JPH10289712A - 水素吸蔵合金電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ペースト式の水素吸蔵合金電極の製造におい
て、ペースト乾燥物の不要部分を再利用して水素吸蔵合
金電極を製造する方法を提供する。 【解決手段】 水素吸蔵合金を含有する初期ペーストを
基材に塗布し、乾燥した後、上記基材上に形成されたペ
ースト乾燥物の不要部分を回収し、その回収されたペー
スト乾燥物に溶剤を添加してペーストを調製し、その再
生ペーストを基材に塗布し、乾燥する工程を経て水素吸
蔵合金電極を製造する。上記ペーストには水溶性高分子
およびゴム系高分子を含有させることが好ましく、上記
水溶性高分子としては特にポリエチレンオキサイドが好
ましく、ゴム系高分子としては特にスチレンと２−エチ
ルヘキシルアクリレートとを主成分とする共重合体が好
ましい。また、溶剤としては水またはアルコール性溶剤
が好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素を可逆的に吸
蔵・放出できる水素吸蔵合金を活物質とする水素吸蔵合
金電極をペースト式で製造する水素吸蔵合金電極の製造
方法に関し、さらに詳しくは、ペースト乾燥物の不要部
分を再利用して水素吸蔵合金電極を製造する方法に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】水素吸蔵合金を活物質とする水素吸蔵合
金電極は、水素吸蔵合金と増粘剤、結着剤、その他添加
剤などを溶剤と混合してペーストを調製し、そのペース
トを金属板や金属発泡体などからなる基材に塗布し、乾
燥した後、必要に応じて圧縮し、所定幅に裁断すること
によって製造され、たとえば、ニッケル電極と組み合わ
せて、ニッケル水素電池の作製に使用されている。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところが、上記ペース
トは増粘剤、結着剤などを含有しているため、粘着性が
高く、そのため、塗布開始時においてはペーストの流動
性が悪く、塗布むらが生じたり、設定した厚みに塗布す
ることができない場合があり、また、塗布中にペースト
タンク内の水分が失われてペーストの粘度が上昇し、そ
のため、塗布終了時には水素吸蔵合金の分散が不均一に
なり、基材に所定量の水素吸蔵合金を塗着することがで
きない場合があった。

【０００４】そこで、そのようなトラブルが発生した場
合、金属板を基材として用いたものでは、基材上に形成
されたペースト乾燥物をかき落として廃棄したり、金属
発泡体を基材として用いたものでは、ペースト乾燥物が
発泡部分に充填されているので、かき落とすことができ
ないため、ペースト乾燥物を基材に充填したままの状態
で廃棄していた。

【０００５】しかしながら、そのようなペースト乾燥物
をそのまま廃棄することは、環境破壊を引き起こすこと
になり、また、省資源の観点や製品の歩留まり上からも
好ましいものとはいえなかった。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、上記のような
廃棄処分されるペースト乾燥物、いわゆる廃ペーストを
再利用するために鋭意研究を重ねた結果、水素吸蔵合金
を含有するペーストを基材に塗布し、乾燥して水素吸蔵
合金電極を製造する工程において、基材からペースト乾
燥物の不要部分を回収し、その回収したペースト乾燥物
に溶剤を添加してペーストを調製し、その再生したペー
ストを基材に塗布し、乾燥して水素吸蔵合金電極を製造
することにより、上記課題を解決したものである。

【０００７】

【発明の実施の形態】本発明において初期ペースト、す
なわち、再利用に供し得る元となるペーストは、水素吸
蔵合金粉末と増粘剤、結着剤、必要に応じて添加剤など
を溶剤と混合することによって調製される。その際、増
粘剤、結着剤などは一部溶剤に溶解するが、水素吸蔵合
金は溶剤に溶解せず、溶剤中に分散される。従って、本
発明において、溶剤とは、該溶剤に可溶なものを溶解
し、該溶剤に不溶なものを分散させる液体媒体としての
意味で使用している。また、上記の増粘剤としては水溶
性高分子が好ましく、結着剤としてはゴム系高分子が好
ましい。

【０００８】そして、上記のようにして調製されたペー
ストを、パンチングメタル、金属箔などの金属板や金属
発泡体などからなる基材に塗布し、乾燥する工程を経て
水素吸蔵合金電極を製造するが、その際、乾燥は５０〜
１００℃で行うのが好ましい。乾燥温度を５０℃以上に
することにより、ペーストを充分に乾燥することがで
き、その後の加圧工程での圧延が良好に行えるようにな
る。また、乾燥温度を１００℃以下にすることにより、
増粘剤、結着剤の酸化を防ぎ、分解を抑制して、ペース
ト乾燥物を再利用するために溶剤を加えた場合に初期の
ペースト粘度を保持することができる。

