JPS5937667A - 金属酸化物・水素電池 - Google Patents

金属酸化物・水素電池

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JPS5937667A
JPS5937667A JP57146902A JP14690282A JPS5937667A JP S5937667 A JPS5937667 A JP S5937667A JP 57146902 A JP57146902 A JP 57146902A JP 14690282 A JP14690282 A JP 14690282A JP S5937667 A JPS5937667 A JP S5937667A
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JP
Japan
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negative electrode
sintered body
battery
hydrogen
electrode
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Pending
Application number
JP57146902A
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English (en)
Inventor
Motoi Kanda
基 神田
Hiroichi Niki
仁木 博一
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Tokyo Shibaura Electric Co Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34Gastight accumulators
    • H01M10/345Gastight metal hydride accumulators
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Manufacturing & Machinery (AREA)
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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は、金属酸化物を正極活物質とし、水素を負極活
物質とする、いわゆる充放電可能な混成電池に関し、更
に詳しくは、大電流放電力;可能な金属酸化物・水素電
池に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
金属酸化物・水素電池には、例えば、ニッケル・水素(
N i 0OH−Hz )電池、銀・水素(AgO・H
,)電池がある。これらの電池は、大電流放電が可能で
、かつ耐用寿命が長く、また基本的には軽量であるため
、一部の特殊用途において、従来のニッケル・カドミウ
ム(NiOOH−Cd )電池に代わり、使用され始め
ている。
しかし、これらの電池にあっては、水素を活物質として
いるため、電池容器を密封構造にする必要がある。しか
も電池の放電特性を良好なものとし、かつ電池を小型化
するために、高圧水素を使用するので、容器は耐圧性(
約50kll福2)を有した堅牢な構造となっている。
このため、電池重量が増加せざるを得す、その結果、電
池の単位重量当りのパワー密度及びエネルギー密度も満
足できる程には増大していなかった。
最近、上記欠点を解消するために、負極に水素吸蔵金属
が使用されるようになってきた。即ち、水素をこの水素
吸蔵金属に吸′蔵させ、電池の放電時に該金属から水素
を放出せしめ、他方、充電時に発生する水素を該金属に
吸蔵させようとするものである。このように、水素吸蔵
金属を使用することによって、電池内の圧力をはは一定
、かつ低い値1例えば1〜15kji/cm (水素吸
成金+に+4の種類と作動温度に依存)に保持すること
が可能となり、このため、電池容器の軽量化及び電池の
安全性の確保等の諸問題が大巾に改善されることとなっ
た。
水素吸蔵金属を応用する一つの形態として、該金属を直
接負極として使用する方法がある。
この方法の特徴は、該金属に水素の電池反応と同時に、
水素の吸蔵・放出を行なわせる点にある。この場合の負
極の製造方法は、例えば、粉末状水素吸蔵金属を耐アル
カリ性の結着剤とともに混練した後に得られた混線物を
シート化し、次いでこれをネット状の集電体の両側から
圧着して霜、框体を形成し、更に該電極体の表面に白金
等の水素触媒を付着せしめて、負極とするものである。
この方法は、比較的製造が容易であるという利点を有す
る。しかしながら、水素吸蔵金属の種類によっては、電
気化半的な交換反応あるいは電着反応等による簡易な方
法で触媒をイ」着することができないとbう欠点があっ
た。すた、粉末状金属と結着剤とを混練して製造するシ
ートの多孔度は約30%と低く、シかも結着剤の存在に
より、触媒の付着はわずかに該シートの表面だけに限ら
れてしまうため、触媒の付着量を増大しても、触媒と電
極体の接触面積(負極表面の実効有効面f*)が小さい
ままに留まり、その結果、水素の酸化反応は制限され、
十分大きな放電電流を得ることができないという欠点も
あった。この欠点は、金属酸化物・水素電池の特徴の一
つである大電流放電特性を失なわしめるものであるため
、その改良が当業界において要望されていた。
〔発明の目的〕
本発明の目的は、容易に製造でき、しかも大電流放電が
可能な金属酸化物・水素電池を提供することにある。
〔ざら明の概ジy〕
本発明のlj池は、電極体の少なくとも片面に多孔性の
焼結体を添着し、かつ該焼結体の表面及びその窒化内に
水素触媒を担持させて成る負極を使用しノこことにJは
大の特徴がある。
即し、本発明fqL、金AFA酸化物を活物質とする正
極と、水素を活物質とする負極と、アルカリ水溶液の′
屯8′rf7.とから成る電池において、負極が、集電
体と;該集電体に密着して接着され、水素吸蔵金属及び
1^11アル力リ性結着剤を含有する負極41り成(本
と;該構成体の少なくとも片面に添着さiした朗アルカ
リ性焼結体と;該焼結体に’351持された触媒とから
成ることを特徴とする。
本発明の電池を、第1図に示した1例に基づき説明する
。、図中、1は負極である。負極1は、例えばニッケル
製のネットである集電体2と。
該集電体2の両面に密着に接着された負極構成体3と、
該構成体の片面に添着された耐アルカリ性焼結体4と、
該焼結体4に担持された触媒(図示せず)とから構成さ
れている。5は、例えばKOH等のアルカリ性電解液を
含浸させたポリアミドの不織布から成るU字状のセパレ
ータ、6け1例えばN i OOHを含浸させたニッケ
ル焼結体から成る正極である。負極1、正極6及びセパ
レータ5は、例えばアクリル樹脂製のホルダー7によっ
て保持され、該ホルダー7の挟着力により電池の各要素
は密着した接触状態が維持される。8及び9Fi、各々
負極1及び正極6の端子であり、電池容器10と電気的
に絶縁されている。
本発明の電池にあっては、上記した構造、特に焼結体4
が負極構成体3の外側の片面に添着されている構造であ
ることが好ましいが、この構造に限らず1例えば焼結体
4を負極構成体3の両面(更に、セパレータ5と負極構
成体3の間にも介挿させる)に添着した構造としてもよ
い。
上記した負極構成体は、水素吸蔵金属を主成分とし、他
成分として、例えばポリテトラブルオ目エチレン等の耐
アルカリ性結着剤を含むものである。水素吸蔵金属とし
ては、例えば、(、a N i系、 TiFe系、 T
iMn系、ミツシュメタル系等の金属があげられる。具
体的には、 LaNi、。
T j Fe + Ti Fe o、8s Mno、t
s + TiMn t、s 、 MmNi5 +MmC
osyMmN i 2,5 Co 2,5 、 MIN
 14.5 A)6.5 (M”はミツシュメタル)等
である。
また、本発明で用いる耐アルカリ性焼結体の利質として
は5例えば、ニッケル、ニッケルークロム合金があげら
れる。尚、焼結体は、それ自体が大きな多孔度(通常8
0〜95%)を有するものであるため、本発明にあって
は、焼結体の多孔度が格別限定されることはない。
焼結体に担持させる触媒としては、例えば白金黒、パラ
ジウム黒、またはその混合物、あるいはラネーニッケル
等があり゛られる。
このように本発明の電池にあっては、多孔度の大きな焼
結体に触媒を担持させているため、触媒と焼結体との接
触面積が極めて大きなものとなる。従って、負極におけ
る水素酸化反応は、極めて速やかに進行することとなる
ため、負極では大電流放電が可能となる。
本発明の電池は、例えば次のようにして製造される。ま
ず、水素吸蔵金属と結着剤とを混線後、混線物をシート
化して負極構成体を製造する。次いで、該構成体を集電
体の両面から圧着して電極体を製造する。次に、該電極
体の片面又は両面に焼結体を圧着する。この際、負極構
成体中には、結着剤が混入しているので、該構成体と焼
結体との接着は容易に行なわれる。続いて、焼結体の表
面及びその空孔内に電気化学的な交換反応等の方法によ
って触媒を担持させて、本発明に係る負極が得られる。
その後、常法に従い、負極、正極、セパレータ等を電池
容器内に収納し、内部を水素雰囲気とした後、密封する
ことにより、本発明の電池が完成される。
尚、上記製造法において、予め触媒を焼結体に担持させ
ておき、該焼結体を電極体に圧着しても何ら不都合は生
じない。
〔発明の実施例〕
水素吸蔵金属として100〜500μmのLaNi5粉
末を使用し、結着剤として粒径5μmのポリテトラフル
オロエチレン(PTFE)60重量%ヲ含む分散水溶液
を使用した。両者を各々4:10重聞比で混練した後、
これを厚さ0.5 tmnのシート(負極構成体)とし
、該シートを空気中に放置して乾燥させた。次いで、線
径0.12 mmで60メツシユのニッケルネット(集
電体)の両面に上記したシートを圧着して一体化し、電
極体とした。その後、該電極体の片面に厚さ0.5闘多
孔度80%のニッケル焼結体を圧着した。全体の厚さは
約1.1 mmとなった。絖いて、該電極体を、塩化白
金酸溶液(約4%)に2分間浸漬して、ニッケル焼結体
の表面及び空孔内に白金黒を担持させた。次いで、該電
極体を水洗し、乾燥した後、PTFEの15係水溶液に
2分間浸漬し、再び乾燥させた。しかる後、該電極体を
窒素気流中にて300Cで熱処理し、その表面に適度の
撥水性を力えた後b6cmX5cmに切断して本発明に
係る負極とした。尚、該負極には、放電容f?’+: 
1.、2 Ahに相当する水素を吸収し得るLiNi5
量が包含されている。
正極には、ニッケル焼結体Ni0OHを含浸させたもの
を使用した。該正極の放電容量は1. OAhである。
セパレータには、厚さ0.3 mmのポリアミドから成
゛る不織布を使用し、これに8モル/ノのKOH溶液(
電解液)を含浸させたものを用いた。
以上の構成要素を電池容器内に組込み、各々に端子を接
続し、内部を水素雰囲気(圧力5に)7国2)として第
1図に示したニッケル酸化物・水素電池を製造した。該
電池について500mA。
10100O,2000mA で放電した際の放電電圧
の継時変化を、各々第2図にa、b、cとして一括して
記した。
比較のために、焼結体を添着することなく。
直接、白金黒を負極構成体に担持せしめたこと以外は、
前記と同様にして電池を製造した。該電池についての放
電電圧の継時変化をd(500mA)。
e (10100O) 、 f (2000mA )と
して第2図に併記した。
図から明らかなように1本発明の電池は、正極が有する
容ふ)をほとんど放電しきっているのに対し、比較例の
電池は、放電しきれていない。
この傾向は、放電電流が増大するに伴い、顕著となって
いる。
〔発明の効果〕
本発明の金ハ酸化物・水素電池によれば、触媒と焼結体
との接触面積が祢めて大きく、負極における水素還元反
応は速やかに進行することとなるため、電池の単位M−
ftI当りのパワー密度及びエネルギ密度が増大し、そ
の結果、大電流放電が可能となる。しかも、この電池は
耐圧性容器を必要としないため、軽量であり、かつ容器
内圧力をは11一定で比較的低圧とすることができるた
め安全性も高く、また耐用寿命も長い。
更には、極めて容易に製造され得るという利点もあり、
その工業的価値は大きい。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明にかかる電池の1例を示した縦断面図、
第2図は電池の放電電圧と時間との■・・・負極   
  2・・・集電体3・・・負極構成体  4・・・焼
結体5・・・セパレータ  6・・・正極

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 金属酸化物を活物質とする正極と、水素を活物質とする
    負極と、アルカリ水溶液の電解液とから成る電池におい
    て、負極が、集電1体と;該集電体に密着して接着され
    、水素吸蔵金属及び耐アルカリ性結着剤を含有する負極
    構成体と;該構成体の少々くとも片面に添着された耐ア
    ルカリ性焼結体と;該焼結体に担持された触媒;とから
    成ることを特徴とする金属酸化物・水素電池0
JP57146902A 1982-08-26 1982-08-26 金属酸化物・水素電池 Pending JPS5937667A (ja)

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