JPH09213316A

JPH09213316A - 水素吸蔵合金電極、アルカリ二次電池、水素吸蔵合金電極の製造方法及びアルカリ二次電池の製造方法

Info

Publication number: JPH09213316A
Application number: JP8017714A
Authority: JP
Inventors: Hiroshi Kaneko; 浩金子; Kazuhiro Takeno; 和太武野
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 1996-02-02
Filing date: 1996-02-02
Publication date: 1997-08-15

Abstract

(57)【要約】【課題】表面の撥水性が向上された水素吸蔵合金電極
を提供することを目的とする。【解決手段】水素吸蔵合金及び高分子結着剤を含むペ
ーストが集電体に充填された構造を有する水素吸蔵合金
電極において、表面に純粋な撥水性粒子が均一に付着さ
れていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金電
極、水素吸蔵合金電極を負極として備えるアルカリ二次
電池、水素吸蔵合金電極の製造方法及び水素吸蔵合金電
極を負極として備えるアルカリ二次電池の製造方法に関
するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ二次電池の一例であるニッケル
水素二次電池は、ニッケル化合物を含む正極と水素吸蔵
合金を含む負極との間にセパレータを介装して作製され
た電極群及びアルカリ電解液を容器内に収納した構造を
有する。前記負極は、水素吸蔵合金粉末及び高分子結着
剤（例えばカルボキシメチルセルロース、ポリアクリル
酸塩、ポリテトラフルオロエチレン）を含むペーストを
調製した後、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾
燥し、加圧成形を施すことによって作製される。

【０００３】ニッケル水素二次電池はニッケルカドミウ
ム二次電池と同様にアルカリ二次電池であるため、過充
電時には正極から下記式（１）に示す反応により酸素ガ
スが発生する。

【０００４】４ＯＨ^- → Ｏ₂ ＋２Ｈ₂ Ｏ＋４ｅ^- （１）このようにして発生した酸素ガスはセパレータを透過し
て負極の水素吸蔵合金表面で下記式（２），（３）に示
す反応によって消費され、電池内圧の上昇を抑制して密
閉化を可能にしている。

【０００５】２ＭＨ＋１／２Ｏ₂ → ２Ｍ＋Ｈ₂ Ｏ（２）２Ｍ＋２Ｈ₂ Ｏ＋２ｅ^- → ２ＭＨ＋２ＯＨ^- （３）前記負極による酸素ガスの吸収反応（２）、（３）は前
記負極の表面と前記負極表面上の電解液と前記酸素ガス
とで形成される三相界面で起こる。このため、前記負極
の表面に三相界面を適度に作り出すことが非常に重要で
ある。しかしながら、高分子結着剤を含むペースト式の
負極の場合にはその高分子結着剤が吸水性に富むため、
前記三相界面を作ることが困難になる。このため、この
負極を備えた二次電池は、過充電時に内圧が上昇し、結
果として充放電サイクル寿命が低下する。

【０００６】そこで、ペースト式負極においては、前述
したペースト調製、充填、乾燥、加圧成形を経て得られ
たペーストが充填された集電体の表面にポリテトラフル
オロエチレン粒子のような撥水性を持つ粒子の懸濁液を
塗布した後、これを乾燥させて負極を作製し、負極表面
の撥水性を高めることが試みられている。撥水性を持つ
粒子は水中に分散しないため、界面活性剤を添加して前
記撥水性粒子の表面を前記界面活性剤で被覆することに
よって前記撥水性粒子を水中に分散させ、撥水性粒子の
懸濁液としている。しかしながら、前記界面活性剤は懸
濁液塗布後の乾燥工程で加える熱では分解しないため、
負極表面に付着された撥水性粒子の表面に残留する。そ
の結果、前記撥水性粒子は前記界面活性剤によってぬれ
性が高められて撥水性が低下するため、負極表面の撥水
性を十分に高められないという問題点がある。また、表
面が界面活性剤で被覆された撥水性粒子は凝集しやすい
ため、負極表面での撥水性粒子の分布に偏りが生じる。
負極表面に付着された撥水性粒子の撥水性が低く、その
うえ分布が不均一であると、負極表面に形成される三相
界面の量が少ないため、前記負極のガス吸収性能は十分
なものではなく、前記負極を備えた二次電池は過充電時
に内圧が上昇し、充放電サイクル寿命が低下する。ま
た、このように撥水性粒子の懸濁液を負極表面に塗布す
るのは、界面活性剤はもちろんのこと撥水性粒子以外の
物質が負極表面に不純物として残留する恐れがあるた
め、好ましくない。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、表面
の撥水性が向上された水素吸蔵合金電極を提供すること
である。また、本発明の目的は、過充電時に正極から必
然的に発生する酸素ガスを速やかに吸収する負極を備
え、過充電時の内圧上昇が抑制され、充放電サイクル寿
命が向上されたアルカリ二次電池を提供することであ
る。

