(57)【要約】【課題】  結着剤の添加量を増大させなくても、水素吸蔵合金電極の面積増加に伴う構成圧の増加に耐えうる強度を確保できるような構成にして、高出力が得られる水素吸蔵合金電極およびその製造方法を提供するとともに、この水素吸蔵合金電極を備えたアルカリ蓄電池を提供する。【解決手段】  本発明の水素吸蔵合金電極１１は、水素吸蔵合金粉末と非水溶性ポリマーからなる結着剤とを備えているとともに、水素吸蔵合金電極１１の電極容量（Ｘ）に対する電極表面積（Ｙ）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈ以上（Ｙ／Ｘ≧７０ｃｍ2／Ａｈ）で、かつ水素吸蔵合金電極１１の活物質保持体として用いられている導電性芯体１１ａの電極状態での表面粗さ（Ｒａ）は２〜８μｍ（２μｍ≦Ｒａ≦８μｍ）であることを特徴とする。【選択図】    図１
2007095334.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
水素吸蔵合金粉末を負極活物質とする水素吸蔵合金電極であって、
前記水素吸蔵合金電極は水素吸蔵合金粉末と非水溶性ポリマーからなる結着剤とを備えているとともに、
前記水素吸蔵合金電極の電極容量（Ｘ）に対する電極表面積（Ｙ）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈ以上（Ｙ／Ｘ≧７０ｃｍ2／Ａｈ）で、かつ前記水素吸蔵合金電極の活物質保持体として用いられている導電性芯体の電極状態での表面粗さ（Ｒａ）は２〜８μｍ（２μｍ≦Ｒａ≦８μｍ）であることを特徴とする水素吸蔵合金電極。
【請求項２】
前記水素吸蔵合金電極中の前記非水溶性ポリマーの含有割合は前記水素吸蔵合金粉末の質量に対して０．５質量％以上で２．０質量％以下であることを特徴とする請求項１に記載の水素吸蔵合金電極。
【請求項３】
前記非水溶性ポリマーはアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、芳香族オレフィン、共役ジエン、オレフィンから選択される二種以上を含む共重合体から選択されることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の水素吸蔵合金電極。
【請求項４】
前記水素吸蔵合金電極の活物質保持体として用いられている導電性芯体の厚みは１０μｍ以上で１５０μｍ以下であることを特徴とする請求項１から請求項３のいずれかに記載の水素吸蔵合金電極。
【請求項５】
水素吸蔵合金粉末を負極活物質とする水素吸蔵合金電極の製造方法であって、
水素吸蔵合金粉末と非水溶性ポリマーからなる結着剤と水とを混練してスラリー密度が２．０ｇ／ｃｍ3以上で３．５ｇ／ｃｍ3以下の範囲になるように水素吸蔵合金スラリーを調整するスラリー調整工程と、
前記スラリー密度が調整された水素吸蔵合金スラリーを活物質保持体となる導電性芯体に塗着してスラリー塗着極板とするスラリー塗着工程と、
水素吸蔵合金電極の電極容量（Ｘ）に対する電極表面積（Ｙ）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈ以上（Ｙ／Ｘ≧７０ｃｍ2／Ａｈ）となるように前記スラリー塗着極板を圧延、裁断する圧延裁断工程とを備えたことを特徴とする水素吸蔵合金電極の製造方法。
【請求項６】
請求項１から請求項４のいずれかに記載の水素吸蔵合金電極と、正極と、セパレータと、アルカリ電解液とを外装缶内に備えたことを特徴とするアルカリ蓄電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、ＨＥＶ（ハイブリッド車）やＰＥＶ（電気自動車）等の大電流放電を要する用途に適した水素吸蔵合金電極およびその製造方法、並びに、この水素吸蔵合金電極と、正極と、セパレータと、アルカリ電解液とを外装缶内に備えたアルカリ蓄電池に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、二次電池（蓄電池）の用途が拡大して、携帯電話、ノートパソコン、電動工具、電動自転車、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＰＥＶ）など広範囲にわたって用いられるようになった。このうち、特に、電動工具、電動自転車、ハイブリッド車（ＨＥＶ）、電気自動車（ＰＥＶ）などの高出力が求められる機器の電源用としては、従来の範囲を遥かに超える高出力が求められており、限界電流（外部電源による強制放電での放電可能限界電流値）の向上が求められるようになった。
【０００３】
ところで、この種の高出力が求められる電源用にニッケル−水素蓄電池などのアルカリ蓄電池が用いられるが、このようなアルカリ蓄電池を高出力化する手法が、例えば、特許文献１（特開２０００−８２４９１号公報）にて提案されるようになった。ここで、特許文献１にて提案された高出力化手法においては、電極群を構成している正極板において正極合剤を担持する部分の面積、すなわち電池反応に直接寄与する部分の面積（負極板との対向面積）が、電池の理論容量（Ａｈ）当たり３０ｃｍ2以上（３０ｃｍ2／Ａｈ以上）になるようにしている。
【０００４】
これは、収容されている電極群における正極板と負極板の対向面積を大きくすれば、両極間を流れる電流の電流密度は小さくなるため、電池を高い放電率で作動させても電極群における内部抵抗の増大はおこらず、作動電圧が低下することなく大きな放電電流を取り出せるという着想に基づく処置である。その場合、上記の面積値が３０ｃｍ2／Ａｈより小さくなると電極群における内部抵抗は小さくならず、作動電圧が不充分となって大電流放電の実現が困難になるからである。
【０００５】
しかしながら、この面積値を大きくするということは、電極群の外径や高さが一定であれば、正極板の厚みを薄くして巻回後の電極群における正極板の層数を多くすればよいことになるが、そのような処置をとると、正極板の強度低下を招いて巻回時にワレや亀裂などが発生するようになる。そのようなことを勘案して上限は６０ｃｍ2／Ａｈにするようにしている。
【特許文献１】特開２０００−８２４９１号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで、電極群の外径や高さが一定であると仮定すると、電極群における正極板と負極板の対向面積を増大させるためには、極板の導電性芯体の厚みやセパレータの目付を低減させる必要がある。ところが、大電流用途における電流密度の均一化の必要性の観点に基づくと、導電性芯体の厚みを一定値以上に確保する必要がある。また、短絡防止の観点においては、セパレータの目付を一定値以上に確保する必要がある。このため、電極群における正極板と負極板の対向面積を増大させるためには、必然的に電極群の構成圧を増加させる必要があった。
【０００７】
しかしながら、電極群における正極板と負極板の対向面積を増大させるために電極群の構成圧を増加させると、電極群に構成圧が作用する工程で負極活物質としての水素吸蔵合金の導電性芯体からの剥離等が生じるようになって、水素吸蔵合金電極の品質が低下するという問題を生じるようになった。ここで、水素吸蔵合金を負極活物質として用いたアルカリ蓄電池においては、非誘電率が大きいＬｉＯＨ、ＮａＯＨ、ＫＯＨ等を含む極性溶媒をアルカリ電解液として用いた場合、導電性芯体から剥離した水素吸蔵合金はアルカリ電解液を保持するようになる。
【０００８】
そして、導電性芯体から剥離した水素吸蔵合金がアルカリ電解液を保持するようになると、電極群内に電解液の過多部を発現させるようになって、アルカリ電解液が水素吸蔵合金電極の内部に均一に配分されることが阻害されるようになる。これは、水素吸蔵合金間の静電相互作用がアルカリ電解液の非誘電率の逆数に比例しており、水素吸蔵合金電極表面への電解液分配に偏りがあると、電解液の過多部での静電相互作用が極度の弱まるためである。そして、この電解液の過多部より電解液が優先的に浸透するようになると、アルカリ電解液が水素吸蔵合金電極の内部への均一分散ができなくなるからである。
【０００９】
この結果、水素吸蔵合金電極の電極反応の均一性が阻害され、特に、非水溶性ポリマーを結着剤として用いた場合、この結着剤が溶解しないために、当該結着剤は水素吸蔵合金粉末表面に点接触することとなる。これにより、非水溶性ポリマーの添加量を増大させないと、水素吸蔵合金粉末の導電性芯体からの剥がれが顕著となり、水素吸蔵合金電極の面積増加が高出力に繋がらないという問題を生じた。
【００１０】
本発明は上記知見に基づいてなされたものであって、非水溶性ポリマーの添加量を増大させなくても、水素吸蔵合金電極の面積増加に伴う構成圧の増加に耐えうる強度を確保できるようにして、高出力が得られる水素吸蔵合金電極およびその製造方法を提供するとともに、この水素吸蔵合金電極を用いて、高出力特性を有するアルカリ蓄電池を提供することを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記目的を達成するため、本発明の水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金粉末と非水溶性ポリマーからなる結着剤とを備えているとともに、水素吸蔵合金電極の電極容量（Ｘ）に対する電極表面積（Ｙ）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈ以上（Ｙ／Ｘ≧７０ｃｍ2／Ａｈ）で、かつ水素吸蔵合金電極の活物質保持体として用いられている導電性芯体の電極状態での表面粗さ（Ｒａ）は２〜８μｍ（２μｍ≦Ｒａ≦８μｍ）であることを特徴とする。
【００１２】
このように、水素吸蔵合金電極の活物質保持体として用いられている導電性芯体の電極状態（圧延後）での表面粗さ（Ｒａ）が２〜８μｍ（２μｍ≦Ｒａ≦８μｍ）であると、導電性芯体と水素吸蔵合金粒子との密着性（アンカー効果）が良好になる。このため、非水溶性ポリマーからなる非水溶性ポリマーの添加量を増大させなくても、接着強度に優れた水素吸蔵合金電極を得ることが可能となる。そして、このように接着強度に優れた水素吸蔵合金電極であると、その電極表面積を増加させて高出力化を図っても、当該水素吸蔵合金電極の強度が向上しているので電極群の構成圧を増大させても、水素吸蔵合金粒子が導電性芯体から剥がれることが防止できる。
【００１３】
この結果、電解液を水素吸蔵合金電極内に均一に分散させることが可能となるので、ハイブリッド車（ＨＥＶ）や電気自動車（ＰＥＶ）等で求められる従来よりも遙かな高出力特性を達成するとことができるようになる。ここで、導電性芯体の電極状態（圧延後）での表面粗さ（Ｒａ）が２μｍ未満の場合、導電性芯体と水素吸蔵合金粒子との密着性（アンカー効果）が不十分で、接着強度に優れた水素吸蔵合金電極を得ることができないという実験結果が得られた。この場合、水素吸蔵合金粒子の導電性芯体への密着性が悪いと、電解液が水素吸蔵合金電極内に浸透する際に水素吸蔵合金粒子の導電性芯体からの剥がれを誘発して、この剥がれ部に電解液が保持されて電解液過多部が出現することとなる。
【００１４】
この結果、電解液が電極表面から電極内に均一に浸透し得なくなって、電解液の電極内への均一配分が阻害されるようになり、電流密度の均一性が損なわれて高出力を得ることができにくくなる。一方、導電性芯体の電極状態（圧延後）での表面粗さ（Ｒａ）が８μｍを越えるようになると、圧延時の引張応力やアンカー効果の過多により水素吸蔵合金粒子の凹凸転写に起因する極板歪みや極板切れが発生するようになる。このことから、電極状態（圧延後）での芯体表面粗さ(Ｒａ)は２．０μｍ以上で８．０μｍ以下にするのが望ましい。
【００１５】
なお、本発明の水素吸蔵合金電極においては、非水溶性ポリマーからなる結着剤の添加量を増大させなくても、接着強度に優れた水素吸蔵合金電極を得ることが可能となる。このため、非水溶性ポリマーの総量は、水素吸蔵合金粉末の質量に対して０．５〜２．０質量％に規制することが可能となる。このように非水溶性ポリマーの添加量を規制することにより、反応抵抗を低減させることが可能となるので、限界電流（外部電源による強制放電での放電可能限界電流値）を向上させることが可能となるとともに、高出力化を達成することも可能となる。
【００１６】
この場合、結着剤として用いられる非水溶性ポリマーとしては、水素吸蔵合金粉末を保持することが可能なアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、芳香族オレフィン、共役ジエン、オレフィンから選択される二種以上を含む共重合体、例えば、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、ＳＢＲ（スチレン−ブタジエン−ラテックス）、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン−ラテックス）、アクリレート−ブタジエン−ラテックス等から選択して用いるのが望ましい。この場合、水素吸蔵合金スラリーの作製時に均一分散が容易なエマルジョンまたはラテックスの状態で用いるのが望ましい。
【００１７】
また、水素吸蔵合金電極の電極容量（Ｘ）に対する電極表面積（Ｙ）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈ以上（Ｙ／Ｘ≧７０ｃｍ2／Ａｈ）であるような大面積で、電極状態（圧延後）での芯体表面粗さ(Ｒａ)が２．０μｍ以上で８．０μｍ以下となる導電性芯体の厚みが１０μｍ未満であると、導電性芯体の強度が小さいために、電極製造時の圧延工程や電極群形成時の巻回工程における引張力により極板切れを生じる恐れがある。一方、導電性芯体の厚みが１５０μｍを越えるように厚くなると活物質の塗布量が相対的に減少し、電極容量が低下して高出力化を達成することが困難となる。このことから、導電性芯体の厚みは１０μｍ以上で、１５０μｍ以下にするのが望ましい。
【００１８】
上述のような電極容量（Ｘ）に対する電極表面積（Ｙ）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈ以上で、導電性芯体の電極状態での表面粗さ（Ｒａ）が２〜８μｍとなる水素吸蔵合金電極を製造するためには、水素吸蔵合金粉末と非水溶性ポリマーからなる結着剤と水とを混練してスラリー密度が２．０〜３．５ｇ／ｃｍ3の水素吸蔵合金スラリーを調整するスラリー調整工程と、スラリー密度が２．０〜３．５ｇ／ｃｍ3に調整された水素吸蔵合金スラリーを活物質保持体となる導電性芯体に塗着してスラリー塗着極板とするスラリー塗着工程と、水素吸蔵合金電極の電極容量（Ｘ）に対する電極表面積（Ｙ）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈ以上（Ｙ／Ｘ≧７０ｃｍ2／Ａｈ）となるようにスラリー塗着極板を圧延、裁断する圧延裁断工程とを備えるようにすればよい。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１９】
ついで、本発明の実施の形態を以下に詳細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。なお、図１は本発明のアルカリ蓄電池を模式的に示す断面図である。図２は放電レート（Ｉｔ）に対する電池電圧（Ｖ）の関係（Ｖ−Ｉ特性）を示す図である。図３は放電レート（Ｉｔ）に対する電池出力（Ｗ）の関係を示す図である。
【００２０】
１．水素吸蔵合金負極
（１）水素吸蔵合金粉末の作製
ミッシュメタル（Ｍｍ）、マグネシウム（Ｍｇ）、ニッケル（Ｎｉ）、コバルト（Ｃｏ）およびアルミニウム（Ａｌ）をモル比で０．８９：０．１１：３．２：０．１：０．２の割合で混合した後、この混合物をアルゴンガス雰囲気の高周波誘導炉で１０００℃で１０時間の熱処理を行って合金溶湯とした。この合金溶湯を公知の方法で鋳型に流し込み、冷却して、組成式がＭｍ0.89Ｍｇ0.11Ｎｉ3.2Ｃｏ0.1Ａｌ0.2で表される水素吸蔵合金のインゴットを作製した。この水素吸蔵合金のインゴットを粗粉砕した後、不活性雰囲気中で平均粒径が３０μｍになるまで機械的に粉砕して水素吸蔵合金粉末を作製した。なお、平均粒径の測定はレーザー回折法により行った。
【００２１】
（２）水素吸蔵合金スラリーの作製
ついで、上述のようにして作製された水素吸蔵合金粉末をそれぞれ用いて、これらの各水素吸蔵合金粉末１００質量部に対して、非水溶性結着剤としてのＳＢＲ（スチレン−ブタジエン−ラテックス）を０．５０質量部と水（あるいは純水）とを加え、所定のスラリー密度になるように混練して水素吸蔵合金スラリー１１ｂ（α，β，γ，δ，ε）を作製した。この場合、水素吸蔵合金スラリーのスラリー密度（ｇ／ｃｍ3）が１．５（ｇ／ｃｍ3）のものを水素吸蔵合金スラリーαとした。同様に、スラリー密度が２．０（ｇ／ｃｍ3）のものを水素吸蔵合金スラリーβとし、スラリー密度が３．０（ｇ／ｃｍ3）のものを水素吸蔵合金スラリーγとし、スラリー密度が３．５（ｇ／ｃｍ3）のものを水素吸蔵合金スラリーδとし、スラリー密度が４．０（ｇ／ｃｍ3）のものを水素吸蔵合金スラリーεとした。
【００２２】
（３）水素吸蔵合金負極の作製
ついで、上述のようにして作製された水素吸蔵合金スラリー１１ｂ（α，β，γ，δ，ε）をそれぞれ用いて、これらの各スラリーをニッケルメッキ鋼板からなる導電性芯体（ビッカーズ硬度が２００で、厚みが８０μｍのもの）１１ａの両面に塗布し、室温で乾燥させた後、圧延し、所定の寸法に切断して水素吸蔵合金負極１１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）をそれぞれ作製した。この場合、水素吸蔵合金負極１１の電極容量が１０．８Ａｈで、電極表面積が７６０ｃｍ2となるようにスラリーを塗布し、圧延および切断した。ここで、水素吸蔵合金スラリーαを用いたものを負極ａとした。また、水素吸蔵合金スラリーβを用いたものを負極ｂとし、水素吸蔵合金スラリーγを用いたものを負極ｃとし、水素吸蔵合金スラリーδを用いたものを負極ｄとし、水素吸蔵合金スラリーεを用いたものを負極ｅとした。
【００２３】
（４）表面粗さの測定
上述のようにして作製された水素吸蔵合金負極１１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）をそれぞれ用いて、これらのスラリー塗布部（活物質塗布部）を４０ｍｍ×５ｍｍの大きさに裁断して試料片とした。ついで、得られた試料片を水洗あるいは超音波洗浄により、各導電性芯体１１ａの両面に塗布されたスラリー成分を除去した後、水素吸蔵合金負極１１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）に用いられた各導電性芯体１１ａの表面粗さを測定した。この場合、ＣＭＯＳ製レーザー形状測定装置を用い、測定距離が３０ｍｍで、２００ピッチにて芯体表面粗さ（Ｒａ(μｍ)：ＪＩＳ０６６０１；２００１）を測定したところ、下記の表１に示すような結果が得られた。
【表１】
2007095334.tif 000003
【００２４】
上記表１の結果から明らかなように、水素吸蔵合金スラリーのスラリー密度が高くなるほど圧延後の芯体表面粗さ（Ｒａ）が大きくなり、水素吸蔵合金粒子と導電性芯体との接触部位（アンカー部位）が多いことが分かる。これは、スラリー密度が高い水素吸蔵合金スラリーを導電性芯体に塗布し、乾燥させることで、水素吸蔵合金粒子間の距離が短くなって、圧延時の荷重を有効に水素吸蔵合金粒子間に伝達させることで、導電性芯体への水素吸蔵合金粒子の接触部位（接触点）が増加することにより、アンカー部位が多くなったためである。
【００２５】
（５）強度試験（加圧力試験および撥水率試験）
ついで、上述のようにして作製された水素吸蔵合金負極１１（ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅ）をそれぞれ用いて、極板強度の指標となる加圧力試験および撥水率試験を以下のようにして行った。即ち、加圧力試験においては、各水素吸蔵合金負極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを１５０ｍｍ×５０ｍｍに裁断し、これを半径が２０ｍｍのロールに巻き付けた後、粘着テープで固定した。この後、これらの上に圧力を付与しながらロールを５秒間だけ回転させ、水素吸蔵合金粉末の剥がれが確認された際の加圧力（ＭＰａ）を求めると、下記の表２に示すような結果が得られた。
【００２６】
一方、撥水率試験においては、各水素吸蔵合金負極ａ，ｂ，ｃ，ｄ，ｅを４０ｍｍ×５０ｍｍに裁断し後、これらの上に、スポイトで１滴当たり０．０５ｇとなる純水を１０滴ずつ滴下した。ついで、３０分経過後の純水の残存率をそれぞれ１０回ずつ測定し、その平均の純水の残存率を極板強度の指標となる撥水率（％）として求めると、下記の表２に示すような結果が得られた。
【表２】
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【００２７】
上記表２の結果から明らかなように、水素吸蔵合金スラリーのスラリー密度が１．５ｇ／ｃｍ3で、圧延後の芯体表面粗さ(Ｒａ)が１．０μｍの水素吸蔵合金負極ａは加圧力(ＭＰａ)および撥水率(％)が小さく、導電性芯体と水素吸蔵合金粒子との密着性が小さくて、極板強度が低いことが分かる。これに対して、水素吸蔵合金スラリーのスラリー密度が２．０ｇ／ｃｍ3で、圧延後の芯体表面粗さ(Ｒａ)が２．０μｍ以上の水素吸蔵合金負極ｂ，ｃ，ｄ，ｅは加圧力(ＭＰａ)および撥水率(％)が大きくて、極板強度が向上していて導電性芯体と水素吸蔵合金粒子との密着性が向上していることが分かる。
【００２８】
ただし、水素吸蔵合金負極ｅにおいては、加圧力(ＭＰａ)および撥水率(％)が大きい反面、圧延後の芯体表面粗さ(Ｒａ)が１０．０μｍと大きすぎて、アンカー効果の過多により水素吸蔵合金粒子の凹凸転写が生じ、極板歪みが発生するという現象が生じた。このことから、水素吸蔵合金スラリーのスラリー密度は２．０ｇ／ｃｍ3以上、３．５ｇ／ｃｍ3以下で、圧延後の芯体表面粗さ(Ｒａ)が２．０μｍ以上、８．０μｍ以下にするのが望ましいということができる。
【００２９】
２．ニッケル−水素蓄電池
ついで、上述のようにして作製された水素吸蔵合金スラリー１１ｂ（γ）を用いて、これらの各スラリーをニッケルメッキ鋼板からなる導電性芯体（ビッカーズ硬度が２００で、厚みが８０μｍのもの）１１ａの両面に塗布して活物質層１１ｂを形成し、室温で乾燥させた後、圧延し、所定の寸法に切断して水素吸蔵合金負極１１（ｆ，ｇ）をそれぞれ作製した。この場合、水素吸蔵合金負極１１の電極容量が１０．８Ａｈで、電極表面積が１０３０ｃｍ2となるようにスラリーを塗布して切断したものを水素吸蔵合金負極ｆとした。また、水素吸蔵合金負極１１の電極容量が５．８Ａｈで、電極表面積が２３０ｃｍ2となるようにスラリーを塗布して切断したものを水素吸蔵合金負極ｇとした。
【００３０】
ついで、パンチングメタルからなる極板導電性芯体１２ａの表面にニッケル焼結多孔体１２ｂを形成した後、この多孔性ニッケル焼結基板を硝酸ニッケルと硝酸コバルトと硝酸亜鉛の混合水溶液（含浸液）に浸漬した。これにより、多孔性ニッケル焼結基板１２ｂの細孔内に硝酸ニッケル、硝酸コバルトおよび硝酸亜鉛を保持させた。この後、この多孔性ニッケル焼結基板を２５ｗｔ％の水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）水溶液中に浸漬して、硝酸ニッケル、硝酸コバルトおよび硝酸亜鉛をそれぞれ水酸化ニッケル、水酸化コバルトおよび水酸化亜鉛に転換させた。
【００３１】
ついで、充分に水洗してアルカリ溶液を除去した後、乾燥を行って、多孔性ニッケル焼結基板１２ｂの細孔内に水酸化ニッケルを主成分とする活物質を充填した。このような活物質充填操作を所定回数（例えば６回）繰り返して、多孔性焼結基板１２ｂの細孔内に水酸化ニッケルを主体とする活物質の充填密度が２．５ｇ／ｃｍ3になるように充填した。この後、室温で乾燥させた後、所定の寸法に切断してニッケル正極板１２を作製した。
【００３２】
ついで、ポリプロピレン製不織布からなるセパレータ１３を用意した。この後、上述のようにして作製した水素吸蔵合金負極１１（ａ，ｂ，ｆ，ｇ）と、ニッケル正極１２とを用い、これらの間にセパレータ１３を介在させて、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群を作製した。得られた渦巻状電極群の下部に負極集電体１１ｃを抵抗溶接するとともに、渦巻状電極群の上部に正極集電体１２ｃを抵抗溶接して渦巻状電極体をそれぞれ作製した。ついで、鉄にニッケルメッキを施した有底円筒形の金属外装缶１４内に渦巻状電極体を挿入した後、負極集電体１１ｃと金属外装缶１４の底部をスポット溶接した。
【００３３】
一方、正極キャップ１５ａと蓋体１５ｂとからなる封口体１５を用意し、正極集電体１２ｃに設けられた正極リード１２ｄを蓋体１５ｂの底部に溶接した。この後、外装缶１４の上部外周面に溝入れ加工を施して環状溝部１４ａを形成した。この後、金属製外装缶１４内にアルカリ電解液（水酸化リチウム（ＬｉＯＨ）と水酸化ナトリウム（ＮａＯＨ）を含有した７Ｎの水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液でリチウム濃度が０．０５ｍｏｌ／ｌのもの）を注液した。
【００３４】
ついで、封口体１５に装着された封口ガスケット１６を外装缶１４の環状溝部１４ａに載置するとともに、外装缶１４の先端部１４ｂを封口体１５側にカシメて封口して、ニッケル−水素蓄電池１０（Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｇ）をそれぞれ作製した。ここで、水素吸蔵合金負極ａを用いたものをニッケル−水素蓄電池Ａとし、水素吸蔵合金負極ｂを用いたものをニッケル−水素蓄電池Ｂとし、水素吸蔵合金負極ｆを用いたものをニッケル−水素蓄電池Ｆとし、水素吸蔵合金負極ｇを用いたものをニッケル−水素蓄電池Ｇとした。なお、ニッケル−水素蓄電池Ａ，Ｂ，Ｆの公称容量は６ＡｈでＤサイズ（直径が３２ｍｍで、高さが６０ｍｍ）とし、ニッケル−水素蓄電池Ｇの公称容量は３ＡｈでＳＣサイズ（直径が２３ｍｍで、高さが４３ｍｍ）とした。
【００３５】
これらの各電池Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｇにおいて、２５℃で、１Ｉｔの充電電流でＳＯＣ（State Of Charge ：充電深度）の１２０％まで充電し、１時間休止した後、７０℃で２４時間放置（熟成）した。ついで、４５℃で、１Ｉｔの放電電流で電池電圧が０．３Ｖになるまで放電させた。ついで、このような充電、休止、熟成、放電を２サイクル繰り返して、これらの各電池Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｇをそれぞれ活性化した。
【００３６】
３．限界電流値の測定
ついで、上述のように活性化した各電池Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｇにおいて、以下のようにして限界電流値の測定を行った。即ち、２５℃で、１Ｉｔの充電電流でＳＯＣ５０％まで充電し、１時間休止した後、以下のような放電レートで１０秒間放電させた後、３０分間休止した。ついで、放電レートに等しいレートで１０秒間充電させた後、３０分間休止した。この場合、放電レートは６．７Ｉｔ→１３．３Ｉｔ→２０．０Ｉｔ→２６．７Ｉｔ→３３．３Ｉｔ→３７．５Ｉｔ→４１．７Ｉｔ→４５．８Ｉｔ→５０．０Ｉｔ→５８．３Ｉｔ→６２．５Ｉｔ→６６．７Ｉｔと放電電流を増加させ、各放電レートで１０秒経過時点における各電池Ａ，Ｂ，Ｆ，Ｇの電池電圧（Ｖ）をそれぞれ測定した。
【００３７】
この後、各放電レート（Ｉｔ）を横軸（Ｘ軸）にプロットし、得られた電池電圧（Ｖ）を縦軸（Ｙ軸）にプロットしてＶ−Ｉ特性を求めると図２に示すような結果が得られた。また、得られたＶ−Ｉ特性から電流値（Ｉ）とその電圧（Ｖ）との積である出力（Ｗ＝Ｉ×Ｖ）を求めると図３に示すような結果が得られた。なお、図２および図３においては、電池Ａと電池Ｂの結果のみを示している。そして、得られたＶ−Ｉ特性の直線から逸脱する直前の最大放電可能電流を限界電流として求めると、下記の表３に示すような結果が得られた。また、得られた出力特性（図３参照）から最大出力を求めると、下記の表３に示すような結果が得られた。
【表３】
2007095334.tif 000005
【００３８】
上記表３の結果から明らかなように、電極容量Ｘ(Ａｈ)に対する電極表面積Ｙ（ｃｍ2）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈである電池Ａ（スラリー密度が１．５ｇ／ｃｍ3で、極板強度が低い水素吸蔵合金負極を用いたもの）と、Ｙ／Ｘが４０ｃｍ2／Ａｈである電池Ｇ（スラリー密度が３．０ｇ／ｃｍ3で、極板強度が大きい水素吸蔵合金負極を用いたもの）とを比較すると、どちらも限界電流は４１．７Ｉｔで等しいことが分かる。また、電極容量Ｘ(Ａｈ)に対する電極表面積Ｙ（ｃｍ2）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈである電池Ａと、電池Ｂ（スラリー密度が３．０ｇ／ｃｍ3で、極板強度が大きい水素吸蔵水素吸蔵合金負極を用いたもの）とを比較すると、電池Ｂの方が限界電流が大きく、かつ最大出力も大きいことが分かる。
【００３９】
このことは、限界電流を向上させ、かつ高出力化を達成するためには、スラリー密度が大きな水素吸蔵合金スラリーを用いて極板強度が高い水素吸蔵負極を作製し、この極板強度が高い水素吸蔵負極を用いてニッケル−水素蓄電池を作製するのが望ましいことを示している。この場合、電極容量Ｘ(Ａｈ)に対する電極表面積Ｙ（ｃｍ2）の割合（Ｙ／Ｘ）が９０ｃｍ2／Ａｈの水素吸蔵負極を用いた電池Ｆにおいては、限界電流が６７．７Ｉｔ以上とさらに大きく、かつ最大出力も２６０Ｗと大きいことが分かる。このことから、電極容量Ｘ(Ａｈ)に対する電極表面積Ｙ（ｃｍ2）の割合（Ｙ／Ｘ）は７０ｃｍ2／Ａｈ以上、好ましくは９０ｃｍ2／Ａｈ以上の水素吸蔵負極を用いるのが望ましいということができる。
【００４０】
４．非水溶性ポリマーの添加量の検討
ついで、非水溶性結着剤としての非水溶性ポリマーの添加量について検討を行った。そこで、上述した水素吸蔵合金（Ｍｍ0.89Ｍｇ0.11Ｎｉ3.2Ｃｏ0.1Ａｌ0.2）粉末１００質量部に対して、所定量の非水溶性ポリマーとしてのＳＢＲと、水（あるいは純水）とを加え、スラリー密度が３．０ｇ／ｃｍ3になるように混練して水素吸蔵合金スラリーγ１，γ２，γ３，γ４を作製した。この場合、水素吸蔵合金粉末１００質量部に対して、ＳＢＲの添加量が０．５質量部のものを水素吸蔵合金スラリーγ１（上述した水素吸蔵合金スラリーγと等しい）とした。同様に、ＳＢＲの添加量が１．０質量部のものを水素吸蔵合金スラリーγ２とし、ＳＢＲの添加量が２．０質量部のものを水素吸蔵合金スラリーγ３とし、ＳＢＲの添加量が２．５質量部のものを水素吸蔵合金スラリーγ４とした。
【００４１】
ついで、上述のようにして作製された水素吸蔵合金スラリーγ１，γ２，γ３，γ４をそれぞれ用いて、これらの各スラリーをニッケルメッキ鋼板からなる導電性芯体（ビッカーズ硬度が２００で、厚みが８０μｍのもの）の両面に塗布し、室温で乾燥させた後、圧延し、所定の寸法に切断して水素吸蔵合金負極ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４をそれぞれ作製した。この場合、水素吸蔵合金負極の電極容量が１０．８Ａｈで、電極表面積が７６０ｃｍ2（電極容量Ｘ(Ａｈ)に対する電極表面積Ｙ（ｃｍ2）の割合（Ｙ／Ｘ）が７０ｃｍ2／Ａｈ）となるようにスラリーを塗布し、圧延および切断した。ここで、水素吸蔵合金スラリーγ１を用いたものを負極ｃ１とした。また、水素吸蔵合金スラリーγ２を用いたものを負極ｃ２とし、水素吸蔵合金スラリーγ３を用いたものを負極ｃ３とし、水素吸蔵合金スラリーγ４を用いたものを負極ｃ４とした。
【００４２】
ついで、上述した水素吸蔵合金負極１１（ｃ１，ｃ２，ｃ３，ｃ４）と、ニッケル正極１２とを用い、これらの間にセパレータ１３を介在させて、これらを渦巻状に巻回して渦巻状電極群を作製し、上述と同様に、図１に示すようなニッケル−水素蓄電池１０（Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４）をそれぞれ作製した。ここで、水素吸蔵合金負極ｃ１を用いたものをニッケル−水素蓄電池Ｃ１とし、水素吸蔵合金負極ｃ２を用いたものをニッケル−水素蓄電池Ｃ２とし、水素吸蔵合金負極ｃ３を用いたものをニッケル−水素蓄電池Ｃ３とし、水素吸蔵合金負極ｃ４を用いたものをニッケル−水素蓄電池Ｃ４とした。なお、ニッケル−水素蓄電池Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４の公称容量は６ＡｈでＤサイズ（直径が３２ｍｍで、高さが６０ｍｍ）とした。
【００４３】
ついで、これらの各電池Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を上述と同様にして活性化した。ついで、活性化した各電池Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４を用いて、上述と同様の充放電を行って、各電池Ｃ１，Ｃ２，Ｃ３，Ｃ４のＶ−Ｉ特性（図２参照）を求めた。この後、得られたＶ−Ｉ特性に基づいてＶ−Ｉ傾き（ｍΩ）を求めると、下記の表４に示すような結果が得られた。なお、このＶ−Ｉ傾き（ｍΩ）は放電性をあらわす指標となり、傾きが小さいほど放電性が良いことを示す。
【表４】
2007095334.tif 000006
【００４４】
上記表４の結果から明らかなように、水素吸蔵合金負極の非水溶性結着剤として用いるＳＢＲ（非水溶性ポリマー）の添加量が水素吸蔵合金粉末１００質量部に対して２．５質量部となる電池Ｃ４においては、Ｖ−Ｉ傾きが２．５８ｍΩと大きくなることが分かる。これは、ＳＢＲの添加量が多くなることにより反応抵抗が増加したためと考えられる。一方、ＳＢＲの添加量が少なすぎると水素吸蔵合金粒子同士の密着性が低下して極板強度が弱くなる。これらのことから、水素吸蔵合金負極の非水溶性結着剤となるＳＢＲ（非水溶性ポリマー）の添加量は水素吸蔵合金粉末１００質量部に対して０．５〜２．０質量部とするのが望ましいということができる。
【００４５】
なお、非水溶性ポリマーとしては、上述したＳＢＲ（スチレン−ブタジエン−ラテックス）以外に、アクリル酸エステル−メタクリル酸エステル共重合体、ＮＢＲ（アクリロニトリル−ブタジエン−ラテックス）、アクリレート−ブタジエン−ラテックス等の水素吸蔵合金粉末を保持することが可能なアクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、芳香族オレフィン、共役ジエン、オレフィンから選択される二種以上を含む共重合体から選択して用いるようにしてもよい。この場合、水素吸蔵合金スラリーの作製時に均一分散が容易なエマルジョンまたはラテックスの状態で用いるのが望ましい。
【００４６】
なお、上述した実施形態においては、組成式がＭｍ0.89Ｍｇ0.11Ｎｉ3.2Ｃｏ0.1Ａｌ0.2で表される水素吸蔵合金を用いる例について説明したが、水素吸蔵合金としてはこれに限らない。
【図面の簡単な説明】
【００４７】
【図１】本発明のアルカリ蓄電池を模式的に示す断面図である。
【図２】放電レート（Ｉｔ）に対する電池電圧（Ｖ）の関係（Ｖ−Ｉ特性）を示す図である。
【図３】放電レート（Ｉｔ）に対する電池出力（Ｗ）の関係を示す図である。
【符号の説明】
【００４８】
１０…ニッケル−水素蓄電池、１１…水素吸蔵合金負極、１１ａ…導電性芯体、１１ｂ…負極活物質層、１１ｃ…負極集電体、１２…ニッケル正極、１２ａ…正極集電体、１２ｂ…焼結体、１２ｃ…正極集電体、１２ｄ…リード部、１３…セパレータ、１４…金属製外装缶、１４ａ…環状溝部、１６…封口ガスケット、１５…封口体、１５ａ…正極キャップ、１５ｂ…蓋体
【図１】
2007095334.tif 000007
【図２】
2007095334.tif 000008
【図３】
2007095334.tif 000009