JPH1012228A - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents
水素吸蔵合金電極Info
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- JPH1012228A JPH1012228A JP8241299A JP24129996A JPH1012228A JP H1012228 A JPH1012228 A JP H1012228A JP 8241299 A JP8241299 A JP 8241299A JP 24129996 A JP24129996 A JP 24129996A JP H1012228 A JPH1012228 A JP H1012228A
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- hydrogen storage
- storage alloy
- electrode
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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
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
共に、製造適性にも優れた水素吸蔵合金電極を提供する
こと。 【解決手段】 導電性金属支持体表面上に、電気化学的
に水素を吸蔵・放出する水素吸蔵合金粉末と少量のバイ
ンダーからなる水素吸蔵合金層を設けてなる水素吸蔵合
金電極であって、前記水素吸蔵合金層の表面に、非晶質
の、パーフルオロブテニルビニルエーテルの重合体、パ
ーフルオロアリルビニルエーテルの重合体、及び、テト
ラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,2−ジメチル
−1,3−ジオキソールとの共重合体から成る群の中か
ら選択される少なくとも1種のフッ素系ポリマーを溶解
させて成る撥水剤が、塗布されてなることを特徴とする
水素吸蔵合金電極。
Description
極として使用される、水素を可逆的に吸蔵及び放出する
ことができる水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵合金電極に
関し、特に電池内圧の抑制に適した水素吸蔵合金電極に
関する。
ッケル−カドミウム電池及び鉛電池が使用されている。
しかしながら、近年、蓄電池の用途の拡大に伴い、より
軽量且つ高容量でエネルギー密度の高い蓄電池の開発が
切望されている。そこで、最近においては、水素吸蔵合
金の水素の吸蔵及び放出能を利用した水素吸蔵合金を負
極とし、水素化ニッケルを正極とする金属−水素アルカ
リ電池が注目を集めている。
電の際に、水素吸蔵合金電極がアルカリ中の水を電気分
解し、発生した水素ガスを吸蔵する。一方、放電の際に
は、水素ガスを放出するとともにこれを酸化して水に戻
す。しかしながら、急速充電するために過充電すると、
正極から酸素ガスが発生するとともに、負極からも水素
ガスが発生するので電池内圧が上昇する。
より大きくし、充電時に酸素ガスを優先的に発生させ、
この酸素ガスを負極で発生した水素ガスと負極面で反応
させて水とすることにより、電池内圧の上昇を抑制する
ことが提案された。しかしながら、負極の容量を大きく
すると、過充電時の電池内圧の上昇を抑制することはで
きるものの、電池内に占める正極の体積を相対的に小さ
くする必要があるため、結果として電池容量が減少する
という欠点があった。
素系の撥水剤を被覆することにより、極板の表面に、気
体、液体及び固体の三相界面を形成させ、水素ガスの吸
蔵性を改善することが提案されているが(特開平2−2
50260号公報、及び特開平2−291665号公
報)、この場合には、ポリ4フッ化エチレンまたは4フ
ッ化エチレンと6フッ化プロピレンとの共重合体樹脂等
の、溶媒に溶けない樹脂を使用し、ディスパージョンと
して扱うため、塗着及び乾燥工程に手間がかかるという
欠点があった。
は、溶媒に可溶な非晶質のフッ素系樹脂を用いて、簡便
に、気体、液体及び固体の三相界面を形成させることに
ついて検討したところ、特殊なフッ素系撥水剤を用いた
場合には、極めて良好な結果を得ることができることを
見いだし、本発明に到達した。従って本発明の目的は、
アルカリ蓄電池の電池内圧の抑制に優れると共に、製造
適性にも優れた水素吸蔵合金電極を提供することにあ
る。
導電性金属支持体表面上に、電気化学的に水素を吸蔵・
放出する水素吸蔵合金粉末と少量のバインダーからなる
水素吸蔵合金層を設けてなる水素吸蔵合金電極であっ
て、前記水素吸蔵合金層の表面に、非晶質の、パーフル
オロブテニルビニルエーテルの重合体、パーフルオロア
リルビニルエーテルの重合体、及び、テトラフルオロエ
チレンとパーフルオロ−2,2−ジメチル−1,3−ジ
オキソールとの共重合体から成る群の中から選択される
少なくとも1種のフッ素系ポリマーを溶解させて成る撥
水剤が、塗布されてなることを特徴とする水素吸蔵合金
電極によって達成された。
ンチングメタル、発泡ニッケル等の公知の材料の中から
適宜選択することができる。本発明で使用する水素吸蔵
合金は特に限定されるものではなく、水素吸蔵合金電極
に従来から使用されている、公知の水素吸蔵合金の中か
ら適宜選択して使用することができるが、安価である上
量産に適しているという観点から、ミッシュメタル(M
m)を主原料とするものを使用することが好ましい。
Ni5 系合金におけるLaの一部を、Ce、Pr、Nd
その他の希土類元素によって置換した希土類元素の混合
物であり、例えばCe50重量%、La30重量%、N
d15重量%、及びその他の希土類元素5重量%からな
る。
ニルエーテルの重合体は下記化1で表され、パーフルオ
ロアリルビニルエーテルの重合体は下記化2で表され、
テトラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,2−ジメ
チル−1,3−ジオキソールとの共重合体は、下記化3
で表される。本発明においては、水素吸蔵合金と上記の
フッ素系ポリマーとの接着性の観点から、特に、上記フ
ッ素系ポリマーとして、アミノ基、水酸基、カルボニル
基、カルボキシル基、エステル等の極性基、好ましく
は、カルボキシル基及び/又はエステル結合を有するも
のを使用することが好ましい。
公知の如く、固形分で0.3〜5重量%となるようにポ
リビニルアルコール等の公知のバインダーの水溶液を添
加して混練し、得られたペーストを導電性支持体表面に
塗布・乾燥した後加圧して設けるか、前記ペーストを用
いて予め作製したシートを、導電性金属支持体表面に圧
着して設ける。
mmであることが好ましい。本発明における撥水剤の塗
布量は、導電性支持体の全表面に対し、0.001〜5
mg/cm2 の範囲とすることが好ましく、特に、0.
01〜1.0mg/cm2 の範囲とすることが好まし
い。0.001mg/cm2 より少ない場合には撥水剤
の効果が少く、逆に、5.0mg/cm2 より多い場合
には、電極内における水素の拡散が悪くなる。
トラヒドロフランやパーフルオロトリブチルアミン等の
有機溶剤に溶解した後、必要に応じて希釈し、公知の方
法によって塗布すれば良いが、特に、スプレーによっ
て、撥水剤が点在するように塗布することが好ましい。
電性金属支持体表面に、公知の方法によって、水素吸蔵
合金粉末と少量のバインダーからなる水素吸蔵合金層を
設けた後、該水素吸蔵合金層表面に、スプレー等によ
り、パーフルオロブテニルビニルエーテル重合体の溶
液、パーフルオロアリルビニルエーテル重合体の溶液、
及び/又は、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ−
2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールとの共重合体
溶液を塗布・乾燥することによって得ることができる。
時、特に急速充電時においても電池内圧の上昇が少く、
長期にわたり安定なガス吸収特性を示すので、これを用
いることによって、高容量で急速充電が可能な電池が得
られる。また、撥水剤は、溶液塗布なので、製造は極め
て容易である。
が、本発明はこれによって限定されるものではない。 実施例1.Mm1.0に対してNi、Co、Mn及びA
lが原子比で各々3.75:0.75:0.20:0.
30の原子比となるように各々の金属を坪量し、高周波
溶解炉を用いて合金を作製し、熱処理を行った後冷却
し、得られた合金を機械的に粉砕して水素吸蔵合金粉末
を得た。
%のポリビニルアルコールの水溶液を用いてペースト状
にし、このペーストを多孔度94〜96%の発泡ニッケ
ル多孔体内へ均一に充填し、乾燥した後加圧形成して負
極板とした。この極板の表面に、スプレーを用いて、種
々の量の撥水剤(パーフルオロブテニルビニルエーテル
重合体)を塗布し、表1に示すa〜hの水素吸蔵合金電
極を作製した。また比較のため撥水剤を塗布しない電極
iも作製した。
ーテル重合体は、下記のようにして製造された。ジャー
ナル・オブ・オーガニックケミストリー、第34巻、1
841頁(1969)に記載された、製法に準じて作製
したパーフルオロブテニルビニルエーテル 10gと、
ビスパーフルオロブチリルパーオキサイド 0.020
gをステンレス製の振盪管に入れた後、この管を閉じて
約−50℃に冷却した。
操作を3回繰返し、室温にてこの管を約3日間振盪し
た。その後アセトンを挿入し、沈澱物をアセトンにて2
回洗浄した後、100℃で加熱真空乾燥して固形の重合
体を得た。NMR分析により、パーフルオロブテニルビ
ニルエーテルが含まれる重合体であることが確認され
た。また、この重合体のガラス転移温度は107℃であ
った。
の焼結式ニッケル正極、セパレータとしてポリアミド不
織布、電解液に6Nの水酸化カリウム水溶液を使用し
て、公称容量2,000mAhのサブCサイズの密閉電
池A〜Iを構成し、充電中の電池内圧を測定した。
Cで公称容量の150%、20〜40サイクルは0.5
Cで150%、40サイクル目以降は1.0Cで150
%行った。また、放電はすべて0.2Cで放電電圧の
1.0Vまで行った。この時の電池内圧を測定し、2
0、40、60サイクル目の各サイクルにおける最高内
圧の結果を表2に示した。
した電池A〜Hは、塗布しなかったIに比べ、電池内圧
が低くなりガス吸収特性が向上したことがわかる。また
表2の結果から、塗布量は0.01〜1.0mg/cm
2 の範囲が最適と考えられる。少ない場合には撥水性効
果が少く、多い場合には電極内へのガスの拡散が悪くな
るものと思われる。また5mg/cm2 以上塗布した場
合を走査型電子顕微鏡で観察すると、撥水剤が膜になっ
ていることがわかった。それに比べ5mg/cm2 以下
の塗布量では撥水剤が点在しており、ガス拡散を良好に
するためには、撥水剤が点在することが必要であること
が判明した。
ロブテニルビニル重合体の代わりに、下記のようにして
合成したテトラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,
2−ジメチル−1,3−ジオキソールの共重合体を使用
した他は、実施例1と全く同様にして、表3に示すj−
qの水素吸蔵合金電極を作製した。
2,2−ジメチル−1,3−オキソール共重合体の合
成;ステンレス製容器に250gの1,1,2−トリク
ロロ−1,2,2−トリフロオロエタンを入れ、次いで
15gの米国特許第3978030号記載のパーフルオ
ロ−2,2−ジメチル−1,3−ジオキソールと0.0
11gのパーフルオロプロピオニルパーオキサイドを入
れて溶解させた後、約−50℃に冷却した。次いで系内
の空気を脱気し、さらに3.66gのテトラフルオロエ
チレンを加えた後、約55℃に加熱して約4時間攪拌し
続けた。
−トリクロロ−1,2,2−トリフルオロエタンを蒸留
除去し、残った重合体を真空乾燥して固形物を得た。N
MR分析により、41.5モル%のテトラフルオロエチ
レンと58.5モル%のパーフルオロ−2,2−ジメチ
ル−1,3−ジオキソールが含まれる共重合体であるこ
とが確認された。また、この重合体のガラス転移温度は
118℃であった。
合金電極の性能を評価した。結果は表4に示した通りで
ある。
わりに、極性基を有するパーフルオロブテニルビニルエ
ーテルであるサイトップCTXAタイプ(旭硝子株式会
社製の商品名)をパーフルオロ−2−ブチルテトラヒド
ロフランに溶解した撥水剤を使用した他は、実施例1と
全く同様にして、表5に示す如く、(a)p〜(h)p
の水素吸蔵合金電極を作製した。
し、実施例1と同様にして、公称容量2,000mAh
のサブCサイズの密閉電池Ap〜Hpを構成し、充電中
の電池内圧を測定した。充電条件及び放電条件も実施例
1と同様にしたときの電池内圧を測定し、20、40、
60サイクル目の各サイクルにおける最高内圧の結果を
表6に示した。
〜Hpは、塗布しなかった電池Iに比べ、電池内圧が低
くなりガス吸収特性が向上したことがわかる。
有するパーフルオロブテニルビニル重合体の代わりに、
パーフルオロアリルビニルエーテルの共重合体で極性基
を有するものを使用した他は、実施例3と全く同様にし
て、表7に示す(j)p〜(q)pの水素吸蔵合金電極
を作製した。
pを作製し、(j)p〜(q)pの水素吸蔵合金電極を
評価した結果は表8に示した通りである。
するパーフルオロブテニルビニルエーテル重合体の代わ
りに、テトラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,2
−ジメチル−1,3−ジオキソールの共重合体であって
極性基を有するものを使用した他は、実施例3と全く同
様にして表9に示す(r)p〜(y)pの水素吸蔵合金
電極を作製した。
pを作製し、(r)p〜(y)pの水素吸蔵合金電極を
評価した。結果は表10に示した通りである。
Claims (3)
- 【請求項1】導電性金属支持体表面上に、電気化学的に
水素を吸蔵・放出する水素吸蔵合金粉末と少量のバイン
ダーからなる水素吸蔵合金層を設けてなる水素吸蔵合金
電極であって、前記水素吸蔵合金層の表面に、非晶質
の、パーフルオロブテニルビニルエーテルの重合体、パ
ーフルオロアリルビニルエーテルの重合体、及び、テト
ラフルオロエチレンとパーフルオロ−2,2−ジメチル
−1,3−ジオキソールとの共重合体から成る群の中か
ら選択される少なくとも1種のフッ素系ポリマーを溶解
させて成る撥水剤が、塗布されてなることを特徴とする
水素吸蔵合金電極。 - 【請求項2】フッ素系ポリマーが極性基を有する重合体
及び/又は共重合体である請求項1に記載された水素吸
蔵合金電極。 - 【請求項3】フッ素系ポリマーが、電極表面上に、0.
001mg/cm2〜5mg/cm2 点在する、請求項
1又は2に記載された水素吸蔵合金電極。
Priority Applications (4)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8241299A JPH1012228A (ja) | 1996-04-26 | 1996-08-23 | 水素吸蔵合金電極 |
US08/916,364 US5965294A (en) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Hydrogen absorbing alloy electrode |
DE69701342T DE69701342T2 (de) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Elektrode aus Wasserstoffspeicherlegierung |
EP97306460A EP0825660B1 (en) | 1996-08-23 | 1997-08-22 | Hydrogen absorbing alloy electrode |
Applications Claiming Priority (3)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP8-131172 | 1996-04-26 | ||
JP13117296 | 1996-04-26 | ||
JP8241299A JPH1012228A (ja) | 1996-04-26 | 1996-08-23 | 水素吸蔵合金電極 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH1012228A true JPH1012228A (ja) | 1998-01-16 |
Family
ID=26466084
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP8241299A Pending JPH1012228A (ja) | 1996-04-26 | 1996-08-23 | 水素吸蔵合金電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPH1012228A (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011129463A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ二次電池用カドミウム負極 |
JP2011204520A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Daikin Industries Ltd | 水素吸蔵合金電極およびニッケル水素電池 |
-
1996
- 1996-08-23 JP JP8241299A patent/JPH1012228A/ja active Pending
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2011129463A (ja) * | 2009-12-21 | 2011-06-30 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ二次電池用カドミウム負極 |
JP2011204520A (ja) * | 2010-03-26 | 2011-10-13 | Daikin Industries Ltd | 水素吸蔵合金電極およびニッケル水素電池 |
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