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JPH11329480A - Alkaline secondary battery - Google Patents

Alkaline secondary battery

Info

Publication number
JPH11329480A
JPH11329480A JP10131530A JP13153098A JPH11329480A JP H11329480 A JPH11329480 A JP H11329480A JP 10131530 A JP10131530 A JP 10131530A JP 13153098 A JP13153098 A JP 13153098A JP H11329480 A JPH11329480 A JP H11329480A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
secondary battery
vessel
conductive substrate
nickel
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP10131530A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Kazuhiko Harada
和彦 原田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
Priority to JP10131530A priority Critical patent/JPH11329480A/en
Publication of JPH11329480A publication Critical patent/JPH11329480A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an alkaline secondary battery excellent in high rate discharge characteristic and having a high capacity by providing a negative electrode comprising a hydrogen storage allay and a conductive substrate made of a nickel foil having a specified thickness, and providing a specified energy charging density. SOLUTION: The energy charging density of this alkaline secondary battery is 310 Wh/l or more, and a conductive substrate consists of a nickel foil having a thickness of 10-20 μm. An electrode group 5 formed by laminating a positive electrode 2, a separator 3 and a negative electrode 4 and spirally winding them is housed in a bottomed cylindrical vessel 1. The negative electrode 4 is arranged on the outermost circumference of the electrode group 5, and electrically made into contact with the vessel 1. A circular first sealing plate having a hole 6 in the center is arranged on the upper opening part of the vessel 1, and a ring-like insulating gasket 8 is arranged between the periphery of the sealing plate 7 and the upper opening part inner surface of the vessel 1, and the sealing plate 7 is airtightly fixed to the vessel 1 through the gasket 8 by caulking.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素を活物質とす
る負極を改良したアルカリ二次電池に関するものであ
る。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alkaline secondary battery having an improved negative electrode using hydrogen as an active material.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルカリ二次電池の一例であるニッケル
水素二次電池は、水酸化ニッケルを活物質として含むペ
ースト式正極と水素吸蔵合金を含むペースト式負極との
間にセパレータを介在させた電極群をアルカリ電解液と
共に容器内に収納し、密閉した構造を有する。このニッ
ケル水素二次電池は、ペースト式水素吸蔵合金負極の代
わりにカドミウム化合物を含む負極を用いるニッケルカ
ドミウム二次電池と電圧の互換性があり、かつニッケル
カドミウム二次電池に比べて高容量であるという優れた
特性を有する。また、ニッケル水素二次電池は、携帯用
電話機や携帯型撮像機などの各種電子機器の作動電源と
して広く実用化され、近年、さらなる高容量化と長寿命
化が要望されている。
2. Description of the Related Art A nickel-hydrogen secondary battery, which is an example of an alkaline secondary battery, has an electrode in which a separator is interposed between a paste-type positive electrode containing nickel hydroxide as an active material and a paste-type negative electrode containing a hydrogen storage alloy. The group is housed in a container together with an alkaline electrolyte, and has a closed structure. This nickel-metal hydride secondary battery is compatible in voltage with a nickel-cadmium secondary battery using a negative electrode containing a cadmium compound instead of the paste-type hydrogen storage alloy negative electrode, and has a higher capacity than a nickel-cadmium secondary battery. It has excellent characteristics. Further, nickel-metal hydride secondary batteries have been widely used as operating power supplies for various electronic devices such as portable telephones and portable imaging devices, and in recent years, higher capacity and longer life have been demanded.

【0003】密閉型ニッケル水素二次電池をより高容量
にするには容量規制極である正極容量を増加させる必要
がある。しかしながら、電極群及びアルカリ電解液を収
容するスペースには限りがあるため、正極容量を増加さ
せるとアルカリ電解液を収容するためのスペースが不足
し、過充電時に漏液を生じやすくなるという問題点を招
く。漏液を防ぐためにアルカリ電解液量を削減すると、
放電容量及びサイクル寿命が低下する。
To increase the capacity of a sealed nickel-metal hydride secondary battery, it is necessary to increase the capacity of a positive electrode, which is a capacity regulating electrode. However, since the space for accommodating the electrode group and the alkaline electrolyte is limited, when the positive electrode capacity is increased, the space for accommodating the alkaline electrolyte is insufficient, and a problem is liable to occur during overcharge. Invite. If the amount of alkaline electrolyte is reduced to prevent liquid leakage,
Discharge capacity and cycle life decrease.

