JPH0436956A - 水素吸蔵合金電極の製造方法 - Google Patents
水素吸蔵合金電極の製造方法Info
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- JPH0436956A JPH0436956A JP2143678A JP14367890A JPH0436956A JP H0436956 A JPH0436956 A JP H0436956A JP 2143678 A JP2143678 A JP 2143678A JP 14367890 A JP14367890 A JP 14367890A JP H0436956 A JPH0436956 A JP H0436956A
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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】
童呈上勿訓」冴互
本発明は、金属−水素アルカリ蓄電池の負極に用いられ
る水素吸蔵合金電極の製造方法に関する。
る水素吸蔵合金電極の製造方法に関する。
猶」←プ肢」紅
近年、ニッケルーカドミウム電池に代わる新型アルカリ
蓄電池として、ニッケルーカドミウム電池より高エネル
ギー密度化が可能な金属−水素アルカリ蓄電池が注目さ
れており、この電池の負極としでは水素吸蔵合金が用い
られる。
蓄電池として、ニッケルーカドミウム電池より高エネル
ギー密度化が可能な金属−水素アルカリ蓄電池が注目さ
れており、この電池の負極としでは水素吸蔵合金が用い
られる。
ここで、上記水素吸蔵合金の製造方法としては、ルツボ
内に合金材料を充填し、これを溶解して溶湯を作成した
後、この溶湯を冷却させることにより作製していた。
内に合金材料を充填し、これを溶解して溶湯を作成した
後、この溶湯を冷却させることにより作製していた。
が ′ しよ゛とする
ところで、上記溶解、冷却工程は、水素吸蔵合金の酸化
を防止すべく、アルゴンガス等の不活性ガスの雰囲気で
行われていた。ところが、このようにして作製した水素
吸蔵合金は、何ら処理をなされることなく作製されるた
め、水素の吸蔵反応において合金内部にクラックが発生
するという現象が生じ難い。このため、水素吸蔵合金の
表面積が大きくなり難く、上記水素吸蔵合金を用いた電
池の初期活性化か困難となるという課題を有していた。
を防止すべく、アルゴンガス等の不活性ガスの雰囲気で
行われていた。ところが、このようにして作製した水素
吸蔵合金は、何ら処理をなされることなく作製されるた
め、水素の吸蔵反応において合金内部にクラックが発生
するという現象が生じ難い。このため、水素吸蔵合金の
表面積が大きくなり難く、上記水素吸蔵合金を用いた電
池の初期活性化か困難となるという課題を有していた。
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、容易
に初期活性化を行うことができる水素吸蔵合金電極及び
その製造方法を提供することを目的とする。
に初期活性化を行うことができる水素吸蔵合金電極及び
その製造方法を提供することを目的とする。
課」ｉＵ石欠す諺Ｊざと１段
本発明は上記目的を達成するために、水素吸蔵合金材料
を溶解して溶湯を作成した後、この溶湯を冷却して水素
吸蔵合金を作成するような工程を含む水素吸蔵合金電極
の製造方法において、に記溶解、冷却工程を、」二記溶
湯に固溶するガスを含む不活性ガス中で行うことを特徴
とする。
を溶解して溶湯を作成した後、この溶湯を冷却して水素
吸蔵合金を作成するような工程を含む水素吸蔵合金電極
の製造方法において、に記溶解、冷却工程を、」二記溶
湯に固溶するガスを含む不活性ガス中で行うことを特徴
とする。
翁辷−−用−
上記製造方法であれば、溶湯を冷却して水素吸蔵合金を
作成する際に、溶湯に固溶したガスが水素吸蔵合金内に
取り残されるので、水素吸蔵合金内に多数の凝固巣が形
成されることになる。したがって、この合金を用いた電
池の水素の吸蔵反応において、合金表面から吸蔵されて
合金内に拡散した水素が上記凝固巣に達すると、凝固巣
内で水素が単離して気体状となる。これにより、水素吸
蔵合金の内部から応力が加わるため、■サイクル目から
水素吸蔵合金内部に多数のクラックが発生し、新たな表
面が露出する。この結果、水素吸蔵合金の表面積が大き
くなって、電池の初期活性化が容易となる。
作成する際に、溶湯に固溶したガスが水素吸蔵合金内に
取り残されるので、水素吸蔵合金内に多数の凝固巣が形
成されることになる。したがって、この合金を用いた電
池の水素の吸蔵反応において、合金表面から吸蔵されて
合金内に拡散した水素が上記凝固巣に達すると、凝固巣
内で水素が単離して気体状となる。これにより、水素吸
蔵合金の内部から応力が加わるため、■サイクル目から
水素吸蔵合金内部に多数のクラックが発生し、新たな表
面が露出する。この結果、水素吸蔵合金の表面積が大き
くなって、電池の初期活性化が容易となる。
実＝施−例
本発明の実施例を、第１図〜第５図に基ついて、以−ド
に説明する。
に説明する。
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ク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は負極端子兼
用の外装端６内に配置されており、この外装端６と、］
二記負極２とは負極用導電タブ５により接続されている
。
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ク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は負極端子兼
用の外装端６内に配置されており、この外装端６と、］
二記負極２とは負極用導電タブ５により接続されている
。
上記外装端６の上部開口にはバッキング７を介して封口
体８が装着されており、この封Ｉ−１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ば電池内部の内圧が異常上昇したときに矢印へ方
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。
体８が装着されており、この封Ｉ−１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ば電池内部の内圧が異常上昇したときに矢印へ方
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ー水素アルカリ蓄電
池を、以下のようにして作製した。
池を、以下のようにして作製した。
先ず、市販のＭｍ（ミツシュメタ月パ希土類元素の混合
物Ｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｆｆを元素比でｉｔ３．
２：１．：０．６：０．２の割合となるように秤量した
後、高周波溶解炉内で溶解して溶湯を作成し、更にこの
溶湯を冷却することにより、ＭｍＮ ！ ：１．２ Ｃ
ｏＭｎｏ、６Ａｎｏ、ｚで示される合金のインボッＩ・
を作成した。この際、高周波溶解炉内の雰囲気は、アル
ゴンガス８０％、窒素ガス２０％という雰囲気であり、
また、冷却速度は数十”Ｃ／ ｈ ｒとなるように設定
している。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。
物Ｌ、Ｎｉ、Ｃｏ、Ｍｎ及びＡｆｆを元素比でｉｔ３．
２：１．：０．６：０．２の割合となるように秤量した
後、高周波溶解炉内で溶解して溶湯を作成し、更にこの
溶湯を冷却することにより、ＭｍＮ ！ ：１．２ Ｃ
ｏＭｎｏ、６Ａｎｏ、ｚで示される合金のインボッＩ・
を作成した。この際、高周波溶解炉内の雰囲気は、アル
ゴンガス８０％、窒素ガス２０％という雰囲気であり、
また、冷却速度は数十”Ｃ／ ｈ ｒとなるように設定
している。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、結着剤としてのＰＴ
ＦＥ （ボリテＩ・メタルオロエチレン）粉末を５．
ｗ ｔ、％加えて混練し、ペーストを作成する。
ＦＥ （ボリテＩ・メタルオロエチレン）粉末を５．
ｗ ｔ、％加えて混練し、ペーストを作成する。
更に、このペーストをパンチングメタルから成る集電体
の両面に圧着して負極２を作製した。
の両面に圧着して負極２を作製した。
次いで、上記負極２と、この負極２よりも十分容量が大
きな焼結式ニッケル正極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を外装端６内に挿入し、更に３０重量％
のＫ ＯＨ水溶液を」二記外装罐６内に注液した後、外
装端６を密閉することにより円筒型ニッケルー水素蓄電
池を作製した。尚、このようにして作製した電池の理論
容量ば、１００１００Ｏである。
きな焼結式ニッケル正極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を外装端６内に挿入し、更に３０重量％
のＫ ＯＨ水溶液を」二記外装罐６内に注液した後、外
装端６を密閉することにより円筒型ニッケルー水素蓄電
池を作製した。尚、このようにして作製した電池の理論
容量ば、１００１００Ｏである。
このようにして作製した電池を、以下（Ａ）電池と称す
る。
る。
高周波溶解炉内の雰囲気を、アルゴンガスのみの雰囲気
とする他は、上記実施例と同様にして電池を作製した。
とする他は、上記実施例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（Ｘ）電池と称す
る。
る。
上記本発明の製造方法により作製した電極を用いた（Ａ
）電池と、比較例の製造方法により作製した電極を用い
た（Ｘ）電池とにおける５サイクル目までの放電容量の
変化を調べたので、その結果を第２図に示す。なお、実
験条件ば、２．ＯＣの電流て３８分間充電した後、２．
ＯＣの電流で電池電圧が１．０■に達するまて放電する
という条件であり、また５サイクル目の放電容量を１０
０％として表し７ている。
）電池と、比較例の製造方法により作製した電極を用い
た（Ｘ）電池とにおける５サイクル目までの放電容量の
変化を調べたので、その結果を第２図に示す。なお、実
験条件ば、２．ＯＣの電流て３８分間充電した後、２．
ＯＣの電流で電池電圧が１．０■に達するまて放電する
という条件であり、また５サイクル目の放電容量を１０
０％として表し７ている。
第２図から明らかなように、本発明の（Ａ）電池では、
５サイクルＩ」と比較して１ザイクル目の放電容量が９
０％を超えているのに対して、比較例の（Ｘ）電池でば
５ザイクル目と比較して１〜４サイクル目の放電容量か
極めて小さくなっていることが認められる。
５サイクルＩ」と比較して１ザイクル目の放電容量が９
０％を超えているのに対して、比較例の（Ｘ）電池でば
５ザイクル目と比較して１〜４サイクル目の放電容量か
極めて小さくなっていることが認められる。
これば以下に示す理由によるものと考えられる。
即ち、（Ａ、）電池では、水素吸蔵合金を作製する際の
高周波熔解炉内の雰囲気は、アルゴンガスの他若干の窒
素ガスが含有されているような雰囲気である。この場合
、上記アルゴンガスは合金材料の溶融時に溶湯に固溶す
ることはないが、上記窒素ガスは溶湯に固溶する。した
がって、溶湯を冷却する際に、窒素が合金鋳塊内に残存
することとなり、この結果、第３図（ａ）に示すように
、合金鋳塊２０内に凝固巣２１が多数形成されることに
なる。したがって、この合金を用いた電池の水素の吸蔵
反応において、合金表面から吸蔵されて合金内に拡散し
た水素が一ヒ記凝固巣に達すると、凝固渠内で水素が単
離して気体状となる。これにより、水素吸蔵合金の内部
から応力が加わるため、１ザイクル目に多数のクラック
が発生して、新たな表面が露出する。この結果、初期の
活性化が容易となり、充放電サイクル当初より放電容量
が大きくなる。これに対して、（Ｘ）電池では、水素吸
蔵合金を作製する際の高周波溶解炉内の雰囲気は、溶湯
に固溶しないアルゴンガスのみであるため、第３図（ｂ
）に示すように、合金鋳塊２０内に凝固巣２１が殆ど形
成されない。したがって、水素の吸蔵反応において水素
吸蔵合金の内部から応力が加わり難くなるため、ザイク
ル当初に多数のクラックが発生しない。したがって、新
たな表面が露出し難いので、初期の活性化が難しく、充
放電ザイクル当初の放電容量が小さくなる。
高周波熔解炉内の雰囲気は、アルゴンガスの他若干の窒
素ガスが含有されているような雰囲気である。この場合
、上記アルゴンガスは合金材料の溶融時に溶湯に固溶す
ることはないが、上記窒素ガスは溶湯に固溶する。した
がって、溶湯を冷却する際に、窒素が合金鋳塊内に残存
することとなり、この結果、第３図（ａ）に示すように
、合金鋳塊２０内に凝固巣２１が多数形成されることに
なる。したがって、この合金を用いた電池の水素の吸蔵
反応において、合金表面から吸蔵されて合金内に拡散し
た水素が一ヒ記凝固巣に達すると、凝固渠内で水素が単
離して気体状となる。これにより、水素吸蔵合金の内部
から応力が加わるため、１ザイクル目に多数のクラック
が発生して、新たな表面が露出する。この結果、初期の
活性化が容易となり、充放電サイクル当初より放電容量
が大きくなる。これに対して、（Ｘ）電池では、水素吸
蔵合金を作製する際の高周波溶解炉内の雰囲気は、溶湯
