JPH11176434A - アルカリ二次電池 - Google Patents
アルカリ二次電池Info
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- JPH11176434A JPH11176434A JP9337200A JP33720097A JPH11176434A JP H11176434 A JPH11176434 A JP H11176434A JP 9337200 A JP9337200 A JP 9337200A JP 33720097 A JP33720097 A JP 33720097A JP H11176434 A JPH11176434 A JP H11176434A
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- JP
- Japan
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- negative electrode
- hydrogen storage
- storage alloy
- container
- secondary battery
- Prior art date
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ＡＢ2 タイプの水素吸蔵合金を有する負極を
備え、良好な初期活性を有し、かつ優れた充放電サイク
ル特性を有すると共にその特性が安定したアルカリ二次
電池を提供する。 【解決手段】 実質的にＡＢ2 タイプのラーベス相で、
破壊靭性値が５０〜２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸
蔵合金を含む負極を具備したことを特徴とする。
備え、良好な初期活性を有し、かつ優れた充放電サイク
ル特性を有すると共にその特性が安定したアルカリ二次
電池を提供する。 【解決手段】 実質的にＡＢ2 タイプのラーベス相で、
破壊靭性値が５０〜２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸
蔵合金を含む負極を具備したことを特徴とする。
Description
【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。
に関する。
【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。
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。
【０００３】水素吸蔵合金は、これを負極としてアルカ
リ電解液中で電気分解を行なうと、発生した水素を負極
の水素吸蔵合金で吸蔵する。逆に、ニッケル極などの適
切な正極を対極して放電すると、吸蔵した水素ガスを放
出すると共に、この水素ガスが酸化されて元の水に戻
る。このように水素吸蔵合金は、二次電池の負極材料と
して利用され、その組成についても種々研究されてい
る。
リ電解液中で電気分解を行なうと、発生した水素を負極
の水素吸蔵合金で吸蔵する。逆に、ニッケル極などの適
切な正極を対極して放電すると、吸蔵した水素ガスを放
出すると共に、この水素ガスが酸化されて元の水に戻
る。このように水素吸蔵合金は、二次電池の負極材料と
して利用され、その組成についても種々研究されてい
る。
【０００４】水素吸蔵合金としては、ＡＢ5 タイプのＬ
ａＮｉ5 が従来より多用されている。また、Ｌａ、Ｃ
ｅ、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（Ｍｍ）とＮｉとの合金であるＭｍ
Ｎｉ5 も広く使用されている。ＭｍＮｉ5 は、希土類元
素である高価なＬａのみを用いるＬａＮｉ5 に比べて安
価である。しかしながら、近年、二次電池の高容量化の
要求がさらに高まり、これらの合金系では限界に近付い
ているため、さらに高容量の水素吸蔵合金が要望されて
いる。これに対し、ＡＢ2 タイプのラーベス相合金は水
素吸蔵能が高く、高容量の二次電池の負極材料として有
望視されている。
ａＮｉ5 が従来より多用されている。また、Ｌａ、Ｃ
ｅ、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（Ｍｍ）とＮｉとの合金であるＭｍ
Ｎｉ5 も広く使用されている。ＭｍＮｉ5 は、希土類元
素である高価なＬａのみを用いるＬａＮｉ5 に比べて安
価である。しかしながら、近年、二次電池の高容量化の
要求がさらに高まり、これらの合金系では限界に近付い
ているため、さらに高容量の水素吸蔵合金が要望されて
いる。これに対し、ＡＢ2 タイプのラーベス相合金は水
素吸蔵能が高く、高容量の二次電池の負極材料として有
望視されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、ＡＢ2
