JPH0241864B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0241864B2 JPH0241864B2 JP59070236A JP7023684A JPH0241864B2 JP H0241864 B2 JPH0241864 B2 JP H0241864B2 JP 59070236 A JP59070236 A JP 59070236A JP 7023684 A JP7023684 A JP 7023684A JP H0241864 B2 JPH0241864 B2 JP H0241864B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- electrode
- hydrogen storage
- alloy
- hydrogen
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Lifetime
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-
- 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
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/242—Hydrogen storage electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
- H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
この発明は、負極に貯蔵されている水素と正極
との電気化学的反応により電気エネルギーを発生
する蓄電池における負極に関する。
との電気化学的反応により電気エネルギーを発生
する蓄電池における負極に関する。
従来例の構成とその問題点
この種の水素吸蔵電極の性能は、その活性物質
である水素を吸蔵する合金そのものの、水素ガス
放出圧の温度特性に著しく依存し、その合金に固
有の理論放電容量を得るためには、ある限られた
温度域でしか使用することが出来ないという欠点
があつた。例えば、LaNi5の最最適使用温度域
は、常温より幾分低い温度であり、CaNi5のそれ
は、LaNi5より高い領域である。
である水素を吸蔵する合金そのものの、水素ガス
放出圧の温度特性に著しく依存し、その合金に固
有の理論放電容量を得るためには、ある限られた
温度域でしか使用することが出来ないという欠点
があつた。例えば、LaNi5の最最適使用温度域
は、常温より幾分低い温度であり、CaNi5のそれ
は、LaNi5より高い領域である。
発明の目的
この発明は、従来のものより、はるかに広範囲
の温度域において、ほぼ一定の放電容量を得るこ
とが出来る使用可能温度域の広いアルカリ蓄電池
用水素吸蔵電極を提供することを目的とする。
の温度域において、ほぼ一定の放電容量を得るこ
とが出来る使用可能温度域の広いアルカリ蓄電池
用水素吸蔵電極を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明の水素吸蔵電極は、相互に異なる水素解
離平衡圧を有し、そのため最大放電容量を示す温
度域が異なる水素吸蔵合金を複数個、例えば板状
活物質支持体の両側から層状に重ねて組み合わ
せ、相互の層間の接触電気抵抗を出来るだけ少な
くするよう強固に一体化したもので、結果的に、
水素吸蔵電極として、広範囲の温度領域で、水素
原子の合金表面での解離活性化エネルギーの一定
化を図つたものである。
離平衡圧を有し、そのため最大放電容量を示す温
度域が異なる水素吸蔵合金を複数個、例えば板状
活物質支持体の両側から層状に重ねて組み合わ
せ、相互の層間の接触電気抵抗を出来るだけ少な
くするよう強固に一体化したもので、結果的に、
水素吸蔵電極として、広範囲の温度領域で、水素
原子の合金表面での解離活性化エネルギーの一定
化を図つたものである。
実施例の説明
市販の粒状ランタン（純度99.5％以上）と、市
販の球状ニツケル（純度99.5％以上）を、原子比
で、ランタン対ニツケルが１：５になる様に秤量
し、水冷銅るつぼに収め、アルゴン雰囲気中でア
ーク溶解し、均質なボタン状LaNi5を製造した。
また市販の粒状カルシウム（純度99.3％以上）
と、市販の球状ニツケル（純度99.5％以上）を原
子比で、カルシウム対ニツケル比が１：５になる
様秤量し、カーボンるつぼに収め、アルゴン雰囲
気中で、40kHzの高周波で溶解し製造した。
販の球状ニツケル（純度99.5％以上）を、原子比
で、ランタン対ニツケルが１：５になる様に秤量
し、水冷銅るつぼに収め、アルゴン雰囲気中でア
ーク溶解し、均質なボタン状LaNi5を製造した。
また市販の粒状カルシウム（純度99.3％以上）
と、市販の球状ニツケル（純度99.5％以上）を原
子比で、カルシウム対ニツケル比が１：５になる
様秤量し、カーボンるつぼに収め、アルゴン雰囲
気中で、40kHzの高周波で溶解し製造した。
このようにして得られた合金を、アルゴン気流
中のドライボツクス内で、粉砕して約40μｍ以下
の合金粉末とした。次に、LaNi5約６ｇを、活物
質支持体である発泡ニツケル板の一方の面より加
圧充てんし、次いで、CaNi5約４ｇを他方の面か
ら加圧充てんし、これを約200Kg／cm2の圧力で加
圧後、真空電気炉にて、真空度10-5〜10-6Torr、
焼結温度950℃、焼結時間２時間の条件で焼結し
て合金粉末の焼結多孔体とした。なお、ここで使
用した発泡メタルは、大きさ５cm×５cm、厚さ
2.0mmである。
中のドライボツクス内で、粉砕して約40μｍ以下
の合金粉末とした。次に、LaNi5約６ｇを、活物
質支持体である発泡ニツケル板の一方の面より加
圧充てんし、次いで、CaNi5約４ｇを他方の面か
ら加圧充てんし、これを約200Kg／cm2の圧力で加
圧後、真空電気炉にて、真空度10-5〜10-6Torr、
焼結温度950℃、焼結時間２時間の条件で焼結し
て合金粉末の焼結多孔体とした。なお、ここで使
用した発泡メタルは、大きさ５cm×５cm、厚さ
2.0mmである。
上記の電極をａとする。比較例として、同様の
条件で、水素吸蔵合金としてLaNi5単独を用いて
製造した電極をｂ、CaNi5単独を用いた電極ｃと
する。
条件で、水素吸蔵合金としてLaNi5単独を用いて
製造した電極をｂ、CaNi5単独を用いた電極ｃと
する。
次にこれらの各電極を負極とし、公知の酸化ニ
ツケル電極を正極として、それぞれアルカリ電解
質中に浸漬して、電池を構成した。第１図は各水
素吸蔵電極の放電容量（Ah／ｇ）の温度特性図
である。この図から明らかなように、本発明によ
る負極を用いた電池は、従来の電池と比較して、
放電容量の温度依存性が少なく、そのため広範囲
の温度域で使用することができる。また、第１図
において、電極ａの放電容量は、各温度において
従来のｂとｃの中間値をとるのではなく、中間値
よりも高い値を示している。これは、単体合金の
場合は解離しにくかつた合金中の水素原子が、他
方の解離しやすい合金の影響により放電しやすく
なつて、容量が増大したためと考えられる。
ツケル電極を正極として、それぞれアルカリ電解
質中に浸漬して、電池を構成した。第１図は各水
素吸蔵電極の放電容量（Ah／ｇ）の温度特性図
である。この図から明らかなように、本発明によ
る負極を用いた電池は、従来の電池と比較して、
放電容量の温度依存性が少なく、そのため広範囲
の温度域で使用することができる。また、第１図
において、電極ａの放電容量は、各温度において
従来のｂとｃの中間値をとるのではなく、中間値
よりも高い値を示している。これは、単体合金の
場合は解離しにくかつた合金中の水素原子が、他
方の解離しやすい合金の影響により放電しやすく
なつて、容量が増大したためと考えられる。
なお、複数の組成物の単なる合金粒子の混合物
では、各粒子間で、膨張の違いによるひび割れが
各部で起こり、割れが生じて、電極の寿命が極端
に短くなる。また接触電気抵抗が増大し、分極が
大きくなつて、放電電位が下がり、電極性能は本
願に比べて、著しく悪くなつた。
では、各粒子間で、膨張の違いによるひび割れが
各部で起こり、割れが生じて、電極の寿命が極端
に短くなる。また接触電気抵抗が増大し、分極が
大きくなつて、放電電位が下がり、電極性能は本
願に比べて、著しく悪くなつた。
なお、実施例で述べた燃結法による電極形成法
の代わりに、ペースト法、すなわち、合金微粉末
に約10重量％の弗素樹脂を混合し、ニツケル製発
泡メタルに充てんし、加圧後、アルゴンガス気流
中で、弗素樹脂の融点より少し高い約300℃で約
１時間熱処理する方法によつて形成した電極で
は、第１図の特性に比べてCaNi5電極の放電容量
が若干向上し、その分CaNi5とLaNi5を用いた電
極も容量が若干伸びたが、使用可能な温度域の拡
大効果は全く同様であつた。
の代わりに、ペースト法、すなわち、合金微粉末
に約10重量％の弗素樹脂を混合し、ニツケル製発
泡メタルに充てんし、加圧後、アルゴンガス気流
中で、弗素樹脂の融点より少し高い約300℃で約
１時間熱処理する方法によつて形成した電極で
は、第１図の特性に比べてCaNi5電極の放電容量
が若干向上し、その分CaNi5とLaNi5を用いた電
極も容量が若干伸びたが、使用可能な温度域の拡
大効果は全く同様であつた。
第２図は、一体化多層構造に形成した水素吸蔵
電極の一例の模式図を示している。１は第１の水
素吸蔵合金粉末燃結体、２は第２の水素吸蔵合金
粉末燃結体であり、これらはニツケル製発泡メタ
ルの骨格３とともに強固に一体化し結合してい
る。また二種類の合金の境界面は、明瞭に定まつ
ているのではなく、一方の合金組成から極めて
徐々に他方の合金組成へと変化している。
電極の一例の模式図を示している。１は第１の水
素吸蔵合金粉末燃結体、２は第２の水素吸蔵合金
粉末燃結体であり、これらはニツケル製発泡メタ
ルの骨格３とともに強固に一体化し結合してい
る。また二種類の合金の境界面は、明瞭に定まつ
ているのではなく、一方の合金組成から極めて
徐々に他方の合金組成へと変化している。
このように、複数個の水素吸蔵合金を、多層構
造体として一体化することによつて、各々単体の
特性を損なうことなく、放電容量の温度依存性を
改善し、使用温度域の拡大化を図れるのである。
この特性は、単にもとになる各単体合金の特性の
平均値だけからでは得られない効果が現われた結
果であり、その理由は、電解液濃度、成分、その
他の充放電条件などが定まつた時、その周囲温度
の条件下で、充放電のしやすさと水素吸蔵放出特
性との間に因果関係があり、数種類の合金を一体
化した場合、条件に合致した充・放電しやすい合
金を水素の出入口とするため、条件が合致しない
他の合金さえも、理論水素吸蔵能を損なうことな
く、充放電の容易化の方向に機能していくからと
考えられる。
造体として一体化することによつて、各々単体の
特性を損なうことなく、放電容量の温度依存性を
改善し、使用温度域の拡大化を図れるのである。
この特性は、単にもとになる各単体合金の特性の
平均値だけからでは得られない効果が現われた結
果であり、その理由は、電解液濃度、成分、その
他の充放電条件などが定まつた時、その周囲温度
の条件下で、充放電のしやすさと水素吸蔵放出特
性との間に因果関係があり、数種類の合金を一体
化した場合、条件に合致した充・放電しやすい合
金を水素の出入口とするため、条件が合致しない
他の合金さえも、理論水素吸蔵能を損なうことな
く、充放電の容易化の方向に機能していくからと
考えられる。
ここで、一体化多層構造を形成する際の焼結法
における加圧圧力（100〜300Kg／cm2）や温度
（900〜1200℃）あるいはペースト法における合成
樹脂の量（10〜20％）や熱処理温度（200〜350
℃）は、水素吸蔵合金の種類や充てん量によつ
て、最適な値を定めることができる。
における加圧圧力（100〜300Kg／cm2）や温度
（900〜1200℃）あるいはペースト法における合成
樹脂の量（10〜20％）や熱処理温度（200〜350
℃）は、水素吸蔵合金の種類や充てん量によつ
て、最適な値を定めることができる。
また、本発明の水素吸蔵電極を用いた電池の充
放電サイクル寿命特性を調べた結果、従来のもの
より約10％寿命が向上することがわかつた。これ
は、単体合金では水素吸蔵・放出による電極の膨
張・収縮によつて生じる粒子間の結合・破壊に方
向性があり、そのため、サイクル数の増大に伴つ
て電極の物理的強度が減少し、電気抵抗が増大す
るのに対し、本発明電極の場合は、特性の異なる
合金間で相互に応力歪みを緩和する方向に作用し
たためと思われる。
放電サイクル寿命特性を調べた結果、従来のもの
より約10％寿命が向上することがわかつた。これ
は、単体合金では水素吸蔵・放出による電極の膨
張・収縮によつて生じる粒子間の結合・破壊に方
向性があり、そのため、サイクル数の増大に伴つ
て電極の物理的強度が減少し、電気抵抗が増大す
るのに対し、本発明電極の場合は、特性の異なる
合金間で相互に応力歪みを緩和する方向に作用し
たためと思われる。
発明の効果
以上のように、本発明は、単一の合金のみを使
用した水素吸蔵電極では不可能であつた温度領域
までも使用可能に改善した、広範囲使用温度型の
電池を提供することができる。
用した水素吸蔵電極では不可能であつた温度領域
までも使用可能に改善した、広範囲使用温度型の
電池を提供することができる。
第１図は各種水素吸蔵電極の放電容量の温度依
存特性図、第２図は、一体化多層構造電極の模式
図である。 １，２……相互に特性の異なる水素吸蔵合金粉
末焼結体、３……発泡メタルの骨格。
存特性図、第２図は、一体化多層構造電極の模式
図である。 １，２……相互に特性の異なる水素吸蔵合金粉
末焼結体、３……発泡メタルの骨格。
Claims (1)
- １ 相互に異なる水素解離平衡圧を有する複数の
水素吸蔵合金を電極支持体に平行に層状に重ねた
多層構造体に構成した水素吸蔵電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070236A JPS60212958A (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 水素吸蔵電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59070236A JPS60212958A (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 水素吸蔵電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60212958A JPS60212958A (ja) | 1985-10-25 |
| JPH0241864B2 true JPH0241864B2 (ja) | 1990-09-19 |
Family
ID=13425726
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59070236A Granted JPS60212958A (ja) | 1984-04-09 | 1984-04-09 | 水素吸蔵電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60212958A (ja) |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH0630251B2 (ja) * | 1985-11-01 | 1994-04-20 | 三洋電機株式会社 | ニツケル−水素二次電池 |
| JPH0687415B2 (ja) * | 1987-01-16 | 1994-11-02 | 三洋電機株式会社 | 水素吸蔵電極 |
| US5346781A (en) * | 1989-02-23 | 1994-09-13 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Alkaline storage battery |
| US5034289A (en) * | 1989-02-23 | 1991-07-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Alkaline storage battery and method of producing negative electrode thereof |
| US5250369A (en) * | 1989-02-23 | 1993-10-05 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Alkaline storage battery |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| NL7411045A (nl) * | 1974-08-19 | 1976-02-23 | Philips Nv | Herlaadbare electrochemische cel. |
-
1984
- 1984-04-09 JP JP59070236A patent/JPS60212958A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60212958A (ja) | 1985-10-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |