JPH02301965A - 二次電池 - Google Patents
二次電池Info
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- JPH02301965A JPH02301965A JP1122603A JP12260389A JPH02301965A JP H02301965 A JPH02301965 A JP H02301965A JP 1122603 A JP1122603 A JP 1122603A JP 12260389 A JP12260389 A JP 12260389A JP H02301965 A JPH02301965 A JP H02301965A
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Classifications
-
- 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
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
[発明の目的]
(産業上の利用分野)
本発明は水素吸蔵合金を主成分とする電極からなる負極
を有する二次電池に係わり、特に、その負極に関する。
を有する二次電池に係わり、特に、その負極に関する。
(従来の技術)
水素を可逆的に吸蔵、放出しうる合金、いわゆる水素吸
蔵合金は、気体水素ばかりでなく、プロトン、ヒドロニ
ウムイオン等のイオン状の水素にも作用し、電気化学的
に水素成分を吸蔵することができる。この水素吸蔵合金
を主成分とする電極からなる負極は、有害な金属を含ま
ず、また、ニッケル・カドミウム二次電池の負極である
カドミウムや鉛蓄電池の負極である鉛と比較して軽量で
あるために単位重量当たりのエネルギー密度が太きい等
の利点がある。従って、この負極を、例えば、ニッケル
酸化物電極等の適当な正極と組み合わせた二次電池は、
高いエネルギー密度の二次電池とすることができること
から、注目されている。
蔵合金は、気体水素ばかりでなく、プロトン、ヒドロニ
ウムイオン等のイオン状の水素にも作用し、電気化学的
に水素成分を吸蔵することができる。この水素吸蔵合金
を主成分とする電極からなる負極は、有害な金属を含ま
ず、また、ニッケル・カドミウム二次電池の負極である
カドミウムや鉛蓄電池の負極である鉛と比較して軽量で
あるために単位重量当たりのエネルギー密度が太きい等
の利点がある。従って、この負極を、例えば、ニッケル
酸化物電極等の適当な正極と組み合わせた二次電池は、
高いエネルギー密度の二次電池とすることができること
から、注目されている。
ところで、L a N isを代表とするCaCu、型
合金が、その活性化が容易であり、水素吸蔵時の平衡圧
が大気圧付近にあう等の特徴を有するために、この負極
に用いられる水素吸蔵合金として知られている。特に、
LaNi5合金は、上記の特徴に加えて、 Niによる
水素発生の触媒能を有する特徴がある。さらに、この合
金は、平衡圧を適当な圧力に調整することや電解液中で
の耐蝕性を向上させる等の目的で、Co、Mn、AL
Cuなどによる置換が行われている。また、電池の容量
の低下を防止するために、B、C,Si等を添加したL
a N i、合金を水素吸蔵合金電極として用いる金
属−水素アルカリ蓄電池が提案されている(特開昭63
−131467号公報)。
合金が、その活性化が容易であり、水素吸蔵時の平衡圧
が大気圧付近にあう等の特徴を有するために、この負極
に用いられる水素吸蔵合金として知られている。特に、
LaNi5合金は、上記の特徴に加えて、 Niによる
水素発生の触媒能を有する特徴がある。さらに、この合
金は、平衡圧を適当な圧力に調整することや電解液中で
の耐蝕性を向上させる等の目的で、Co、Mn、AL
Cuなどによる置換が行われている。また、電池の容量
の低下を防止するために、B、C,Si等を添加したL
a N i、合金を水素吸蔵合金電極として用いる金
属−水素アルカリ蓄電池が提案されている(特開昭63
−131467号公報)。
しかしながら、これらの合金は、一般的には極めてもろ
いために、水素の吸蔵放出に伴って微粉化が進行する。
いために、水素の吸蔵放出に伴って微粉化が進行する。
合金の微粉化が進行すると、電極から活物質が脱落して
しまう。また、アルカリ電解液に対する耐蝕性を向上す
るためにCOやAQを添加するが、これらの多量の添加
は合金の水素吸蔵能の低下をもたらすという問題がある
。
しまう。また、アルカリ電解液に対する耐蝕性を向上す
るためにCOやAQを添加するが、これらの多量の添加
は合金の水素吸蔵能の低下をもたらすという問題がある
。
(発明が解決しようとする課題)
前述した様に、これまでの負極に用いられる水素吸蔵合
金は、水素の吸蔵放出に伴い微粉化が進行して活物質が
電極から脱落し、また、アルカリ電解液に対する耐蝕性
を向上するためにCoやAQを多量に添加すると水素吸
蔵能が低下する問題点がある。
金は、水素の吸蔵放出に伴い微粉化が進行して活物質が
電極から脱落し、また、アルカリ電解液に対する耐蝕性
を向上するためにCoやAQを多量に添加すると水素吸
蔵能が低下する問題点がある。
本発明の目的は、水素の吸蔵放出に伴う水素吸蔵合金の
微粉化の進行による活物質の電極からの脱落が防止でき
、しかも、アルカリ電解液に対して十分な耐蝕性を備え
た負極を有し、サイクル特性の優れた二次電池を提供す
ることにある。
微粉化の進行による活物質の電極からの脱落が防止でき
、しかも、アルカリ電解液に対して十分な耐蝕性を備え
た負極を有し、サイクル特性の優れた二次電池を提供す
ることにある。
[発明の構成]
(課題を解決するための手段および作用)本発明は、水
素吸蔵合金を主成分とする電極からなる負極と、この負
極と電解液を介して対向する正極とを有する二次電池に
おいて、前記負極が、一般式A Xm B n (Aは
ランタノイド、Ti、Zr、 Hf、 Ca、 Y、
Ta、 Mg、 Nb、 Moから選ばれた一種以上の
元素の単体若しくは混合物、XはNi、Co、Mn、C
u、Cr、Fe、AQから選んだ一種以上の元素の単体
若しくは混合物1mは5くm≦5.5、nはO< n≦
0.2)で表わされる水素吸蔵合金を主成分とする電極
からなることを特徴とする二次電池である。
素吸蔵合金を主成分とする電極からなる負極と、この負
極と電解液を介して対向する正極とを有する二次電池に
おいて、前記負極が、一般式A Xm B n (Aは
ランタノイド、Ti、Zr、 Hf、 Ca、 Y、
Ta、 Mg、 Nb、 Moから選ばれた一種以上の
元素の単体若しくは混合物、XはNi、Co、Mn、C
u、Cr、Fe、AQから選んだ一種以上の元素の単体
若しくは混合物1mは5くm≦5.5、nはO< n≦
0.2)で表わされる水素吸蔵合金を主成分とする電極
からなることを特徴とする二次電池である。
本発明の二次電池における負極はBを含み、かつLaN
i5型の化学量論組成よりもNiがリッチな組成の水素
吸蔵合金を主成分とする電極から構成されているので、
負極を構成する水素吸蔵合金はその微粉化の進行が抑制
されると共にアルカリ電解液に対する耐蝕性を有し、そ
の結果、負極はその劣化速度が低下し、サイクル特性の
優れた二次電池が得られる。
i5型の化学量論組成よりもNiがリッチな組成の水素
吸蔵合金を主成分とする電極から構成されているので、
負極を構成する水素吸蔵合金はその微粉化の進行が抑制
されると共にアルカリ電解液に対する耐蝕性を有し、そ
の結果、負極はその劣化速度が低下し、サイクル特性の
優れた二次電池が得られる。
このBの含有または置換量が多くなると、単位重量当た
りの水素吸蔵量が低下するために、この水素吸蔵合金の
組成を一般式A XmB n (Aはランタノイド、T
i、Zr、Hf、Ca、Y、Ta、Mg、Nb、Moか
ら選ばれた一種以上の元素の単体若しくは混合物、Xは
Ni、 Go、Mn、 Cu、 Cr、Fe、Afiか
ら選ばれた一種以上の元素の単体若しくは混合物、mは
5 < m≦5.5)で表わした場合に、nはn≦0.
2とすることが望ましい。さらに、水素吸蔵合金の容量
低下を最小限に抑え、がっ、Bの効果を発揮させるため
には、nはO< n≦0.05の範囲とすることが好ま
しい。
りの水素吸蔵量が低下するために、この水素吸蔵合金の
組成を一般式A XmB n (Aはランタノイド、T
i、Zr、Hf、Ca、Y、Ta、Mg、Nb、Moか
ら選ばれた一種以上の元素の単体若しくは混合物、Xは
Ni、 Go、Mn、 Cu、 Cr、Fe、Afiか
ら選ばれた一種以上の元素の単体若しくは混合物、mは
5 < m≦5.5)で表わした場合に、nはn≦0.
2とすることが望ましい。さらに、水素吸蔵合金の容量
低下を最小限に抑え、がっ、Bの効果を発揮させるため
には、nはO< n≦0.05の範囲とすることが好ま
しい。
(実施例)
以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
まず、負極用の水素吸蔵合金として、 Ceを部分的に
除去したミツシュメタル(MII+)とNi、Go。
除去したミツシュメタル(MII+)とNi、Go。
Mn、AI及びBをそれぞれ所定の組成となる様に混合
し、アルゴン雰囲気中でアーク溶解させて、種々の試料
を得た。この試料から約1a+角の試料片を割りとって
研磨し、マイクロビッカース硬度計で圧痕をつけて目視
できるひび割れの発生頻度を求めた。この結果を第1表
に示した。
し、アルゴン雰囲気中でアーク溶解させて、種々の試料
を得た。この試料から約1a+角の試料片を割りとって
研磨し、マイクロビッカース硬度計で圧痕をつけて目視
できるひび割れの発生頻度を求めた。この結果を第1表
に示した。
(以下余白)
第 1 表
第1表に示される様に、Bを含有する合金は、ひび割れ
が生じにくくなる結果が得られた。尚、第1表において
示された発生頻度は、[ひび割れ目視回数]/[圧痕回
数コで表わされ、例えば、発生頻度315は、圧痕をつ
けた回数5回の内ひび割れが生じた回数が3回であるこ
とを示す。
が生じにくくなる結果が得られた。尚、第1表において
示された発生頻度は、[ひび割れ目視回数]/[圧痕回
数コで表わされ、例えば、発生頻度315は、圧痕をつ
けた回数5回の内ひび割れが生じた回数が3回であるこ
とを示す。
次に、これらの水素吸蔵合金を用いて以下の要領で負極
を作製し、その特性を評価した。まず、アルゴン雰囲気
中で合金を粉砕した後水素活性化用の容器に投入し、排
気後10kg/、fflの水素ガスを注入して約15時
間放置した。その後、この容器を約90℃に加熱しなが
ら脱水素を行い水素吸蔵合金の粉末を得た。この水素化
操作で得られた水素吸蔵合金粉末の中で200メツシュ
以上の細かい粉末と弗素系樹脂の粉末とを96=4の重
量比で混合し、シート展開を行い、厚さが0.5n++
、直径が9.5noの電極シートを作製した。この電極
シートをニッケル網集電体上に圧着して電極とした。こ
の電極を、理論的に計算されるこの電極の容量の5倍以
上の容量の焼結Ni極2枚で挟み、電解液として8M−
KOH水溶液中に浸漬して電池を構成した。
を作製し、その特性を評価した。まず、アルゴン雰囲気
中で合金を粉砕した後水素活性化用の容器に投入し、排
気後10kg/、fflの水素ガスを注入して約15時
間放置した。その後、この容器を約90℃に加熱しなが
ら脱水素を行い水素吸蔵合金の粉末を得た。この水素化
操作で得られた水素吸蔵合金粉末の中で200メツシュ
以上の細かい粉末と弗素系樹脂の粉末とを96=4の重
量比で混合し、シート展開を行い、厚さが0.5n++
、直径が9.5noの電極シートを作製した。この電極
シートをニッケル網集電体上に圧着して電極とした。こ
の電極を、理論的に計算されるこの電極の容量の5倍以
上の容量の焼結Ni極2枚で挟み、電解液として8M−
KOH水溶液中に浸漬して電池を構成した。
この電池に対し、170mA/ g (水素吸蔵合金の
1g当りの電流密度を表わす)の電流密度で2.5時間
充電し、同じ電流密度で両極間の電圧が0.95Vにな
るまで放電して初期容量を比較した。その結果を第2表
に示した。比較例として、Bを含有するL a N i
、合金(LaNiSBo、、、)からなる電極を用いた
電池についても同様な測定を行い、その結果を第2表に
示した。
1g当りの電流密度を表わす)の電流密度で2.5時間
充電し、同じ電流密度で両極間の電圧が0.95Vにな
るまで放電して初期容量を比較した。その結果を第2表
に示した。比較例として、Bを含有するL a N i
、合金(LaNiSBo、、、)からなる電極を用いた
電池についても同様な測定を行い、その結果を第2表に
示した。
第2表
第2表に示される様に、Bの含有量の増加に伴い、容量
の低下が認められた。
の低下が認められた。
さらに、n =0.04のBを含む合金とBを含まない
合金(n = O)を用いて調製した電極を用い、同様
の電池を構成して、425mA/gの電流密度で1時間
充電し、同じ電流密度で両極間の電圧が0.95Vにな
るまで放電する充放電サイクルを行い、サイクル数に対
する放電容量の変化を見た。また、比較例として、上記
と同様のBを含有するL a N is金合金らなる電
極を用いた電池についても、同様の充放電サイクルを行
った。これらの結果を図面のグラフに示した。このグラ
フにおいて、実線、破線、一点鎖線は、各合金M mN
i4.4coo、zM no、3 AQo、3 B。、
64、M mN14.4COo、2Mno、3Aff。
合金(n = O)を用いて調製した電極を用い、同様
の電池を構成して、425mA/gの電流密度で1時間
充電し、同じ電流密度で両極間の電圧が0.95Vにな
るまで放電する充放電サイクルを行い、サイクル数に対
する放電容量の変化を見た。また、比較例として、上記
と同様のBを含有するL a N is金合金らなる電
極を用いた電池についても、同様の充放電サイクルを行
った。これらの結果を図面のグラフに示した。このグラ
フにおいて、実線、破線、一点鎖線は、各合金M mN
i4.4coo、zM no、3 AQo、3 B。、
64、M mN14.4COo、2Mno、3Aff。
、、およびLaN15Bo、。4の夫々の変化を示す。
グラフに示す様に、n=0.04のBを含む合金が初期
容量は低いものの、サイクルの進行に伴う劣化速度は小
さいことが分かる。一方、比較例の LaN 15 B
o + 04合金の電極を用いた電池では、第2表に
示した初期の放電容量は実施例の電極とそれ程の差異は
無いものの、グラフに示されたサイクル特性については
著しい差異がある。
容量は低いものの、サイクルの進行に伴う劣化速度は小
さいことが分かる。一方、比較例の LaN 15 B
o + 04合金の電極を用いた電池では、第2表に
示した初期の放電容量は実施例の電極とそれ程の差異は
無いものの、グラフに示されたサイクル特性については
著しい差異がある。
[発明の効果〕
以上の様に、本発明によれば、水素の吸蔵放出に伴う微
粉化の進行による活物質の電極からの脱落が防止でき、
しかも、アルカリ電解液に対して十分な耐蝕性を備えた
負極を有し、サイクル特性の優れた二次電池を提供でき
る。
粉化の進行による活物質の電極からの脱落が防止でき、
しかも、アルカリ電解液に対して十分な耐蝕性を備えた
負極を有し、サイクル特性の優れた二次電池を提供でき
る。
図面は二次電池のサイクル−放電容量曲線を示すグラフ
であって、グラフ中の実線、破線、−点鎖線は、各合金
MmNi4..Go。、2 Mn、、、 AQo、38
O、o 4、MmNi、、4Co。、zMna、3
AQo、3およびLaNi、Bo、。、の夫々の変化を
示す。 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 蝙−絢一(k)
であって、グラフ中の実線、破線、−点鎖線は、各合金
MmNi4..Go。、2 Mn、、、 AQo、38
O、o 4、MmNi、、4Co。、zMna、3
AQo、3およびLaNi、Bo、。、の夫々の変化を
示す。 代理人 弁理士 大 胡 典 夫 蝙−絢一(k)
Claims (1)
- 水素吸蔵合金を主成分とする電極からなる負極と、この
負極と電解液を介して対向する正極とを有する二次電池
において、前記負極が、一般式AX_mB_n(Aはラ
ンタノイド、Ti、Zr、Hf、Ca、Y、Ta、Mg
、Nb、Moから選ばれた一種以上の元素の単体若しく
は混合物、XはNi、Co、Mn、Cu、Cr、Fe、
Alから選ばれた一種以上の元素の単体若しくは混合物
、mは5<m≦5.5、nは0<n≦0.2)で表わさ
れる水素吸蔵合金を主成分とする電極からなることを特
徴とする二次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1122603A JP2894721B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | 二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1122603A JP2894721B2 (ja) | 1989-05-16 | 1989-05-16 | 二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH02301965A true JPH02301965A (ja) | 1990-12-14 |
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