JPH02281560A - ニッケル―水素アルカリ蓄電池 - Google Patents
ニッケル―水素アルカリ蓄電池Info
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/32—Nickel oxide or hydroxide electrodes
-
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/242—Hydrogen storage electrodes
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、水素を可逆的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金
又は水素化物からなる水素吸蔵電極を負極とし、酸化ニ
ッケル電極を正極とするニッケル−水素アルカリ蓄電池
に関するもので、とくに負極の改良に関する。
又は水素化物からなる水素吸蔵電極を負極とし、酸化ニ
ッケル電極を正極とするニッケル−水素アルカリ蓄電池
に関するもので、とくに負極の改良に関する。
従来の技術
アルカリ蓄電池としては、ニッケル−カドミウム蓄電池
が最も広く知られている。この種の蓄電池は市場の要望
によって昏々小形・軽量化をはじめ密閉化技術も急速に
進展して来た。そして、ボータプル機器用の電源として
広く普及している。
が最も広く知られている。この種の蓄電池は市場の要望
によって昏々小形・軽量化をはじめ密閉化技術も急速に
進展して来た。そして、ボータプル機器用の電源として
広く普及している。
一般に知られている密閉形電池の密閉化機構としてはノ
イマン方式が一般的である。即ち、過充電時に正極から
発生する酸素ガスをセパレータを通して負極に達し、負
極における金属カドミウムに吸収させて、放電物質であ
る水酸化カドミウムに変える方法である。この状態にお
いて、負極は常に充電未完了状態が継、続され、置版か
ら水素ガスの発生は起らず、完全密閉とすることが出来
る。
イマン方式が一般的である。即ち、過充電時に正極から
発生する酸素ガスをセパレータを通して負極に達し、負
極における金属カドミウムに吸収させて、放電物質であ
る水酸化カドミウムに変える方法である。この状態にお
いて、負極は常に充電未完了状態が継、続され、置版か
ら水素ガスの発生は起らず、完全密閉とすることが出来
る。
このガス吸収性能向上を目的として、部分的に撥水処理
したニッケル繊維マットを集電体に用いたアルカリ蓄電
池が提案されている(実開昭63−159269号公報
)。これは集電体による電気化学的ガス吸収が効果的に
進行するために酸素ガス吸収能が優れていると思われる
。
したニッケル繊維マットを集電体に用いたアルカリ蓄電
池が提案されている(実開昭63−159269号公報
)。これは集電体による電気化学的ガス吸収が効果的に
進行するために酸素ガス吸収能が優れていると思われる
。
一方、近年カドミウム負極の代わりに水素吸蔵合金を用
いる負極を用いたニッケル−水素アルカリ蓄電池が開発
されている。この種電池の密閉化機構としては、過充電
時に正極から発生する酸素ガスをセパレータを通して負
極に達し、負極における水素吸蔵合金中に含有する水素
に吸収させて、放電物質である水に変える方法である。
いる負極を用いたニッケル−水素アルカリ蓄電池が開発
されている。この種電池の密閉化機構としては、過充電
時に正極から発生する酸素ガスをセパレータを通して負
極に達し、負極における水素吸蔵合金中に含有する水素
に吸収させて、放電物質である水に変える方法である。
この点、ニッケル−カドミウム蓄電池の密閉化反応と少
し異なるが、負極において酸素を還元して放電物質にか
える所は同じである。そこで、先の提案をニッケル−水
素ア〃カリ蓄震池の負極に適用する事も考えられるが、
まだ多くの課題を残としている。
し異なるが、負極において酸素を還元して放電物質にか
える所は同じである。そこで、先の提案をニッケル−水
素ア〃カリ蓄震池の負極に適用する事も考えられるが、
まだ多くの課題を残としている。
また1表面を改質した電極支持体を負極に用いる曲の例
として、表面に炭素質皮膜を有する電極支持体を持つ水
素吸蔵合金の焼結多孔体からなる水素吸4!電極が提案
