JPH05242906A - 空気−金属水素化物二次電池 - Google Patents
空気−金属水素化物二次電池Info
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- JPH05242906A JPH05242906A JP4039390A JP3939092A JPH05242906A JP H05242906 A JPH05242906 A JP H05242906A JP 4039390 A JP4039390 A JP 4039390A JP 3939092 A JP3939092 A JP 3939092A JP H05242906 A JPH05242906 A JP H05242906A
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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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
-
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- Y02E60/50—Fuel cells
Landscapes
- Hybrid Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Fuel Cell (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 省資源を図りつつ充放電可能で、且つ高い放
電容量を有する空気−金属水素化物二次電池の提供を目
的とする。 【構成】 水素を可逆的に吸蔵放出しうる水素吸蔵合金
粉末２ａを備えた負極２と、酸素を吸着する正極１と、
上記正負極間に配置されたアニオン交換膜３とを有する
ことを特徴とする。
電容量を有する空気−金属水素化物二次電池の提供を目
的とする。 【構成】 水素を可逆的に吸蔵放出しうる水素吸蔵合金
粉末２ａを備えた負極２と、酸素を吸着する正極１と、
上記正負極間に配置されたアニオン交換膜３とを有する
ことを特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、空気極から成る正極と
水素吸蔵合金を備えた負極とから成る空気−金属水素化
物二次電池に関する。
水素吸蔵合金を備えた負極とから成る空気−金属水素化
物二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種の電池が提案されており、そ
の一つとして空気−亜鉛電池がある。この空気−亜鉛電
池は、表面にパラジウムが析出された炭素とフッ素とを
焼結させて作成した空気極（正極）と、亜鉛極（負極）
とを有する構造である。ところで、上記空気−亜鉛電池
を電気的に充電すると、上記空気極から酸素を発生する
ため、上記炭素が酸化されて二酸化炭素になると共に上
記パラジウムも酸化される。この結果、触媒性能が低下
して、放電特性が低下するため、二次電池として用いる
ことができないという課題を有していた。
の一つとして空気−亜鉛電池がある。この空気−亜鉛電
池は、表面にパラジウムが析出された炭素とフッ素とを
焼結させて作成した空気極（正極）と、亜鉛極（負極）
とを有する構造である。ところで、上記空気−亜鉛電池
を電気的に充電すると、上記空気極から酸素を発生する
ため、上記炭素が酸化されて二酸化炭素になると共に上
記パラジウムも酸化される。この結果、触媒性能が低下
して、放電特性が低下するため、二次電池として用いる
ことができないという課題を有していた。
【０００３】そこで、放電毎に亜鉛を取り替えるような
充電方法も考えられるが、この場合には取り替え作業が
面倒となる。加えて、亜鉛の再利用を図るべく酸化亜鉛
を還元することも考えられるが、還元コストが高いため
再利用がなされていないのが現状である。この結果、資
源の無駄を生じるといった課題を有している。
充電方法も考えられるが、この場合には取り替え作業が
面倒となる。加えて、亜鉛の再利用を図るべく酸化亜鉛
を還元することも考えられるが、還元コストが高いため
再利用がなされていないのが現状である。この結果、資
源の無駄を生じるといった課題を有している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は係る現状を考
慮してなされたものであって、省資源を図りつつ充放電
