镍氢蓄电池以及电池组的制作方法_3

文档序号:8417734阅读:来源:国知局
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[0074] 粒子B的平均粒径例如为0. 1 ym以上,优选为0. 17 ym以上,进一步优选为 0. 2ym以上或0. 45ym以上。另外,平均粒径例如为15ym以下(例如13ym以下),优 选为2 ym以下,进一步优选为1. 5 ym以下,特别优选为小于1. 2 ym(例如0. 8 ym以下或 0.6ym以下)。这些下限值和上限值可以适当选择进行组合。粒子B的平均粒径也可以为 例如 0? 1 ~15 y m 或 0? 17 ~1. 5 y m。
[0075] 在粒子B的最大粒径和/或平均粒径为上述范围内的情况下,在隔膜内容易形成 适度厚度的复合层,并且容易将复合层表面的接触角控制在适度的范围内。
[0076] 粒子B的BET比表面积例如为2. 5m2/g以上,优选为2. 8m2/g以上,进一步优选为 超过4m2/g的值(例如5. 5m2/g以上),特别优选为6m2/g以上。另外,BET比表面积例如为 20m 2/g以下,优选为15m2/g以下,进一步优选为10m2/g以下。这些下限值和上限值可以适 当选择进行组合。粒子B的BET比表面积也可以例如为2. 5~20m2/g或2. 8~15m2/g。此 外,BET比表面积可以通过氮气吸附法等测定。在粒子B的BET比表面积为如上所述的范 围内的情况下,容易将复合层表面的接触角控制在适度的范围内,并且容易使复合层的防 水性与亲水性平衡。
[0077] 本发明中,可以将隔膜的复合层侧的表面(复合层的表面)的防水性控制在适度 的范围内。
[0078] 复合层表面相对于水的接触角为10°以上(例如12°以上),优选为15°以上 (例如25°以上),进一步优选为超过27°的角度(例如32°以上)。另外,接触角为80° 以下(例如70°以下),优选为68°以下,进一步优选为50°以下。这些下限值和上限值 可以适当选择进行组合。复合层表面相对于水的接触角为10~80°,也可以为例如12~ 70° 或 25 ~68°。
[0079] 在复合层表面相对于水的接触角小于10°的情况下,在隔膜内难以形成三相界 面,因此气体的扩散性降低,无法有效地通过负极进行气体的吸收。由此,不能避免电池内 压的上升,在以电池组的形式使用并且一部分电池发生转极的情况下,容易引起漏液。另 外,在复合层表面相对于水的接触角超过80°时,碱电解液不易浸透到隔膜中,并且碱电解 液的保持性降低,电池特性降低。
[0080]此外,隔膜的复合层在被包含于电池内的状态下优选表现出上述的接触角。在测 定接触角时,优选对拆开电池而取出的隔膜的复合层的表面进行测定。复合层表面相对于 水的接触角可以通过例如将离子交换水5 y L从3cm的高度滴加到隔膜的复合层的表面上、 在5秒以内从水平方向上测定水滴的接触角来求得。
[0081]本发明中,可以使复合层的表面相对于水的接触角为适度的范围内,并且在隔膜 内能够形成适度厚度的复合层。复合层的厚度可以用最大厚度来表示。复合层的最大厚度 是指在隔膜内分布有第2聚合物的区域的距离隔膜表面的最大深度。
[0082]复合层的最大厚度例如为1 ym以上,优选为3 ym以上(例如5 ym以上),进一步 优选为7 ym以上。复合层的最大厚度例如为25 ym以下,优选为20 ym以下(例如15 ym 以下),进一步优选为13 ym以下(例如12.3 ym以下)。这些下限值和上限值可以适当选 择进行组合。复合层的最大厚度也可以例如为1~25 ym或7~15 ym。
[0083]在复合层的最大厚度为如上所述的范围内的情况下,能够更有效地保持隔膜对于 碱电解液的高吸液性以及液体保持性,并且可以有效地对隔膜赋予适度的防水性。因此,在 隔膜内容易形成三相界面,因而能够有效地提高气体的扩散性,由此可以更加有效地促进 在负极处吸收气体。
[0084] 复合层的最大厚度为隔膜整体的厚度(平均厚度)的例如2%以上,优选为5%以 上,进一步优选为7%以上。另外,复合层的最大厚度为隔膜整体的厚度(平均厚度)的例 如20%以下,优选为16%以下,进一步优选为15%以下。这些下限值和上限值可以适当选 择进行组合。复合层的最大厚度也可以为隔膜整体的厚度的例如2~20%或5~16%。在 复合层的最大厚度相对于隔膜整体的厚度的比例为这样的范围内的情况下,能够使碱电解 液的保持性与气体扩散性更有效地进行平衡。
[0085] 在被包含于电池内的状态下复合层的最大厚度优选达到上述的范围。复合层的最 大厚度例如可以将拆开电池而取出的隔膜的截面用扫描型电子显微镜(SEM)拍摄、基于拍 摄图像来进行计测。
[0086] 具有这样的复合层的隔膜可以通过如下步骤得到:在基材的表面上形成含有第2 聚合物的防水层,在该防水层的表面上层叠构成隔膜的无纺布,施加压力,将防水层中包含 的第2聚合物转印到无纺布上。作为基材,可以使用树脂制或金属制等基材片,也可以使用 负极。防水层是通过在基材的表面上涂布含有第2聚合物的溶液或分散液、使其干燥来形 成。由于防水层是在干燥后形成,因此与用辊将分散液直接涂布到隔膜上的专利文献3的 方法不同,能够防止复合层的表面以及复合层内的防水性提高至必要以上。
[0087]如果在负极上形成防水层,则在制作电极组和电池时,可以使防水层中包含的第2 聚合物转移到在负极与正极之间配置的无纺布上而形成复合层,因此是简便的。但是,在制 作电极组和电池时,如果不控制对负极和隔膜(无纺布)施加的压力,则仅通过在隔膜的表 面上附着第2聚合物,不易使第2聚合物转移到隔膜的无纺布结构内而形成复合层。因此, 如后所述,需要控制在电极组和电池的制作工序中对负极和隔膜施加的压力。
[0088](负极)
[0089]负极包括:负极合剂层和形成在负极合剂层的表面上的包含第1聚合物的防水 层。第1聚合物含有四氟乙烯作为单体单元。负极可以包括芯材和附着在芯材上的负极合 剂层。
[0090] 作为负极芯材,可以使用公知的那些,可以例示出:由铁或铁合金(不锈钢等)、镍 或其合金等形成的导电性的多孔性或无孔的基板。作为多孔性基板,例如,可以使用在基板 的厚度方向具有多个贯通孔的片状基板,作为其具体例子,可以列举出:冲孔金属网、金属 粉末烧结体、拉网金属板、金属网(镍网等)等。芯材根据需要可以进行镀覆处理。
[0091] 负极合剂层可以形成在芯材的至少表面上。负极合剂层可以形成在片状的芯材的 一个表面上,也可以形成在两个表面上。在芯材为多孔性的情况下,也可以通过将负极合剂 填充到芯材的空孔中来形成负极合剂层。
[0092] 负极合剂层可以通过使负极合剂成形或附着到芯材上来形成。负极合剂包含作为 负极活性物质的能够电化学地吸附和释放氢的储氢合金粉末,另外,还可以含有分散介质。 另外,负极合剂可以根据需要添加用于负极合剂的公知的成分例如粘合剂、导电剂、增稠剂 等。具体而言,负极合剂层例如可以通过在芯材上涂布负极合剂后,经过干燥除去分散介 质,进行压延来形成。
[0093] 构成储氢合金粉末的储氢合金只要是能够吸附在充电时在碱电解液中电化学地 产生的氢,并且在放电时能够容易地释放吸附后的氢的合金就行,没有特别限制,可以使用 在镍氢蓄电池的领域中公知的那些。
[0094] 储氢合金优选含有Ni和Mg,除了这些元素以外,还可以进一步含有选自周期表第 2~6族的第4~6周期的元素(包括镧系元素)、第7~9族和第11~12族的第4周期 的元素以及第13~14族的第3~5周期的元素中的至少一种。
[0095] 储氢合金优选含有元素Ln、Mg、Ni和A1。除了这些元素以外,还可以进一步含有元 素1(选自¥、恥、丁&、0、]?〇、]\111、卩6、(:〇、6&、211、511、111、(:11、51、?和8中的至少一种)。元 素Ln为选自周期表第3族元素以及第4族元素中的至少一种。元素Ln优选为选自Y、镧系 元素、Zr和Ti中的至少一种(特别是选自La、Pr、Nd、Sm和Zr中的至少一种)。元素Ln 可以包含Y、Y以外的元素。
[0096] 包含Y和/或镧系元素、Mg和Ni的储氢合金的氢平衡压容易增高。当氢平衡压 高时,负极的氢气吸收性容易降低,因此电池内压容易上升。但是,本发明中,即使在使用氢 平衡压这样地容易增高的组成的储氢合金的情况下,由于使用具有如上所述的复合层的隔 膜,并且负极具有防水层,因此可以更加有效地吸收在电池内产生的氢。另外,通过使用如 上所述的组成的储氢合金,可以提高氢平衡压,因此即使作为干电池的代替品使用,也能够 更有效地确保设备的工作性。
[0097] 在包含元素Ln、Mg、Ni和A1的储氢合金中,在元素Ln和Mg的总量中Mg所占的摩 尔比x例如为0? 01彡x彡0? 5,优选为0? 1彡x彡0? 4,进一步优选为0? 25彡x彡0? 35。Ni 相对于元素Ln和Mg的总量的摩尔比y例如为1. 6彡y彡4,优选为2彡y彡4,进一步优选 为2. 5彡y彡3. 5。A1相对于元素Ln和Mg的总量的摩尔比a例如为〇. 〇1彡a彡〇. 3, 优选为0.01<〇〈0.06,进一步优选为0.03<(1< 0.055(例如,0.03<(1<0.05)。
[0098] 在储氢合金包含元素M的情况下,M相对于元素Ln和Mg的总量的摩尔比z为 0? 01彡z彡0? 8,优选为0? 1彡z彡0? 75。
[0099] 元素M优选至少含有Co。Co相对于元素Ln和Mg的总量的摩尔比zl例如为 0? 25彡zl彡0? 75,优选为0? 25彡zl彡0? 7或0? 25彡zl彡0? 6。元素M除了 Co以外还 可以进一步含有Sn。
[0100] 储氢合金可以具有例如AB2型、AB 3型(即CeNi 3型)、AB 5型(LaNi 5、MmNi5(Mm表 示混合稀土合金)等)、A2B7型(即&2附 7型)等结晶结构。在AB3型和A2B7型的储氢合金 中,上述元素之中的Mg、La存在于A位,Ni、Co和A1存在于B位。从使电池高容量化的观 点出发,优选使用AB3型和A 2B7型的储氢合金。
[0101] 作为分散介质,可以使用公知的介质,例如水、有机介质、它们的混合介质等。作为 有机介质,例如,可以例示出:乙醇、异丙醇等链烷醇;丙酮等脂肪族酮;乙腈等脂肪族腈; 二乙醚、四氢呋喃等醚;N-甲基-2-吡咯烷酮等。虽然分散介质也随着粘合剂等负极合剂 中包含的
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