JPH04169062A - 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
- Publication number
- JPH04169062A JPH04169062A JP2296739A JP29673990A JPH04169062A JP H04169062 A JPH04169062 A JP H04169062A JP 2296739 A JP2296739 A JP 2296739A JP 29673990 A JP29673990 A JP 29673990A JP H04169062 A JPH04169062 A JP H04169062A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- cobalt
- electrode
- absorbing alloy
- hydrogen storage
- hydrogen absorbing
- Prior art date
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- Pending
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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
Landscapes
- 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】
産業上の利用分野
本発明は、ニッケルー水素蓄電池の負極として用いられ
る水素吸蔵合金電極に関するものである。
る水素吸蔵合金電極に関するものである。
従来の技術
今日におけるポータプル機器はめざましく進歩している
。電池においても、よりエネルギー密度の高い電池へと
進歩しつつあり、ニッケルー水素蓄電池が望まれている
のが現状である。
。電池においても、よりエネルギー密度の高い電池へと
進歩しつつあり、ニッケルー水素蓄電池が望まれている
のが現状である。
ところが、ニッケルー水素蓄電池は、合金の腐食が原因
でサイクル寿命が長くないという欠点がある。
でサイクル寿命が長くないという欠点がある。
そこで、その欠点を克服するために、水素吸蔵合金の表
面を耐食性のニッケル、銅などの金属で被覆することが
提案されている（特開昭６１−６４０６９号、特開昭６
１−１０１９５７号）。
面を耐食性のニッケル、銅などの金属で被覆することが
提案されている（特開昭６１−６４０６９号、特開昭６
１−１０１９５７号）。
しかし、水素吸蔵合金以外のものを加えるということは
、電池のエネルギー密度を低下させることになるので、
水素吸蔵合金の表面を金属で被覆するには、少量でその
効果の高いものが望まれる。
、電池のエネルギー密度を低下させることになるので、
水素吸蔵合金の表面を金属で被覆するには、少量でその
効果の高いものが望まれる。
発明が解決しようとする課題
本発明は上記従来の問題点に鑑みなされたものであり、
金属コバルトを水素吸蔵合金の表面に被覆することによ
り高容量化、サイクルの長寿命化を図るものである。
金属コバルトを水素吸蔵合金の表面に被覆することによ
り高容量化、サイクルの長寿命化を図るものである。
課題を解決するための手段
本発明は上記課題を解決するべく、ＭｍＮｉ、Ａｌｙの
Ｎｉ、Ａｌの一部をＦｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎの１種もし
くは２種以上で置換した水素吸蔵合金粉末の表面を金属
コバルトで被覆し、このものを耐アルカリ性金属多孔板
内に充填して電極とするものである。
Ｎｉ、Ａｌの一部をＦｅ、Ｃｕ、Ｃｏ、Ｍｎの１種もし
くは２種以上で置換した水素吸蔵合金粉末の表面を金属
コバルトで被覆し、このものを耐アルカリ性金属多孔板
内に充填して電極とするものである。
作用
コバルトは、３ｄ−軌道を持っている遷移金属であり、
水素極としての触媒として働き、又金属コバルトの導電
性向上の働きにより、水素吸蔵合金粉末にコバルトを被
覆し形成した電極では容量が上がり、サイクル寿命が伸
びる。
水素極としての触媒として働き、又金属コバルトの導電
性向上の働きにより、水素吸蔵合金粉末にコバルトを被
覆し形成した電極では容量が上がり、サイクル寿命が伸
びる。
実施例
水素吸蔵合金粉末に、アークプラズマ蒸着によりコバル
ト被覆したもの、ニッケル被覆したもの、銅被覆したも
の、グラファイト粉末を添加したもの、何も添加しない
もの、と比較すると、容量の点や、サイクル寿命の点に
違いがでる。
ト被覆したもの、ニッケル被覆したもの、銅被覆したも
の、グラファイト粉末を添加したもの、何も添加しない
もの、と比較すると、容量の点や、サイクル寿命の点に
違いがでる。
以下、本発明の詳細について説明する。
水素愛蔵合金とその電極は、以下の方法で作製した。
希土類元素の混合物であるミツシュメタルＭｍと、Ａｌ
、Ｆｅ、Ｃｕの各成分元素を高周波溶解炉で溶解し、Ｍ
ｍＮｉ＊、？ Ａ ｌｌ＋、９ Ｆ ｅ。、３Ｃｕ６．
＋の組成比の水素吸蔵合金を作製した。この合金をアル
ゴン雰囲気下で熱処理した後、２００メツシユ以下に粉
砕し、水素吸蔵合金粉末を得た。この水素吸蔵合金粉末
に対しアークプラズマ蒸着により金属コバルト箔を被覆
した（１０ｗｔ％）後、ポリビニルアルコールの３＠ｔ
％の水溶液でペースト状とした。ついで、このペースト
を多孔度９５％のニッケル多孔体に充填し、真空乾燥後
加圧して電極を作製した。
、Ｆｅ、Ｃｕの各成分元素を高周波溶解炉で溶解し、Ｍ
ｍＮｉ＊、？ Ａ ｌｌ＋、９ Ｆ ｅ。、３Ｃｕ６．
＋の組成比の水素吸蔵合金を作製した。この合金をアル
ゴン雰囲気下で熱処理した後、２００メツシユ以下に粉
砕し、水素吸蔵合金粉末を得た。この水素吸蔵合金粉末
に対しアークプラズマ蒸着により金属コバルト箔を被覆
した（１０ｗｔ％）後、ポリビニルアルコールの３＠ｔ
％の水溶液でペースト状とした。ついで、このペースト
を多孔度９５％のニッケル多孔体に充填し、真空乾燥後
加圧して電極を作製した。
ニッケル被覆したもの、銅被覆したものについても同様
の方法で電極を作製した。グラファイト粉末を添加した
ものについては、ペーストにするときに１０＠ｔ％添加
するだけで他は同様である。
の方法で電極を作製した。グラファイト粉末を添加した
ものについては、ペーストにするときに１０＠ｔ％添加
するだけで他は同様である。
この様に作製した水素吸蔵合金電極を負極として、対極
には、負極容量より大なるニッケル電極を用いて、比重
１．２４のＫＯＨｉｉ解凍中で充放電し、水素吸蔵合金
電極の電気化学的容量を測定した。
には、負極容量より大なるニッケル電極を用いて、比重
１．２４のＫＯＨｉｉ解凍中で充放電し、水素吸蔵合金
電極の電気化学的容量を測定した。
充電は０．ＩＣで１５０％、放電は０．２０で電池電圧
がｌＶになるまで行なった。
がｌＶになるまで行なった。
第１図に上記に示した電気化学的容量のサイクル変化を
示す（サイクル数に対して容量をコバルト被覆の電極の
１サイクル目の容量を１００％として表わしたものであ
る）。
示す（サイクル数に対して容量をコバルト被覆の電極の
１サイクル目の容量を１００％として表わしたものであ
る）。
水素吸蔵合金だけの電極は、短いサイクルで容量の低下
を来す。水素吸蔵合金！極の劣化は、合金表面に析出し
た腐食生成物、たとえば、Ｌａ（ＯＨ）ｓの様な導電性
の無い物質によって、合金粒子間の電子移動が不可能に
なるためではないかと考えられる。グラファイト粉末を
添加した電極は、初期容量は、合金のみと同じであるが
、サイクルによる容量の低下−を防止している。その働
きは、劣化後の粒子間の導電性を確保しているものと考
えられる。
を来す。水素吸蔵合金！極の劣化は、合金表面に析出し
た腐食生成物、たとえば、Ｌａ（ＯＨ）ｓの様な導電性
の無い物質によって、合金粒子間の電子移動が不可能に
なるためではないかと考えられる。グラファイト粉末を
添加した電極は、初期容量は、合金のみと同じであるが
、サイクルによる容量の低下−を防止している。その働
きは、劣化後の粒子間の導電性を確保しているものと考
えられる。
ニッケル被覆したものと、銅被覆したものは、粒子の表
面がニッケル、もしくは銅の金属層で覆われているので
、劣化後はもとより、劣化以前より導電性による効果が
現われ合金利用率が上がり、１サイクル目からやや高い
容量を示す。
面がニッケル、もしくは銅の金属層で覆われているので
、劣化後はもとより、劣化以前より導電性による効果が
現われ合金利用率が上がり、１サイクル目からやや高い
容量を示す。
注目すべきは、水素吸蔵合金粉末をコバルト被覆した電
極の挙動であり、他のものより高い容量を示し、サイク
ル寿命も長い。
極の挙動であり、他のものより高い容量を示し、サイク
ル寿命も長い。
ニッケルや銅は電解液中における、電池作動電位におい
て、耐食性のある金属であるが、コバルトは、第２図に
示すようにサイクリックポルタムグラムから考えて、以
下の反応が極板内で起こっているものと考えられ、コバ
ルトがサイクル中に溶解析出を繰り返し、水素吸蔵合金
粉末や、腐食生成物を覆い巻き込みながら、金属コバル
トの導電性ネットワークを形成するものと考えられる。
て、耐食性のある金属であるが、コバルトは、第２図に
示すようにサイクリックポルタムグラムから考えて、以
下の反応が極板内で起こっているものと考えられ、コバ
ルトがサイクル中に溶解析出を繰り返し、水素吸蔵合金
粉末や、腐食生成物を覆い巻き込みながら、金属コバル
トの導電性ネットワークを形成するものと考えられる。
放電 放電
Ｃｏ ４ Ｃｏ （ＩＩ ）錯イオン ： Ｃｏ （Ｏ
Ｈ） ｚ充電 充電 サイクル寿命がより長くなるのは、サイクルの繰り返し
によりそのネットワークの補強がなされているものと考
えられる。
Ｈ） ｚ充電 充電 サイクル寿命がより長くなるのは、サイクルの繰り返し
によりそのネットワークの補強がなされているものと考
えられる。
コバルトが、特異的に容量が高いのは、導電性の点板外
に次のように考えられる。３ｄ−軌道を持つコバルトは
、水素電極における水素のイオン化触媒として知られて
いる。本発明におけるコバルトによる粉末の被覆は、放
電の律速度であるイオン化過程を、コバルトが触媒的に
働いているものと考えられる。
に次のように考えられる。３ｄ−軌道を持つコバルトは
、水素電極における水素のイオン化触媒として知られて
いる。本発明におけるコバルトによる粉末の被覆は、放
電の律速度であるイオン化過程を、コバルトが触媒的に
働いているものと考えられる。
つまりコバルトで水素吸蔵合金粉末を被覆することが、
ニッケルや、銅で被覆するよりも、高容量化、長寿命化
に関して好ましいことがわかる。
ニッケルや、銅で被覆するよりも、高容量化、長寿命化
に関して好ましいことがわかる。
また、水素吸蔵合金を金属コバルトで被覆する方法とし
ては、他にＣＶＤ法、ＰＶＤ法、無電解めっき法等があ
り、それぞれ有効である。
ては、他にＣＶＤ法、ＰＶＤ法、無電解めっき法等があ
り、それぞれ有効である。
本実験で行なったアークプラズマ蒸着による方法の利点
は、無電解めっき法に比べ、被覆する金属コバルトの表
面積が大きくなり、コバルトの充放電中における溶解析
出反応に都合がよいことや、金属層の厚みをコントロー
ルしやすいことなどの利点がある。
は、無電解めっき法に比べ、被覆する金属コバルトの表
面積が大きくなり、コバルトの充放電中における溶解析
出反応に都合がよいことや、金属層の厚みをコントロー
ルしやすいことなどの利点がある。
また、無電解めっき法にみられるような、重金属を含む
廃液の処理など、面倒な工程が省けて都合が良い。
廃液の処理など、面倒な工程が省けて都合が良い。
またＭ ｍ Ｎ Ｉ Ｘ Ａ ｌ ｖの一部をＦｅ、
Ｃｕ。
Ｃｕ。
Ｃｏ、Ｍｎの１種もしくは２種以上で置換した水素唆藏
合金に限定されず、一般式Ａ Ｂ ｘ ＣＶ（Ａ：Ｍｍ
、Ｙ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃａ。
合金に限定されず、一般式Ａ Ｂ ｘ ＣＶ（Ａ：Ｍｍ
、Ｙ、Ｔｉ、Ｈｆ、Ｚｒ、Ｃａ。
Ｔｈ、Ｌａ、 Ｂ：Ｎｉ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ。
Ｍｎ、２種以上、Ｃ：Ａｌ、Ｃｒ、Ｓｉ）およびＺｒ−
Ｍｎ系、Ｚｒ−Ｎｉ系、Ｔｉ−Ｎｉ系。
Ｍｎ系、Ｚｒ−Ｎｉ系、Ｔｉ−Ｎｉ系。
Ｍｇ−Ｎｉ系等の水素吸蔵合金に対しても効果を有する
ものである。
ものである。
なお、上記実施例では、ニッケル多孔体基板を用いた例
を示したが、これに限らず、エキスバンドメタル、メタ
ルメツシュ、ニッケルめっきパンチングメタル等を基板
として用いてもよい。
を示したが、これに限らず、エキスバンドメタル、メタ
ルメツシュ、ニッケルめっきパンチングメタル等を基板
として用いてもよい。
発明の効果
上述したごと（、本発明は、エネルギー密度が高く、長
寿命の水素＠成金金電極を、水素吸蔵合金粉末の表面に
、アークプラズマ蒸着によりコバルト被覆を施すだけで
提供することができるので、その工業的価値は極めて大
である。
寿命の水素＠成金金電極を、水素吸蔵合金粉末の表面に
、アークプラズマ蒸着によりコバルト被覆を施すだけで
提供することができるので、その工業的価値は極めて大
である。
第１図はサイクル数と容量の関係の図、第２憫はＣｏの
サイクリックポルタムグラムの図である。
サイクリックポルタムグラムの図である。
Claims (1)
- ＭｍＮｉ＿ＸＡｌ＿ＹのＮｉ、Ａｌの一部をＦｅ、Ｃｕ
、Ｃｏ、Ｍｎの１種もしくは２種以上で置換した水素吸
蔵合金粉末の表面をアークプラズマ蒸着により金属コバ
ルトで被覆し、このものを耐アルカリ性金属多孔板内に
充填して電極とすることを特徴とするアルカリ蓄電池用
水素吸蔵合金電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296739A JPH04169062A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2296739A JPH04169062A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04169062A true JPH04169062A (ja) | 1992-06-17 |
Family
ID=17837479
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2296739A Pending JPH04169062A (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04169062A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999017387A1 (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hydrogen absorbing allow electrode and method of producing the same |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2296739A patent/JPH04169062A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1999017387A1 (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hydrogen absorbing allow electrode and method of producing the same |
| US6270547B1 (en) | 1997-09-30 | 2001-08-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hydrogen absorbing alloy electrode and process for fabricating same |
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