JPH04328251A - 水素吸蔵合金電極及びニッケル水素二次電池 - Google Patents

水素吸蔵合金電極及びニッケル水素二次電池

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JPH04328251A
JPH04328251A JP3097337A JP9733791A JPH04328251A JP H04328251 A JPH04328251 A JP H04328251A JP 3097337 A JP3097337 A JP 3097337A JP 9733791 A JP9733791 A JP 9733791A JP H04328251 A JPH04328251 A JP H04328251A
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JP
Japan
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storage alloy
hydrogen storage
active material
electrode
alloy powder
Prior art date
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Pending
Application number
JP3097337A
Other languages
English (en)
Inventor
Hiroyuki Hasebe
裕之 長谷部
Masafumi Fujiwara
雅史 藤原
Kazuhiro Takeno
和太 武野
Yuji Sato
優治 佐藤
Katsuharu Ikeda
克治 池田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
Toshiba Corp
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Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd, Toshiba Corp filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
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Publication of JPH04328251A publication Critical patent/JPH04328251A/ja
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    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は水素吸蔵合金電極に関す
る。
【0002】
【従来の技術】近年、電子部品の高集積化や実装技術の
進歩により電子機器のポータブル化,コードレス化が進
んでいる。それに伴って、前記電子機器を駆動するため
の二次電池に対する高容量化の要求が高まってきている
【0003】こうした高容量化の要求に応えるため、負
極に水素吸蔵合金を使用したニッケル水素二次電池では
、ニッケルカドミウム二次電池の2倍程度にまで電池容
量を高めたものが開発されている。
【0004】ところで、上記ニッケル水素二次電池等に
組み込まれる水素吸蔵合金電極は、通常、次のように製
造される。まず、水素吸蔵合金のインゴットを水素ガス
粉砕法又は機械粉砕法により粉末化して水素吸蔵合金粉
末を製造するか、或いは溶融合金をガスアトマイズ法に
より噴霧して球状の水素吸蔵合金粉末を製造する。つづ
いて、前記水素吸蔵合金粉末を主成分とする活物質ペー
ストを調製する。この活物質ペーストを導電性芯体に塗
布した後、乾燥,プレス,裁断する。こうして前記導電
性芯体に水素吸蔵合金粉末を主成分とする活物質合剤を
塗着した水素吸蔵合金電極が製造される。
【0005】上述した水素吸蔵合金電極に用いられる導
電性芯体としては、例えばパンチドメタルに代表される
穿孔金属板、或いは金属ネットやセルメット(住友電工
社製商品名)などの発泡メタルに代表される三次元金属
多孔体が挙げられる。しかしながら、前記三次元金属多
孔体からなる導電性芯体は、その製造工程が複雑なため
高価であり、しかも機械的強度に劣るため活物質ペース
トの充填量が制限されて電極の水素吸蔵合金密度を高め
ることが困難であるという問題がある。
【0006】一方、前記穿孔金属板は、平滑な金属板に
直径数mm程度の開口部を多数形成した単純な構造であ
るため、安価で、しかも機械的強度に優れるという利点
がある。このようなことから、導電性芯体として穿孔金
属板を用いた水素吸蔵合金電極が各種検討されている。
【0007】しかしながら、前記穿孔金属板を用いた水
素吸蔵合金電極は、穿孔金属板の表面上に活物質合剤を
塗布して圧着させているものの該活物質合剤が脱落し易
く、更に集電効率が劣るため大電流放電時に電池電圧が
低くなるという問題点があった。
【0008】なお、前記穿孔金属板と活物質合剤との結
着力を高め、かつ電極の集電効率を高めるために、穿孔
金属板の表面をサンドブラスト処理等により物理的に荒
らしたり、薬品処理等により化学的に荒らしたり、或い
は活物質ペーストに多量の結着剤を混ぜることが試みら
れている。しかしながら、これらの試みは、工程数が増
えて製造が複雑化したり、電池特性が低下する等の問題
があるために本質的な解決には至っていない。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
点を解決するためになされたもので、穿孔金属板と活物
質合剤との結着力を高め、かつ集電効率を高めた水素吸
蔵合金電極を提供しようとするものである。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、穿孔金属板に
水素吸蔵合金粉末を主成分とする活物質合剤を塗着した
水素吸蔵合金電極において、前記穿孔金属板に水素吸蔵
合金粉末を食い込ませたことを特徴とする水素吸蔵合金
電極である。前記穿孔金属板としては、パンチドメタル
、ニッケルメッキを施したパンチドメタルなどを挙げる
ことができる。前記活物質合剤としては、例えば、水素
吸蔵合金粉末に導電材粉末と結着剤を配合した組成のも
のが挙げられる。
【0011】前記水素吸蔵合金としては、格別制限され
るものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水
素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出
できるものであればよい。例えば、一般式XY5−a 
Za(但し、XはLaを含む希土類元素、YはNi、Z
はCo、Mn、Al、Fe、Ti、Cu、Zn、Zr、
Cr、V、Bから選ばれる少なくとも1種の元素、aは
0≦a<2.0を示す)にて表されるものが用いられる
。 具体的にはLaNi5 、MmNi5 、LmNi5(
Lm;ランタン富化したミッシュメタル)、及びこれら
のNiの一部をCo、Mn、Al、Fe、Ti、Cu、
Zn、Zr、Cr、V、Bのような元素で置換した多元
素系のものを挙げることができる。
【0012】前記導電材粉末としては、例えばカーボン
ブラック、黒鉛、アセチレンブラック等を挙げることが
できる。かかる導電材粉末の配合割合は、水素吸蔵合金
粉末100重量部に対して0.1〜4重量部の範囲とす
ることが望ましい。より好ましい導電性粉末の配合割合
は、水素吸蔵合金粉末100重量部に対して0.1〜2
重量部の範囲である。
【0013】前記結着剤としては、例えばポリアクリル
酸ソーダ、ポリアクリル酸カリウムなどのポリアクリル
酸塩、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などの
フッ素系樹脂、及びカルボキシメチルセルロース(CM
C)等を挙げることができる。かかる結着剤の配合割合
は、水素吸蔵合金粉末100重量部に対して0.1〜5
重量部の範囲とすることが望ましい。
【0014】前記穿孔金属板の表面(開口部を除く)に
水素吸蔵合金粉末が食い込む面積率は、20%以上とす
ることが望ましい。前記水素吸蔵合金粉末としては、前
記穿孔金属板への食い込みを容易にし、かつ穿孔金属板
と活物質合剤との結着力等を十分に改善する観点から、
その表面に稜線を有するもの,つまり角を持つ形状とす
ることが望ましい。かかる形状の水素吸蔵合金粉末は、
例えば水素吸蔵合金のインゴットを粉砕することにより
作製できる。
【0015】上述した水素吸蔵合金電極は、例えば次の
ように製造する。まず、前記水素吸蔵合金粉末を主成分
とする活物質ペーストを調製する。つづいて、この活物
質ペーストを前記穿孔金属板に塗布し、これを乾燥した
後、圧延プレスや裁断を施して水素吸蔵合金電極を製造
する。こうした水素吸蔵合金電極の製造において、前記
穿孔金属板に水素吸蔵合金粉末を食い込ませるには、例
えば圧延プレス工程等或いは独立した工程により前記活
物質合剤を塗着した穿孔金属板に水素吸蔵合金粉末が食
い込む程度の圧力を加えればよい。
【0016】
【作用】本発明によれば、穿孔金属板に水素吸蔵合金粉
末を主成分とする活物質合剤を塗着した水素吸蔵合金電
極において、前記穿孔金属板に水素吸蔵合金粉末を食い
込ませたことによって、穿孔金属板と活物質合剤との結
着力を高め、かつパンチドメタルと活物質合剤との導電
性を向上させて集電効率を高めることができる。その結
果、活物質合剤の脱落を防止できると共に、電池特性,
特に大電流放電特性を改善した水素吸蔵合金電極を得る
ことができる。
【0017】
【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例1,2及び比較例1,2
【0018】まず、ランタン富化ミッシュメタル(Lm
)、ニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウムを組
成がLmNi4.0 Co0.4 Mn0.3 Al0
.3 となるように秤量して混合した後、高周波誘導炉
で溶解,冷却して水素吸蔵合金インゴットを作製した。 つづいて、このインゴットを電気炉で熱処理した後、ハ
ンマーミルで粉砕して表面に稜線を有する平均粒径が約
50μmの水素吸蔵合金粉末を得た。この水素吸蔵合金
粉末にカーボンブラック1重量%、CMC0.5重量%
、及びポリアクリル酸ソーダ0.5重量%を混合した後
、撹拌しながらペースト状になるまで水を添加して負極
活物質ペーストを調製した。ひきつづき、この負極活物
質ペーストを厚さ80μmのパンチドメタル(軟鋼製、
表面に厚さ3μmのニッケルメッキ付き)に塗着,乾燥
して幅5cmの活物質合剤塗着板を得た。
【0019】次いで、前記活物質合剤塗着板を対向する
直径150mmのローラ間に通すローラプレスを3回行
なった。かかる各ローラプレスにおいて、ローラ間隔を
変えることにより活物質合剤塗着板に加わる圧力を下記
表1に示すように調節して4種の水素吸蔵合金電極を作
製した。実施例3,4
【0020】まず、組成がLmNi4.0 Co0.4
 Mn0.3 Al0.3 であってガスアトマイズ法
