JPH0714575A - アルカリ蓄電池用鉄極板 - Google Patents
アルカリ蓄電池用鉄極板Info
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- JPH0714575A JPH0714575A JP5173810A JP17381093A JPH0714575A JP H0714575 A JPH0714575 A JP H0714575A JP 5173810 A JP5173810 A JP 5173810A JP 17381093 A JP17381093 A JP 17381093A JP H0714575 A JPH0714575 A JP H0714575A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 鉄極板の充放電サイクル特性を向上する。
【構成】 活物質原料として、酸化鉄粉とカルボニル鉄
粉との混合粉の組成物を多孔金属板に充填し、還元、焼
結して成る。
粉との混合粉の組成物を多孔金属板に充填し、還元、焼
結して成る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ蓄電池用鉄極
板に関する。
板に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来のアルカリ蓄電池用鉄極板として、
活物質原料として酸化鉄粉を用い、これをカルボキシメ
チルセルロースの水溶液でペースト状としたものを、発
泡状ニッケルシートなどの多孔性金属芯材に充填した
後、乾燥し、加圧したものを、還元、焼結して製造した
ものが知られている。
活物質原料として酸化鉄粉を用い、これをカルボキシメ
チルセルロースの水溶液でペースト状としたものを、発
泡状ニッケルシートなどの多孔性金属芯材に充填した
後、乾燥し、加圧したものを、還元、焼結して製造した
ものが知られている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、従来の上
記の酸化鉄を活物質原料として用い、これを還元して成
る鉄極板は、微細な焼結構造を有し、活性が高く、充放
電サイクルの第１回目の放電利用率は約４５％程度と高
いが、第２回目以降の充放電サイクルでは、その利用率
が約２５％程度又はそれ以下に激減し、充放電サイクル
特性は極めて悪くなる不都合を有する。
記の酸化鉄を活物質原料として用い、これを還元して成
る鉄極板は、微細な焼結構造を有し、活性が高く、充放
電サイクルの第１回目の放電利用率は約４５％程度と高
いが、第２回目以降の充放電サイクルでは、その利用率
が約２５％程度又はそれ以下に激減し、充放電サイクル
特性は極めて悪くなる不都合を有する。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来の不
都合を解消し、充放電サイクル寿命を向上したアルカリ
蓄電池用鉄極板を提供するもので、活物質原料として、
酸化鉄粉とカルボニル鉄粉とから成る混合粉から成る組
成物を板状又はポケット式多孔金属板に充填したもの
を、還元、焼結して成る。
都合を解消し、充放電サイクル寿命を向上したアルカリ
蓄電池用鉄極板を提供するもので、活物質原料として、
酸化鉄粉とカルボニル鉄粉とから成る混合粉から成る組
成物を板状又はポケット式多孔金属板に充填したもの
を、還元、焼結して成る。
【０００５】
【作用】該酸化鉄粉とカルボニル鉄粉の混合粉から成る
組成物を板状又はポケット式の多孔金属版に充填し、還
元、焼結処理することにより得た還元鉄粉とカルボニル
鉄粉とにより安定した焼結構造が得られ、高い充放電サ
イクル寿命を維持する向上した鉄極板電池をもたらす。
組成物を板状又はポケット式の多孔金属版に充填し、還
元、焼結処理することにより得た還元鉄粉とカルボニル
鉄粉とにより安定した焼結構造が得られ、高い充放電サ
イクル寿命を維持する向上した鉄極板電池をもたらす。
【０００６】
【実施例】次に本発明の実施例を詳述する。 実施例１ 活物質原料として、平均粒径約４μｍの酸化鉄粉と平均
粒径約６μｍカルボニル鉄粉とを、下記表１に示す重量
比で夫々組成して成る組成粉を夫々３０重量部とカルボ
キシメチルセルロースの１．２重量％水溶液７０重量と
を混練して得たペースト状組成物Ａ〜Ｆの夫々を、打ち
抜き基板、エキスパンドメタル、金属ネット、発泡基板
などから任意選択した多孔金属芯板に、例えば、多孔度
９５％、厚さ１．６ｍｍ、平均孔径５００μｍの発泡ニ
ッケルシートに夫々充填した。好ましくは、減圧下で例
えば真空度６０トールの減圧下で充填する。次で、夫々
の混合物ペースト充填板を、８０℃で乾燥し、ロールプ
レス機にて約０．５mmの厚さに加圧し、次でその夫々を
雰囲気下で還元、焼結する。例えば、水素雰囲気下で７
００℃で還元、焼結して夫々の焼結式鉄極板を製造し
た。
粒径約６μｍカルボニル鉄粉とを、下記表１に示す重量
比で夫々組成して成る組成粉を夫々３０重量部とカルボ
キシメチルセルロースの１．２重量％水溶液７０重量と
を混練して得たペースト状組成物Ａ〜Ｆの夫々を、打ち
抜き基板、エキスパンドメタル、金属ネット、発泡基板
などから任意選択した多孔金属芯板に、例えば、多孔度
９５％、厚さ１．６ｍｍ、平均孔径５００μｍの発泡ニ
ッケルシートに夫々充填した。好ましくは、減圧下で例
えば真空度６０トールの減圧下で充填する。次で、夫々
の混合物ペースト充填板を、８０℃で乾燥し、ロールプ
レス機にて約０．５mmの厚さに加圧し、次でその夫々を
雰囲気下で還元、焼結する。例えば、水素雰囲気下で７
００℃で還元、焼結して夫々の焼結式鉄極板を製造し
た。
【０００７】
【表１】
【０００８】上記により製造した実施例の各焼結式鉄極
板、比較例１〜３により製造した各焼結式鉄極板及び比
較例４及び５により製造した各非焼結式鉄極板につい
て、夫々１枚を、該鉄極板よりも充分容量の大きいニッ
ケル極板２枚を対極とし、水酸化リチウム３０ｇ／ｌ添
加した比重１．２５ｇ／ｃｃ（２０℃で）の水酸化カリ
ウム水溶液を電解液として理論容量約８．５Ａｈの電池
を夫々構成した。この各電池について、０．８５Ａの電
流で充電し、０．８５Ａの電流で放電する充放電サイク
ルを行い、その利用率の変化を求めた。鉄極板は、Ｆｅ
＋２ＯＨ- ＝Ｆｅ（ＯＨ）2 から成る第１反応と、３Ｆ
ｅ（ＯＨ）2 ＋２ＯＨ- ＝Ｆｅ3 Ｏ4 ＋Ｈ2 Ｏ＋２ｅ-
から成る第２反応で進行することは、一般に知られてい
るが、電池容量として利用されるのは、電圧の高い第１
反応のみである。前記の充放電試験において、放電は、
Ｈｇ／ＨｇＯ参照電極にて鉄極板の電圧を測定し、この
第１反応から第２反応へ移る電位ステップ（−０．８５
Ｖ）までとした。上記の各鉄極板の利用率の変化を求め
た結果を図１に示す。
板、比較例１〜３により製造した各焼結式鉄極板及び比
較例４及び５により製造した各非焼結式鉄極板につい
て、夫々１枚を、該鉄極板よりも充分容量の大きいニッ
ケル極板２枚を対極とし、水酸化リチウム３０ｇ／ｌ添
加した比重１．２５ｇ／ｃｃ（２０℃で）の水酸化カリ
ウム水溶液を電解液として理論容量約８．５Ａｈの電池
を夫々構成した。この各電池について、０．８５Ａの電
流で充電し、０．８５Ａの電流で放電する充放電サイク
ルを行い、その利用率の変化を求めた。鉄極板は、Ｆｅ
＋２ＯＨ- ＝Ｆｅ（ＯＨ）2 から成る第１反応と、３Ｆ
ｅ（ＯＨ）2 ＋２ＯＨ- ＝Ｆｅ3 Ｏ4 ＋Ｈ2 Ｏ＋２ｅ-
から成る第２反応で進行することは、一般に知られてい
るが、電池容量として利用されるのは、電圧の高い第１
反応のみである。前記の充放電試験において、放電は、
Ｈｇ／ＨｇＯ参照電極にて鉄極板の電圧を測定し、この
第１反応から第２反応へ移る電位ステップ（−０．８５
Ｖ）までとした。上記の各鉄極板の利用率の変化を求め
た結果を図１に示す。
【０００９】図１から明らかなように、組成物Ａを用い
て製造した鉄極板の利用率、即ち、酸化鉄粉のみを原料
として用いた焼結式鉄極板の放電利用率は、第１サイク
ルで約４５％の高い値を示したが、第２サイクルで約２
０％に激減し、その後の充放電サイクルの進行に伴い、
その利用率は更に低下することが認められる。また、組
成物Ｆを用いて製造した焼結式鉄極板、即ち、カルボニ
ル鉄粉のみを原料として用いた焼結式鉄極板の利用率
は、第１サイクルで約２０％と始めから低く、その後の
充放電サイクルの進行に伴い徐々に上昇しているが、２
０サイクルで約２７％にとゞまる。これに対し、酸化鉄
粉とカルボニル鉄粉とを４０〜１０対６０〜４０の重量
比で混合して調製して成る組成物Ｃ、Ｄ、Ｅを用いて製
造した焼結式鉄極板の利用率は、第１サイクルで約３０
〜３６％程度であり、第２サイクルで約２７％程度に僅
か落ちるが、第３サイクル以降、充放電サイクルの進行
に伴い、漸次上昇し、第２０サイクルでは約３７〜３９
