JPS63131472A - 金属−水素アルカリ蓄電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、水素吸蔵電極を陰極として用いてなる金属
−水素アルカリ蓄電池に関するものである。

〈従来の技術〉 従来から使用されている蓄電池としては、例えば、ニッ
ケルーカドミウム蓄電池に代表されるアルカリ蓄電池、
あるいは鉛蓄電池などがあるが、近年、これらの電池よ
り軽量且つ高容母で高エネルギー密度となる可能性のあ
る金属−水素アルカリ蓄電池が注目されている。

この金属−水素アルカリ蓄電池は、通常、金属酸化物を
活物質として備えた電極を陽極に用い、また陰極には、
特に低圧において水素を可逆的に吸蔵・放出することの
できる水素吸蔵合金を備えた水素吸蔵電極を用いて構成
される。

このような水素吸蔵電極として具体的には、例えば特開
昭６１−９９２７７号公報に開示されているように、Ｌ
ａＮｉ５やＣａ　Ｎ　ｉ　５等のような水素を吸蔵する
合金粉末を導電材粉末と共に焼結して作った焼結多孔体
や、水素吸蔵合金粉末と導電材粉末とを結着剤によって
結合させたもの、等が知られている。また、上記のよう
な水素吸蔵合金の水素吸蔵量は圧力と温度、特に圧力に
大きく依存する。そこで、電池内圧を高めて水素吸蔵電
極に水素を十分量吸蔵させ、もってその容量増大を図る
べく、この種の金属−水素アルカリ蓄電池では通常密閉
型の電池構造が採られ、電池系内は加圧水素雰囲気にな
っている。

更に、最近の小形で薄形の電子機器などに内蔵するため
、これに応じた薄形の金属−水素アルカリ菩電池が要望
されている。この場合、電池内に収納される発電体とし
ては、上記の陽極と陰極とを耐電解液性のセパレータを
介して積重した薄形のものが用いられる。

〈発明が解決しようとする問題点〉 ところで、この種の電池、例えば陽極に焼結式ニッケル
極を用いるニッケルー水素蓄電池では、陽極における充
電生成物であるＮｉ０ＯＨは極めて活性が高いため、上
記のような加圧水素雰囲気下では電池系内の水素と容易
に反応し、水酸化ニッケルと水になってしまう。この時
生成する水が陽極内に滞留し、これにより生じる陽極の
膨潤によってセパレータ中のアルカリ電解液が押出され
て陽極に移動することから、セパレータ内の電解液量が
不足する。そして、これに伴うセパレータのドライアウ
トに起因する内部抵抗の増大などによって電池特性が次
第に低下し、長期サイクルに亘り高容量を維持すること
が困難であるという問題がある。

〈問題点を解決するための手段〉 この発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、金属酸化物を備えた
陽極と水素吸蔵合金を備えた陰極とを耐アルカリ性のセ
パレータを介して積重してなる電極体を有し、前記陽極
とこの陽極を収納する陽極缶との間に導電性の網を配し
たことを要旨とする。

〈作　用〉 この手段を採ることで、陽極の膨張が上記の網によって
弾性的に押えられ、陽極の膨張が小さく押えられる。こ
のため、セパレータから陽極への電解液の移動が少なく
なり、セパレータのドライアウトが抑制される。

〈実施例〉 水素吸蔵能力を有するＬａＮｉ５を機械的に粉砕し微粉
化した。このＬａＮｉ５粉末に、小さな剪断力で粒子が
簡単に繊維化し、また塑性変形する性状のポリテトラフ
ルオロエチレン（ＰＴＦＥ）粉末を結着剤としてＬａＮ
ｉ５粉末のＷｉに対して１〜５％添加し、これらを混合
数によって均一に混合すると共にＰＴＦＥを繊維化させ
た。次いで、この混合物に水を加えてペースト状とし、
このペーストを所定厚みに圧延後、ニッケル製のパンチ
ングメタルからなる多孔性集電体に圧着し、更にこれを
打ち抜いて円盤状の水素吸蔵電極を作製した。

上記の水素吸蔵電極を陰極とし、また、公知の焼結式ニ
ッケル極を円盤状に打ら扱いて得たニッケル極を陽極と
して用い、第１図に示すように、陰極缶６に陰極１、耐
アルカリ性のセパレータ３、並びに陽極２の順に積層し
、次いで苛性カリ水溶液を所定ｍ注液した。次いで、陽
極缶内寸と同寸の円形に切断したニッケル網４を陽極２
の上に起き、更に陽極缶５を重ね、封口して、公称容ｆ
ｆ１ｌ　ＯＯｍＡｈで薄形のニッケルー水素アルカリ蓄
電池（本発明電池Ａ）を作製した。一方、上記のニッケ
ル網を用いない他は同様にしてニッケルー水素アルカリ
蓄電池（従来電池Ｂ）を作製した。

これら２つの電池について、１ＱｍＡの電流で１６時間
放電した後に２Ｑｍへの電流で電池電圧がｉ、ｏｖにな
るまで放電するというサイクルテストを繰返し、電池容
量（％）のサイクル変化を調べた。結果は第２図に示し
た通りであり、本発明電池Ａは従来電池Ｂより電池容旦
の低下の度合がかなり少なく、サイクル寿命が長くて優
れた特性を示している。

また、サイクルテスト中の電池Ａ、Ｂを適宜分解し、そ
の都度、陽極の厚み（ｍｍ）、及びセパレータの保液ｉ
（ｇ）を測定し、これらの測定値よりサイクル進行に伴
う陽極厚み増加分（ｍｍ）、及びセパレータの電解液減
少ｆｆ１（ｃ＋）の変化を調べた。結果は第３図（Ａ）
、　（Ｂ）にそれぞれ示した。これらの結果より、本発
明電池Ａではサイクルに伴う陽極の厚さの増大が小さく
押えられ、またセパレータ保液口の減少も極めて少ない
ことがわかる。

更に、約２４５サイクル目でサイクル寿命（電池容量が
４０％以下になったもの）に達した従来電池Ｂ及び同サ
イクル目の本発明電池Ａを夫々分解し、両電池における
陽極の形状変化を調べた。第４図（Ａ）に本発明電池Ａ
の陽極を、また第４図（Ｂ）には従来電池Ｂの陽極を示
した。

これらの図から明らかなように、従来電池Ｂの陽極は活
物質ペースト１０の膨張が大きく、特に、パンチングメ
タル９の穴におる部分の膨張が著しい。これに対し、本
発明電池Ａの陽極では、活物質ペースト８の膨張が極め
て小さかった。このように従来電池Ｂの陽極、特にパン
チングメタルの穴の部分の膨張が大きいのは次の理由に
依るものと考えられる。即ち、充電時に陽極で生成する
Ｎｉ０ＯＨと電池系内の水素との反応により生じた水は
陽極内に滞留するが、パンチングメタルの穴の部分に位
置する活物質ペーストは、穴の市いていない部分に位置
する活物質ペーストに較べて陽極缶内壁との密着力が弱
いために、上記生成した水はこの穴の部分に位置する活
物質ペースト部分に滞留し易くなる。このため、従来電
池Ｂではこの滞留に伴う陽極の変形が容易に起こり、特
にパンチングメタルの穴の部分における膨張が大きい。

これに対して本発明電池Ａで゛は、陽極と陽極缶との間
に設けたニッケル網によって陽極の膨張が弾力的に押え
られるために陽極の膨張が小さく押えられている。

尚、以上の実施例では水素吸蔵合金としてＬａＮｉ５を
、陽極としてニッケル極を夫々用いた場合について示し
たが、これに限定されず、他の水素吸蔵合金を用いてな
る水素吸蔵電極、あるいは他の金属酸化物を備えた陽極
を用いた場合にも同様の効果が得られることは明らかで
ある。

ところで、電池系内に水素がほとんど存在しないニッケ
ルーカドミウム蓄電池において同様なニッケル網の有無
による特性の変化の差を検討したが、このような差は仝
くみられなかった。

故に、本発明の構成とすることにより得られる効果は、
電池系が加圧水素雰囲気におる金属−水素アルカリ蓄電
池に特有のものであると考えられる。

〈発明の効果〉 以上のように構成されるこの発明の金属−水素アルカリ
蓄電池によれば、水素吸蔵電極の前記膨張を有効に防止
でき、この膨張に起因する特性低下が抑制できて、長期
サイクルに亘って高容量を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例の電池の構造を示した断面図、
第２図は本発明電池と従来電池との電池容量のサイクル
変化を示したグラフ、第３図（Ａ）は本発明電池と従来
電池における陽極厚み増加分のサイクル変化を示したグ
ラフ、第３図（Ｂ）は同じくセパレータの電解液減少量
のサイクル変化を示したグラフ、第４図（Ａ）、　（Ｂ
）はそれぞれ本発明電池、従来電池のサイクル後におけ
る陽極の断面図である。 １・・・陰極、２・・・陽極、３・・・セパレータ、４
・・・ニッケル網。 第１図 ＠　２図 寸　　イ　　り　　　ｌし　　春ζ　　　（回）第３図
（Ａ） 第３図（Ｂ）

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、金属酸化物を備えた陽極と水素吸蔵合金を備えた陰
   極とを耐アルカリ性のセパレータを介して積重してなる
   電極体を有し、前記陽極とこの陽極を収納する陽極缶と
   の間に導電性の網を配したことを特徴とする金属−水素
   アルカリ蓄電池。