WO2006057279A1 - ニッケル水素蓄電池およびその負極の製造方法 - Google Patents

ニッケル水素蓄電池およびその負極の製造方法 Download PDF

Info

Publication number
WO2006057279A1
WO2006057279A1 PCT/JP2005/021536 JP2005021536W WO2006057279A1 WO 2006057279 A1 WO2006057279 A1 WO 2006057279A1 JP 2005021536 W JP2005021536 W JP 2005021536W WO 2006057279 A1 WO2006057279 A1 WO 2006057279A1
Authority
WO
WIPO (PCT)
Prior art keywords
negative electrode
nickel
mixture layer
storage battery
metal hydride
Prior art date
Application number
PCT/JP2005/021536
Other languages
English (en)
French (fr)
Inventor
Takashi Okawa
Tsuneyoshi Murakami
Kenichi Aoki
Hiroyuki Usui
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. filed Critical Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority to US11/791,521 priority Critical patent/US8389159B2/en
Publication of WO2006057279A1 publication Critical patent/WO2006057279A1/ja

Links

Classifications

    • 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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34Gastight accumulators
    • H01M10/345Gastight metal hydride accumulators
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24Alkaline accumulators
    • H01M10/28Construction or manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/24Alkaline accumulators
    • H01M10/30Nickel accumulators
    • 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
    • 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
    • H01M4/26Processes of manufacture
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/42Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
    • H01M10/4235Safety or regulating additives or arrangements in electrodes, separators or electrolyte
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/10Primary casings; Jackets or wrappings
    • H01M50/102Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure
    • H01M50/107Primary casings; Jackets or wrappings characterised by their shape or physical structure having curved cross-section, e.g. round or elliptic
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M6/00Primary cells; Manufacture thereof
    • H01M6/04Cells with aqueous electrolyte
    • H01M6/06Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid
    • H01M6/10Dry cells, i.e. cells wherein the electrolyte is rendered non-fluid with wound or folded electrodes
    • 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
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • 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
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
    • 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49108Electric battery cell making
    • 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/49Method of mechanical manufacture
    • Y10T29/49002Electrical device making
    • Y10T29/49117Conductor or circuit manufacturing
    • Y10T29/49204Contact or terminal manufacturing

Definitions

  • the present invention relates to a nickel metal hydride storage battery, and more particularly to suppression of battery internal pressure by improving a negative electrode structure.
  • Alkali storage batteries are widely used as power sources for portable devices as rechargeable batteries. Above all, nickel-hydrogen storage batteries using hydrogen storage alloys as the negative electrode active material are relatively clean even in the environment where energy density is high, and are being developed as the main power source for various portable devices.
  • a bottomed cylindrical container that houses a group of electrodes composed of positive and negative electrodes is used as a negative electrode terminal, and a sealing plate is used as a positive electrode terminal in an insulated form.
  • the positive electrode is integrated with the sealing plate via a lead to form a current collecting structure, whereas the negative electrode has a current collecting structure formed by its outermost peripheral portion being in contact with the side wall of the bottomed cylindrical container. Forming.
  • Nickel metal hydride batteries are reduced to water by reacting with hydrogen stored in a hydrogen storage alloy, which is a negative electrode active material, when positive gas power is generated when overcharged. It has a reaction mechanism that is suppressed by In order to lubricate this reaction, a method has been proposed in which a graphite intercalation compound capable of occluding and releasing hydrogen is provided on the negative electrode surface to smoothly move the oxygen gas generated in the positive electrode force to the negative electrode (for example, see Patent Document 1).
  • Patent Document 1 Japanese Patent Laid-Open No. 5-335015
  • the present invention has been made to solve the above-described problems, and an object of the present invention is to facilitate the reduction of oxygen gas during rapid charging without reducing the design capacity of the battery.
  • the nickel metal hydride storage battery of the present invention for achieving the above object includes a negative electrode in which a mixture layer containing a hydrogen storage alloy is disposed on a conductive substrate, a positive electrode using nickel hydroxide as an active material, and a separator.
  • a nickel metal hydride storage battery in which a spiral electrode group whose outermost peripheral part is a negative electrode is wound and accommodated in a bottomed cylindrical container, the outermost peripheral part of the negative electrode in contact with the side wall of the bottomed cylindrical container
  • the surface roughness of the agent layer is 3.5 m or more as the 10-point average roughness, which is larger than the surface roughness of the negative electrode mixture layer in other portions.
  • the method for producing a negative electrode for a nickel metal hydride storage battery of the present invention for achieving the above-described structure of the surface of the mixture layer is obtained by applying a mixture paste containing a hydrogen storage alloy to a conductive substrate and drying it. After the first step of producing the negative electrode hoop and the second step of pressing and cutting the negative electrode hoop, the cut negative electrode is passed through the gap between the cylindrical mortar and the pressure roller, and the electrode group is wound. There is a third step of polishing the mixture layer at the location in contact with the side wall of the bottomed cylindrical container using the peripheral surface of the cylindrical grindstone.
  • an additive as in Patent Document 1 is obtained by increasing the reaction area by roughening the surface of the negative electrode mixture layer located at the outermost peripheral portion of the electrode group serving as a path for the generated gas.
  • the reduction reaction of oxygen gas without using a large amount of can be facilitated.
  • the rough surface does not face the positive electrode, it avoids the problem that the positive and negative electrodes are internally short-circuited through the separator.
  • FIG. 1 is a schematic view of a negative electrode mixture layer polishing apparatus in a production method of the present invention.
  • the gist of the present invention is a negative electrode in contact with the side wall of a bottomed cylindrical container in a nickel metal hydride battery in which a spiral electrode group is wound and accommodated in the bottomed cylindrical container.
  • the surface roughness of the outermost peripheral mixture layer is 3.5 m or more as a ten-point average roughness (preferably 5 to m), and is characterized by being larger than the surface roughness of the other portion of the negative electrode mixture layer.
  • the surface roughness of the outermost peripheral mixture layer is more preferably 5 to 50 ⁇ m as a ten-point average roughness.
  • Specific 10-point average roughness and its measurement method are specified in JIS standard B0601.
  • the surface roughness of the outermost peripheral mixture layer is less than 5 m, the effect of the oxygen gas reduction reaction of the present invention is reduced, and when the surface roughness exceeds 50 m, the bottomed cylindrical container The contact point between and decreases and the internal resistance of the battery increases.
  • the surface roughness is increased only in the outermost peripheral mixture layer in contact with the side wall of the bottomed cylindrical container.
  • the entire surface of the negative electrode mixture layer is roughened, internal short-circuit defects are likely to occur due to shavings generated by roughening the mixture layer.
  • the portion other than the outermost peripheral mixture layer has a surface roughness after rolling of generally less than 3.5 / z m (more specifically, less than 3 / z m).
  • the effect of the present invention is exhibited even if the surface roughness of this portion is infinitely small, for example, but the particle size of the hydrogen storage alloy powder (average 10 to 30 ⁇ m) and the industrially feasible rolling equipment.
  • the lower limit of the actual surface roughness is 0.5 m as the 10-point average roughness.
  • the positive electrode uses nickel hydroxide nickel as an active material, and a conductive agent such as cobalt hydroxide or metallic cobalt powder, and a thickener such as carboxymethylcellulose (hereinafter abbreviated as CMC) as necessary.
  • a binder such as polytetrafluoroethylene is prepared into a paste, which is applied or filled into a core material such as a three-dimensional foamed nickel porous body, and then dried. It is made by dry 'rolling' cutting.
  • the negative electrode 1 uses a mixture layer containing a hydrogen storage alloy, and a conductive agent such as carbon black and, if necessary, a thickener such as CMC and a styrene-butadiene copolymer (hereinafter abbreviated as SBR).
  • a conductive agent such as carbon black and, if necessary, a thickener such as CMC and a styrene-butadiene copolymer (hereinafter abbreviated as SBR).
  • SBR styrene-butadiene copolymer
  • an olefin-based non-woven fabric such as polypropylene can be used. Further, if necessary, the nonwoven fabric can be subjected to hydrophilic treatment such as sulfone.
  • an aqueous solution in which the ratio of KOH, NaOH, and LiOH is appropriately adjusted can be used.
  • the bottomed cylindrical container may be made of iron or stainless steel and appropriately subjected to squeeze creaking to prevent fouling.
  • MmNi Co Al Mn Uses a hydrogen storage alloy that also has strength, and grinds 3 to 50 m with a pulverizer.
  • the negative electrode is sandwiched between a cylindrical grindstone 2 having abrasive grains attached to the surface thereof and a pressure roller 3, and the cylindrical grindstone 2 is rotated, and the driving force is used to remove the outermost peripheral mixture layer portion. Polishing was performed at a rate of 4 cmZ seconds, and a negative electrode for a nickel-metal hydride storage battery having a 10-point average roughness of 3.7 / zm on the surface contacting the side wall of the bottomed cylindrical container of the outermost peripheral mixture layer was prepared. This is the negative electrode for the negative hydrogen storage battery of Example 1.
  • Example 2 After sandwiching the negative electrode for nickel-metal hydride storage battery of Example 1 between the cylindrical grindstone 2 and the pressure roller 3, the outermost peripheral portion is moved by moving the negative electrode without applying a driving force to the cylindrical mortar 2
  • a negative electrode for a nickel-metal hydride storage battery was produced in the same manner as in Example 1 except that the mixture layer portion was polished at a speed of 2 cmZ seconds and the 10-point average roughness of this portion was changed to 5. O / zm. This is the negative electrode for the nickel hydrogen storage battery of Example 2.
  • the nickel-metal hydride storage battery negative electrode of Example 1 is sandwiched between the cylindrical grindstone 2 and the pressure roller 3 to rotate the cylindrical mortar 2 while moving the negative electrode in the opposite direction to this rotation.
  • a negative electrode for a nickel-metal hydride storage battery was produced in the same manner as in Example 1, except that the portion of the outer peripheral mixture layer was polished at a speed of 2 cmZ seconds and the 10-point average roughness of this portion was changed to 10 m. This is the negative electrode for nickel-metal hydride storage battery of Example 3.
  • the outermost peripheral mixture layer was polished at a speed of lcmZ seconds, and the 10-point average roughness of this part was changed to 20 m.
  • a negative electrode for a nickel-metal hydride storage battery was prepared. This is the negative electrode for nickel-metal hydride storage battery of Example 4.
  • the outermost peripheral mixture layer was polished at a speed of 0.5 cm Z seconds, and the 10-point average roughness of this part was changed to 50 m.
  • a negative electrode for nickel-metal hydride storage batteries similar to 3 was prepared. This is the negative electrode for nickel-metal hydride storage battery of Example 5.
  • the outermost peripheral mixture layer was polished at a speed of 0.4 cm Z seconds, and the ten-point average roughness of this part was changed to 60 m.
  • a negative electrode for nickel-metal hydride storage batteries similar to 3 was prepared. This is the negative electrode for nickel-metal hydride storage battery of Example 6.
  • a negative electrode for a nickel-metal hydride storage battery was prepared in the same manner as in Example 1 except that the outermost peripheral mixture layer portion was not polished with respect to the negative electrode for the nickel-metal hydride storage battery of Example 1. This is the negative electrode for nickel-metal hydride storage batteries of Comparative Example 1. [0029] (Comparative Example 2)
  • a negative electrode for a nickel-metal hydride storage battery was prepared in the same manner as in Example 4 except that the entire part of the negative electrode mixture layer was polished with respect to the negative electrode for the nickel-metal hydride storage battery of Example 4. This is the negative electrode for nickel-metal hydride storage battery of Comparative Example 2.
  • a nickel-metal hydride battery is produced by creating a cylindrical electrode group, injecting a predetermined electrolyte, and sealing it with a sealing plate. did.
  • the internal resistance of the obtained nickel-metal hydride storage battery and the internal pressure of the battery when the battery was charged for 1.2 hours at a current of 1 hour were measured.
  • the battery of Comparative Example 1 in which the outermost peripheral portion of the negative electrode was not polished was used.
  • the batteries of Examples 1 to 6 of the present invention were able to suppress the battery internal pressure during charging.
  • Example 1 where the surface roughness of the outermost peripheral mixture layer is 3.7 111, the oxygen gas reduction reaction is not smooth, so the internal pressure of the battery is slightly high.
  • Example 6 where the surface roughness is 60 m is bottomed.
  • the internal resistance of the battery increased slightly because the number of contact points with the cylindrical container decreased. From this result, it can be seen that the surface roughness of the outermost peripheral mixture layer of the negative electrode is preferably in the range of 5 to 50 m as the ten-point average roughness.

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

 水素吸蔵合金を含む合剤層を導電性基板上に配置した負極(1)を、水酸化ニッケルを活物質とする正極とセパレータを介して最外周部が負極(1)である渦巻き状の電極群を捲回し、これを有底筒状容器内に収納したニッケル水素蓄電池において、有底筒状容器の側面内壁と接する負極(1)の最外周部合剤層の表面粗さを十点平均粗さとして3.5μm以上とし、それ以外の部分の負極合剤層の表面粗さよりも大きくすることにより、電池の設計容量を下げることなく、急速充電時の酸素ガスの還元を円滑化する。

Description

明 細 書
ニッケル水素蓄電池およびその負極の製造方法
技術分野
[0001] 本発明はニッケル水素蓄電池に関するものであり、より詳しくは負極構造の改善に よる電池内圧の抑制に関する。
背景技術
[0002] アルカリ蓄電池は、繰り返し充放電可能な電池としてポータブル機器用電源に幅広 く使用されている。中でも負極活物質として水素吸蔵合金を用いたニッケル '水素蓄 電池は、エネルギー密度が高ぐ環境面でも比較的クリーンなため、各種携帯機器の 主電源として展開が進んでいる。
[0003] ニッケル水素蓄電池の集電方法は、正負極からなる電極群を収納する有底筒状容 器を負極端子とし、これと絶縁する形で封口板を正極端子としている。正極はリードを 介して封口板と一体ィ匕することにより集電構造を形成しているのに対し、負極はその 最外周部が有底筒状容器の側面内壁と接することにより集電構造を形成している。
[0004] ニッケル水素蓄電池は、過充電時に正極力 発生する酸素ガス力 負極活物質で ある水素吸蔵合金に蓄えられた水素と反応することにより水に還元されるため、電池 内圧の上昇が自主的に抑制される反応機構を有している。この反応を潤滑化させる ため、負極表面に水素を吸蔵および放出することが可能な黒鉛層間化合物を設け、 正極力 発生する酸素ガスの負極への移動を円滑ィ匕する方法が提案されている(例 えば、特許文献 1参照)。
特許文献 1:特開平 5 - 335015号公報
発明の開示
発明が解決しょうとする課題
[0005] し力しながら、近年特に要望の多い急速充電 (充電レートが 1時間率以上)を行う場 合、特許文献 1に記載された黒鉛層間化合物が薄 、とその効果は発揮されにく 、。 また、水素を最も効率よく吸蔵できるのは水素吸蔵合金自身であることから、高い急 速充電効果を発揮させるために黒鉛層間化合物を厚くすると、電池の設計容量を下 げざるを得なくなる。
[0006] そこで本発明は、上記課題を解決するものであり、電池の設計容量を下げることな ぐ急速充電時の酸素ガスの還元を円滑ィ匕することを目的とする。
課題を解決するための手段
[0007] 上記目的を達成するための本発明のニッケル水素蓄電池は、水素吸蔵合金を含 む合剤層を導電性基板上に配置した負極を、水酸化ニッケルを活物質とする正極と セパレータを介して最外周部が負極である渦巻き状の電極群を捲回し、これを有底 筒状容器内に収納したニッケル水素蓄電池において、有底筒状容器の側面内壁と 接する負極の最外周部合剤層の表面粗さが十点平均粗さとして 3. 5 m以上であり 、それ以外の部分の負極合剤層の表面粗さよりも大き 、ものである。
[0008] また上述した合剤層表面の構造を達成するための、本発明のニッケル水素蓄電池 用負極の製造方法は、水素吸蔵合金を含む合剤ペーストを導電性基板に塗着'乾 燥して負極フープを作製する第 1の工程と、負極フープを加圧'切断する第 2の工程 に続いて、切断後の負極を円柱状砲石と圧着ローラとの間隙に通し、電極群捲回時 に有底筒状容器の側面内壁と接する箇所の合剤層を円柱状砥石の周面を用 ヽて研 磨する第 3の工程を有する。
[0009] このような構成とすると、発生ガスの通り道となる電極群の最外周部に位置する負極 合剤層の表面を粗くして反応面積を増すことにより、特許文献 1のような添加物を多 量に用いることなぐ酸素ガスの還元反応を円滑ィ匕することができる。また表面が粗い 部分は正極と対向しないため、セパレータを介して正負極が内部短絡する不具合を ち回避でさる。
図面の簡単な説明
[0010] [図 1]図 1は、本発明の製造方法における負極合剤層研磨装置の概略図である。
発明を実施するための最良の形態
[0011] 以下、本発明を実施するための最良の形態について説明する。
[0012] 上述したように本発明の骨子は、渦巻き状の電極群を捲回し、これを有底筒状容器 内に収納したニッケル水素蓄電池において、有底筒状容器の側面内壁と接する負 極の最外周部合剤層の表面粗さが十点平均粗さとして 3. 5 m以上 (好ましくは 5〜 m)であり、それ以外の部分の負極合剤層の表面粗さよりも大きいことを特徴と する。負極の最外周部合剤層に凹凸を設けて反応面積を増すことにより、酸素ガス の還元反応を円滑ィ匕させるというものである。
[0013] ここで最外周部合剤層の表面粗さは、十点平均粗さとして 5〜50 μ mとするのがよ り好ましい。具体的な十点平均粗さおよびその測定法は、 JIS規格 B0601にて明示 されている。最外周部合剤層の表面粗さが 5 mを下回ると、本発明の酸素ガスの還 元反応円滑ィ匕の効果が少なくなり、表面粗さが 50 mを上回ると、有底筒状容器と の接触点が減少して電池の内部抵抗が上昇することになる。また表面粗さを大きくす るのは、有底筒状容器の側面内壁と接する最外周部合剤層に限られる。負極合剤 層の全てを粗面化した場合、合剤層の粗面化によって生じる削り粉などにより、内部 短絡不良が発生しやすくなる。ここで最外周部合剤層以外の部分については、圧延 後の表面粗さとして概ね 3. 5 /z m未満 (より詳しくは 3 /z m未満)となる。本発明の効 果は、例えばこの部分の表面粗さを無限小にしても発揮されるが、水素吸蔵合金粉 末の粒径 (平均 10〜30 μ m)や産業上実施可能な圧延装置の能力を勘案すれば、 実質的な表面粗さの下限値は十点平均粗さとして 0. 5 mである。
[0014] 上述した方法を具現ィ匕するための設備について、図 1の装置概略図を用いて説明 する。負極 1を円柱状砲石 2と圧着ローラ 3とで挟み込んだ後、負極 1を移動させるこ とにより、円柱状砲石 2の周面に接した負極 1の合剤層を研磨する。この研磨部分を 電極群捲回時に有底筒状容器の側面内壁と接する箇所とすることにより、本発明の ニッケル水素蓄電池用負極が作製される。ここで図 1に矢印で示すように、円柱状砥 石 2の回転方向と負極 1の移動方向(前記合剤層の研磨方向)とを逆向きにすること により、合剤層をより深く研磨できるので好ましい。なお研磨後の合剤層の表面粗さ は、上述した研磨方向に依存するほか、負極 1の移動速度 (研磨速度)に反比例する 。この関係を制御することにより、表面粗さを調整することができる。
[0015] 正極は水酸ィ匕ニッケルを活物質として用い、これに水酸化コバルトや金属コバルト 粉末などの導電剤と、必要に応じてカルボキシメチルセルロース(以下、 CMCと略記 )などの増粘剤やポリテトラフルォロエチレンなどの結着剤を適量カ卩えてペーストにし 、これを発泡ニッケル三次元多孔体などの芯材に塗布あるいは充填した後、これを乾 燥 '圧延'切断することにより作製される。
[0016] 負極 1は水素吸蔵合金を含む合剤層を用い、これにカーボンブラックなどの導電剤 と、必要に応じて CMCなどの増粘剤やスチレン ブタジエン共重合体 (以下、 SBR と略記)などの結着剤を適量カ卩えてペーストにし、これをパンチングメタルなどの芯材 に塗布あるいは充填した後、これを乾燥'圧延 ·切断することにより作製される。
[0017] セパレータは、ポリプロピレンなどのォレフィン系榭脂の不織布を用いることができる 。また必要に応じ、この不織布にスルフォンィ匕などの親水処理を行うこともできる。
[0018] 電解液は、 KOH、 NaOH、 LiOHの比を適宜調整した水溶液を用いることができる
[0019] 有底筒状容器は、鉄やステンレスを素材とし、防鲭のために-ッケノレめつきなどを 適宜行ったものを用いることができる。
[0020] 以下に実施例をあげて、本発明を更に詳しく説明する。
実施例
[0021] (実施例 1)
MmNi Co Al Mn 力もなる水素吸蔵合金を用い、粉砕機で 3〜50 mの粒
3.55 0.75 0.3 0.4
径に粉砕した後、熱アルカリ水溶液中に浸漬処理した。この水素吸蔵合金 100重量 部に対して、 CMCを 0. 2重量部、 SBRを 0. 8重量部、分散媒として水を添加した後 、混練して合剤ペーストを作製した。この合剤ペーストをニッケルメツキを施したパン チングメタル集電体に塗着して乾燥した後、所定の寸法に圧延'切断して負極を作 製した。この時の負極表面の十点平均粗さは 2. 9 mであった。
[0022] この負極を砥粒を表面に付着させた円柱状砥石 2と圧着ローラ 3とで挟みこみ、円 柱状砥石 2を回転させ、その駆動力を用いて最外周部合剤層の部分を 4cmZ秒の 速度で研磨し、最外周部合剤層の有底筒状容器の側面内壁と接触する面の十点平 均粗さが 3. 7 /z mのニッケル水素蓄電池用負極を作製した。これを実施例 1の-ッケ ル水素蓄電池用負極とする。
[0023] (実施例 2)
実施例 1のニッケル水素蓄電池用負極に対し、円柱状砥石 2と圧着ローラ 3とで挟 みこんだ後、円柱状砲石 2に駆動力を与えず、負極を移動させることにより最外周部 合剤層の部分を 2cmZ秒の速度で研磨し、この部分の十点平均粗さを 5. O /z mとし た以外は、実施例 1と同様のニッケル水素蓄電池用負極を作製した。これを実施例 2 の ッケル水素蓄電池用負極とする。
[0024] (実施例 3)
実施例 1のニッケル水素蓄電池用負極に対し、円柱状砥石 2と圧着ローラ 3とで挟 みこみ、円柱状砲石 2を回転させる一方、この回転とは逆方向に負極を移動させるこ とにより最外周部合剤層の部分を 2cmZ秒の速度で研磨し、この部分の十点平均粗 さを 10 mとした以外は、実施例 1と同様のニッケル水素蓄電池用負極を作製した。 これを実施例 3のニッケル水素蓄電池用負極とする。
[0025] (実施例 4)
実施例 3のニッケル水素蓄電池用負極に対し、最外周部合剤層の部分を lcmZ 秒の速度で研磨し、この部分の十点平均粗さを 20 mとした以外は、実施例 3と同 様のニッケル水素蓄電池用負極を作製した。これを実施例 4のニッケル水素蓄電池 用負極とする。
[0026] (実施例 5)
実施例 3のニッケル水素蓄電池用負極に対し、最外周部合剤層の部分を 0. 5cm Z秒の速度で研磨し、この部分の十点平均粗さを 50 mとした以外は、実施例 3と 同様のニッケル水素蓄電池用負極を作製した。これを実施例 5のニッケル水素蓄電 池用負極とする。
[0027] (実施例 6)
実施例 3のニッケル水素蓄電池用負極に対し、最外周部合剤層の部分を 0. 4cm Z秒の速度で研磨し、この部分の十点平均粗さを 60 mとした以外は、実施例 3と 同様のニッケル水素蓄電池用負極を作製した。これを実施例 6のニッケル水素蓄電 池用負極とする。
[0028] (比較例 1)
実施例 1のニッケル水素蓄電池用負極に対し、最外周部合剤層部分を研磨しなか つたこと以外は、実施例 1と同様のニッケル水素蓄電池用負極を作製した。これを比 較例 1のニッケル水素蓄電池用負極とする。 [0029] (比較例 2)
実施例 4のニッケル水素蓄電池用負極に対し、負極合剤層の全部分を研磨したこ と以外は、実施例 4と同様のニッケル水素蓄電池用負極を作製した。これを比較例 2 のニッケル水素蓄電池用負極とする。
[0030] 得られたニッケル水素蓄電池用負極に対し、水酸化ニッケルを主成分とする活物 質を三次元構造の導電性基板に充填した公知の正極を、スルフォン化したポリプロ ピレン不織布力 なるセパレータを介して交互に重ね合わせた状態で渦巻き状に卷 き付けること〖こより、円筒状の電極群を作製し、所定の電解液を注入して封口板にて 封口することによりニッケル水素蓄電池を作製した。
[0031] (電池性能評価)
得られた各条件のニッケル水素蓄電池の内部抵抗と、電池を 1時間率の電流で 1. 2時間充電した時の電池の内部圧力を測定した。
[0032] (短絡不良検査)
得られた各条件のニッケル水素蓄電池を各 100個作製して、これを電池性能評価 と同様の充電を行った後、電池の開回路電圧を測定した。さらにこの電池を 45°Cで 7 日間保存し、保存後の電池の開回路電圧を測定た。この保存前後の電圧差が 0. 2 V以上あった電池を短絡不良電池として、その数を記録した。
[0033] [表 1]
Figure imgf000008_0001
[0034] 表 1から明らかなように、負極の最外周部を研磨しな力 た比較例 1の電池に対し て、本発明の実施例 1〜6の電池は、充電時の電池内部圧力を抑制することができ た。但し最外周部合剤層の表面粗さが 3. 7 111の実施例1は、酸素ガス還元反応が 円滑でないため電池内圧がやや高ぐ表面粗さが 60 mの実施例 6は、有底筒状容 器との接触点が減少するため電池の内部抵抗がやや高くなつた。この結果から、負 極の最外周部合剤層の表面粗さは、十点平均粗さとして 5〜50 mが好適な範囲で あることがわ力る。
[0035] 一方、負極合剤層の全部分を研磨した比較例 2については、本発明の実施例 1〜 6に対して短絡不良電池が増力!]した。これは研磨時の削り粉などが負極合剤層表面 に付着することにより、内部短絡につながつたものと推測できる。この結果力 表面粗 さを大きくするのは、有底筒状容器の側面内壁と接する最外周部合剤層に限定すベ きであることがわ力る。
産業上の利用可能性
[0036] 以上のように本発明によれば、充電時の酸素ガスの還元反応を円滑ィ匕することが できるので、容量を低下させることなぐニッケル水素蓄電池の充電性能を高めること ができる。

Claims

請求の範囲
1.水素吸蔵合金を含む合剤層を導電性基板上に配置した負極(1)と、水酸化-ッ ケルを活物質とする正極とを主構成要素とし、前記正負極の間にセパレータを挟ん で渦巻き状に捲回し、最外周部が負極(1)で構成された電極群を有底筒状容器内 に収納してなるニッケル水素蓄電池にぉ 、て、前記有底筒状容器の側面内壁と接す る負極(1)の最外周部合剤層の表面粗さが十点平均粗さとして 3. 5 m以上であり 、それ以外の部分の負極合剤層の表面粗さより大きいニッケル水素蓄電池。
2.前記有底筒状容器の側面内壁と接する負極(1)の最外周部合剤層の表面粗さ が十点平均粗さとして 5〜50 μ mの範囲である請求項 1に記載のニッケル水素蓄電 池。
3.水素吸蔵合金を含む合剤ペーストを導電性基板に塗着 '乾燥して負極フープを 作製する第 1の工程と、前記負極フープを加圧'切断する第 2の工程と、切断後の負 極(1)を円柱状砲石(2)と圧着ローラ(3)との間隙に通し、電極群捲回時に有底筒 状容器の側面内壁と接する箇所の合剤層を前記円柱状砲石(2)の周面を用いて研 磨する第 3の工程とからなるニッケル水素蓄電池用負極の製造方法。
4.前記第 3の工程において、前記円柱状砲石(2)の回転方向と前記合剤層の研 磨方向とが逆向きである請求項 3に記載のニッケル水素蓄電池用負極の製造方法。
PCT/JP2005/021536 2004-11-26 2005-11-24 ニッケル水素蓄電池およびその負極の製造方法 WO2006057279A1 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
US11/791,521 US8389159B2 (en) 2004-11-26 2005-11-24 Nickel metal hydride rechargeable battery and method for manufacturing negative electrode thereof

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2004342204A JP4654669B2 (ja) 2004-11-26 2004-11-26 ニッケル水素蓄電池およびその負極の製造方法
JP2004-342204 2004-11-26

Publications (1)

Publication Number Publication Date
WO2006057279A1 true WO2006057279A1 (ja) 2006-06-01

Family

ID=36498015

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
PCT/JP2005/021536 WO2006057279A1 (ja) 2004-11-26 2005-11-24 ニッケル水素蓄電池およびその負極の製造方法

Country Status (5)

Country Link
US (1) US8389159B2 (ja)
JP (1) JP4654669B2 (ja)
KR (1) KR20070088627A (ja)
CN (1) CN100514722C (ja)
WO (1) WO2006057279A1 (ja)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102832420A (zh) * 2012-09-18 2012-12-19 安徽亿诺新能源有限责任公司 无极片非卷绕式高容量镍氢电池及其加工工艺

Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5196805B2 (ja) * 2007-02-23 2013-05-15 三洋電機株式会社 アルカリ蓄電池
CN102064320A (zh) * 2010-12-24 2011-05-18 深圳市量能科技有限公司 二次电池、极片及其制作方法
FR2975815B1 (fr) 2011-05-27 2014-02-21 Accumulateurs Fixes Electrode negative pour supercondensateur asymetrique a electrode positive a base d'hydroxyde de nickel et a electrolyte alcalin et son procede de fabrication
CN103151491A (zh) * 2011-12-06 2013-06-12 深圳市比克电池有限公司 电极及其制造方法

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0541209A (ja) * 1991-08-07 1993-02-19 Toshiba Battery Co Ltd 水素吸蔵合金電極
JP2002008645A (ja) * 2000-06-22 2002-01-11 Honda Motor Co Ltd 水素吸蔵合金負極及びその製造方法
JP2004296251A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4716088A (en) * 1986-12-29 1987-12-29 Energy Conversion Devices, Inc. Activated rechargeable hydrogen storage electrode and method
JP3056521B2 (ja) 1990-11-30 2000-06-26 日立マクセル株式会社 アルカリ蓄電池
JPH05335015A (ja) 1992-05-29 1993-12-17 Sanyo Electric Co Ltd 水素吸蔵電極
US6692812B1 (en) 1999-12-28 2004-02-17 Kazue Watanabe Multilayer sheet structure and production method thereof
EP1286402A4 (en) * 2000-04-28 2009-05-27 Panasonic Corp CELL TUBE HOUSING AND MANUFACTURING METHOD THEREFOR

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0541209A (ja) * 1991-08-07 1993-02-19 Toshiba Battery Co Ltd 水素吸蔵合金電極
JP2002008645A (ja) * 2000-06-22 2002-01-11 Honda Motor Co Ltd 水素吸蔵合金負極及びその製造方法
JP2004296251A (ja) * 2003-03-27 2004-10-21 Sanyo Electric Co Ltd 非水電解質二次電池

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN102832420A (zh) * 2012-09-18 2012-12-19 安徽亿诺新能源有限责任公司 无极片非卷绕式高容量镍氢电池及其加工工艺

Also Published As

Publication number Publication date
CN100514722C (zh) 2009-07-15
KR20070088627A (ko) 2007-08-29
JP4654669B2 (ja) 2011-03-23
CN101065865A (zh) 2007-10-31
US20110014508A1 (en) 2011-01-20
JP2006156005A (ja) 2006-06-15
US8389159B2 (en) 2013-03-05

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5602092B2 (ja) アルカリ二次電池用負極板を適用したアルカリ二次電池
JPH11154517A (ja) 二次電池用金属多孔体及びその製造方法
WO2006057279A1 (ja) ニッケル水素蓄電池およびその負極の製造方法
CN101662012A (zh) 一种负极片及其制备方法和包括该负极片的电池
JP3527586B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル電極の製造法
JP4429569B2 (ja) ニッケル水素蓄電池
JP5096745B2 (ja) ニッケル水素蓄電池用負極の製造方法
JP5655808B2 (ja) 円筒形アルカリ蓄電池
JP3209071B2 (ja) アルカリ蓄電池
JP4967229B2 (ja) アルカリ二次電池用負極板およびその負極板を適用したアルカリ二次電池。
JP2004006258A (ja) ニッケル−水素蓄電池用負極板およびその製造方法ならびにそれを用いたニッケル−水素蓄電池
JP4359678B2 (ja) 二次電池用電極及びこれを用いた二次電池
JP3350359B2 (ja) アルカリ蓄電池用正極板の製造法
JP3761763B2 (ja) 水素吸蔵合金電極、それを用いた電池およびこれらの製造法
JP5396702B2 (ja) 電池
JPH11250908A (ja) アルカリ二次電池用電極およびアルカリ二次電池
JPH09259873A (ja) 二次電池用電極とその製造方法、ならびに、その製造に用いるフッ素樹脂の塗布装置
JP2002358956A (ja) ニッケル・水素蓄電池用負極板およびその製造方法ならびにそれを用いたニッケル・水素蓄電池
JP2021150128A (ja) 角形電池、及び角形電池用電極群
JP2005071788A (ja) アルカリ電池
JP2015008107A (ja) ニッケル水素蓄電池
JPH11176430A (ja) アルカリ蓄電池
JP2004031037A (ja) 二次電池の化成法
JPH10270036A (ja) ペースト式電極の製造方法及びペースト式電極製造用ローラ
JP2002117892A (ja) アルカリ二次電池

Legal Events

Date Code Title Description
AK Designated states

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): AE AG AL AM AT AU AZ BA BB BG BR BW BY BZ CA CH CN CO CR CU CZ DE DK DM DZ EC EE EG ES FI GB GD GE GH GM HR HU ID IL IN IS KE KG KM KN KP KR KZ LC LK LR LS LT LU LV LY MA MD MG MK MN MW MX MZ NA NG NI NO NZ OM PG PH PL PT RO RU SC SD SE SG SK SL SM SY TJ TM TN TR TT TZ UA UG US UZ VC VN YU ZA ZM ZW

AL Designated countries for regional patents

Kind code of ref document: A1

Designated state(s): BW GH GM KE LS MW MZ NA SD SL SZ TZ UG ZM ZW AM AZ BY KG KZ MD RU TJ TM AT BE BG CH CY CZ DE DK EE ES FI FR GB GR HU IE IS IT LT LU LV MC NL PL PT RO SE SI SK TR BF BJ CF CG CI CM GA GN GQ GW ML MR NE SN TD TG

121 Ep: the epo has been informed by wipo that ep was designated in this application
WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 1020077010111

Country of ref document: KR

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 200580040532.7

Country of ref document: CN

NENP Non-entry into the national phase

Ref country code: DE

122 Ep: pct application non-entry in european phase

Ref document number: 05809229

Country of ref document: EP

Kind code of ref document: A1

WWE Wipo information: entry into national phase

Ref document number: 11791521

Country of ref document: US