JPH1012228A - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents

水素吸蔵合金電極

Info

Publication number
JPH1012228A
JPH1012228A JP8241299A JP24129996A JPH1012228A JP H1012228 A JPH1012228 A JP H1012228A JP 8241299 A JP8241299 A JP 8241299A JP 24129996 A JP24129996 A JP 24129996A JP H1012228 A JPH1012228 A JP H1012228A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen storage
storage alloy
electrode
polymer
hydrogen
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP8241299A
Other languages
English (en)
Inventor
Yuichi Hamada
裕一 濱田
Yoshihiro Kubota
芳宏 久保田
Yasuhito Sugahara
泰人 須ヶ原
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.)
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Shin Etsu Chemical Co Ltd filed Critical Shin Etsu Chemical Co Ltd
Priority to JP8241299A priority Critical patent/JPH1012228A/ja
Priority to US08/916,364 priority patent/US5965294A/en
Priority to DE69701342T priority patent/DE69701342T2/de
Priority to EP97306460A priority patent/EP0825660B1/en
Publication of JPH1012228A publication Critical patent/JPH1012228A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 アルカリ蓄電池の電池内圧の抑制に優れると
共に、製造適性にも優れた水素吸蔵合金電極を提供する
こと。 【解決手段】 導電性金属支持体表面上に、電気化学的
に水素を吸蔵・放出する水素吸蔵合金粉末と少量のバイ
ンダーからなる水素吸蔵合金層を設けてなる水素吸蔵合
金電極であって、前記水素吸蔵合金層の表面に、非晶質
の、パーフルオロブテニルビニルエーテルの重合体、パ
ーフルオロアリルビニルエーテルの重合体、及び、テト
ラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,2−ジメチル
−1,3−ジオキソールとの共重合体から成る群の中か
ら選択される少なくとも1種のフッ素系ポリマーを溶解
させて成る撥水剤が、塗布されてなることを特徴とする
水素吸蔵合金電極。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ蓄電池の負
極として使用される、水素を可逆的に吸蔵及び放出する
ことができる水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵合金電極に
関し、特に電池内圧の抑制に適した水素吸蔵合金電極に
関する。
【0002】
【従来技術】周知の如く、蓄電池としては、従来からニ
ッケル−カドミウム電池及び鉛電池が使用されている。
しかしながら、近年、蓄電池の用途の拡大に伴い、より
軽量且つ高容量でエネルギー密度の高い蓄電池の開発が
切望されている。そこで、最近においては、水素吸蔵合
金の水素の吸蔵及び放出能を利用した水素吸蔵合金を負
極とし、水素化ニッケルを正極とする金属−水素アルカ
リ電池が注目を集めている。
【0003】このニッケル水素アルカリ蓄電池では、充
電の際に、水素吸蔵合金電極がアルカリ中の水を電気分
解し、発生した水素ガスを吸蔵する。一方、放電の際に
は、水素ガスを放出するとともにこれを酸化して水に戻
す。しかしながら、急速充電するために過充電すると、
正極から酸素ガスが発生するとともに、負極からも水素
ガスが発生するので電池内圧が上昇する。
【0004】そこで、負極の充電可能容量を正極の容量
より大きくし、充電時に酸素ガスを優先的に発生させ、
この酸素ガスを負極で発生した水素ガスと負極面で反応
