JPH03280357A - アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 - Google Patents
アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極Info
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Classifications
-
- 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
- Secondary Cells (AREA)
- 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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（イ）産業上の利用分野
本発明はアルカリ蓄電池の１１極として用いられる水素
吸蔵合金電極に関する。
吸蔵合金電極に関する。
（ロ）従来の技術
従本から使用されている二次電池としては、ニッケルー
カドミウム電池の如きアルカリＭ １ｔｉ池、あるいは
ＩｉＩ 者電池などが挙げられるが、近イ１゛これらの
ｔｋ池よりも軽量、高等３ｉｔで高エネルギー密度とな
るｉ＋）能性のある水素吸蔵合金電極を備えた金属酸化
物−水素アルカリ蓄電池が注目を浴びている。このＭ
’＝ｊ１池に用いられる水素吸蔵合金としては、例えば
特公昭５９−４９Ｇ７１号公報に示されているように、
■、ａＮｉ、や、その改良である１、ａＮｉ、Ｃｏ、Ｉ
−ａＮｉａ、ｍＦｃｅ、などの水素吸蔵合金が用いられ
、またＬａ、 Ｃｃ、 Ｉ’ｒ、 Ｎｄ、Ｓｍなどのラ
ンタン系の混合物であるミツシュメタル（Ｍ ＋ｓ ）
を用いた水素１１＆蔵合金が開発されている（例えば特
開昭６２−２０２４５号公報参照）。
カドミウム電池の如きアルカリＭ １ｔｉ池、あるいは
ＩｉＩ 者電池などが挙げられるが、近イ１゛これらの
ｔｋ池よりも軽量、高等３ｉｔで高エネルギー密度とな
るｉ＋）能性のある水素吸蔵合金電極を備えた金属酸化
物−水素アルカリ蓄電池が注目を浴びている。このＭ
’＝ｊ１池に用いられる水素吸蔵合金としては、例えば
特公昭５９−４９Ｇ７１号公報に示されているように、
■、ａＮｉ、や、その改良である１、ａＮｉ、Ｃｏ、Ｉ
−ａＮｉａ、ｍＦｃｅ、などの水素吸蔵合金が用いられ
、またＬａ、 Ｃｃ、 Ｉ’ｒ、 Ｎｄ、Ｓｍなどのラ
ンタン系の混合物であるミツシュメタル（Ｍ ＋ｓ ）
を用いた水素１１＆蔵合金が開発されている（例えば特
開昭６２−２０２４５号公報参照）。
この水素吸蔵合金を用いた水素極は、水素吸蔵合金−１
−で水素極の反応を進行させ充電時に生成する水素を水
素吸蔵合金中に吸蔵させてしまうものである。そして特
に水Ｊ：吸蔵１．ｔが大−きく、水素極の電極触媒能力
に優れた水素吸蔵合金を負極材料として用いると、高エ
ネルギー密度の電極を構成することができる。しかも充
放電電位がカドミウム電極と類似していることからカド
ミウムを負極とするニッケルーカドミウム電池と完全な
！ｉ換性を有している。
−で水素極の反応を進行させ充電時に生成する水素を水
素吸蔵合金中に吸蔵させてしまうものである。そして特
に水Ｊ：吸蔵１．ｔが大−きく、水素極の電極触媒能力
に優れた水素吸蔵合金を負極材料として用いると、高エ
ネルギー密度の電極を構成することができる。しかも充
放電電位がカドミウム電極と類似していることからカド
ミウムを負極とするニッケルーカドミウム電池と完全な
！ｉ換性を有している。
この水素吸蔵合金を負極に用いた電池はニッケルー水素
電池と呼ばれているが、例えば同一体積の密閑型ニッケ
ルー水素電池と、ニッケルーカドミウム電池とを比較す
ると、ニッケルー水素電池はニッケルーカドミウム電池
の約１．５倍のエネルギー密度を有している。
電池と呼ばれているが、例えば同一体積の密閑型ニッケ
ルー水素電池と、ニッケルーカドミウム電池とを比較す
ると、ニッケルー水素電池はニッケルーカドミウム電池
の約１．５倍のエネルギー密度を有している。
このように高エネルギー密度の観点から、電池が通常用
いられる常温域で水素吸蔵合金槍の多い水素吸蔵合金に
開発の重きが置かれていたが、現在までに開発された合
金を用いた場合、初ル１の充放電効率が低く、充放電の
サイクル初Ｎｌから充分な電気化学容量が得られないと
いう問題があった。即ち、水素吸蔵合金電極は初期から
充電は容量であるが、放電の場合は合金内から合金表向
に水素が拡散するプロセスが律速段階となり、合金内に
水素が残留したまま転極してしまう現象が見られ、放−
に効率の点で問題があった。
いられる常温域で水素吸蔵合金槍の多い水素吸蔵合金に
開発の重きが置かれていたが、現在までに開発された合
金を用いた場合、初ル１の充放電効率が低く、充放電の
サイクル初Ｎｌから充分な電気化学容量が得られないと
いう問題があった。即ち、水素吸蔵合金電極は初期から
充電は容量であるが、放電の場合は合金内から合金表向
に水素が拡散するプロセスが律速段階となり、合金内に
水素が残留したまま転極してしまう現象が見られ、放−
に効率の点で問題があった。
（ハ）発明が解決しようとする課題
本発明はこのような問題点に鑑みて為されたものであっ
て、初期の充放電効率とサイクル性能に優れた二次電池
、特にニッケルー水素二次電池に用いられる水素吸蔵合
金電極を提供するものである。
て、初期の充放電効率とサイクル性能に優れた二次電池
、特にニッケルー水素二次電池に用いられる水素吸蔵合
金電極を提供するものである。
（ニ）課題を解決するための１段
本発明は、アルカリＭ電池用水素吸蔵合金を。
組成式Ｒｅ−Ｍ（ただし、Ｒｃは希！二類元素、アルカ
リ１−類元案の一秤以上、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａ１
、Ｃｒ％Ｆｃ、 Ｃｕ、 Ｓｎ、 Ｓｂ、 Ｍｏ、■、
Ｎｂ。
リ１−類元案の一秤以上、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａ１
、Ｃｒ％Ｆｃ、 Ｃｕ、 Ｓｎ、 Ｓｂ、 Ｍｏ、■、
Ｎｂ。
Ｔａ、 Ｚｎ、Ｚｒ、Ｔｉのうちから選ばれた一秤以１
、）で表される王たる金属相と、少くともホウ素を含む
従たる金属相との複数の金り間化合物相によって構成さ
せている。
、）で表される王たる金属相と、少くともホウ素を含む
従たる金属相との複数の金り間化合物相によって構成さ
せている。
（ホ）作用
電極として用いる水素吸蔵合金を、組成式Ｒｃ−Ｍで表
される主たる金属相とホウ素を含む従たる金属相との複
数の金属間化合物相によって構成させている。従って主
たる金属相聞に従たる金属相が分散し、この従たる金属
相を有する水素吸蔵合金を電極材料として用いた場合、
ｌサイクル１１の充放電で従たる金属相と主たる金属相
との界面からクラックが生じ、そのクラックに電解液が
浸透することによって電極の反応面積が増大し、結果的
に二次電池のサイクル初期の充放電効率が改みされる。
される主たる金属相とホウ素を含む従たる金属相との複
数の金属間化合物相によって構成させている。従って主
たる金属相聞に従たる金属相が分散し、この従たる金属
相を有する水素吸蔵合金を電極材料として用いた場合、
ｌサイクル１１の充放電で従たる金属相と主たる金属相
との界面からクラックが生じ、そのクラックに電解液が
浸透することによって電極の反応面積が増大し、結果的
に二次電池のサイクル初期の充放電効率が改みされる。
（へ）実施例
−・般に市販されている原料を秤量し、高周波誘導炉を
用いて「第１表」に示す７１ＩＩＩ類の合金を作成した
。尚、融点の高い元素については予めＮ１に固溶させて
合金を作成した。合金は機械的に粉砕し、ｉ−均粒径５
０μｍの粉本とした後、結着剤としてポリテトラフルオ
ロエチレン粉末ｌＯ％を混合し、ペースト状とした。次
にこのペーストをニッケルメツシュで包み込んでｌ ｉ
ｏｎ／ ｃｔａ”の圧力で加圧成型し、水Ｊ：吸蔵合金
電極を得た。尚、ここで−に極１ 個当りに含有される合金は １．０ｇで ある。
用いて「第１表」に示す７１ＩＩＩ類の合金を作成した
。尚、融点の高い元素については予めＮ１に固溶させて
合金を作成した。合金は機械的に粉砕し、ｉ−均粒径５
０μｍの粉本とした後、結着剤としてポリテトラフルオ
ロエチレン粉末ｌＯ％を混合し、ペースト状とした。次
にこのペーストをニッケルメツシュで包み込んでｌ ｉ
ｏｎ／ ｃｔａ”の圧力で加圧成型し、水Ｊ：吸蔵合金
電極を得た。尚、ここで−に極１ 個当りに含有される合金は １．０ｇで ある。
第１表
ころ、今令Ｇは金属間化合物相であるＣ ａＣｕｓｐ！
：！の＋１ｔ−・相ＨＩＩ造であったのに対し、合金Ａ
−Ｆは、１：、たる金属相であるＣ ａＣｕ、相の他
に、ホウ素化合物に帰属されると思われる解析ピークが
検出された。即ち、Δ〜■？の合金は、主たる金属相で
あるＣ ａＣＬｌｓ型金属相と、従たる金属相であるホ
ウ素化合物とからなる複合合金であることが分かつた。
：！の＋１ｔ−・相ＨＩＩ造であったのに対し、合金Ａ
−Ｆは、１：、たる金属相であるＣ ａＣｕ、相の他
に、ホウ素化合物に帰属されると思われる解析ピークが
検出された。即ち、Δ〜■？の合金は、主たる金属相で
あるＣ ａＣＬｌｓ型金属相と、従たる金属相であるホ
ウ素化合物とからなる複合合金であることが分かつた。
「第１表」に示した合金Ａ−Ｇを用いて形成した電極を
、電極容量が１００１００Ｏの正極と組み合わせ、：（
０ｗ１％のＫ Ｏ１１を用いてニッケルー水素電池を作
製し、初ル１の充放電効率を測定した。測定条件は充電
電流５０ｏ＋Ａ／ｇで４時１１１１充電した後、放電’
を流１５０ｍＡ／ｇで電池電圧が１，０■に達するまで
放電するものとした。「第２表」にこれらの電池の放電
界１１ｔを示す。
、電極容量が１００１００Ｏの正極と組み合わせ、：（
０ｗ１％のＫ Ｏ１１を用いてニッケルー水素電池を作
製し、初ル１の充放電効率を測定した。測定条件は充電
電流５０ｏ＋Ａ／ｇで４時１１１１充電した後、放電’
を流１５０ｍＡ／ｇで電池電圧が１，０■に達するまで
放電するものとした。「第２表」にこれらの電池の放電
界１１ｔを示す。
第２表
た電池の放電界ちｔは、比較合金Ｇを用いた電池に比べ
て放電容燵がｌ、（ｉ措置１．増にしており、組ガて１
６後の初期状態から充放電効率が良ｋＴであることが分
かる。
て放電容燵がｌ、（ｉ措置１．増にしており、組ガて１
６後の初期状態から充放電効率が良ｋＴであることが分
かる。
１゜記の合金を用いたｔｔ極を充放電電流値２００ｍＡ
／ｇで！ 、 ５１１．￥間充電すると共に、放電は電
池型１１′が１．Ｏｖに達するまで行うという条件で充
放１にサイクル試験を行った。第１図にその時のサイク
ル数と放Ｘ１１容ＩＩｔとの関係を示す。本発明に係る
電極を用いた電池Ａ −１”は、充放電サイクル経過に
伴い放−を容１１ｔが低下するものの、比較電池Ｃに比
べてその低−Ｆの度合いはずへ１かである。
／ｇで！ 、 ５１１．￥間充電すると共に、放電は電
池型１１′が１．Ｏｖに達するまで行うという条件で充
放１にサイクル試験を行った。第１図にその時のサイク
ル数と放Ｘ１１容ＩＩｔとの関係を示す。本発明に係る
電極を用いた電池Ａ −１”は、充放電サイクル経過に
伴い放−を容１１ｔが低下するものの、比較電池Ｃに比
べてその低−Ｆの度合いはずへ１かである。
このように本発明電極を用いた電池の特性向、１−は、
比較的柔らかい８１−類元素、アルカリ１−類元素−ニ
ッケル系の１：、なる金属相内に、ホウ素を含む従たる
金属相が分散されているために合金が硬化し、微粉化が
抑制されたことと、このような構成の合金は硬いが脆い
ｔ：め、初ｊｌＪＩに比較的大きいクラックが発生し、
クラック内に生成した新しい反応面には電解液が容易に
浸透し得るので初期放電特性が向１−シたものと考えら
れる。
比較的柔らかい８１−類元素、アルカリ１−類元素−ニ
ッケル系の１：、なる金属相内に、ホウ素を含む従たる
金属相が分散されているために合金が硬化し、微粉化が
抑制されたことと、このような構成の合金は硬いが脆い
ｔ：め、初ｊｌＪＩに比較的大きいクラックが発生し、
クラック内に生成した新しい反応面には電解液が容易に
浸透し得るので初期放電特性が向１−シたものと考えら
れる。
（ト）発明の効果
本発明は以１−の説明から明らかなように、アルカリ蓄
−り池用水素坂蔵合金Ｘ１ｆ、極を、組成式Ｒｅ−Ｍ（
ただし、＋＜ｃｌ、ｔ＠ｌ−類元素、アルカリーＬ類元
素の・秤量１１、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍ ｎ、Δ１、Ｃｒ
、Ｆ ｅ、Ｃｕ、 Ｓｎ、 Ｓｂ、 Ｍｏ、 Ｖ
、 Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｚｎ、 Ｚ 「、Ｔｉのうち
から選ばれた一秤量１−）で表されるにたる金属相と、
少くともホウ素を含む従たる金属相との複数の金属間化
合物相によって構成させているので、充放電の１サイク
ル１１から電極の活性化が−れ、充放電の初期から高１
・充放ｔ１ｚ効）林が得られ、充分な電気化学容量を有
する二次電池を形成することができろ１． ４、図面の簡はｔ ｆｃ 、ｆｆｌ明 第１図は本発明・電極を用いた電池の充放電サイクル数
と放１ｕ′８量との関係曲線図である。
−り池用水素坂蔵合金Ｘ１ｆ、極を、組成式Ｒｅ−Ｍ（
ただし、＋＜ｃｌ、ｔ＠ｌ−類元素、アルカリーＬ類元
素の・秤量１１、ＭはＮｉ、Ｃｏ、Ｍ ｎ、Δ１、Ｃｒ
、Ｆ ｅ、Ｃｕ、 Ｓｎ、 Ｓｂ、 Ｍｏ、 Ｖ
、 Ｎｂ、 Ｔａ、 Ｚｎ、 Ｚ 「、Ｔｉのうち
から選ばれた一秤量１−）で表されるにたる金属相と、
少くともホウ素を含む従たる金属相との複数の金属間化
合物相によって構成させているので、充放電の１サイク
ル１１から電極の活性化が−れ、充放電の初期から高１
・充放ｔ１ｚ効）林が得られ、充分な電気化学容量を有
する二次電池を形成することができろ１． ４、図面の簡はｔ ｆｃ 、ｆｆｌ明 第１図は本発明・電極を用いた電池の充放電サイクル数
と放１ｕ′８量との関係曲線図である。
Claims (2)
- （１）複数の金属間化合物相から構成される合金を備え
、その主たる金属相が組成式Ｒｅ−Ｍ（ただし、Ｒｅは
希土類元素、アルカリ土類元素の一種以上、ＭはＮｉ、
Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｌ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｓｎ、Ｓｂ、Ｍ
ｏ、Ｖ、Ｎｂ、Ｔａ、Ｚｎ、Ｚｒ、Ｔｉのうちから選ば
れた一種以上）で表され、従たる金属相が少なくともホ
ウ素を含むことを特徴とするアルカリ蓄電池用水素吸蔵
合金電極。 - （２）上記従たる金属相は、ホウ素とIVａ属元素との化
合物相、ホウ素とＶａ属元素との化合物相、及びホウ素
とVIａ属元素との化合物相から選ばれる少なくとも一種
の金属相を含む請求項１記載のアルカリ蓄電池用水素吸
蔵合金電極。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080116A JP2962763B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
| DE4101753A DE4101753A1 (de) | 1990-01-22 | 1991-01-22 | Elektrode mit wasserstoff absorbierender legierung fuer alkalische speicherzelle |
| US08/019,340 US5290509A (en) | 1990-01-22 | 1993-02-18 | Multiphase hydrogen-absorbing alloy electrode for an alkaline storage cell |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2080116A JP2962763B2 (ja) | 1990-03-28 | 1990-03-28 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03280357A true JPH03280357A (ja) | 1991-12-11 |
| JP2962763B2 JP2962763B2 (ja) | 1999-10-12 |
Family
ID=13709224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2080116A Expired - Lifetime JP2962763B2 (ja) | 1990-01-22 | 1990-03-28 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2962763B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0609609A3 (ja) * | 1993-02-05 | 1994-08-31 | Sanyo Electric Co | |
| CN119703068A (zh) * | 2024-12-27 | 2025-03-28 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种稀土储氢合金及其制备方法和应用 |
-
1990
- 1990-03-28 JP JP2080116A patent/JP2962763B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| CN119703068A (zh) * | 2024-12-27 | 2025-03-28 | 中国科学院长春应用化学研究所 | 一种稀土储氢合金及其制备方法和应用 |
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| Publication number | Publication date |
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| JP2962763B2 (ja) | 1999-10-12 |
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