した比較電池D、E、Fよりもサイクル寿命が長
い。
【0018】表1に、電極製造時の加圧の程度と電池組
立後の電極厚み及び電極の保液量の関係、及び、電極製
造時の加圧の程度と50サイクル経過後の電極厚み及び
電極の保液量の関係を示す。
【0019】
【表1】
【0020】表1より明らかなように、水素吸蔵合金極
を10%以上加圧して電極の多孔度を減少させることに
より、充放電サイクルの進行に伴う水素吸蔵合金電極の
厚みの増加が抑制されることが分かる。
【0021】これに対して、カドミウム電極を負極に使
用した比較電池G、H、I、J、K、Lでは、ニッケル
−水素アルカリ蓄電池とは異なり、逆に電極の加圧の程
度が大きくなるにつれてサイクル寿命が短くなってい
る。
【0022】これらの結果は、カドミウム電極の場合は
電極の多孔度が大きいことが必要であるが、水素吸蔵合
金電極の場合は電極の多孔度が小さい方が良いことを示
している。このように、電極製造時において、集電体に
ペーストを添着した後、乾燥し、加圧後の厚さが加圧前
の厚さに対して10%以上薄くなるように加圧を行うこ
とにより、サイクル寿命の長期化を図ることができるの
は、先に述べた水素吸蔵合金電極の特異性によるもので
ある。
【0023】〔実験2:水素吸蔵合金層中の水素吸蔵合
金の充填密度とサイクル寿命との関係〕 実験1と同様
にして作製した水素吸蔵合金極を、室温で24時間以上
乾燥した後、油圧プレスにより加圧して5種(但し、こ
のうち1種は加圧せず)の水素吸蔵合金電極を作製し
た。すなわち、水素吸蔵合金層の加圧前の水素吸蔵合金
の充填密度は3.5g/cm3 であったが、プレス圧を
調節することにより、水素吸蔵合金層の加圧後の充填密
度が4g/cm3 、4.5g/cm3 、5g/cm3
5.5g/cm3 と異なる水素吸蔵合金電極を作製し
た。なお、いずれの水素吸蔵合金電極も、電極作製時の
加圧の程度を10%にして作製したものである。また、
別途、極板を乾燥しないで湿潤状態のままでプレスして
みたところ、4g/cm3 以上の充填密度は得られなか
った。
【0024】これら5種の水素吸蔵合金電極を用いて前
記と同様のニッケル−水素アルカリ蓄電池M、N、O、
P、Qを作製した。これらの各蓄電池について実験1と
同じ条件で充放電サイクル試験を行い、各蓄電池のサイ
クル寿命を調べた。結果を図2に示す。
【0025】図2は、各蓄電池のサイクル寿命を、縦軸
にサイクル寿命(回)を、また横軸に水素吸蔵合金層中
の水素吸蔵合金の充填密度(g/cm3 )をとって示し
たグラフであり、図1に示すように、充填密度が4.5
g/cm3 以上である水素吸蔵合金電極を負極に使用し
た本発明電池O、P、Qは、充填密度が4.5g/cm
3 未満である水素吸蔵合金電極を負極に使用した比較電
池M、Nに比べて、サイクル寿命が明らかに長い。
【0026】上記実施例では水素吸蔵合金としてLaN
5 を用いたが、他の種類の水素吸蔵合金を用いた場合
にも本発明により同様の優れた効果が得られることを確
認した。
【0027】
【発明の効果】本発明方法によれば、セパレータのドラ
イアウトが起こりにくい、サイクル寿命の長いニッケル
−水素アルカリ蓄電池を得ることが可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】加圧後の極板の厚みの減少率(加圧の程度)と
サイクル寿命の関係を示すグラフである。
【図2】水素吸蔵合金の充填密度とサイクル寿命の関係
を示すグラフである。
フロントページの続き (72)発明者 亀岡 誠司 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水素吸蔵合金に結着剤と水を加えてペース
    トとし、該ペーストをニッケルめっきしたパンチングメ
    タルからなる集電体に添着し、乾燥して該集電体の両面
    に水素吸蔵合金層が形成された電極を作製した後、該電
    極の加圧後の厚さが加圧前の厚さに対して10%以上薄
    くなるように、且つ該水素吸蔵合金層が加圧後において
    1cm3 当たり4.5g以上の水素吸蔵合金を含有する
    ように、加圧して負極としての水素吸蔵合金電極を作製
    するステップ(1)と、該水素吸蔵合金電極と正極とを
    セパレータを介して渦巻き状に巻回して渦巻電極体を作
    製するステップ(2)と、該渦巻電極体を電池缶内に収
    納し、アルカリ電解液を注液した後、封口するステップ
    (3)とを有してなる金属−水素アルカリ蓄電池の製造
    方法。
JP6204553A 1994-08-05 1994-08-05 金属−水素アルカリ蓄電池の製造方法 Pending JPH0757771A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2020004508A (ja) * 2018-06-25 2020-01-09 凸版印刷株式会社 アルカリ二次電池用負極組成物及びアルカリ二次電池用負極

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