JPH04118856A - 水素吸蔵電極の製造方法 - Google Patents

水素吸蔵電極の製造方法

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JPH04118856A
JPH04118856A JP2238518A JP23851890A JPH04118856A JP H04118856 A JPH04118856 A JP H04118856A JP 2238518 A JP2238518 A JP 2238518A JP 23851890 A JP23851890 A JP 23851890A JP H04118856 A JPH04118856 A JP H04118856A
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hydrogen absorbing
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利雄 村田
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Abstract

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

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルカリ蓄電池などの負極に用いる水素吸蔵
合金からなる電極の製造方法に間するものである 従来の技術 アルカリ蓄電池などの負極に用いる水素吸蔵電極は、水
素吸蔵合金を備えている。この水素吸蔵合金には、La
Ni5やTiMn2などの金属間化合物があり、これら
の合金の成分元素の一部を、そのほかの元素で置換する
ことや、化学量論数を変化させることによって、これら
の合金の水素吸蔵量を変化させたり、これらの金属水素
化物の平衡水素圧を変化させたり、アルカリ電解液中に
おける合金の耐食性を向上させて、電極に用いられてい
る。
この電極の従来の製造方法の1つとして、上記の水素吸
蔵合金の粉末を、パンチングメタルや発泡ニッケルなど
の導電性支持体に保持させ、ポリビニルアルコール、フ
ッ素樹脂、アクリル−スチレン樹脂などの耐アルカリ性
高分子で結合するものがある。
この負極と、水酸化ニッケル電極などの正極と、水酸化
カリウムなどのアルカリ電解液とを用いて、アルカリ蓄
電池が構成される。
アルカリ蓄電池の負極に用いる水素吸蔵電極とカドミウ
ム電極とは、その作動電位は近い値であるが、次のよう
な相違点がある。
すなわち、カドミウム電極の放電反応では、金属カドミ
ウムが酸化されて、モル体積がその2倍以上に達する水
酸化カドミウムが生成する。しかも、充放電反応の過程
で、電解液中へのカドミウムの溶解種が生成してから固
体が生成するので、固体活物質の移動が起こる。したが
って、カドミウム電極では、放電容量を大きくしようと
して、カドミウムの充填密度を大きくすると、その多孔
度が小さくなり、放電の進行や充放電サイクルの進行に
ともなって、その電極の細孔が水酸化カドミウムによっ
て塞がれるので、金属カドミウムの利用率が著しく低下
する。従って、この方法では、カドミウム電極の放電容
量は、その活物質の増加量に比例して大きくなることが
ない。一方、このような金属カドミウムの利用率の低下
を緩和しようとして、活物質の充填率を小さくして、そ
の多孔度を大きくすると、カドミウム電極の活物質の量
が多くならないので、その放電容量を大きくすることが
できない。
一方、水素吸蔵電極は、水素吸蔵合金に吸蔵放出される
水素を活物質として、その電気化学的な酸化還元反応を
起電反応に利用する。そして、充放電の進行にともなう
合金の体積変化は、カドミウムの体積変化よりも著しく
小さい。従って、水素吸蔵電極では、水素吸蔵合金の充
填密度を大きくして、その多孔度を小さくしても、放電
反応の進行や充放電サイクルの進行にともなう細孔の閉
塞現象が起こることがない。そこで、水素吸蔵電極では
、電極中の水素吸蔵合金の充填密度を大きくして、同一
体積のカドミウム電極と比較して、体積当たりの放電容
量を著しく大きくすることができる。水素吸蔵合金の粉
末を導電性支持体とともに耐アルカリ性高分子で結合し
