JP3054431B2 - 金属―水素アルカリ蓄電池 - Google Patents
金属―水素アルカリ蓄電池Info
- Publication number
- JP3054431B2 JP3054431B2 JP2286588A JP28658890A JP3054431B2 JP 3054431 B2 JP3054431 B2 JP 3054431B2 JP 2286588 A JP2286588 A JP 2286588A JP 28658890 A JP28658890 A JP 28658890A JP 3054431 B2 JP3054431 B2 JP 3054431B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- battery
- metal
- negative electrode
- hydrogen
- positive electrode
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電池缶内に、水素吸蔵合金を主体とする負
極と、金属酸化物を主体とする正極と、上記正負極間に
配置されると共に電解液が含浸されたセパレータとを備
えた金属−水素アルカリ蓄電池に関する。
極と、金属酸化物を主体とする正極と、上記正負極間に
配置されると共に電解液が含浸されたセパレータとを備
えた金属−水素アルカリ蓄電池に関する。
従来の技術 従来からよく用いられる蓄電池としては、鉛電池及び
ニッケル−カドミウム電池がある。しかし、近年、これ
ら電池より軽量で且つ高容量となる可能性があるという
ことで、特に常圧で負極活物質である水素を可逆的に吸
蔵及び放出することのできる水素吸蔵合金を備えた電極
を負極に用い、水酸化ニッケルなどの金属酸化物を正極
活物質とする電極を正極に用いた金属−水素アルカリ蓄
電池が注目されている。
ニッケル−カドミウム電池がある。しかし、近年、これ
ら電池より軽量で且つ高容量となる可能性があるという
ことで、特に常圧で負極活物質である水素を可逆的に吸
蔵及び放出することのできる水素吸蔵合金を備えた電極
を負極に用い、水酸化ニッケルなどの金属酸化物を正極
活物質とする電極を正極に用いた金属−水素アルカリ蓄
電池が注目されている。
ところで、上記金属−水素アルカリ蓄電池において
は、負極の導電性が低いため、初期特性や高率放電特性
等が劣るという課題を有していた。
は、負極の導電性が低いため、初期特性や高率放電特性
等が劣るという課題を有していた。
そこで、メッキ法や蒸着法等により、水素吸蔵合金の
表面を、ニッケル，銅等の金属で被覆するような方法が
提案されている。これにより、導電性が向上するので、
充放電効率が向上して上記諸特性を向上させることがで
き、且つ水素吸蔵合金の表面が金属で覆われるので耐蝕
性が向上する等の利点がある。
表面を、ニッケル，銅等の金属で被覆するような方法が
提案されている。これにより、導電性が向上するので、
充放電効率が向上して上記諸特性を向上させることがで
き、且つ水素吸蔵合金の表面が金属で覆われるので耐蝕
性が向上する等の利点がある。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の如くメッキ法や蒸着法で合金表
面を被覆すると、これらの処理方法は処理工程が複雑
故、電池の製造コストが高騰する。したがって、実用性
に欠ける。また、水素吸蔵合金は充放電を繰り返すと、
合金にクラックが生じて微粉化するが、上記方法にて被
覆した場合には、新たな活性面（表面）は金属にて被覆
されないため、金属で被覆することによる上記効果が徐
々に低減するという課題を有していた。
面を被覆すると、これらの処理方法は処理工程が複雑
故、電池の製造コストが高騰する。したがって、実用性
に欠ける。また、水素吸蔵合金は充放電を繰り返すと、
合金にクラックが生じて微粉化するが、上記方法にて被
覆した場合には、新たな活性面（表面）は金属にて被覆
されないため、金属で被覆することによる上記効果が徐
々に低減するという課題を有していた。
そこで、本発明は、電池の製造コストを高騰させるこ
となく、充放電を多数繰り返した場合であっても電池の
諸特性を維持することができる金属−水素アルカリ蓄電
池を提供することを目的とする。
となく、充放電を多数繰り返した場合であっても電池の
諸特性を維持することができる金属−水素アルカリ蓄電
池を提供することを目的とする。
課題を解決するための手段 本発明は上記目的を達成するために、電池缶内に、水
素吸蔵合金を主体とする負極と、金属酸化物を主体とす
る正極と、上記正負極間に配置されると共に電解液が含
浸されたセパレータを備えた金属−水素アルカリ蓄電池
において、前記￥ｕ正極に￥ｕ、充電時に前記負極で還
元されて、負極表面に金属、金属酸化物、或いは金属水
酸化物を析出するようなイオンの供給源として、Cu、Cu
O、Cu（OH）２、Ag、Ag2O、Bi、Bi2O3、Pd（OH）２、C
d、Cd（OH）２、Tl（OH）、Tl（OH）３、Pb、PbO、Pb3O
4、PbO2、Te、及びTeO2からなる群から選ばれた少なく
とも何れか一種が添加されていることを特徴とする。
