JPH0384857A - 水素吸蔵電極の製造方法 - Google Patents
水素吸蔵電極の製造方法Info
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- JPH0384857A JPH0384857A JP1220831A JP22083189A JPH0384857A JP H0384857 A JPH0384857 A JP H0384857A JP 1220831 A JP1220831 A JP 1220831A JP 22083189 A JP22083189 A JP 22083189A JP H0384857 A JPH0384857 A JP H0384857A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明は、アルカリ蓄電池の負極として用いられ、水素
を可逆的に吸蔵及び放出することのできる水素吸蔵電極
の製造方法に関するものである。
を可逆的に吸蔵及び放出することのできる水素吸蔵電極
の製造方法に関するものである。
（ロ）従来の技術
従来から良く用いられている蓄電池としては、ニッケル
ーカドミウム蓄電池、あるいは鉛蓄電池などがあるが、
近年、これらの電池より軽量且つ高容量で高エネルギー
密度となる可能性があるということで、水素吸蔵合金を
用いてなる水素吸蔵電極を負極に備えた金属−水素アル
カリ蓄電池が注目されている。
ーカドミウム蓄電池、あるいは鉛蓄電池などがあるが、
近年、これらの電池より軽量且つ高容量で高エネルギー
密度となる可能性があるということで、水素吸蔵合金を
用いてなる水素吸蔵電極を負極に備えた金属−水素アル
カリ蓄電池が注目されている。
ところで、この種水素吸蔵電極は、充放電サイクルを繰
り返すことにより、水素・吸蔵合金が微粉化し電極から
脱落して容量低下を招くと共に、電極の機械的強度の低
下を起こし、長期にわたって極板容量を維持することが
困難であるという問題点があった。このため、特開昭６
１−６６３６６号公報では、極板の機械的強度を高め、
上記問題点を解決する方法が提案されている。即ち、ポ
リテトラフルオロエチレンやポリエチレンオキサイドな
どの複数の結着剤を併用して用い、これらと水素吸蔵合
金粉末とを混練したペーストを、パンチングメタル等の
導電性支持体に塗着して電極を作製することにより、前
記結着剤により水素１１．＆蔵合金を強固に保持するこ
とを可能としている。
り返すことにより、水素・吸蔵合金が微粉化し電極から
脱落して容量低下を招くと共に、電極の機械的強度の低
下を起こし、長期にわたって極板容量を維持することが
困難であるという問題点があった。このため、特開昭６
１−６６３６６号公報では、極板の機械的強度を高め、
上記問題点を解決する方法が提案されている。即ち、ポ
リテトラフルオロエチレンやポリエチレンオキサイドな
どの複数の結着剤を併用して用い、これらと水素吸蔵合
金粉末とを混練したペーストを、パンチングメタル等の
導電性支持体に塗着して電極を作製することにより、前
記結着剤により水素１１．＆蔵合金を強固に保持するこ
とを可能としている。
しかしながら、電極の容量を大きくするためには、結着
剤のような絶縁性の不純物の添加剤は少ない程良く、上
記公報の実施例で示されるように結着剤の添加量の合計
を６％にもすると、どうしても電極の容量を充分に大き
くすることができない。
剤のような絶縁性の不純物の添加剤は少ない程良く、上
記公報の実施例で示されるように結着剤の添加量の合計
を６％にもすると、どうしても電極の容量を充分に大き
くすることができない。
他方、水素吸蔵電極における導電性支持体に合金を保持
させる結着効果をみると、ポリテトラフルオロエチレン
等のフッ素樹脂結着剤に比べて、ヒドロキシプロピルセ
ルロースやポリエチレンオキサイド等の水溶性高分子結
着剤の方が少量の添加で効果を得ることができる。とこ
ろが、アルカリ蓄電池用のペースト式電極として従来か
ら結着剤を用いて作製されているペースト式カドミウム
極では、前記水溶性高分子結着剤としてポリエチレンオ
キサイドを添加すると、水素発生の過電圧を低く Ｌ、
水素ガスが発生し易くなり、カドミウム極の充電効率を
低下させる。このようにペースト式カドミウム極では、
結着剤の種類により電池性能を左右されることがあり、
一般にヒドロキシプロピルセルロース等を結着剤として
使用することが多く、ポリエチレンオキサイドは使用さ
れていなかった。
させる結着効果をみると、ポリテトラフルオロエチレン
等のフッ素樹脂結着剤に比べて、ヒドロキシプロピルセ
ルロースやポリエチレンオキサイド等の水溶性高分子結
着剤の方が少量の添加で効果を得ることができる。とこ
ろが、アルカリ蓄電池用のペースト式電極として従来か
ら結着剤を用いて作製されているペースト式カドミウム
極では、前記水溶性高分子結着剤としてポリエチレンオ
キサイドを添加すると、水素発生の過電圧を低く Ｌ、
水素ガスが発生し易くなり、カドミウム極の充電効率を
低下させる。このようにペースト式カドミウム極では、
結着剤の種類により電池性能を左右されることがあり、
一般にヒドロキシプロピルセルロース等を結着剤として
使用することが多く、ポリエチレンオキサイドは使用さ
れていなかった。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明は、電極容量が大きく、しがち機械的強度を十分
に保つことができる水素吸蔵電極の製造方法を提供しよ
うとするものである。
に保つことができる水素吸蔵電極の製造方法を提供しよ
うとするものである。
（ニ）課題を解決するための手段
本発明の水素吸蔵電極の製造方法は、水素吸蔵合金粉末
と、少なくともポリエチレンオキサイドを含む結着剤と
、分散媒とを混練したスラリニを作製し、このスラリー
を導電性支持体に保持させるものであって、前記結着剤
の総量が前記合金に対して２重量％以下の量であり、且
つ、前記ポリエチレンオキサイドを前記合金に対して少
なくとも０．５重量％以上含むことを特徴とするもので
ある。
と、少なくともポリエチレンオキサイドを含む結着剤と
、分散媒とを混練したスラリニを作製し、このスラリー
を導電性支持体に保持させるものであって、前記結着剤
の総量が前記合金に対して２重量％以下の量であり、且
つ、前記ポリエチレンオキサイドを前記合金に対して少
なくとも０．５重量％以上含むことを特徴とするもので
ある。
また、前記スラリーの粘度を１０．０００〜１００．０
００ｍＰμ・Ｓとすると、より一層の効果を奏するもの
である。
００ｍＰμ・Ｓとすると、より一層の効果を奏するもの
である。
（ホ）作用
水素吸蔵電極では、充電の際に水素吸蔵合金上に吸着し
た水素原子は水素分子としてガス発生をする前に、速や
かに水素吸蔵合金内部に拡散し吸蔵されるため、電極の
結着剤としてポリエチレンオキサイドを用いた場合にお
いても、他の粘性剤を用いた場合に比べて水素ガス発生
量が多くなるということはなく、したがって、充電電流
が水素ガス発生に用いられることによる充電効率の低下
は生じ難い。
た水素原子は水素分子としてガス発生をする前に、速や
かに水素吸蔵合金内部に拡散し吸蔵されるため、電極の
結着剤としてポリエチレンオキサイドを用いた場合にお
いても、他の粘性剤を用いた場合に比べて水素ガス発生
量が多くなるということはなく、したがって、充電電流
が水素ガス発生に用いられることによる充電効率の低下
は生じ難い。
また、ポリエチレンオキサイドはヒドロキシプロピルセ
ルロース等に比べて、粘性が高く、結着効果も高いので
、少量の添加で十分なスラリー粘度と結着力を得ること
ができ、更にポリエチレンオキサイドは直鎖状高分子で
あるため、活性基が高分子の末端に存在するだけとなり
、化学的にも非常に安定で有利である。
ルロース等に比べて、粘性が高く、結着効果も高いので
、少量の添加で十分なスラリー粘度と結着力を得ること
ができ、更にポリエチレンオキサイドは直鎖状高分子で
あるため、活性基が高分子の末端に存在するだけとなり
、化学的にも非常に安定で有利である。
このポリエチレンオキサイドを電極の結着剤として用い
、水素吸蔵合金に対する添加量を０．５重量％以上にす
ると、電極強度を充分に維持することができる。また、
結着剤としてはポリエチレンオキサイド単独またはポリ
エチレンオキサイドと他の結着剤との組み合わせで用い
ても良いが、結着剤の総量が水素吸蔵合金に対して２重
量％を超えると、電極の導電性が低下すると同時に結着
剤が水素吸蔵合金表面を被覆して水素の吸蔵効率を低下
させるため、２重量％以下にする必要がある。また、ス
ラリーの粘度は１０．０００−１００．０００ｍＰａ−
５の範囲にすることで、導電性支持体にスラリーを均一
に保持させることができる。
、水素吸蔵合金に対する添加量を０．５重量％以上にす
ると、電極強度を充分に維持することができる。また、
結着剤としてはポリエチレンオキサイド単独またはポリ
エチレンオキサイドと他の結着剤との組み合わせで用い
ても良いが、結着剤の総量が水素吸蔵合金に対して２重
量％を超えると、電極の導電性が低下すると同時に結着
剤が水素吸蔵合金表面を被覆して水素の吸蔵効率を低下
させるため、２重量％以下にする必要がある。また、ス
ラリーの粘度は１０．０００−１００．０００ｍＰａ−
５の範囲にすることで、導電性支持体にスラリーを均一
に保持させることができる。
（へ）実施例
本発明の実施例を以下に説明し、比較例との対比に言及
する。
する。
［実施例１］
市販されているミツシュメタル（Ｍｍ）、ニッケル、コ
バルト、マンガンの原料を一定の組成比に秤量し、アー
ク溶解炉を用いて組成式ＭｍＮｉｓＣＯ１，４Ｍ ｎ
ｏｏｇで表わされる合金を作製した後、機械的に粉砕し
て平均粒径５０μｍの水素吸蔵合金粉末を得た。次いで
、この水素吸蔵合金に対し１重量％のポリエチレンオキ
サイドと、分散媒としての水を前記合金に加えて混練し
、３０．０００ｍＰａ−５の粘度のスラリーを作製した
。尚、ここにおいて、スラリーの粘度は、東京計器（株
）ＩＢ型粘度計ＢＢＵ型を使用し、スピンドルＴ−Ｂ、
回転速度２０ ｒ、ｐ、ｍで測定した値である。
バルト、マンガンの原料を一定の組成比に秤量し、アー
ク溶解炉を用いて組成式ＭｍＮｉｓＣＯ１，４Ｍ ｎ
ｏｏｇで表わされる合金を作製した後、機械的に粉砕し
て平均粒径５０μｍの水素吸蔵合金粉末を得た。次いで
、この水素吸蔵合金に対し１重量％のポリエチレンオキ
サイドと、分散媒としての水を前記合金に加えて混練し
、３０．０００ｍＰａ−５の粘度のスラリーを作製した
。尚、ここにおいて、スラリーの粘度は、東京計器（株
）ＩＢ型粘度計ＢＢＵ型を使用し、スピンドルＴ−Ｂ、
回転速度２０ ｒ、ｐ、ｍで測定した値である。
このようにして作製したスラリーを容器内に入れ、この
容器内に入れ、この容器内にニッケルメッキを施したパ
ンチングメタルからなる導電性支持体を通過させ引き上
げることにより、支持体表面に前記スラリーを塗着し、
乾燥及び加圧を行ない本発明による水素吸蔵電極を得た
。
容器内に入れ、この容器内にニッケルメッキを施したパ
ンチングメタルからなる導電性支持体を通過させ引き上
げることにより、支持体表面に前記スラリーを塗着し、
乾燥及び加圧を行ない本発明による水素吸蔵電極を得た
。
この電極を負極とし、正極として焼結式ニッケル極を使
用して、これら正、負極の間に不織布からなるセパレー
タを介して持回することにより渦巻電極体を得た。そし
て、この渦巻電極体を電池外装缶に挿入し、３０重量％
の水酸化カリウム水溶液を電解液として注液した後、封
口して公称容量１２００ｍＡＨの密閉型ニッケルー水素
アルカリ蓄電池を組み立てた。こうして作製した電池を
本発明電池Ａとする。
用して、これら正、負極の間に不織布からなるセパレー
タを介して持回することにより渦巻電極体を得た。そし
て、この渦巻電極体を電池外装缶に挿入し、３０重量％
の水酸化カリウム水溶液を電解液として注液した後、封
口して公称容量１２００ｍＡＨの密閉型ニッケルー水素
アルカリ蓄電池を組み立てた。こうして作製した電池を
本発明電池Ａとする。
また、上記実施例において、ポリエチレンオキサイドの
量を０．５重量％とし、その他は全く同一の条件で電池
を作製し、本発明電池Ｂとすると共に、同様にポリエチ
レンオキサイドの量を２重量％として電池を作製し、本
発明電池Ｃとする。
量を０．５重量％とし、その他は全く同一の条件で電池
を作製し、本発明電池Ｂとすると共に、同様にポリエチ
レンオキサイドの量を２重量％として電池を作製し、本
発明電池Ｃとする。
［実施例２］
上記実施例１において、ポリエチレンオキサイドの量を
１重量％とじ、更にポリテトラフルオロエチレンを１重
量％添加して同様にスラリーを得、その他は全く同一の
条件で電池を作製し、この電池を本発明電池りとする。
１重量％とじ、更にポリテトラフルオロエチレンを１重
量％添加して同様にスラリーを得、その他は全く同一の
条件で電池を作製し、この電池を本発明電池りとする。
［比較例１］
上記実施例１において、ポリエチレンオキサイドの量を
０．３重量％とじ、その他は全く同一の条件で電池を作
製して比較電池Ｅとし、また、同様にポリエチレンオキ
サイドの量を３重量％として電池を作製して比較電池Ｆ
とする。
０．３重量％とじ、その他は全く同一の条件で電池を作
製して比較電池Ｅとし、また、同様にポリエチレンオキ
サイドの量を３重量％として電池を作製して比較電池Ｆ
とする。
［比較例２］
上記実施例において、ポリエチレンオキサイドの量を１
重量％とし、更にポリテトラフルオロエチレンを５重量
％添加して同様にスラリーを得、その他は全く同一の条
件で電池を作製し、この電池を比較電池Ｇとする。
重量％とし、更にポリテトラフルオロエチレンを５重量
％添加して同様にスラリーを得、その他は全く同一の条
件で電池を作製し、この電池を比較電池Ｇとする。
こうして作製した電池を夫々１２０ｍＡの電流で１６時
間充電した後、２４０ｍＡの電流で放電し、電池電圧が
１．ＯＶになった時点で放電を停止するサイクル条件で
、充放電サイクル試験を行なった。この結果を第１図に
示す。尚、図中、電池容量は電池Ａの初期容量を１００
％として示している。
間充電した後、２４０ｍＡの電流で放電し、電池電圧が
１．ＯＶになった時点で放電を停止するサイクル条件で
、充放電サイクル試験を行なった。この結果を第１図に
示す。尚、図中、電池容量は電池Ａの初期容量を１００
％として示している。
第１図から明らかなように、本発明電池Ａ−Ｄは、比較
電池Ｅ−Ｇより、サイクル特性が優れることがわかる。
電池Ｅ−Ｇより、サイクル特性が優れることがわかる。
このように本発明電池の特性が優れたのは、結着剤とし
てのポリエチレンオキサイドの添加量が、水素吸蔵合金
に対して０．５重量％以上添加しており、且つ結着剤の
総量が２重量％以下となっているため、水素吸蔵電極の
強度を維持しつつ、電極の導電性の低下及び水素吸蔵効
率の低下を最小限に抑制することができたからと考えら
れる。
てのポリエチレンオキサイドの添加量が、水素吸蔵合金
に対して０．５重量％以上添加しており、且つ結着剤の
総量が２重量％以下となっているため、水素吸蔵電極の
強度を維持しつつ、電極の導電性の低下及び水素吸蔵効
率の低下を最小限に抑制することができたからと考えら
れる。
これに対し、比較電池Ｅでは、ポリエチレンオキサイド
を０．３重量％しか添加しておらず、水素吸蔵電極の強
度を充分に維持することができなかったため、サイクル
の進行に伴って水素吸蔵合金の電極からの脱落が生じ、
電池容量が低下している。比較電池Ｆでは、ポリエチレ
ンオキサイドを３重量％添加しており、水素吸蔵電極の
強度は充分となるが、ポリエチレンオキサイドの添加量
が多いため、電極の導電性が低下すると同時に、ポリエ
チレンオキサイドが水素吸蔵合金表面を被覆し、水素の
吸蔵効率を低下させる。したがって、サイクルの初期よ
り電池容量が低くなり、また、サイクルの進行に伴って
負極から発生する水素ガスにより電池内部ガス圧が増加
して行き、電池の安全弁が作動することによって電解液
の漏液が起こり電池容量が低下する。また、比較電池Ｇ
では、ポリエチレンオキサイドは１重量％しか添加して
いないものの、ポリテトラフルオロエチレンを５重量％
添加しているため、比較電池Ｅと同様に水素吸蔵電極の
導電性が低下して、充分な性能を得ることができない。
を０．３重量％しか添加しておらず、水素吸蔵電極の強
度を充分に維持することができなかったため、サイクル
の進行に伴って水素吸蔵合金の電極からの脱落が生じ、
電池容量が低下している。比較電池Ｆでは、ポリエチレ
ンオキサイドを３重量％添加しており、水素吸蔵電極の
強度は充分となるが、ポリエチレンオキサイドの添加量
が多いため、電極の導電性が低下すると同時に、ポリエ
チレンオキサイドが水素吸蔵合金表面を被覆し、水素の
吸蔵効率を低下させる。したがって、サイクルの初期よ
り電池容量が低くなり、また、サイクルの進行に伴って
負極から発生する水素ガスにより電池内部ガス圧が増加
して行き、電池の安全弁が作動することによって電解液
の漏液が起こり電池容量が低下する。また、比較電池Ｇ
では、ポリエチレンオキサイドは１重量％しか添加して
いないものの、ポリテトラフルオロエチレンを５重量％
添加しているため、比較電池Ｅと同様に水素吸蔵電極の
導電性が低下して、充分な性能を得ることができない。
また、スラリーの粘度については上記実施例では３０．
０００ｍ Ｐ ａ−ｓとして使用したが、本発明者らの
詳細な試験の結果、粘度が１００．０００ｍ Ｐ ａ
−ｓを超えた場合、及び１０．０００ｍ Ｐ ａ −ｓ
より低くなった場合には、スラリーをパンチングメタル
からなる導電性支持体に均一に塗着し保持させることが
できなかった。これは、水素吸蔵合金粉末の粒子形状が
くさび形であるため、非常にすべりが悪いこと、また、
真比重が８．０ｇ／ｃｃ以上と非常に重い事に起因する
ものである。以上の結果より、スラリーの粘度は１０．
０００ｍＰａ−８以上で１００．０００ｍＰａ−５以下
であることが望ましい。
０００ｍ Ｐ ａ−ｓとして使用したが、本発明者らの
詳細な試験の結果、粘度が１００．０００ｍ Ｐ ａ
−ｓを超えた場合、及び１０．０００ｍ Ｐ ａ −ｓ
より低くなった場合には、スラリーをパンチングメタル
からなる導電性支持体に均一に塗着し保持させることが
できなかった。これは、水素吸蔵合金粉末の粒子形状が
くさび形であるため、非常にすべりが悪いこと、また、
真比重が８．０ｇ／ｃｃ以上と非常に重い事に起因する
ものである。以上の結果より、スラリーの粘度は１０．
０００ｍＰａ−８以上で１００．０００ｍＰａ−５以下
であることが望ましい。
（ト）発明の効果
本発明の水素吸蔵電極の製造方法は、ポリエチレンオキ
サイドを水素吸蔵合金に対して少なくとも０．５重量％
以上含んだ結着剤を用い、且つ、結着剤の総量を前記合
金に対し２重量％以下に規制しているため、を補強度を
維持しつつ、電極の導電性の低下及び水素吸蔵効率の低
下を抑制でき、高容量で且つ長寿命の水素吸蔵電極を得
ることが可能である。
サイドを水素吸蔵合金に対して少なくとも０．５重量％
以上含んだ結着剤を用い、且つ、結着剤の総量を前記合
金に対し２重量％以下に規制しているため、を補強度を
維持しつつ、電極の導電性の低下及び水素吸蔵効率の低
下を抑制でき、高容量で且つ長寿命の水素吸蔵電極を得
ることが可能である。
第１図は本発明による電極を備えた電池と比較電池のサ
イクル特性比較図である。
イクル特性比較図である。
Claims (2)
- （１）水素吸蔵合金粉末と、少なくともポリエチレンオ
キサイドを含む結着剤と、分散媒とを混練したスラリー
を作製し、このスラリーを導電性支持体に保持させる電
極の製造方法であって、前記結着剤の総量は前記合金に
対して２重量％以下の量であり、且つ、前記ポリエチレ
ンオキサイドを前記合金に対して少なくとも０．５重量
％以上含むことを特徴とする水素吸蔵電極の製造方法。 - （２）前記スラリーの粘度が１０，０００〜１００，０
００ｍＰａ・ｓである請求項（１）記載の水素吸蔵電極
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220831A JP2925591B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | 水素吸蔵電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1220831A JP2925591B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | 水素吸蔵電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0384857A true JPH0384857A (ja) | 1991-04-10 |
| JP2925591B2 JP2925591B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=16757229
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1220831A Expired - Lifetime JP2925591B2 (ja) | 1989-08-28 | 1989-08-28 | 水素吸蔵電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2925591B2 (ja) |
-
1989
- 1989-08-28 JP JP1220831A patent/JP2925591B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2925591B2 (ja) | 1999-07-28 |
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Legal Events
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