(57)【要約】【課題】放電容量に優れるアルカリ電池用電極を提供する【解決手段】集電箔と、前記集電箔に接触して設けられ、六方晶ＣａＣｕ５型結晶構造を有する第１水素吸蔵合金を含む第１合金層と、前記第１合金層に接触して設けられ、体心立方晶構造を有する第２水素吸蔵合金を含む第２合金層と、を備え、前記第１合金層の厚みをＡ、及び前記第２合金層の厚みをＢとしたとき、０．１２≦Ｂ／（Ａ＋Ｂ）≦０．４２を満たす、アルカリ電池用電極。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
集電箔と、
前記集電箔に接触して設けられ、六方晶ＣａＣｕ５型結晶構造を有する第１水素吸蔵合金を含む第１合金層と、
前記第１合金層に接触して設けられ、体心立方晶構造を有する第２水素吸蔵合金を含む第２合金層と、
を備え、
前記第１合金層の厚みをＡ、及び前記第２合金層の厚みをＢとしたとき、
０．１２≦Ｂ／（Ａ＋Ｂ）≦０．４２
を満たす、アルカリ電池用電極。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ電池用電極、特に、水素吸蔵合金を含む電極に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ電池は、携帯用小型機器から産業用大型機器まで、各種装置の電源として使用されている。
【０００３】
アルカリ電池は、ニッケル−水素電池とニッケル−カドミウム電池に大別される。ニッケル−水素電池は、ニッケル−カドミウム電池と比べて、単位体積及び単位質量当たりのエネルギーが高い。しかし、ニッケル−水素電池は、電極に水素吸蔵合金を使用するため、水素吸蔵合金表面での電荷移動が遅く、ニッケル−カドミウム電池と比べて、放電容量が劣る。
【０００４】
特許文献１には、Ｎｉ粉末と水素吸蔵合金粉末を含む電極が開示されている。この電極は、高平衡圧水素吸蔵合金粉末と低平衡圧水素吸蔵合金粉末の２種類の水素吸蔵合金粉末を含む。高平衡圧水素吸蔵合金粉末は放電容量を改善し、低平衡圧水素吸蔵合金粉末は充放電サイクル性能を改善する。
【０００５】
これらの高平衡圧水素吸蔵合金粉末と低平衡圧水素吸蔵合金粉末は、いずれも、希土類元素としてＬａを主成分とし、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｌからなる群から選択される１種類以上の元素を含有する。これらの元素の含有比率を異なるものとすることにより、高平衡圧水素吸蔵合金粉末と低平衡圧水素吸蔵合金粉末は得られる。
【０００６】
しかし、どちらの水素吸蔵合金も、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金に分類される合金である。ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金は、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金以外の水素吸蔵合金と比べて、水素を放出しやすい一方で、水素吸蔵量が少ない。したがって、特許文献１に開示される電極における放電容量は充分ではなかった。
【０００７】
また、特許文献１に開示される電極は、高平衡圧水素吸蔵合金粉末と低平衡圧水素吸蔵合金粉末を混合して造られているため、電極の層厚方向に組成の分布がない。したがって、高平衡圧水素吸蔵合金粉末と低平衡圧水素吸蔵合金粉末という、特性の異なる２種類の合金粉末を電極材料としても、それらの特性は、互いに平均化されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２００４−２８１１９５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
水素吸蔵合金を含む電極の放電容量を増加させるには、水素吸蔵量を増加させると同時に、吸蔵された水素の放出量も増加させる必要がある。しかし、水素吸蔵量の多い合金は、吸蔵された水素を放出しにくく、吸蔵された水素を放出しやすい合金は、水素吸蔵量が少ないという問題がある。
【００１０】
本発明は、上記問題を解決し、放電容量に優れるアルカリ電池用電極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の要旨は、次のとおりである。
〈１〉集電箔と、
前記集電箔に接触して設けられ、六方晶ＣａＣｕ５型結晶構造を有する第１水素吸蔵合金を含む第１合金層と、
前記第１合金層に接触して設けられ、体心立方晶構造を有する第２水素吸蔵合金を含む第２合金層と、
