JPH0793139B2 - 水素吸蔵合金電極用材料 - Google Patents
水素吸蔵合金電極用材料Info
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- JPH0793139B2 JPH0793139B2 JP2127521A JP12752190A JPH0793139B2 JP H0793139 B2 JPH0793139 B2 JP H0793139B2 JP 2127521 A JP2127521 A JP 2127521A JP 12752190 A JP12752190 A JP 12752190A JP H0793139 B2 JPH0793139 B2 JP H0793139B2
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- 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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
は、放電容量、サイクル特性等の特性に優れた電池を構
成するために好適に使用される水素吸蔵合金電極を作成
するための材料に関する。
においても高エネルギー密度、安全性等の要求が増大し
ている。ニッケル/水素化物電池は、単位容積当たりの
エネルギー密度が大きく、しかも公害物質を含んでいな
いので安全性にも優れた電池として注目されている。
合金としては、LaNi5,MmNi5(Mm:ミッシュメタル)等を
ベースにした希土類系、TiNi,Ti2Ni,Ti1-xZrxNi等のチ
タン系、ZrV0.4Ni1.6等のLaves相系のものが知られてい
る。
例えば数十ミクロンに粉砕した合金粉末と導電材(ニッ
ケル、銅、カーボン等)および結着剤(ポリテトラフル
オロエチレン、FEP、ポリエチレン、ナイロン等)を混
合し、この混合物を集電体である多孔質ニッケル板等に
圧着する方法、前記混合物を、ポリビニルアルコール等
の水溶性結着剤でペースト化して集電体中に充填し、プ
レスする方法等が一般的に知られている。また上記の合
金粒子に導電材をメッキ等により被覆したものを結着剤
と混合し、これを集電体に圧着あるいは充填する方法も
知られている。
不溶または難溶であり、固体状のままで合金粒子、導電
材と混合されるために、高充填性、均一分散性、集電体
への接着力等に問題を生じ、この結果として、得られた
電池は、放電容量、サイクル特性等が不満足なものとな
る。
用いる場合には、電池が構成された時に、これらが電解
液に溶解し、電池の放電性能が劣化するという問題が生
じる。
ン−エチレン−ブタジエン−スチレン共重合体からなる
熱可塑性エラストマーを使用することが開示されている
が、かかる方法によって得られた電池においても、その
放電容量、サイクル特性等は不満足なものである。
に優れた電池を形成することが可能な水素吸蔵合金電極
用材料を提供するにある。
飽和結合を有する構成単位を含んでいないかまたは該構
成単位(以下、「不飽和単位」と称する)の含有量が20
重量%以下の範囲にある熱可塑性重合体 1〜10重量
部、 を含有してなる水素吸蔵合金電極用材料が提供される。
可塑性重合体を使用することが顕著な特徴であり、かか
る手段を採用することによって、放電容量、サイクル特
性等に優れた電池を形成することが可能となるものであ
る。
(Mm:ミッシュメタル)等をベースにした希土類系、TiN
i,Ti2Ni,Ti1-xZrxNi等のチタン系、ZrV0.4Ni1.6等のLav
es相系等のそれ自体公知のものは全て使用することがで
きるが、特に希土類系およびLaves相系のものが好適に
使用される。すなわち、チタン系合金は、電池の充放電
に際して、合金粒子表面に水素原子の拡散を妨害する不
動態酸化物が生成し、電池特性の劣化を生じ易い傾向が
ある。また高寿命、高容量等の特性の電池を得るために
は、希土類系およびLaves相系の水素吸蔵合金のうちで
も、特にLa−Ni系合金あるいはMm−Ni(Mm:ミッシュメ
タル)系合金が好適であり、さらに製造コストが安価に
できる点でMm−Ni系合金が最も好適である。最も好適な
Mm−Ni系合金の例として、MmNi4.2Al0.8を、また、Niの
一部をCoで置換したMmNi4.2−xCoxAl0.8(0.5≦x≦1.