【０００８】本発明の別の目的は、水素吸蔵合金の酸化
劣化等の電極特性の低下を招くことなく表面の撥水性を
向上することが可能な素吸蔵合金電極の製造方法を提供
することである。

【０００９】また、本発明の更に別の目的は、水素吸蔵
合金の酸化劣化がなく、所望の多孔度が維持され、酸素
ガス吸収性能が高い負極を備え、セパレータの電解液枯
渇を回避でき、過充電時の内圧上昇が抑制され、充放電
サイクル寿命が飛躍的に向上されたアルカリ二次電池の
製造方法を提供しようとするものである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明に係る水素吸蔵合
金電極は、水素吸蔵合金及び高分子結着剤を含むペース
トが集電体に充填された構造を有する水素吸蔵合金電極
において、表面に純粋な撥水性粒子が均一に付着されて
いることを特徴とするものである。

【００１１】本発明に係るアルカリ二次電池は、正極
と、水素吸蔵合金及び高分子結着剤を含むペーストが集
電体に充填された構造を有する負極と、前記正極と前記
負極との間に介在されるセパレータと、アルカリ電解液
とを具備したアルカリ二次電池において、前記負極は表
面に純粋な撥水性粒子が均一に付着されていることを特
徴とするものである。

【００１２】本発明に係る水素吸蔵合金電極の製造方法
は、水素吸蔵合金及び高分子結着剤を含むペーストを集
電体に充填する工程と、前記ペーストが充填された集電
体の表面に撥水性を有する粉体を静電粉体塗装によって
塗着する工程とを具備することを特徴とするものであ
る。

【００１３】本発明に係るアルカリ二次電池の製造方法
は、正極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在
されるセパレータと、アルカリ電解液とを具備したアル
カリ二次電池の製造方法において、前記負極は、水素吸
蔵合金と高分子結着剤とを含むペーストを集電体に充填
する工程と、前記ペーストが充填された集電体の表面に
撥水性を有する粉体を静電粉体塗装によって塗着する工
程とを具備する方法により作製されることを特徴とする
ものである。

【００１４】

【発明の実施の形態】まず、本発明に係る水素吸蔵合金
電極を説明する。前記水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合
金及び高分子結着剤を含むペーストが集電体に充填され
た構造を有し、かつ表面に純粋な撥水性粒子が均一に付
着されている。

【００１５】前記水素吸蔵合金としては、格別制限され
るものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水
素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出
できるものであればよい。例えば、ＬａＮｉ₅ 、ＭｍＮ
ｉ₅ （Ｍｍ；ミッシュメタル）、ＬｍＮｉ₅ （Ｌｍ；ラ
ンタン富化したミッシュメタル）、またはこれらのＮｉ
の一部をＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚｎ、
Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ、Ｂのような元素で置換した多元素系の
もの、もしくはＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系、ＺｒＮｉ系、
ＭｇＮｉ系のものを挙げることができる。中でも、一般
式ＸＹ_5-a Ｚ_a（但し、ＸはＬａを含む希土類元素、Ｙ
はＮｉ、ＺはＡｌ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｆｅ、Ｔｉ、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｚｒ、Ｃｒ、Ｖ及びＢから選ばれる少なくとも１種
類の元素、ａは０以上である。）で表される水素吸蔵合
金を用いるのが好ましい。特に、前記式で表される組成
の水素吸蔵合金の中でも、一般式ＬｍＮｉ_x Ｍｎ_y Ａ_z
（ただし、ＡはＡｌ，Ｃｏから選ばれる少なくとも一種
の金属、原子比ｘ，ｙ，ｚはその合計値が４．８≦ｘ＋
ｙ＋ｚ≦５．４を示す）で表される水素吸蔵合金を用い
ることが望ましい。このような組成の水素吸蔵合金を含
む電極をアルカリ二次電池に負極として組み込むと、こ
の負極は充放電サイクルの進行に伴う微粉化を抑制する
ことができるため、前記二次電池の充放電サイクル寿命
を向上することができる。

