JPS61163570A - 固体水素電池 - Google Patents
固体水素電池Info
- Publication number
- JPS61163570A JPS61163570A JP60003674A JP367485A JPS61163570A JP S61163570 A JPS61163570 A JP S61163570A JP 60003674 A JP60003674 A JP 60003674A JP 367485 A JP367485 A JP 367485A JP S61163570 A JPS61163570 A JP S61163570A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- solid electrolyte
- solid
- positive electrode
- 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.)
- Granted
Links
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
- H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
- H01M10/347—Gastight metal hydride accumulators with solid electrolyte
-
- 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
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】
く技術分野〉
本発明は負極活物質、電解質及び正極活物質がいずれも
固体からなる固体水素電池に関し、特にその正極材料に
関するものである。
固体からなる固体水素電池に関し、特にその正極材料に
関するものである。
〈従来技術〉
近年、半導体技術及びこれらの応用技術の発展に伴ない
電子機器の消費電力は漸次低下される方向にある。また
、これら電子機器に用いられる電池も消費電力の低下と
ともに、小型、薄型化が望まれ、同時に信頼性の高いこ
とが要求されるようになってきた。このような要求に応
えるものとして、固体電解質電池が一般的に知られてい
る。固体電解質電池は電解質にイオン導電体を有する固
体電解質を用いるため、電池力１らの液漏れがなくまた
製造工程に於いても高度に自動化された半導体製造技術
を適用することができ、量産化し易いといった特徴を有
する。
電子機器の消費電力は漸次低下される方向にある。また
、これら電子機器に用いられる電池も消費電力の低下と
ともに、小型、薄型化が望まれ、同時に信頼性の高いこ
とが要求されるようになってきた。このような要求に応
えるものとして、固体電解質電池が一般的に知られてい
る。固体電解質電池は電解質にイオン導電体を有する固
体電解質を用いるため、電池力１らの液漏れがなくまた
製造工程に於いても高度に自動化された半導体製造技術
を適用することができ、量産化し易いといった特徴を有
する。
従来、このような固体電解質としては銀、銅。
リチウム系の電池が開発されている。この中で。
銀イオンまたは銅イオンを用いた電池は固体電解質のイ
オン電導度が比較的大きく大電流での放電が可能である
という性質を有する。一方、リチウム系の固体電解質電
池は高いエネルギー密度と高い出力電圧を有するが、用
いる固体電解質のイオン電導度が余り大きくないので大
きな電流での放電ができない。また、リチウム金属が非
常に活性であるため、耐酸化、耐湿のために電池の製造
工程や封口技術が複雑となる。更に上記のいずれの系の
固体電池においても二次電池化を考えた場合充電時に負
極において還元される導電種が樹枝状に析出するためサ
イクル寿命が悪く、深い放電ができないという大きな問
題が残っている。
オン電導度が比較的大きく大電流での放電が可能である
という性質を有する。一方、リチウム系の固体電解質電
池は高いエネルギー密度と高い出力電圧を有するが、用
いる固体電解質のイオン電導度が余り大きくないので大
きな電流での放電ができない。また、リチウム金属が非
常に活性であるため、耐酸化、耐湿のために電池の製造
工程や封口技術が複雑となる。更に上記のいずれの系の
固体電池においても二次電池化を考えた場合充電時に負
極において還元される導電種が樹枝状に析出するためサ
イクル寿命が悪く、深い放電ができないという大きな問
題が残っている。
〈発明の背景〉
本発明者は、負極活物質を金属水素化物として水素を吸
蔵する水素吸蔵用材料、固体電解質を水素イオン導電体
、正極活物質をゲスト物質として水素イオンを受容する
物質で構成すること番こよって電池となることを見い出
した。この電池の場合大きな電流での放電が可能であり
、かつ負極に用いる活物質が水素であるため、水素の拡
散のみが反応に関与する拡散型の電極となるので、従来
のように金属イオンを導電種に用いた析出型の電極のよ
うに充放電の繰り返しによって生ずる樹枝状の析出物は
なく、サイクル寿命がよいという利点を有する。
蔵する水素吸蔵用材料、固体電解質を水素イオン導電体
、正極活物質をゲスト物質として水素イオンを受容する
物質で構成すること番こよって電池となることを見い出
した。この電池の場合大きな電流での放電が可能であり
、かつ負極に用いる活物質が水素であるため、水素の拡
散のみが反応に関与する拡散型の電極となるので、従来
のように金属イオンを導電種に用いた析出型の電極のよ
うに充放電の繰り返しによって生ずる樹枝状の析出物は
なく、サイクル寿命がよいという利点を有する。
上述した正極には水素イオンをゲスト物質として受容す
る物質であればいずれも電池を構成することは可能であ
るが、用いる材料によって得られる電圧、放電可能な電
流密度、二次電池化した場合のサイクル特性は異なって
くる。
る物質であればいずれも電池を構成することは可能であ
るが、用いる材料によって得られる電圧、放電可能な電
流密度、二次電池化した場合のサイクル特性は異なって
くる。
〈発明の目的〉
本発明は、高い電圧と大きな放電電流を得ることができ
、かつ充放電による繰り返しサイクル特性のよい正極を
有する固体水素電池を提供することを目的とする。
、かつ充放電による繰り返しサイクル特性のよい正極を
有する固体水素電池を提供することを目的とする。
く構成及び効果の説明〉
水素を金属水素化物の状態で吸蔵する合金は水素を吸蔵
した状態においても固体である。水素吸蔵合金は単体と
して水素を吸収する元素（Ｍｇ 。
した状態においても固体である。水素吸蔵合金は単体と
して水素を吸収する元素（Ｍｇ 。
Ｃａ 、Ｌａ、Ｔｉ 、Ｖ等）と水素を活性化する触媒
能を有する元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ等）とを組合
せることによってさまざまな解離圧、吸蔵量をもつもの
を実現することができる。この水素吸蔵合金を負極とし
て用いる。固体電解質としては５酸化アンチモン（Ｓ
ｂ、α６．ｎＨ２０）、２酸化スズ（ＳｎＯｌ、３Ｈ２
０）等の水素イオン導電性酸化物や、パーフルオロカー
ボン系等のイオン交換膜に代表される固体高分子電解質
等を用いる。正極材料としては水素イオンをゲスト物質
として受容する物質を用い、第１図に例示するような構
造の電池を構成する第１図においてｌｆ／ｉ電極、２Ｆ
ｉ固体電解質、３は正極、４ｄ集電体、５はリード線。
能を有する元素（Ｆｅ、Ｃｏ、Ｎｉ、Ｃｕ等）とを組合
せることによってさまざまな解離圧、吸蔵量をもつもの
を実現することができる。この水素吸蔵合金を負極とし
て用いる。固体電解質としては５酸化アンチモン（Ｓ
ｂ、α６．ｎＨ２０）、２酸化スズ（ＳｎＯｌ、３Ｈ２
０）等の水素イオン導電性酸化物や、パーフルオロカー
ボン系等のイオン交換膜に代表される固体高分子電解質
等を用いる。正極材料としては水素イオンをゲスト物質
として受容する物質を用い、第１図に例示するような構
造の電池を構成する第１図においてｌｆ／ｉ電極、２Ｆ
ｉ固体電解質、３は正極、４ｄ集電体、５はリード線。
６／／ｉ加圧用板、７はビスである。
この電池の起電反応は以下のようになると考えられる。
＋ｘＨ３０＋ｘｅ ・＝ １３１光電
ここでＭｅｔａＪは水素吸蔵用材料であり、ＡＢｎは水
素をゲスト物質として取り込むことができる物質である
。用いる負極材料、正極材料によって得られる電位は異
なってくる。種々の電極材料を検討した結果、正極材料
としてＭｎＯ２を用い、これにアセチレンブラック等の
カーボン粉末を適量加えることによって高い平衡電位を
有し、かつ大電流放電が可能で、サイクル特性のよい正
極の実現が可能となった。
素をゲスト物質として取り込むことができる物質である
。用いる負極材料、正極材料によって得られる電位は異
なってくる。種々の電極材料を検討した結果、正極材料
としてＭｎＯ２を用い、これにアセチレンブラック等の
カーボン粉末を適量加えることによって高い平衡電位を
有し、かつ大電流放電が可能で、サイクル特性のよい正
極の実現が可能となった。
〈実施例１〉
市販のチタン（Ｔｉ）（純度９９．５１）とニッケル（
Ｎｉ）（純度９９゜９５チ）を原子比でｌ：ｌとなるよ
うに秤量、混合する。これをアーク溶解炉で溶解する。
Ｎｉ）（純度９９゜９５チ）を原子比でｌ：ｌとなるよ
うに秤量、混合する。これをアーク溶解炉で溶解する。
この合金をステンレス反応容器に入れ、高圧水素ガスを
導入し、加重して水素化させる。水素化した合金を取り
出しアルゴンガス雰囲気中で４４μｍ以下に粉砕する。
導入し、加重して水素化させる。水素化した合金を取り
出しアルゴンガス雰囲気中で４４μｍ以下に粉砕する。
この粉末０．３Ｐとテフロン粉末０．０１５Ｐ及びアセ
チレンブラック０．０１７を混合し、更に後述する固体
電解質０．０８Ｆを加えて錠剤成型器でペレットに成型
する。これを負極とする。
チレンブラック０．０１７を混合し、更に後述する固体
電解質０．０８Ｆを加えて錠剤成型器でペレットに成型
する。これを負極とする。
次に５塩化アンチモン（ＳｂＣｊｌｌ）を純水中へ滴下
し、水酸化アンチモンの白色沈殿を得た。これを洗浄、
乾燥し、５酸化アンチモンを得た。これの０．ＩＪ’を
用い錠剤成型器でペレットにする。
し、水酸化アンチモンの白色沈殿を得た。これを洗浄、
乾燥し、５酸化アンチモンを得た。これの０．ＩＪ’を
用い錠剤成型器でペレットにする。
これを固体電解質とする。
次に電解マンガン０．５Ｐを用いこれにアセチレンブラ
ック０．０ＩＰと上述した固体電解質０．２ｔを混合し
１錠剤成型器でベレットにする。これを正極とする。こ
れらを用いて第１図に示すような構造の電池を構成する
。この場合の初期開放電位は約８６０ ｍＶであった。
ック０．０ＩＰと上述した固体電解質０．２ｔを混合し
１錠剤成型器でベレットにする。これを正極とする。こ
れらを用いて第１図に示すような構造の電池を構成する
。この場合の初期開放電位は約８６０ ｍＶであった。
その後１００ ｐＡ／ｍ”の電流密度で放電させた。そ
の結果を第２図に示す。横軸は時間、縦軸はボルト（電
圧）を表わしている。
の結果を第２図に示す。横軸は時間、縦軸はボルト（電
圧）を表わしている。
〈実施例２〉
実施例１と同様な方法でＴｉ−Ｎｉ及びミツシュメタル
よりＴｉＮ１Ｍｎ０．０ＩＨｘの負極及び固体電解質を
作製する。次に電解マンガン０．５７’を用いこれにア
セチレンブラック０．０２．Ｐと固体電解質０．２ 、
Ｐを混合しこれを正極として電池を構成する。
よりＴｉＮ１Ｍｎ０．０ＩＨｘの負極及び固体電解質を
作製する。次に電解マンガン０．５７’を用いこれにア
セチレンブラック０．０２．Ｐと固体電解質０．２ 、
Ｐを混合しこれを正極として電池を構成する。
この場合の初期開放電位は約１１００ｍＶであった。そ
の後１００μＡ／（至）２の電池密度で放電させた。そ
の結果を第３図に示す。また、この電池を１００μＡ／
１２の電流密度で２時間ごとに充放電を繰り返すサイク
ル寿命テストを行なった。
の後１００μＡ／（至）２の電池密度で放電させた。そ
の結果を第３図に示す。また、この電池を１００μＡ／
１２の電流密度で２時間ごとに充放電を繰り返すサイク
ル寿命テストを行なった。
その結果を第４図に示す。１００回の充放電テストを行
なった結果、ｔつたく劣化はみられなかった。尚、上述
の如く構成された電池の開放電位が異なるのは以下のた
めである。即ち、用いる水素吸蔵合金を水素化したとき
の水素含有量によって開放電位は大きく異なる。特にＴ
ｉ−Ｎｉ系のように水素解離圧に平坦部をもたないもの
は水素含有量によって開放電位に差がある。今回実施例
に用いたものはＴｉ−Ｎｉ：Ｈｏ、８．実施例２に用い
たものはＴｉ−Ｎｉ：ＭｎＯ，ＯＩ Ｈｌ、２である
。
なった結果、ｔつたく劣化はみられなかった。尚、上述
の如く構成された電池の開放電位が異なるのは以下のた
めである。即ち、用いる水素吸蔵合金を水素化したとき
の水素含有量によって開放電位は大きく異なる。特にＴ
ｉ−Ｎｉ系のように水素解離圧に平坦部をもたないもの
は水素含有量によって開放電位に差がある。今回実施例
に用いたものはＴｉ−Ｎｉ：Ｈｏ、８．実施例２に用い
たものはＴｉ−Ｎｉ：ＭｎＯ，ＯＩ Ｈｌ、２である
。
以上の如く全固体水素電池において、正極に二酸化マン
ガンを用い、これにカーボン粉末を混合とができる。
ガンを用い、これにカーボン粉末を混合とができる。
第１図は本発明の説明に供する固体水素電池を例示する
概略構成図である。第２図及び第３図は本発明の各実施
例に係る固体水素電池の放電特性図である。 第４図は本発明の実施例に係る固体水素電池の充放電特
性図である。 １・・・負極、２・・・固体電解質、３・・・正極、４
・・・集電体、５・・・リード線、６・・・加圧用板、
７・・・ビス代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名
）＃＆７図 ル９ｒ 第２［２１
概略構成図である。第２図及び第３図は本発明の各実施
例に係る固体水素電池の放電特性図である。 第４図は本発明の実施例に係る固体水素電池の充放電特
性図である。 １・・・負極、２・・・固体電解質、３・・・正極、４
・・・集電体、５・・・リード線、６・・・加圧用板、
７・・・ビス代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名
）＃＆７図 ル９ｒ 第２［２１
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １）負極を金属水素化物として水素を吸蔵する水素吸蔵
物質、固体電解質を水素イオン導電体、正極をゲスト物
質として水素イオンを受容する物質でそれぞれ構成した
固体水素電池において前記正極を、二酸化マンガンを主
とする材料で構成したことを特徴とする固体水素電池。 ２）二酸化マンガンにはカーボンが１０重量％以下の割
合で混合されている特許請求の範囲第１項記載の固体水
素電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003674A JPS61163570A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 固体水素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003674A JPS61163570A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 固体水素電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163570A true JPS61163570A (ja) | 1986-07-24 |
| JPH0461468B2 JPH0461468B2 (ja) | 1992-09-30 |
Family
ID=11563967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60003674A Granted JPS61163570A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 固体水素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61163570A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63158761A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-07-01 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体水素電池 |
| US8755169B2 (en) | 2009-09-30 | 2014-06-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrochemical capacitor |
| US8952490B2 (en) | 2009-09-30 | 2015-02-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Redox capacitor and manufacturing method thereof |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51107444A (ja) * | 1975-03-17 | 1976-09-24 | Kogyo Gijutsuin | |
| JPS5230700A (en) * | 1975-09-02 | 1977-03-08 | Daiichi Sangiyou Kk | Simply packing and fabricating method of fish boxes |
| JPS5819878A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-02-05 | マツクス−プランク−ゲゼルシヤフト・ツ−ル・フエルデルング・デル・ヴイツセンシヤフテン・エ−・フアウ | 電池 |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP60003674A patent/JPS61163570A/ja active Granted
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51107444A (ja) * | 1975-03-17 | 1976-09-24 | Kogyo Gijutsuin | |
| JPS5230700A (en) * | 1975-09-02 | 1977-03-08 | Daiichi Sangiyou Kk | Simply packing and fabricating method of fish boxes |
| JPS5819878A (ja) * | 1981-07-14 | 1983-02-05 | マツクス−プランク−ゲゼルシヤフト・ツ−ル・フエルデルング・デル・ヴイツセンシヤフテン・エ−・フアウ | 電池 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63158761A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-07-01 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体水素電池 |
| US8755169B2 (en) | 2009-09-30 | 2014-06-17 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrochemical capacitor |
| US8952490B2 (en) | 2009-09-30 | 2015-02-10 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Redox capacitor and manufacturing method thereof |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0461468B2 (ja) | 1992-09-30 |
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