JPS63266768A - 水素吸蔵電極の製造法 - Google Patents

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】 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
を用いる水素吸蔵電極の製造方法に関する。

従来の技術 各種の電源のうち二次電池としては、鉛蓄電池とアルカ
リ蓄電池とが広く使われている。

アルカリ蓄電池のうち、最も広く使われているのは、ニ
ッケルーカドミウム蓄電池である。この電池は性能的に
かなり優れているが、依然として高エネルギー密度や無
公害への期待が高（新しい電池系が検討されている。

例えばこの中で負極のカドミウムに代わって亜鉛が取り
上げられてきたが、よく知られているように寿命に問題
があるので広い実用化には至っていない。

最近注目されてきたのは水素を可逆的に吸蔵・放出する
水素吸蔵合金を負極に用いるアルカリ蓄電池である。こ
の場合は、カドミウムや亜鉛などと同じ取扱いで電池を
構成でき、実際の放電可能な容量密度をカドミウムより
太き（できることや亜鉛のようなデンドライトの形成な
どがないことなどから、高エネルギー密度で長寿命、無
公害のアルカリ蓄電池として有望である。

この水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵電極の製造方法とし
ては、従来から水素吸蔵合金を焼結して電極を得る。焼
結式や発泡金属、金属繊維などの金属三次元多孔体に水
素吸蔵合金を結着剤などと共に充填した方式がよ（用い
られていた。

しかし、これらの方式による水素吸蔵電極の製造方法は
、製造工程が複雑であることや製造コストが高くなるな
どの問題があった。一方、水素吸蔵合金粉末と結着剤な
どを予め混練しペーストとし、これをパンチングメタル
やエキスバンドメタル、金属ネットなどの金属二次元多
孔体に塗着しその後乾燥して得るいわゆるペースト式水
素吸蔵電極の製造方法は、製造方法が簡単であり、金属
三次元多孔体のような高価な材料を使用しないことから
安価な電極が得られるという特徴があった。

発明が解決しようとする問題点 この水素吸蔵合金粉末と結着剤などを予め混練しペース
トとし、これをパンチングメタルやエキスバンドメタル
、金属ネットなどの金属二次元多孔体に塗着しその後乾
燥して得るペースト式水素吸蔵電極の製造方法は、本来
製造方法が簡単で安価な電極が得られるという特徴があ
るが、次のような問題がありこれまであまり試みられて
いなかった。

すなわち、その主たる問題は、ペースト粘度の調整が非
常に微妙であり、品質を安定して電極が製造出来ないと
いうことである。水素吸蔵合金を用いた電極はこれまで
の通常のペースト式電極と比較するとかなり嵩密度が高
（なる。したがってより高粘度のペーストに調整する必
要があり、この場合電極の塗着ムラが生じ易かった。こ
れは、パンチングメタルやエキスバンドメタル、金属ネ
ットなどの金属二次元多孔体を用いたペースト式水素吸
蔵電極に特有な現象である。

本発明は上記問題点に鑑み、高粘度のペーストでも塗着
ムラの生じない品質の安定した水素吸蔵合金電極の製造
方法を提供することを目的にする。

問題点を解決するための手段 本発明は、水素吸蔵合金粉末と結着剤などを予め混練し
ペーストとし、これをパンチングメタルやエキスバンド
メタル、金属ネットなどの金属二次元多孔体に塗着しそ
の後乾燥して得るペースト式水素吸蔵電極の製造方法に
おいて、ペーストの粘度を調整する粘度調整剤として少
なくともグリコール類とセルロース誘導体の両方を用い
るものである。

作用 このペースト粘度を調整する粘度調整剤として少なくと
もグリコール類とセルロース誘導体の両方を用いること
により、品質の安定した水素吸蔵合金電極が得られる。

実施例 以下、本発明の実施例について説明する。

水素吸蔵合金として市販のＭｍ（ミツシュメタル）、Ｎ
ｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、ＡＩの各原材料を一定の組成比に秤量
してアルゴンアーク溶解炉によってＭｍＮ　ｉ　３．５
ｃｏｏ、ｓＭｎｏ、＋Ａ＋ｏ、３合金を製造した。つい
でこの合金を公知の方法に従って真空熱処理炉で熱処理
しその後、この合金試料を４００メツシユ以下の粒径に
なるように粉砕した。

このようにして得られた水素吸蔵合金にポリビニルアル
コールの５％（重量）のエチレングリコール溶液、重量
比で０．８％のポリエチレン微粉末、同じく０．５％の
塩化ビニル−アクリロニトリル短繊維、およびカルボキ
シメチルセルロースの３％水溶液を加えて混練しペース
トとした。このペーストをペーストＡとする。

比較のために水素吸蔵合金、ポリビニルアルコール、ポ
リエチレン微粉末、塩化ビニル−アクリロニトリル短繊
維はペーストＡと同量であるがペースト粘度を調整する
粘度調整剤がエチレングリコールだけのものをペースト
Ｂ、同じく粘度調整剤がカルボキシメチルセルロースだ
けのものをペーストＣとした。

これ・らのペーストＡ、Ｂ、Ｃをそれぞれ厚さ０．１５
閣、孔径１．８ｍｍ、開孔度５０％の鉄製でニッケルメ
ッキを施したパンチングメタル板に塗着し、０．６ＩＩ
ＩＩＩＩ幅のスリットを通して平滑化し、その後１２０
℃で１時間乾燥して水素吸蔵電極を得た。

このようにして作った水素吸蔵電極は、使用したペース
トによって製造の容易さや電極の品質に差異が見られた
。ペーストＡの電極は、製造も容易で電極内の厚さも均
等で、かつ電極ごとのバラツキも非常に少なかった。こ
れに対してペーストＢの電極は高い粘度を有するペース
トの粘度調節が比較的困難であった。また乾燥後の電極
表面に凹凸が見られ、電極内の厚さが不均一であった。

また、ペーストＣの電極は、製造の初期は高い粘度のペ
ーストでもとてもスムーズにペーストの塗着ができたが
、時間の経過と共に徐々にペーストが自然乾燥し、粘度
が上昇した。このため電極間のバラツキが大きく品質の
安定性に劣っていた。

このことからペースト粘度を調整する粘度調整剤として
グリコール類とセルロース誘導体の両方を用いたペース
トＡによる電極が品質の安定した水素吸蔵電極であるこ
とがわかった。

次に、このようにして得たペーストＡ、Ｂ、Ｃによる電
極は、密閉形ニッケルー水素二次電池としてそれぞれ単
２形を１０個作って評価を行なった。

すなわち、先の水素吸蔵電極を各々幅３．９ｃ＋ｍ長さ
２６ｃｍに裁断し、リード板を所定の２カ所にスポット
溶接により取り付けた。相手径としては、公知の発泡式
ニッケル極を選び、幅３．９ｃ１１長さ２２備として用
いた。この場合もリード板を２カ所取り付けた。

セパレータとしては、ボリアミド不織布、電解液として
は、比重１．２０の苛性カリ水溶液に水酸化リチウムを
２０ｇ／ｅ溶解して用いた。公称容量は３．０Ａｈであ
る。

なお、この中でペーストＣの電極については１０枚９Ｓ
枚の電極が厚さが厚いため電池の組立てができなかった
。

これらの電池を通常の充放電サイクル試験によって評価
した結果を説明する。

充電は、０．２Ｃ（５時間率）で１３０％まで、放電は
０．５Ｃ（２時間率）で終止電圧１゜Ｏｖとし充放電サ
イクルを繰り返した。その結果本発明のペーストＡを用
いた電池では、１０個の電池とも３００サイクル程度ま
では放電容量が・３．０〜３．１Ａｈであり極めて容量
が一定しており、また寿命特性に優れていることが明ら
かになった。

これに対しペーストＢを用いた電池では１０個中５個の
電池が３００サイクルまでに極端な容量低下を示し、残
りの５コの電池も３００サイクルで放電容量が２．３〜
３．ＯＡｈに分布した。また、ペーストＣを用いた７個
の電池では３００サイクルで放電容量が２．６〜３．１
Ａｈにバラツキを生じた。

なお、グリコール類にはエチレングリコール、ポリエチ
レングリコール、プロピレングリコールなどがあるが粘
度の点で特にエチレングリコールが良い。一方、セルロ
ース誘導体にはエチルセルロース、メチルセルロース、
ヒドロキシエチルセルロース、カルボキシメチルセルロ
ースなどがあるが、このうち粘度や取扱いの点でカルボ
キシメチルセルロースが好ましい。

発明の効果 以上のように本発明は、ペースト式水素吸蔵電極の製造
方法において、ペーストの粘度を調整する粘度調整剤と
して少なくともグリコール類とセルロース誘導体の両方
を用いることを特徴とする電極の製造方法であり、水素
吸蔵電極に特有な塗着ムラの生じない品質の安定した水
素吸蔵合金電極を得ることができ、製造が容易で安価な
ペースト式水素吸蔵電極が提供できる。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）水素吸蔵合金粉末と結着剤と少なくともグリコー
   ル類とセルロース誘電体の両方を成分とする粘度調整剤
   を予め混練してペーストとし、前記ペーストをパンチン
   グメタル、エキスパンドメタルや金属ネットなどの金属
   二次元多孔体に塗着し、その後乾燥することを特徴とす
   る水素吸蔵電極の製造法。
2. （２）グリコール類がエチレングリコールであることを
   特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水素吸蔵電極の
   製造法。
3. （３）セルロース誘導体がカルボキシメチルセルロース
   であることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の水
   素吸蔵電極の製造法。