JPH04167360A - アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 - Google Patents
アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極Info
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- JPH04167360A JPH04167360A JP2292565A JP29256590A JPH04167360A JP H04167360 A JPH04167360 A JP H04167360A JP 2292565 A JP2292565 A JP 2292565A JP 29256590 A JP29256590 A JP 29256590A JP H04167360 A JPH04167360 A JP H04167360A
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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
- 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】
産業上の利用分野
本発明は、ニッケルー水素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。
る水素吸蔵合金電極に関するものである。
従来の技術
今日におけるポータプル機器はめざましく進歩している
。電池においても、よりエネルギー密度の高い電池へと
進歩しつつあり、ニッケルー水素蓄電池が望まれている
のが現状である。
。電池においても、よりエネルギー密度の高い電池へと
進歩しつつあり、ニッケルー水素蓄電池が望まれている
のが現状である。
ところが、ニッケルー水素蓄電池は、合金の腐食が原因
でサイクル寿命が長くないという欠点がある。
でサイクル寿命が長くないという欠点がある。
そこで、その欠点を克服するために、水素吸蔵合金の表
面を耐食性のニッケル、銅などの金属で被覆することが
提案されている（特開昭６１−６４０６９号、特開昭６
１−１０１９５７号）。
面を耐食性のニッケル、銅などの金属で被覆することが
提案されている（特開昭６１−６４０６９号、特開昭６
１−１０１９５７号）。
合金粉末へのこれらの金属の被覆方法は、自己触媒型の
湿式無電解めっき法などによって行われる。
湿式無電解めっき法などによって行われる。
然るに合金粉末に金属箔を被覆するということは、作業
の工程の面で煩雑である。無電解めっき法を例にとれば
、めっき液に含浸、攪拌、ろ過、水洗乾燥などの工程が
必要であり、めっき後の廃液の処理などを考えると、製
造のコストアップにつながる。
の工程の面で煩雑である。無電解めっき法を例にとれば
、めっき液に含浸、攪拌、ろ過、水洗乾燥などの工程が
必要であり、めっき後の廃液の処理などを考えると、製
造のコストアップにつながる。
又、めっき後の重量でエネルギー密度を考えると、めっ
き層目体は容量に寄与しないので、エネルギー密度の低
下を招く。
き層目体は容量に寄与しないので、エネルギー密度の低
下を招く。
発明が解決しようとする課題
本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、
製造の工程を簡略化し、高容量化、サイクルの長寿命化
を図るものである。
製造の工程を簡略化し、高容量化、サイクルの長寿命化
を図るものである。
課題を解決するための手段
本発明は上記課題を解決するべく、ＭｍＮｉＸ Ａ ｌ
ｙのＮｉ、Ａｌの一部をＦｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎの１
種もしくは２種以上で置換した水素吸蔵合金粉末に金属
コバルト粉末を３〜２〇ｗｔ％の範囲内で混合し、この
ものを耐アルカリ性金属多孔板内に充填して電極とする
ことを特徴とするアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極で
ある。
ｙのＮｉ、Ａｌの一部をＦｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎの１
種もしくは２種以上で置換した水素吸蔵合金粉末に金属
コバルト粉末を３〜２〇ｗｔ％の範囲内で混合し、この
ものを耐アルカリ性金属多孔板内に充填して電極とする
ことを特徴とするアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極で
ある。
作用
コバルトは、３ｄ−軌道を持っている遷移金属であり、
水素極としての触媒として働き、又金属コバルトの導電
性向上の働きにより、水素吸蔵合金粉末と金属コバルト
粉末を混合形成した電極では容量が上がり、サイクル寿
命が伸びる。
水素極としての触媒として働き、又金属コバルトの導電
性向上の働きにより、水素吸蔵合金粉末と金属コバルト
粉末を混合形成した電極では容量が上がり、サイクル寿
命が伸びる。
実施例
金属コバルト粉末を添加したもの、金属銅粉末を添加し
たもの、金属ニッケル粉末を添加したもの、グラファイ
ト粉末を添加したもの、何も添加しないもの、ニッケル
めっきを施したもの、と比較すると、容量の点や、サイ
クル寿命の点に違いがでる。
たもの、金属ニッケル粉末を添加したもの、グラファイ
ト粉末を添加したもの、何も添加しないもの、ニッケル
めっきを施したもの、と比較すると、容量の点や、サイ
クル寿命の点に違いがでる。
以下、本発明の詳細について説明する。
水素吸蔵合金とその電極は、以下の方法で作製した。
希土類元素の混合物であるミツシュメタルＭｍと、Ａｌ
、Ｆｅ、Ｃｕの各成分元素を高周波溶解炉で溶解し、Ｍ
ｍＮ ｉ ｓ、ｑ Ａ Ｉ ｏ、ｑ Ｆ ｅ。、３Ｃｕ
ｏ、＋ の組成比の水素吸蔵合金を作製した。この合金
をアルゴン雰囲気下で熱処理した後、２００メツシユ以
下に粉砕し、水素吸蔵合金粉末を得た。この水素吸蔵合
金に対し金属コバルト粉末（平均粒径１〜１５μｍ）を
１０ｗｔ％添加し混合した後、ポリビニルアルコールの
３１１ｔ％の水溶液でペースト状とした。ついで、この
ペーストを多孔度９５％のニッケル多孔体に充填し、真
空乾燥後加圧して電極を作製した。
、Ｆｅ、Ｃｕの各成分元素を高周波溶解炉で溶解し、Ｍ
ｍＮ ｉ ｓ、ｑ Ａ Ｉ ｏ、ｑ Ｆ ｅ。、３Ｃｕ
ｏ、＋ の組成比の水素吸蔵合金を作製した。この合金
をアルゴン雰囲気下で熱処理した後、２００メツシユ以
下に粉砕し、水素吸蔵合金粉末を得た。この水素吸蔵合
金に対し金属コバルト粉末（平均粒径１〜１５μｍ）を
１０ｗｔ％添加し混合した後、ポリビニルアルコールの
３１１ｔ％の水溶液でペースト状とした。ついで、この
ペーストを多孔度９５％のニッケル多孔体に充填し、真
空乾燥後加圧して電極を作製した。
金属銅粉末を添加したもの、金属ニッケル粉末を添加し
たもの、グラファイト粉末を添加したもの、ニッケルめ
っきを施したものについても同様の方法で電極を作製し
た。
たもの、グラファイト粉末を添加したもの、ニッケルめ
っきを施したものについても同様の方法で電極を作製し
た。
この様に作製した水素吸蔵合金電極を負極として、対極
には、負極容量より大なるニッケル電極を用いて、比重
１．２４のＫＯＨ電解液中で充放電し、水素吸蔵合金電
極の電気化学的容量を測定した。
には、負極容量より大なるニッケル電極を用いて、比重
１．２４のＫＯＨ電解液中で充放電し、水素吸蔵合金電
極の電気化学的容量を測定した。
充電はＯ，ｔＣで１５０％、放電は０．２０で電池電圧
が１■まで行なった。
が１■まで行なった。
第１図に上記に示した電気化学的容量のサイクル変化を
示す（サイクル数に対して容量を金属コバルト粉末添加
の１サイクル目の容量を１００％として表わしたもので
ある）。
示す（サイクル数に対して容量を金属コバルト粉末添加
の１サイクル目の容量を１００％として表わしたもので
ある）。
水素吸蔵合金だけの電極は、短いサイクルで容量の低下
をきたす。水素吸蔵合金電極の劣化は、合金表面に析出
した腐食生成物、たとえば、Ｌａ（ＯＨ）３の様な導電
性の無い物質によって、合金粒子間の電子移動が不可能
になるためではないかと考えられる。金属銅粉末、金属
ニッケル粉末、グラファイト粉末を添加した電極は、初
期容量は、合金のみと同しであるが、サイクルによる容
量の低下を防止している。その働きは、劣化後の粒子間
の導電性を確保しているものと考えられる。
をきたす。水素吸蔵合金電極の劣化は、合金表面に析出
した腐食生成物、たとえば、Ｌａ（ＯＨ）３の様な導電
性の無い物質によって、合金粒子間の電子移動が不可能
になるためではないかと考えられる。金属銅粉末、金属
ニッケル粉末、グラファイト粉末を添加した電極は、初
期容量は、合金のみと同しであるが、サイクルによる容
量の低下を防止している。その働きは、劣化後の粒子間
の導電性を確保しているものと考えられる。
ニッケルめっきを施したものは、粒子の表面がニッケル
で覆われているので、劣化後はもとより、劣化以前より
導電性による効果が現われ合金の利用率が上がり、１サ
イクル目からやや高い容量を示す。
で覆われているので、劣化後はもとより、劣化以前より
導電性による効果が現われ合金の利用率が上がり、１サ
イクル目からやや高い容量を示す。
注目すべきは、コバルトの挙動であり、１サイクル目か
ら他の物より高い容量を示し、１０サイクル目までにさ
らに容量を高め、サイクル寿命も長い。
ら他の物より高い容量を示し、１０サイクル目までにさ
らに容量を高め、サイクル寿命も長い。
ニッケルや銅は電解液中における、電池作動電位におい
て、耐食性のある金属であるが、コバルトは、第２図に
示すようにサイクリックボルタムグラムからみて、以下
の反応が極板内で起こっているものと推定され、コバル
トがサイクル中に溶解析出を繰り返し、水素吸蔵合金粉
末や、腐食生成物を覆い巻き込みながら、金属コバルト
の導電性享ットワークを形成するものと考えられる。
て、耐食性のある金属であるが、コバルトは、第２図に
示すようにサイクリックボルタムグラムからみて、以下
の反応が極板内で起こっているものと推定され、コバル
トがサイクル中に溶解析出を繰り返し、水素吸蔵合金粉
末や、腐食生成物を覆い巻き込みながら、金属コバルト
の導電性享ットワークを形成するものと考えられる。
放電 放電
Ｃｏ ；＝Ｃｏ （ＩＩ ） ｔＨイオン ＝＝Ｃｏ
（ＯＨ） ｚ充電 充電 １サイクル〜１０サイクルの容量の増加は、この導電性
ネットワークの形成段階であり、水素吸蔵合金の利用率
の上昇である。サイクル寿命がより長くなるのは、サイ
クルの繰り返しによりそのネットワークの補強がなされ
ているものと考えられる。
（ＯＨ） ｚ充電 充電 １サイクル〜１０サイクルの容量の増加は、この導電性
ネットワークの形成段階であり、水素吸蔵合金の利用率
の上昇である。サイクル寿命がより長くなるのは、サイ
クルの繰り返しによりそのネットワークの補強がなされ
ているものと考えられる。
初期容量が高いことや、コバルトが、特異的に容量が高
いのは、導電性の点以外に次のように考えられる。３ｄ
軌道を持つコバルトは、水素電極における水素のイオン
化触媒として知られている。本発明におけるコバルト粉
末添加は、放電の律速であるイオン化過程を、コバルト
が触媒的に働いているものと考えられる。
いのは、導電性の点以外に次のように考えられる。３ｄ
軌道を持つコバルトは、水素電極における水素のイオン
化触媒として知られている。本発明におけるコバルト粉
末添加は、放電の律速であるイオン化過程を、コバルト
が触媒的に働いているものと考えられる。
つまり金属コバルト粉末を添加することが、高容量化、
長寿命化に関して好ましいことがわかる。
長寿命化に関して好ましいことがわかる。
またＭｍＮ ｉｘ Ａ Ｉｙの一部をＦｅ、Ｃｕ。
Ｃｏ、Ｍｎの１種もしくは２種以上で置換した水素１藏
合金に限定されず、−ａ式ＡＢＸ Ｃｖ（Ａ：Ｍｍ、Ｙ
、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃａ。
合金に限定されず、−ａ式ＡＢＸ Ｃｖ（Ａ：Ｍｍ、Ｙ
、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃａ。
Ｔｈ、Ｌａ、 Ｂ：Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ。
Ｍｎ、２種以上 Ｃ：Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ）およびＺｒ−
Ｍｎ系、Ｚｒ−Ｎｉ系、Ｔｉ−Ｎｉ系。
Ｍｎ系、Ｚｒ−Ｎｉ系、Ｔｉ−Ｎｉ系。
Ｍｇ−Ｎｉ系等の水素吸蔵合金に対しても効果を有する
ものである。
ものである。
なお、本実施例では、ニッケル多孔体基板を用いた例を
示したが、本発明はこれに限らず、エキスバンドメタル
、メタルメツシュ、ニッケルめっきパンチングメタル等
を基板として用いることもできる。
示したが、本発明はこれに限らず、エキスバンドメタル
、メタルメツシュ、ニッケルめっきパンチングメタル等
を基板として用いることもできる。
また、本発明では、金属コバルト粉末を用いたが、コバ
ルト化合物或はアルカリ電解液中で熔解しえるコバルト
含有合金を添加しても同様の効果を有する。
ルト化合物或はアルカリ電解液中で熔解しえるコバルト
含有合金を添加しても同様の効果を有する。
発明の効果
上述した如く、エネルギー密度が高く、長寿命の水素吸
蔵電極を、製造の工程を簡略化することで、より安価に
提供することができるので、その工業的価値は極めて大
である。
蔵電極を、製造の工程を簡略化することで、より安価に
提供することができるので、その工業的価値は極めて大
である。
第１図はサイクル数と容量の関係の図、第２図はＣｏの
サイクリックポルタムグラムの図である。
サイクリックポルタムグラムの図である。
Claims (1)
- ＭｍＮｉ＿ＸＡｌ＿ＹのＮｉ、Ａｌの一部をＦｅ、Ｃｕ
、Ｃｏ、Ｍｎの１種もしくは２種以上で置換した水素吸
蔵合金粉末に金属コバルト粉末を３〜２０ｗｔ％の範囲
内で混合し、このものを耐アルカリ性金属多孔板内に充
填したことを特徴とするアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金
電極。
Priority Applications (8)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292565A JPH04167360A (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
| EP91917825A EP0557522B1 (en) | 1990-10-29 | 1991-10-22 | Hydrogen-storing electrode, nickel electrode, and nickel-hydrogen battery |
| US08/050,025 US5393616A (en) | 1990-10-29 | 1991-10-22 | Metal hydride electrode |
| CA002095036A CA2095036C (en) | 1990-10-29 | 1991-10-22 | Metal hydride electrode, nickel electrode and nickel-hydrogen battery |
| PCT/JP1991/001445 WO1992008251A1 (fr) | 1990-10-29 | 1991-10-22 | Electrode d'accumulation d'hydrogene, electrode au nickel, et accumulateur nickel-hydrogene |
| DK91917825.1T DK0557522T3 (da) | 1990-10-29 | 1991-10-22 | Hydrogen-lagringselektrode, nikkel-elektrode samt nikkel-hydrogenbatteri |
| DE69117068T DE69117068T2 (de) | 1990-10-29 | 1991-10-22 | Wasserstoff-speicherelektrode, nickelelektrode und nickel-wasserstoffbatterie |
| US08/370,987 US5506070A (en) | 1990-10-29 | 1995-01-10 | Metal hydride electrode, nickel electrode and nickel-hydrogen battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2292565A JPH04167360A (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04167360A true JPH04167360A (ja) | 1992-06-15 |
Family
ID=17783417
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2292565A Pending JPH04167360A (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-29 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04167360A (ja) |
-
1990
- 1990-10-29 JP JP2292565A patent/JPH04167360A/ja active Pending
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