た電極では、水素吸蔵合金の充填密度本大きくするため
に、通常はこれをプレスしている。
水素吸蔵電極を用いるアルカリ蓄電池では、水素吸蔵電
極の放電容量が、同じ体積のカドミウム電極の2倍程度
に達する。したがって、たとえば、水素吸蔵電極の容量
がカドミウム電極の容量の1.5倍程度になるように、
水素吸蔵電極の体積を減少させ、その体積の減少分だけ
正極の体積を増力口させて、正極の容量を1.5倍程度
に増加させることによって、ニッケル・金属水素化物電
池の場合りこは、その容量を、同じ体積の二・ンケル・
カドミウム電池の1−055倍程に増加させることがで
きる。
発明が解決しようとする問題点 上述のように、水素吸蔵電極を負極に用(するアルカリ
蓄電池では、その放電容量を大きくするためには、水素
吸蔵電極の体積を小さくするのであるが、正極板および
負極板の面積は同程度心こしておく必要があるので、通
常は負極板を薄くしてその体積を小さくする。そして、
水素吸蔵合金の粉末を導電性支持体とともに耐アルカリ
性高分子で結合した板状体をプレスして製造する電極で
るよ、負極板の単位面積当たりの水素吸蔵合金粉末の担
持量を少なくするほど、負極板が薄くなることカイ朋待
てきる。
この板状体をプレスする主な方法には、平板プレスおよ
びロールプレスの2つの方法がある。そして、ロールプ
レスは、極板を連続的にプレスすることができるので、
水素吸蔵電極を製造する場合の量産性に優れているが、
平板プレスは、プレス機の往復運動が不可欠であるので
、プレスが間欠的になり、量産性に劣る。そこで、この
板状体をこれらの2つの方法でプレスして、その厚さを
比較したところ、次の現象が見出された。
すなわち、負極板の単位体積当たりの水素吸蔵合金粉末
の担持量が多い場合には、ロールプレスを用いて製造し
た負極板の厚さは、平板プレスを用いて製造した負極板
の厚さとほぼ同じである。
しかし、負極板の単位体積当たりの水素吸蔵合金粉末の
担持量が少ない場合には、ロールプレスを用いて製造し
た負極板の厚さは、平板プレスを用いて製造した負極板
の厚さよりも大きくなる。したがって、特に薄型の電池
などのように、薄い負極板を必要とする場合にロールプ
レスを用いると、所望のような薄い負極板が得られない
という不都合が生ずる。
そこで、水素吸蔵合金の粉末を導電性支持体とともに耐
アルカリ性高分子で結合した板状体をプレスして電極を
製造する場合に、量産性に優れるロールプレスを用いて
、平板プレスと同様の薄型の負極板を製造できる方法が
望まれていた。
課題を解決するための手段 本発明では、上述の課題を解決するために、次の水素吸
蔵電極の製造方法を提供する。すなわち、その1つは、
水素吸蔵合金の粉末を導電性支持体とともに耐アルカリ
性高分子で結合した板状体を、表面がその板状体よりも
軟らかい金属からなるロールでプレスする水素吸蔵電極
の製造方法である。
もう1つは、水素吸蔵合金の粉末を導電性支持体ととも
に耐アルカリ性高分子で結合した板状体を、その板状体
と接触する表面がその板状体よりも軟らかい金属からな
る板と重ねてロールでプレスする製造方法である。
作用 水素吸蔵合金の粉末を導電性支持体とともに耐アルカリ
性高分子で結合した板状体をロールでプレスする際に、
硬質のクロムメツキなどを施していて、表面が硬い従来
のロールを用いて、板状体を直接プレスすると、負極板
の単位体積当たりの水素吸蔵合金粉末の担持量が少なり
場合に、負極板の厚さは、平板プレスを用いて製造した
負極板の厚さよりも大きくなる。この原因は定かでない
が、このような表面が硬いロールで、この板状体をプレ
スする場合には、特に板状体が薄い場合に、板状体とプ
レスとの間に滑りが生じて、板状体の圧縮が効果的に行
われないことが推察される。
しかし、本発明では、板状体をロールでプレスする際に
、板状体の少なくとも1つの表面が、その水素吸蔵合金
の粉末よりも軟らかい金属と接触している。したがって
、ロールの表面、もしくはロールと板状体との間に介在
する板材の板状体と接する表面に、板状体の水素吸蔵合
金粉末が食い込んで、ロールと板状体との滑りが防止さ
れるので、薄い板状体をプレスする場合にも、板状体が
効果的に圧縮される。
板状体をロールでプレスする際に、板状体の少なくとも
