JPH04187735A

JPH04187735A - 水素吸蔵合金電極

Info

Publication number: JPH04187735A
Application number: JP2317104A
Authority: JP
Inventors: Fusago Mizutaki; 水瀧　房吾; Akio Furukawa; 明男古川; Ikuro Yonezu; 育郎米津; Toshihiko Saito; 俊彦齋藤; Sanehiro Furukawa; 古川　修弘
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1990-11-20
Filing date: 1990-11-20
Publication date: 1992-07-06
Anticipated expiration: 2014-10-12
Also published as: JP2962814B2

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】（イ）　産業上の利用分野本発明は、金属水素化物アルカリ蓄電池の負極として用
いられる水素吸蔵合ｆ電極に関するものである。

（ロ）　従来の技術従来から用いられている蓄電池としては、ニッケルーカ
ドミウム蓄電池の様なアルカリ土類金属あるいは鉛蓄電
池などがある。

近年、これらの電池よりも軽量かつ高容量で高エネルギ
ー密度になる可能性のある、水素ｒｉＥｔ蔵合金重合金
電極に用いた金属水素化物アルカリ蓄電池が注目されて
いる。

この種、金属水素化物アルカリ蓄電池の負極を構成する
水素吸蔵合金の組成としては、例えば特公昭５９−４９
６７１号公報に示されているようにＬａＮ　ｉ　５やそ
の改良である三元素系のＬａＮｉ４Ｃｏ、　ＬａＮｉ４
Ｃｕ及びＬａＮｉ４．８ＦｅＯ，２などの合金が知られ
ている。そして、これら水素吸蔵合金粉末と導電材粉末
との混合物を、耐アルカリ電解液性の粒子状結着剤によ
ってｔ極支持体に固着させて、水素吸蔵合金電極とする
方法（特公昭５７−３０２７３号公報参照）などによっ
て負極が製造されている。上記水素吸蔵合金の他にも、
Ｌａの代わりにＭｍ　（ミツシュメタル）を用いた各種
希土類系水素吸蔵合金や、Ｔ】−Ｎｉ系、Ｃａ−Ｎｉ系
水素吸蔵合金も開発されている。

また、正極には、ニッケルーカドミウム蓄電池に用いら
れる、焼結式ニッケル極などが用いられている。

（ハ）　発明が解決しようとする課題しかしながら、従来の金属水素化物アルカリ蓄電池は、
初期容量が低い、サイクル寿命が短いなどの欠点があっ
た。即ち、希土類系の水素吸蔵合金を負極としたこの種
電池は、初期の放電容量が低く、安定した容量を得るた
めには、化成処理として数サイクルの充放電処理が必要
である。

また、Ｔｉ−Ｎｉ系合金は比較的高い放電容量を有して
いるが、電池の初期容量が低く、また充放電サイクルに
伴う放電容量の低下が大きい。

他方、Ｃａ−Ｎｉ系合金は初期の放電容量は大きいが、
電解液中での耐食性に問題があるため、サイクル寿命が
短いという欠点があった。

（ニ）　　課題を解決するための手段本発明の水素吸蔵合金電極は、ＮｂとＮ】とを主成分と
する水素吸蔵合金からなるものである。

ここで、前記合金としては、組成式ＮｂｘＮｉｙ（但し
、０．５≦ｙ／ｘ≦４．０）、または組成式（Ｎｂ　１
−ａＡａ）　ｘＮ　ｉ　ｙ　（但し、０．０１≦ａ≦０
．５．０．５≦ｙ／ｘ≦４．０、ＡはＴａ、Ｖ、Ｔｉ、
Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｙ、希土類元素
の少なくとも１種の元素）、若しくは組成式Ｎｂｘ（Ｎ
　ｉ　１−ｂＢｂ）　Ｙ　（但し、０．０１≦ｂ≦０．
５．０．５≦ｙ　／　ｘ≦４．０、ＢはＭｎ、Ｂ、Ａｌ
、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ，Ｓｉ
、Ａｇ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂの少なく
とも１種の元素）、また組成式（Ｎ　ｂ　１−ａＡａ）
ｘ　（Ｎ　ｉ　１−ｂＢｂ）　Ｙ　（但し、０．０１≦
ａ　≦０．５．０．０１≦ｂ≦０．５．０．５≦ｙ／ｘ
≦４．０．ＡはＴａ、Ｖ。

Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｃ。

Ｙ、希土類元素の少なくとも１種の元素、ＢはＭｎ、Ｂ
、Ａｌ、Ｃｏｔ　　Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ。

Ｍｏ＋　ｗ、Ｃ１Ｓｉ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｇａ＋　　Ｉｎ。

Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂの少なくとも１種の元素）で表される
ものを用いることができる。

（ホ）　作用ＮｂとＮｉとを主成分とする水素吸蔵合金、及び前記合
金のＮｂの一部をＶ、　Ｔａ、　Ｔｉ、　Ｚｒ、Ｉｆ、
Ｍｇ＋　　Ｃａ、Ｓｃ、Ｓｒ、Ｙ、希土類元素等の元素
で、また前記合金のＮｉの一部をＭｎｔ　　ＢＰ　Ａ　
１１　　ＣＯＩ　　Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ＋Ｍｏ、Ｗ
Ｉ　　ＣＴ　　Ｓｉｔ　Ａｇ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ。

Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂなどの元素で置換した水素吸蔵合金は
、初期活性が高く、また電解液中での耐食性にも優れて
いる。

そこで、これらの合金を主成分とする水素吸蔵合金電極
を、アルカリ蓄電池に使用した場合には、初期容量の大
きな、サイクル寿命の長い金属水素化物蓄電池を作製す
ることが可能である。

（へ）　実施例市販のＮｂ、Ｎｌ、Ｖ、Ｔａ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ＋　Ｍ
ｇ＋　Ｃｏｔ　　Ｓｃ、　　Ｓｒ、　Ｙ、　Ｌａ、　Ｍ
ｎ。

Ｂ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ　＋　
Ｗ　＋　Ｃ＋　　Ｓ　ｓ　＋　Ａ　ｇ　＋　Ｃｄ　Ｔ　
Ｇ　ａ　！　　Ｉ　ｎ　＋　Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂ等の原料
（純度３Ｎ）を各々の組成に秤量し、アルゴン雰囲気下
アーク溶解炉で溶解し、第１図に示す、各種組成の水素
＋１＆蔵合金を得た。これらの合金を機械的に５０μｍ
以下に粉砕した。その後、これらの粉末１ｇに対して、
導電剤としてのニッケル粉末０．５ｇと、結着剤として
のポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）０．１ｇを添
加して混合し、ニッケルの金網に包み込み１ｔｏｎ／ａ
ｍ”の圧力で加圧成型して、水素吸蔵合金電極を作製し
た。

そして、この水素吸蔵合金電極と、理論容量が６００ｍ
Ａｈの焼結式ニッケル極とを組合せ、ポリプロピレン製
ケースに挿入し、３０重量％のＫＯＨ水溶液を電解液と
して注入し、密閉型ニッケルー水素蓄電池を作製した。

このようにして作製した電池を用い、電池の放電容量及
びサイクル特性を調べた。この時の条件は、各電池を５
０ｍＡの電流で８時間充電し、５０ｍＡの電流で１．０
■まで放電するという充放電を行い、電池特性を測定す
るものである。

第１図に、この結果を示す。第１図は、作製した合金の
組成と、初期容量及び３００サイクル経過後の放電容量
を、それぞれ示している。

この第１図において、Ｎｏ、　１〜Ｎｏ、　３は比較例
としての合金である。一方、Ｎｏ、　４〜Ｎｏ、　３０
は本発明による合金であり、合金の活性が高いために、
初期から約３００ｍＡｈ／ｇ程度と大きな放電容量が得
られた。そして、３００サイクル経過後の容量減少も少
なく、サイクル特性に優れていることが理解される。こ
れは本発明合金がアルカリ電解液中での耐食性に優れて
いるために、充放電にともなう合金の劣化が少ないため
であると考えられる。

（ト）　　発明の効果本発明によるＮｂとＮｉとを主成分とする水素吸蔵合金
は、初期活性が高く、耐食性に優れているので、かかる
合金により＊稟吸蔵合金！極を構成し、この電極を用い
た金属水素化物アルカリ蓄電池は、初期特性及びサイク
ル特性に優れたものであり、その工業的価値は極めて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は水素吸蔵合金の組成と電池の放電容量との関係
を示す図である。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）ＮｂとＮｉとを主成分とする合金からなる水素吸
蔵合金電極。
（２）前記合金は、組成式ＮｂｘＮｉｙ（但し、０．５
≦ｙ／ｘ≦４．０）で表されることを特徴とする請求項
（１）記載の水素吸蔵合金電極。
（３）前記合金は、組成式（Ｎｂ１−ａＡａ）ｘＮｉｙ
（但し、０．０１≦ａ≦０．５、０．５≦ｙ／ｘ≦４．
０、ＡはＴａ、Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓ
ｒ、Ｓｃ、Ｙ、希土類元素の少なくとも１種の元素）で
表されることを特徴とする請求項（１）記載の水素吸蔵
合金電極。
（４）前記合金は、組成式Ｎｂｘ（Ｎｉ１−ｂＢｂ）ｙ
（但し、０．０１≦ｂ≦０．５、０．５≦ｙ／ｘ≦４．
０、ＢはＭｎ、Ｂ、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚ
ｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｓｉ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇ
ｅ、Ｓｎ、Ｓｂの少なくとも１種の元素）で表されるこ
とを特徴とする請求項（１）記載の水素吸蔵合金電極。
（５）前記合金は、組成式（Ｎｂ１−ａＡａ）ｘ（Ｎｉ
１−ｂＢｂ）ｙ（但し、０．０１≦ａ≦０．５、０．０
１≦ｂ≦０．５、０．５≦ｙ／ｘ≦４．０、ＡはＴａ、
Ｖ、Ｔｉ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｍｇ、Ｃａ、Ｓｒ、Ｓｃ、Ｙ、
希土類元素の少なくとも１種の元素、ＢはＭｎ、Ｂ、Ａ
ｌ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｍｏ、Ｗ、Ｃ、Ｓ
ｉ、Ａｇ、Ｃｄ、Ｇａ、Ｉｎ、Ｇｅ、Ｓｎ、Ｓｂの少な
くとも１種の元素）で表されることを特徴とする請求項
（１）記載の水素吸蔵合金電極。