JPS63239771A - ペ−スト式水素吸蔵電極 - Google Patents

ペ−スト式水素吸蔵電極

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JPS63239771A
JPS63239771A JP62074682A JP7468287A JPS63239771A JP S63239771 A JPS63239771 A JP S63239771A JP 62074682 A JP62074682 A JP 62074682A JP 7468287 A JP7468287 A JP 7468287A JP S63239771 A JPS63239771 A JP S63239771A
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JP
Japan
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hydrogen storage
copper
nickel
alloy
storage electrode
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JP62074682A
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English (en)
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Hiroshi Kawano
川野 博志
Munehisa Ikoma
宗久 生駒
Yasuko Ito
康子 伊藤
Isao Matsumoto
功 松本
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01M4/24Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/242Hydrogen storage electrodes
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H01M4/808Foamed, spongy materials
    • 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
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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
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  • 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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明はアルカリ蓄電池用水素吸蔵電極の集電体と活物
質全改善することにより、高容量で高率放電特注にすぐ
れたペースト式水素吸蔵電極に関するものである。
従来の技術 従来、この種のペースト式水素吸蔵電極はニッケル多孔
体を中央に配して合金粉末と加圧一体化する方法、また
は、ペースト状にしてニッケル多孔体の両面に塗着ある
いは充填して電極を構成する方法が用いられている。こ
れらの方法によれば、′ 合金粉末を高密度に充填する
ことが可能になるが、大電流放電による放電電圧の低下
、あるいは活物質利用率の低下を招くという欠点を有し
ている。
この問題を解決するために、反応に直接関与しない電子
電導性粉末を混合、あるいは合金粉末の表面に金属層を
形成する方法が提案されてきた(特開昭6f−1384
59号、特開昭81−64069号、特開昭59−11
4767号)。
しかし、このような構成では水素吸蔵合金粉末を高密度
に充填を行う場合、限界が生じる。したがって、水素吸
蔵合金のみを充填した水素吸蔵電極において、充放電時
の過電圧を低下させ、活物質利用率全向上させることが
高容量化には望ましい。
発明が解決しようとする間頂点 このような従来の構成では、水素吸蔵合金粉末の高密度
充填が可能で、高率放電特性に優れたペースト式水素吸
蔵電極とするには限界があった。
本発明はこのような間遠点を解決するもので、ペースト
式水素吸蔵電極において、高容量で高率放電特性を改善
することを目的とするものである。
間層点を解決するための手段 この間頂点全解決するために本発明は、水素吸蔵合金支
持体が銅、銅を主体とする合金または、ニッケル、鉄な
どの表面に銅メッキを施した発泡状金属多孔体であり、
この水素吸蔵合金支持体内へ合金粉末あるいは、一部水
素化された合金粉末を充填して水素吸蔵電極を構成した
ものである。
作用 発泡状の銅、銅を主体とする合金または金属に銅メッキ
を施した合金粉末支持体を適用することで、金属および
、三次元方向の電子電導性を向上させるとともに、銅と
水素吸蔵合金が直接接触することで合金中に電気化学的
反応で吸蔵・放出する水素解離反応が円滑に進行する触
媒作用が向上する。
一方、密閉電池全構成する場合、ニッケルーカドミウム
蓄電池においては、正極と負極との間に高率放電特性の
差があるため、高率放電特性の悪い負極すなわちカドミ
ウム極に放電リザーブを設けている。このような構成に
より、過放電を繰り返した時の容量低下が大きいカドミ
ウム極で電池電圧の低下が起らないように設計されてい
る。このために、カドミウム極は通常化成充電を行ない
、一部充電状態の活物質(放電リザーブ)に変化させ、
完全放電状態のニッケル極とで構成されている。この化
成充電工程はアルカリ水溶液中で陽分極させることによ
り、金属カドミウムを形成させ、その後水洗、乾燥金行
うことがなされている。この結果、銅とアルカリ水溶液
が接触し、その後、水洗、乾燥により銅が腐食し、電池
特性に悪影響?およぼす。
また、密閉形ニッケルー水素蓄電池においても前述した
問題があるため放電リザーブを設ける必要はある。しか
し、高率放電特性がカドミウム負極に比べ容量低下が少
ない。さらにニッケルー極に金属コバルトを混入した正
極を適用することで放電リザーブが形成される。すなわ
ち、コバルト金属を正極に混入することで初期充電によ
り、コバルト金属は酸化コバルト、水酸化コバルトに変
化し、放電には寄与しない特徴を有しているため、コバ
ルト金属が酸化される電気量だけ余分に負極は充電され
ることになり、結果として、放電リザーブが形成される
。したがって、上記2つの観点より、密閉形ニッケルー
水素蓄電池においては化成充電全省略できる電池構成が
可能になる。この結果、アルカリ水溶液に浸漬、水洗、
乾燥による金属銅の腐食を受けることなく、電池特性へ
の悪影響を防止することとなり、合金粉末の支持体材料
として銅、あるいは銅主体の合金金使用することが可能
になる。つぎに、実施例において、本発明の構成と効果
全詳述する。
実施例 水素全吸蔵・放出する合金材料として、純度99.6チ
以上のランタン(La)、ニッケル(Ni)。
コバルト(Go)、マンガン(Mn ) 、希土類元素
含有量ca s、s 4以上のミシュメタル(Mm)を
用いて、合金組成がLa(1,5Mm (1,5Ni 
5,5Go +、2Mnoj  になるように各々の金
gt−秤量し、アーク溶解炉を用いて合金全作成した。
この合金i1050℃、6時間、真空度10Torr以
下に保ち、熱処理を行なった。
冷却後、この合金を機械的に粉砕し、38μ以下の合金
粉末とした。また、一部は粉砕することなく、密閉容器
内に合金を収納し、ガス状の水素を吸蔵・放出させるこ
とにより粉砕と水素を一部吸蔵した合金粉末とした2種
類の合金粉末を作成した。前者の粉末を単独で負極材料
として使用する色粉末と前者の粉末95 wt%と後者
の粉末Swt%混合したb粉末を作成し、水素を全く吸
蔵していない合金粉末a及び一部水素を吸蔵している状
態のb粉末、2種類を用意した。ついで、a、bの粉末
径々1oogに対して、1.5wt%のポリビニールア
ルコールの水溶液25fの割合で混合して泥状のペース
トとした。
一方、集電体を兼ねた活物質支持体としては、0.1朋
のニッケル板及び銅板に、穴径2+1ff 、中心間ピ
ッチ2.6Hで開孔したパンチングメタルに、前記ペー
ストに両面に塗着後、スリットを通過させ一定厚さに調
整し乾燥した。その後、加圧プレスを行ない厚さ0.6
朋の極板とした。また、ニッケル板および銅板をエキス
バンド加工した活物質支持体を用いて、同様な方法によ
り、厚さ0・6朋の極板とした。さらに、ニッケル及び
銅の発泡状多孔体全周いて、前記ペーストラ多孔体内へ
圧入し、乾燥後、加圧プレスを行ない、同様に厚さ金0
・6朋にした。この時に使用したニッケル、銅およびニ
ッケルに銅メンキした発泡状多孔体は平均孔径150μ
で多孔度94〜96チと平均孔径7゜μ、多孔度93〜
94チであった。以上に示した9種類の活物質支持体お
よび合金粉末の異なるペースト式水素吸R電極を作成し
た。これらの電極を単2サイズの密閉形ニッケルー水素
蓄電池で評価するために260X 38朋に切断した。
つぎに、酸fヒニソケル正極として、公知の方法で得ら
れた発泡状ニッケル正極(理論光てん電気量2980〜
3090mAh’) とセパL’−1としてポリアミド
の不織布を中央に配し、上記水素吸蔵電極とで渦巻状に
巻回した。これを金属ケースに挿入後、電解液として、
水酸化リチウム3oy/1溶解させた3 0 wt%の
水酸化カリウム水溶液を注液後、封口し公称容量2.8
人りの電池を構成した。
これらの電池の水素吸蔵電極に用いた活物質支持体種類
、合金粉末種類、後述する評価条件での電池特性を第1
表に示す。
(以 下金 白) 電池特性の比較は20℃、一定温度下で初サイクルの充
電6o、1cで16時間、2サイクル目以降はすべて0
.2Cで7.6時間、放電は7目まで0.20の電流で
終止電圧が0.9vまで放電を続け、8目に30放電、
9目以降は0.6Cで終止電圧0.9vまで放電全行っ
た。この時の7目と8目の中間電圧と、1vまでの放電
容量の比全第1表に示す。