1つの表面が、その水素吸蔵合金の粉末よりも軟らかい
金属と接触している状態は、少なくとも1つのロールの
表面が、水素吸蔵合金の粉末よりも軟らかい金属からな
るロールプレスを用いたり、あるいは、少なくとも板状
体と接触する側の表面が水素吸蔵合金粉末よりも軟らか
い金属からなる板材が、板状体の少なくとも一方の面と
ロールとの間に介在することによって、得られる実施例 本発明を、実施例によって、さらに詳しく説明する。
[水素吸蔵電極A]  (本発明実施例)水素吸蔵合金
は、LaNi5のLaをミツシュメタル(原料はバスト
ネサイト)Mmで置換し、N1をニッケル、コバルト、
アルミニウムおよびマンガンの混合物で置換して、その
成分元素が化学式   相Ni3.5ScOt!、75
Al15.41’lns、3になるように、アルゴン雰
囲気にした高周波誘導炉中て溶解し、これを鉄製のモー
ルドに流し込んで鋳込み、この鋳造物をショークラッシ
ャーで粗粉砕し、ふるい分けて、粒径が1mm以下の粗
粉末を得た。
次に、この粗粉末をエタノールで湿潤させて、アルミナ
製のポットおよびボールを用いてボールミル粉砕をおこ
なった。そして、この粉末を真空乾燥してから分級し、
330メツシユの篩いを通過した水素吸蔵合金の微粉末
を得た。
そして、この水素吸蔵合金粉末100重量部、導電助剤
たるファーネスブラック2重量部および結着剤たるアク
リル−スチレン共重合体からなる合成ラテックス2重量
部(固形分)に水を加えてペースト状混合物を調製し、
このペースト状混合物を、導電性支持体たる厚さが0−
09mmで開口率が約0.5のニッケルメッキした鉄製
パンチングメタルの両面に塗布し、乾燥して板状体(a
)を作った。板状体(a)に担持させる水素吸蔵合金の
量は、板状体1cIT12当たり0.005−0.3g
の範囲で変化させた。
そして、鉄製の直径30cmの2本のロールの1本には
、水素吸蔵合金粉末よりも軟らかい厚さ70μのニッケ
ルメッキを施し、他の1本のロールには、水素吸蔵合金
粉末よりも硬い厚さ70μの硬質クロムメツキを施して
、これらの2本のロールの間に、この板状体(a)1枚
を通過させてプレスし、水素吸蔵電極Aを製作した。
[水素吸蔵電極Bl  (本発明実施例)水素吸蔵合金
粉末よりも硬い厚さ70μの硬質クロムメツキを施した
鉄製の直径30cmの2本のロールの間に、水素吸蔵電
極Aにおける板状体(a)と同じ板状体1枚と、水素吸
蔵合金よりも軟らかい厚さO,1mmのニッケル板1枚
とを重ねて通過させてプレスし、水素吸蔵電極Bを製作
した。
[水素吸蔵電極Cコ (比較例) 水素吸蔵合金よりも硬い厚さ70μの硬質クロムメツキ
を施した鉄製の直径30cmの2本のロールの間に、水
素吸蔵電極Aにおける板状体(a)と同じ板状体1枚の
みを通過させてプレスし、水素吸蔵電極Cを製作した。
なお、以上の3つの水素吸蔵電極をロールでプレスする
際は、水素吸蔵合金の担持量が小さいほどロールの間隔
を小さくした。また、水素吸蔵合金粉末の担持量が同じ
板状体(a)をプレスする場合には、水素吸蔵電極Aお
よびCでは、ロールの間隔を同じにし、水素吸蔵電極B
では、ニッケル板が余分に挿入されるので、ロールの間
隔を、電極AおよびBの場合よりも0.1mrn大きく
した。
以上の3つの水素吸蔵電極のプレス後の厚さと、水素吸
蔵電極のICF112当たりの水素吸蔵合金担持量との
関係を、第1図に示す。
第1図から次のことがわかる。
すなわち、比較例の方法で製造した水素吸蔵電極Cの場
合には、l cm2あたりの水素吸蔵合金担持量が約帆
20gよりも小さい範囲では、水素吸蔵合金担持量が小
さくなっても電極の厚さは直線的に減少することがなく
なり、電極の厚さの減少が抑制されている。このことは
、比較例の製造方法によれば、水素吸蔵合金の担持量が
小さくなると、板状体の圧縮が困難になり、電極中の水
素吸蔵合金充填密度が著しく小さくなることを意味して
いる・。
一方、本発明の方法で製造した水素吸蔵電極AおよびB
の場合には、単位面積当たりの水素吸蔵担持量が減少す
ると、電極の厚さが直線的に減少していて、電極Cより
も電極の厚さが小さい。このことは、本発明の方法によ
れば、水素吸蔵合金の担持量が少ない場合にも、板状体
の圧縮が効果的に行われていて、電極中の水素吸蔵合金
の充填密度が著しく減少することがないことを意味して
いる。
なお、上述の実施例では、水素吸蔵合金として、化学式
MmNi5,55Cog、75A1g、、、Mn6.3
のものを用いる場合を説明したが、そのほかに置換元素
の種類や量を変えたもの、たとえばMmの代わりにラン
タンリッチミツシュメタル(Laの含有率が相よりも高
いもの)をもちいる稀土類系合金、N1の置換にMnを
用いない稀土類系合金、あるいはZrV、、、6Ni+
、4な゛どの組成の1aves相合金でも、上述の実施
例と同様の効果が得られる。
また、上述の実施例では、導電性支持体として、パンチ
ングメタルを用いているが、そのほかに、金属網、エク
スパンデッドメタル、発泡ニッケルやニッケル繊維焼結
体などの導電性金属多孔体を用いる場合にも同様の効果
が得られる。
さらに、上述の実施例では、耐アルカリ性結着剤として
、アクリル−スチレン共重合体からなる合成ラテックス
を用いる場合を説明したが、そのほかに、フッ素樹脂、
メチルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロー
ス、ポリビニルアルコールを用いる場合にも、同様の効
果が得られる。
また、上述の実施例の電極Aでは、ロールの1本のみに
ニッケルメッキをほどこしてプレスし、電FixBでは
、板状体の片面にのみニッケル板を介在させてプレスし
たが、両方のロールにニッケルメッキした場合や、板状
体の両面にニッケル板を介在させた場合、あるいはニッ
ケルの代わりに、水素吸蔵合金よりも軟らかい金属であ
る銅などのメツキもしくは板材を用いても同様の効果が
得られる。ただし、水素吸蔵合金よりも軟らかい金属で
も、アルカリ金属のように、空気中で容易に酸化されて
劣化するものは、製造上の別の問題を引き起こすので好
ましくない。
発明の効果 本発明の方法によれば、単位面積当たりの水素西W会全
悟椿量+f ibかい恒仝27 tx−量彦社17傳h
るロールプレスを用いて、薄い電極が得られ、電極中の
水素吸蔵合金充填密度の著しい減少を招くことを効果的
に防止できる効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、水素吸蔵電極の厚さと、単位面積当たりの水
素吸蔵合金担持量との関係に及ぼす水素吸蔵電極の製造
方法の影響を比較した図である。 A、 B・・・本発明の方法で製造した電極C・・・・
・比較例の方法で製造した電極第1図 水IA吸藏合金朋寺1(g/cめ

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水素吸蔵合金の粉末を導電性支持体とともに耐ア
    ルカリ性高分子で結合した板状体を、表面がその板状体
    よりも軟らかい金属からなるロールでプレスすることを
    特徴とする水素吸蔵電極の製造方法。
  2. (2)水素吸蔵合金の粉末を導電性支持体とともに耐ア
    ルカリ性高分子で結合した板状体を、その板状体と接触
    する表面がその板状体よりも軟らかい金属からなる板と
    重ねてロールでプレスすることを特徴とする水素吸蔵電
    極の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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FR2733355A1 (fr) * 1995-04-24 1996-10-25 Accumulateurs Fixes Electrode negative d'accumulateur alcalin

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2733355A1 (fr) * 1995-04-24 1996-10-25 Accumulateurs Fixes Electrode negative d'accumulateur alcalin
EP0740355A1 (fr) * 1995-04-24 1996-10-30 Saft Electrode négative d'accumulateur Ni-MH

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