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JPH1186864A - Sealed nickel hydrogen secondary battery - Google Patents

Sealed nickel hydrogen secondary battery

Info

Publication number
JPH1186864A
JPH1186864A JP9249026A JP24902697A JPH1186864A JP H1186864 A JPH1186864 A JP H1186864A JP 9249026 A JP9249026 A JP 9249026A JP 24902697 A JP24902697 A JP 24902697A JP H1186864 A JPH1186864 A JP H1186864A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
negative electrode
weight
secondary battery
nickel
container
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
JP9249026A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Mitsufumi Uchiyama
充史 内山
Seiji Ishizuka
清司 石塚
Kazuhiro Takeno
和太 武野
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 JP9249026A priority Critical patent/JPH1186864A/en
Publication of JPH1186864A publication Critical patent/JPH1186864A/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

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a nickel hydrogen secondary battery having a negative electrode on which high capacity is attained, without impairing strength and liquid absorptivity of an electrolyte. SOLUTION: In a nickel hydrogen secondary battery having a vessel 1, an electrode group 5 which is housed in this vessel and has a structure such that a separator 3 is interposed between a positive electrode 2 and a negative electrode 4 containing hydrogen storage alloy powder, a high polymer binding agent and conductive powder and an alkaline electrolyte, the high polymer binding agent is polytetrafluoroethylene having an average molecular weight of 4,000,000 to 20,000,000, and the conductive powder is carbon having a specific surface area of not less than 700 m<2> /g.

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、水素吸蔵合金を含
む負極を改良したニッケル水素二次電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a nickel-hydrogen secondary battery having an improved negative electrode containing a hydrogen storage alloy.

【0002】[0002]

【従来の技術】ニッケル水素二次電池は、正負極間にセ
パレータを介在して作製した電極群を容器内に電解液と
共に収納した構造を有する。このようなニッケル水素二
次電池は、水素吸蔵合金の代わりにカドミウム化合物を
有する負極を備えた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特徴を有する。
2. Description of the Related Art A nickel-hydrogen secondary battery has a structure in which an electrode group produced by interposing a separator between positive and negative electrodes is housed in a container together with an electrolytic solution. Such a nickel-hydrogen secondary battery is voltage-compatible with a nickel-cadmium secondary battery having a negative electrode having a cadmium compound instead of a hydrogen storage alloy, and has a higher capacity than a nickel-cadmium secondary battery. It has the feature of.

【0003】ところで、前記ニッケル水素二次電池では
電子機器の作動電源として用いた場合、さらなる高容量
化が要望されている。このようなことから、容器内にお
ける電極群の体積を比率を増大させる、つまり高緊縛度
することが行われている。しかしながら、前記容器内に
占める電極群の容積を高めると、前記容器内の電解液
量、特に電極群の電池反応に関与する電解液量が低くく
なってサイクル特性が低下するという問題があった。
[0003] By the way, when the nickel-hydrogen secondary battery is used as an operating power supply for electronic equipment, there is a demand for higher capacity. For this reason, the ratio of the volume of the electrode group in the container is increased, that is, the degree of tightness is increased. However, when the volume of the electrode group occupied in the container is increased, the amount of the electrolyte in the container, particularly the amount of the electrolyte involved in the battery reaction of the electrode group, becomes low, and the cycle characteristics are deteriorated. .

【0004】[0004]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、強度および
電解液の吸液性を損なうことなく高容量化を達成した負
極を備えたニッケル水素二次電池を提供しようとするも
のである。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a nickel-metal hydride secondary battery provided with a negative electrode which achieves a high capacity without impairing the strength and the liquid absorption of the electrolyte.

【0005】[0005]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるニッケル
水素二次電池は、容器と、この容器内に収納され、正極
と水素吸蔵合金粉末、高分子結着剤および導電性粉末を
含む負極との間にセパレータを介在して構造の電極群
と、アルカリ電解液とを具備したニッケル水素二次電池
において、前記高分子結着剤は、平均分子量が4,00
0,000〜20,000,000のポリテトラフルオ
ロエチレンであり、かつ前記導電性粉末は、比表面積が
700m2 /g以上のカーボンであることを特徴とする
ものである。
A nickel-hydrogen secondary battery according to the present invention comprises a container, a positive electrode, a negative electrode containing a hydrogen storage alloy powder, a polymer binder and a conductive powder, which are housed in the container. In a nickel-metal hydride secondary battery including an electrode group having a structure in which a separator is interposed therebetween and an alkaline electrolyte, the polymer binder has an average molecular weight of 4,000.
It is a polytetrafluoroethylene of 000 to 20,000,000, and the conductive powder is a carbon having a specific surface area of 700 m 2 / g or more.

【0006】このような本発明によれば、負極を構成す
る高分子結着剤として平均分子量が4,000,000
〜20,000,000のポリテトラフルオロエチレン
を用いることによって、前記負極中に網目構造が発達し
た結着剤を形成できるため、負極中への添加量を少なく
しても負極強度(集電体に対する水素吸蔵合金を含む負
極剤層の密着力)を十分に向上できると共に、電解液の
吸液量を高めることができる。また、負極を構成する導
電性粉末として比表面積が700m2 /g以上のカーボ
ンを用いることによって、電解液の吸液量を高めること
ができる。
According to the present invention, the polymer binder constituting the negative electrode has an average molecular weight of 4,000,000.
By using a polytetrafluoroethylene of up to 20,000,000, a binder having a network structure developed in the negative electrode can be formed. Therefore, even if the amount of addition to the negative electrode is reduced, the negative electrode strength (current collector (Adhesion force of the negative electrode agent layer containing the hydrogen storage alloy to the anode) can be sufficiently improved, and the amount of electrolyte absorbed can be increased. In addition, by using carbon having a specific surface area of 700 m 2 / g or more as the conductive powder constituting the negative electrode, the amount of electrolyte absorbed can be increased.

【0007】したがって、前記特定の高分子結着剤およ
び導電性粉末の添加により負極強度および負極の電解液
の高い吸液性を維持しつつ、それらの負極中の添加量を
低減できる、つまり水素吸蔵合金量を増大できる。その
結果、高容量でサイクル特性の優れたニッケル水素二次
電池を得ることができる。
Therefore, by adding the specific polymer binder and the conductive powder, it is possible to reduce the amount of addition in the negative electrode while maintaining the strength of the negative electrode and the high liquid absorbing property of the electrolytic solution of the negative electrode. The amount of occlusion alloy can be increased. As a result, a nickel-hydrogen secondary battery having a high capacity and excellent cycle characteristics can be obtained.

【0008】本発明に係わるニッケル水素二次電池にお
いて、前記負極中のポリテトラフルオロエチレンは、前
記水素吸蔵合金100重量部に0.3〜2.0重量部添
加され、かつ前記負極中の導電性粉末は前記水素吸蔵合
金100重量部に0.5〜2.0重量部添加されること
が好ましい。このように特定の高分子結着剤および導電
性粉末の添加量を規定することにより、より一層高容量
でサイクル特性の優れたニッケル水素二次電池を得るこ
とができる。
In the nickel hydrogen secondary battery according to the present invention, 0.3 to 2.0 parts by weight of polytetrafluoroethylene in the negative electrode is added to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy, and It is preferable that 0.5 to 2.0 parts by weight of the conductive powder is added to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy. By thus defining the amounts of the specific polymer binder and the conductive powder to be added, it is possible to obtain a nickel-hydrogen secondary battery having a higher capacity and excellent cycle characteristics.

【0009】本発明に係わるニッケル水素二次電池にお
いて、前記電極群を構成する各部材の層厚方向の前記容
器内の寸法をA、前記電極群を構成する各部材の層厚さ
の合計をBとしたとき、前記電極群の前記容器内に収納
する前のそれら部材の層方向の厚さを前記Bを前記Aで
除した値(B/A)が1以上になるように設定すること
が好ましい。このように容器内に収納される電極群を高
緊縛度にすることによって、前述した負極そのものの水
素吸蔵合金量の増大が加味されて高容量化を図ることが
できると共に、前記負極の優れた電解液の吸液性により
良好なサイクル特性を有するニッケル水素二次電池を得
ることができる。
In the nickel-metal hydride secondary battery according to the present invention, the dimension of each member constituting the electrode group in the layer thickness direction in the container is A, and the total thickness of the members constituting the electrode group is A. When B is set, the thickness (B / A) obtained by dividing the B by the A (B / A) of the thickness of the electrode group in the layer direction before being housed in the container is 1 or more. Is preferred. By increasing the degree of tightness of the electrode group housed in the container in this way, it is possible to increase the capacity by taking into account the increase in the amount of hydrogen storage alloy of the negative electrode itself, and to improve the negative electrode. A nickel-hydrogen secondary battery having good cycle characteristics can be obtained due to the liquid absorbing property of the electrolytic solution.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるニッケル水
素二次電池(円筒形ニッケル水素二次電池)を図1を参
照して説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS A nickel-metal hydride secondary battery (cylindrical nickel-metal hydride secondary battery) according to the present invention will be described below with reference to FIG.

【0011】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 laminating 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.

【0012】次に、前記負極4、正極2、セパレータ3
および電解液について説明する。
Next, the negative electrode 4, the positive electrode 2, the separator 3
And the electrolyte will be described.