これらの結果より、0−20での放電電圧については、
水素吸蔵電極に用いた活物質支持体の材質。
形態による差は顕著に認められなかった。しかし、3C
の放電電流においては材質、形態の差が犬きく現われ、
平面的な金属多孔体より立体的な金属多孔体が放電電圧
は高くなった。材質については、ニッケルに比べ銅を用
いた場合がより高い放電電圧を示した。また、実際に電
源として用いられた場合、1v以下では使用しにくくす
ることから、終止電圧を1vにして、放電容量?0.2
0と3Cで比較すると活物質支持体により大きな差が生
じた。以上の結果より、本発明である銅金属あるいはニ
ッケルに銅メッキして形成された発泡状多孔体を水素吸
蔵電極の活物質支持体に用いた電池は大電流放電におい
ての電圧低下が少なく、実用電源として有効であること
が言える。
一方、アルカリ蓄電池用の活物質支持体材料として銅が
実用化されていない原因の1つとして、充放電における
銅の溶解・析出による電池特性への悪影響が大きいとい
われている。この悪影響を調べるため充放電サイクルの
繰りかえしによる放電容量の変化を第1表のF、H,I
、Jの電池で行ないその、結果を図に示す。この結果よ
り明らかなように、通常アルカリ蓄電池の活物質支持体
として使用されているニッケルに比べ、悪影響はほとん
ど認められなかった。初期の放電容量が低下したH、J
の電池については電解液を注液後、初充電全行う前の短
時間に、正常な水素電位より責な電位を示すため、微量
の銅が溶解したことによるものと考えられる。しかし、
一部水素化された合金粉末を用いた工の電池については
このような問題が生じることなく、安定なサイクル寿命
を示した。実施例においては、銅金属およびニッケルに
銅メッキした発泡状多孔体について示したが、銅を主体
とする合金として、銅−クローム、銅−亜鉛、銅−スズ
などの発泡状多孔体についても、同様な結果が得られた
。したがって、網金主体とする合金であれば本発明は有
効だと考えられる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、ニッケルに比べ銅は電子
電導性が優れ、水素吸蔵合金中に吸蔵された水素との解
離反応に対する触媒能が勝るため、高率放電特性が改良
されたものと考えられる。また、発泡状の多孔体にする
ことにより、効果が顕著に現われた。さらに、合金粉末
に一部水素化された粉末を混入させることにより、充放
電による電池特性の低下も認められず、高容量でしかも
、高率放電特性の優れたニッケルー水素蓄電池が可能に
なるという効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
図は本発明の一実施例および従来法によるペースト式水
累吸蔵電極を用いた密閉形ニッケルー水素蓄電池のサイ
クル寿命特性を示す図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)水素吸蔵合金支持体が銅、銅を主体とする合金ま
    たは、ニッケル、鉄などの表面に銅メッキを施した発泡
    状金属多孔体を有し、上記活物質支持体内へ水素吸蔵合
    金粉末を主体とするペーストを充填したことを特徴とす
    るペースト式水素吸蔵電極。
  2. (2)水素吸蔵合金粉末の一部が水素を吸蔵した合金粉
    末であることを特徴とする特許請求の範囲第1項に記載
    のペースト式水素吸蔵電極。
JP62074682A 1987-03-27 1987-03-27 ペ−スト式水素吸蔵電極 Pending JPS63239771A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1998021767A3 (en) * 1996-11-13 1998-08-13 Eltech Systems Corp Metal foam support member for secondary battery electrode
EP0976168A4 (en) * 1997-01-31 2000-03-08 Ovonic Battery Co High power nickel-metal hydride batteries and high power electrodes for use therein
US6557655B2 (en) 1997-01-31 2003-05-06 Ovonic Battery Company, Inc. Hybrid electric vehicle

Cited By (4)

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US6837321B2 (en) 1997-01-31 2005-01-04 Ovonic Battery Company, Inc. Hybrid electric vehicle incorporating an integrated propulsion system

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