されている(特公昭67−30274号公報)。
として、表面に炭素質皮膜を有する電極支持体を持つ水
素吸蔵合金の焼結多孔体からなる水素吸4!電極が提案
されている(特公昭67−30274号公報)。
この提案は高温時において電極支持体と水素吸蔵合金と
の反応を防止するもので、直接には負極におけるガス吸
収とは関係ないが、電極支持体の表面に炭素質皮膜を形
成する試みはなされている。
の反応を防止するもので、直接には負極におけるガス吸
収とは関係ないが、電極支持体の表面に炭素質皮膜を形
成する試みはなされている。
発明が解決しようとする課題
前記の部分的に撥水処理したニッケル製マット全集電体
とし乏アルカリ蓄電池の技術を適用して、ニッケル−水
素アルカリ蓄電池を構成すると、負極における酸素ガス
吸収能力は無処理負極と比較して少しは改善されるが、
水素吸蔵合金と集電体からなるニッケル繊維多孔体ある
いは発泡状ニッケル多孔体の芯材表面に絶縁性の撥水剤
が介在しているため、充・放電サイクルの切期特性は部
分的に撥水処理が施こされていないすき間を通して集電
作用が働くため、容量低下はしないが、充・放電すイク
ルのくりかえしと共にこの間の抵抗が徐々に大きくなり
、高率放電特性の低下や光・放電サイクル寿命と共に容
量が低下する電池も発生すると云う課題を有している。
とし乏アルカリ蓄電池の技術を適用して、ニッケル−水
素アルカリ蓄電池を構成すると、負極における酸素ガス
吸収能力は無処理負極と比較して少しは改善されるが、
水素吸蔵合金と集電体からなるニッケル繊維多孔体ある
いは発泡状ニッケル多孔体の芯材表面に絶縁性の撥水剤
が介在しているため、充・放電サイクルの切期特性は部
分的に撥水処理が施こされていないすき間を通して集電
作用が働くため、容量低下はしないが、充・放電すイク
ルのくりかえしと共にこの間の抵抗が徐々に大きくなり
、高率放電特性の低下や光・放電サイクル寿命と共に容
量が低下する電池も発生すると云う課題を有している。
一方、集電体の表面に炭素質皮膜を形成した電極支持体
を負極に用いたニッケル−水素アルカリ蓄電池は集電体
と水素吸蔵合金粒子間の密着性は良好となり、高率放電
特性には大きな差異はない。
を負極に用いたニッケル−水素アルカリ蓄電池は集電体
と水素吸蔵合金粒子間の密着性は良好となり、高率放電
特性には大きな差異はない。
しかし、過充電時において、負極での酸素ガス吸収が不
十分で電池内圧が上昇する傾向にあり、安全性の観点か
ら課題を有している。
十分で電池内圧が上昇する傾向にあり、安全性の観点か
ら課題を有している。
課題を解決するための手段
本発明は、酸化ニッケル正極と、発泡状あるいは繊維状
金属多孔体内に水素を可逆的に吸蔵・放出する水素吸蔵
合金又は水素化物を含有する負極と、アルカリ電解液を
備え、前記負極を構成する発泡状あるいは繊維状金属多
孔体が、その芯材表面を撥水性有機高分子材料と導電性
材料の混合物によって被覆された電極集電体であるニッ
ケル−水素アルカリ蓄電池である。
金属多孔体内に水素を可逆的に吸蔵・放出する水素吸蔵
合金又は水素化物を含有する負極と、アルカリ電解液を
備え、前記負極を構成する発泡状あるいは繊維状金属多
孔体が、その芯材表面を撥水性有機高分子材料と導電性
材料の混合物によって被覆された電極集電体であるニッ
ケル−水素アルカリ蓄電池である。
作用
第2図に示す様に集電体である発泡状あるいは繊維状金
属多孔体12の表面が撥水性有機高分子材料13、例え
ばフッ素樹脂の微粉子(ポリテトラフμオロエチレン(
略称、PTFK)、テトラフルオロエチレンーヘキサフ
ルオロブロヒレン共重合体(略称TFIC−1(FP)
など)あるいはパラフィンなどと導電性材料14、例え
ばカーボンの微粒子(アセチレンブラック、カーボンブ
ラック、活性炭、黒鉛など)や耐アルカリ土類金属微粒
子にッケル、銅、コバルト、鉄・ニッケルメッキ、ステ
ンレス鋼など)との混合物によって被覆されたt極支持
体を負極に用いてニッケル−水素アルカリ蓄電池を構成
している。この様な構成であるために、過充電時にニッ
ケル正極から発生する酸素ガスを水素吸蔵合金からなる
負極で吸収して反応生成物である水に還元する作用を持
っている。この作用は第2図に示すように水素吸蔵合金
粒子16の表面と電極支持体12の表面において撥水性
有機高分子材料13の働きによって、−種の3相界面領
域を形成し、水素吸蔵合金16の表面において水素と酸
素が効率よく反応するためと考えられる。一方、第3図
の右側図に示す様に撥水性有機高分子材料(フッ素樹脂
)13単独ではそれ自体絶縁性物質であるために電極支
持体12表面と水素吸蔵合金16粒子間の接触面におい
で抵抗部分があり、内部抵抗による電位低下をまねくお
それがある。また、第3図の左側図に示すように導電性
材料14単独ではガス吸収能力が不十分であり、電池内
圧の上昇をまねく。これに対して第2図に示す如く、こ
の撥水性有機高分子材料(フッ素樹脂)13と導電性材
料(カーボン、金属微粒子)14の混合物からなってい
る故に両者間での接触抵抗が低くなると共に相互間の密
着性も強く、結合力が向上し、充・放電サイクル寿命に
よるはくり、脱落現象もなく耐久性も優れる事となる。
属多孔体12の表面が撥水性有機高分子材料13、例え
ばフッ素樹脂の微粉子(ポリテトラフμオロエチレン(
略称、PTFK)、テトラフルオロエチレンーヘキサフ
ルオロブロヒレン共重合体(略称TFIC−1(FP)
など)あるいはパラフィンなどと導電性材料14、例え
ばカーボンの微粒子(アセチレンブラック、カーボンブ
ラック、活性炭、黒鉛など)や耐アルカリ土類金属微粒
子にッケル、銅、コバルト、鉄・ニッケルメッキ、ステ
ンレス鋼など)との混合物によって被覆されたt極支持
体を負極に用いてニッケル−水素アルカリ蓄電池を構成
している。この様な構成であるために、過充電時にニッ
ケル正極から発生する酸素ガスを水素吸蔵合金からなる
負極で吸収して反応生成物である水に還元する作用を持
っている。この作用は第2図に示すように水素吸蔵合金
粒子16の表面と電極支持体12の表面において撥水性
有機高分子材料13の働きによって、−種の3相界面領
域を形成し、水素吸蔵合金16の表面において水素と酸
素が効率よく反応するためと考えられる。一方、第3図
の右側図に示す様に撥水性有機高分子材料(フッ素樹脂
)13単独ではそれ自体絶縁性物質であるために電極支
持体12表面と水素吸蔵合金16粒子間の接触面におい
で抵抗部分があり、内部抵抗による電位低下をまねくお
それがある。また、第3図の左側図に示すように導電性
材料14単独ではガス吸収能力が不十分であり、電池内
圧の上昇をまねく。これに対して第2図に示す如く、こ
の撥水性有機高分子材料(フッ素樹脂)13と導電性材
料(カーボン、金属微粒子)14の混合物からなってい
る故に両者間での接触抵抗が低くなると共に相互間の密
着性も強く、結合力が向上し、充・放電サイクル寿命に
よるはくり、脱落現象もなく耐久性も優れる事となる。
この様に撥水性と導電性を兼備えた機能がガス吸収能と
耐久性を向上させ、充・放電サイクル寿命の伸長と高率
放電特性の向上が期待できる事となる。
耐久性を向上させ、充・放電サイクル寿命の伸長と高率
放電特性の向上が期待できる事となる。
以下実施例により本発明を説明する。
実施例
(実施例1)
水素吸蔵合金として市販のMm(ミツシュメタN: L
a 、 Oa 、 Nd 、 S!11 等希土類元
素の混合物)。
a 、 Oa 、 Nd 、 S!11 等希土類元
素の混合物)。
Ni 、 Co 1Mn +ム!の各原材料を一定の組
成比に秤量してプラズマアーク溶解炉によってその一例
としてMmNilBGo(15MncL4ム1(L5の
組成を有する合金を製造した。つぎにこの合金を公知の
方法に従って真空熱処理炉で熱処理し、さらに通常の機
械的な粉砕によって約60μm以下の粉末とした。
成比に秤量してプラズマアーク溶解炉によってその一例
としてMmNilBGo(15MncL4ム1(L5の
組成を有する合金を製造した。つぎにこの合金を公知の
方法に従って真空熱処理炉で熱処理し、さらに通常の機
械的な粉砕によって約60μm以下の粉末とした。
この水素吸蔵合金粉末を2重量%のポリビニ〜アyコー
Iv(略称pv人)水溶液を混合し、ペースト状となし
、このペーストを厚さ1.3m1ll、多孔度” の+
v均孔径150μmのニッケ/l/製の発泡状金属多
孔体内に充てんした。前述のニッケlv製の発泡状金属
多孔体の芯材表面には前取ってフッ素樹脂粉末(PTF
g、TFK−HFP共重合体)とカーボン粉末(アセチ