により表面が滑らかな球状の水素吸蔵合金粉末(平均粒
径:約50μm)を製造した。この水素吸蔵合金粉末を
用いて実施例1,2と同じ条件で水素吸蔵合金電極を作
製した。
【0021】得られた実施例1〜4及び比較例1,2の
水素吸蔵合金電極にエポキシ樹脂を含浸させて硬化させ
た後、切断して断面を顕微鏡で観察してパンチドメタル
への水素吸蔵合金粉末の食い込み具合を調べた。その結
果を下記表1に併記する。
【0022】また、実施例1〜4及び比較例1,2の水
素吸蔵合金電極について、それぞれ電極表面に粘着テー
プを貼り付けた後、この粘着テープを電極面と垂直の方
向に1cm/秒の速度で引き剥がし、粘着テープ1cm
2 当りに付いた活物質合剤の量を測定する剥離試験を
行なった。その結果を下記表1に併記する。
【0023】更に、実施例1〜4及び比較例1,2の水
素吸蔵合金電極をそれぞれニッケル電極と共にナイロン
セパレータを介して捲回し、AAサイズのニッケル水素
二次電池を組立てた。得られた電池について、それぞれ
1/3CmAで充電した後、3Aで放電し、平均放電電
圧を求める大電流放電特性試験を行なった。その結果を
表1に併記する。
【0024】
【表1】
【0025】表1から明らかなように実施例1〜4の電
極は、比較例1,2の電極と比べて活物質合剤の剥離量
が少なく、かつ電池に組込んだ場合の大電流放電時の平
均放電電圧が高いことがわかる。これは、パンチドメタ
ルの表面に水素吸蔵合金粉末が食い込んでいるため、パ
ンチドメタルと活物質合剤との結着力が高くなっている
こと、パンチドメタルと活物質合剤との導電性が向上し
て集電効率が高くなっていることによるものである。
【0026】また、実施例1の電極は、実施例3の電極
と同じ圧力でローラプレスして作製されているもののパ
ンチドメタルへの水素吸蔵合金粉末の食い込みが大きい
ため活物質の剥離量が小さく、かつ電池に組込んだ場合
の大電流放電時の平均放電電圧が高いことがわかる。一
方、実施例2の電極は、実施例4の電極と同じ圧力でロ
ーラプレスして作製されているもののパンチドメタルへ
の水素吸蔵合金粉末の食い込みが大きいため活物質の剥
離量が小さく、かつ電池に組込んだ場合の大電流放電時
の平均放電電圧が高いことがわかる。これらは、水素吸
蔵合金粉末が表面に稜線を有する形状であるためパンチ
ドメタルに食い込み易くなっていることによる。なお、
上記実施例ではローラプレスを3回行なったが、圧力を
高めればローラプレスを1回で行なうことも可能である
【0027】また、上記実施例ではローラプレスで加え
た圧力によってパンチドメタルに水素吸蔵合金粉末を食
い込ませたが、ローラプレス以外の工程で加えた圧力に
よってパンチドメタルに水素吸蔵合金粉末を食い込ませ
ても同様の結果を得ることができる。
【0028】
【発明の効果】以上詳述した如く、穿孔金属板と活物質
合剤との結着力を高め、かつパンチドメタルと活物質合
剤との導電性を向上させて集電効率を高めることができ
、ひいては活物質合剤の脱落を防止できると共に、電池
特性,特に大電流放電特性を改善した水素吸蔵合金電極
を提供することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  穿孔金属板に水素吸蔵合金粉末を主成
    分とする活物質合剤を塗着した水素吸蔵合金電極におい
    て、前記穿孔金属板に水素吸蔵合金粉末を食い込ませた
    ことを特徴とする水素吸蔵合金電極。
JP3097337A 1991-04-26 1991-04-26 水素吸蔵合金電極及びニッケル水素二次電池 Pending JPH04328251A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998044577A1 (en) * 1997-04-02 1998-10-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Sintered hydrogen storage alloy electrode and nickel-hydrogen storage battery
US9153837B2 (en) 2009-04-10 2015-10-06 Mitsubishi Electric Corporation Electric storage device electrode and method for manufacturing same

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998044577A1 (en) * 1997-04-02 1998-10-08 Sanyo Electric Co., Ltd. Sintered hydrogen storage alloy electrode and nickel-hydrogen storage battery
US6287725B1 (en) 1997-04-02 2001-09-11 Sanyo Electric Co., Ltd. Sintered hydrogen storage alloy electrode and nickel-hydrogen storage battery
US9153837B2 (en) 2009-04-10 2015-10-06 Mitsubishi Electric Corporation Electric storage device electrode and method for manufacturing same

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