を備え、
前記第１合金層の厚みをＡ、及び前記第２合金層の厚みをＢとしたとき、
０．１２≦Ｂ／（Ａ＋Ｂ）≦０．４２
を満たす、アルカリ電池用電極。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、２種類の水素吸蔵合金を、別個の合金層として互いに接触させ、かつ、それぞれの合金層の層厚の関係を特定し、電極全体として、水素の吸蔵と放出を同時に増加させることにより、放電容量に優れるアルカリ電池用電極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明に係るアルカリ電池用電極の断面構造の一例を示す図である。
【図２】第１合金層と第２合金層の層厚の関係が放電容量に与える影響を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
以下、本発明に係るアルカリ電池用電極の実施形態を詳細に説明する。なお、以下に示す実施形態は、本発明を限定するものではない。
【００１５】
図１は、本発明に係るアルカリ電池用電極の断面構造の一例を示す図である。アルカリ電池用電極１００は、集電箔５、第１合金層１０、及び第２合金層２０を有する。
【００１６】
（集電箔）
集電箔５は、導電性に優れ、、アルカリ電池の内部で安定に存在することが可能な材料であれば、特に限定されるものではない。集電箔５としては、金属箔、例えば、鋼箔、銅箔及びニッケル箔が用いられる。集電箔５には、水素吸蔵合金粉末等の活物質（第１合金層１０）が接触される。集電箔５には貫通孔７を多数設け、集電箔５の両面から活物質を接触させ、複数の貫通孔７ａ〜７ｇを介して活物質どうしを結合することにより、活物質の集電箔５への担持特性を向上させることが好ましい。複数の貫通孔７ａ〜７ｇを設ける観点から、集電箔５としては、例えば、ニッケルメッシュ、並びに、パンチングした鋼箔及び銅箔等が好ましい。
【００１７】
（第１合金層）
第１合金層１０は、集電箔５に接触して設けられる。第１合金層１０は、アルカリ電池の活物質として機能し、第１水素吸蔵合金を含む。第１水素吸蔵合金は、六方晶でＣａＣｕ５型の結晶構造を有する。六方晶でＣａＣｕ５型の結晶構造を有する水素吸蔵合金は、一般に、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金と称される。
【００１８】
第１水素吸蔵合金としては、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金であれば特に制限はないが、ＬａＮｉ５及びＭｍＮｉ５が代表的である。ここで、ＬａＮｉ５において、Ｌａの一部又は全部を、Ｌａ以外の希土類元素と置換可能である。Ｍｍはミッシュメタルを意味し、Ｍｍを使用することもできる。なお、本発明において、希土類元素とは、Ｓｃ、Ｙ、Ｌａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｐｍ、Ｓｍ、Ｅｕ、Ｇｄ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、Ｙｂ、及びＬｕの１７元素のことである。また、ＬａＮｉ５及びＭｍＮｉ５において、Ｎｉの一部又は全部を、Ｃｏ、Ｍｎ、及びＡｌから選択される１種以上の元素と置換可能である。
【００１９】
第１水素吸蔵合金は、上述した合金に限られず、周知のＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金とすることができる。また、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金に関しては、特許文献１を参照することもできる。
【００２０】
第１水素吸蔵合金は、所望の組成になるよう、第１水素吸蔵合金を構成する各元素の粉末等を秤量し、その粉末等を溶解し鋳造した鋳塊を原材料とするのが一般的である。溶解及び鋳造の方法は、常法でよい。
【００２１】
第１水素吸蔵合金鋳塊は粉砕され、第１水素吸蔵合金粉末となる。粉砕方法は常法でよい。粉砕しやすいように、第１水素吸蔵合金鋳塊を、粉砕前に水素化処理してもよい。また、水素化処理の前には、水素化処理の効率を向上させるため、真空脱気処理をしてもよい。
【００２２】
第１水素吸蔵合金粉末は、層状に成形され、第１合金層１０となる。成形方法は、第１水素吸蔵合金粉末を変質させないものであれば、特に限定されない。例えば、金型を使用したプレス、及びロールを使用したプレスがある。電極の形状が長い帯状である場合には、ロールを使用したプレスが好ましい。
【００２３】
