JPS6139453A - 密閉型金属酸化物・水素蓄電池 - Google Patents

密閉型金属酸化物・水素蓄電池

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JPS6139453A
JPS6139453A JP16052784A JP16052784A JPS6139453A JP S6139453 A JPS6139453 A JP S6139453A JP 16052784 A JP16052784 A JP 16052784A JP 16052784 A JP16052784 A JP 16052784A JP S6139453 A JPS6139453 A JP S6139453A
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hydrogen
metal
negative electrode
hydrogen storage
battery
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基 神田
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34Gastight accumulators
    • H01M10/345Gastight metal hydride accumulators
    • 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
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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。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の技術分野〕 本発明は水素吸蔵合金を負極とする密閉型金属酸化物・
水素蓄電池の改良に関する。
〔発明の技術的背景とその問題点〕
正極に金属酸化物電極を、負極に水素吸蔵合金を、夫々
使用する密閉型金属酸化物・水素蓄電池は、高エネルギ
密度電池として最近注目されている。この蓄電池は、ア
ルカリ蓄電池の一種であり、これを組立てる場合にはそ
の基本的な構造、構成等は例えばニッケルカドミウム蓄
電池と同様にする必要がある。かかる蓄電池の特性中で
重要なものの一つとして、止稀・負極の容量バランスが
ある。
密閉型アルカリ電池においては、通常、電極容量は正極
よりも負極の方が過剰になるように組立てる。そして、
全ての工程が完了して蓄電池を完成した状態においては
、負極容量の過剰となっている部分のうち、一部は充電
状態にあり、残りの部分は未充電の状態になっている必
要がある。この理由は、正・負極の容量状態が上述した
ような状態を実現した場合にのみ、過充電において電池
内圧が上昇せず、放電時に最大容2・が得られ、しかも
電池力命も低下し難くなるためである。
ところで、上述した正・負心の容量状態を持ったアルカ
リ蓄電池を組立てるためには、負極を予め必要量だけ充
電しておくことが必要である。そのため、ニッケル・カ
ドミクム蓄電池では、化成工程において予めカドミウム
負極を充電する方式が通常、採用されている。化成工程
で必要量だけ充電されたカドミウム負極は、水洗、乾燥
後に正極と共に密閉容器に組込まれる。
しかしながら、カドミウム負極と同じプロセスを密閉型
金属酸化物・水素蓄電池の水素吸蔵合金負極に適用しよ
うとすると、充電された活物質は水素であるので、化成
工程以降のプロセスにおいて、水素が容易に抜は出して
しまう。
即ち、空気中では水素吸蔵合金負極の表面で水素が燃焼
するし、不活性ガス中では燃焼は生じないものの、すぐ
に放出されてしまう。
このような水素の抜けを防止するためには、化成工程以
降の全プロセスを少なくとも負極に使用している水素吸
蔵合金の平衡プラトー圧力以上の水素分圧を有する雰囲
気で行なう必要がある。しかしながら、かかる場合には
次のような問題が生じる。即ち、水素雰囲気に調整され
た工程と、通常の空気雰囲気の工程との間で電池組立て
に使用する材料等を移動する場合、水素が発火する恐れ
があり、危険な作業を伴なうことになる。これを防止し
ようとすれば、そのための美大な設備と、煩雑な操作が
必要となる。
このように水素吸蔵合金負極を、予め化成工程でその一
部を充電状態にすることは多大な困難を伴なう。
〔発明の目的〕
本発明は電池組立てのための全プロセスにおいて水素ガ
ス雰囲気にすることなく、目的とする正・負極の容量状
態の水素吸蔵合金負極を有する密閉型金属酸化物・水素
蓄電池を提供しようとするものである。
〔発明の概要〕
本発明は水素吸蔵合金負極を備えた密閉型金属酸化物・
水素蓄電池において、電解液としてのアルカリ水溶液中
で電気化学的に水素電極電位よりも卑である金属を前記
負極中に担持させたことを特徴とするものである。この
ような構成によれば、前記負極、正極、セパレータが収
納された容器にアルカリ水溶液の電解液を注入し、封口
(密閉)等の工程を経る間に、負極は自動的に必要量だ
け充電されるようになり、適切な正・負極の容量状態を
もった蓄電池を得ることができる。
即ち、水素吸蔵合金はアルカリ水溶液中において次式[
IJの電気化学的反応を行なう。
ここで、Mは水素吸蔵合金、MWは水素原子を吸蔵した
水素吸蔵合金を示す。この反応の電極電位は、いわゆる
水素電極反応のそれとほぼ等しい。今、水素電柵反応の
電位よりも卑な電極電位を金属をM′とすると、この金
属M′がアルカリ水溶液中で水素吸蔵合金と接触した場
合、それらが示す電柵電位は、その二つの金属電極電位
の中間となる。したがって、金a M /はいわばアノ
ード分極を受け、水素吸蔵合金Mはカソード分極を受け
ることになる。水素吸蔵合金Mのカソード分極とは、結
局、前記式(IJのことであるから、該合金は実質的に
充電されることになる。この時、金属M′は酸化されて
、通常水酸化物等になる。金属M′が存在する間は、水
素吸蔵合金は充電されつづけるため、予め金属M′の量
を決めておけば、水素吸蔵合金の充電量を設定できる。
以上のことを水素吸蔵合金負極に適用することによって
、容易に負aの充電を行なうことができる。つまり、予
め水素吸蔵合金に金属M′を必要量だけ担持させて負極
を形成し、これを正極等と共(:”容器に収納し、η3
:解液の注入、密閉により電池を完成すると、電解液の
注入がなされた時点から水素吸蔵合金は徐々に充電され
はじめ、金属M′が酸化されるまでつづく。負極の充電
像は金属M′の量によって容易にコントロールできるの
で、組立て工程等は極めて簡単になる。
上記金属としては、例えば錫、ゲルマニウム、モリブデ
ン、亜鉛、クロム、シリコン、鉄、インジウム、パナジ
クム、マンガン、ホウ素、アルミニウム、ジルコニウム
等を挙げることができる。特に錫、ゲルマニウム、モリ
ブデン、亜鉛、クロム、シリコンのような陽極酸化によ
りイオンとなって溶出する金属を用いれば、水素OA蔵
金合金負極必要量だけ充電された後、該金属が担持され
た箇所は孔が形成されるため、負極の気孔率の向上に寄
与し、一層優れた蓄電池を得ることが可能となる。
〔発明の実施例〕
以下、本発明の詳細な説明する。
実施例 本実施例では、ニッケル酸化物を正極、LaN’ 4.
7 A!o、s (平衡プラト圧は30℃で約Q、5a
tm)を負極とした単3サイズの密閉型Ni/H2電池
を例にする。この電池は定格容量が500 mAhとな
るように正・負極の容量を次のように設定した。Ni極
の理論容量を600 mAhとし、H1極の理論容量を
1100m A hとした。したがって、H1極の過剰
容量500 mAhのうち一部を充電状態、残りを未充
電状態とする必要があり、ここでは充電状態として20
0mAh、未充電状態として300m A hに夫々設
定した。
まず、L aN 14.? A 7 o、@を20μm
以下の粒度なもった粉末7y−と10μm程度の亜鉛粉
末0、4 il−とを混合し、これにポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)の分散液をその固形分が全体の
4−となるように添加した後、混合、混練した。つづい
て、この混線物をロールにより7011jllX 4 
Q」X O,51uA  のシート状物質トシた後、リ
ード片を取り付けたニッケル網状体を圧着して負極電極
体を作製した。ひきつづき、50 flX 40uX 
O,6L21  の放電状態にあるNi1(理論容@6
00mAh)を正心電極体として用意し、これと前記負
極電極体とをセパレータを介して渦巻状に巻回して電池
要素を作製した。次いで、この電池要素な単3用の金属
容器に収納し、負極リードを金属容器1二、正極リード
を封口板の正極端子に夫々抵抗溶接により接続した。こ
の後、前記容器内にsM−KO)l水溶液の電解液2.
0CCを注入し、直ちに封口処理を行なって電池を完成
した。
上記電解液の注入工程において、その注入前は容器内の
正・負極は放電状態にあるが、注入によって負極内では
直ちに亜鉛の溶解が開始され、負極の充電がなされる。
亜鉛の反応は次式1式% (2] 0.4?の亜鉛は200 mAhに相当するので、前゛
記式(2」の反応が完結すると、負極を描成しているL
 a N i 4.? A p 6.sはそれだけ容器
が充電されることになる。
比較例12 Znを含まなイTJ a N i 4.、 A 、1,
3カらなる負極、並びにZnを含まないL a N I
 O,7A A o−s負極を化成工程で200mAh
だけ充電した後、これら負極を水6シ、乾燥、Ni正極
との巻回、金属容器への収納、注液、封口を水素分圧0
5atmのAr雰囲気(トータルlatm)の中で行な
って2種の密閉型Ni/H,電池を完成した。
しかして、本実施例及び比較例1.2の電池(−ツいて
、150mAx5hで充電し、200mAで1.Ovま
で放電するサイクル試験を行なった。その結果、電池6
個の平均値として図示する特性図を得た。なお、図中の
A−Cは夫々本実施例、比較例1.2の電池における特
性線である。この図より明らかな如く、比較例1の電池
(特性線B)は20fイクルで、比較例2の電池(特性
線C)は100サイクルで寿命が尽きたのに対し、本実
施例の電池(特性線A)では200サイクル以上の寿命
を示した。
また、電池組立て完了後1本実施例及び比較・例2の電
池を分解し、電池要素を取出し、直ちに8M−KOH水
溶液が満されたと一カ内に移し、それらの残存負極容量
を調べた。その結果を負極6個の最大、最小及び平均値
として下記表に示した。なお比較例1の残存容量は言う
までもなく omAhであった。
表 上表から明らかな如く、比較例2の電池は平均値が低く
、かつ最大値と最小値との差が大きい。これに対し、本
実施例の電池ではばらつきが少なく、それらの値も所期
目的の容量が得られた。
〔発明の効果〕
以上詳述した如く1本発明によれば電池組立てのための
全プロセスにおいて水素ガスキ囲気にすることなく、適
切な正・負極の容量状態の水素吸蔵合金負極を有する高
寿命の密閉型金属酸化物・水素蓄電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
図面は本実施例及び比較例1.2の電池におけるサイク
ル数と容量との関係を示す特性図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)金属酸化物を活物質とする正極と、水素吸蔵合金
    を主成分とし、水素を活物質とする負極と、正極及び負
    極を分離するセパレータと、アルカリ水溶液の電解液と
    、これら正極、負極、セパレータ及び電解液を吸納する
    密閉容器とからなる密閉型金属酸化物・水素蓄電池にお
    いて、アルカリ水溶液中で電気化学的に水素電極電位よ
    りも卑である金属を前記負極中に担持させたことを特徴
    とする密閉型金属酸化物・水素蓄電池。
  2. (2)負極中に担持させる金属が陽極酸化によりイオン
    となつて溶出するものであることを特徴とする特許請求
    の範囲第1項記載の密閉型金属酸化物・水素蓄電池。
  3. (3)金属が錫、ゲルマニウム、亜鉛、クロム、シリコ
    ンのうちから選択されるものであることを特徴とする特
    許請求の範囲第1項記載の密閉型金属酸化物・水素蓄電
    池。
JP16052784A 1984-07-31 1984-07-31 密閉型金属酸化物・水素蓄電池 Granted JPS6139453A (ja)

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US06/759,310 US4621034A (en) 1984-07-31 1985-07-26 Sealed metal oxide-hydrogen storage cell
DE8585305415T DE3586223T2 (de) 1984-07-31 1985-07-30 Herstellungsmethode einer gasdichtverschlossenen metalloxid-wasserstoffspeicherzelle.
EP85305415A EP0170519B1 (en) 1984-07-31 1985-07-30 A method of producing a sealed metal oxide-hydrogen storage cell

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JPH028419B2 JPH028419B2 (ja) 1990-02-23

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