【0013】1)負極4 前記負極は、水素吸蔵合金粉末、平均分子量が4,00
0,000〜20,000,000のポリテトラフルオ
ロエチレンからなる高分子結着剤および比表面積が70
0m2 /g以上のカーボンからなる導電性粉末を含む。
このような負極4は、例えば前記水素吸蔵合金粉末に導
電材を添加し、高分子結着剤および水と共に混練してペ
ーストを調製し、このペーストを導電性基板に充填し、
乾燥した後、成形することにより作製される。
1) Negative electrode 4 The negative electrode was made of a hydrogen storage alloy powder having an average molecular weight of 4,000.
A polymer binder comprising polytetrafluoroethylene having a specific surface area of from 70,000 to 20,000,000;
Contains conductive powder of 0 m 2 / g or more carbon.
Such a negative electrode 4 is prepared, for example, by adding a conductive material to the hydrogen storage alloy powder, kneading the mixture with a polymer binder and water to prepare a paste, filling the paste into a conductive substrate,
After drying, it is produced by molding.

【0014】前記水素吸蔵合金としては、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。この水素吸蔵合金としては、
例えばLaNi5 、MmNi5 (Mm;ミッシュメタ
ル)、LmNi5 (Lm;ランタン富化したミッシュメ
タル)、またはこれらのNiの一部をAl、Mn、C
o、Ti、Cu、Zn、Zr、Cr、Bのような元素で
置換した多元素系のもの、もしくはTiNi系、TiF
e系のものを挙げることができる。中でも、一般式Lm
Nix Mny z (ただし、AはAl,Coから選ばれ
る少なくとも一種の金属、原子比x,y,zはその合計
値が4.8≦x+y+z≦5.4を示す)で表されるも
のを用いることが好ましい。
The hydrogen storage alloy is not particularly limited, and may be any alloy that can store hydrogen electrochemically generated in an electrolyte and can easily release the stored hydrogen during discharge. . As this hydrogen storage alloy,
For example LaNi 5, MmNi 5 (Mm; misch metal), LmNi 5 (Lm; lanthanum enriched misch metal), or some of these Ni Al, Mn, C
o, Ti, Cu, Zn, Zr, Cr, B, etc.
e-type ones can be mentioned. Among them, the general formula Lm
Ni x Mn y A z (However, A is shown Al, at least one metal selected from Co, the atomic ratio x, y, z is the total value of 4.8 ≦ x + y + z ≦ 5.4) is represented by It is preferable to use one.

【0015】前記ポリテトラフルオロエチレン(PTF
E)の平均分子量を規定したのは、その平均分子量を
4,000,000未満にすると、負極中に十分に発達
した網目構造を形成することが困難になる。一方、前記
PTFEの平均分子量が20,000,000を越える
と、このPTFEを含む負極ペーストの粘性が増大して
前記導電性基板への塗布性を劣化させる恐れがある。よ
り好ましい前記PTFEの平均分子量は5,000,0
00〜15,000,000である。
The polytetrafluoroethylene (PTF)
The reason why the average molecular weight of E) is specified is that if the average molecular weight is less than 4,000,000, it becomes difficult to form a sufficiently developed network structure in the negative electrode. On the other hand, if the average molecular weight of the PTFE exceeds 20,000,000, the viscosity of the negative electrode paste containing the PTFE may increase, and the applicability to the conductive substrate may be deteriorated. More preferably, the average molecular weight of the PTFE is 5,000,0
00 to 15,000,000.

【0016】前記PTFEは、前記水素吸蔵合金100
重量部に0.3〜2.0重量部添加することが好まし
い。前記PTFEの添加量を0.3重量部未満にする
と、負極の強度(前記導電性基板に対する負極層の密着
強度)が低下する恐れがある。一方、前記PTFEの添
加量が2.0重量部を越えると、負極の高容量化を図る
ことが困難になる。より好ましい前記PTFEの添加量
は、0.5〜1.5重量部である。
The PTFE is made of the hydrogen storage alloy 100
It is preferable to add 0.3 to 2.0 parts by weight per part by weight. If the amount of the PTFE is less than 0.3 parts by weight, the strength of the negative electrode (the strength of adhesion of the negative electrode layer to the conductive substrate) may be reduced. On the other hand, if the amount of the PTFE exceeds 2.0 parts by weight, it is difficult to increase the capacity of the negative electrode. A more preferable addition amount of the PTFE is 0.5 to 1.5 parts by weight.

【0017】なお、前記負極中には前記PTFEの他
に、例えばカルボキシメチルセルロース、メチルセルロ
ース、ポリアクリル酸ナトリウムのような高分子結着剤
を添加することを許容する。
The negative electrode may be allowed to contain, in addition to the PTFE, a polymer binder such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, and sodium polyacrylate.

【0018】前記導電性粉末であるカーボンの比表面積
を規定したのは、その比表面積を700m2 /g未満に
すると、電解液の吸液性を十分に高めることが困難にな
る。より好ましい前記カーボンの比表面積は、1,00
0〜1,500m2 /gである。
The specific surface area of carbon as the conductive powder is specified. If the specific surface area is less than 700 m 2 / g, it becomes difficult to sufficiently increase the liquid absorption of the electrolyte. More preferable specific surface area of the carbon is 1,000
0 to 1,500 m 2 / g.

【0019】前記導電性粉末は,前記水素吸蔵合金10
0重量部に0.5〜2.0重量部添加することが好まし
い。前記導電性粉末の添加量を0.5重量部未満にする
と、負極の電解液の吸液性および負極自体の導電性が低
下してサイクル特性が低下する恐れれがある。一方、前
記導電性粉末の添加量が2.0重量部を越えると、負極
の容量が低下する恐れがある。より好ましい前記導電性
粉末の添加量は、0.7〜1.5重量部である。
The conductive powder is made of the hydrogen storage alloy 10
It is preferable to add 0.5 to 2.0 parts by weight to 0 parts by weight. If the amount of the conductive powder is less than 0.5 part by weight, the liquid absorbing property of the electrolyte of the negative electrode and the conductivity of the negative electrode itself may be reduced, and the cycle characteristics may be reduced. On the other hand, if the amount of the conductive powder exceeds 2.0 parts by weight, the capacity of the negative electrode may decrease. A more preferable addition amount of the conductive powder is 0.7 to 1.5 parts by weight.

【0020】前記導電性基板としては、パンチドメタ
ル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケルネッ
トなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポ
ンジ状金属基板などの三次元基板を挙げることができ
る。
Examples of the conductive substrate include a two-dimensional substrate such as a punched metal, an expanded metal, a perforated rigid plate, and a nickel net, and a three-dimensional substrate such as a felt-like metal porous body and a sponge-like metal substrate. be able to.

【0021】2)正極2 この正極2は、活物質である水酸化ニッケル粒子、導電
材料および高分子結着剤を含む正極材料を導電性基板に
担持した構造を有する。このような正極2は、例えば活
物質である水酸化ニッケル粒子に導電材料を添加し、高
分子結着剤および水と共に混練してペーストを調製し、
このペーストを導電性基板に充填し、乾燥した後、成形
することにより作製される。
2) Positive Electrode 2 The positive electrode 2 has a structure in which a positive electrode material containing nickel hydroxide particles as an active material, a conductive material and a polymer binder is supported on a conductive substrate. Such a positive electrode 2 is prepared by adding a conductive material to, for example, nickel hydroxide particles as an active material, kneading the mixture with a polymer binder and water to prepare a paste,
This paste is filled in a conductive substrate, dried, and then molded.

【0022】前記水酸化ニッケル粒子としては、例えば
単一の水酸化ニッケル粒子、または亜鉛、コバルト、ビ
スマス、銅のような金属を金属ニッケルと共に共沈され
た水酸化ニッケル粒子を用いることができる。特に、後
者の水酸化ニッケル粒子を含む正極は、高温状態におけ
る充電効率をより一層向上することが可能になる。
As the nickel hydroxide particles, for example, a single nickel hydroxide particle or a nickel hydroxide particle in which a metal such as zinc, cobalt, bismuth, or copper is coprecipitated with metallic nickel can be used. In particular, the latter positive electrode containing nickel hydroxide particles can further improve the charging efficiency in a high-temperature state.

【0023】前記導電材料としては、例えば金属コバル
ト、コバルト酸化物、コバルト水酸化物等を挙げること
ができる。
Examples of the conductive material include metal cobalt, cobalt oxide, cobalt hydroxide and the like.

【0024】前記高分子結着剤としては、例えばカルボ
キシメチルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリ
ル酸ナトリウム、ポリテトラフルオロエチレン等を挙げ
ることができる。
Examples of the polymer binder include carboxymethylcellulose, methylcellulose, sodium polyacrylate, polytetrafluoroethylene and the like.

【0025】前記導電性基板としては、例えばニッケ
ル、ステンレスまたはニッケルメッキが施された金属か
ら形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェ
ルト状の金属多孔体等を挙げることができる。
Examples of the conductive substrate include a mesh-like, sponge-like, fiber-like, or felt-like porous metal body made of nickel, stainless steel, or nickel-plated metal.

【0026】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、ポリプロピレンなどのポリオレフ
ィン繊維製不織布、またはこれらの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 polyamide fiber, a nonwoven fabric made of polyolefin fiber such as polyethylene and polypropylene, and a nonwoven fabric provided with a hydrophilic functional group.

【0027】4)アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム
(NaOH)と水酸化リチウム(LiOH)の混合液、
水酸化カリウム(KOH)とLiOHの混合液、KOH
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, a mixed solution of sodium hydroxide (NaOH) and lithium hydroxide (LiOH),
A mixture of potassium hydroxide (KOH) and LiOH, KOH
And a mixed solution of LiOH and NaOH.

【0028】前記電極群5は、その電極群5を構成する
各部材2〜4の層厚方向の前記容器1内の寸法をA、前
記電極群を構成する各部材の層厚さの合計をBとしたと
き、前記電極群5の前記容器1内に収納する前のそれら
部材2〜4の層方向の厚さを前記Bを前記Aで除した値
(B/A)が1以上になるように設定する事が好まし
い。
The electrode group 5 has a dimension A in the layer thickness direction of each of the members 2 to 4 constituting the electrode group 5 in the layer thickness direction, and a total of the layer thicknesses of the members constituting the electrode group. When B, the value (B / A) obtained by dividing B by A in the layer direction thickness of the members 2 to 4 before the electrode group 5 is housed in the container 1 is 1 or more. It is preferable to set as follows.

【0029】なお、前述した図1では正極2と負極4の
間にセパレータ3を介在して渦巻状に捲回し、有底円筒
状の容器1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、正極と
負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て角形ニッケ
ル水素二次電池を構成してもよい。
In FIG. 1 described above, the separator 3 is interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 4 and spirally wound and accommodated in the cylindrical container 1 having a bottom. The battery is not limited to such a structure. For example, a prismatic nickel-metal hydride secondary battery may be configured by interposing a separator between a positive electrode and a negative electrode, and stacking a plurality of the laminated members in a bottomed rectangular cylindrical container.

【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) <ペースト式負極の作製>市販のランタン富化ミッシュ
メタルLmおよびNi、Co、Mo、Alの各元素を高
周波炉に入れて加熱溶解し、その後冷却することにより
LmNi4.0 Co0.4 Mn0.3 Al0.3 の組成の水素吸
蔵合金を作製した。この合金を機械的に粉砕して200
メッシュパスの水素吸蔵合金粉末を得た。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)
0.12重量部、平均分子量5,000,000のポリ
テトラフルオロエチレンのディスパージョン(比重1.
5、固形分60重量%)を固形分換算で1.0重量部、
および導電性材料としての比表面積が1,300m2
gカーボン粉末0.3重量部を添加し、水50重量部と
共に混合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パンチドメタルに塗布、乾燥
し、さらにプレスして負極を作製した。
Example 1 <Preparation of Paste-Type Negative Electrode> A commercially available lanthanum-enriched misch metal Lm and each element of Ni, Co, Mo, and Al were put into a high-frequency furnace, heated and melted, and then cooled to cool LmNi. A hydrogen storage alloy having a composition of 4.0 Co 0.4 Mn 0.3 Al 0.3 was produced. This alloy is mechanically ground to 200
A hydrogen storage alloy powder of a mesh pass was obtained. To 100 parts by weight of the obtained hydrogen storage alloy powder, 0.5 part by weight of sodium polyacrylate, carboxymethyl cellulose (CMC)
0.12 parts by weight of polytetrafluoroethylene dispersion having an average molecular weight of 5,000,000 (specific gravity: 1.
5, solid content of 60% by weight) in terms of solid content of 1.0 part by weight,
And a specific surface area of 1,300 m 2 /
A paste was prepared by adding 0.3 parts by weight of carbon powder and mixing with 50 parts by weight of water. This paste was applied to a punched metal as a conductive substrate, dried, and then pressed to produce a negative electrode.

【0032】<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、カルボキシメチルセルロース(CM
C)0.3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(比重1.5、固形分60重量%)を固形
分換算で0.5重量部を添加し、純水45重量部と共に
混合することによりペーストを調製した。つづいて、こ
のペーストをニッケルメッキ金属多孔体に充填し、乾燥
した後、ローラプレスを行って圧延することにより正極
を作製した。
<Preparation of Paste-Type Positive Electrode> A mixture of 90 parts by weight of nickel hydroxide powder and 10 parts by weight of cobalt monoxide powder was mixed with carboxymethyl cellulose (CM).
C) 0.3 parts by weight of polytetrafluoroethylene dispersion (specific gravity 1.5, solids content 60% by weight) is added in an amount of 0.5 parts by weight in terms of solids, and mixed with 45 parts by weight of pure water. To prepare a paste. Subsequently, this paste was filled in a nickel-plated metal porous body, dried, and then rolled by roller pressing to produce a positive electrode.

【0033】次いで、前記負極と前記正極との間に親水
性処理が施されたポリプロピレン繊維製不織布からなる
セパレータを介装し、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の水酸化カリウムおよび1Nの水酸化リチウムから
なる電解液を収容し、封口等を行うことにより前述した
図1に示す構造の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。なお、前記電極群を構成する各
部材の層厚方向の前記容器内の寸法をA、前記電極群を
構成する各部材の層厚さの合計をBとしたとき、前記電
極群の前記容器内に収納する前のそれら部材の層方向の
厚さを前記Bを前記Aで除した値(B/A)が1.01
になるように設定した。
Next, a separator made of a nonwoven fabric made of polypropylene fiber 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,
An electrolytic solution composed of 7N potassium hydroxide and 1N lithium hydroxide was accommodated, sealed, and the like, and the cylindrical nickel-metal hydride secondary battery of 4 / 3A size having the structure shown in FIG. 1 described above was assembled. In addition, when the dimension of each member constituting the electrode group in the layer thickness direction in the container is A, and the sum of the layer thicknesses of the members constituting the electrode group is B, the inside of the container of the electrode group is The value (B / A) obtained by dividing B by A in the thickness in the layer direction of those members before being housed in the container is 1.01.
It was set to become.

【0034】(実施例2〜11)PTFEおよびカーボ
ン粉末を下記表1に示す割合で添加したペーストを用い
て負極を作製した以外、実施例1と同様な構成で前述し
た図1に示す構造の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。
(Examples 2 to 11) A negative electrode was produced using a paste to which PTFE and carbon powder were added at the ratios shown in Table 1 below, and had the same structure as that of Example 1 and the structure shown in FIG. A 4/3 A size cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled.

【0035】(比較例1) <ペースト式負極の作製>市販のランタン富化ミッシュ
メタルLmおよびNi、Co、Mo、Alの各元素を高
周波炉に入れて加熱溶解し、その後冷却することにより
LmNi4.0 Co0.4 Mn0.3 Al0.3 の組成の水素吸
蔵合金を作製した。この合金を機械的に粉砕して200
メッシュパスの水素吸蔵合金粉末を得た。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)
0.12重量部、平均分子量1,000,000のポリ
テトラフルオロエチレンのディスパージョン(比重1.
5、固形分60重量%)を固形分換算で1.0重量部、
および導電性材料としての比表面積が1,300m2
gカーボン粉末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パンチドメタルに塗布、乾燥
し、さらにプレスして負極を作製した。
(Comparative Example 1) <Preparation of Paste Type Negative Electrode> Commercially available lanthanum-enriched misch metal Lm and each element of Ni, Co, Mo, and Al were put into a high-frequency furnace, heated and melted, and then cooled to obtain LmNi. A hydrogen storage alloy having a composition of 4.0 Co 0.4 Mn 0.3 Al 0.3 was produced. This alloy is mechanically ground to 200
A hydrogen storage alloy powder of a mesh pass was obtained. To 100 parts by weight of the obtained hydrogen storage alloy powder, 0.5 part by weight of sodium polyacrylate, carboxymethyl cellulose (CMC)
0.12 parts by weight of polytetrafluoroethylene dispersion having an average molecular weight of 1,000,000 (specific gravity: 1.
5, solid content of 60% by weight) in terms of solid content of 1.0 part by weight,
And a specific surface area of 1,300 m 2 /
A paste was prepared by adding 1.0 part by weight of carbon powder and mixing with 50 parts by weight of water. This paste was applied to a punched metal as a conductive substrate, dried, and then pressed to produce a negative electrode.

【0036】次いで、前記負極と実施例1と同様な正極
との間に親水性処理が施されたポリプロピレン繊維製不
織布からなるセパレータを介装し、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の水酸化カリウムおよび1Nの水酸化
リチウムからなる電解液を収容し、封口等を行うことに
より前述した図1に示す構造の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。なお、前記電極群
を構成する各部材の層厚方向の前記容器内の寸法をA、
前記電極群を構成する各部材の層厚さの合計をBとした
とき、前記電極群の前記容器内に収納する前のそれら部
材の層方向の厚さを前記Bを前記Aで除した値(B/
A)が1.01になるように設定した。
Next, a separator made of a nonwoven fabric made of a polypropylene fiber subjected to a hydrophilic treatment was interposed between the negative electrode and the same positive electrode as in Example 1, and spirally wound to form an electrode group. After storing such an electrode group in a cylindrical container having a bottom, an electrolytic solution composed of 7N potassium hydroxide and 1N lithium hydroxide is stored, and sealing is performed. A / 3 A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled. Note that the dimensions of the members constituting the electrode group in the container in the layer thickness direction are A,
A value obtained by dividing the thickness of the electrode group in the layer direction before the electrode group is housed in the container by dividing the B by the A, where B is the total of the layer thicknesses of the members constituting the electrode group. (B /
A) was set to 1.01.

【0037】(比較例2)市販のランタン富化ミッシュ
メタルLmおよびNi、Co、Mo、Alの各元素を高
周波炉に入れて加熱溶解し、その後冷却することにより
LmNi4.0 Co0.4 Mn0.3 Al0.3 の組成の水素吸
蔵合金を作製した。この合金を機械的に粉砕して200
メッシュパスの水素吸蔵合金粉末を得た。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)
0.12重量部、平均分子量5,000,000のポリ
テトラフルオロエチレンのディスパージョン(比重1.
5、固形分60重量%)を固形分換算で1.0重量部、
および導電性材料としての比表面積が300m2 /gカ
ーボン粉末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パンチドメタルに塗布、乾燥し、
さらにプレスして負極を作製した。
Comparative Example 2 A commercially available lanthanum-enriched misch metal Lm and each element of Ni, Co, Mo, and Al were heated and melted in a high-frequency furnace, and then cooled to obtain LmNi 4.0 Co 0.4 Mn 0.3 Al 0.3 A hydrogen storage alloy having the following composition was produced. This alloy is mechanically ground to 200
A hydrogen storage alloy powder of a mesh pass was obtained. To 100 parts by weight of the obtained hydrogen storage alloy powder, 0.5 part by weight of sodium polyacrylate, carboxymethyl cellulose (CMC)
0.12 parts by weight of polytetrafluoroethylene dispersion having an average molecular weight of 5,000,000 (specific gravity: 1.
5, solid content of 60% by weight) in terms of solid content of 1.0 part by weight,
A paste was prepared by adding 1.0 part by weight of a carbon powder having a specific surface area of 300 m 2 / g as a conductive material and mixing with 50 parts by weight of water. This paste is applied to punched metal as a conductive substrate, dried,
Further pressing was performed to produce a negative electrode.

【0038】次いで、前記負極と実施例1と同様な正極
との間に親水性処理が施されたポリプロピレン繊維製不
織布からなるセパレータを介装し、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の水酸化カリウムおよび1Nの水酸化
リチウムからなる電解液を収容し、封口等を行うことに
より前述した図1に示す構造の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。なお、前記電極群
を構成する各部材の層厚方向の前記容器内の寸法をA、
前記電極群を構成する各部材の層厚さの合計をBとした
とき、前記電極群の前記容器内に収納する前のそれら部
材の層方向の厚さを前記Bを前記Aで除した値(B/
A)が1.01になるように設定した。
Next, a separator made of a nonwoven fabric made of polypropylene fiber subjected to hydrophilic treatment was interposed between the negative electrode and the positive electrode similar to that in Example 1, and spirally wound to form an electrode group. After storing such an electrode group in a cylindrical container having a bottom, an electrolytic solution composed of 7N potassium hydroxide and 1N lithium hydroxide is stored, and sealing is performed. A / 3 A cylindrical nickel-metal hydride secondary battery was assembled. Note that the dimensions of the members constituting the electrode group in the container in the layer thickness direction are A,
A value obtained by dividing the thickness of the electrode group in the layer direction before the electrode group is housed in the container by dividing the B by the A, where B is the total of the layer thicknesses of the members constituting the electrode group. (B /
A) was set to 1.01.

【0039】得られた実施例1〜11および比較例1,
2において、渦巻状に捲回した電極群を作製した際の水
素吸蔵合金を含む負極層のパンチドメタルから剥離有無
を調べた。
The obtained Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 and 2
In 2, the negative electrode layer containing the hydrogen-absorbing alloy when the spirally wound electrode group was produced was examined for the presence or absence of peeling from the punched metal.

【0040】また、前記実施例1〜11および比較例
1、2の二次電池について、2Cの電流で100%充電
し、1Cまで放電する充放電を繰り返し、1サイクル目
の放電容量の80%になった時のサイクル数を求めた。
The secondary batteries of Examples 1 to 11 and Comparative Examples 1 and 2 were repeatedly charged and discharged at a current of 2 C and discharged to 1 C at 80% of the discharge capacity in the first cycle. The number of cycles at the time of was determined.

【0041】これらの結果を下記表1に併記する。The results are shown in Table 1 below.

【0042】[0042]

【表1】 [Table 1]

【0043】前記表1から明らかなように平均分子量が
4,000,000〜20,000,000のPTFE
および比表面積が700m2 /g以上のカーボン粉末を
含む負極を備えた実施例1〜11の二次電池は、負極の
負極層の剥離がなく、かつ優れたサイクル特性を有する
ことがわかる。
As is clear from Table 1, PTFE having an average molecular weight of 4,000,000 to 20,000,000 is used.
It can be seen that the secondary batteries of Examples 1 to 11 provided with the negative electrode including the carbon powder having a specific surface area of 700 m 2 / g or more did not peel off the negative electrode layer of the negative electrode and had excellent cycle characteristics.

【0044】これに対し、実施例2と同様な量でPTF
Eおよびカーボン粉末が添加されているが、PTFEの
平均分子量が前記範囲未満である含む負極を備えた比較
例1の二次電池は、負極層の剥離が生じ、実施例2と同
様な量でPTFEおよびカーボン粉末が添加されている
が、カーボン粉末の比表面積が700m2 /g未満であ
る負極を備えた比較例2の二次電池は実施例1〜11の
二次電池に比べてサイクル特性が劣る。
On the other hand, the same amount of PTF as in Example 2 was used.
The secondary battery of Comparative Example 1 provided with a negative electrode containing E and carbon powder but having an average molecular weight of PTFE less than the above range resulted in peeling of the negative electrode layer and the same amount as in Example 2. The secondary battery of Comparative Example 2 provided with the negative electrode to which PTFE and carbon powder were added, but the specific surface area of the carbon powder was less than 700 m 2 / g, had higher cycle characteristics than the secondary batteries of Examples 1 to 11. Is inferior.

【0045】特に、前記範囲の平均分子量を持つPTF
Eおよび比表面積が700m2 /g以上のカーボン粉末
を有し、それらPTFEおよびカーボン粉末の添加量が
前記水素吸蔵合金100重量部に対してそれぞれ0.3
〜2.0重量部、0.5〜2.0重量部である負極を備
えた実施例2〜10の二次電池は、PTFEおよびカー
ボン粉末の添加量が前記範囲から外れる実施例1,11
に比べてより優れたサイクル特性を有することがわか
る。
In particular, PTF having an average molecular weight in the above range
E and carbon powder having a specific surface area of 700 m 2 / g or more, and the amount of each of the PTFE and carbon powder is 0.3 to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy.
The secondary batteries of Examples 2 to 10 provided with a negative electrode of 0.5 to 2.0 parts by weight and 0.5 to 2.0 parts by weight of Examples 1 and 11 in which the addition amounts of PTFE and carbon powder were out of the above ranges.
It can be seen that cycle characteristics are more excellent than those of.

【0046】[0046]

【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、高
容量化と優れたサイクル特性を有するニッケル水素二次
電池を提供することができる。
As described above, according to the present invention, a nickel-metal hydride secondary battery having a high capacity and excellent cycle characteristics can be provided.

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

【図1】本発明に係わるニッケル水素二次電池の一例で
あるニッケル水素二次電池の斜視図。
FIG. 1 is a perspective view of a nickel-metal hydride secondary battery as an example of a nickel-metal hydride 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、 8…絶縁ガスケット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container, 2 ... Positive electrode, 3 ... Separator, 4 ... Negative electrode, 5 ... Electrode group, 7 ... Sealing plate, 8 ... Insulating gasket.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 容器と、この容器内に収納され、正極と
水素吸蔵合金粉末、高分子結着剤および導電性粉末を含
む負極との間にセパレータを介在して構造の電極群と、
アルカリ電解液とを具備したニッケル水素二次電池にお
いて、 前記高分子結着剤は、平均分子量が4,000,000
〜20,000,000のポリテトラフルオロエチレン
であり、かつ前記導電性粉末は、比表面積が700m2
/g以上のカーボンであることを特徴とするニッケル水
素二次電池。
1. An electrode group having a structure in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode containing a hydrogen storage alloy powder, a polymer binder and a conductive powder, the container being housed in the container,
In a nickel-metal hydride secondary battery comprising an alkaline electrolyte, the polymer binder has an average molecular weight of 4,000,000.
-20,000,000 polytetrafluoroethylene, and the conductive powder has a specific surface area of 700 m 2.
/ G or more of carbon.
【請求項2】 前記負極中のポリテトラフルオロエチレ
ンは、前記水素吸蔵合金100重量部に0.3〜2.0
重量部添加され、かつ前記負極中の導電性粉末は前記水
素吸蔵合金100重量部に0.5〜2.0重量部添加さ
れることを特徴とする請求項1記載のニッケル水素二次
電池。
2. The polytetrafluoroethylene in the negative electrode contains 0.3 to 2.0 parts by weight of 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy.
2. The nickel-metal hydride secondary battery according to claim 1, wherein 0.5 to 2.0 parts by weight of the conductive powder in the negative electrode is added to 100 parts by weight of the hydrogen storage alloy.
【請求項3】 前記電極群を構成する各部材の層厚方向
の前記容器内の寸法をA、前記電極群を構成する各部材
の層厚さの合計をBとしたとき、前記電極群の前記容器
内に収納する前のそれら部材の層方向の厚さを前記Bを
前記Aで除した値(B/A)が1以上になるように設定
することを特徴とする請求項1記載のニッケル水素二次
電池。
3. When the dimension of each member constituting the electrode group in the layer thickness direction in the container is A, and the sum of the layer thicknesses of each member constituting the electrode group is B, The thickness of the members in the layer direction before being stored in the container is set so that a value (B / A) obtained by dividing the B by the A (B / A) is 1 or more. Nickel-metal hydride secondary battery.
JP9249026A 1997-09-12 1997-09-12 Sealed nickel hydrogen secondary battery Pending JPH1186864A (en)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7326499B2 (en) * 2001-10-04 2008-02-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Alkaline storage battery

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US7326499B2 (en) * 2001-10-04 2008-02-05 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Alkaline storage battery

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