JPH1021908A

JPH1021908A - 電池用活物質および電池

Info

Publication number: JPH1021908A
Application number: JP8195511A
Authority: JP
Inventors: Jun Nakamura; 純中村; Taizo Harada; 泰造原田
Original assignee: Yuasa Corp; Yuasa Battery Corp
Current assignee: Yuasa Corp
Priority date: 1996-07-05
Filing date: 1996-07-05
Publication date: 1998-01-23
Anticipated expiration: 2016-07-05
Also published as: JP3598665B2

Abstract

(57)【要約】【課題】低温下での電池特性を改善する。【解決手段】電池用活物質は、イッテルビウムおよび
イットリウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの
元素の化合物と、水素吸蔵合金とを含んでいる。ここ
で、当該電池用活物質は、例えば、前記元素の化合物を
０．２〜１．０重量％含んでいる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明が属する技術分野】本発明は、電池用活物質およ
び電池、特に、水素吸蔵合金を含む電池用活物質および
そのような電池用活物質を用いた電池に関する。

【０００２】

【従来の技術とその課題】水素の吸蔵と放出とを可逆的
に行うことが可能な水素吸蔵合金を用いた電極を負極と
し、カドミウムを含まない水酸化ニッケル電極を正極と
して用いたアルカリ蓄電池が知られている。この種のア
ルカリ蓄電池は、従来のニッケル−カドミウム蓄電池に
比べて高いエネルギー密度を有し、しかも低公害性であ
ることから、ポータブル機器用や電気自動車用の電源と
しての利用が期待されている。

【０００３】ところで、このようなアルカリ蓄電池は、
寒冷地や冬期などの低温下において、容量が著しく低下
し、結果的に電圧低下を引き起こす場合が多い。電池電
圧が低下した場合は、所要の電池特性が得られないた
め、当該電池を搭載した機器が正常に作動しないおそれ
がある。

【０００４】本発明の目的は、低温下における電池特性
を改善することにある。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明に係る電池用活物
質は、イッテルビウムおよびイットリウムからなる群か
ら選ばれた少なくとも１つの元素の化合物と、水素吸蔵
合金とを含んでいる。ここで、当該電池用活物質は、例
えば、前記元素の化合物を０．２〜１．０重量％含んで
いる。

【０００６】また、本発明の電池用活物質は、例えば、
一酸化コバルトをさらに含んでいてもよい。この場合、
当該電池用活物質は、一酸化コバルトを例えば０．２〜
１．５重量％含んでいる。

【０００７】さらに、本発明の電池は、イッテルビウム
およびイットリウムからなる群から選ばれた少なくとも
１つの元素の化合物および水素吸蔵合金を含む負極用活
物質を用いた負極と、正極用活物質を用いた正極と、電
解質とを備えている。

【０００８】

【発明の実施の形態】電池用活物質本発明に係る電池用活物質は、上述のようにイッテルビ
ウムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なく
とも１つの元素の化合物と、水素吸蔵合金とを主に含ん
でいる。

【０００９】ここで用いられる上述の元素の化合物は、
特に限定されるものではないが、例えば水酸化化合物が
好ましい。なお、イッテルビウムの水酸化化合物は、Ｙ
ｂ（ＯＨ）₃ で示される化合物であり、一方、イットリ
ウムの水酸化化合物は、Ｙ（ＯＨ）₃ で示される化合物
である。これらの化合物は、それぞれ単独で用いられて
もよいし、混合して用いられてもよい。

【００１０】一方、本発明で用いられる水素吸蔵合金
は、特に限定されるものではなく、従来からの電池用に
用いられている公知の種々のものである。水素吸蔵合金
としては、ミッシュメタル（Ｍｍ）を含む合金、例え
ば、ＭｍＮｉＡｌＣｏ系やＭｍＮｉＡｌＣｏＭｎ系の合
金を挙げることができる。なお、ミッシュメタルは、Ｌ
ａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄなどの希土類元素の複合体であ
り、市販されている。このような合金は、例えばミッシ
ュメタル、Ｎｉ、Ａｌ、ＣｏおよびＭｎを所定量秤量
し、これらを不活性ガス雰囲気下で高周波溶解炉を用い
て溶融させると製造することができる。

【００１１】なお、本発明に係る電池用活物質には、必
要に応じて一酸化コバルト（ＣｏＯ）をさらに含んでい
てもよい。本発明の電池用活物質がこのような一酸化コ
バルトをさらに含む場合は、当該活物質を採用した電池
の低温下における電池特性をより効果的に改善すること
ができる。

【００１２】本発明の電池用活物質は、上述の元素の化
合物を０．２〜１．０重量％含むのが好ましく、０．２
〜０．５重量％含むのがより好ましい。当該元素の化合
物の含有量が０．２重量％未満の場合は、当該電池用活
物質を用いた電池について、低温下における電池特性を
効果的に改善することができない場合がある。逆に、
１．０重量％を超える場合は、含有量に比例した効果が
得られずに経済的でないばかりではなく、却って電池容
量が低下し、電池の効率が損なわれる場合がある。

【００１３】また、本発明の電池用活物質が一酸化コバ
ルトを含有する場合、その含有量は０．２〜１．５重量
％に設定するのが好ましく、０．８〜１．５重量％に設
定するのがより好ましい。この含有量が０．８重量％未
満の場合は、一酸化コバルトを含有することによる効果
が得られない場合がある。逆に、１．５重量％を超える
場合は、含有量に比例した効果が得られずに経済的でな
いばかりではなく、却って電池容量が低下し、電池の効
率が損なわれる場合がある。

【００１４】本発明の電池用活物質を製造する場合は、
上述の水素吸蔵合金の粉末を用意し、これに上述の元素
の化合物の粉末および必要に応じて一酸化コバルトの粉
末を添加して十分に混合する。こうして得られた電池用
活物質は、通常、カルボキシメチルセルロースなどの増
粘剤を加えてペースト状に調製され、電池用電極の基板
に塗布、充填される。

【００１５】なお、上述の電池用活物質は、必要に応じ
て他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例
えば、密閉型電池の内部圧力の上昇を抑制することを目
的として添加される、希土類元素の単体またはその化合
物を挙げることができる。

【００１６】本発明に係る電池用活物質は、上述のよう
にイッテルビウムおよびイットリウムからなる群から選
ばれた少なくとも１つの元素の化合物を含んでいるの
で、低温下における電池特性、特に電池容量が改善され
た電池を実現することができる。

【００１７】電池本発明に係る電池は、例えばニッケル水素電池であり、
負極、正極および電解質を主に備えている。このような
本発明の電池で用いられる負極は、上述の本発明に係る
電池用活物質のペーストを基材に塗布、充填したもので
ある。なお、基材としては、例えばニッケル穿孔鋼板が
用いられる。

【００１８】また、正極は、例えば、正極用活物質のペ
ーストを基材に塗布、充填したものである。ここで、正
極用活物質としては、例えば、亜鉛が固溶体化された高
密度水酸化ニッケル粉末を挙げることができる。一方、
基材としては、例えばニッケル繊維基板が用いられる。

【００１９】さらに、電解質としては、アルカリ金属の
水酸化物、例えば水酸化カリウムや水酸化リチウムなど
が用いられる。なお、電解質は、電池の種類や形態に応
じて、固体状のもの、或いは水溶液状のものが用いられ
る。

【００２０】なお、本発明の電池の大きさおよび形状
は、特に限定されるものではなく、例えば、角型や円筒
型などの種々に構成し得る。したがって、上述の負極、
正極および電解質を内臓するための容器は、目的とする
電池の大きさや形状に応じて種々のものを用いることが
できる。また、本発明の電池において、正極および負極
が互いに重ね合わされて折り畳まれたり巻回されている
場合は、正極と負極との接触を回避するためのセパレー
ターが用いられる。セパレーターとしては、絶縁性樹脂
の不織布、例えばポリアミド樹脂やポリプロピレン樹脂
の不織布を用いることができる。

【００２１】本発明に係る上述の電池は、負極用の活物
質として上述の本発明に係るものを用いているので、低
温下での電池特性、特に電池容量が従来の電池に比べて
良好である。したがって、このような本発明の電池を用
いれば、冬期や寒冷地などの低温下においても機器を正
常に作動させることができる。

【００２２】

【実施例】実施例１Ｌａ、Ｃｅ、ＰｒおよびＮｄなどの希土類元素の複合体
である市販のミッシュメタル（Ｍｍ）、並びにＮｉ、Ａ
ｌ、Ｃｏ、Ｍｎを所定量秤量し、これらを不活性ガス雰
囲気下で高周波溶解炉を用いて溶解してＭｍＮｉ_3.8Ａ
ｌ_0.3Ｃｏ_0.7Ｍｎ_0.2の組成の合金を作成した。

【００２３】次に、得られた合金を機械粉砕し、この合
金粉末にＹｂ（ＯＨ）₃ 粉末０．５重量％と一酸化コバ
ルト１．０重量％とを混合した。この混合物を乳鉢を用
いて十分に混ぜ合わせ、電池用活物質を得た。得られた
電池用活物質に増粘剤を加えてペースト状にし、このペ
ーストをニッケル穿孔鋼板に塗布、充填した。これを乾
燥後にプレスして電極を得た。

【００２４】実施例２Ｙｂ（ＯＨ）₃ 粉末０．５重量％に代えてＹ（ＯＨ）₃
粉末０．５重量％を用い、他は実施例１と同様にして電
極を得た。

【００２５】比較例１Ｙｂ（ＯＨ）₃ 粉末を添加しない以外は実施例１と同様
にして電極を得た。

【００２６】実施例３一酸化コバルトの使用量を０〜１．０重量％の範囲で変
更し、他は実施例１の場合と同様にして電極を得た。得
られた電極について、充放電サイクル試験を実施した。
この際、充電は０．１ＣｍＡで１６時間実施し、また、
放電は０．２ＣｍＡで０．１７Ｖまで行った。結果を図
１に示す。図１より、一酸化コバルトの含有量に比例し
て容量が高まることがわかる。なお、参照電極として
は、Ｃｄ／Ｃｄ（ＯＨ）₂ 極を用いた。

【００２７】実施例４一酸化コバルトの使用量を０〜１．０重量％の範囲で変
更し、他は実施例２の場合と同様にして電極を得た。得
られた電極について、充放電サイクル試験を実施した。
なお、試験条件は実施例３の場合と同様に設定した。結
果を図１に示す。図１より、一酸化コバルトの含有量に
比例して容量が高まることがわかる。

【００２８】実施例５高密度粉末水酸化ニッケル活物質のペーストをニッケル
繊維板に塗布、充填し、これを乾燥後にプレスして電極
を得た。得られた電極を正極に、また、実施例１で得ら
れた電極を負極にそれぞれ用い、さらに電解液として比
重が１．２８の水酸化カリウム水溶液を用いて公称容量
が２，１００ｍＡｈの密閉電池を作成した。

【００２９】得られた電池について充放電サイクル試験
を実施し、５℃下での放電時間と電池電圧との関係を調
べた。なお、充放電サイクル試験においては、充電は
１．０ＣｍＡで１時間１２分実施し、また、放電は２．
０ＣｍＡで１．０Ｖまで行い、充電と放電との間の休止
時間を１時間に設定した。結果を図２に示す。また、得
られた電池を５℃から４５℃までの温度環境下におき、
電池容量の変化を調べた。結果を図３に示す。

【００３０】実施例６負極として実施例２で得られたものを用い、他は実施例
５の場合と同様にして電池を作成した。得られた電池に
ついて、実施例５の場合と同様にして放電時間と電池電
圧との関係および電池容量の変化を調べた。結果を図２
および図３に示す。

【００３１】比較例２負極として比較例１で得られたものを用い、他は実施例
５の場合と同様にして電池を作成した。得られた電池に
ついて、実施例５の場合と同様にして放電時間と電池電
圧との関係および電池容量の変化を調べた。結果を図２
および図３に示す。

【００３２】図２から、実施例５および６の場合は、比
較例２の場合に比べて電池電圧が低下しにくいことがわ
かる。また、図３から、２５℃を境として、比較例２の
場合は、実施例５、６に比べて低温下での電池容量が極
端に低下していることがわかる。言い替えると、実施例
５、６の場合は、比較例２に比べて２５℃以下での電池
容量が格段に良好なことがわかる。

【００３３】

【発明の効果】本発明の電池用活物質は、イッテルビウ
ムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なくと
も１つの元素の化合物を水素吸蔵合金に添加しているの
で、低温下における電池特性を改善することができる。

【００３４】また、本発明に係る電池は、上述の本発明
に係る電池用活物質を負極に用いているので、低温下に
おける電池特性が良好である。

【図面の簡単な説明】

【図１】実施例３および実施例４で得られた電極につい
ての一酸化コバルトの含有量と容量との関係を示す図。

【図２】実施例５、実施例６および比較例２で得られた
電池の５℃下での放電時間と電池電圧との関係を示す
図。

【図３】実施例５、実施例６および比較例２で得られた
電池についての電池容量と温度との関係を示す図。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】イッテルビウムおよびイットリウムからな
る群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物と、水素吸蔵合金と、を含む電池用活物質。
【請求項２】前記元素の化合物を０．２〜１．０重量％
含んでいる、請求項１に記載の電池用活物質。
【請求項３】一酸化コバルトをさらに含んでいる、請求
項１または２に記載の電池用活物質。
【請求項４】前記一酸化コバルトを０．２〜１．５重量
％含んでいる、請求項３に記載の電池用活物質。
【請求項５】イッテルビウムおよびイットリウムからな
る群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物と、水
素吸蔵合金とを含む負極用活物質を用いた負極と、正極用活物質を用いた正極と、電解質と、を備えた電池。