JP2504397B2 - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents
水素吸蔵合金電極Info
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- JP2504397B2 JP2504397B2 JP60025228A JP2522885A JP2504397B2 JP 2504397 B2 JP2504397 B2 JP 2504397B2 JP 60025228 A JP60025228 A JP 60025228A JP 2522885 A JP2522885 A JP 2522885A JP 2504397 B2 JP2504397 B2 JP 2504397B2
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen storage
- electrode
- storage alloy
- alloy electrode
- carbon
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/383—Hydrogen absorbing alloys
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/242—Hydrogen storage electrodes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Description
【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、水素吸蔵合金を主要構成材料とする水素吸
蔵合金電極に係わり、詳しくはその電極寿命の向上に関
するものである。
蔵合金電極に係わり、詳しくはその電極寿命の向上に関
するものである。
水素吸蔵合金を主要構成材料とする、いわゆる水素吸
蔵合金電極は、アルカリ水溶液の中で電気化学的に水素
を吸蔵し、比較的大きな電極容量を示すことから、電池
負極への応用等が考えられている。その場合の大きな問
題点の一つは、寿命が短いことである。
蔵合金電極は、アルカリ水溶液の中で電気化学的に水素
を吸蔵し、比較的大きな電極容量を示すことから、電池
負極への応用等が考えられている。その場合の大きな問
題点の一つは、寿命が短いことである。
水素吸蔵合金電極の寿命が短い理由は、水素吸蔵合金
が一般に酸化されやすい金属元素を成分の一つとしてお
り、それが選択的に酸化されることによつて、本来の合
金組成とは異なつたものに変化するためである。すなわ
ち、例えば、最も代表的な合金であるLaNi5について
は、La（ランタン）が極めて酸化されやすい。特にこの
電極が、電池負極に使われるような場合、正極から発生
する酸素ガスに直接さらされるが、このときLaは急激に
酸化される。このような状況は他の水素吸蔵合金につい
ても全く同様であつて、例えばMg2NiではMgが、ZrNiで
はZrが、TiMnではTiもMnも、それぞれ酸化されやすく、
これらの合金からなる電極の寿命はこのために短かいも
のとなつている。
が一般に酸化されやすい金属元素を成分の一つとしてお
り、それが選択的に酸化されることによつて、本来の合
金組成とは異なつたものに変化するためである。すなわ
ち、例えば、最も代表的な合金であるLaNi5について
は、La（ランタン）が極めて酸化されやすい。特にこの
電極が、電池負極に使われるような場合、正極から発生
する酸素ガスに直接さらされるが、このときLaは急激に
酸化される。このような状況は他の水素吸蔵合金につい
ても全く同様であつて、例えばMg2NiではMgが、ZrNiで
はZrが、TiMnではTiもMnも、それぞれ酸化されやすく、
これらの合金からなる電極の寿命はこのために短かいも
のとなつている。
本発明の目的は、上記の電極に対する酸化性の雰囲気
を弱めることによつて酸化されやすい金属元素の酸化を
できる限り抑制し電極寿命の向上を図ることである。
を弱めることによつて酸化されやすい金属元素の酸化を
できる限り抑制し電極寿命の向上を図ることである。
本発明の特徴は、電極を構成する水素吸蔵合金粉末の
粒子のそれぞれの表面を炭素質で被覆し、合金粉末自体
がなるべく酸化性の雰囲気に曝されないようにするこ
と、さらには、その炭素に酸素還元触媒を付与して、酸
素がその触媒上で還元されるようにすることによつて、
合金中の酸化されやすい金属元素の酸化をおくらせ、電
極寿命の向上を図ることである。
粒子のそれぞれの表面を炭素質で被覆し、合金粉末自体
がなるべく酸化性の雰囲気に曝されないようにするこ
と、さらには、その炭素に酸素還元触媒を付与して、酸
素がその触媒上で還元されるようにすることによつて、
合金中の酸化されやすい金属元素の酸化をおくらせ、電
極寿命の向上を図ることである。
本発明の場合は、炭素質は電極抵抗を低減する効果が
ある。また被覆する炭素質は、多孔性であってかつ、非
晶質、乱層構造、黒鉛構造のいずれか１つ以上の構造を
有する炭素物質である。このような構造を有する炭素物
質は例えば有機物の熱分解によって生成させることがで
きる。セルロースを熱分解する場合を例にとれば二百数
十度℃までに脱水、400℃以下で主鎖の炭素結合の開環
が起こり、400℃を越えると芳香族化が進む。つまり熱
処理条件によって低温では非晶質の炭素物質、ついで芳
香族化した炭素からなる網面層が積層した乱層構造を有
する炭素物質、さらに温度を上昇させると部分的に結晶
性が向上した乱層構造と黒鉛構造が共存した構造を有す
る炭素物質を得ることができる。なおかかる方法によっ
て調製された炭素物質は有機物の熱分解によって発生す
るガスが炭素物質に解放気孔を形成するため一般に多孔
性となるため、合金粒子と電解液の接触は十分に行なわ
れ、電極反応の進行に対しては妨害にはならない。
ある。また被覆する炭素質は、多孔性であってかつ、非
晶質、乱層構造、黒鉛構造のいずれか１つ以上の構造を
有する炭素物質である。このような構造を有する炭素物
質は例えば有機物の熱分解によって生成させることがで
きる。セルロースを熱分解する場合を例にとれば二百数
十度℃までに脱水、400℃以下で主鎖の炭素結合の開環
が起こり、400℃を越えると芳香族化が進む。つまり熱
処理条件によって低温では非晶質の炭素物質、ついで芳
香族化した炭素からなる網面層が積層した乱層構造を有
する炭素物質、さらに温度を上昇させると部分的に結晶
性が向上した乱層構造と黒鉛構造が共存した構造を有す
る炭素物質を得ることができる。なおかかる方法によっ
て調製された炭素物質は有機物の熱分解によって発生す
るガスが炭素物質に解放気孔を形成するため一般に多孔
性となるため、合金粒子と電解液の接触は十分に行なわ
れ、電極反応の進行に対しては妨害にはならない。
多孔性炭素を水素吸蔵合金粉末に付着させる方法とし
ては、粒子表面に強固に付着させるために、合金粉末を
炭水化物の高粘度水溶液中に浸漬した後、これを非酸化
性雰囲気中で乾留することが望ましい。また他にスパツ
タ法によつて合金粉末表面に付着させてもよいし、他の
方法でもよい。また、さらにその上に寄与する酸素還元
触媒としては、銀、白金等の貴金属触媒あるいはフタロ
シアニン、ポルフイリンといつた有機錯体系触媒のいず
れでもよい。
ては、粒子表面に強固に付着させるために、合金粉末を
炭水化物の高粘度水溶液中に浸漬した後、これを非酸化
性雰囲気中で乾留することが望ましい。また他にスパツ
タ法によつて合金粉末表面に付着させてもよいし、他の
方法でもよい。また、さらにその上に寄与する酸素還元
触媒としては、銀、白金等の貴金属触媒あるいはフタロ
シアニン、ポルフイリンといつた有機錯体系触媒のいず
れでもよい。
用いられる水素吸蔵合金としては、LaNi5,MmNi5（Mm:
ミツシユメタル）を代表とするランタン系元素を含む合
金、およびそれらのうち金属の一部を他の元素で置換し
た合金のほかに、TiNi系、TiMn系、TiCu系、FeTi系、Zr
Ni系、MgNi系など他の水素吸蔵合金があげられ、又これ
らの粒径は数十μｍ以下とする事が好ましい。
ミツシユメタル）を代表とするランタン系元素を含む合
金、およびそれらのうち金属の一部を他の元素で置換し
た合金のほかに、TiNi系、TiMn系、TiCu系、FeTi系、Zr
Ni系、MgNi系など他の水素吸蔵合金があげられ、又これ
らの粒径は数十μｍ以下とする事が好ましい。
次に本発明を実施例にて説明する。まず、用いる水素
吸蔵合金としてMmNi4.2Mn0.8を選んだ。これは平衡圧が
30℃で約0.4atmである。これを粉砕して粒径を最大で５
μｍ程度にそろえておく。
吸蔵合金としてMmNi4.2Mn0.8を選んだ。これは平衡圧が
30℃で約0.4atmである。これを粉砕して粒径を最大で５
μｍ程度にそろえておく。
〈実施例−１〉：シヨ糖（C12H22O11）の60％溶液を高
粘度水溶液として用いた。この溶液20gの上記MmNi4.2Mn
0.8を加え、よく撹拌した。この後、これを窒素気流中
（流速100ml/min）にて400℃、３時間乾留した。とりだ
した水素吸蔵合金粉末表面は黒化し、よく炭素が付着し
ていた。次に前記合金粉末100gに対し、結着剤として10
％のポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を加え、よく
混合した後ローラで厚さ0.5mmのシート状物質を作成し
た。次いで、前記シートを２枚用意し、その中間にニツ
ケル製のネツトをはさみ、400kg/cm2の圧力でプレス
し、厚さ0.8mmの電極を形成した。次いで前記電極体を
その面積１cm2程度に切りだし、これを測定用の電極体
とした。この中には約0.35gのMmNi4.2Mn0.8が含まれて
いる。
粘度水溶液として用いた。この溶液20gの上記MmNi4.2Mn
0.8を加え、よく撹拌した。この後、これを窒素気流中
（流速100ml/min）にて400℃、３時間乾留した。とりだ
した水素吸蔵合金粉末表面は黒化し、よく炭素が付着し
ていた。次に前記合金粉末100gに対し、結着剤として10
％のポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を加え、よく
混合した後ローラで厚さ0.5mmのシート状物質を作成し
た。次いで、前記シートを２枚用意し、その中間にニツ
ケル製のネツトをはさみ、400kg/cm2の圧力でプレス
し、厚さ0.8mmの電極を形成した。次いで前記電極体を
その面積１cm2程度に切りだし、これを測定用の電極体
とした。この中には約0.35gのMmNi4.2Mn0.8が含まれて
いる。
〈実施例−２〉：実施例−１で得た表面に炭素を被覆し
たMmNi4.2Mn0.8の粉末を、コバルトフタロシアニンを溶
解したジメチル・ホルムアミド（DME）溶液に５分間浸
漬した後、とりだして乾燥した。これを用いて実施例−
１と全く同様な方法で作成し、電極体とした。
たMmNi4.2Mn0.8の粉末を、コバルトフタロシアニンを溶
解したジメチル・ホルムアミド（DME）溶液に５分間浸
漬した後、とりだして乾燥した。これを用いて実施例−
１と全く同様な方法で作成し、電極体とした。
〈比較例−１〉：表面に全く炭素を被覆しないMmNi4.2M
n0.8の合金粉末を用いて、上記と同様の方法で作成し、
電極体とした。
n0.8の合金粉末を用いて、上記と同様の方法で作成し、
電極体とした。
〈比較例−２〉：炭素質を被覆しないMmNi4.2Mn0.8の合
金粉末に、活性炭0.5％を加えて、上記と同様の方法で
作成し、電極体とした。
金粉末に、活性炭0.5％を加えて、上記と同様の方法で
作成し、電極体とした。
このようにして作成した電極体の測定は第１図に示す
ようなセルを用いて行つた。第１図の１は本発明に係わ
る電極体であり負極として作用する。２はセパレータ３
を介して正極として使われるニツケル極（NiOOH電極）
であり、その容量は十分大きくしてある。これらはホル
ダー４でおさえられている。これをセルケース５に入れ
るが、そこには酸素ガス導入口６を取りつけ、測定中ず
つと電解液７が酸素で飽和されているようにする。電極
寿命の測定は、負極と正極の間を一定電流で充放電を行
うことによつて求めた。充電、放電とも電流は、水素吸
蔵合金1gあたり85mAとし、充電は２時間、放電は端子電
圧0.95Vになつた時点までとした。
ようなセルを用いて行つた。第１図の１は本発明に係わ
る電極体であり負極として作用する。２はセパレータ３
を介して正極として使われるニツケル極（NiOOH電極）
であり、その容量は十分大きくしてある。これらはホル
ダー４でおさえられている。これをセルケース５に入れ
るが、そこには酸素ガス導入口６を取りつけ、測定中ず
つと電解液７が酸素で飽和されているようにする。電極
寿命の測定は、負極と正極の間を一定電流で充放電を行
うことによつて求めた。充電、放電とも電流は、水素吸
蔵合金1gあたり85mAとし、充電は２時間、放電は端子電
圧0.95Vになつた時点までとした。
測定結果を第２図に示す。第２図に示されるように、
比較例−１の寿命（最初の容量の50％になる時点のサイ
クル数）130サイクル、比較例−２の160サイクルに比較
し、実施例−１では180サイクル、実施例−２では210サ
イクルの寿命となり、効果のあることが認められる。
比較例−１の寿命（最初の容量の50％になる時点のサイ
クル数）130サイクル、比較例−２の160サイクルに比較
し、実施例−１では180サイクル、実施例−２では210サ
イクルの寿命となり、効果のあることが認められる。
以上示したように、水素吸蔵合金電極において水素吸
蔵合金粉末の表面を炭素質で被覆すること、さらにそれ
に酸素還元触媒を付与することは、電極寿命を向上させ
る上で効果的である。
蔵合金粉末の表面を炭素質で被覆すること、さらにそれ
に酸素還元触媒を付与することは、電極寿命を向上させ
る上で効果的である。
第１図は寿命測定装置用のセルを示す断面図、第２図は
本発明の効果を示す特性図である。 １……水素吸蔵合金電極
本発明の効果を示す特性図である。 １……水素吸蔵合金電極
Claims (2)
- 【請求項１】水素吸蔵合金電極を構成する水素吸蔵合金
粒子表面が炭素質により被覆されていることを特徴とす
る水素吸蔵合金電極。 - 【請求項２】表面を被覆している炭素質に酸素還元触媒
を担持したことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の水素吸蔵合金電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60025228A JP2504397B2 (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 水素吸蔵合金電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60025228A JP2504397B2 (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 水素吸蔵合金電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61185863A JPS61185863A (ja) | 1986-08-19 |
| JP2504397B2 true JP2504397B2 (ja) | 1996-06-05 |
Family
ID=12160109
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60025228A Expired - Lifetime JP2504397B2 (ja) | 1985-02-14 | 1985-02-14 | 水素吸蔵合金電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2504397B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0677450B2 (ja) * | 1986-06-13 | 1994-09-28 | 松下電器産業株式会社 | 密閉形ニツケル−水素蓄電池 |
| DE3702138C2 (de) * | 1987-01-24 | 1994-10-13 | Varta Batterie | Elektrode mit Speichervermögen für Wasserstoff zur Durchführung von elektrochemischen und chemischen Reaktionen |
| JPS6481169A (en) * | 1987-09-21 | 1989-03-27 | Sanyo Electric Co | Manufacture of hydrogen storage alloy electrode |
| WO1997002904A1 (en) * | 1995-07-12 | 1997-01-30 | E.I. Du Pont De Nemours And Company | Improved fluoropolymer adhesion |
| US6579645B2 (en) | 2000-03-28 | 2003-06-17 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hydrogen absorbing alloy for electrode, hydrogen absorbing alloy electrode and alkaline storage battery |
| CN110482488B (zh) * | 2019-09-11 | 2021-12-14 | 广东省稀有金属研究所 | 一种复合储氢材料、制备方法及其应用 |
-
1985
- 1985-02-14 JP JP60025228A patent/JP2504397B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61185863A (ja) | 1986-08-19 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |