JPH10294106A - Alkaline secondary battery - Google Patents

Alkaline secondary battery

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JPH10294106A
JPH10294106A JP9100265A JP10026597A JPH10294106A JP H10294106 A JPH10294106 A JP H10294106A JP 9100265 A JP9100265 A JP 9100265A JP 10026597 A JP10026597 A JP 10026597A JP H10294106 A JPH10294106 A JP H10294106A
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secondary battery
positive electrode
weight
negative electrode
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宏一 向井
Seiji Ishizuka
清司 石塚
Kazuhiro Takeno
和太 武野
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alkaline secondary battery which has improved discharge capacity, maintaining a practical charge-discharge cycle life. SOLUTION: In this alkaline secondary battery provided with the positive electrode 2, the negative pole 4 containing a rare-earth hydrogen occlusion alloy and an alkaline electrolytic solution, capacity of the above-mentioned secondary battery is 310 wh/l or over, and the above-mentioned rare-earth hydrogen occlusion alloy contains cobalt atoms and manganese atoms, and content of the above-mentioned manganese atoms lies within the range of 0.6 wt.% or over, and below 2.6 wt.%.

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、水素を活物質とす
る負極を改良したアルカリ二次電池に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alkaline secondary battery having an improved negative electrode using hydrogen as an active material.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルカリ二次電池、例えばニッケル水素
二次電池は、水酸化ニッケルを活物質として含むペース
ト式正極と水素吸蔵合金を含むペースト式負極との間に
セパレータを介装して作製した電極群をアルカリ電解液
と共に容器内に収納した構造を有する。このようなニッ
ケル水素二次電池は、前記水素吸蔵合金を含む負極の代
わりにカドミウムを含む負極を用いたニッケルカドミウ
ム二次電池に比べて高容量化、高エネルギー密度化が可
能であるため、有用である。
2. Description of the Related Art An alkaline secondary battery, for example, a nickel hydride secondary battery, is manufactured by interposing a separator between a paste-type positive electrode containing nickel hydroxide as an active material and a paste-type negative electrode containing a hydrogen storage alloy. It has a structure in which an electrode group is housed in a container together with an alkaline electrolyte. Such a nickel-hydrogen secondary battery is useful because a higher capacity and a higher energy density can be achieved compared to a nickel-cadmium secondary battery using a negative electrode containing cadmium instead of the negative electrode containing the hydrogen storage alloy. It is.

【0003】前記アルカリ二次電池に用いられる負極と
しては、水素吸蔵合金、導電材及び高分子結着剤を水の
存在下で混練してペーストを調製し、このペーストをパ
ンチドメタル、フェルト状金属多孔体などの導電性基板
に充填したペースト式負極が用いられている。なお、水
素吸蔵合金としては、LaNi5 、La,Ce,Pr,
Nd,Smなどのランタン系元素の混合物であるミッシ
ュメタル(以下、Mmという)とNiとの合金、すなわ
ちMmNi5 、Laを含む希土類元素の混合物とNiと
の合金、すなわちNmNi5 、またはNiの一部をA
l,Mn,Coのような元素で置換した多元素系などの
希土類−ニッケル系水素吸蔵合金が使用されている。
As a negative electrode used in the alkaline secondary battery, a paste is prepared by kneading a hydrogen storage alloy, a conductive material and a polymer binder in the presence of water, and the paste is punched metal, felt-like. A paste-type negative electrode filled in a conductive substrate such as a porous metal body is used. As the hydrogen storage alloy, LaNi 5, La, Ce, Pr,
Nd, Sm misch metal (hereinafter, referred to as Mm) which is a mixture of lanthanide such as an alloy of Ni and, namely MmNi 5, a mixture of rare earth elements including La and alloy of Ni, i.e. NmNi 5 or Ni, A part
Rare earth-nickel-based hydrogen storage alloys such as multi-elements substituted with elements such as l, Mn, and Co are used.

【0004】ところで、前述したペースト式負極を備え
たアルカリ二次電池において、より一層の高容量化を図
るため、容器内に収納される正極及び負極の容量を可能
な限り多くすることが試みられている。しかしながら、
正極及び負極の容量増大は容器内に収容されるアルカリ
電解液の液量を必然的に減少させるため、前述した希土
類−ニッケル系水素吸蔵合金を用いると、次のようなア
ルカリ電解液の消費によりサイクル特性が低下するとい
う問題点があった。
By the way, in the alkaline secondary battery provided with the above-mentioned paste type negative electrode, in order to further increase the capacity, it has been attempted to increase the capacity of the positive electrode and the negative electrode housed in the container as much as possible. ing. However,
Since the increase in the capacity of the positive electrode and the negative electrode inevitably reduces the amount of the alkaline electrolyte contained in the container, when the above-mentioned rare earth-nickel-based hydrogen storage alloy is used, the consumption of the alkaline electrolyte as follows: There was a problem that the cycle characteristics deteriorated.

【0005】すなわち、前述した希土類−ニッケル系水
素吸蔵合金を含む負極を備えたアルカリ二次電池を充放
電させ、これを繰り返すと、前記負極中の水素吸蔵合金
粒子に割れが発生する。水素吸蔵合金粒子に割れが生じ
ると、その割れた間隙にアルカリ電解液が滲み込んだ
り、水素吸蔵合金の活性の高い割れ面で腐食が進行した
りするために電解液が消費される。このように電解液が
消費されると、もともと容器内に収納される電解液量が
少ないために、電解液の枯渇等に起因して充放電サイク
ル特性が著しく低下する。
That is, an alkaline secondary battery provided with a negative electrode containing the above-described rare earth-nickel-based hydrogen storage alloy is charged and discharged, and when this is repeated, cracks occur in the hydrogen storage alloy particles in the negative electrode. When cracks occur in the hydrogen storage alloy particles, the electrolyte is consumed because the alkaline electrolyte oozes into the cracked gaps or corrosion proceeds on the highly active cracked surface of the hydrogen storage alloy. When the electrolyte is consumed in this manner, the charge / discharge cycle characteristics are significantly reduced due to the exhaustion of the electrolyte and the like because the amount of the electrolyte stored in the container is originally small.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、実用的な充
放電サイクル寿命を維持しつつ、放電容量が向上された
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 It is an object of the present invention to provide an alkaline secondary battery having an improved discharge capacity while maintaining a practical charge / discharge cycle life.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルカリ二
次電池は、正極と、希土類系水素吸蔵合金を含む負極
と、アルカリ電解液とを具備するアルカリ二次電池であ
って、前記二次電池の容量は310wh/l以上であ
り、前記希土類系水素吸蔵合金はコバルト原子及びマン
ガン原子を含み、前記マンガン原子の含有量が0.6重
量%以上で、かつ2.6重量%未満の範囲であることを
特徴とするものである。
The alkaline secondary battery according to the present invention is an alkaline secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a rare earth hydrogen storage alloy, and an alkaline electrolyte. The battery has a capacity of 310 wh / l or more, the rare earth-based hydrogen storage alloy contains cobalt atoms and manganese atoms, and the content of the manganese atoms is 0.6% by weight or more and less than 2.6% by weight. It is characterized by being.