0)を挙げることができる また本発明に用いる水素吸蔵合金は、その粒径が10〜10
0μmの範囲にあることが望ましい。この粒径が10μm
未満であると、充放電反応の繰り返しによる電極破壊、
表面酸化等の劣化を生じ易く、また100μmを越える
と、充放電効率が低下する傾向がある。
ケル、銅、カーボン等を挙げることができ、これらは粒
子状もしくは繊維状の形で他の成分と混合してもよい
し、またこれを水素吸蔵合金表面に被覆して用いること
もできる。これら導電材を水素吸蔵合金表面に被覆する
方法は、特に限定されないが、例えば無電解メッキ等に
よる方法が代表的なものとして挙げられる。
ケルおよび銅が好適であるが、水素吸蔵合金表面に被覆
する場合には、酸化を防止するために、特にニッケルを
使用することが望ましい。これらの導電材は、水素吸蔵
合金100重量部当たり5〜30重量部、好ましくは10〜25
重量部の割合で使用される。この使用量が5重量部より
も少ないと、充分な電子伝導性が得られないために充放
電効率が低下し、30重量部よりも多く使用されると、水
素吸蔵合金の充填効率が低下し、放電容量が低下すると
いう不都合を招く。
熱可塑性重合体、すなわちゴム状弾性体が使用される。
尚、本明細書において、伸びとは、JIS K 6301により測
定された値をいい、また各種配合剤を添加していない熱
可塑性重合体について測定された値をいう。なお、JIS
K 6301に用いられる試料の作成方法としては、例えば熱
可塑性重合体のペレットを金型に入れ、熱可塑性重合体
の融点より20〜30℃高い温度でホットプレスを行なう方
法等が挙げられる。この伸びが300%よりも低いものを
使用すると、電池の充放電時におけるイオンの出し入れ
による電極の体積変化を吸収することができず、電極破
壊が生じ易くなる。
いかまたは不飽和単位の含有量が20重量%以下の範囲に
あるものであることが必要である。すなわち、後述する
比較例3、4および5の結果からも明らかなとおり、ス
チレン−ブタジエン−スチレン共重合体のように構成単
位中に不飽和単位を多く含むようなものを使用すると、
得られる電池は、放電容量、サイクル特性において不満
足なものとなってしまう。これは、充放電反応において
発生する水素により、該共重合体の飽和結合部分におい
て酸化反応が生じ、これにより電極の劣化、充放電反応
時の阻害がもたらされるためと思われる。
合体またはイソプレン系(共)重合体のようなジエン系
(共)重合体中のジエンに基ずくくり返し単位等が挙げ
られる。
ないか、または不飽和単位の含有量が20重量%以下の範
囲に調整されているものとしては、これに限定されるも
のではないが、例えば前述した伸びが300%以上である
ことを条件として、スチレン−エチレン−ブチレン−ス
チレンブロック共重合体(以下「SEBS」と称する)、ス
チレン−エチレン−プロピレンブロック共重合体(以下
「SEP」と称する)、水素添加ニトリル−ブタジエン共
重合体、水素化ポリブタジエン等を挙げることができ、
これらの熱可塑性重合体は単独あるいは2種以上の組み
合わせで使用することができる。
剤に対する溶解性、固体電解質粉との混練性、電極活物
質との接着性および得られる固体電解質シートの強度等
の点から、SEBSおよびSEPが好適に使用される。このよ
うな熱可塑性高分子弾性体は市販されており、例えばSE
BSとして、Kraton G−1650,G−1652,G−1657X,G−1660
X,G−1726(Shell社製)等、SEPとして、Kraton G−170
1X,G−1702X(Shell社製)等の市販品を好適に使用する
ことができる。
1〜10重量部、好ましくは1.5〜5重量部の割合で使用
される。この使用量が1重量部よりも少ないと、集電体
との密着性が悪くなって充放電特性が劣化し、10重量部
よりも多く使用されると、導電率が低下し、充放電効率
が低下するという不都合を招く。
び不飽和単位の含有量を満足する範囲内で他の熱可塑性
重合体を併用することができる。このような他の熱可塑
性重合体としては、例えば1,4−ポリブタジエン、天然
ゴム、ポリイソプレン、SBR、NBR、EPDM、EPM、ウレタ
ンゴム、ポリエステル系ゴム、クロロプレンゴム、エピ
クロルヒドリンゴム、ブチルゴム、ホスファゼンゴム、
1,2−ポリブタジエン、スチレン−ブタジエン−スチレ
ンブロック共重合体(SBS)、スチレン−イソプレン−
スチレンブロック共重合体(SIS)、およびこれらの混
合物等を例示することができ、水素吸蔵合金粉末の高充
填化および得られる混合物シートの強度の点から、SB
S、SISおよびこれらの混合物が好適である。
重合体を適当な溶剤に溶解させた溶液と、水素吸蔵合金
粉末および導電材(あるいは導電材を被覆した水素吸蔵
合金)を、ボールミル等によって混合することによって
容易に調製される。
ては、例えばn−ヘキサン、n−ヘプタン、n−オクタ
ン、シクロヘキサン、ベンゼン、トルエン、キシレン、
酢酸エチル、トリクレン等の有機溶剤を例示することが
できる。
ブレードコーター等を通して成型し、溶剤を乾燥除去し
て成形シートを得、ここで得られた成形シートを2枚以
上用いて貫通孔を有する金属板(集電体)を挟みこんだ
後、熱プレス等により熱圧着して該成形シートと金属板
とを一体化して水素吸蔵合金電極とすることができる。
勿論、水素吸蔵合金電極用材料を直接金属板上に塗工
し、溶剤を蒸発除去したのちに熱プレス等の手段によっ
て成型を行うことにより電極を得ることもできる。
網、ステンレス金網、鉄あるいはステンレスにニッケル
メッキを施したパンチングボード等を使用することがで
きる。またこれらの金属板表面と前記成型シートとの接
触面積を増大させて両者の密着性を向上させるために、
予め金属板表面をサンドペーパー等により研磨しておく
ことが望ましい。
の電極等として有効に使用される。
はこれらの実施例に制約されるものではない。
を機械粉砕して100メッシュ以下の粉末とした後、その2
0重量%となるように無電解ニッケルメッキを施した。
トルエンに溶解し、5重量%のSEBS溶液を調製した。
が、それぞれ1.5、5および7.5重量部となるように、無
電解ニッケルメッキが施された水素吸蔵合金粉末をSEBS
溶液に加え、ホモジナイザーを用いて混合し、電極用材
料を調製した。
た後、風乾し、成型シートを得た。また集電体として50
メッシュのニッケル金網を使用し、2枚の前記成型シー
トの間に該金網を挟み、150℃、300kg/cm2fの条件で加
熱圧着を行い、水素吸蔵合金電極を作成した。
即ち、該水素吸蔵合金電極を負極とし、正極として焼結
ニッケル、ナイロン不織布、および電解液(5M KOH,1M
LiOH)を用いて電池を構成し、負極規制の条件下、25mA
/cm2の電流密度で充放電を繰り返し、そのサイクル特性
を調べた。結果を第1表に示す。
にして使用した以外は、実施例1〜3と同様にして水素
吸蔵合金電極を作成し、その評価を行った。評価結果を
第1表に示す。
粉末に、導電材として100メッシュ以下の粒径の銅粉末
を20重量%加え、さらにこの混合粉末を、実施例1〜3
と同様にしてSEBSの重量が、それぞれ1.5および5重量
部となるように、SEBSのトルエン溶液に加えて電極用材
料を調製した。
吸蔵合金電極を作成し、その評価を行った。評価結果を
第2表に示す。
60重量%、不飽和単位:60重量%)を用いた以外は実施
例4,5と同様にして水素吸蔵合金電極を作成し、その評
価を行った。評価結果を第2表に示す。
外は実施例1と同様にして作成し、評価した。(伸び:5
70%、不飽和単位:9重量%)評価結果を第3表に示す。
外は実施例1と同様にして作成し、評価した。(伸び:6
80%、不飽和単位:36重量%)評価結果を第3表に示
す。
た以外は、実施例1〜3と同様にして水素吸蔵合金電極
を作成し、その評価を行った。評価結果を第1表に示
す。
3重量%にした以外は、実施例5と同様に水素吸蔵合金
電極を作成し、その評価を行った。評価結果を第2表に
示す。
金の充填効率が高い水素吸蔵合金電極が得られ、また該
電極を用いて構成された電池は、放電容量およびサイク
ル特性が極めて優れたものとなる。
Claims (1)
- 【請求項1】(A)水素吸蔵合金粉末 100重量部、 (B)導電材 5〜30重量部、 および、 (C)伸びが300%以上であるとともに、エチレン系不
飽和結合を有する構成単位を含んでいないかまたは該構
成単位の含有量が20重量%以下の範囲にある熱可塑性重
合体 1〜10重量部、 を含有してなる水素吸蔵合金電極用材料。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2127521A JPH0793139B2 (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | 水素吸蔵合金電極用材料 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2127521A JPH0793139B2 (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | 水素吸蔵合金電極用材料 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0422067A JPH0422067A (ja) | 1992-01-27 |
| JPH0793139B2 true JPH0793139B2 (ja) | 1995-10-09 |
Family
ID=14962076
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2127521A Expired - Lifetime JPH0793139B2 (ja) | 1990-05-17 | 1990-05-17 | 水素吸蔵合金電極用材料 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0793139B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH07105237B2 (ja) * | 1988-03-31 | 1995-11-13 | 松下電器産業株式会社 | 水素吸蔵合金電極 |
-
1990
- 1990-05-17 JP JP2127521A patent/JPH0793139B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0422067A (ja) | 1992-01-27 |
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