JPS6180755A - 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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JPS6180755A
JPS6180755A JP59202713A JP20271384A JPS6180755A JP S6180755 A JPS6180755 A JP S6180755A JP 59202713 A JP59202713 A JP 59202713A JP 20271384 A JP20271384 A JP 20271384A JP S6180755 A JPS6180755 A JP S6180755A
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    • 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
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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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ニクム
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、正極・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、放電時に最大容量が得られ、しかも電
池寿命も低下し難くなるためである。
ところで、上述した正・負極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
ドミウム蓄電池では、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、水素が容易て抜は出して
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
があ抄、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、そのための莫大な設備と、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が
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〕
本発明の特徴は、水素吸蔵合金負極を有する密閉型金属
酸化物・水素蓄電池において、平衡水素圧の異なる2種
類の水素吸蔵合金で負極を構成することにある。即ち、
主成分として20℃における平衡水素圧が0.05 a
tmを越え、かつ1atm以下の水素吸蔵合金と、副成
分として同平衡水素圧が0.05 atm以下で、既に
水素を吸蔵している水素吸蔵合金とから負極を構成する
。なお、水素吸蔵合金は必ずしも合金である必要はなく
、単体金属でもよい。
以下、本発明の詳細な説明する。
水素吸蔵合金は水素を吸蔵しt後、周囲にその平衡圧以
上の水素圧が存在しない限り、吸蔵された水素は放出さ
れる。一般に常温で0.05^tmを越える水素平衡圧
を有する水素吸蔵合金は、周りに水素圧がない状態では
吸蔵した水素は極めて速く放出してしまう。したがって
、かかる合金は大気中に曝した状態で水素を吸蔵させ続
けることは不可能でちる。しかしながら、電極としては
これらの合金はアルカリ水素液中で水素電極反応を小さ
な過電圧で行ないうるため、電極負極として十分作動す
る。
一方、常温における平衡水素圧が0.05 stm以下
の水素吸蔵合金は、電極としても使用しうるが、比較的
過電圧が大きく、その電極反応はあまり速くない。これ
は、逆にいうと一度水素を吸蔵すると、その放出速度が
遅いということである。事実、水素雰囲気中で水素を吸
蔵させた後、これを大気中に取出しても、極めてゆっく
り水素を放出し、急激な発火、燃焼を生じることはない
。つまり、比較的長時間に亘り、大気中でも水素を吸蔵
し続けることができる。
従って、上述した2種類の水素吸蔵合金を使用して負極
を構成すれば、予め水素極を必要量だけ充電状態として
おくことができる。即ち、20℃における平衡水素圧が
0.05atmを越え、1atm以下の合金(これをA
とする)と、同平衡水素圧が0.05atm以下で、予
めに水素を吸蔵した合金(これをBとする)とを混合す
る。この時、合金Bの量は吸蔵した水素量(電極容量)
に応じて合金Aに対する混合比を決めればよい。
負極の作製中及び電池の組立て中に、合金Bからはほと
んど水素が放出されないため、電池組立てが完了した時
点(この時、正極容量はOmAhとしておく)で、常に
負極が正極よりも多く充電され之状態に保てることとな
り、電池は適正な容量状態をもつことになる。
上記合金Aとしては、LaNi 5 、TmNi 5等
をその平衡圧が条件に合うように変えたもの、例えばL
aN14,7Ato、3 、TmNi 4,2Mn0.
8等を用いることができる。勿論、他の組成でもよい。
他に、CaN13系、FeTl系、 TlMn系など、
上記平衡水素圧の満たすようなものならば同様に使用で
きる。
上記合金Bとしては、例えば合金の場合にはLaCo 
5 、Mg2Ni 、Mg2Cu 、或いはこれらの変
形物、単体金属の場合にはPdを始じめとして前記平衡
水素圧を満たすものであればよい。
〔発明の実施例〕
次に、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とし、合金Aとして
LaNi4,7AtG、3 (平衡プラト圧20℃で約
0.4 atm )及び合金BとしてPd (同プラト
圧は20℃で約0.01 stm )からなる混合水素
吸蔵合金を負極とした単3サイズの密閉型Niハ2電池
を例にする。この電池は定極容量が500mAhとなる
ように正・負極の容量を次のように設定した。N1極の
理論容量を600mAhとし、N2極の理論容量を11
00 mAhとした。したがって、N2極の過剰容量分
500 mAhのうち一部を充電状態、残りを未充電状
態とする必要がある。ここでは、充電状態として200
mAh、未充電状態として300 mAhに夫々設定し
た。この場合、充電状態の200 mAhを水素を吸蔵
したPdで担わせることになる。
まず、市販のPd黒を水素圧力容器中に置き、水素を約
20vcIn2吸蔵させた後、常圧に戻し、更にロータ
リー4ンプで約5分間排気(10=”torr) した
。この後、Pdを大気中に戻すと、Pdは発火しない。
この状態でPdは原子比で’HIP d=0.6の水素
を吸蔵している。理論的には、次式〔1〕の反応により
放電するので、1g当り約150mAhの容量を持つが
、実際には約100 mAh/gの容量を示す。
Pd−Ho、6+o、60H−+Pd+0.6H20+
0.6e  C1)よって、2gのPdが必要となる。
このPdと、粒度20 am以下のLaN14,7At
O,3の6末6g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
チとなるように添加した後、混合、製練した。つづいて
、この晶練物ヲロールにより70 yes X 40簡
X O,6m tのシート状物とした後、リード片を取
付はニッケル網状体を圧着して負極電極体を作製した。
こうした工程は大気中にて行なった。ひきつづき、50
瓢X40闘×0.6馴tの放電状態にあるN1極(理論
容1t4600mAh)を正極電極体として用意し、こ
れと前記負極電極体とをセ・セレータを介し工渦巻状に
巻回して素電池を作製し念。次いで、この紫亀池を単3
型の電池ケースに収納し、負極リードを電池ケースに、
正極リードを封口板の正極端子に夫々接続した。この後
、前記ケース内に8.M −KOH水溶液の電解液を注
入し、直ちに封口処理を行なって密閉型N 17M 2
電池全社てた。
比較例I Pdを含まず、単にLaNi4,7Ato、3のみから
なる負極を用いた以外、実施例と同様な方法により密閉
型N i/H2電池を組立てた。
比較例2 Pdを含まないLaN14 、7AL□、5のみからな
る負極を化成工程で200 mAhだけ充電した後、こ
の負極を水洗、乾燥、 Ni正極との巻回、電池ケース
への収納、注液、封口を水素分圧0.5atmのAr雰
囲気(トータル1 atm )中で行なって密閉型N 
l/)(2電池を組立てた。
しかして、本実施例及び比較例1,2の電池について、
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、比較例1の電池(%
性腺B)は20サイクルで、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。
ま九、電池組立て完了後、本実施例及び比較例2の電池
を分解し、素電池を取り出し、直ちに8MKOH水溶液
が満たされたビーカ内に移し、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の負極は残存容
量が0鮎りであった。
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、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雰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 (1)

    【特許請求の範囲】
  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収納する密閉容
    器とからなる密閉型金属酸化物・水素蓄電池において、
    前記負極を構成する水素吸蔵合金は、20℃における平
    衡水素圧が0.05atmを越え、かつ1atm以下の
    ものと、平衡水素圧が0.05atm以下で既に水素を
    吸蔵しているものとの2種の混合体からなることを特徴
    とする密閉型金属酸化物・水素蓄電池。
JP59202713A 1984-09-27 1984-09-27 密閉型金属酸化物・水素蓄電池 Expired - Lifetime JPH0810595B2 (ja)

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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6166367A (ja) * 1984-09-10 1986-04-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素吸蔵電極の製造法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS6166367A (ja) * 1984-09-10 1986-04-05 Matsushita Electric Ind Co Ltd 水素吸蔵電極の製造法

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