JPS6313281A - 金属−水素アルカリ蓄電池 - Google Patents

金属−水素アルカリ蓄電池

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JPS6313281A
JPS6313281A JP61158435A JP15843586A JPS6313281A JP S6313281 A JPS6313281 A JP S6313281A JP 61158435 A JP61158435 A JP 61158435A JP 15843586 A JP15843586 A JP 15843586A JP S6313281 A JPS6313281 A JP S6313281A
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松本 孝直
Seiji Kameoka
亀岡 誠司
Shuzo Murakami
修三 村上
Sanehiro Furukawa
古川 修弘
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    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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    • H01M10/34Gastight accumulators
    • H01M10/345Gastight metal hydride accumulators
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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】 げ)産業上の利用分野 本発明は水At吸蔵及び放出することのでさる水素吸蔵
合金を主活物質とする負jを備、を北金属−水素アルカ
リ蓄4池(:関する。
(ロ)従来の技術 従来からよく用いられている蓄成池としてμニッケルー
カドミウム蓄電池の如きアルカリ替電池、あるいは鉛蓄
電池などがあるが、近年、これらの電池よりa量且つ高
容量で高エネルギー6度となる可能性のある。水素吸蔵
合金を用いてなる水素吸R電原を負極に備え友金属−水
素アルカリ蓄電池が注目されている。
この種電池の負極に用いられる水素吸蔵合金としては、
例えば特公昭59−49671号公報に開示されている
ように、LaN1aやその改良でアル三元素系のLaN
i 4 Co 、LaNi 4Cu及びLaNi18F
・α2などの合金が知られている。これらの合金粉末を
導電材粉末と共5二焼結してなる多孔体を水素吸蔵電極
とし九り(特公昭59−49669号公報]、あるいは
これら水素吸蔵合金粉末と導電材粉本との混合物を耐電
解液性の粒子状結看剤によって電極支持体に[1ii1
看させて水素吸蔵電極とする方法(%公昭57−302
73号公報]などが採られている。又、正極としては、
ニッケルーカドミウム蓄電池など(:用−られる焼結式
ニッケル極が用いられている。
しかしながらこの種の金属−水素アルカリ蓄電aは、水
素吸蔵合金よりなる負極1;吸蔵されている活性な水素
が正極と反応して自己放電し、保存特性が悪いという問
題点がある。
又、負極にSいては前記問題点に加えて、負極の水素吸
蔵合金は上記電池:二組込まれた状態において、!池の
光放電!:よりて負極活物質である水素t−aRLある
−に放出するものであり1元放電サイクル(:伴う上記
吸蔵・放出の繰り返しく;よりて合金格子が変形して微
粉化を起こすという問題もあり、微粉化した水素吸蔵合
金が電極から脱落するので電池サイクル中にお(する電
極容量の低下が大きくなってサイクル特性が低下する。
−万、正極においてはこの種電池の保存特性が悪いとい
う前記問題点にMJえて次のような問題点がある。この
種の蓄電池は充電する際負極から水素発生がおこり電池
缶内が加圧水素雰囲気となり。
正極の充電生成物が水素Cニエリ還元される次め正極の
主活物質である金属酸化物が充電生成物である高次の醗
化物に十分なり得す、光・シネ艮になり易く、さらにこ
の傾向はサイクル数が進行すれば著しくなり電池容量の
低下につながるという問題点かあり次。ま次頁に、正極
≦二おいてに金属酸化物を主活物質とする正極がサイク
ル数の進行とともに膨張し、電解at吸収するためセパ
レータ部のドライアウトが発生し電池容量が低′F′T
ると−りた問題点もある◎ (epラ  発明が解決しようとする問題点不発8Aは
、水素吸蔵合金を主活物質とする負極を備えた金属−水
素アルカリ蓄電池の保存特性を大幅5:改善すること金
主たる目的とする。また本発明はサイクル特性を向上さ
せることを目的とし%j!に本発明にこの種電池の負極
微粉化C二伴う容量低下、正極が膨張しfILIIiI
液を吸収することC二基づくセパレータ部のド2イアウ
)Iニー!る容量低下を抑制することを目的とするもの
である。
、組 に)問題を解決する丸めの手段 八 本宛BAは、水素吸蔵合金を主活物質とする負極と正極
と、アルカリ電解液と、セパレータと。
前記アルカリ電解液に溶解しりる5i−0結合を有する
化合物より構成されることを特徴とする金属−水素アル
カリ蓄電池4−ある。
尚、5i−o結合を有する化合物としては、二酸化ケイ
素、ケイ酸塩、シラノール、オルトケイ酸エチル、オル
トケイ酸メチルなどが上げられ。
前記化合物の形態としては二酸化ケイ素(S102)t
″含むガラス繊維体、或いは液状のケイ酸ナトリウムな
どが好適する。
また、5t−O結合を有する化合物の形態としてガラス
繊維体を用いる時は、正負極間に介挿すれば良く、又液
体もしくは粉末として用する時C二は、アルカリ電解液
中1−添加したり、電極製造時の活物質ペースト中(=
混入すれば良い。
(ホ)作 用 アルカリ゛tIL解液C;溶解しうるSl−〇結合を有
する化合物七蓄電池円(−組込むことζ:ぷり、アルカ
リ電解液と反応してケイ酸が生成し、これが縮合して高
分子化合物になり正負極表面勿後う。
この高分子化合物は8104の基本構成単位よりなる化
合物であって、立体網目状構造となり、このn造中をこ
のf(を池の放電橿であるOH−は透過できるが、正愼
より発生する酸素ガスに0ff−より大きいため前記構
造中を通過できないので。
保存*注の劣化つまり自己放電の原因である正極からの
酸素発生および酸系拡散を抑制することができる0尚、
前記高分子化合物中を放電種であるOH−が何ら影響を
受Cすず通過できるので放電特性C:例ら悪影!#金与
えるものではない。
特セ負極(:接するようcsiozg含むガラス繊維体
を配置することにより、アルカリ電解液と反応して生成
したケイ酸が負極の主活物質である水素吸蔵合金の表面
(=吸着され、これが縮合し、高分子化合物となりて、
水素吸蔵合金の表面上部分的C:榎うことC:よりて、
アルカリ電解液C:よる腐食による水素吸蔵能力の低下
を抑えると共に。
粒子間の結着力も縮合により生じる高分子化合物4:よ
り向上するため負極活物質の微粉化、脱落及び8盪低下
を抑制することができる。
また特に、正極C:戻するよう1::5iOzを含むガ
ラス繊維体を配置することにより、アルカリ電解液と反
応して生成したケイ酸が正極の主活物質である金属酸化
物の表面ζ二吸着され、これが縮合し、高分子化合物と
な9て金属酸化物の表面を部分的に覆い、電池内の加圧
水素雰囲気(:よる還元を抑制すると同時に、前記高分
子化合物が正極の膨張をおさえ、正極の保液斂の増77
0を抑制することができ、tパレータ部のドライアラ)
t−抑制しりる。
一万、ケイ酸ナトリウムを用いた場合には前記作用効果
(:加え、ケイ酸ナトリウムが水溶性であることから、
電池構成を変更することなく添加できるので、工程上き
わめて何利である。
更にペースト混線時にケイ酸ナトリウムを添刀口すると
、負極全体が前記高分子化合物にょつて結着されるので
負極の強度が向上し、−万電解液にケイ酸ナトリウム金
添加した時はケイ酸ナトリウムの浸透により前e高分子
化合物が負極全面?覆うので保存特性が向上する。
(へ)実 施 例 実施例1 負極活物質としてLaN15i粉砕して微粉化したもの
を96重量部、PTFE(フッ素樹脂]粉末に6mff
1部添加し均一に混合しPTF’Et−繊維化させる。
これに水k 710 、tてペースト状とじニッケルメ
ツキラ施したパンチングメタル集電体の両面C二貼り付
は負極を得る。同様(:水酸化ニッケル粉末にPTF’
Et−加え1練し、ペースト状とした後ニッケルメッキ
tsしたパンチングメタル集電体に砧り付Cす、ニッケ
ル正極を得た。このよう(−シて傅らnた正極(3八負
極(IJtg1図に示すように5102を含むガラス繊
維体(2)が負極(1)の水素吸蔵電極の片面に便する
ように配置し、ポリプロピレン製のセパレータ(4〕と
共に巻回し渦巻ta体を得、電池外装缶にこの電極体を
