JPH04301363A - 水素吸蔵電極並にその製造法 - Google Patents
水素吸蔵電極並にその製造法Info
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- JPH04301363A JPH04301363A JP3133763A JP13376391A JPH04301363A JP H04301363 A JPH04301363 A JP H04301363A JP 3133763 A JP3133763 A JP 3133763A JP 13376391 A JP13376391 A JP 13376391A JP H04301363 A JPH04301363 A JP H04301363A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ蓄電池に用い
る水素吸蔵電極並にその製造法に関する。
る水素吸蔵電極並にその製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、水素吸蔵合金又はその水素化物か
ら成る水素吸蔵電極は、電気化学的に水素の吸蔵と放出
ができることからアルカリ蓄電池の負極として用いられ
ている。電池の形状としては、密閉型の円筒形のものが
最も多く検討されている。この円筒形のものでは、正極
板と負極板をセパレータを介して捲回され、その捲回極
板群として円筒形のセル容器内に挿入されるので、該水
素吸蔵電極は、柔軟であり、捲回性が良く、その捲回時
に水素吸蔵合金又はその水素化物の粉末（以下水素合金
粉末と総称する）が脱落しないことが要求される。その
ため、合金粉末の結着剤として、ポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、或いは
ポリエチレン（ＰＥ）が用いられ、その粉末を合金粉末
に混合し、その混合物の板状成形体を真空加熱炉に入れ
、真空加熱により結着剤を溶融して合金粉体粒子間の結
着を行い、その夫々の水素吸蔵電極板を製造している。
ら成る水素吸蔵電極は、電気化学的に水素の吸蔵と放出
ができることからアルカリ蓄電池の負極として用いられ
ている。電池の形状としては、密閉型の円筒形のものが
最も多く検討されている。この円筒形のものでは、正極
板と負極板をセパレータを介して捲回され、その捲回極
板群として円筒形のセル容器内に挿入されるので、該水
素吸蔵電極は、柔軟であり、捲回性が良く、その捲回時
に水素吸蔵合金又はその水素化物の粉末（以下水素合金
粉末と総称する）が脱落しないことが要求される。その
ため、合金粉末の結着剤として、ポリテトラフルオロエ
チレン（ＰＴＦＥ）、ポリプロピレン（ＰＰ）、或いは
ポリエチレン（ＰＥ）が用いられ、その粉末を合金粉末
に混合し、その混合物の板状成形体を真空加熱炉に入れ
、真空加熱により結着剤を溶融して合金粉体粒子間の結
着を行い、その夫々の水素吸蔵電極板を製造している。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】上記従来の水素吸蔵合
金の製造に用いるＰＴＦＥは、電極に優れた捲回性並に
耐久性を付与するには優れているが、その溶融温度は３
５０℃前後と非常に高いので、その真空加熱処理におい
て、少なくとも１０−５トールのオーダーの高真空度を
必要とするので、特別の装置の真空加熱炉を要する。一
方、ＰＰやＰＥは、溶融温度は１５０℃程度と低いので
、通常の真空加熱炉で足りるが、電極の捲回性並に耐久
性の面でＰＴＦＥに比しかなり劣り、電池の充放電の繰
り返しにより、電極からの合金粉末の脱落を生じ、充放
電サイクル寿命の低下、内部短絡を起こし易い等の不都
合をもたらす。従って、通常の真空加熱炉を使用し優れ
た捲回性、耐久性を有する水素吸蔵電極の開発が望まれ
る。
金の製造に用いるＰＴＦＥは、電極に優れた捲回性並に
耐久性を付与するには優れているが、その溶融温度は３
５０℃前後と非常に高いので、その真空加熱処理におい
て、少なくとも１０−５トールのオーダーの高真空度を
必要とするので、特別の装置の真空加熱炉を要する。一
方、ＰＰやＰＥは、溶融温度は１５０℃程度と低いので
、通常の真空加熱炉で足りるが、電極の捲回性並に耐久
性の面でＰＴＦＥに比しかなり劣り、電池の充放電の繰
り返しにより、電極からの合金粉末の脱落を生じ、充放
電サイクル寿命の低下、内部短絡を起こし易い等の不都
合をもたらす。従って、通常の真空加熱炉を使用し優れ
た捲回性、耐久性を有する水素吸蔵電極の開発が望まれ
る。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記の要望を
満足する水素吸蔵電極とその製造法を提供するもので、
その水素吸蔵電極は、水素吸蔵合金又はその水素化物の
粉末をポリフッ化ビニリデンとポリテトラフルオロエチ
レンとにより結着して成る。更にその水素吸蔵電極の製
造法は、水素吸蔵合金又はその水素化物の粉末をポリフ
ッ化ビニリデン粉体とポリテトラフルオロエチレン粉末
とを混合して成る混合物の板状成形体を、ポリフッ化ビ
ニリデンの融点以上で且つポリテトラフルオロエチレン
の融点未満の低い温度で真空加熱することを特徴とする
。
満足する水素吸蔵電極とその製造法を提供するもので、
その水素吸蔵電極は、水素吸蔵合金又はその水素化物の
粉末をポリフッ化ビニリデンとポリテトラフルオロエチ
レンとにより結着して成る。更にその水素吸蔵電極の製
造法は、水素吸蔵合金又はその水素化物の粉末をポリフ
ッ化ビニリデン粉体とポリテトラフルオロエチレン粉末
とを混合して成る混合物の板状成形体を、ポリフッ化ビ
ニリデンの融点以上で且つポリテトラフルオロエチレン
の融点未満の低い温度で真空加熱することを特徴とする
。
【０００５】
【作用】上記の真空加熱により、該ポリフッ化ビニリデ
ン（ＰＶｄＦ）の溶融マトリックスと該マトリックスを
補強する該ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の
焼結粒子とが生成し、これらの組み合わせにより、水素
吸蔵合金又はその水素化物の粉体粒子間を強固に結着し
、且つ電極として優れた捲回性と耐久性が付与される。 該水素電極の製造における加熱温度は、ポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶｄＦ）の融点以上で、且つポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）の融点未満の温度で、好まし
くは、約１７０〜２００℃の低温で加熱するので、例え
ば、１０−２トールのオーダーの低真空度で、一般の真
空加熱炉で処理でき、これにより、ＰＶｄＦは、該加熱
で溶融して三次元網状マトリックスを形成すると同時に
ＰＴＦＥは、完全な溶融結合こそ起こらないが、微細な
繊維同志が部分的に焼結し合い、ＰＶｄＦの該マトリッ
クスを補強すると共に柔軟剤としても作用し、ＰＴＦＥ
単独を結着剤とする場合に比し製造を容易にし、而もＰ
ＰやＰＥを結着剤とするに比し、結着性並に耐久性にお
いて優れた電極をもたらし、これを用いてサイクル寿命
が向上し且つ短絡のない優れた密閉型円筒電池をもたら
す。
ン（ＰＶｄＦ）の溶融マトリックスと該マトリックスを
補強する該ポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）の
焼結粒子とが生成し、これらの組み合わせにより、水素
吸蔵合金又はその水素化物の粉体粒子間を強固に結着し
、且つ電極として優れた捲回性と耐久性が付与される。 該水素電極の製造における加熱温度は、ポリフッ化ビニ
リデン（ＰＶｄＦ）の融点以上で、且つポリテトラフル
オロエチレン（ＰＴＦＥ）の融点未満の温度で、好まし
くは、約１７０〜２００℃の低温で加熱するので、例え
ば、１０−２トールのオーダーの低真空度で、一般の真
空加熱炉で処理でき、これにより、ＰＶｄＦは、該加熱
で溶融して三次元網状マトリックスを形成すると同時に
ＰＴＦＥは、完全な溶融結合こそ起こらないが、微細な
繊維同志が部分的に焼結し合い、ＰＶｄＦの該マトリッ
