JPS6351051A - アルカリ電池用水素吸蔵合金負極 - Google Patents

アルカリ電池用水素吸蔵合金負極

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JPS6351051A
JPS6351051A JP61196171A JP19617186A JPS6351051A JP S6351051 A JPS6351051 A JP S6351051A JP 61196171 A JP61196171 A JP 61196171A JP 19617186 A JP19617186 A JP 19617186A JP S6351051 A JPS6351051 A JP S6351051A
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JP
Japan
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electrode
hydrogen absorption
copper
absorption alloy
hydrogen storage
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Pending
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JP61196171A
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English (en)
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Tsutomu Iwaki
勉 岩城
Yoshio Moriwaki
良夫 森脇
Akiyoshi Shintani
新谷 明美
Koji Gamo
孝治 蒲生
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/242Hydrogen storage electrodes
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/383Hydrogen absorbing alloys
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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 本発明は、正極にニッケル電極などを用いるアルカリ蓄
電池の水素吸蔵合金負極に関する。
従来の技術・ 各種の電源のうち二次電池としては、鉛蓄電池とアルカ
リ蓄電池とが広く使われている。
アルカリ蓄電池のうち、最も広く使われているのは、ニ
ッケルーカドミウム蓄電池であり、焼結式ニッケル極の
開発が実用の範囲を広げた。
この電池は、放電特性の点で優れ、高率放電を行なって
も電圧や容量の低下が少ない。また、寿命も長く、過充
電など苛酷な条件にも耐え、自己放電も比較的少なく、
低温特性も優れている。
ところが高エネルギー密度への対応にはなお相当の努力
が必要である。正極については、たとえば発泡状ニッケ
ル極などの開発が進められた。しかし、一方のカドミウ
ム極については、現在のところ顕著な改良は可能になっ
ていない。
そこでカドミウムに代って亜鉛が取シ上げられてきたが
、よく知られているように寿命に問題があるので広い実
用化には到っていない。
最近注目されてきたのは、金属水素化物つまり水素吸蔵
合金であり、宇宙用に採用されている水素ガス拡散電極
と異なり、この場合は、カドミウムや亜鉛などと同じ取
り扱いで電池を構成できる。
実際の放電可能な容量密度をカドミウムより大きくでき
ることと亜鉛のようなデンドライトの形成などがないの
で、高エネルギー密度のアルカリ蓄電池の負極として研
究の対象になっている。
ところが、水素吸蔵合金は、水素の吸蔵・放出をくり返
すと微粉化が一層進み、嵩比重が低下する。これは、電
極の構成材料とした場合に、電極の変形や脱落をもたら
す。また、アルカリ蓄電池とくに密閉形アルカリ蓄電池
でノイマン方式でガスの吸収を行なう系では、正極から
発生する酸素ガスによって表面が酸化を受けて水素の吸
蔵・放出能力の低下を生ずる。つまり、充放電のくり返
しにより容量が低下する。そこでこのような微粉化や酸
化を抑制する目的で表面を金属で被覆する試みがある。
つまり、水素吸蔵合金の水素の吸蔵・放出のくり返しに
対して微粉化や酸化を抑制するために水素に対して不活
性な層を表面に形成することが有効であることをすでに
特願昭54−76144によって提案した。その後、金
属で被覆する試みとして、銅を用いたマイクロカプセル
の名称で知られる方法が発表された。この手段によシ水
素吸蔵合金の微粉化や酸化が抑制されたと報告されてい
る。すなわち、銅は導電性の点ですぐれ、また、負極の
場合には、水素電位の近くにあり、酸化を受ける電位に
はならないので、通常の充放電では銅の酸化や溶出はな
く、多孔性の被覆層としての役割をはたしている。
発明が解決しようとする問題点 ところが長期間の放置、高温での充放電、過放電を含む
ような利用条件など苛酷な使用条件になると銅の腐食や
溶出が生じて被覆層としての効果が失なわれることがあ
る。
そこで本発明では銅の多孔層を被覆した水素吸蔵合金電
極での苛酷な使用条件においても、被覆層の効果を失な
うことなく持続させることを可能にする。
問題点を解決するための手段 本発明は水素吸蔵合金の表面に多孔性の銅の被覆層を形
成し、ついでニッケルの多孔層を形成することにより、
前記問題点を解決し、苛酷な使用条件に適応できる電池
用水素吸蔵合金電極を提供するものである。
この場合、銅およびニッケル層の形成法には、蒸着、ス
パッタリング、メッキなどがある。工業的にはメッキが
容易であり、とくに無電解メッキが好ましいといえる。
また、水素吸蔵合金粉末に銅ついでニッケルの層を形成
後電極にすることが本願の効果を最も顕著に発揮する手
段である。しかし、水素吸蔵合金電極を製造後に銅およ
びニッケル層を形成してもそれなりの効果はある。
作  用 この手段により、水素吸蔵合金の極端な微粉化による電
極からの脱落やとくに密閉形電池に組み込んだ際の対極
からの酸素による酸化などが抑制される。また、放置時
での水素の放出も抑えられるので自己放電の減少にも効
果がある 実施例 電極基体として、厚さ平均3mm、多孔度96%。
平均孔径1507+mの発泡状ニアケル板を用いた。
これに、300メツシュ通過の MmNi4Mno、3Alo、3COo、4を充てんす
る。この際にポリビニルアルコールを2.5%溶解した
エチレングリコール溶液を用いてペースト状とし、押し
込むようにしてこの水素吸蔵合金を充てんした。
まず本発明では、この水素吸蔵合金200qに、市販の
アクチベータを30rnlを水150m1で希釈した溶
液を十分かくはんしながら加え、5分間放置する。上澄
液を取シ除いた後に、市販の無電解メッキ用銅イオン溶
液を用いて40℃で銅の無電解メッキを行なった。この
場合に原液は600m1用い、これを1400m1の水
で希釈して用いた。水洗、乾燥後のメッキによる重量増
加は、5価であった。
ついで同様にアクチペータ処理後に、同じく市販の無電
解メッキ用ニッケルイオン溶液を用いて、同じく40℃
で無電解ニッケルメッキを行なった。
この場合市販の原液を400m1用い、これシて水16
00m1を用いて とした0水洗、乾燥後のニッケルに
よる重量増は、水素吸蔵合金に対して8%であった。こ
のようにして得られた銅ついでニッケルメッキを施した
水素吸蔵合金 M!n N 14Mn o、s A lo、 3COo
、 4を前記発泡状ニッケル板に充てんした。
なお、電池は密閉形単2としたので、電極の大きさは幅
3.8 cm +長さ25crnとした0この合金の水
素吸蔵量から求めた放電可能容量密度は330m A 
h /qであり、本実施例では4400 mAh充てん
した。これは、正極のニッケル電極の放電可能な容量が
2200 mAhである。したがってこれの2倍にした
。この合金粉末光てん後に、加圧により厚さを0.6順
に調整した。
なお、対極のニッケル電極としては、公知の焼結式ニッ
ケル極を用い、幅3.8crn、長さ22 cm 。
厚さ平均0.7mとした。セパレータとしてボリアミド
不織布厚さ0.22mmを用いた。この構成で単2サイ
ズの電槽の断面積とこれら電極とセパレータ合計の断面
積とがほぼ等しい。つまシ収納比率100チとした。な
お、電解液には、比重1.25のカセイカリ水溶液に水
酸化リチウムを15 q/1溶解したものを用いた。こ
の電池をAとする。
つぎに比較のために、無電解メッキで銅のみを被覆させ
て得られた水素吸蔵合金を用いた電池をB、同じくニッ
ケルのみを被覆させて得られた電極を用いた電池をCと
して加えた。これらの銅やニッケルの添加量は、水素吸
蔵合金に対して重量比で1.3チである。
まず、これら電池A−Cに用いた水素吸蔵合金負極自体
の利用率を調べた。充電は20℃、0.10で14時間
、放電も同じ20℃で0.2Cとした。
電池は、負極律則とし端子電圧0.8vまでの条件で調
べた。その結果、容量密度は、いずれも290mAh/
gであった。
この充電と端子電圧oVまでの条件で充放電をくり返し
た。その結果、160サイクルの時点でAは273 m
A h 7gであったのに対してBでは226mAh/
gとやや劣化が大きく、Cでは271 mAh/gでA
とほぼ同じであった。つまり、Bの銅は、この条件でや
や酸化を受けて被覆層としての機能が低下したものと思
われる。つまり、161サイクル時点で60の放電を行
なったところ、平坦電圧でBはAおよびCに比べて0.
02V低くなっていて導電性の向上のための被覆層がそ
の機能を低下していた。
なお、6サイクル時点での30放電では、その放電電圧
はBが最もよく、ついでA、さらにCの順であった。そ
の理由としては、同じ被覆層の重量では、銅が最も導電
性の点ですぐれていて、以下A、Cの順であるからであ
る。
つぎに、単2形の電池A、B、Cについて、通常の充放
電条件として、30℃で0.207時間充電−IC(0
,8Vまで)放電をくり返えしたところ、電池電圧は2
00サイクルまではBが最もよく、ついでA、Cの順で
あった。250サイクルではAが最もよくなりAに対し
てCは、0,01V。
Bは0.03V低くなった。
また同じく電池A、B、CKついてより苛酷な条件とし
て30℃で0.207時間充電−1C(O■まで)放電
をくり返えしたところ、100サイクルでは、Bが最も
良い電池電圧を有していたが、150サイクルでは、A
が最も高くなりAに対してBは0.03V、Cは0.0
1V低(にt、た。
以上の実施例で明らかなように、本願では充放電サイク
ルの初期から寿命試験をくり返して後でもすぐれた高率
放電特性を示すことが認められた。
発明の効果

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)銅メッキ上にさらにニッケルメッキを施したこと
    を特徴とするアルカリ電池用水素吸蔵合金負極。
  2. (2)銅メッキおよびニッケルメッキが無電解メッキで
    ある特許請求の範囲第1項記載のアルカリ電池用水素吸
    蔵合金負極。
  3. (3)水素吸蔵合金が粉末状でこれに銅ついでニッケル
    メッキを施して電極を構成することを特徴とする特許請
    求の範囲第1項記載のアルカリ電池用水素吸蔵合金負極
  4. (4)水素吸蔵合金負極に銅ついでニッケルメッキを施
    したことを特徴とする特許請求の範囲第1項記載のアル
    カリ電池用水素吸蔵合金負極。
JP61196171A 1986-08-21 1986-08-21 アルカリ電池用水素吸蔵合金負極 Pending JPS6351051A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0851515A3 (en) * 1996-12-27 2004-10-27 Canon Kabushiki Kaisha Powdery material, electrode member, method for manufacturing same and secondary cell
CN113286917A (zh) * 2019-03-04 2021-08-20 纳美仕有限公司 铜箔和含有铜箔的锂离子电池的负极集电体及其制造方法

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0851515A3 (en) * 1996-12-27 2004-10-27 Canon Kabushiki Kaisha Powdery material, electrode member, method for manufacturing same and secondary cell
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