JP2703284B2 - 水素吸蔵合金電極及びその電極を用いた密閉型アルカリ蓄電池 - Google Patents
水素吸蔵合金電極及びその電極を用いた密閉型アルカリ蓄電池Info
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、可逆的に水素を吸蔵、放出せる水素吸蔵合
金からなる水素吸蔵合金電極、及びその電極を用いた密
閉型アルカリ蓄電池に関するものである。
金からなる水素吸蔵合金電極、及びその電極を用いた密
閉型アルカリ蓄電池に関するものである。
（ロ） 従来の技術 水素吸蔵合金を負極に備えた密閉型アルカリ蓄電池、
例えばニッケル酸化物正極と向き合わせたニッケル−水
素蓄電池等が、負極としてカドミウム極を用いるニッケ
ル−カドミウム蓄電池に代わる新しいアルカリ蓄電池系
として、近年、研究開発が盛んに行われている。これら
新型アルカリ蓄電池では、負極の水素吸蔵合金を適当に
選択することにより、長寿命で、且つ高エネルギー密度
を得ることが可能である。
例えばニッケル酸化物正極と向き合わせたニッケル−水
素蓄電池等が、負極としてカドミウム極を用いるニッケ
ル−カドミウム蓄電池に代わる新しいアルカリ蓄電池系
として、近年、研究開発が盛んに行われている。これら
新型アルカリ蓄電池では、負極の水素吸蔵合金を適当に
選択することにより、長寿命で、且つ高エネルギー密度
を得ることが可能である。
しかし、これら新型アルカリ蓄電池の自己放電に関し
ては、前記ニッケル−カドミウム蓄電池と比べ自己放電
量が多くなることが知られており、その特性の改善が望
まれる。
ては、前記ニッケル−カドミウム蓄電池と比べ自己放電
量が多くなることが知られており、その特性の改善が望
まれる。
ところで、上記自己放電の機構に関しては未だ十分に
解明されていないが、例えば前記ニッケル−水素蓄電池
の場合には、主に水素吸蔵合金電極からの水素解離とニ
ッケル正極の水素消費により、電池の自己放電が発生す
ると考えられる。
解明されていないが、例えば前記ニッケル−水素蓄電池
の場合には、主に水素吸蔵合金電極からの水素解離とニ
ッケル正極の水素消費により、電池の自己放電が発生す
ると考えられる。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は前記問題点に鑑みてなされたものであって、
負極からの水素ガス発生反応を抑制することにより、充
電効率に優れた水素吸蔵合金電極及び保存特性に優れた
密閉型アルカリ蓄電池を提供することを課題とする。
負極からの水素ガス発生反応を抑制することにより、充
電効率に優れた水素吸蔵合金電極及び保存特性に優れた
密閉型アルカリ蓄電池を提供することを課題とする。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明の水素吸蔵合金電極は、可逆的に水素を吸蔵、
放出するCaCu5型の結晶構造を有する水素吸蔵合金と、
前記合金に比して低融点及び高蒸気圧を有し且つ高水素
過電圧を有したInとの金属間化合物からなり、前記Inが
前記水素吸蔵合金1molに対して0.1molを越えて0.5mol迄
添加されていることを特徴とするものである。
放出するCaCu5型の結晶構造を有する水素吸蔵合金と、
前記合金に比して低融点及び高蒸気圧を有し且つ高水素
過電圧を有したInとの金属間化合物からなり、前記Inが
前記水素吸蔵合金1molに対して0.1molを越えて0.5mol迄
添加されていることを特徴とするものである。
また、本発明の密閉型アルカリ蓄電池は、可逆的に水
素を吸蔵、放出するCaCu5型の結晶構造を有する水素吸
蔵合金と、前記合金に比して低融点及び高蒸気圧を有し
且つ高水素過電圧を有したInとの金属間化合物からな
り、前記Inが前記水素吸蔵合金1molに対して0.1molを越
えて0.5mol迄添加された水素吸蔵合金電極と、正極と、
アルカリ電解液とからなることを特徴とする。
素を吸蔵、放出するCaCu5型の結晶構造を有する水素吸
蔵合金と、前記合金に比して低融点及び高蒸気圧を有し
且つ高水素過電圧を有したInとの金属間化合物からな
り、前記Inが前記水素吸蔵合金1molに対して0.1molを越
えて0.5mol迄添加された水素吸蔵合金電極と、正極と、
アルカリ電解液とからなることを特徴とする。
（ホ） 作用 本発明によれば、合金の鋳造時に、添加せるIn（イン
ジウム）の融点が、可逆的に水素を吸蔵、放出せる水素
吸蔵合金よりも低いことに起因して、水素化物を形成せ
る相と、前記Inが単体として偏析せる相として析出す
る。このInは低融点であり、低融点の金属は一般的に高
