JPH0752646B2 - 水素吸蔵電極の製造法 - Google Patents
水素吸蔵電極の製造法Info
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- JPH0752646B2 JPH0752646B2 JP59250835A JP25083584A JPH0752646B2 JP H0752646 B2 JPH0752646 B2 JP H0752646B2 JP 59250835 A JP59250835 A JP 59250835A JP 25083584 A JP25083584 A JP 25083584A JP H0752646 B2 JPH0752646 B2 JP H0752646B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/242—Hydrogen storage electrodes
-
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- H01M4/38—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
- H01M4/383—Hydrogen absorbing alloys
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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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電池の負極活物質に用いられる水素を可逆的
に吸蔵・放出する合金を利用した電池の負極、いわゆる
水素吸蔵電極の製造方法に関する。
に吸蔵・放出する合金を利用した電池の負極、いわゆる
水素吸蔵電極の製造方法に関する。
従来の技術 一般にある種の水素吸蔵合金は、アルカリ溶液中で電気
化学的に水素を吸蔵したり、放出したりする性質を有す
るので、水素吸蔵電極として利用することができる。
化学的に水素を吸蔵したり、放出したりする性質を有す
るので、水素吸蔵電極として利用することができる。
従来、この水素吸蔵電極の放電容量を向上させるため
に、水素の吸蔵と放出を繰り返し、水素化による合金の
微砕化粉末を用いて水素吸蔵電極とする製造方法が提案
されている（特開昭53−103910）。この方法は前もって
合金を水素化する必要がある。このため、水素化時及び
水素化後の合金粉末の取り扱いにおいて、酸化防止対策
などの問題から製造工程がやや煩雑となる。しかも初期
放電容量は優れているが、充・放電サイクル寿命が短い
などの欠点も有している。
に、水素の吸蔵と放出を繰り返し、水素化による合金の
微砕化粉末を用いて水素吸蔵電極とする製造方法が提案
されている（特開昭53−103910）。この方法は前もって
合金を水素化する必要がある。このため、水素化時及び
水素化後の合金粉末の取り扱いにおいて、酸化防止対策
などの問題から製造工程がやや煩雑となる。しかも初期
放電容量は優れているが、充・放電サイクル寿命が短い
などの欠点も有している。
そこで、水素吸蔵合金とその水素化物とを混合して電極
を作る製造方法（特願昭59−171819）も提案されてい
る。この方法により充・放電のサイクル寿命の点におい
て改良されたが、水素吸蔵合金を水素化する工程におい
ては前者と同じ問題点を持っている。
を作る製造方法（特願昭59−171819）も提案されてい
る。この方法により充・放電のサイクル寿命の点におい
て改良されたが、水素吸蔵合金を水素化する工程におい
ては前者と同じ問題点を持っている。
発明が解決しようとする問題点 上記の従来の方法においてはいずれも前もって水素化
（微細化）した水素吸蔵合金粉末を作り、単独又は合金
粉末と混合した後、結着剤で導電性の電極支持体に結合
させて水素吸蔵電極を製造していた。この方法では、合
金の水素化と混合等に要する時間、合金粉末の酸化防止
対策などに要する設備などで製造工程の煩雑さとともに