【００１６】前記高分子結着剤としては、例えば、ポリ
テトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、ポリエチレン、
ゴム系ポリマー（例えば、ポリプロピレンスチレンブタ
ジエンゴム（ＳＢＲ）のラテックス、アクリロニトリル
ブタジエンゴム（ＮＢＲ）のラテックス、エチレンプロ
ピレンジエンモノマ（ＥＰＤＭ）のラテックスなど）等
の疎水性ポリマー；カルボキシメチルセルロース（ＣＭ
Ｃ）、メチルセルロース（ＭＣ）、ヒドロキシプロピル
メチルセルロース（ＨＰＭＣ）、ポリアクリル酸塩（例
えばポリアクリル酸ナトリウム（ＳＰＡ））、ポリビニ
ルアルコール（ＰＶＡ）、ポリエチレンオキシド、アク
リル酸とビニルアルコールとの共重合体、アクリル酸塩
とビニルアルコールとの共重合体、マレイン酸とビニル
アルコールとの共重合体等の親水性ポリマー；を挙げる
ことができる。前記結着剤は、前述した種類の高分子か
ら選ばれる１種以上から形成することができる。中で
も、アクリル酸塩とビニルアルコールとの共重合体を用
いるのは、ペーストの分散安定性が高くなり、電極の強
度が向上されるため、好適である。

【００１７】前記結着剤の添加量は、水素吸蔵合金１０
０重量部に対して０．１重量部〜５重量部にすることが
好ましい。前記ペーストは、水素吸蔵合金粉末間及び集
電体との導通を向上させるために導電性粉末を含むこと
を許容する。前記導電性粉末としては、例えば、カーボ
ンブラック、黒鉛、アセチレンブラック等を挙げること
ができる。

【００１８】かかる導電性粉末は、ペースト中に前記水
素吸蔵合金１００重量部に対して０．１〜４重量部の範
囲で添加することが好ましい。より好ましい導電性粉末
の配合割合は、前記水素吸蔵合金１００重量部に対して
０．１〜２重量部の範囲である。

【００１９】前記集電体としては、例えば、パンチドメ
タル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケルネ
ットなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、ス
ポンジ状金属基板などの三次元基板を挙げることができ
る。

【００２０】前記撥水性を有する粒子は、水に対する接
触角が９５度以上であることが好ましい。水に対する接
触角を９５度未満にすると、撥水性が低いため、少量で
電極表面に十分な撥水性を付与することが困難になる恐
れがある。また、水に対する接触角の大きさに比例して
粒子の撥水性は高くなるため、前記撥水性粒子の水に対
する接触角は大きければ大きい程好ましい。水に対する
接触角が９５度以上の撥水性粒子としては、例えば、前
記接触角が１０８度のポリテトラフルオロエチレン（Ｐ
ＴＦＥ）、前記接触角が１１５度のＰＦＡ、前記接触角
が１１５度のＦＥＰ等の水に対する接触角が９５度以上
の高分子樹脂からなる粒子を挙げることができる。

【００２１】前記撥水性粒子の水に対する接触角を９５
度以上にすることによって、少量で十分な撥水性を水素
吸蔵合金電極に付与することができる。従って、撥水性
粒子の付着により前記電極中の水素吸蔵合金の反応面積
が低下させることなく、撥水性が高く、かつ高容量な水
素吸蔵合金電極を提供することができる。このような水
素吸蔵合金電極を負極としてアルカリ二次電池に組み込
むと、高容量で、かつ酸素ガス吸収性能が高い負極を実
現することができるため、前記二次電池は放電容量及び
充放電サイクル寿命を大幅に向上することができる。

【００２２】前記撥水性を有する粒子の水素吸蔵合金電
極表面への付着量は、少なすぎると水素吸蔵合金電極の
ガス吸収性能を高めることが困難になる恐れがある。一
方、前記付着量が多すぎると水素吸蔵合金電極中の水素
吸蔵合金の反応面積が低減して電極容量が低下する恐れ
がある。従って、前記付着量はこれらのことを考慮して
設定することが好ましい。

【００２３】前記電極のポロシティ（多孔度）は、１０
〜２５体積％にすることが好ましい。これは次のような
理由によるものである。前記ポロシティを１０体積％未
満にすると、このような電極は電解液を保持する空隙が
少なく、水素吸蔵合金の水素の吸蔵・放出反応に支障を
きたす恐れがある。一方、前記ポロシティが２５体積％
を越えると、このような電極は必要以上に電解液を吸収
する恐れがある。この電極を負極として二次電池に組み
込むと、セパレータの電解液枯渇を招くため、前記二次
電池の内部抵抗が上昇し、充放電サイクル寿命が低下す
る恐れがある。より好ましいポロシティは１２〜２０体
積％であり、更に好ましいポロシティは１４〜１８体積
％である。

【００２４】かかる水素吸蔵合金電極は、例えば、次に
示す方法によって作製することができる。まず、水素吸
蔵合金及び高分子結着剤を含むペーストを調製した後、
前記ペーストを集電体に充填し、これを乾燥させた後、
加圧成形を施す。前記ペーストが充填された集電体の表
面に撥水性を有する粉体を静電粉体塗装によって塗着す
ることにより表面に純粋な撥水性粒子が均一に付着され
た水素吸蔵合金電極を作製する。

【００２５】前記静電粉体塗装は、撥水性を有する粉体
に高電圧（例えば１〜８０ＫＶ）を印加することにより
プラスに帯電させ、これを水素吸蔵合金を含むためにや
やマイナスを帯びている前記ペーストが充填された集電
体に噴霧し、静電引力によって付着させる方法をいう。

【００２６】以下、前述した水素吸蔵合金電極を負極と
して組み込んだアルカリ二次電池を図１を参照して説明
する。有底円筒状の容器１内には、正極２とセパレータ
３と負極としての前記水素吸蔵合金電極４とを積層して
スパイラル状に捲回することにより作製された電極群５
が収納されている。前記負極４は、前記電極群５の最外
周に配置されて前記容器１と電気的に接触している。ア
ルカリ電解液は、前記容器１内に収容されている。中央
に孔６を有する円形の封口板７は、前記容器１の上部開
口部に配置されている。リング状の絶縁性ガスケット８
は、前記封口板７の周縁と前記容器１の上部開口部内面
の間に配置され、前記上部開口部を内側に縮径するカシ
メ加工により前記容器１に前記封口板７を前記ガスケッ
ト８を介して気密に固定している。正極リード９は、一
端が前記正極２に接続、他端が前記封口板７の下面に接
続されている。帽子形状をなす正極端子１０は、前記封
口板７上に前記孔６を覆うように取り付けられている。
ゴム製の安全弁１１は、前記封口板７と前記正極端子１
０で囲まれた空間内に前記孔６を塞ぐように配置されて
いる。中央に穴を有する絶縁材料製の押え板１２は、前
記正極端子１０上に前記正極端子１０の突起部が前記穴
から突出されるように配置されている。外装チューブ１
３は、前記押え板１２の周縁、前記容器１の側面及び前
記容器１の底部周縁を被覆している。

【００２７】次に、前記正極２、前記セパレータ３及び
前記アルカリ電解液について説明する。１）正極２この正極２は、正極活物質を含むペーストが集電体に充
填された構造を有するものが好ましい。

【００２８】前記正極は、例えば、正極活物質と導電性
材料と高分子結着剤と水とを含むペーストを調製した
後、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾燥し、プ
レスで加圧成形を施すことにより作製することができ
る。

【００２９】前記正極活物質としては、例えばニッケル
化合物を挙げることができる。前記ニッケル化合物とし
ては、水酸化ニッケル、亜鉛及びコバルトが共沈された
水酸化ニッケル、ニッケル酸化物等を挙げることができ
る。中でも、前記亜鉛及びコバルトが共沈された水酸化
ニッケルを用いるのが好ましい。

【００３０】前記導電性材料としては、例えば、コバル
ト化合物及び金属コバルトから選ばれる１種以上からな
るものを用いることができる。前記コバルト化合物とし
ては、例えば、水酸化コバルト（Ｃｏ（ＯＨ）₂ ）、一
酸化コバルト（ＣｏＯ）等を挙げることができる。特
に、水酸化コバルトか、一酸化コバルト、もしくは水酸
化コバルト及び一酸化コバルトの両方からなる導電材を
用いるのが好ましい。

【００３１】前記結着剤としては、前述した水素吸蔵合
金電極で説明した高分子から選ばれる１種以上から形成
することができる。中でも、疎水性ポリマーと親水性ポ
リマーからなる混合ポリマーを用いるのが好ましい。前
記疎水性ポリマーは、正極の強度を向上することができ
る。一方、前記親水性ポリマーは、ペーストに流動性を
付与することができる。特に、疎水性ポリマーとしてポ
リテトラフルオロエチレンを、親水性ポリマーとしてカ
ルボキシメチルセルロース，メチルセルロース及びポリ
ビニルアルコールから選ばれる１種以上からなるものを
有する混合ポリマーを用いることがより好ましい。前記
カルボキシメチルセルロース、前記メチルセルロース、
前記ポリビニルアルコールは、優れたペースト流動性調
節剤である。なお、前記ポリエチレン、前記ポリプロピ
レン及び前記ポリテトラフルオロエチレンはディスパー
ジョンの形態で用いることができる。

【００３２】前記正極の集電体としては、例えば、ニッ
ケル、ステンレスのような金属や、ニッケルメッキが施
された樹脂等の耐アルカリ性材料から形成された網状、
スポンジ状、繊維状、もしくはフェルト状の金属多孔体
等を挙げることができる。２）セパレータ３前記セパレータとしては、例えば、ポリエチレン繊維製
不織布、エチレン−ビニルアルコール共重合体繊維製不
織布、ポリプロピレン繊維製不織布などのポリオレフィ
ン繊維製不織布に親水性官能基が付与されたものや、例
えばナイロン６，６などのポリアミド繊維製不織布を挙
げることができる。前記ポリオレフィン繊維製不織布に
親水性官能基を付与する方法としては、例えば、コロナ
放電処理、スルホン化処理、グラフト共重合、界面活性
剤や親水性樹脂の塗布などを挙げることができる。３）アルカリ電解液前記アルカリ電解液としては、例えば、水酸化ナトリウ
ム（ＮａＯＨ）の水溶液、水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）
の水溶液、水酸化カリウム（ＫＯＨ）の水溶液、ＮａＯ
ＨとＬｉＯＨの混合液、ＫＯＨとＬｉＯＨの混合液、Ｋ
ＯＨとＬｉＯＨとＮａＯＨの混合液等を用いることがで
きる。

【００３３】本発明の水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合
金及び高分子結着剤を含むペーストが集電体に充填され
た構造を有し、かつ表面に純粋な撥水性粒子が均一に付
着されている。前記撥水性粒子の表面には界面活性剤の
ような不純物が付着しておらず、さらに、前記電極表面
にも不純物が存在していない。したがって、前記電極は
表面の撥水性を均一に、かつ十分に向上することができ
る。

【００３４】本発明のアルカリ二次電池は、水素吸蔵合
金及び高分子結着剤を含むペーストが集電体に充填され
た構造を有し、かつ表面に純粋な撥水性粒子が均一に付
着された負極を備える。前記負極は表面の撥水性が均等
に、かつ十分に高いため、表面に三相界面を多量に形成
することができ、過充電時に正極から必然的に発生する
酸素ガスを迅速に吸収することができる。その結果、前
記負極を備えた二次電池は、過充電時においても内圧を
低く抑えることができるため、充放電サイクル寿命を向
上することができる。

【００３５】本発明の水素吸蔵合金電極の製造方法は、
水素吸蔵合金及び高分子結着剤を含むペーストを集電体
に充填する工程と、前記ペーストが充填された集電体の
表面に撥水性を有する粉体を静電粉体塗装によって塗着
する工程とを具備する。このような方法によると、電極
表面に純粋な撥水性粒子のみを均一に付着させることが
できるため、電極表面の撥水性を均等に、かつ十分に向
上させることができる。

【００３６】また、従来法のように撥水性粒子を含む懸
濁液を電極表面に塗布した後、乾燥させることによって
電極表面に撥水性を付与すると、この乾燥工程によって
前記負極の水素吸蔵合金が酸化され、水素吸蔵合金の劣
化を招く。さらに、前記乾燥工程によって電極の多孔度
が高くなるため、電極の電解液保持力が変動する。

【００３７】本発明に係る方法によると、乾燥工程が不
要であるため、水素吸蔵合金の酸化劣化を回避でき、電
極の多孔度を変動させることなく、さらには撥水処理を
簡素化しつつ、表面の電極表面の撥水性を均等に、かつ
十分に向上させることができる。

【００３８】また、本発明のアルカリ二次電池の製造方
法によれば、水素吸蔵合金と高分子結着剤とを含むペー
ストを集電体に充填する工程と、前記ペーストが充填さ
れた集電体の表面に撥水性を有する粉体を静電粉体塗装
によって塗着する工程とを具備する方法により負極を作
製する。このような方法で負極を作製すると、撥水処理
工程時に水素吸蔵合金が酸化劣化を受けることなく、さ
らに多孔度を変動させることなく、負極表面に純粋な撥
水性粒子のみを均一に付着させることができる。また、
撥水処理の際に乾燥工程が不要であるため、撥水処理を
簡素化することができる。従来法のように撥水処理の際
に乾燥工程が含まれていると、水素吸蔵合金が酸化劣化
を受けるばかりか、負極の多孔度が高くなる。多孔度が
高い負極はアルカリ電解液を必要以上に吸収し、セパレ
ータの電解液枯渇を招き、二次電池の充放電サイクル寿
命が低下する。従って、本発明に係る方法により作製さ
れた負極をアルカリ二次電池に組み込むと、前記負極
は、表面に十分な量の三相界面を形成することができる
ために過充電時の電池内圧上昇を抑制することができ、
かつ所望の多孔度を維持できるためにセパレータの電解
液枯渇を回避することができ、さらには酸化劣化を受け
ていない水素吸蔵合金を含むため、内圧上昇の抑制およ
び負極特性の改善との相乗効果で充放電サイクル寿命が
飛躍的に向上されたアルカリ二次電池を提供することが
できる。

【００３９】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。実施例１ランタン富化したミッシュメタルＬｍと、Ｎｉ、Ｃｏ、
Ｍｎ、Ａｌを組成がＬｍＮｉ_4.2 Ｃｏ_0.2 Ｍｎ_0.3 Ａｌ
_0.3 となるように秤量して混合し、高周波誘導炉で溶解
させ、冷却して水素吸蔵合金インゴットを作製した。前
記水素吸蔵合金インゴットを電気炉で熱処理した後、粉
砕した。得られた合金粉末粒１００重量部に対してアク
リル酸ナトリウムとビニルアルコールとの共重合体を
０．３重量部、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）
を０．１２５重量部及びポリテトラフルオロエチレンの
ディスパージョン（比重１．５，固形分６０ｗｔ％）を
固形分換算で２．５重量部とからなる高分子結着剤と、
導電性粉末としてのカーボンブラック１重量部と、水５
０重量部とを混練してペーストを調製した。このペース
トを集電体としてのパンチドメタルに塗布、乾燥した
後、ローラプレスで加圧成形を施した。

【００４０】次いで、塗装ガンの塗料収納容器内に撥水
性粉体としての水に対する接触角が１１５度のＰＦＡの
粉体を収納し、前記塗装ガンの先端に電圧を印加し、前
記粉体をプラスに帯電させ、これを前記ペーストが充填
された集電体の表面に噴射し、塗装することによってペ
ースト式負極を作製した。前記負極表面を観察したとこ
ろ、純粋なＰＦＡ粒子のみが均一に付着されていること
を確認できた。

【００４１】水酸化ニッケル粉末９０重量部に対して導
電剤として水酸化コバルト粉末１０重量部を添加し、さ
らに結着剤としてカルボキシメチルセルロース０．２５
重量部、ポリアクリル酸ナトリウム０．２５重量部及び
ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョンを固形
分換算で３重量部、水３０重量部を添加して混練するこ
とによりペーストを調製した。つづいて、このペースト
を集電体としてのニッケル繊維基板内に充填した後、乾
燥し、加圧成形することにより理論容量が約１１００ｍ
Ａｈのペースト式正極を組み立てた。

【００４２】前記負極と前記正極との間にポリアミド樹
脂繊維製不織布からなるセパレータを介在し、これを渦
巻状に捲回して電極群を作製した。前記電極群を圧力検
出器を付けたケースのＡＡサイズの空間に収納した後、
前記空間内にＫＯＨを主成分とするアルカリ電解液を収
容し、封口して図２に示す電池内圧測定用のモデルセル
を組み立てた。

【００４３】すなわち、各モデルセルはアクリル樹脂製
のケース本体２１とキャップ２２とからなる電池ケース
を備える。前記ケース本体２１の中心部には、ＡＡサイ
ズの電池の金属容器と同一の内径および高さを有する空
間２３が形成されている。前記空間２３内部には、前記
電極群２４及び前記電解液が収納されている。前記ケー
ス本体２１上には、前記キャップ２２がパッキング２５
およびＯリング２６を介してボルト２７およびナット２
８により気密に固定されている。前記キャップ２２に
は、圧力検出器２９が取り付けられている。負極からの
負極リード３０と正極からの正極リード３１は前記パッ
キング２５と前記Ｏリング２６との間を通して導出され
ている。実施例２撥水性を有する粉体として水に対する接触角が９２度の
ポリトリフルオロエチレンの粉体を用いたこと以外は、
実施例１と同様な方法によって前述した図２に示すモデ
ルセルを組み立てた。また、作製された負極表面を観察
したところ、純粋なポリトリフルオロエチレン粒子のみ
が均一に付着されていることを確認できた。実施例３撥水性を有する粉体として水に対する接触角が８１度の
ポリフッ化ビニリデンの粉体を用いたこと以外は、実施
例１と同様な方法によって前述した図２に示すモデルセ
ルを組み立てた。また、作製された負極表面を観察した
ところ、純粋なポリフッ化ビニリデン粒子のみが均一に
付着されていることを確認できた。比較例１負極表面に撥水処理を施さなかったこと以外は、実施例
１と同様な方法によって前述した図２に示すモデルセル
を組み立てた。比較例２負極表面に施す撥水処理を次に説明する方法によって行
ったこと以外は、実施例１と同様な方法によって前述し
た図２に示すモデルセルを組み立てた。

【００４４】実施例１と同様な方法によってペースト調
製、集電体への充填、乾燥、加圧成形を行ってペースト
が充填された集電体を得た。水に対する接触角が１０８
度のポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）のディス
パージョンを前記ペーストが充填された集電体に塗布し
た後、これを８０℃で乾燥することにより負極を作製し
た。得られた負極表面を観察したところ、ＰＴＦＥ粒子
の表面には前記界面活性剤が付着しており、またＰＴＦ
Ｅ粒子の分布に偏りがあった。

【００４５】得られた実施例１〜３及び比較例１〜２の
モデルセルについて、０．１ＣｍＡで１５時間充電した
後、更に１ＣｍＡで１．５時間充電し、１Ａで０．８Ｖ
まで放電する充放電サイクルを繰り返し、電池内圧が２
０ｋｇ／ｃｍ² に達したときのサイクル数を測定し、そ
の結果を下記表１に示す。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１から明らかなように、表面に撥水性を
有する粉体が静電粉体塗装によって塗着され、表面に純
粋な撥水性粒子のみが均一に付着された負極を備える実
施例１〜３のモデルセルは、比較例１〜２に比べて電池
内圧が２０ｋｇ／ｃｍ² に達するまでのサイクル数が長
いことがわかる。

【００４８】これに対し、撥水処理を施していない負極
を備える比較例１のモデルセルは、負極の酸素ガス吸収
性能が劣り、充放電サイクルの進行に伴って内圧が上昇
し、サイクル寿命が短くなった。また、表面に撥水性粒
子を含む懸濁液を塗布し、これを乾燥することによって
撥水処理が施された負極を備える比較例２のモデルセル
は、撥水性粒子の表面に界面活性剤が残留し、前記撥水
性粒子の分布が不均一になり、そのうえ水素吸蔵合金が
酸化劣化を受けたためにサイクル寿命が短くなった。

【００４９】

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、表
面の撥水性が均等に、かつ十分に高められた水素吸蔵合
金電極を提供することができる。また、本発明によれ
ば、過充電時に正極から必然的に発生する酸素ガスを迅
速に吸収する負極を備え、過充電時においても内圧が低
く保たれ、充放電サイクル寿命が向上されたアルカリ二
次電池を提供することができる。

【００５０】更に、本発明によれば、水素吸蔵合金の酸
化劣化及び多孔度の変動を招くことなく、表面の撥水性
を均等に、かつ十分に向上できる水素吸蔵合金電極の製
造方法を提供することができる。

【００５１】また、本発明によれば、水素吸蔵合金の酸
化劣化がなく、所望の多孔度を維持し、高い酸素ガス吸
収性能を有する負極を備え、過充電時おいても内圧が低
く保たれ、セパレータの電解液枯渇が回避され、充放電
サイクル寿命が飛躍的に向上されたアルカリ二次電池の
製造方法を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る方法により製造されたアルカリ二
次電池を示す部分切欠した斜視図。

【図２】実施例において使用される電池内圧測定用のモ
デルセルを示す断面図。

【符号の説明】

１…容器、２…正極、３…セパレータ、４…負極、５…
電極群、７…封口板。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】水素吸蔵合金及び高分子結着剤を含むペ
ーストが集電体に充填された構造を有する水素吸蔵合金
電極において、前記電極は表面に純粋な撥水性粒子が均
一に付着されていることを特徴とする水素吸蔵合金電
極。
【請求項２】正極と、水素吸蔵合金及び高分子結着剤
を含むペーストが集電体に充填された構造を有する負極
と、前記正極と前記負極との間に介在されるセパレータ
と、アルカリ電解液とを具備したアルカリ二次電池にお
いて、前記負極は表面に純粋な撥水性粒子が均一に付着されて
いることを特徴とするアルカリ二次電池。
【請求項３】水素吸蔵合金及び高分子結着剤を含むペ
ーストを集電体に充填する工程と、前記ペーストが充填された集電体の表面に撥水性を有す
る粉体を静電粉体塗装によって塗着する工程とを具備す
ることを特徴とする水素吸蔵合金電極の製造方法。
【請求項４】正極と、負極と、前記正極と前記負極と
の間に介在されるセパレータと、アルカリ電解液とを具
備したアルカリ二次電池の製造方法において、前記負極は、水素吸蔵合金と高分子結着剤とを含むペー
ストを集電体に充填する工程と、前記ペーストが充填さ
れた集電体の表面に撥水性を有する粉体を静電粉体塗装
によって塗着する工程とを具備する方法により作製され
ることを特徴とするアルカリ二次電池の製造方法。