JPH10284070A - Alkaline secondary battery - Google Patents

Alkaline secondary battery

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JPH10284070A
JPH10284070A JP9089339A JP8933997A JPH10284070A JP H10284070 A JPH10284070 A JP H10284070A JP 9089339 A JP9089339 A JP 9089339A JP 8933997 A JP8933997 A JP 8933997A JP H10284070 A JPH10284070 A JP H10284070A
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JP
Japan
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negative electrode
hydrogen storage
storage alloy
weight
secondary battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP9089339A
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Japanese (ja)
Inventor
Kaoru Hosobuchi
馨 細渕
Eiichi Wakai
栄一 若井
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH10284070A publication Critical patent/JPH10284070A/en
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    • 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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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To suppress an internal pressure rise when overcharging and discharging excessively by improving conductive material for a negative material. SOLUTION: A positive electrode 2, a negative electrode 4 on which negative electrode material containing hydrogen occluded alloy and conductive material is carried, a separator 3 inserted between the positive electrodes and electrolyte are provided, and the conductive material is composed of both active carbon and carbon black.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ二次電池
に関する。
[0001] The present invention relates to an alkaline secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、水素を吸蔵・放出する水素吸蔵合
金を含む負極を備えたアルカリ二次電池が、注目されれ
ている。この二次電池は、高エネルギー密度を有するた
めに容積効率が高く、かつ安全作動が可能で、しかも特
性的にも高い信頼性を有する。
2. Description of the Related Art In recent years, an alkaline secondary battery provided with a negative electrode including a hydrogen storage alloy that stores and releases hydrogen has attracted attention. This secondary battery has a high energy density, has a high volumetric efficiency, can operate safely, and has high reliability in characteristics.

【0003】前記ニッケル水素二次電池は、前記負極の
容量を正極の容量に比べて大きくしている。これは、過
充電時および過放電時の電池内の圧力上昇を回避するた
めである。すなわち、充電時には先に正極を充電終了状
態にして、過充電の際に先に充電が終了した正極から酸
素を発生させ、その酸素ガスを前記負極の水素吸蔵合金
表面で速やかに還元して水に戻すことによって過放電時
の電池内の内圧上昇を回避している。したがって、負極
に求められる特性の一つとして、その表面での酸素ガス
還元速度および水素ガス酸化速度が十分に速いことが挙
げられる。
In the nickel-hydrogen secondary battery, the capacity of the negative electrode is made larger than the capacity of the positive electrode. This is to avoid a pressure increase in the battery during overcharge and overdischarge. That is, at the time of charging, the positive electrode is first set to the charging end state, and at the time of overcharging, oxygen is generated from the positively charged positive electrode, and the oxygen gas is rapidly reduced on the hydrogen storage alloy surface of the negative electrode to form By returning to, the internal pressure rise in the battery at the time of overdischarge is avoided. Therefore, one of the characteristics required for the negative electrode is that the oxygen gas reduction rate and the hydrogen gas oxidation rate on its surface are sufficiently high.

【0004】ところで、前記負極は例えばパンチドメタ
ルような導電性基板に水素吸蔵合金および導電性材料を
含む負極材料を担持させた構造を有する。前記導電性材
料としては、従来よりアセチレンブラックのようなカー
ボンブラックが用いられていた。カーボンブラックは、
水素吸蔵合金間の導通および水素吸蔵合金と導電性基板
との導通を良好にさせる作用を有する他、水素吸蔵合金
のガス反応速度を向上させる作用を有する。
[0004] The negative electrode has a structure in which a negative electrode material containing a hydrogen storage alloy and a conductive material is supported on a conductive substrate such as a punched metal. Conventionally, carbon black such as acetylene black has been used as the conductive material. Carbon black is
In addition to having the effect of improving the conduction between the hydrogen storage alloy and the conduction between the hydrogen storage alloy and the conductive substrate, it has the effect of improving the gas reaction rate of the hydrogen storage alloy.

【0005】しかしながら、アルカリ二次電池において
充放電サイクル寿命を向上させる目的で高容量化させる
と、過充放電の際のガス発生量が増加するため、導電性
材料としてカーボンブラックのみを含む前述した負極で
はガス吸収能力を必ずしも十分に高めることが困難にな
る。アルカリ二次電池は、内圧が上昇すると、放電容量
が低下して充放電サイクル寿命が低下するという問題を
生じる。
However, if the capacity is increased for the purpose of improving the charge / discharge cycle life of the alkaline secondary battery, the amount of gas generated during overcharging / discharging increases. In the negative electrode, it is difficult to always sufficiently increase the gas absorption capacity. Alkaline secondary batteries have a problem that, when the internal pressure increases, the discharge capacity decreases and the charge / discharge cycle life decreases.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、負極の導電
性材料を改良することにより過充電時および過放電時の
内圧上昇を抑制することが可能なアルカリ二次電池を提
供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide an alkaline secondary battery capable of suppressing a rise in internal pressure during overcharge and overdischarge by improving the conductive material of the negative electrode. It is.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるアルカリ
二次電池は、正極と、導電性基板に水素吸蔵合金および
導電性材料を含む負極材料を担持させた負極と、前記正
負極間に介在されたセパレータと、電解液とを具備し、
前記導電性材料は、活性炭およびカーボンブラックの両
者からなることを特徴とするものである。
An alkaline secondary battery according to the present invention comprises a positive electrode, a negative electrode having a conductive substrate carrying a negative electrode material containing a hydrogen storage alloy and a conductive material, and a positive electrode and a negative electrode interposed between the positive and negative electrodes. Comprising a separator and an electrolytic solution,
The conductive material comprises both activated carbon and carbon black.

【0008】前記前記活性炭は、前記負極中に前記水素
吸蔵合金100重量部に対して0.05〜1重量部配合
され、かつ前記カーボンブラックは前記負極中に前記水
素吸蔵合金100重量部に対して0.05〜3重量部配
合されることが好ましい。前記活性炭は、比表面積が1
000m2 /g以上であることが好ましい。
The activated carbon is blended in the negative electrode in an amount of 0.05 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy, and the carbon black is mixed in the negative electrode with respect to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy. It is preferable that 0.05 to 3 parts by weight be blended. The activated carbon has a specific surface area of 1
It is preferably at least 000 m 2 / g.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるアルカリ二
次電池(円筒形ニッケル水素二次電池)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を有する円形の第
1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1
1は、前記封口板7と前記正極端子10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
有する絶縁材料からなる円形の押え板12は、前記正極
端子10上に前記正極端子10の突起部がその押え板1
2の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13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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an alkaline secondary battery (cylindrical nickel-metal hydride secondary battery) according to the present invention will be described with reference to FIG. An electrode group 5 produced by stacking the positive electrode 2, the separator 3, and the negative electrode 4 and winding them in a spiral shape is accommodated in the bottomed cylindrical container 1. The negative electrode 4 is arranged at the outermost periphery of the electrode group 5 and is in electrical contact with the container 1. The alkaline electrolyte is contained in the container 1. A circular first sealing plate 7 having a hole 6 in the center is arranged at the upper opening of the container 1. The ring-shaped insulating gasket 8 is
Is arranged between the periphery of the container and the inner surface of the upper opening of the container 1,
The sealing plate 7 is airtightly fixed to the container 1 via the gasket 8 by caulking to reduce the diameter of the upper opening inward. One end of the positive electrode lead 9 is connected to the positive electrode 2, and the other end is connected to the lower surface of the sealing plate 7. The positive electrode terminal 10 having a hat shape is attached on the sealing plate 7 so as to cover the hole 6. Rubber safety valve 1
1 is arranged so as to close the hole 6 in a space surrounded by the sealing plate 7 and the positive electrode terminal 10. A circular holding plate 12 made of an insulating material having a hole in the center is provided on the positive electrode terminal 10 so that a protrusion of the positive electrode terminal 10 is provided on the holding plate 1.
2 so as to protrude from the holes. The outer tube 13 covers the periphery of the holding plate 12, the side surface of the container 1, and the periphery of the bottom of the container 1.

【0010】次に、前記正極2、負極4、セパレータ3
および電解液について説明する。 1)正極2 この正極2は、活物質であるニッケル化合物と導電材と
高分子結着剤を水と共に混練してペーストを調製し、こ
のペーストを導電性基板に充填し、乾燥し、必要に応じ
て加圧成形を施すことにより作製される。
Next, the positive electrode 2, the negative electrode 4, the separator 3
And the electrolyte will be described. 1) Positive electrode 2 The positive electrode 2 is prepared by kneading a nickel compound as an active material, a conductive material and a polymer binder together with water to prepare a paste, filling the paste into a conductive substrate, drying, and drying the paste. It is produced by performing pressure molding accordingly.

【0011】前記ニッケル化合物としては、例えば水酸
化ニッケル、亜鉛およびコバルトが共沈された水酸化ニ
ッケルまたはニッケル酸化物等を挙げることができる。
特に、亜鉛およびコバルトが共沈された水酸化ニッケル
が好ましい。
Examples of the nickel compound include nickel hydroxide, nickel oxide and nickel oxide in which nickel hydroxide, zinc and cobalt are coprecipitated.
Particularly, nickel hydroxide in which zinc and cobalt are coprecipitated is preferable.

【0012】前記導電材料としては、例えばコバルト化
合物および金属コバルトから選ばれる少なくとも1種以
上のものが用いられる。前記コバルト化合物としては、
例えば水酸化コバルト[Co(O水素吸蔵合金)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、一酸化コバルト酸化物もしくはこ
れらの混合物を導電材料ととて用いることが好ましい。
As the conductive material, for example, at least one selected from a cobalt compound and metallic cobalt is used. As the cobalt compound,
For example, cobalt hydroxide [Co (O hydrogen storage alloy) 2 ],
Cobalt monoxide (CoO) and the like can be mentioned. In particular, it is preferable to use cobalt hydroxide, cobalt monoxide, or a mixture thereof as the conductive material.

【0013】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、ポリエチレン、ボリプロピレン
等の疎水性ポリマ;カルボキシメチルセルロース、メチ
ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース等
のセルロース系材料;ポリアクリル酸ナトリウム等のア
クリル酸エステル;ポリビニルアルコール、ポリエチレ
ンオキシド等の親水性ポリマ;ラテックス等のゴム系ポ
リマをを挙げることができる。
Examples of the polymer binder include hydrophobic polymers such as polytetrafluoroethylene, polyethylene and polypropylene; cellulosic materials such as carboxymethylcellulose, methylcellulose and hydroxypropylmethylcellulose; acrylic acid such as sodium polyacrylate Esters; hydrophilic polymers such as polyvinyl alcohol and polyethylene oxide; and rubber-based polymers such as latex.

【0014】前記導電性基板としては、例えばニッケ
ル、ステンレスまたはニッケルメッキが施された金属か
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。
Examples of the conductive substrate include a mesh-like, sponge-like, fibrous, or felt-like porous metal body formed of nickel, stainless steel, or nickel-plated metal.

【0015】2)負極4 この負極4は、水素吸蔵合金と、活性炭およびカーボン
ブラックからなる導電性材料とを含む負極材料を導電性
基板に担持させた構造を有する。このような構造の負極
4は、例えば水素吸蔵合金粉末と、活性炭およびカーボ
ンブラックからなる前記導電性材料と高分子結着剤を水
と共に混練してペーストを調製し、このペーストを前記
導電性基板に充填し、乾燥し、必要に応じて加圧成形す
ることにより作製される。
2) Negative Electrode 4 The negative electrode 4 has a structure in which a negative electrode material containing a hydrogen storage alloy and a conductive material composed of activated carbon and carbon black is supported on a conductive substrate. The negative electrode 4 having such a structure is prepared by kneading, for example, a hydrogen storage alloy powder, the conductive material composed of activated carbon and carbon black, and a polymer binder together with water to prepare a paste. , Dried and, if necessary, pressure-formed.

【0016】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。この水素吸蔵合金としては、
例えばLaNi5 、MmNi5 (Mm;La、Ce、P
r、Nd、Smなどのランタン系元素の混合物からなる
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A
l、Mn、Co、Ti、Cu、Zn、Zr、Cr、Bの
ような元素で置換した多元素系のもの、もしくはTiN
i系、TiFe系、ZrNi系、MgNi系のものを挙
げることができる。中でも、希土類系水素吸蔵合金が好
ましい。特に、一般式LmNix Mnyz (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)で表される希土類系水素吸蔵合金を含む
負極は、充放電サイクルの進行に伴う微粉化を抑制で
き、二次電池の充放電サイクル寿命を向上することがで
きるために好適である。
The hydrogen storage alloy is not particularly limited as long as it can store hydrogen electrochemically generated in an electrolytic solution and can easily release the stored hydrogen during discharge. . As this hydrogen storage alloy,
For example, LaNi 5 , MmNi 5 (Mm; La, Ce, P
a misch metal composed of a mixture of lanthanum-based elements such as r, Nd, and Sm), LmNi 5 (Lm; lanthanum-enriched misch metal), or a part of these Nis as A
l, Mn, Co, Ti, Cu, Zn, Zr, Cr, a multi-element system substituted with elements such as B, or TiN
i-based, TiFe-based, ZrNi-based, and MgNi-based ones. Above all, a rare earth hydrogen storage alloy is preferable. In particular, the general formula LmNi x Mn y A z (where
A is at least one metal selected from Al and Co, and the atomic ratios x, y, and z have a total value of 4.8 ≦ x + y + z ≦
The negative electrode containing the rare earth-based hydrogen storage alloy represented by 5.4) is suitable because it can suppress the pulverization accompanying the progress of the charge / discharge cycle and can improve the charge / discharge cycle life of the secondary battery. It is.

【0017】前記導電性材料を構成する一方の成分であ
るカーボンブラックは、水素吸蔵合金間の導通および水
素吸蔵合金と導電性基板との導通を良好にさせる作用を
有する他、水素吸蔵合金のガス反応速度を向上させる作
用を有する。このようなカーボンブラックとしては、例
えばアセチレンブラック、ケッチャンブラック、ファー
ネスブラック等を用いることができる。
Carbon black, which is one of the components constituting the conductive material, has the function of improving the conductivity between the hydrogen storage alloy and the conductivity between the hydrogen storage alloy and the conductive substrate. It has the effect of improving the reaction rate. As such carbon black, for example, acetylene black, Ketchan black, furnace black and the like can be used.

【0018】前記導電性材料を構成する他方の成分であ
る活性炭は、前記カーボンブラックに比べて導電性が劣
るものの、高いガス吸収能力を有し、かつ水素吸蔵合金
の酸素ガスの還元速度および水素ガスの酸化速度を向上
させる作用を有する。このような活性炭は、比表面積が
1000m2 /g以上有することが好ましい。前記活性
炭の比表面積が1000m2 /g未満にすると、前記活
性炭表面でのガス吸収反応面積が小さいために、ガス吸
収性能を十分に向上させることが困難になる。より好ま
しい前記活性炭の比表面積は、1500m2 /g以上で
ある。
Activated carbon, which is the other component of the conductive material, has a lower gas conductivity than that of the carbon black, but has a high gas absorption capacity and a reduction rate of oxygen gas of the hydrogen storage alloy and the hydrogen absorption rate. It has the effect of improving the gas oxidation rate. Such activated carbon preferably has a specific surface area of 1000 m 2 / g or more. When the specific surface area of the activated carbon is less than 1000 m 2 / g, it is difficult to sufficiently improve the gas absorption performance because the gas absorption reaction area on the activated carbon surface is small. More preferably, the specific surface area of the activated carbon is 1500 m 2 / g or more.

【0019】前記活性炭は、前記負極中に前記水素吸蔵
合金100重量部に対して0.05〜1重量部配合さ
れ、前記カーボンブラックは前記負極中に前記水素吸蔵
合金100重量部に対して0.05〜3重量部配合され
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。前記活性炭の前記水素吸蔵合金100重量部に
対する配合割合を0.05重量部未満にすると、負極に
よるガス吸収性能を十分に高めることが困難になる。一
方、前記活性炭の前記水素吸蔵合金100重量部に対す
る配合割合が1重量部を越えると、負極中の導電性材料
の配合割合が多くなり過ぎて負極の単位体積当たりの水
素吸蔵合金量が減少してこの負極を備えた二次電池の放
電容量が低下する恐れがある。また、前記カーボンブラ
ックは前記負極中に前記水素吸蔵合金100重量部に対
する配合割合を0.05重量部未満にすると、水素吸蔵
合金間の導通および水素吸蔵合金と導電性基板との導通
が不十分になってこの負極を備えた二次電池の放電容量
が低下する恐れがある。一方、前記カーボンブラックは
前記負極中に前記水素吸蔵合金100重量部に対する配
合割合が3重量部を越えると、負極中の導電性材料の配
合割合が多くなり過ぎて負極の単位体積当たりの水素吸
蔵合金量が減少してこの負極を備えた二次電池の放電容
量が低下する恐れがある。特に、前記活性炭は前記負極
中に前記水素吸蔵合金100重量部に対して0.05〜
0.5重量部配合され、前記カーボンブラックは前記負
極中に前記水素吸蔵合金100重量部に対して0.05
〜1.5重量部配合されることがより好ましい。
The activated carbon is incorporated in the negative electrode in an amount of 0.05 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy, and the carbon black is contained in the negative electrode in an amount of 0 to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy. It is preferable to mix 0.05 to 3 parts by weight. This is for the following reason. If the compounding ratio of the activated carbon to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy is less than 0.05 parts by weight, it becomes difficult to sufficiently enhance the gas absorption performance of the negative electrode. On the other hand, when the mixing ratio of the activated carbon to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy exceeds 1 part by weight, the mixing ratio of the conductive material in the negative electrode becomes too large, and the amount of the hydrogen storage alloy per unit volume of the negative electrode decreases. There is a possibility that the discharge capacity of the secondary battery provided with the leverage negative electrode may decrease. Further, when the mixing ratio of the carbon black in the negative electrode is less than 0.05 part by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy, the conduction between the hydrogen storage alloy and the conduction between the hydrogen storage alloy and the conductive substrate are insufficient. Therefore, the discharge capacity of the secondary battery including the negative electrode may be reduced. On the other hand, if the compounding ratio of the carbon black in the negative electrode exceeds 3 parts by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy, the compounding ratio of the conductive material in the negative electrode becomes too large, and the hydrogen storage per unit volume of the negative electrode increases. There is a possibility that the discharge capacity of a secondary battery provided with this negative electrode will decrease due to a decrease in the amount of alloy. In particular, the activated carbon is contained in the anode in an amount of 0.05 to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy.
0.5 parts by weight, and the carbon black is contained in the negative electrode in an amount of 0.05 parts by weight based on 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy.
More preferably, it is blended in an amount of up to 1.5 parts by weight.

【0020】前記高分子結着剤としては、前記正極2で
用いたのと同様なものを挙げることができる。前記導電
性基板としては、パンチドメタル、エキスパンデッドメ
タル、穿孔剛板、金網などの二次元構造や、発泡メタ
ル、網城焼結金属繊維などの三次元構造のものを挙げる
ことができる。
Examples of the polymer binder include those similar to those used for the positive electrode 2. Examples of the conductive substrate include those having a two-dimensional structure such as a punched metal, an expanded metal, a perforated rigid plate, and a wire mesh, and a three-dimensional structure such as a foamed metal and an Amejo sintered metal fiber.

【0021】3)セパレータ3 このセパレータ3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オレフィン系繊
維製不織布、またはポリプロピレン繊維製不織布のよう
なオレフィン系繊維製不織布に親水性官能基を付与した
もの、ナイロン6,6のようなポリアミド繊維製不織布
を挙げることができる。前記オレフィン系繊維製不織布
に親水性官能基を付与するには、例えばコロナ放電処
理、スルホン化処理、グラフト共重合、または界面活性
剤や親水性樹脂の塗布等を採用することができる。
3) Separator 3 The separator 3 is made of, for example, an olefin-based nonwoven fabric such as a nonwoven fabric made of polyethylene fiber, a nonwoven fabric made of ethylene-vinyl alcohol copolymer fiber, or a nonwoven fabric made of polypropylene fiber, or an olefin such as a nonwoven fabric made of polypropylene fiber. Examples thereof include nonwoven fabrics made of a nonwoven fabric made of a base fiber and hydrophilic functional groups, and nonwoven fabrics made of polyamide fibers such as nylon 6,6. In order to impart a hydrophilic functional group to the olefin fiber nonwoven fabric, for example, corona discharge treatment, sulfonation treatment, graft copolymerization, or application of a surfactant or a hydrophilic resin can be employed.

【0022】4)アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム
(NaOH)と水酸化リチウム(LiOH)の混合液、
水酸化カリウム(KOH)とLiOHの混合液、KOH
とLiOHとNaOHの混合液等を用いることができ
る。
4) Alkaline Electrolyte As the alkaline electrolyte, for example, a mixed solution of sodium hydroxide (NaOH) and lithium hydroxide (LiOH),
A mixture of potassium hydroxide (KOH) and LiOH, KOH
And a mixed solution of LiOH and NaOH.

【0023】以上説明した本発明に関わるアルカリ二次
電池は、導電性基板に水素吸蔵合金と活性炭およびカー
ボンブラックの両者からなる導電性材料を含む負極材料
を担持させた負極を備える。このような導電性材料中の
カーボンブラックは、水素吸蔵合金間の導通および水素
吸蔵合金と導電性基板との導通を良好にさせる作用を有
するために、高容量の負極を実現できる。また、前記カ
ーボンブラックは水素吸蔵合金の酸素ガス還元速度およ
び水素ガス酸化速度ガス反応速度を向上させる作用を有
し、さらにカーボンブラックと共に配合される活性炭は
高いガス吸収能力を有するため、過充電時および過放電
時のガス吸収性能が向上された負極を実現できる。した
がって、本発明の二次電池は高容量で過充電時および過
放電時のガス吸収性能が優れた負極を備えるために過充
電時および過放電時の内圧上昇を抑制でき、充放電サイ
クル寿命が向上される。
The alkaline secondary battery according to the present invention described above includes a negative electrode in which a conductive substrate carries a negative electrode material containing a hydrogen storage alloy and a conductive material composed of both activated carbon and carbon black. Since carbon black in such a conductive material has an effect of improving conduction between the hydrogen storage alloy and conduction between the hydrogen storage alloy and the conductive substrate, a high-capacity negative electrode can be realized. In addition, the carbon black has an effect of improving the oxygen gas reduction rate and the hydrogen gas oxidation rate of the hydrogen storage alloy and the gas reaction rate, and activated carbon blended with the carbon black has a high gas absorption capacity, so that the In addition, a negative electrode with improved gas absorption performance during overdischarge can be realized. Therefore, since the secondary battery of the present invention has a negative electrode having a high capacity and excellent gas absorption performance during overcharge and overdischarge, the internal pressure rise during overcharge and overdischarge can be suppressed, and the charge / discharge cycle life is reduced. Be improved.

【0024】また、前記活性炭の配合量を前記水素吸蔵
合金100重量部に対して0.05〜1重量部の範囲に
規定し、前記カーボンブラックの配合量を前記負極中に
前記水素吸蔵合金100重量部に対して0.05〜3重
量部の範囲に規定すると共に、前記活性炭として比表面
積が1000m2 /g以上のものを用いることによっ
て、さらに高容量で過充電時および過放電時のガス吸収
性能が優れた負極を備え、充放電サイクル寿命が向上さ
れたアルカリ二次電池を実現することができる。
Further, the amount of the activated carbon is defined in the range of 0.05 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy, and the amount of the carbon black is set in the negative electrode. By defining the activated carbon having a specific surface area of 1000 m 2 / g or more as the activated carbon, the gas at the time of overcharging and overdischarging is further increased by using the activated carbon having a specific surface area of 1000 m 2 / g or more. An alkaline secondary battery having a negative electrode with excellent absorption performance and an improved charge / discharge cycle life can be realized.

【0025】[0025]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。 (実施例1〜10、比較例1〜3) <ペースト式負極の作製>市販のランタン富化したミッ
シュメタルLmおよびNi、Co、Mn、Alを用いて
高周波炉によって、LmNi4.0 Co0.4 Mn0.3 Al
0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を作製した。前記水素
吸蔵合金を機械粉砕し、これを200メッシュの篩を通
過させた。得られた水素吸蔵合金粉末100gに高分子
結着剤としてポリアクリル酸ナトリウム0.5g、カル
ボキシメチルセルロース(CMC)0.05g、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%)1.6mlと、下記表1に示す
配合量および比表面積を有する活性炭、カーボンブラッ
ク(比表面積;約800m2 /g)と、水60mlとを
添加して混練することによって、13種のペーストを調
製した。これらのペーストを導電性基板としてのパンチ
ドメタルに塗布、乾燥し、さらにプレスし、裁断するこ
とによって13種のペースト式負極を作製した。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to 3) <Preparation of Paste Type Negative Electrode> LmNi 4.0 Co 0.4 Mn 0.3 using a commercially available lanthanum-enriched misch metal Lm and Ni, Co, Mn, and Al by a high frequency furnace. Al
A hydrogen storage alloy having a composition of 0.3 was prepared. The hydrogen storage alloy was mechanically pulverized and passed through a 200-mesh sieve. To 100 g of the obtained hydrogen storage alloy powder, 0.5 g of sodium polyacrylate, 0.05 g of carboxymethylcellulose (CMC) as a polymer binder, and a dispersion of polytetrafluoroethylene (specific gravity 1.
5, solid content 60 wt%) 1.6 ml, activated carbon having a blending amount and specific surface area shown in Table 1 below, carbon black (specific surface area: about 800 m 2 / g), and 60 ml of water are added and kneaded. Thus, 13 kinds of pastes were prepared. These pastes were applied to a punched metal as a conductive substrate, dried, pressed, and cut to produce 13 types of paste-type negative electrodes.

【0026】<ペースト式正極の作製>水酸化ニッケル
粉末90重量部および一酸化コバルト粉末10重量部か
らなる混合粉体に、前記水酸化ニッケル粉末に対してカ
ルボキシメチルセルロース0.3重量部、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60重量%)を固形分換算で0.5重量部添加し、こ
れらに純水を45重量部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、このペーストをニッケル
メッキ繊維基板内に充填した後、更にその両表面に前記
ペーストを塗布し、乾燥し、ローラプレスを行って圧延
することによりペースト式正極を作製した。
<Preparation of Paste-Type Positive Electrode> To a mixed powder consisting of 90 parts by weight of nickel hydroxide powder and 10 parts by weight of cobalt monoxide powder, 0.3 parts by weight of carboxymethylcellulose, A paste was prepared by adding 0.5 parts by weight of a dispersion of fluoroethylene (specific gravity: 1.5, solid content: 60% by weight) in terms of solid content, adding 45 parts by weight of pure water thereto, and kneading. Subsequently, after this paste was filled in a nickel-plated fiber substrate, the paste was further applied to both surfaces thereof, dried, and rolled by roller pressing to produce a paste-type positive electrode.

【0027】次いで、前記負極と前記正極との間にポリ
プロピレン繊維製不織布を介装し、渦巻状に捲回して1
3種の電極群を作製した。このような各電極群を有底円
筒状容器に収納した後、8NのKOHからなる電解液を
前記容器内に注入し、封口等を行うことにより前述した
図1に示す構造を有する4/5Aサイズの13種の円筒
形ニッケル水素二次電池(容量1400mAh)を組み
立てた。
Next, a nonwoven fabric made of polypropylene fiber is interposed between the negative electrode and the positive electrode, and spirally wound to form
Three types of electrode groups were produced. After each such electrode group is housed in a cylindrical container having a bottom, an electrolytic solution composed of 8N KOH is injected into the container, and the container is sealed or the like, thereby having the above-described structure shown in FIG. Thirteen types of cylindrical nickel-metal hydride secondary batteries (capacity: 1400 mAh) were assembled.

【0028】得られた実施例1〜10および比較例1〜
3の二次電池100個について、1Cで150%充電し
た後、10分間休止し、1Cで放電、1Vカットの充放
電サイクルを繰り返した。このような充放電サイクル試
験において、20サイクル時、50サイクル時および1
00サイクル時のそれぞれにおける安全便の作動個数と
容量が1000mAhを下回るまでに要したサイクル数
を調べた。その結果を下記表1に併記する。
The obtained Examples 1 to 10 and Comparative Examples 1 to
The 100 secondary batteries of No. 3 were charged at 150% at 1 C, paused for 10 minutes, discharged at 1 C, and repeated charge / discharge cycles of 1 V cut. In such a charge / discharge cycle test, at the time of 20 cycles, 50 cycles, and 1 cycle
The number of operating safety flights and the number of cycles required for the capacity to fall below 1000 mAh in each of the 00 cycles were examined. The results are shown in Table 1 below.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】前記表1から明らかなように活性炭および
カーボンブラックの両者からなる導電性材料を含む負極
を備えた実施例1〜10の二次電池は、過充電時および
過放電時のガス反応速度の向上効果により電池内圧の低
減化を達成でき、かつ高容量であることがわかる。特
に、比表面積が1000m2 /g以上の活性炭が水素吸
蔵合金100重量部に対して0.05〜1重量部配合さ
れ、かつ前記カーボンブラックが前記水素吸蔵合金10
0重量部に対して0.05〜3重量部配合された負極を
備えた実施例1〜8の二次電池は、電池の内圧をさらに
低減でき、かつより一層の高容量化を達成できることが
わかる。
As is apparent from Table 1, the secondary batteries of Examples 1 to 10 provided with the negative electrodes containing the conductive material composed of both activated carbon and carbon black exhibited gas reaction rates during overcharge and overdischarge. It can be seen that the internal pressure of the battery can be reduced and the capacity is high due to the improvement effect of the battery. In particular, activated carbon having a specific surface area of at least 1000 m 2 / g is blended in an amount of 0.05 to 1 part by weight with respect to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy, and the carbon black is mixed with the hydrogen storage alloy 10
The secondary batteries of Examples 1 to 8 including the negative electrode mixed with 0.05 to 3 parts by weight with respect to 0 part by weight can further reduce the internal pressure of the battery and achieve higher capacity. Recognize.

【0031】これに対し、カーボンブラックのみからな
る導電性材料を含む負極を備えた比較例1、2の二次電
池は、過充電時および過放電時のガス反応速度が遅いこ
とに起因して電池の内圧上昇が生じることがわかる。一
方、活性炭のみからなる導電性材料を含む負極を備えた
比較例3は過充電時および過放電時のガス反応速度の向
上効果を有するものの、高容量化が望めないことがわか
る。
On the other hand, the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 2 provided with the negative electrodes containing a conductive material consisting of only carbon black were caused by slow gas reaction rates during overcharge and overdischarge. It can be seen that the internal pressure of the battery rises. On the other hand, it can be seen that Comparative Example 3 including the negative electrode containing a conductive material composed of only activated carbon has an effect of improving the gas reaction rate during overcharge and overdischarge, but cannot increase the capacity.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、負
極の導電性材料を改良することにより高容量化と過充電
時および過放電時のガス吸収性能とを改善でき、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。
As described above, according to the present invention, by improving the conductive material of the negative electrode, it is possible to increase the capacity and improve the gas absorption performance at the time of overcharge and overdischarge, and to improve the charge / discharge cycle life. Can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わるニッケル水素二次電池の一例で
あるニッケル水素二次電池の斜視図。
FIG. 1 is a perspective view of a nickel-metal hydride secondary battery as an example of a nickel-metal hydride secondary battery according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容器、 2…正極、 3…セパレータ、 4…負極、 5…電極群、 7…封口板、 8…絶縁ガスケット、 11…安全弁。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container, 2 ... Positive electrode, 3 ... Separator, 4 ... Negative electrode, 5 ... Electrode group, 7 ... Sealing plate, 8 ... Insulating gasket, 11 ... Safety valve.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極と、導電性基板に水素吸蔵合金およ
び導電性材料を含む負極材料を担持させた負極と、前記
正負極間に介在されたセパレータと、電解液とを具備
し、 前記導電性材料は、活性炭およびカーボンブラックの両
者からなることを特徴とするアルカリ二次電池。
A negative electrode having a conductive substrate supporting a negative electrode material containing a hydrogen storage alloy and a conductive material; a separator interposed between the positive and negative electrodes; and an electrolytic solution. An alkaline secondary battery, wherein the conductive material comprises both activated carbon and carbon black.
【請求項2】 前記活性炭は、前記負極中に前記水素吸
蔵合金100重量部に対して0.05〜1重量部配合さ
れ、かつ前記カーボンブラックは前記負極中に前記水素
吸蔵合金100重量部に対して0.05〜3重量部配合
されることを特徴とする請求項1記載のアルカリ二次電
池。
2. The activated carbon is blended in the negative electrode in an amount of 0.05 to 1 part by weight based on 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy, and the carbon black is contained in the negative electrode in an amount of 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy. 2. The alkaline secondary battery according to claim 1, wherein the content of the alkaline secondary battery is 0.05 to 3 parts by weight.
【請求項3】 前記活性炭は、比表面積が1000m2
/g以上であることを特徴とする請求項1記載のアルカ
リ二次電池。
3. The activated carbon has a specific surface area of 1000 m 2.
2 / g or more.
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