製造のコストアップにつながる。また、水素吸蔵電極の
放電容量、サイクル寿命等においても十分とは云えな
い。
（微細化）した水素吸蔵合金粉末を作り、単独又は合金
粉末と混合した後、結着剤で導電性の電極支持体に結合
させて水素吸蔵電極を製造していた。この方法では、合
金の水素化と混合等に要する時間、合金粉末の酸化防止
対策などに要する設備などで製造工程の煩雑さとともに
製造のコストアップにつながる。また、水素吸蔵電極の
放電容量、サイクル寿命等においても十分とは云えな
い。
本発明は、以上のような問題を解消するもので、製造工
程の簡易化と製造コストの低減及び電極の高性能化を図
ることを目的とする。
程の簡易化と製造コストの低減及び電極の高性能化を図
ることを目的とする。
問題点を解決するための手段 本発明は、水素平衡圧力の異なる２種類以上の水素吸蔵
合金粉末からなる水素吸蔵合金の製造法であって、水素
平衡圧力の低い水素吸蔵合金の水素吸蔵圧力以上で、し
かも水素平衡圧力の高い水素吸蔵合金の水素吸蔵圧力以
下の範囲内にある水素雰囲気中で水素平衡圧力の低い水
素吸蔵合金の水素化と水素平衡圧力の高い水素吸蔵合金
の活性化処理を施した後、耐アルカリ性の高分子結着剤
を加え、加圧成形して集電体と一体に結合するものであ
る。
合金粉末からなる水素吸蔵合金の製造法であって、水素
平衡圧力の低い水素吸蔵合金の水素吸蔵圧力以上で、し
かも水素平衡圧力の高い水素吸蔵合金の水素吸蔵圧力以
下の範囲内にある水素雰囲気中で水素平衡圧力の低い水
素吸蔵合金の水素化と水素平衡圧力の高い水素吸蔵合金
の活性化処理を施した後、耐アルカリ性の高分子結着剤
を加え、加圧成形して集電体と一体に結合するものであ
る。
作用 上記のように、水素圧力の制御された密閉容器内での処
理により、平衡圧力の高い水素吸蔵合金は水素活性化
（表面吸着，還元反応）がされ、平衡圧力の低い水素吸
蔵合金には水素化（水素吸蔵反応または水素吸蔵放出反
応）がされるので、電気化学的な水素の吸蔵・放出性能
が優れると同時にサイクル寿命の伸長ができる。また、
水素化合金を未水素化合金が包囲した状態になるので、
大気中に触れる部分も少なく、酸化等の反応を弱める役
目もある。こうして、初期水素化による電極の急激な膨
張，わん曲も少なく、電極の高性能化と共に製造工程の
簡易化，コストダウンが可能となる。
理により、平衡圧力の高い水素吸蔵合金は水素活性化
（表面吸着，還元反応）がされ、平衡圧力の低い水素吸
蔵合金には水素化（水素吸蔵反応または水素吸蔵放出反
応）がされるので、電気化学的な水素の吸蔵・放出性能
が優れると同時にサイクル寿命の伸長ができる。また、
水素化合金を未水素化合金が包囲した状態になるので、
大気中に触れる部分も少なく、酸化等の反応を弱める役
目もある。こうして、初期水素化による電極の急激な膨
張，わん曲も少なく、電極の高性能化と共に製造工程の
簡易化，コストダウンが可能となる。
実施例 水素平衡圧力の高い水素吸蔵合金としてMmNi2.5Co
2.5（Mm:希土類金属の混合物）を、また水素平衡圧力の
低い水素吸蔵合金としてLaNi3Co2を用いる。各々の合金
は各元素を所定の組成になる様に秤量し、アーク溶解炉
中でアーク溶解して得た。さらに、アルゴン雰囲気中の
ドライボックス中で粉砕し、篩分けして300メッシュ通
過の合金粉末を作り、両合金粉末を適当な比率、例え
ば、水素平衡圧力の高い合金40、低い合金60の重量比で
混合した。この混合粉末を密閉容器内に入れ、MmNi2.5C
o2.5の水素吸蔵圧力（20℃）３気圧以下の圧力で、しか
も、LaNi3Co2の水素吸蔵圧力（20℃）0.5気圧以上の水
素印加圧力として２気圧を選んだ。水素平衡圧力の低い
LaNi3Co2のみ水素化し、水素平衡圧力の高いMmNi2.5Co
2.5は活性化した。ここで活性化とは水素は未吸蔵，表
面にのみ水素が吸着し、又は表面の一部を還元し、活性
の状態を作ることを云う。
2.5（Mm:希土類金属の混合物）を、また水素平衡圧力の
低い水素吸蔵合金としてLaNi3Co2を用いる。各々の合金
は各元素を所定の組成になる様に秤量し、アーク溶解炉
中でアーク溶解して得た。さらに、アルゴン雰囲気中の
ドライボックス中で粉砕し、篩分けして300メッシュ通
過の合金粉末を作り、両合金粉末を適当な比率、例え
ば、水素平衡圧力の高い合金40、低い合金60の重量比で
混合した。この混合粉末を密閉容器内に入れ、MmNi2.5C
o2.5の水素吸蔵圧力（20℃）３気圧以下の圧力で、しか
も、LaNi3Co2の水素吸蔵圧力（20℃）0.5気圧以上の水
素印加圧力として２気圧を選んだ。水素平衡圧力の低い
LaNi3Co2のみ水素化し、水素平衡圧力の高いMmNi2.5Co
2.5は活性化した。ここで活性化とは水素は未吸蔵，表
面にのみ水素が吸着し、又は表面の一部を還元し、活性
の状態を作ることを云う。
この混合粉末に結着剤としてフッ素樹脂の水分散液を固
形分で５重量％程混合してペースト状とし、これをニッ
ケルの発泡状多孔体に加圧充填し、常温で減圧乾燥して
電極とした。この電極の大きさは40×50mm、厚さ1.5mm
であり、合金混合粉末の充填量は約6gである。この電極
を負極とし、公知の酸化ニッケル極を正極としてアルカ
リ蓄電池を組み立て、充放電性能とサイクル寿命を測定
した。
形分で５重量％程混合してペースト状とし、これをニッ
ケルの発泡状多孔体に加圧充填し、常温で減圧乾燥して
電極とした。この電極の大きさは40×50mm、厚さ1.5mm
であり、合金混合粉末の充填量は約6gである。この電極
を負極とし、公知の酸化ニッケル極を正極としてアルカ
リ蓄電池を組み立て、充放電性能とサイクル寿命を測定
した。
比較例として、合金としてLaNi3Co2のみを用い、これを
すべて水素化して製造した電極をＡ、前記水素化合金粉
末とMmNi2.5Co2.5合金粉末を50:50の重量比で混合した
ものを用いた電極をＢとし、上記本発明による電極をＣ
とする。充・放電電流は200mAとし、初期容量と100サイ
クル後の容量の比較を次表に示す。
すべて水素化して製造した電極をＡ、前記水素化合金粉
末とMmNi2.5Co2.5合金粉末を50:50の重量比で混合した
ものを用いた電極をＢとし、上記本発明による電極をＣ
とする。充・放電電流は200mAとし、初期容量と100サイ
クル後の容量の比較を次表に示す。
表に示すように、Ａは初期容量が優れているが、100サ
イクル目の容量が著しく低下している。これに対してＢ
は初期容量は低いが100サイクル目の容量はＡより約２
倍程度優れている。しかし、実用上まだ不十分である。
本発明による電極Ｃは、Ｂよりは初期容量も向上し、10
0サイクル目の容量も向上している。水素平衡圧力の異
なる合金の混合物を同時に水素化と活性化を行なうこと
により製造工程の簡易化と電極性能の向上を図ることが
できる。
イクル目の容量が著しく低下している。これに対してＢ
は初期容量は低いが100サイクル目の容量はＡより約２
倍程度優れている。しかし、実用上まだ不十分である。
本発明による電極Ｃは、Ｂよりは初期容量も向上し、10
0サイクル目の容量も向上している。水素平衡圧力の異
なる合金の混合物を同時に水素化と活性化を行なうこと
により製造工程の簡易化と電極性能の向上を図ることが
できる。
実施例では水素平衡圧力の高い合金40に対して、水素平
衡圧力の低い合金60の比率で混合したが、水素平衡圧力
の低い合金の割合は40〜80重量％が最適な範囲であり、
40重量％以下では水素化合金の効果が少なく、放電容量
が少なくなり、80重量％以上となるとサイクル寿命が著
しく短くなる。さらには製造上常温における水素平衡解
離圧力が１気圧以下の水素吸蔵合金を含むことが望まし
く、とくに実施例の様に水素平衡圧力の低い合金の水素
平衡解離圧力が１気圧以下が適している。
衡圧力の低い合金60の比率で混合したが、水素平衡圧力
の低い合金の割合は40〜80重量％が最適な範囲であり、
40重量％以下では水素化合金の効果が少なく、放電容量
が少なくなり、80重量％以上となるとサイクル寿命が著
しく短くなる。さらには製造上常温における水素平衡解
離圧力が１気圧以下の水素吸蔵合金を含むことが望まし
く、とくに実施例の様に水素平衡圧力の低い合金の水素
平衡解離圧力が１気圧以下が適している。
一方、水素化した合金より水素が出来るだけ解離しない
方が好ましいが、水素化した合金から一部分水素を除去
しても従来の方法よりは優れている。いずれにしても水
素化した後、水素が吸蔵した状態には殆んど関係なく１
度以上水素を吸蔵させるところに本発明の効果がある。
方が好ましいが、水素化した合金から一部分水素を除去
しても従来の方法よりは優れている。いずれにしても水
素化した後、水素が吸蔵した状態には殆んど関係なく１
度以上水素を吸蔵させるところに本発明の効果がある。
水素吸蔵合金としては上記のものに限らず他の合金を用
いてもよい。結着剤としてフッ素樹脂を用いたがポリエ
チレンの様な熱溶着型のものや溶液型の結着剤、たとえ
ばメチルセルロース，ポリビニルアルコールなども利用
可能である。
いてもよい。結着剤としてフッ素樹脂を用いたがポリエ
チレンの様な熱溶着型のものや溶液型の結着剤、たとえ
ばメチルセルロース，ポリビニルアルコールなども利用
可能である。
発明の効果 以上のように本発明によれば、水素吸蔵電極の製造工程
の簡易化，製造コストの低減、電極性能の向上が図れ、
高性能なアルカリ蓄電池の製造が可能となる。
の簡易化，製造コストの低減、電極性能の向上が図れ、
高性能なアルカリ蓄電池の製造が可能となる。
Claims (3)
- 【請求項１】水素平衡圧力の異なる２種類以上の水素吸
蔵合金粉末を構成要素とし、前記水素平衡圧力の低い水
素吸蔵合金の水素吸蔵圧力以上で前記水素平衡圧力の高
い水素吸蔵合金の水素吸蔵圧力以下の範囲にある水素雰
囲気中で前記水素平衡圧力の低い水素吸蔵合金の水素化
と前記水素平衡圧力の高い水素吸蔵合金の活性化処理を
施した後、耐アルカリ性の高分子結着剤を加え、加圧成
形して集電体と一体に結合することを特徴とする水素吸
蔵電極の製造法。 - 【請求項２】前記水素吸蔵合金粉末の混合物中における
水素平衡圧力の低い合金の比率が40〜80重量％である特
許請求の範囲第１項記載の水素吸蔵電極の製造法。 - 【請求項３】前記水素吸蔵合金粉末の混合物が、常温に
おける水素平衡圧力１気圧以下の水素吸蔵合金を含む特
許請求の範囲第１項記載の水素吸蔵電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250835A JPH0752646B2 (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | 水素吸蔵電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59250835A JPH0752646B2 (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | 水素吸蔵電極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61128462A JPS61128462A (ja) | 1986-06-16 |
| JPH0752646B2 true JPH0752646B2 (ja) | 1995-06-05 |
Family
ID=17213724
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59250835A Expired - Lifetime JPH0752646B2 (ja) | 1984-11-28 | 1984-11-28 | 水素吸蔵電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0752646B2 (ja) |
-
1984
- 1984-11-28 JP JP59250835A patent/JPH0752646B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61128462A (ja) | 1986-06-16 |
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