镍氢蓄电池以及电池组的制作方法_4

文档序号:8417734阅读:来源:国知局
其它成分的种类等不同而不同,但分散介质优选至少含有水。
[0102] 粘合剂具有使储氢合金粉末、导电剂等彼此粘合和/或与芯材粘合的作用。作为 粘合剂,可以例示出:树脂材料(热塑性树脂、热固性树脂等)、例如苯乙烯-丁二烯共聚橡 胶(SBR)等橡胶状材料;聚乙烯、聚丙烯等聚烯烃树脂;PTFE、四氟乙烯共聚物(作为上述 第2聚合物例示出的共聚物等)、聚氯三氟乙烯、氯三氟乙烯共聚物(例如与乙烯等烯烃的 共聚物等)、聚偏氟乙烯、偏氟乙烯共聚物等含氟树脂;乙烯-丙烯酸共聚物、乙烯-甲基丙 烯酸共聚物、乙烯-丙烯酸甲酯共聚物等丙烯酸类树脂及其Na离子交联体等。
[0103] 作为构成偏氟乙烯共聚物的共聚性单体,例如,可以例示出:选自六氟丙烯、氯三 氟乙烯等氟代烯烃;全氟甲基乙烯基醚等全氟烷基乙烯基醚等中的至少一种。
[0104] 这些粘合剂可以单独使用一种或组合使用二种以上。
[0105] 粘合剂的量相对于储氢合金粉末100质量份例如为0. 01~5质量份,优选为 0.05~2质量份。
[0106] 在使用含有水的分散介质的情况下,可以将使粘合剂预先分散在分散介质的至少 一部分中而成的分散液用于负极合剂的制备。当将这样制备的负极合剂涂布在芯材等上, 在高温(例如70°以上的温度)下使其干燥时,粘合剂通过迀移而分布在负极合剂层的表 面上,从而能够提高与防水层的粘合力。
[0107] 作为导电剂,除了是具有电子传导性的材料以外,没有特别限定,可以使用各种电 子传导性材料。具体而言,可以例示出:天然石墨(鳞片状石墨等)、人造石墨、膨胀石墨等 石墨;乙炔黑、科琴黑等炭黑;碳纤维、金属纤维等导电性纤维;铜粉等金属粉末;聚亚苯基 衍生物等有机导电性材料等。这些导电剂可以单独使用一种或组合使用二种以上。这些材 料中,尤其优选为人造石墨、科琴黑等炭黑、碳纤维等。
[0108] 导电剂的量相对于储氢合金粉末100质量份例如为0. 01~5质量份,优选为 0.05~2质量份。
[0109] 导电剂可以添加到负极合剂中,与其它成分一起混合使用。另外,也可以在储氢合 金粉末的表面上预先被覆导电剂。导电剂的被覆可以通过公知的方法例如在储氢合金粉末 的表面上涂覆导电剂或者附着包含导电剂的分散液并使其干燥和/或通过机械化学法等 机械地被覆来进行。
[0110] 增稠剂对负极合剂(浆料或糊状的负极合剂)赋予粘性。增稠剂可以根据分散介 质的种类等来适当选择,例如,可以列举出:羧甲基纤维素(CMC)及其改性物(也包括Na盐 等盐)、甲基纤维素等纤维素衍生物;聚丙烯酸、聚甲基丙烯酸等具有丙烯酸单元或甲基丙 烯酸单元的丙烯酸类树脂或其盐;聚乙烯基醇等具有乙酸乙烯酯单元的聚合物的皂化物; 聚环氧乙烷等聚环氧烷等。这些增稠剂可以单独使用一种或组合使用二种以上。
[0111] 在分散介质含有水的情况下,上述增稠剂之中优选使用具有羧基(或其盐)、羟 基、聚氧乙烯单元等亲水性基团的物质。
[0112] 增稠剂的量相对于储氢合金粉末100质量份例如为0.01~5质量份,优选为 0. 05~1质量份。
[0113] 负极合剂层还可以进一步含有氧化抑制剂等公知的添加剂。作为氧化抑制剂,例 如,可以例示出:氧化钇、氧化镱等。
[0114] 添加剂的量相对于储氢合金粉末100质量份例如为0. 01~5质量份,优选为 0. 05~1质量份。
[0115] 负极中,防水层可以形成在与隔膜相接触的负极合剂层的表面上。为了将透过隔 膜内的气体有效地供给到负极表面的三相界面处,以防水层与隔膜的复合层相接触的方式 使负极与隔膜重合。
[0116] 作为防水层中包含的用作防水剂的第1聚合物,可以从与上述第2聚合物同样的 聚合物中适当选择使用。防水剂具有用于提高储氢合金吸收在过充电时和过放电时产生的 气体的功能的催化剂作用。
[0117] 在通过如上所述从负极的防水层上转印防水剂而形成隔膜的复合层的情况下,负 极的防水层中所包含的作为防水剂的第1聚合物与上述第2聚合物相同。在通过在基材片 等上形成防水层、使第2聚合物从防水层转移到隔膜来形成复合层的情况下,负极的防水 层中所包含的第1聚合物与隔膜的复合层中所包含的第2聚合物可以不同,也可以相同。
[0118] 防水层中,第1聚合物的形态没有特别限制,但为了易于形成三相界面,复合层优 选包含含有第1聚合物的粒子(粒子A)。这样的粒子A可以仅含有第1聚合物,也可以除 了第1聚合物之外还含有其它树脂(聚烯烃树脂、其它氟树脂等)和/或添加剂等。粒子 A中的第1聚合物的含量例如为80质量%以上,优选为90质量%以上。
[0119] 粒子A的最大粒径、平均粒径以及BET比表面积可以从与粒子B同样的范围中选 择。
[0120] 通过在负极合剂层的表面上形成防水层,可以提高负极的气体吸收性,能够使电 池内产生的氢气和氧气被负极有效地吸收。因此,即使使电池高容量化,也能够抑制电池内 压的上升,由此可以抑制碱电解液漏出。因而,可以得到可靠性优良的镍氢蓄电池。
[0121] 在镍氢蓄电池中,负极的防水层的最大厚度例如为1 um以上,优选为5 ym以上, 进一步优选为8 ym以上。防水层的最大厚度例如为25 ym以下,优选为22 ym以下(例如 16 ym以下),进一步优选为13. 5 ym以下。这些下限值和上限值可以适当选择进行组合。 防水层的最大厚度例如也可以为1~25 ym或5~22 ym。
[0122] 在防水层的最大厚度为如上所述的范围内的情况下,与在隔膜内形成的三相界面 的效果相伴随,负极表面上的气体吸收被更加有效地促进。特别是当防水层的最大厚度为 5 ym以上、特别是8 ym以上时,在负极表面上容易形成三相界面,因此是有利的。防水层的 最大厚度为镍氢蓄电池内的厚度,其可以通过拆开镍氢蓄电池而取出负极,用SEM拍摄负 极的截面,基于拍摄图像来进行计测。
[0123] 防水层可以通过将包含第1聚合物和分散介质的分散液涂布在负极合剂层的表 面上、进行干燥来形成。作为分散介质,可以根据第1聚合物的种类从例如与负极合剂层的 项目下例示出的分散介质同样的介质中适当选择。
[0124] (正极)
[0125] 作为正极,可以使用作为镍氢蓄电池的正极公知的那些。
[0126] 正极可以包含芯材和附着在该芯材上的活性物质或活性物质层。另外,正极可以 为对活性物质粉末进行烧结而成的正极,也可以为非烧结式的正极。
[0127] 正极可以通过例如在芯材上附着至少包含正极活性物质的正极合剂(浆料状或 糊状的正极合剂)来形成。更具体而言,正极可以通过在芯材上涂布正极合剂后,通过干燥 除去分散介质,进行压延来形成。
[0128] 作为正极芯材,可以使用公知的那些,可以例示出:镍发泡体、烧结镍板等由镍或 镍合金等形成的多孔性基板。在使用多孔性基板作为正极芯材的情况下,正极合剂被填充 到正极芯材的空孔内。
[0129] 作为正极活性物质,例如,使用氢氧化镍、羟基氧化镍等镍化合物(具体为镍氧化 物)。正极活性物质可以单独使用一种或组合使用二种以上。
[0130] 在浆料或糊状的正极合剂中通常包含分散介质,可以根据需要而添加用于正极的 公知成分例如导电剂、粘合剂等。作为分散介质,可以从与负极合剂的情况同样的分散介质 中选择。
[0131] 作为粘合剂,可以例示出亲水性或疏水性的聚合物等,可以从在负极合剂的项目 下例示出的粘合剂中选择,另外,也可以从作为增稠剂例示出的粘合剂中选择。粘合剂可以 单独使用一种或组合使用二种以上。粘合剂的量相对于正极活性物质100质量份例如为 0. 1~15质量份,优选为0. 5~10质量份。
[0132] 作为导电剂,可以从在负极合剂的项目下例示出的导电剂中选择,也可以使用氢 氧化钴、Y型的羟基氧化钴等导电性的钴氧化物。导电剂可以单独使用一种或组合使用二 种以上。导电剂的量相对于正极活性物质100质量份例如为0. 1~10质量份,优选为0. 5~ 5质量份。
[0133] 正极合剂还可以含有公知的添加剂、例如氧化锌、氢氧化锌、镉化合物(氧化镉 等)等金属化合物(氧化物、氢氧化物等)等。
[0134] (其它)
[0135] 镍氢蓄电池中,负极、正极和隔膜能够以隔膜被配置在正极与负极之间的状态形 成电极组。电极组可以是将负极、正极和配置在它们之间的隔膜卷绕成涡卷状而成的,也可 以是层叠成曲折状等而成的。
[0136] 通过卷绕或层叠形成电极组时,通过在负极与隔膜之间调节应力,可以使防水剂 从负极的防水层向隔膜转移,从而促进复合层的形成。对隔膜施加的应力,可以用例如对卷 绕时的隔膜施加的张力表示,该张力例如为〇? 09~0? 6kg/cm,优选为0? 1~0? 5kg/cm,进 一步优选为〇? 2~0? 4kg/cm。
[0137] (碱电解液)
[0138] 作为碱电解液,例如,使用包含碱电解质的水溶液。作为碱电解质,可以例示出:氢 氧化锂、氢氧化钾、氢氧化钠等碱金属氢氧化物。这些可以单独使用一种或组合使用二种以 上。
[0139] 碱电解液中的碱电解质的浓度例如为3~10摩尔/L,优选为5~9摩尔/L。碱 电解液的比重例如为1. 03~1. 55,优选为1. 11~1. 32。
[0140] 以下,参照附图来更加详细地说明镍氢蓄电池的构成。
[0141] 图1是本发明的一个实施方式的圆筒形镍氢蓄电池的一部分被切去后的概略立 体图。
[0142] 镍氢蓄电池具备:在上端具有开口部的有底圆筒形的电池壳(外包装罐)1、被收 纳在电池壳1内的电极组11以及未图示出的碱电解液和以对电池壳1的开口部进行封闭 的封口体18。
[0143] 电极组11均包括带状(长条的片状)的正极12、负极13和配置在它们之间的隔 膜14,这些构件相互重合并被卷绕成涡卷状。电极组11的最外周为负极13的一部分(最 外周部),该负极13的最外周部通过与电池壳1的内壁接触而进行电连接。即,电池壳1作 为负极端子发挥作用。在电池壳1的上部形成以绕电池壳的周面一周的方式向内侧突出地 形成的环状的凹槽部4。
[0144] 对电池壳1的开口部进行封闭的封口体18具备:在中央具有圆形的排气孔8的导 电性盖板3、安装在盖板3的周围边缘的环状的绝缘衬垫2、在盖板3的顶面的中央部以塞 住排
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