JPS60172166A - アルカリ電池用金属水素化物負極 - Google Patents
アルカリ電池用金属水素化物負極Info
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- JPS60172166A JPS60172166A JP59027532A JP2753284A JPS60172166A JP S60172166 A JPS60172166 A JP S60172166A JP 59027532 A JP59027532 A JP 59027532A JP 2753284 A JP2753284 A JP 2753284A JP S60172166 A JPS60172166 A JP S60172166A
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- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
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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。
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、アルカリ電池、とくに正極にニッケル極、空
気極、酸化銀極などを用いるアルカリ電池用の金属水素
化物負極の改良に関する。
気極、酸化銀極などを用いるアルカリ電池用の金属水素
化物負極の改良に関する。
従来例の構成とその問題点
アルカリ電池の負極には、最も古くには鉄負極。
それに最も広く使われているカドミウム負極、性能はよ
いが寿命に問題がある亜鉛負極、燃料電池用の水素ガス
負極などがある。
いが寿命に問題がある亜鉛負極、燃料電池用の水素ガス
負極などがある。
これらのうちカドミウム負極は、とくに充放電での電極
の変形はほとんどなく、安定した性能が長い充放゛電す
イクルにわたって得られることから最も広く使われ、正
極のニッケル極と組合せて。
の変形はほとんどなく、安定した性能が長い充放゛電す
イクルにわたって得られることから最も広く使われ、正
極のニッケル極と組合せて。
ボータプル機器や移動用電源として活用されている。
しかし、カドミウム負極は、理論計算容量、が比゛２・
較的小さく （Ｃｄ （ＯＨ）２１ｐ−で０．３６６ム
ｈ）、また、公害の点でも好ましくないので、これに代
る負極材料の出現が待たれている。゛ その１つの候補が、活物質として水素を用いる水素極で
アク、これについては、燃料電池用の水素ガス負極のよ
うに、水素ガスを活物質として外 部から供給し、触媒
を有する多孔性電極を水素負極として用いる場合と金属
水素化物電極を用いる場合とがある。
ｈ）、また、公害の点でも好ましくないので、これに代
る負極材料の出現が待たれている。゛ その１つの候補が、活物質として水素を用いる水素極で
アク、これについては、燃料電池用の水素ガス負極のよ
うに、水素ガスを活物質として外 部から供給し、触媒
を有する多孔性電極を水素負極として用いる場合と金属
水素化物電極を用いる場合とがある。
金属水素化物負極は、主に合金に充電により発生する水
素を吸蔵させ、これを放電時に利用するのであるから、
他のカドミウム負極、鉄負極や亜鉛極と同様に通常の電
池に適した電極である。また、金属としては、水素をよ
く吸蔵し、これが放電できればよいのであって、材料に
は限定はなく、低廉化や容量の向上も期待できる因子を
持っている。また、電解液に安定で、長寿命な電極にな
り得るし、低公害な材料をえらび、低価格化もねらえる
などの特長が可能性として存在している。しかし、現在
のところでは、その材料として、Ｔ１−Ｎｉ系とＩ、ａ
など稀土類−Ｎｉ系とが比較的良好な性能を有している
。今後高容量、低価格化などをめざした新材料の開発が
重要である。
素を吸蔵させ、これを放電時に利用するのであるから、
他のカドミウム負極、鉄負極や亜鉛極と同様に通常の電
池に適した電極である。また、金属としては、水素をよ
く吸蔵し、これが放電できればよいのであって、材料に
は限定はなく、低廉化や容量の向上も期待できる因子を
持っている。また、電解液に安定で、長寿命な電極にな
り得るし、低公害な材料をえらび、低価格化もねらえる
などの特長が可能性として存在している。しかし、現在
のところでは、その材料として、Ｔ１−Ｎｉ系とＩ、ａ
など稀土類−Ｎｉ系とが比較的良好な性能を有している
。今後高容量、低価格化などをめざした新材料の開発が
重要である。
したがって、これらの材料について、できるだけ利用率
を向上させるとともに、電極への金属水素化物の添加量
を増して容量の向上を行なうことが必要であり、これら
の点の改良が待たれるのである。
を向上させるとともに、電極への金属水素化物の添加量
を増して容量の向上を行なうことが必要であり、これら
の点の改良が待たれるのである。
なお、金属水素化物負極の製法としては、他の電極に比
べてもとくに変わったものではなく、金属、とくに合金
粉末を好ましくは、芯材を用いて焼結する焼結式電極が
まず調べられている。この場合の芯材としては、スクリ
ーン、エキスバンドメタル、パンチングメタル、発泡状
メタルなどである。また、合金粉末の他にニッケルなど
の導電材を加えることがまだ十分ではないが利用率の向
上に効果的である。
べてもとくに変わったものではなく、金属、とくに合金
粉末を好ましくは、芯材を用いて焼結する焼結式電極が
まず調べられている。この場合の芯材としては、スクリ
ーン、エキスバンドメタル、パンチングメタル、発泡状
メタルなどである。また、合金粉末の他にニッケルなど
の導電材を加えることがまだ十分ではないが利用率の向
上に効果的である。
さらに金属粉末と結着剤とにより非焼結式電極も調べら
れていて、この場合も導電材の添加が好ましい。また、
結着剤としては、ポリエチレン。
れていて、この場合も導電材の添加が好ましい。また、
結着剤としては、ポリエチレン。
ポリスチレン、フッ素樹脂、ポリ塩化ビニルな′どの公
知の樹脂がえらばれる。
知の樹脂がえらばれる。
以上の電極について、いずれも金属水素化物負極として
の利用率の向上をできるだけ少ない導電材の添加で可能
にすることが望まれるのである。
の利用率の向上をできるだけ少ない導電材の添加で可能
にすることが望まれるのである。
発明の目的
本発明は、このような金属水素化物負極について、利用
率及び容量を向上させ、かつ充放電寿命をも向上するこ
とを目的とする。
率及び容量を向上させ、かつ充放電寿命をも向上するこ
とを目的とする。
発明の構成
本発明は、金属水素化物を形成する金属とくに合金の粉
末に、鱗片構造を有するニッケルフレークを添加したも
のを用いて電極とすること全特徴とする。すなわち、従
来用いられてきたニッケル粉末や黒鉛粉末のすべである
いは一部をニッケルフレークに置き換えることにより、
金属水素化物負極の利用率を少ない添加量により可能に
し、これによって金属水素化物の使用量の減少や電極単
位当りの容量を大きくするものである。
末に、鱗片構造を有するニッケルフレークを添加したも
のを用いて電極とすること全特徴とする。すなわち、従
来用いられてきたニッケル粉末や黒鉛粉末のすべである
いは一部をニッケルフレークに置き換えることにより、
金属水素化物負極の利用率を少ない添加量により可能に
し、これによって金属水素化物の使用量の減少や電極単
位当りの容量を大きくするものである。
ニッケルフレークは、構造的には通常の粉末と異なり、
厚さは１ミクロンあるいはそれ以下で。
厚さは１ミクロンあるいはそれ以下で。
平均径は２０ミクロン以上のような板状構造をしている
ので、充放電時に、水素化物を形成する金属の導電性の
向上に大きな役割を果すことが可能になるのである。ま
た、ニッケルフレークは、耐電解液性にすぐれ、導電性
の点でもすぐれているので、このような利用率の向上は
、長期にわたって発揮できるので、金属水素化物負極の
長寿命化をも可能にする。
ので、充放電時に、水素化物を形成する金属の導電性の
向上に大きな役割を果すことが可能になるのである。ま
た、ニッケルフレークは、耐電解液性にすぐれ、導電性
の点でもすぐれているので、このような利用率の向上は
、長期にわたって発揮できるので、金属水素化物負極の
長寿命化をも可能にする。
特に金属水素化物負極へのニッケルフレークの添加は、
従来のカーボニルニッケルなどの導電材と比較して非常
に効果がある。すなわち金属水素化物負極は、金属水素
化物固有の充電放電のサイクルにおいて、充電時は、水
素原子が金属の結晶格子内に侵入し固溶体を形成するた
め、結晶格子が膨張し体積が増加する。また逆に、放電
時は、結晶格子が収縮し、体積が減少する。この金属水
素化物の充放電サイクルによる膨張、収縮の繰り返しに
よって生じる金属水素化物粉末のミクロンもしくはサブ
ミクロンオーダーの微粉化現象は、性能の低下に大きく
関与する。本発明のニッケルフレークの使用は、ニッケ
ルフレークが有する特異な形状（構造）が作用して、金
属水素化物と組み合わした場合長寿命化に優れた性能を
有することを確認した。なお、ニッケルフレークの水素
化物を形成する金属に対する添加量としては、重量比で
４０％以下でよい。
従来のカーボニルニッケルなどの導電材と比較して非常
に効果がある。すなわち金属水素化物負極は、金属水素
化物固有の充電放電のサイクルにおいて、充電時は、水
素原子が金属の結晶格子内に侵入し固溶体を形成するた
め、結晶格子が膨張し体積が増加する。また逆に、放電
時は、結晶格子が収縮し、体積が減少する。この金属水
素化物の充放電サイクルによる膨張、収縮の繰り返しに
よって生じる金属水素化物粉末のミクロンもしくはサブ
ミクロンオーダーの微粉化現象は、性能の低下に大きく
関与する。本発明のニッケルフレークの使用は、ニッケ
ルフレークが有する特異な形状（構造）が作用して、金
属水素化物と組み合わした場合長寿命化に優れた性能を
有することを確認した。なお、ニッケルフレークの水素
化物を形成する金属に対する添加量としては、重量比で
４０％以下でよい。
実施例の説明
芯材として発泡状ニッケルを用いた焼結式金属水素化物
電極の例を説明する。
電極の例を説明する。
多孔度９６％、厚さ１．２ｍｍ、平均孔径１５０ミクロ
ンの発泡状ニッケルに、市販のＴｉ２Ｎｉの２００メツ
シ工通過の粉末１ｋＬｉに対して、厚さＡＣｏ、８ミク
ロン、平均径２５ミクロンの鱗片構造を持つティクイン
インターナショナルコーポレーションの導電性ニッケル
フレーク１５０ｙ−を加え、カルホキジメチルセルロー
スの２重量％水溶液でペースト状にしたものを均一に充
てんした。充てん後に厚さが０．９ ｗｎになるまで加
圧し、真空中で９００℃で２６分間焼結して焼結式金属
極を得た。
ンの発泡状ニッケルに、市販のＴｉ２Ｎｉの２００メツ
シ工通過の粉末１ｋＬｉに対して、厚さＡＣｏ、８ミク
ロン、平均径２５ミクロンの鱗片構造を持つティクイン
インターナショナルコーポレーションの導電性ニッケル
フレーク１５０ｙ−を加え、カルホキジメチルセルロー
スの２重量％水溶液でペースト状にしたものを均一に充
てんした。充てん後に厚さが０．９ ｗｎになるまで加
圧し、真空中で９００℃で２６分間焼結して焼結式金属
極を得た。
この焼結式金属極の負極として評価するために市販の焼
結式のニッケル極２枚間に、はさみ、ボリアミド不織布
全セパレータ、比重１．２６の苛性カリ水溶液に水酸化
リチウムを２０ｙ−／β加えた溶液を電解液とし、２゛
５℃で測定した。
結式のニッケル極２枚間に、はさみ、ボリアミド不織布
全セパレータ、比重１．２６の苛性カリ水溶液に水酸化
リチウムを２０ｙ−／β加えた溶液を電解液とし、２゛
５℃で測定した。
この場合の電極を人とし、その他にニッケルフレーク′
ｆＩ：５ｏｉＩ−加えたものをＢ、２００ｆ加えたもの
をＧ、３００ｆ加えたものをＤとした。また、比較のた
めに導電材としてカーボニルニッケル粉末’ｉｉ１５０
．６０．２００，３００／−それぞれ加えたものを用い
他は人と同じにして得られたものをそれぞれａ、ｂ、ｃ
、ｄと、した。
ｆＩ：５ｏｉＩ−加えたものをＢ、２００ｆ加えたもの
をＧ、３００ｆ加えたものをＤとした。また、比較のた
めに導電材としてカーボニルニッケル粉末’ｉｉ１５０
．６０．２００，３００／−それぞれ加えたものを用い
他は人と同じにして得られたものをそれぞれａ、ｂ、ｃ
、ｄと、した。
次表に第４および５サイ°クルにおける各電極の金属水
素化物１ｙ−当りの容量と電極１ノ当りの容量とを示す
。なお、充電は、０．１５Ｇで放電容量の２倍行なった
。
素化物１ｙ−当りの容量と電極１ノ当りの容量とを示す