【0008】[0008]

【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(例えば円筒形アルカリ二次電池)を図1を参照
して詳細に説明する。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11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12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 (for example, a cylindrical alkaline secondary battery) according to the present invention will be described in detail 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 disposed between the peripheral edge of the sealing plate 7 and the inner surface of the upper opening of the container 1, and the sealing plate is formed on the container 1 by caulking to reduce the diameter of the upper opening inward. 7 is hermetically fixed via the gasket 8. 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 provided with the sealing plate 7.
It is attached so as to cover the hole 6 above. A rubber safety valve 11 is disposed so as to close the hole 6 in a space surrounded by the sealing plate 7 and the positive electrode terminal 10.
Circular holding plate 12 made of an insulating material having a hole in the center
Are arranged on the positive electrode terminal 10 such that the protrusions of the positive electrode terminal 10 protrude from the holes of the holding plate 12. The outer tube 13 is provided on the periphery of the holding plate 12,
The side surface of the container 1 and the periphery of the bottom of the container 1 are covered.

【0009】以下、前記負極4、正極2、セパレータ3
およびアルカリ電解液について詳細に説明する。 (1)負極4 この負極4は、コバルト原子(Co)及びマンガン原子
(Mn)を含有する希土類系水素吸蔵合金を含む。この
合金のマンガン原子の含有量は、0.6重量%以上で、
かつ2.6重量%未満の範囲である。
Hereinafter, the negative electrode 4, the positive electrode 2, the separator 3
And the alkaline electrolyte will be described in detail. (1) Negative Electrode 4 The negative electrode 4 contains a rare earth-based hydrogen storage alloy containing cobalt atoms (Co) and manganese atoms (Mn). The content of manganese atoms in this alloy is 0.6% by weight or more,
And less than 2.6% by weight.

【0010】前記合金におけるマンガン原子の含有量を
前記範囲にすることによって、容量が310wh/l以
上のアルカリ二次電池のサイクル寿命を改善することが
できると共に、優れた高温保管特性を維持することがで
きる。前記含有量を2.6重量%以上にすると、前述し
た容量が310wh/l以上の二次電池のサイクル寿命
が低下する。この原因の一つとして、充放電サイクルの
進行に伴って前記合金中のマンガン成分がアルカリ電解
液に多量に溶出し、これが正極に析出することが挙げら
れる。このようなマンガン成分の溶出は、前記二次電池
を高温環境下で使用した際、特に顕著に生じるため、マ
ンガン成分の含有量が多い合金を備え、前記容量を有す
る二次電池は高温環境下で貯蔵した際の容量回復率も低
い。前記含有量を0.6重量%未満にするのは、前記容
量の二次電池のサイクル寿命を向上する観点から好まし
いものの、この二次電池を高温(40℃以上)環境下で
貯蔵すると、前記合金中のコバルト成分がアルカリ電解
液に溶出し、析出して正極と負極の間に導電パスを形成
し、内部短絡を生じるため、容量回復率が低下する。マ
ンガン原子の含有量のより好ましい範囲は、1.1重量
%〜1.5重量%である。
When the content of manganese atoms in the alloy is in the above range, the cycle life of an alkaline secondary battery having a capacity of 310 wh / l or more can be improved, and excellent high-temperature storage characteristics can be maintained. Can be. When the content is set to 2.6% by weight or more, the cycle life of the secondary battery having the above-mentioned capacity of 310 wh / l or more decreases. One of the causes is that a large amount of the manganese component in the alloy is eluted into the alkaline electrolyte with the progress of the charge / discharge cycle, and this is deposited on the positive electrode. Such manganese component elution occurs particularly remarkably when the secondary battery is used in a high-temperature environment, and therefore, the secondary battery having an alloy having a high content of the manganese component and having the capacity is used in a high-temperature environment. Capacity recovery rate when stored at low temperatures. Although it is preferable that the content is less than 0.6% by weight from the viewpoint of improving the cycle life of the secondary battery having the capacity, when the secondary battery is stored in a high-temperature (40 ° C. or higher) environment, The cobalt component in the alloy is eluted into the alkaline electrolyte, precipitates and forms a conductive path between the positive electrode and the negative electrode, and causes an internal short circuit, so that the capacity recovery rate decreases. A more preferred range for the content of manganese atoms is 1.1% by weight to 1.5% by weight.

【0011】前記合金がコバルト原子を含むことによっ
て、前記合金の充放電サイクルに伴う微粉化の進行を抑
制することができる。前記合金のコバルト含有量は、5
重量%〜15重量%の範囲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。前記含有量を5重
量%未満にすると、微粉化の進行を抑制する効果を十分
に得ることが困難になる恐れがある。一方、前記含有量
が15重量%を越えると、合金の容量が低下する恐れが
ある。また、コバルトは高価であるため、製造コストが
高くなる。コバルト原子の含有量のより好ましい範囲
は、10重量%〜12重量%である。
When the alloy contains cobalt atoms, it is possible to suppress the progress of pulverization accompanying the charge / discharge cycle of the alloy. The cobalt content of the alloy is 5
It is preferable that the content be in the range of 15% by weight to 15% by weight. This is due to the following reasons. If the content is less than 5% by weight, it may be difficult to sufficiently obtain the effect of suppressing the progress of pulverization. On the other hand, if the content exceeds 15% by weight, the capacity of the alloy may be reduced. Further, cobalt is expensive, so that the production cost is high. A more preferred range for the content of cobalt atoms is 10% to 12% by weight.

【0012】前記合金の希土類成分は、ランタン(L
a)を含む希土類元素から選ばれる1種以上からなると
良い。特に、前記合金は、ランタン(La)を含んでい
るとよい。
The rare earth component of the alloy is lanthanum (L
It is good to consist of at least one kind selected from rare earth elements including a). In particular, the alloy preferably contains lanthanum (La).

【0013】前記合金は、ニッケル原子(Ni)を含ん
でいることが望ましい。前記合金のニッケル原子の含有
量は、45重量%〜60重量%の範囲にすることが好ま
しい。
Preferably, the alloy contains nickel atoms (Ni). The content of nickel atoms in the alloy is preferably in the range of 45% by weight to 60% by weight.

【0014】前記合金としては、例えば、一般式(1)
LmNiw Cox Aly Mnz (但し、Lmは、Laを
含む希土類元素から選ばれる少なくとも1種であり、原
子比wは3.30≦w≦4.50、原子比xは0.50
≦x≦1.10、原子比yは0.20≦y≦0.50、
原子比zは0.05≦z≦0.20で、かつ原子比w,
x,y,zの合計値は4.90≦w+x+y+z≦5.
50である)で表される組成の希土類系水素吸蔵合金等
を挙げることができる。前記一般式(1)で表される希
土類系水素吸蔵合金は、Mnの溶出が少ないため、サイ
クル寿命を長くすることができ、かつ低コストである。
前記一般式(1)で表される希土類系水素吸蔵合金にお
いて、原子比wのより好ましい範囲は3.8〜4.2
で、原子比xのより好ましい範囲は0.7〜0.9で、
原子比yのより好ましい範囲は0.3〜0.4で、原子
比zのより好ましい範囲は0.08〜0.13である。
また、原子比の合計値のより好ましい範囲は、5.0〜
5.2である。
As the alloy, for example, the following general formula (1)
LmNi w Co x Al y M n z (where Lm is at least one selected from rare earth elements including La, the atomic ratio w is 3.30 ≦ w ≦ 4.50, and the atomic ratio x is 0.50
≦ x ≦ 1.10, atomic ratio y is 0.20 ≦ y ≦ 0.50,
The atomic ratio z is 0.05 ≦ z ≦ 0.20 and the atomic ratio w,
The sum of x, y, and z is 4.90 ≦ w + x + y + z ≦ 5.
50) can be exemplified. The rare earth-based hydrogen storage alloy represented by the general formula (1) has a small leaching of Mn, so that the cycle life can be extended and the cost is low.
In the rare earth hydrogen storage alloy represented by the general formula (1), a more preferable range of the atomic ratio w is 3.8 to 4.2.
The more preferable range of the atomic ratio x is 0.7 to 0.9,
A more preferable range of the atomic ratio y is 0.3 to 0.4, and a more preferable range of the atomic ratio z is 0.08 to 0.13.
Further, a more preferable range of the total value of the atomic ratio is 5.0 to 5.0.
5.2.

【0015】前記負極は、例えば、コバルト原子及び前
述した特定量のマンガン原子を含む希土類系水素吸蔵合
金粉末を導電剤、結着剤及び水と共に混練してペースト
を調製し、前記ペーストを導電性基板に充填し、乾燥さ
せた後、プレス成形することにより製造される。
For the negative electrode, for example, a paste is prepared by kneading a rare earth-based hydrogen storage alloy powder containing a cobalt atom and the above-mentioned specific amount of manganese atoms together with a conductive agent, a binder and water. It is manufactured by filling a substrate, drying it, and then press molding.

【0016】前記導電剤としては、例えばカーボンブラ
ック、黒鉛等を挙げることができる。前記結着剤として
は、例えばポリアクリル酸ソーダ、ポリアクリル酸カリ
ウム等のポリアクリル酸塩、ポリテトラフルオロエチレ
ン(PTFE)などのフッ素系樹脂、またはカルボキシ
メチルセルロース(CMC)等を挙げることができる。
Examples of the conductive agent include carbon black and graphite. Examples of the binder include polyacrylates such as sodium polyacrylate and potassium polyacrylate, fluorine-based resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), and carboxymethyl cellulose (CMC).

【0017】前記導電性基板としては、例えばパンチド
メタル、エキスパンデッドメタル、穿孔鋼板、ニッケル
ネット等の二次元基板や、フェルト状の金属多孔体や、
スポンジ状金属多孔体などの三次元基板を挙げることが
できる。
As the conductive substrate, for example, a two-dimensional substrate such as a punched metal, an expanded metal, a perforated steel plate, a nickel net, a felt-like porous metal,
Examples include a three-dimensional substrate such as a sponge-like porous metal body.

【0018】(2)正極2 この正極2は、水酸化ニッケル粒子及び結着剤を含む正
極材料が集電体に担持されたものから形成される。
(2) Positive Electrode 2 The positive electrode 2 is formed of a positive electrode material containing nickel hydroxide particles and a binder supported on a current collector.

【0019】水酸化ニッケル粒子としては、例えば単一
の水酸化ニッケル粒子、または亜鉛および/またはコバ
ルトが金属ニッケルと共沈された水酸化ニッケル粒子を
用いることができる。後者の水酸化ニッケル粒子を含む
正極は、高温状態における充電効率を更に向上すること
が可能になる。
As the nickel hydroxide particles, for example, single nickel hydroxide particles or nickel hydroxide particles in which zinc and / or cobalt are coprecipitated with metallic nickel can be used. The latter positive electrode containing nickel hydroxide particles can further improve the charging efficiency in a high temperature state.

【0020】前記アルカリ蓄電池の充放電効率を向上す
る観点から、前記水酸化ニッケル粒子のX線粉末回折法
による(101)面のピーク半価幅は、0.8゜/2θ
(Cu−Kα)以上にすることが好ましい。より好まし
い水酸化ニッケル粉末の粉末X線回折法による(10
1)面のピークの半価幅は、0.9〜1.0゜/2θ
(Cu−Kα)である。
From the viewpoint of improving the charge / discharge efficiency of the alkaline storage battery, the peak half-value width of the (101) plane of the nickel hydroxide particles determined by X-ray powder diffraction is 0.8 ゜ / 2θ.
(Cu-Kα) or more is preferable. A more preferable nickel hydroxide powder is powder X-ray diffraction method (10
1) The half width of the surface peak is 0.9 to 1.0 ° / 2θ.
(Cu-Kα).

【0021】前記結着剤としては、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース、メチ
ルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコー
ルを挙げることができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, carboxymethylcellulose, methylcellulose, polyacrylate, and polyvinyl alcohol.

【0022】前記集電体としては、例えばニッケル、ス
テンレス等の金属や、ニッケルメッキが施された樹脂な
どからなるスポンジ状、繊維状、フェルト状の多孔質構
造を有するものを挙げることができる。
Examples of the current collector include those having a sponge-like, fibrous, or felt-like porous structure made of a metal such as nickel or stainless steel or a nickel-plated resin.

【0023】前記正極は、例えば、水酸化ニッケル粒
子、導電助剤、結着剤および水を含むペーストを調製
し、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾燥、加圧
成形した後、所望のサイズに切断することにより水酸化
ニッケル粒子及び結着剤を含む正極材料が集電体に担持
された構造の正極を作製する。
For the positive electrode, for example, a paste containing nickel hydroxide particles, a conductive additive, a binder and water is prepared, and the paste is filled in a current collector, which is dried and pressure-formed. By cutting into a desired size, a positive electrode having a structure in which a positive electrode material containing nickel hydroxide particles and a binder is supported on a current collector is manufactured.

【0024】前記導電助剤は、例えば三酸化二コバルト
(Co23 )、コバルト金属(Co)、一酸化コバル
ト(CoO)、水酸化コバルト{Co(OH)2 }等か
ら形成することができる。
The conductive assistant may be formed of, for example, dicobalt trioxide (Co 2 O 3 ), cobalt metal (Co), cobalt monoxide (CoO), or cobalt hydroxide {Co (OH) 2 }. it can.

【0025】(3)セパレータ3 このセパレータ3としては、例えば、ポリアミド繊維製
不織布、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフ
ィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものを挙げ
ることができる。
(3) Separator 3 Examples of the separator 3 include a nonwoven fabric made of a polyamide fiber and a nonwoven fabric made of a polyolefin fiber such as polyethylene or polypropylene provided with a hydrophilic functional group.

【0026】(4)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。
(4) Alkaline Electrolyte As the alkaline electrolyte, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH)
Aqueous solution, potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, NaO
H and LiOH mixed solution, KOH and LiOH mixed solution, K
A mixed solution of OH, LiOH, and NaOH can be used.

【0027】前記二次電池の容量は310wh/l以上
にする。このような二次電池は、放電容量を向上するこ
とができる。この容量C(wh/l)(体積エネルギー
密度)は、下記(i)式によって算出される。
The capacity of the secondary battery is set to 310 wh / l or more. Such a secondary battery can improve the discharge capacity. This capacity C (wh / l) (volume energy density) is calculated by the following equation (i).

【0028】C=(CT ×Z)/V …(i) ここで、CT (Ah)は前記二次電池の理論容量、Z
(V)は前記二次電池の電圧、V(l)は前記二次電池
の体積(容器の内容積)を示す。
C = (C T × Z) / V (i) where C T (Ah) is the theoretical capacity of the secondary battery, Z
(V) indicates the voltage of the secondary battery, and V (l) indicates the volume of the secondary battery (the inner volume of the container).

【0029】前記アルカリ電解液の25℃における電解
液量とこの電解液を備えるアルカリ二次電池の理論容量
との比(電解液量/理論容量)は、0.8ml/Ah〜
1.25ml/Ahの範囲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。前記電解液量比が
1.25ml/Ahを越えると、容量を310wh/l
以上に設定することが困難になる恐れがある。二次電池
の理論容量に対する電解液量比を少なくするほど、高容
量化に有利であり、また合金中のMn含有量を前記範囲
にすることによるサイクル寿命向上の効果が顕著に現れ
る傾向があるものの、0.8ml/Ah未満にすると、
正極や、負極表面の電解液量が少なくなり、放電容量が
低下する恐れがある。より好ましい電解液量比は、0.
90ml/Ah〜1.15ml/Ahの範囲である。
The ratio (the amount of the electrolyte / theoretical capacity) of the amount of the alkaline electrolyte at 25 ° C. to the theoretical capacity of the alkaline secondary battery provided with this electrolyte is 0.8 ml / Ah to 0.8 ml / Ah.
It is preferable to be in the range of 1.25 ml / Ah. This is due to the following reasons. When the electrolyte volume ratio exceeds 1.25 ml / Ah, the capacity is increased to 310 wh / l.
It may be difficult to set the above. The smaller the ratio of the amount of the electrolyte to the theoretical capacity of the secondary battery is, the more advantageous in increasing the capacity, and the effect of improving the cycle life by setting the Mn content in the alloy to the above range tends to be remarkable. However, if it is less than 0.8 ml / Ah,
There is a possibility that the amount of electrolyte on the surface of the positive electrode or the negative electrode decreases, and the discharge capacity decreases. A more preferable electrolyte solution ratio is 0.1.
The range is from 90 ml / Ah to 1.15 ml / Ah.

【0030】負極の正極に対する容量比(前記正極の設
計容量を1とした際の前記負極の設計容量)は、1.1
0〜1.60の範囲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。前記容量比が1.60を
越えると、容量を310wh/l以上に設定することが
困難になる恐れがある。前記容量比を小さくするほど、
容量を前記範囲に設定しやすくなり、また、合金中のM
n含有量を前記範囲にすることによるサイクル寿命向上
の効果が顕著に現れる傾向がある。しかしながら、前記
容量比を1.10未満にすると、負極の充電リザーブが
少なくなるため、負極の酸素ガス還元性能が低下し、内
圧特性が低下する恐れがある。容量比のより好ましい範
囲は、1.20〜1.40の範囲である。
The capacity ratio of the negative electrode to the positive electrode (design capacity of the negative electrode when the design capacity of the positive electrode is 1) is 1.1
It is preferred to be in the range of 0 to 1.60. This is due to the following reasons. If the capacity ratio exceeds 1.60, it may be difficult to set the capacity to 310 wh / l or more. As the capacitance ratio is reduced,
The capacity can be easily set in the above range, and the M
When the n content is in the above range, the effect of improving the cycle life tends to be remarkable. However, when the capacity ratio is less than 1.10, the charge reserve of the negative electrode is reduced, so that the oxygen gas reduction performance of the negative electrode is reduced and the internal pressure characteristics may be reduced. A more preferable range of the capacity ratio is a range of 1.20 to 1.40.

【0031】なお、前述した図1では負極4および正極
2の間にセパレータ3を介在して渦巻状に捲回し、有底
円筒状の容器1内に収納したが、複数の負極および複数
の正極の間にセパレータをそれぞれ介在して積層物と
し、この積層物を有底矩形筒状の容器内に収納してもよ
い。
In FIG. 1 described above, the separator 3 is interposed between the negative electrode 4 and the positive electrode 2 and spirally wound and accommodated in the bottomed cylindrical container 1. The separator may be interposed therebetween to form a laminate, and the laminate may be stored in a bottomed rectangular cylindrical container.

【0032】以上詳述したように本発明に係るアルカリ
二次電池は、コバルト原子及びマンガン原子を含み、前
記マンガン原子の含有量が0.6重量%以上で、かつ
2.6重量%未満の範囲である希土類系水素吸蔵合金を
含む負極を備え、容量が310wh/l以上である。こ
のような二次電池は、高い放電容量と、高温で保管した
際の優れた容量回復率を維持しつつ、サイクル寿命を向
上することができる。マンガン原子の含有量が特定の範
囲にある希土類系水素吸蔵合金を含む負極を備え、かつ
前述したような容量を有するアルカリ二次電池のサイク
ル寿命が向上されるのは、(1)充放電サイクルの進行
に伴う合金の微粉化を抑制することができるために微粉
化による電解液消費量を低減することができる、(2)
水素吸蔵合金のマンガン成分がアルカリ電解液に溶出す
るのを抑えることができる等に起因するものと考えられ
る。
As described in detail above, the alkaline secondary battery according to the present invention contains cobalt atoms and manganese atoms, and the content of the manganese atoms is 0.6% by weight or more and less than 2.6% by weight. A negative electrode containing a rare earth-based hydrogen storage alloy in the range is provided, and the capacity is 310 wh / l or more. Such a secondary battery can improve the cycle life while maintaining a high discharge capacity and an excellent capacity recovery rate when stored at a high temperature. The cycle life of an alkaline secondary battery having a negative electrode containing a rare earth-based hydrogen storage alloy having a manganese atom content in a specific range and having the above-described capacity is improved by (1) a charge-discharge cycle. (2) It is possible to suppress the pulverization of the alloy due to the progress of the process, so that the consumption of the electrolyte due to the pulverization can be reduced.
This is considered to be due to the fact that the manganese component of the hydrogen storage alloy can be prevented from being eluted into the alkaline electrolyte.

【0033】[0033]

【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1〜3及び比較例1〜2) <負極の作製>Lm(Lmは、Laが80重量%、Ce
が2.0重量%、Prが4.1重量%及びNdが13.
9重量%からなる)、Ni,Co,Mn,Alを用いて
高周波溶解によって、下記表1に示す組成の5種類の希
土類系水素吸蔵合金を作製した。各希土類系水素吸蔵合
金について、機械粉砕により40μm以下の微粉末にし
た。各希土類系水素吸蔵合金粉末から以下に説明するよ
うな方法により5種類の負極を作製した。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Examples 1-3 and Comparative Examples 1-2) <Preparation of Negative Electrode> Lm (Lm is 80% by weight of La, Ce
2.0% by weight, 4.1% by weight of Pr and 13% of Nd.
9% by weight), and five kinds of rare earth hydrogen storage alloys having compositions shown in Table 1 below were produced by high frequency melting using Ni, Co, Mn, and Al. Each rare earth hydrogen storage alloy was pulverized by mechanical pulverization to a fine powder of 40 μm or less. Five kinds of negative electrodes were prepared from each rare earth hydrogen storage alloy powder by the method described below.