可能で、且つ高い放電容量を有する空気−金属水素化物
二次電池の提供を目的としている。
慮してなされたものであって、省資源を図りつつ充放電
可能で、且つ高い放電容量を有する空気−金属水素化物
二次電池の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、水素を可逆的に吸蔵放出しうる水素吸蔵合
金を備えた負極と、酸素を吸着する正極と、上記正負極
間に配置されたアニオン交換膜とを有することを特徴と
する。
するために、水素を可逆的に吸蔵放出しうる水素吸蔵合
金を備えた負極と、酸素を吸着する正極と、上記正負極
間に配置されたアニオン交換膜とを有することを特徴と
する。
【０００６】
【作用】上記構成であれば、充電は水素吸蔵合金に水素
を吸蔵させるだけでよいので、放電毎に水素吸蔵合金を
取り替えるといった作業が不要となる。また、水素吸蔵
合金は繰り返し水素を吸蔵，放出することができるの
で、資源の無駄を生じることもない。
を吸蔵させるだけでよいので、放電毎に水素吸蔵合金を
取り替えるといった作業が不要となる。また、水素吸蔵
合金は繰り返し水素を吸蔵，放出することができるの
で、資源の無駄を生じることもない。
【０００７】加えて、従来のニッケルー水素系の二次電
池等に比べて、正極の専有体積が格段に小さくなる。し
たがって、電池内に多量の水素吸蔵合金を充填すること
が可能となるので、エネルギー密度の向上を図ることが
できる。
池等に比べて、正極の専有体積が格段に小さくなる。し
たがって、電池内に多量の水素吸蔵合金を充填すること
が可能となるので、エネルギー密度の向上を図ることが
できる。
【０００８】
【実施例】本発明の一実施例を、図１〜図５に基づい
て、以下に説明する。図１は本発明の一例に係る空気−
金属水素化物二次電池の断面図であり、カーボンを主成
分とする筒状の正極１と、ＬａＮｉ4.5 Ａｌ0.5 から成
る水素吸蔵合金を含む負極２と、これら正負両極１・２
間に介挿された筒状のアニオン交換膜３とから成る電極
群４は、外装罐５内に配置されている。この外装罐５は
正極端子を兼用しており、且つ一部に空気導入口５ａ…
が形成されている。上記アニオン交換膜３の内周面には
白金から成る水素化触媒７が無電解メッキされている。
また、上記負極２は、水素吸蔵合金粉末２ａと、ナイロ
ン繊維から成りアルカリ電解液が含浸された保液材２ｂ
とが混合された混合物が、導電性の金属メッシュ２ｃ内
に充填された構造である。上記外装罐６の上部開口に
は、パッキング８を介して負極端子兼用の封口体９が装
着されている。この封口体９の中央部は凸状に形成さ
れ、この凸状部には水素導入口１０が設けられている。
そして、充電時には、上記水素導入口１０から水素が導
入され、上記水素吸蔵合金粉末２ａに吸蔵されるような
構成となっている。また、上記封口体９と上記負極２と
は負極用導電タブ１１により接続される一方、上記外装
罐５と前記正極１とは正極用導電タブ１２にて接続され
ている。
て、以下に説明する。図１は本発明の一例に係る空気−
金属水素化物二次電池の断面図であり、カーボンを主成
分とする筒状の正極１と、ＬａＮｉ4.5 Ａｌ0.5 から成
る水素吸蔵合金を含む負極２と、これら正負両極１・２
間に介挿された筒状のアニオン交換膜３とから成る電極
群４は、外装罐５内に配置されている。この外装罐５は
正極端子を兼用しており、且つ一部に空気導入口５ａ…
が形成されている。上記アニオン交換膜３の内周面には
白金から成る水素化触媒７が無電解メッキされている。
また、上記負極２は、水素吸蔵合金粉末２ａと、ナイロ
ン繊維から成りアルカリ電解液が含浸された保液材２ｂ
とが混合された混合物が、導電性の金属メッシュ２ｃ内
に充填された構造である。上記外装罐６の上部開口に
は、パッキング８を介して負極端子兼用の封口体９が装
着されている。この封口体９の中央部は凸状に形成さ
れ、この凸状部には水素導入口１０が設けられている。
そして、充電時には、上記水素導入口１０から水素が導
入され、上記水素吸蔵合金粉末２ａに吸蔵されるような
構成となっている。また、上記封口体９と上記負極２と
は負極用導電タブ１１により接続される一方、上記外装
罐５と前記正極１とは正極用導電タブ１２にて接続され
ている。
【０００９】ここで、上記構造の空気−金属水素化物二
次電池の正極１と負極２とを、以下のようにして作製し
た。先ず、正極１は、カーボンの表面に、酸素還元触媒
としての白金を付着させた後、上記カーボンとフッ素バ
インダと混合し、更にこの混合物をアニオン交換膜３上
に塗布することにより作製した。