成形の際に、必要に応じて、第１水素吸蔵合金粉末に粘結材を添加してもよい。粘結材としては、ポリエチレン及びポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、並びに、フッ素ゴム等のゴム弾性を有するポリマー等がある。
【００２４】
成形された第１合金層１０の強度を確保するため、成形前に、第１水素吸蔵合金粉末を造粒しておくことが好ましい。造粒方法は常法でよい。また、造粒の際に、必要に応じて、第１水素吸蔵合金粉末に溶液を添加することができる。溶液としては、例えば、ポリビニルアルコールの水溶液がある。
【００２５】
第１合金層１０中の第１水素吸蔵合金粉末が反応することによって得た電気を取り出すため、第１合金層１０は集電箔５に接触して設けられる。成形された第１合金層１０に、後から集電箔５を貼り付け等をすることにより、集電箔５に接触する第１合金層１０を得てもよい。あるいは、成形機に第１水素吸蔵合金粉末と集電箔５の両方を設置して同時に成形することにより、集電箔５に接触する第１合金層１０を得てもよい。
【００２６】
（第２合金層）
第２合金層２０は、アルカリ電池の活物質として機能し、第１合金層１０に接触して設けられる。第２合金層２０は、第２水素吸蔵合金を含む。第２水素吸蔵合金は、体心立方晶構造を有する。体心立方晶構造を有する水素吸蔵合金は、一般に、固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金と称される。
【００２７】
第２水素吸蔵合金は、固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金であれば特に制限はないが、Ｔｉ−Ｖ合金、Ｔｉ−Ｃｒ合金、Ｖ−Ｎｂ合金、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｍｏ合金、及びＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金が代表的である。なお、第２水素吸蔵合金としては、固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金の中でも、網目状ＴｉＮｉ粒界相を有する合金が特に好ましい。理由は後述する。
【００２８】
第２水素吸蔵合金に関し、鋳塊、鋳塊の粉砕、粉末の造粒、粉末又は造粒体の成形、及び粘結材については、第１水素吸蔵合金と同様である。
【００２９】
第１合金層１０中の第１水素吸蔵合金粉末と第２合金層２０中の第２水素吸蔵合金粉末は、混合されることなく、別個の合金層として形成され、第２合金層は第１合金層１０に接触して設けられる。第１合金層１０及び第２合金層２０は、いずれも水素吸蔵合金であるため、それぞれが協働してアルカリ電池の活物質として機能し、それによって得た電気は、第１合金層１０と接触する集電箔５から取り出される。
【００３０】
そして、第１合金層１０の厚みをＡ、第２合金層の厚みをＢとしたとき、ＡとＢが後述する関係を満たすと、従来の電極の放電容量を超える放電容量が得られる。従来の電極の放電容量は、第１水素吸蔵合金粉末と第２水素吸蔵合金粉末を混合したときに得られる、両粉末の平均的な放電容量である。
【００３１】
（第１合金層の厚みＡ及び第２合金層の厚みＢとの関係：０．１２≦Ｂ／（Ａ＋Ｂ）≦０．４２）
図１に示したように、第１合金層１０は集電箔５に接触して設けられ、第２合金層２０は第１合金層１０に接触して設けられる。
【００３２】
ここで、第１合金層１０の厚みＡは、集電箔５の各表面を境に、それぞれ、ａ１及びａ２とし、第２合金層２０の厚みＢは、第１合金層１０の各表面を境に、それぞれ、ｂ１及びｂ２とする。即ち、Ａ＝ａ１＋ａ２、Ｂ＝ｂ１＋ｂ２とする。なお、ａ１＝ａ２及び／又はｂ１＝ｂ２である必要はない。また、ａ１及びａ２のいずれかがゼロの場合には、第１合金層１０は、集電箔５の片側だけに設けられていることを意味する。同様に、ｂ１及びｂ２のいずれかがゼロの場合には、第２合金層２０は、第１合金層１０の片側だけに設けられていることを意味する。集電箔５の厚みは、ｔとする。
【００３３】
前述したように、第１合金層１０は、第１水素吸蔵合金を含む。そして、第１水素吸蔵合金は、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金である。一方、第２合金層２０は、第２水素吸蔵合金を含む。そして、第２水素吸蔵合金は、固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金である。
【００３４】
ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金は、固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金よりも、単位厚み当たりの水素吸蔵量が少ない。したがって、充分な水素吸蔵量を確保するためには、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金を含む第１合金層１０の厚みを増加する必要がある。その一方で、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金は反応性に優れため、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金を含む第１合金層１０の厚みを増加しても、吸蔵された水素の放出量が低下しにくい。
【００３５】
逆に、固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金は、ＡＢ５型希土類系水素吸蔵合金よりも、単位厚み当たりの水素吸蔵量が多い。したがって、固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金を含む第２合金層２０の厚みは、薄くても充分な水素吸蔵量を確保することができる。その一方で、固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金は反応性に劣るため、固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金を含む第２合金層２０の厚みを僅かに増加しても、吸蔵された水素の放出量が低下しやすい。
【００３６】
これらのことから、反応性に優れる第１合金層１０は、集電箔５に接触して設けられることにより、放出された水素、即ち、電気を取り出しやすくする。また、第１合金層１０の厚みＡが、第２合金層２０の厚みＢよりも大きくされることにより、第１合金層１０において、単位厚み当たりの水素吸蔵が少ないことを補う。一方、単位厚み当たりの水素吸蔵量の多い第２合金層２０については、その厚みＢが僅かに増加しても、水素放出量の低下は大きく、その結果、電極全体として放電容量が低下する。したがって、第２合金層は、厚みＢを大きくされすぎることなく、かつ、集電箔５ではなく、第１合金層１０に接触して設けられる。
【００３７】
これらのことを、ＡとＢの関係で表したのがＢ／（Ａ＋Ｂ）である。Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．１２以上であれば、電極全体で充分な水素吸蔵量が得られ、その結果、所望の放電容量が得られる。より好ましくは、０．１５以上、０．１８以上、０．２１以上である。一方、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が０．４２以下であれば、第２合金層の厚みＢの値が増大することによって、電極全体で、吸蔵された水素の放出が低下することはなく、その結果、所望の放電容量を下回ることはない。より好ましくは、０．３９以下、０．３６以下、０．３３以下である。
【００３８】
網目状ＴｉＮｉ粒界相を有する合金については、他の固溶体型ＢＣＣ水素吸蔵合金と比べて、単位厚み当たりの水素吸蔵量は多い一方で、その合金層の厚み（第２合金層の厚みＢ）が僅かに増加しても、吸蔵された水素の放出量の低下が大きい。したがって、網目状ＴｉＮｉ粒界相を有する合金については、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）を上述した範囲にすると、放電容量を増加させる効果が大きい。
【実施例】
【００３９】
以下、本発明を実施例により、さらに具体的に説明する。なお、本発明は、以下の実施例で用いた条件に限定されるものではない。
【００４０】
（ＭｍＮｉ５粉末の作製）
ＭｍＮｉ５の原材料（シグマアルドリッチジャパン（株）製）をアーク溶解した後、鋳造し、ＭｍＮｉ５合金鋳塊を作製した。
【００４１】
鋳塊を粉砕し易くするため、水素化処理を行った。水素化処理の前には、鋳塊表面の吸着ガスを除去するため、１Ｐａ以下の減圧雰囲気下で、２５０℃２時間の真空脱気処理を行った。水素化処理は、３０ＭＰａの水素ガスを印加した後、１Ｐａ以下まで減圧して水素を放出することにより行った。これらの真空脱気処理及び水素化処理を２回行った。
【００４２】
水素化処理した鋳塊を、機械粉砕して分級し、平均粒径３００μｍのＭｍＮｉ５合金粉末を得た。
【００４３】
（Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の作製）
純Ｔｉ、純Ｖ、純Ｃｒ、及び純Ｎｉ（すべて、純度９９．９％、（株）高純度化学研究所製）をアーク溶解し、鋳造して、組成比がＴｉ：Ｖ：Ｃｒ：Ｎｉ＝２６：５６：８：１０であるＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金鋳塊を作製した。
【００４４】
ＭｍＮｉ５合金鋳塊と同様の要領で、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金鋳塊を、真空脱気処理及び水素化処理して粉砕し、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末を得た。
【００４５】
（ＭｍＮｉ５合金粉末及びＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒）
ＭｍＮｉ５合金粉末に、ポリビニルアルコール（シグマアルドリッチジャパン（株）製）の１０質量％水溶液を、質量比がＭｍＮｉ５合金粉末：ポリビニルアルコール＝９８：２となるように混合して、活物質の造粒体とした。
【００４６】
Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末についても、ＭｍＮｉ５合金粉末と同様にして、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体とした。
【００４７】
（電極の作製）
集電箔として、ニッケルメッシュ（（株）ニラコ製、ＮＩ−３１８０５１）を直径１０ｍｍのサイズに切り抜いた。
【００４８】
ｘ１ｇ（グラム）のＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体、ニッケルメッシュ、及びｘ２ｇ（グラム）のＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体の順で、これらを直径１０ｍｍのペレット成形器に装入し、５８８ＭＰａ（６トン）で加圧し、ＭｍＮｉ５合金成形体を作製した。
【００４９】
次いで、ｙ１ｇ（グラム）のＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体、ＭｍＮｉ５合金成形体、及びｙ２ｇ（グラム）のＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体の順で、これらを直径１０ｍｍのペレット成形器に装入し、５８８ＭＰａ（６トン）で加圧し、圧粉体を作製した。
【００５０】
この圧粉体を、８０℃で１２時間真空乾燥し、乾燥圧粉体とした。この乾燥圧粉体の端部の活物質を体積率で２０％削り、ニッケルメッシュ（集電箔）を露出させ、この露出させたニッケルメッシュにニッケルリボンを溶接して、電極とした。
【００５１】
このようにして作製された電極は、ｘ１ｇ（グラム）のＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体とｘ２ｇ（グラム）のＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体により、ニッケルメッシュ（集電箔）を境に、厚みがａ１ｍｍとａ２ｍｍの第１合金層（ＭｍＮｉ５合金層、Ａ＝ａ１＋ａ２）が成形される（図１、参照）。また、ｙ１ｇ（グラム）のＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体とｙ２ｇ（グラム）のＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体により、第１合金層を境に、厚みがｂ１ｍｍとｂ２ｍｍの第２合金層（Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層、Ｂ＝ｂ１＋ｂ２）が成形される（図１、参照）。
【００５２】
ｘ１、ｘ２、ｙ１、及びｙ２を変化させ、実施例１〜４及び比較例１〜４を作製した。実施例１~４及び比較例１~４それぞれにおける、ｘ１、ｘ２、ａ１、ａ２、Ａ（＝ａ１＋ａ２）、ｙ１、ｙ２、ｂ１、ｂ２、Ｂ（＝ｂ１＋ｂ２）、及びＢ／（Ａ＋Ｂ）は、表１のとおりである。
【００５３】
【表１】
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【００５４】
比較例１において、ｙ１、ｙ２、ｂ１、ｂ２、Ｂ（＝ｂ１＋ｂ２）がすべてゼロであり、Ｂ（Ａ＋Ｂ）がゼロであるのは、第２合金層２０（Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層）が存在せず、第１合金層１０（ＭｍＮｉ５合金層）と集電箔５（ニッケルメッシュ）のみ存在することを意味する。即ち、ｘ１ｇ（グラム）のＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体、ニッケルメッシュ、及びｘ２ｇ（グラム）のＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体の順で、これらを直径１０ｍｍのペレット成形器に装入し、５８８ＭＰａ（６トン）で加圧し、ＭｍＮｉ５合金圧粉体を作製する。そして、この圧粉体を、８０℃で１２時間真空乾燥し、乾燥圧粉体とする。さらに、この乾燥圧粉体の端部の活物質を体積率で２０％削り、ニッケルメッシュ（集電箔）を露出させ、この露出させたニッケルメッシュにニッケルリボンを溶接して、電極とした。
【００５５】
比較例２において、ｘ１、ｘ２、ａ１、ａ２、Ａ（＝ａ１＋ａ２）がすべてゼロであり、Ｂ（Ａ＋Ｂ）が１であるのは、第１合金層１０（ＭｍＮｉ５合金層）が存在せず、第２合金層２０（Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金層）と集電箔５（ニッケルメッシュ）のみ存在することを意味する。即ち、ｙ１ｇ（グラム）のＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体、ニッケルメッシュ、及びｙ２ｇ（グラム）のＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体の順で、これらを直径１０ｍｍのペレット成形器に装入し、５８８ＭＰａ（６トン）で加圧し、圧粉体を作製する。そして、この圧粉体を、８０℃で１２時間真空乾燥し、乾燥圧粉体とする。さらに、この乾燥圧粉体の端部の活物質を体積率で２０％削り、ニッケルメッシュ（集電箔）を露出させ、この露出させたニッケルメッシュにニッケルリボンを溶接して、電極とした。なお、比較例２における貫通孔７には、第２水素吸蔵合金（Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金）が充填されている。
【００５６】
参考例１〜４は、ＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体とＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体を混合して電極を作製したものである。即ち、｛（ｘ１＋ｘ２＋ｙ１＋ｙ２）／２｝ｇ（グラム）のＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体とＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体の混合物、ニッケルメッシュ、及び｛（ｘ１＋ｘ２＋ｙ１＋ｙ２）／２｝ｇ（グラム）のＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体とＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体の混合物の順で、これらを直径１０ｍｍのペレット成形器に装入し、５８８ＭＰａ（６トン）で加圧し、ＭｍＮｉ５合金圧粉を作製する。そして、この圧粉体を、８０℃で１２時間真空乾燥し、乾燥圧粉体とする。さらに、この乾燥圧粉体の端部の活物質を体積率で２０％削り、ニッケルメッシュ（集電箔）を露出させ、この露出させたニッケルメッシュにニッケルリボンを溶接して、電極とした。
【００５７】
参考例１のｘ１＋ｘ２及びｙ１＋ｙ２は実施例１のｘ１＋ｘ２及びｙ１＋ｙ２と、参考例２のｘ１＋ｘ２及びｙ１＋ｙ２は実施例２のｘ１＋ｘ２及びｙ１＋ｙ２と、参考例３のｘ１＋ｘ２及びｙ１＋ｙ２は実施例３のｘ１＋ｘ２及びｙ１＋ｙ２と、参考例４のｘ１＋ｘ２及びｙ１＋ｙ２は実施例４のｘ１＋ｘ２及びｙ１＋ｙ２と同一とした。
【００５８】
参考例１〜４の電極は、ＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体とＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体を混合して作製されているため、第１合金層１０と第２合金層２０の区別がない。しかし、参考例１と実施例１、参考例２と実施例２、参考例３と実施例３、及び、参考例４と実施例４は、それぞれ、ｘ１＋ｘ２とｙ１＋ｙ２が対応するから、参考例１〜４のＡ、Ｂ，及びＢ／（Ａ＋Ｂ）は、それぞれ、実施例１〜４のＡ、Ｂ、及びＢ／（Ａ＋Ｂ）と見かけ上、同一であるとした。
【００５９】
（電池の作製）
表１のとおり得られた各電極を負極として、それぞれ電池を作製し、負極の放電容量を測定した。
【００６０】
水酸化ニッケルＮｉ（ＯＨ）２（（株）田中化学研究所製）に、酸化コバルトＣｏＯ（（株）高純度化学製）と２種類の粘結材を添加した。２種類の添加材は、メチルセルロースナトリウム（ＣＭＣ）（第一工業製薬（株）製）とポリビニルアルコール（ＰＶＡ）（和光純薬工業（株））とした。これらを、Ｎｉ（ＯＨ）２：ＣｏＯ：ＣＭＣ：ＰＶＡ＝８８：１０：１：１の比率で混練し、ペースト状組成物を作製した。
【００６１】
このペースト状組成物を多孔質ニッケルに塗布して８０℃で乾燥させた後、４９０ＭＰａ（５トン）で加圧する、ロールを使用したプレスを行い、正極を作製した。
【００６２】
ナカライテスク製のＫＯＨ試薬に純水を混合し、７．１５Ｍの濃度となるように調整し、電解液とした。
【００６３】
アクリル製の容器に、この電解液を９０ｍｌ入れ、表１に示した電極を負極、上記の正極をアクリル製の容器に浸漬し、アルカリ電池とした。
【００６４】
（放電容量の測定）
Ｂｉｏ−Ｌｏｇｉｃ社製の充放電装置ＶＭＰ３を使用し、電池評価環境温度２５℃、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で、負極の充放電電位が−１．０〜−０．５Ｖ（Ｖｓ．Ｈｇ／ＨｇＯ）となるように、５回の繰り返し充放電を実施した。また、電流密度５０ｍＡ／ｃｍ２で１４時間充電、及び電流密度２５０ｍＡ／ｃｍ２で−０．５Ｖまでの放電を実施し、放電容量を測定した。
【００６５】
このようにして、表１に示した各電極について、電流密度が２５０ｍＡ／ｃｍ２における放電容量（以下、単に、「放電容量」という）を測定した。結果を図２に示す。参考例１〜４に関しては、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）は参照値である。
【００６６】
図２から明らかなように、実施例１〜４は、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）が本発明の範囲外である比較例１〜４よりも、放電容量が大きかった。
【００６７】
上述したように、参考例１〜４は、ＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体とＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体を混合して作製されているため、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）は参考値である。しかし、この値は、ＭｍＮｉ５合金粉末の造粒体とＴｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体の配合比を示している。ここで、参考例１〜４は、Ｔｉ−Ｖ−Ｃｒ−Ｎｉ合金粉末の造粒体の配合割合が増加するにしたがって、直線的に、放電容量が低下している。このことは、２種類の活物質を混合すると、その混合物を活物質とした電極の放電容量は、それぞれの活物質を電極としたときの放電容量を平均したものとなることを示している。
【００６８】
一方、実施例１〜４は、参考例１〜４よりも放電容量が大きいことはもちろんのこと、Ｂ／（Ａ＋Ｂ）の変化に対して、参考例１〜４のように放電容量が直線的に変化することはない。これは、２種類の水素吸蔵合金粉末を、別個の合金層として互いに接触させ、かつ、それぞれの合金層の層厚の関係を特定しすると、電極全体として、水素の吸蔵と放出を同時に増加させることを示している。そして、その結果、従来の電極よりも、放電容量を増加させることができることを示している。
【００６９】
以上の結果から、本発明の効果を確認できた。
【産業上の利用可能性】
【００７０】
本発明によれば、従来よりも、放電容量に優れるアルカリ電池用電極を提供することができる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性が大きい。
【符号の説明】
【００７１】
５    集電箔
７、７ａ〜７g    貫通孔
１０、１０ａ、１０ｂ    第１合金層
２０、２０ａ、２０ｂ    第２合金層
１００    アルカリ電池用電極
【図１】
2016177973.tif 000004
【図２】
2016177973.tif 000005