JPH0888001A - 水素吸蔵合金電極及びその製造方法 - Google Patents

水素吸蔵合金電極及びその製造方法

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JPH0888001A
JPH0888001A JP6247272A JP24727294A JPH0888001A JP H0888001 A JPH0888001 A JP H0888001A JP 6247272 A JP6247272 A JP 6247272A JP 24727294 A JP24727294 A JP 24727294A JP H0888001 A JPH0888001 A JP H0888001A
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Ikuo Fukui
育生 福井
Yukihiro Kuribayashi
幸弘 栗林
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 軽量で容量低下現象のない、高性能のアルカ
リ蓄電池用水素吸蔵合金電極を提供する。 【構成】 導電性支持体表面に、水素吸蔵合金粉末が結
着剤によって担持されてなる電極であって、前記結着剤
の主成分がヒドロキシアルキルアルキルセルロース及び
/又はアルキルセルロースであると共に、全結着剤の量
が、水素吸蔵合金の0.1〜2.0重量%であることを
特徴とする、水素吸蔵合金電極。

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を用いた電
極に関し、特に、アルカリ蓄電池用負電極として好適な
水素吸蔵合金電極及びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】周知の如く、蓄電池としては、従来から
ニッケル−カドミウム電池及び鉛電池が使用されてい
る。しかしながら、近年、蓄電池の用途が増大し、ま
た、環境保全の観点から電気自動車の実用化が望まれる
なかで、より軽量で高容量なエネルギー密度の高い蓄電
池の開発が切望されている。かかる背景において、水素
吸蔵合金の水素の吸蔵及び放出能を利用した水素吸蔵合
金電極を負極とし、水酸化ニッケルを正極とする金属水
素アルカリ蓄電池が注目を集めている。
【0003】しかしながら、上記の金属−水素アルカリ
蓄電池においては、充放電を繰り返すことにより、負極
の水素吸蔵合金が微粉化して電極から脱落するために、
容量低下が長期的に継続し、ついには使用に耐えなくな
るという欠点があった。上記の長期に渡る容量低下の現
象の程度は、水素吸蔵合金を担持する導電性支持体(集
電体)の種類に依存し、繊維ニッケルや発泡ニッケルの
ような三次元集電体を使用する場合に比較し、パンチン
グメタルのような二次元集電体を用いた場合の方が顕著
である。
【0004】しかしながら、二次元集電体は、三次元集
電体よりも安価である上、電極の製造効率が良いという
利点がある。そこで、ポリテトラフルオロエチレンやポ
リエチレンオキサイド等の複数の結着剤を用いて水素吸
蔵合金ペーストを調製し、これをパンチングメタル等の
二次元集電体に塗工し、加熱圧着して水素吸蔵合金を前
記集電体に強固に担持させてなる電極が提案された(特
開昭61−66366号公報)。
【0005】しかしながら、この場合に使用される結着
剤の量は、上記公報の実質例に記載されているように水
素吸蔵合金に対して6重量%と多量であるために、水素
吸蔵合金の表面が結着剤により絶縁被覆されるらしく、
電池及び電極の容量を十分に大きくすることができない
という欠点がある。また、上記の如く結着剤としてポリ
テトラフルオロエチレンを用いる場合には、特開平2−
112158号公報に例示される如く、通常、予め、水
素吸蔵合金と結着剤からなるシート状のペースト混練り
物を調製し、これをパンチングメタルの両面から圧着し
て電極が作製される。
【0006】従って、インク状のペーストを調製し、こ
れを、浸漬等の方法によってパンチングメタル等に塗布
して電極を作製するというような、簡便な電極の製造方
法は知られていない。本発明者等は、上記の欠点を解決
すべく鋭意検討した結果、結着剤としてヒドロキシアル
キルアルキルセルロース及び/又はアルキルセルロース
を用いた場合には、それらを極く少量使用するだけで、
水素吸蔵合金をインク状のペーストとすることができる
こと、及び、このペーストをパンチングメタルに塗布・
乾燥するだけで高性能の水素吸蔵合金電極を得ることが
できることを見い出し、本発明に到達した。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】従って、本発明の第1
の目的は、軽量で容量低下現象のない、高性能のアルカ
リ蓄電池用水素吸蔵合金電極を提供することにある。本
発明の第2の目的は、軽量で高性能なアルカリ蓄電池用
水素吸蔵合金電極の、簡易な製造方法を提供することに
ある。更に本発明の第3の目的は、極少量の結着剤でパ
ンチングメタルに水素吸蔵合金を強固に担持せしめる方
法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の諸目的
は、導電性支持体表面に、水素吸蔵合金粉末が結着剤に
よって担持されてなる電極であって、前記結着剤の主成
分がヒドロキシアルキルアルキルセルロース及び/又は
アルキルセルロースであると共に、全結着剤の量が、水
素吸蔵合金の0.1〜2.0重量%であることを特徴と
する、水素吸蔵合金電極及びその製造方法によって達成
された。
【0009】本発明で使用する水素吸蔵合金は公知のも
のの中から適宜選択して使用することができるが、特
に、量産性や、価格的な面から、ミッシュメタル(M
m)を主原料とするものが好ましく、特に、ランタンリ
ッチミッシュメタルを主原料とするものが好ましい。ミ
ッシュメタルは希土類元素の混合物であり、例えば、C
e45重量%、La30重量%、Nd5重量%及びその
他の希土類元素20重量%からなるが、特にLaが40
重量%以上のものがランタンリッチミッシュメタルと称
される。
【0010】本発明で結着剤として使用するヒドロキシ
アルキルアルキルセルロース及びアルキルセルロース
は、1重量%水溶液としたときの20℃における粘度が
200cp以上であることが必要であり、特に500c
p以上であることが好ましい。粘度が200cp未満で
あると、水素吸蔵合金を分散したスラリーの塗布適性が
悪くなる上、スラリーからー水素吸蔵合金が沈降し易く
なるので、それを防止するために結着剤の使用量を増加
させなければならなくなるので好ましくない。また、電
池の電気化学的反応を阻害しないために、結着剤の純度
は高い程好ましい。
【0011】ヒドロキシアルキルアルキルセルロースと
しては、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロ
キシエチルメチルセルロース、及び、ヒドロキシエチル
エチルセルロースが好ましく、アルキルセルロースとし
てはメチルセルロースが好ましい。その理由は、これら
のセルロース誘導体が、分散媒として使用する水に対す
る溶解性に優れる上、加熱によりその水溶液がゲル化す
るという特性を有しているからである。
【0012】即ち、本発明においては、これらのアルキ
ルアルキルセルロース及び/又はアルキルセルロース
を、水素吸蔵合金に対して0.1〜2.0重量%となる
ように溶解した水溶液中に水素吸蔵合金粉末を分散した
スラリーを、浸漬塗布等の方法によって導電性支持体上
に塗布・乾燥するが、結着剤が前記の特性を有するため
に、乾燥中における形状変化が抑制される。
【0013】結着剤としてのヒドロキシアルキルアルキ
ルセルロース及び/又はアルキルセルロースの添加量が
水素吸蔵合金の0.1重量%より少ないと結着性が不十
分となり、電池及び電極の容量低下をもたらす。一方、
2.0重量%より多くなると電極の導電率が低下する
上、結着剤が水素吸蔵合金表面を被覆して水素吸蔵能力
を低下させるので、電池及び電極の容量を十分に大きく
することがでない。
【0014】本発明においては、結着剤の使用量を上記
の範囲とした場合に、塗布性及び結着性が良好となる限
り、他の結着剤を併用しても良い。これが、「結着剤の
主成分がヒドロキシアルキルアルキルセルロース及び/
又はアルキルセルロースである」の意味である。但し、
結着剤の総量は上述する理由から、水素吸蔵合金に対し
て、0.1〜2.0重量%の範囲とする必要がある。
【0015】他の結着剤としてはカルボキシメチルセル
ロース、ポリエチレンオキサイド、ポリアクリル酸塩等
から選ばれる1種以上が併用できるが、この場合、結着
性能は、ヒドロキシアルキルアルキルセルロース及び/
又はアルキルセルロースのみで十分であるので、併用す
る結着剤としては、ポリテトラフルオロエチレンのよう
な撥水性のものを用いることが好ましい。このような撥
水性材料を併用することにより、過充電時に正極で発生
する酸素ガスが負極で消費されるときの消費効率を改善
することができる。
【0016】本発明の水素吸蔵合金電極の製造方法にお
いては、先ず、1〜5重量%の結着剤の水溶液を調製
し、水素吸蔵合金に対する結着剤の量が、前記した0.
3〜2.0重量%となるように水素吸蔵合金粉末を加
え、更に水を加えて所望の粘度のインク状ペーストを調
製する。この際、必要に応じて、カーボンブラック等の
導電材や、その他の種々の添加剤を加えても良い。次い
で、このペーストをパンチングメタル等の集電体に塗布
・乾燥し、更に加圧する。
【0017】支持体へのペーストの塗布は、ブレード塗
布、ローラー塗布、浸漬塗布等、公知の手段によって適
宜行うことができる。集電体の種類にかかわらず、塗布
したペーストを乾燥した後、1〜500t/cm2 で加
圧することが好ましい。最後にリード線を付着させるこ
とによって電極が得られる。このようにして得られた電
極は、特にアルカリ蓄電池用の負電極として好適であ
る。
【0018】
【発明の効果】本発明の水素吸蔵合金電極は、使用され
ている結着剤の量が水素吸蔵合金の使用量に対して十分
に少量であるので、軽量であるにもかかわらず高性能で
ある。本発明の水素吸蔵合金電極の製造方法は、インク
状のペーストを導電性支持体表面に塗布・乾燥すれば良
いので極めて簡便である。また結着剤として、極めて結
着性に優れたヒドロキシアルキルアルキルセルロース及
び/又はアルキルセルロースを用いるので、パンチング
メタルのような二次元支持体に対しても十分強固に水素
吸蔵合金を担持させることができる。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例及び比較例によって更
に説明するが、本発明はこれによって限定されるもので
はない。尚、添加量を示す「部」は他に特別の記載がな
い限り「重量部」を表す。
【0020】実施例1.LaリッチMm1.00に対
し、Ni,Co,Mn,Alが原子比で各々3.75,
0.75,0.20及び0.30の組成を有すると共に
平均粒径が20〜50μmの水素吸蔵合金粉末に、水素
吸蔵合金に対してヒドロキシプロピルメチルセルロース
が0.5重量%となるように、20℃での1.0%水溶
液粘度が4.620cpであるヒドロキシプロピルメチ
ルセルロース(信越化学工業株式会社製 商品名:90
SH−100,000)の2重量%水溶液と適当量の水
を加え、混練りして、35,000cpの粘度を有する
スラリーを得た。
【0021】集電体としてニッケルメッキを施したパン
チングメタルを用い、得られたスラリーに集電体を浸漬
した後引き上げて、集電体表面に水素吸蔵合金を含むス
ラリーを塗工し、100℃で乾燥し、100t/cm2
で加圧して負極電極を得た。正極として焼結式ニッケル
極を使用し、これら正、負極の間に不織物からなるセパ
レータを捲回することにより渦巻電極体を得た。次い
で、この渦巻電極体を電池外装缶に挿入し、6Nの水酸
化カリウム水溶液を電解液として注液した後、封入し
て、公称容量1200mAの密閉製ニッケル−水素アル
カリ蓄電池を作製した。
【0022】実施例2.水素吸蔵合金に対するヒドロキ
シプロピルメチルセルロースの添加量を0.3重量%と
した他は、実施例1と同様にして電池を作製した。 実施例3.水素吸蔵合金に対するヒドロキシプロピルメ
チルセルロースの添加量を2.0重量%とした他は、実
施例1と同様にして電池を作製した。
【0023】実施例4.結着剤として20℃での1.0
%水溶液粘度が15,800cpであるヒドロキシプロ
ピルメチルセルロース(信越化学工業株式会社 商品
名:SHV−P)の1.5重量%水溶液を用いた他は、
実施例1と同様にして電池を作製した。
【0024】実施例5.水素吸蔵合金に対し、ヒドロキ
シプロピルメチルセルロースの添加量を0.1重量%と
し、更に水素吸蔵合金に対し1.0重量%となるように
ポリテトラフルオロエチレン分散液を併用した他は、実
施例1と同様にして電池を作製した。
