JP2962814B2 - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents

水素吸蔵合金電極

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JP2962814B2 JP2317104A JP31710490A JP2962814B2 JP 2962814 B2 JP2962814 B2 JP 2962814B2 JP 2317104 A JP2317104 A JP 2317104A JP 31710490 A JP31710490 A JP 31710490A JP 2962814 B2 JP2962814 B2 JP 2962814B2
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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、金属水素化物アルカリ蓄電池の負極として
用いられる水素吸蔵合金電極に関するものである。
(ロ) 従来の技術 従来から用いられている蓄電池としては、いニッケル
−カドミウム蓄電池の様なアルカリ蓄電池、あるいは鉛
蓄電池などがある。
近年、これらの電池よりも軽量かつ高容量で高エネル
ギー密度になる可能性のある、水素吸蔵合金電極を負極
に用いた金属水素化物アルカリ蓄電池が注目されてい
る。
この種、金属水素化物アルカリ蓄電池の負極を構成す
る水素吸蔵合金の組成としては、例えば特公昭59−4967
1号公報に示されているようにLaNi5やその改良である三
元素系のLaNi4Co,LaNi4Cu及びLaNi4.8Fe0.2などの合金
が知られている。そして、これら水素吸蔵合金粉末と導
電材粉末との混合物を、耐アルカリ電解液性の粒子状結
着剤によって電極支持耐に固着さ褪せて、水素吸蔵合金
電極とする方法(特公昭57−30273号公報参照)などに
よって負極が製造されている。上記水素吸蔵合金の他に
も、Laの代わりにMm(ミッシュメタル)用いた各種希土
類水素吸蔵合金や、Ti−Ni系、Ca−Ni系水素吸蔵合金も
開発されている。
また、正極には、ニッケル−カドミウム蓄電池に用い
られる、焼結式ニッケル極などが用いられている。
(ハ) 発明が解決しようとする課題 しかしながら、従来の金属水素化物アルカリ蓄電池
は、初期容量が低い、サイクル寿命が短いなどの欠点が
あった。側ち、希土類系の水素吸蔵合金を負極としたこ
の種電池は、初期の放電容量が低く、安定した容量を得
るためには、化成処理として数サイクルの充放電処理が
必要である。
また、Ti−Ni系合金は比較的高い放電容量を有してい
るが、電池の初期容量が低く、また充放電サイクルに伴
う放電容量の低下が大きい。
他方、Ca−Ni系合金は初期の放電容量は大きいが、電
解液中の耐食性に問題があるため、サイクル寿命が短い
という欠点があった。
(ニ) 課題を解決するための手段 本発明の水素吸合金電極では、組成式(Nb1-aAaxNi
y(但し、0.01≦a≦0.5、0.5≦y/x≦4.0、Aは、Ta、
V、Ti、Zr、Hf、Mg、Ca、Sr、Sc、Y、希土類元素の少
なくとも1種の元素)で表わされる水素吸蔵合金や、組
成式Nbx(Ni1-bB′(但し、0.01≦b≦0.5、0.5
≦y/x≦4.0、B′は、Mn、B、Al、Co、Cr、Fe、Cu、Z
n、Mo、W、C、Si、Ag、Cd、Ga、In、Ge、Sn、Sbの少
なくとも1種の元素)で表わされる水素吸蔵合金、更に
は組成式(Nb1-aAa(Ni1-bB′(但し、0.01
≦a≦0.5、0.01≦b≦0.5、0.5≦y/x≦4.0、Aは、T
a、V、Ti、Zr、Hf、Mg、Ca、Sr、Sc、Y、希土類元素
の少なくとも1種の元素、B′はMn、B、Al、Co、Cr、
Fe、Cu、Zn、Mo、W、C、Si、Ag、Cd、Ga、In、Ge、S
n、Sbの少なくとも1種の元素)で表わされる水素吸蔵
合金が使用される。
(ホ) 作用 組成式(Nb1-aAaxNiy(但し、0.01≦a≦0.5、0.5
≦y/x≦4.0、Aは、Ta、V、Ti、Zr、Hf、Mg、Ca、Sr、
Sc、Y、希土類元素の少なくとも1種の元素)で表わさ
れる水素吸蔵合金や、組成式Nbx(Ni1-bB′(但
し、0.01≦b≦0.5、0.5≦y/x≦4.0、B′はMn、B、A
l、Co、Cr、Fe、Cu、Zn、Mo、W、C、Si、Ag、Cd、G
a、In、Ge、Sn、Sbの少なくとも1種の元素)で表わさ
れる水素吸蔵合金、更には組成式(Nb1-aAa(Ni1-b
B′(但し、0.01≦a≦0.5、0.01≦b≦0.5、0.5
≦y/x≦4.0、Aは、Ta、V、Ti、Zr、Hf、Mg、Ca、Sr、
Sc、Y、希土類元素の少なくとも1種の元素、B′はM
n、B、Al、Co、Cr、Fe、Cu、Zn、Mo、W、C、Si、A
g、Cd、Ga、In、Ge、Sn、Sbの少なくとも1種の元素)
で表わされる水素吸蔵合金は、初期活性が高く、また電
解液中での耐食性にも優れている。
そこで、これらの合金を主成分とする水素吸蔵合金電
極を、アルカリ蓄電池に使用した場合には、初期容量の
大きな、サイクル寿命の長い金属水素化物蓄電池を作製
することが可能である。
(ヘ) 実施例 市販のNb,Ni,V,Ta,Ti,Zr,Hf,Mg,Ca,Sc,Sr,Y,La,Mn,B,
Al,Co,Cr,Fe,Cu,Zn,Mo,W,C,Si,Ag,Cd,Ga,In,Ge,Sn,Sb等
の原料(純度3N)を各々の組成に秤量し、アルゴン雰囲
気下アーク溶解炉で溶解し、第1図に示す、各種組成の
水素吸蔵合金を得た。これらの合金を機械的に50μm以
下に粉砕した。その後、これらの粉末1gに対して、導電
剤としてのニッケル粉末0.5gと、結着剤としてのポリテ
トラフロロエチレン(PTFE)0.1gを添加して混合し、ニ
ッケルの金網に包み込み1ton/cm2の圧力で加圧成型し
て、水素吸蔵合金電極を作製した。
そして、この水素吸蔵合金電極と、理論容量が600mAh
の焼結式ニッケル極とを組合せ、ポリプロピレン製ケー
スに挿入し、30重量%のKOH水溶液を電解液として注入
し、密閉型ニッケル−水素蓄電池を作製した。
このようにして作製した電池を用い、電池の放電容量
及びサイクル特性を調べた。この時の条件は、各電池を
50mAの電流で8時間充電し、50mAの電流で1.0Vまで放電
するという充放電を行い、電池特性を測定するものであ
る。
第1図に、この結果を示す。第1図は、作製した合金
の組成と、初期容量及び300サイクル経過後の放電容量
を、それぞれ示している。
この第1図において、No.1〜No.3は比較例としての合
金である。一方、No.4〜No.29は本発明による合金であ
り、合金の活性が高いために、初期から約300mAh/g程度
と大きな放電容量が得られた。そして、300サイクル経
過後の容量減少も少なく、サイクル特性に優れているこ
とが理解される。これは本発明合金がアルカリ電解液中
での耐食性に優れているために、充放電にともなう合金
の劣化が少ないためであると考えられる。
(ト) 発明の効果 組成式(Nb1-aAaxNiy(但し、0.01≦a≦0.5、0.5
≦y/x≦4.0、Aは、Ta、V、Ti、Zr、Hf、Mg、Ca、Sr、
Sc、Y、希土類元素の少なくとも1種の元素)で表わさ
れる水素吸蔵合金や組成式Nbx(Ni1-bB′(但
し、0.01≦b≦0.5、0.5≦y/x≦4.0、B′はMn、B、A
l、Co、Cr、Fe、Cu、Zn、Mo、W、C、Si、Ag、Cd、G
a、In、Ge、Sn、Sbの少なくとも1種の元素)で表わさ
れる水素吸蔵合金、更には組成式(Nb1-aAa(Ni1-b
B′(但し、0.01≦a≦0.5、0.01≦b≦0.5、0.5
≦y/x≦4.0、Aは、Ta、V、Ti、Zr、Hf、Mg、Ca、Sr、
Sc、Y、希土類元素の少なくとも1種の元素、B′はM
n、B、Al、Co、Cr、Fe、Cu、Zn、Mo、W、C、Si、A
g、Cd、Ga、In、Ge、Sn、Sbの少なくとも1種の元素)
で表わされる水素吸蔵合金は、初期活性が高く、耐食性
に優れているので、かかる合金により水素吸蔵合金電極
を構成し、この電極を用いた金属水素化物アルカリ蓄電
池は、初期特性及びサイクル特性に優れたものであり、
その工業的価値は極めて大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は水素吸蔵合金の組成と電池の放電容量との関係
を示す図である。
フロントページの続き (72)発明者 齋藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 古川 修弘 大阪府守口市京阪本通2丁目18番地 三 洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−269854(JP,A) 特開 昭60−250558(JP,A) 特開 昭50−123022(JP,A) 特開 昭60−215724(JP,A) 特開 昭59−143036(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 4/38 C22C 19/00 - 19/03

