JPS60119079A - 水素吸蔵電極 - Google Patents

水素吸蔵電極

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JPS60119079A
JPS60119079A JP58225901A JP22590183A JPS60119079A JP S60119079 A JPS60119079 A JP S60119079A JP 58225901 A JP58225901 A JP 58225901A JP 22590183 A JP22590183 A JP 22590183A JP S60119079 A JPS60119079 A JP S60119079A
Authority
JP
Japan
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alloy
electrode
hydrogen
hydrogen absorption
metal
Prior art date
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Pending
Application number
JP58225901A
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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Publication date
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Publication of JPS60119079A publication Critical patent/JPS60119079A/ja
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
    • 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

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 本発明は酸素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するアルカリ蓄電
池の負極板に関するものである。
従来例の構成とその問題点 従来の鉛蓄電池、ニッケル・カドミウム蓄電池は両極板
に活物質を包蔵し、重量が重く、かつ嵩ばるだめ、単位
重量又は容積当りのエネルギー貯蔵量が比較的低い。そ
こで単位重量又は容積当りのエネルギー貯蔵量の大きい
蓄電池として、例えば特公昭51−13934号公報の
LaNi5合金、特公昭49−25135号公報のTi
=Ni系合金のように、水素を吸蔵する合金(以下水素
吸蔵合金という)をアルカリ蓄電池の負極に用いること
が提案されている。
これらL a N i 5合金、T i −N i系合
金に、多Fil ノ水素を貯蔵することができ、かつ、
水素活性化金属(Ni、Co、Cu、Feなど)を合金
の形で含む/こめ電気化学的に水素を吸蔵・放出するこ
とができるので、これらの合金を負極物質として用いる
ときは、単位重量又は容積当りのエネルギー貯蔵量を比
較的大きくすることができる。
しかし、これらの合金は、種類によって異なるが一般に
、蓄電池の充放電における水素の活性化が十分でなく、
比較的分極が大きく、したがって高率充電のときの充電
効率が低率充電のときの充電効率に比べて低い。また、
高率放電では電圧降下が大きいので、たとえば始動用蓄
電池のように、比較的短い継続期間に大電流の放電を繰
返して行なうような蓄電池には適しない。
そこで、水素吸蔵合金よりなるアルカリ蓄電池の多孔質
負極板に、水素を活性化する貴金属触媒を添加すること
により、充放電時における水素の活性度を高め、高率の
充放電を可能とする水素吸蔵電極を提案している(特開
昭5l−103424)。
この提案は充放電性能は著しく向上したが、電極全体に
高価な貴金属触媒などを添加するためにコスト高となり
実用上において大きな障害となっていた。
発明の目的 本発明は上記のような問題点を解消した負極板を提供す
ることを目的とするものであって、水素吸蔵電極の充・
放電性能の向上と低価格化を図ったものである。
発明の構成 本発明は、水素吸蔵合金又は金属単体を水素を含むアル
ゴン雰囲気中のアーク溶解炉内でアーク放電によシ金属
(単体と合金)粒子をガス中に蒸発させるなどの製法に
より生成した平均粒径5μm以下の超微粒子を含有する
水素吸蔵電極を提供するものである。さらには上記水素
吸蔵電極の表面に金属単体又は合金からなる上記超微粒
子の活性化層を形成させ、電極表面での水素の吸蔵・放
出をより効率よくすると共に、過充電時に正極から発生
する酸素を電極表面の活性化層でイオン化する能力を高
めるようにし、密閉化を可能とするものである。
実施例の説明 〔実施例1〕 純度99.5%以上の市販のチタンとニッケルとを両者
の原子比が2=1になるように秤量し、その混合物的1
oo2をアーク溶解炉の銅るつぼ内に入れ、炉内全体を
10−3〜10’Torrまで真空吸引した後、アルゴ
ンガスを流し、つぎにアルコ゛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。
出来たボタン状合金を振動ミルなどで一300メツシー
まで細かく粉砕し、この合金粉末をAとする。
つぎに、水素吸蔵合金又は金属単体を水素を含むアルゴ
ンガス雰囲気中のアーク溶解炉内に入れ、Aと同様にア
ーク放電によシ高温度を発生させ、金属粒子をガス中に
蒸発させて製造した平均粒径5μm以下の超微粒子を生
成した0この超微粒子粉末をBとする。本実施例では一
例としてAとしてT i2 N 1合金を、Bとして同
種のT i2 N 1を用いた。
A粉末に対してB粉末を1〜20%の範囲内で混合し、
ペースト状で発泡状金属多孔体(電極保持体)内に充填
して圧縮成型し、真空中で960℃の温度で約2時間焼
結して水素吸蔵電極とした。
第1図は本発明の負極板の特性を試験するために製作し
た蓄電池で、1は上記の方法によって製作した水素吸蔵
電極(負極)、2は酸化ニッケル電極(正極)、3はセ
パレータ、4は力性カリ水溶液よりなる電解液、5は電
槽、6は陽極端子、7は陰極端子である。
充放電試験は電極合金12当りの電流密度20mA、5
0mA、100mA で行ない、B粉末の添加量の効果
を充電時ではガスの発生状態、放電時にはHq/Hq 
Oの標準電極と比較した電位が一〇、76Vになるまで
放電を行ない、放電経過時間と電位との関係を調べた。
B粉末の添加量なしく従来型)。
1係、5%、10%、20%とし、その表示記号をa、
b、c、d、eとした。第2図、第3図および第4図に
T 12 N z系の放電特性を示す。第2図は電流密
度20mA/?、第3図は電流密度50m A/f 、
第4図は電流密度100mA/fである○第2図から第
4図において、B粉末無添加の従来型電極と比べて本発
明のB粉末添加電極の放電容量の増加と電位の増加が見
られる。しかも、電流密度が上昇する程B粉末の添加が
現われている。
電流密度20mA/I’ (0,1A放電)では、aは
2Ahに対してeは2.2 Ahで0.2 Ahの向上
、電位も約0.02〜0.03V @向上している。
電流密度ts o mA/y (0,25A放電)では
aは1.9Ahに対してeは2.25Ahで約o、3s
Ahの向上、電位も約0.o2〜0.03 V程向上し
ている。
電流密度100mA/7(0,5A放電)ではaは1、
eAhに対してeは2.I Ahで約o、s Ahの向
上、電位も約0.02〜0.03 V向上している。
一方、高電流密度になると充電時にガス発生を伴なう場
合がある。100 mA/7の電流密度においてaは7
o%充電時からガス発生が見られるが、bになると9o
%近くまでガス発生が見られない。
またc、d、eの状態では100%まで全くガス発生は
見られなかった。したがって、これらのガス発生状態の
観察から、蓄電池の密閉化を考える上で、充電時のガス
発生を抑制できる点でもB粉末の添加効果は大きい。
本発明は上記の構成を採用することによって充電時に生
成した水素を活性化して多孔質負極の粒子表面への吸着
および合金内部への拡散を容易にし、超微粒子自体でも
破壊することなく水素の吸蔵・放出をくりかえすことか
ら、高い電流密度においてガスが電池系外から逸散する
のを少くする。
まだ、放電時においても同様に水素が超微粒子の表面で
活性化されるので、多孔質負極粒子の表面で水素原子の
イオン化がより促進されて電気化学的酸化が急速に進み
、その結果、表面積の大きい超微粒子の働きと合わせて
負極の表面と内部との間の水素濃度の差が大きくなり、
水素の移動を迅速にし、小さい分極で高電流密度の放電
を可能としている。まだ水素吸蔵合金粒子の周囲に超微
粒子の粉末群が包囲する状態となり、水素の拡散を容易
にして合金自体の破壊を弱める役目をして長寿命にもな
る特徴を有する。
〔実施例2〕 純度99.5%以上の市販のランタンとニッケルを両者
の原子比がに6になるように秤量し、その混合物1oO
yをアーク溶解炉の銅るつぼ内に入れ、炉内全体を1σ
3〜1σ4まで真空吸引した後、水素を含むアルゴンガ
ス雰囲気中でアーク放電によシ高温度を発生させ、L 
a N 15粒子をガス中に蒸発させて1μm−0,0
1μmの超微粒子を生成した。この超微粒子をC粉末と
する。
このご粉末に対して結着剤としてフッ素樹脂などを数%
混合し、ペースト状の型で、実施例1で製作した水素吸
蔵電極基板の表面に薄く塗布し、再び乾燥・熱処理を行
なって、電極基板の表面に強く密着させた。乾燥と熱処
理は電極基板の同操作の時に一緒に行なってもよい。ま
だ加圧成型してより密着性を高めてもよい。この電極を
用いて実施例1と同様に充電時のガス発生状態と放電容
量を調べた。
実施例1のa、b、c、d、eについて調べだ結果、電
流密度100mA/yにおいて、a 、 b 。
C+ d + e共にioo%充電時までガス発生が見
られなかった。壕だ放電容量はc、d、eにおいて1o
〜30%程向」ニした。bに関しては大きな向上は見ら
れなかった。とくにeに関しては放電容量、ガス発生抑
制効果共大きい。これは、表面積の大きい水素吸蔵合金
の超微粒子を電極表面に形成させ、電極表面を非常に活
性化した事による。
この事はさらに、セパレータを介して正極と組合わせた
密閉形ニッケルー水素蓄電池が可能である事を示唆して
いる。
さらには、実施例1で製造したT i 2 N 1合金
粉末Aに対して、さらに添加する水素吸蔵合金又は金属
単体の平均粒径と放電容量の関係を調べた所第5図に示
すように、平均粒径1o〜30μm以上では大きな変化
なく、5μm以下から容量が向上している。平均粒径5
71m以上は市販のジェットミル粉砕機を用いて、粉砕
時間を調整して試作した微粒子を採用し、1μm以上で
は機械的粉砕が困難であるため、実施例1で述べたよう
に金属をアーク溶解させ、その時蒸気状に発生する超微
粒子を採用することにより、その超微粒子を用いた。0
.1〜1μmの粒子の測定には市販の液体沈降法による
粒度分布測定装置を採用した。平均粒子511m以上で
は粒子自体の触媒的作用が少ないため、無添加とM異が
見られない。
第6図における各平均粒径(μm)と放電容量の関係グ
ラフでは、電流密度20 rnA/y(0,IA電流)
微粉末添加量(B粉末)を10%とした時の特性を示し
ている。平均粒径5μm以下では2.2〜2.25Ah
の放電容量に対して5μm以上では性能が低下して10
〃m以上では2.oAhを保持している。
この様に5μm以下の超微粒子を添加することにより容
量・電圧共約10%程度向上する。
一方、平均粒径5μm以上では充電時にもガス発生がお
こり無添加と同様な現象があった。5μm以下では充電
時殆んどガス発生がおこらない。今回は水素吸蔵合金の
超微粒子を用いたが金属単体の超微粒子でも触媒作用が
あり利用可能である。
本実施例では水素吸蔵合金に添加する超微粒子を構成す
る材料としてTi2Ni、LaNi5系合金について述
べたが、Ca−Ni系、Ti−Cr系+Mq−Nl系、
Ti−Fe系の元素を主体とする多元系の水素吸蔵電極
でも同様な効果が期待できる。また上記超微粒子を構成
する金属が合金でなくとも金属単体でもよく、銅、ニッ
ケル、鉄、銀、コ・くルト、チタン、ジルコニウムなど
0.05〜111m程度の粒径を持つ超微粒子で、導電
性を有する金属が利用可能である。
発明の効果 以上述べたように本発明の水素吸蔵電極(負極)は充放
電電流の電流密度を高めることができるので高率の充放
電が可能なアルカリ蓄電池とすることができるすぐれた
効果を有する。さらには、水素吸蔵電極の中に貴金属触
媒などを使用していないので、コスト低下にもなシ、丑
だ充電時のガス発生もないので密閉形アルカリ蓄電池が
できる可能性を有している。とくに水素吸蔵電極基板の
表面に水素吸蔵合金の超微粒子の活性化層を形成させる
ことで、正極から発生する酸素をイオン化する機能も有
することも示唆しているので、円筒形密閉蓄電池への展
開も出来る。
【図面の簡単な説明】
宇そ/J′1.+) の水素吸蔵電極の特性図、第5図は水素吸蔵合金粉末A
に添加する合金、金属単体粒子径と放電容量の関係図で
ある。 1・・・・・負極、2・・・・・・正極、3・・・・・
・セノ々レータ、4・・・・・電解質、6・・・・・・
電槽、6・・・・・・正極端子、7・・・・負極端子。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)平均粒径6μm以下の超微粒子からなる水素吸蔵
    電極捷だは金属単体を含有する水素吸蔵電極。
  2. (2)平均粒径5μm以下の超微粒子の活性層を表面に
    形成さぜた特許請求の範囲第1項記載の水素吸蔵電極。
  3. (3)超微粒子を構成する合金がTi−Ni系、La−
    Ni系、Ca−Ni系、Ti−Cr系、Mg−Ni系。 Ti−Fe系の少なくとも一つの系を主体とする多元系
    からなる特許請求の範囲第1項記載の水素吸蔵電極。
  4. (4)超微粒子を構成する金属単体が銅、ニッケル。 鉄、銀、コバルト、チタン、ジルコニウムの少なくとも
    一種であることを特徴とする特許請求の範囲第1項記載
    の水素吸蔵電極。
JP58225901A 1983-11-30 1983-11-30 水素吸蔵電極 Pending JPS60119079A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61124054A (ja) * 1984-11-20 1986-06-11 Sanyo Electric Co Ltd 水素吸蔵電極の製造方法
US4946646A (en) * 1987-05-15 1990-08-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Alloy for hydrogen storage electrodes
EP0420669A2 (en) * 1989-09-29 1991-04-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Nickel-metal hydride secondary cell

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53103910A (en) * 1977-02-23 1978-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of hydrogen occluded electrode

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS53103910A (en) * 1977-02-23 1978-09-09 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of hydrogen occluded electrode

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS61124054A (ja) * 1984-11-20 1986-06-11 Sanyo Electric Co Ltd 水素吸蔵電極の製造方法
US4946646A (en) * 1987-05-15 1990-08-07 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Alloy for hydrogen storage electrodes
EP0420669A2 (en) * 1989-09-29 1991-04-03 Kabushiki Kaisha Toshiba Nickel-metal hydride secondary cell
US5219678A (en) * 1989-09-29 1993-06-15 Kabushiki Kaisha Toshiba Nickel-metal hydride secondary cell, and method of manufacturing the same, hydrogen absorbing alloy particles for cell, method of manufacturing the same

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