JP2003303616A - 水素吸蔵合金を負極に用いる電池 - Google Patents
水素吸蔵合金を負極に用いる電池Info
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- JP2003303616A JP2003303616A JP2002106271A JP2002106271A JP2003303616A JP 2003303616 A JP2003303616 A JP 2003303616A JP 2002106271 A JP2002106271 A JP 2002106271A JP 2002106271 A JP2002106271 A JP 2002106271A JP 2003303616 A JP2003303616 A JP 2003303616A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 化学微小短絡を防止して長寿命化された水素
吸蔵合金を負極に用いる電池を提供する。 【解決手段】 ニッケル正極１２と水素吸蔵合金の負極
１４とをセパレータ１６を介して対向配置し、これを電
解液１８中に浸漬したニッケルー水素電池において、上
記電解液１８中に還元剤を添加し、水素吸蔵合金からＣ
ｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イオンが溶出することを抑制す
る。これにより、セパレータ１６中に金属が析出し、化
学微小短絡が発生することを防止でき、電池の長寿命化
を図ることができる。
吸蔵合金を負極に用いる電池を提供する。 【解決手段】 ニッケル正極１２と水素吸蔵合金の負極
１４とをセパレータ１６を介して対向配置し、これを電
解液１８中に浸漬したニッケルー水素電池において、上
記電解液１８中に還元剤を添加し、水素吸蔵合金からＣ
ｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イオンが溶出することを抑制す
る。これにより、セパレータ１６中に金属が析出し、化
学微小短絡が発生することを防止でき、電池の長寿命化
を図ることができる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金を負
極に用いる電池の改良に関する。
極に用いる電池の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ニッケル−水素電池等の、水素吸
蔵合金を負極に用いる電池が使用されている。この水素
吸蔵合金としてはＭｍＮｉｘ系合金が使用されており、
代表的なものとしては、ＭｍＮｉ3.55Ｃｏ0.75Ｍｎ0.4
Ａｌ0.3等がある。ここで、Ｍｍは、ミッシュメタルで
ある。
蔵合金を負極に用いる電池が使用されている。この水素
吸蔵合金としてはＭｍＮｉｘ系合金が使用されており、
代表的なものとしては、ＭｍＮｉ3.55Ｃｏ0.75Ｍｎ0.4
Ａｌ0.3等がある。ここで、Ｍｍは、ミッシュメタルで
ある。
【０００３】上記水素吸蔵合金を負極に使用したニッケ
ル−水素電池等で充放電を繰り返すと、放電時に水素吸
蔵合金からＣｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イオンが溶出する。
この金属イオンは、セパレータ中に金属状態で析出して
導電パスを形成し、化学微小短絡を生じさせ、セパレー
タの絶縁性を悪化させて電池の寿命を短くさせる。
ル−水素電池等で充放電を繰り返すと、放電時に水素吸
蔵合金からＣｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イオンが溶出する。
この金属イオンは、セパレータ中に金属状態で析出して
導電パスを形成し、化学微小短絡を生じさせ、セパレー
タの絶縁性を悪化させて電池の寿命を短くさせる。
【０００４】このため、例えば特許第２８７１０６５号
公報には、電解液中に錯化剤を添加し、水素吸蔵合金か
らの溶出金属と錯化合物を形成して沈殿させ、あるいは
電気化学的に不活性化して化学微小短絡を防止する構成
が開示されている。
公報には、電解液中に錯化剤を添加し、水素吸蔵合金か
らの溶出金属と錯化合物を形成して沈殿させ、あるいは
電気化学的に不活性化して化学微小短絡を防止する構成
が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、上記従来技術
においては、電池を長期間使用中に、電池内の電位によ
っては電気化学的に不活性な錯化合物から導電性金属が
析出する可能性があった。このため、ニッケル−水素電
池等を必ずしも十分長寿命化することができないという
問題があった。
においては、電池を長期間使用中に、電池内の電位によ
っては電気化学的に不活性な錯化合物から導電性金属が
析出する可能性があった。このため、ニッケル−水素電
池等を必ずしも十分長寿命化することができないという
問題があった。
【０００６】本発明は、上記従来の課題に鑑みなされた
ものであり、その目的は、化学微小短絡を防止して長寿
命化された水素吸蔵合金を負極に用いる電池を提供する
ことにある。
ものであり、その目的は、化学微小短絡を防止して長寿
命化された水素吸蔵合金を負極に用いる電池を提供する
ことにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電解液中で水素を可逆的に吸蔵、放出す
る水素吸蔵合金を負極に用いる電池であって、電解液中
に還元剤を添加したことを特徴とする。
に、本発明は、電解液中で水素を可逆的に吸蔵、放出す
る水素吸蔵合金を負極に用いる電池であって、電解液中
に還元剤を添加したことを特徴とする。
【０００８】また、上記水素吸蔵合金を負極に用いる電
池において、還元剤は、次亜リン酸カリウム、次亜リン
酸ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素ナ
トリウムのいずれか一種以上であることを特徴とする。
池において、還元剤は、次亜リン酸カリウム、次亜リン
酸ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水素化ホウ素ナ
トリウムのいずれか一種以上であることを特徴とする。
【０００９】上記各構成によれば、電解液中に添加され
た還元剤により、電解液中への金属イオンの溶出を抑制
でき、化学微小短絡を防止することができる。
た還元剤により、電解液中への金属イオンの溶出を抑制
でき、化学微小短絡を防止することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施の形態（以下
実施形態という）を、図面に従って説明する。
実施形態という）を、図面に従って説明する。
【００１１】図１には、本発明にかかる水素吸蔵合金を
負極に用いる電池の構成例が示される。図１において、
電池ケース１０の中に、ニッケル等で構成された正極１
２と水素吸蔵合金で構成された負極１４とがセパレータ
１６を介して対向配置されている。また、電池ケース１
０内には、電解液１８も充填されている。ここで、負極
１４に使用された水素吸蔵合金としては前述したＭｍＮ
ｉｘ系合金が使用されており、ニッケル正極１２ととも
にニッケル−水素電池を構成している。さらに、上記電
解液としては、ＫＯＨ等のアルカリ電解液が使用されて
いる。
負極に用いる電池の構成例が示される。図１において、
電池ケース１０の中に、ニッケル等で構成された正極１
２と水素吸蔵合金で構成された負極１４とがセパレータ
１６を介して対向配置されている。また、電池ケース１
０内には、電解液１８も充填されている。ここで、負極
１４に使用された水素吸蔵合金としては前述したＭｍＮ
ｉｘ系合金が使用されており、ニッケル正極１２ととも
にニッケル−水素電池を構成している。さらに、上記電
解液としては、ＫＯＨ等のアルカリ電解液が使用されて
いる。
【００１２】本実施形態において特徴的な点は、電解液
１８中に還元剤がを添加されている点である。これによ
り、電解液１８中に負極１４の水素吸蔵合金から溶出し
たＣｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イオンが還元されて負極１４
中に金属として戻される。このため、水素吸蔵合金から
の金属イオンの溶出を抑制でき、セパレータ１６に金属
が析出することによって生じる化学微小短絡を抑制でき
る。この結果、電池の長寿命化を図ることができる。
１８中に還元剤がを添加されている点である。これによ
り、電解液１８中に負極１４の水素吸蔵合金から溶出し
たＣｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イオンが還元されて負極１４
中に金属として戻される。このため、水素吸蔵合金から
の金属イオンの溶出を抑制でき、セパレータ１６に金属
が析出することによって生じる化学微小短絡を抑制でき
る。この結果、電池の長寿命化を図ることができる。
【００１３】電解液１８中に添加される還元剤として
は、次亜リン酸カリウム（ＫＨ2ＰＯ2）、次亜リン酸ナ
トリウム（ＮａＨ2ＰＯ2）、水素化ホウ素カリウム（Ｋ
ＢＨ4）、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）等のい
ずれか一種以上を使用することが好適である。
は、次亜リン酸カリウム（ＫＨ2ＰＯ2）、次亜リン酸ナ
トリウム（ＮａＨ2ＰＯ2）、水素化ホウ素カリウム（Ｋ
ＢＨ4）、水素化ホウ素ナトリウム（ＮａＢＨ4）等のい
ずれか一種以上を使用することが好適である。
【００１４】図２には、図１の丸印で示された負極表面
２０における溶出金属イオンの還元反応の様子が示され
る。図２において、負極１４の水素吸蔵合金から溶出し
たＣｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イオンは、電解液１８中に添
加された還元剤により還元され、水素吸蔵合金中に戻
る。この時の反応式は以下の通りである。
２０における溶出金属イオンの還元反応の様子が示され
る。図２において、負極１４の水素吸蔵合金から溶出し
たＣｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イオンは、電解液１８中に添
加された還元剤により還元され、水素吸蔵合金中に戻
る。この時の反応式は以下の通りである。
【００１５】
【化１】
なお、図２には、上記反応式のうち次亜リン酸の場合が
示されている。
示されている。
【００１６】上述した図２及び反応式に示されるよう
に、電解液１８中に溶出したＣｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イ
オンが還元され、水素吸蔵合金中に戻されることによ
り、セパレータ１６中に金属が析出することを抑制でき
る。これにより、化学微小短絡を回避でき、電池の寿命
を延ばすことができる。
に、電解液１８中に溶出したＣｏ2+、Ｍｎ2+等の金属イ
オンが還元され、水素吸蔵合金中に戻されることによ
り、セパレータ１６中に金属が析出することを抑制でき
る。これにより、化学微小短絡を回避でき、電池の寿命
を延ばすことができる。
【００１７】また、上記反応式からもわかるように、還
元反応により気体状の水素が発生する。しかし、本実施
形態においては、発生した水素は負極１４の水素吸蔵合
金に吸蔵されるため、電池の内圧上昇が防止される。
元反応により気体状の水素が発生する。しかし、本実施
形態においては、発生した水素は負極１４の水素吸蔵合
金に吸蔵されるため、電池の内圧上昇が防止される。
【００１８】図３（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、還元剤
として次亜リン酸カリウムを使用した場合のニッケル−
水素電池の性能試験結果が示される。この際、電解液
は、ＫＯＨが３．７５ｍｏｌ／ｌ、ＮａＯＨが２．２５
ｍｏｌ／ｌ、ＬｉＯＨが０．０８３ｍｏｌ／ｌの組成と
した。また、上記性能試験として、以下に示す耐久試験
を実施し、電池の内部抵抗、容量、自己放電量の変化を
還元剤添加量毎に測定した。ここで、耐久試験は、環境
温度：５５℃、充放電電流：１Ｃ Ａ、充電量：１Ｃ
Ａｈ、放電量：下限電圧１Ｖまで、試験パターン：充電
→休止３０分→放電→休止３０分を３００回繰り返す、
ことにより実施した。
として次亜リン酸カリウムを使用した場合のニッケル−
水素電池の性能試験結果が示される。この際、電解液
は、ＫＯＨが３．７５ｍｏｌ／ｌ、ＮａＯＨが２．２５
ｍｏｌ／ｌ、ＬｉＯＨが０．０８３ｍｏｌ／ｌの組成と
した。また、上記性能試験として、以下に示す耐久試験
を実施し、電池の内部抵抗、容量、自己放電量の変化を
還元剤添加量毎に測定した。ここで、耐久試験は、環境
温度：５５℃、充放電電流：１Ｃ Ａ、充電量：１Ｃ
Ａｈ、放電量：下限電圧１Ｖまで、試験パターン：充電
→休止３０分→放電→休止３０分を３００回繰り返す、
ことにより実施した。
【００１９】図３（ａ）における内部抵抗変化量及び図
３（ｂ）における容量変化量は、上記耐久試験の前後で
の変化量である。また、図３（ｃ）における自己放電量
は、上記耐久試験後の、還元剤を添加しない場合の放電
量を１とした場合の百分率である。図３（ａ）に示され
るように、還元剤を添加した方が内部抵抗が安定してお
り、図３（ｂ）に示されるように、還元剤を添加した方
が容量の低下が少ないことがわかる。また、図３（ｃ）
に示されるように、還元剤を添加した方が自己放電量が
少ないことがわかる。
３（ｂ）における容量変化量は、上記耐久試験の前後で
の変化量である。また、図３（ｃ）における自己放電量
は、上記耐久試験後の、還元剤を添加しない場合の放電
量を１とした場合の百分率である。図３（ａ）に示され
るように、還元剤を添加した方が内部抵抗が安定してお
り、図３（ｂ）に示されるように、還元剤を添加した方
が容量の低下が少ないことがわかる。また、図３（ｃ）
に示されるように、還元剤を添加した方が自己放電量が
少ないことがわかる。
【００２０】以上より、還元剤の添加により、電池性能
が向上していることがわかる。これは、還元剤により金
属イオンの溶出が抑制され、化学微小短絡が防止される
ことにより、内部抵抗、容量が安定し、自己放電が抑制
されるためである。
が向上していることがわかる。これは、還元剤により金
属イオンの溶出が抑制され、化学微小短絡が防止される
ことにより、内部抵抗、容量が安定し、自己放電が抑制
されるためである。
【００２１】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）には、還元剤
として水素化ホウ素カリウムを使用した場合のニッケル
−水素電池の性能試験結果が示される。この際、電解液
は、図３の場合と同様に、ＫＯＨが３．７５ｍｏｌ／
ｌ、ＮａＯＨが２．２５ｍｏｌ／ｌ、ＬｉＯＨが０．０
８３ｍｏｌ／ｌの組成とした。また、上記性能試験も図
３の場合と同じ方法で実施した。
として水素化ホウ素カリウムを使用した場合のニッケル
−水素電池の性能試験結果が示される。この際、電解液
は、図３の場合と同様に、ＫＯＨが３．７５ｍｏｌ／
ｌ、ＮａＯＨが２．２５ｍｏｌ／ｌ、ＬｉＯＨが０．０
８３ｍｏｌ／ｌの組成とした。また、上記性能試験も図
３の場合と同じ方法で実施した。
【００２２】図４（ａ）、（ｂ）、（ｃ）に示されるよ
うに、還元剤の添加により、図３の場合と同様に、何れ
も電池性能が向上している。
うに、還元剤の添加により、図３の場合と同様に、何れ
も電池性能が向上している。
【００２３】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
電解液中に還元剤を添加することにより、水素吸蔵合金
からの金属イオンの溶出を抑制でき、化学微小短絡を防
止して電池の長寿命化を図ることができる。
電解液中に還元剤を添加することにより、水素吸蔵合金
からの金属イオンの溶出を抑制でき、化学微小短絡を防
止して電池の長寿命化を図ることができる。
【図１】 本発明にかかる水素吸蔵合金を負極に用いる
電池の構成例を示す図である。
電池の構成例を示す図である。
【図２】 図１に示された電池の負極表面における還元
反応の説明図である。
反応の説明図である。
【図３】 電解液に還元剤を添加した場合の、ニッケル
ー水素電池の性能試験の結果を示す図である。
ー水素電池の性能試験の結果を示す図である。
【図４】 電解液に還元剤を添加した場合の、ニッケル
ー水素電池の性能試験の結果を示す図である。
ー水素電池の性能試験の結果を示す図である。
１０ 電池ケース、１２ 正極、１４ 負極、１６ セ
パレータ、１８ 電解液、２０ 負極表面。
パレータ、１８ 電解液、２０ 負極表面。
Claims (2)
- 【請求項１】 電解液中で水素を可逆的に吸蔵、放出す
る水素吸蔵合金を負極に用いる電池であって、 前記電解液中に還元剤を添加したことを特徴とする水素
吸蔵合金を負極に用いる電池。 - 【請求項２】 請求項１記載の水素吸蔵合金を負極に用
いる電池において、前記還元剤は、次亜リン酸カリウ
ム、次亜リン酸ナトリウム、水素化ホウ素カリウム、水
素化ホウ素ナトリウムのいずれか一種以上であることを
特徴とする水素吸蔵合金を負極に用いる電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002106271A JP2003303616A (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | 水素吸蔵合金を負極に用いる電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002106271A JP2003303616A (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | 水素吸蔵合金を負極に用いる電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003303616A true JP2003303616A (ja) | 2003-10-24 |
Family
ID=29390632
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002106271A Pending JP2003303616A (ja) | 2002-04-09 | 2002-04-09 | 水素吸蔵合金を負極に用いる電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003303616A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017022036A (ja) * | 2015-07-13 | 2017-01-26 | トヨタ自動車株式会社 | 金属空気電池用電解液、及び、金属空気電池 |
-
2002
- 2002-04-09 JP JP2002106271A patent/JP2003303616A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2017022036A (ja) * | 2015-07-13 | 2017-01-26 | トヨタ自動車株式会社 | 金属空気電池用電解液、及び、金属空気電池 |
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