％まで上昇し、安定した高い利用率を示した。就中、酸
化鉄粉とカルボニル鉄粉との配合比が、３０対７０の程
度のところが最も高い安定した利用率が得られることが
認められる。
て製造した鉄極板の利用率、即ち、酸化鉄粉のみを原料
として用いた焼結式鉄極板の放電利用率は、第１サイク
ルで約４５％の高い値を示したが、第２サイクルで約２
０％に激減し、その後の充放電サイクルの進行に伴い、
その利用率は更に低下することが認められる。また、組
成物Ｆを用いて製造した焼結式鉄極板、即ち、カルボニ
ル鉄粉のみを原料として用いた焼結式鉄極板の利用率
は、第１サイクルで約２０％と始めから低く、その後の
充放電サイクルの進行に伴い徐々に上昇しているが、２
０サイクルで約２７％にとゞまる。これに対し、酸化鉄
粉とカルボニル鉄粉とを４０〜１０対６０〜４０の重量
比で混合して調製して成る組成物Ｃ、Ｄ、Ｅを用いて製
造した焼結式鉄極板の利用率は、第１サイクルで約３０
〜３６％程度であり、第２サイクルで約２７％程度に僅
か落ちるが、第３サイクル以降、充放電サイクルの進行
に伴い、漸次上昇し、第２０サイクルでは約３７〜３９
％まで上昇し、安定した高い利用率を示した。就中、酸
化鉄粉とカルボニル鉄粉との配合比が、３０対７０の程
度のところが最も高い安定した利用率が得られることが
認められる。
【００１０】実施例２ 活物質原料として、実施例１で用いたと同じ酸化鉄粉と
カルボニル鉄粉とを用い、表１に示す重量比で夫々組成
して成る組成粉を５〜１５トン／ｃｍ2 で加圧成形し、
鉄製の厚み０．１ｍｍの穿孔シートから成るポケットに
充填し、３〜５トン／ｃｍ2 で再加圧し、水素雰囲気
中、６５０〜７００℃で還元、焼結し、夫々のポケット
式鉄極板を製造した。上記により製造した各ポケット式
鉄極板について、該鉄極板よりも十分容量の大きいニッ
ケル極板２枚を対極とし、水酸化リチウム３０ｇ／ｌを
添加した比重１．２５ｇ／ｃｃ（２０℃での）の水酸化
カリウム水溶液を電解液として、理論容量約８．５Ａｈ
の電池を構成した。この電池について０．８５Ａの電流
で充電し、０．８５Ａの電流で放電する充放電サイクル
を行った。その充放電サイクル特性は実施例１と同様
に、酸化鉄粉とカルボニル鉄粉とを、４０〜１０対６０
〜９０の重量比で混合して成る組成物を用いて製造した
鉄極板が安定した高い利用率を示した。
カルボニル鉄粉とを用い、表１に示す重量比で夫々組成
して成る組成粉を５〜１５トン／ｃｍ2 で加圧成形し、
鉄製の厚み０．１ｍｍの穿孔シートから成るポケットに
充填し、３〜５トン／ｃｍ2 で再加圧し、水素雰囲気
中、６５０〜７００℃で還元、焼結し、夫々のポケット
式鉄極板を製造した。上記により製造した各ポケット式
鉄極板について、該鉄極板よりも十分容量の大きいニッ
ケル極板２枚を対極とし、水酸化リチウム３０ｇ／ｌを
添加した比重１．２５ｇ／ｃｃ（２０℃での）の水酸化
カリウム水溶液を電解液として、理論容量約８．５Ａｈ
の電池を構成した。この電池について０．８５Ａの電流
で充電し、０．８５Ａの電流で放電する充放電サイクル
を行った。その充放電サイクル特性は実施例１と同様
に、酸化鉄粉とカルボニル鉄粉とを、４０〜１０対６０
〜９０の重量比で混合して成る組成物を用いて製造した
鉄極板が安定した高い利用率を示した。
【００１１】以上の実施例から、酸化鉄粉とカルボニル
鉄粉との混合物を活物質原料とし、これを還元、焼結す
ることにより、安定した構造の利用率の高い還元、焼結
鉄極板が得られることが認められた。就中、酸化鉄粉対
カルボニル鉄粉の配合比は、重量で４０〜１０対６０〜
９０の範囲が、特に利用率の向上が確実に得られて好ま
しいことが認められた。
鉄粉との混合物を活物質原料とし、これを還元、焼結す
ることにより、安定した構造の利用率の高い還元、焼結
鉄極板が得られることが認められた。就中、酸化鉄粉対
カルボニル鉄粉の配合比は、重量で４０〜１０対６０〜
９０の範囲が、特に利用率の向上が確実に得られて好ま
しいことが認められた。
【００１２】次に、比較のため、酸化鉄粉の代わりにこ
れを予め５〜４０％還元した一部還元酸化鉄粉を用い、
或いはカルホニル鉄粉の代わりに電解鉄粉を用い、また
この一部還元酸化鉄粉と該電解鉄粉とを用い、実施例１
と同様に各種の配合割合で配合した各種の組成物を調製
し、その夫々の組成物を、カルボキシメチルセルロース
水溶液で混練する。然るときは、これら鉄粉の酸化を起
こし易く、発熱しペースト粘度の変化を起こし、このた
め、発泡ニッケルシートへの充填量が不安定且つ不良と
なり、鉄極板の製造工程上の取扱いが極めて困難とな
り、また、良好な鉄極板は得られなかった。また、カル
ボニル鉄粉と一部還元鉄粉又は電解鉄粉とを併用すれ
ば、還元、焼結を行わないでも、充放電可能な鉄極板が
得られるが、その利用率は、還元、焼結した場合よりも
著しく低く、充放電サイクル特性も著しく悪い。これ
は、還元、焼結による粒子間結合が無いため、活物質の
構造が不安定で、而も導電性や機械的強度が劣るためで
ある。従って、ペースト調製時に、酸化、発熱しない安
定した酸化鉄粉とカルボニル鉄粉とを、活物質原料とし
て使用することが重要であり、また、この混合粉のペー
スト充填板を、還元、焼結することにより、安定した焼
結構造が得られるので、利用率の高い安定した長寿命の
鉄極板を得ることができることを確認した。尚、本発明
は、上記の混合粉の組成物を、板状多孔金属板の他、ポ
ケット式の多孔金属板の容器内に充填し、還元、焼結し
たポケット式鉄極板としても適用できる。
れを予め５〜４０％還元した一部還元酸化鉄粉を用い、
或いはカルホニル鉄粉の代わりに電解鉄粉を用い、また
この一部還元酸化鉄粉と該電解鉄粉とを用い、実施例１
と同様に各種の配合割合で配合した各種の組成物を調製
し、その夫々の組成物を、カルボキシメチルセルロース
水溶液で混練する。然るときは、これら鉄粉の酸化を起
こし易く、発熱しペースト粘度の変化を起こし、このた
め、発泡ニッケルシートへの充填量が不安定且つ不良と
なり、鉄極板の製造工程上の取扱いが極めて困難とな
り、また、良好な鉄極板は得られなかった。また、カル
ボニル鉄粉と一部還元鉄粉又は電解鉄粉とを併用すれ
ば、還元、焼結を行わないでも、充放電可能な鉄極板が
得られるが、その利用率は、還元、焼結した場合よりも
著しく低く、充放電サイクル特性も著しく悪い。これ
は、還元、焼結による粒子間結合が無いため、活物質の
構造が不安定で、而も導電性や機械的強度が劣るためで
ある。従って、ペースト調製時に、酸化、発熱しない安
定した酸化鉄粉とカルボニル鉄粉とを、活物質原料とし
て使用することが重要であり、また、この混合粉のペー
スト充填板を、還元、焼結することにより、安定した焼
結構造が得られるので、利用率の高い安定した長寿命の
鉄極板を得ることができることを確認した。尚、本発明
は、上記の混合粉の組成物を、板状多孔金属板の他、ポ
ケット式の多孔金属板の容器内に充填し、還元、焼結し
たポケット式鉄極板としても適用できる。
【００１３】
【発明の効果】このように本発明によるときは、活物質
原料として酸化鉄粉とカルボニル鉄粉との混合粉から成
る組成物を多孔金属基板に充填したものを還元、焼結し
て成る鉄極板は、充放電サイクル特性の向上をもたら
し、特に、酸化鉄粉とカルボニル鉄粉との配合比を重量
で４０〜１０対６０〜９０の範囲において、特に充放電
サイクル特性の向上した良好な鉄極板を得ることができ
る。
原料として酸化鉄粉とカルボニル鉄粉との混合粉から成
る組成物を多孔金属基板に充填したものを還元、焼結し
て成る鉄極板は、充放電サイクル特性の向上をもたら
し、特に、酸化鉄粉とカルボニル鉄粉との配合比を重量
で４０〜１０対６０〜９０の範囲において、特に充放電
サイクル特性の向上した良好な鉄極板を得ることができ
る。
【図１】本発明のアルカリ蓄電池用鉄極板の充放電サイ
クル特性を示すグラフである。
クル特性を示すグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小浦方 智樹 福島県いわき市常磐下船尾町杭出作23−６ 古河電池株式会社いわき事業所内 (72)発明者 小野塚 輝夫 宮城県仙台市青葉区中山７−２−１ 東北 電力株式会社技術開発本部電力技術研究所 内
Claims (2)
- 【請求項１】 活物質原料として、酸化鉄粉とカルボニ
ル鉄粉とから成る混合粉から成る組成物を板状又はポケ
ット式多孔金属板に充填したものを、還元、焼結して成
るアルカリ蓄電池用鉄極板。 - 【請求項２】 該酸化鉄粉とカルボニル鉄粉との混合比
は、重量比で４０〜１０：６０〜９０である請求項１記
載のアルカリ蓄電池用鉄極板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5173810A JPH0714575A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | アルカリ蓄電池用鉄極板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5173810A JPH0714575A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | アルカリ蓄電池用鉄極板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0714575A true JPH0714575A (ja) | 1995-01-17 |
Family
ID=15967583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5173810A Pending JPH0714575A (ja) | 1993-06-21 | 1993-06-21 | アルカリ蓄電池用鉄極板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0714575A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140068850A (ko) * | 2011-06-15 | 2014-06-09 | 유니버시티 오브 써던 캘리포니아 | 충전식 철-기반 배터리에 사용되는 고효율 철 전극 및 첨가제 |
| WO2015042573A1 (en) * | 2013-09-23 | 2015-03-26 | University Of Southern California | A high efficiency nickel-iron battery |
| US11552290B2 (en) | 2018-07-27 | 2023-01-10 | Form Energy, Inc. | Negative electrodes for electrochemical cells |
| US11611115B2 (en) | 2017-12-29 | 2023-03-21 | Form Energy, Inc. | Long life sealed alkaline secondary batteries |
-
1993
- 1993-06-21 JP JP5173810A patent/JPH0714575A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20140068850A (ko) * | 2011-06-15 | 2014-06-09 | 유니버시티 오브 써던 캘리포니아 | 충전식 철-기반 배터리에 사용되는 고효율 철 전극 및 첨가제 |
| US10374261B2 (en) | 2011-06-15 | 2019-08-06 | University Of Southern California | High efficiency iron electrode and additives for use in rechargeable iron-based batteries |
| WO2015042573A1 (en) * | 2013-09-23 | 2015-03-26 | University Of Southern California | A high efficiency nickel-iron battery |
| JP2016534491A (ja) * | 2013-09-23 | 2016-11-04 | ユニヴァーシティ オブ サザン カリフォルニアＵｎｉｖｅｒｓｉｔｙ ｏｆ Ｓｏｕｔｈｅｒｎ Ｃａｌｉｆｏｒｎｉａ | 高効率ニッケル−鉄電池 |
| US11611115B2 (en) | 2017-12-29 | 2023-03-21 | Form Energy, Inc. | Long life sealed alkaline secondary batteries |
| US11552290B2 (en) | 2018-07-27 | 2023-01-10 | Form Energy, Inc. | Negative electrodes for electrochemical cells |
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