【０００９】上記のような塗布、乾燥工程を順調に経過
することにより、通常は水素吸蔵合金電極が得られるこ
とになるが、塗布むらなどが生じた場合、その部分のペ
ースト乾燥物は従来廃棄されていた。そこで、本発明で
は、パンチングメタルや金属箔などの金属板を基材とし
て用いた場合には、そのようなペースト乾燥物の不要部
分を基材からかき落として回収し、金属発泡体を基材と
して用いた場合のようにペーストが基材の発泡部分中に
充填されているときは、初期ペーストの調製にあたって
使用した溶剤と同様の溶剤を用いて洗浄することなどに
よって、廃棄されるペースト乾燥物を湿潤状態で回収
し、湿潤状態で回収したものは一旦乾燥した後、ペース
ト乾燥物に初期ペーストの調製時に使用した溶剤と同様
の溶剤を添加して混合することによって、再利用可能な
状態に再生されたペーストを得ることができる。

【００１０】その際、分散のために新たな添加剤などを
用いる必要がなく、初期ペーストの調製時と同様の溶剤
を加えるだけで再利用可能な再生ペーストが得られ、ま
た、回収されたペースト乾燥物に溶剤を添加して調製し
た再生ペーストの粘度を、初期ペーストの粘度とほぼ同
程度にすることができ、特別の操作を要することなく、
塗布可能な状態にすることができる。

【００１１】本発明において、ペーストに用いる水素吸
蔵合金としては、特に限定されることはないが、たとえ
ば、Ｍｍ（Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ）−Ｎｉ系、Ｔｉ−
Ｎｉ系、Ｔｉ−ＮｉＺｒ（Ｔｉ_2-x Ｚｒ_x Ｖ_4-y Ｎ
ｉ_y ）_1-z Ｃｒ_z 系（ｘ＝０〜１．５、ｙ＝０．６〜
３．５、ｚ＝０．２以下）、Ｔｉ−Ｍｎ系、Ｚｒ−Ｍｎ
系などの各種水素吸蔵合金が挙げられ、それらの中でも
特にＭｍ（Ｌａ、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒ）−Ｎｉ系水素吸蔵
合金が好ましい。

【００１２】また、本発明において、ペーストには増粘
剤として水溶性高分子を含有させ、結着剤としてゴム系
高分子を含有させることが好ましい。これらの高分子は
水素吸蔵合金と相互作用が少ないので、乾燥により失わ
れた溶剤を添加し、混合するだけで、ペースト化するこ
とができる。

【００１３】上記のような水溶性高分子としては、特に
限定されることはないが、たとえば、ポリエチレンオキ
サイド、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアルコー
ル、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロースな
どが挙げられ、それの中でも特にポリエチレンオキサイ
ドが好ましい。

【００１４】この水溶性高分子は、主として増粘剤とし
て作用し、ペーストを塗布するのに適した粘度にする
が、この水溶性高分子のペースト中での含有量として
は、水素吸蔵合金１００重量部に対して０．５〜５重量
部であることが好ましく、特に１〜２重量部であること
が好ましい。この水溶性高分子の含有量を水素吸蔵合金
１００重量部に対して０．５重量部以上にすることによ
り、ペーストの粘度を塗布時に必要な粘度にすることが
可能になり、また、水溶性高分子の含有量を水素吸蔵合
金１００重量部に対して５重量部以下にすることによ
り、ペーストの粘度を基材への塗布量のコントロールが
容易な粘度にすることができる。

【００１５】また、ゴム系高分子としては、特に限定さ
れることはないが、スチレンと２−エチルヘキシルアク
リレートとを主成分とする共重合体、スチレン−ブタジ
エン共重合体、天然ゴム、スチレン−イソプレン共重合
体、シリコンゴムなどが挙げられ、特にスチレンと２−
エチルヘキシルアクリレートとを主成分とする共重合体
やスチレン−ブタジエン共重合体などが好ましく、なか
でもスチレンと２−エチルヘキシルアクリレートとを主
成分とする共重合体が好ましい。

【００１６】このゴム系高分子は、結着剤として作用
し、活物質の水素吸蔵合金同士を結着させたり、水素吸
蔵合金を含むペーストやその乾燥物を基材に結着させ
る。このゴム系高分子のペースト中での含有量として
は、水素吸蔵合金１００重量部に対して０．１〜５重量
部であることが好ましく、特に０．２〜２重量部である
ことが好ましい。このゴム系高分子の含有量を水素吸蔵
合金１００重量部に対して０．１重量部以上にすること
により、ペーストやその乾燥物の基材への良好な結着性
を確保することが可能になり、また、ゴム系高分子の含
有量を水素吸蔵合金１００重量部に対して５重量部以下
にすることにより、ペースト中における水素吸蔵合金の
充填密度の低下を防止することができるようになる。

【００１７】上記のような水溶性高分子やゴム系高分子
の使用により、前述したように、回収されたペースト乾
燥物から新たな添加剤などを要することなくペーストを
再生することができ、また、再生ペーストの粘度を初期
ペーストの粘度と同程度にすることができる。

【００１８】本発明におけるペーストには、水素吸蔵合
金、上記の水溶性高分子などからなる増粘剤、上記のゴ
ム系高分子などからなる結着剤以外にも、必要に応じ、
たとえば、ポリテトラフルオロエチレンやその他の添加
剤を含有させてもよい。

【００１９】ペーストの調製にあたり、溶剤としては、
たとえば、水またはメタノール、エタノール、イソプロ
パノールなどのアルコール性溶剤が用いられる。これら
はそれぞれ単独で用いてもよいし、また２種以上併用し
てもよい。

【００２０】ペーストは基材への塗布を容易にするため
に、粘度を２００００〜１０００００ｍＰａ・ｓ（３０
℃）、特に３００００〜８００００ｍＰａ・ｓ（３０
℃）に調整することが好ましく、その際、水素吸蔵合金
はペースト固形分中において９０〜９９．５重量％、特
に９６〜９９重量％程度にすることが好ましい。ただ
し、ペーストの粘度、水素吸蔵合金の量とも、上記範囲
のみに限定されることはない。

【００２１】

【実施例】つぎに、実施例を挙げて本発明をさらに具体
的に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに
限定されるものではない。なお、以下の実施例などにお
いて、濃度を示す％は重量％である。

【００２２】実施例１ 組成がＭｍＮｉ_3.48Ｃｏ_0.75Ｍｎ_0.4 Ａｌ_0.3 で示され
るＭｍ−Ｎｉ系水素吸蔵合金１０ｋｇに対して濃度６％
のポリエチレンオキサイド水溶液２ｋｇ（固形分として
水素吸蔵合金１００重量部に対して１．２重量部）およ
びスチレンと２−エチルヘキシルアクリレートとを主成
分として乳化重合して得られた、スチレンユニット３５
ｍｏｌ％、２−エチルヘキシルアクリレートユニット６
５ｍｏｌ％の共重合体で、固形分濃度４２．５％のラテ
ックス１６５ｇ（水素吸蔵合金１００重量部に対して固
形分０．７重量部）を添加し、さらに水２０ｇ（水素吸
蔵合金１００重量部に対して０．２重量部）を加え、混
合して初期ペーストを調製した。この初期ペーストの粘
度をＢ型粘度計により測定したところ、３８０００ｍＰ
ａ・ｓ（３０℃）であった。

【００２３】この初期ペーストを厚さ６０μｍで幅１３
５ｍｍ、長さ３０ｍのパンチングメタル（鉄製で表面に
ニッケルメッキを施したもの）の両面に乾燥後の総厚が
５００μｍになるように均一に塗布し、７０℃で乾燥し
た後、圧延して水素吸蔵合金電極を製造した。

【００２４】この水素吸蔵合金電極の塗布開始部と塗布
終了部をそれぞれ２ｍずつ裁断し、中間部分の２６ｍ分
の一部を使用し、それを公知のペースト式ニッケル電極
と組み合わせ、３０％水酸化カリウム水溶液を電解液と
して用いて、密閉形で単４形のニッケル水素電池を作製
した。

【００２５】一方、上記のように水素吸蔵合金電極から
裁断した塗布開始部分は、基材のパンチングメタル上か
らペースト乾燥物をかき落として回収し、その回収した
ペースト乾燥物を１ｋｇ集め、これに水１６０ｇを加え
て再利用するペースト、すなわち、活物質を含有する再
生ペーストを調製した。この再生ペーストの粘度を前記
と同様に測定したところ、３７２００ｍＰａ・ｓ（３０
℃）であった。

【００２６】この再生ペーストを前記と同様にパンチン
グメタルに塗布し、７０℃で乾燥した後、圧延して水素
吸蔵合金電極を作製し、その塗布開始部分と塗布終了部
分のそれぞれ２ｍずつを裁断した。

【００２７】そして、上記水素吸蔵合金電極の中間部分
の２６ｍ分の一部を使用し、それを公知のペースト式ニ
ッケル電極と組み合わせ、前記と同様に３０％水酸化カ
リウム水溶液を電解液として用いて、密閉形で単４形の
ニッケル水素電池を作製した。

【００２８】実施例２ 実施例１の水素吸蔵合金電極の製造において、ペースト
中のスチレンと２−エチルヘキシルアクリレートとを主
成分とする共重合体のラテックス１６５ｇの代わりに、
スチレン−ブタジエン共重合体７０ｇ（水素吸蔵合金１
００重量部に対して０．７重量部）を添加した以外は、
実施例１と同様に初期ペーストおよび再生ペーストを調
製し、それらをそれぞれ用いて密閉形で単４形のニッケ
ル水素電池を作製した。