に固溶しないアルゴンガスのみであるため、第３図（ｂ
）に示すように、合金鋳塊２０内に凝固巣２１が殆ど形
成されない。したがって、水素の吸蔵反応において水素
吸蔵合金の内部から応力が加わり難くなるため、ザイク
ル当初に多数のクラックが発生しない。したがって、新
たな表面が露出し難いので、初期の活性化が難しく、充
放電ザイクル当初の放電容量が小さくなる。
高周波溶解炉内に含まれる窒素の含有量と電池容量との
関係を調べたので、その結果を第４図に示す。尚、同図
は５回目の充放電時の容量を比較したものであり、また
、全く窒素が含有されていない場合を１００％としてい
る。更に、実験条件は上記実験Ｉと同一の条件である。
関係を調べたので、その結果を第４図に示す。尚、同図
は５回目の充放電時の容量を比較したものであり、また
、全く窒素が含有されていない場合を１００％としてい
る。更に、実験条件は上記実験Ｉと同一の条件である。
第４図から明らかなように、窒素の含有率が２５％を超
えると、窒化物の生成が多くなって、電池容量が低下す
ることが認められる。したがって、窒素の含有率は２５
％以下であることが望ましい。
えると、窒化物の生成が多くなって、電池容量が低下す
ることが認められる。したがって、窒素の含有率は２５
％以下であることが望ましい。
■不活性ガス（上記実施例ではアルゴンガス）中に含ま
せる気体としては、窒素ガスに限定するものではなく、
溶湯に固溶する気体（酸素等）であれば良い。但し、二
酸化炭素のように合金表面に吸着して水素化反応が生じ
難くなるようなガスは用いないことが望ましい。第５図
に高周波溶解炉内に含まれる酸素の含有量と電池容量と
の関係を示すが、上記窒素の場合と同様、電池容量の低
下を防止するためには、酸素の含有量は２５％以下であ
ることが望ましいことが３忍められる。
せる気体としては、窒素ガスに限定するものではなく、
溶湯に固溶する気体（酸素等）であれば良い。但し、二
酸化炭素のように合金表面に吸着して水素化反応が生じ
難くなるようなガスは用いないことが望ましい。第５図
に高周波溶解炉内に含まれる酸素の含有量と電池容量と
の関係を示すが、上記窒素の場合と同様、電池容量の低
下を防止するためには、酸素の含有量は２５％以下であ
ることが望ましいことが３忍められる。
■水素吸蔵合金鋳塊作成後に、合金表面に生成された窒
化物や酸化物を削除すれば、電池容量を一層大きくする
ことができる。削除する方法としては、物理的に削るよ
うな方法の他、合金を酸に浸漬するような方法がある。
化物や酸化物を削除すれば、電池容量を一層大きくする
ことができる。削除する方法としては、物理的に削るよ
うな方法の他、合金を酸に浸漬するような方法がある。
■凝固巣を形成する方法としては、溶湯を作成するため
の炉（ルツボ）に窒素等のガス導入通路を連通し、溶湯
内に直接ガスを導入する方法であっても良い。このよ・
うな方法であれば、短時間に多くの水素吸蔵合金を作成
することができる。
の炉（ルツボ）に窒素等のガス導入通路を連通し、溶湯
内に直接ガスを導入する方法であっても良い。このよ・
うな方法であれば、短時間に多くの水素吸蔵合金を作成
することができる。
■溶湯内に多量のガスを固溶させ且つペーパーライズが
発生ずるのを抑制すべく、炉内は１ ａ ｔ ｒｎ以上
の加圧雰囲気であることが望ましい。
発生ずるのを抑制すべく、炉内は１ ａ ｔ ｒｎ以上
の加圧雰囲気であることが望ましい。
■上記実施例の如く溶湯の冷却速度を数十’Ｃ／ ｈｒ
以上に設定すれば、冷却時に合金から気体が逃げ出すの
を抑制することができるので、凝固巣が多数形成される
ことになる。
以上に設定すれば、冷却時に合金から気体が逃げ出すの
を抑制することができるので、凝固巣が多数形成される
ことになる。
４゜
■−ト記実施例においては円筒型の蓄電池を用いている
が、本発明は偏平型の蓄電池にも適応しうるごとは勿論
である。
が、本発明は偏平型の蓄電池にも適応しうるごとは勿論
である。
充所−９肱果
以上説明したように本発明によれば、水素吸蔵合金内に
多数の凝固巣が形成されることになるので、水素の吸蔵
反応において、■サイクル目から全内部に多数のクラッ
クが発生する。したがって、新たな合金表面が露出する
ことになるので、合金を用いた電池の初期の活性化が容
易となり、初期充放電サイクルから放電容量が大きくな
るという効果を奏する。
多数の凝固巣が形成されることになるので、水素の吸蔵
反応において、■サイクル目から全内部に多数のクラッ
クが発生する。したがって、新たな合金表面が露出する
ことになるので、合金を用いた電池の初期の活性化が容
易となり、初期充放電サイクルから放電容量が大きくな
るという効果を奏する。
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、本発明の製造方法により作製した
電極を用いた（Ａ）電池と比較例の製造方法により作製
した電極を用いた（Ｘ）電池とにおける５ザイクル目ま
での放電容量の変化を示すグラフ、第３図（ａ）（ｂ）
は水素吸蔵合金の内部構造を示す図であって、同図（ａ
）は本発明の製造方法による水素吸蔵合金の説明図、同
図（ｂ）は従来の製造方法による水素吸蔵合金の説明図
、第４図は高周波溶解炉内に含まれる窒素の含有量と電
池容量との関係を示すグラフ、第５図は高周波溶解炉内
に含まれる酸素の含有量と電池容量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１．
２１・・・凝固巣。 特許出願人：三洋電機 株式会社
カリ蓄電池の断面図、本発明の製造方法により作製した
電極を用いた（Ａ）電池と比較例の製造方法により作製
した電極を用いた（Ｘ）電池とにおける５ザイクル目ま
での放電容量の変化を示すグラフ、第３図（ａ）（ｂ）
は水素吸蔵合金の内部構造を示す図であって、同図（ａ
）は本発明の製造方法による水素吸蔵合金の説明図、同
図（ｂ）は従来の製造方法による水素吸蔵合金の説明図
、第４図は高周波溶解炉内に含まれる窒素の含有量と電
池容量との関係を示すグラフ、第５図は高周波溶解炉内
に含まれる酸素の含有量と電池容量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１．
２１・・・凝固巣。 特許出願人：三洋電機 株式会社
Claims (1)
- （１）水素吸蔵合金材料を溶解して溶湯を作成した後、
この溶湯を冷却して水素吸蔵合金を作製するような工程
を含む水素吸蔵合金電極の製造方法において、 上記溶解、冷却工程を、上記溶湯に固溶するガスを含む
不活性ガス中で行うことを特徴とする水素吸蔵合金電極
の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143678A JP2848467B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2143678A JP2848467B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0436956A true JPH0436956A (ja) | 1992-02-06 |
| JP2848467B2 JP2848467B2 (ja) | 1999-01-20 |
Family
ID=15344398
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2143678A Expired - Fee Related JP2848467B2 (ja) | 1990-05-31 | 1990-05-31 | 水素吸蔵合金電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2848467B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1088254A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-04-07 | Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan | ポーラス金属の製造方法 |
-
1990
- 1990-05-31 JP JP2143678A patent/JP2848467B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH1088254A (ja) * | 1996-09-10 | 1998-04-07 | Kagaku Gijutsu Shinko Jigyodan | ポーラス金属の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2848467B2 (ja) | 1999-01-20 |
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