レンブラック、カーボンブラック単独あるいは混合物の
微粉末など)の混合物を溶媒と共に塗着し、不活性気流
中で300〜400℃の温度で熱処理して、撥水性有機
高分子材料と導電性材料混合物の被覆膜を形成させてお
いた。ペースト状の水素吸蔵合金を発泡状金属多孔体内
に充てんした後、水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵電極を
得た。この水素吸蔵電極は静圧プレス磯を用いて一定の
厚さに加圧処理した。この水素吸蔵電極を負極とし、公
知の方法で製造した酸化ニッケル電極を正極とするニッ
ケル−水素アルカリ蓄電池をムとする。このニッケル−
水素アルカリ蓄電池の構成を第1図に示す。水素吸蔵電
極からなる負極1.酸化ニッケルからなる正1ffi2
゜両極の間に位置するセパレータ3内には電解液4が含
浸させである。6は電槽、6は蓋97は注液栓(安全弁
兼用)、8と9は負極と正極のリード端子である。安全
弁は弁1oとバネ11より構成されている。正極と負極
の大きさは50mmX60mm 、厚さ1.Qmll+
とじ乏。正極容量は電極1枚当り1.2ムhとし、6枚
用いて6ムhとした。一方負極容盪は′ぽ顆1枚当り3
ムhとし、4枚用いて12ムhとし次。正枚6枚、負枚
4構成とし、正極律速になる様に正極容量より負極容重
を大きくした電池容量6ムhのニッケル−水素アルカリ
蓄電池を製作した。この電池の放電特性、過充電時の内
圧特性、充・放電サイクル寿命はすべて次の条件で行な
った。放電電流は最高2c(o、s時間率、12ム)ま
で行ない1G放電時の中間電圧を測定した。またo、1
c(vo時間率、0.6ム)の電流において、ff50
%充電した時の電池内圧を測定した。さらに、0.1C
(10時間率、o、6ム)の電流で1C%充電し、0.
60(2時間率、3五)の電流で、終止電圧1.Ovま
で放電した。この光・放電すイクyを繰り返えす事によ
って電池容重の変化を調べた。但し電解液量は一定とし
、再度補液しない状態で測定した。また、注液栓内の安
全弁は015kg/、4以上で作動し、電池内部のガス
が放散する様になっている。
Iv(略称pv人)水溶液を混合し、ペースト状となし
、このペーストを厚さ1.3m1ll、多孔度” の+
v均孔径150μmのニッケ/l/製の発泡状金属多
孔体内に充てんした。前述のニッケlv製の発泡状金属
多孔体の芯材表面には前取ってフッ素樹脂粉末(PTF
g、TFK−HFP共重合体)とカーボン粉末(アセチ
レンブラック、カーボンブラック単独あるいは混合物の
微粉末など)の混合物を溶媒と共に塗着し、不活性気流
中で300〜400℃の温度で熱処理して、撥水性有機
高分子材料と導電性材料混合物の被覆膜を形成させてお
いた。ペースト状の水素吸蔵合金を発泡状金属多孔体内
に充てんした後、水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵電極を
得た。この水素吸蔵電極は静圧プレス磯を用いて一定の
厚さに加圧処理した。この水素吸蔵電極を負極とし、公
知の方法で製造した酸化ニッケル電極を正極とするニッ
ケル−水素アルカリ蓄電池をムとする。このニッケル−
水素アルカリ蓄電池の構成を第1図に示す。水素吸蔵電
極からなる負極1.酸化ニッケルからなる正1ffi2
゜両極の間に位置するセパレータ3内には電解液4が含
浸させである。6は電槽、6は蓋97は注液栓(安全弁
兼用)、8と9は負極と正極のリード端子である。安全
弁は弁1oとバネ11より構成されている。正極と負極
の大きさは50mmX60mm 、厚さ1.Qmll+
とじ乏。正極容量は電極1枚当り1.2ムhとし、6枚
用いて6ムhとした。一方負極容盪は′ぽ顆1枚当り3
ムhとし、4枚用いて12ムhとし次。正枚6枚、負枚
4構成とし、正極律速になる様に正極容量より負極容重
を大きくした電池容量6ムhのニッケル−水素アルカリ
蓄電池を製作した。この電池の放電特性、過充電時の内
圧特性、充・放電サイクル寿命はすべて次の条件で行な
った。放電電流は最高2c(o、s時間率、12ム)ま
で行ない1G放電時の中間電圧を測定した。またo、1
c(vo時間率、0.6ム)の電流において、ff50
%充電した時の電池内圧を測定した。さらに、0.1C
(10時間率、o、6ム)の電流で1C%充電し、0.
60(2時間率、3五)の電流で、終止電圧1.Ovま
で放電した。この光・放電すイクyを繰り返えす事によ
って電池容重の変化を調べた。但し電解液量は一定とし
、再度補液しない状態で測定した。また、注液栓内の安
全弁は015kg/、4以上で作動し、電池内部のガス
が放散する様になっている。
(実施例2)
実施例1と同じ組成を有する水素吸蔵合金粉末に2重i
%のフッ素樹脂の分散液を混合し、ペースト状となしこ
のペーストを厚さ1−0m1!1 、多孔度95%、ニ
ッケル繊維の線径20〜15Qμmそのニッケル繊維で
骨組みされる空間部の孔径が60〜500μmであるニ
ッケル繊維状金属多孔体の芯材表面には前以って、フッ
素樹脂粉末(PTFIC,TFIC−HFP共重合にな
ど)トカーボン粉天(活性炭、黒鉛単独あるいは混合物
の微粉末など)の混合物を溶媒と共に塗着し、不活性気
流中で300〜400’Cの温度で熱処理して撥水性有
機高分子材料と導電性材料混合物の被覆膜を形成させた
。
%のフッ素樹脂の分散液を混合し、ペースト状となしこ
のペーストを厚さ1−0m1!1 、多孔度95%、ニ
ッケル繊維の線径20〜15Qμmそのニッケル繊維で
骨組みされる空間部の孔径が60〜500μmであるニ
ッケル繊維状金属多孔体の芯材表面には前以って、フッ
素樹脂粉末(PTFIC,TFIC−HFP共重合にな
ど)トカーボン粉天(活性炭、黒鉛単独あるいは混合物
の微粉末など)の混合物を溶媒と共に塗着し、不活性気
流中で300〜400’Cの温度で熱処理して撥水性有
機高分子材料と導電性材料混合物の被覆膜を形成させた
。
ペースト状の水素吸蔵合金粉末を繊維状金属多孔体内に
充てんし友後、110cの温度で1時間乾燥を行なった
。この様にして水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵電極を作
り友。この水素吸蔵電極は静圧プレス機を用いて一定の
厚さに加圧処理をした。この水素吸蔵電極を負極とし、
公知の方法で製造し次酸化ニッケル電極を正極とするニ
ッケル−水素アルカリ蓄電池をBとする。その也電池構
成。
充てんし友後、110cの温度で1時間乾燥を行なった
。この様にして水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵電極を作
り友。この水素吸蔵電極は静圧プレス機を用いて一定の
厚さに加圧処理をした。この水素吸蔵電極を負極とし、
公知の方法で製造し次酸化ニッケル電極を正極とするニ
ッケル−水素アルカリ蓄電池をBとする。その也電池構
成。
充・放電試験はすべて実施例1と同じである。
(実施例3)
実施例1と同じ組成を有する水素吸蔵合金粉末に2重量
%のpvム水溶液を添加してペースト状となし、このペ
ーストを厚さ1.3mm、多孔度96%、平均多孔径1
50μmのニッケル製の発泡状金属多孔体内に充てんし
た。前述のニッケy製の発泡状金属多孔体の芯材表面を
前以って、フッ素樹脂(PTFIC,’rF1cmHF
P共重合体)と金属粉末にッケル、鋼単独、あるいは混
合物)の混合物を溶媒と共に塗着し、不活性気流中で3
00〜400Cの温度で熱処理して撥水性有機高分子材
料と導を性材料の混合物による被覆膜を形成させておい
た。ペースト状の水素吸蔵合金を発泡状金属多孔体内に
充てんした後11o℃の温度で1時間乾燥を行なった。
%のpvム水溶液を添加してペースト状となし、このペ
ーストを厚さ1.3mm、多孔度96%、平均多孔径1
50μmのニッケル製の発泡状金属多孔体内に充てんし
た。前述のニッケy製の発泡状金属多孔体の芯材表面を
前以って、フッ素樹脂(PTFIC,’rF1cmHF
P共重合体)と金属粉末にッケル、鋼単独、あるいは混
合物)の混合物を溶媒と共に塗着し、不活性気流中で3
00〜400Cの温度で熱処理して撥水性有機高分子材
料と導を性材料の混合物による被覆膜を形成させておい
た。ペースト状の水素吸蔵合金を発泡状金属多孔体内に
充てんした後11o℃の温度で1時間乾燥を行なった。
この水素吸蔵電極は静圧プレス機を用いて一定の厚さに
加圧処理をした。この水素吸蔵電極を負憧とし、公知の
方法で製造した酸化ニッケ/l/電極を正極とするニッ
ケル−水素アルカリ蓄電池をCとする。その池電池購成
、充・放電試験ばすべて実施例1と同じである。
加圧処理をした。この水素吸蔵電極を負憧とし、公知の
方法で製造した酸化ニッケ/l/電極を正極とするニッ
ケル−水素アルカリ蓄電池をCとする。その池電池購成
、充・放電試験ばすべて実施例1と同じである。
(比較例1)
ニッケy製の発泡状金属多孔体の芯材表面に水溶性の結
着材と共にカーボン粉末(アセチレンプラック、カーボ
ンブラックの混合微粉末)を塗着した後乾燥した。この
様にカーボン粉末の被覆膜を形成させた発泡状金属多孔
体を用いる以外はすべて実権例1と同じ電極製法及び電
池構成でニッケル−水素アルカリ蓄電池を製造し念。こ
の電池をDとする。
着材と共にカーボン粉末(アセチレンプラック、カーボ
ンブラックの混合微粉末)を塗着した後乾燥した。この
様にカーボン粉末の被覆膜を形成させた発泡状金属多孔
体を用いる以外はすべて実権例1と同じ電極製法及び電
池構成でニッケル−水素アルカリ蓄電池を製造し念。こ
の電池をDとする。
(比較例2)
ニッケル製の繊維状金属多孔体の芯材表面にフッ素樹脂
の分散液を塗着した後乾燥し、不活性気流中で300〜
400Cの温度で熱処理して撥水性有機高分子の被覆膜
を形成させた繊維状金属多孔体を用いる以外はすべて実
施例2と同じ電極製法及び電池構成でニッケル−水素ア
μカリ蓄電池を製造した。この電池をEとする。
の分散液を塗着した後乾燥し、不活性気流中で300〜
400Cの温度で熱処理して撥水性有機高分子の被覆膜
を形成させた繊維状金属多孔体を用いる以外はすべて実
施例2と同じ電極製法及び電池構成でニッケル−水素ア
μカリ蓄電池を製造した。この電池をEとする。
実施例及び比較例で製作したニッケル−水素アルカリ蓄
電池の特性を表1に示す。
電池の特性を表1に示す。
表1
表1かられかる様に発泡状金属多孔体の芯材表面にフッ
素樹脂粉末(あるいは繊維状材料)とカーボン粉末の混
合被膜層を形成させた本発明電池ム、繊維状金属多孔体
の芯材表面にフッ素樹脂粉末(あるいは繊維状材料)と
カーボン粉末の混合被膜層を形成させ九本発明電池B0
発泡状金属多孔体の芯材表面にフッ素樹脂粉末(あるい
は繊維状材料)と導電性金属粉末の混合被膜層を形成さ
せた本発明電池Cは繊維状金属多孔体の芯材表面にフッ
素樹脂の被覆膜のみを形成させ次従来電池Xと比較して
、過充電時の電池内圧は低いが、電王−電流特性におけ
る中間電圧(1G放電時)が低く、しかも充・放電サイ
クル寿命も短い。これは、繊維状金属多孔体の芯材表面
に形成されているフッ素樹脂の被覆膜(第3図の13)
が抵抗となっているものと考えられる。また、充・放電
サイクルの燥返しにより、さらに水素吸蔵合金との密着
性が弱くなり電池容量が低下し念ものと考えられる。
素樹脂粉末(あるいは繊維状材料)とカーボン粉末の混
合被膜層を形成させた本発明電池ム、繊維状金属多孔体
の芯材表面にフッ素樹脂粉末(あるいは繊維状材料)と
カーボン粉末の混合被膜層を形成させ九本発明電池B0
発泡状金属多孔体の芯材表面にフッ素樹脂粉末(あるい
は繊維状材料)と導電性金属粉末の混合被膜層を形成さ
せた本発明電池Cは繊維状金属多孔体の芯材表面にフッ
素樹脂の被覆膜のみを形成させ次従来電池Xと比較して
、過充電時の電池内圧は低いが、電王−電流特性におけ
る中間電圧(1G放電時)が低く、しかも充・放電サイ
クル寿命も短い。これは、繊維状金属多孔体の芯材表面
に形成されているフッ素樹脂の被覆膜(第3図の13)
が抵抗となっているものと考えられる。また、充・放電
サイクルの燥返しにより、さらに水素吸蔵合金との密着
性が弱くなり電池容量が低下し念ものと考えられる。
一方、第3図の様に発泡状金属多孔体12の芯材表面に
カーボン粉末14の被覆膜のみを形成させた従来電池り
と比較すると水素吸蔵合金16とカーボン粉末14間の
抵抗が小さいために電圧−電流特性、あるいは中間電圧
(1G放電時)は本発明電池と大差ないが、過充電時の
ガス吸収が不十分であるために、電池内圧が0.5kg
/−以上となり安全弁が働き、電解液が逃散して光・放
電サイク/I/寿命を100回までに短かくなっている
。
カーボン粉末14の被覆膜のみを形成させた従来電池り
と比較すると水素吸蔵合金16とカーボン粉末14間の
抵抗が小さいために電圧−電流特性、あるいは中間電圧
(1G放電時)は本発明電池と大差ないが、過充電時の
ガス吸収が不十分であるために、電池内圧が0.5kg
/−以上となり安全弁が働き、電解液が逃散して光・放
電サイク/I/寿命を100回までに短かくなっている
。
これら従来電池り、Hに対して本発明電池ムIBICは
電圧−電流特性における中間電圧(IG放電時)は1.
20〜1.21vと高い値を示し、過充電時の電池内圧
も0.24〜0.2E) kg/−と低い値を示してい
る。しかも、充・放電サイクル寿命は296〜300回
を達成し、1回の電解液量で従来電池の1.6〜3倍程
の長寿命化が図られている事となる。再度、一定量の電
解液を補給しても、電池り。
電圧−電流特性における中間電圧(IG放電時)は1.
20〜1.21vと高い値を示し、過充電時の電池内圧
も0.24〜0.2E) kg/−と低い値を示してい
る。しかも、充・放電サイクル寿命は296〜300回
を達成し、1回の電解液量で従来電池の1.6〜3倍程
の長寿命化が図られている事となる。再度、一定量の電
解液を補給しても、電池り。
Eの完全な容量回復はなかったが、電池人l B IC
は再び容量は回復した。電池り、Eは電池分解後正極、
負極を調べた所、正極は正常な容量を示すが、負甑容欲
の低下が見られ、電池容量の劣化は負極が起因している
事を確認している。
は再び容量は回復した。電池り、Eは電池分解後正極、
負極を調べた所、正極は正常な容量を示すが、負甑容欲
の低下が見られ、電池容量の劣化は負極が起因している
事を確認している。
本発明のニッケル−水素アルカリ蓄電池(d水素吸蔵合
金16と芯材12の間に導電材料14と撥水材料13が
介在しているので電圧−電流特性も優れ、過充電時の電
池内圧も低く、しかも充・放電サイク/L’寿命の伸長
が図られ、従来電池には兼ね備えられていない特性を本
願電池は有しており、実用上優れた電池である。
金16と芯材12の間に導電材料14と撥水材料13が
介在しているので電圧−電流特性も優れ、過充電時の電
池内圧も低く、しかも充・放電サイク/L’寿命の伸長
が図られ、従来電池には兼ね備えられていない特性を本
願電池は有しており、実用上優れた電池である。
本実施例として、MTn、 Ni 、 Go 、ムl
、 Mn系の水素吸蔵合金を構成したが、池の元素より
構成される電気化学的に水素の吸蔵と放出が可能な水素
吸蔵合金、あるいは水素化物であってもよい。
、 Mn系の水素吸蔵合金を構成したが、池の元素より
構成される電気化学的に水素の吸蔵と放出が可能な水素
吸蔵合金、あるいは水素化物であってもよい。
また、撥水性有壊高分子材料としてPTFEやTFIC
−HFP共重合体を用いたが、也の分子構造のフッ素樹
脂でも同様な効果があり、さらに。
−HFP共重合体を用いたが、也の分子構造のフッ素樹
脂でも同様な効果があり、さらに。
パラフィンなどの撥水性物質でも効果がある。導電性材
料の中でカーボンの微粒子としてアセチレンブラック、
カーボンブラック、活性炭、黒鉛などを用いたが、池の
カーボン材料例えばグラッシーカーボン、非晶質カーボ
ン等でもよい。金属微粒子としてニッケル、銅を用いた
か、コバルト。
料の中でカーボンの微粒子としてアセチレンブラック、
カーボンブラック、活性炭、黒鉛などを用いたが、池の
カーボン材料例えばグラッシーカーボン、非晶質カーボ
ン等でもよい。金属微粒子としてニッケル、銅を用いた
か、コバルト。
鉄−ニッケルメッキ、ステンレス鋼、チタンナト耐アル
カリ土類金属微粉末であれば効果がある。
カリ土類金属微粉末であれば効果がある。
本実施例では集電体の芯材表面に被覆させたフッ素樹脂
、カーボン粒子の混合被膜を強固に付着させるために、
熱処理を行なっているが、結着剤を介在させて、結合を
強めて熱処理をしない場合も同様な効果がある。例えば
常に1oocの温度で乾燥する程度でも強固に芯材表面
に密着させることも出来る。
、カーボン粒子の混合被膜を強固に付着させるために、
熱処理を行なっているが、結着剤を介在させて、結合を
強めて熱処理をしない場合も同様な効果がある。例えば
常に1oocの温度で乾燥する程度でも強固に芯材表面
に密着させることも出来る。
本発明に用いたフッ素樹脂は粉末状あるいは導電性材料
と混合すると繊維状になるものもあるので、繊維状のフ
ッ素樹脂でも同様な効果がある。
と混合すると繊維状になるものもあるので、繊維状のフ
ッ素樹脂でも同様な効果がある。
この様にフッ素樹脂:/:l:ガス吸収をよくするため
の機能を有し、導電性材料はフッ素樹脂の導電性を付与
させ、芯材表面での水素吸蔵合金との接触抵抗を下げる
機能を有する。本願電池はこの機能を兼ね備えているも
のである。
の機能を有し、導電性材料はフッ素樹脂の導電性を付与
させ、芯材表面での水素吸蔵合金との接触抵抗を下げる
機能を有する。本願電池はこの機能を兼ね備えているも
のである。
発明の効果
以上の様に、本発明によれば、電圧−電流特性。
即ち急速放電特性が優れ、しかも過充電時の内圧も低く
、充・放電サイク/I/寿命が長く、高性能で安全性の
優れたニッケル−水素アルカリ蓄電池が得られる。
、充・放電サイク/I/寿命が長く、高性能で安全性の
優れたニッケル−水素アルカリ蓄電池が得られる。
第1図は本発明におけるニッケル−水素アルカリ蓄電池
の溝成図、第2図′は本発明のニッケル−水素アルカリ
蓄電池の負極に用いる水素吸蔵電極の拡大模式図である
。第3図は従来型の水素吸蔵(極の拡大模式図である。 1・・・・・・負極(水素吸蔵合金)、2・・・・・・
正極(酸化ニッケ/L/)、3・・・・・・セパレータ
、12・・・・・・発泡状、繊維状金属(芯材)、13
・・・・・・撥水性有機高分子材料(粒子)、14・・
・・・・導電性材料(粒子)、16・・・・・・水素吸
蔵合金(粒子)。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名区 q)
の溝成図、第2図′は本発明のニッケル−水素アルカリ
蓄電池の負極に用いる水素吸蔵電極の拡大模式図である
。第3図は従来型の水素吸蔵(極の拡大模式図である。 1・・・・・・負極(水素吸蔵合金)、2・・・・・・
正極(酸化ニッケ/L/)、3・・・・・・セパレータ
、12・・・・・・発泡状、繊維状金属(芯材)、13
・・・・・・撥水性有機高分子材料(粒子)、14・・
・・・・導電性材料(粒子)、16・・・・・・水素吸
蔵合金(粒子)。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか1名区 q)
Claims (3)
- (1)酸化ニッケル正極と、発泡状あるいは繊維状金属
多孔体内に水素を可逆的に吸蔵・放出する水素吸蔵合金
又は水素化物を含有する負極と、アルカリ電解液を備え
、前記負極を構成する発泡状あるいは繊維状金属多孔体
が、その芯材表面を撥水性有機高分子材料と導電性材料
の混合物によって被覆された電極集電体であるニッケル
−水素アルカリ蓄電池。 - (2)撥水性有機高分子材料がフッ素樹脂である特許請
求の範囲第1項記載のニッケル−水素アルカリ蓄電池。 - (3)導電性材料が少なくともカーボン粉末あるいは金
属粉末からなり、前記カーボン粉末はアセチレンブラッ
ク、カーボンブラック、活性炭、黒鉛のうちの1種以上
であり、また前記金属粉末はニッケル、銅、コバルト、
銀のうちの、種以上である特許請求の範囲第1項記載の
ニッケル−水素アルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1103899A JPH02281560A (ja) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | ニッケル―水素アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1103899A JPH02281560A (ja) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | ニッケル―水素アルカリ蓄電池 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02281560A true JPH02281560A (ja) | 1990-11-19 |
Family
ID=14366270
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP1103899A Pending JPH02281560A (ja) | 1989-04-24 | 1989-04-24 | ニッケル―水素アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH02281560A (ja) |
Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH03276562A (ja) * | 1990-03-26 | 1991-12-06 | Agency Of Ind Science & Technol | 水素吸蔵電極の製造方法 |
EP0666608A1 (fr) * | 1994-01-27 | 1995-08-09 | Saft | Générateur électrochimique secondaire à électrolyte aqueux sans maintenance |
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JP2016522562A (ja) * | 2013-06-24 | 2016-07-28 | ジェナックス インコーポレイテッド | 二次電池用集電体及びこれを用いた電極 |
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1989
- 1989-04-24 JP JP1103899A patent/JPH02281560A/ja active Pending
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