【００２９】この実施例２で使用した初期ペーストおよ
び再生ペーストの粘度を実施例１と同様にＢ型粘度計で
測定したところ、初期ペーストの粘度は３５０００ｍＰ
ａ・ｓ（３０℃）であり、再生ペーストの粘度は３３０
００ｍＰａ・ｓ（３０℃）であった。

【００３０】実施例３ 実施例２の水素吸蔵合金電極の製造において、ペースト
中のポリエチレンオキサイド水溶液の含有量を６ｋｇ
（固形分として水素吸蔵合金１００重量部に対して３．
６重量部）とし、スチレン−ブタジエン共重合体の含有
量を５００ｇ（水素吸蔵合金１００重量部に対して５重
量部）にした以外は、実施例２と同様に初期ペーストお
よび再生ペーストを調製し、それらをそれぞれ用いて密
閉形で単４形のニッケル水素電池を作製した。

【００３１】この実施例３で使用した初期ペーストおよ
び再生ペーストの粘度を実施例１と同様にＢ型粘度計で
測定したところ、初期ペーストの粘度は８００００ｍＰ
ａ・ｓ（３０℃）であり、再生ペーストの粘度は７５０
００ｍＰａ・ｓ（３０℃）であった。

【００３２】実施例４ 実施例２の水素吸蔵合金の製造において、ペースト中の
ポリエチレンオキサイド水溶液の含有量を３ｋｇ（固形
分として水素吸蔵合金１００重量部に対して１．８重量
部）とし、スチレン−ブタジエン共重合体の含有量を５
０ｇ（水素吸蔵合金１００重量部に対して０．５重量
部）とし、初期ペーストの乾燥温度を９０℃にした以外
は、実施例２と同様に初期ペーストおよび再生ペースト
を調製し、それらをそれぞれ用いて密閉形で単４形のニ
ッケル水素電池を作製した。

【００３３】この実施例４で使用した初期ペーストおよ
び再生ペーストの粘度を実施例１と同様にＢ型粘度計で
測定したところ、初期ペーストの粘度は５００００ｍＰ
ａ・ｓ（３０℃）であり、再生ペーストの粘度は４００
００ｍＰａ・ｓ（３０℃）であった。

【００３４】上記のようにして作製した電池をそれぞ
れ、０．５８Ａ（−△Ｖ＝５ｍＶ）充電、０．５８Ａで
放電（１Ｖカット）で充放電するサイクルを繰り返し、
初期容量に対して６０％の放電容量が確保できるサイク
ル数を求めた。その結果を表１に示す。

【００３５】

【表１】

【００３６】表１に示すように、実施例１〜４では、初
期ペーストの粘度と再生ペーストの粘度が大差なく、ま
た、それぞれのぺーストを用いて製造した水素吸蔵合金
電極をニッケル電極と組み合わせて作製したニッケル水
素電池のサイクル特性も大差がなく、従来廃棄されてい
たペースト乾燥物の不要部分を有効に再利用することが
できた。

【００３７】

【発明の効果】以上説明したように、本発明の水素吸蔵
合金電極の製造方法によれば、従来廃棄されていたペー
スト乾燥物の不要部分を有効に利用できるようになっ
た。また、その際に、再利用設備を特に必要とせず、簡
単な方法により均一なペーストにすることができた。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 水素吸蔵合金を活物質とする水素吸蔵合
   金電極を製造するにあたり、水素吸蔵合金を含有する初
   期ペーストを基材に塗布し、乾燥した後、上記基材上に
   形成されたペースト乾燥物の不要部分を回収し、その回
   収されたペースト乾燥物に溶剤を添加して水素吸蔵合金
   を含有するペーストを調製し、その再生したペーストを
   基材に塗布し、乾燥する工程を経て水素吸蔵合金電極を
   製造することを特徴とする水素吸蔵合金電極の製造方
   法。
2. 【請求項２】 水素吸蔵合金を含有するペーストが、水
   溶性高分子およびゴム系高分子を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の製造方法。
3. 【請求項３】 水素吸蔵合金１００重量部に対して、水
   溶性高分子を０．５〜５重量部含有し、ゴム系高分子を
   ０．１〜５重量部含有することを特徴とする請求項２記
   載の水素吸蔵合金電極の製造方法。
4. 【請求項４】 ゴム系高分子が、スチレンと２−エチル
   ヘキシルアクリレートとを主成分とする共重合体である
   ことを特徴とする請求項２または３記載の水素吸蔵合金
   電極の製造方法。