JPS63304570A - 水素吸蔵電極 - Google Patents

水素吸蔵電極

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JPS63304570A
JPS63304570A JP62139222A JP13922287A JPS63304570A JP S63304570 A JPS63304570 A JP S63304570A JP 62139222 A JP62139222 A JP 62139222A JP 13922287 A JP13922287 A JP 13922287A JP S63304570 A JPS63304570 A JP S63304570A
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alloy
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hydrogen storage
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lanthanum
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Yasuko Ito
康子 伊藤
Hiroshi Kawano
川野 博志
Munehisa Ikoma
宗久 生駒
Isao Matsumoto
功 松本
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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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
    • 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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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 本発明はニッケルー水素蓄電池などの、アルカリ蓄電池
の負極に用いる、電気化学的に水素の吸2 ”−−′’ 蔵、放出が可能な水素吸蔵電極に関する。
従来の技術 水素吸蔵合金を負極とし、正極にニッケル酸化物を用い
たニッケルー水素蓄シ振提案されている。
この電池系は、現在実用化されているニッケルーカドミ
ウム蓄電池と同様に密閉化が可能であり、焼結式ニッケ
ル正極を用いたニッケルーカドミウム蓄電池に比べ1.
8倍以上の高エネルギー密度を有する密閉形アルカリ蓄
電池として期待されている。密閉電池に要求される条件
は、過充電時にニッケル正極から発生する酸素ガスを負
極の表面でイオン化し水に変換できることおよび負極の
水素吸蔵合金や充放電サイクル特性や過放電特性を考慮
すると、正極容量規制であることが必要である。
従来この種の負極に用いる水素吸蔵合金としては、Ca
Cu  型の結晶構造をもつL a N 1sや希土類
の混合物を用いたLnNi xMnyM2が提案されて
いる(特開昭61−233969号)が、ニッケルーカ
ドミウム蓄電池に比べ、放電電圧が劣るために、単セル
当り終止電圧を1.oVとして低温で3−′ 高率放電を行うと極めて放電容量が減少する。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、適切な放電可能容量を設け
ることにより、正極容量規制の電池は構成できるが、高
率放電の際は負極の過電圧の増大に起因して電池の放電
電圧が低下するという問題点があった。しかもこの傾向
は周囲温度の低下につれて著しかった。したがって放電
容量は正極で規制されているが、電池電圧が低下するた
めに、1、oVを終止電圧とすると放電容量が原端に減
少するという問題があった。
問題点を解決するだめの手段 この問題点を解決するため本発明の水素吸蔵電極は、一
般式Ln(Ni5−x−アー2MnXAlyCO□)M
ω(ただし、Lnはランタン単独またはランタンを含む
希土類元素の混合物、O(x<0.6 、 O<y<0
.3゜0(zく1.oであり、MばTi、Fe、V、O
r、Ni、Cu。
Coのいずれか)よりなり、Mを0.05<ω<0.3
5とした水素吸蔵合金で構成されている。
作  用 この構成により、水素吸蔵合金に、Ca Cu s型の
結晶構造に、金属元素が添加されてそれが触媒効果を持
って働き、水素吸蔵合金の水素の拡散速度を速める結果
、低温で、高率放電時に過電圧の増大が抑制されること
によって、高率放電特性が改善されることとなる。
実施例 以下本発明をその実施例によシ説明する。市販のミ、シ
ュメタ/l/ Mm (L a :約26重量%、Ce
:約52重量%、Nd:約18重量%、Pr:約5重量
係、他)と、La、Ni、Mn、AI、Coの各試料を
アーク溶解炉に入れて、10〜10  Torrまで真
空状態にした後、アルゴンガス雰囲気中(減圧状態)で
アーク放電し、加熱溶解させた。試料の均質化を図るた
めに数回同様な溶解操作を繰り返し合金材料とした。
これらの合金を粗粉砕後、ボールミルで38μm以下の
微粉末にし、ついでポリビニルアルコールの5重量多水
溶液と混合してペースト状にした。
このペースト状混合粉末をニッケル発泡メタルに5パ−
パ 充填し、乾燥後、比重1.30の水酸化カリウム水溶液
中に、80’Cで12時間浸漬し、水洗、乾燥した後加
圧(1,8)ン/cd)シ、電極とした。
電極に用いた合金の組成を次表に示した。従来例の合金
A、Iと、Mω(o<ω(3,5)を添加したB−H,
T〜Pである。A−Pの電極について、それぞれ同一の
組成で、合金中のランタン含有量を10 、15 、2
0 、25 、30重量係に変えた合金を用いた。
61、−; 了7、−ノ これらの電極を公知のニッケル正極と組み合わせ、従来
の密閉形ニッケルーカドミウム蓄電池と同様な大きさに
それぞれの極板を切断して正極容量規制の公称容量10
00 mAhのAAサイズの密閉形ニッケルー水素蓄電
池を構成し放電特性を調べた。
第1図、第2図に、これらの電池の低温における放電特
性の結果を示す。充電は20℃で1/3cmAX4.5
hrで行い、放電は0℃で行った。放電終止電圧は1.
○■である。第1図は、2゜’C、0,2cmA  で
放電した時の放電容量を100として、0℃で放電率の
増加による放電容量の低下を示している。第2図は、放
電中の平均電圧を、放電率の変化に対して示している。
図から明らかなように、従来例の、一般式%式%) なる電極A、IQ用いて構成した電池を0℃で1cmA
  以上の放電率で放電した場合、放電電位が著しく低
下するため20℃0.2 cmAの放電に対し、容量比
率が著しく低下することがわかる。これに対し、ω〉0
.05の合金からなる電極を用いて構成した電池は、放
電電位の低下が抑制され、放電容量の低下も減少する。
低温の放電特性が、非常に良好であることがわかる。合
金の組成をAB5からAB5+(I、(ω〉Q、05)
にしたことにより、CaCu5型の結晶に添加された金
属元素が触媒となシ、水素吸蔵合金中の水素の拡散速度
を速める結果、放電電位の低下が抑制され、それに伴う
容量低下が減少する。また、ω>0.35の合金はX線
で調べるとその添加した金属特有のピークが表われる。
合金化されていない金属が存在することになるため、合
金中の単位重量、単位体積当りの放電容量を低下させる
ため、実用にあたって不利である。
よって0.05<ωく0.35の範囲が好ましい。さら
に、合金中のランタン含有量が10w+%以下では、合
金の水素吸蔵可能な量が減少するため単位重量当りの放
電容量が小さく、正極容量規制の電池が構成できない。
一方、30wt%では、図から明らかなように、放電電
位の低下が増大する。よって合金中のランタン含有量は
、1o〜25 wt%が適切である。まだ、Mの金属ば
NiやCOの場合、9ベーン 特に著しく放電特性が良い。
発明の効果 以上のように本発明によれば、一般式 %式% はランタン単独、またはランタンを含む希土類元素の混
合物、o<xくo、eto<yくo、s、O(zく1.
であり、MはTi、Fe、V、Cr、Ni、Cu、Co
のいずれか)よりなる合金において、M Q 0.05
<ω<0.35とした水素吸蔵合金を電極に用いたこと
により、低温で1 cmA  以上の放電率での放電特
性が向上し、低温での放電特性の優れた密閉電池を構成
することの可能な、水素吸蔵電極を提供できるという効
果かえられる。
【図面の簡単な説明】
第1図は各種合金を電極に用いた電池2o℃での放電率
に対する容量比率(20℃0.2cmA放電における容
量を100とする)を示す図、第2図は上記放電時の放
電平均電圧と放電率との関係を示す図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 ′kK?  率 ぐcmA)

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)一般式Ln(Ni_5_−_x_−_y_−_z
    Mn_xAl_yCo_z)Mω(ただし、Lnはラン
    タン単独またはランタンを含む希土類元素の混合物、0
    <x≦0.6、0<y≦0.3、0<z≦1.0であり
    、MはTi、Fe、V、Cr、Ni、Cu、Coのいず
    れか)からなり、Mを0.05<ω<0.35とした水
    素吸蔵合金を用いたことを特徴とする水素吸蔵電極。
  2. (2)合金中、MがNiもしくはCoであることを特徴
    とする特許請求の範囲第1項記載の水素吸蔵電極。
  3. (3)合金中のランタン含有量が10〜25重量%であ
    る特許請求の範囲第1項記載の水素吸蔵電極。
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