WO2020012891A1 - ニッケル金属水素化物電池 - Google Patents

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positive electrode
electrode active
material layer
metal hydride
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PCT/JP2019/024179
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聡 河野
佐々木　博之
岳太 岡西
厚志 南形
元章 奥田
正人 穂積
素宜 奥村
卓郎 菊池
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株式会社豊田自動織機
トヨタ自動車株式会社
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Definitions

  • the present invention relates to a nickel metal hydride battery.
  • a nickel metal hydride battery is a secondary battery including a positive electrode having a nickel oxide compound such as nickel hydroxide as a positive electrode active material, a negative electrode having a hydrogen storage alloy as a negative electrode active material, and an electrolytic solution comprising an aqueous alkali metal solution. It is.
  • the positive electrode and the negative electrode are collectively referred to as electrodes, as necessary.
  • the positive electrode active material and the negative electrode active material are collectively referred to as an active material
  • the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are collectively referred to as an active material layer.
  • Patent Literature 1 discloses a positive electrode plate for a nickel metal hydride battery, in which a porous foamed nickel substrate is filled with a paste-like kneaded material containing nickel hydroxide as a main component, dried, and pressure-formed. ing. Patent Literature 1 discloses that a nickel foam substrate is obtained by applying nickel plating to a plate-shaped foamed core material and then removing the foamed core material by heating or the like.
  • Patent Document 2 states that a punching metal can be used as a negative electrode core, that is, a negative electrode current collector, and that a negative electrode mixture is filled in a through hole of the negative electrode core and the negative electrode It is described that layers are formed on both sides of the core.
  • a known conductive support for a negative electrode that is, a three-dimensional conductive support such as fibrous nickel and foamed nickel, a punching metal, an expanded metal, and a metal as a negative electrode current collector.
  • a two-dimensional conductive support such as a net is illustrated.
  • porous current collector as introduced in Patent Documents 1 to 3 described above is abbreviated as a porous current collector, and an electrode using the porous current collector is referred to as needed. It is referred to as a porous current collector type electrode.
  • the active material is filled into the pores of the porous current collector having excellent conductivity. Therefore, in a porous current collector type electrode, since the porous current collector itself is three-dimensionally distributed in the thickness direction of the electrode to form a conductive path for the active material, the active material and the porous current collector Is close. That is, the porous current collector is considered to impart excellent conductivity to the electrode.
  • the slurry containing the active material is collected. It is assumed that the active material is formed by coating on the electric body.
  • this type of electrode production method is referred to as a current collector foil coating type, and the foil-shaped current collector is referred to as a current collector foil.
  • the inventor of the present invention has sought to manufacture a nickel metal hydride battery having excellent battery performance using a current-collecting foil-coated electrode.
  • the present inventors have focused on the fact that the current-collecting foil-coated electrode is significantly different from the porous current collector-type electrode in the positional relationship between the active material and the current collector.
  • the conductivity of the electrode is impaired, which is presumed to adversely affect the battery performance of the nickel metal hydride battery.
  • the thinner the active material layer the smaller the amount of the active material layer formed on the current collector foil, and the smaller the amount of the active material contained in the electrode. Can be said to be less. If the amount of the active material contained in the electrode is small, it is assumed that the output of the nickel metal hydride battery decreases.
  • the inventor of the present invention needs to design a nickel metal hydride battery with a different idea when using such a current-collecting foil-coated electrode than when using a porous current collector-type electrode. I thought. Then, by optimizing the battery design, the intent was to improve the battery characteristics of the current collector foil-coated nickel metal hydride battery.
  • the present invention has been made in view of the above circumstances, and has as its object to provide a technique capable of improving the battery characteristics of a nickel metal hydride battery having a current-collecting foil-coated electrode.
  • the inventor of the present invention focused on the positive electrode and the separator as elements for optimizing the battery design. Then, by repeatedly producing many nickel metal hydride batteries in which the composition and structural characteristics and the state in the nickel metal hydride battery were variously changed and evaluating the battery characteristics, the nickel metal hydride battery was repeatedly evaluated. The requirements affecting the battery characteristics of the hydride battery were extracted. Then, the present invention was completed by searching for an optimal combination of the requirements.
  • the nickel metal hydride battery of the present invention that solves the above problems, A positive electrode active material layer containing a positive electrode material and formed on one surface of the first current collector foil; and a negative electrode active material layer containing a hydrogen storage alloy and formed on one surface of the second current collector foil.
  • the positive electrode material has positive electrode active material particles containing nickel hydroxide, and a coating layer containing cobalt and lithium and formed on the positive electrode active material particles,
  • the basis weight of the positive electrode active material layer is 45 mg / cm 2 or less,
  • the density of the positive electrode active material layer is 2.5 g / cm 3 or more,
  • a nickel metal hydride battery, wherein a surface pressure acting on the positive electrode active material layer is in a range of 0.2 to 1.5 MPa.
  • the nickel metal hydride battery of the present invention has a current collector foil-coated electrode and has improved battery characteristics.
  • the numerical range “ab” described herein includes the lower limit a and the upper limit b.
  • a numerical range can be formed by arbitrarily combining these upper and lower limits and the numerical values listed in the examples.
  • numerical values arbitrarily selected from within these numerical ranges can be used as new upper and lower numerical values.
  • the nickel metal hydride battery of the present invention includes a positive electrode active material layer containing a positive electrode material and formed on one surface of a first current collector foil, and one surface of a second current collector foil containing a hydrogen storage alloy. And a separator interposed between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and satisfy the following requirements (a) to (d): It satisfies all.
  • the positive electrode material has positive electrode active material particles containing nickel hydroxide, and a coat layer containing cobalt and lithium and formed on the positive electrode active material particles;
  • the basis weight of the positive electrode active material layer is 45 mg / cm 2 or less;
  • the density of the positive electrode active material layer is 2.5 g / cm 3 or more;
  • the surface pressure acting on the positive electrode active material layer is in the range of 0.2 to 1.5 MPa.
  • the nickel metal hydride battery of the present invention will be described for each component.
  • the first current collector foil and the second current collector foil are collectively referred to as a current collector foil as needed.
  • the positive electrode active material layer is formed on one surface of the first current collector foil.
  • the positive electrode active material layer contains a positive electrode material and, if necessary, a positive electrode additive, a binder, and a conductive auxiliary.
  • the positive electrode material in the nickel metal hydride battery of the present invention has (a) positive electrode active material particles containing nickel hydroxide, and a coat layer containing cobalt and lithium and formed on the positive electrode active material particles.
  • the positive electrode active material particles may contain nickel hydroxide, and may be composed of, for example, only nickel hydroxide, or may be composed of nickel hydroxide doped with a metal.
  • the metal to be doped into nickel hydroxide include Group 2 elements such as magnesium and calcium, Group 9 elements such as cobalt, rhodium and iridium, and Group 12 elements such as zinc and cadmium. Of these, it is preferable to select one of cobalt and zinc, and it is more preferable to select both. It is considered that the doping element contributes to improvement in conductivity and durability of the positive electrode active material layer.
  • the positive electrode active material particles are literally in the form of particles.
  • the average particle size of the positive electrode active material particles is not particularly limited, but preferable ranges are, for example, in the range of 1 to 100 ⁇ m, in the range of 3 to 50 ⁇ m, and in the range of 5 to 30 ⁇ m.
  • the average particle diameter means a value of D 50 in the measurement using a conventional laser diffraction particle size distribution meter.
  • a coat layer is formed on the positive electrode active material particles.
  • the coat layer contains cobalt and lithium.
  • cobalt is considered to be present as a cobalt compound such as cobalt oxyhydroxide or cobalt hydroxide in the coat layer.
  • lithium in the coat layer exists in a state of being taken in by the cobalt compound.
  • the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of the present invention is provided with a high-performance conductive material by the positive electrode material having the coat. It is believed that a network is formed. Since the conductive network is adjacent to nickel hydroxide, the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of the present invention has excellent conductivity, and the nickel metal hydride battery of the present invention including the positive electrode active material layer Also, excellent conductivity is provided.
  • the content of cobalt in the positive electrode material of the present invention is preferably 1 to 10% by mass, more preferably 2 to 7% by mass, and still more preferably 3 to 7% by mass.
  • the lithium content in the positive electrode material of the present invention is preferably 0.01 to 0.3% by mass, more preferably 0.04 to 0.2% by mass, and still more preferably 0.07 to 0.1% by mass.
  • the cathode material of the present invention may contain an alkali metal other than lithium, such as sodium, in addition to cobalt and lithium described above.
  • the content of the alkali metal other than lithium in the positive electrode material of the present invention is preferably 0.01 to 1% by mass, more preferably 0.1 to 0.6% by mass, and further preferably 0.2 to 0.5% by mass. preferable.
  • the positive electrode active material layer preferably contains the positive electrode active material particles in an amount of 75 to 99% by mass, more preferably 80 to 97% by mass, and more preferably 85 to 97% by mass based on the total mass of the positive electrode active material layer. More preferably, it is contained at 95% by mass. Since the coat layer formed on the positive electrode active material particles is considered to be a thin layer, the preferable amount of the positive electrode active material particles may be read as the preferable amount of the positive electrode material.
  • the positive electrode additive is added to the positive electrode active material layer in order to improve battery characteristics of the nickel metal hydride battery.
  • the positive electrode additive is not limited as long as it is used as a positive electrode additive of a nickel metal hydride battery.
  • Specific positive electrode additives niobium compound, such as Nb 2 O 5, WO 2, WO 3, Li 2 WO 4, a tungsten compound such as Na 2 WO 4 and K 2 WO 4, ytterbium compound such as Yb 2 O 3 titanium compounds such as TiO 2, yttrium compound, such as Y 2 O 3, zinc compounds such as ZnO, CaO, Ca (OH) calcium compounds such as 2 and CaF 2, and can be exemplified by other rare earth oxides.
  • the positive electrode active material layer preferably contains the positive electrode additive in an amount of 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.5 to 5% by mass, based on the total mass of the positive electrode active material layer. .
  • the binder plays a role of binding the active material and the like to the surface of the current collector foil.
  • the binder is not limited as long as it is used as a binder for an electrode of a nickel metal hydride battery.
  • Specific binders include polyvinylidene fluoride, fluorine-containing resins such as polytetrafluoroethylene and fluororubber, polyolefin resins such as polypropylene and polyethylene, imide resins such as polyimide and polyamideimide, carboxymethylcellulose, methylcellulose and hydroxypropyl.
  • Cellulose derivatives such as cellulose, copolymers such as styrene-butadiene rubber, and (meth) acrylic acid derivatives containing as monomer units, such as polyacrylic acid, polyacrylic acid ester, polymethacrylic acid and polymethacrylic acid ester ( A (meth) acrylic resin can be exemplified.
  • the active material layer preferably contains the binder in an amount of 0.1 to 15% by mass, more preferably 0.3 to 10% by mass, based on the mass of the entire active material layer. More preferably, it is contained at 0.5 to 7% by mass. This is because if the amount of the binder is too small, the moldability of the electrode decreases, and if the amount of the binder is too large, the energy density of the electrode decreases.
  • the conductive additive is added to increase the conductivity of the electrode. Therefore, the conductive assistant may be arbitrarily added when the conductivity of the electrode is insufficient, and may not be added when the conductivity of the electrode is sufficiently excellent.
  • the conductive additive may be added to the active material layer in a powder state, or may be added to the active material layer in other states.
  • the negative electrode active material layer may be added to the negative electrode active material layer in a state where the surface of the negative electrode active material particles is covered by a method such as plating.
  • the conductive assistant may be any chemically inert electron conductor.
  • Specific conductive assistants include metals such as cobalt, nickel and copper, metal oxides such as cobalt oxide, metal hydroxides such as cobalt hydroxide, and carbon materials such as carbon black, graphite and carbon fiber. Is exemplified.
  • the active material layer preferably contains the conductive additive in an amount of 0.1 to 20% by mass based on the total mass of the active material layer.
  • the positive electrode active material layer preferably contains the conductive additive in an amount of 0.1 to 10% by mass, more preferably 0.3 to 7% by mass, based on the total mass of the positive electrode active material layer. , 0.5 to 5% by mass.
  • the negative electrode active material layer preferably contains the conductive auxiliary in an amount of 0.1 to 5% by mass, more preferably 0.2 to 3% by mass, based on the total mass of the negative electrode active material layer. , 0.3 to 1% by mass. If the amount of the conductive auxiliary agent is too small, an efficient conductive path cannot be formed, and if the amount of the conductive auxiliary agent is too large, the moldability of the active material layer deteriorates and the energy density of the electrode decreases.
  • the structural characteristics of the active material layer are considered to have a considerable effect on the battery performance of the nickel metal hydride battery.
  • (b) the basis weight, (c) the density, and (d) the surface pressure of the positive electrode active material layer are defined in optimal ranges.
  • the (b) areal weight and (c) density may be regarded as the areal weight and density in the state of the positive electrode before assembling the nickel metal hydride battery, or in the nickel metal hydride battery. It may be regarded as the basis weight and the density. This is because (b) the basis weight and (c) the density of the positive electrode active material layer are unlikely to change significantly even in the nickel metal hydride battery.
  • (D) Surface pressure means the surface pressure in a nickel metal hydride battery.
  • the basis weight of (b) the positive electrode active material layer is 45 mg / cm 2 or less.
  • the basis weight means the mass per unit area of the positive electrode active material layer.
  • the unit area means an area of 1 cm 2 of a surface of the positive electrode active material layer formed on one surface of the current collector foil, the surface being in contact with the current collector foil.
  • the unit area may be read as the area of the region on one side of the current collector foil where the positive electrode active material layer is applied.
  • nickel metal hydride battery of the present invention there is no preferred lower limit for the basis weight of the positive electrode active material layer, but if it is to be mentioned strongly, each of 20 mg / cm 2 or more, 25 mg / cm 2 or more, and 30 mg / cm 2 or more Range.
  • the density of the positive electrode active material layer is 2.5 g / cm 3 or more.
  • there is no preferable upper limit for the density of the positive electrode active material layer but if it is to be mentioned strongly, 3.0 g / cm 3 or less, 2.8 g / cm 3 or less, 2.7 g / cm 3 3 and below.
  • the surface pressure acting on the positive electrode active material layer is in the range of 0.2 to 1.5 MPa.
  • Preferred ranges of the surface pressure acting on the positive electrode active material layer include respective ranges of 0.25 to 1.0 MPa, 0.3 to 0.75 MPa, and 0.4 to 0.6 MPa.
  • the negative electrode active material layer is formed on one surface of the second current collector foil.
  • the second current collector foil means a current collector foil different from the first current collector foil, and may be made of a different material or thickness from the first current collector foil. It is preferably the same as the current collector foil.
  • the negative electrode active material layer contains a hydrogen storage alloy and, if necessary, a negative electrode additive, a binder, and a conductive auxiliary. Note that the binder and the conductive assistant are as described above.
  • the hydrogen storage alloy is a negative electrode active material, and may be used as it is, or may be used after being subjected to conductive plating.
  • the hydrogen storage alloy itself and the conductive storage plated hydrogen storage alloy are collectively referred to simply as the hydrogen storage alloy.
  • Hydrogen storage alloy is basically an alloy of metal A, which easily reacts with hydrogen, but is inferior in hydrogen releasing ability, and metal B, which hardly reacts with hydrogen but has excellent hydrogen releasing ability.
  • Metal hereinafter, may be abbreviated as Mm), Pd and the like can be exemplified.
  • Mm Metal
  • Pd and the like can be exemplified.
  • B include Fe, Co, Ni, Cr, Pt, Cu, Ag, Mn, Zn, and Al.
  • Specific hydrogen-absorbing alloy AB 5 type showing a hexagonal CaCu 5 type crystal structure, hexagonal MgZn 2 type or AB 2 type showing a cubic MgCu 2 type crystal structure, AB type indicating the cubic CsCl-type crystal structure , a 2 B type denoting hexagonal Mg 2 Ni-type crystal structure, solid solution showing a body-centered cubic structure, and, AB 5 type and AB 2 type AB 3 type crystal structure are combined in, a 2 B 7 It can be exemplified of a type and a 5 B 19 type.
  • the hydrogen storage alloy may have one of the above crystal structures, or may have a plurality of the above crystal structures.
  • LaNi 5 , CaCu 5 , and MmNi 5 can be exemplified.
  • Examples of the AB type 2 hydrogen storage alloy include MgZn 2 , ZrNi 2 , and ZrCr 2 .
  • Examples of the AB-type hydrogen storage alloy include TiFe and TiCo.
  • Examples of the A 2 B-type hydrogen storage alloy include Mg 2 Ni and Mg 2 Cu.
  • Examples of solid solution type hydrogen storage alloys include Ti-V, V-Nb, and Ti-Cr.
  • CeNi 3 can be exemplified as the AB 3- type hydrogen storage alloy.
  • Ce 2 Ni 7 can be exemplified as the A 2 B 7 type hydrogen storage alloy.
  • Examples of the A 5 B 19 type hydrogen storage alloy include Ce 5 Co 19 and Pr 5 Co 19 . In each of the above crystal structures, some metals may be replaced with one or more other metals or elements.
  • a rare earth-Mg-Ni-based hydrogen storage alloy is known as a negative electrode active material for a nickel metal hydride battery.
  • This type of hydrogen storage alloy contains a rare earth element, Mg and Ni, and is called an A 2 B 7 type hydrogen storage alloy, an A 5 B 19 type hydrogen storage alloy, or an AB 3 type hydrogen storage alloy. It is a generic term.
  • the rare earth elements in the rare earth-Mg—Ni hydrogen storage alloy include Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, and Lu. Can be exemplified.
  • metal elements may be present in the hydrogen storage alloy, and as other metal elements, Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Cr, Pt, Cu, Ag, Ti, Zr, V, Ta can be exemplified.
  • Mn, Fe, Co, Cu, Zn, Al, Cr, Pt, Cu, Ag, Ti, Zr, V, Ta can be exemplified.
  • a hydrogen storage alloy containing 60 to 70% by mass of Ni is preferable.
  • the hydrogen storage alloy is preferably in the form of a powder which is pulverized and adjusted to a certain particle size.
  • the average particle size of the hydrogen storage alloy is preferably in the range of 1 to 100 ⁇ m, more preferably in the range of 3 to 70 ⁇ m, still more preferably in the range of 5 to 50 ⁇ m, particularly preferably in the range of 5 to 30 ⁇ m. Most preferably, it is within the range of 15 ⁇ m.
  • the negative electrode active material layer preferably contains the negative electrode active material in an amount of 85 to 99% by mass, more preferably 90 to 98% by mass, based on the mass of the entire negative electrode active material layer.
  • the negative electrode additive is added to the negative electrode active material layer in order to improve the battery characteristics of the nickel metal hydride battery.
  • the negative electrode additive is not limited as long as it is used as a negative electrode additive of a nickel metal hydride battery.
  • specific negative electrode additives fluorides of rare earth elements such as CeF 3 and YF 3 , bismuth compounds such as Bi 2 O 3 and BiF 3 , indium compounds such as In 2 O 3 and InF 3 , and positive electrode additives And the compounds exemplified above.
  • the preferred range of the amount of the negative electrode additive with respect to the negative electrode active material layer is preferably such that the ratio of the mass of the negative electrode additive to the total mass of the negative electrode active material layer is 0.1 to 10% by mass. More preferably, it is in the range of 5 to 5% by mass.
  • the current collector foil refers to a chemically inert electronic conductor for keeping current flowing through the electrodes during the discharging or charging of the nickel metal hydride battery.
  • the material of the current collector foil is not particularly limited as long as it is a metal that can withstand a voltage suitable for the active material to be used, ie, nickel hydroxide and / or a hydrogen storage alloy.
  • As the material of the current collector foil silver, copper, gold, aluminum, tungsten, cobalt, zinc, nickel, iron, platinum, tin, indium, at least one selected from titanium, ruthenium, tantalum, chromium, molybdenum, and stainless steel And other metal materials.
  • the current collector foil may be a foil of the above material, a foil coated with a known protective layer, or a foil obtained by treating the surface of the foil by a known method. good. Nickel or a nickel-plated metal material is preferable as the material of the current collector foil.
  • the foil shape in the present invention refers to a flat shape with a flat surface, and is a concept including a so-called sheet shape, film shape, flat shape, and the like.
  • the thickness of the current collector foil is preferably in the range of 1 ⁇ m to 100 ⁇ m.
  • the width and length of the current collecting foil are larger than the thickness of the current collecting foil, preferably 10 times or more, more preferably 100 times or more the thickness of the current collecting foil.
  • the current collector foil in the nickel metal hydride battery of the present invention has no pores, unlike the porous current collector.
  • the separator separates the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer, and provides a storage space and a passage for the electrolyte while preventing a short circuit due to contact between the two electrodes.
  • Known separators may be used as the separator, and synthetic resins such as polytetrafluoroethylene, polypropylene, polyethylene, polyimide, polyamide, polyaramid, polyester, and polyacrylonitrile; polysaccharides such as cellulose and amylose; and fibroin.
  • Natural polymers such as keratin, lignin and suberin, and porous bodies, non-woven fabrics and woven fabrics using one or more electrically insulating materials such as ceramics.
  • the separator may have a multilayer structure.
  • the pores of the separator need to allow the passage of various elements in the nickel metal hydride battery.
  • the element include water and hydroxide ions contained in the electrolytic solution, gas generated by charging and discharging of a nickel metal hydride battery, and the like. It is considered that the ease with which these various elements pass varies depending on the surface condition of the separator, the porosity, and the like. And it is thought that the ease with which various elements pass through the separator can affect the battery performance of the nickel metal hydride battery. For this reason, it is considered that there is a preferable range in the properties of the separator in the nickel metal hydride battery.
  • the surface of the separator is preferably subjected to a hydrophilic treatment.
  • the hydrophilization treatment include a sulfonation treatment, a corona treatment, a fluorine gas treatment, and a plasma treatment. Since the electrolytic solution of the nickel metal hydride battery mainly contains an aqueous alkaline solution, by subjecting the surface of the separator to a hydrophilic treatment, the ease with which various elements pass through the separator is improved.
  • the hydrophilization treatment is preferably a sulfonation treatment.
  • the preferred range of the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery is more than 62% and less than 77%, 63% or more and 76% or less, 64% or more and 75% or less, and more than 64% and less than 75%. Is mentioned.
  • the porosity of the separator means the volume percentage occupied by the voids in the separator. As the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery, an actually measured value or a calculated value may be used.
  • the separator is in a compressed state in the nickel metal hydride battery. Therefore, in the present invention, the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery means not the porosity of the separator before use but the porosity of the separator in a compressed state.
  • the porosity of the separator can be measured by a known method such as a mercury intrusion method.
  • the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery can be calculated based on, for example, the porosity of the separator before compression and the compression ratio of the separator.
  • Preferred ranges of the mass per unit area of the separator in the nickel metal hydride battery of the present invention include the following ranges of less than 40 g / m 2 , 37 g / m 2 or less, 35 g / m 2 or less, and 32 g / m 2 or less. Can be There is no particular lower limit on the mass per unit area of the separator, but if it is to be mentioned, the respective ranges are 20 g / m 2 or more and 25 g / m 2 or more.
  • the mass per unit area of the separator means the mass of the separator per unit area of a surface of the separator that is in contact with the positive electrode active material layer or the negative electrode active material layer.
  • the thickness of the separator means the thickness of the separator in a direction perpendicular to the contact surface.
  • the preferred range of the compressibility of the separator in the nickel metal hydride battery of the present invention is more than 2% and less than 41%, 3% or more and 37% or less, 10% or more and 30% or less, and 15% or more and 25% or less. Range.
  • the compression ratio is a percentage of the amount of compression (thickness) of the separator based on the thickness of the separator before compression, and is 100 ⁇ 100 ⁇ (thickness of separator after compression / thickness of separator before compression). ).
  • Preferred ranges of the thickness of the separator in the nickel metal hydride battery of the present invention include a range of more than 85 ⁇ m and less than 160 ⁇ m, 90 ⁇ m to 157 ⁇ m, 91 ⁇ m to 155 ⁇ m, and 110 ⁇ m to 120 ⁇ m.
  • the thickness of the separator means the thickness of the separator in a compressed state in the nickel metal hydride battery.
  • the separator is a porous body and is relatively easily deformed. For this reason, it is appropriate that the thickness of the separator is expressed by the thickness in a compressed state, that is, the thickness in the nickel metal hydride battery.
  • nonwoven fabric made of a fiber of polyolefin such as polypropylene or polyethylene. This is for the following reason.
  • nonwoven fabric separators there are other factors besides the porosity, such as the fiber diameter, which may affect the ease with which various elements pass through the separator.
  • the inventor of the present invention manufactured nickel metal hydride batteries using various types of separators, and actually evaluated the performance thereof. As a result, it has been found that when a nonwoven fabric made of polyolefin fibers is used as the separator, it is sufficient to consider only the porosity as an element of the separator that affects the battery performance of the nickel metal hydride battery of the present invention. . That is, when such a separator is used in the nickel metal hydride battery of the present invention, there is an advantage that the battery can be easily designed. In this respect, it can be said that the nonwoven fabric made of polyolefin fibers is suitable as the separator for the nickel metal hydride battery of the present invention.
  • the inventor of the present invention has found that it is preferable to use, as the separator, a non-woven fabric made of the above-mentioned polyolefin fiber as a material subjected to sulfonation.
  • a non-woven fabric made of the above-mentioned polyolefin fiber as a material subjected to sulfonation.
  • a positive electrode active material layer is formed on one surface of the first current collector foil, and a negative electrode active material layer is formed on one surface of the second current collector foil.
  • An active material layer may or may not be formed on the other surface of the first current collector foil.
  • an active material layer may or may not be formed on the other surface of the second current collector foil.
  • the active material layer formed on the other surface of the first current collector foil may be a positive electrode active material layer or a negative electrode active material layer.
  • the active material layer may not be formed on the other surface.
  • the active material layer formed on the other surface of the second collector foil may be a negative electrode active material layer or a positive electrode active material layer. The layer may not be formed.
  • the first current collector foil may constitute a single-sided coated positive electrode, a double-sided coated positive electrode, or a bipolar electrode. You may comprise.
  • the second current collector foil may constitute a single-sided coated negative electrode, a double-sided coated negative electrode, or a bipolar electrode.
  • the negative electrode active material layer formed on the other surface of the first current collector foil is referred to as a second negative electrode active material layer, and is formed on the one surface of the second current collector foil. It is distinguished from the negative electrode active material layer.
  • the positive electrode active material layer formed on the other surface of the second current collector foil is referred to as a second positive electrode active material layer, and the positive electrode active material layer formed on the one surface of the first current collector foil is referred to as a second positive electrode active material layer. It is distinguished from the active material layer.
  • an aspect in which the first current collector foil forms the positive electrode and the second current collector foil forms the negative electrode is referred to as a first mode, and the first current collector foil is referred to as a first mode.
  • the aspect in which the second current collector foil and the second current collector foil each constitute a bipolar electrode is referred to as a second aspect.
  • each layer constituting the nickel metal hydride battery is laminated in the order of the first current collector foil, the positive electrode active material layer, the separator, the negative electrode active material layer, and the second current collector foil to form a laminate.
  • the active material layer may not be formed on the other surface of the first current collector foil, that is, the surface on which the positive electrode active material layer is not formed, or the positive electrode active material layer may be formed. May be.
  • the other surface of the second current collector foil that is, the surface on which the negative electrode active material layer is not formed, may not have an active material layer formed thereon, or may have a negative electrode active material layer formed thereon.
  • the laminate of each layer in the first embodiment may include the minimum unit described above.
  • the unit may be repeated.
  • a portion where the positive electrode active material layer 11, the first current collector foil 10, and the positive electrode active material layer 11 are stacked constitutes the positive electrode 1.
  • the portion where the negative electrode active material layer 21, the second current collector foil 20, and the negative electrode active material layer 21 are stacked constitutes the negative electrode 2.
  • the top or end of the laminate may be an active material layer or a current collector foil. That is, the laminate of each layer in the first embodiment may be composed of only a single-sided coating type positive electrode and a single-sided coating type negative electrode, or may be composed of only a double-sided coating type positive electrode and a double-sided coating type negative electrode. It may be constituted by a plurality of electrodes selected from a double-coated anode, a double-coated anode, a single-coated cathode and a single-coated anode.
  • each layer constituting the nickel metal hydride battery includes a second negative electrode active material layer, a first current collecting foil, a positive electrode active material layer, a separator, a negative electrode active material layer, a second current collecting foil,
  • the two positive electrode active material layers are stacked in this order to form a stacked body. This is the minimum structural unit in the second mode.
  • the laminate of each layer in the second embodiment may include the minimum unit described above.
  • the minimum structural unit of the second aspect may be repeated.
  • the portion where the second positive electrode active material layer 12 is laminated constitutes the bipolar electrode 3.
  • the top or end of the laminate may be an active material layer or a current collector foil. That is, the laminate of each layer in the second embodiment may be composed of only a plurality of bipolar electrodes, or at least one of a single-sided coated positive electrode and a single-sided coated negative electrode in addition to the plurality of bipolar electrodes. May be configured.
  • the nickel metal hydride battery of the present invention is suitable as a nickel metal hydride battery having a bipolar electrode. Since the nickel metal hydride battery of the present invention is a current collector foil-coated nickel metal hydride battery as described above, unlike the porous current collector type nickel metal hydride battery, the current collector foil The positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer are physically partitioned as boundaries. Therefore, it is possible to easily manufacture a bipolar electrode in which the positive electrode active material layer is formed on one surface of the same current collector foil and the negative electrode active material layer is formed on the other surface.
  • the current is collected using a conventionally known method such as a roll coating method, a die coating method, a dip coating method, a doctor blade method, a spray coating method, and a curtain coating method.
  • the active material may be applied to the surface of the foil.
  • a slurry is prepared by mixing an active material, a solvent, and, if necessary, a binder, a conductive auxiliary agent and an additive, and then the slurry is applied to the surface of the current collector foil and then dried.
  • the solvent include N-methyl-2-pyrrolidone, methanol, methyl isobutyl ketone, and water.
  • the dried product may be compressed to increase the electrode density.
  • the electrolyte is an aqueous solution in which an alkali metal hydroxide is dissolved.
  • the alkali metal hydroxide include lithium hydroxide, sodium hydroxide, and potassium hydroxide.
  • the electrolytic solution may contain one kind of alkali metal hydroxide, or may contain plural kinds of alkali metal hydroxides.
  • the concentration of the alkali metal hydroxide in the electrolyte is preferably 2 to 10 mol / L, more preferably 3 to 9 mol / L, and still more preferably 4 to 8 mol / L.
  • the concentration of lithium hydroxide is preferably 1.5 to 5 mol / L, more preferably 2 to 5 mol / L, and 3 to 5 mol / L. / L is more preferred.
  • the concentration of sodium hydroxide is preferably 1.5 to 15 mol / L, more preferably 3 to 10 mol / L, and 4 to 8 mol. / L is more preferred.
  • the concentration of potassium hydroxide is preferably 1.5 to 15 mol / L, more preferably 3 to 10 mol / L, and 4 to 8 mol. / L is more preferred.
  • the electrolyte may contain a known additive employed in the electrolyte for nickel metal hydride batteries.
  • a specific method for producing the nickel metal hydride battery of the present invention will be described.
  • a separator is sandwiched between a positive electrode active material layer and a negative electrode active material layer formed on a positive electrode, a negative electrode, or a bipolar electrode to form an electrode body.
  • an electrolytic solution is added to the electrode body to obtain a nickel metal hydride battery.
  • the shape of the nickel metal hydride battery of the present invention is not particularly limited, and various shapes such as a prismatic shape, a cylindrical shape, a coin shape, and a laminate shape can be adopted.
  • the nickel metal hydride battery of the present invention may be mounted on a vehicle.
  • the vehicle may be any vehicle that uses electric energy from a nickel metal hydride battery for all or a part of its power source, such as an electric vehicle or a hybrid vehicle.
  • a nickel metal hydride battery is mounted on a vehicle, a plurality of nickel metal hydride batteries may be connected in series to form an assembled battery.
  • devices on which the nickel metal hydride battery is mounted include various types of battery-driven home appliances, office devices, industrial devices, and the like, such as personal computers and portable communication devices, in addition to vehicles.
  • the nickel metal hydride battery of the present invention is a power storage device and a power smoothing device for wind power generation, solar power generation, hydroelectric power generation and other power systems, power sources for ships and the like and / or power supply sources for auxiliary equipment, aircraft, Power supply for spacecraft and other power supplies and / or auxiliary equipment, auxiliary power supply for vehicles that do not use electricity as power source, power supply for mobile home robots, power supply for system backup, power supply for uninterruptible power supply,
  • the present invention may be applied to a power storage device that temporarily stores electric power required for charging at a charging station for an electric vehicle or the like.
  • Example 1 (Positive electrode material) Nickel sulfate, cobalt sulfate, and zinc sulfate were weighed so that the molar ratios of nickel, cobalt, and zinc became 94.5, 4.5, and 1.1, and these were added to an aqueous solution of sodium hydroxide containing ammonium ions. . While stirring the mixture and maintaining the pH at 13 to 14, an aqueous sodium hydroxide solution was gradually added. After the particles precipitated in the mixed solution were washed with water, dehydrated and dried to obtain positive electrode active material particles.
  • the positive electrode active material particles are mainly composed of nickel hydroxide and doped with cobalt and zinc.
  • the dried positive electrode active material particles were charged into an aqueous ammonia solution, and an aqueous solution of cobalt sulfate was added while maintaining the pH during the reaction at 9 to 10. As a result, particles having a layer of a precipitate formed on the surface of the nucleus with the positive electrode active material particles as the nucleus were obtained. The precipitate is considered to be cobalt hydroxide.
  • the particles were convected in high-temperature air containing oxygen, and an aqueous solution of sodium hydroxide and an aqueous solution of lithium hydroxide were sprayed to perform a heat treatment.
  • the cobalt hydroxide on the surface of the positive electrode active material particles becomes a highly conductive cobalt oxyhydroxide, and sodium and lithium are taken into the layer of the cobalt oxyhydroxide to form a cobalt compound containing sodium and lithium. It is considered that a coat layer consisting of The particles after the heat treatment were collected by filtration, washed with water, and then dried at 60 ° C. to obtain a positive electrode material of Example 1.
  • the lithium and cobalt contents were analyzed by atomic absorption spectrometry using a solution in which the positive electrode material of Example 1 was dissolved, the lithium content in the positive electrode material of Example 1 was approximately 0.1% by mass. And the cobalt content was about 3.7% by mass.
  • the sodium content was about 0.3% by mass.
  • Ni, Al (Negative electrode active material)
  • An A 2 B 7 hydrogen storage alloy represented by (La, Sm, Mg, Zr) 1.0 (Ni, Al) 3.6 was used as a rare earth-Mg—Ni-based hydrogen storage alloy.
  • the Ni content of the hydrogen storage alloy analyzed by ICP-AES was 62% by mass.
  • the mixture was transferred to a bead mill in the atmosphere and mixed in the bead mill to obtain a pulverized product containing water and a fine powder of a hydrogen storage alloy.
  • the beads used in the bead mill were made of zirconia.
  • the hydrogen storage alloy and water that passed through the bead mill were transported to the mixer via a circulation pipe and returned to the bead mill again. That is, the hydrogen storage alloy and water circulated between the bead mill and the mixer, and the hydrogen storage alloy was repeatedly pulverized by the bead mill.
  • the pulverized product obtained by the above steps contains water and a hydrogen storage alloy powder.
  • the average particle diameter of the pulverized hydrogen storage alloy powder was 7 ⁇ m.
  • the pulverized product was separated by filtration to obtain a pulverized filtered product containing the hydrogen storage alloy powder and a small amount of water.
  • the crushed and filtered product was subjected to the following alkali treatment step.
  • Example 1 The filtered hydrogen storage alloy was used as a negative electrode active material of Example 1 and was used in the production of the following nickel metal hydride batteries.
  • a nickel metal hydride battery of Example 1 was manufactured as follows. 95 parts by mass of the positive electrode material of Example 1 as a positive electrode active material, 1 part by mass of cobalt powder as a conductive aid, 2 parts by mass of styrene butadiene rubber as a binder, 1 part by mass of carboxymethyl cellulose as a binder, One part by mass of Y 2 O 3 as an additive and an appropriate amount of ion-exchanged water were mixed to produce a positive electrode mixture slurry. A nickel foil having a thickness of 50 ⁇ m was prepared as the first current collector foil. The positive electrode mixture slurry was applied in a film shape to one surface of the nickel foil.
  • the nickel foil coated with the positive electrode mixture slurry is dried to remove water, and then the nickel foil is pressed to form a single-sided coating type in which the positive electrode active material layer is formed on one surface of the first current collector foil.
  • a double-sided coated positive electrode in which a positive electrode active material layer was formed on one surface and the other surface of the first current collector foil was manufactured.
  • the basis weight of the active material layer in the single-sided coating type positive electrode and the double-sided coating type positive electrode was 45 mg / cm 2 , and the density of the positive electrode active material layer was 2.5 g / cm 3 .
  • the basis weight of the positive electrode active material layer is a value calculated based on the area and mass of the positive electrode active material layer formed on the first current collector foil after drying and pressing.
  • the area is the area of the surface of the positive electrode active material layer that contacts the first current collector foil.
  • the density of the positive electrode active material layer is a value calculated based on the basis weight and the thickness of the positive electrode active material layer in the first current collector foil.
  • the positive electrode active material layer formed on the one surface and the positive electrode active material layer formed on the other surface are the same, and the basis weight and density of the positive electrode active material layer are the same. Means the basis weight and the density of each positive electrode active material layer.
  • a nonwoven fabric made of a polyolefin fiber subjected to a sulfonation treatment was prepared.
  • the mass per unit area of the separator was 30 g / m 2 .
  • a separator was sandwiched between the positive electrode and the negative electrode to form an electrode body. Specifically, the first separator is sandwiched between the positive electrode active material layer of the single-sided coated positive electrode and one negative electrode active material layer of the double-sided coated negative electrode, and the other negative electrode active layer of the double-sided coated negative electrode is sandwiched. The second separator is sandwiched between the material layer and one of the positive electrode active material layers in the double-sided coated positive electrode, and the other positive electrode active material layer in the double-sided coated positive electrode and the negative electrode active in the single-sided coated negative electrode. An electrode body was obtained by sandwiching the third separator with the material layer. The first separator, the second separator and the third separator are the same.
  • the nickel metal hydride battery of Example 1 was manufactured by disposing the electrode body in a resin housing, further injecting the above-mentioned electrolytic solution, and sealing and closing the housing.
  • the fastening force applied to the nickel metal hydride battery of Example 1 by the above-described fastening, specifically, the surface pressure received by the nickel metal hydride battery of Example 1 was 0.5 MPa. Therefore, it can be considered that the same surface pressure acts on each component in the nickel metal hydride battery of Example 1, that is, each positive electrode active material layer, separator, negative electrode active material layer, and the like.
  • the surface pressure acting on the positive electrode active material layer means a fastening force at the time of assembling the battery and after the assembly, that is, a surface pressure acting on the nickel metal hydride battery by fastening.
  • the surface pressure acting on the nickel metal hydride battery is such that the thickness of each separator is 115 ⁇ m and the compression ratio of the separator is 20%, and the separator pressure in the nickel metal hydride battery is calculated from this.
  • the porosity was 72%.
  • the thickness of the separator is a value measured by compressing the unused separator by applying the above surface pressure.
  • the compression ratio of the separator is a value calculated based on the thickness of the unused separator and the thickness of the separator after compression based on the above-described formula.
  • the thickness of the separator means a value measured by the above method
  • the compressibility of the separator means a value calculated by the above method.
  • the nickel metal hydride battery of Example 2 has a basis weight of the positive electrode active material layer, a density of the positive electrode active material layer, a surface pressure applied to the positive electrode active material layer, a mass per unit area of the separator, and a nickel metal hydride.
  • the thickness of the separator in the battery, the compression ratio of the separator in the nickel metal hydride battery, and the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery are different from those of the nickel metal hydride battery of Example 1.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Example 2 was 30 mg / cm 2 , the density of the positive electrode active material layer was 2.7 g / cm 3 , and the surface pressure acting on the positive electrode active material layer was 0.2 MPa, and the mass per unit area of the separator was 35 g / m 2 .
  • the thickness of the separator in the nickel metal hydride battery was 155 ⁇ m
  • the compression ratio of the separator in the nickel metal hydride battery was 3%
  • the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery. was 75%.
  • Table 1 below shows the structural characteristics of various battery components in the nickel metal hydride battery of Example 2.
  • Table 1 also shows the structural characteristics of the nickel metal hydride batteries of other examples and comparative examples.
  • Example 3 The nickel metal hydride battery of Example 3 differs from the nickel metal hydride battery of Example 1 in the basis weight of the positive electrode active material layer and the density of the positive electrode active material layer.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Example 3 was 30 mg / cm 2 , and the density of the positive electrode active material layer was 2.7 g / cm 3 .
  • the nickel metal hydride battery of Example 4 has a basis weight of the positive electrode active material layer, a density of the positive electrode active material layer, a surface pressure applied to the positive electrode active material layer, and a thickness of the separator in the nickel metal hydride battery.
  • the compression ratio of the separator in the metal hydride battery and the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery are different from those of the nickel metal hydride battery of Example 1.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Example 4 was 30 mg / cm 2 , the density of the positive electrode active material layer was 2.7 g / cm 3 , and the surface pressure acting on the positive electrode active material layer was 1.5 MPa.
  • Example 4 the thickness of the separator in the nickel metal hydride battery was 91 ⁇ m, the compression ratio of the separator in the nickel metal hydride battery was 37%, and the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery. was 64%.
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 1 differs from the nickel metal hydride battery of Example 1 in the basis weight of the positive electrode active material layer.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 1 was 50 mg / cm 2 .
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 2 differs from the nickel metal hydride battery of Example 1 in that the coat layer of the positive electrode material does not contain lithium and the basis weight of the positive electrode active material layer.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 2 was 30 mg / cm 2 .
  • a method for producing a positive electrode material in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 2 will be described.
  • Example 2 Using the positive electrode material of Comparative Example 2, a nickel metal hydride battery of Comparative Example 2 was manufactured in the same manner as in Example 1 except for the basis weight of the positive electrode active material layer.
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 3 differs from the nickel metal hydride battery of Example 1 in the basis weight of the positive electrode active material layer and the density of the positive electrode active material layer.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 1 was 30 mg / cm 2
  • the density of the positive electrode active material layer was 2.0 g / cm 3 .
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 4 has a basis weight of the positive electrode active material layer, a density of the positive electrode active material layer, a mass per unit area of the separator, and a thickness and a nickel metal hydride of the separator in the nickel metal hydride battery.
  • the porosity of the separator in the hydride battery is different from that of the nickel metal hydride battery of Example 1.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 4 was 30 mg / cm 2 , the density of the positive electrode active material layer was 2.7 g / cm 3 , and the mass per unit area of the separator was 40 g. / M 2 .
  • the thickness of the separator in the nickel metal hydride battery was 138 ⁇ m, and the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery was 68%.
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 5 has a basis weight of the positive electrode active material layer, a density of the positive electrode active material layer, a surface pressure applied to the positive electrode active material layer, and a thickness of the separator in the nickel metal hydride battery.
  • the compression ratio of the separator in the metal hydride battery and the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery are different from those of the nickel metal hydride battery of Example 1.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 5 was 30 mg / cm 2 , the density of the positive electrode active material layer was 2.7 g / cm 3 , and the surface that acted on the nickel metal hydride battery The pressure, that is, the surface pressure acting on the positive electrode active material layer and the separator was 0.1 MPa.
  • the thickness of the separator in the nickel metal hydride battery was 141 ⁇ m
  • the compression ratio of the separator in the nickel metal hydride battery was 2%
  • the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery. was 77%.
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 6 has a basis weight of the positive electrode active material layer, a density of the positive electrode active material layer, a surface pressure applied to the positive electrode active material layer, and a thickness of the nickel metal hydride battery in the nickel metal hydride battery.
  • the compression ratio of the separator in the metal hydride battery and the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery are different from those of the nickel metal hydride battery of Example 1.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 6 was 30 mg / cm 2 , the density of the positive electrode active material layer was 2.7 g / cm 3 , and the surface that acted on the nickel metal hydride battery
  • the pressure that is, the surface pressure acting on the positive electrode active material layer and the separator was 2.0 MPa.
  • the thickness of the separator in the nickel metal hydride battery was 85 ⁇ m
  • the compression ratio of the separator in the nickel metal hydride battery was 41%
  • the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery. was 62%.
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 7 used a separator which was not subjected to sulfonation but was subjected to fluorine gas treatment as a separator.
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 7 the basis weight of the positive electrode active material layer, the density of the positive electrode active material layer, and the thickness of the separator in the nickel metal hydride battery, and the separator in the nickel metal hydride battery The porosity differs from the nickel metal hydride battery of Example 1.
  • the basis weight of the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 7 was 30 mg / cm 2 , and the density of the positive electrode active material layer was 2.7 g / cm 3 .
  • the thickness of the separator in the nickel metal hydride battery was 113 ⁇ m, and the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery was 71%.
  • the nickel metal hydride battery of the fifth embodiment is substantially the same as the nickel metal hydride battery of the third embodiment except that a bipolar electrode is used.
  • a first bipolar electrode, a second bipolar electrode, a single-sided coated positive electrode, and a single-sided coated negative electrode were used as electrodes.
  • the one-sided coating type positive electrode and the one-sided coating type negative electrode are the same as those used in Example 3.
  • the first bipolar electrode was obtained by forming a second negative electrode active material layer on the other surface of the first current collector foil in a single-sided coated positive electrode similar to that used in Example 3. is there.
  • the second bipolar electrode is the same as that used in Example 3, except that a second positive electrode active material layer is further formed on the other surface of the second current collector foil in the single-sided coated negative electrode. is there.
  • the second negative electrode active material layer and the negative electrode active material layer are the same, and the second positive electrode active material layer and the positive electrode active material layer are also similar.
  • An electrode assembly was manufactured using a first bipolar electrode, a second bipolar electrode, a single-sided coated positive electrode, and a single-sided coated negative electrode. Specifically, the first separator was sandwiched between the positive electrode active material layer of the single-sided coated positive electrode and the second negative electrode active material layer of the first bipolar electrode. Further, a second separator was sandwiched between the positive electrode active material layer in the first bipolar electrode and the negative electrode active material layer in the second bipolar electrode. Further, a third separator was sandwiched between the second positive electrode active material layer of the second bipolar electrode and the negative electrode active material layer of the single-sided coated negative electrode. The first separator, the second separator and the third separator are the same.
  • the nickel metal hydride battery of Example 5 was manufactured by arranging the electrode body thus obtained in a resin housing, injecting the above-mentioned electrolyte solution, and sealing and fastening the housing. .
  • Example 5 In the nickel metal hydride battery of Example 5, the surface pressure acting on the positive electrode active material layer, the thickness of the separator in the nickel metal hydride battery, the compression ratio of the separator in the nickel metal hydride battery, and the nickel metal hydride battery The porosity of the separator inside was the same as in Example 3.
  • the nickel metal hydride of Comparative Example 8 was substantially the same as the nickel metal hydride battery of Comparative Example 2 except that a bipolar electrode was used.
  • the first bipolar electrode, the second bipolar electrode, the single-sided coated positive electrode, and the single-sided coated negative electrode were used.
  • the single-sided coating type positive electrode and the single-sided coating type negative electrode were the same as those used in Comparative Example 2
  • the first bipolar electrode was the same as the single-sided coating type used in Comparative Example 2.
  • the second positive electrode active material layer is further formed on the other surface of the first current collector foil of the positive electrode.
  • the second bipolar electrode was obtained by further forming a second positive electrode active material layer on the other surface of the second current collector foil in a single-sided coated negative electrode similar to that used in Comparative Example 2. is there.
  • the second negative electrode active material layer and the negative electrode active material layer were the same as the negative electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 2, and the second positive electrode active material layer and the positive electrode active material layer were of Comparative Example 2. It is the same as the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery.
  • Example 5 the first bipolar electrode, the second bipolar electrode, the single-sided coated positive electrode and the single-sided coated negative electrode were combined with a first separator, a second separator, and a third separator.
  • the separator was assembled together to form an electrode body, an electrolytic solution was added to the housing in which the electrode body was arranged, and the housing was closed and fastened to obtain a nickel metal hydride battery of Comparative Example 8.
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 9 was substantially the same as the nickel metal hydride battery of Comparative Example 5, except that a bipolar electrode was used. Also in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 9, similarly to the nickel metal hydride battery of Example 5, a first bipolar electrode, a second bipolar electrode, a single-sided coated positive electrode, and a single-sided coated electrode A negative electrode of the type was used. Among these, the single-sided coating type positive electrode and the single-sided coating type negative electrode were the same as those used in Comparative Example 5. The first bipolar electrode was obtained by further forming a second negative electrode active material layer on the other surface of the first current collector foil in the single-sided coated positive electrode similar to that used in Comparative Example 5.
  • the second bipolar electrode was obtained by further forming a second positive electrode active material layer on the other surface of the second current collector foil in the single-sided coated negative electrode similar to that used in Comparative Example 5. is there.
  • the second negative electrode active material layer and the negative electrode active material layer were the same as the negative electrode active material layer in the nickel metal hydride battery of Comparative Example 5, and the second positive electrode active material layer and the positive electrode active material layer were of Comparative Example 5. It is the same as the positive electrode active material layer in the nickel metal hydride battery.
  • Example 5 the first bipolar electrode, the second bipolar electrode, the single-sided coated positive electrode and the single-sided coated negative electrode were combined with a first separator, a second separator, and a third separator.
  • the separator was assembled together to form an electrode body, an electrolytic solution was added to the housing in which the electrode body was arranged, and the housing was closed and fastened to obtain a nickel metal hydride battery of Comparative Example 9.
  • Each nickel metal hydride battery was set to an SOC of 60%, and discharged at 25 ° C. for 5 seconds at 1 C, charged for 5 seconds at 1 C, discharged for 5 seconds at 2 C, charged for 5 seconds at 2 C, discharged for 5 seconds at 5 C, Charging for 5 seconds at 5C, discharging for 5 seconds at 10C, and charging for 5 seconds at 10C were performed in this order.
  • the relationship between the voltage and the current at each rate is plotted on a graph in which the vertical axis indicates the amount of voltage change due to discharging and charging, and the current value is plotted on the horizontal axis, and the slope of an approximate straight line created based on the plot is plotted.
  • the initial cell resistance is referred to as an initial resistance.
  • each of the nickel metal hydride batteries of Examples 1 to 4 contained cobalt and lithium in the coat layer and had a basis weight of the positive electrode active material layer of 45 mg / cm 2 or less.
  • the density of the positive electrode active material layer is 2.5 g / cm 3 or more, the surface pressure acting on the positive electrode active material layer is in the range of 0.2 to 1.5 MPa, and the initial resistance and post-durability resistance are low. Met.
  • the nickel metal hydride batteries of Examples 1 to 4 were superior to the nickel metal hydride battery of Comparative Example 1 in initial resistance and post-durability resistance. From these results, it can be said that the initial resistance and the post-durability resistance of the nickel metal hydride battery are related to the basis weight of the positive electrode active material layer. Further, by setting the basis weight of the positive electrode active material layer to 45 mg / cm 2 or less. It can be said that a nickel metal hydride battery excellent in initial resistance and resistance after durability can be obtained.
  • the nickel metal hydride batteries of Examples 1 to 4 greatly outperformed the initial metal resistance and the resistance after durability as compared with the nickel metal hydride battery of Comparative Example 2. From these results, it can be said that the initial resistance and post-durability resistance of the nickel metal hydride battery are related to the composition of the coat layer. Further, by including both cobalt and lithium in the coat layer, the initial resistance and post-durability resistance are reduced. It can be said that an excellent nickel metal hydride battery can be obtained.
  • the nickel metal hydride batteries of Examples 1 to 4 were superior to the nickel metal hydride battery of Comparative Example 3 in initial resistance and resistance after durability. . From this result, it can be said that the initial resistance and the durability after durability of the nickel metal hydride battery are related to the density of the positive electrode active material layer. Further, by setting the density of the positive electrode active material layer to 2.5 g / cm 3 or more, It can be said that a nickel metal hydride battery excellent in initial resistance and resistance after durability can be obtained.
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 5 in which the surface pressure acting on the positive electrode active material layer was 0.1 MPa
  • the nickel metal hydride battery in Comparative Example 6 in which the surface pressure acting on the positive electrode active material layer was 2.0 MPa
  • Examples 1 to 4 were compared.
  • the nickel metal hydride battery of Example 4 was superior to the nickel metal hydride battery of Comparative Example 5 and the nickel metal hydride battery of Comparative Example 6 in the initial resistance and the resistance after durability.
  • the initial pressure and the resistance after the durability of the nickel metal hydride battery are related to the surface pressure acting on the positive electrode active material layer. It can be said that a nickel metal hydride battery having excellent initial resistance and post-durability resistance can be obtained by setting the pressure within the range of 0.5 MPa.
  • the separator is compressed so as to have a suitable compression ratio, and the gas existing in the separator, the positive electrode active material layer, and the negative electrode active material layer is extruded, It is assumed that the active material layer and the negative electrode active material layer can be brought close to each other, and as a result, the cell resistance decreases.
  • the nickel metal hydride batteries of Examples 1 to 4 were superior to the nickel metal hydride battery of Comparative Example 7 in the initial resistance and the resistance after durability. From these results, it can be said that the initial resistance and post-durability resistance of the nickel metal hydride battery are related to the properties of the separator, particularly the surface condition. Furthermore, the initial resistance and post-durability resistance are obtained by using a sulfonated separator as the separator. It can be said that an excellent nickel metal hydride battery can be obtained.
