JPH113705A - 水素吸蔵合金電極及びその製造方法 - Google Patents

水素吸蔵合金電極及びその製造方法

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JPH113705A
JPH113705A JP9153403A JP15340397A JPH113705A JP H113705 A JPH113705 A JP H113705A JP 9153403 A JP9153403 A JP 9153403A JP 15340397 A JP15340397 A JP 15340397A JP H113705 A JPH113705 A JP H113705A
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JP
Japan
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hydrogen storage
storage alloy
alloy powder
electrode
hydrogen
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JP9153403A
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English (en)
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Hiroshi Fukasaku
博史 深作
Katsuyoshi Fujita
勝義 藤田
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Toyota Industries Corp
Original Assignee
Toyoda Automatic Loom Works Ltd
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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】電池の負極、特に電気自動車用電池に必要な複
数の特性において良好な性能を有する水素吸蔵合金電極
を提供すること。 【解決手段】互いに異なる組成と電池特性とを有する複
数種類の水素吸蔵合金粉末を混合した混合粉末を用いて
水素吸蔵合金電極が作製される。混合粉末の一つは、他
の一つに対して、単独で水素吸蔵合金電極を作製した場
合に、所定の第1の電池特性において優れ、所定の第2
の電池特性において劣る。このようにすれば、実用性に
優れた水素吸蔵合金電極を容易に作製することができ
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、水素吸蔵合金電極
の製造方法に関し、詳しくはその特性の改善に関する。
【0002】
【従来の技術】例えばニッケル金属水素化物電池(ニッ
ケル水素電池ともいう)の負極として用いられる水素吸
蔵合金電極は、従来、水素吸蔵合金粉末を結着材と混合
して形成したペーストを金属集電体に被着して形成され
ている。水素吸蔵合金粉末としては、多種類の組成のも
のが実用ないし提案されてる。なお、この明細書でいう
「異なる組成」とは、構成元素の種類が異なる場合及び
同一種類の複数の元素を含みそれらの割合が異なる場合
の両方を含むものとする。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来、ニッケル水素電
池の負極として用いられる水素吸蔵合金電極には多岐に
わたる特性(性能)が要求されているが、電気自動車の
走行動力供給用の電池として用いる場合には特に、単位
重量当たりの容量(放電容量)、高率放電特性(高率放
電時の容量)、サイクル寿命(所定充放電回数実施後の
容量)、高温特性(高温時の容量)、低温特性(低温時
の容量)などが特に重要であり、それらの向上が強く期
待されている。
【0004】しかし、これらの特性すべてに優れた水素
吸蔵合金粉末は現在見いだされておらず、現在、新規な
組成の水素吸蔵合金粉末を見出すために多大な努力がな
されている。本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、電池の負極、特に電気自動車用電池に必要な複数
の特性において良好な性能を有する水素吸蔵合金電極を
提供することをその解決すべき課題としている。
【0005】
【課題を解決するための手段】請求項1記載の水素吸蔵
合金電極及によれば、互いに異なる組成を有する複数種
類の水素吸蔵合金粉末を混合した混合粉末を用いて水素
吸蔵合金電極が作製される。混合粉末を構成する上記複
数種類の粉末は異なる電池特性をもつ。このようにすれ
ば、複数種類の水素吸蔵合金粉末をそれぞれ単独に用い
て作成した電極の電池特性に対して中間的な特性をもつ
を水素吸蔵合金電極を簡単に作製することができる。
【0006】請求項2ないし3記載の水素吸蔵合金電極
及びその製造方法によれば、互いに異なる組成を有する
複数種類の水素吸蔵合金粉末を混合した混合粉末を用い
て水素吸蔵合金電極が作製される。混合粉末の一つは、
他の一つに対して、単独で水素吸蔵合金電極を作製した
場合に、所定の第1の電池特性において優れ、この第1
の電池特性と異なる所定の第2の電池特性において劣
る。
【0007】このようにすれば、用途上において必要と
される上記2つの電池特性の両方とも著しく劣ることが
なく、実用性に優れた水素吸蔵合金電極を作製すること
ができる。請求項4記載の構成によれば、請求項2また
は3記載の水素吸蔵合金電極またはその製造方法におい
て、第1及び第2の電池特性は、単位重量当たりの容
量、高率放電特性、サイクル寿命、低温特性及び高温特
性のうちの一つから選択される。
【0008】このようにすれば、選択した2つの電気特
性の両方において中間的な特性をもち、著しい欠点をも
たない水素吸蔵合金電極を得ることができる。請求項5
記載の構成によれば、請求項2または3記載の水素吸蔵
合金電極またはその製造方法において、第1の水素吸蔵
合金粉末および第2の水素吸蔵合金粉末の一方は他方の
0.5〜2倍の重量をもつように混合される。このよう
にすれば選択した2つの電気特性の両方において中間的
な特性をもち、著しい欠点をもたない水素吸蔵合金電極
を得ることができる。
【0009】請求項6記載の構成によれば、請求項2ま
たは3記載の水素吸蔵合金電極またはその製造方法にお
いて、第1の水素吸蔵合金粉末はAB5系合金からな
り、第2の水素吸蔵合金粉末はAB2系合金からなる。
このようにすれば、容量及び高率放電特性の両方におい
て著しい性能不足をもたない水素吸蔵合金電極を得るこ
とができる。
【0010】AB5系合金としては、たとえばMn、N
iを主成分とし、Niの一部をAl、Coで置換したも
のを採用できる。AB2系合金としては、たとえばAと
してZrを採用し、BとしてV、Ni、Mn、Crを含
むものを採用できる。請求項7記載の構成によれば、請
求項2または3記載の水素吸蔵合金電極またはその製造
方法において、3種類以上の水素吸蔵合金粉末が混合さ
れる。このようにすれば、更に3種類以上の電気特性に
わたって著しい特性低下がなく、実用性に優れた水素吸
蔵合金電極をえることができる。
【0011】
【発明の実施の形態】水素吸蔵合金粉末としては、希土
類系合金、チタン系合金、ジルコニウム系合金などを採
用することができ、増粘材としては、メーチルセルロー
ス、カルボキシルメチルセルロースなどを採用すること
ができ、結着材としては、ポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)、スチレンブタジエン共重合体などを採用
することができ、水素吸蔵合金電極を用いた電池の電解
液としては、KOH水溶液、KOH、LiOH混合水溶
液、KOH、LiOH、NaOH混合水溶液などを採用
することができ、集電体としては、発泡ニッケル、パン
チングメタルなどを採用することができる。
【0012】複数の水素吸蔵合金粉末の混合により、こ
れら粉末の単独使用の場合の電気特性に対して中間的な
電池特性が得られるが、この電池特性としては、上述し
た単位重量当たりの容量(単に容量または放電容量とも
いう)、高率放電特性(高率放電時の容量)、高温特性
(高温時の容量)、低温特性(低温時の容量)、サイク
ル寿命(所定充放電回数実施後の容量)などが挙げられ
る。
【0013】
【実施例】
(実施例1)本発明の好適な態様を以下の実施例に基づ
いて説明する。組成がMmNi3.6Co0.7Mn0.4Al
0.3(La/Mm=0.6)である水素吸蔵合金を機械
粉砕して100メッシュ以下とした第1の水素吸蔵合金
粉末と、組成がZr(V0.1Ni0.6Mn0.30.21であ
る水素吸蔵合金を機械粉砕して100メッシュ以下とし
た第2の水素吸蔵合金粉末とを1:1の重量比でよく混
合した混合合金粉末に導電剤としてのニッケルパウダを
混合粉末重量に対して5wt%混合し、結着材としてM
C(メチルセルロース)2wt%水溶液を上記混合合金
粉末重量に対して20wt%加えて攪拌し、ペーストを
形成した。
【0014】次に、このペーストを発泡ニッケル集電体
(5cm×4cm、500g/m2)に合金充填量とし
て5.2g充填し、ロールプレスして0.6mmの厚さ
の水素吸蔵合金電極を作製した。次に、この水素吸蔵合
金電極1枚をそれぞれポリプロピレン不織布からなるセ
パレータを介して一対の焼結式ニッケル極で挟持し、6
NKOH水溶液に浸漬して負極理論容量が約1700m
Ahの負極規制電池を作製した。
【0015】次に、これら電池を合金重量1g当たり電
流密度28mAで15時間充電し、その後、合金重量1
g当たり56mAで0.9ボルトまで放電させる初期活
性化サイクルを5回繰り返した。一方、比較例1とし
て、組成がMmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.3(La/
Mm=0.6)である水素吸蔵合金のみを用いた以外は
上記と同じ製法で水素吸蔵合金電極を作製し、これを用
いて上記と同じ条件の電池を作製し、上記と同じ条件で
初期活性化サイクルを5回繰り返した。
【0016】更に、比較例2として、組成がZr(V
0.1Ni0.6Mn0.30.21である水素吸蔵合金のみを用
いた以外は上記と同じ製法で水素吸蔵合金電極を作製
し、これを用いて上記と同じ条件の電池を作製し、上記
と同じ条件で初期活性化サイクルを5回繰り返した。上
記実施例品、比較例1品及び比較例2品について、それ
ぞれ放電率を種々変更して、それらの放電容量を調べ
た。その結果を図1に示す。
【0017】図1から、上記2種の水素吸蔵合金粉末を
1:1で混合して形成した混合合金粉末で水素吸蔵合金
電極を作製すると、通常の小電流放電時にはMm系合金
を用いる場合よりも容量を向上できるとともに、Zr系
合金よりも優れた高率放電特性を有する電池を実現でき
ることがわかった。このような特性は、容量低下を最小
限に抑止しつつ良好な高率放電特性も必要な電気自動車
用電池において、極めて好適となる。
【0018】なお、上記したZr(V0.1Ni0.6Mn
0.3)のようなAB2系合金は通常放電時(小電流放電
時)の容量特性に優れるものの高率放電特性に劣り、そ
の反対に上記したMmNi3.6Co0.7Al0.4Mn0.3
ようなAB5系合金は高率放電特性に優れるものの通常
放電時(小電流放電時)の容量特性に劣るので、これら
両合金を混合することにより、容量及び高率放電特性と
いう重要な2つの電気特性において良好な性能をもつ電
池を実現することができる。 (実施例2)本発明の他の好適な態様を以下の実施例に
基づいて説明する。
【0019】組成がMmNi3.6Co0.7Mn0.4Al0.3
(La/Mm=0.6)である常温用水素吸蔵合金を機
械粉砕して100メッシュ以下とした常温用水素吸蔵合
金粉末と、組成がMmNi3.9Co0.7Mn0.4 (La/
Mm=0.6)である低温用水素吸蔵合金を機械粉砕し
て100メッシュ以下とした低温用水素吸蔵合金粉末
と、組成がMmNi3.3Co0.7Mn0.4 Al0.6(La
/Mm=0.6)である高温用水素吸蔵合金を機械粉砕
して100メッシュ以下とした高温用水素吸蔵合金粉末
とを、重量比で常温用水素吸蔵合金粉末:低温用水素吸
蔵合金:高温用水素吸蔵合金粉末=1:0.3:0.3
の比率で混合した混合合金粉末を作製し、この混合合金
粉末に導電剤としてのニッケルパウダを混合粉末重量に
対して5wt%混合し、結着材としてMC(メチルセル
ロース)2wt%水溶液を上記混合合金粉末重量に対し
て20wt%加えて攪拌し、ペーストを形成した。
【0020】次に、このペーストを発泡ニッケル集電体
(5cm×4cm、500g/m2)に合金充填量とし
て5.2g充填し、ロールプレスして0.6mmの厚さ
の水素吸蔵合金電極を作製した。次に、この水素吸蔵合
金電極1枚をそれぞれポリプロピレン不織布からなるセ
パレータを介して一対の焼結式ニッケル極で挟持し、6
NKOH水溶液に浸漬して負極理論容量が約1400m
Ahの負極規制電池を作製した。
【0021】次に、これら電池を0.1Cで120%充
電し、0.5Cで端子電圧0.9Vまで放電させる初期
活性化サイクルを5回繰り返した。一方、比較例とし
て、同一条件で上記常温用水素吸蔵合金粉末のみを用い
た以外は上記と同じ製法で水素吸蔵合金電極を作製し、
これを用いて上記と同じ条件の電池を作製し、上記と同
じ条件で初期活性化サイクルを5回繰り返した。
【0022】上記実施例品、比較例品について、それぞ
れ電池温度を種々変更し、上述の充放電条件を用いて、
それらの放電容量を調べた。その結果を図2に示す。図
2から、上記した混合粉末を用いることにより、常温で
の放電容量は低下するものの、高温特性及び低温特性が
改善され、広い温度範囲にわたって良好な放電容量をも
つ電池を実現できることがわかった。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1の電池及び比較例1、2の電池の放電
率と放電容量との関係を示す放電特性図である。
【図2】実施例2の電池及び比較例の電池の電池温度と
放電容量との関係を示す放電特性図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】第1の水素吸蔵合金粉末と、前記水素吸蔵
    合金粉末と異なる組成を有するとともに、前記第1の水
    素吸蔵合金粉末とは異なる電池特性を有する少なくとも
    一種類の水素吸蔵合金粉末との混合物からなることを特
    徴とする水素吸蔵合金電極。
  2. 【請求項2】請求項1記載の水素吸蔵合金電極におい
    て、 前記第1の水素吸蔵合金粉末は前記第2の水素吸蔵合金
    粉末に比較してそれぞれ単独で水素吸蔵合金電極を作製
    した場合に所定の第1の電池特性において優れ、前記第
    2の水素吸蔵合金粉末は前記第1の水素吸蔵合金粉末に
    比較してそれぞれ単独で水素吸蔵合金電極を作製した場
    合に前記第1の電池特性とは異なる所定の第2の電池特
    性において優れることを特徴とする水素吸蔵合金電極。
  3. 【請求項3】第1の水素吸蔵合金粉末と、前記水素吸蔵
    合金粉末と異なる組成を有する第2の水素吸蔵合金粉末
    とを混合した後、増粘材又は結着材及び水とともに混練
    してペーストを形成し、前記ペーストを金属集電体に被
    着して形成する水素吸蔵合金電極の製造方法であって、 前記第1の水素吸蔵合金粉末は前記第2の水素吸蔵合金
    粉末に比較してそれぞれ単独で水素吸蔵合金電極を作製
    した場合に所定の第1の電池特性において優れ、前記第
    2の水素吸蔵合金粉末は前記第1の水素吸蔵合金粉末に
    比較してそれぞれ単独で水素吸蔵合金電極を作製した場
    合に前記第1の電池特性とは異なる所定の第2の電池特
    性において優れることを特徴とする水素吸蔵合金電極の
    製造方法。
  4. 【請求項4】請求項2または3に記載の水素吸蔵合金電
    極またはその製造方法において、 前記第1及び第2の電池特性は、単位重量当たりの容
    量、高率放電特性、サイクル寿命、低温特性及び高温特
    性のうちの一つからなる水素吸蔵合金電極またはその製
    造方法。
  5. 【請求項5】請求項2または3に記載の水素吸蔵合金電
    極またはその製造方法において、 前記第1の水素吸蔵合金粉末および前記第2の水素吸蔵
    合金粉末の一方は他方の0.5〜2倍の重量をもつよう
    に混合される水素吸蔵合金電極またはその製造方法。
  6. 【請求項6】請求項2または3に記載の水素吸蔵合金電
    極またはその製造方法において、 前記第1の水素吸蔵合金粉末はAB5系合金からなり、
    前記第2の水素吸蔵合金粉末はAB2系合金からなる水
    素吸蔵合金電極またはその製造方法。
  7. 【請求項7】請求項2または3に記載の水素吸蔵合金電
    極またはその製造方法において、 前記第1の水素吸蔵合金粉末は複数種類の水素吸蔵合金
    粉末の混合物からなり、全体として3種以上の水素吸蔵
    合金粉末が混合される水素吸蔵合金電極またはその製造
    方法。
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