JPS60109174A - 水素吸蔵電極の製造法 - Google Patents

水素吸蔵電極の製造法

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JPS60109174A
JPS60109174A JP58218001A JP21800183A JPS60109174A JP S60109174 A JPS60109174 A JP S60109174A JP 58218001 A JP58218001 A JP 58218001A JP 21800183 A JP21800183 A JP 21800183A JP S60109174 A JPS60109174 A JP S60109174A
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JP
Japan
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hydrogen storage
hydrogen
electrode
alloy
type
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Pending
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JP58218001A
Other languages
English (en)
Inventor
Nobuyuki Yanagihara
伸行 柳原
Hiroshi Kawano
川野 博志
Munehisa Ikoma
宗久 生駒
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • H01M4/383Hydrogen absorbing alloys
    • 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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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明i、t 酸、、+、と負極に貯蔵されている水素
との電気化学的反応によって電気エネルギーを発生ずる
アルカリWr ′1t6池川負極の製造法に関するもの
で、とくに、水メ・8夕活物質とする水素吸蔵電極の製
造法に関するものである。
従来例の41”り成とその問題点 従来の鉛化市、+112 、アルカリ蓄電池と比べて単
位重量又は容積;j′、りのエネルギー貯蔵量が比較的
大などφ水素1及蔵電極(負極)が提案されている。
△ これら合金は多量の水素を貯蔵することができ、かつ、
水素活性化金属を合金の形で含むため電気化学的に水素
を吸蔵、放出することができるので、単位重量又は容積
当りのエネルギー密度を大きくすることができる。
しかし、これらの合金はアルカリ柑旨[L解散中で電極
として使用する時、充・放電をくりかえすにつれて合金
の中に水素が電気化学的に浸入し、/こり、放出したり
する時に合金粒子r目)l(か膨ri14・数行1を重
ねて細かく崩壊し、より細分化する。この現象はガス状
における水素の吸蔵・放出の11.5と全く同じである
。この合金粒子の細分化と電極1″1体の膨張によるわ
ん曲、変形きらにはひび割71.乙、ど庖光大きいため
に、この様な現象が、L・こる(−とかわかっ/ζoし
かもこの細分化は数μI〕!以]・1てに及ぶ事も粒径
の411]定で明白となった。
発明の目的 本発明は上記のような問題点を解消する/こめに金属(
水素吸蔵合金)の蒸発法により1μノノノ以下の超微粒
子を作り、この超微粒子を用いて水7(・1吸蔵電極を
構成し、ザイクル寿命の長い水素吸蔵′1シ極の製造法
を得ることを目的とする。
発明の構成 すなわち、本発明す:1.水素吸蔵合金を水素を含むア
ルゴン雰囲気中のアーク溶解炉内でアーク放電により高
温度を発生Δぜ金属ね子をガス中に蒸発させて粒径1μ
Tar以−ドの超微粒子単独又は高分子との結着剤と混
合した後保持体と共に加圧成型する水素吸蔵電極の製造
法を提供するものであり、さらには超微粒子を加圧成型
し、高温で焼結して′I1.L極を得る製法を、1>E
 ’fJ’するものである。
実施例の説明 (実施例1) ルjjli99.5%ノン上の市販のチタンと二ノヶノ
/ヲ両との原子比か2:1になるように秤量しそC混合
物ioo!l/4アークィ答解炉の銅るつぼ内に入;r
ヒ、炉内全体を10−5〜10−’Torrまで真空吸
引した後アルゴンを流し、つぎにアルゴンガスを含む減
圧状態でアーク放電により高温度を発生させて合金(・
j:を溶解させて合金化した。これを水素吸蔵合金とい
う。
つぎに、この水素吸蔵電極を水素を含むアルゴンガス雰
囲気中にして11]びアーク放電にょシ高温度を発生さ
ぜ、金属粒子をガス中に蒸発させて111ノlI以下の
超微粒子を生成させた。この超微粒子100gに対して
高分子結着剤たとえは7ノ素4JJ Ili’iの分散
液([4量形分60%)を希釈したもの4. l、1.
1形物として3〜6%になるように添加し/こ。このペ
ースト状の合金超微粒子をパンチングメタルの両面に塗
オ、し、加圧後乾燥して水素吸蔵電極を構成し/こ、。
この電極と公知の酸化ニッケル極(NiOOH極)とを
組合わせて円筒状密閉形蓄電池(1)5.2 ′リイズ
ンを構成し、ザイクル寿命を比較した。電池i、I: 
、il:、極律則て容量を規制し、負極の容i1;″は
正極の1.6h<とじた。
従来の機械的手段による粉砕で出来た合金才◇イで製作
した水素吸蔵電極は、50vtA/gの充・放電におい
て、70サイクルで電池容:、:、 v)、 vJ期η
+1より低下し始め、30%程の低下が見られ、、+[
4i11−’則から負極律則になることが観察さJtだ
。、不発明型の蓄電池では、150ザイクルでも電池容
i、j、iJ初期特性より10係程しか低下がなかった
0ゴ、/こ、従来型では比較的大きな電流(50nrA
/!/)での充電時においで正極からのガス発生により
負極での吸収が不十分で電池内圧が10Kg/C4以上
にまで達するが、不発明型は1o Kg/C〃f以下の
内圧を保4’:lシており?h’ I’ll化の可能性
もあり、長寿命化にも大きな効果がある。水素吸蔵合金
は容量0.24Ah/yを10g/枚を用い正極として
1.6Ahの滲 電極7量の極枚を用いて、正極律則とした。第1図に本
発明の水素膜ル′、電極を用いた蓄電池の構成を示す。
セパレータ1を介して正極2と負極3が電解液と共V(
電4・1”J 4内に配置され、密封するだめの蓋5と
安全Jp 6が取り付けられる。
(実施例2) 純度99.5φ1状上の市販のランタンとニッケルを両
者の原子比が1:5になるように秤量し、その混合物’
+oogをアーク溶解炉の銅るつぼ内に入れ、炉内全体
を10〜10 Torrまで真空吸引した後アルゴンを
流し、つぎにアルゴンガスを含む減圧状態でアーク放電
により高温度を発生させて各金属を溶解させて合金化し
た。つぎにこの合金を実hiij例1と同じ方法でJL
 a N 15合金の超微粒子を生成させグヒ。この超
微粒子100 !l1zc対して3%CMC(カルボキ
シメチルセルロース)水溶液を適量混合してペースト状
とし、このペーストを発泡状金属多孔体内に充てんし、
加1土後、乾燥し、さらにフッ素樹脂10%の分散液を
含浸させて11度乾燥して水素吸蔵電極を構成し/←、
この電極と公知の酸化ニッケル(N i OOH) 極
とを組合わぜて円筒状密閉型蓄電池(単2サイズ)をイ
1゛6成し、サイクル寿命を比較した。試験方/):、
に−l:ずべて実施例1と同じである。本発明型の蓄電
池でI:11.150サイクルでも電池容量(は初期4
H牛」、す1゜チ程度しか低下しなかった。この段階で
&J、:1/こ+I−極律則であり、従来型と比べて長
寿命で。しることがわかる。充電8.+1でのガス発生
KJ:る電池内圧の上昇相iは実施例1よりも少なかっ
/こ。これQJ、肴土類系の合金がTi−Ni系合金よ
り触/A冒151イi能か大きいためと考えられる。し
かし高価な゛」1に問題点が残こる。
(実施例3) 実施例1で製造したTi2N’f合金の超微粒子粉末を
溶媒でベース)・状1/Cシ、発泡状金属多孔体内に充
てんし、加圧して基板を作り、この基板を真空中で95
0 (:の温朋で2時間焼結して水素吸蔵合金の焼結多
孔体とした。この焼結多孔体を水素吸蔵電極と酸化ニッ
ケル(Ni○OH)極を紹合わぜて開放型の蓄電池を製
作してサイクル寿命の比1股をし/(二、電イ1jjの
大きさは40X50mn、厚さ1 +Il+%とし、電
極容量として1.5Ahの板状電極とした。
充・放電0−jjの電流密度として50 ntA/(j
 (300tn、A充・放電)を選び、まず1.0Ah
