JPS62249357A - 水素吸蔵電極 - Google Patents
水素吸蔵電極Info
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- JPS62249357A JPS62249357A JP61090969A JP9096986A JPS62249357A JP S62249357 A JPS62249357 A JP S62249357A JP 61090969 A JP61090969 A JP 61090969A JP 9096986 A JP9096986 A JP 9096986A JP S62249357 A JPS62249357 A JP S62249357A
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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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/383—Hydrogen absorbing alloys
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- 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〉 。
この発明は、アルカリ蓄電池の陰極などに用いられる水
素吸蔵電極に関するものでおる。
素吸蔵電極に関するものでおる。
〈従来の技術〉
従来からよく用いられている蓄電池としてはニッケルー
カドミ1クム蓄電池の如きアルカリ蓄電池、あるいは鉛
蓄電池などがおるが、近年、これらの電池より軽量且つ
高容量で高エネルギー密度となる可能性のある、水素吸
蔵合金を用いてなる水素吸蔵電極を陰極に備えた金属−
水素アルカリ蓄電池が注目されている。
カドミ1クム蓄電池の如きアルカリ蓄電池、あるいは鉛
蓄電池などがおるが、近年、これらの電池より軽量且つ
高容量で高エネルギー密度となる可能性のある、水素吸
蔵合金を用いてなる水素吸蔵電極を陰極に備えた金属−
水素アルカリ蓄電池が注目されている。
上記のような水素吸蔵合金としては、例えば特公昭59
−49671 @公報に開示されているように、LaN
i5やその改良である三元素系のLaN i4 Co、
LaN i4 Cu及びL a N 144 F eo
、2などの合金が知られており、これらの合金粉末を導
電材粉末と共に焼結してなる多孔体を水素吸蔵電極とし
たり、おるいはこれら水素吸蔵合金粉末と導電材粉末と
の混合物を耐電解液性の粒子状結着剤によって電極支持
体に固着させて水素吸蔵電極とする方法などが採られて
いる。
−49671 @公報に開示されているように、LaN
i5やその改良である三元素系のLaN i4 Co、
LaN i4 Cu及びL a N 144 F eo
、2などの合金が知られており、これらの合金粉末を導
電材粉末と共に焼結してなる多孔体を水素吸蔵電極とし
たり、おるいはこれら水素吸蔵合金粉末と導電材粉末と
の混合物を耐電解液性の粒子状結着剤によって電極支持
体に固着させて水素吸蔵電極とする方法などが採られて
いる。
〈発明が解決しようとする問題点〉
しかしながら、上記従来の水素吸蔵合金は電池内のアル
カリ電解液に対する耐蝕性も低く、この合金の腐蝕によ
る電極の特性劣化により、水素吸蔵電極を長期間あるい
は長期サイクルに亘って高容量に維持することができな
い等という問題がある。また、この種の水素吸蔵電極に
用いられる水素吸蔵合金は、上記電池に組込まれた状態
において電池の充放電によって陰極活物質である水素を
吸蔵しおるいは放出するものであり、充放電サイクルに
伴う上記吸蔵・放出の繰り返しによって合金格子が変形
して微粉化を起こすという問題もおり、微粉化した水素
吸蔵合金が電極から脱落するので電池サイクル中にiJ
5ける電極容量の低下が大きくなってしまう。
カリ電解液に対する耐蝕性も低く、この合金の腐蝕によ
る電極の特性劣化により、水素吸蔵電極を長期間あるい
は長期サイクルに亘って高容量に維持することができな
い等という問題がある。また、この種の水素吸蔵電極に
用いられる水素吸蔵合金は、上記電池に組込まれた状態
において電池の充放電によって陰極活物質である水素を
吸蔵しおるいは放出するものであり、充放電サイクルに
伴う上記吸蔵・放出の繰り返しによって合金格子が変形
して微粉化を起こすという問題もおり、微粉化した水素
吸蔵合金が電極から脱落するので電池サイクル中にiJ
5ける電極容量の低下が大きくなってしまう。
〈問題点を解決するための手段〉
この発明の水素吸蔵電極は、式MmNixCo、M2
(但し、Mmはミツシュメタル、MはΔQ、Ga、I
n、Ge、Ti、Pb、W及び3iからなる群より選ん
だ少なくとも1種、4.5≦x十y+z≦5.5、Q<
z≦2.0)で表わされる水素吸蔵合金を含んでなるこ
とを要旨とする。
(但し、Mmはミツシュメタル、MはΔQ、Ga、I
n、Ge、Ti、Pb、W及び3iからなる群より選ん
だ少なくとも1種、4.5≦x十y+z≦5.5、Q<
z≦2.0)で表わされる水素吸蔵合金を含んでなるこ
とを要旨とする。
〈作 用〉
水素吸蔵合金として上記組成式で示されるものを用いる
ことで、合金腐蝕による特性劣化が小さく且つ合金微粉
化による容量低下が少ない、吸蔵水素の利用率に優れた
長寿命で長期サイクルに亘って高容量の水素吸蔵電極を
提供することができる。
ことで、合金腐蝕による特性劣化が小さく且つ合金微粉
化による容量低下が少ない、吸蔵水素の利用率に優れた
長寿命で長期サイクルに亘って高容量の水素吸蔵電極を
提供することができる。
〈実施例〉
市販のミツシュメタルMm (La : 30重1%、
Ce:50ffli%、Nd:14[t%、Pr:4重
G%、3mその他)、Ni(純度99%以上)、co(
純度99%以上)、及び前記組成比のMとしてAg、G
a、I n、Ge。
Ce:50ffli%、Nd:14[t%、Pr:4重
G%、3mその他)、Ni(純度99%以上)、co(
純度99%以上)、及び前記組成比のMとしてAg、G
a、I n、Ge。
3iから少なくとも1種の元素を選択し、これらを第1
表の組成比で夫々秤量し且つ混合し、次いで不活性アル
ゴン雰囲気下でアーク溶解炉に入れて加熱溶解して合金
化し、冷却した後、゛機械的に50μm以下に粉砕して
各種組成の水素吸蔵合金粉末を1qだ。
表の組成比で夫々秤量し且つ混合し、次いで不活性アル
ゴン雰囲気下でアーク溶解炉に入れて加熱溶解して合金
化し、冷却した後、゛機械的に50μm以下に粉砕して
各種組成の水素吸蔵合金粉末を1qだ。
これらの各種水素吸蔵合金粉末を80重■%、導電材と
してのアセチレンブラックを10重1%、及び結着剤と
してのフッ素樹脂粉末を10重量%ずつそれぞれ混合し
、またこのフッ素樹脂を繊維化させた後、ニッケル金線
で混合物を包み込み且つ3 ton/cnI2で加圧成
型して各種の水素吸蔵合金を作製した。尚、これらの水
素吸蔵電極に用いた水素吸蔵合金粉末量は夫々1.59
で必る。
してのアセチレンブラックを10重1%、及び結着剤と
してのフッ素樹脂粉末を10重量%ずつそれぞれ混合し
、またこのフッ素樹脂を繊維化させた後、ニッケル金線
で混合物を包み込み且つ3 ton/cnI2で加圧成
型して各種の水素吸蔵合金を作製した。尚、これらの水
素吸蔵電極に用いた水素吸蔵合金粉末量は夫々1.59
で必る。
そして、上記で得た水素吸蔵電極を陰極とし。
これに理論放電容量が600mAHの公知の焼結式ニッ
ケル電極を陽極として組合せ、アルカリ電解液として水
酸化カリウム溶液を用いて、密閉型ニッケルー水素アル
カリ蓄電池(A−W>を作製した。
ケル電極を陽極として組合せ、アルカリ電解液として水
酸化カリウム溶液を用いて、密閉型ニッケルー水素アル
カリ蓄電池(A−W>を作製した。
これらの電池A−Wを4時間率(0,25c)の電流で
5時間放電した後、2時間率(0,5Gの電流で電池電
圧がi、ovになるまで放電するという条件で充放電サ
イクル試験を行ない、サイクル寿命を調べた。電池A−
Wの初期の放電容量(mA旧とサイクル寿命(回)を第
1表に併せて示した。
5時間放電した後、2時間率(0,5Gの電流で電池電
圧がi、ovになるまで放電するという条件で充放電サ
イクル試験を行ない、サイクル寿命を調べた。電池A−
Wの初期の放電容量(mA旧とサイクル寿命(回)を第
1表に併せて示した。
第1表
■
」
」
[
■
[
「
上表より、Mm−Ni−Co系水素吸蔵合金であるMm
N I2 Co3 、MmN i3 Co2を夫々含ん
でなる水素吸蔵電極を陽極に使用した比較用の電池A、
[3は、サイクル特性並びに電池放電容みが共に差程高
くない。これに対して、本発明に係るMm−Ni−Co
−M系の水素吸蔵合金を用いた電池C〜Wは、サイクル
特性が上記電池A、[3に較べて著しく向上している。
N I2 Co3 、MmN i3 Co2を夫々含ん
でなる水素吸蔵電極を陽極に使用した比較用の電池A、
[3は、サイクル特性並びに電池放電容みが共に差程高
くない。これに対して、本発明に係るMm−Ni−Co
−M系の水素吸蔵合金を用いた電池C〜Wは、サイクル
特性が上記電池A、[3に較べて著しく向上している。
また電池放電容量も電池△、Bに較べて全体的に改善さ
れていることがわかる。
れていることがわかる。
このように本発明に係る電池C−Wの特性がよいのは、
陰極である水素吸蔵電極に用いた水素吸蔵合金として、
前記組成式においてMで表わした1種またはそれ以上の
元素を添加含有させたものを用いたことに依ることは明
らかである。そして、上表の結果より、添加含有させる
元素として、mb族からvb族に属する元素であるGa
、In、Qe、3iを用いた場合、電池サイクル特性の
向上が著しいことがわかる。
陰極である水素吸蔵電極に用いた水素吸蔵合金として、
前記組成式においてMで表わした1種またはそれ以上の
元素を添加含有させたものを用いたことに依ることは明
らかである。そして、上表の結果より、添加含有させる
元素として、mb族からvb族に属する元素であるGa
、In、Qe、3iを用いた場合、電池サイクル特性の
向上が著しいことがわかる。
これは、これらの元素の添加によって水素吸蔵合金のア
ルカリ電解液中での耐蝕性が非常に向上したことに依る
ものと考えられる。
ルカリ電解液中での耐蝕性が非常に向上したことに依る
ものと考えられる。
また、添加含有させる元素として遷移金属に属する元素
でおるActを用いた場合、上記サイクル特性向上に加
えて、水素吸蔵電極の容量が向上して電池の放電容量が
増大する効果があることがわかる。これは、Actの添
加により水素吸蔵合金内に吸蔵される陰極活物質である
水素の安定性が減少して吸蔵・放出がされ易くなる結果
、水素吸蔵電極での水素の電気化学的利用率が上昇した
ためと考えられる。
でおるActを用いた場合、上記サイクル特性向上に加
えて、水素吸蔵電極の容量が向上して電池の放電容量が
増大する効果があることがわかる。これは、Actの添
加により水素吸蔵合金内に吸蔵される陰極活物質である
水素の安定性が減少して吸蔵・放出がされ易くなる結果
、水素吸蔵電極での水素の電気化学的利用率が上昇した
ためと考えられる。
更に上表より、前記組成式に於て2の値が0.5の場合
が最も効果があり、2の値がこの値より大きくなるにつ
れて上記特性向上の効果が低下することがわかる。そし
て、2の値が2.0より大きくなると逆に特性が悪化し
、特に水素吸蔵電極の極板容量低下に起因すると思われ
る電池の放電容G低下の度合が著しくなる。よって、上
記Mで表わされる元素の合金への添加層としては前記組
成式においてQ<z≦2.0の範囲がよい。
が最も効果があり、2の値がこの値より大きくなるにつ
れて上記特性向上の効果が低下することがわかる。そし
て、2の値が2.0より大きくなると逆に特性が悪化し
、特に水素吸蔵電極の極板容量低下に起因すると思われ
る電池の放電容G低下の度合が著しくなる。よって、上
記Mで表わされる元素の合金への添加層としては前記組
成式においてQ<z≦2.0の範囲がよい。
また、前記組成式MmN i xCo、M2で示される
合金はCaCu5型の六方晶栴造をもち、この六方晶構
造を持つ合金では化学岳論的にAB5 (Aは上記組
成式でMmを、またBはNi−Co−M合金を表わす)
から若干ずれた組成でも六方晶構造を維持するが、Bの
組成比が±10%より大きくずれるとこの@造を保てず
、第4成分である上記Mで表わされる元素の添加の有無
に拘らず水素吸蔵合金としての特性が損われる。。よっ
て、上記組成式においてX+y+zの値は4.5以上且
つ5.5以下とする必要がおり、こうすることで水素吸
蔵合金の前記微粉化及び微粉化に伴う電極からの合金脱
落を効果的に防げる。
合金はCaCu5型の六方晶栴造をもち、この六方晶構
造を持つ合金では化学岳論的にAB5 (Aは上記組
成式でMmを、またBはNi−Co−M合金を表わす)
から若干ずれた組成でも六方晶構造を維持するが、Bの
組成比が±10%より大きくずれるとこの@造を保てず
、第4成分である上記Mで表わされる元素の添加の有無
に拘らず水素吸蔵合金としての特性が損われる。。よっ
て、上記組成式においてX+y+zの値は4.5以上且
つ5.5以下とする必要がおり、こうすることで水素吸
蔵合金の前記微粉化及び微粉化に伴う電極からの合金脱
落を効果的に防げる。
尚、水素吸蔵合金に添加含有させる元素としては上記実
施例に挙げたものの他、TJ2.Pb。
施例に挙げたものの他、TJ2.Pb。
Wなども合金の耐蝕性向上に効果があり、水素吸蔵電極
のサイクル特性向上に寄与することが知1qされている
。また、上記電池U〜Wの実験晧果かられかるように、
上記添加・含有させる元素としては1種に限らず、複数
種の元素を用いても同様の効果がみられる。
のサイクル特性向上に寄与することが知1qされている
。また、上記電池U〜Wの実験晧果かられかるように、
上記添加・含有させる元素としては1種に限らず、複数
種の元素を用いても同様の効果がみられる。
更に、以上の実施例ではミツシュメタルMmとして、l
aが30重量%;Ceが50重量%:Ndが14重量%
;Prが4単1%、sm他の阻成よりなるものを用いた
が、ミツシュメタル中のLaの含有率が減少しすぎると
、他のCeFNdなどの含有εが大きくなりすぎて電極
の本素吸蔵旦が低下して極板の容■低下が大きく仕る。
aが30重量%;Ceが50重量%:Ndが14重量%
;Prが4単1%、sm他の阻成よりなるものを用いた
が、ミツシュメタル中のLaの含有率が減少しすぎると
、他のCeFNdなどの含有εが大きくなりすぎて電極
の本素吸蔵旦が低下して極板の容■低下が大きく仕る。
一方、高価なl−aの含有率が多くなりすぎると電極が
ロス1〜高となり、また特性的にも特に著しい向上もみ
られないことが知得されている。よって、ミツシュメタ
ルMm中のLaの含有率は20〜80%とするのが好ま
しい。
ロス1〜高となり、また特性的にも特に著しい向上もみ
られないことが知得されている。よって、ミツシュメタ
ルMm中のLaの含有率は20〜80%とするのが好ま
しい。
〈発明の効果〉
以上のように、この発明の水素吸蔵電極によれば、電極
中に用いた水素吸蔵合金のアルカリ電解液中における耐
蝕性が著しく向上し且つ合金微粉化による極板容母低下
も小さいことから、吸蔵水素の利用率に優れた長寿命で
高官伍の水素膜′R電極を提供することができる。
中に用いた水素吸蔵合金のアルカリ電解液中における耐
蝕性が著しく向上し且つ合金微粉化による極板容母低下
も小さいことから、吸蔵水素の利用率に優れた長寿命で
高官伍の水素膜′R電極を提供することができる。
Claims (1)
- 1、式MmNi_xCo_yM_z(但し、Mmはミッ
シュメタル、MはAg、Ga、In、Ge、Tl、Pb
、W及びBiからなる群より選んだ少なくとも1種、4
.5≦x+y+z≦5.5、0<z≦2.0)で表わさ
れる水素吸蔵合金を含んでなることを特徴とする水素吸
蔵電極。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61090969A JP2680566B2 (ja) | 1986-04-19 | 1986-04-19 | 水素吸蔵電極 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61090969A JP2680566B2 (ja) | 1986-04-19 | 1986-04-19 | 水素吸蔵電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS62249357A true JPS62249357A (ja) | 1987-10-30 |
JP2680566B2 JP2680566B2 (ja) | 1997-11-19 |
Family
ID=14013326
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP61090969A Expired - Lifetime JP2680566B2 (ja) | 1986-04-19 | 1986-04-19 | 水素吸蔵電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2680566B2 (ja) |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63131467A (ja) * | 1986-11-19 | 1988-06-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
EP0383991A2 (en) * | 1989-02-23 | 1990-08-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Alkaline storage battery using hydrogen absorbing alloy |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS62216165A (ja) * | 1986-03-17 | 1987-09-22 | Toshiba Corp | 水素吸蔵合金電極 |
-
1986
- 1986-04-19 JP JP61090969A patent/JP2680566B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
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JPS62216165A (ja) * | 1986-03-17 | 1987-09-22 | Toshiba Corp | 水素吸蔵合金電極 |
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPS63131467A (ja) * | 1986-11-19 | 1988-06-03 | Sanyo Electric Co Ltd | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
EP0383991A2 (en) * | 1989-02-23 | 1990-08-29 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Alkaline storage battery using hydrogen absorbing alloy |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2680566B2 (ja) | 1997-11-19 |
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