(57)【要約】【課題】  低温下での電池特性を改善する。【解決手段】  電池用活物質は、イッテルビウムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物と、水素吸蔵合金と、一酸化コバルトとを含んでいる。ここで、当該電池用活物質は、例えば、上記元素の化合物を０．２〜１．０重量％含んでいる。また、当該電池用活物質は、例えば、一酸化コバルトを０．２〜１．５重量％含んでいる。なお、上述の元素の化合物は、例えば、水酸化化合物である。【選択図】        なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
イッテルビウムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物と、
水素吸蔵合金と、
一酸化コバルトと、
を含む電池用活物質。
【請求項２】
前記元素の化合物を０．２〜１．０重量％含んでいる、請求項１に記載の電池用活物質。
【請求項３】
前記一酸化コバルトを０．２〜１．５重量％含んでいる、請求項１または２に記載の電池用活物質。
【請求項４】
イッテルビウムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物、水素吸蔵合金並びに一酸化コバルトを含む負極用活物質を用いた負極と、
正極用活物質を用いた正極と、
電解質と、
を備えた電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池用活物質および電池、特に、水素吸蔵合金を含む電池用活物質およびそのような電池用活物質を用いた電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
水素の吸蔵と放出とを可逆的に行うことが可能な水素吸蔵合金を用いた電極を負極とし、カドミウムを含まない水酸化ニッケル電極等のニッケル系電極を正極として用いたアルカリ蓄電池が知られている（特許文献１、特許文献２および特許文献３）。この種のアルカリ蓄電池は、従来のニッケル−カドミウム蓄電池に比べて高いエネルギー密度を有し、しかも低公害性であることから、ポータブル機器用や電気自動車用の電源としての利用が期待されている。
【０００３】
ところで、このようなアルカリ蓄電池は、寒冷地や冬期などの低温下において、容量が著しく低下し、結果的に電圧低下を引き起こす場合が多い。電池電圧が低下した場合は、所要の電池特性が得られないため、当該電池を搭載した機器が正常に作動しないおそれがある。
【０００４】
【特許文献１】特開平６−２１５７６５号公報
【特許文献２】特開平４−１６９０５９号公報
【特許文献３】特開昭６２−８０９６３号公報
【０００５】
本発明の目的は、低温下における電池特性を改善することにある。
【発明の開示】
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明に係る電池用活物質は、イッテルビウムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物と、水素吸蔵合金と、一酸化コバルトとを含んでいる。ここで、当該電池用活物質は、例えば、前記元素の化合物を０．２〜１．０重量％含んでいる。また、当該電池用活物質は、一酸化コバルトを例えば０．２〜１．５重量％含んでいる。
【０００７】
さらに、本発明の電池は、イッテルビウムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物、水素吸蔵合金並びに一酸化コバルトを含む負極用活物質を用いた負極と、正極用活物質を用いた正極と、電解質とを備えている。
【発明の効果】
【０００８】
本発明の電池用活物質は、イッテルビウムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物と一酸化コバルトとを水素吸蔵合金に添加しているので、低温下における電池特性を改善することができる。
【０００９】
また、本発明に係る電池は、上述の本発明に係る電池用活物質を負極に用いているので、低温下における電池特性が良好である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１０】
電池用活物質
本発明に係る電池用活物質は、上述のようにイッテルビウムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物と、水素吸蔵合金と、一酸化コバルトとを主に含んでいる。ここで、一酸化コバルトは、本発明の電池用活物質を採用した電池の低温下における電池特性をより効果的に改善するためのものである。
