JPH0765825A - 金属水素化物蓄電池 - Google Patents
金属水素化物蓄電池Info
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Abstract
水素吸蔵電極の活物質充填密度と機械的強度の向上、及
び電池内圧に起因する電池のサイクル寿命特性を向上さ
せようとすることを本発明の目的とする。 【構成】 負極として水素吸蔵電極を用いる金属水素化
物蓄電池において、前記水素吸蔵電極は、結着剤として
平均分子量が10万以上300万以下のポリテトラフル
オロエチレンを含有することを特徴とする。
Description
を可逆的に吸蔵及び放出することのできる水素吸蔵合金
を備えた金属水素化物蓄電池に関する。
鉛電池及びニッケル−カドミウム電池が挙げられる。近
年これらの電池より軽量で且つ高容量で高エネルギー密
度となる可能性があるということで、負極活物質である
水素を可逆的に吸蔵及び放出することのできる水素吸蔵
合金粉末を備えた電極を負極に用い、水酸化ニッケル等
の金属酸化物を正極活物質とする電極を正極に用いた金
属水素化物蓄電池が注目されている。
素吸蔵電極は、特開平61−66366号公報に開示さ
れているように、ポリビニルアルコールやポリエチレン
オキサイド等の水溶性高分子やポリテトラフルオロエチ
レン(以下PTFEと云う)等の合成樹脂を結着剤とし
て、水素吸蔵合金粉末に添加、混練してペーストを作製
し、パンチングメタルやエキスパンドメタル等の芯体に
前記ペーストを塗着、乾燥して作製される。
場合、水素吸蔵合金の表面に高分子の膜を形成する場合
が多く、合金本来の充放電特性を阻害する。
と、PTFEの繊維化したものが、水素吸蔵合金を三次
元的網状構造内に保持する形態となるため、合金表面が
露出し、前記水溶性高分子を結着剤にした場合に比べ
て、合金本来の充放電特性は阻害されにくい。
られてきた標準的なPTFEは平均分子量が1000万
程度と大きく、このようなPTFEは非常に繊維化され
やすいものである。このため、水素吸蔵合金粉末と混練
して活物質スラリーを作製する際に、活物質スラリー粘
度が急激に上昇するので、芯体に均一に塗着できず、活
物質充填密度が低下するという不都合がある。
同士凝集しやすい性質を持っているため大きな粒子を形
成しやすい。その大きな粒子は、電極を作製する際の圧
延などにより、潰れて水素吸蔵合金表面上に膜を形成
し、合金本来の酸素ガス消費ができなくなり電池内圧上
昇の原因となる。この内圧上昇にともない、充電末期に
電池内から酸素ガス及び水素ガスが放出される際に、電
解液が漏れて、電解液が減少するためにサイクル寿命が
低下するという問題があった。
ラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重合
体(以下FEPと云う)を用いた場合は、スラリーの繊
維化は起こらず、芯体に均一に塗着しやすいが、極板の
強度を充分得ることができず、充放電サイクルを繰り返
す内に水素吸蔵合金の脱落が生じ、サイクル寿命低下の
原因となっていた。
成されたものであり、金属水素化物蓄電池の負極として
用いられる水素吸蔵電極の活物質充填密度と機械的強度
の向上、及び電池内圧に起因する電池のサイクル寿命特
性を向上させようとすることを本発明の課題とする。
電池は、水素吸蔵電極が結着剤として平均分子量が10
万以上300万以下のポリテトラフルオロエチレンを含
有することを特徴とする。
様に1000万程度であると、水素吸蔵合金粉末を主成
分とする活物質スラリー作製時に、PTFEの繊維化が
起こり、粘度が著しく上昇するために、安定した活物質
スラリーを作製することができない。
塗着できず、活物質充填密度の低下を招く。また、PT
FEの粒子同士の凝集が起きやすくなり、大きな粒子を
形成し、それが圧延等で押し潰されて水素吸蔵合金表面
を膜状に覆ってしまうため、酸素ガス消費が阻害され
る。
分子量を300万以下にしているため、活物質スラリー
を作製中に繊維化するPTFEが少なく、急激な粘度変
化を起こさないので、安定した活物質スラリーを得るこ
とができる。この結果、活物質スラリーを容易に芯体に
均一に塗着することができ、活物質充填密度が向上す
る。
ば、PTFEの粒子同士の凝集が起きにくく、水素吸蔵
合金表面上に膜が形成されることも少ないため、合金本
来の酸素ガス消費を妨げることもない。
の上昇を押さえることができ、電池内圧の上昇による内
部ガスの電池外への放出と、その内部ガスの電池外への
放出の際に起こる電解液の漏洩とを防止することができ
るので、サイクル寿命の長い電池が得られる。
になると、繊維化が起きにくく、三次元的網状構造の形
成による活物質の保持力の向上が得られないため、活物
質の極板からの脱落が著しくなり、極板の機械的強度の
低下を招く。従って、PTFEの平均分子量が10万以
上300万以下が好ましい。
市販のミッシュメタル(Mm、希土類元素の混合物)、
ニッケル、コバルト、アルミニウム、マンガンが、元素
比1.0:3.2:1.0:0.2:0.6となるよう
に秤量した後、高周波誘導炉内で溶解、鋳造する。これ
により、MmNi3.2CoAl0.2Mn0.6という組成の
水素吸蔵合金を得た。次いで、この金属塊を機械的に粉
砕して平均粒径が50μmの水素吸蔵合金粉末を作製し
た。
て、平均分子量が10万のPTFEを、固形分で10重
量部と純水を10重量部を前記水素吸蔵合金粉末に添加
し、充分混合して活物質スラリーを作製した。
芯体表面に塗着した後、乾燥及び加圧を行い水素吸蔵電
極aを作製した。
Eの代わりに、平均分子量が100万のPTFEを用い
た他は、前記実施例1と同様にして水素吸蔵電極bを作
製した。
Eの代わりに、平均分子量が300万のPTFEを用い
た他は、前記実施例1と同様にして水素吸蔵電極cを作
製した。
Eの代わりに、平均分子量が1万のPTFEを用いた他
は、前記実施例1と同様にして水素吸蔵電極vを作製し
た。
Eの代わりに、平均分子量が8万のPTFEを用いた他
は、前記実施例1と同様にして水素吸蔵電極wを作製し
た。
Eの代わりに、平均分子量が600万のPTFEを用い
た他は、前記実施例1と同様にして水素吸蔵電極xを作
製した。
Eの代わりに、平均分子量が1000万のPTFEを用
いた他は、前記実施例1と同様にして水素吸蔵電極yを
作製した。
Eの代わりに、平均分子量が100万のFEPを用いた
他は、前記実施例1と同様にして水素吸蔵電極zを作製
した。
て、電極の機械的強度を測定した結果を図1に示す。こ
こで、電極の機械的強度の試験は、JIS K5400
基盤目試験に基いて行った。この試験の概略を以下に記
す。
を貫通して、芯体表面に達するまでの傷を、鋭利な刃で
切り付け水素吸蔵合金層の剥離の大小によって、電極の
機械的強度を評価する。
の平行線を1mmの間隔で引いて1cm2の中に100
個の升目ができるように基盤目状の切り傷をつける。切
り傷をつけるにはカッターガイドなどを用いてカッター
ナイフの刃先を水素吸蔵合金電極aに対して35〜45
度の範囲の一定角度に保ち、切り傷1本について約0.
5秒/cmの等速度で引く。
した個数で表示する。
〜zについても同様に行った。
分子量が10万未満になると、水素吸蔵合金層の極板か
らの脱落が著しいことが分かる。但し、FEPについて
は、平均分子量が100万であっても、繊維化が起こら
ないため、水素吸蔵合金層の極板からの脱落が著しい。
ついて、水素吸蔵合金粉末の充填密度を測定した結果を
図2に示す。
分子量が300万を越えると、水素吸蔵合金粉末の充填
密度が著しく低下していることがわかる。
繊維化しやすいために、活物質スラリーの混練途中にP
TFEの繊維化が起こり、活物質スラリーの流動性が低
下するためである。
比較電極v〜zに比べて、水素吸蔵合金粉末の充填密度
が高く、かつ機械的強度も優れていることがわかる。
〜zを、夫々公知のニッケル電極と組み合わせ、30重
量%の水酸化カリウム水溶液を電解液として用いて、公
称容量1000mAhの密閉型ニッケル−水素蓄電池を
作製した。こうして作製した電池を、使用した水素吸蔵
電極の符号に対応させ、夫々本発明電池A〜C、比較電
池V〜Zとする。
1000mAで200%まで充電したときの、電池内圧
測定結果を図3に示す。
ると電池内圧の上昇が著しいことがわかる。これは、P
TFEの分子量が大きいと、粒子の凝集が起こりやす
く、大きな粒子を形成し、それが圧延等で押し潰されて
合金表面を膜状に覆ってしまうため、酸素ガス消費が阻
害されるためである。
Aで満充電し、1時間の休止の後1000mAで電池電
圧が1.0Vになるまで放電するサイクルを繰り返し、
初期放電容量に対する各サイクルにおける放電容量の変
化を調べ、その結果を図4に示す。
発明電池A〜Cは、充放電サイクルを1000回繰り返
した後でも、初期容量の90%以上の放電容量が得られ
ており、優れたサイクル寿命特性を有していることがわ
かる。
較電池V、W、Zは、電極の機械的強度が低いためにサ
イクルの進行とともに合金が脱落するために、放電容量
が600サイクル経過後著しく低下している。
池X、Yは水素吸蔵合金表面上にPTFEが膜化してい
るため、酸素ガス消費が阻害され、電池内圧が高くなっ
ている。この結果、充電末期に水素ガス及び酸素ガスが
電池外へ放出される際に、電解液が漏れて、電解液が減
少するため放電容量が低下している。
吸蔵電極は機械的強度及び水素吸蔵合金粉末の充填密度
が高く、この電極を備えた電池は、電池内圧の上昇が抑
制されており、優れたサイクル寿命特性を有する。
層の脱落個数の関係図である。
の充填密度の関係図である。
係図である。
較図である。
Claims (1)
- 【請求項1】 負極として水素吸蔵電極を用いる金属水
素化物蓄電池において、前記水素吸蔵電極は結着剤とし
て平均分子量が10万以上300万以下のポリテトラフ
ルオロエチレンを含有することを特徴とする金属水素化
物蓄電池。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP05206385A JP3138120B2 (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 金属水素化物蓄電池 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0765825A true JPH0765825A (ja) | 1995-03-10 |
JP3138120B2 JP3138120B2 (ja) | 2001-02-26 |
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ID=16522473
Family Applications (1)
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JP05206385A Expired - Lifetime JP3138120B2 (ja) | 1993-08-20 | 1993-08-20 | 金属水素化物蓄電池 |
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