タイプの水素吸蔵合金を有する負極を用いてアルカリ二
次電池を組み立てると、電池間で充放電サイクル特性が
ばらつくという問題があった。
タイプの水素吸蔵合金を有する負極を用いてアルカリ二
次電池を組み立てると、電池間で充放電サイクル特性が
ばらつくという問題があった。
【０００６】本発明は、ＡＢ2 タイプの水素吸蔵合金を
有する負極を備え、良好な初期活性を有し、かつ優れた
充放電サイクル特性を有するとともにその特性が安定し
たアルカリ二次電池を提供しようとするものである。
有する負極を備え、良好な初期活性を有し、かつ優れた
充放電サイクル特性を有するとともにその特性が安定し
たアルカリ二次電池を提供しようとするものである。
【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、実質的にＡＢ2 タイプのラーベス相で、破
壊靭性値が５０〜２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸蔵
合金を含む負極を具備したことを特徴とするものであ
る。
二次電池は、実質的にＡＢ2 タイプのラーベス相で、破
壊靭性値が５０〜２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸蔵
合金を含む負極を具備したことを特徴とするものであ
る。
【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（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。
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。
【０００９】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を含有す
る。
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を含有す
る。
【００１０】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。
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。
【００１１】前記正極（ペースト式正極）は、例えば活
物質であるニッケル化合物と導電材と結着剤を水と共に
混練してペーストを調製し、このペーストを導電性芯体
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。
物質であるニッケル化合物と導電材と結着剤を水と共に
混練してペーストを調製し、このペーストを導電性芯体
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。
【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（ＯＨ）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。
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（ＯＨ）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。
【００１３】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、ポリエチレン、ポ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。
ルオロエチレン、ポリエチレン、ポ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。
【００１４】前記導電性芯体としては、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。
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。
【００１５】２）負極４ この負極４は、実質的にＡＢ2 タイプのラーベス相で、
破壊靭性値が５０〜２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸
蔵合金を含有する。
破壊靭性値が５０〜２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸
蔵合金を含有する。
【００１６】ここで破壊靭性値は、水素吸蔵合金のイン
ゴットを試料とするＩＦ（Indentation Fracture）法に
より測定した。すなわち、インゴットから表面粗さ０．
１００μｍＲａ以下で厚さ３ｍｍ以上の試験片を作製
し、この試験片に室温下、１９６Ｎ以下の押込荷重［Ｐ
（Ｎ）］でビッカース圧子を押込んで、発生したクラッ
ク長さの平均の半分の値［Ｃ（ｍ）］から下記数１に示
す式（１）を用いて破壊靭性値Ｋc を算出した。
ゴットを試料とするＩＦ（Indentation Fracture）法に
より測定した。すなわち、インゴットから表面粗さ０．
１００μｍＲａ以下で厚さ３ｍｍ以上の試験片を作製
し、この試験片に室温下、１９６Ｎ以下の押込荷重［Ｐ
（Ｎ）］でビッカース圧子を押込んで、発生したクラッ
ク長さの平均の半分の値［Ｃ（ｍ）］から下記数１に示
す式（１）を用いて破壊靭性値Ｋc を算出した。
【００１７】
【数１】
【００１８】ここで Ｋc ；破壊靭性値［Ｐａ・Ｍ1/2 ］ Ｅ ；弾性率［Ｐａ］ Ｈv ；ビッカース硬さ［Ｐａ］ Ｐ ；押込荷重［Ｎ］ Ｃ ；クラック長さの平均の半分［ｍ］ 前記式（１）のビッカース硬さＨv はＪＩＳ Ｚ ２２
４４に従い、室温（２５℃）において押込荷重Ｐ
［Ｎ］、圧痕の対角線長さの平均の半分ａ［ｍ］および
下記数２に示す式（２）を用いて算出した。
４４に従い、室温（２５℃）において押込荷重Ｐ
［Ｎ］、圧痕の対角線長さの平均の半分ａ［ｍ］および
下記数２に示す式（２）を用いて算出した。
【００１９】
【数２】
【００２０】ここで Ｈv ；ビッカース硬さ［Ｐａ］ Ｐ ；押込荷重［Ｎ］ ａ ；圧痕の対角線長さの平均の半分［ｍ］ また、前記式（１）の弾性値ＥはＪＩＳ Ｒ １６０２
に従い、室温（２５℃）での３点曲げ法において歪みゲ
ージにより測定した歪みεからその時の荷重をＰ［Ｎ］
として荷重−歪みの線図を描き、荷重Ｐ1 ［Ｎ］での歪
みをε1 、荷重Ｐ2 ［Ｎ］での歪みをε2 として下記数
３の式（３）を用いて算出した。
に従い、室温（２５℃）での３点曲げ法において歪みゲ
ージにより測定した歪みεからその時の荷重をＰ［Ｎ］
として荷重−歪みの線図を描き、荷重Ｐ1 ［Ｎ］での歪
みをε1 、荷重Ｐ2 ［Ｎ］での歪みをε2 として下記数
３の式（３）を用いて算出した。
【００２１】
【数３】
【００２２】ここで Ｅ ；弾性率［Ｐａ］ Ｐ ；荷重［Ｎ］ Ｌ ；支持ロール間距離［ｍ］ ｗ ；試験片の幅 ｔ ；試験片の長さ［ｍ］ ε ；歪みゲージで測定された歪み 前記実質的にＡＢ2 タイプのラーベス相の水素吸蔵合金
は、一般式（Ｚｒ1-uＴｉu ）Ｎｉv-w-x-y Ｍｎw Ｖx
Ｍy （ただし、式中のＭはＣｏ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃ
ｕ，ＭｎおよびＺｎから選ばれる少なくとも１つの元
素、ｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙはそれぞれ０≦ｕ≦０．５，
１．８≦ｖ≦２．５，０．３≦ｗ≦０．８，０．２≦ｘ
≦０．７，０≦ｙ≦０．５を示す。）で表わされる組成
のものが好ましい。
は、一般式（Ｚｒ1-uＴｉu ）Ｎｉv-w-x-y Ｍｎw Ｖx
Ｍy （ただし、式中のＭはＣｏ，Ｃｒ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃ
ｕ，ＭｎおよびＺｎから選ばれる少なくとも１つの元
素、ｕ，ｖ，ｗ，ｘ，ｙはそれぞれ０≦ｕ≦０．５，
１．８≦ｖ≦２．５，０．３≦ｗ≦０．８，０．２≦ｘ
≦０．７，０≦ｙ≦０．５を示す。）で表わされる組成
のものが好ましい。
【００２３】前記水素吸蔵合金の破壊靭性値をを規定し
たのは、次のような理由によるものである。前記破壊靭
性値を５０ＭＰａ・ｍ1/2 未満にすると、この合金を含
む負極を備えた二次電池の充放電サイクル特性が低下す
る恐れがある。一方、前記破壊靭性値が２００ＭＰａ・
ｍ1/2 を越えると水素吸蔵合金が割れ難くなって充放電
サイクル初期の放電容量が低下する恐れがある。より好
ましい前記水素吸蔵合金の破壊靭性値は１００〜２４０
ＭＰａ・ｍ1/2 、さらに好ましい破壊靭性値は１５０〜
２２０ＭＰａ・ｍ1/2 である。
たのは、次のような理由によるものである。前記破壊靭
性値を５０ＭＰａ・ｍ1/2 未満にすると、この合金を含
む負極を備えた二次電池の充放電サイクル特性が低下す
る恐れがある。一方、前記破壊靭性値が２００ＭＰａ・
ｍ1/2 を越えると水素吸蔵合金が割れ難くなって充放電
サイクル初期の放電容量が低下する恐れがある。より好
ましい前記水素吸蔵合金の破壊靭性値は１００〜２４０
ＭＰａ・ｍ1/2 、さらに好ましい破壊靭性値は１５０〜
２２０ＭＰａ・ｍ1/2 である。
【００２４】前記負極（例えばペースト式負極）は、前
記水素吸蔵合金粉末と結着剤と導電性材料とを含む負極
ペーストを導電性芯体に担持させた構造を有する。前記
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。この結着剤は、前記水素吸蔵合金
粉末１００重量部に対して０．５〜６重量部配合するこ
とが好ましい。
記水素吸蔵合金粉末と結着剤と導電性材料とを含む負極
ペーストを導電性芯体に担持させた構造を有する。前記
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。この結着剤は、前記水素吸蔵合金
粉末１００重量部に対して０．５〜６重量部配合するこ
とが好ましい。
【００２５】前記導電性材料としては、例えばアセチレ
ンブラック、ケッチェンブラック（ライオンアグゾ社製
商品名）、ファーネスブラックのようなカーボンブラッ
ク、または黒鉛等を用いることができる。この導電材料
は、前記水素吸蔵合金粉末１００重量部に対して５重量
部以下配合することが好ましい。
ンブラック、ケッチェンブラック（ライオンアグゾ社製
商品名）、ファーネスブラックのようなカーボンブラッ
ク、または黒鉛等を用いることができる。この導電材料
は、前記水素吸蔵合金粉末１００重量部に対して５重量
部以下配合することが好ましい。
【００２６】前記導電性芯体としては、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。
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。
【００２７】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。
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。
【００２８】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。
（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。
【００２９】以上説明したように本発明によれば、実質
的にＡＢ2 タイプのラーベス相で、破壊靭性値が５０〜
２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸蔵合金を含む負極を
具備することによって、良好な初期活性を有し、かつ充
放電サイクル寿命が長く、そのばらつきが小さいアルカ
リ二次電池を得ることができる。
的にＡＢ2 タイプのラーベス相で、破壊靭性値が５０〜
２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸蔵合金を含む負極を
具備することによって、良好な初期活性を有し、かつ充
放電サイクル寿命が長く、そのばらつきが小さいアルカ
リ二次電池を得ることができる。
【００３０】すなわち、実質的にＡＢ2 タイプのラーベ
ス相である水素吸蔵合金を含む負極を備えたアルカリ二
次電池において、充放電サイクル特性のばらつきの原因
になる水素吸蔵合金の微粉化の進行によるロット間の差
異は水素吸蔵合金の不純物および合金製造条件の変動に
よる合金の均質性のばらつきによるものと考えられてい
る。本発明者らは、前記水素吸蔵合金の微粉化の進行が
水素吸蔵合金の物性の一つである破壊靭性値に相関する
ことを究明し、前記破壊靭性値が５０〜２００ＭＰａ・
ｍ1/2 である水素吸蔵合金を負極材料として用いるここ
とにより初期活性が良好で、かつ充放電サイクル寿命が
長いとともに、そのばらつきが小さいアルカリ二次電池
を実現できることを見出だした。
ス相である水素吸蔵合金を含む負極を備えたアルカリ二
次電池において、充放電サイクル特性のばらつきの原因
になる水素吸蔵合金の微粉化の進行によるロット間の差
異は水素吸蔵合金の不純物および合金製造条件の変動に
よる合金の均質性のばらつきによるものと考えられてい
る。本発明者らは、前記水素吸蔵合金の微粉化の進行が
水素吸蔵合金の物性の一つである破壊靭性値に相関する
ことを究明し、前記破壊靭性値が５０〜２００ＭＰａ・
ｍ1/2 である水素吸蔵合金を負極材料として用いるここ
とにより初期活性が良好で、かつ充放電サイクル寿命が
長いとともに、そのばらつきが小さいアルカリ二次電池
を実現できることを見出だした。
【００３１】特に、一般式（Ｚｒ1-u Ｔｉu ）Ｎｉ
v-w-x-y Ｍｎw Ｖx Ｍy で表される組成の水素吸蔵合金
を有する負極を備えたアルカリ二次電池は、より一層長
い充放電サイクル寿命を有する。
v-w-x-y Ｍｎw Ｖx Ｍy で表される組成の水素吸蔵合金
を有する負極を備えたアルカリ二次電池は、より一層長
い充放電サイクル寿命を有する。
【００３２】
【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１〜４、比較例１） ＜ペースト式負極の作製＞Ｚｒ，Ｎｉ，ＭｎおよびＶの
各元素を高周波溶解することによってＺｒ1.0 Ｎｉ1.0
Ｍｎ0.5 Ｖ0.5 の組成を有する５種の水素吸蔵合金イン
ゴットを作製した。これらのインゴットについて前述し
たＩＦ法により破壊靭性値を測定した。その結果、破壊
靭性値がそれぞれ４０ＭＰａ・ｍ1/2 ，５７ＭＰａ・ｍ
1/2 ，９３ＭＰａ・ｍ1/2 ，１５２ＭＰａ・ｍ1/2 ，２
０３ＭＰａ・ｍ1/2 であった。
して詳細に説明する。 （実施例１〜４、比較例１） ＜ペースト式負極の作製＞Ｚｒ，Ｎｉ，ＭｎおよびＶの
各元素を高周波溶解することによってＺｒ1.0 Ｎｉ1.0
Ｍｎ0.5 Ｖ0.5 の組成を有する５種の水素吸蔵合金イン
ゴットを作製した。これらのインゴットについて前述し
たＩＦ法により破壊靭性値を測定した。その結果、破壊
靭性値がそれぞれ４０ＭＰａ・ｍ1/2 ，５７ＭＰａ・ｍ
1/2 ，９３ＭＰａ・ｍ1/2 ，１５２ＭＰａ・ｍ1/2 ，２
０３ＭＰａ・ｍ1/2 であった。
【００３３】次いで、前記各インゴットを機械的に粉砕
して水素吸蔵合金粉末を得た。得られた各水素吸蔵合金
粉末１００重量部に結着剤としてポリテトラフルオロエ
チレン１重量部、ポリアクリル酸ナトリウム０．２重量
部およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．２
重量部をそれぞれ添加した。さらに、導電性粉末として
のカーボンブラック１重量部を水５０重量部と共に添加
した後、混練することによりペーストをそれぞれ調製し
た。つづいて前記各ペーストをパンチドメタルに塗布
し、乾燥、プレス、裁断することにより５種のペースト
式負極を作製した。
して水素吸蔵合金粉末を得た。得られた各水素吸蔵合金
粉末１００重量部に結着剤としてポリテトラフルオロエ
チレン１重量部、ポリアクリル酸ナトリウム０．２重量
部およびカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）０．２
重量部をそれぞれ添加した。さらに、導電性粉末として
のカーボンブラック１重量部を水５０重量部と共に添加
した後、混練することによりペーストをそれぞれ調製し
た。つづいて前記各ペーストをパンチドメタルに塗布
し、乾燥、プレス、裁断することにより５種のペースト
式負極を作製した。
【００３４】＜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、ポリテトラフルオロエチレン１重量
部およびカルボキシメチルセルロース０．２重量部を添
加し、これらに純水を６０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、乾燥した後、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。
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、ポリテトラフルオロエチレン１重量
部およびカルボキシメチルセルロース０．２重量部を添
加し、これらに純水を６０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、乾燥した後、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。
【００３５】次いで、前記各負極と前記正極とを用いて
図２に示すＡＡサイズの試験用セルを組み立てた。この
試験用セルは、アクリル樹脂製の容器本体２１とキャッ
プ２２とからなる容器を備えている。前記容器本体２１
の中心部には、ＡＡ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
負極および前記正極の間に厚さ０．２ｍｍのポリイミド
製不織布からなるセパレータを介装し、渦巻状に捲回し
た電極群２４は、前記空間２３内に収納されている。７
Ｎの水酸化カリウムおよび１Ｎの水酸化リチウムからな
る電解液は、前記空間２３内に収容されている。内圧を
検出するための圧力検出器２９が付された前記キャップ
２２は、前記容器本体２１にゴムシート２５およびＯリ
ング２６を介してボルト２８、ナット２７により気密に
固定されている。前記負極と接続された負極リード３０
および前記正極と接続された正極リード３１は、それぞ
れ前記ゴムシート２５と前記Ｏリング２６の間を通して
外部に延出されている。
図２に示すＡＡサイズの試験用セルを組み立てた。この
試験用セルは、アクリル樹脂製の容器本体２１とキャッ
プ２２とからなる容器を備えている。前記容器本体２１
の中心部には、ＡＡ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
負極および前記正極の間に厚さ０．２ｍｍのポリイミド
製不織布からなるセパレータを介装し、渦巻状に捲回し
た電極群２４は、前記空間２３内に収納されている。７
Ｎの水酸化カリウムおよび１Ｎの水酸化リチウムからな
る電解液は、前記空間２３内に収容されている。内圧を
検出するための圧力検出器２９が付された前記キャップ
２２は、前記容器本体２１にゴムシート２５およびＯリ
ング２６を介してボルト２８、ナット２７により気密に
固定されている。前記負極と接続された負極リード３０
および前記正極と接続された正極リード３１は、それぞ
れ前記ゴムシート２５と前記Ｏリング２６の間を通して
外部に延出されている。
【００３６】このような図２に示す試験用セルについ
て、１Ｃ充電および１Ｃ放電を繰り返し、前記キャップ
２２の圧力検出器２９で検出した内圧が２０ｋｇ／ｃｍ
2 に達したときのサイクル数を測定した。その結果を下
記表１に示す。なお、表１には前述した水素吸蔵合金の
破壊靭性値、前記試験用セルの１サイクル目の放電容量
（初期容量）を併記する。
て、１Ｃ充電および１Ｃ放電を繰り返し、前記キャップ
２２の圧力検出器２９で検出した内圧が２０ｋｇ／ｃｍ
2 に達したときのサイクル数を測定した。その結果を下
記表１に示す。なお、表１には前述した水素吸蔵合金の
破壊靭性値、前記試験用セルの１サイクル目の放電容量
（初期容量）を併記する。
【００３７】
【表１】
【００３８】前記表１から明らかなように破壊靭性値が
５０〜２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸蔵合金を含む
負極を備えた実施例１〜４のアルカリ二次電池は、初期
活性が良好で、かつ充放電サイクル寿命が長いととも
に、そのばらつきが小さい事がわかる。
５０〜２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸蔵合金を含む
負極を備えた実施例１〜４のアルカリ二次電池は、初期
活性が良好で、かつ充放電サイクル寿命が長いととも
に、そのばらつきが小さい事がわかる。
【００３９】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、Ａ
Ｂ2 タイプの水素吸蔵合金を有する負極を備え、良好な
初期活性を有し、かつ優れた充放電サイクル特性を有す
ると共にその特性が安定し、パソコン、携帯電話、ヘッ
ドホンステレオ、８ミリビデオなどの大電流を必要とす
る電子機器の電源として有効なアルカリ二次電池を提供
することができる。
Ｂ2 タイプの水素吸蔵合金を有する負極を備え、良好な
初期活性を有し、かつ優れた充放電サイクル特性を有す
ると共にその特性が安定し、パソコン、携帯電話、ヘッ
ドホンステレオ、８ミリビデオなどの大電流を必要とす
る電子機器の電源として有効なアルカリ二次電池を提供
することができる。
【図１】本発明に係わるアルカリ二次電池の一例である
ニッケル水素二次電池の斜視図。
ニッケル水素二次電池の斜視図。
【図２】本発明の実施例で用いた試験用セルを示す断面
図。
図。
１…容器、 ２…正極、 ３…セパレータ、 ４…負極、 ５…電極群、 ７…封口板、 ２１…容器本体、 ２２…キャップ、 ２４…電極群、 ２９…圧力検出器。
Claims (1)
- 【請求項１】 実質的にＡＢ2 タイプのラーベス相で、
破壊靭性値が５０〜２００ＭＰａ・ｍ1/2 である水素吸
蔵合金を含む負極を具備したことを特徴とするアルカリ
二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9337200A JPH11176434A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | アルカリ二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9337200A JPH11176434A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | アルカリ二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11176434A true JPH11176434A (ja) | 1999-07-02 |
Family
ID=18306389
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9337200A Pending JPH11176434A (ja) | 1997-12-08 | 1997-12-08 | アルカリ二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11176434A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015113522A (ja) * | 2013-12-16 | 2015-06-22 | 日本重化学工業株式会社 | 水素吸蔵合金およびニッケル水素電池 |
-
1997
- 1997-12-08 JP JP9337200A patent/JPH11176434A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2015113522A (ja) * | 2013-12-16 | 2015-06-22 | 日本重化学工業株式会社 | 水素吸蔵合金およびニッケル水素電池 |
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