JPH0821379B2 - 水素吸蔵電極 - Google Patents
水素吸蔵電極Info
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- JPH0821379B2 JPH0821379B2 JP62216898A JP21689887A JPH0821379B2 JP H0821379 B2 JPH0821379 B2 JP H0821379B2 JP 62216898 A JP62216898 A JP 62216898A JP 21689887 A JP21689887 A JP 21689887A JP H0821379 B2 JPH0821379 B2 JP H0821379B2
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- C01—INORGANIC CHEMISTRY
- C01B—NON-METALLIC ELEMENTS; COMPOUNDS THEREOF; METALLOIDS OR COMPOUNDS THEREOF NOT COVERED BY SUBCLASS C01C
- C01B3/00—Hydrogen; Gaseous mixtures containing hydrogen; Separation of hydrogen from mixtures containing it; Purification of hydrogen
- C01B3/0005—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes
- C01B3/001—Reversible uptake of hydrogen by an appropriate medium, i.e. based on physical or chemical sorption phenomena or on reversible chemical reactions, e.g. for hydrogen storage purposes ; Reversible gettering of hydrogen; Reversible uptake of hydrogen by electrodes characterised by the uptaking medium; Treatment thereof
- C01B3/0031—Intermetallic compounds; Metal alloys; Treatment thereof
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/242—Hydrogen storage electrodes
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/30—Hydrogen technology
- Y02E60/32—Hydrogen storage
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルカリ蓄電池とくに正極にニッケル極、
空気極、酸化銀極などを用いるアルカリ蓄電池などの負
極として、電気化学的に水素の吸蔵・脱蔵が可能な水素
吸蔵電極に関する。
空気極、酸化銀極などを用いるアルカリ蓄電池などの負
極として、電気化学的に水素の吸蔵・脱蔵が可能な水素
吸蔵電極に関する。
従来の技術 汎用の蓄電池としては鉛蓄電池、ニッケルーカドミウ
ム蓄電池などがよく知られているが、これらの蓄電池は
重量または体積当りのエネルギー密度が比較的小さい。
そこで、昨今、新しく電気化学的に水素を多量に吸蔵・
脱蔵が可能な、ある種の合金を負極とし、正極にはニッ
ケル酸化物を用いたエネルギー密度の大きにニッケルー
水素蓄電池が提案されている。このような蓄電池の負極
として、比較的良好なものにTi−Ni系合金,La（またはM
m）−Ni系合金,Ca−Ni系合金、およびこれらをベースに
した置換体がある。また、最近、Ti2-XZrXV4-yNiy,0＜
ｘ≦1.5,0.6≦ｙ≦3.5なる特許（USP4,551,400号）が出
願されている。
ム蓄電池などがよく知られているが、これらの蓄電池は
重量または体積当りのエネルギー密度が比較的小さい。
そこで、昨今、新しく電気化学的に水素を多量に吸蔵・
脱蔵が可能な、ある種の合金を負極とし、正極にはニッ
ケル酸化物を用いたエネルギー密度の大きにニッケルー
水素蓄電池が提案されている。このような蓄電池の負極
として、比較的良好なものにTi−Ni系合金,La（またはM
m）−Ni系合金,Ca−Ni系合金、およびこれらをベースに
した置換体がある。また、最近、Ti2-XZrXV4-yNiy,0＜
ｘ≦1.5,0.6≦ｙ≦3.5なる特許（USP4,551,400号）が出
