JPH0265058A - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents
水素吸蔵合金電極Info
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- JPH0265058A JPH0265058A JP63215731A JP21573188A JPH0265058A JP H0265058 A JPH0265058 A JP H0265058A JP 63215731 A JP63215731 A JP 63215731A JP 21573188 A JP21573188 A JP 21573188A JP H0265058 A JPH0265058 A JP H0265058A
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- Japan
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- hydrogen storage
- storage alloy
- electrode
- powder
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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
- 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
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
本発明はニッケル酸化物・水素二次電池に係わり、特に
、水素吸蔵合金を主成分とする水素吸蔵合金電極に関す
る。
、水素吸蔵合金を主成分とする水素吸蔵合金電極に関す
る。
（従来の技術）
水素吸蔵合金は、これを負極として、アルカリ水溶液中
で電気分解を行うと、発生した水素ガスを負極自身が吸
蔵し、逆にニッケル極など適切な正極を対極として放電
すると、吸蔵した水素ガスを放出すると共に、この水素
ガスは酸化されてもとの水に戻る。このために、水素吸
蔵合金は二次電池の負極材料として利用できる。この電
池の負極として、種々の水素吸蔵合金自体並びにこの合
金の処理方法が研究されている。
で電気分解を行うと、発生した水素ガスを負極自身が吸
蔵し、逆にニッケル極など適切な正極を対極として放電
すると、吸蔵した水素ガスを放出すると共に、この水素
ガスは酸化されてもとの水に戻る。このために、水素吸
蔵合金は二次電池の負極材料として利用できる。この電
池の負極として、種々の水素吸蔵合金自体並びにこの合
金の処理方法が研究されている。
ところで、種々の材料を調製した水素吸蔵合金そのもの
は、そのままリード線を取付けて電解液中に設けても、
電解により生じた水素ガスを吸蔵する能力に乏しく、負
極としては使用できない。
は、そのままリード線を取付けて電解液中に設けても、
電解により生じた水素ガスを吸蔵する能力に乏しく、負
極としては使用できない。
そこで、この合金を負極として使用するためには、合金
を適切な大きさに砕き、砕いた合金粒子をバインダー等
により互いに結着して電極板に加工する等の工夫が必要
である。この合金粒子の大きさについては種々の検討が
されている。例えば、粒径が数μｍ〜数１０μｍの合金
粒子を用いること（特開昭５３−３２３４９号公報）や
粒径が５μｍ以下の超微粒子を用いること（特開昭６０
−１１９０７９号公報）や粒径が１−以下の超微粒子を
用いること（特開昭６０−１０９１７４号公報）などが
捉案されている。粒径の小さな合金粒子を用いると、電
極としての表面積が増大するために、水素ガスの吸蔵、
放出の速度が速くなると共に、合金粒子相互間の接触の
機会が増えて電極として良好な導通がとれる利点がある
。しかし、粒径が小さいと、電解液と接触する部分が多
くなり、電極が劣化しやすい欠点がある。
を適切な大きさに砕き、砕いた合金粒子をバインダー等
により互いに結着して電極板に加工する等の工夫が必要
である。この合金粒子の大きさについては種々の検討が
されている。例えば、粒径が数μｍ〜数１０μｍの合金
粒子を用いること（特開昭５３−３２３４９号公報）や
粒径が５μｍ以下の超微粒子を用いること（特開昭６０
−１１９０７９号公報）や粒径が１−以下の超微粒子を
用いること（特開昭６０−１０９１７４号公報）などが
捉案されている。粒径の小さな合金粒子を用いると、電
極としての表面積が増大するために、水素ガスの吸蔵、
放出の速度が速くなると共に、合金粒子相互間の接触の
機会が増えて電極として良好な導通がとれる利点がある
。しかし、粒径が小さいと、電解液と接触する部分が多
くなり、電極が劣化しやすい欠点がある。
さらに、機械的に粉砕した粒径が２０〜１４９μｍの合
金粒子を用いることが特開昭６０−１５４５６２号公報
に示されている。しかし、水素吸蔵合金を機械的に粉砕
する方法は、操作が容易である反面、合金粒子内に水素
ガスが吸蔵、放出される通路が形成できない。このため
に１合金粒子内での水素ガスの拡散が遅くなり、電極の
容量が小さくなる欠点がある。この場合、充放電をかな
り繰返せば所定値の容量まで高めることは可能であるが
、その処理に長時間を要する。
金粒子を用いることが特開昭６０−１５４５６２号公報
に示されている。しかし、水素吸蔵合金を機械的に粉砕
する方法は、操作が容易である反面、合金粒子内に水素
ガスが吸蔵、放出される通路が形成できない。このため
に１合金粒子内での水素ガスの拡散が遅くなり、電極の
容量が小さくなる欠点がある。この場合、充放電をかな
り繰返せば所定値の容量まで高めることは可能であるが
、その処理に長時間を要する。
（発明が解決しようとする課題）
前述したように、これまでの水素吸蔵合金電極は、粒径
が大きいか、もしくは小さい水素吸蔵合金の単一粒径の
粒子から構成されていたために。
が大きいか、もしくは小さい水素吸蔵合金の単一粒径の
粒子から構成されていたために。
充放電の初期から所定以上の容量がなく、しかも、寿命
が短い欠点があった。
が短い欠点があった。
本発明の目的は、充放電の初期から所定以上の容量があ
り、しかも長寿命な水素吸蔵合金電極を提供することに
ある。
り、しかも長寿命な水素吸蔵合金電極を提供することに
ある。
（課題を解決するための手段および作用）本発明は、導
電性基体中に水素の吸蔵、放出により粉砕された水素吸
蔵合金の粉末が結着剤と共に分散された水素吸蔵合金電
極において、前記水素吸蔵合金の粉末は、３５〜９０ｗ
ｔ％の粒径の大きな第１の粉末と残部が粒径の小さな第
２の粉末からなり、 この第１の粉末の粒径は１５μｍ
〜１００ｐであり、第２の粉末の粒径は１５−未満であ
ることを特徴とする水素吸蔵合金電極である。
電性基体中に水素の吸蔵、放出により粉砕された水素吸
蔵合金の粉末が結着剤と共に分散された水素吸蔵合金電
極において、前記水素吸蔵合金の粉末は、３５〜９０ｗ
ｔ％の粒径の大きな第１の粉末と残部が粒径の小さな第
２の粉末からなり、 この第１の粉末の粒径は１５μｍ
〜１００ｐであり、第２の粉末の粒径は１５−未満であ
ることを特徴とする水素吸蔵合金電極である。
本発明の水素吸蔵合金電極は粒径が大きな水素吸蔵合金
の粉末と粒径が小さな水素吸蔵合金の粉末とが混合され
た水素吸蔵合金の粒子で構成され、しかも、この粒子は
水素の吸蔵、放出により、粉砕されたものであるので、
充電初期より電解により生成した水素ガスの吸蔵、放出
が速くなり、充放電初期から高容量が期待できる。
の粉末と粒径が小さな水素吸蔵合金の粉末とが混合され
た水素吸蔵合金の粒子で構成され、しかも、この粒子は
水素の吸蔵、放出により、粉砕されたものであるので、
充電初期より電解により生成した水素ガスの吸蔵、放出
が速くなり、充放電初期から高容量が期待できる。
また、本発明の水素吸蔵合金電極は、粒径が１５〜１０
０μｍ、好ましくは、２５〜７４μｍの水素吸蔵合金の
大きな粒子を３５〜００ｗｔ％、好ましくは、５０〜７
５ｗｔ％含むために、合金全体の表面積が小さく保たれ
、合金の粒子と電解液との接触が比較的抑えることがで
きるので、長寿命の電極が得られる。
０μｍ、好ましくは、２５〜７４μｍの水素吸蔵合金の
大きな粒子を３５〜００ｗｔ％、好ましくは、５０〜７
５ｗｔ％含むために、合金全体の表面積が小さく保たれ
、合金の粒子と電解液との接触が比較的抑えることがで
きるので、長寿命の電極が得られる。
さらに、本発明の水素吸蔵合金電極は、粒径の大きな粒
子と共に粒径の小さな粒子を含むことにより、この粒径
の小さい粒子が集電体と粒径の大きな粒子との間の導電
剤としての作用を有するので、水素吸蔵合金粒子の利用
率が向上し、電極の高容量化に寄与する。
子と共に粒径の小さな粒子を含むことにより、この粒径
の小さい粒子が集電体と粒径の大きな粒子との間の導電
剤としての作用を有するので、水素吸蔵合金粒子の利用
率が向上し、電極の高容量化に寄与する。
特に、この水素吸蔵合金を正極であるニッケル極と組合
わせて二次電池を構成する場合を考えると、特に、ニッ
ケル極がペースト式ニッケル極の場合、このニッケル極
は充電初期に放電しにくいために、γ−Ｎｉ○○工！を
生成するために、 この生成量に対応する水素ガスが水
素吸蔵合金電極中に蓄積されることになる。水素吸蔵合
金電極が小さな粒子の充分に微細化され、活性化が進ん
だ単一の合金粒子だけで構成されている場合には、初期
充電過程における水素ガスの蓄積量が大きくなり電極容
量が低下する。これに対して、本発明の電極では、活性
化が充分に進んでいない大きな粒子を小さな粒子に混在
させることにより、充電電流の一部は活性化の進んでい
ない大きな粒子を活性化させるために消費され、その分