次電池の正極１と負極２とを、以下のようにして作製し
た。先ず、正極１は、カーボンの表面に、酸素還元触媒
としての白金を付着させた後、上記カーボンとフッ素バ
インダと混合し、更にこの混合物をアニオン交換膜３上
に塗布することにより作製した。
【００１０】一方、上記負極２は、市販のＬａ、Ｎｉ及
びＡｌを元素比で１：４．５：０．５の割合となるよう
に秤量した後、高周波溶解炉内で溶解して溶湯を作成
し、更にこの溶湯を冷却することにより、ＬａＮｉ4.5
Ａｌ0.5 で示される合金のインゴットを作成する。次
に、上記インゴットを粒径５０μｍ以下に粉砕した後、
この水素吸蔵合金粉末とナイロン繊維とを混合する。次
いで、この混合物を金属メッシュ２ｃ内に充填すること
により作製した。
びＡｌを元素比で１：４．５：０．５の割合となるよう
に秤量した後、高周波溶解炉内で溶解して溶湯を作成
し、更にこの溶湯を冷却することにより、ＬａＮｉ4.5
Ａｌ0.5 で示される合金のインゴットを作成する。次
に、上記インゴットを粒径５０μｍ以下に粉砕した後、
この水素吸蔵合金粉末とナイロン繊維とを混合する。次
いで、この混合物を金属メッシュ２ｃ内に充填すること
により作製した。
【００１１】このような電池を、以下（Ａ）電池と称す
る。 〔比較例〕上記（Ａ）電池と同一重量のニッケル−水素
二次電池を、通常の方法で作製した。このような電池
を、以下（Ｘ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ）電
池との放電特性を調べたので、その結果を図２に示す。
尚、実験条件は、満充電とした後、放電電流０．６Ａ
（ニッケル−水素二次電池に換算した場合０．１Ｃ）で
放電するという条件である。また、図２において、放電
容量は（Ｘ）電池の放電容量を１００％としている。
る。 〔比較例〕上記（Ａ）電池と同一重量のニッケル−水素
二次電池を、通常の方法で作製した。このような電池
を、以下（Ｘ）電池と称する。 〔実験１〕上記本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ）電
池との放電特性を調べたので、その結果を図２に示す。
尚、実験条件は、満充電とした後、放電電流０．６Ａ
（ニッケル−水素二次電池に換算した場合０．１Ｃ）で
放電するという条件である。また、図２において、放電
容量は（Ｘ）電池の放電容量を１００％としている。
【００１２】図２から明らかなように、本発明の（Ａ）
電池は比較例の（Ｘ）電池と比べて、放電容量が格段に
大きくなっていることが認められる。 〔実験２〕上記本発明の（Ａ）電池のサイクル特性を調
べたので、その結果を図３に示す。尚、実験条件は、水
素導入圧力３atm で３０分間充電した後、放電電流０．
６Ａで放電終止電圧０．６Ｖまで放電するという条件で
ある。
電池は比較例の（Ｘ）電池と比べて、放電容量が格段に
大きくなっていることが認められる。 〔実験２〕上記本発明の（Ａ）電池のサイクル特性を調
べたので、その結果を図３に示す。尚、実験条件は、水
素導入圧力３atm で３０分間充電した後、放電電流０．
６Ａで放電終止電圧０．６Ｖまで放電するという条件で
ある。
【００１３】図３から明らかなように、本発明の（Ａ）
電池は３０００サイクルになるまで、電池容量が６０〜
８０％に低下しないことが認められ、サイクル寿命が格
段に長くなっていることが認められる。尚、図示はしな
いが、比較例の（Ｘ）電池では、約１０００サイクル後
に電池容量が６０％程度にまで低下していることが確認
された。 〔実験３〕上記本発明の（Ａ）電池の電池容量と電池電
圧との関係を調べたので、その結果を図４に示す。尚、
アルカリ電解液を用いない他は、（Ａ）電池と同一構造
の（Ｂ）電池を作製し、この（Ｂ）電池についても上記
と同様の実験を行ったので、その結果を図４に併せて示
す。尚、電池容量は水素吸蔵合金の水素吸蔵量から算出
される電気化学容量を１００％としている。
電池は３０００サイクルになるまで、電池容量が６０〜
８０％に低下しないことが認められ、サイクル寿命が格
段に長くなっていることが認められる。尚、図示はしな
いが、比較例の（Ｘ）電池では、約１０００サイクル後
に電池容量が６０％程度にまで低下していることが確認
された。 〔実験３〕上記本発明の（Ａ）電池の電池容量と電池電
圧との関係を調べたので、その結果を図４に示す。尚、
アルカリ電解液を用いない他は、（Ａ）電池と同一構造
の（Ｂ）電池を作製し、この（Ｂ）電池についても上記
と同様の実験を行ったので、その結果を図４に併せて示
す。尚、電池容量は水素吸蔵合金の水素吸蔵量から算出
される電気化学容量を１００％としている。
【００１４】図４から明らかなように、（Ａ）電池は
（Ｂ）電池に比べて電池容量が大きくなっていることが
認められる。これは、（Ｂ）電池ではアルカリ電解液が
存在しないため、放電時にアニオン交換膜周辺の水素吸
蔵合金しか利用されないのに対して、（Ａ）電池では水
素吸蔵合金間にアルカリ電解液が存在するため全ての水
素吸蔵合金が利用されるという理由によるものと考えら
れる。 〔実験４〕上記（Ａ）電池の充電特性を調べたので、そ
の結果を図５に示す。尚、水素導入圧力は３atm とし
た。
（Ｂ）電池に比べて電池容量が大きくなっていることが
認められる。これは、（Ｂ）電池ではアルカリ電解液が
存在しないため、放電時にアニオン交換膜周辺の水素吸
蔵合金しか利用されないのに対して、（Ａ）電池では水
素吸蔵合金間にアルカリ電解液が存在するため全ての水
素吸蔵合金が利用されるという理由によるものと考えら
れる。 〔実験４〕上記（Ａ）電池の充電特性を調べたので、そ
の結果を図５に示す。尚、水素導入圧力は３atm とし
た。
【００１５】図５から明らかなように、約３０〜４０分
でほぼ理論容量で充電されていることが確認される。 〔その他の事項〕 上記実施例では、水素吸蔵合金を電池内に固定してい
るが、取り替え可能な構造としても良い。 水素化触媒や酸素還元触媒としては白金に限定するも
のではない。例えば、水素化触媒としてはパラジウム、
ニッケル等であってもよく、酸素還元触媒としてはパラ
ジウム、白金ロジウム等であってもよい。 水素化触媒の位置としては、上記の如くアニオン交換
膜上に限定するものではなく、負極の表面に配置しても
良い。 アニオン交換膜上に水素化触媒（白金）を配置する場
合には、炭素表面に白金を付着させた後、この炭素をア
ニオン交換膜上に付着するような構成とすることも可能
である。 水素吸蔵合金としてはＬａＮｉ4.5 Ａｌ0.5 に限定す
るものではなく、ＭｍＮｉ3.2 ＣｏＭｎ0.6 Ａｌ0.2 等
であってもよい。但し、２５℃における平衡水素圧が
０．０８〜２気圧のものが好ましい。
でほぼ理論容量で充電されていることが確認される。 〔その他の事項〕 上記実施例では、水素吸蔵合金を電池内に固定してい
るが、取り替え可能な構造としても良い。 水素化触媒や酸素還元触媒としては白金に限定するも
のではない。例えば、水素化触媒としてはパラジウム、
ニッケル等であってもよく、酸素還元触媒としてはパラ
ジウム、白金ロジウム等であってもよい。 水素化触媒の位置としては、上記の如くアニオン交換
膜上に限定するものではなく、負極の表面に配置しても
良い。 アニオン交換膜上に水素化触媒（白金）を配置する場
合には、炭素表面に白金を付着させた後、この炭素をア
ニオン交換膜上に付着するような構成とすることも可能
である。 水素吸蔵合金としてはＬａＮｉ4.5 Ａｌ0.5 に限定す
るものではなく、ＭｍＮｉ3.2 ＣｏＭｎ0.6 Ａｌ0.2 等
であってもよい。但し、２５℃における平衡水素圧が
０．０８〜２気圧のものが好ましい。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、充
電は水素吸蔵合金に水素を吸蔵させるだけでよいので、
放電毎に水素吸蔵合金を取り替えるといった作業が不要
となる。また、水素吸蔵合金繰り返し水素を吸蔵，放出
することができるので、資源の無駄を生じることもな
い。加えて、電池内に多量の水素吸蔵合金を充填するこ
とが可能となるので、エネルギー密度の向上を図ること
ができる。
電は水素吸蔵合金に水素を吸蔵させるだけでよいので、
放電毎に水素吸蔵合金を取り替えるといった作業が不要
となる。また、水素吸蔵合金繰り返し水素を吸蔵，放出
することができるので、資源の無駄を生じることもな
い。加えて、電池内に多量の水素吸蔵合金を充填するこ
とが可能となるので、エネルギー密度の向上を図ること
ができる。
【００１７】これらのことから、省資源及びランニング
コストの低下を図りつつ、電池性能を飛躍的に向上する
ことができるといった効果を奏する。
コストの低下を図りつつ、電池性能を飛躍的に向上する
ことができるといった効果を奏する。
【図１】本発明の一例に係る空気−金属水素化物二次電
池の断面図である。
池の断面図である。
【図２】本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｘ）電池との
放電特性を示すグラフである。
放電特性を示すグラフである。
【図３】本発明の（Ａ）電池のサイクル特性を示すグラ
フである。
フである。
【図４】（Ａ）電池と（Ｂ）電池とにおける電池容量と
電池電圧との関係を示すグラフである。
電池電圧との関係を示すグラフである。
【図５】（Ａ）電池の充電特性を示すグラフである。
１ 正極 ２ 負極 ２ａ 水素吸蔵合金粉末 ２ｂ 保液材 ３ アニオン交換膜 ４ 電極群 ５ａ 空気導入口 １０ 水素導入口
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 武江 正夫 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 古川 修弘 守口市京阪本通２丁目18番地 三洋電機株 式会社内
Claims (1)
- 【請求項１】 水素を可逆的に吸蔵放出しうる水素吸蔵
合金を備えた負極と、 酸素を吸着する正極と、 上記正負極間に配置されたアニオン交換膜と、 を有することを特徴とする空気−金属水素化物二次電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4039390A JPH05242906A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 空気−金属水素化物二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4039390A JPH05242906A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 空気−金属水素化物二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05242906A true JPH05242906A (ja) | 1993-09-21 |
Family
ID=12551682
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4039390A Pending JPH05242906A (ja) | 1992-02-26 | 1992-02-26 | 空気−金属水素化物二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05242906A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2002017428A1 (en) * | 2000-08-22 | 2002-02-28 | Hitachi Maxell, Ltd. | Air-hydrogen cell |
| JP2003520410A (ja) * | 2000-01-19 | 2003-07-02 | ザ ジレット カンパニー | 空気再生電池 |
| WO2007029427A1 (en) * | 2005-09-05 | 2007-03-15 | Toyota Shatai Kabushiki Kaisha | Electrode structure of fuel cell |
| JP2007073243A (ja) * | 2005-09-05 | 2007-03-22 | Toyota Auto Body Co Ltd | 燃料電池用の電極構造 |
| US7282294B2 (en) | 2004-07-02 | 2007-10-16 | General Electric Company | Hydrogen storage-based rechargeable fuel cell system and method |
| US7887944B2 (en) | 2005-12-21 | 2011-02-15 | General Electric Company | Integrated membrane electrode assembly and method related thereto |
| US8501349B2 (en) | 2008-09-24 | 2013-08-06 | Alliance For Sustainable Energy, Llc | Hydrogen-based electrochemical energy storage |
-
1992
- 1992-02-26 JP JP4039390A patent/JPH05242906A/ja active Pending
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