【0025】実施例6.結着剤として20℃での1.0
%水溶液粘度が2,100cpであるメチルセルロース
(信越化学工業株式会社 試作品)の2重量%水溶液を
用いた他は、実施例1と同様にして電池を作製した。
【0026】比較例1.水素吸蔵合金に対するヒドロキ
シプロピルメチルセルロースの添加量を0.05重量%
とした他は、実施例1と同様にして電池を作製した。 比較例2.水素吸蔵合金に対するヒドロキシプロピルメ
チルセルロースの添加量を3.0重量%とした他は、実
施例1と同様にして電池を作製した。
【0027】比較例3.水素吸蔵合金に対し、ヒドロキ
シプロピルメチルセルロースの添加量を1.0重量%と
し、更に水素吸蔵合金に対し2.0重量%となるように
ポリテトラフルオロエチレン分散液を併用した他は、実
施例1と同様にして電池を作製した。
【0028】実施例及び比較例で作製した電池を、それ
ぞれ0.3C率の電流で5時間充電した後、0.2C率
の電流で放電し、電池電圧が1.0Vになった時点で放
電を中止し、再度充電するというサイクル条件で、充放
電サイクル試験を行った結果を図1に示す。図中の電池
容量は、実施例1で得られた電池の初期容量を100%
としたものである。
【0029】図1から、本発明の方法で得られた電池が
特に、サイクル特性に優れることが実証された。また、
本発明の方法によれば、ヒドロキシアルキルアルキルセ
ルロース及び/又はアルキルセルロース以外に種々の添
加剤を添加した場合でも、電極が絶縁物で被覆されて起
こる導電率の低下及び/又はこれに伴う容量低下を抑制
することができるので、高容量及びサイクル特性に優れ
る水素吸蔵電極が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例及び比較例で得られた電池について充放
電サイクル試験を行ったときの、電池容量のサイクル依
存性を示す図である。
【符号の説明】
●、▲、■、○、◇及び▽は、それぞれ、実施例1〜6
で鰓得た電池についてのグラフであり、△、□及び◆
は、それぞれ、比較例1〜3で得られた電池についての
グラフである。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電性支持体表面に、水素吸蔵合金粉末
    が結着剤によって担持されてなる電極であって、前記結
    着剤の主成分がヒドロキシアルキルアルキルセルロース
    及び/又はアルキルセルロースであると共に、全結着剤
    の量が、水素吸蔵合金の0.1〜2.0重量%であるこ
    とを特徴とする、水素吸蔵合金電極。
  2. 【請求項2】 少くとも、水素吸蔵合金100重量部
    と、1重量%水溶液としたときにおける20℃の粘度が
    200cp以上であるヒドロキシアルキルアルキルセル
    ロース及び/又はアルキルセルロース0.1〜2.0重
    量部とを水に分散したスラリーを、導電性支持体上に塗
    布・乾燥することを特徴とする水素吸蔵合金電極の製造
    方法。
  3. 【請求項3】 ヒドロキシアルキルアルキルセルロース
    がヒドロキシプロピルメチルセルロース、ヒドロキシエ
    チルメチルセルロース、ヒドロキシエチルエチルセルロ
    ースの中から選択される少くとも1種である請求項1に
    記載された水素吸蔵合金電極の製造方法。
  4. 【請求項4】 アルキルセルロースがメチルセルロース
    である、請求項2又は3に記載された水素吸蔵合金電極
    の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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