  • the nickel metal hydride battery of Comparative Example 4 in which the mass per unit area of the separator was 40 g / m 2 and the Examples 1 to 4 in which the mass per unit area of the separator was 37 g / m 2 or less When compared with the nickel metal hydride batteries, the nickel metal hydride batteries of Examples 1 to 4 were superior to the nickel metal hydride battery of Comparative Example 4 in initial resistance and post-durability resistance. From this result, it can be said that the mass per unit area of the separator is related to the initial resistance and the endurance resistance of the nickel metal hydride battery. Further, by setting the mass per unit area of the separator to 37 g / m 2 or less.
  • a nickel metal hydride battery having excellent initial resistance and resistance after durability can be obtained. If the mass per unit area of the separator is large, it is difficult for water and hydroxide ions, gas generated by charge and discharge of a nickel metal hydride battery, and the like to move between the positive electrode active material layer and the negative electrode active material layer. As a result, it is assumed that the cell resistance increases.
  • the nickel metal hydride batteries of Examples 1 to 4 all had a separator porosity in the range of 64 to 75% in the nickel metal hydride batteries, and were excellent in initial resistance and resistance after endurance.
  • the porosity of the nickel metal hydride battery of Example 1 which was particularly excellent in the initial resistance and the resistance after durability was 72%. From these results, it can be said that by setting the porosity of the separator in the nickel metal hydride battery within the range of 64 to 75%, the nickel metal hydride battery can have excellent initial resistance and post-durability resistance. Further, it can be said that by setting the porosity in the range of 65 to 74%, more preferably in the range of 65 to 73%, a nickel metal hydride battery can be imparted with better initial resistance and post-durability resistance.
  • the nickel metal hydride battery of Example 5 contained cobalt and lithium in the coat layer, the basis weight of the positive electrode active material layer was 45 mg / cm 2 or less, and the density of the positive electrode active material layer was Is 2.5 g / cm 3 or more, the surface pressure acting on the positive electrode active material layer is in the range of 0.2 to 1.5 MPa, and the initial resistance of the nickel metal hydride battery of Example 5 is Very low values, similar to the nickel metal hydride battery of Example 1. From these results, it can be said that also in the case of a nickel metal hydride battery having a bipolar electrode, by satisfying all of the above requirements, the battery characteristics are improved.
  • positive electrode 2 negative electrode 3: bipolar electrode 10: first current collector foil 11: positive electrode active material layer 12: second positive electrode active material layer 50: separator 20: second current collector foil 21: negative electrode active material layer 22 : Second negative electrode active material layer

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Abstract

集電箔塗工型の電極を有するニッケル金属水素化物電池の電池特性を向上させ得る技術を提供すること。　正極材料を含有し第１集電箔の一方の面に形成されている正極活物質層と、水素吸蔵合金を含有し第２集電箔の一方の面に形成されている負極活物質層と、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に介在するセパレータとを具備し、　前記正極材料は、水酸化ニッケルを含有する正極活物質粒子と、コバルト及びリチウムを含有し前記正極活物質粒子に形成されているコート層とを有し、　前記正極活物質層の目付量は４５ｍｇ／ｃｍ２以下であり、　前記正極活物質層の密度は２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、　前記正極活物質層に作用する面圧は０．２～１．５ＭＰａの範囲内である、ニッケル金属水素化物電池。

Description

ニッケル金属水素化物電池
　本発明は、ニッケル金属水素化物電池に関するものである。
　ニッケル金属水素化物電池は、正極活物質として水酸化ニッケルなどのニッケル酸化化合物を有する正極と、負極活物質として水素吸蔵合金を有する負極と、アルカリ金属水溶液からなる電解液とを具備する二次電池である。以下、必要に応じて、正極と負極とを総称して電極という。また、必要に応じて、正極活物質と負極活物質とを総称して活物質といい、正極活物質層と負極活物質層とを総称して活物質層という。
　ニッケル金属水素化物電池の性能を向上させるべく、種々の検討が行われている。ニッケル金属水素化物電池の性能を向上させるための方策の一つとして、活物質と集電体との距離を近づけることが考えられる。
　ニッケル金属水素化物電池の電極用集電体として、多孔質のものを用いる技術が知られている。
　特許文献１には、多孔質の発泡ニッケル基板に、ニッケル水酸化物を主成分とするペースト状混練物を充填し、乾燥後に加圧成形した、ニッケル金属水素化物電池用の正極板が開示されている。特許文献１には、板状の発泡心材にニッケルメッキを施した後、さらに加熱等して当該発泡心材を除去することで、当該発泡ニッケル基板が得られる旨が開示されている。
　また、例えば、特許文献２の〔００３９〕段落には、負極芯体、つまり負極集電体としてパンチングメタルを使用できる旨、及び、負極合剤は負極芯体の貫通孔内に充填されかつ負極芯体の両面上にも層状をなす旨が記載されている。
　特許文献３の〔００１２〕段落には、負極用の公知の導電性支持体、つまり負極集電体として、繊維状ニッケル、発泡ニッケルなどの三次元導電性支持体、パンチングメタル、エキスパンドメタル、金属ネットなどの二次元導電性支持体が例示されている。以下、必要に応じて、上記した特許文献１～特許文献３に紹介されているような、多孔質の集電体を多孔質集電体と略し、当該多孔質集電体を用いた電極を多孔質集電体型の電極と称する。
　多孔質集電体型の電極において、活物質は導電性に優れる多孔質集電体の細孔に充填される。したがって多孔質集電体型の電極においては、多孔質集電体自体が電極の厚さ方向に三次元的に分布して活物質の導電パスを形成するため、活物質と多孔質集電体との距離は近い。つまり、多孔質集電体は、電極に優れた導電性を付与すると考えられる。
特開２００１－３５５００号公報 特開２０１７－１８２９２６号公報 特開２０１７－１３４８９３号公報
　ところで、上記した多孔質集電体にかえて、一般的なリチウムイオン二次電池の電極のように、金属箔等、箔状の集電体を用いる場合には、活物質を含むスラリーを集電体上に塗工して、活物質を形成することが想定される。以下、必要に応じて、この種の電極の製造様式を集電箔塗工型と称し、箔状の集電体を集電箔と称する。
　本発明の発明者は、集電箔塗工型の電極を使用し電池性能に優れるニッケル金属水素化物電池を製造することを志向した。そして、集電箔塗工型の電極は、多孔質集電体型の電極とは、活物質と集電体との位置関係の点で大きく異なることに着目した。
　既述したように、多孔質集電体型の電極においては、集電体は電極の厚さ方向に三次元的に分布するために、活物質層の表面から集電体までの距離は比較的近い。これに対して、集電箔塗工型の電極においては、活物質層は平たい集電箔上に積層された状態にあるため、活物質層の多くの部分は、電極の厚さ方向において、集電箔と遠く離れた位置にあるといえる。このため、集電箔塗工型の電極においては、活物質層の厚さが厚ければ厚い程、活物質層に含まれる活物質のうち集電箔から遠く離れたものが増加するといえる。活物質と集電箔とが大きく離れていれば、電極の導電性が損なわれ、ニッケル金属水素化物電池の電池性能に悪影響を及ぼすと推測される。
　一方、活物質層の密度を一定とした条件下では、活物質層が薄ければ薄い程、集電箔上に形成される活物質層の量が少なくなり、電極に含まれる活物質の量が少なくなるといえる。電極に含まれる活物質の量が少なければ、ニッケル金属水素化物電池の出力が低下すると推測される。
　本発明の発明者は、このような集電箔塗工型の電極を用いる場合には、多孔質集電体型の電極を用いる場合とは異なる思想でニッケル金属水素化物電池を設計する必要があると考えた。そして、電池設計を最適化することで、集電箔塗工型のニッケル金属水素化物電池の電池特性を向上させることを志向した。
　本発明は上記事情に鑑みて為されたものであり、集電箔塗工型の電極を有するニッケル金属水素化物電池の電池特性を向上させ得る技術を提供することを目的とする。
　本発明の発明者は、電池設計を最適化するための要素として、正極及びセパレータに着目した。そして、これらの組成や構造的特性、ニッケル金属水素化物電池内での状態を様々に変更した数多くのニッケル金属水素化物電池を実際に製造し、その電池特性を評価することを繰り返して、ニッケル金属水素化物電池の電池特性に影響する要件を抽出した。そして、当該要件の最適な組み合わせを探究することで本発明を完成した。
　すなわち、上記課題を解決する本発明のニッケル金属水素化物電池は、
　正極材料を含有し第１集電箔の一方の面に形成されている正極活物質層と、水素吸蔵合金を含有し第２集電箔の一方の面に形成されている負極活物質層と、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に介在するセパレータとを具備し、
　前記正極材料は、水酸化ニッケルを含有する正極活物質粒子と、コバルト及びリチウムを含有し前記正極活物質粒子に形成されているコート層とを有し、
　前記正極活物質層の目付量は４５ｍｇ／ｃｍ２以下であり、
　前記正極活物質層の密度は２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、
　前記正極活物質層に作用する面圧は０．２～１．５ＭＰａの範囲内である、ニッケル金属水素化物電池である。
　本発明のニッケル金属水素化物電池は、集電箔塗工型の電極を有し、かつ、電池特性の向上したものである。
本発明のニッケル金属水素化物電池における電極の一例を模式的に表す説明図である。 本発明のニッケル金属水素化物電池における電極の一例を模式的に表す説明図である。
　以下に、本発明を実施するための形態を説明する。なお、特に断らない限り、本明細書に記載された数値範囲「ａ～ｂ」は、下限ａ及び上限ｂをその範囲に含む。そして、これらの上限値及び下限値、ならびに実施例中に列記した数値も含めてそれらを任意に組み合わせることで数値範囲を構成し得る。さらに、これらの数値範囲内から任意に選択した数値を、新たな上限や下限の数値とすることができる。
　本発明のニッケル金属水素化物電池は、正極材料を含有し第１集電箔の一方の面に形成されている正極活物質層と、水素吸蔵合金を含有し第２集電箔の一方の面に形成されている負極活物質層と、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に介在するセパレータとを具備するものであり、かつ、以下の要件（ａ）～（ｄ）の全てを満たすものである。
　（ａ）前記正極材料は、水酸化ニッケルを含有する正極活物質粒子と、コバルト及びリチウムを含有し前記正極活物質粒子に形成されているコート層とを有し、
　（ｂ）前記正極活物質層の目付量は４５ｍｇ／ｃｍ２以下であり、
　（ｃ）前記正極活物質層の密度は２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、
　（ｄ）前記正極活物質層に作用する面圧は０．２～１．５ＭＰａの範囲内である。
　以下、本発明のニッケル金属水素化物電池を構成要素毎に説明する。以下、必要に応じて、第１集電箔及び第２集電箔を総称して集電箔という。
　＜正極活物質層＞
　正極活物質層は、第１集電箔の一方の面に形成される。正極活物質層は、正極材料、並びに必要に応じて正極添加剤、結着剤及び導電助剤を含む。
　本発明のニッケル金属水素化物電池における正極材料は、（ａ）水酸化ニッケルを含有する正極活物質粒子と、コバルト及びリチウムを含有し当該正極活物質粒子に形成されているコート層とを有する。
　正極活物質粒子は、水酸化ニッケルを含有すれば良く、例えば水酸化ニッケルだけで構成されても良いし、金属をドープした水酸化ニッケルで構成されても良い。水酸化ニッケルにドープする金属として、マグネシウム、カルシウムなどの第２族元素、コバルト、ロジウム、イリジウムなどの第９族元素、亜鉛、カドミウムなどの第１２族元素を例示できる。このうち、コバルト及び亜鉛の一方を選択するのが好ましく、両方を選択するのがより好ましい。当該ドープ元素は、正極活物質層の導電性や耐久性向上に寄与すると考えられる。
　正極活物質粒子は、文字通り粒子状をなす。正極活物質粒子の平均粒子径は特に問わないが、好ましい範囲として、１～１００μｍの範囲内、３～５０μｍの範囲内、５～３０μｍの範囲内が例示される。なお、本明細書において、平均粒子径とは、一般的なレーザー回折式粒度分布計を用いた測定におけるＤ５０の値を意味する。
　正極活物質粒子には、コート層が形成される。コート層は、コバルト及びリチウムを含有する。このうちコバルトは、コート層において、オキシ水酸化コバルトやコバルト水酸化物等のコバルト化合物として存在すると考えられる。コート層中のリチウムは、当該コバルト化合物に取り込まれた状態で存在すると考えられる。
　このようなコート層、すなわちコバルト及びリチウムを含有するコート層は導電性に優れるため、本発明のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層には、当該コートを有する正極材料によって、高性能の導電ネットワークが形成されると考えられる。当該導電ネットワークは水酸化ニッケルに隣接するため、本発明のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層には優れた導電性が付与され、当該正極活物質層を含む本発明のニッケル金属水素化物電池にもまた、優れた導電性が付与される。
　本発明の正極材料におけるコバルトの含有量は、１～１０質量％が好ましく、２～７質量％がより好ましく、３～７質量％がさらに好ましい。
　本発明の正極材料におけるリチウムの含有量は、０．０１～０．３質量％が好ましく、０．０４～０．２質量％がより好ましく、０．０７～０．１質量％がさらに好ましい。
　本発明の正極材料は、上記したコバルト及びリチウムに加えて、ナトリウム等、リチウム以外のアルカリ金属を含み得る。本発明の正極材料におけるリチウム以外のアルカリ金属の含有量は、０．０１～１質量％が好ましく、０．１～０．６質量％がより好ましく、０．２～０．５質量％がさらに好ましい。
　正極活物質層には、正極活物質粒子が正極活物質層全体の質量に対して、７５～９９質量％で含まれるのが好ましく、８０～９７質量％で含まれるのがより好ましく、８５～９５質量％で含まれるのがさらに好ましい。
　なお、正極活物質粒子に形成されるコート層は薄い層であると考えられるため、当該正極活物質粒子の好ましい量は、正極材料の好ましい量と読み替えても良い。
　正極添加剤は、ニッケル金属水素化物電池の電池特性を向上させるために正極活物質層に添加されるものである。正極添加剤としては、ニッケル金属水素化物電池の正極添加剤として用いられるものであれば限定されない。具体的な正極添加剤として、Ｎｂ２Ｏ５などのニオブ化合物、ＷＯ２、ＷＯ３、Ｌｉ２ＷＯ４、Ｎａ２ＷＯ４及びＫ２ＷＯ４などのタングステン化合物、Ｙｂ２Ｏ３などのイッテルビウム化合物、ＴｉＯ２などのチタン化合物、Ｙ２Ｏ３などのイットリウム化合物、ＺｎＯなどの亜鉛化合物、ＣａＯ、Ｃａ（ＯＨ）２及びＣａＦ２などのカルシウム化合物、並びに、その他の希土類酸化物を例示できる。
　正極活物質層には、正極添加剤が正極活物質層全体の質量に対して、０．１～１０質量％で含まれるのが好ましく、０．５～５質量％で含まれるのがより好ましい。
　結着剤は活物質などを集電箔の表面に繋ぎ止める役割を果たすものである。結着剤としては、ニッケル金属水素化物電池の電極用結着剤として用いられるものであれば限定されない。具体的な結着剤として、ポリフッ化ビニリデン、ポリテトラフルオロエチレン及びフッ素ゴムなどの含フッ素樹脂、ポリプロピレン及びポリエチレンなどのポリオレフィン樹脂、ポリイミド及びポリアミドイミドなどのイミド系樹脂、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース及びヒドロキシプロピルセルロースなどのセルロース誘導体、スチレンブタジエンゴムなどの共重合体、並びに、（メタ）アクリル酸誘導体をモノマー単位として含有する、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸エステル、ポリメタクリル酸及びポリメタクリル酸エステルなどの（メタ）アクリル系樹脂を例示できる。
　活物質層には、結着剤が活物質層全体の質量に対して、０．１～１５質量％で含まれるのが好ましく、０．３～１０質量％で含まれるのがより好ましく、０．５～７質量％で含まれるのがさらに好ましい。結着剤が少なすぎると電極の成形性が低下し、また、結着剤が多すぎると電極のエネルギー密度が低くなるためである。
　導電助剤は、電極の導電性を高めるために添加される。そのため、導電助剤は、電極の導電性が不足する場合に任意に加えればよく、電極の導電性が十分に優れている場合には加えなくても良い。導電助剤は、粉末状態で活物質層に添加してもよいし、それ以外の状態で活物質層に添加してもよい。例えば負極であれば、メッキ等の方法により、負極活物質粒子の表面を被覆した状態で負極活物質層に添加してもよい。導電助剤としては化学的に不活性な電子伝導体であれば良い。具体的な導電助剤としては、コバルト、ニッケル、銅などの金属、コバルト酸化物などの金属酸化物、及びコバルト水酸化物などの金属水酸化物、カーボンブラック、黒鉛、炭素繊維などの炭素材料が例示される。
　活物質層には、導電助剤が活物質層全体の質量に対して、０．１～２０質量％で含まれるのが好ましい。正極活物質層には、導電助剤が正極活物質層全体の質量に対して、０．１～１０質量％で含まれるのが好ましく、０．３～７質量％で含まれるのがより好ましく、０．５～５質量％で含まれるのがさらに好ましい。負極活物質層には、導電助剤が負極活物質層全体の質量に対して、０．１～５質量％で含まれるのが好ましく、０．２～３質量％で含まれるのがより好ましく、０．３～１質量％で含まれるのがさらに好ましい。導電助剤が少なすぎると効率のよい導電パスを形成できず、また、導電助剤が多すぎると活物質層の成形性が悪くなるとともに電極のエネルギー密度が低くなるためである。
　ニッケル金属水素化物電池の各種電池構成要素のうち、活物質層の構造的特性はニッケル金属水素化物電池の電池性能に少なからず影響すると考えられる。本発明では、電池性能の向上を図るべく、正極活物質層の（ｂ）目付量、（ｃ）密度及び（ｄ）面圧を最適な範囲に規定する。
　なお、このうち（ｂ）目付量及び（ｃ）密度については、ニッケル金属水素化物電池を組む前の正極の状態での目付量及び密度と捉えても良いし、ニッケル金属水素化物電池中での目付量及び密度と捉えても良い。正極活物質層の（ｂ）目付量及び（ｃ）密度は、ニッケル金属水素化物電池内においても大きく変化し難いためである。
　（ｄ）面圧についてはニッケル金属水素化物電池中での面圧を意味する。
　本発明のニッケル金属水素化物電池において、（ｂ）正極活物質層の目付量は４５ｍｇ／ｃｍ２以下である。当該目付量とは、正極活物質層の単位面積あたりの質量を意味する。当該単位面積とは、集電箔の一方の面に形成された正極活物質層のうち、当該集電箔に接する面の面積１ｃｍ２を意味する。当該単位面積は、集電箔の一方の面のうち正極活物質層が塗工される領域の面積と読み替えても良い。
　本発明のニッケル金属水素化物電池において、正極活物質層の目付量に好ましい下限値はないが、強いて挙げるとすると、２０ｍｇ／ｃｍ２以上、２５ｍｇ／ｃｍ２以上、３０ｍｇ／ｃｍ２以上、の各範囲が挙げられる。
　また、本発明のニッケル金属水素化物電池において、（ｃ）正極活物質層の密度は２．５ｇ／ｃｍ３以上である。本発明のニッケル金属水素化物電池において、正極活物質層の密度に好ましい上限値はないが、強いて挙げるとすると、３．０ｇ／ｃｍ３以下、２．８ｇ／ｃｍ３以下、２．７ｇ／ｃｍ３以下、の各範囲が挙げられる。
　本発明のニッケル金属水素化物電池において、（ｄ）正極活物質層に作用する面圧は０．２～１．５ＭＰａの範囲内である。正極活物質層に作用する面圧の好ましい範囲としては、０．２５～１．０ＭＰａ、０．３～０．７５ＭＰａ、０．４～０．６ＭＰａ、の各範囲が挙げられる。
　＜負極活物質層＞
　負極活物質層は、第２集電箔の一方の面に形成される。第２集電箔は、第１集電箔とは別個の集電箔を意味し、第１集電箔と異なる材料や厚さであっても良いが、電池を設計する都合上、第１集電箔と同じものであるのが好ましい。
　負極活物質層は、水素吸蔵合金、並びに必要に応じて負極添加剤、結着剤及び導電助剤を含む。なお、結着剤及び導電助剤については既述したとおりである。
　水素吸蔵合金は負極活物質であり、そのまま用いても良いし、導電性のメッキを施して用いても良い。以下、特に断りのない場合、水素吸蔵合金そのもの、及び、導電性のメッキを施した水素吸蔵合金を総称して単に水素吸蔵合金と称する。
　水素吸蔵合金とは、基本的に、容易に水素と反応するものの、水素の放出能力に劣る金属Ａと、水素と反応しにくいものの、水素の放出能力に優れる金属Ｂとの合金である。Ａとしては、Ｍｇなどの第２族元素、Ｓｃ、ランタノイドなどの第３族元素、Ｔｉ、Ｚｒなどの第４族元素、Ｖ、Ｔａなどの第５族元素、複数の希土類元素を含有するミッシュメタル（以下、Ｍｍと略すことがある。）、Ｐｄなどを例示できる。また、Ｂとしては、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｍｎ、Ｚｎ、Ａｌなどを例示できる。
　具体的な水素吸蔵合金として、六方晶ＣａＣｕ５型結晶構造を示すＡＢ５型、六方晶ＭｇＺｎ２型若しくは立方晶ＭｇＣｕ２型結晶構造を示すＡＢ２型、立方晶ＣｓＣｌ型結晶構造を示すＡＢ型、六方晶Ｍｇ２Ｎｉ型結晶構造を示すＡ２Ｂ型、体心立方晶構造を示す固溶体型、並びに、ＡＢ５型及びＡＢ２型の結晶構造が組み合わされたＡＢ３型、Ａ２Ｂ７型及びＡ５Ｂ１９型のものを例示できる。水素吸蔵合金は、以上の結晶構造のうち、１種類を有するものでもよいし、また、以上の結晶構造の複数を有するものでもよい。
　ＡＢ５型水素吸蔵合金として、ＬａＮｉ５、ＣａＣｕ５、ＭｍＮｉ５を例示できる。ＡＢ２型水素吸蔵合金として、ＭｇＺｎ２、ＺｒＮｉ２、ＺｒＣｒ２を例示できる。ＡＢ型水素吸蔵合金として、ＴｉＦｅ、ＴｉＣｏを例示できる。Ａ２Ｂ型水素吸蔵合金として、Ｍｇ２Ｎｉ、Ｍｇ２Ｃｕを例示できる。固溶体型水素吸蔵合金として、Ｔｉ－Ｖ、Ｖ－Ｎｂ、Ｔｉ－Ｃｒを例示できる。ＡＢ３型水素吸蔵合金として、ＣｅＮｉ３を例示できる。Ａ２Ｂ７型水素吸蔵合金として、Ｃｅ２Ｎｉ７を例示できる。Ａ５Ｂ１９型水素吸蔵合金として、Ｃｅ５Ｃｏ１９、Ｐｒ５Ｃｏ１９を例示できる。上記の各結晶構造において、一部の金属を、他の１種類若しくは複数種類の金属又は元素で置換してもよい。
　また、ニッケル金属水素化物電池用の負極活物質として、希土類－Ｍｇ－Ｎｉ系の水素吸蔵合金が知られている。この種の水素吸蔵合金は、希土類元素、Ｍｇ及びＮｉを含むものであり、Ａ２Ｂ７型の水素吸蔵合金、Ａ５Ｂ１９型の水素吸蔵合金、ＡＢ３型の水素吸蔵合金と呼ばれるものの総称である。
　当該希土類－Ｍｇ－Ｎｉ系の水素吸蔵合金における希土類元素としては、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕを例示できる。当該水素吸蔵合金には、その他の金属元素が存在してもよく、その他の金属元素として、Ｍｎ、Ｆｅ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｐｔ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｖ、Ｔａを例示できる。当該希土類－Ｍｇ－Ｎｉ系の水素吸蔵合金としては、Ｎｉを６０～７０質量％で含有する水素吸蔵合金が好ましい。
　水素吸蔵合金は、粉砕して、一定程度の粒子径に調製した粉末状のものが好ましい。水素吸蔵合金の平均粒子径としては１～１００μｍの範囲内が好ましく、３～７０μｍの範囲内がより好ましく、５～５０μｍの範囲内がさらに好ましく、５～３０μｍの範囲内が特に好ましく、５～１５μｍの範囲内が最も好ましい。
　負極活物質層には、負極活物質が負極活物質層全体の質量に対して、８５～９９質量％で含まれるのが好ましく、９０～９８質量％で含まれるのがより好ましい。
　負極添加剤は、ニッケル金属水素化物電池の電池特性を向上させるために負極活物質層に添加されるものである。負極添加剤としては、ニッケル金属水素化物電池の負極添加剤として用いられるものであれば限定されない。具体的な負極添加剤として、ＣｅＦ３及びＹＦ３などの希土類元素のフッ化物、Ｂｉ２Ｏ３及びＢｉＦ３などのビスマス化合物、Ｉｎ２Ｏ３及びＩｎＦ３などのインジウム化合物、並びに、正極添加剤として例示した化合物を挙げることができる。
　負極活物質層に対する負極添加剤の配合量の好ましい範囲は、負極活物質層全体の質量に対する負極添加剤の質量の比率が０．１～１０質量％となる範囲であるのが好ましく、０．５～５質量％となる範囲であるのがより好ましい。
　＜集電箔＞
　集電箔は、ニッケル金属水素化物電池の放電又は充電の間、電極に電流を流し続けるための化学的に不活性な電子伝導体をいう。集電箔の材料は、使用する活物質すなわち水酸化ニッケル及び／又は水素吸蔵合金に適した電圧に耐え得る金属であれば特に制限はない。集電箔の材料としては、銀、銅、金、アルミニウム、タングステン、コバルト、亜鉛、ニッケル、鉄、白金、錫、インジウム、チタン、ルテニウム、タンタル、クロム、モリブデンから選ばれる少なくとも一種、並びにステンレス鋼などの金属材料を例示することができる。集電箔としては上記の材料を箔状にしたものを用いても良いし、当該箔を公知の保護層で被覆したものや、当該箔の表面を公知の方法で処理したものを用いても良い。集電箔の材料としては、ニッケル、又は、ニッケルメッキを施した金属材料が好ましい。
　なお、本発明でいう箔状とは、表面が平坦面となった平たい形状を指し、所謂シート状、フィルム状、平板状等の形態を含む概念である。集電箔の厚みは１μｍ～１００μｍの範囲内であることが好ましい。集電箔の幅及び長さは、集電箔の厚みよりも大きく、集電箔の厚みの１０倍以上であるのが好ましく、１００倍以上であるのがより好ましい。なお、本発明のニッケル金属水素化物電池における集電箔は、多孔質集電体とは異なり、細孔を有さないものとする。
　＜セパレータ＞
　セパレータは、正極活物質層と負極活物質層とを隔離して、両極の接触による短絡を防止しつつ、電解液の貯留空間及び通路を提供するものである。セパレータとしては、公知のものを採用すればよく、ポリテトラフルオロエチレン、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリイミド、ポリアミド、ポリアラミド（Ａｒｏｍａｔｉｃ　ｐｏｌｙａｍｉｄｅ）、ポリエステル、ポリアクリロニトリル等の合成樹脂、セルロース、アミロース等の多糖類、フィブロイン、ケラチン、リグニン、スベリン等の天然高分子、セラミックスなどの電気絶縁性材料を１種若しくは複数用いた多孔体、不織布、織布などを挙げることができる。また、セパレータは多層構造としてもよい。
　ところで、セパレータの細孔は、ニッケル金属水素化物電池内における各種要素の通過を許容する必要がある。当該要素としては、電解液に含まれる水や水酸化物イオン、ニッケル金属水素化物電池の充放電等で生じたガス等が挙げられる。
　これら各種要素の通過し易さは、セパレータの表面状態や空隙率等に応じて種々に異なると考えられる。そして、セパレータに対する各種要素の通過し易さは、ニッケル金属水素化物電池の電池性能に影響を与え得ると考えられる。このため、ニッケル金属水素化物電池内でのセパレータの性状には好ましい範囲があると考えられる。
　セパレータは、表面に親水化処理が施されていることが好ましい。親水化処理としては、スルホン化処理、コロナ処理、フッ素ガス処理、プラズマ処理を例示できる。ニッケル金属水素化物電池の電解液は、アルカリ水溶液を主成分とするため、セパレータの表面に親水化処理を施すことで、セパレータに対する各種要素の通過し易さが向上する。なお、後述する実施例の欄で説明するように、当該親水化処理はスルホン化処理であるのが好ましい。
　ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率の好ましい範囲としては、６２％を超え７７％未満、６３％以上７６％以下、６４％以上７５％以下、６４％を超え７５％未満、の各範囲が挙げられる。
　セパレータの空隙率とは、セパレータにおいて空隙が占める体積百分率を意味する。ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率としては、実測値を採用しても良いし、計算値を採用しても良い。
　なお、一般に、セパレータはニッケル金属水素化物電池において圧縮された状態となる。したがって、本発明においては、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率とは、使用前のセパレータの空隙率ではなく、圧縮された状態にあるセパレータの空隙率を意味する。
　セパレータの空隙率は、例えば水銀圧入法等の公知の方法によって測定できる。また、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は、例えば、圧縮前のセパレータの空隙率とセパレータの圧縮率とを基に算出することができる。
　本発明のニッケル金属水素化物電池におけるセパレータの単位面積あたりの質量の好ましい範囲としては、４０ｇ／ｍ２未満、３７ｇ／ｍ２以下、３５ｇ／ｍ２以下、３２ｇ／ｍ２以下の各範囲が挙げられる。セパレータの単位面積あたりの質量に特に下限はないが、強いて挙げるとすれば、２０ｇ／ｍ２以上、２５ｇ／ｍ２以上の各範囲が挙げられる。
　なお、本明細書において、セパレータの単位面積あたりの質量とは、セパレータのうち正極活物質層や負極活物質層に接する面の単位面積あたりの、セパレータの質量を意味する。セパレータの厚みとは、当該接する面に垂直な方向におけるセパレータの厚みを意味する。
　本発明のニッケル金属水素化物電池におけるセパレータの圧縮率の好ましい範囲としては、２％を超え４１％未満、３％以上３７％以下、１０％以上３０％以下、１５％以上２５％以下、の各範囲が挙げられる。なお、当該圧縮率は、圧縮前のセパレータの厚さを基準とした、セパレータの圧縮量（厚さ）の百分率であり、１００－１００×（圧縮後のセパレータの厚み／圧縮前のセパレータの厚み）で表される。
　本発明のニッケル金属水素化物電池におけるセパレータの厚みの好ましい範囲としては、８５μｍを超え１６０μｍ未満、９０μｍ以上１５７μｍ以下、９１μｍ以上１５５μｍ以下、１１０μｍ以上１２０μｍ以下、の各範囲が挙げられる。なお、ここでいうセパレータの厚みとは、ニッケル金属水素化物電池において圧縮状態にあるセパレータの厚みを意味する。
　セパレータは多孔体であり、比較的変形し易い。このため、セパレータの厚みは、圧縮状態にある厚み、すなわち、ニッケル金属水素化物電池内における厚みで表現するのが適当である。
　なお、本発明のニッケル金属水素化物電池におけるセパレータとしては、ポリプロピレンやポリエチレン等のポリオレフィンの繊維を材料とした不織布を用いるのが好ましい。これは以下の理由による。
　不織布のセパレータにおいては、空隙率以外にも、繊維径等の、セパレータに対する各種要素の通過し易さに影響を及ぼし得る要素がある。
　本発明の発明者は、多種多様なセパレータを用いてニッケル金属水素化物電池を製造し、その性能を実際に評価した。その結果、ポリオレフィンの繊維を材料とした不織布をセパレータとして用いる場合、本発明のニッケル金属水素化物電池の電池性能に影響を及ぼすセパレータの要素として、ほぼ空隙率のみを考慮すれば足ることを見出した。すなわち、本発明のニッケル金属水素化物電池にこの種のセパレータを用いる場合には、電池設計を容易に行い得る利点がある。そしてこの点において、ポリオレフィンの繊維を材料とした不織布は、本発明のニッケル金属水素化物電池用のセパレータとして適しているといえる。
　更に、本発明の発明者は、セパレータに関する検討を重ねた結果、セパレータとしては上記ポリオレフィンの繊維を材料とした不織布をスルホン化処理したものを用いるのが好ましいことを見出した。詳細は実施例の欄で説明するが、当該セパレータを用いることで本発明のニッケル金属水素化物電池の放電抵抗が低減する。
　＜電極＞
　本発明のニッケル金属水素化物電池において、第１集電箔の一方の面には正極活物質層が形成され、第２集電箔の一方の面には負極活物質層が形成される。第１集電箔の他方の面には活物質層が形成されても良いし、形成されなくても良い。同様に、第２集電箔の他方の面には活物質層が形成されても良いし、形成されなくても良い。
　換言すると、本発明のニッケル金属水素化物電池において、第１集電箔の他方の面に形成される活物質層は、正極活物質層であっても良いし、負極活物質層であっても良いし、当該他方の面には活物質層が形成されなくても良い。同様に、第２集電箔の他方の面に形成される活物質層は、負極活物質層であっても良いし正極活物質層であっても良いし、当該他方の面には活物質層が形成されなくても良い。
　つまり本発明のニッケル金属水素化物電池において、第１集電箔は、片面塗工型の正極を構成しても良いし、両面塗工型の正極を構成しても良いし、双極型電極を構成しても良い。また、第２集電箔は片面塗工型の負極を構成しても良いし、両面塗工型の負極を構成しても良いし、双極型電極を構成しても良い。
　以下、必要に応じて、第１集電箔の上記他方の面に形成される負極活物質層を第２の負極活物質層と称し、第２集電箔の上記一方の面に形成される負極活物質層と区別する。また、必要に応じて、第２集電箔の他方の面に形成される正極活物質層を第２の正極活物質層と称し、第１集電箔の上記一方の面に形成される正極活物質層と区別する。
　また、必要に応じて、本発明のニッケル金属水素化物電池において、第１集電箔が正極を構成し第２集電箔が負極を構成する態様を第１態様と称し、第１集電箔及び第２集電箔が各々双極型電極を構成する態様を第２態様と称する。
　第１態様において、ニッケル金属水素化物電池を構成する各層は、第１集電箔、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、第２集電箔の順に積層され、積層体を構成する。これを第１態様における最小の構成単位とする。既述したように、第１集電箔の他方の面つまり正極活物質層が形成されていない面には、活物質層を形成しなくても良いし、又は、正極活物質層を形成しても良い。同様に、第２集電箔の他方の面つまり負極活物質層が形成されていない面には、活物質層を形成しなくても良いし、又は、負極活物質層を形成しても良い。
　第１態様における各層の積層体は、上記の最小単位を含めば良く、例えば図１に示すように、正極活物質層１１、第１集電箔１０、正極活物質層１１、セパレータ５０、負極活物質層２１、第２集電箔２０、負極活物質層２１、セパレータ５０、正極活物質層１１、第１集電箔１０、正極活物質層１１…等と当該第１態様の最小の構成単位を繰り返しても良い。
　第１態様においては、このうち、正極活物質層１１、第１集電箔１０及び正極活物質層１１が積層された部分が正極１を構成する。また、負極活物質層２１、第２集電箔２０及び負極活物質層２１が積層された部分が負極２を構成する。
　なお、上記積層体の先頭又は末端は、活物質層であっても良いし、集電箔であっても良い。つまり、第１態様における各層の積層体は、片面塗工型の正極及び片面塗工型の負極のみで構成しても良いし、両面塗工型の正極及び両面塗工型の負極のみで構成しても良いし、両面塗工型の正極、両面塗工型の負極、片面塗工型の正極及び片面塗工型の負極から選択した複数の電極で構成しても良い。
　第２態様においては、ニッケル金属水素化物電池を構成する各層は、第２の負極活物質層、第１集電箔、正極活物質層、セパレータ、負極活物質層、第２集電箔、第２の正極活物質層、の順に積層され、積層体を構成する。これを第２態様における最小の構成単位とする。
　第２態様における各層の積層体は、上記の最小単位を含めば良く、例えば図２に示すように、第２の負極活物質層２２、第１集電箔１０、正極活物質層１１、セパレータ５０、負極活物質層２１、第２集電箔２０、第２の正極活物質層１２、セパレータ５０、第２の負極活物質層２２、第１集電箔１０、正極活物質層１１…等と、当該第２態様の最小の構成単位を繰り返しても良い。
　第２態様においては、このうち、第２の負極活物質層２２、第１集電箔１０及び正極活物質層１１が積層された部分、及び、負極活物質層２１、第２集電箔２０、第２の正極活物質層１２が積層された部分、が各々双極型電極３を構成する。
　なお、上記積層体の先頭又は末端は、活物質層であっても良いし、集電箔であっても良い。つまり、第２態様における各層の積層体は、複数の双極型電極のみで構成しても良いし、複数の双極型電極に加えて片面塗工型の正極及び片面塗工型の負極の少なくとも一方で構成しても良い。
　本発明のニッケル金属水素化物電池は、双極型電極を有するニッケル金属水素化物電池として好適である。本発明のニッケル金属水素化物電池は、既述したように集電箔塗工型のニッケル金属水素化物電池であるため、多孔質集電体型のニッケル金属水素化物電池とは異なり、集電箔を境界として正極活物質層及び負極活物質層が物理的に区画される。このため、同じ集電箔の一方の面に正極活物質層を形成し、他方の面に負極活物質層を形成する、双極型電極の製造を容易に行い得る。
　＜その他＞
　集電箔の表面に活物質層を形成させるには、ロールコート法、ダイコート法、ディップコート法、ドクターブレード法、スプレーコート法、カーテンコート法などの従来から公知の方法を用いて、集電箔の表面に活物質を塗布すればよい。具体的には、活物質、溶剤、並びに必要に応じて結着剤、導電助剤及び添加剤を混合してスラリーにしてから、当該スラリーを集電箔の表面に塗布後、乾燥する。溶剤としては、Ｎ－メチル－２－ピロリドン、メタノール、メチルイソブチルケトン、水を例示できる。電極密度を高めるべく、乾燥後のものを圧縮しても良い。
　電解液はアルカリ金属の水酸化物が溶解した水溶液である。アルカリ金属の水酸化物としては、水酸化リチウム、水酸化ナトリウム、水酸化カリウムを例示できる。電解液には、１種類のアルカリ金属の水酸化物を含んでいてもよいし、複数種類のアルカリ金属の水酸化物を含んでいてもよい。電解液における、アルカリ金属の水酸化物の濃度としては、２～１０ｍｏｌ／Ｌが好ましく、３～９ｍｏｌ／Ｌがより好ましく、４～８ｍｏｌ／Ｌがさらに好ましい。
　電解液にアルカリ金属の水酸化物として水酸化リチウムのみを用いる場合には、水酸化リチウムの濃度としては、１．５～５ｍｏｌ／Ｌが好ましく、２～５ｍｏｌ／Ｌがより好ましく、３～５ｍｏｌ／Ｌがさらに好ましい。電解液にアルカリ金属の水酸化物として水酸化ナトリウムのみを用いる場合には、水酸化ナトリウムの濃度としては、１．５～１５ｍｏｌ／Ｌが好ましく、３～１０ｍｏｌ／Ｌがより好ましく、４～８ｍｏｌ／Ｌがさらに好ましい。電解液にアルカリ金属の水酸化物として水酸化カリウムのみを用いる場合には、水酸化カリウムの濃度としては、１．５～１５ｍｏｌ／Ｌが好ましく、３～１０ｍｏｌ／Ｌがより好ましく、４～８ｍｏｌ／Ｌがさらに好ましい。
　電解液には、ニッケル金属水素化物電池用電解液に採用される公知の添加剤が添加されていてもよい。
　本発明のニッケル金属水素化物電池の具体的な製造方法について述べる。
　正極、負極又は双極型電極に形成されている正極活物質層と負極活物質層との間に、セパレータを挟装させ電極体とする。集電箔から外部に通ずる端子までを、集電用リード等を用いて接続した後に、電極体に電解液を加えてニッケル金属水素化物電池とする。
　本発明のニッケル金属水素化物電池の形状は特に限定されるものでなく、角型、円筒型、コイン型、ラミネート型等、種々の形状を採用することができる。
　本発明のニッケル金属水素化物電池は、車両に搭載してもよい。車両は、その動力源の全部あるいは一部にニッケル金属水素化物電池による電気エネルギーを使用している車両であればよく、例えば、電気車両、ハイブリッド車両などであるとよい。車両にニッケル金属水素化物電池を搭載する場合には、ニッケル金属水素化物電池を複数直列に接続して組電池とするとよい。ニッケル金属水素化物電池を搭載する機器としては、車両以外にも、パーソナルコンピュータ、携帯通信機器など、電池で駆動される各種の家電製品、オフィス機器、産業機器などが挙げられる。さらに、本発明のニッケル金属水素化物電池は、風力発電、太陽光発電、水力発電その他電力系統の蓄電装置及び電力平滑化装置、船舶等の動力及び／又は補機類の電力供給源、航空機、宇宙船等の動力及び／又は補機類の電力供給源、電気を動力源に用いない車両の補助用電源、移動式の家庭用ロボットの電源、システムバックアップ用電源、無停電電源装置の電源、電動車両用充電ステーションなどにおいて充電に必要な電力を一時蓄える蓄電装置に用いてもよい。
　以上、本発明の実施形態を説明したが、本発明は、上記実施形態に限定されるものではない。本発明の要旨を逸脱しない範囲において、当業者が行い得る変更、改良等を施した種々の形態にて実施することができる。
　以下に、実施例及び比較例を示し、本発明をより具体的に説明する。なお、本発明は、これらの実施例によって限定されるものではない。
　＜ニッケル金属水素化物電池の製造＞
　（実施例１）
　〔正極材料〕
　ニッケル、コバルト、亜鉛のモル比が９４．５、４．５、１．１になるように硫酸ニッケル、硫酸コバルト及び硫酸亜鉛を秤量し、これらを、アンモニウムイオンを含む水酸化ナトリウム水溶液に加えた。この混合液を攪拌し、かつ、ｐＨを１３～１４に維持しつつ、水酸化ナトリウム水溶液を徐々に追加した。混合液中に析出した粒子を水で洗浄した後、脱水、乾燥することで正極活物質粒子を得た。当該正極活物質粒子は、水酸化ニッケルを主体とし、コバルト及び亜鉛がドープされたものである。
　乾燥後の正極活物質粒子をアンモニア水溶液中に投入し、その反応中のｐＨを９～１０に維持しながら硫酸コバルト水溶液を加えた。これにより、正極活物質粒子を核として、この核の表面に析出物による層が形成された粒子を得た。当該析出物は水酸化コバルトと考えられる。ついで、この粒子を酸素を含む高温空気中に対流させ、水酸化ナトリウム水溶液及び水酸化リチウム水溶液を噴霧して、加熱処理を施した。これにより、正極活物質粒子の表面の水酸化コバルトが、導電性の高いオキシ水酸化コバルトとなるとともに、オキシ水酸化コバルトの層中にナトリウム及びリチウムが取り込まれ、ナトリウム及びリチウムを含有したコバルト化合物からなるコート層が形成されると考えられる。加熱処理後の粒子を濾取し、水洗いしたのち、６０℃で乾燥させて、実施例１の正極材料とした。
　リチウム及びコバルト含有量の分析を、実施例１の正極材料を溶解した溶液を用いた原子吸光法で行ったところ、実施例１の正極材料におけるリチウム含有量は概ね０．１質量％程度であり、コバルト含有量は概ね３．７質量％程度であった。ナトリウム含有量は概ね０．３質量％程度であった。
　〔負極活物質〕
　希土類－Ｍｇ－Ｎｉ系の水素吸蔵合金として、（Ｌａ，Ｓｍ，Ｍｇ，Ｚｒ）１．０（Ｎｉ，Ａｌ）３．６で表されるＡ２Ｂ７水素吸蔵合金を用いた。ＩＣＰ－ＡＥＳにより分析した当該水素吸蔵合金のＮｉ含量は６２質量％であった。
　〔負極活物質の細粉砕工程〕
　ポリビニルアルコールの水溶液を混合機に入れ、これに水素吸蔵合金の粗粉末を入れて混合した。混合物中の水素吸蔵合金の量は、混合物の固形分濃度が１０質量％となる量であった。また、混合物中のポリビニルアルコールの量は、水素吸蔵合金の０．５質量％であった。
　混合物を大気中でビーズミルに移し、当該ビーズミル中で混合して、水と水素吸蔵合金の細粉末とを含む粉砕生成物を得た。ビーズミルのビーズとしてはジルコニア製のものを用いた。ビーズミルを通過した水素吸蔵合金及び水は、循環用配管を経由して混合機に輸送され、再度ビーズミルに戻された。つまり、水素吸蔵合金及び水はビーズミルと混合機との間を循環し、水素吸蔵合金は繰り返しビーズミルにより粉砕された。以上の工程により得られた粉砕生成物は、水と、水素吸蔵合金粉末と、を含む。粉砕後の水素吸蔵合金粉末の平均粒子径は７μｍであった。この粉砕生成物を濾別して、水素吸蔵合金粉末と少量の水とを含む粉砕濾過生成物を得た。当該粉砕濾過生成物を以下のアルカリ処理工程に供した。
　〔負極活物質のアルカリ処理工程〕
Ａ）工程
　第１アルカリ水溶液として、水酸化ナトリウムを４０質量％で含有する水酸化ナトリウム水溶液を準備した。撹拌条件下、第１アルカリ水溶液５０質量部に、上記の粉砕濾過生成物５０質量部を加えて懸濁液とした。この懸濁液を９０℃に加熱して１時間保持し、その後、室温に冷却した。
Ｂ）工程
　第２アルカリ水溶液として、水酸化ナトリウムを０．４質量％で含有する水酸化ナトリウム水溶液を準備した。Ａ）工程終了後の懸濁液を吸引濾過して、第１アルカリ水溶液から水素吸蔵合金を分離した。吸引濾過を継続した状態で、水素吸蔵合金の上から第２アルカリ水溶液５０質量部を注ぎ、水素吸蔵合金を洗浄した 。
Ｃ）工程
　Ｂ）工程の吸引濾過を継続した状態で、水素吸蔵合金の上から水３００質量部を注ぎ、水素吸蔵合金を水洗した。水洗後の濾過物全量に、５質量％の過酸化水素水を５０質量部加えて２０分間撹拌した。その後に吸引濾過を行い、水素吸蔵合金の上から水３００質量部を注ぎ、水素吸蔵合金を水洗した。この濾過後の水素吸蔵合金を実施例１の負極活物質として、以下のニッケル金属水素化物電池の製造に用いた。
　〔ニッケル金属水素化物電池〕
　以下のとおり、実施例１のニッケル金属水素化物電池を製造した。
　正極活物質として実施例１の正極材料を９５質量部、導電助剤としてコバルト粉末を１質量部、結着剤としてスチレンブタジエンゴムを２質量部、結着剤としてカルボキシメチルセルロースを１質量部、正極添加剤としてＹ２Ｏ３を１質量部、及び適量のイオン交換水を混合して、正極合材スラリーを製造した。
　第１集電箔として厚み５０μｍのニッケル箔を準備した。このニッケル箔の一方の面に、上記正極合材スラリーを膜状に塗布した。正極合材スラリーが塗布されたニッケル箔を乾燥して水を除去し、その後、ニッケル箔をプレスして、第１集電箔の一方の面に正極活物質層が形成された片面塗工型の正極を製造した。同様の方法で、第１集電箔の一方の面と他方の面とに各々正極活物質層が形成された両面塗工型の正極を製造した。
　片面塗工型の正極及び両面塗工型の正極における活物質層の目付量は４５ｍｇ／ｃｍ２であり、正極活物質層の密度は２．５ｇ／ｃｍ３であった。
　なお、当該正極活物質層の目付量は、第１集電箔に形成した正極活物質層の乾燥及びプレス後の面積と質量とを基に算出した値である。当該面積は、正極活物質層のうち第１集電箔に接する面の面積である。正極活物質層の密度は、第１集電箔における正極活物質層の目付量と厚さとを基に算出した値である。両面塗工型の正極については、上記一方の面に形成した正極活物質層、及び、上記他方の面に形成した正極活物質層は同じであり、上記の正極活物質層の目付量及び密度は、各々の正極活物質層についての目付量及び密度を意味する。
　実施例１の負極活物質を９８質量部、結着剤としてスチレンブタジエンゴムを１質量部、結着剤としてカルボキシメチルセルロースを１質量部、及び、適量のイオン交換水を混合して、負極合材スラリーを製造した。第２集電箔として厚み５０μｍのニッケル箔を準備した。このニッケル箔の一方の面に、上記負極合材スラリーを膜状に塗布した。負極合材スラリーが塗布されたニッケル箔を乾燥して水を除去し、その後、ニッケル箔をプレスして、第２集電箔の一方の面に負極活物質層が形成された片面塗工型の負極を製造した。同様の方法で、第２集電箔の一方の面と他方の面とに各々負極活物質層が形成された両面塗工型の負極を製造した。
　電解液として、水酸化カリウムの濃度が５．５ｍｏｌ／Ｌであり、水酸化ナトリウムの濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌであり、水酸化リチウムの濃度が０．５ｍｏｌ／Ｌである水溶液を準備した。
　セパレータとして、スルホン化処理が施されたポリオレフィン繊維製の不織布を準備した。当該セパレータの単位面積あたりの質量は３０ｇ／ｍ２であった。
　正極と負極とでセパレータを挟持し、電極体とした。
　詳しくは、片面塗工型の正極における正極活物質層と両面塗工型の負極における一方の負極活物質層とで第１のセパレータを挟持し、当該両面塗工型の負極における他方の負極活物質層と両面塗工型の正極における一方の正極活物質層とで第２のセパレータを挟持し、当該両面塗工型の正極における他方の正極活物質層と片面塗工型の負極における負極活物質層とで第３のセパレータを挟持して、電極体とした。第１のセパレータ、第２のセパレータ及び第３のセパレータは同じものである。樹脂製の筐体に、電極体を配置して、さらに上記電解液を注入し、筐体を密閉して締結することで、実施例１のニッケル金属水素化物電池を製造した。
　なお、上記の締結により実施例１のニッケル金属水素化物電池に加えた締結力、具体的には、実施例１のニッケル金属水素化物電池が受けた面圧は、０．５ＭＰａであった。したがって、実施例１のニッケル金属水素化物電池における各構成要素、すなわち、各々の正極活物質層、セパレータ、負極活物質層等にもまた同じ大きさの面圧が作用するとみなし得る。以下、正極活物質層に作用する面圧とは、電池の組立時及び組立後の締結力、すなわち、締結することによってニッケル金属水素化物電池に作用する面圧を意味する。
　なお、当該ニッケル金属水素化物電池に作用する面圧は、各セパレータの厚みが１１５μｍとなり、セパレータの圧縮率が２０％となる大きさであり、これから算出されるニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は７２％であった。当該セパレータの厚みは、未使用のセパレータに、上記の面圧を作用させ圧縮して測定した値である。また、セパレータの圧縮率は、既述した式に基づいて、未使用のセパレータの厚みと圧縮後のセパレータの厚みとを基に算出した値である。以下、セパレータの厚みとは上記の方法で測定した値を意味し、セパレータの圧縮率とは上記の方法で算出した値を意味する。
　（実施例２）
　実施例２のニッケル金属水素化物電池は、正極活物質層の目付量、正極活物質層の密度、正極活物質層に作用した面圧、及びセパレータの単位面積あたりの質量、並びにニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚み、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率、及びニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率において、実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。
　実施例２のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は３０ｍｇ／ｃｍ２であり、正極活物質層の密度は２．７ｇ／ｃｍ３であり、正極活物質層に作用した面圧は０．２ＭＰａであり、セパレータの単位面積あたりの質量は３５ｇ／ｍ２であった。また、実施例２において、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚みは１５５μｍであり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率は３％であり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は７５％であった。
　実施例２のニッケル金属水素化物電池における各種電池構成要素の構造的特性を後述する表１に示す。なお、表１には、他の実施例及び比較例のニッケル金属水素化物電池における当該構造的特性も併記する。
　（実施例３）
　実施例３のニッケル金属水素化物電池は、正極活物質層の目付量、及び正極活物質層の密度において、実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。
　実施例３のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は３０ｍｇ／ｃｍ２であり、正極活物質層の密度は２．７ｇ／ｃｍ３であった。
　（実施例４）
　実施例４のニッケル金属水素化物電池は、正極活物質層の目付量、正極活物質層の密度、及び正極活物質層に作用した面圧、並びにニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚み、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率、及びニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率において、実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。
　実施例４のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は３０ｍｇ／ｃｍ２であり、正極活物質層の密度は２．７ｇ／ｃｍ３であり、正極活物質層に作用した面圧は１．５ＭＰａであった。また、実施例４において、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚みは９１μｍであり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率は３７％であり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は６４％であった。
　（比較例１）
　比較例１のニッケル金属水素化物電池は、正極活物質層の目付量において実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。
　比較例１のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は５０ｍｇ／ｃｍ２であった。
　（比較例２）
　比較例２のニッケル金属水素化物電池は、正極材料のコート層がリチウムを含まないこと及び正極活物質層の目付量において実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。比較例２のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は３０ｍｇ／ｃｍ２であった。以下、比較例２のニッケル金属水素化物電池における正極材料の製造方法を説明する。
　〔正極材料〕
　実施例１と同じ正極活物質粒子を、乾燥後、アンモニア水溶液中に投入し、その反応中のｐＨを９～１０に維持しながら硫酸コバルト水溶液を加えた。ついで、この粒子を酸素を含む高温空気中に対流させて加熱処理を施した。加熱処理後の粒子を濾取し、水洗いしたのち、６０℃で乾燥させて、比較例２の正極材料とした。
　当該比較例２の正極材料を用い、正極活物質層の目付量以外は実施例１と同様に、比較例２のニッケル金属水素化物電池を製造した。
　（比較例３）
　比較例３のニッケル金属水素化物電池は、正極活物質層の目付量及び正極活物質層の密度において実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。
　比較例１のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は３０ｍｇ／ｃｍ２であり、正極活物質層の密度は２．０ｇ／ｃｍ３であった。
　（比較例４）
　比較例４のニッケル金属水素化物電池は、正極活物質層の目付量、正極活物質層の密度、及びセパレータの単位面積あたりの質量、並びにニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚み及びニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率において、実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。
　比較例４のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は３０ｍｇ／ｃｍ２であり、正極活物質層の密度は２．７ｇ／ｃｍ３であり、セパレータの単位面積あたりの質量は４０ｇ／ｍ２であった。また、比較例４において、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚みは１３８μｍであり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は６８％であった。
　（比較例５）
　比較例５のニッケル金属水素化物電池は、正極活物質層の目付量、正極活物質層の密度、及び正極活物質層に作用した面圧、並びにニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚み、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率及びニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率において、実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。
　比較例５のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は３０ｍｇ／ｃｍ２であり、正極活物質層の密度は２．７ｇ／ｃｍ３であり、ニッケル金属水素化物電池に作用した面圧、すなわち、正極活物質層やセパレータに作用した面圧は０．１ＭＰａであった。また、比較例５において、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚みは１４１μｍであり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率は２％であり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は７７％であった。
　（比較例６）
　比較例６のニッケル金属水素化物電池は、正極活物質層の目付量、正極活物質層の密度、及び正極活物質層に作用した面圧、並びにニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚み、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率及びニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率において、実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。
　比較例６のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は３０ｍｇ／ｃｍ２であり、正極活物質層の密度は２．７ｇ／ｃｍ３であり、ニッケル金属水素化物電池に作用した面圧、すなわち、正極活物質層やセパレータに作用した面圧は２．０ＭＰａであった。また、比較例６において、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚みは８５μｍであり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率は４１％であり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は６２％であった。
　（比較例７）
　比較例７のニッケル金属水素化物電池は、セパレータとしてスルホン化処理されたものでなくフッ素ガス処理されたものを用いたものである。その他、比較例７のニッケル金属水素化物電池は、正極活物質層の目付量、正極活物質層の密度、並びにニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚み、及びニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率において、実施例１のニッケル金属水素化物電池と異なる。
　比較例７のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層の目付量は３０ｍｇ／ｃｍ２であり、正極活物質層の密度は２．７ｇ／ｃｍ３であった。また、比較例７において、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚みは１１３μｍであり、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は７１％であった。
　（実施例５）
　実施例５のニッケル金属水素化物電池は、双極型電極を用いたこと以外は実施例３のニッケル金属水素化物電池と概略同じである。
　具体的には、実施例５のニッケル金属水素化物電池では、電極として、第１の双極型電極、第２の双極型電極、片面塗工型の正極、及び片面塗工型の負極を用いた。このうち片面塗工型の正極及び片面塗工型の負極は、実施例３で用いたものと同様である。
　第１の双極型電極は、実施例３で用いたものと同様の片面塗工型の正極における第１集電箔の他方の面に、更に、第２の負極活物質層を形成したものである。第２の双極型電極は、実施例３で用いたものと同様の片面塗工型の負極における第２集電箔の他方の面に、更に、第２の正極活物質層を形成したものである。第２の負極活物質層と負極活物質層とは同様であり、第２の正極活物質層と正極活物質層ともまた同様である。
　第１の双極型電極、第２の双極型電極、片面塗工型の正極、及び片面塗工型の負極を用いて電極体を製作した。
　詳しくは、片面塗工型の正極における正極活物質層と、第１の双極型電極における第２の負極活物質層とで、第１のセパレータを挟んだ。また、当該第１の双極型電極における正極活物質層と、第２の双極型電極における負極活物質層とで第２のセパレータを挟んだ。更に、当該第２の双極型電極における第２の正極活物質層と片面塗工型の負極における負極活物質層とで第３のセパレータを挟んだ。第１のセパレータ、第２のセパレータ及び第３のセパレータは同じものである。
　このようにして得られた電極体を樹脂製の筐体に配置し、さらに上記電解液を注入し、筐体を密閉して締結することで、実施例５のニッケル金属水素化物電池を製造した。
　実施例５のニッケル金属水素化物電池においては、正極活物質層に作用する面圧、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚み、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率及びニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率も実施例３と同じであった。
　（比較例８）
　比較例８のニッケル金属水素化物は、双極型電極を用いたこと以外は比較例２のニッケル金属水素化物電池と概略同じものである。
　比較例８のニッケル金属水素化物電池においても、実施例５と同様に、第１の双極型電極、第２の双極型電極、片面塗工型の正極、及び片面塗工型の負極を用いた。このうち片面塗工型の正極及び片面塗工型の負極は比較例２で用いたものと同様であり、第１の双極型電極は、比較例２で用いたものと同様の片面塗工型の正極における第１集電箔の他方の面に、更に、第２の負極活物質層を形成したものである。第２の双極型電極は、比較例２で用いたものと同様の片面塗工型の負極における第２集電箔の他方の面に、更に、第２の正極活物質層を形成したものである。第２の負極活物質層及び負極活物質層は、比較例２のニッケル金属水素化物電池における負極活物質層と同様であり、第２の正極活物質層及び正極活物質層は比較例２のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層と同様である。
　実施例５と同様に、上記の第１の双極型電極、第２の双極型電極，片面塗工型の正極及び片面塗工型の負極を、第１のセパレータ、第２のセパレータ及び第３のセパレータとともに、組み立てて電極体とし、当該電極体を配置した筐体に電解液を加え、筐体を密閉及び締結することで、比較例８のニッケル金属水素化物電池を得た。
　比較例８のニッケル金属水素化物電池において、正極活物質層に作用する面圧、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚み、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率及びニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は比較例２と同じであった。
　（比較例９）
　比較例９のニッケル金属水素化物電池は、双極型電極を用いたこと以外は比較例５のニッケル金属水素化物電池と概略同じものである。
　比較例９のニッケル金属水素化物電池においても、実施例５のニッケル金属水素化物電池と同様に、第１の双極型電極、第２の双極型電極、片面塗工型の正極、及び片面塗工型の負極を用いた。このうち片面塗工型の正極及び片面塗工型の負極は、比較例５で用いたものと同様である。第１の双極型電極は、比較例５で用いたものと同様の片面塗工型の正極における第１集電箔の他方の面に、更に、第２の負極活物質層を形成したものである。第２の双極型電極は、比較例５で用いたものと同様の片面塗工型の負極における第２集電箔の他方の面に、更に、第２の正極活物質層を形成したものである。第２の負極活物質層及び負極活物質層は、比較例５のニッケル金属水素化物電池における負極活物質層と同様であり、第２の正極活物質層及び正極活物質層は比較例５のニッケル金属水素化物電池における正極活物質層と同様である。
　実施例５と同様に、上記の第１の双極型電極、第２の双極型電極，片面塗工型の正極及び片面塗工型の負極を、第１のセパレータ、第２のセパレータ及び第３のセパレータとともに、組み立てて電極体とし、当該電極体を配置した筐体に電解液を加え、筐体を密閉及び締結することで、比較例９のニッケル金属水素化物電池を得た。
　比較例９のニッケル金属水素化物電池において、正極活物質層に作用する面圧、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの厚み、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの圧縮率及びニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率は比較例５と同じであった。
　＜電池特性の評価＞
　実施例１～実施例５及び比較例１～比較例９のニッケル金属水素化物電池につき、電池特性として、初期のセル抵抗及び耐久後のセル抵抗を測定した。
　〔初期のセル抵抗〕
　各ニッケル金属水素化物電池をＳＯＣ６０％とし、２５℃で、１Ｃで５秒間の放電、１Ｃで５秒間の充電、２Ｃで５秒間の放電、２Ｃで５秒間の充電、５Ｃで５秒間の放電、５Ｃで５秒間の充電、１０Ｃで５秒間の放電及び１０Ｃで５秒間の充電をこの順序で行った。各レート毎の電圧と電流との関係を、放電及び充電による電圧の変化量を縦軸にとり、電流値を横軸にとったグラフにプロットし、当該プロットを基に作成した近似直線の傾きを、初期のセル抵抗とした。以下、当該初期のセル抵抗を初期抵抗と称する。
　〔耐久後のセル抵抗〕
　初期抵抗測定後の実施例１～実施例４及び比較例１～比較例７の各ニッケル金属水素化物電池につき、２５℃、３Ｃ、ＳＯＣが２０～８０％となる範囲で、１０００サイクル充放電を行った。１０００サイクル後に、初期抵抗を測定した方法と同様の方法でセル抵抗を測定し、耐久後のセル抵抗とした。以下、当該耐久後のセル抵抗を耐久後抵抗と称する。
　実施例１～実施例４及び比較例１～比較例７の各ニッケル金属水素化物電池の初期抵抗及び耐久後抵抗を表１に示す。また、実施例５、比較例８及び比較例９の各ニッケル金属水素化物電池の初期抵抗を表２に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
　表１に示すように、実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池は、何れも、コート層にコバルト及びリチウムを含有し、正極活物質層の目付量が４５ｍｇ／ｃｍ２以下であり、正極活物質層の密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、正極活物質層に作用する面圧が０．２～１．５ＭＰａの範囲内であり、初期抵抗及び耐久後抵抗は低い値であった。
　正極活物質層の目付量が５０ｍｇ／ｃｍ２であった比較例１のニッケル金属水素化物電池と、正極活物質層の目付量が４５ｍｇ／ｃｍ２以下であった実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池とを比較すると、実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池は、比較例１のニッケル金属水素化物電池に比べて、初期抵抗及び耐久後抵抗に優れていた。この結果から、ニッケル金属水素化物電池の初期抵抗及び耐久後抵抗には正極活物質層の目付量が関係するといえ、更には、正極活物質層の目付量を４５ｍｇ／ｃｍ２以下とすることで初期抵抗及び耐久後抵抗に優れたニッケル金属水素化物電池が得られるといえる。
　正極材料のコート層にコバルトのみを含有しリチウムを含有しない比較例２のニッケル金属水素化物電池と、正極材料のコート層にコバルト及びリチウムを含有する実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池とを比較すると、実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池は、比較例２のニッケル金属水素化物電池に比べて、初期抵抗及び耐久後抵抗に大きく勝っていた。この結果から、ニッケル金属水素化物電池の初期抵抗及び耐久後抵抗にはコート層の組成が関係するといえ、更には、コート層にコバルト及びリチウムの両方を含有させることで初期抵抗及び耐久後抵抗に優れたニッケル金属水素化物電池が得られるといえる。
　正極活物質層の密度が２．０ｇ／ｃｍ３であった比較例３のニッケル金属水素化物電池と、正極活物質層の密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上であった実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池とを比較すると、実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池は、比較例３のニッケル金属水素化物電池に比べて、初期抵抗及び耐久後抵抗に優れていた。この結果から、ニッケル金属水素化物電池の初期抵抗及び耐久後抵抗には正極活物質層の密度が関係するといえ、更には、正極活物質層の密度を２．５ｇ／ｃｍ３以上とすることで初期抵抗及び耐久後抵抗に優れたニッケル金属水素化物電池が得られるといえる。
　正極活物質層に作用する面圧が０．１ＭＰａであった比較例５のニッケル金属水素化物電池、及び、正極活物質層に作用する面圧が２．０ＭＰａであった比較例６のニッケル金属水素化物電池を、正極活物質層に作用する面圧が０．２～１．５ＭＰａの範囲内であった実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池とを比較すると、実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池は、比較例５のニッケル金属水素化物電池及び比較例６のニッケル金属水素化物電池に比べて、初期抵抗及び耐久後抵抗に優れていた。この結果から、ニッケル金属水素化物電池の初期抵抗及び耐久後抵抗には正極活物質層に作用する面圧が関係するといえ、更には、正極活物質層に作用する面圧を０．２～１．５ＭＰａの範囲内とすることで初期抵抗及び耐久後抵抗に優れたニッケル金属水素化物電池が得られるといえる。
　正極活物質層に作用する面圧を当該大きさとすることで、セパレータを好適な圧縮率となるように圧縮し、セパレータや正極活物質層、負極活物質層に存在するガスを押し出したり、正極活物質層と負極活物質層とを近づけたりすることができ、その結果、セル抵抗が低下するものと推測される。
　セパレータとしてフッ素ガス処理されたポリオレフィン製の不織布を用いた比較例７のニッケル金属水素化物電池と、セパレータとしてスルホン化処理されたポリオレフィン製の不織布を用いた実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池とを比較すると、実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池は、比較例７のニッケル金属水素化物電池に比べて、初期抵抗及び耐久後抵抗に優れていた。この結果から、ニッケル金属水素化物電池の初期抵抗及び耐久後抵抗にはセパレータの性状特に表面状態が関係するといえ、更には、セパレータとしてスルホン化処理されたものを用いることで初期抵抗及び耐久後抵抗に優れたニッケル金属水素化物電池が得られるといえる。
　セパレータの単位面積あたりの質量が４０ｇ／ｍ２であった比較例４のニッケル金属水素化物電池と、セパレータの単位面積あたりの質量が３７ｇ／ｍ２以下であった実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池とを比較すると、実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池は、比較例４のニッケル金属水素化物電池に比べて、初期抵抗及び耐久後抵抗に優れていた。この結果から、ニッケル金属水素化物電池の初期抵抗及び耐久後抵抗にはセパレータの単位面積あたりの質量が関係するといえ、更には、セパレータの単位面積あたりの質量を３７ｇ／ｍ２以下とすることで、初期抵抗及び耐久後抵抗に優れたニッケル金属水素化物電池が得られるといえる。セパレータの単位面積あたりの質量が大きければ、正極活物質層と負極活物質層との間を、水や水酸化物イオン、ニッケル金属水素化物電池の充放電等で生じたガス等が移動し難くなり、その結果、セル抵抗が増大するものと推測される。
　実施例１～実施例４のニッケル金属水素化物電池は、何れもニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率が６４～７５％の範囲内であり、初期抵抗及び耐久後抵抗に優れていた。このうち初期抵抗及び耐久後抵抗に特に優れていた実施例１のニッケル金属水素化物電池については、当該空隙率が７２％であった。この結果から、ニッケル金属水素化物電池内におけるセパレータの空隙率を６４～７５％の範囲内とすることでニッケル金属水素化物電池に優れた初期抵抗及び耐久後抵抗を付与できるといえる。また、当該空隙率を６５～７４％の範囲内、より好ましくは６５～７３％の範囲内とすることで、ニッケル金属水素化物電池により優れた初期抵抗及び耐久後抵抗を付与できるともいえる。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
　表２に示すように、実施例５のニッケル金属水素化物電池は、コート層にコバルト及びリチウムを含有し、正極活物質層の目付量が４５ｍｇ／ｃｍ２以下であり、正極活物質層の密度が２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、正極活物質層に作用する面圧が０．２～１．５ＭＰａの範囲内であり、当該実施例５のニッケル金属水素化物電池の初期抵抗は、実施例１のニッケル金属水素化物電池同様に非常に低い値であった。この結果から、双極型電極を有するニッケル金属水素化物電池の場合にも、上記の要件の全てを満たすことで、電池特性が向上するといえる。
　双極型電極を有する実施例５のニッケル金属水素化物電池と比較例８のニッケル金属水素化物電池とを比較すると、コート層にコバルト及びリチウムを含有する実施例５のニッケル金属水素化物電池は、コート層にコバルトのみを含有しリチウムを含有しない比較例８のニッケル金属水素化物電池に比べて非常に優れた初期抵抗を示した。この結果から、コート層にコバルト及びリチウムを含有することは、セル抵抗の低下に特に効果的であるといえる。
１：正極
２：負極
３：双極型電極
１０：第１集電箔
１１：正極活物質層
１２：第２の正極活物質層
５０：セパレータ
２０：第２集電箔
２１：負極活物質層
２２：第２の負極活物質層

Claims (7)

  1. 　正極材料を含有し第１集電箔の一方の面に形成されている正極活物質層と、水素吸蔵合金を含有し第２集電箔の一方の面に形成されている負極活物質層と、前記正極活物質層と前記負極活物質層との間に介在するセパレータとを具備し、
    　前記正極材料は、水酸化ニッケルを含有する正極活物質粒子と、コバルト及びリチウムを含有し前記正極活物質粒子に形成されているコート層とを有し、
    　前記正極活物質層の目付量は４５ｍｇ／ｃｍ２以下であり、
    　前記正極活物質層の密度は２．５ｇ／ｃｍ３以上であり、
    　前記正極活物質層に作用する面圧は０．２～１．５ＭＰａの範囲内である、ニッケル金属水素化物電池。
  2. 　前記セパレータはポリオレフィン製の不織布である、請求項１に記載のニッケル金属水素化物電池。
  3. 　前記セパレータはスルホン化処理されたものである、請求項２に記載のニッケル金属水素化物電池。
  4. 　前記ニッケル金属水素化物電池内における前記セパレータの空隙率は６４～７５％の範囲内である、請求項１～請求項３の何れか一項に記載のニッケル金属水素化物電池。
  5. 　前記セパレータの単位面積あたりの質量は３７ｇ／ｍ２以下である、請求項１～請求項４の何れか一項に記載のニッケル金属水素化物電池。
  6. 　前記第１集電箔の前記一方の面には前記正極活物質層が形成され、前記第１集電箔の他方の面には水素吸蔵合金を含有する第２の負極活物質層が形成されている、請求項１～請求項５の何れか一項に記載のニッケル金属水素化物電池。
  7. 　前記第１集電箔及び前記第２集電箔の厚みは７０μｍ以下である、請求項１～請求項６の何れか一項に記載のニッケル金属水素化物電池。
PCT/JP2019/024179 2018-07-12 2019-06-19 ニッケル金属水素化物電池 WO2020012891A1 (ja)

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