【００１１】
ここで用いられる上述の元素の化合物は、特に限定されるものではないが、例えば水酸化化合物が好ましい。なお、イッテルビウムの水酸化化合物は、Ｙｂ（ＯＨ）３で示される化合物であり、一方、イットリウムの水酸化化合物は、Ｙ（ＯＨ）３で示される化合物である。これらの化合物は、それぞれ単独で用いられてもよいし、混合して用いられてもよい。
【００１２】
本発明で用いられる水素吸蔵合金は、特に限定されるものではなく、従来からの電池用に用いられている公知の種々のものである。水素吸蔵合金としては、ミッシュメタル（Ｍｍ）を含む合金、例えば、ＭｍＮｉＡｌＣｏ系やＭｍＮｉＡｌＣｏＭｎ系の合金を挙げることができる。なお、ミッシュメタルは、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄなどの希土類元素の複合体であり、市販されている。このような合金は、例えばミッシュメタル、Ｎｉ、Ａｌ、ＣｏおよびＭｎを所定量秤量し、これらを不活性ガス雰囲気下で高周波溶解炉を用いて溶融させると製造することができる。
【００１３】
本発明の電池用活物質は、上述の元素の化合物を０．２〜１．０重量％含むのが好ましく、０．２〜０．５重量％含むのがより好ましい。当該元素の化合物の含有量が０．２重量％未満の場合は、当該電池用活物質を用いた電池について、低温下における電池特性を効果的に改善することができない場合がある。逆に、１．０重量％を超える場合は、含有量に比例した効果が得られずに経済的でないばかりではなく、却って電池容量が低下し、電池の効率が損なわれる場合がある。
【００１４】
また、本発明の電池用活物質において、一酸化コバルトの含有量は、０．２〜１．５重量％に設定するのが好ましく、０．８〜１．５重量％に設定するのがより好ましい。この含有量が０．８重量％未満の場合は、一酸化コバルトを含有することによる効果が得られない場合がある。逆に、１．５重量％を超える場合は、含有量に比例した効果が得られずに経済的でないばかりではなく、却って電池容量が低下し、電池の効率が損なわれる場合がある。
【００１５】
本発明の電池用活物質を製造する場合は、上述の水素吸蔵合金の粉末を用意し、これに上述の元素の化合物の粉末および一酸化コバルトの粉末を添加して十分に混合する。こうして得られた電池用活物質は、通常、カルボキシメチルセルロースなどの増粘剤を加えてペースト状に調製され、電池用電極の基板に塗布、充填される。
【００１６】
なお、上述の電池用活物質は、必要に応じて他の成分を含んでいてもよい。他の成分としては、例えば、密閉型電池の内部圧力の上昇を抑制することを目的として添加される、希土類元素の単体またはその化合物を挙げることができる。
【００１７】
本発明に係る電池用活物質は、上述のようにイッテルビウムおよびイットリウムからなる群から選ばれた少なくとも１つの元素の化合物と、一酸化コバルトとを含んでいるので、低温下における電池特性、特に電池容量が改善された電池を実現することができる。
【００１８】
電池
本発明に係る電池は、例えばニッケル水素電池であり、負極、正極および電解質を主に備えている。
このような本発明の電池で用いられる負極は、上述の本発明に係る電池用活物質のペーストを基材に塗布、充填したものである。なお、基材としては、例えばニッケル穿孔鋼板が用いられる。
【００１９】
また、正極は、例えば、正極用活物質のペーストを基材に塗布、充填したものである。ここで、正極用活物質としては、例えば、亜鉛が固溶体化された高密度水酸化ニッケル粉末を挙げることができる。一方、基材としては、例えばニッケル繊維基板が用いられる。
【００２０】
さらに、電解質としては、アルカリ金属の水酸化物、例えば水酸化カリウムや水酸化リチウムなどが用いられる。なお、電解質は、電池の種類や形態に応じて、固体状のもの、或いは水溶液状のものが用いられる。
【００２１】
なお、本発明の電池の大きさおよび形状は、特に限定されるものではなく、例えば、角型や円筒型などの種々に構成し得る。したがって、上述の負極、正極および電解質を内臓するための容器は、目的とする電池の大きさや形状に応じて種々のものを用いることができる。また、本発明の電池において、正極および負極が互いに重ね合わされて折り畳まれたり巻回されている場合は、正極と負極との接触を回避するためのセパレーターが用いられる。セパレーターとしては、絶縁性樹脂の不織布、例えばポリアミド樹脂やポリプロピレン樹脂の不織布を用いることができる。
【００２２】
本発明に係る上述の電池は、負極用の活物質として上述の本発明に係るものを用いているので、低温下での電池特性、特に電池容量が従来の電池に比べて良好である。したがって、このような本発明の電池を用いれば、冬期や寒冷地などの低温下においても機器を正常に作動させることができる。
【実施例】
【００２３】
実施例１
Ｌａ、Ｃｅ、ＰｒおよびＮｄなどの希土類元素の複合体である市販のミッシュメタル（Ｍｍ）、並びにＮｉ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｍｎを所定量秤量し、これらを不活性ガス雰囲気下で高周波溶解炉を用いて溶解してＭｍＮｉ３．８Ａｌ０．３Ｃｏ０．７Ｍｎ０．２の組成の合金を作成した。
【００２４】
次に、得られた合金を機械粉砕し、この合金粉末にＹｂ（ＯＨ）３粉末０．５重量％と一酸化コバルト１．０重量％とを混合した。この混合物を乳鉢を用いて十分に混ぜ合わせ、電池用活物質を得た。得られた電池用活物質に増粘剤を加えてペースト状にし、このペーストをニッケル穿孔鋼板に塗布、充填した。これを乾燥後にプレスして電極を得た。
【００２５】
実施例２
Ｙｂ（ＯＨ）３粉末０．５重量％に代えてＹ（ＯＨ）３粉末０．５重量％を用い、他は実施例１と同様にして電極を得た。
【００２６】
比較例１
Ｙｂ（ＯＨ）３粉末を添加しない以外は実施例１と同様にして電極を得た。
【００２７】
実施例３
一酸化コバルトの使用量を０〜１．０重量％の範囲で変更し、他は実施例１の場合と同様にして電極を得た。得られた電極について、充放電サイクル試験を実施した。この際、充電は０．１ＣｍＡで１６時間実施し、また、放電は０．２ＣｍＡで０．１７Ｖまで行った。結果を図１に示す。図１より、一酸化コバルトの含有量に比例して容量が高まることがわかる。なお、参照電極としては、Ｃｄ／Ｃｄ（ＯＨ）２極を用いた。
【００２８】
実施例４
一酸化コバルトの使用量を０〜１．０重量％の範囲で変更し、他は実施例２の場合と同様にして電極を得た。得られた電極について、充放電サイクル試験を実施した。なお、試験条件は実施例３の場合と同様に設定した。結果を図１に示す。図１より、一酸化コバルトの含有量に比例して容量が高まることがわかる。
【００２９】
実施例５
高密度粉末水酸化ニッケル活物質のペーストをニッケル繊維板に塗布、充填し、これを乾燥後にプレスして電極を得た。得られた電極を正極に、また、実施例１で得られた電極を負極にそれぞれ用い、さらに電解液として比重が１．２８の水酸化カリウム水溶液を用いて公称容量が２，１００ｍＡｈの密閉電池を作成した。
【００３０】
得られた電池について充放電サイクル試験を実施し、５℃下での放電時間と電池電圧との関係を調べた。なお、充放電サイクル試験においては、充電は１．０ＣｍＡで１時間１２分実施し、また、放電は２．０ＣｍＡで１．０Ｖまで行い、充電と放電との間の休止時間を１時間に設定した。結果を図２に示す。また、得られた電池を５℃から４５℃までの温度環境下におき、電池容量の変化を調べた。結果を図３に示す。
【００３１】
実施例６
負極として実施例２で得られたものを用い、他は実施例５の場合と同様にして電池を作成した。得られた電池について、実施例５の場合と同様にして放電時間と電池電圧との関係および電池容量の変化を調べた。結果を図２および図３に示す。
【００３２】
比較例２
負極として比較例１で得られたものを用い、他は実施例５の場合と同様にして電池を作成した。得られた電池について、実施例５の場合と同様にして放電時間と電池電圧との関係および電池容量の変化を調べた。結果を図２および図３に示す。
【００３３】
図２から、実施例５および６の場合は、比較例２の場合に比べて電池電圧が低下しにくいことがわかる。また、図３から、２５℃を境として、比較例２の場合は、実施例５、６に比べて低温下での電池容量が極端に低下していることがわかる。言い替えると、実施例５、６の場合は、比較例２に比べて２５℃以下での電池容量が格段に良好なことがわかる。
【図面の簡単な説明】
【００３４】
【図１】実施例３および実施例４で得られた電極についての一酸化コバルトの含有量と容量との関係を示す図。
【図２】実施例５、実施例６および比較例２で得られた電池の５℃下での放電時間と電池電圧との関係を示す図。
【図３】実施例５、実施例６および比較例２で得られた電池についての電池容量と温度との関係を示す図。
【図１】
2004259707.tif 000002
【図２】
2004259707.tif 000003
【図３】
2004259707.tif 000004