い水素過電圧を示す傾向を示すことが多い。そして水素
吸蔵合金電極即ち負極中にこのInが存在することによ
り、負極の水素過電圧が引き上げられ、充電時の副反応
である負極からの水素ガス発生が抑えられ、電池内部圧
力の上昇が抑制される。このようなメカニズムにより、
負極の充電効率が上昇する。
ジウム）の融点が、可逆的に水素を吸蔵、放出せる水素
吸蔵合金よりも低いことに起因して、水素化物を形成せ
る相と、前記Inが単体として偏析せる相として析出す
る。このInは低融点であり、低融点の金属は一般的に高
い水素過電圧を示す傾向を示すことが多い。そして水素
吸蔵合金電極即ち負極中にこのInが存在することによ
り、負極の水素過電圧が引き上げられ、充電時の副反応
である負極からの水素ガス発生が抑えられ、電池内部圧
力の上昇が抑制される。このようなメカニズムにより、
負極の充電効率が上昇する。
又、前記Inはアルカリ電解液中で酸化されて酸化物層
を形成する。この酸化物層が水素吸蔵合金内に吸蔵され
た水素の負極外への拡散のバリヤーとして働くので、水
素の負極外への拡散を抑制する。但し、前記酸化物層が
バリヤーとして働くのは、水素が小さい速度で移動する
時であり、電極の充放電時のような水素が大きい速度で
移動する際には、前記酸化物層は影響を与えない。この
ような効果を得るために添加せるInの量としては、水素
吸蔵合金1molに対し0.1molを越える値が必要であり、こ
のようにすることで、この種電池の保存特性が向上す
る。尚、ここで用いる水素吸蔵合金は、電池容量の観点
から、CaCu5型の結晶構造を有する合金を使用する必要
がある。
を形成する。この酸化物層が水素吸蔵合金内に吸蔵され
た水素の負極外への拡散のバリヤーとして働くので、水
素の負極外への拡散を抑制する。但し、前記酸化物層が
バリヤーとして働くのは、水素が小さい速度で移動する
時であり、電極の充放電時のような水素が大きい速度で
移動する際には、前記酸化物層は影響を与えない。この
ような効果を得るために添加せるInの量としては、水素
吸蔵合金1molに対し0.1molを越える値が必要であり、こ
のようにすることで、この種電池の保存特性が向上す
る。尚、ここで用いる水素吸蔵合金は、電池容量の観点
から、CaCu5型の結晶構造を有する合金を使用する必要
がある。
（ヘ） 実施例 以下に本発明の実施例と比較例との対比に言及し、詳
述する。
述する。
［実施例１］ LaとNi及びCoのモル比が1:2:3となる様に秤量した
後、前記LaとNi及びCoの合計モル量を１とした場合、こ
れに対し0.2モル比のIn（融点156.6℃）を添加を添加し
た。この混合物をアルゴン不活性雰囲気下のアーク炉で
溶解させ合金を得た。尚、LaNi2Co3の融点は約1500℃で
ある。
後、前記LaとNi及びCoの合計モル量を１とした場合、こ
れに対し0.2モル比のIn（融点156.6℃）を添加を添加し
た。この混合物をアルゴン不活性雰囲気下のアーク炉で
溶解させ合金を得た。尚、LaNi2Co3の融点は約1500℃で
ある。
この合金を機械的に50μｍ以下に粉砕後、結着剤とし
てのポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を、前記合金
粉末に対し10重量％の割合で添加混合し、ペースト状と
した。このペーストをパンチングメタルよりなる集電体
の両面に貼り付け、本発明の水素吸蔵合金電極を得、負
極とした。
てのポリテトラフルオロエチレン（PTFE）を、前記合金
粉末に対し10重量％の割合で添加混合し、ペースト状と
した。このペーストをパンチングメタルよりなる集電体
の両面に貼り付け、本発明の水素吸蔵合金電極を得、負
極とした。
この負極を、1.2Ahの焼結式ニッケル極及び不織布か
らなるセパレータと共に捲回し、電極体を得、電池缶に
挿入し、30重量％KOH水溶液からなる電解液を注液した
後、封口を行った。このようにして公称容量1.2Ahの密
閉型アルカリ蓄電池を作製し、本発明電池Ａとした。
らなるセパレータと共に捲回し、電極体を得、電池缶に
挿入し、30重量％KOH水溶液からなる電解液を注液した
後、封口を行った。このようにして公称容量1.2Ahの密
閉型アルカリ蓄電池を作製し、本発明電池Ａとした。
前記実施例において、Inを添加しない以外は同様にし
て合金を得、水素吸蔵合金電極を作製し、前記同様にし
て比較電池Ｂを構成した。更に、前記実施例においてIn
に変えて、Snを用いたものを比較電池Ｃ、Pbを用いたも
のを比較電池Ｄ、Biを用いたものを比較電池Ｅ、Cdを用
いたものを比較電池Ｆ、Tlを用いたものを比較電池Ｇと
して準備した。
て合金を得、水素吸蔵合金電極を作製し、前記同様にし
て比較電池Ｂを構成した。更に、前記実施例においてIn
に変えて、Snを用いたものを比較電池Ｃ、Pbを用いたも
のを比較電池Ｄ、Biを用いたものを比較電池Ｅ、Cdを用
いたものを比較電池Ｆ、Tlを用いたものを比較電池Ｇと
して準備した。
（実験１） これらの本発明電池Ａ及び比較電池Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、
Ｆ、Ｇを用い、電池の保存特性の比較を行った。この時
の実験条件は、各々電池を電池容量の100％迄充電した
後、50℃の恒温槽中で保存するというものである。
Ｆ、Ｇを用い、電池の保存特性の比較を行った。この時
の実験条件は、各々電池を電池容量の100％迄充電した
後、50℃の恒温槽中で保存するというものである。
この時の結果を、第１表に示す。第１表は、各電池の
初期容量を100％として、保存後の残存容量（％）を示
したものである。
初期容量を100％として、保存後の残存容量（％）を示
したものである。
これより本発明電池Ａは、比較電池Ｂ〜Ｇに比して保
存特性において優れたものであることが理解できる。本
発明電池Ａは、無添加の比較電池Ｂに対して、残存容量
は約３倍以上の値を有している。また、通常一般的な水
素吸蔵合金に対して、低融点及び高蒸気圧を有し且つ高
水素過電圧を有すると考えられるPb、Bi、Cd、Tlを添加
元素とした水素吸蔵合金を用いた比較電池Ｄ〜Ｇと比べ
ても、Inを添加使用した本発明電池Ａは優れたものであ
ることが理解できる。
存特性において優れたものであることが理解できる。本
発明電池Ａは、無添加の比較電池Ｂに対して、残存容量
は約３倍以上の値を有している。また、通常一般的な水
素吸蔵合金に対して、低融点及び高蒸気圧を有し且つ高
水素過電圧を有すると考えられるPb、Bi、Cd、Tlを添加
元素とした水素吸蔵合金を用いた比較電池Ｄ〜Ｇと比べ
ても、Inを添加使用した本発明電池Ａは優れたものであ
ることが理解できる。
（実験２） 次に本発明電池Ａ及び比較電池Ｂを用い、電池のサイ
クル特性の比較を行った。この時のサイクル条件は、電
池容量に対し0.25C（300mA）の電流で５時間充電を行
い、0.25Cの電流で電池電圧が1.0Vに達する迄放電を行
うというものである。
クル特性の比較を行った。この時のサイクル条件は、電
池容量に対し0.25C（300mA）の電流で５時間充電を行
い、0.25Cの電流で電池電圧が1.0Vに達する迄放電を行
うというものである。
この結果より、本発明電池Ａは比較電池Ｂに比べてサ
イクル特性が優れたものとなった。更に、電池重量の減
少についても検討したところ、1000サイクルを経過して
も、本発明電池Ａではその減少量はあまり問題とはなら
なかった。加えて、その時の電池内における水素ガスの
蓄積量を調べてみると、水素ガス存在量は少なく、本発
明電池Ａは充電時に水素ガスが発生しにくいので、その
分だけ電池が充電され、充電効率の高いものであること
が理解できる。
イクル特性が優れたものとなった。更に、電池重量の減
少についても検討したところ、1000サイクルを経過して
も、本発明電池Ａではその減少量はあまり問題とはなら
なかった。加えて、その時の電池内における水素ガスの
蓄積量を調べてみると、水素ガス存在量は少なく、本発
明電池Ａは充電時に水素ガスが発生しにくいので、その
分だけ電池が充電され、充電効率の高いものであること
が理解できる。
ここで、前記実施例では、Inの添加量として0.2モル
比の場合を例示したが、この添加量を変化させたときの
保存特性を比較したところ、0.10モル比を越える0.11モ
ル比の辺りから急激に残存容量が増大する。従って、保
存特性の観点から、0.10モル比以上添加する必要があ
る。但し、電極容量の観点から追求すると、添加する元
素であるInが多くなりすぎると、負極中における水素吸
蔵合金含有率が減少するので、0.50モル迄とする必要が
ある。
比の場合を例示したが、この添加量を変化させたときの
保存特性を比較したところ、0.10モル比を越える0.11モ
ル比の辺りから急激に残存容量が増大する。従って、保
存特性の観点から、0.10モル比以上添加する必要があ
る。但し、電極容量の観点から追求すると、添加する元
素であるInが多くなりすぎると、負極中における水素吸
蔵合金含有率が減少するので、0.50モル迄とする必要が
ある。
尚、本発明の実施例において可逆的に水素を吸蔵、放
出せる水素吸蔵合金としてCaCu5型の結晶構造を有するL
aNi2Co3を用いたが、これに限定されるものではなく、M
mNi2Co3、MmNi3Co1.25Mn0.75、MmNi3.2CoAl0.2Mn0.6、L
a0.8Nd0.2Ni2.5Co2.5等も使用しうるのは言うまでもな
い。
出せる水素吸蔵合金としてCaCu5型の結晶構造を有するL
aNi2Co3を用いたが、これに限定されるものではなく、M
mNi2Co3、MmNi3Co1.25Mn0.75、MmNi3.2CoAl0.2Mn0.6、L
a0.8Nd0.2Ni2.5Co2.5等も使用しうるのは言うまでもな
い。
（ト） 発明の効果 本発明によれば、添加せるInの作用に基づき、充電時
の水素吸蔵合金電極からの水素発生を抑えることができ
る。したがって、かかる電極の充電効率を向上させるこ
とができると共に、保存特性に優れた密閉型アルカリ蓄
電池を提供できるので、その工業的価値は極めて大き
い。
の水素吸蔵合金電極からの水素発生を抑えることができ
る。したがって、かかる電極の充電効率を向上させるこ
とができると共に、保存特性に優れた密閉型アルカリ蓄
電池を提供できるので、その工業的価値は極めて大き
い。
Claims (2)
- 【請求項１】可逆的に水素を吸蔵、放出するCaCu5型の
結晶構造を有する水素吸蔵合金と、前記合金に比して低
融点及び高蒸気圧を有し且つ高水素過電圧を有したInと
の金属間化合物からなり、前記Inが前記水素吸蔵合金1m
olに対して0.1molを越えて0.5mol迄添加されていること
を特徴とする水素吸蔵合金電極。 - 【請求項２】可逆的に水素を吸蔵、放出するCaCu5型の
結晶構造を有する水素吸蔵合金と、前記合金に比して低
融点及び高蒸気圧を有し且つ高水素過電圧を有したInと
の金属間化合物からなり、前記Inが前記水素吸蔵合金1m
olに対して0.1molを越えて0.5mol迄添加された水素吸蔵
合金電極と、正極と、アルカリ電解液とからなることを
特徴とする密閉型アルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235813A JP2703284B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 水素吸蔵合金電極及びその電極を用いた密閉型アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63235813A JP2703284B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 水素吸蔵合金電極及びその電極を用いた密閉型アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0286061A JPH0286061A (ja) | 1990-03-27 |
| JP2703284B2 true JP2703284B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=16991636
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63235813A Expired - Fee Related JP2703284B2 (ja) | 1988-09-20 | 1988-09-20 | 水素吸蔵合金電極及びその電極を用いた密閉型アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2703284B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63166147A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0821379B2 (ja) * | 1987-08-31 | 1996-03-04 | 松下電器産業株式会社 | 水素吸蔵電極 |
-
1988
- 1988-09-20 JP JP63235813A patent/JP2703284B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63166147A (ja) * | 1986-12-26 | 1988-07-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形アルカリ蓄電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0286061A (ja) | 1990-03-27 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |