JPH0461468B2 - - Google Patents
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- Publication number
- JPH0461468B2 JPH0461468B2 JP60003674A JP367485A JPH0461468B2 JP H0461468 B2 JPH0461468 B2 JP H0461468B2 JP 60003674 A JP60003674 A JP 60003674A JP 367485 A JP367485 A JP 367485A JP H0461468 B2 JPH0461468 B2 JP H0461468B2
- Authority
- JP
- Japan
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- hydrogen
- battery
- solid
- positive electrode
- solid electrolyte
- 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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
- H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
- H01M10/347—Gastight metal hydride accumulators with solid electrolyte
-
- 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
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
＜技術分野＞
本発明は負極活物質、電解質及び正極活物質が
いずれも固体からなる固体水素電池に関し、特に
その正極材料に関するものである。
いずれも固体からなる固体水素電池に関し、特に
その正極材料に関するものである。
＜従来技術＞
近年、半導体技術及びこれらの応用技術の発展
に伴ない電子機器の消費電力は漸次低下される方
向にある。また、これら電子機器に用いられる電
池も消費電力の低下とともに、小型、薄型化が望
まれ、同時に信頼性の高いことが要求されるよう
になつてきた。このような要求に応えるものとし
て、固体電解質電池が一般的に知られている。固
体電解質電池は電解質にイオン導電体を有する固
体電解質を用いるため、電池からの液漏れがなく
また製造工程に於いても高度に自動化された半導
体製造技術を適用することができ、量産化し易い
といつた特徴を有する。
に伴ない電子機器の消費電力は漸次低下される方
向にある。また、これら電子機器に用いられる電
池も消費電力の低下とともに、小型、薄型化が望
まれ、同時に信頼性の高いことが要求されるよう
になつてきた。このような要求に応えるものとし
て、固体電解質電池が一般的に知られている。固
体電解質電池は電解質にイオン導電体を有する固
体電解質を用いるため、電池からの液漏れがなく
また製造工程に於いても高度に自動化された半導
体製造技術を適用することができ、量産化し易い
といつた特徴を有する。
従来、このような固体電解質としては銀、銅、
リチウム系の電池が開発されている。この中で、
銀イオンまたは銅イオンを用いた電池は固体電解
質のイオン電導度が比較的大きく大電流での放電
が可能であるという性質を有する。一方、リチウ
ム系の固体電解質電池は高いエネルギー密度と高
い出力電圧を有するが、用いる固体電解質のイオ
ン電導度が余り大きくないので大きな電流での放
電ができない。また、リチウム金属が非常に活性
であるため、耐酸化、耐湿のために電池の製造工
程や封口技術が複雑となる。更に上記のいずれの
系の固体電池においても二次電池化を考えた場合
充電時に負極において還元される導電種が樹枝状
に析出するためサイクル寿命が悪く、深い放電が
できないという大きな問題が残つている。
リチウム系の電池が開発されている。この中で、
銀イオンまたは銅イオンを用いた電池は固体電解
質のイオン電導度が比較的大きく大電流での放電
が可能であるという性質を有する。一方、リチウ
ム系の固体電解質電池は高いエネルギー密度と高
い出力電圧を有するが、用いる固体電解質のイオ
ン電導度が余り大きくないので大きな電流での放
電ができない。また、リチウム金属が非常に活性
であるため、耐酸化、耐湿のために電池の製造工
程や封口技術が複雑となる。更に上記のいずれの
系の固体電池においても二次電池化を考えた場合
充電時に負極において還元される導電種が樹枝状
に析出するためサイクル寿命が悪く、深い放電が
できないという大きな問題が残つている。
＜発明の背景＞
本発明者は、負極活物質を金属水素化物として
水素を吸蔵する水素吸蔵用材料、固体電解質を水
素イオン導電体、正極活物質をゲスト物質として
水素イオンを受容する物質で構成することによつ
て電池となることを見い出した。この電池の場合
大きな電流での放電が可能であり、かつ負極に用
いる活物質が水素であるため、水素の拡散のみが
反応に関与する拡散型の電極となるので、従来の
ように金属イオンを導電種に用いた析出型の電極
のように充放電の繰り返しによつて生ずる樹枝状
の析出物はなく、サイクル寿命がよいという利点
を有する。
水素を吸蔵する水素吸蔵用材料、固体電解質を水
素イオン導電体、正極活物質をゲスト物質として
水素イオンを受容する物質で構成することによつ
て電池となることを見い出した。この電池の場合
大きな電流での放電が可能であり、かつ負極に用
いる活物質が水素であるため、水素の拡散のみが
反応に関与する拡散型の電極となるので、従来の
ように金属イオンを導電種に用いた析出型の電極
のように充放電の繰り返しによつて生ずる樹枝状
の析出物はなく、サイクル寿命がよいという利点
を有する。
上述した正極には水素イオンをゲスト物質とし
て受容する物質であればいずれも電池を構成する
ことは可能であるが、用いる材料によつて得られ
る電圧、放電可能な電流密度、二次電池化した場
合のサイクル特性は異なつてくる。
て受容する物質であればいずれも電池を構成する
ことは可能であるが、用いる材料によつて得られ
る電圧、放電可能な電流密度、二次電池化した場
合のサイクル特性は異なつてくる。
＜発明の目的＞
本発明は、高い電圧と大きな放電電流を得るこ
とができ、かつ充放電による繰り返しサイクル特
性のよい正極を有する固体水素電池を提供するこ
とを目的とする。
とができ、かつ充放電による繰り返しサイクル特
性のよい正極を有する固体水素電池を提供するこ
とを目的とする。
＜構成及び効果の説明＞
水素を金属水素化物の状態で吸蔵する合金は水
素を吸蔵した状態においても固体である。水素吸
蔵合金は単体として水素を吸収する元素（Mg、
Ca、La、Ti、Ｖ等）と水素を活性化する触媒能
を有する元素（Fe、Co、Ni、Cu等）とを組合せ
ることによつてさまざまな解離圧、吸蔵量をもつ
ものを実現することができる。この水素吸蔵合金
を負極として用いる。固体電解質としては５酸化
アンチモン（Sb2O5、nH2O）、２酸化スズ
（SnO2、3H2O）等の水素イオン導電性酸化物や、
パーフルオロカーボン系等のイオン変換膜に代表
される固体高分子電解質等を用いる。正極材料と
しては水素イオンをゲスト物質として受容する物
質を用い、第１図に例示するような構造の電池を
構成する第１図において１は電極、２は固体電解
質、３は正極、４は集電体、５はリード線、６は
加圧用板、７はビスである。
素を吸蔵した状態においても固体である。水素吸
蔵合金は単体として水素を吸収する元素（Mg、
Ca、La、Ti、Ｖ等）と水素を活性化する触媒能
を有する元素（Fe、Co、Ni、Cu等）とを組合せ
ることによつてさまざまな解離圧、吸蔵量をもつ
ものを実現することができる。この水素吸蔵合金
を負極として用いる。固体電解質としては５酸化
アンチモン（Sb2O5、nH2O）、２酸化スズ
（SnO2、3H2O）等の水素イオン導電性酸化物や、
パーフルオロカーボン系等のイオン変換膜に代表
される固体高分子電解質等を用いる。正極材料と
しては水素イオンをゲスト物質として受容する物
質を用い、第１図に例示するような構造の電池を
構成する第１図において１は電極、２は固体電解
質、３は正極、４は集電体、５はリード線、６は
加圧用板、７はビスである。
この電池の起電反応は以下のようになると考え
られる。
られる。
負極：Metal−Hx放電
――→
←――
充電Metal＋xH+×xe- ……(1)
正極：xH+＋ABn＋xe-放電
――→
←――
充電HxABn ……(2)
又は
負極：Metal−Hx＋xH2O放電
――→
←――
充電Metal＋xH3O+＋xe- ……(3)
正極：xH3O+＋ABn＋xe-放電
−−→
←――
充電HxABn＋xH2O ……(4)
ここでMetalは水素吸蔵用材料であり、ABnは
水素をゲスト物質として取り込むことができる物
質である。用いる負極材料、正極材料によつて得
られる電位は異なつてくる。種々の電極材料を検
討した結果、正極材料としてMnO2を用い、これ
にアセチレンブラツク等のカーボン粉末を適量加
えることによつて高い平衡電位を有し、かつ大電
流放電が可能で、サイクル特性のよい正極の実現
が可能となつた。
水素をゲスト物質として取り込むことができる物
質である。用いる負極材料、正極材料によつて得
られる電位は異なつてくる。種々の電極材料を検
討した結果、正極材料としてMnO2を用い、これ
にアセチレンブラツク等のカーボン粉末を適量加
えることによつて高い平衡電位を有し、かつ大電
流放電が可能で、サイクル特性のよい正極の実現
が可能となつた。
実施例 １
市販のチタン（Ti）（純度99.5％）とニツケル
（Ni）（純度99.95％）を原子比で１：１となるよ
うに秤量、混合する。これをアーク溶解炉で溶解
する。この合金をステンレス反応容器に入れ、高
圧水素ガスを導入し、加温して水素化させる。水
素化した合金を取り出しアルゴンガス雰囲気中で
44μｍ以下に粉砕する。この粉末0.3ｇとテフロン
粉末0.015ｇ及びアセチレンブラツク0.01ｇを混
合し、更に後述する固体電解質0.08ｇを加えて錠
剤成型器でペレツトに成型する。これを負極とす
る。
（Ni）（純度99.95％）を原子比で１：１となるよ
うに秤量、混合する。これをアーク溶解炉で溶解
する。この合金をステンレス反応容器に入れ、高
圧水素ガスを導入し、加温して水素化させる。水
素化した合金を取り出しアルゴンガス雰囲気中で
44μｍ以下に粉砕する。この粉末0.3ｇとテフロン
粉末0.015ｇ及びアセチレンブラツク0.01ｇを混
合し、更に後述する固体電解質0.08ｇを加えて錠
剤成型器でペレツトに成型する。これを負極とす
る。
次に５塩化アンチモン（SbCl5）を純水中へ滴
下し、水酸化アンチモンの白色沈殿を得た。これ
を洗浄、乾燥し、５酸化アンチモンを得た。これ
の0.1ｇを用い錠剤成型器でペレツトにする。こ
れを固体電解質とする。
下し、水酸化アンチモンの白色沈殿を得た。これ
を洗浄、乾燥し、５酸化アンチモンを得た。これ
の0.1ｇを用い錠剤成型器でペレツトにする。こ
れを固体電解質とする。
次に電解マンガン0.5ｇを用いこれにアセチレ
ンブラツク0.01ｇと上述した固体電解質0.2ｇを
混合し、錠剤成型器でペレツトにする。これを正
極とする。これらを用いて第１図に示すような構
造の電池を構成する。この場合の初期開放電位は
約860ｍＶであつた。その後100μA／cm2の電流密
度で放電させた。その結果を第２図に示す。横軸
は時間、縦軸はボルト（電圧）を表わしている。
ンブラツク0.01ｇと上述した固体電解質0.2ｇを
混合し、錠剤成型器でペレツトにする。これを正
極とする。これらを用いて第１図に示すような構
造の電池を構成する。この場合の初期開放電位は
約860ｍＶであつた。その後100μA／cm2の電流密
度で放電させた。その結果を第２図に示す。横軸
は時間、縦軸はボルト（電圧）を表わしている。
実施例 ２
実施例１と同様な方法でTi−Ni及びミツシユ
メタルよりTiNiMn0.01Hxの負極及び固体電解
質を作製する。次に電解マンガン0.5ｇを用いこ
れにアセチレンブラツク0.02ｇと固体電解質0.2
ｇを混合しこれを正極として電池を構成する。こ
の場合の初期開放電位は約1100ｍＶであつた。そ
の後100μA／cm2の電池密度で放電させた。その結
果を第３図に示す。また、この電池を100μA／cm2
の電流密度で２時間ごとに充放電を繰り返すサイ
クル寿命テストを行なつた。その結果を第４図に
示す。100回の充放電テストを行なつた結果、ま
つたく劣化はみられなかつた。尚、上述の如く構
成された電池の開放電位が異なるのは以下のため
である。即ち、用いる水素吸蔵合金を水素化した
ときの水素含有量によつて開放電位は大きく異な
る。特にTi−Ni系のように水素解離圧に平坦部
をもたないものは水素含有量によつて開放電位に
差がある。今回実施例に用いたものはTi−Ni：
H0.8、実施例２に用いたものはTi−Ni：
Mn0.01H1.2である。
メタルよりTiNiMn0.01Hxの負極及び固体電解
質を作製する。次に電解マンガン0.5ｇを用いこ
れにアセチレンブラツク0.02ｇと固体電解質0.2
ｇを混合しこれを正極として電池を構成する。こ
の場合の初期開放電位は約1100ｍＶであつた。そ
の後100μA／cm2の電池密度で放電させた。その結
果を第３図に示す。また、この電池を100μA／cm2
の電流密度で２時間ごとに充放電を繰り返すサイ
クル寿命テストを行なつた。その結果を第４図に
示す。100回の充放電テストを行なつた結果、ま
つたく劣化はみられなかつた。尚、上述の如く構
成された電池の開放電位が異なるのは以下のため
である。即ち、用いる水素吸蔵合金を水素化した
ときの水素含有量によつて開放電位は大きく異な
る。特にTi−Ni系のように水素解離圧に平坦部
をもたないものは水素含有量によつて開放電位に
差がある。今回実施例に用いたものはTi−Ni：
H0.8、実施例２に用いたものはTi−Ni：
Mn0.01H1.2である。
以上の如く全固体水素電池において、正極に二
酸化マンガンを用い、これにカーボン粉末を混合
することによつて１次電池としてもまた２次電池
としても実用可能な全固体水素電池を構成するこ
とができる。
酸化マンガンを用い、これにカーボン粉末を混合
することによつて１次電池としてもまた２次電池
としても実用可能な全固体水素電池を構成するこ
とができる。
第１図は本発明の説明に供する固体水素電池を
例示する概略構成図である。第２図及び第３図は
本発明の各実施例に係る固体水素電池の放電特性
図である。第４図は本発明の実施例に係る固体水
素電池の充放電特性図である。 １……負極、２……固体電解質、３……正極、
４……集電体、５……リード線、６……加圧用
板、７……ビス。
例示する概略構成図である。第２図及び第３図は
本発明の各実施例に係る固体水素電池の放電特性
図である。第４図は本発明の実施例に係る固体水
素電池の充放電特性図である。 １……負極、２……固体電解質、３……正極、
４……集電体、５……リード線、６……加圧用
板、７……ビス。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 金属水素化物として水素を吸蔵する水素吸蔵
物質からなる負極と、水素イオン導電体からなる
固体電解質と、二酸化マンガンからなる正極とか
らなる二次電池であり、 上記負極と正極は上記固体電解質を構成する水
素イオン導電体が混合されてなることを特徴とす
る固体水素電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003674A JPS61163570A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 固体水素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60003674A JPS61163570A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 固体水素電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61163570A JPS61163570A (ja) | 1986-07-24 |
| JPH0461468B2 true JPH0461468B2 (ja) | 1992-09-30 |
Family
ID=11563967
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60003674A Granted JPS61163570A (ja) | 1985-01-11 | 1985-01-11 | 固体水素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61163570A (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS63158761A (ja) * | 1986-12-19 | 1988-07-01 | Sanyo Electric Co Ltd | 固体水素電池 |
| WO2011040345A1 (en) | 2009-09-30 | 2011-04-07 | Semiconductor Energy Laboratory Co., Ltd. | Electrochemical capacitor |
| KR101883330B1 (ko) | 2009-09-30 | 2018-08-30 | 가부시키가이샤 한도오따이 에네루기 켄큐쇼 | 레독스 커패시터 및 그 제작 방법 |
Family Cites Families (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS51107444A (ja) * | 1975-03-17 | 1976-09-24 | Kogyo Gijutsuin | |
| JPS5230700A (en) * | 1975-09-02 | 1977-03-08 | Daiichi Sangiyou Kk | Simply packing and fabricating method of fish boxes |
| DE3127820A1 (de) * | 1981-07-14 | 1983-02-03 | Max-Planck-Gesellschaft zur Förderung der Wissenschaften e.V., 3400 Göttingen | Galvanisches element |
-
1985
- 1985-01-11 JP JP60003674A patent/JPS61163570A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61163570A (ja) | 1986-07-24 |
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