願されている。
発明が解決しようとする問題点 しかしながら、Ti−Ni系合金は、電気化学的な放電に
よって比較的高い放電容量を有しているものの、充放電
サイクルを繰返すうちにTiリッチの安定相を形成するた
め、蓄電池しての寿命性能に主な問題点を有し、またLa
（またはMm）−Ni系合金は、電気化学的な水素吸蔵量が
充分でないため比較的放電容量が小さく、また温度変化
に対する性能の変動が大きいこと、合金の価格が高いこ
となどに問題がある。そしてCa−Ni系合金は、充放電サ
イクルの初期には高い放電容量を有しているものの、Ti
−Ni系と同様に、充放電を繰返すことによって大幅な性
能の定価をきたすという欠点がある。さらに、Ti2-XZrX
V4-yNiy,0＜ｘ≦1.5,0.6≦ｙ≦3.5も、徐々に安定な水
素化物を形成するためサイクル寿命特性に問題を残して
いる。本発明は、上述の問題点に鑑みて為されたもの
で、特に高い放電容量で長寿命な蓄電池を得ることが出
来る水素吸蔵電極を提供することを目的とする。
よって比較的高い放電容量を有しているものの、充放電
サイクルを繰返すうちにTiリッチの安定相を形成するた
め、蓄電池しての寿命性能に主な問題点を有し、またLa
（またはMm）−Ni系合金は、電気化学的な水素吸蔵量が
充分でないため比較的放電容量が小さく、また温度変化
に対する性能の変動が大きいこと、合金の価格が高いこ
となどに問題がある。そしてCa−Ni系合金は、充放電サ
イクルの初期には高い放電容量を有しているものの、Ti
−Ni系と同様に、充放電を繰返すことによって大幅な性
能の定価をきたすという欠点がある。さらに、Ti2-XZrX
V4-yNiy,0＜ｘ≦1.5,0.6≦ｙ≦3.5も、徐々に安定な水
素化物を形成するためサイクル寿命特性に問題を残して
いる。本発明は、上述の問題点に鑑みて為されたもの
で、特に高い放電容量で長寿命な蓄電池を得ることが出
来る水素吸蔵電極を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明の水素吸蔵電極は、少なくとも、一般組成式Zr
αＶβNiγＭδ（ただし、α，β，γ，δは、それぞえ
Zr,V,Ni,M元素の原子比で、α＝0.5〜1.5、β＝0.01〜
1.2、γ＝0.4〜2.5、δ＝0.01〜1.8で、かつβ＋γ＋δ
＝1.2〜3.7、M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,C
o,Pd,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Th
から選んだ１種以上の元素）で表わされ、ラーバス（La
ves）相のC15（MgCu2）型結晶構造を有する合金相を一
種以上含有する水素の吸蔵・放出用材料を備えたもので
ある。
αＶβNiγＭδ（ただし、α，β，γ，δは、それぞえ
Zr,V,Ni,M元素の原子比で、α＝0.5〜1.5、β＝0.01〜
1.2、γ＝0.4〜2.5、δ＝0.01〜1.8で、かつβ＋γ＋δ
＝1.2〜3.7、M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,C
o,Pd,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Th
から選んだ１種以上の元素）で表わされ、ラーバス（La
ves）相のC15（MgCu2）型結晶構造を有する合金相を一
種以上含有する水素の吸蔵・放出用材料を備えたもので
ある。
作用 組成式ZrαＶβNiγＭδ（ただし、α，β，γ，δ
は、それぞえZr,V,Ni,M元素の原子比で、α＝0.5〜1.
5、，β＝0.01〜1.2、γ＝0.4〜2.5、δ＝0.01〜1.8
で、かつβ＋γ＋δ＝1.2〜3.7、M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,C
r,Mo,Ti,W,Mn,Fe,Co,Pd,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,L
a,Ce,Mm,Pr,Nd,Thから選んだ１種以上の元素）で表わさ
れ、ラーバス（Laves）相のC15（MgCu2）型結晶構造を
有する合金は、アルカリ蓄電池で起こる通常の電気化学
的な条件下で、前記従来の水素吸蔵合金に比べて、単位
格子間に占める水素原子の数が多いため水素の吸蔵量お
よび脱蔵量が大きく、かつ水素吸蔵・脱蔵反応速度も大
きい。また、水素吸蔵・脱蔵サイクルを繰返しても安定
な水素化物相や酸化物相を生成しにくいため、これを主
たる材料として備えた水素吸蔵電極は急速な充放電に追
随し、高い電気容量を長期にわたって維持しうる。
は、それぞえZr,V,Ni,M元素の原子比で、α＝0.5〜1.
5、，β＝0.01〜1.2、γ＝0.4〜2.5、δ＝0.01〜1.8
で、かつβ＋γ＋δ＝1.2〜3.7、M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,C
r,Mo,Ti,W,Mn,Fe,Co,Pd,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,L
a,Ce,Mm,Pr,Nd,Thから選んだ１種以上の元素）で表わさ
れ、ラーバス（Laves）相のC15（MgCu2）型結晶構造を
有する合金は、アルカリ蓄電池で起こる通常の電気化学
的な条件下で、前記従来の水素吸蔵合金に比べて、単位
格子間に占める水素原子の数が多いため水素の吸蔵量お
よび脱蔵量が大きく、かつ水素吸蔵・脱蔵反応速度も大
きい。また、水素吸蔵・脱蔵サイクルを繰返しても安定
な水素化物相や酸化物相を生成しにくいため、これを主
たる材料として備えた水素吸蔵電極は急速な充放電に追
随し、高い電気容量を長期にわたって維持しうる。
実施例 本発明者らは、Ti−Ni系水素吸蔵合金やAB5型（A:Mm,
Laなどの希土類、B:Ni,Co,Crなど）水素吸蔵合金に代わ
る、より高性能なCD2型（C:Ti族元素、D:Fe,V,Cr,Co,Ni
など）合金に属する種々のものについて、アルカリ蓄電
池用水素吸蔵電極（負極）としての性能を検討した結
果、少なくともラバース（Laves）相のC15（MgCu2）型
結晶構造を有し、Zr−Ｖ−Ni−Ｍ（M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,T
a,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,Co,Pd,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,B
i,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Thから選ばれた１種以上の元素）系
合金相が特に優れた特性を有することを見出した。
Laなどの希土類、B:Ni,Co,Crなど）水素吸蔵合金に代わ
る、より高性能なCD2型（C:Ti族元素、D:Fe,V,Cr,Co,Ni
など）合金に属する種々のものについて、アルカリ蓄電
池用水素吸蔵電極（負極）としての性能を検討した結
果、少なくともラバース（Laves）相のC15（MgCu2）型
結晶構造を有し、Zr−Ｖ−Ni−Ｍ（M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,T
a,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,Co,Pd,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,B
i,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Thから選ばれた１種以上の元素）系
合金相が特に優れた特性を有することを見出した。
CD2型合金に属するラーバス相C15型合金は、立方晶の
MgCu2型の結晶構造を有し、水素吸蔵材としての性能は
本発明者らが先に特公昭56−31341号公報で示したよう
に、水素化物生成熱、結晶格子定数および結晶の均質性
を主たる開発因子とする。ところが、これらの因子を充
たした水素ガス相で水素吸蔵特性の優れた合金をそのま
まアルカリ性電解液の中で水素吸蔵電極として用いた場
合、水素吸蔵量以外に電解液中での電気化学的安定性や
耐酸化性、そして水素のイオン化や拡散速度などの触媒
性能が問題となり、充電電気量は充分大きいが放電電気
量は小さいことが、よくあるため、水素吸蔵電極として
は前記特許公報に開示の物質が、必ずしも適当であると
は言えなかった。
MgCu2型の結晶構造を有し、水素吸蔵材としての性能は
本発明者らが先に特公昭56−31341号公報で示したよう
に、水素化物生成熱、結晶格子定数および結晶の均質性
を主たる開発因子とする。ところが、これらの因子を充
たした水素ガス相で水素吸蔵特性の優れた合金をそのま
まアルカリ性電解液の中で水素吸蔵電極として用いた場
合、水素吸蔵量以外に電解液中での電気化学的安定性や
耐酸化性、そして水素のイオン化や拡散速度などの触媒
性能が問題となり、充電電気量は充分大きいが放電電気
量は小さいことが、よくあるため、水素吸蔵電極として
は前記特許公報に開示の物質が、必ずしも適当であると
は言えなかった。
ところが、本発明者らは、CD2型合金、特に、C15（Mg
Cu2）型の中でも特別な元素と組成範囲を有する合金相
だけは従来のものより水素吸蔵合金電極として、充放電
電気容量、初期活性化特性および充放電サイクル寿命特
性の点で、実用的に優れていることを見出した。
Cu2）型の中でも特別な元素と組成範囲を有する合金相
だけは従来のものより水素吸蔵合金電極として、充放電
電気容量、初期活性化特性および充放電サイクル寿命特
性の点で、実用的に優れていることを見出した。
以下に具体的に実施例で説明する。
市販のZr,Ni,V,Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,
Co,Pd,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Th
を原材料として、アルゴンアーク溶解炉またはアルゴン
高周波炉で溶解し、例えば、次表に示すような組成の合
金を得た。溶解した合金試料の一部は、合金組成、結晶
構造決勝格子定数、均質性などの合金分析用に使用し、
残りは水素ガス中での水素吸蔵・脱蔵量測定用（主とし
てＰ（圧力）−Ｃ（組成）−Ｔ（温度）測定用）および
電極性能評価用に用いた。
Co,Pd,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Th
を原材料として、アルゴンアーク溶解炉またはアルゴン
高周波炉で溶解し、例えば、次表に示すような組成の合
金を得た。溶解した合金試料の一部は、合金組成、結晶
構造決勝格子定数、均質性などの合金分析用に使用し、
残りは水素ガス中での水素吸蔵・脱蔵量測定用（主とし
てＰ（圧力）−Ｃ（組成）−Ｔ（温度）測定用）および
電極性能評価用に用いた。
表中の合金No.1〜50、55は本発明に係る合金の実施例
であり、No.51〜54は本発明と同じ構成元素からなる
が、原子比または結晶構造が本発明の範囲外のものであ
る。即ち、No.51はＶの原子比βに関し、βが大きすぎ
る合金、またNo.52はZrの原子比αに関し、αが小さ過
ぎる合金、No.53はNiの原子比γに関し、γが小さ過ぎ
る合金、No.54はＭ元素の原子比δに関し、δが大きす
ぎる合金の代表例を示す。
であり、No.51〜54は本発明と同じ構成元素からなる
が、原子比または結晶構造が本発明の範囲外のものであ
る。即ち、No.51はＶの原子比βに関し、βが大きすぎ
る合金、またNo.52はZrの原子比αに関し、αが小さ過
ぎる合金、No.53はNiの原子比γに関し、γが小さ過ぎ
る合金、No.54はＭ元素の原子比δに関し、δが大きす
ぎる合金の代表例を示す。
前記表中に示した合金について、Ｘ線回析により結晶
構造を評価した結果、No.1〜50,55は、主たる合金相はC
15（MgCu2）型であった。次いで、アルカリ蓄電池用負
極としての性能を評価した。まず、溶解によって獲られ
た合金を400メッシュ以下の粒子に粉砕し、この合金粉
末約5gを、結着剤としてのポリエチレン粉末0.5gと、導
電剤としてのカーボニルニッケル粉末2gと共に充分混合
撹拌し、これを、導電性芯材としてのニッケルスクリー
ン（線径0.2mm,16メッシュ）を中心にして、プレスによ
り加圧し板状に成形した。これを120℃、１時間真空中
に置き、加熱してポリエチレンを溶融した後、リードを
取り付け水素吸蔵電極とした。蓄電池用負極としの評価
のために、市販の焼結式ニッケル極を正極に選び、ポリ
アミド不織布をセパレータとし、比重1.30の苛性カリ水
溶液に水酸化リチウムを20g/1加えた溶液を電解液とし
て、一定電流で充電と放電を繰り返した。この時の充電
電気量は、500mA×４時間であり、放電は250mAで行い、
0.8V以下をカットした。結果の一例として充・放電10サ
イクル目の放電電気容量を前記の表に、また充・放電サ
イクル特性の代表例を図に示す。同図は横軸に充・放電
サイクル数（∞）を、縦軸に1g当りの放電電気容量を従
来例（Ti2Ni,LaNi5）および本願の範囲外の合金例（No.
51〜54と共に示したものである。尚、図中の番号は前記
表の合金No.と一致している。
構造を評価した結果、No.1〜50,55は、主たる合金相はC
15（MgCu2）型であった。次いで、アルカリ蓄電池用負
極としての性能を評価した。まず、溶解によって獲られ
た合金を400メッシュ以下の粒子に粉砕し、この合金粉
末約5gを、結着剤としてのポリエチレン粉末0.5gと、導
電剤としてのカーボニルニッケル粉末2gと共に充分混合
撹拌し、これを、導電性芯材としてのニッケルスクリー
ン（線径0.2mm,16メッシュ）を中心にして、プレスによ
り加圧し板状に成形した。これを120℃、１時間真空中
に置き、加熱してポリエチレンを溶融した後、リードを
取り付け水素吸蔵電極とした。蓄電池用負極としの評価
のために、市販の焼結式ニッケル極を正極に選び、ポリ
アミド不織布をセパレータとし、比重1.30の苛性カリ水
溶液に水酸化リチウムを20g/1加えた溶液を電解液とし
て、一定電流で充電と放電を繰り返した。この時の充電
電気量は、500mA×４時間であり、放電は250mAで行い、
0.8V以下をカットした。結果の一例として充・放電10サ
イクル目の放電電気容量を前記の表に、また充・放電サ
イクル特性の代表例を図に示す。同図は横軸に充・放電
サイクル数（∞）を、縦軸に1g当りの放電電気容量を従
来例（Ti2Ni,LaNi5）および本願の範囲外の合金例（No.
51〜54と共に示したものである。尚、図中の番号は前記
表の合金No.と一致している。
表および図から明らかなように本発明に係る前記水素
吸蔵合金を主構成要素とするアルカリ蓄電池負極は、大
きい放電容量を有し、サイクル寿命特性（耐久性）、初
期放電立上り特性も優れていることがわかる。また、大
電流での急速な充・放電特性も良好であった。一方、原
子比βが0.01より小さいか、または、1.2より大きい合
金は放電容量が小さく、また原子比δが0.01より小さい
か、または、1.8より大きい合金も放電容量が小さい。
また、原子比αこが0.5より小さい合金は充電容量が不
充分で、1.5より大きい合金は放電容量が小さい。更に
原子比γが0.4より小さい合金は耐久性の点で問題があ
り、また2.5より大きい合金は充電容量が小さい。そし
て（β＋γ＋δ）値が1.2より小さい合金は放電容量が
小さく3.7より大きい合金は充電容量が小さい。これら
の理由はZrの含有量α、およびＶの含有量βは、特に充
電電気量に関係し、ZrおよびＶが多い程、充電電気量は
大きいが、安定な水素化物を形成するため放電効率が小
さく，放電電気量が少なくなる。また、Niの含有量γは
特に充放電サイクル特性（耐久性）に関係し、Niが多い
程、長寿命だが、充電電気量が少なくなる傾向がある。
そしてＭ元素の含有量δは特に充放電サイクル特性と放
電電位に関係し、Ｍが多い程、これらの特性は向上する
が、充電電気量が減少する。また実用的観点から放電容
量を評価すれば、250mAh/gは必要である。以上の点、お
よび合金相の均質性，安定性から、一般組成式ZrαＶβ
NiγＭδ（ただし、α，β，γ，δ，はそれぞれZr,V,N
i,M元素の原子比で、α＝0.5〜1.5、，β＝0.01〜1.2、
γ＝0.4〜2.5、δ＝0.01〜1.8、かつβ＋γ＋δ＝1.2〜
3.7で、M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,Co,Pd,C
u,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Thから選
んだ１種以上の元素）で表わされ、ラーバス（Laves）
相のC15（MgCu2）型結晶構造を有する合金相が、実用的
な観点からアルカリ蓄電池の負極材として優れている。
また、特に好適な組成範囲は、表からもわかるようにβ
＝0.2〜0.7、δ＝0.2〜0.8である。この範囲にある本発
明電極は放電電気量（10サイクル目）が280mAh/g以上を
示し、特に高容量で、かつ長寿命であり、しかも経済的
にも優れている。
吸蔵合金を主構成要素とするアルカリ蓄電池負極は、大
きい放電容量を有し、サイクル寿命特性（耐久性）、初
期放電立上り特性も優れていることがわかる。また、大
電流での急速な充・放電特性も良好であった。一方、原
子比βが0.01より小さいか、または、1.2より大きい合
金は放電容量が小さく、また原子比δが0.01より小さい
か、または、1.8より大きい合金も放電容量が小さい。
また、原子比αこが0.5より小さい合金は充電容量が不
充分で、1.5より大きい合金は放電容量が小さい。更に
原子比γが0.4より小さい合金は耐久性の点で問題があ
り、また2.5より大きい合金は充電容量が小さい。そし
て（β＋γ＋δ）値が1.2より小さい合金は放電容量が
小さく3.7より大きい合金は充電容量が小さい。これら
の理由はZrの含有量α、およびＶの含有量βは、特に充
電電気量に関係し、ZrおよびＶが多い程、充電電気量は
大きいが、安定な水素化物を形成するため放電効率が小
さく，放電電気量が少なくなる。また、Niの含有量γは
特に充放電サイクル特性（耐久性）に関係し、Niが多い
程、長寿命だが、充電電気量が少なくなる傾向がある。
そしてＭ元素の含有量δは特に充放電サイクル特性と放
電電位に関係し、Ｍが多い程、これらの特性は向上する
が、充電電気量が減少する。また実用的観点から放電容
量を評価すれば、250mAh/gは必要である。以上の点、お
よび合金相の均質性，安定性から、一般組成式ZrαＶβ
NiγＭδ（ただし、α，β，γ，δ，はそれぞれZr,V,N
i,M元素の原子比で、α＝0.5〜1.5、，β＝0.01〜1.2、
γ＝0.4〜2.5、δ＝0.01〜1.8、かつβ＋γ＋δ＝1.2〜
3.7で、M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,Co,Pd,C
u,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Thから選
んだ１種以上の元素）で表わされ、ラーバス（Laves）
相のC15（MgCu2）型結晶構造を有する合金相が、実用的
な観点からアルカリ蓄電池の負極材として優れている。
また、特に好適な組成範囲は、表からもわかるようにβ
＝0.2〜0.7、δ＝0.2〜0.8である。この範囲にある本発
明電極は放電電気量（10サイクル目）が280mAh/g以上を
示し、特に高容量で、かつ長寿命であり、しかも経済的
にも優れている。
また、図のサイクル寿命特性からわかるように、従来
からあるTi2Ni,LaNi5は劣化が著しいのに対し、本発明
の水素吸蔵電極は、放電容量の大きさにかかわらずサイ
クル寿命特性が良好であることから実用的であることが
わかる。
からあるTi2Ni,LaNi5は劣化が著しいのに対し、本発明
の水素吸蔵電極は、放電容量の大きさにかかわらずサイ
クル寿命特性が良好であることから実用的であることが
わかる。
これは優れた電気化学的触媒性能や耐酸化性能に起因
している。
している。
なお本発明は表中に示すもの以外に種々の組成の合金
が存在する。この場合、当然、主たる合金相が、一般組
成式ZrαＶβNiγＭδ（ただし、α，β，γ，δは、そ
れぞれZr,V,Ni,M元素の原子比で、α＝0.5〜1.5,β＝0.