クスを補強すると共に柔軟剤としても作用し、ＰＴＦＥ
単独を結着剤とする場合に比し製造を容易にし、而もＰ
ＰやＰＥを結着剤とするに比し、結着性並に耐久性にお
いて優れた電極をもたらし、これを用いてサイクル寿命
が向上し且つ短絡のない優れた密閉型円筒電池をもたら
す。
【０００６】
【実施例】次に、本発明の実施例を説明する。市販のミ
ッシュメタル（Ｍｍ）、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌを一定
の組成比になるように秤量して混合し、これをアーク溶
解法により加熱溶解させた。１例として、合金組成がＭ
ｍＮｉ３．８Ｃｏ０．４Ｍｎ０．４Ａｌ０．４になるよ
うに選択し、負極用の水素吸蔵合金とした。その合金凝
固物を粉砕して２５０メッシュ以下の粉末とし、この合
金粉末に、導電剤としてカーボニルニッケルパウダーを
３０ｗｔ．％、結着剤としてＰＶｄＦパウダーを７ｗｔ
．％及びＰＴＦＥ６０％ディスパージョン０．３ｗｔ．
％と更に増粘剤として、例えば１％ＣＭＣ水溶液５０ｗ
ｔ．％とを添加し、撹拌し、ペースト状の混合物とした
。このペースト状混合物を、鉄にニッケルメッキを施し
た多孔板に塗布し、８０℃で約１時間乾燥した後、厚み
約０．５ｍｍまで加圧した。これを真空加熱炉内で真空
度１×１０−２トール、２００℃、１時間加熱処理して
本発明の水素吸蔵電極を製造した。
ッシュメタル（Ｍｍ）、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌを一定
の組成比になるように秤量して混合し、これをアーク溶
解法により加熱溶解させた。１例として、合金組成がＭ
ｍＮｉ３．８Ｃｏ０．４Ｍｎ０．４Ａｌ０．４になるよ
うに選択し、負極用の水素吸蔵合金とした。その合金凝
固物を粉砕して２５０メッシュ以下の粉末とし、この合
金粉末に、導電剤としてカーボニルニッケルパウダーを
３０ｗｔ．％、結着剤としてＰＶｄＦパウダーを７ｗｔ
．％及びＰＴＦＥ６０％ディスパージョン０．３ｗｔ．
％と更に増粘剤として、例えば１％ＣＭＣ水溶液５０ｗ
ｔ．％とを添加し、撹拌し、ペースト状の混合物とした
。このペースト状混合物を、鉄にニッケルメッキを施し
た多孔板に塗布し、８０℃で約１時間乾燥した後、厚み
約０．５ｍｍまで加圧した。これを真空加熱炉内で真空
度１×１０−２トール、２００℃、１時間加熱処理して
本発明の水素吸蔵電極を製造した。
【０００７】比較のため、結着剤としてＰＶｄＦパウダ
ー７ｗｔ．％のみを用いた以外は、上記実施例と同じ製
造法により水素吸蔵電極を製造した。以下これを比較電
極Ａと称する。更に比較のため、結着剤としてＰＴＦＥ
パウダー５ｗｔ．％のみを用い、従来の製造法に従い、
特別の高真空加熱炉内で１×１０−５トールの高真空下
で、３５０℃で約１時間化熱処理を経て従来の水素吸蔵
電極を製造した。以下これを比較電極Ｂと称する。更に
比較のため、結着剤としてＰＰパウダー７ｗｔ．％のみ
を用い、常法により、通常の真空加熱炉で１×１０−２
トール低真空下で、１５０℃で約１時間化熱処理を経て
従来の水素吸蔵電極を製造した。以下これを比較電極Ｃ
と称する。更に比較のため、結着剤としてＰＥパウダー
７ｗｔ．％のみを用い、常法により、通常の真空加熱炉
で１×１０−２トール低真空下で、１５０℃で約１時間
化熱処理を経て従来の水素吸蔵電極を製造した。以下こ
れを比較電極Ｄと称する。
ー７ｗｔ．％のみを用いた以外は、上記実施例と同じ製
造法により水素吸蔵電極を製造した。以下これを比較電
極Ａと称する。更に比較のため、結着剤としてＰＴＦＥ
パウダー５ｗｔ．％のみを用い、従来の製造法に従い、
特別の高真空加熱炉内で１×１０−５トールの高真空下
で、３５０℃で約１時間化熱処理を経て従来の水素吸蔵
電極を製造した。以下これを比較電極Ｂと称する。更に
比較のため、結着剤としてＰＰパウダー７ｗｔ．％のみ
を用い、常法により、通常の真空加熱炉で１×１０−２
トール低真空下で、１５０℃で約１時間化熱処理を経て
従来の水素吸蔵電極を製造した。以下これを比較電極Ｃ
と称する。更に比較のため、結着剤としてＰＥパウダー
７ｗｔ．％のみを用い、常法により、通常の真空加熱炉
で１×１０−２トール低真空下で、１５０℃で約１時間
化熱処理を経て従来の水素吸蔵電極を製造した。以下こ
れを比較電極Ｄと称する。
【０００８】耐久性試験
先ず、上記のこれら電極について耐久性試験を行った。
該試験は、これら電極を夫々負極とし、公知の焼結式ニ
ッケル極を正極とし、セパレータを介して組み合わせ、
電解液として水酸化カリウム水溶液を用いて、負極規制
の試験セルを夫々製造し、この夫々の試験セルにつき、
充・放電試験を行った。セルの充・放電条件としては、
１Ｃで１．５時間（１５０％充電）充電した後、１Ｃで
セル電圧１．０Ｖまで放電した。そして、負極容量が初
期容量の６０％に達した点を寿命とした。この試験結果
を下記表１に示す。
ッケル極を正極とし、セパレータを介して組み合わせ、
電解液として水酸化カリウム水溶液を用いて、負極規制
の試験セルを夫々製造し、この夫々の試験セルにつき、
充・放電試験を行った。セルの充・放電条件としては、
１Ｃで１．５時間（１５０％充電）充電した後、１Ｃで
セル電圧１．０Ｖまで放電した。そして、負極容量が初
期容量の６０％に達した点を寿命とした。この試験結果
を下記表１に示す。
【０００９】
【表１】
【００１０】上記表１から明らかなように、本発明電極
は、ＰＴＦＥを電極として用いた比較電極Ｂと同等の耐
久性を有することが判る。このことは、このように耐久
性の優れた電極を高真空を要する高真空加熱炉を使用す
ることなく、通常の真空加熱炉の使用で容易に而も低コ
ストで製造できる点で有利であることを意味する。又、
表１から明らかなように、本発明の電極は、結着剤とし
てＰＶｄＦ、ＰＰ、ＰＥの夫々単独を使用して同様に製
造した電極に比し、耐久性が優れていることが分る。
は、ＰＴＦＥを電極として用いた比較電極Ｂと同等の耐
久性を有することが判る。このことは、このように耐久
性の優れた電極を高真空を要する高真空加熱炉を使用す
ることなく、通常の真空加熱炉の使用で容易に而も低コ
ストで製造できる点で有利であることを意味する。又、
表１から明らかなように、本発明の電極は、結着剤とし
てＰＶｄＦ、ＰＰ、ＰＥの夫々単独を使用して同様に製
造した電極に比し、耐久性が優れていることが分る。
【００１１】捲回性試験
次に、これら電極について捲回性試験を行った。即ち、
これら電極を夫々負極とし、公知の焼結式ニッケル極を
正極とし、ナイロンセパレータを介して積層捲回し、そ
の捲回極板群を円筒形金属セルケースに挿入した後、短
絡の有無をチェックした。試験サンプルは夫々の電極に
ついて１００枚行った。この結果を下記表２に示す。
これら電極を夫々負極とし、公知の焼結式ニッケル極を
正極とし、ナイロンセパレータを介して積層捲回し、そ
の捲回極板群を円筒形金属セルケースに挿入した後、短
絡の有無をチェックした。試験サンプルは夫々の電極に
ついて１００枚行った。この結果を下記表２に示す。
【００１２】
【表２】
【００１３】表２から明らかなように、本発明電極とＰ
ＴＦＥのみを用いた比較電極Ｂとは、短絡の発生は認め
られなかつた。これに対し、比較電極Ａは３％の、比較
電極Ｃ，Ｄは５％の短絡の発生が認められた。
ＴＦＥのみを用いた比較電極Ｂとは、短絡の発生は認め
られなかつた。これに対し、比較電極Ａは３％の、比較
電極Ｃ，Ｄは５％の短絡の発生が認められた。
【００１４】
【発明の効果】このように本発明の水素吸蔵電極は、水
素合金又はその水素化物の粉末を、ポリフッ化ビニリデ
ン及びポリテトラフルオロエチレンとの併用で結着せし
めたので、その耐久性、即ち、充放電サイクル寿命及び
捲回性、即ち、捲回における短絡防止性において、ＰＰ
、ＰＥの夫々単独を結着剤とする場合に比し優れている
。又、本発明の電極の製造法によれば、ポリフッ化ビニ
リデンの融点以上でポリテトラフルオロエチレンの融点
未満の温度で、好ましくは約１７０〜２００℃の低い温
度で加熱処理するときは、溶融したポリフッ化ビニリデ
ンのマトリックスとポリテトラフルオロエチレンの微細
な繊維の部分的な焼結との組み合わせにより、上記の優