だけ水素ガスの蓄積量が減少するために、上述の水素ガ
スの蓄積減少が緩和できるという、特別の効果が期待で
きる。
わせて二次電池を構成する場合を考えると、特に、ニッ
ケル極がペースト式ニッケル極の場合、このニッケル極
は充電初期に放電しにくいために、γ−Ｎｉ○○工！を
生成するために、 この生成量に対応する水素ガスが水
素吸蔵合金電極中に蓄積されることになる。水素吸蔵合
金電極が小さな粒子の充分に微細化され、活性化が進ん
だ単一の合金粒子だけで構成されている場合には、初期
充電過程における水素ガスの蓄積量が大きくなり電極容
量が低下する。これに対して、本発明の電極では、活性
化が充分に進んでいない大きな粒子を小さな粒子に混在
させることにより、充電電流の一部は活性化の進んでい
ない大きな粒子を活性化させるために消費され、その分
だけ水素ガスの蓄積量が減少するために、上述の水素ガ
スの蓄積減少が緩和できるという、特別の効果が期待で
きる。
また、本発明に用いられる水素吸蔵合金としては、Ｌａ
Ｎｉ、、ＭｍＮｉ５（Ｍｍはミツシュメタル）。
Ｎｉ、、ＭｍＮｉ５（Ｍｍはミツシュメタル）。
ＬｍＮｉ、（Ｌｍはランタン富化ミツシュメタル）およ
びこれらのＮｉの一部を他の金属元素、例えば、ＡＱ＊
Ｍｎ、 Ｆｅ、 Ｃｏ、 Ｔｉ、 Ｃｕ、 Ｚｎｔ
Ｚｒ、 Ｃｒ等で置換した合金、または、Ｍｇ、Ｎｉ系
、ＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系の合金を用いることができる
。さらに、これら以外にも、電解液中で充電時に電気化
学的に発生させた水素を容易に吸蔵し、かつ放電時に容
易に放出できるものであれば、用いることができる。
びこれらのＮｉの一部を他の金属元素、例えば、ＡＱ＊
Ｍｎ、 Ｆｅ、 Ｃｏ、 Ｔｉ、 Ｃｕ、 Ｚｎｔ
Ｚｒ、 Ｃｒ等で置換した合金、または、Ｍｇ、Ｎｉ系
、ＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系の合金を用いることができる
。さらに、これら以外にも、電解液中で充電時に電気化
学的に発生させた水素を容易に吸蔵し、かつ放電時に容
易に放出できるものであれば、用いることができる。
（実施例）
以下１本発明の実施例について図面を参照して説明する
。
。
粒径の大きな粒子を得るために、まず、１０〜２０ｇの
水素吸蔵合金ＬｍＮｉ３．＊ＣＯａ、ｓＭｎａ、４Ａ１
１ｏ、ａを内容積７０ｃｃの耐圧タンクに収納し、耐圧
タンク内を排気して真空にした後、タンク内に８〜３５
ｋｇ／ｃｄの水素ガスを導入し、３〜８時間放置する。
水素吸蔵合金ＬｍＮｉ３．＊ＣＯａ、ｓＭｎａ、４Ａ１
１ｏ、ａを内容積７０ｃｃの耐圧タンクに収納し、耐圧
タンク内を排気して真空にした後、タンク内に８〜３５
ｋｇ／ｃｄの水素ガスを導入し、３〜８時間放置する。
その後、耐圧タンク内を排気すると共に再び真空とし、
水素吸蔵合金に所定の圧力の水素ガスを吸蔵、放出させ
ることにより、粉末化された合金粒子を得た。この合金
粒子をふるいにかけて、２５〜７５岬の粒径の合金粉末
Ａを得た。
水素吸蔵合金に所定の圧力の水素ガスを吸蔵、放出させ
ることにより、粉末化された合金粒子を得た。この合金
粒子をふるいにかけて、２５〜７５岬の粒径の合金粉末
Ａを得た。
続いて、粒径の小さな粒子を得るために、１０〜２０ｇ
の水素吸蔵合金Ｌ ｍＮ１ｘ、ｓ ＣＯａ、ｓＭｎｏ＋
４ＡＱｏ＊３を内容積７０ｃｃの耐圧タンクに収納した
後、上述の水素ガスを吸蔵、放出させる操作を３〜５回
繰返して合金を粉砕して、合金粉末を得た。この合金粒
子をふるいにかけて、１５μｍ未満の粒径の合金粉末Ｂ
を得た。
の水素吸蔵合金Ｌ ｍＮ１ｘ、ｓ ＣＯａ、ｓＭｎｏ＋
４ＡＱｏ＊３を内容積７０ｃｃの耐圧タンクに収納した
後、上述の水素ガスを吸蔵、放出させる操作を３〜５回
繰返して合金を粉砕して、合金粉末を得た。この合金粒
子をふるいにかけて、１５μｍ未満の粒径の合金粉末Ｂ
を得た。
この様にして得られた合金粉末Ａを６．５ ｇ 、
合金粉末Ｂを３．５ｇをそれぞれ秤量後、 これらを不
活性ガス雰囲気中で混合し、水素吸蔵合金電極用の合金
粉末を得た。
合金粉末Ｂを３．５ｇをそれぞれ秤量後、 これらを不
活性ガス雰囲気中で混合し、水素吸蔵合金電極用の合金
粉末を得た。
得られた合金粉末に、バインダーとしてポリテトラフロ
ロエチレン（ＰＴＦＥ）を４ｗｔ％混合し。
ロエチレン（ＰＴＦＥ）を４ｗｔ％混合し。
これをシート化した後、集電体に圧着させることにより
、水素吸蔵合金電極を得た。
、水素吸蔵合金電極を得た。
この水素吸蔵合金電極を負極として、ニッケル極を対極
とし、アルカリ電解液中で充放電テストを行った。この
テスト結果を表に示した。
とし、アルカリ電解液中で充放電テストを行った。この
テスト結果を表に示した。
（以下余白）
かった。
この表から明らかな様に１本発明の実施例である電極＆
２と電極Ｎ１１５は初期容量が２００ｍ Ａ ｈ ／
ｇ前後の値が得られ、かつ、長寿命であることが分る。
２と電極Ｎ１１５は初期容量が２００ｍ Ａ ｈ ／
ｇ前後の値が得られ、かつ、長寿命であることが分る。
また、電極＆２を負極とし、容量１３００ｍＡｈのペー
スト式ニッケル極を正極として組合わせた密閉型二次電
池と、電極＆４を負極とし、容量１３００ｍＡｈのペー
スト式ニッケル極を正極として組合わせた密閉型二次電
池とについて、サイクル寿命テストを行い、その結果を
図面に示した。このテストにおいては、負極の容量を正
極の容量よりも大とし、その容量比を１ ： １．４と
した。 この図面から分るように、本発明の水素吸蔵合
金電極を用いた二次電池は、５００サイクルを越えるま
で１３００ ｔｍ Ａ ｈの容量を保つと共に、電池内
圧を１ｋｇ／Ｃ２ｉ以下に維持でき、良好な特性を有す
ることが分る。
スト式ニッケル極を正極として組合わせた密閉型二次電
池と、電極＆４を負極とし、容量１３００ｍＡｈのペー
スト式ニッケル極を正極として組合わせた密閉型二次電
池とについて、サイクル寿命テストを行い、その結果を
図面に示した。このテストにおいては、負極の容量を正
極の容量よりも大とし、その容量比を１ ： １．４と
した。 この図面から分るように、本発明の水素吸蔵合
金電極を用いた二次電池は、５００サイクルを越えるま
で１３００ ｔｍ Ａ ｈの容量を保つと共に、電池内
圧を１ｋｇ／Ｃ２ｉ以下に維持でき、良好な特性を有す
ることが分る。
以上の様に、本発明によれば、充放電の初期から所定以
上の容量があり、しかも長寿命な水素吸蔵合金電極を提
供することができる。
上の容量があり、しかも長寿命な水素吸蔵合金電極を提
供することができる。
図面は本発明の水素吸蔵合金電極および比較例の水素吸
蔵合金電極をそれぞれ負極とした密閉型二次電池のサイ
クル方命テストの結果を示すグラフである。
蔵合金電極をそれぞれ負極とした密閉型二次電池のサイ
クル方命テストの結果を示すグラフである。
Claims (1)
- 導電性基体中に水素の吸蔵、放出により粉砕された水素
吸蔵合金の粉末が結着剤と共に分散された水素吸蔵合金
電極において、前記水素吸蔵合金の粉末は、３５〜９０
ｗｔ％の粒径の大きな第１の粉末と残部が粒径の小さな
第２の粉末からなり、この第１の粉末の粒径は１５μｍ
〜１００μｍであり、第２の粉末の粒径は１５μｍ未満
であることを特徴とする水素吸蔵合金電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215731A JP2723259B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 水素吸蔵合金電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63215731A JP2723259B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 水素吸蔵合金電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0265058A true JPH0265058A (ja) | 1990-03-05 |
| JP2723259B2 JP2723259B2 (ja) | 1998-03-09 |
Family
ID=16677258
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63215731A Expired - Fee Related JP2723259B2 (ja) | 1988-08-30 | 1988-08-30 | 水素吸蔵合金電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2723259B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01132049A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素吸蔵電極 |
-
1988
- 1988-08-30 JP JP63215731A patent/JP2723259B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01132049A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素吸蔵電極 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2723259B2 (ja) | 1998-03-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |