JPH04169060A - 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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- JPH04169060A JPH04169060A JP2296737A JP29673790A JPH04169060A JP H04169060 A JPH04169060 A JP H04169060A JP 2296737 A JP2296737 A JP 2296737A JP 29673790 A JP29673790 A JP 29673790A JP H04169060 A JPH04169060 A JP H04169060A
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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・水素蓄電池の負極として用いられ
る水素吸蔵合金電極の製造方法に関するものである。
る水素吸蔵合金電極の製造方法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・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・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・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)。
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なわれる。
湿式無電解めっき法などによって行なわれる。
然るに合金粉末に金属箔を被覆するということは、作業
の工程の面で繁雑である。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。
の工程の面で繁雑である。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。
叉めっき後の重量でエネルギー密度を考えると、めっき
層自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。
層自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べく、一般式MsNia、y
A1xMyNz (0,3≦Al≦0,9、M:Fe、
Mn、 0.1≦Fe≦ 0.9.0.1≦Mn≦ 0
.9、N:Cu、0.1≦Cu≦ 0.7)で表わされ
る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。
A1xMyNz (0,3≦Al≦0,9、M:Fe、
Mn、 0.1≦Fe≦ 0.9.0.1≦Mn≦ 0
.9、N:Cu、0.1≦Cu≦ 0.7)で表わされ
る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、金属ニッケル電極を添加したもの、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かでる。
たもの、金属ニッケル電極を添加したもの、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かでる。
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M1と、A
I 、 re 、 Cuの各成分元素を高周波溶解炉で
溶解し、MINis7Alo、s Feo、s Cuo
、+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1〜15μ■)をto
wt%添加し混合した後、ポリビニルアルコールの3w
t%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。
I 、 re 、 Cuの各成分元素を高周波溶解炉で
溶解し、MINis7Alo、s Feo、s Cuo
、+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1〜15μ■)をto
wt%添加し混合した後、ポリビニルアルコールの3w
t%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。
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
l、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
l、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0.ICで150%、放電は0.20で電池電圧
が澤?で行なった。
が澤?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、グラフフィト粉末を添加した電極は、初
期容量は、合金のみと同じであるが、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、グラフフィト粉末を添加した電極は、初
期容量は、合金のみと同じであるが、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かり、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かり、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ポルタムグラムからみて、以下
の反応が極板内で起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
導電性ネ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ポルタムグラムからみて、以下
の反応が極板内で起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
導電性ネ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 )錯イオン:Co (OH)2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。サイクル寿命かより長くなるのは、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。
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。サイクル寿命かより長くなるのは、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、導電性の意思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、導電性の意思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、高容計化、
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、金属コバルト粉末の添加効果を生ずる合金として
は、特許請求の範囲に記載された水素吸蔵合金に限定さ
れず、一般式ABxCy (A:Mm、Y、Ti、H
f、Zr、Ca、Th、La%B:Ni、Co、Cu、
Fe、Mn、 2種以上、C:AI、Cr、Si) およびZr−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。
は、特許請求の範囲に記載された水素吸蔵合金に限定さ
れず、一般式ABxCy (A:Mm、Y、Ti、H
f、Zr、Ca、Th、La%B:Ni、Co、Cu、
Fe、Mn、 2種以上、C:AI、Cr、Si) およびZr−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。
なお、上記実施例では、金属多孔体基板を用いた例を示
したが、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
て用いてもよい。
したが、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
て用いてもよい。
また、本発明では、金属コバルト粉末を用いたか、コバ
ルト化合物あるいはアルカリ電解液中で溶解しえるコバ
ルト含有合金を添加しても同様の効果を有する。
ルト化合物あるいはアルカリ電解液中で溶解しえるコバ
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
上述したごとく、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て、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。
吸蔵電極を、製造の工程を簡略化することて、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。 出願人 湯浅電池株式会社 第1図 サイクル数
サイクリックポルタムグラムの図である。 出願人 湯浅電池株式会社 第1図 サイクル数
Claims (1)
- 一般式MmNi_3_7Al_XM_YN_Z(0.3
≦Al≦0.9、M:Fe、Mn、0.1≦Fe≦0.
9、0.1≦Mn≦0.9、N:Cu、0.1≦Cu≦
0.7)で表わされる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。
Priority Applications (8)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2296737A JPH04169060A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
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 |
US08/050,025 US5393616A (en) | 1990-10-29 | 1991-10-22 | Metal hydride electrode |
DK91917825.1T DK0557522T3 (da) | 1990-10-29 | 1991-10-22 | Hydrogen-lagringselektrode, nikkel-elektrode samt nikkel-hydrogenbatteri |
EP91917825A EP0557522B1 (en) | 1990-10-29 | 1991-10-22 | Hydrogen-storing electrode, nickel electrode, and nickel-hydrogen battery |
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 |
---|---|---|---|
JP2296737A JPH04169060A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04169060A true JPH04169060A (ja) | 1992-06-17 |
Family
ID=17837451
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2296737A Pending JPH04169060A (ja) | 1990-10-29 | 1990-10-31 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH04169060A (ja) |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2296737A patent/JPH04169060A/ja active Pending
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