JPH09320576A - 水素吸蔵合金電極及び密閉形ニッケル−水素蓄電池 - Google Patents
水素吸蔵合金電極及び密閉形ニッケル−水素蓄電池Info
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- JPH09320576A JPH09320576A JP8139230A JP13923096A JPH09320576A JP H09320576 A JPH09320576 A JP H09320576A JP 8139230 A JP8139230 A JP 8139230A JP 13923096 A JP13923096 A JP 13923096A JP H09320576 A JPH09320576 A JP H09320576A
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- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
初期電池内圧の低減したニッケル−水素蓄電池を提供す
ることを目的とする。 【解決手段】 酸性水溶液で表面処理を行った水素吸蔵
合金を備えた水素吸蔵合金電極において、前記水素吸蔵
合金電極の表面に非撥水性ガス吸収層を設けたことを特
徴とする。
Description
料として備えた水素吸蔵合金電極及びニッケル−水素蓄
電池に関する。
覚ましく、今後もますます加速する傾向にある。これに
伴い、電子機器のポータブル化やコードレス化が進むと
同時に、これらの機器の電源として、小型で軽量でかつ
高エネルギー密度の高性能二次電池の開発が強く望まれ
ている。そこで、負極に水素吸蔵合金を用いたニッケル
−水素蓄電池は、ニッケルカドミウム蓄電池や鉛蓄電池
等よりも高容量で高密度の上、クリーンな電源として最
近特に注目されている。
性を向上させるために、酸処理を施した水素吸蔵合金
が、負極材料として用いられている。例えば、特開平7
−73878号公報には、充放電サイクル初期の高率放
電特性、低温放電特性及び充放電サイクル寿命特性の優
れたニッケル−水素蓄電池を得るために、不均一歪みが
3.5×10-3以下の水素吸蔵合金を、pH値が0.5
〜3.5の酸性水溶液によって表面処理することが開示
されている。
すると、合金表面にニッケル等の単離層が生成するため
に、反応性が向上し、高率放電特性やサイクル寿命特性
が向上する。しかしながら、同時に表面に水酸化物層が
形成されるために初充電時の電池内圧が高くなるという
問題があった。
であり、酸処理による高率放電特性及びサイクル寿命特
性向上の効果を維持しつつ、初期電池内圧を抑制したニ
ッケル−水素蓄電池を提供しようとすることを本発明の
課題とする。
極では、酸性水溶液で表面処理を行った水素吸蔵合金を
備えた水素吸蔵合金電極において、前記水素吸蔵合金電
極の表面に非撥水性ガス吸収層を設けたことを特徴とす
る。
池では、ニッケル正極と、酸性水溶液で表面処理を行っ
た水素吸蔵合金を備えた水素吸蔵合金電極の表面に非撥
水性ガス吸収層を形成した水素吸蔵合金負極と、アルカ
リ電解液とを備えたことを特徴とする。
物が除去され、表面にNiリッチ層が形成し、反応性が
向上するために高率放電特性及びサイクル寿命特性が向
上する。一方、酸処理することにより、同時に希土類元
素の水酸化物層が生成するため、酸処理を行わない未処
理合金と比べて、初期電池内圧が高くなる。
吸蔵合金を備えた電極の表面に、炭素粉末、ニッケル粉
末、コバルト粉末の中から選ばれた少なくとも1種以上
含有する非撥水性ガス吸収層を設けることにより、合金
表面と電解液とが充分に接触し、充電効率の低下を抑制
できるために、水素の発生を抑制することができる。
とができる。
表面と電解液との接触角が90°以下であることをい
う。
の自由表面が固体表面に接する場所で液面と固体面との
なす角(液の内部にある角をとる)をいう。
o:Al:Mnの各金属元素を1:3.4:0.8:
0.2:0.6の割合となるように市販の金属元素を秤
量し、高周波溶解炉で溶融し、鋳型に流し込むことによ
り、組成式MmNi3.4Co0.8Al0.2Mn0.6で表され
る水素吸蔵合金鋳塊を作製した。これを1000℃で1
0時間熱処理を行った。 [合金の粉砕]前記のように作製した水素吸蔵合金鋳塊
1kgに水を1リットルを加え、ボールミルで粉砕し、
平均粒径が50μmになるように粉砕した。 [酸処理]前記の様に平均粒径が50μmになるように
湿式で粉砕した合金に対して、pH値が1.0の塩酸溶
液で酸処理を行った後純水で充分洗浄を行い、水素吸蔵
合金a1を作製した。 [電極の作製]前記合金a1を乾燥せずに結着剤として
ポリビニルピロリドン(以下PVPと云う)を合金重量
に対して0.6wt%、ポリエチレンオキサイドを合金
重量に対して0.5wt%加えてペーストを作製した。
このペーストをパンチングメタルからなる集電体の両面
に圧着後、プレスしてベース電極を作製した。その後、
このベース電極の表面に、炭素粉末と結着剤としてのP
VPとの混合物をローラーにより塗布して、炭素粉末を
主とする非撥水性層を形成した。このように作製した電
極を本発明水素吸蔵合金電極A1と称する。 (実施例2)前記実施例1における[電極の作製]工程
において、前記ベース電極の表面に炭素粉末の代わりに
ニッケル粉末を主とする非撥水性層を形成した以外は、
前記実施例1と同様にして本発明水素吸蔵合金電極A2
を作製した。
じ酸処理合金a1である。 (実施例3)前記実施例1における[電極の作製]工程
において、前記ベース電極の表面に炭素粉末の代わりに
コバルト粉末を主とする非撥水性層を形成した以外は、
前記実施例1と同様にして本発明水素吸蔵合金電極A3
を作製した。
じ酸処理合金a1である。 (比較例1)酸処理及び非撥水性層の形成を行わない以
外は、前記実施例1と同様にして比較水素吸蔵合金電極
X1を作製した。
と称する。 (比較例2)酸処理を行わない以外は、前記実施例1と
同様にして比較水素吸蔵合金電極X2を作製した。
じ未酸処理合金x1である。 (比較例3)酸処理を行わず、また前記ベース電極の表
面にポリテトラフルオロエチレン粉末(以下PTFEと
云う)を主とする撥水性層を形成した以外は、前記実施
例1と同様にして比較水素吸蔵合金電極X3を作製し
た。
じ未酸処理合金x1である。 (比較例4)酸処理を行わず、また前記ベース電極の表
面にPTFEと炭素粉末との混合物層を形成した以外
は、前記実施例1と同様にして比較水素吸蔵合金電極X
4を作製した。
じ未酸処理合金x1である。 (比較例5)前記ベース電極の表面に炭素粉末を主とす
る非撥水性層の形成を行わない以外は、前記実施例1と
同様にして比較水素吸蔵合金電極X5を作製した。
じ酸処理合金a1である。 (比較例6)前記ベース電極の表面に炭素粉末を主とす
る非撥水性層の形成の代わりに、PTFEを主とする撥
水性層の形成を行った以外は、前記実施例1と同様にし
て比較水素吸蔵合金電極X6を作製した。
じ酸処理合金a1である。 (比較例7)前記ベース電極の表面に炭素粉末を主とす
る非撥水性層の形成の代わりに、PTFE及び炭素粉末
からなる混合物層の形成を行った以外は、前記実施例1
と同様にして比較水素吸蔵合金電極X7を作製した。
じ酸処理合金a1である。
末a1を1g、導電剤としてカルボニルニッケルを1.
2g、及び結着剤としてPTFE粉末0.2gを加え、
混練して合金ペーストを調整し、この合金ペーストをニ
ッケルメッシュで包みプレス加工することにより電極を
作製した。この電極より充分大きな容量を持つ焼結式ニ
ッケル極を密閉容器に配置し、電解液として水酸化カリ
ウム水溶液を過剰量入れて試験セルを作製した。
同様にして、試験セルを作製した。 [高率放電特性]前記試験セルを用いて、下記の条件で
充放電を行い、活性度を測定した。最初に合金1gあた
り50mAの電流値で8時間充電し、1時間休止をおい
て、合金1gあたり200mAの電流値で放電終止電圧
が1.0Vに達するまで放電し、このときの放電容量を
CHとした。この後、1時間休止をおいて、即ち、電圧
を復帰させて、合金1gあたり50mAの電流値で放電
終止電圧が1.0Vに達するまで放電し、このときの放
電容量をCLとした。
H/(CH+CL)×100を使用して行った。この結果
を下記表1に示す。
酸性水溶液で表面処理を行うことにより、高率放電特性
が未処理のものより優れていることがわかる。
が除去され、合金の表面にニッケルリッチ層が生成し、
比表面積が大きくなるために反応性が向上したためであ
ると考えられる。
金電極A1〜A3及び比較水素吸蔵合金電極X1〜X7
と、公知の焼結式ニッケル極とを、不織布からなるセパ
レータを介して捲回し、電極群を作製した。この電極群
を外装缶に挿入し、さらに30重量%の水酸化カリウム
水溶液を上記外装缶に注液した後、外装缶を密閉するこ
とにより理論容量が1000mAhの密閉形ニッケル−
水素蓄電池を各々作製した。 [特性試験] 初期充電時内圧 前記のように作製した活性化を行う前の密閉形ニッケル
−水素蓄電池を以下の条件で充電を行った時の電池内圧
を測定し、その結果を下記表2に示す。
先ず、下記の条件で充放電を室温で3サイクル行い、電
池の活性化を行った。
間 放電:200mA 放電終止電圧1.0V、休止:1時
間 次に、下記の条件で充放電を行い、放電容量が500m
Ah以下になった時点を電池寿命とし、これに至るまで
のサイクル数を測定し、この結果を下記表2に示す。
時間 放電:1500mA、放電終止電圧1.0V、休止:1
時間 また、各水素吸蔵合金電極の表面に水滴を落下させて、
そのときの水滴の接触角を測定し、その結果についても
下記表2に示す。
酸性水溶液で表面処理を行うことにより、サイクル寿命
特性が未処理のものより優れていることがわかる。
ことにより、合金の反応性が向上したためであると考え
られる。
るために、未酸処理と比べて初期電池内圧が高くなる。
(比較電極X1と比較電極X5との比較) そこで、本発明電極A1〜A3の様に、酸処理を行った
水素吸蔵合金を備えた電極の表面に、炭素粉末、ニッケ
ル粉末、コバルト粉末の中から選ばれた少なくとも1種
以上含有した非撥水性ガス吸収層を設けることにより、
サイクル寿命特性が優れると共に、初期電池内圧の上昇
が抑制されていることがわかる。
及び比較電極X7)では、合金の表面と電解液との接触
角が大きくなりその接触面積が小さくなるために、充電
効率が低下し、水素発生が生じ、初期電池内圧が上昇し
たものと考えられる。
PVPを用いたが、これに限らず、例えば、ポリエチレ
ンオキサイド、ポリビニルアルコール等の親水性の糊料
でも同様の効果が得られる。
うに、本発明によれば、高率放電特性及びサイクル寿命
特性に優れ、初期電池内圧の低減したニッケル−水素蓄
電池を得ることができ、その工業的価値は高い。
Claims (4)
- 【請求項1】 酸性水溶液で表面処理を行った水素吸蔵
合金を備えた水素吸蔵合金電極において、前記水素吸蔵
合金電極の表面に非撥水性ガス吸収層を設けたことを特
徴とする水素吸蔵合金電極。 - 【請求項2】 前記非撥水性ガス吸収層は、炭素粉末、
ニッケル粉末、コバルト粉末の中から選ばれた少なくと
も1種以上含有することを特徴とする請求項1記載の水
素吸蔵合金電極。 - 【請求項3】 ニッケル正極と、酸性水溶液で表面処理
を行った水素吸蔵合金を備えた水素吸蔵合金電極の表面
に非撥水性ガス吸収層を形成した水素吸蔵合金負極と、
アルカリ電解液とを備えたことを特徴とする密閉形ニッ
ケル−水素蓄電池。 - 【請求項4】 前記非撥水性ガス吸収層は、炭素粉末、
ニッケル粉末、コバルト粉末の中から選ばれた少なくと
も1種以上含有することを特徴とする請求項3記載の密
閉形ニッケル−水素蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP13923096A JP3547905B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 水素吸蔵合金電極及び密閉形ニッケル−水素蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP13923096A JP3547905B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 水素吸蔵合金電極及び密閉形ニッケル−水素蓄電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09320576A true JPH09320576A (ja) | 1997-12-12 |
JP3547905B2 JP3547905B2 (ja) | 2004-07-28 |
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ID=15240519
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP13923096A Expired - Lifetime JP3547905B2 (ja) | 1996-05-31 | 1996-05-31 | 水素吸蔵合金電極及び密閉形ニッケル−水素蓄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3547905B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1294040A2 (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery and production method thereof |
CN107430941A (zh) * | 2015-03-06 | 2017-12-01 | 日东电工株式会社 | 氢气排出膜 |
-
1996
- 1996-05-31 JP JP13923096A patent/JP3547905B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP1294040A2 (en) * | 2001-09-14 | 2003-03-19 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery and production method thereof |
EP1294040A3 (en) * | 2001-09-14 | 2007-06-27 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Non-aqueous electrolyte secondary battery and production method thereof |
US7767339B2 (en) | 2001-09-14 | 2010-08-03 | Panasonic Corporation | Production method of non-aqueous electrolyte secondary battery |
CN107430941A (zh) * | 2015-03-06 | 2017-12-01 | 日东电工株式会社 | 氢气排出膜 |
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