【0034】各希土類系水素吸蔵合金粉末100重量部
に、ポリアクリル酸ナトリウム0.5重量部、カルボキ
シメチルセルロース(CMC)0.12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1.0重量部及
び導電剤としてカーボンブラック1.0重量部を添加
し、水30重量部と共に混合することによってペースト
を調製した。このペーストを導電性基板としてのパンチ
ドメタルに塗布し、乾燥し、プレスすることにより負極
を作製した。
100 parts by weight of each rare earth hydrogen storage alloy powder, 0.5 part by weight of sodium polyacrylate, 0.12 part by weight of carboxymethylcellulose (CMC), and a dispersion of polytetrafluoroethylene (specific gravity 1.
5, a solid content of 60% by weight) and 1.0 part by weight of carbon black as a conductive agent were added, and mixed with 30 parts by weight of water to prepare a paste. This paste was applied to a punched metal as a conductive substrate, dried, and pressed to produce a negative electrode.

【0035】得られた各負極から以下に説明するように
して5種類のニッケル水素二次電池を組み立てた。 <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末に、カル
ボキシメチルセルロース0.3重量部およびポリテトラ
フルオロエチレンのディスパージョン(比重1.5,固
形分60重量%)を固形分換算で0.5重量部添加し、
これらに純水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。このペーストを導電性基板としての
発泡メタル基板内に充填し、乾燥した後、ローラプレス
して圧延成形することにより正極を作製した。
From the obtained negative electrodes, five types of nickel-metal hydride secondary batteries were assembled as described below. <Preparation of Positive Electrode> A mixture of 90 parts by weight of nickel hydroxide powder and 10 parts by weight of cobalt monoxide powder was mixed with 0.3 part by weight of carboxymethyl cellulose and a dispersion of polytetrafluoroethylene (specific gravity 1.5, solid content 60). 0.5% by weight in terms of solid content)
A paste was prepared by adding 45 parts by weight of pure water and kneading them. This paste was filled in a foamed metal substrate as a conductive substrate, dried, and then roll-pressed to form a positive electrode.

【0036】次いで、前記各負極について、設計容量比
(前記正極の設計容量を1とする)を1.30に設定し
た。前記各負極及び前記正極の間にセパレータ(ポリプ
ロピレン製不織布にグラフト重合を施したものからな
る)を介在し、これらを渦巻状に捲回して電極群を作製
した。このような電極群を有底円筒状容器(内容積0.
0145l)に収納し、7NのKOH及び1NのLiO
Hからなるアルカリ電解液を理論容量に対する電解液量
比が1.0ml/Ahになるように収容し、前述した図
1に示す構造を有し、理論容量が4000mAh(4A
h)で、4/3Aサイズで、電圧が1.25Vで、前述
した(i)式より求められる容量が329wh/lの円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。 (比較例3〜7)前述した実施例1〜3と同様にして5
種類の負極を作製した。得られた各負極から以下に説明
するようにして5種類のニッケル水素二次電池を組み立
てた。
Next, for each of the negative electrodes, the design capacity ratio (the design capacity of the positive electrode was 1) was set to 1.30. A separator (made by graft-polymerizing a nonwoven fabric made of polypropylene) was interposed between each of the negative electrode and the positive electrode, and these were spirally wound to form an electrode group. Such an electrode group is placed in a cylindrical container with a bottom (with an inner volume of 0.
0145l), 7N KOH and 1N LiO
H is accommodated in such a manner that the electrolyte volume ratio with respect to the theoretical capacity is 1.0 ml / Ah, and has the structure shown in FIG. 1 described above, and the theoretical capacity is 4000 mAh (4 A
In (h), a cylindrical nickel-metal hydride secondary battery having a size of 4/3 A, a voltage of 1.25 V, and a capacity of 329 wh / l obtained from the above-mentioned equation (i) was assembled. (Comparative Examples 3 to 7) 5
Various types of negative electrodes were produced. From the obtained negative electrodes, five types of nickel-metal hydride secondary batteries were assembled as described below.

【0037】実施例1〜3と同様にして正極を作製し
た。前記各負極の正極に対する容量比を1.70に設定
し、前記各負極及び前記正極の間に実施例1〜3と同様
なセパレータを介在し、これらを渦巻状に捲回して電極
群を作製した。このような電極群を実施例1〜3と同様
な有底円筒状容器に収納し、実施例1〜3と同様な組成
のアルカリ電解液を理論容量に対する電解液量比が1.
35ml/Ahになるように収容し、前述した図1に示
す構造を有し、理論容量が3000mAh(3Ah)
で、4/3Aサイズで、電圧が1.25Vで、前述した
(i)式より求められる容量が247wh/lの円筒形
ニッケル水素二次電池を組み立てた。
A positive electrode was produced in the same manner as in Examples 1 to 3. The capacity ratio of each negative electrode to the positive electrode was set to 1.70, the same separator as in Examples 1 to 3 was interposed between each negative electrode and the positive electrode, and these were spirally wound to form an electrode group. did. Such an electrode group was housed in a cylindrical container having the same bottom as in Examples 1 to 3, and an alkaline electrolyte having the same composition as in Examples 1 to 3 having an electrolyte amount ratio to theoretical capacity of 1.
It is stored at 35 ml / Ah, has the structure shown in FIG. 1 described above, and has a theoretical capacity of 3000 mAh (3 Ah).
Thus, a cylindrical nickel-metal hydride secondary battery having a size of 4/3 A, a voltage of 1.25 V, and a capacity of 247 wh / l obtained from the above-described equation (i) was assembled.

【0038】実施例1〜3及び比較例1〜7の二次電池
について、3000mAhの電流で90分間充電し、3
000mAhの電流で終止電圧1.0Vまで放電する充
放電サイクルを繰り返し行った。各二次電池における3
サイクル目の放電容量(初期容量)及びサイクル寿命を
下記表2に示す。ただし、サイクル寿命は、放電容量が
二次電池の初期容量の80%以下に達したときのサイク
ル数である。
The secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 were charged at a current of 3000 mAh for 90 minutes.
A charge / discharge cycle of discharging to a final voltage of 1.0 V with a current of 000 mAh was repeated. 3 for each secondary battery
Table 2 shows the discharge capacity (initial capacity) and cycle life at the cycle. Here, the cycle life is the number of cycles when the discharge capacity reaches 80% or less of the initial capacity of the secondary battery.

【0039】また、実施例1〜3及び比較例1〜7の二
次電池について、前述したようにして初期容量を算出し
た後、これら二次電池を放電状態で1カ月80℃中に貯
蔵後、3000mAhの電流で90分間充電し、300
0mAhの電流で終止電圧1.0Vまで放電する充放電
を3回繰り返し、放電容量を測定し、回復容量とした。
得られた回復容量から、回復率{(回復容量/初期容
量)×100}を求め、その結果を下記表2に示す。
After the initial capacities of the secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 were calculated as described above, these secondary batteries were stored in a discharged state at 80 ° C. for one month. Charged with 3000 mAh current for 90 minutes, 300
The charge / discharge in which the battery was discharged to a final voltage of 1.0 V with a current of 0 mAh was repeated three times, and the discharge capacity was measured.
From the obtained recovery capacity, a recovery rate {(recovery capacity / initial capacity) × 100} was determined, and the results are shown in Table 2 below.

【0040】更に、実施例1〜3及び比較例1〜7の二
次電池について、電池内圧を測定した。電池内圧の測定
は、実施例1〜3及び比較例1〜7の二次電池を図2に
示す圧力測定装置の容器内に収納して行った。
Further, the internal pressures of the secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 were measured. The measurement of the battery internal pressure was performed by accommodating the secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 in a container of a pressure measuring device shown in FIG.

【0041】すなわち、各電池内圧測定装置はアクリル
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、A
A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、前記二次電池24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28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。
That is, each battery internal pressure measuring device has a battery case comprising a case main body 21 and a cap 22 made of acrylic resin. At the center of the case body 21, A
A space 23 having the same inner diameter and height as the metal container of the A-size battery is formed. The secondary battery 24 is housed inside the space 23. The cap 22 is air-tightly fixed on the case body 21 by a bolt 27 and a nut 28 via a packing 25 and an O-ring 26. A pressure detector 29 is attached to the cap 22. A negative electrode lead 30 from the negative electrode and a positive electrode lead 31 from the positive electrode are led out between the packing 25 and the O-ring 26.

【0042】このような電池内圧測定装置により実施例
1〜3及び比較例1〜7の二次電池について3000m
Aの電流で130%充電した際の最大電池内圧を測定
し、その結果を下記表2に併記する。
The secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 to 7 were measured for 3000 m with such a battery internal pressure measuring device.
The maximum battery internal pressure when charged 130% with the current A was measured, and the results are also shown in Table 2 below.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】表1及び表2から明らかなように、コバル
ト原子及びマンガン原子を含み、このマンガン原子の含
有量が0.6重量%以上で、かつ2.6重量%未満であ
る希土類系水素吸蔵合金を含む負極を備え、かつ容量が
310wh/l以上である実施例1〜3の二次電池は、
放電容量が高く、内圧特性に優れ、サイクル特性及び高
温保管特性を改善できることがわかる。これに対し、前
記マンガン原子の含有量が0.6重量%に満たない比較
例1の二次電池は、サイクル特性に優れるものの、80
℃の高温環境下で保管すると内部短絡を生じ、容量回復
率が0%であることがわかる。また、前記マンガン原子
の含有量が2.6重量%以上である比較例2の二次電池
は、サイクル寿命が短く、そのうえ高温で保管した際の
容量回復率が低いことがわかる。
As is clear from Tables 1 and 2, rare-earth hydrogen storage containing cobalt and manganese atoms and having a manganese atom content of 0.6% by weight or more and less than 2.6% by weight. The secondary batteries of Examples 1 to 3 each including a negative electrode containing an alloy and having a capacity of 310 wh / l or more include:
It can be seen that the discharge capacity is high, the internal pressure characteristics are excellent, and the cycle characteristics and high-temperature storage characteristics can be improved. On the other hand, the secondary battery of Comparative Example 1 in which the manganese atom content is less than 0.6% by weight has excellent cycle characteristics,
It can be seen that storage under a high temperature environment of ℃ causes an internal short circuit, and the capacity recovery rate is 0%. In addition, it can be seen that the secondary battery of Comparative Example 2 in which the content of the manganese atom is 2.6% by weight or more has a short cycle life and a low capacity recovery rate when stored at a high temperature.

【0046】一方、比較例3〜7の二次電池についての
結果から、マンガン原子の含有量が2.6重量%よりも
多い希土類水素吸蔵合金は、容量が310wh/lに満
たない場合にサイクル寿命が長く、優れた容量回復率を
示すものの、容量が310wh/l以上であるとサイク
ル寿命が低下することがわかる。また、比較例3〜7の
二次電池は、実施例1〜3に比べて放電容量が低いこと
がわかる。
On the other hand, the results of the secondary batteries of Comparative Examples 3 to 7 indicate that the rare earth hydrogen storage alloy having a manganese atom content of more than 2.6% by weight has a cycle capacity of less than 310 wh / l. It can be seen that although the life is long and the capacity recovery rate is excellent, the cycle life is reduced when the capacity is 310 wh / l or more. Also, it can be seen that the secondary batteries of Comparative Examples 3 to 7 have lower discharge capacities than those of Examples 1 to 3.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明によれば、高い放電容量、長いサ
イクル寿命及び優れた高温保管特性を同時に満足するア
ルカリ二次電池を提供することができる。
According to the present invention, it is possible to provide an alkaline secondary battery which simultaneously satisfies a high discharge capacity, a long cycle life and excellent high-temperature storage characteristics.

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

【図1】本発明に係るアルカリ二次電池の一例を示す部
分切欠斜視図。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of an alkaline secondary battery according to the present invention.

【図2】本発明に係る実施例1〜5の二次電池及び比較
例1〜7の二次電池の内圧特性を評価するために使用し
た電池内圧測定装置を示す断面図。
FIG. 2 is a sectional view showing a battery internal pressure measuring device used for evaluating internal pressure characteristics of the secondary batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 to 7 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。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... container, 2 ... positive electrode, 3 ... separator, 4 ... negative electrode, 5 ...
Electrode group, 7 ... sealing plate.

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────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成9年6月6日[Submission date] June 6, 1997

【手続補正1】[Procedure amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】特許請求の範囲[Correction target item name] Claims

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【特許請求の範囲】[Claims]

【手続補正2】[Procedure amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0007[Correction target item name] 0007

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルカリ二
次電池は、正極と、希土類系水素吸蔵合金を含む負極
と、アルカリ電解液とを具備するアルカリ二次電池であ
って、前記二次電池の容量は310h/l以上であ
り、前記希土類系水素吸蔵合金はコバルト原子及びマン
ガン原子を含み、前記マンガン原子の含有量が0.6重
量%以上で、かつ2.6重量%未満の範囲であることを
特徴とするものである。
The alkaline secondary battery according to the present invention is an alkaline secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a rare earth hydrogen storage alloy, and an alkaline electrolyte. capacity of the battery is a 310 W h / l or more, the rare-earth-based hydrogen storage alloy contains cobalt atoms and manganese atoms in the content of the manganese atom is 0.6 wt% or more and less than 2.6 wt% In the range.

【手続補正3】[Procedure amendment 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0010[Correction target item name] 0010

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0010】前記合金におけるマンガン原子の含有量を
前記範囲にすることによって、容量が310h/l以
上のアルカリ二次電池のサイクル寿命を改善することが
できると共に、優れた高温保管特性を維持することがで
きる。前記含有量を2.6重量%以上にすると、前述し
た容量が310h/l以上の二次電池のサイクル寿命
が低下する。この原因の一つとして、充放電サイクルの
進行に伴って前記合金中のマンガン成分がアルカリ電解
液に多量に溶出し、これが正極に析出することが挙げら
れる。このようなマンガン成分の溶出は、前記二次電池
を高温環境下で使用した際、特に顕著に生じるため、マ
ンガン成分の含有量が多い合金を備え、前記容量を有す
る二次電池は高温環境下で貯蔵した際の容量回復率も低
い。前記含有量を0.6重量%未満にするのは、前記容
量の二次電池のサイクル寿命を向上する観点から好まし
いものの、この二次電池を高温(40℃以上)環境下で
貯蔵すると、前記合金中のコバルト成分がアルカリ電解
液に溶出し、析出して正極と負極の間に導電パスを形成
し、内部短絡を生じるため、容量回復率が低下する。マ
ンガン原子の含有量のより好ましい範囲は、1.1重量
%〜1.5重量%である。
[0010] maintained by the content of manganese atoms in the alloy to the range, it is possible capacity to improve the 310 W h / l or more alkaline secondary battery cycle life, excellent high-temperature storage characteristics can do. When the content of more than 2.6 wt%, the capacity described above is 310 W h / l or more secondary battery cycle life is reduced. One of the causes is that a large amount of the manganese component in the alloy is eluted into the alkaline electrolyte with the progress of the charge / discharge cycle, and this is deposited on the positive electrode. Such manganese component elution occurs particularly remarkably when the secondary battery is used in a high-temperature environment, and therefore, the secondary battery having an alloy having a high content of the manganese component and having the capacity is used in a high-temperature environment. Capacity recovery rate when stored at low temperatures. Although it is preferable that the content is less than 0.6% by weight from the viewpoint of improving the cycle life of the secondary battery having the capacity, when the secondary battery is stored in a high-temperature (40 ° C. or higher) environment, The cobalt component in the alloy is eluted into the alkaline electrolyte, precipitates and forms a conductive path between the positive electrode and the negative electrode, and causes an internal short circuit, so that the capacity recovery rate decreases. A more preferred range for the content of manganese atoms is 1.1% by weight to 1.5% by weight.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0027[Correction target item name] 0027

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0027】前記二次電池の容量は310h/l以上
にする。このような二次電池は、放電容量を向上するこ
とができる。この容量C(h/l)(体積エネルギー
密度)は、下記(i)式によって算出される。
[0027] The capacity of the secondary battery is more than 310 W h / l. Such a secondary battery can improve the discharge capacity. The capacitance C (W h / l) (volumetric energy density) is calculated by the following formula (i).

【手続補正5】[Procedure amendment 5]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0029[Correction target item name] 0029

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0029】前記アルカリ電解液の25℃における電解
液量とこの電解液を備えるアルカリ二次電池の理論容量
との比(電解液量/理論容量)は、0.8ml/Ah〜
1.25ml/Ahの範囲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。前記電解液量比が
1.25ml/Ahを越えると、容量を310h/l
以上に設定することが困難になる恐れがある。二次電池
の理論容量に対する電解液量比を少なくするほど、高容
量化に有利であり、また合金中のMn含有量を前記範囲
にすることによるサイクル寿命向上の効果が顕著に現れ
る傾向があるものの、0.8ml/Ah未満にすると、
正極や、負極表面の電解液量が少なくなり、放電容量が
低下する恐れがある。より好ましい電解液量比は、0.
90ml/Ah〜1.15ml/Ahの範囲である。
The ratio (the amount of the electrolyte / theoretical capacity) of the amount of the alkaline electrolyte at 25 ° C. to the theoretical capacity of the alkaline secondary battery provided with this electrolyte is 0.8 ml / Ah to 0.8 ml / Ah.
It is preferable to be in the range of 1.25 ml / Ah. This is due to the following reasons. Wherein the electrolyte volume ratio exceeds 1.25 ml / Ah, capacity 310 W h / l
It may be difficult to set the above. The smaller the ratio of the amount of the electrolyte to the theoretical capacity of the secondary battery is, the more advantageous in increasing the capacity, and the effect of improving the cycle life by setting the Mn content in the alloy to the above range tends to be remarkable. However, if it is less than 0.8 ml / Ah,
There is a possibility that the amount of electrolyte on the surface of the positive electrode or the negative electrode decreases, and the discharge capacity decreases. A more preferable electrolyte solution ratio is 0.1.
The range is from 90 ml / Ah to 1.15 ml / Ah.

【手続補正6】[Procedure amendment 6]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0030[Correction target item name] 0030

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0030】負極の正極に対する容量比(前記正極の設
計容量を1とした際の前記負極の設計容量)は、1.1
0〜1.60の範囲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。前記容量比が1.60を
越えると、容量を310h/l以上に設定することが
困難になる恐れがある。前記容量比を小さくするほど、
容量を前記範囲に設定しやすくなり、また、合金中のM
n含有量を前記範囲にすることによるサイクル寿命向上
の効果が顕著に現れる傾向がある。しかしながら、前記
容量比を1.10未満にすると、負極の充電リザーブが
少なくなるため、負極の酸素ガス還元性能が低下し、内
圧特性が低下する恐れがある。容量比のより好ましい範
囲は、1.20〜1.40の範囲である。
The capacity ratio of the negative electrode to the positive electrode (design capacity of the negative electrode when the design capacity of the positive electrode is 1) is 1.1
It is preferred to be in the range of 0 to 1.60. This is due to the following reasons. When the volume ratio exceeds 1.60, it may become difficult to set the volume to more than 310 W h / l. As the capacitance ratio is reduced,
The capacity can be easily set in the above range, and the M
When the n content is in the above range, the effect of improving the cycle life tends to be remarkable. However, when the capacity ratio is less than 1.10, the charge reserve of the negative electrode is reduced, so that the oxygen gas reduction performance of the negative electrode is reduced and the internal pressure characteristics may be reduced. A more preferable range of the capacity ratio is a range of 1.20 to 1.40.

【手続補正7】[Procedure amendment 7]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0032[Correction target item name] 0032

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0032】以上詳述したように本発明に係るアルカリ
二次電池は、コバルト原子及びマンガン原子を含み、前
記マンガン原子の含有量が0.6重量%以上で、かつ
2.6重量%未満の範囲である希土類系水素吸蔵合金を
含む負極を備え、容量が310h/l以上である。こ
のような二次電池は、高い放電容量と、高温で保管した
際の優れた容量回復率を維持しつつ、サイクル寿命を向
上することができる。マンガン原子の含有量が特定の範
囲にある希土類系水素吸蔵合金を含む負極を備え、かつ
前述したような容量を有するアルカリ二次電池のサイク
ル寿命が向上されるのは、(1)充放電サイクルの進行
に伴う合金の微粉化を抑制することができるために微粉
化による電解液消費量を低減することができる、(2)
水素吸蔵合金のマンガン成分がアルカリ電解液に溶出す
るのを抑えることができる等に起因するものと考えられ
る。
As described in detail above, the alkaline secondary battery according to the present invention contains cobalt atoms and manganese atoms, and the content of the manganese atoms is 0.6% by weight or more and less than 2.6% by weight. comprising a negative electrode containing a rare-earth hydrogen storage alloy is a range, capacity 310 W h / l or higher. Such a secondary battery can improve the cycle life while maintaining a high discharge capacity and an excellent capacity recovery rate when stored at a high temperature. The cycle life of an alkaline secondary battery having a negative electrode containing a rare earth-based hydrogen storage alloy having a manganese atom content in a specific range and having the above-described capacity is improved by (1) a charge-discharge cycle. (2) It is possible to suppress the pulverization of the alloy due to the progress of the process, so that the consumption of the electrolyte due to the pulverization can be reduced.
This is considered to be due to the fact that the manganese component of the hydrogen storage alloy can be prevented from being eluted into the alkaline electrolyte.

【手続補正8】[Procedure amendment 8]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0036[Correction target item name] 0036

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0036】次いで、前記各負極について、設計容量比
(前記正極の設計容量を1とする)を1.30に設定し
た。前記各負極及び前記正極の間にセパレータ(ポリプ
ロピレン製不織布にグラフト重合を施したものからな
る)を介在し、これらを渦巻状に捲回して電極群を作製
した。このような電極群を有底円筒状容器(内容積0.
0145l)に収納し、7NのKOH及び1NのLiO
Hからなるアルカリ電解液を理論容量に対する電解液量
比が1.0ml/Ahになるように収容し、前述した図
1に示す構造を有し、理論容量が4000mAh(4A
h)で、4/3Aサイズで、電圧が1.25Vで、前述
した(i)式より求められる容量が329h/lの円
筒形ニッケル水素二次電池を組み立てた。 (比較例3〜7)前述した実施例1〜3と同様にして5
種類の負極を作製した。得られた各負極から以下に説明
するようにして5種類のニッケル水素二次電池を組み立
てた。
Next, for each of the negative electrodes, the design capacity ratio (the design capacity of the positive electrode was 1) was set to 1.30. A separator (made by graft-polymerizing a nonwoven fabric made of polypropylene) was interposed between each of the negative electrode and the positive electrode, and these were spirally wound to form an electrode group. Such an electrode group is placed in a cylindrical container with a bottom (with an inner volume of 0.
0145l), 7N KOH and 1N LiO
H is accommodated in such a manner that the electrolyte volume ratio with respect to the theoretical capacity is 1.0 ml / Ah, and has the structure shown in FIG. 1 described above, and the theoretical capacity is 4000 mAh (4 A
In h), with 4 / 3A size, in the voltage 1.25V, the capacity obtained from the aforementioned formula (i) has assembled a cylindrical nickel-hydrogen secondary battery of 329 W h / l. (Comparative Examples 3 to 7) 5
Various types of negative electrodes were produced. From the obtained negative electrodes, five types of nickel-metal hydride secondary batteries were assembled as described below.

【手続補正9】[Procedure amendment 9]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0037[Correction target item name] 0037

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0037】実施例1〜3と同様にして正極を作製し
た。前記各負極の正極に対する容量比を1.70に設定
し、前記各負極及び前記正極の間に実施例1〜3と同様
なセパレータを介在し、これらを渦巻状に捲回して電極
群を作製した。このような電極群を実施例1〜3と同様
な有底円筒状容器に収納し、実施例1〜3と同様な組成
のアルカリ電解液を理論容量に対する電解液量比が1.
35ml/Ahになるように収容し、前述した図1に示
す構造を有し、理論容量が3000mAh(3Ah)
で、4/3Aサイズで、電圧が1.25Vで、前述した
(i)式より求められる容量が247h/lの円筒形
ニッケル水素二次電池を組み立てた。
A positive electrode was produced in the same manner as in Examples 1 to 3. The capacity ratio of each negative electrode to the positive electrode was set to 1.70, the same separator as in Examples 1 to 3 was interposed between each negative electrode and the positive electrode, and these were spirally wound to form an electrode group. did. Such an electrode group was housed in a cylindrical container having the same bottom as in Examples 1 to 3, and an alkaline electrolyte having the same composition as in Examples 1 to 3 having an electrolyte amount ratio to theoretical capacity of 1.
It is stored at 35 ml / Ah, has the structure shown in FIG. 1 described above, and has a theoretical capacity of 3000 mAh (3 Ah).
In at 4 / 3A size, in the voltage 1.25V, the capacity obtained from the aforementioned formula (i) has assembled a cylindrical nickel-hydrogen secondary battery of 247 W h / l.

【手続補正10】[Procedure amendment 10]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0045[Correction target item name] 0045

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0045】表1及び表2から明らかなように、コバル
ト原子及びマンガン原子を含み、このマンガン原子の含
有量が0.6重量%以上で、かつ2.6重量%未満であ
る希土類系水素吸蔵合金を含む負極を備え、かつ容量が
310h/l以上である実施例1〜3の二次電池は、
放電容量が高く、内圧特性に優れ、サイクル特性及び高
温保管特性を改善できることがわかる。これに対し、前
記マンガン原子の含有量が0.6重量%に満たない比較
例1の二次電池は、サイクル特性に優れるものの、80
℃の高温環境下で保管すると内部短絡を生じ、容量回復
率が0%であることがわかる。また、前記マンガン原子
の含有量が2.6重量%以上である比較例2の二次電池
は、サイクル寿命が短く、そのうえ高温で保管した際の
容量回復率が低いことがわかる。
As is clear from Tables 1 and 2, rare-earth hydrogen storage containing cobalt and manganese atoms and having a manganese atom content of 0.6% by weight or more and less than 2.6% by weight. comprising a negative electrode containing an alloy, and secondary batteries of examples 1 to 3 capacity is 310 W h / l or more,
It can be seen that the discharge capacity is high, the internal pressure characteristics are excellent, and the cycle characteristics and high-temperature storage characteristics can be improved. On the other hand, the secondary battery of Comparative Example 1 in which the manganese atom content is less than 0.6% by weight has excellent cycle characteristics,
It can be seen that storage under a high temperature environment of ℃ causes an internal short circuit, and the capacity recovery rate is 0%. In addition, it can be seen that the secondary battery of Comparative Example 2 in which the content of the manganese atom is 2.6% by weight or more has a short cycle life and a low capacity recovery rate when stored at a high temperature.

【手続補正11】[Procedure amendment 11]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0046[Correction target item name] 0046

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction contents]

【0046】一方、比較例3〜7の二次電池についての
結果から、マンガン原子の含有量が2.6重量%よりも
多い希土類水素吸蔵合金は、容量が310h/lに満
たない場合にサイクル寿命が長く、優れた容量回復率を
示すものの、容量が310h/l以上であるとサイク
ル寿命が低下することがわかる。また、比較例3〜7の
二次電池は、実施例1〜3に比べて放電容量が低いこと
がわかる。
Meanwhile, if the result of the secondary batteries of Comparative Examples 3 to 7, more rare earth hydrogen storage alloy content of manganese atoms than 2.6 wt%, the capacity is less than 310 W h / l a long cycle life, good while indicating capacity recovery rate, it can be seen that the capacity and the cycle life of is 310 W h / l or more drops. Also, it can be seen that the secondary batteries of Comparative Examples 3 to 7 have lower discharge capacities than those of Examples 1 to 3.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 正極と、希土類系水素吸蔵合金を含む負
極と、アルカリ電解液とを具備するアルカリ二次電池で
あって、 前記二次電池の容量は310wh/l以上であり、 前記希土類系水素吸蔵合金はコバルト原子及びマンガン
原子を含み、前記マンガン原子の含有量が0.6重量%
以上で、かつ2.6重量%未満の範囲であることを特徴
とするアルカリ二次電池。
1. An alkaline secondary battery comprising a positive electrode, a negative electrode containing a rare earth hydrogen storage alloy, and an alkaline electrolyte, wherein the secondary battery has a capacity of 310 wh / l or more; The hydrogen storage alloy contains cobalt atoms and manganese atoms, and the content of the manganese atoms is 0.6% by weight.
The alkaline secondary battery as described above, which is in a range of less than 2.6% by weight.
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