JPS59114767A - 水素電極の製造方法 - Google Patents
水素電極の製造方法Info
- Publication number
- JPS59114767A JPS59114767A JP57222858A JP22285882A JPS59114767A JP S59114767 A JPS59114767 A JP S59114767A JP 57222858 A JP57222858 A JP 57222858A JP 22285882 A JP22285882 A JP 22285882A JP S59114767 A JPS59114767 A JP S59114767A
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- JP
- Japan
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- hydrogen
- electrode
- metal powder
- catalyst
- sheet
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- Pending
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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
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Hybrid Cells (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】
〔発明の技術分野〕
本発明は、金属酸化物を正極とし、水素を負極活物質と
する充放電可能な金属酸化物・水素電池゛（混成電池の
−ｍ）のうち、水素電極の製造方法に関する。
する充放電可能な金属酸化物・水素電池゛（混成電池の
−ｍ）のうち、水素電極の製造方法に関する。
金属酸化物・水素電池は寿命が長く、基本的には軽量な
ため一部特殊用途ではあるが従来のニッケル・カドミウ
ム（Ｎ ｉＯｏ：Ｆｌ−Ｃｄ） ％池にかわる蓄電池と
して使用されはじめている。負極活物質である水素は充
電時に電解液を構成する水の分解によって得られるが、
通常充電完了時にはかな夛の高圧（〜５０ ｋｇ／ ｃ
ｍ” ）になり、このためこの電池には種々の制約があ
った。
ため一部特殊用途ではあるが従来のニッケル・カドミウ
ム（Ｎ ｉＯｏ：Ｆｌ−Ｃｄ） ％池にかわる蓄電池と
して使用されはじめている。負極活物質である水素は充
電時に電解液を構成する水の分解によって得られるが、
通常充電完了時にはかな夛の高圧（〜５０ ｋｇ／ ｃ
ｍ” ）になり、このためこの電池には種々の制約があ
った。
これらの制約を克服するために、最近では水素吸蔵金属
がこの電池に使用されるようになってきた。すなわち、
電池内に、まだは電池からパイプラインで結ばれた容器
内にこの水素吸蔵金属を置き、充電時に発生する水素を
吸収し、放一時には逆にこれから水素を供給しようとす
るものである。
がこの電池に使用されるようになってきた。すなわち、
電池内に、まだは電池からパイプラインで結ばれた容器
内にこの水素吸蔵金属を置き、充電時に発生する水素を
吸収し、放一時には逆にこれから水素を供給しようとす
るものである。
この方法によって電池内の圧力は低くかつはぼ一定の値
、例えば１〜１５ ｋ１９／ｃｍ” （使用する水素吸
蔵金属の種類や操作条件に依存する）程度に保つことが
可能となり、この電池本来の特性がしだいにとシだせる
ようになシつつある。
、例えば１〜１５ ｋ１９／ｃｍ” （使用する水素吸
蔵金属の種類や操作条件に依存する）程度に保つことが
可能となり、この電池本来の特性がしだいにとシだせる
ようになシつつある。
上記の方法は、しかしながらスペース的な問題があるた
め、水素吸蔵金属を直接水素電極として使用し、電池反
応と水素吸蔵の二つの機能を行なわせる試みがなされて
いる。この方法は水素吸蔵金属を主成分とする電極体を
構成し、これに触媒を付与したものを電極とするもので
ある。従来、この電極体の構成方法および触媒付与の方
法がいくつか試みられているが、できあがったものは水
素を十分吸蔵し゛ないとか、あるいは大きな電流で充゛
″電・ないし放電が出来ないなど、必ずしも満足のゆく
ものではなかった。
め、水素吸蔵金属を直接水素電極として使用し、電池反
応と水素吸蔵の二つの機能を行なわせる試みがなされて
いる。この方法は水素吸蔵金属を主成分とする電極体を
構成し、これに触媒を付与したものを電極とするもので
ある。従来、この電極体の構成方法および触媒付与の方
法がいくつか試みられているが、できあがったものは水
素を十分吸蔵し゛ないとか、あるいは大きな電流で充゛
″電・ないし放電が出来ないなど、必ずしも満足のゆく
ものではなかった。
本発明は上述した、水素吸蔵金属を主成分とする水素電
極において、充電時に水素圧の上昇もなく、過電圧が小
さい優れた特性を有する水素電極の製造方法を提供する
ことを目的とする。
極において、充電時に水素圧の上昇もなく、過電圧が小
さい優れた特性を有する水素電極の製造方法を提供する
ことを目的とする。
本発明の特徴は電極への触媒の付与方法にある。
すなわち、電極は水素吸蔵金属を主成分とするものであ
り、これを形成する際に、ニッケル金属粉末粒子の表面
に力虫媒を直接析出させたものを水素吸蔵金属の粉末に
加え、これを結着剤とともに混練、シート状に形成し、
これを集−一体の両側から着接一体化して電極体とする
ことを特徴とする水素電極の製造方法である。
り、これを形成する際に、ニッケル金属粉末粒子の表面
に力虫媒を直接析出させたものを水素吸蔵金属の粉末に
加え、これを結着剤とともに混練、シート状に形成し、
これを集−一体の両側から着接一体化して電極体とする
ことを特徴とする水素電極の製造方法である。
本発明に使用される水素吸蔵金属は、ＬａＮｉ５ やミ
ツシュメタル系合金、Ｔｉ−Ｎｉ系合金金Ｔｉ−Ｆｅ系
合金。
ツシュメタル系合金、Ｔｉ−Ｎｉ系合金金Ｔｉ−Ｆｅ系
合金。
Ｔｉ−Ｍｎ系合金等、常温で１〜１５ ｋｇ／ ｃｍ”
程度の平衡圧を有するものならばどれでもよい。これら
の金属をあらかじめ粉砕するか、あるいは活性化させて
おき、２００μｍ程度以下の粒度にして使用する０次に
触媒担体としてのニッケル金属粉末は１００μｍ以下の
粒度が望ましい。この粒子の表面に白金などの触媒を直
接析出させる量はニッケル金属粉末１にあたり１０ ｇ
以上である事が望ましい。
程度の平衡圧を有するものならばどれでもよい。これら
の金属をあらかじめ粉砕するか、あるいは活性化させて
おき、２００μｍ程度以下の粒度にして使用する０次に
触媒担体としてのニッケル金属粉末は１００μｍ以下の
粒度が望ましい。この粒子の表面に白金などの触媒を直
接析出させる量はニッケル金属粉末１にあたり１０ ｇ
以上である事が望ましい。
触媒付与の方法は、電気分解法、電気化学的交換法、吹
きつけ法等、ニッケル粒子の表面に均一に直接析出させ
得るものであればよい。触媒としては、白金黒、パラジ
ウム黒またはそれらの混合体、あるいはラネーニッケル
、銀等があげられる。
きつけ法等、ニッケル粒子の表面に均一に直接析出させ
得るものであればよい。触媒としては、白金黒、パラジ
ウム黒またはそれらの混合体、あるいはラネーニッケル
、銀等があげられる。
この触媒を付与し７たニッケル粉末と水素吸蔵金属の混
合比は、水素電極にどの程度の電気容量を保持させるか
により異なるが、概略、重量比で、する事が望ましい。
合比は、水素電極にどの程度の電気容量を保持させるか
により異なるが、概略、重量比で、する事が望ましい。
これに対して、触媒量は、水素吸蔵金属１にあたり１０
から１０ ９の範囲が望ましい。これ以下だと触媒添
加の効果が小さくなシ、またこれ以上だと、触媒上での
み水素の充放電反応がお゛こってしまい、水素吸蔵金属
は水素゛を吸蔵しなくなる場合がある為である。
から１０ ９の範囲が望ましい。これ以下だと触媒添
加の効果が小さくなシ、またこれ以上だと、触媒上での
み水素の充放電反応がお゛こってしまい、水素吸蔵金属
は水素゛を吸蔵しなくなる場合がある為である。
上記混合物を混練してシート化する際、結着剤としては
耐アルカリ性があるものならばどれでもよく、例えばポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化炭素（
（ＣＦｘ） ｎ ） 、ポリエチレン、ポリにルアルコ
ール、ポリスチレン等が使用できる。
耐アルカリ性があるものならばどれでもよく、例えばポ
リテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、フッ化炭素（
（ＣＦｘ） ｎ ） 、ポリエチレン、ポリにルアルコ
ール、ポリスチレン等が使用できる。
上記材料を混合し、て、混線し７てシート状物質に形成
する際、結着剤の割合は、使用する水素吸蔵金属の種類
゛９粒度、吸蔵させるべき水素量、ζらに実際に水素電
極として使用する場合の操作条件により変化すべきもの
であるので一義的には決められない。しかし基本的には
水素吸蔵金属粒子を脱落することなく結着し、かつ水素
吸蔵の機能をそこなわせない量としては、重量バニセン
トとして１〜５０％の範囲が好ましい。
する際、結着剤の割合は、使用する水素吸蔵金属の種類
゛９粒度、吸蔵させるべき水素量、ζらに実際に水素電
極として使用する場合の操作条件により変化すべきもの
であるので一義的には決められない。しかし基本的には
水素吸蔵金属粒子を脱落することなく結着し、かつ水素
吸蔵の機能をそこなわせない量としては、重量バニセン
トとして１〜５０％の範囲が好ましい。
上述のようｈｍ造方法によシ、使用する水素吸蔵金属の
種類に無関係に、極めて優れた充放電特性を有する水素
電極が得らパる。特に充電および放電の過電圧を小さく
できて、とれにより、十分大きな電流で充放電が出来る
ようになる。また充電における水素吸蔵の速度も速くな
り、吸蔵した水素−は放電で十分放出される。また、触
媒を直接ニッケル金属粉末上に形成ぢせるため、伺漸が
強固であり、さらにこれを水素吸蔵金属粉末と混合する
ので、その分散が均一であり、水素吸蔵金属をムダなく
１両らかせることか出来る。
種類に無関係に、極めて優れた充放電特性を有する水素
電極が得らパる。特に充電および放電の過電圧を小さく
できて、とれにより、十分大きな電流で充放電が出来る
ようになる。また充電における水素吸蔵の速度も速くな
り、吸蔵した水素−は放電で十分放出される。また、触
媒を直接ニッケル金属粉末上に形成ぢせるため、伺漸が
強固であり、さらにこれを水素吸蔵金属粉末と混合する
ので、その分散が均一であり、水素吸蔵金属をムダなく
１両らかせることか出来る。
また本発明の相加的な効果として、ニッケル粉末が・山
、極中に均一に分散しているため、電極全体の電気導伝
性も向上し、このことも光電および放電特性の向上をも
たらしている。
、極中に均一に分散しているため、電極全体の電気導伝
性も向上し、このことも光電および放電特性の向上をも
たらしている。
次に実施例により本発明を説明する。水素吸蔵金属とし
て粒度１００μｍ８度のＬａＮｉ５を例にとる。ニッケ
ル金属粉末として粒度３〜５μｍの粒 ′径範囲を
有するカーボニルニッケルを使用する。
て粒度１００μｍ８度のＬａＮｉ５を例にとる。ニッケ
ル金属粉末として粒度３〜５μｍの粒 ′径範囲を
有するカーボニルニッケルを使用する。
１０９のカーボニルニッケル粉末に、塩化白金酸溶液（
４％）５ｇを徐々に攪拌しながら加えていき、電気化学
的交換反応によってニッケル粉末粒子表面に均一に一白
金黒を析出させる。十分反応した後−１十分に水洗して
乾燥させる。これにより二金黒を析出させることができ
る。このニッケル粉にポリテトラフルオロエチレン（Ｆ
ＴＦＢ’） （７） 分散液（ＰＴＦＥ＋の粒径２〜３
μｍ、（ｉＪ度６０％、比重１．５）１２ｃｃと水１
０ ｃｃを加え、混練してシート状（厚さ０．６ ｍｍ
）に形成する。乾燥後、このシートをニッケルメツシ
ュ等の集電体の両側から着接加圧し、出来上シの厚みを
Ｑ、 Ｆ３ ｍｍにする。これを適当な形状に切断して
一極体とする。乾燥時の８．９％である。
４％）５ｇを徐々に攪拌しながら加えていき、電気化学
的交換反応によってニッケル粉末粒子表面に均一に一白
金黒を析出させる。十分反応した後−１十分に水洗して
乾燥させる。これにより二金黒を析出させることができ
る。このニッケル粉にポリテトラフルオロエチレン（Ｆ
ＴＦＢ’） （７） 分散液（ＰＴＦＥ＋の粒径２〜３
μｍ、（ｉＪ度６０％、比重１．５）１２ｃｃと水１
０ ｃｃを加え、混練してシート状（厚さ０．６ ｍｍ
）に形成する。乾燥後、このシートをニッケルメツシ
ュ等の集電体の両側から着接加圧し、出来上シの厚みを
Ｑ、 Ｆ３ ｍｍにする。これを適当な形状に切断して
一極体とする。乾燥時の８．９％である。
比較例として、触媒を全く析出させないニッケル粉末を
含む電極体を作成し、とれをＡとした。
含む電極体を作成し、とれをＡとした。
また、白金黒粒子４０ｍｇを用意し、これとＬａＮｉ５
およびニッケル粉末を混合して同じように一極体を作成
し、これをＢとした。これらの場合のＬａＮｉ５および
ニッケル粉末、およびＰＴＦＥの混合比は実施例と同様
にした。
およびニッケル粉末を混合して同じように一極体を作成
し、これをＢとした。これらの場合のＬａＮｉ５および
ニッケル粉末、およびＰＴＦＥの混合比は実施例と同様
にした。
これらの電極をニッケル電極正極との組合せで、Ｎ ｉ
Ｏｏ Ｈ／Ｈ２％、池を作成した。電解液は８ Ｍ
ｏ ｌ／ｌのＫＯＨ溶液を使用した。
Ｏｏ Ｈ／Ｈ２％、池を作成した。電解液は８ Ｍ
ｏ ｌ／ｌのＫＯＨ溶液を使用した。
第１図は上記の構成要素を電池に組んだものである。４
は正極であるニッケル餉、極、５はセパレータ、６は負
極である水素電極である。７および８はそれぞれ正極お
よび負極の端子であり、ステンレス製容器１とは電気的
に独立している。なお容器１は、電池構成襞素を組み込
んだ後溶接して密閉化している。なお１０は内圧を測定
するためのパイプで、１１は圧力測定器である。負極６
はセパレータ５でＵ字につつみ、その両側から正極４を
接して配置し、アクリル製のホルダー２で密着させた。
は正極であるニッケル餉、極、５はセパレータ、６は負
極である水素電極である。７および８はそれぞれ正極お
よび負極の端子であり、ステンレス製容器１とは電気的
に独立している。なお容器１は、電池構成襞素を組み込
んだ後溶接して密閉化している。なお１０は内圧を測定
するためのパイプで、１１は圧力測定器である。負極６
はセパレータ５でＵ字につつみ、その両側から正極４を
接して配置し、アクリル製のホルダー２で密着させた。
正極の容量は２．ＯＡｈ、負極はＬａＮｉ５は１．２Ａ
ｈ分のＨ２を吸収する量が充てんされている。この負極
の特性を測定するため電池容器内に参照電極としてカド
ミウム極３を導入した。９はその端子である。１２は電
解液である。なお、セパレータとしては０．３ ｍｍ厚
のボリアミド不織布を゛使用した。
ｈ分のＨ２を吸収する量が充てんされている。この負極
の特性を測定するため電池容器内に参照電極としてカド
ミウム極３を導入した。９はその端子である。１２は電
解液である。なお、セパレータとしては０．３ ｍｍ厚
のボリアミド不織布を゛使用した。
この電池を２００ｍＡで５時間充電し、これを４００ｍ
Ａで放電した場合の水素電極のカドミウム電極に対する
電位の変化分（すなわち過電圧）と空間内の水素圧力を
測定した結果を第２図に実施例・・・曲線ａ１比較例Ａ
・・・曲線Ａ１比較例Ｂ・・・曲線Ｂとして示す。なお
、充電する前の空間内の水素圧力は２．０に９７ｃｍ”
に固定した。放電の停止は正極／負極間の電圧が１■に
なったときである。
Ａで放電した場合の水素電極のカドミウム電極に対する
電位の変化分（すなわち過電圧）と空間内の水素圧力を
測定した結果を第２図に実施例・・・曲線ａ１比較例Ａ
・・・曲線Ａ１比較例Ｂ・・・曲線Ｂとして示す。なお
、充電する前の空間内の水素圧力は２．０に９７ｃｍ”
に固定した。放電の停止は正極／負極間の電圧が１■に
なったときである。
図から明らかなように、比較例Ａ、Ｂは、充電および放
電時の過電圧が太キ＜、充電時に水素圧が上昇する（す
なわち充ｉｔに対応する水素の全てを吸蔵はしていない
）のに対し本発明例では、水素圧の上昇もなく、過電圧
が小さくなっていて、はとんど充％Ｌ量と同じだけ放電
している。
電時の過電圧が太キ＜、充電時に水素圧が上昇する（す
なわち充ｉｔに対応する水素の全てを吸蔵はしていない
）のに対し本発明例では、水素圧の上昇もなく、過電圧
が小さくなっていて、はとんど充％Ｌ量と同じだけ放電
している。
以上のように本発明では優れた水素電極が得られる。ま
た、この方法は他の水素吸蔵金属による水素電極にも同
一の効果がある。
た、この方法は他の水素吸蔵金属による水素電極にも同
一の効果がある。
第１図は本発明にかかわる電池の一例を示した断面図、
第２図は電池の充放電における水素極の過電圧および電
池容器内空間の水素圧力の変化を示す曲線図。
第２図は電池の充放電における水素極の過電圧および電
池容器内空間の水素圧力の変化を示す曲線図。
Claims (1)
- 水素吸蔵金属な主成分とする水素電極において、表、′
＆に触媒を直接析出させたニッケル金属粉末を水素吸蔵
金属の粉末に加えて混合し、これを耐アルカリ性の結着
剤とともに混練してシート状に形成し、これを集電体の
両側から着接一体化して電極体とすることを特徴とする
水素電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57222858A JPS59114767A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 水素電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57222858A JPS59114767A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 水素電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59114767A true JPS59114767A (ja) | 1984-07-02 |
Family
ID=16788992
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57222858A Pending JPS59114767A (ja) | 1982-12-21 | 1982-12-21 | 水素電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59114767A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248473A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極の製造方法 |
| JPH07130381A (ja) * | 1993-11-05 | 1995-05-19 | Japan Storage Battery Co Ltd | 燃料電池 |
-
1982
- 1982-12-21 JP JP57222858A patent/JPS59114767A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248473A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極の製造方法 |
| JPH07130381A (ja) * | 1993-11-05 | 1995-05-19 | Japan Storage Battery Co Ltd | 燃料電池 |
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