JPH07282861A - 空気−金属水素化物二次電池 - Google Patents
空気−金属水素化物二次電池Info
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- JPH07282861A JPH07282861A JP6073487A JP7348794A JPH07282861A JP H07282861 A JPH07282861 A JP H07282861A JP 6073487 A JP6073487 A JP 6073487A JP 7348794 A JP7348794 A JP 7348794A JP H07282861 A JPH07282861 A JP H07282861A
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- 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
- Hybrid Cells (AREA)
Abstract
ができる水素吸蔵合金極(負極)を有し、更に水素吸蔵
合金極と接した水素室を有する空気−金属水素化物二次
電池。 【効果】 ガス再生時に、水素室に水素ガスを導入し、
水素吸蔵合金極中を透過させることにより、電気化学的
充電と同等な効率で充電することができる。
Description
負極として水素吸蔵合金極(以下、MH極とも称する)
を有し、さらに充電用の第三電極を有する空気−金属水
素化物二次電池(以下、空気−MH電池とも称する)に
関するものである。
電池としてNi−MH電池が実用化されているが、この
電池の正極をガス拡散電極としての空気極と置き換えた
空気−MH電池も検討され(J.Sarradin,
G.Broneil,A.Percheron−Gue
gan and J.C.Achard,“Power
Sources”,7巻,p.345(197
9).)、また、アルカリ電解液の代わりにイオン交換
膜を用いて二酸化炭素の影響を除くアイディアも提案さ
れてきた(C.Folonari,G.Iemmi,
F.Manferdi and A.Rolle,“J
ournal of the Less−Common
Metals”,.74巻,p.371(198
0).)。
て、水素ガスで充電する新しいエネルギー変換システム
も提案されている(K.Videm,“Hydride
sfor Energy Storage”,p.46
3(1978),Pergamon Press,Ox
ford)。上記の空気−MH電池はMH極のみを充電
すれば良い。よって、充電時にはNiスクリーンなどの
第三電極を用いて充電することも出来るし、MH極に直
接水素ガスを吸収させて再生することも可能である。
では、MH極は電解液に濡れているために、水素ガスを
電極表面上にフローしても反応速度が遅くガス再生に時
間がかかるという問題点があった。また、空気極は充電
時の加圧水素やMH極の膨潤によって破損することがあ
った。
課題を解決するものであり、水素ガスを透過するMH極
を用い、MH極に接した水素ガスを導入する部屋(水素
室)を備え、ガス再生時に該水素室に水素ガスを加圧導
入し、水素室から電解液を排出し、MH極中に水素ガス
を透過させることにより、電気化学的充電と同等な再生
速度でガス再生できるとの新規な知見に基づくものであ
る。
極として空気極を用い且つ負極としてMH極を用いる空
気−MH電池において、MH極が水素ガスを透過するこ
とができ且つMH極と接した水素室を有することを特徴
とする空気−MH電池であって、該水素室に、放電時又
は電気化学的充電時には電解液を存在させ、また、ガス
再生時には外部から水素ガスを加圧導入し、水素室から
電解液を排出し、MH極中に水素ガスを透過させて充電
することができることを特徴とする。
生時に、MH極を透過した水素ガスがMH極表面上に留
まること無く、外部へ排出される様に、MH極の水素透
過側に接した多孔性のシートを有することを特徴とす
る。
再生時に、MH極を透過した水素ガスが空気極を破損し
ない様に、水素ガスの透過しにくいセパレーターをMH
極と空気極の間に有することを特徴とする。また、この
セパレーターが水素ガスの圧力で破損しないように多孔
体上にて支持する。
ガス再生時にMH極を透過した水素ガスや、MH極の膨
潤によって空気極が破損しない様に、空気極の空気側に
多孔質な支持体(多孔性支持体)を有することを特徴と
する。
説明する。図1は、本発明の空気−MH電池の実施例の
断面図である。
作用する。空気極1としては、ガス拡散電極として作用
するものであれば特に限定はなく、公知の空気極を使用
できる。具体的には、Ni焼結体に所望の触媒を担持し
たものをPTFE(ポリテトラフルオロエチレン)等の
高分子により撥水化処理したもの、カーボン粉末に所望
の触媒を担持したものをテフロン系の樹脂で結着したも
の、その他のガス拡散電極を空気極として用いることが
できる。触媒としては、Ni焼結体、カーボン粉末等の
電極基体を、空気極として作用させるものであり、具体
的には、銀、白金などの貴金属を用いることが可能であ
る。
支持体である。空気極支持体15は、空気極1の空気側
に備えられ、ガス再生時にMH極を透過した水素ガスや
MH極の膨潤によって空気極が破損しない様に作用す
る。空気極支持体15は特に限られたものではなく、樹
脂、金属の多孔質体や棒状、板状の硬質体を用いること
が出来る。具体的には、テフロン樹脂製の薄板を格子上
に張り付けたものを空気極支持体15として使用でき
る。空気極支持体の空気極上に占める面積は空気極面積
の5〜30%であり、特に10〜15%であることが望
ましい。これは、5%より低いと機械的強度が低く支持
体として機能せず、30%を超えると酸素の拡散を疎外
して空気極としての性能が低下するからである。
作用する。MH極2としては、水素吸蔵合金として作用
するものであれば特に限定はなく、公知の水素吸蔵合金
の成形体を使用できる。MH極の作製方法は特に限られ
たものではなく、ガス再生のための撥水性と多孔性を備
える様にすれば良い。具体的には、粉末状の水素吸蔵合
金を結着剤で結着してシート状にしたものを集電体上に
ホットプレスしたものをMH極2として使用できる。
又はMmMi5 をベースとした水素吸蔵合金、例えば、
MmNi3.5 Co0.7 Al0.8 (但し、Mmはミッシュ
メタルを示す)等、TiNi系又はTi(Zr)Ni2
ラーベス系の水素吸蔵合金を用いることが出来る。その
粒径は150μm以下であり、望ましくは75μm以下
である。水素吸蔵合金粉末の粒径が150μmを超える
と表面積が小さくなり再生速度が遅くなり、また、初期
活性化が遅くなる。いずれにしても、水素吸蔵合金は吸
放出サイクルを繰り返すことによって微粉化する。
P(テトラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレ
ン共重合体)、シリコーンゴム等を用いることができ
る。集電体としては、エキスパンドNi、発泡Ni、N
iメッシュ等を使用できる。結着剤の混合量は水素吸蔵
合金粉末に対して0.1〜10重量%であり、好ましく
は1〜5重量%である。これは、0.1%より少ないと
結着性が不十分で放電中に合金が脱落するようになり、
10%を超えると電気抵抗が大きくなるために放電電圧
が低下するためである。また、集電体の種類によって電
極の機械的強度が変化するので、集電体として発泡Ni
を使用するならば1%以下で十分であるが、その他のも
の、例えばNiメッシュを用いた場合には2〜5%は必
要である。
あり、具体的には、例えば、水素ガスを透過できる多孔
度を有する。MH電極2の多孔度は10〜40%であ
り、好ましくは20〜30%である。これは、10%よ
り低いとガスが透過しにくくなるため再生速度が遅くな
り、40%を超えると電極のエネルギー密度が低下する
ためである。
N−水酸化カリウム水溶液からなる。
接するように備えられている。水素室7は、ガス再生時
に水素ガスを導入するためのガス導入口3を有する。水
素室7は、放電時又は電気化学充電時には電解液6で満
たされている。ガス再生時には水素室7に水素ガスを加
圧導入し、水素室7から電解液を排出し、MH極2中に
水素ガスを透過させることにより電気化学的充電と同等
な再生速度で充電することができる。水素室7の形成方
法については、MH極2に接する他は、特に限定はな
く、MH極2と、必要に応じて、任意の絶縁体とで形成
することができ、その形状、大きさについても適宜選定
することができる。
属多孔体であり、ガス再生時にガス導入口3から流入す
る水素ガスが、金属多孔体5を透過して水素室7に導入
されるように備えられている。金属多孔体5は、電気化
学充電の際に第三電極として利用される。第三電極兼金
属多孔体5は特に限られたものではなく、Ni製多孔体
を用いることが出来る。Ni製多孔体としては、発泡N
i、Niメッシュ、Ni繊維等を用いることが出来る。
MH極に接した多孔性シート14が配置されており、ガ
ス再生時に水素室7に導入された水素ガスは、MH電極
2を透過し、更に多孔性シート14を透過する。該多孔
体シートは、MH極を透過した水素ガスをMH極表面上
に留まること無く、外部へ排出させる様に作用する。図
2に、本発明の空気MH電池のガス再生時に水素がMH
極2及び多孔性シート14を透過する様子を模式的に示
す。多孔性シート14は特に限られたものではなく、多
孔質なものであれば材質は金属でも樹脂でも構わない
が、その孔径は50μm以上であり、特に200μm以
上であることが望ましい。これは、50μmより小さい
と水素の気泡が拡散しにくくなりMH極に応力が加わり
破損の可能性が高まるからである。
ス再生時に、多孔体シート14を透過した水素ガスを外
部に排出するように備えられている。
2との間に備えられた空気極側セパレーターである。空
気極側セパレーター12は親水性セパレーターであり、
特に限られたものではなく親水性で水素ガスを透過させ
なければ良い。空気極側セパレーター12は、MH極2
を透過した水素ガスが空気極1側に透過することを防止
することにより、水素ガスにより空気極1が破損するこ
とを防止する。親水性セパレーターとしては、セルロー
ス膜、微細孔ポリマーフィルム、非多孔性ポリマーフィ
ルム、イオン交換膜等を用いることが出来る(特願平6
−62362号の明細書参照)。また、空気極側セパレ
ーター12として、水素ガスが透過しにくい親水性セパ
レーターと絶縁シートを一体化した複合膜を用いること
が出来る。
との間に備えられた第三電極側セパレーターである。第
三電極側セパレーター13としては、例えば、親水化処
理したポリプロピレン製のものを使用できる。なお、第
三電極側セパレーター13は、ガス再生時に水素ガスを
透過する。
素ガスを供給する水素ボンベであり、9は水素室7内の
圧力ゲージである。10は、排出口4から排出された水
素を回収して再び水素室7へ送り込むコンプレッサーで
ある。11は電極フレームである。
い。その充電方法としては、空気極又は第三電極を用い
て充電する電気化学充電方法を採用することも、また、
水素ガスで充電するガス再生方法を採用することもでき
る。
から水素ガスを加圧導入し、水素室7から電解液を排出
し、更に水素室7に導入した水素ガスをMH極2に透過
させてMH極2と反応させることによって充電する。水
素室7に水素ガスを加圧導入する際のガス圧(P)は特
に規定しないが、水素室7から電解液6を排出できる最
低圧力(P0 )であればよく、P0 +Pが5kgf/c
m2 以下であることが望ましい。この値が、5kgf/
cm2 より高いとMH極、セパレーター、空気極が破損
する可能性があるためである。
MH極中を水素ガスが透過することによって、MH極と
水素の反応が円滑に進行し電気化学的充電と同等な再生
が可能であり、セパレーターや支持体を配することによ
って空気極が破損しない。
ての充放電試験を行ったので、その結果を表1に示す。
本実施例において、空気極1はNi焼結体に銀触媒を担
持したもので、PTFEにより撥水化処理されたいる。
MH極2はMmNi3.5 Co0.7 Al0.8 粉末をPTF
E(ダイキン工業(株)製、PTFEディスパージョン
D−2)で結着してシート状にしたものをエキスパンド
Ni上にポットプレスしたものである。第三電極兼金属
多孔体5は発泡Ni製である。電解液は6N−水酸化カ
リウム水溶液からなる。空気極側(親水性)セパレータ
ー12はセルロース膜からなる。第三電極側セパレータ
ー13は親水化処理したポリプロピレン製である。空気
極(多孔性)支持体15はテフロン樹脂製の薄板を格子
上に張り付けたものである。
み合わせで容量960mAhであったため、ガス再生の
場合には1.2kgf/cm2 の水素ガスを規定時間流
して行い、電気化学充電は192mA(0.2C)で6
時間行い、30分の休止後、放電は192mAでMH極
の電位が−0.6V(酸化水銀電極基準)になるまで行
った。
ず、電気化学的充電とガス再生の両方が同等に行える電
池が得られた。
ある。
極を水素が透過する様子を模式的に示した断面図であ
る。
Claims (8)
- 【請求項1】 正極として空気極を用い且つ負極として
水素吸蔵合金極を用いる空気−金属水素化物二次電池に
おいて、水素吸蔵合金極が水素ガスを透過することがで
き且つ水素吸蔵合金極と接した水素室を有することを特
徴とする空気−金属水素化物二次電池であって、該水素
室に、放電時又は電気化学的充電時には電解液を存在さ
せ、また、ガス再生時には外部から水素ガスを加圧導入
し、水素室から電解液を排出し、水素吸蔵合金極中に水
素ガスを透過させて充電することができる空気−金属水
素化物二次電池。 - 【請求項2】 水素室の水素ガス導入部に充電用第三電
極を兼ねた金属多孔質体を有する請求項1に記載の空気
−金属水素化物二次電池。 - 【請求項3】 ガス再生時に、水素吸蔵合金極中を透過
した過剰な水素ガスを回収し再度水素室に導入するため
の装置を備えた請求項1に記載の空気−金属水素化物二
次電池。 - 【請求項4】 水素室と空気極との間に水素吸蔵合金極
を備えた請求項1に記載の空気−金属水素化物二次電池
において、水素吸蔵合金極と空気極との間に水素ガスの
透過しにくい親水性セパレーターを有する空気−金属水
素化物二次電池。 - 【請求項5】 水素室と空気極との間に水素吸蔵合金極
を備えた請求項1に記載の空気−金属水素化物二次電池
において、水素吸蔵合金極の水素透過側に多孔性シート
を配した空気−金属水素化物二次電池。 - 【請求項6】 水素室と空気極との間に水素吸蔵合金極
を備えた請求項1に記載の空気−金属水素化物二次電池
において、水素吸蔵合金極と空気極との間に、水素ガス
が透過しにくい親水性セパレーターの空気極側を多孔体
で支持して水素ガス圧による破損を防ぐ構造を有する空
気−金属水素化物二次電池。 - 【請求項7】 空気極の空気側に多孔性支持体を配し、
水素ガス圧による破損を防ぐ構造を有した請求項1に記
載の空気−金属水素化物二次電池。 - 【請求項8】 水素透過出来る多孔度を有した水素吸蔵
合金極を用いた請求項1に記載の空気−金属水素化物二
次電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6073487A JP2673337B2 (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | 空気−金属水素化物二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP6073487A JP2673337B2 (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | 空気−金属水素化物二次電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH07282861A true JPH07282861A (ja) | 1995-10-27 |
JP2673337B2 JP2673337B2 (ja) | 1997-11-05 |
Family
ID=13519693
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP6073487A Expired - Lifetime JP2673337B2 (ja) | 1994-04-12 | 1994-04-12 | 空気−金属水素化物二次電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2673337B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002017428A1 (en) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Hitachi Maxell, Ltd. | Air-hydrogen cell |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5152030U (ja) * | 1974-10-16 | 1976-04-20 | ||
JPS5162339A (ja) * | 1974-11-28 | 1976-05-29 | Kogyo Gijutsuin | |
JPH05290873A (ja) * | 1992-04-14 | 1993-11-05 | Yuasa Corp | 空気−水素電池 |
JPH06223887A (ja) * | 1993-01-25 | 1994-08-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 空気−水素化物電池 |
-
1994
- 1994-04-12 JP JP6073487A patent/JP2673337B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS5152030U (ja) * | 1974-10-16 | 1976-04-20 | ||
JPS5162339A (ja) * | 1974-11-28 | 1976-05-29 | Kogyo Gijutsuin | |
JPH05290873A (ja) * | 1992-04-14 | 1993-11-05 | Yuasa Corp | 空気−水素電池 |
JPH06223887A (ja) * | 1993-01-25 | 1994-08-12 | Sanyo Electric Co Ltd | 空気−水素化物電池 |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2002017428A1 (en) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Hitachi Maxell, Ltd. | Air-hydrogen cell |
US6905794B2 (en) | 2000-08-22 | 2005-06-14 | Hitachi Maxell, Ltd. | Air-hydrogen battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2673337B2 (ja) | 1997-11-05 |
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