素吸蔵合金を主体とする負極と、金属酸化物を主体とす
る正極と、上記正負極間に配置されると共に電解液が含
浸されたセパレータを備えた金属−水素アルカリ蓄電池
において、前記￥ｕ正極に￥ｕ、充電時に前記負極で還
元されて、負極表面に金属、金属酸化物、或いは金属水
酸化物を析出するようなイオンの供給源として、Cu、Cu
O、Cu（OH）２、Ag、Ag2O、Bi、Bi2O3、Pd（OH）２、C
d、Cd（OH）２、Tl（OH）、Tl（OH）３、Pb、PbO、Pb3O
4、PbO2、Te、及びTeO2からなる群から選ばれた少なく
とも何れか一種が添加されていることを特徴とする。
作用 上記構成であれば、充放電を繰り返すことにより水素
吸蔵合金にクラックが生じて新たな活性面が生じた場合
であっても、充電時に新たな活性面金属，金属酸化物，
或いは金属水酸化物が析出されることになる。したがっ
て、充放電を繰り返した場合であっても、導電性が低下
するのを抑制でき、電池内でのガス発生を抑えることが
できる。
吸蔵合金にクラックが生じて新たな活性面が生じた場合
であっても、充電時に新たな活性面金属，金属酸化物，
或いは金属水酸化物が析出されることになる。したがっ
て、充放電を繰り返した場合であっても、導電性が低下
するのを抑制でき、電池内でのガス発生を抑えることが
できる。
また、新たな活性面が金属等により被覆されることに
より、合金の耐蝕性も維持することができる。
より、合金の耐蝕性も維持することができる。
具体的に、正極にCuOを添加した場合を、第２図に基
づいて以下に説明する。尚、正極の電位は線分ａで示
し、負極の電位は線分ｂで示している。
づいて以下に説明する。尚、正極の電位は線分ａで示
し、負極の電位は線分ｂで示している。
例えば、電解液の濃度がpH14であるとすると、CuOはC
uO2 --の状態にある。そして、充電時には、CuO2 --は卑
な方向（負極電位方向）に移動するので、負極（水素吸
蔵合金）の新たな活性面にCuが析出されることになる。
この場合において、Cuが析出すれば電解液中のCuO2 --は
減少する。しかし、このような状態となれば正極内のCu
Oが平衡状態となるまで溶解〔例えばCuOが１モル添加さ
れていれば、電解液中のCuO2 --の濃度が10-4となるまで
溶解（線分ｃ参照）〕するので、電解液中のCuO2 --の濃
度は一定に保たれる。したがって、充放電毎に新たな活
性面が生じた場合であっても、合金の表面には順次Cuが
析出されることになる。
uO2 --の状態にある。そして、充電時には、CuO2 --は卑
な方向（負極電位方向）に移動するので、負極（水素吸
蔵合金）の新たな活性面にCuが析出されることになる。
この場合において、Cuが析出すれば電解液中のCuO2 --は
減少する。しかし、このような状態となれば正極内のCu
Oが平衡状態となるまで溶解〔例えばCuOが１モル添加さ
れていれば、電解液中のCuO2 --の濃度が10-4となるまで
溶解（線分ｃ参照）〕するので、電解液中のCuO2 --の濃
度は一定に保たれる。したがって、充放電毎に新たな活
性面が生じた場合であっても、合金の表面には順次Cuが
析出されることになる。
第１実施例 本発明の実施例を、第１図〜第３図に基づいて、以下
に説明する。
に説明する。
〔実施例１〕 第１図は本発明の電極を用いた円筒型ニッケル−水素
アルカリ蓄電池の断面図であり、焼結式ニッケルから成
る正極１と、水素吸蔵合金を含む負極２と、これら正負
両極１・２間に介挿されたセパレータ３とから成る電極
群４は渦巻状に巻回されている。この電極群４は負極電
子兼用の外装罐６内に配置されており、この外装罐６と
上記負極２とは負極用導電タブ５により接続されてい
る。上記外装罐６の上部開口にはパッキング７を介して
封口体８が装着されており、この封口体８の内部にはコ
イルスプリング９が設けられている。このコイルスプリ
ング９は電池内部の内圧が異常上昇したときに矢印Ａ方
向に押圧されて内部のガスが大気中に放出されるように
構成されている。また、上記封口体８と前記正極１とは
正極用導電タブ10にて接続されている。
アルカリ蓄電池の断面図であり、焼結式ニッケルから成
る正極１と、水素吸蔵合金を含む負極２と、これら正負
両極１・２間に介挿されたセパレータ３とから成る電極
群４は渦巻状に巻回されている。この電極群４は負極電
子兼用の外装罐６内に配置されており、この外装罐６と
上記負極２とは負極用導電タブ５により接続されてい
る。上記外装罐６の上部開口にはパッキング７を介して
封口体８が装着されており、この封口体８の内部にはコ
イルスプリング９が設けられている。このコイルスプリ
ング９は電池内部の内圧が異常上昇したときに矢印Ａ方
向に押圧されて内部のガスが大気中に放出されるように
構成されている。また、上記封口体８と前記正極１とは
正極用導電タブ10にて接続されている。
ここで、上記構造の円筒型ニッケル−水素アルカリ蓄
電池を、以下のようにして作製した。
電池を、以下のようにして作製した。
先ず、市販のMm（ミッシュメタル：希土類元素の混合
物）、Ni、Co、Mn及びAlを元素比で1:3.2:1:0.6:0.2の
割合となるように秤量した後、アルゴンガス雰囲気中の
アーク溶解炉内で溶解，冷却することにより、MmNi3.2C
oMn0.6Al0.2で示される合金のインゴットを作成した。
次に、上記インゴットをボールミルによって50μｍ以下
に粉砕した。この後、上記水素吸蔵合金粉末に結着剤を
加えて混練し、更にこの混合物に圧力を加えて、負極２
を作製した。
物）、Ni、Co、Mn及びAlを元素比で1:3.2:1:0.6:0.2の
割合となるように秤量した後、アルゴンガス雰囲気中の
アーク溶解炉内で溶解，冷却することにより、MmNi3.2C
oMn0.6Al0.2で示される合金のインゴットを作成した。
次に、上記インゴットをボールミルによって50μｍ以下
に粉砕した。この後、上記水素吸蔵合金粉末に結着剤を
加えて混練し、更にこの混合物に圧力を加えて、負極２
を作製した。
一方、正極１は、Cuの粉末に糊剤を添加して混合した
後、この混合物を焼結式ニッケルの孔内に充填すること
により作製した。尚、Cuは、水素吸蔵合金に対して10wt
％の割合で添加した。
後、この混合物を焼結式ニッケルの孔内に充填すること
により作製した。尚、Cuは、水素吸蔵合金に対して10wt
％の割合で添加した。
この後、上記負極２と上記正極１とを、不織布からな
るセパレータ３を介して巻回し、電極群４を作製した。
しかる後、この電極群４を外装罐６内に挿入し、更に30
重量％のKOH水溶液を上記外装罐６内に注液した後、外
装罐６を密閉することにより円筒型ニッケル−水素蓄電
池を作製した。尚、このようにして作製した電池の理論
容量は、1000mAhである。
るセパレータ３を介して巻回し、電極群４を作製した。
しかる後、この電極群４を外装罐６内に挿入し、更に30
重量％のKOH水溶液を上記外装罐６内に注液した後、外
装罐６を密閉することにより円筒型ニッケル−水素蓄電
池を作製した。尚、このようにして作製した電池の理論
容量は、1000mAhである。
このようにして作製した電池を、以下（A1）電池と称
する。
する。
〔実施例２〜18〕 下記第１表に示すように正極に添加する物質としてCu
の代わりに、CuO、Cu（OH）２、Ag、Ag2O、Bi、Bi2O3、
Pd（OH）２、Cd、Cd（OH）２、Tl（OH）、Tl（OH）３、
Pb、PbO、Pb3O4、PbO2、Te、TeO2を用いる他は、上記実
施例１と同様にして電池を作製した。尚、CuO等は、上
記実施例１と同様の割合で添加した。
の代わりに、CuO、Cu（OH）２、Ag、Ag2O、Bi、Bi2O3、
Pd（OH）２、Cd、Cd（OH）２、Tl（OH）、Tl（OH）３、
Pb、PbO、Pb3O4、PbO2、Te、TeO2を用いる他は、上記実
施例１と同様にして電池を作製した。尚、CuO等は、上
記実施例１と同様の割合で添加した。
このようにして作製した電池を、以下それぞれ（A2）
電池〜（A18）電池と称する。
電池〜（A18）電池と称する。
〔比較例１〕 正極にCuを添加せず、且つ負極の水素吸蔵合金表面に
Cuを無電解メッキする他は、上記実施例１と同様にして
電池を作製した。
Cuを無電解メッキする他は、上記実施例１と同様にして
電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下（X1）電池と称
する。
する。
〔比較例２〕 正極にCuを添加せず、且つ負極の水素吸蔵合金表面に
Niを無電解メッキする他は、上記実施例１と同様にして
電池を作製した。
Niを無電解メッキする他は、上記実施例１と同様にして
電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下（X2）電池と称
する。
する。
〔比較例３〕 正極にCuを添加しない他は、上記実施例１と同様にし
て電池を作製した。
て電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下（X3）電池と称
する。
する。
上記本発明の（A1）電池〜（A18）電池と、比較例の
（X1）電池〜（X3）電池とにおける、５サイクル目及び
100サイクル目の充電時内圧を調べたので、その結果を
上記第１表に併せて示す。尚、実験条件は、充電電流1.
5Cで電池容量の120％まで充電した後、1.5Cの電流で電
池電圧が1.0Vに達するまで放電するという条件である。
（X1）電池〜（X3）電池とにおける、５サイクル目及び
100サイクル目の充電時内圧を調べたので、その結果を
上記第１表に併せて示す。尚、実験条件は、充電電流1.
5Cで電池容量の120％まで充電した後、1.5Cの電流で電
池電圧が1.0Vに達するまで放電するという条件である。
第１表から明らかなように、比較例の（X3）電池では
５サイクル目及び100サイクル目共充電内圧が高く、ま
た（X1）電池及び（X2）電池では５サイクル目は低い値
となっているが、100サイクル目になるとやはり高くな
ることが認められる。これに対して、本発明の（A1）電
池〜（A18）電池では、５サイクル目の充電時内圧は（X
1）電池及び（X2）電池と略同等か若干高くなっている
が、100サイクル目であっても５サイクル目と略同等に
低い値であることが認められる。
５サイクル目及び100サイクル目共充電内圧が高く、ま
た（X1）電池及び（X2）電池では５サイクル目は低い値
となっているが、100サイクル目になるとやはり高くな
ることが認められる。これに対して、本発明の（A1）電
池〜（A18）電池では、５サイクル目の充電時内圧は（X
1）電池及び（X2）電池と略同等か若干高くなっている
が、100サイクル目であっても５サイクル目と略同等に
低い値であることが認められる。
〔その他の事項〕 本発明は上記円筒型の蓄電池に限定するものではな
く、偏平型の蓄電池であっても同様の効果を奏する。
く、偏平型の蓄電池であっても同様の効果を奏する。
水素吸収蔵合金としては、上記実施例に示すMmNi
3.2CoMn0.6Al0.2に限定されるものではなく、どのよう
な水素吸蔵合金にも適用可能である。
3.2CoMn0.6Al0.2に限定されるものではなく、どのよう
な水素吸蔵合金にも適用可能である。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、充放電を繰り返
して水素吸蔵合金にクラックが生じ、合金が微粉化した
場合であっても、新たに発生した活性面にも金属，金属
酸化物或いは金属水酸化物が析出されることになる。し
たがって、充放電を繰り返し行った場合であっても、水
素吸蔵合金粉末間の導電性を高く維持できるので、高率
放電特性の低下を抑制することが可能となり、且つ合金
の耐蝕性も維持できるので、金属−水素アルカリ蓄電池
のサイクル寿命が飛躍的に延びるといった効果を奏す
る。
して水素吸蔵合金にクラックが生じ、合金が微粉化した
場合であっても、新たに発生した活性面にも金属，金属
酸化物或いは金属水酸化物が析出されることになる。し
たがって、充放電を繰り返し行った場合であっても、水
素吸蔵合金粉末間の導電性を高く維持できるので、高率
放電特性の低下を抑制することが可能となり、且つ合金
の耐蝕性も維持できるので、金属−水素アルカリ蓄電池
のサイクル寿命が飛躍的に延びるといった効果を奏す
る。
特に、負極の新たな活性面に金属、金属酸化物，或い
は金属水酸化物を析出する物質を正極に添加すれば、金
属等が負極に析出した後、正極から電解液に新たなイオ
ンが供給されるので、上記効果が一層顕著になる。
は金属水酸化物を析出する物質を正極に添加すれば、金
属等が負極に析出した後、正極から電解液に新たなイオ
ンが供給されるので、上記効果が一層顕著になる。
第１図は本発明の円筒型ニッケル−水素アルカリ蓄電池
の断面図、第２図はCu−H2O系（25℃）におけるpHとE/V
との関係を示すグラフである。 １……正極、２……負極、３……セパレータ。
の断面図、第２図はCu−H2O系（25℃）におけるpHとE/V
との関係を示すグラフである。 １……正極、２……負極、３……セパレータ。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−256161（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−239566（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−165563（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−283767（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−204965（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−152866（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−119636（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−239566（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−279563（ＪＰ，Ａ) 特開 昭63−170853（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/24 - 4/32 H01M 4/52 H01M 4/62 H01M 10/24 - 10/30 H01M 10/34
Claims (1)
- 【請求項１】電池缶内に、水素吸蔵合金を主体とする負
極と、金属酸化物を主体とする正極と、上記正負極間に
配置されると共に電解液が含浸されたセパレータとを備
えた金属−水素アルカリ蓄電池において、前記正極に、
充電時に前記負極で還元されて、負極表面に金属、金属
酸化物、或いは金属水酸化物を析出するようなイオンの
供給源として、Cu、CuO、Cu（OH）２、Ag、Ag2O、Bi、B
i2O3、Pd（OH）２、Cd、Cd（OH）２、Tl（OH）、Tl（O
H）３、Pb、PbO、Pb3O4、PbO2、Te、及びTeO2からなる
群から選ばれた少なくとも何れか一種が添加されている
ことを特徴とする。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2286588A JP3054431B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 金属―水素アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2286588A JP3054431B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 金属―水素アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04160764A JPH04160764A (ja) | 1992-06-04 |
| JP3054431B2 true JP3054431B2 (ja) | 2000-06-19 |
Family
ID=17706363
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2286588A Expired - Fee Related JP3054431B2 (ja) | 1990-10-23 | 1990-10-23 | 金属―水素アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3054431B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-23 JP JP2286588A patent/JP3054431B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04160764A (ja) | 1992-06-04 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| US6338917B1 (en) | Alkaline storage battery | |
| US20030017395A1 (en) | Nickel-hydrogen storage battery and method of producing the same | |
| JPH1186898A (ja) | アルカリ蓄電池 | |
| JP3054431B2 (ja) | 金属―水素アルカリ蓄電池 | |
| JP3533766B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極およびその製造法 | |
| JP2823301B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極 | |
| JP2987873B2 (ja) | アルカリ蓄電池 | |
| JP3157237B2 (ja) | 金属−水素アルカリ蓄電池 | |
| JP2001313069A (ja) | ニツケル水素蓄電池 | |
| JP3625655B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極及びニッケル水素蓄電池 | |
| JP3547905B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極及び密閉形ニッケル−水素蓄電池 | |
| JP2854082B2 (ja) | アルカリ亜鉛蓄電池 | |
| JP2966492B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極の製造方法 | |
| JPH1167264A (ja) | ニッケル−水素蓄電池の製造方法 | |
| JP2994704B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極の製造方法 | |
| JP2854109B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極の製造方法 | |
| JP3118812B2 (ja) | アルカリ蓄電池 | |
| JPH01134862A (ja) | アルカリ亜鉛蓄電池 | |
| JPS61233966A (ja) | 密閉形ニツケル−水素蓄電池の製造法 | |
| JP2925612B2 (ja) | 金属−水素アルカリ蓄電池の製造方法 | |
| JP3043128B2 (ja) | 金属−水素アルカリ蓄電池 | |
| JP2957745B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極の製造方法 | |
| JP2823303B2 (ja) | 水素吸蔵合金電極 | |
| JP2999816B2 (ja) | 金属―水素アルカリ蓄電池 | |
| JP2989300B2 (ja) | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090407 Year of fee payment: 9 |
|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |