JPH04282569A - 金属水素化物蓄電池の製造方法 - Google Patents

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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、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合金を負極に備えた金
属水素化物蓄電池の製造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、ニッケル−カドミウム蓄電池の如
きアルカリ蓄電池あるいは鉛蓄電池などが各種電気機器
の電源として広く使われている。近年、これらの電池よ
り軽量でかつ高容量、高エネルギー密度である水素吸蔵
合金を負極に用いた金属水素化物蓄電池が注目されてい
る。水素を可逆的に吸蔵及び放出する水素吸蔵合金から
なる負極と、金属酸化物を活物質とする正極とを備えた
この種金属水素化物蓄電池は初期容量が低く、容量のバ
ラツキも大きいといった問題がある。

【０００３】また、水素吸蔵合金はアルカリ電解液中で
充放電を行うと活物質である水素を吸蔵放出し、この水
素の吸蔵及び放出によって合金格子が変形して水素吸蔵
合金は微粉化を起こ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及び導電性の低下が著しくなる
といった問題があった。

【０００４】この対策として、特開昭６１−９９２７７
号公報では、電解液量を規制して水素吸蔵合金の微粉化
による脱落や容量劣化を抑制することを提案している。

【０００５】しかしながら、電解液量を規制しても水素
吸蔵合金電極は、電解液の浸透性が悪く、電解液が電池
内に均一に拡散するのが非常に遅い。したがって、水素
吸蔵合金電極の表面に電解液が浸透しない個所が生じ、
電池内部抵抗が増大したりするといった問題があった。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明によれば、上述
の如き問題点を解決し、電解液を電池内部に均一に拡散
することにより、電池のサイクル初期から十分な電池容
量を得ようとするものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明による製造方法で
は、水素吸蔵合金からなる負極と、正極と、電解液とを
備えた金属水素化物蓄電池の製造方法において、電池組
立て後、前記電解液を電池内部で拡散させる方法として
超音波振動、加温、回転の少なくとも一つによる拡散工
程を有することを特徴とするものである。

【０００８】ここで、前記拡散工程において、超音波に
よる振動の波長が３０ｋＨｚ以上、電池を加温する温度
が６０℃以上１００℃以下、電池を回転させる回転数が
１００ｒ．ｐ．ｍ．以上でかつ１０００回転以上にする
ことが好ましい。

【０００９】

【作用】本発明によれば、完成電池に超音波による振動
、加温処理、回転処理等の電解液を拡散する工程を行う
ことで、電池内部の電解液を均一に拡散することができ
る。これにより、電解液の不均一によって生じる電池内
部抵抗の増大や水素吸蔵合金電極の局部的な反応による
合金の劣化、すなわち水素吸蔵合金電極特性の低下を防
止することができる。そのためにサイクルの初期充放電
から公称容量の１００％の放電が可能となる。

【００１０】

【実施例】（実験１）市販のミッシュメタルＭｍ（Ｌａ
、Ｃｅ、Ｎｄ、Ｐｒなどの希土類元素の混合物）、Ｎｉ
、Ｃｏ及びＡｌを一定の元素比、Ｍｍ：Ｎｉ：Ｃｏ：Ａ
ｌが１：３：１．５：０．５になるように秤量して混合
する。

【００１１】次に、この混合物をアルゴンアーク溶解炉
により加熱溶解させ、ＭｍＮｉ３Ｃｏ１．５Ａｌ０．５
　の組成を有する合金を製造した。

【００１２】次いで、この合金を通常の機械的な粉砕に
よって、５０μｍ以下の微粉末とした。この微粉末に結
着剤としてのポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）
ディスパージョンを添加し、均一に混合し、水を加えて
ペースト状にする。

【００１３】このペーストを、ニッケルメッキを施した
パンチングメタル集電体の両面に圧着して水素吸蔵合金
負極を作製した。

【００１４】この水素吸蔵合金からなる負極と、公知の
焼結式ニッケル正極とを、不織布から成るセパレータを
介して渦巻状に巻取って電極体を作製し、電池缶に挿入
し、３０ｗｔ％の水酸化カリウム水溶液による電解液３
．０ｇを注液した。電解液注液後、電池缶の封口を行い
完全に密閉して金属水素化物蓄電池を作製した。

【００１５】（実施例１）実験１で得た金属水素化物蓄
電池に波長３０ｋＨｚ、５０ｋＨｚ及び１００ｋＨｚの
超音波による衝撃を１０分間与えて、それぞれ本発明電
池Ａ、Ｂ及びＣとする。

【００１６】（比較例１）実験１で得た金属水素化物蓄
電池に波長１０ｋＨｚ及び２０ｋＨｚの超音波による衝
撃を１０分間与えて、それぞれ比較電池Ｏ及びＰとする
。また、衝撃を全く与えないものを比較電池Ｑとする。

【００１７】これらの本発明電池Ａ、Ｂ及びＣと比較電
池Ｏ、Ｐ及びＱの充放電による初期の電池容量を測定す
る。測定条件としては、２５℃の雰囲気下で０．１Ｃの
電流で１２時間充電した後、０．５Ｃの電流で電池電圧
が１．０Ｖに達するまで放電するものである。以上の結
果を図１に示す。

【００１８】図１より、明らかなように、比較電池Ｑは
初期容量が公称容量の６０％であるが、本発明電池Ａ、
Ｂ及びＣは初期から公称容量の１００％の容量を発揮す
ることができる。

【００１９】また、図２に本発明電池Ａ、Ｂ及びＣと比
較電池Ｏ、Ｐ及びＱのサイクル数と放電容量の関係を示
す。

【００２０】尚、測定条件は、上記条件と同様に行った
。図１及び図２から、本発明電池Ａ、Ｂ及びＣは、初期
サイクルから１００％の放電容量を持ち、サイクル数が
進んでも放電容量は安定している。

【００２１】これは、電池作製後に、３０ｋＨｚ以上の
波長による超音波振動を与えることによって、電池内の
電解液を均一に拡散することができ、また、水素吸蔵合
金への電解液の浸透も速くなるため、電解液の濡れてい
ない部分がなくなり、その部分による電池の内部抵抗の
増加等を防止することができ、水素吸蔵合金電極の特性
を十分に発揮することができる。

【００２２】また、図３に本発明電池Ａ、Ｂ及びＣと比
較電池Ｏ、Ｐ及びＱの正極、負極及びセパレータにおけ
る液量分布の結果を示す。

【００２３】図３より、本発明電池Ａ、Ｂ及びＣは電解
液が均一に分散していることが判る。

【００２４】（実験２） （実施例２）実験１で得た金属水素化物蓄電池を６０℃
、８０℃及び１００℃の恒温槽内で１時間加温して、そ
れぞれ本発明電池Ｄ、Ｅ及びＦとした。

【００２５】（比較例２）実験１で得た金属水素化物蓄
電池を４０℃、１２０℃及び１４０℃の恒温槽内で１時
間加温して、それぞれ比較電池Ｒ、Ｓ及びＴとし、また
全く加温しないものを比較電池Ｕとする。

【００２６】これらの本発明電池Ｄ、Ｅ及びＦと比較電
池Ｒ、Ｓ、Ｔ及びＵの充放電による初期の電池容量を測
定する。測定条件としては、２５℃の雰囲気下で０．１
Ｃの電流で１２時間充電した後、０．５Ｃの電流で電池
電圧が１．０Ｖに達するまで放電するものである。以上
の結果を図４に示す。

【００２７】図４より、明らかなように、比較電池Ｕは
初期容量が公称容量の６０％であるが、本発明電池Ｄ、
Ｅ及びＦにおいては初期から公称容量の１００％の容量
を発揮することができる。

【００２８】また、図５に本発明電池Ｄ、Ｅ及びＦと比
較電池Ｒ及びＵのサイクル数と放電容量の関係を示す。 尚、測定条件は、実験１と同様である。

【００２９】さらに、図６に、本発明電池Ｄ、Ｅ及びＦ
と比較電池Ｒ及びＵの正極、負極及びセパレータにおけ
る液量分布の結果を示す。

【００３０】図４、図５、図６より、本発明電池Ｄ、Ｅ
及びＦは実験１と同様な効果を示す。これは、加温によ
る電解液の電池内における拡散と水素吸蔵合金への濡れ
やすさが、超音波の振動による方法と同様な拡散効果が
あることを示している。

【００３１】また、１２０℃以上の加温について、これ
以上の温度では電極結着剤、セパレータに使用されてい
る界面活性剤の分解による電極の劣化が生じるためにサ
イクル初期の容量低下を生じる。

【００３２】（実験３）実験１で得た金属水素化物蓄電
池を５０ｒ．ｐ．ｍ．、１００ｒ．ｐ．ｍ、５００ｒ．
ｐ．ｍ．及び１０００ｒ．ｐ．ｍ．でそれぞれ回転させ
ることにより電池内の電解液を拡散させた。

【００３３】図７にそれぞれの回転数による総回転数と
初期放電容量についての関係を示す。

【００３４】図７より、１００ｒ．ｐ．ｍ．以上で１０
００回転以上させることにより、初期放電容量は１００
％の放電が可能となることが判る。

【００３５】次に、５００ｒ．ｐ．ｍ．で２０００回転
させた本発明電池Ｇと５００ｒ．ｐ．ｍ．で５００回転
させた比較電池Ｖと５０ｒ．ｐ．ｍ．で２０００回転さ
せた比較電池Ｗのサイクル数と放電容量の関係及び正極
、負極及びセパレータにおける液量分布の関係を図８及
び図９に示す。

【００３６】図７、図８及び図９より、１００ｒ．ｐ．
ｍ．以上で１０００回転以上させた電池は実験１及び実
験２と同様な拡散効果を生じているものと考えられる。

【００３７】

【発明の効果】本発明は、金属水素化物蓄電池の製造方
法において、金属水素化物蓄電池内の電解液を均一に拡
散させることができ、電池の初期充放電において、公称
容量の１００％の放電が可能となるものであり、その工
業的価値は極めて大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】超音波振動の波長の変化による電池の初期放電
容量の関係を示す図である。

【図２】超音波振動による拡散工程を行った電池のサイ
クル数と放電容量の関係を示す図である。

【図３】超音波振動による拡散工程を行った電池の液量
分布を示す図である。

【図４】電池に与えた温度変化による電池の初期放電容
量の関係を示す図である。

【図５】温度による拡散工程を行った電池のサイクル数
と放電容量の関係を示す図である。

【図６】温度による拡散工程を行った電池の液量分布を
示す図である。

【図７】各回転数による総回転数と電池の初期放電容量
の関係を示す図である。

【図８】回転による拡散工程を行った電池のサイクル数
と放電容量の関係を示す図である。

【図９】回転による拡散工程を行った電池の液量分布を
示す図である。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水素吸蔵合金からなる負極と、正極と
   、電解液とを備えた金属水素化物蓄電池の製造方法にお
   いて、電池組立て後、前記電解液を電池内部で拡散させ
   る方法として超音波振動、加温、回転の少なくとも一つ
   による拡散工程を有することを特徴とする金属水素化物
   蓄電池の製造方法。
2. 【請求項２】　　前記拡散工程において、超音波による
   振動の波長が３０ｋＨｚ以上であり、電池を加温する温
   度が６０℃以上１００℃以下であり、電池を回転させる
   回転数が１００ｒ．ｐ．ｍ．以上でかつ１０００回転以
   上であることを特徴とする請求項１記載の金属水素化物
   蓄電池の製造方法。