挿入した後アルカリ電解液を注入し、封口全行い公称8
濾1200mAHの本宛舅電池へ金作裂した。
実施例2 第2図に示す如(,5in2を含むガラスa維体(2)
が負極(1)の両面と便して9る渦巻電極体を用いるこ
とを除いては、実施例1と同様(=シて不発F!A電池
(B) ’に得た。
実施例3 第3図に示す如<、5iO22含むガラス繊維体(2)
が正極(3)片面と戻して−る渦巻電極体を用いること
金除いてに、実施例1と同様C;シて本発明電池0を得
た。
実施例4 第4図に示す如(、S i 02を含むガラス繊維体(
2)が正極(3)の両面と接している渦巻電極体を用い
ることを除いてri、実施例1と同様C;して本発明電
池〇を得た〇 実施例5 前述の実施例1と同様にして得た負極ペースト(:ケイ
酸ナトリウム(水ガラス)lOffijt%添加し、混
線後、負極を得九。この負極を用−810zi含む繊維
体?用いない他は、実施例1と同様の本発明電池■を作
表した。
実施例6 前述の実施例1(:おいて5iOzi含む繊維体金円い
ず、ケイ酸ナトリウム全10憲濾%溶解させfc!解液
金用い次他ぼ、実施列1と同様の本発明1!池Dケ作製
した。
比較例 第5図に示すy口(Si02を含むガラス繊維体を用い
ない以外に、実施例1と同様にして比較電池Ot得次。
こルらの本発明4池囚、(均、 0. (DJ、(ハ)
、(0及び、比較電池(ロ)i12QmAで16時間元
光電。
次いで240 mAr’i!am圧がl0VI:q゛る
迄放電しサイクル特性の比較を行りた。その結果を第6
図に示す。
次に第7因C二、電池光電後の放置日数と電池残存容量
との関係を深存特性比較図として示す。保存考性につい
ていえば、本発明電池^、(BハC)。
@、 @、 (F)が比較電池O)(:比へ、大幅に向
上している。こればアルカリ電屏液区二ft!4解し生
成されるケイ酸が縮合してできた高分子化合物#−1:
5IO4t−基本構底単位とし立体綱目状構造tとり、
この網目簿造中を正極から発生する酸素及び拡散する酸
素が通過で@ないので、負極の活性な水素と反応し、消
費さnないので、保存特注が向上したと考えらnる。
一万更(:、第6図より明らかなよう(=1本発明1池
四、 CIIQ、 (Q、 りJ、(ハ)、Dに比較電
池qに比ベサイクル特性がよい。これに電池内csi−
0結合を有する化合物が、アルカリ電解液と反応しケイ
酸を生じ、これが縮合し、高分子化合物を生じたためと
考えられる。サイクル試験後S i O22含むガラス
繊維体を組込んだ本発明4池囚、但)。
0.0.及び前記繊維体を用いない比較電池At分解し
、検討した。
特C:負極1:り一てみると比較電池O】は8102を
含むガラス繊維体を組込んでいないので、水素吸蔵合金
の微粉化が著しく進行しており、分析の結果LaN1a
が減少し、アルカリ電解液の影響により生成したと筒先
られるLa(OH)3が多量に形成されていた0これ5
二対し1本発明4池囚、(P9の負極は5iOz2含む
ガラス繊維体と戻してするので水素吸蔵合金の微粉化の
進行が遅くムa(OH)sの生成量も少ない。−万、挿
入したガラス繊維体を観察すると、ガラス繊維体が薄く
なって4九。ここで本発明電池0の負極(:おいてSl
の分布2EPMA分析にて検討してみると、@9図C;
示す如く、主1:slは負極の表面部分に分布し、負極
活物質を保持していると同時に、酸素ガスの拡散、侵入
を抑制していると考えられる。
負極と接する工うに1PrCガラス繊維体を配置するこ
とにより、アルカリを解液に#紀ガラス繊維体が溶解し
、ケイ酸が生じ、これが縮合し高分子化合物が生成され
、水素吸蔵合金負極の表面を覆い、腐蝕による水素吸蔵
能力の低下金おさえると共に、前記高分子化合物C:よ
りて水素吸蔵合金粒子が強力(:結着保持されるので、
負極の微粉化。
脱落、容量低下を抑制したと考えられる。
また特に正極と戻する工うに前記ガラス繊維体を配置し
た本発明電池0,0は比較電池0に比べ。
第6図かられかるように初期容量が大きい。この種の金
属−水素アルカリ蓄toの容tは正極支配であることか
ら、正極容量が増大したため初期容量が大きくなったと
考えられる。初期容量について(Di > (C) >
 (Qの関係はサイクル数が進行しても変らず、電池8
董に光電生成物である高次の酸化物Ni0OHの址全示
している。このNi00Hは高次の酸化物であるため、
不安定で刀口圧水素雰囲気下に置かれると容易1:N1
(OH)2に変化し放電生成物となる。本発明電池0.
(qぽ5lozを含むガラス繊維体が正極と接するよう
に配置されており、アルカリ電解液と反応してケイ収が
生成し、これが縮合し、高分子化合物が生じ正極活物質
を部分的(:4うため、光電生成物であるN100Hと
、を池缶内の加圧水素との反応が伸側され、N1(OH
)zt二遷元される量が減少し、光電効率が向上し、そ
れに伴い電池容量が増加したと考えられる。また5ot
イクルを経過した;池を分解すると比較電池0の正極は
膨張し多量の電解液を含んでい九が2本発明5a(c入
0の前Cガラス繊維体と接していた部分の正極は膨張が
小さく適度の電解液を含んでいた。
尚、実施例において負極に水素吸蔵合金としてLaNi
 s、正極としてニッケル極を示したが何らこれらに限
定されず、水素吸蔵合金としてT1−Ni系合金、Tl
−Mn系合金、正極として酸化銀1X極などt用いるこ
とが可屈である。
(ト)発明の効果 水素吸蔵合金よりなる負極?備える輩4−水素アルカリ
蓄を池(:おいてアルカリ電解液に溶解しうる5i−0
結合を有する化合物1:t#起起電同円C二組むことC
二より、保存特性の向上が計れ rKL池容址の低下全
抑制しティクル特性(:優れた金属−水素アルカリ蓄電
池が得られる。ま九特C二、負極と戻するよう1ニー5
iOzt−含むガラス繊維体を配置した時は水素吸蔵合
金の脱落及び腐食が抑制され、−万、正極と便するよう
≦:5iOz=2含むガラス穢維体t−配置した時には
ティクル特注の向上シニ加え、!池初期容量が大幅!−
南向上る。また更(;、ケイ酸ナトリウムを用い九時は
何ら電池簿成金変えることなく、添加でき前記効果が得
られるのでその工業的価値はきわめて大きい。
【図面の簡単な説明】
M1図rj S I 02 ′f:含むガラス繊維体が
負極の片面のみと接している本発明電池(8)の渦巻電
極体の図S第2図は5IOz2含むガラス繊維体が負極
の両面と僅している本発明゛電池(均の渦巻電極体の図
、第3図は5iOzi含むガラス繊維体が正極の片面の
みと接している本発明’Ha(C)の渦巻電極体の図、
第4図ぼSiO+全含むガラス繊維体が正極の両面と接
している本発明を池0の渦巻電極体の図、第5図は比較
電池qの渦巻電極体の図。 第6図にサイクル神注比較図、第7図は保存特注比較図
、248図は比較電池q負極のStのEMPA分析図、
第9図は本発明′電池(均負極のSlのEMF’A分析
図である。 (1)・・・負為(水素吸蔵合金′1極)、(2J・・
・5102を含むガラス繊維体、(3)・・・正極にッ
ケル極へ(4)・・・セパレータ。 囚、じね(CJ、 (DJ、■、0・・・本発明電池0
・・・比較電池

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水素吸蔵合金を主活物質とする負極と、正極と、
    アルカリ電解液と、セパレータと、前記アルカリ電解液
    に溶解しうるSi−O結合を有する化合物よりなること
    を特徴とする金属−水素アルカリ蓄電池。
  2. (2)前記アルカリ電解液に溶解しうる化合物として二
    酸化ケイ素、ケイ酸ナトリウムを用いることを特徴とす
    る特許請求の範囲第(1)項記載の金属−水素アルカリ
    蓄電池。
  3. (3)前記二酸化ケイ素を含むガラス繊維体を、負極に
    接するように配置したことを特徴とする特許請求の範囲
    第(2)項記載の金属−水素アルカリ蓄電池。
  4. (4)前記二酸化ケイ素を含むガラス繊維体を、正極に
    接するように配置したことを特徴とする特許請求の範囲
    第(2)項記載の金属−水素アルカリ蓄電池。
  5. (5)前記ケイ酸ナトリウムを、前記アルカリ電解液中
    に添加したことを特徴とする特許請求の範囲第(2)項
    記載の金属−水素アルカリ蓄電池。
  6. (6)前記ケイ酸ナトリウムを、前記水素吸蔵合金を主
    活物質とする負極中に添加したことを特徴とする特許請
    求の範囲第(2)項記載の金属−水素アルカリ蓄電池。
JP61158435A 1986-07-04 1986-07-04 金属−水素アルカリ蓄電池 Expired - Lifetime JPH0752655B2 (ja)

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Cited By (2)

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JPH02276172A (ja) * 1989-04-18 1990-11-13 Sanyo Electric Co Ltd 金属一水素アルカリ蓄電池
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