Claims (3)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】組成式(Nb1-aAaxNiy(但し、0.01≦a
    ≦0.5、0.5≦y/x≦4.0、Aは、Ta、V、Ti、Zr、Hf、M
    g、Ca、Sr、Sc、Y、希土類元素の少なくとも1種の元
    素)で表わされる水素吸蔵合金からなることを特徴とす
    る水素吸蔵合金電極。
  2. 【請求項2】組成式Nbx(Ni1-bB′(但し、0.01
    ≦b≦0.5、0.5≦y/x≦4.0、B′はMn、B、Al、Co、C
    r、Fe、Cu、Zn、Mo、W、C、Si、Ag、Cd、Ga、In、G
    e、Sn、Sbの少なくとも1種の元素)で表わされる水素
    吸蔵合金からなることを特徴とする水素吸蔵合金電極。
  3. 【請求項3】組成式(Nb1-aAa(Ni1-bB′
    (但し、0.01≦a≦0.5、0.01≦b≦0.5、0.5≦y/x≦
    4.0、Aは、Ta、V、Ti、Zr、Hf、Mg、Ca、Sr、Sc、
    Y、希土類元素の少なくとも1種の元素、B′はMn、
    B、Al、Co、Cr、Fe、Cu、Zn、Mo、W、C、Si、Ag、C
    d、Ga、In、Ge、Sn、Sbの少なくとも1種の元素)で表
    わされる水素吸蔵合金からなることを特徴とする水素吸
    蔵合金電極。
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JP2000159503A (ja) * 1998-11-20 2000-06-13 Mitsubishi Heavy Ind Ltd Nb合金水素分離膜
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