。なお、充電は、０．１５Ｇで放電容量の２倍行なった
。
以上の結果より、金属水素化物１ｆ当りの放電容量につ
いては、ニッケルフレークを多く加える方が大きくなっ
ている。しかし、実用上必要な電極１１当りの放電容量
については、この実施例では、ムおよびＣがよく、Ｄで
はやや減少の傾向がある。したがってＤ以上加えるとさ
らに低下する。
いては、ニッケルフレークを多く加える方が大きくなっ
ている。しかし、実用上必要な電極１１当りの放電容量
については、この実施例では、ムおよびＣがよく、Ｄで
はやや減少の傾向がある。したがってＤ以上加えるとさ
らに低下する。
これに対して従来のニッケル粉末では、添加量と容量の
関係は、ニッケルフレークと同様の傾向を示すが、その
絶対値は小さいので、同じ利用率（金属水素化物１を当
りの容量）にするためには。
関係は、ニッケルフレークと同様の傾向を示すが、その
絶対値は小さいので、同じ利用率（金属水素化物１を当
りの容量）にするためには。
多量のニッケル粉末を必要とし、同じ容量←電極１１！
−当り）にするためには、多量の金属水素化物を要する
ことになる。したがって高エネルギー密度は達成できな
い。
−当り）にするためには、多量の金属水素化物を要する
ことになる。したがって高エネルギー密度は達成できな
い。
つぎに非焼結式の金属水素化物負極について述べる。
金属水素化物を形成する金属として、ＣａＮｉ５をえら
び、同様に２００メツシ工通過の粉末とし。
び、同様に２００メツシ工通過の粉末とし。
これを１＃とり、焼結式の実施例と同じくニッケルフレ
ークを５０，１５０．２００．３００’ｉそｈ ２−７
−＋ ｆａｎ ４ 、Ｌ −ｒ Ｊ−＋ Ｆ鈷ｆｍａｌ
シＬイ ボ１】エチレン粉末１ｓｏｐｅ加えて十分攪拌
した。導電性芯材として、ニッケルスクリーン（線径０
．２ｒｒａｎ。
ークを５０，１５０．２００．３００’ｉそｈ ２−７
−＋ ｆａｎ ４ 、Ｌ −ｒ Ｊ−＋ Ｆ鈷ｆｍａｌ
シＬイ ボ１】エチレン粉末１ｓｏｐｅ加えて十分攪拌
した。導電性芯材として、ニッケルスクリーン（線径０
．２ｒｒａｎ。
１６メツシユ）をえらび、この芯材を中心にして型内に
粉末光てん、加圧法（５００ｈ／ｃＵ ）により、成形
し、１６０℃で３０分間加熱してポリエチレンを溶融し
、電極とした。電極の厚さは０．７咽とした。これらの
電極を中心に、両面に焼結式ニッケル極を正極として用
い、焼結式の実施例と同様、に、アルカリ電池用負極と
して評価した。この場合も比較として、同様の添加量の
カーボニルニッケル粉末を加えたものを用いた。その結
果、金属水素化物１を当りの容量は、焼結式に比べて。
粉末光てん、加圧法（５００ｈ／ｃＵ ）により、成形
し、１６０℃で３０分間加熱してポリエチレンを溶融し
、電極とした。電極の厚さは０．７咽とした。これらの
電極を中心に、両面に焼結式ニッケル極を正極として用
い、焼結式の実施例と同様、に、アルカリ電池用負極と
して評価した。この場合も比較として、同様の添加量の
カーボニルニッケル粉末を加えたものを用いた。その結
果、金属水素化物１を当りの容量は、焼結式に比べて。
実施例では約５俤、比較例では約６％劣っているが、実
施例と比較例との差などについては、焼結式の場合と同
様の傾向を示した。
施例と比較例との差などについては、焼結式の場合と同
様の傾向を示した。
なお、前記のように金属水素化物負極については、他の
負極とは異なり、充放電のくり返しで。
負極とは異なり、充放電のくり返しで。
金属の微粉化が進み、これによって導電材の効果が、充
放電の初期はど効果を示さなくなって、容量の低下をも
たらしていたのが、ニッケルフレーりは、板状構造を有
していて、金属水素化物が微粉化しても導電材との接触
の点ですぐれ、したがってサイクル寿命による低下が少
ない。これを調べるために、前記焼結式の電極ムと比較
例の電極ａについて、０．１５ Ｇで１６０係充電％０
．２Ｃ放電の条件でサイクル寿命を調べた。この場合、
通常は、放電容量の６０係で放電を終了し、５０サイク
ルごとに完全放電する条件を用いたところ。
放電の初期はど効果を示さなくなって、容量の低下をも
たらしていたのが、ニッケルフレーりは、板状構造を有
していて、金属水素化物が微粉化しても導電材との接触
の点ですぐれ、したがってサイクル寿命による低下が少
ない。これを調べるために、前記焼結式の電極ムと比較
例の電極ａについて、０．１５ Ｇで１６０係充電％０
．２Ｃ放電の条件でサイクル寿命を調べた。この場合、
通常は、放電容量の６０係で放電を終了し、５０サイク
ルごとに完全放電する条件を用いたところ。
Ａでは６００サイクルでも初期の９０％を維持していた
が、ａでは７８％に低下していた。また、これとは別に
焼結式、非焼結式電極で、ニッケルフレークと共に、カ
ーボニルニッケル、黒鉛粉末を入れたものについても検
討を行なったが、この場合にも、ニッケルフレークの効
果が確認できた。
が、ａでは７８％に低下していた。また、これとは別に
焼結式、非焼結式電極で、ニッケルフレークと共に、カ
ーボニルニッケル、黒鉛粉末を入れたものについても検
討を行なったが、この場合にも、ニッケルフレークの効
果が確認できた。
以上のように、導電材としてニッケルフレークを金属水
素化物負極に加えることは、初期の充放電性能の改良に
効果があるとともに、金属水素化物負極特有の充放電の
くり返しによる微粉化にも対応できて長寿命が期待でき
る。
素化物負極に加えることは、初期の充放電性能の改良に
効果があるとともに、金属水素化物負極特有の充放電の
くり返しによる微粉化にも対応できて長寿命が期待でき
る。
を明の効果
以上のように、本発明によれば、アルカリ土類金属水素
化物負極の容量を向上し、寿命をも改良する効果が得ら
れる。
化物負極の容量を向上し、寿命をも改良する効果が得ら
れる。
Claims (3)
- （１） 金属水素化物を主とする活物質中に、ニッケル
フレークを含むことを特徴とするアルカリ土類金属水素
化物負極。 - （２）多孔性の芯材に少なくとも金属水素化物とニッケ
ルフレークの混合物が焼結されている特許請求の範囲第
１項記載のアルカリ土類金属水素化物負極。 - （３）金属水素化物と少なくともニッケルフレークと結
着剤とからなる特許請求の範囲第１項記載のアルカリ土
類金属水素化物負極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027532A JPS60172166A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | アルカリ電池用金属水素化物負極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59027532A JPS60172166A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | アルカリ電池用金属水素化物負極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60172166A true JPS60172166A (ja) | 1985-09-05 |
Family
ID=12223716
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59027532A Pending JPS60172166A (ja) | 1984-02-16 | 1984-02-16 | アルカリ電池用金属水素化物負極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60172166A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6355862A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素吸蔵電極 |
-
1984
- 1984-02-16 JP JP59027532A patent/JPS60172166A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6355862A (ja) * | 1986-08-27 | 1988-03-10 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素吸蔵電極 |
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