【0004】アルカリ電解液を収容するためのスペース
を確保するためには、負極の体積エネルギー密度を高め
て負極体積を低減する必要がある。ところで、ペースト
式負極は、水素吸蔵合金粉末、導電材及び結着剤を水の
存在下で混練してペーストを調製し、このペーストをパ
ンチドメタル、フェルト状金属多孔体などの多孔質構造
の導電性基板に充填し、乾燥し、加圧成形することによ
り得られる。この負極の体積エネルギー密度を高める手
法として導電性基板の厚さを薄くすることが考えられて
いる。
[0004] In order to secure a space for accommodating an alkaline electrolyte, it is necessary to increase the volume energy density of the negative electrode to reduce the volume of the negative electrode. By the way, a paste type negative electrode is prepared by kneading a hydrogen storage alloy powder, a conductive material and a binder in the presence of water to prepare a paste, and then forming the paste into a porous structure such as a punched metal or a felt-like porous metal body. It is obtained by filling a conductive substrate, drying and pressing. As a technique for increasing the volume energy density of the negative electrode, it has been considered to reduce the thickness of the conductive substrate.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前述し
た多孔質な導電性基板の厚さを薄くすると、導電性が低
下し、大電流で放電した際の放電容量が低下するという
問題点を生じる。また、導電性基板の強度が低下するた
め、加圧成形時に基板が破断しやすくなる。
However, when the thickness of the porous conductive substrate described above is reduced, the conductivity is reduced, and the discharge capacity when discharging with a large current is reduced. Further, since the strength of the conductive substrate is reduced, the substrate is easily broken at the time of pressure molding.

【0006】従って、従来の技術ではエネルギー密度が
310Wh/l以上の高容量で、高率放電特性に優れた
ニッケル水素二次電池を作ることが困難であった。
Therefore, it has been difficult to produce a nickel-hydrogen secondary battery having a high capacity with an energy density of 310 Wh / l or more and excellent high-rate discharge characteristics by the conventional technology.

【0007】本発明は、高率放電特性に優れ、かつ高容
量なアルカリ二次電池を提供しようとするものである。
An object of the present invention is to provide an alkaline secondary battery having excellent high-rate discharge characteristics and high capacity.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係るアルカリ二
次電池は、水素吸蔵合金及び導電性基板を含む負極を具
備するアルカリ二次電池であって、前記二次電池のエネ
ルギー充填密度は310Wh/l以上であり、かつ前記
導電性基板は、厚さが10〜20μmのニッケル箔であ
ることを特徴とするものである。
An alkaline secondary battery according to the present invention is an alkaline secondary battery including a negative electrode including a hydrogen storage alloy and a conductive substrate, and the energy filling density of the secondary battery is 310 Wh. / L or more, and the conductive substrate is a nickel foil having a thickness of 10 to 20 µm.

【0009】[0009]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるアルカリ二
次電池(例えば円筒形アルカリ二次電池)を図1を参照
して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, an alkaline secondary battery (for example, a cylindrical alkaline secondary battery) according to the present invention will be described in detail with reference to FIG.

【0010】有底円筒状の容器1内には、正極2とセパ
レータ3と負極4とを積層してスパイラル状に捲回する
ことにより作製された電極群5が収納されている。前記
負極4は、前記電極群5の最外周に配置されて前記容器
1と電気的に接触している。アルカリ電解液は、前記容
器1内に収容されている。中央に孔6を有する円形の第
1の封口板7は、前記容器1の上部開口部に配置されて
いる。リング状の絶縁性ガスケット8は、前記封口板7
の周縁と前記容器1の上部開口部内面の間に配置され、
前記上部開口部を内側に縮径するカシメ加工により前記
容器1に前記封口板7を前記ガスケット8を介して気密
に固定している。正極リード9は、一端が前記正極2に
接続、他端が前記封口板7の下面に接続されている。帽
子形状をなす正極端子10は、前記封口板7上に前記孔
6を覆うように取り付けられている。ゴム製の安全弁1
1は、前記封口板7と前記正極端子10で囲まれた空間
内に前記孔6を塞ぐように配置されている。中央に穴を
有する絶縁材料からなる円形の押え板12は、前記正極
端子10上に前記正極端子10の突起部がその押え板1
2の前記穴から突出されるように配置されている。外装
チューブ13は、前記押え板12の周縁、前記容器1の
側面及び前記容器1の底部周縁を被覆している。
An electrode group 5 formed by stacking a positive electrode 2, a separator 3, and a negative electrode 4 and winding them in a spiral shape is accommodated in a cylindrical container 1 having a bottom. The negative electrode 4 is arranged at the outermost periphery of the electrode group 5 and is in electrical contact with the container 1. The alkaline electrolyte is contained in the container 1. A circular first sealing plate 7 having a hole 6 in the center is arranged at the upper opening of the container 1. The ring-shaped insulating gasket 8 is
Is arranged between the periphery of the container and the inner surface of the upper opening of the container 1,
The sealing plate 7 is airtightly fixed to the container 1 via the gasket 8 by caulking to reduce the diameter of the upper opening inward. One end of the positive electrode lead 9 is connected to the positive electrode 2, and the other end is connected to the lower surface of the sealing plate 7. The positive electrode terminal 10 having a hat shape is attached on the sealing plate 7 so as to cover the hole 6. Rubber safety valve 1
1 is arranged so as to close the hole 6 in a space surrounded by the sealing plate 7 and the positive electrode terminal 10. A circular holding plate 12 made of an insulating material having a hole in the center is provided on the positive electrode terminal 10 so that a protrusion of the positive electrode terminal 10 is provided on the holding plate 1.
2 so as to protrude from the holes. The outer tube 13 covers the periphery of the holding plate 12, the side surface of the container 1, and the periphery of the bottom of the container 1.

【0011】以下、前記負極4、正極2、セパレータ3
およびアルカリ電解液について詳細に説明する。
Hereinafter, the negative electrode 4, the positive electrode 2, the separator 3
And the alkaline electrolyte will be described in detail.

【0012】(1)負極4 この負極4は、水素吸蔵合金を含むペーストを導電性基
板に塗布した構造を有し、前記導電性基板は、厚さが1
0〜20μmのニッケル箔である。
(1) Negative Electrode 4 The negative electrode 4 has a structure in which a paste containing a hydrogen storage alloy is applied to a conductive substrate.
It is a nickel foil of 0 to 20 μm.

【0013】前記負極4は、例えば、水素吸蔵合金粉末
に導電材を添加し、結着剤及び水と共に混練してペース
トを調製し、前記ペーストを導電性基板に塗布し、乾燥
させた後、プレス成形することにより製造される。
The negative electrode 4 is prepared, for example, by adding a conductive material to a hydrogen storage alloy powder, kneading it with a binder and water to prepare a paste, applying the paste to a conductive substrate, and drying the paste. It is manufactured by press molding.

【0014】前記水素吸蔵合金は、格別制限されるもの
ではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水素を吸
蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出できる
ものであればよい。例えば、LaNi5 、MmNi
5 (Mmはミッシュメタル)、LmNi5 (LmはLa
を含む希土類元素から選ばれる少なくとも一種)、これ
らの合金のNiの一部をAl、Mn、Co、Ti、C
u、Zn、Zr、Cr、Bの様な元素で置換した多元素
系のもの、またはTiNi系、TiFe系のものを挙げ
ることができる。中でも、一般式LmNiw Cox Al
y Mnz (但し、Lmは、Laを含む希土類元素から選
ばれる少なくとも1種であり、原子比wは3.30≦w
≦4.50、原子比xは0.50≦x≦1.10、原子
比yは0.20≦y≦0.50、原子比zは0.05≦
z≦0.20で、かつ原子比w,x,y,zの合計値は
4.90≦w+x+y+z≦5.50である)で表され
る組成の希土類−ニッケル系水素吸蔵合金が好ましい。
前記一般式で表される希土類−ニッケル系水素吸蔵合金
は、Mnの溶出が少ないため、サイクル寿命を長くする
ことができ、かつ低コストである。前記原子比w,x,
y,zのより好ましい値は、それぞれ3.80≦w≦
4.20、0.70≦x≦0.90、0.30≦y≦
0.40、0.08≦z≦0.13で、かつその合計値
が5.00≦w+x+y+z≦5.20である。
The hydrogen storage alloy is not particularly limited, and may be any alloy capable of storing hydrogen electrochemically generated in an electrolytic solution and easily releasing the stored hydrogen during discharge. For example, LaNi 5 , MmNi
5 (Mm is misch metal), LmNi 5 (Lm is La
At least one element selected from the group consisting of rare earth elements containing Al, Mn, Co, Ti, and C.
Examples thereof include a multi-element-based material substituted with an element such as u, Zn, Zr, Cr, and B, or a TiNi-based or TiFe-based material. Among them, the general formula LmNi w Co x Al
y Mn z (where, Lm is at least one selected from rare earth elements including La, atomic ratio w is 3.30 ≦ w
≦ 4.50, atomic ratio x is 0.50 ≦ x ≦ 1.10, atomic ratio y is 0.20 ≦ y ≦ 0.50, and atomic ratio z is 0.05 ≦
A rare earth-nickel-based hydrogen storage alloy having a composition represented by z ≦ 0.20 and a total value of atomic ratios w, x, y, and z is 4.90 ≦ w + x + y + z ≦ 5.50) is preferable.
The rare earth-nickel-based hydrogen storage alloy represented by the above general formula has a small elution of Mn, so that the cycle life can be extended and the cost is low. The atomic ratio w, x,
More preferable values of y and z are 3.80 ≦ w ≦
4.20, 0.70 ≦ x ≦ 0.90, 0.30 ≦ y ≦
0.40, 0.08 ≦ z ≦ 0.13, and the total value is 5.00 ≦ w + x + y + z ≦ 5.20.

【0015】前記導電性基板であるニッケル箔の厚さを
前記範囲に規定したのは、次のような理由によるもので
ある。厚さを10μm未満にすると、導電性基板の強度
が低下し、加圧成形時に基板が断裂しやすくなる。一
方、厚さが20μmを越えると、負極の体積効率が低下
するため、エネルギー充填密度が310Wh/l以上の
アルカリ二次電池において漏液、あるいは充放電特性の
低下を招く。
The reason why the thickness of the nickel foil serving as the conductive substrate is specified in the above range is as follows. When the thickness is less than 10 μm, the strength of the conductive substrate is reduced, and the substrate is easily broken at the time of pressure molding. On the other hand, if the thickness exceeds 20 μm, the volume efficiency of the negative electrode is reduced, so that in an alkaline secondary battery having an energy filling density of 310 Wh / l or more, liquid leakage or deterioration of charge / discharge characteristics is caused.

【0016】前記導電材としては、例えばカーボンブラ
ック、黒鉛等を挙げることができる。
Examples of the conductive material include carbon black and graphite.

【0017】前記結着剤としては、例えばポリアクリル
酸ソーダ、ポリアクリル酸カリウム等のポリアクリル酸
塩、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)などのフ
ッ素系樹脂、またはカルボキシメチルセルロース(CM
C)等を挙げることができる。
Examples of the binder include polyacrylates such as sodium polyacrylate and potassium polyacrylate, fluorine resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), and carboxymethyl cellulose (CM).
C) and the like.

【0018】(2)正極2 この正極2は、水酸化ニッケル粉末及び結着剤を含む正
極材料が集電体に担持されたものから形成される。
(2) Positive Electrode 2 The positive electrode 2 is formed of a positive electrode material containing nickel hydroxide powder and a binder carried on a current collector.

【0019】水酸化ニッケル粉末としては、例えば無共
晶の水酸化ニッケル粉末、または亜鉛、コバルト、ビス
マス、銅のような金属が共晶された水酸化ニッケル粉末
を用いることができる。後者の水酸化ニッケル粉末を含
む正極は、高温状態における充電効率を更に向上するこ
とが可能になる。
As the nickel hydroxide powder, for example, non-eutectic nickel hydroxide powder or nickel hydroxide powder in which a metal such as zinc, cobalt, bismuth or copper is eutectic can be used. The latter positive electrode containing nickel hydroxide powder can further improve the charging efficiency in a high temperature state.

【0020】前記水酸化ニッケル粉末は、X線粉末回折
法による(101)面のピーク半価幅が0.8゜/2θ
(Cu−Kα)以上であることが好ましい。ピークの半
価幅のより好ましい値は、0.9〜1.0゜/2θ(C
u−Kα)である。
The nickel hydroxide powder has a peak half-value width of the (101) plane determined by an X-ray powder diffraction method of 0.8 ° / 2θ.
(Cu-Kα) or more is preferable. A more preferable value of the half width of the peak is 0.9 to 1.0 ° / 2θ (C
u-Kα).

【0021】前記結着剤としては、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン、カルボキシメチルセルロース、メチ
ルセルロース、ポリアクリル酸塩、ポリビニルアルコー
ルを挙げることができる。
Examples of the binder include polytetrafluoroethylene, carboxymethylcellulose, methylcellulose, polyacrylate, and polyvinyl alcohol.

【0022】前記集電体としては、例えばニッケル、ス
テンレス等の金属や、ニッケルメッキが施された樹脂な
どからなるスポンジ状、繊維状、フェルト状、網状の多
孔質構造を有するものを挙げることができる。
Examples of the current collector include those having a sponge-like, fibrous, felt-like, or net-like porous structure made of a metal such as nickel or stainless steel, or a resin plated with nickel. it can.

【0023】前記正極は、例えば、水酸化ニッケル粉
末、導電助剤、結着剤および水を含むペーストを調製
し、前記ペーストを集電体に充填し、これを乾燥、加圧
成形することにより作製される。
The positive electrode is prepared by, for example, preparing a paste containing nickel hydroxide powder, a conductive additive, a binder, and water, filling the paste into a current collector, drying and pressing the paste. It is made.

【0024】前記導電助剤としては、例えば、金属コバ
ルト及びコバルト化合物から選ばれる少なくとも1種を
用いることができる。前記コバルト化合物としては、三
酸化二コバルト(Co2 3 )、一酸化コバルト(Co
O)、水酸化コバルト{Co(OH)2 }等を挙げるこ
とができる。
As the conductive assistant, for example, at least one selected from metallic cobalt and a cobalt compound can be used. As the cobalt compound, dicobalt trioxide (Co 2 O 3 ), cobalt monoxide (Co
O), cobalt hydroxide {Co (OH) 2 } and the like.

【0025】(3)セパレータ3 このセパレータ3としては、例えば、ポリアミド繊維製
不織布、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフ
ィン繊維製不織布に親水性官能基を付与したものを挙げ
ることができる。
(3) Separator 3 Examples of the separator 3 include a nonwoven fabric made of a polyamide fiber and a nonwoven fabric made of a polyolefin fiber such as polyethylene or polypropylene provided with a hydrophilic functional group.

【0026】(4)アルカリ電解液 前記アルカリ電解液としては、例えば、水酸化ナトリウ
ム(NaOH)の水溶液、水酸化リチウム(LiOH)
の水溶液、水酸化カリウム(KOH)の水溶液、NaO
HとLiOHの混合液、KOHとLiOHの混合液、K
OHとLiOHとNaOHの混合液等を用いることがで
きる。
(4) Alkaline Electrolyte As the alkaline electrolyte, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH)
Aqueous solution, potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, NaO
H and LiOH mixed solution, KOH and LiOH mixed solution, K
A mixed solution of OH, LiOH, and NaOH can be used.

【0027】前記二次電池は、エネルギー充填密度が3
10Wh/l以上である。このエネルギー充填密度C
(Wh/l)(体積エネルギー密度)は、次式で定義さ
れる。
The secondary battery has an energy filling density of 3
10 Wh / l or more. This energy filling density C
(Wh / l) (volume energy density) is defined by the following equation.

【0028】 C=(CT ×Z)/V …(1) ここで、CT (Ah)は二次電池の理論容量、Z(V)
は二次電池の電圧、V(l)は二次電池の体積(容器の
内容積)を示す。
C = (C T × Z) / V (1) where C T (Ah) is the theoretical capacity of the secondary battery, and Z (V)
Represents the voltage of the secondary battery, and V (l) represents the volume of the secondary battery (the internal volume of the container).

【0029】以上詳述したように本発明に係るアルカリ
二次電池は、水素吸蔵合金及び導電性基板を含む負極を
具備し、かつエネルギー充填密度が310Wh/l以上
であり、前記導電性基板は厚さが10〜20μmのニッ
ケル箔である。このような導電性基板は、厚さが同じ
で、多孔質構造を有するもの(例えば、パンチドメタ
ル)に比べて強度及び導電性を向上することができる。
この導電性基板に水素吸蔵合金を含むペーストを塗布
し、乾燥し、加圧成形を施すことによって、加圧成形時
に基板の破断を招くことなく、導電性に優れ、かつ体積
効率が向上された負極を得ることができる。この負極を
用いてエネルギー充填密度が310Wh/l以上のアル
カリ二次電池を構成することによって、大電流放電特性
を損なわずにアルカリ電解液を収容するスペースを確保
することができるため、優れたサイクル寿命及び大電流
放電特性を維持しつつ、高容量化を図ることができる。
As described in detail above, the alkaline secondary battery according to the present invention includes a negative electrode including a hydrogen storage alloy and a conductive substrate, has an energy filling density of 310 Wh / l or more, and the conductive substrate has It is a nickel foil having a thickness of 10 to 20 μm. Such a conductive substrate has the same thickness and can improve strength and conductivity as compared with a substrate having a porous structure (for example, punched metal).
By applying a paste containing the hydrogen storage alloy to the conductive substrate, drying and applying pressure molding, the substrate was excellent in conductivity and volume efficiency was improved without causing breakage of the substrate during pressure molding. A negative electrode can be obtained. By constructing an alkaline secondary battery having an energy filling density of 310 Wh / l or more using this negative electrode, a space for accommodating an alkaline electrolyte can be secured without impairing large-current discharge characteristics. High capacity can be achieved while maintaining the life and the large current discharge characteristics.

【0030】[0030]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を図面を参照
して詳細に説明する。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0031】(実施例1) <ペースト式正極の作製>水酸化ニッケル粉末90重量
部および一酸化コバルト粉末10重量部からなる混合粉
体に、前記水酸化ニッケル粉末に対してカルボキシメチ
ルセルロース0.3重量部およびポリテトラフルオロエ
チレンのディスパージョン(固形分60重量%)を固形
分換算で0.5重量部添加し、これらに水45重量部添
加して混練することによりペーストを調製した。このペ
ーストを導電性基板としてのニッケルメッキ金属多孔体
内に充填し、乾燥した後、ローラプレスして圧延成形す
ることにより正極を作製した。
Example 1 <Preparation of Paste-Type Positive Electrode> A mixed powder consisting of 90 parts by weight of nickel hydroxide powder and 10 parts by weight of cobalt monoxide powder was mixed with 0.3 parts of carboxymethyl cellulose with respect to the nickel hydroxide powder. A paste was prepared by adding 0.5 parts by weight of a solid dispersion and 60 parts by weight of a polytetrafluoroethylene dispersion (solid content: 60% by weight), adding 45 parts by weight of water thereto, and kneading. This paste was filled into a nickel-plated metal porous body as a conductive substrate, dried, and then roll-pressed to form a positive electrode.

【0032】<ペースト式負極の作製>市販のランタン
富化したミッシュメタルLm、Ni,Co,Mn及びA
lを用いて高周波溶解によって、LmNi4.0 Co0.4
Mn0.3 Al0.3 の組成からなる水素吸蔵合金を作製し
た。得られた水素吸蔵合金を機械粉砕し、これを200
メッシュのふるいに通過させた。
<Preparation of Paste Type Negative Electrode> Commercially available lanthanum-enriched misch metal Lm, Ni, Co, Mn and A
LmNi 4.0 Co 0.4
A hydrogen storage alloy having a composition of Mn 0.3 Al 0.3 was produced. The obtained hydrogen storage alloy was mechanically pulverized,
Passed through a mesh sieve.

【0033】得られた水素吸蔵合金粉末100重量部
に、ポリアクリル酸ナトリウム0.5重量部、カルボキ
シメチルセルロース(CMC)0.125重量部、ポリ
テトラフルオロエチレンのディスパージョン(固形分6
0重量%)を固形分換算で1.0重量部及び導電材とし
てカーボンブラック1.0重量部を添加し、水50重量
部と共に混合することによってペーストを調製した。こ
のペーストを導電性基板としての厚さが10μmのニッ
ケル箔に塗布し、乾燥した後、加圧成形することにより
ペースト式負極を作製した。
To 100 parts by weight of the obtained hydrogen storage alloy powder, 0.5 parts by weight of sodium polyacrylate, 0.125 parts by weight of carboxymethyl cellulose (CMC), and a dispersion of polytetrafluoroethylene (solid content: 6%)
0% by weight) and 1.0 part by weight of carbon black as a conductive material in terms of solid content, and mixed with 50 parts by weight of water to prepare a paste. This paste was applied to a nickel foil having a thickness of 10 μm as a conductive substrate, dried, and then subjected to pressure molding to produce a paste-type negative electrode.

【0034】次いで、親水性処理が施されたポリオレフ
ィン製不織布からなるセパレータを前記負極及び前記正
極の間に介在し、渦巻状に捲回して電極群を作製した。
このような電極群を有底円筒状容器に収納した後、7N
のKOH及び1NのLiOHからなるアルカリ電解液を
収容し、封口等を行うことにより前述した図1に示す構
造を有し、理論容量が4500mAh(エネルギー充填
密度が310Wh/l以上)で、4/3Aサイズの円筒
形ニッケル水素二次電池を組み立てた。
Next, a separator made of a polyolefin nonwoven fabric subjected to a hydrophilic treatment was interposed between the negative electrode and the positive electrode and spirally wound to form an electrode group.
After storing such an electrode group in a bottomed cylindrical container, 7N
The structure shown in FIG. 1 described above is accommodated by accommodating an alkaline electrolyte composed of KOH and 1N LiOH, and performing sealing and the like. The theoretical capacity is 4500 mAh (the energy filling density is 310 Wh / l or more), A 3 A size cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled.

【0035】(実施例2)負極の導電性基板であるニッ
ケル箔の厚さを15μmにすること以外は、前述した実
施例1と同様な円筒形ニッケル水素二次電池を組み立て
た。
Example 2 A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the nickel foil serving as the conductive substrate for the negative electrode was changed to 15 μm.

【0036】(実施例3)負極の導電性基板であるニッ
ケル箔の厚さを20μmにすること以外は、前述した実
施例1と同様な円筒形ニッケル水素二次電池を組み立て
た。
Example 3 A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the nickel foil as the conductive substrate for the negative electrode was changed to 20 μm.

【0037】(比較例1) <ペースト式負極の作製>実施例1で説明したのと同様
なペーストをパンチドメタル(ニッケルメッキが施され
た鋼板を素材として用い、厚さが60μmで、目付量が
345g/m2 で、開口率が40%である)に塗布し、
乾燥した後、加圧成形することによりペースト式負極を
作製した。
(Comparative Example 1) <Preparation of Paste Type Negative Electrode> A paste similar to that described in Example 1 was punched metal (a nickel-plated steel plate was used as a material, and had a thickness of 60 μm and a basis weight). Amount is 345 g / m 2 and the aperture ratio is 40%)
After drying, a paste-type negative electrode was produced by pressure molding.

【0038】次いで、前記負極及び実施例1で説明した
のと同様な正極の間に実施例1で説明したのと同様なセ
パレータを介在し、渦巻状に捲回して電極群を作製し
た。このような電極群を有底円筒状容器に収納した後、
実施例1で説明したのと同様な組成のアルカリ電解液を
収容し、封口等を行うことにより前述した図1に示す構
造を有し、理論容量が3000mAh(エネルギー充填
密度が310Wh/l未満)で、4/3Aサイズの円筒
形ニッケル水素二次電池を組み立てた。
Then, a separator similar to that described in Example 1 was interposed between the negative electrode and the positive electrode similar to that described in Example 1, and spirally wound to form an electrode group. After storing such an electrode group in a bottomed cylindrical container,
An alkaline electrolyte having the same composition as that described in Example 1 is accommodated therein, and the structure shown in FIG. 1 is provided by sealing and the like, and the theoretical capacity is 3000 mAh (the energy filling density is less than 310 Wh / l). Thus, a 4/3 A size cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled.

【0039】(比較例2)実施例1で説明したのと同様
な負極ペーストを厚さが5μmのニッケル箔に塗布し、
乾燥した後、加圧成形を施したところ、ニッケル箔が破
断し、負極を作製することができなかった。
Comparative Example 2 A negative electrode paste similar to that described in Example 1 was applied to a nickel foil having a thickness of 5 μm.
After being dried and subjected to pressure molding, the nickel foil was broken, and a negative electrode could not be produced.

【0040】(比較例3)負極の導電性基板であるニッ
ケル箔の厚さを30μmにすること以外は、前述した実
施例1と同様な円筒形ニッケル水素二次電池を組み立て
た。
Comparative Example 3 A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled in the same manner as in Example 1 except that the thickness of the nickel foil serving as the negative electrode conductive substrate was 30 μm.

【0041】得られた実施例1〜3及び比較例1、3の
二次電池について、活性化を行った後、0.2Cの電流
で90分間充電し、0.2Cの電流で終止電圧1.0V
まで放電する充放電サイクルを繰り返し、6サイクル目
の放電容量を測定し、その結果を下記表1に示す。ま
た、実施例1〜3及び比較例1、3の二次電池につい
て、0.2Cの電流で90分間充電し、各レート(1
C,2C,3C,5C)で終止電圧1.0Vまで放電し
た際の放電容量を測定し、1Cでの放電容量に対する各
レート(2C,3C,5C)での放電容量比を算出し
(1Cでの放電容量を100%とする)、その結果を下
記表1に併記する。
After activating the obtained secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 3, the batteries were charged with a current of 0.2 C for 90 minutes and a final voltage of 1 with a current of 0.2 C. 0.0V
The charge / discharge cycle of discharging the battery until the discharge was repeated, the discharge capacity at the sixth cycle was measured, and the results are shown in Table 1 below. Further, the secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 3 were charged at a current of 0.2 C for 90 minutes, and charged at each rate (1
C, 2C, 3C, 5C), the discharge capacity when discharging to a final voltage of 1.0 V was measured, and the discharge capacity ratio at each rate (2C, 3C, 5C) to the discharge capacity at 1C was calculated (1C The discharge capacity at 100% is assumed to be 100%), and the results are also shown in Table 1 below.

【0042】さらに、実施例1〜3及び比較例1、3の
二次電池それぞれ100個ずつについて、1Cで150
%充電を施した際に漏液を生じた個数を測定し、その結
果を下記表2に示す。
Further, for each of the 100 secondary batteries of Examples 1 to 3 and Comparative Examples 1 and 3, 150
%, The number of leaked liquids was measured, and the results are shown in Table 2 below.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】表1から明らかなように、導電性基板とし
て厚さが10〜20μmのニッケル箔を含む負極を備え
た実施例1〜3の二次電池は、導電性基板として厚さが
60μmのパンチドメタルを含む負極を備えた比較例1
の二次電池に比べて放電容量が高く、かつニッケル箔の
厚さが20μmを越える比較例3の二次電池に比べて2
C以上の高率で放電した際の容量が高いことがわかる。
また、実施例1〜3の二次電池は過充電時に漏液を生じ
た個数が皆無であるのに対し、ニッケル箔の厚さが20
μmを越える比較例3の二次電池は過充電時に漏液を生
じた個数が5個と多かった。
As is clear from Table 1, the secondary batteries of Examples 1 to 3 provided with a negative electrode containing a nickel foil having a thickness of 10 to 20 μm as a conductive substrate have a thickness of 60 μm as a conductive substrate. Comparative Example 1 with a negative electrode containing punched metal
The discharge capacity is higher than that of the secondary battery of Comparative Example 3, and the thickness of the nickel foil exceeds 20 μm.
It can be seen that the capacity when discharged at a high rate of C or higher is high.
In addition, the secondary batteries of Examples 1 to 3 had no number of liquids that leaked during overcharging, whereas the nickel foil had a thickness of 20%.
In the secondary battery of Comparative Example 3 exceeding μm, the number of leaked liquids during overcharge was as large as five.

【0046】なお、前述した実施例では負極および正極
の間にセパレータを介在して渦巻状に捲回し、有底円筒
状の容器内に収納したが、本発明のニッケル水素二次電
池はこのような構造に限定されない。例えば、負極と正
極との間にセパレータを介在し、これを複数枚積層した
積層物を有底矩形筒状の容器内に収納した角形ニッケル
水素二次電池にも同様に適用できる。
In the above-described embodiment, the separator is interposed between the negative electrode and the positive electrode and spirally wound and accommodated in a cylindrical container having a bottom. It is not limited to a simple structure. For example, the present invention can be similarly applied to a square nickel-metal hydride secondary battery in which a separator is interposed between a negative electrode and a positive electrode, and a laminate obtained by laminating a plurality of the separators is housed in a bottomed rectangular cylindrical container.

【0047】[0047]

【発明の効果】本発明に係るアルカリ二次電池によれ
ば、高率放電特性を維持しつつ負極の体積効率を高める
ことができ、高容量化を達成することができる等の顕著
な効果を奏する。
According to the alkaline secondary battery of the present invention, it is possible to increase the volumetric efficiency of the negative electrode while maintaining the high rate discharge characteristics, and to achieve a remarkable effect such as achieving a high capacity. Play.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るアルカリ二次電池の一例を示す部
分切欠斜視図。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of an alkaline secondary battery according to the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容器、 2…正極、 3…セパレータ、 4…負極、 5…電極群、 7…封口板。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container, 2 ... Positive electrode, 3 ... Separator, 4 ... Negative electrode, 5 ... Electrode group, 7 ... Sealing plate.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水素吸蔵合金及び導電性基板を含む負極
を具備するアルカリ二次電池であって、 前記二次電池のエネルギー充填密度は310Wh/l以
上であり、かつ前記導電性基板は、厚さが10〜20μ
mのニッケル箔であることを特徴とするアルカリ二次電
池。
1. An alkaline secondary battery including a negative electrode including a hydrogen storage alloy and a conductive substrate, wherein the secondary battery has an energy filling density of 310 Wh / l or more, and the conductive substrate has a thickness of not less than 310 Wh / l. 10-20μ
m alkaline nickel battery.
JP10131530A 1998-05-14 1998-05-14 Alkaline secondary battery Pending JPH11329480A (en)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100341194C (en) * 2003-08-04 2007-10-03 三洋电机株式会社 Drum shape alkali accumulator and drum-shap nickle-hydrogen secondary cell
US7378182B2 (en) 2003-08-04 2008-05-27 Sanyo Electric Co., Ltd. Cylindrical alkaline storage battery

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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