01〜1.2、γ＝0.4〜2.5、δ＝0.01〜1.8、β＋γ＋δ＝
1.2〜3.7、M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,Co,P
d,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Thから
選んだ１種以上の元素）で表わされ、ラーバス（Lave
s）相のC15（MgCu2）型結晶構造を有する相を含む水素
の吸蔵・放出用材料である。以上のことから、本発明の
合金を使用したアルカリ蓄電池用水素吸蔵電極は、前記
従来のものに比べ、高容量であり、初期放電容量特性が
優れ、また長寿命であることがわかる。さらに本発明の
電極はアルカリ蓄電池の電極以外にも燃料電池の水素
極、電気分解用の電極，キャパシタなどに応用すること
もできる。
が存在する。この場合、当然、主たる合金相が、一般組
成式ZrαＶβNiγＭδ（ただし、α，β，γ，δは、そ
れぞれZr,V,Ni,M元素の原子比で、α＝0.5〜1.5,β＝0.
01〜1.2、γ＝0.4〜2.5、δ＝0.01〜1.8、β＋γ＋δ＝
1.2〜3.7、M:Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,Co,P
d,Cu,Ag,Au,Zn,Cd,Al,In,Sn,Bi,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Thから
選んだ１種以上の元素）で表わされ、ラーバス（Lave
s）相のC15（MgCu2）型結晶構造を有する相を含む水素
の吸蔵・放出用材料である。以上のことから、本発明の
合金を使用したアルカリ蓄電池用水素吸蔵電極は、前記
従来のものに比べ、高容量であり、初期放電容量特性が
優れ、また長寿命であることがわかる。さらに本発明の
電極はアルカリ蓄電池の電極以外にも燃料電池の水素
極、電気分解用の電極，キャパシタなどに応用すること
もできる。
発明の効果 本発明の水素吸蔵電極は、高容量化が可能であり、初
期充放電特性が良好で、かつ反応の可逆性に優れ、長寿
命化に大きな効果を有している。また、原材料が比較的
低価格であり、電極製造技術においても、従来技術で充
分対応できるため、産業的価値が大きい。
期充放電特性が良好で、かつ反応の可逆性に優れ、長寿
命化に大きな効果を有している。また、原材料が比較的
低価格であり、電極製造技術においても、従来技術で充
分対応できるため、産業的価値が大きい。
図は本発明の実施例の水素吸蔵電極および比較電極のサ
イクル寿命特性図である。
イクル寿命特性図である。
Claims (4)
- 【請求項１】少なくとも、一般組成式ZrαＶβNiγＭδ
（ただし、α，β，γ，δは、それぞれZr,V,Ni,M元素
の原子比で、α＝0.5〜1.5、β＝0.01〜1.2、γ＝0.4〜
2.5、δ＝0.01〜1.8で、かつβ＋γ＋δ＝1.2〜3.7、M:
Mg,Ca,Y,Hf,Nb,Ta,Cr,Mo,Ti,W,Mn,Fe,Co,Pd,Cu,Ag,Au,Z
n,Cd,Al,In,Sn,Bi,La,Ce,Mm,Pr,Nd,Thから選んだ１種以
上の元素）で表され、その結晶構造がラーバス（Lave
s）相のC15（MgCu2）型を有する合金相を一種以上含有
する水素の吸蔵・放出用材料を備えた水素吸蔵電極。 - 【請求項２】実質的にβ＝0.2〜0.7である特許請求の範
囲第１項記載の水素吸蔵電極。 - 【請求項３】実質的にδ＝0.2〜0.8である特許請求の範
囲第１項記載の水素吸蔵電極。 - 【請求項４】実質的にＭがMnである特許請求の範囲第１
項記載の水素吸蔵電極。
Priority Applications (12)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62216898A JPH0821379B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | 水素吸蔵電極 |
| KR1019880005646A KR920010422B1 (ko) | 1987-05-15 | 1988-05-14 | 수소흡수저장전극 및 그 제조법 |
| EP92109665A EP0522297B1 (en) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Hydrogen storage electrode |
| DE88107839T DE3881762T2 (de) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Wasserstoffspeichernde Elektroden. |
| US07/194,568 US4946646A (en) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Alloy for hydrogen storage electrodes |
| EP92109664A EP0504950B1 (en) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Hydrogen storage electrode |
| DE3855987T DE3855987T2 (de) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Wasserstoffspeichernde Elektrode |
| EP92109663A EP0504949B1 (en) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Hydrogen storage electrode |
| DE3855001T DE3855001T2 (de) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Wasserstoffspeichernde Elektrode |
| EP19920109661 EP0503686A3 (en) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Method for making a hydrogen storage electrode |
| DE3855988T DE3855988T2 (de) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Wasserstoffspeichernde Elektrode |
| EP88107839A EP0293660B1 (en) | 1987-05-15 | 1988-05-16 | Hydrogen storage electrodes |
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| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62216898A JPH0821379B2 (ja) | 1987-08-31 | 1987-08-31 | 水素吸蔵電極 |
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| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
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| JPH0821379B2 true JPH0821379B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=16695642
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62216898A Expired - Lifetime JPH0821379B2 (ja) | 1987-05-15 | 1987-08-31 | 水素吸蔵電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821379B2 (ja) |
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| JP2537084B2 (ja) * | 1989-02-21 | 1996-09-25 | 古河電池株式会社 | 水素吸蔵合金電極 |
| JPH04176833A (ja) * | 1990-11-09 | 1992-06-24 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 水素吸蔵合金電極 |
| JP2579072B2 (ja) * | 1991-03-29 | 1997-02-05 | 松下電器産業株式会社 | 水素吸蔵合金電極 |
| US5468309A (en) * | 1992-09-14 | 1995-11-21 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy electrodes |
| US5480740A (en) * | 1993-02-22 | 1996-01-02 | Matushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy and electrode therefrom |
| US5532076A (en) * | 1993-04-20 | 1996-07-02 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy and electrode therefrom |
| US5800639A (en) * | 1995-10-10 | 1998-09-01 | Mobius Green Energy, Inc. | Hydrogen storage electrode composed of alloy with dendrite-free laves phase structure |
| KR100477728B1 (ko) * | 1997-09-09 | 2005-05-16 | 삼성에스디아이 주식회사 | 니켈수소전지의수소저장합금 |
| US6447942B1 (en) * | 2000-03-13 | 2002-09-10 | Energy Conversion Devices, Inc. | Alkaline fuel cell |
| JP7251864B2 (ja) * | 2020-04-10 | 2023-04-04 | 日本重化学工業株式会社 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60241652A (ja) * | 1984-05-16 | 1985-11-30 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 金属水素化物を用いた電気化学用電極 |
-
1987
- 1987-08-31 JP JP62216898A patent/JPH0821379B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6460961A (en) | 1989-03-08 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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