れた特性を有する電極が得られ、従来のポリテトラフル
オロエチレン単独を結着剤とする場合に必要な特別の真
空加熱炉を不要とし、一般的な通常の真空加熱炉を用い
て容易且つ経済的に製造できる効果を有する。
素合金又はその水素化物の粉末を、ポリフッ化ビニリデ
ン及びポリテトラフルオロエチレンとの併用で結着せし
めたので、その耐久性、即ち、充放電サイクル寿命及び
捲回性、即ち、捲回における短絡防止性において、ＰＰ
、ＰＥの夫々単独を結着剤とする場合に比し優れている
。又、本発明の電極の製造法によれば、ポリフッ化ビニ
リデンの融点以上でポリテトラフルオロエチレンの融点
未満の温度で、好ましくは約１７０〜２００℃の低い温
度で加熱処理するときは、溶融したポリフッ化ビニリデ
ンのマトリックスとポリテトラフルオロエチレンの微細
な繊維の部分的な焼結との組み合わせにより、上記の優
れた特性を有する電極が得られ、従来のポリテトラフル
オロエチレン単独を結着剤とする場合に必要な特別の真
空加熱炉を不要とし、一般的な通常の真空加熱炉を用い
て容易且つ経済的に製造できる効果を有する。
Claims (3)
- 【請求項１】 水素吸蔵合金又はその水素化物の粉末
をポリフッ化ビニリデンとポリテトラフルオロエチレン
とにより結着して成る水素吸蔵電極。 - 【請求項２】 水素吸蔵合金又はその水素化物の粉末
をポリフッ化ビニリデン粉体とポリテトラフルオロエチ
レン粉末とを混合して成る混合物の板状成形体を、ポリ
フッ化ビニリデンの融点以上で且つポリテトラフルオロ
エチレンの融点未満の低い温度で真空加熱することを特
徴とする水素吸蔵電極並にその製造法。 - 【請求項３】 該混合物を、１０−２トールのオーダ
ーの真空下で約１７０〜２００℃で加熱する請求項２の
水素吸蔵電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3133763A JPH04301363A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 水素吸蔵電極並にその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3133763A JPH04301363A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 水素吸蔵電極並にその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04301363A true JPH04301363A (ja) | 1992-10-23 |
Family
ID=15112387
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3133763A Pending JPH04301363A (ja) | 1991-03-28 | 1991-03-28 | 水素吸蔵電極並にその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04301363A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629018A (ja) * | 1992-04-23 | 1994-02-04 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 水素吸蔵電極 |
-
1991
- 1991-03-28 JP JP3133763A patent/JPH04301363A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0629018A (ja) * | 1992-04-23 | 1994-02-04 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 水素吸蔵電極 |
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