の正極と組合わぜてJl−、%律J、111とし、終止
電圧を1.oV(端子電圧)で、負・湊′if量が低下
して、負極律則になるサイクルを比り・・ンした。従来
型の機械的に粉砕したTi2Ni合金か19なる負極を
用いた電池は、io。
サイクルで容Lih 戚下し負極容量か1Ah以下にな
って、負極律則になるのに対して、本発明型電池では、
200ザーfクルでもなお正極律則で、負極容量の初期
1,5Ahに対して1.2Ahまで低下していたが、な
ふ・長寿命化が期待できる。
従来型の電極は充放事後容量低下した所で分解して調べ
て見ると、水素吸蔵合金自体がさらに細分化して内部抵
抗が増大し、分極が大きく在っでいること、さらには電
接自体の膨張、一部分のゎん(11,1、少さな亀裂な
ども発生して山・シ、−h’を分極を大きくする原因と
なっている。こ)Lに対し−C発明1]1すの電極は、
合金自体の細分化は殆んどシ:く、シフ1ユがって、膨
張、わん曲も非常に小さいため、分極も従来型程大きく
なっていないためにザイクルスf命の伸長が図ら八だも
のと思われる。
上記実施例では超微粒子合金としてLaNi5゜T I
 2 N >系を1例として用いたが、その他の水、(
・、吸蔵合金たとえば、Mg2Ni 、CaNi5.T
1Co。
T1Cr、TiFe、MmNi TiMn系を主成分と
ず5 + る多元系合金であってもよい。
発I刃の効果 以−L:述べ/こよう1fこ声【発明の水素吸蔵型(−
〕シの製AIj法は、充・放電サイクルによる容量低下
が少なく長寿命化が図れるすぐれた効果を有する0しか
も円fMj状密閉型蓄電池に適用し市も、充電時の電池
内カス圧の上昇も大きくなく、安全作動弁圧力10Kg
A:++i’以下で充電11行止(50?++、A/g
時)であり、密閉化にもすぐノ′した効果を有する。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例の製法によって製作した水素吸蔵
型4j4を用いた密閉型ニッケルー水素蓄電池の構成図
である。 1・・・・セパレータ、2・・・・・・正極、3・・・
・・・電極、4・・・・・・電槽、5・・・・・・蓋、
6・・・・・・安全弁。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)水素吸蔵合金を水素を含むアルゴン雰囲気中のア
    ーク溶解炉内でアーク放電により高温瓜を発生さぜ金属
    粒子をガス中に蒸発させて粒イY1μノノノ以下の超微
    粒子単独又は高分子との結/I′I剤と混合し/こ後保
    持体と共に加圧成型することを!i、’l徴とする水素
    吸蔵電極の製造法。 (2)超微粒子単独又は高分子状結着剤との?111、
    合物の保持体として発泡メタル、パンチングツクル。 エギスパンドメタル、ネット在どを用いた4’!lIl
    ’l、:l’4J’W6囲第1項記載の水素吸蔵電4倣
    の製造l)、3゜(3)超微粒子単独粉末を保持体と共
    に加圧酸をIL−1真空中、又は非酸化性雰囲気中で、
    合5>の灼、粘fill°1度(800℃以上)以上で
    焼結する!15.メ1,1・・・、1合:i:i IJ
    I第1項記載の水素吸蔵電極の製造法。 (4)超微粒子を構成する水素吸蔵合金がi’1−Ni
    系。 希土類系、Mg−Ti系、Ca−Ti系、Ti−Fe系
    。 Ti−Co系、’I’1−Cr系、Ti−Mn系、Ti
    −Zr系などを主成分とする多元系合金である特許請求
    の範囲第1項記載の水素吸蔵電極の製造法。
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