させて水とすることにより、電池内圧の上昇を抑制する
ことが提案された。しかしながら、負極の容量を大きく
すると、過充電時の電池内圧の上昇を抑制することはで
きるものの、電池内に占める正極の体積を相対的に小さ
くする必要があるため、結果として電池容量が減少する
という欠点があった。
【0005】この欠点を解決するため、電極表面にフッ
素系の撥水剤を被覆することにより、極板の表面に、気
体、液体及び固体の三相界面を形成させ、水素ガスの吸
蔵性を改善することが提案されているが(特開平2−2
50260号公報、及び特開平2−291665号公
報)、この場合には、ポリ4フッ化エチレンまたは4フ
ッ化エチレンと6フッ化プロピレンとの共重合体樹脂等
の、溶媒に溶けない樹脂を使用し、ディスパージョンと
して扱うため、塗着及び乾燥工程に手間がかかるという
欠点があった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、溶媒に可溶な非晶質のフッ素系樹脂を用いて、簡便
に、気体、液体及び固体の三相界面を形成させることに
ついて検討したところ、特殊なフッ素系撥水剤を用いた
場合には、極めて良好な結果を得ることができることを
見いだし、本発明に到達した。従って本発明の目的は、
アルカリ蓄電池の電池内圧の抑制に優れると共に、製造
適性にも優れた水素吸蔵合金電極を提供することにあ
る。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の目的は、
導電性金属支持体表面上に、電気化学的に水素を吸蔵・
放出する水素吸蔵合金粉末と少量のバインダーからなる
水素吸蔵合金層を設けてなる水素吸蔵合金電極であっ
て、前記水素吸蔵合金層の表面に、非晶質の、パーフル
オロブテニルビニルエーテルの重合体、パーフルオロア
リルビニルエーテルの重合体、及び、テトラフルオロエ
チレンとパーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジ
オキソールとの共重合体から成る群の中から選択される
少なくとも1種のフッ素系ポリマーを溶解させて成る撥
水剤が、塗布されてなることを特徴とする水素吸蔵合金
電極によって達成された。
【0008】本発明で使用する導電性金属支持体は、パ
ンチングメタル、発泡ニッケル等の公知の材料の中から
適宜選択することができる。本発明で使用する水素吸蔵
合金は特に限定されるものではなく、水素吸蔵合金電極
に従来から使用されている、公知の水素吸蔵合金の中か
ら適宜選択して使用することができるが、安価である上
量産に適しているという観点から、ミッシュメタル(M
m)を主原料とするものを使用することが好ましい。
【0009】MmはCaCu5 型結晶構造を有するLa
Ni5 系合金におけるLaの一部を、Ce、Pr、Nd
その他の希土類元素によって置換した希土類元素の混合
物であり、例えばCe50重量%、La30重量%、N
d15重量%、及びその他の希土類元素5重量%からな
る。
【0010】本発明で使用するパーフルオロブテニルビ
ニルエーテルの重合体は下記化1で表され、パーフルオ
ロアリルビニルエーテルの重合体は下記化2で表され、
テトラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,2−ジメ
チル−1,3−ジオキソールとの共重合体は、下記化3
で表される。本発明においては、水素吸蔵合金と上記の
フッ素系ポリマーとの接着性の観点から、特に、上記フ
ッ素系ポリマーとして、アミノ基、水酸基、カルボニル
基、カルボキシル基、エステル等の極性基、好ましく
は、カルボキシル基及び/又はエステル結合を有するも
のを使用することが好ましい。
【0011】
【化1】
【化2】
【化3】
【0012】水素吸蔵合金層は、水素吸蔵合金粉末に、
公知の如く、固形分で0.3〜5重量%となるようにポ
リビニルアルコール等の公知のバインダーの水溶液を添
加して混練し、得られたペーストを導電性支持体表面に
塗布・乾燥した後加圧して設けるか、前記ペーストを用
いて予め作製したシートを、導電性金属支持体表面に圧
着して設ける。
【0013】水素吸蔵合金層の厚みは、0.3〜0.6
mmであることが好ましい。本発明における撥水剤の塗
布量は、導電性支持体の全表面に対し、0.001〜5
mg/cm2 の範囲とすることが好ましく、特に、0.
01〜1.0mg/cm2 の範囲とすることが好まし
い。0.001mg/cm2 より少ない場合には撥水剤
の効果が少く、逆に、5.0mg/cm2 より多い場合
には、電極内における水素の拡散が悪くなる。
【0014】撥水剤の塗布は、撥水剤をパーフルオロテ
トラヒドロフランやパーフルオロトリブチルアミン等の
有機溶剤に溶解した後、必要に応じて希釈し、公知の方
法によって塗布すれば良いが、特に、スプレーによっ
て、撥水剤が点在するように塗布することが好ましい。
【0015】
【発明の実施の形態】本発明の水素吸蔵合金電極は、導
電性金属支持体表面に、公知の方法によって、水素吸蔵
合金粉末と少量のバインダーからなる水素吸蔵合金層を
設けた後、該水素吸蔵合金層表面に、スプレー等によ
り、パーフルオロブテニルビニルエーテル重合体の溶
液、パーフルオロアリルビニルエーテル重合体の溶液、
及び/又は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ−
2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールとの共重合体
溶液を塗布・乾燥することによって得ることができる。
【0016】
【発明の効果】本発明の電極は、密閉型2次電池の充電
時、特に急速充電時においても電池内圧の上昇が少く、
長期にわたり安定なガス吸収特性を示すので、これを用
いることによって、高容量で急速充電が可能な電池が得
られる。また、撥水剤は、溶液塗布なので、製造は極め
て容易である。
【0017】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。 実施例1.Mm1.0に対してNi、Co、Mn及びA
lが原子比で各々3.75:0.75:0.20:0.
30の原子比となるように各々の金属を坪量し、高周波
溶解炉を用いて合金を作製し、熱処理を行った後冷却
し、得られた合金を機械的に粉砕して水素吸蔵合金粉末
を得た。
【0018】得られた水素吸蔵合金粉末に対して3重量
%のポリビニルアルコールの水溶液を用いてペースト状
にし、このペーストを多孔度94〜96%の発泡ニッケ
ル多孔体内へ均一に充填し、乾燥した後加圧形成して負
極板とした。この極板の表面に、スプレーを用いて、種
々の量の撥水剤(パーフルオロブテニルビニルエーテル
重合体)を塗布し、表1に示すa〜hの水素吸蔵合金電
極を作製した。また比較のため撥水剤を塗布しない電極
iも作製した。
【0019】
【表1】
【0020】尚、上記のパーフルオロブテニルビニルエ
ーテル重合体は、下記のようにして製造された。ジャー
ナル・オブ・オーガニックケミストリー、第34巻、1
841頁(1969)に記載された、製法に準じて作製
したパーフルオロブテニルビニルエーテル 10gと、
ビスパーフルオロブチリルパーオキサイド 0.020
gをステンレス製の振盪管に入れた後、この管を閉じて
約−50℃に冷却した。
【0021】系内のガスを排気し、N2 ガスで置換する
操作を3回繰返し、室温にてこの管を約3日間振盪し
た。その後アセトンを挿入し、沈澱物をアセトンにて2
回洗浄した後、100℃で加熱真空乾燥して固形の重合
体を得た。NMR分析により、パーフルオロブテニルビ
ニルエーテルが含まれる重合体であることが確認され
た。また、この重合体のガラス転移温度は107℃であ
った。
【0022】前記の電極a〜iに対して、正極には公知
の焼結式ニッケル正極、セパレータとしてポリアミド不
織布、電解液に6Nの水酸化カリウム水溶液を使用し
て、公称容量2,000mAhのサブCサイズの密閉電
池A〜Iを構成し、充電中の電池内圧を測定した。
【0023】充電条件は初期1〜20サイクルは0.2
Cで公称容量の150%、20〜40サイクルは0.5
Cで150%、40サイクル目以降は1.0Cで150
%行った。また、放電はすべて0.2Cで放電電圧の
1.0Vまで行った。この時の電池内圧を測定し、2
0、40、60サイクル目の各サイクルにおける最高内
圧の結果を表2に示した。
【0024】
【表2】
【0025】表2の結果から、撥水剤を電極表面に塗布
した電池A〜Hは、塗布しなかったIに比べ、電池内圧
が低くなりガス吸収特性が向上したことがわかる。また
表2の結果から、塗布量は0.01〜1.0mg/cm
2 の範囲が最適と考えられる。少ない場合には撥水性効
果が少く、多い場合には電極内へのガスの拡散が悪くな
るものと思われる。また5mg/cm2 以上塗布した場
合を走査型電子顕微鏡で観察すると、撥水剤が膜になっ
ていることがわかった。それに比べ5mg/cm2 以下
の塗布量では撥水剤が点在しており、ガス拡散を良好に
するためには、撥水剤が点在することが必要であること
が判明した。
【0026】実施例2.実施例1で使用したパーフルオ
ロブテニルビニル重合体の代わりに、下記のようにして
合成したテトラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,
2−ジメチル−1,3−ジオキソールの共重合体を使用
した他は、実施例1と全く同様にして、表3に示すj−
qの水素吸蔵合金電極を作製した。
【表3】
【0027】テトラフルオロエチレンとパーフルオロ−
2,2−ジメチル−1,3−オキソール共重合体の合
成;ステンレス製容器に250gの1,1,2−トリク
ロロ−1,2,2−トリフロオロエタンを入れ、次いで
15gの米国特許第3978030号記載のパーフルオ
ロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールと0.0
11gのパーフルオロプロピオニルパーオキサイドを入
れて溶解させた後、約−50℃に冷却した。次いで系内
の空気を脱気し、さらに3.66gのテトラフルオロエ
チレンを加えた後、約55℃に加熱して約4時間攪拌し
続けた。
【0028】再度冷却して排気を行った後、1,1,2
−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタンを蒸留
除去し、残った重合体を真空乾燥して固形物を得た。N
MR分析により、41.5モル%のテトラフルオロエチ
レンと58.5モル%のパーフルオロ−2,2−ジメチ
ル−1,3−ジオキソールが含まれる共重合体であるこ
とが確認された。また、この重合体のガラス転移温度は
118℃であった。
【0029】実施例1と同様にして、j〜qの水素吸蔵
合金電極の性能を評価した。結果は表4に示した通りで
ある。
【表4】
【0030】実施例3.実施例1で使用した撥水剤の代
わりに、極性基を有するパーフルオロブテニルビニルエ
ーテルであるサイトップCTXAタイプ(旭硝子株式会
社製の商品名)をパーフルオロ−2−ブチルテトラヒド
ロフランに溶解した撥水剤を使用した他は、実施例1と
全く同様にして、表5に示す如く、(a)p〜(h)p
の水素吸蔵合金電極を作製した。
【0031】
【表5】
【0032】前記の電極(a)p〜(h)pを負極と
し、実施例1と同様にして、公称容量2,000mAh
のサブCサイズの密閉電池Ap〜Hpを構成し、充電中
の電池内圧を測定した。充電条件及び放電条件も実施例
1と同様にしたときの電池内圧を測定し、20、40、
60サイクル目の各サイクルにおける最高内圧の結果を
表6に示した。
【0033】
【表6】 表6の結果から、撥水剤を電極表面に塗布した電池Ap
〜Hpは、塗布しなかった電池Iに比べ、電池内圧が低
くなりガス吸収特性が向上したことがわかる。
【0034】実施例4.実施例3で使用した、極性基を
有するパーフルオロブテニルビニル重合体の代わりに、
パーフルオロアリルビニルエーテルの共重合体で極性基
を有するものを使用した他は、実施例3と全く同様にし
て、表7に示す(j)p〜(q)pの水素吸蔵合金電極
を作製した。
【0035】
【表7】
【0036】実施例3と同様にして、密閉電池Jp〜Q
pを作製し、(j)p〜(q)pの水素吸蔵合金電極を
評価した結果は表8に示した通りである。
【表8】
【0037】実施例5.実施例3で使用した極性基を有
するパーフルオロブテニルビニルエーテル重合体の代わ
りに、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,2
−ジメチル−1,3−ジオキソールの共重合体であって
極性基を有するものを使用した他は、実施例3と全く同
様にして表9に示す(r)p〜(y)pの水素吸蔵合金
電極を作製した。
【0038】
【表9】
【0039】実施例3と同様にして、密閉電池Rp〜Y
pを作製し、(r)p〜(y)pの水素吸蔵合金電極を
評価した。結果は表10に示した通りである。
【表10】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性金属支持体表面上に、電気化学的に
    水素を吸蔵・放出する水素吸蔵合金粉末と少量のバイン
    ダーからなる水素吸蔵合金層を設けてなる水素吸蔵合金
    電極であって、前記水素吸蔵合金層の表面に、非晶質
    の、パーフルオロブテニルビニルエーテルの重合体、パ
    ーフルオロアリルビニルエーテルの重合体、及び、テト
    ラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,2−ジメチル
    −1,3−ジオキソールとの共重合体から成る群の中か
    ら選択される少なくとも1種のフッ素系ポリマーを溶解
    させて成る撥水剤が、塗布されてなることを特徴とする
    水素吸蔵合金電極。
  2. 【請求項2】フッ素系ポリマーが極性基を有する重合体
    及び/又は共重合体である請求項1に記載された水素吸
    蔵合金電極。
  3. 【請求項3】フッ素系ポリマーが、電極表面上に、0.
    001mg/cm2〜5mg/cm2 点在する、請求項
    1又は2に記載された水素吸蔵合金電極。
JP8241299A 1996-04-26 1996-08-23 水素吸蔵合金電極 Pending JPH1012228A (ja)

Priority Applications (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8241299A JPH1012228A (ja) 1996-04-26 1996-08-23 水素吸蔵合金電極
US08/916,364 US5965294A (en) 1996-08-23 1997-08-22 Hydrogen absorbing alloy electrode
DE69701342T DE69701342T2 (de) 1996-08-23 1997-08-22 Elektrode aus Wasserstoffspeicherlegierung
EP97306460A EP0825660B1 (en) 1996-08-23 1997-08-22 Hydrogen absorbing alloy electrode

Applications Claiming Priority (3)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP8-131172 1996-04-26
JP13117296 1996-04-26
JP8241299A JPH1012228A (ja) 1996-04-26 1996-08-23 水素吸蔵合金電極

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH1012228A true JPH1012228A (ja) 1998-01-16

Family

ID=26466084

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP8241299A Pending JPH1012228A (ja) 1996-04-26 1996-08-23 水素吸蔵合金電極

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH1012228A (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011129463A (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ二次電池用カドミウム負極
JP2011204520A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Daikin Industries Ltd 水素吸蔵合金電極およびニッケル水素電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2011129463A (ja) * 2009-12-21 2011-06-30 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ二次電池用カドミウム負極
JP2011204520A (ja) * 2010-03-26 2011-10-13 Daikin Industries Ltd 水素吸蔵合金電極およびニッケル水素電池

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3345889B2 (ja) アルカリ蓄電池およびその負極の製造法
JPH05205746A (ja) 電極用集電体とその製造法、及びそれを用いた水素吸蔵電極とニッケル−水素蓄電池
JPH1012228A (ja) 水素吸蔵合金電極
US5965294A (en) Hydrogen absorbing alloy electrode
JP3102002B2 (ja) 水素吸蔵電極及びその製造法
JPH11162468A (ja) アルカリ二次電池
JPH08264174A (ja) 水素貯蔵合金陰極およびその製造方法
JPH10223228A (ja) アルカリ蓄電池
JP2001118597A (ja) アルカリ二次電池
JPH1060361A (ja) 水素吸蔵合金電極
JP2629258B2 (ja) 水素吸蔵合金電極の製造法
JP3264168B2 (ja) ニッケル・水素蓄電池
JP2875822B2 (ja) ニッケル水素二次電池の製造方法
JPH1064532A (ja) 水素吸蔵合金電極
JP2689473B2 (ja) 水素吸蔵合金電極とその製造法
JP3098948B2 (ja) 水素吸蔵合金含有組成物、及び、それを用いた電極
JPH09115519A (ja) アルカリ二次電池
JP2566912B2 (ja) ニッケル酸化物・水素電池
JP3678283B2 (ja) 水素吸蔵電極
JP3459472B2 (ja) 密閉型アルカリ蓄電池用の水素吸蔵合金電極及びその製造方法
JP3103622B2 (ja) 水素吸蔵合金電極の製造方法
JPH10106525A (ja) 密閉形アルカリ蓄電池
JPH11149920A (ja) アルカリ二次電池用ニッケル極およびアルカリ二次電池
JPH05258750A (ja) 水素吸蔵合金電極の製造法
JP2001035526A (ja) ニッケル水素蓄電池

Legal Events

Date Code Title Description
A977 Report on retrieval

Effective date: 20050624

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20050830

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Effective date: 20050912

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080930

Year of fee payment: 3

RD05 Notification of revocation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R3D05

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080930

Year of fee payment: 3

FPAY Renewal fee payment (prs date is renewal date of database)

Year of fee payment: 4

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090930

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees