JPH1197003A - Nickel hydrogen secondary cell - Google Patents

Nickel hydrogen secondary cell

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Publication number
JPH1197003A
JPH1197003A JP9255609A JP25560997A JPH1197003A JP H1197003 A JPH1197003 A JP H1197003A JP 9255609 A JP9255609 A JP 9255609A JP 25560997 A JP25560997 A JP 25560997A JP H1197003 A JPH1197003 A JP H1197003A
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JP
Japan
Prior art keywords
nickel
negative electrode
hydrogen storage
storage alloy
secondary battery
Prior art date
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Pending
Application number
JP9255609A
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Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Harada
和彦 原田
Hidekazu Otohata
秀和 乙幡
Kazuhiro Takeno
和太 武野
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nickel hydrogen secondary cell which keeps its capacity as specified, and is excellent in charging/discharging cyclic characteristics. SOLUTION: This cell is a closed type nickel hydrogen secondary cell equipped with each negative electrode 4 containing hydrogen occluded alloy powder, each positive electrode 2 which contains nickel hydroxide as active material, and is located to each negative electrode 4 while each separator 3 is being held in between, and with alkaline electrolyte. In this case, the aforesaid hydrogen occluded alloy contains the following components such as manganese, cobalt, and aluminum, has a surface layer as thin as 1 to 3 μm which has no specified constituent as mentioned above, or is lower in concentration than its internal part, and furthermore, the aforesaid surface layer is sheathed with a metallic layer having oxygen gas reaction properties.

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、水素吸蔵合金を含
む負極を改良したニッケル水素二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nickel-hydrogen secondary battery having an improved negative electrode containing a hydrogen storage alloy.

【0002】[0002]

【従来の技術】密閉型ニッケル水素二次電池は、例えば
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の間にセパレータを介
在させた電極群をアルカリ電解液と共に容器内に収納
し、密閉した構造を有する。このような密閉型ニッケル
水素二次電池は、携帯用電話機や携帯型撮像機などの各
種の電子機器の作動電源として広く実用化されている。
2. Description of the Related Art A sealed nickel-metal hydride secondary battery is composed of a paste-type positive electrode containing nickel hydroxide as an active material and a paste-type negative electrode containing a hydrogen-absorbing alloy with an electrode group together with an alkaline electrolyte. It is housed in a container and has a closed structure. Such sealed nickel-metal hydride secondary batteries have been widely put into practical use as operating power supplies for various electronic devices such as portable telephones and portable imaging devices.

【0003】ニッケル水素二次電池の特性は、負極と正
極とアルカリ電解液のバランスにより支配されている。
[0003] The characteristics of a nickel-metal hydride secondary battery are governed by the balance between the negative electrode, the positive electrode, and the alkaline electrolyte.

【0004】前記水素吸蔵合金は、水素の吸蔵・放出時
の平衡プラトー圧が高いと、電池内圧が上昇して安全性
が低下する。このため、LaNi5 系合金、MmNi5
系合金(Mm;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)のNiの
一部をMn、Al、Co等で置換し、平衡圧をコントロ
ールすることが一般的に行われている。これらの置換金
属の中で、Mnは少量で水素吸蔵・放出の平衡圧を低下
させることが可能であり、重要な役割を担っている。し
かしながら、その反面Mnは他の金属に比べて蒸気圧が
高いために、合金を作製する際の溶解工程で蒸発して表
面付近に偏析する。このため、Mnを含む水素吸蔵合金
では均一な合金を造ることが困難である。組成が不均質
な水素吸蔵合金を含む負極は、充放電サイクルが繰り返
されると腐食、劣化すると共に、アルカリ電解液中で合
金化されていない金属が溶出する。前者の水素吸蔵合金
の腐食は、負極表面での酸素ガスの円滑な消費反応を阻
害する。後者の合金成分の溶出は、アルカリ電解液を被
毒する。その結果、二次電池のサイクル特性を著しく低
下させる。
In the hydrogen storage alloy, if the equilibrium plateau pressure at the time of storing and releasing hydrogen is high, the internal pressure of the battery increases and the safety decreases. For this reason, LaNi 5 based alloy, MmNi 5
It is common to control the equilibrium pressure by substituting part of Ni in Mn-based alloys (Mm; misch metal which is a mixture of lanthanum-based elements such as La, Ce, Pr, Nd, and Sm) with Mn, Al, Co, etc. It is being done. Among these substituted metals, Mn can reduce the equilibrium pressure for hydrogen absorption and desorption with a small amount, and plays an important role. However, on the other hand, since Mn has a higher vapor pressure than other metals, it evaporates and segregates in the vicinity of the surface in the melting step when producing an alloy. For this reason, it is difficult to produce a uniform alloy with a hydrogen storage alloy containing Mn. A negative electrode containing a hydrogen-absorbing alloy having a heterogeneous composition is corroded and deteriorated when a charge / discharge cycle is repeated, and a non-alloyed metal is eluted in an alkaline electrolyte. The former corrosion of the hydrogen storage alloy inhibits a smooth consumption reaction of oxygen gas on the negative electrode surface. Elution of the latter alloy component poisons the alkaline electrolyte. As a result, the cycle characteristics of the secondary battery are significantly reduced.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、所定の容量
を維持し、かつ充放電サイクル寿命を増大したニッケル
水素二次電池を提供しようとするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a nickel-metal hydride secondary battery which maintains a predetermined capacity and has an increased charge / discharge cycle life.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるニッケル
水素二次電池は、水素吸蔵合金粉末を含む負極と、この
負極にセパレータを挟んで配置された水酸化ニッケルを
活物質として含む正極と、アルカリ電解液とを具備した
密閉型ニッケル水素二次電池であって、前記水素吸蔵合
金は、マンガン、コバルト、アルミニウムを含む組成
で、前記特定成分が存在しないかもしくは内部より低濃
度の厚さ1〜3μmの表面層を有し、かつ表面に酸素ガ
ス反応性をもつ金属層が被覆されていることを特徴とす
るものである。
A nickel-hydrogen secondary battery according to the present invention comprises a negative electrode containing hydrogen-absorbing alloy powder, a positive electrode containing nickel hydroxide as an active material and having a negative electrode and a separator interposed therebetween. A sealed nickel-metal hydride secondary battery comprising an alkaline electrolyte, wherein the hydrogen-absorbing alloy has a composition containing manganese, cobalt, and aluminum, wherein the specific component does not exist or has a thickness less than that of the inside. It has a surface layer of about 3 μm, and is coated with a metal layer having oxygen gas reactivity on the surface.

【0007】[0007]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるニッケル水
素二次電池(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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A nickel-metal hydride secondary battery (cylindrical nickel-metal hydride secondary battery) according to the present invention will be described below with reference to FIG.

【0008】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。
An electrode group 5 produced by stacking a positive electrode 2, a separator 3, and a negative electrode 4 and spirally winding them is accommodated in a cylindrical container 1 having a bottom. 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
Is arranged between the periphery of the container and the inner surface of the upper opening of the container 1,
The sealing plate 7 is airtightly fixed to the container 1 via the gasket 8 by caulking to reduce the diameter of the upper opening inward. 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 attached on the sealing plate 7 so as to cover the hole 6. Rubber safety valve 1
1 is arranged so as to close the hole 6 in a space surrounded by the sealing plate 7 and the positive electrode terminal 10. A circular holding plate 12 made of an insulating material having a hole in the center is provided on the positive electrode terminal 10 so that a protrusion of the positive electrode terminal 10 is provided on the holding plate 1.
2 so as to protrude from the holes. The outer tube 13 covers the periphery of the holding plate 12, the side surface of the container 1, and the periphery of the bottom of the container 1.

【0009】次に、前記負極4、正極2、セパレータ3
および電解液について説明する。
Next, the negative electrode 4, the positive electrode 2, the separator 3
And the electrolyte will be described.

【0010】1)負極4 前記負極は、マンガン(Mn)、コバルト(Co)、ア
ルミニウム(Al)[これらを特定成分と称す]を含む
組成の水素吸蔵合金を含有する。この水素吸蔵合金は、
前記特定成分が存在しないかもしくは内部より低濃度の
厚さ1〜3μmの表面層を有し、かつ表面に酸素ガス反
応性をもつ金属層が被覆されている構造を有する。
1) Negative Electrode 4 The negative electrode contains a hydrogen storage alloy having a composition containing manganese (Mn), cobalt (Co), and aluminum (Al) [these are referred to as specific components]. This hydrogen storage alloy
It has a structure in which the specific component does not exist or has a surface layer having a thickness of 1 to 3 μm at a lower concentration than the inside, and a surface is coated with a metal layer having oxygen gas reactivity.

【0011】前記水素吸蔵合金としては、例えばLaN
5 、MmNi5 (Mm;ミッシュメタル)、LmNi
5 (Lm;ランタン富化したミッシュメタル)のNiの
一部をAl、Mn、Co、Ti、Cu、Zn、Zr、C
r、Bから選ばれ、少なくともAl、CoおよびMnを
含む元素で置換した多元素系のものを挙げることができ
る。中でも、一般式LmNiw Cox Aly Mnz (た
だし、原子比w、x,y,zはそれぞれ3.30≦w≦
4.50、0.50≦x≦1.10、0.20≦y≦
0.50、0.05≦z≦0.20で、かつその合計値
が4.90≦w+x+y+z≦5.50を示す)で表さ
れるものを用いることが好ましい。前記一般式で表され
る水素吸蔵合金は、サイクル寿命をより一層向上化する
ことが可能になる。前記原子比w、x,y,zのより好
ましい値は、それぞれ3.80≦w≦4.20、0.7
0≦x≦0.90、0.30≦y≦0.40、0.08
≦z≦0.130で、かつその合計値が5.00≦w+
x+y+z≦5.20である。
As the hydrogen storage alloy, for example, LaN
i 5 , MmNi 5 (Mm; misch metal), LmNi
5 A part of Ni of (Lm; lanthanum-enriched misch metal) is converted to Al, Mn, Co, Ti, Cu, Zn, Zr, C
A multi-element material selected from r and B and substituted with an element containing at least Al, Co and Mn can be given. Above all, the general formula LmNi w Co x Al y Mn z ( where atomic ratios w, x, y, z are 3.30 ≦ w ≦ respectively
4.50, 0.50 ≦ x ≦ 1.10, 0.20 ≦ y ≦
0.50, 0.05 ≦ z ≦ 0.20, and the sum thereof is represented by 4.90 ≦ w + x + y + z ≦ 5.50). The hydrogen storage alloy represented by the general formula can further improve the cycle life. More preferable values of the atomic ratio w, x, y, z are 3.80 ≦ w ≦ 4.20, 0.7, respectively.
0 ≦ x ≦ 0.90, 0.30 ≦ y ≦ 0.40, 0.08
≦ z ≦ 0.130 and the total value is 5.00 ≦ w +
x + y + z ≦ 5.20.

【0012】前記水素吸蔵合金の表面層は、前記特定成
分が存在する場合、内部の特定成分に対して10%以下
の濃度にすることが好ましい。
[0012] When the specific component is present, the surface layer of the hydrogen storage alloy preferably has a concentration of 10% or less with respect to the specific component inside.

【0013】前記水素吸蔵合金の表面層の厚さを規定し
たのは、その厚さを1μm未満にすると表面に被覆され
た金属層に前記特定成分が拡散し易くなり、アルカリ電
解液の被毒の原因になる。一方、前記表面層の厚さが3
μmを越えると水素吸蔵合金本来の水素吸蔵性等を阻害
する恐れがある。
The reason why the thickness of the surface layer of the hydrogen storage alloy is specified is that, when the thickness is less than 1 μm, the specific component is easily diffused into the metal layer coated on the surface, and the poisoning of the alkaline electrolyte is prevented. Cause On the other hand, when the thickness of the surface layer is 3
If it exceeds μm, the original hydrogen storage properties of the hydrogen storage alloy may be impaired.

【0014】前記金属層としては、例えばNi、Ni−
P等を挙げることができる。このような金属層の厚さ
は、1〜3μmにすることが好ましい。
As the metal layer, for example, Ni, Ni-
P and the like. It is preferable that the thickness of such a metal layer be 1 to 3 μm.

【0015】前記構造を有する水素吸蔵合金は、例えば
次のような方法により作製される。まず、所定のMn,
CoおよびAlを含む組成の水素吸蔵合金を粉砕して所
望の粒径の水素吸蔵合金粉末とする。つづいて、この水
素吸蔵合金粉末をアルカリ溶液(好ましく加温したアル
カリ溶液)に浸漬して前記粉末表面のMn,Coおよび
Alのような特定成分を溶出除去する。なお、この溶出
処理により前記粉末表面が粗面化されて比表面積が増大
する。ひきつづき、前記水素吸蔵合金をアルカリ溶液か
ら取出し、水洗し、乾燥する。次いで、前記粉末を公知
の方法により酸素ガス反応性をもつ金属を無電解めっき
を施すことにより前記金属層が表面に被覆された水素吸
蔵合金粉末を作製する。
The hydrogen storage alloy having the above structure is produced by, for example, the following method. First, given Mn,
A hydrogen storage alloy having a composition containing Co and Al is pulverized to obtain a hydrogen storage alloy powder having a desired particle size. Subsequently, the hydrogen storage alloy powder is immersed in an alkaline solution (preferably a heated alkaline solution) to elute and remove specific components such as Mn, Co and Al on the surface of the powder. Note that the surface of the powder is roughened by this elution treatment, and the specific surface area is increased. Subsequently, the hydrogen storage alloy is removed from the alkaline solution, washed with water, and dried. Next, a hydrogen storage alloy powder having a surface coated with the metal layer is prepared by subjecting the powder to electroless plating with a metal having oxygen gas reactivity by a known method.

【0016】前記負極4は、例えば前記水素吸蔵合金粉
末に導電材を添加し、高分子結着剤および水と共に混練
してペーストを調製し、このペーストを導電性基板に充
填し、乾燥した後、成形することにより製造される。
The negative electrode 4 is prepared, for example, by adding a conductive material to the hydrogen storage alloy powder, kneading the mixture with a polymer binder and water to prepare a paste, filling the paste into a conductive substrate, and drying the paste. , Manufactured by molding.

【0017】前記高分子結着剤としては、例えばカルボ
キシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリ
ル酸ナトリウム、ポリテトラフルオロエチレン等を挙げ
ることができる。
Examples of the polymer binder include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, sodium polyacrylate, polytetrafluoroethylene and the like.

【0018】前記導電材としては、例えばカーボンブラ
ック等を用いることができる。
As the conductive material, for example, carbon black or the like can be used.

【0019】前記導電性基板としては、パンチドメタ
ル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケルネッ
トなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポ
ンジ状金属基板などの三次元基板を挙げることができ
る。
Examples of the conductive substrate include a two-dimensional substrate such as a punched metal, an expanded metal, a perforated rigid plate, and a nickel net, and a three-dimensional substrate such as a felt-like metal porous body and a sponge-like metal substrate. be able to.

【0020】2)正極2 この正極2は、活物質である水酸化ニッケル粒子、導電
材料および高分子結着剤を含む正極材料を導電性基板に
担持した構造を有する。
2) Positive Electrode 2 The positive electrode 2 has a structure in which a positive electrode material containing nickel hydroxide particles as an active material, a conductive material and a polymer binder is supported on a conductive substrate.

【0021】前記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、コバルト、ビ
スマス、銅のような金属を金属ニッケルと共に共沈され
た水酸化ニッケル粒子を用いることができる。特に、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
る充電効率をより一層向上することが可能になる。
As the nickel hydroxide particles, for example, a single nickel hydroxide particle or a nickel hydroxide particle in which a metal such as zinc, cobalt, bismuth or copper is coprecipitated with metallic nickel can be used. In particular, the latter positive electrode containing nickel hydroxide particles can further improve the charging efficiency in a high-temperature state.

【0022】前記水酸化ニッケル粒子は、X線粉末回折
法による(101)面のピーク半価幅が0.8゜/2θ
(Cu−Kα)以上であることが好ましい。より好まし
い水酸化ニッケル粒子のピーク半価幅は0.9〜1.0
゜/2θ(Cu−Kα)である。
The nickel hydroxide particles have a peak half-value width of the (101) plane determined by an X-ray powder diffraction method of 0.8 ° / 2θ.
(Cu-Kα) or more is preferable. More preferable peak half width of nickel hydroxide particles is 0.9 to 1.0.
゜ / 2θ (Cu-Kα).

【0023】前記導電材料としては、例えば金属コバル
ト、コバルト酸化物、コバルト水酸化物等を挙げること
ができる。
Examples of the conductive material include metal cobalt, cobalt oxide, cobalt hydroxide and the like.

【0024】前記高分子結着剤としては、例えばカルボ
キシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリ
ル酸ナトリウム、ポリテトラフルオロエチレン等を挙げ
ることができる。
Examples of the polymer binder include carboxymethylcellulose, methylcellulose, sodium polyacrylate, polytetrafluoroethylene and the like.

【0025】前記導電性基板としては、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。
Examples of the conductive substrate include a mesh-like, sponge-like, fiber-like, or felt-like porous metal body made of nickel, stainless steel, or nickel-plated metal.

【0026】この正極2は、例えば活物質である水酸化
ニッケル粒子に導電材料を添加し、高分子結着剤および
水と共に混練してペーストを調製し、このペーストを導
電性基板に充填し、乾燥した後、成形することにより作
製される。
The positive electrode 2 is prepared by adding a conductive material to, for example, nickel hydroxide particles as an active material, kneading the mixture with a polymer binder and water to prepare a paste, and filling the paste into a conductive substrate. After drying, it is produced by molding.

【0027】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、ポリプロピレンなどのポリオレフ
ィン繊維製不織布、またはこれらの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, a nonwoven fabric made of a polyolefin fiber such as polyethylene and polypropylene, and a nonwoven fabric provided with a hydrophilic functional group.

【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。
4) Alkaline Electrolyte As the alkaline electrolyte, for example, a mixed solution of sodium hydroxide (NaOH) and lithium hydroxide (LiOH),
A mixture of potassium hydroxide (KOH) and LiOH, KOH
And a mixed solution of LiOH and NaOH.

【0029】以上説明した本発明に係るニッケル水素二
次電池は、水素吸蔵合金粉末を含む負極と、この負極に
セパレータを挟んで配置された水酸化ニッケルを活物質
として含む正極と、アルカリ電解液とを具備した密閉型
ニッケル水素二次電池であって、前記水素吸蔵合金は、
マンガン、コバルト、アルミニウムを含む組成で、前記
特定成分が存在しないかもしくは内部より低濃度の厚さ
1〜3μmの表面層を有し、かつ表面に酸素ガス反応性
をもつ金属層が被覆されている。
The above-described nickel-metal hydride secondary battery according to the present invention comprises a negative electrode containing a hydrogen storage alloy powder, a positive electrode containing nickel hydroxide as an active material and having a separator interposed therebetween, and an alkaline electrolyte. A sealed nickel-metal hydride secondary battery comprising: the hydrogen storage alloy,
A composition containing manganese, cobalt, and aluminum, wherein the specific component is not present or has a surface layer having a thickness of 1 to 3 μm with a lower concentration than the inside, and a metal layer having oxygen gas reactivity is coated on the surface. I have.

【0030】前記水素吸蔵合金は、マンガン、コバル
ト、アルミニウムを含む組成を有するため、適切な水素
の吸蔵・放出時の平衡プラトー圧を有する。
Since the hydrogen storage alloy has a composition containing manganese, cobalt and aluminum, it has an appropriate equilibrium plateau pressure when storing and releasing hydrogen.

【0031】また、前記水素吸蔵合金は、前記特定成分
が存在しないかもしくは内部より低濃度の所定厚さの表
面層を有し、かつ表面に酸素ガス反応性をもつ金属層が
被覆されているため、充放電サイクルの繰り返しにおい
て、前記特定成分がアルカリ電解液に溶出するのを防止
できる。特に、前記金属層の形成時に前記特定成分が拡
散して金属層に取り込まれるの阻止できるため、充放電
サイクルの繰り返しにおいて、前記特定成分がアルカリ
電解液に溶出するのを防止できる。
Further, the hydrogen storage alloy has a surface layer of a predetermined thickness in which the specific component does not exist or has a lower concentration than the inside, and a metal layer having oxygen gas reactivity is coated on the surface. Therefore, in the repetition of the charge / discharge cycle, the specific component can be prevented from being eluted into the alkaline electrolyte. In particular, since the specific component can be prevented from being diffused and taken into the metal layer when the metal layer is formed, it is possible to prevent the specific component from being eluted into the alkaline electrolyte during repeated charge / discharge cycles.

【0032】さらに、前記金属層は前記表面層を有する
比表面積の大きな合金粉末表面に被覆され、その被覆面
積が増大されるため、充放電サイクル時に発生する酸素
ガスの消費反応性を向上できる。
Further, the metal layer is coated on the surface of the alloy powder having a large specific surface area having the surface layer, and the coated area is increased, so that the reactivity of consumption of oxygen gas generated during a charge / discharge cycle can be improved.

【0033】したがって、本発明によれば所定の容量を
維持し、充放電サイクル特性の優れたニッケル水素二次
電池を得ることができる。
Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a nickel-metal hydride secondary battery having a predetermined capacity and excellent charge-discharge cycle characteristics.

【0034】なお、前述した図1では正極2と負極4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、本発明のニッケル水素二次
電池はこのような構造に限定されない。例えば、正極と
負極との間にセパレータを介在し、これを複数枚積層し
た積層物を有底矩形筒状の容器内に収納して角形ニッケ
ル水素二次電池を構成してもよい。
In FIG. 1 described above, the separator 3 is interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 4 and spirally wound and accommodated in the bottomed cylindrical container 1. The battery is not limited to such a structure. For example, a prismatic nickel-metal hydride secondary battery may be configured by interposing a separator between a positive electrode and a negative electrode, and stacking a plurality of the laminated members in a bottomed rectangular cylindrical container.

【0035】[0035]

【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。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0036】(実施例1) <ペースト式負極の作製>市販のミッシュメタルMmお
よびNi、Co、Mo、Alの各元素を高周波炉に入れ
て加熱溶解し、その後冷却することによりMmNi4.0
Co0.4 Mn0.3Al0.3 の組成の水素吸蔵合金を作製
した。この合金を機械的に粉砕して平均粒径37μmの
水素吸蔵合金粉末を得た。つづいて、この水素吸蔵合金
粉末を120℃の8N−KOH水溶液に1時間浸漬して
前記粉末表面のMn,CoおよびAlのような特定成分
を溶出除去した。この溶出処理により前記粉末表面が粗
面化されて比表面積が増大した。ひきつづき、上澄液を
除去し、水洗し、溶液のpHを下げ、濾過、乾燥するこ
とにより水素吸蔵合金粉末を得た。その後、前記粉末を
公知のNi系無電解めっき浴を用いる無電解めっきを施
すことにより表面に厚さ3μmのNi層が被覆された水
素吸蔵合金粉末を作製した。
Example 1 <Preparation of Paste-Type Negative Electrode> Commercially available misch metal Mm and each element of Ni, Co, Mo, and Al were heated and melted in a high frequency furnace, and then cooled to obtain MmNi 4.0.
A hydrogen storage alloy having a composition of Co 0.4 Mn 0.3 Al 0.3 was produced. This alloy was mechanically pulverized to obtain a hydrogen storage alloy powder having an average particle size of 37 μm. Subsequently, the hydrogen storage alloy powder was immersed in an 8N-KOH aqueous solution at 120 ° C. for 1 hour to elute and remove specific components such as Mn, Co and Al on the surface of the powder. This elution treatment roughened the powder surface and increased the specific surface area. Subsequently, the supernatant was removed, washed with water, the pH of the solution was lowered, filtered, and dried to obtain a hydrogen storage alloy powder. Thereafter, the powder was subjected to electroless plating using a known Ni-based electroless plating bath to produce a hydrogen storage alloy powder having a surface coated with a 3 μm-thick Ni layer.

【0037】次いで、得られた水素吸蔵合金粉末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2.5重量
部、およびカーボンブラック1.0重量部を添加し、水
50重量部と共に混合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パンチドメタル
に塗布、乾燥し、さらにプレスして負極を作製した。
Next, the obtained hydrogen storage alloy powder 100
0.5 parts by weight of sodium polyacrylate, 0.12 parts by weight of carboxymethylcellulose (CMC), and a dispersion of polytetrafluoroethylene (specific gravity 1.5, solid content 60% by weight) in terms of solid content were added to 2 parts by weight. A paste was prepared by adding 5 parts by weight and 1.0 part by weight of carbon black and mixing with 50 parts by weight of water. This paste was applied to a punched metal as a conductive substrate, dried, and then pressed to produce a negative electrode.

【0038】<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、カルボキシメチルセルロース(CM
C)0.3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0.5重量部を添加し、純水45重量部と共に
混合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金属多孔体に充填し、乾燥
した後、ローラプレスを行って圧延することにより正極
を作製した。
<Preparation of Paste-Type 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 carboxymethyl cellulose (CM).
C) 0.3 parts by weight of polytetrafluoroethylene dispersion (specific gravity 1.5, solids content 60% by weight) is added in an amount of 0.5 parts by weight in terms of solids, and mixed with 45 parts by weight of pure water. To prepare a paste. Subsequently, this paste was filled in a nickel-plated metal porous body, dried, and then rolled by roller pressing to produce a positive electrode.

【0039】次いで、前記負極と前記正極との間に親水
性処理が施されたポリプロピレン繊維製不織布からなる
セパレータを介装し、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AAサイズの有底円筒状容器に
収納した後、7N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を収容し、封口等を行うことに
より前述した図1に示す構造で、正極容量1200mA
h、負極容量2000mAhの円筒形ニッケル水素二次
電池を組み立てた。
Next, a separator made of a nonwoven fabric made of polypropylene fiber subjected to hydrophilic treatment was interposed between the negative electrode and the positive electrode, and spirally wound to form an electrode group. After storing such an electrode group in an AA-size cylindrical container with a bottom, an electrolytic solution composed of 7N potassium hydroxide and 1N lithium hydroxide is stored, and sealing is performed, as shown in FIG. 1 described above. With structure, positive electrode capacity 1200mA
h, a cylindrical nickel-metal hydride secondary battery having a negative electrode capacity of 2000 mAh was assembled.

【0040】(比較例1)負極として実施例1と同様な
組成の水素吸蔵合金を単に機械粉砕した水素吸蔵合金に
Niの無電解めっきを施したNi被覆水素吸蔵合金粉末
を用いて作製したものを用いた以外、実施例1と同様な
構成で前述した図1に示す構造の円筒形ニッケル水素二
次電池を組み立てた。
(Comparative Example 1) A negative electrode produced by using a Ni-coated hydrogen storage alloy powder obtained by simply subjecting a hydrogen storage alloy having the same composition as in Example 1 to mechanical pulverization and electrolessly plating Ni. A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery having the above-described structure shown in FIG.

【0041】(比較例2)負極として実施例1と同様な
組成の水素吸蔵合金を単に機械粉砕した水素吸蔵合金粉
末を用いて作製したものを用いた以外、実施例1と同様
な構成で前述した図1に示す構造の円筒形ニッケル水素
二次電池を組み立てた。
(Comparative Example 2) A negative electrode having the same structure as in Example 1 except that the negative electrode was prepared by using a hydrogen storage alloy powder obtained by simply mechanically pulverizing a hydrogen storage alloy having the same composition as in Example 1 was used. The assembled cylindrical nickel-metal hydride secondary battery having the structure shown in FIG. 1 was assembled.

【0042】得られた実施例1および比較例1、2の二
次電池について、45℃の高温下で充電;1200m
A、90分間放電;を1200mA、カットオフ電圧1
Vの条件の加速サイクル試験を行い、放電容量が900
mAh以下になった時のサイクル数を求めた。この結果
を下記表1に示す。
The obtained secondary batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2 were charged at a high temperature of 45 ° C .;
A, discharge for 90 minutes; 1200 mA, cutoff voltage 1
An accelerated cycle test under the condition of V was performed, and the discharge capacity was 900
The number of cycles when the value became equal to or less than mAh was determined. The results are shown in Table 1 below.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】前記表1から明らかなように実施例1の二
次電池は、単に表面にNi層が被覆された構造の水素吸
蔵合金粉末を有する負極を備えた比較例1の二次電池、
Ni層が被覆されていない水素吸蔵合金粉末を有する負
極を備えた比較例2の二次電池に比べてサイクル寿命を
著しく長くすることができる。これは、Co,Mn,A
lのような特定成分の濃度が内部より低い特定厚さの表
面層が形成され、表面にNi層が被覆された構造の水素
吸蔵合金粉末を有する実施例1の負極は、単にNi層を
被覆した水素吸蔵合金に比べて酸素ガス消費特性が優れ
ているためである。
As is clear from Table 1, the secondary battery of Example 1 is a secondary battery of Comparative Example 1 provided with a negative electrode having a hydrogen storage alloy powder having a structure in which a Ni layer is simply coated on the surface.
The cycle life can be significantly increased as compared with the secondary battery of Comparative Example 2 including the negative electrode having the hydrogen storage alloy powder not covered with the Ni layer. This is because Co, Mn, A
The negative electrode of Example 1 having a hydrogen absorbing alloy powder having a structure in which a surface layer having a specific thickness lower than that of a specific component such as l and a Ni layer is formed on the surface thereof is formed by simply coating the Ni layer. This is because the oxygen gas consumption characteristics are superior to the hydrogen storage alloy described above.

【0045】[0045]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、所
定の容量を維持し、かつ充放電サイクル特性の優れたニ
ッケル水素二次電池を提供することができる。
As described above, according to the present invention, it is possible to provide a nickel-hydrogen secondary battery which maintains a predetermined capacity and has excellent charge-discharge cycle characteristics.

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

【図1】本発明に係わるニッケル水素二次電池の一例で
あるニッケル水素二次電池の斜視図。
FIG. 1 is a perspective view of a nickel-metal hydride secondary battery as an example of a nickel-metal hydride secondary battery 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、 8…絶縁ガスケット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container, 2 ... Positive electrode, 3 ... Separator, 4 ... Negative electrode, 5 ... Electrode group, 7 ... Sealing plate, 8 ... Insulating gasket.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素吸蔵合金粉末を含む負極と、この負
極にセパレータを挟んで配置された水酸化ニッケルを活
物質として含む正極と、アルカリ電解液とを具備した密
閉型ニッケル水素二次電池であって、 前記水素吸蔵合金は、マンガン、コバルト、アルミニウ
ムを含む組成で、前記特定成分が存在しないかもしくは
内部より低濃度の厚さ1〜3μmの表面層を有し、かつ
表面に酸素ガス反応性をもつ金属層が被覆されているこ
とを特徴とするニッケル水素二次電池。
1. A sealed nickel-metal hydride secondary battery comprising a negative electrode containing a hydrogen-absorbing alloy powder, a positive electrode containing nickel hydroxide as an active material disposed with a separator interposed between the negative electrode and an alkaline electrolyte. The hydrogen storage alloy has a composition containing manganese, cobalt, and aluminum, and has a surface layer having a thickness of 1 to 3 μm in which the specific component does not exist or has a lower concentration than the inside, and an oxygen gas reaction on the surface. A nickel-metal hydride secondary battery, which is covered with a metal layer having a property.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008210809A (en) * 2008-03-10 2008-09-11 Japan Metals & Chem Co Ltd Secondary battery hydrogen storage alloy
JP2022134586A (en) * 2021-03-03 2022-09-15 プライムアースEvエナジー株式会社 Nickel metal hydride storage battery

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