JPS6097550A - 蓄電池用陰極 - Google Patents
蓄電池用陰極Info
- Publication number
- JPS6097550A JPS6097550A JP58205103A JP20510383A JPS6097550A JP S6097550 A JPS6097550 A JP S6097550A JP 58205103 A JP58205103 A JP 58205103A JP 20510383 A JP20510383 A JP 20510383A JP S6097550 A JPS6097550 A JP S6097550A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- hydrogen storage
- absorbing material
- cathode
- storage battery
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
Landscapes
- 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。
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、蓄電池用陰極に用いられる水素吸蔵電極の改
良に関するものである。
良に関するものである。
従来例の構成とその問題点
蓄電池の単位重量または単位容積当りのエネルギー密度
の向上を図るために、陰極として水素吸蔵材を用いた、
いわゆる水素吸蔵材が提案されている。しかし、水素吸
蔵材を水素電極として利用するときは、■電解液中での
電極の化学、的安定性。
の向上を図るために、陰極として水素吸蔵材を用いた、
いわゆる水素吸蔵材が提案されている。しかし、水素吸
蔵材を水素電極として利用するときは、■電解液中での
電極の化学、的安定性。
■水素の電気化学的な吸蔵特性、■放電容量、■電極反
応過電圧、■形状安定性等の厳しい条件がつけられる。
応過電圧、■形状安定性等の厳しい条件がつけられる。
特にサイクル寿命にかかわる問題として、電解液中での
電極の化学的安定性あるいは形状安定性が非常に重要で
ある。例えば、水素吸蔵材としてＣａ Ｎ ｉ ｓを用
いた水素吸蔵電極では、充放電を数十サイクル繰り返し
た後の放電容量は初期容量の半分に低下する。この原因
は、電解液中での充放電サイクルによって、水素吸蔵材
であるＣ ａ Ｎ １ ｓが酸化され、水素吸蔵に有効
な結晶構造が壊れることや、水素の吸蔵・放出に伴うＣ
ａ Ｎ ｉｓの膨張・収縮や微粉化により、電極構成材
料相互の結合力が低下しＣａ Ｎ ｉ５が脱落すること
などに起因すると考えられる。
電極の化学的安定性あるいは形状安定性が非常に重要で
ある。例えば、水素吸蔵材としてＣａ Ｎ ｉ ｓを用
いた水素吸蔵電極では、充放電を数十サイクル繰り返し
た後の放電容量は初期容量の半分に低下する。この原因
は、電解液中での充放電サイクルによって、水素吸蔵材
であるＣ ａ Ｎ １ ｓが酸化され、水素吸蔵に有効
な結晶構造が壊れることや、水素の吸蔵・放出に伴うＣ
ａ Ｎ ｉｓの膨張・収縮や微粉化により、電極構成材
料相互の結合力が低下しＣａ Ｎ ｉ５が脱落すること
などに起因すると考えられる。
発明の目的
本発明はこのような従来の問題点を除去するものであり
、水素吸蔵材が直接電解液に触れないよう圧することに
より、サイクル寿命の優れた蓄電池用陰極を提供するも
のである。
、水素吸蔵材が直接電解液に触れないよう圧することに
より、サイクル寿命の優れた蓄電池用陰極を提供するも
のである。
発明の構成
本発明の蓄電池用陰極は、陰極物質が水素吸蔵材から成
る蓄電池において、陰極の表面を水素透過膜で被覆した
ものである。
る蓄電池において、陰極の表面を水素透過膜で被覆した
ものである。
したがって、水素吸蔵材は直接電解液に触れることはな
く、充電時には水素透過膜中金拡散してきた水素原子が
水素吸蔵材の格子中に吸蔵される。
く、充電時には水素透過膜中金拡散してきた水素原子が
水素吸蔵材の格子中に吸蔵される。
実施例の説明
以下本発明をその実施例により説明する。
市販のカルシウムとニッケルを原子比で組成比１対６に
なる様に秤量し、高周波溶解炉で加熱溶解させ、均質な
Ｃａ Ｎ １ ｓの合金を製造した。この合金をカッタ
ーで切断し、表面をエメリー紙とアルミナ粉末で鏡面研
摩した後、電極面積が０ 、５ ｃｒＡになるようにエ
ポキシ樹脂で被覆した。次に、このＣａＮｉ５電極の表
面（０，５ａＪ）に水素透過膜をスパッタ装置により蒸
着した。なお、水素透過膜は、Ｉｎｔ、 Ｔ、Ｈｙｄｒ
ｏｇｅｎ、 Ｅｎｅｒｇｙ、Ｖｏ４７．Ｎｏ、１１ 。
なる様に秤量し、高周波溶解炉で加熱溶解させ、均質な
Ｃａ Ｎ １ ｓの合金を製造した。この合金をカッタ
ーで切断し、表面をエメリー紙とアルミナ粉末で鏡面研
摩した後、電極面積が０ 、５ ｃｒＡになるようにエ
ポキシ樹脂で被覆した。次に、このＣａＮｉ５電極の表
面（０，５ａＪ）に水素透過膜をスパッタ装置により蒸
着した。なお、水素透過膜は、Ｉｎｔ、 Ｔ、Ｈｙｄｒ
ｏｇｅｎ、 Ｅｎｅｒｇｙ、Ｖｏ４７．Ｎｏ、１１ 。
ＰＰ８７７へ８８２．１９８２に記載されているｐｃｉ
ｅｓ、ｅｗ ｔ、％−Ａｇ１３．４ｗｔ；％−Ａｕ２ｏ
ｗｔ、％のパラジウム合金をターゲットとして用い、ス
パッタ蒸着することにより作成した。蒸着した水素透過
膜であるパラジウム合金の厚さは５００人である。この
水素透過膜を蒸着したＣａＮｉ５電極を電位走査法によ
り水素吸蔵放出能を請与べた。なお、比較のためて、Ｎ
ｉ板（０、５ｃｍ）上に水素透過膜を蒸着した電極を用
いた。第１図かられかるように、曲線■は水素の酸化波
が現われるが、曲線■は水素の酸化波に相当するピーク
は現われない。これは Ｃａ Ｎ １６に吸蔵された水
素が水素透過膜を拡散して放電されたことを示している
。以上のことから、水素吸蔵材の表面を水素透過膜で被
覆した場合でも、水素の吸蔵・放出が可能であることが
わかった。
ｅｓ、ｅｗ ｔ、％−Ａｇ１３．４ｗｔ；％−Ａｕ２ｏ
ｗｔ、％のパラジウム合金をターゲットとして用い、ス
パッタ蒸着することにより作成した。蒸着した水素透過
膜であるパラジウム合金の厚さは５００人である。この
水素透過膜を蒸着したＣａＮｉ５電極を電位走査法によ
り水素吸蔵放出能を請与べた。なお、比較のためて、Ｎ
ｉ板（０、５ｃｍ）上に水素透過膜を蒸着した電極を用
いた。第１図かられかるように、曲線■は水素の酸化波
が現われるが、曲線■は水素の酸化波に相当するピーク
は現われない。これは Ｃａ Ｎ １６に吸蔵された水
素が水素透過膜を拡散して放電されたことを示している
。以上のことから、水素吸蔵材の表面を水素透過膜で被
覆した場合でも、水素の吸蔵・放出が可能であることが
わかった。
次に、前述したのと同様な方法でＣａ Ｎ ！ ５合金
を製造し、この合金を粉砕機で３７μｍ（く４０゜メツ
７−）以下まで粉砕した。この合金粉末９を７ルコール
と共に発泡メタルに充填した後、乾燥し、１．８トン／
ｃｄの圧力でプレスした。この電極体の全表面に、水素
透過膜（Ｐｄ−Ａｇ−Ａｕ合金）を厚さ５００八になる
ように、スパッタ装置により蒸着した。以上のように、
Ｐ ｄ −Ａ ｇ −Ａ ｕ合金を全表面に蒸着した電
極体に、リードを取りつけ蓄電池用陰極とした（第２図
）。特性比較のための従来例としては、水素透過膜で全
表面を被覆していない電極を用いた。これらの電極を陰
極とし、公知のＮｉ−Ｃｄ蓄電池のＮ１極（陽極）を用
いて、陰極と陽極をそれぞれアルカリ電解液中に浸漬し
て、第３図のように蓄電池を構成した。
を製造し、この合金を粉砕機で３７μｍ（く４０゜メツ
７−）以下まで粉砕した。この合金粉末９を７ルコール
と共に発泡メタルに充填した後、乾燥し、１．８トン／
ｃｄの圧力でプレスした。この電極体の全表面に、水素
透過膜（Ｐｄ−Ａｇ−Ａｕ合金）を厚さ５００八になる
ように、スパッタ装置により蒸着した。以上のように、
Ｐ ｄ −Ａ ｇ −Ａ ｕ合金を全表面に蒸着した電
極体に、リードを取りつけ蓄電池用陰極とした（第２図
）。特性比較のための従来例としては、水素透過膜で全
表面を被覆していない電極を用いた。これらの電極を陰
極とし、公知のＮｉ−Ｃｄ蓄電池のＮ１極（陽極）を用
いて、陰極と陽極をそれぞれアルカリ電解液中に浸漬し
て、第３図のように蓄電池を構成した。
この電池をｓ ｏ ｍＡ１０＋ｆの電流密度で充放電さ
せた結果、次のようなことがわかった。すなわち、第４
図かられかる様に１表面を水素透過膜で被覆すると、２
００サイクルの充放電を繰り返しても、はとんど容量が
低下していない本発明の陰極に対して、従来型は約４０
ザイクルで容量は１／２ に低下していることがわかる
。これは、水素吸蔵材であるＣ ａ Ｎ ｉ ５合金が
、充放電の繰り返しによってアルカリ電解液中で酸化さ
れたことと、膨張・収縮によ−）で電極構成材料相互の
結合力が低下し、水素吸蔵材の脱落が発生したためであ
る。
せた結果、次のようなことがわかった。すなわち、第４
図かられかる様に１表面を水素透過膜で被覆すると、２
００サイクルの充放電を繰り返しても、はとんど容量が
低下していない本発明の陰極に対して、従来型は約４０
ザイクルで容量は１／２ に低下していることがわかる
。これは、水素吸蔵材であるＣ ａ Ｎ ｉ ５合金が
、充放電の繰り返しによってアルカリ電解液中で酸化さ
れたことと、膨張・収縮によ−）で電極構成材料相互の
結合力が低下し、水素吸蔵材の脱落が発生したためであ
る。
これに対し１本発明型電池は、水素透過膜で水素吸蔵材
から成る陰極の全表面を被覆しているので、水素吸蔵材
は直接電解液に触れることがない。
から成る陰極の全表面を被覆しているので、水素吸蔵材
は直接電解液に触れることがない。
したがって、電解液中で水素吸蔵材が酸化されることは
なく、また、表面を膜で被覆しているので水素吸蔵材の
脱落もなく、ザイクル寿命の優れた特性を示している。
なく、また、表面を膜で被覆しているので水素吸蔵材の
脱落もなく、ザイクル寿命の優れた特性を示している。
なお、本実施例では水素透過膜としてＰｄ−Ａｑ−Ａｕ
合金を用いたが、ＰｄあるいはＰｄ−Ａｑ金合金用いて
も同様な結果が得られた。また、水素吸蔵材の表面が、
耐食性のあるパラジウム合金で被覆されているため、硫
酸などの酸性の電解液を用いた蓄電池にも適用できる。
合金を用いたが、ＰｄあるいはＰｄ−Ａｑ金合金用いて
も同様な結果が得られた。また、水素吸蔵材の表面が、
耐食性のあるパラジウム合金で被覆されているため、硫
酸などの酸性の電解液を用いた蓄電池にも適用できる。
なお、本実施例は、水素吸蔵材としてＣａ Ｎ ｉ ５
合金について述べたが、他の水素吸蔵合金についても適
用できる。
合金について述べたが、他の水素吸蔵合金についても適
用できる。
発明の効果
以上のように本発明は、陰極物質が水素吸蔵材から成る
蓄電池において、この陰極の表面を水素透過膜で被覆し
たものであり、したがって電解液中で充放電サイクルを
繰り返した場合でも水素吸蔵材が酸化されることはなく
、また、表面を金属薄膜で被覆しているため水素吸蔵材
の脱落もなくサイクル寿命の良好な水素吸蔵陰極を提供
できる。
蓄電池において、この陰極の表面を水素透過膜で被覆し
たものであり、したがって電解液中で充放電サイクルを
繰り返した場合でも水素吸蔵材が酸化されることはなく
、また、表面を金属薄膜で被覆しているため水素吸蔵材
の脱落もなくサイクル寿命の良好な水素吸蔵陰極を提供
できる。
第１図は、水素吸蔵材の表面を水素透過膜で被覆した電
極の電流−電位曲線図、第２図は本発明の一実施例にお
ける水素吸蔵電極のｔ＝ｎ図、第３図は本発明の陰極を
用いた電池の構成図、第４図は同電池の充放電に伴う放
電容量の変化を示す図である。 ４・・・・・水素透過膜、５・・・・・・発泡メタル、
６・・・水素吸蔵材、７・・・・・・陽極、８・・・・
・・陰極、９・・・電解液、１ｏ・・・・・注液栓、１
１・・・・陽極リード、１２・・・・・・ｌＩ＆ｉ’Ｊ
−ド、１３・・・・・・セパレータ〜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第４図 ０ １００ ２０ｆ） 充・放電サイクル数（す
極の電流−電位曲線図、第２図は本発明の一実施例にお
ける水素吸蔵電極のｔ＝ｎ図、第３図は本発明の陰極を
用いた電池の構成図、第４図は同電池の充放電に伴う放
電容量の変化を示す図である。 ４・・・・・水素透過膜、５・・・・・・発泡メタル、
６・・・水素吸蔵材、７・・・・・・陽極、８・・・・
・・陰極、９・・・電解液、１ｏ・・・・・注液栓、１
１・・・・陽極リード、１２・・・・・・ｌＩ＆ｉ’Ｊ
−ド、１３・・・・・・セパレータ〜。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第２
図 第４図 ０ １００ ２０ｆ） 充・放電サイクル数（す
Claims (2)
- （１） 陰極物質が水素吸蔵材から成る蓄電池において
、前記陰極の表面を水素透過膜で被覆したことを特徴と
する蓄電池用陰極。 - （２）水素透過膜がパラジウムあるいはパラジウム系合
金薄膜である特許請求の範囲第１項記載の蓄電池用陰極
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58205103A JPS6097550A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 蓄電池用陰極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58205103A JPS6097550A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 蓄電池用陰極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6097550A true JPS6097550A (ja) | 1985-05-31 |
Family
ID=16501463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58205103A Pending JPS6097550A (ja) | 1983-11-01 | 1983-11-01 | 蓄電池用陰極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6097550A (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1209083A (en) * | 1968-02-07 | 1970-10-14 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Improvements relating to energy storage systems |
| US3881960A (en) * | 1973-02-17 | 1975-05-06 | Deutsche Automobilgesellsch | Electrode for galvanic cells |
-
1983
- 1983-11-01 JP JP58205103A patent/JPS6097550A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| GB1209083A (en) * | 1968-02-07 | 1970-10-14 | Imp Metal Ind Kynoch Ltd | Improvements relating to energy storage systems |
| US3881960A (en) * | 1973-02-17 | 1975-05-06 | Deutsche Automobilgesellsch | Electrode for galvanic cells |
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