JPS6316552A - 水素吸蔵電極 - Google Patents

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】 ［産業上の利用分野］ 本発明は金属酸化物を正Ｎ極とし、負電極が水素吸蔵合
金により形成されている金属酸化物・水素電池で水素の
吸蔵・放出−が可能であり、二次電池の負電極として用
いることができる水素吸蔵電極に関するものである。

［従来の技術１ 内部に電気エネルギーを貯えた電池には、一度使い切れ
ば捨ててしまう一次電池と、充電して繰り返し使用する
二゛次電池とがある。

水素を金属水素化物として貯蔵しうる水素貯蔵合金を二
次電池の負電極に応用する考えが提案され（例えば、Ｅ
　ｄｕａｒｄ　Ｗ　、　Ｊ　ｕｓｔｉ　：　Ｅ　１ｅｃ
ｔｒｏｃａｔａｌｙｓｉｓ　　ｉｎ′　ｊｈｅ　　Ｎ　
１ｃｋｅｌ　　−Ｔ　ｉｔａｎｕｉｍ　　Ｓｙｓｔｅｍ
　　。

Ｅｎｅｒｇｙ　　Ｃｏｎｖｅｒｓｉｏｎ　　、　　Ｖｏ
ｌ、　　１０．　　ＰＰ。

１８３〜１８７　（１９７０））、種々試作されている
。水素貯蔵合金に水素を吸収・放出させる手段として式
（１）に示すアルカリ性水溶液中での電気料学的な反応
があり、金属水素化と水酸基が関係した放・充電サイク
ルが行なわれる。

ＭＨｘ　＋　ＸＯＨ≠Ｍ＋Ｘ　Ｈ２０＋Ｘｅ−・・・（
１）反応式中Ｍは水素貯蔵合金を表わしている・。これ
らの電池は負電極に水素と反応活性のよいＮｉ系水素貯
蔵合金であるＴｉ　Ｎｉ系合金あるいはＬａＮｉ５系合
金が主に用いられている。現在最高水準にあるニッケル
ーカドミウム電池よりエネルギー密度の高いものが得ら
れているが、この電池の問題点の一つは水素吸蔵含金ｊ
［極の寿命が短いことである。この理由は水素吸蔵合金
角Ｎ極は放・充電の繰返しにより、次第に電池の電気容
量が減少してくる。これは、負電極を構成する水素吸蔵
含金粉末が放・充電による水素の放出と吸蔵により膨張
と収縮を繰返す間に合金粉末にクラツクが入り、微粉化
して電極構成体から脱落するためである。

［発明が解決しようとする問題点１ 上記水素貯蔵合金を用いた負電極は、水素貯蔵合金粉末
を圧粉成形あるいは樹脂と混練成形して製作しているが
、このような構成の負電極を用いた二次電池を繰り返し
て充放電を行うと、合金が微粉化して性能の劣化および
電極の崩壊あるいは合金の脱落が起り、数十回の充放電
で使えなくなってしまう。この対策として、水素貯蔵合
金粉末に銅粉末を混合する方法あるいは水素貯蔵合金粉
末に銅被覆すること等により充放電寿命の延長が計られ
ている（石川、他二日本化学会第９４回春季年会予稿集
１．ＰＰ、２９５　（１９８４））が、前者では寿命が
十分でなく、後者ではコスト高となるという問題点を含
んでいる。

本発明の目的は充放電の繰り返しによる水素重陽の劣化
を防止するために二次電池の負電極に薄膜化した水素貯
蔵合金を用いた水素吸蔵電極を提供することにある。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は、水素貯蔵合金が水素の吸収・放出を繰り返す
ことで微粉化し、その特性を劣化するのに対し、薄膜化
した水素貯蔵合金は微粉化しにくい特性に着目したもの
であり、二次電池の負電極に薄膜化した水素貯蔵合金を
用いた水素吸蔵電極である。

この薄膜も薄膜を形成する基板によっては薄膜に割れ目
が入る。例えば、アルミ箔を基板としてＦｅＴｉ水素吸
蔵合金を蒸着した薄膜は水素の吸・放出で表面に割れ目
が入るが、アルミナ基板を用いた場合には割れ目が入ら
ない。しかし、いずれの場合も薄膜が基板から脱落する
ことはない。

本発明に用いる負電極用水素吸蔵合金としてはＴ１Ｎｉ
系、ＶＮｉ系、Ｎｉ−Ｚｒ系、１ａ。

Ｎｉ系、）”ｅｌ”ｉ系及びＭｃ＋２Ｎｉ系Ｗ　カ用イ
ラｈる。

正電極用金属材料は酸化ニッケル、オキシ水酸化ニッケ
ルあるいは酸化銀を用いることができる。

水素吸蔵合金薄膜の水素吸蔵口は例えば２０μｍの膜厚
のＴｉ　Ｎｉ合金で１０ｒａ２当り約１５０１３であっ
た。ま°た、電気容１１ＡＨｒを得るためには４２００
１１１３の水素が反応することが必要といわれている。

電池の容量により膜厚、膜面積を適当に選ぶことができ
る。

［実施例１ 本発明の実施例について説明する。

イオンブレーティング装置内に片面を水冷している厚み
３０μｍ面積４．２ＣＩ’の多孔質アルミナ基板を設置
する。ついで、窒化硼素るつぼ容器に１ａとＮｉを原子
分率でＴｉ　　：Ｎｉ　＝１　：１となるように充填し
エレクトロンビームによりＴｉ。

Ｎｉを蒸発させ、アルミナ基板上に厚さ２０μｍのＴｉ
　Ｎｉ　に相当するｉｄ！膜を形成した。この薄膜付基
板を負電極として、正電極には酸化ニッケルを用いて二
次電池を構成した。

第１図に本発明の水素吸蔵電極を負電極として用いた二
次電池の構成図を示す。第１図において、１は薄膜化し
た水素吸蔵合金よりなる負電極、２は酸化ニッケルより
なる正電極で、負電極１と正電極２の間にポリスチロー
ルよりなるスペーサー３をはさんで、ステンレス又は、
真鍮などよりなる上下の容器４．５の中に収容されてい
る。前記容器４と５とを樹脂などの絶縁物６で接着する
。

本発明の水素吸蔵電極（Ａ）を用いた二次電池の放電容
量は、５０１１Ａｈｒで、充放電を繰り返し、放電容量
が３０ｍＡｈｒに低下するまでの繰返し数と、通常の水
素貯蔵合金Ｔ１Ｎｉ粉末を３０μ厚みのアルミナ基板上
に５０μｍ厚み塗布、焼きつけて製作した負電極（Ｂ）
を用いた放電容量４８１Ａｈｒ電池の繰り返し数を第１
表に示す。

第１表 第１表より、Ｂに比較してＡの方が逼かに長寿命である
ことが分る。

［発明の効果］ 以上述べたように、本発明による薄膜化した水素貯蔵合
金で負電極を構成した二次電池は多サイクルの充放電に
対し十分な寿命を保持することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の水素吸蔵電極を負電極として用いた二
次電池の構成図である。 １・・・負電極、２・・・正電極、３・・・スペーサー
、６・・・絶縁物。 第１図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 二次電池の負電極に薄膜化した水素吸蔵合金を用いるこ
   とを特徴とする水素吸蔵電極。