JPH1064532A - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents

水素吸蔵合金電極

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JPH1064532A
JPH1064532A JP8241298A JP24129896A JPH1064532A JP H1064532 A JPH1064532 A JP H1064532A JP 8241298 A JP8241298 A JP 8241298A JP 24129896 A JP24129896 A JP 24129896A JP H1064532 A JPH1064532 A JP H1064532A
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JP
Japan
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hydrogen storage
storage alloy
hydrogen
electrode
copolymer
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Application number
JP8241298A
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English (en)
Inventor
Yuichi Hamada
裕一 濱田
Yoshihiro Kubota
芳宏 久保田
Yasuhito Sugahara
泰人 須ヶ原
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Shin Etsu Chemical Co Ltd
Original Assignee
Shin Etsu Chemical Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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。 【解決手段】 導電性支持体の表面に、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。前記水素吸蔵合金層の表面には、CFCl=CF2
と、C6 5 −O−CH=CH2 、CH3 CH2 OCH
=CH2 、HO(CH2 4 −O−CH=CH2 の中か
ら選ばれた少なくとも1種のモノマーとを主成分とす
る、溶媒に可溶な共重合体が塗布されている。

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電解液中の水を
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共に、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
することによって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、溶媒に溶けない樹脂を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、特殊なフッ素系共重合体を用いた場合
には、極めて良好な結果を得ることができるということ
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、
導電性支持体の表面に、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、CFCl=CF2とC6
5 −O−CH=CH2 、CH3 CH2 OCH=CH2
HO(CH2 4 −O−CH=CH2 の中から選ばれた
少なくとも1種のモノマーとを主成分とする、溶媒に可
溶な共重合体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便
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(Mm)
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。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、導電性支持体表面に圧着して設け
る。
【0010】水素吸蔵合金層の厚みは0.3〜0.6m
mであることが好ましい。本発明における共重合体の塗
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い。0.001
mg/cm2 より少ない場合には撥水剤としての効果が
少なく、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。共重合体の塗布は、共
重合体をキシレ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、スプレーによって共重合体が、点在するように塗布
することが好ましい。
【0011】
【発明の実施の形態】本発明の水素吸蔵合金電極は、導
電性支持体表面に、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層に、スプレー等により、
CFCl=CF2 とC6 5 −O−CH=CH2 、CH
3 CH2 OCH=CH2 、HO(CH2 4 −O−CH
=CH2 の中から選択された少なくとも1種のモノマー
とを主成分とした、溶媒に可溶な共重合体を塗布・乾燥
することによって得ることができる。
【0012】
【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な
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、高容量で急速充電可能な電池が
得られる。また、共重合体は溶液塗布することができる
ので、製造は極めて容易である。
【0013】
【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秤量し、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。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、乾燥した後加圧成形して負極
板とした。
【0014】この負極板の表面に、スプレーを用いて、
種々の量の撥水剤(CFCl=CF2 とC6 5 −O−
CH=CH2 、CH3 CH2 OCH=CH2 、HO(C
24 −O−CH=CH2 の中から選択された少なく
とも1種のモノマーとを主成分とした、溶媒に可溶な共
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。また比較のために、共重合体を塗布しな
い電極iも作製した。尚、上記の共重合体は、ルミフロ
ンLF200DC(旭硝子社製商品名)をキシレンで溶
解した溶液である。
【0015】
【表1】
【0016】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、電解質に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。充電
条件は初期1〜20サイクルは0.2Cで公称容量の1
50%、20〜40サイクルは0.5Cで150%、4
0サイクル目以降は1.0Cで150%で行った。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、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2に
示した。
【0017】
【表2】 表2の結果から、共重合体を電極表面に塗布した電池A
〜H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。
【0018】また表2の結果から、共重合体の塗布量は
0.01〜1.0mg/cm2 の範囲が最適と考えられ
る。少ない場合には撥水剤としての効果が少く、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、共重合体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、共重合体が点在していることから、ガス拡散を良好
にするためには、共重合体が点在することが必要である
ことが判明した。
【0019】別に、粉末の段階で所定量の共重合体を噴
霧した合金粉末を用い、前記の方法で電極及び密閉電池
を作製し、前記の条件で充放電試験を行い、内圧を測定
した。噴霧量を表3に、また内圧の結果を表4に示し
た。表4から明らかなように、この場合にも、電極表面
に共重合体を塗布した場合と同様の結果が得られた。
尚、この場合の共重合体塗着法は、噴霧法だけでなく、
塗布法、浸漬法でもよいが、これは、水素吸蔵合金と結
着剤を混練する間に、水素吸蔵合金表面を被覆した共重
合体が削られて結果的に点在することになるためと推定
される。また、塗布量は、合金1gに対して、0.01
mg〜5.0mgの間が好ましいものと推定される。
【0020】
【表3】
【表4】

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】導電性支持体の表面に、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、CFCl=C
    2 とC6 5 −O−CH=CH2 、CH3 CH2 OC
    H=CH2 、HO(CH2 4 −O−CH=CH2 の中
    から選ばれた少なくとも1種のモノマーとを主成分とす
    る、溶媒に可溶な共重合体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】共重合体が、電極表面上に、0.001m
    g/cm2 〜5mg/cm2 点在する、請求項1に記載
    された水素吸蔵合金電極。
  3. 【請求項3】導電性支持体の表面に、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、前記水素吸蔵合金粉末が、その表面に、CF
    Cl=CF2とC6 5 −O−CH=CH2 、CH3
    2 OCH=CH2 、HO(CH2 4 −O−CH=C
    2 の中から選ばれる少なくとも1種のモノマーとを主
    成分とした、溶媒に可溶な共重合体が塗布されてなるこ
    とを特徴とする水素吸蔵合金電極。
JP8241298A 1996-08-23 1996-08-23 水素吸蔵合金電極 Pending JPH1064532A (ja)

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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

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001273888A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリ二次電池極板の製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2001273888A (ja) * 2000-03-28 2001-10-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリ二次電池極板の製造方法
JP4615666B2 (ja) * 2000-03-28 2011-01-19 パナソニック株式会社 アルカリ二次電池極板の製造方法

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