JP2983071B2 - 金属酸化物・水素電池 - Google Patents
金属酸化物・水素電池Info
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Description
とし、水素を負極活物質とする金属酸化物・水素電池に
関するものである。
水素負極を水素吸蔵合金で構成した形式のものが注目を
集めている。その理由は、この電池系が元来、高エネル
ギー密度を有し、容積効率的に有利であり、しかも安全
作動が可能であって、特性的にも信頼度の点でも優れて
いるからである。
蔵合金としては、従来から、LaNi5が多用されてい
る。また、La、Ce、Pr、Nd、Smなどのランタ
ン系元素の混合物であるミッシュメタル(以下、Mmと
いう)とNiとの合金、すなわちMmNi5も広く用い
られている。LaNi5のような希土類成分としてLa
元素のみを含むような水素吸蔵合金は、たしかに電池負
極材料として優れているが、Laが高価であるために実
用的ではない。このため希土類成分としては、MmやM
mに簡単な処理を施して得られるような希土類元素の混
合物が用いられている。
は、Niの一部をAl、Mn、Fe、Co、Ti、C
u、Zn、Zr、Bのような元素で置換した多元素系の
ものも使用されている。
金属酸化物・水素電池は、充放電サイクル寿命がばらつ
くという問題点があった。金属酸化物・水素電池は、充
放電サイクルの進行に伴って、水素吸蔵合金が微粉化
し、水素吸蔵合金から構成された負極の劣下が進行する
ことが、充放電サイクル寿命を決定する直接的な原因と
なっている。従って、サイクル寿命のばらつきは、水素
吸蔵合金の微粉化の進行が合金ロットによって異なるこ
とが原因である。この微粉化の差異は、水素吸蔵合金中
の不純物、合金製造条件の変動による合金均質性のばら
つき等の影響と考えられるが、現段階では明らかではな
い。
れたもので、充放電サイクル寿命を満足した金属酸化物
・水素電池を提供しようとするものである。
水素吸蔵合金を主材料としてなる負極を備えた金属酸化
物・水素電池を組み立てたときに、水素化粉砕した水素
吸蔵合金の比表面積と電池の充放電サイクル寿命に相関
があることを見出し、これに着目して本発明に到達し
た。
極とを備えた金属酸化物・水素電池において、前記負極
は、10℃、10気圧の水素圧力下で1回水素化粉砕し
た際のBET法による比表面積が0.05〜0.20m
2/gである希土類系水素吸蔵合金の粉末を含むことを
特徴とする金属酸化物・水素電池である。 前記10℃、
10気圧の水素圧力下で1回水素化粉砕した際のBET
法による比表面積が0.05〜0.20m 2 /gである
希土類系水素吸蔵合金の粉末としては、10℃、10気
圧の水素圧力下での1回の水素化粉砕により得られ、B
ET法による比表面積が0.05〜0.20m 2 /gの
希土類系水素吸蔵合金粉末、または10℃、10気圧の
水素圧力下で1回水素化粉砕した際のBET法による比
表面積が0.05〜0.20m 2 /gである希土類系水
素吸蔵合金を粉砕したものが用いられる。
A X (但し、LmはLaを含む少なくとも1種の希土類
元素であり、AはNi,Co,Mn,Al,B,Cu,
Zr及びVから選ばれる少なくとも1種の元素であり、
原子比Xは4.8〜5.2を示す)で表される組成を有
するものが、水素吸蔵能力から好ましい。
T法による比表面積の上限値を0.20m2/gとした
理由は、この値以上の場合、サイクル寿命が著しく短く
なるためである。さらに望ましい比表面積は0.16〜
0.05m2/gである。0.05m2/g未満である
と、製造技術上作製が困難になる。
述のような水素化粉砕を行った際にBET法による比表
面積が0.20m2/g〜0.05m2/gになる水素吸
蔵合金を粉砕した粉末に高分子結着剤を配合し、必要に
応じて導電性粉末を配合した合剤を、集電体である導電
性芯体に被覆、固定した構造を有する。ここに負極を作
製するための水素吸蔵合金の粉砕方法は、水素化粉砕に
限定されるものでなく、機械的に粉砕したものでも問題
ない。また比表面積も0.20m2/g〜0.05m2/
gに限定されるものではない。
ては、ポリアクリル酸ソーダ、ポリテトラフルオロエチ
レン(PTFE)、カルボキシメチルセルロース(CM
C)等を挙げることができる。かかる高分子結着剤の配
合割合は、水素吸蔵合金粉末100重量部に対して0.
5〜5重量部の範囲であることが望ましい。前記合剤中
に配合される導電性粉末としては、例えばカーボンブラ
ック、黒鉛等を挙げることができる。かかる高分子結着
剤の配合割合は、前記水素吸蔵合金粉末100重量部に
対して0.1〜4重量部であることが望ましい。
とえばパンチドメタル、エキスパンドメタル、金網等の
二次元構造のもの、発泡メタル、網状焼結金属繊維など
の三次元構造のもの等を挙げることができる。
化物電極は、水酸化ニッケルの他に高分子結着剤などを
含有する組成のペーストを、たとえば焼結繊維基板、発
泡メタル、不織布めっき基板又はパンチドメタル基板な
どに充填する方法により作成される。この高分子結着剤
としては、前記水素吸蔵合金負極における高分子結着剤
と同様のものを挙げることができる。
充放電サイクルの進行に伴う希土類系水素吸蔵合金の微
粉化を抑制することができるため、充放電サイクル寿命
を向上することができる。
例を詳細に説明する。まず、組成が、LmNi4.2C
o0.2Mn0.3Al0.3で示される希土類系水素
吸蔵合金を10℃、10気圧の水素圧力下で1回水素化
粉砕し、BET法により比表面積を測定した。この比表
面積が、0.10,0.13,0.16,0.20,
0.22m2/gを示したものを用意した。また、これ
らの合金粉末の平均粒径をレーザー回折方式により測定
した。上述の組成式中、Lmは希土類元素であり、次の
重量%からなる。 La:45.1% Ce: 4.6% Pr:12.1% Nd:37.0% その他の希土類元素:1.2%
に結着剤としてポリテトラフルオロエチレン、ポリアク
リル酸ソーダ及びCMC、導電剤としてカーボンブラッ
ク並びに水を添加してペーストを混合調製した後、この
ペーストをパンチドメタルに塗布・乾燥・プレスし、裁
断することにより、水素吸蔵合金負極を作製した。
有するペーストを調製した。このペーストをニッケル焼
結繊維基板に充填・乾燥・プレスし、裁断することによ
り、非焼結式ニッケル正極を作製した。
ル酸化物電極を、ポリアミド製の0.20mm厚不織布
を介して巻回して電極群を作製した。この電極群を、圧
力検出器を付けたアクリル樹脂製容器のAAサイズの空
間に挿入し、この空間にKOH7規定、LiOH1規定
の電解液を注液して封口し、図1に示すような試験セル
を組立てた。すなわち、この試験セルは前記アクリル樹
脂製のケース本体1とキャップ2とからなる電池ケース
を備える。前記ケース本体1の中心部には、AAサイズ
の電池の金属容器と同一の内径及び高さを有する空間3
が形成されており、この空間3内部には電極群4が収納
され、さらに電解液が収容されている。
ゴムシート6及びOリング7を介してボルト8及びナッ
ト9により気密に固定されている。さらに圧力検出器5
で内圧を検出し、異常のないことをチェックした。水素
吸蔵合金負極からの負極リード10と非焼結式ニッケル
正極からの正極リード11は前記ゴムシート6と前記O
リング7との間を通して導出されている。
放電サイクル試験を行った。その結果を表1に示す。な
お、表1は、1C放電及び1C充電を繰り返し、電池内
圧が20kg/cm2に達したときのサイクル数を示
す。
は、サイクル寿命が長い。また水素吸蔵合金粉末の粒径
とサイクル寿命との相関は見られなかった。
行なった時BET法による比表面積が0.20m2/g
〜0.05m2/gになる水素吸蔵合金を粉砕して使用
した金属酸化物・水素電池は、サイクル寿命が長く、か
つ安定している。
である。
Claims (2)
- 【請求項1】 正極と、アルカリ電解液と、負極とを備
えた金属酸化物・水素電池において、前記負極は、10℃、10気圧の水素圧力下で1回水素
化粉砕した際の BET法による比表面積が0.05〜
0.20m2/gである希土類系水素吸蔵合金の粉末を
含むことを特徴とする金属酸化物・水素電池。 - 【請求項2】 前記希土類系水素吸蔵合金は、一般式L
mA X (但し、LmはLaを含む少なくとも1種の希土
類元素であり、AはNi,Co,Mn,Al,B,C
u,Zr及びVから選ばれる少なくとも1種の元素であ
り、原子比Xは4.8〜5.2を示す)で表される組成
を有することを特徴とする請求項1記載の金属酸化物・
水素電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3091775A JP2983071B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 金属酸化物・水素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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JP3091775A JP2983071B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 金属酸化物・水素電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH0668873A JPH0668873A (ja) | 1994-03-11 |
JP2983071B2 true JP2983071B2 (ja) | 1999-11-29 |
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Family Applications (1)
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JP3091775A Expired - Fee Related JP2983071B2 (ja) | 1991-01-29 | 1991-01-29 | 金属酸化物・水素電池 |
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---|---|---|---|---|
EP2013893A2 (en) * | 2006-04-26 | 2009-01-14 | Axcelis Technologies, Inc. | Methods and systems for trapping ion beam particles and focusing an ion beam |
-
1991
- 1991-01-29 JP JP3091775A patent/JP2983071B2/ja not_active Expired - Fee Related
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JPH0668873A (ja) | 1994-03-11 |
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