JPH0821419B2 - 密閉型アルカリ蓄電池 - Google Patents
密閉型アルカリ蓄電池Info
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- JPH0821419B2 JPH0821419B2 JP62290919A JP29091987A JPH0821419B2 JP H0821419 B2 JPH0821419 B2 JP H0821419B2 JP 62290919 A JP62290919 A JP 62290919A JP 29091987 A JP29091987 A JP 29091987A JP H0821419 B2 JPH0821419 B2 JP H0821419B2
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- JP
- Japan
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- battery
- storage alloy
- hydrogen storage
- tungsten
- storage
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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
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- 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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- 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
-
- 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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、水素吸蔵合金電極を負極として構成される
密閉型アルカリ蓄電池に関するものである。
密閉型アルカリ蓄電池に関するものである。
（ロ） 従来の技術 可逆的に水素を吸蔵、放出する水素吸蔵合金電極をア
ルカリ蓄電池の負極として用いることによって、従来よ
り用いられているニッケル−カドミウム蓄電池やニッケ
ル−亜鉛蓄電池よりも高エネルギー密度の蓄電池を提供
することが可能となるので、注目を集めている。この水
素吸蔵合金電極を負極として用いた蓄電池は、他のアル
カリ蓄電池に比べて自己放電が大きいという問題があ
る。たとえば特開昭62−15760号公報に記載されたよう
に、水素吸蔵合金粉末をアルカリ処理し、合金の表面に
酸化物を形成させて、水素解離速度を小さくし、自己放
電を抑えることが提案されている。
ルカリ蓄電池の負極として用いることによって、従来よ
り用いられているニッケル−カドミウム蓄電池やニッケ
ル−亜鉛蓄電池よりも高エネルギー密度の蓄電池を提供
することが可能となるので、注目を集めている。この水
素吸蔵合金電極を負極として用いた蓄電池は、他のアル
カリ蓄電池に比べて自己放電が大きいという問題があ
る。たとえば特開昭62−15760号公報に記載されたよう
に、水素吸蔵合金粉末をアルカリ処理し、合金の表面に
酸化物を形成させて、水素解離速度を小さくし、自己放
電を抑えることが提案されている。
しかし、種々検討した結果、このようなアルカリ処理
に依る酸化物被膜を形成させるという方法は、密閉型蓄
電池としてみた場合、自己放電を顕著に向上させるもの
ではない。また予め、本来活性である水素吸蔵合金を不
活性とし、劣化させておく訳であるから、充放電サイク
ル特性に悪影響をもたらす可能性がある。
に依る酸化物被膜を形成させるという方法は、密閉型蓄
電池としてみた場合、自己放電を顕著に向上させるもの
ではない。また予め、本来活性である水素吸蔵合金を不
活性とし、劣化させておく訳であるから、充放電サイク
ル特性に悪影響をもたらす可能性がある。
即ち、水素吸蔵合金電極を負極として用いた電池の諸
特性を総合的にみた場合、保存特性の向上をもたらす対
策の多くは、逆にサイクル特性や、急速充放電特性等の
充放電特性の劣化を招き易いものであり、保存特性を向
上させかつ他の諸特性を維持するということは極めて困
難であった。
特性を総合的にみた場合、保存特性の向上をもたらす対
策の多くは、逆にサイクル特性や、急速充放電特性等の
充放電特性の劣化を招き易いものであり、保存特性を向
上させかつ他の諸特性を維持するということは極めて困
難であった。
そこで本発明者は、この種電池の自己放電のメカニズ
ムが次の２つの要素によるものであるとして注目し、検
討を行った。２つの要素とは、 水素吸蔵合金電極からの水素解離と、正極による水
素消費 正極からの酸素発生と、水素吸蔵合金電極による酸
素消費 であって、いずれの反応が主反応であるにせよ、水素吸
蔵合金電極上での水素解離と酸素吸収の抑制が、この種
電池の自己放電の為の有力な手段となることが認識され
た。
ムが次の２つの要素によるものであるとして注目し、検
討を行った。２つの要素とは、 水素吸蔵合金電極からの水素解離と、正極による水
素消費 正極からの酸素発生と、水素吸蔵合金電極による酸
素消費 であって、いずれの反応が主反応であるにせよ、水素吸
蔵合金電極上での水素解離と酸素吸収の抑制が、この種
電池の自己放電の為の有力な手段となることが認識され
た。
（ハ） 発明が解決しようとする問題点 本発明は前述の如き問題点に鑑みなされたものであっ
て、水素吸蔵合金電極を負極として備えた密閉型アルカ
リ蓄電池の保存特性を向上させ、かつ他の諸特性を高い
ままに維持しようとするものである。
て、水素吸蔵合金電極を負極として備えた密閉型アルカ
リ蓄電池の保存特性を向上させ、かつ他の諸特性を高い
ままに維持しようとするものである。
（ニ） 問題点を解決するための手段 本発明の密閉型アルカリ蓄電池は、金属酸化物からな
る正極と、負極と、セパレータ及びアルカリ電解液から
構成される電池において、前記負極は水素吸蔵合金粉末
とタングステン粉末とを含むことを特徴とするものであ
る。
る正極と、負極と、セパレータ及びアルカリ電解液から
構成される電池において、前記負極は水素吸蔵合金粉末
とタングステン粉末とを含むことを特徴とするものであ
る。
（ホ） 作用 水素吸蔵合金粉末にタングステン粉末を添加して水素
吸蔵合金電極を構成し、密閉型アルカリ蓄電池を構成す
ると、保存特性が向上し、他の諸特性たとえばサイクル
特性を劣化させないことを見い出し、本発明を完成する
に至ったものである。このタングステン粉末の添加によ
る密閉型蓄電池の自己放電抑制メカニズムは、詳細のと
ころは明確ではないが、次のように考えられる。つまり
タングステンは、電池保存中の水素吸蔵合金電極の電位
において、WO4 2-塩として水素吸蔵合金表面近傍に存在
する。そして、これが正極から放出された酸素の、バリ
アとして働き、自己放電を抑制する。タングステン
（Ｗ）の場合、 ＷWO4 2- の平衡電位は、水素吸蔵合金電極の充放電電位の近傍に
ある。例えば、充電末期の水素吸蔵合金電極の電位が卑
な側にずれている状態では、金属状のタングステンＷと
して存在すると考えられる。そしてこのようなタングス
テンの可逆的な状態変化が、充放電特性に影響を与え
ず、電池の自己放電を抑制すると推定される。
吸蔵合金電極を構成し、密閉型アルカリ蓄電池を構成す
ると、保存特性が向上し、他の諸特性たとえばサイクル
特性を劣化させないことを見い出し、本発明を完成する
に至ったものである。このタングステン粉末の添加によ
る密閉型蓄電池の自己放電抑制メカニズムは、詳細のと
ころは明確ではないが、次のように考えられる。つまり
タングステンは、電池保存中の水素吸蔵合金電極の電位
において、WO4 2-塩として水素吸蔵合金表面近傍に存在
する。そして、これが正極から放出された酸素の、バリ
アとして働き、自己放電を抑制する。タングステン
（Ｗ）の場合、 ＷWO4 2- の平衡電位は、水素吸蔵合金電極の充放電電位の近傍に
ある。例えば、充電末期の水素吸蔵合金電極の電位が卑
な側にずれている状態では、金属状のタングステンＷと
して存在すると考えられる。そしてこのようなタングス
テンの可逆的な状態変化が、充放電特性に影響を与え
ず、電池の自己放電を抑制すると推定される。
（ヘ） 実施例 ランタン（La）、ニッケル（Ni）、コバルト（Co）の
各市販原料（純度3N以上）をLaNi2Co3の組成になるよう
秤量、採取し、アルゴン不活性雰囲気アーク炉により、
合金化し、水素吸蔵合金を得た。これを機械的に50μｍ
以下に粉砕した。そして、この水素吸蔵合金粉末の重量
に対し５％のタングステン（純度3N以上、粒度37μｍ以
下）を混合、擂潰した。
各市販原料（純度3N以上）をLaNi2Co3の組成になるよう
秤量、採取し、アルゴン不活性雰囲気アーク炉により、
合金化し、水素吸蔵合金を得た。これを機械的に50μｍ
以下に粉砕した。そして、この水素吸蔵合金粉末の重量
に対し５％のタングステン（純度3N以上、粒度37μｍ以
下）を混合、擂潰した。
この混合粉末に結着剤としてポリテトラフルオロエチ
レン（PTFE）を10重量％添加、混合してペースト状とし
た後、パンチングメタルからなる集電体の両面に貼り付
け、水素吸蔵合金電極である負極を作製した。
レン（PTFE）を10重量％添加、混合してペースト状とし
た後、パンチングメタルからなる集電体の両面に貼り付
け、水素吸蔵合金電極である負極を作製した。
この水素吸蔵合金電極と、公知の1.2Ahrの焼結式ニッ
ケル正極（金属酸化物からなる正極）とをナイロン製セ
パレータを介して巻回して渦巻電極体を構成し、電池缶
に挿入した。そして30重量％KOH水溶液を注液した後、
封口を行い、公称容量1.2Ahrの密閉型アルカリ蓄電池を
作製し、本発明電池Ａとした。
ケル正極（金属酸化物からなる正極）とをナイロン製セ
パレータを介して巻回して渦巻電極体を構成し、電池缶
に挿入した。そして30重量％KOH水溶液を注液した後、
封口を行い、公称容量1.2Ahrの密閉型アルカリ蓄電池を
作製し、本発明電池Ａとした。
比較例としてタングステンを添加、混合しない以外
は、電池Ａと同一である、比較電池Ｂを作製した。
は、電池Ａと同一である、比較電池Ｂを作製した。
次にこれらの電池Ａ、Ｂを用い、保存特性の比較を行
った。この時の条件は電池Ａ、Ｂを電池容量の100％迄
充電した後、50℃の恒温槽中にて保存を行うというもの
である。この結果を、第１図に示す。第１図は、保存日
数と、電池の初期容量を100としてみた場合の電池の残
存容量との関係を示したものである。これより、本発明
電池Ａは比較電池Ｂに比し、保存特性において優れるも
のであり、７日後の残存容量を比較すると約２倍の値を
有するものであった。
った。この時の条件は電池Ａ、Ｂを電池容量の100％迄
充電した後、50℃の恒温槽中にて保存を行うというもの
である。この結果を、第１図に示す。第１図は、保存日
数と、電池の初期容量を100としてみた場合の電池の残
存容量との関係を示したものである。これより、本発明
電池Ａは比較電池Ｂに比し、保存特性において優れるも
のであり、７日後の残存容量を比較すると約２倍の値を
有するものであった。
次に、電池Ａ、Ｂを用い、サイクル試験を行った。こ
の時の条件は、電池をICの電流で75分間充電した後、IC
の電流で電池電圧が1.0Vになる迄放電するというもので
ある。この結果を、第２図に示す。第２図は、電池のサ
イクル特性図である。これより、本発明電池Ａと、比較
電池Ｂとのサイクル特性上の差異は認められず、350サ
イクル後であっても有意差は確認できなかった。つま
り、本発明電池Ａにおいて、水素吸蔵合金電極がタング
ステンという不純物を含んでいるにもかかわらず、充放
電サイクル特性において何ら悪影響が観察されないもの
であることがわかる。
の時の条件は、電池をICの電流で75分間充電した後、IC
の電流で電池電圧が1.0Vになる迄放電するというもので
ある。この結果を、第２図に示す。第２図は、電池のサ
イクル特性図である。これより、本発明電池Ａと、比較
電池Ｂとのサイクル特性上の差異は認められず、350サ
イクル後であっても有意差は確認できなかった。つま
り、本発明電池Ａにおいて、水素吸蔵合金電極がタング
ステンという不純物を含んでいるにもかかわらず、充放
電サイクル特性において何ら悪影響が観察されないもの
であることがわかる。
ここで、次にタングステンの添加量について検討し
た。前記実施例において、タングステン粉末の添加量を
水素吸蔵合金粉末重量に対し、0.2％、0.5％、２％とし
てそれぞれ電池Ｃ、Ｄ、Ｅを作成した。そして前記電池
Ａ及び電池Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとを用い、前記同様にして保
存を行い、保存特性の比較を行った。第３図に、この結
果を示す。第３図において、横軸はタングステン添加量
を示し、縦軸は50℃で７日間保存した後の電池の初期容
量に対する残存容量（％）を表している。第３図から明
らかなように、タングステンの添加量が0.5％以上とな
ると、保存特性が飛躍的に向上していることが理解され
る。尚、タングステン添加の上限としては、自己放電抑
制という観点からみた場合、何ら指定されるものではな
い。また他の特性に悪影響を与えるものでもない。しか
し、水素吸蔵合金電極である負極の容量の点から考える
とあまり多くするのは好ましくない。たとえばタングス
テンの量は20％程度迄とするのが良い。
た。前記実施例において、タングステン粉末の添加量を
水素吸蔵合金粉末重量に対し、0.2％、0.5％、２％とし
てそれぞれ電池Ｃ、Ｄ、Ｅを作成した。そして前記電池
Ａ及び電池Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅとを用い、前記同様にして保
存を行い、保存特性の比較を行った。第３図に、この結
果を示す。第３図において、横軸はタングステン添加量
を示し、縦軸は50℃で７日間保存した後の電池の初期容
量に対する残存容量（％）を表している。第３図から明
らかなように、タングステンの添加量が0.5％以上とな
ると、保存特性が飛躍的に向上していることが理解され
る。尚、タングステン添加の上限としては、自己放電抑
制という観点からみた場合、何ら指定されるものではな
い。また他の特性に悪影響を与えるものでもない。しか
し、水素吸蔵合金電極である負極の容量の点から考える
とあまり多くするのは好ましくない。たとえばタングス
テンの量は20％程度迄とするのが良い。
尚、本実施例では水素吸蔵合金としてLaNi2Co3を例示
したが、何らこれに限定されるものでもなく、他の希土
類系の合金、Ti−Ni系等の合金であっても、同様の効果
が得られる。
したが、何らこれに限定されるものでもなく、他の希土
類系の合金、Ti−Ni系等の合金であっても、同様の効果
が得られる。
（ト） 発明の効果 本発明によれば、タングステン粉末を水素吸蔵合金電
極中に添加することによって、かかる電極を負極として
用いる密閉型アルカリ蓄電池の充放電特性を高いままに
維持し、保存特性を向上させることができるので、その
工業的価値はきわめて大きい。
極中に添加することによって、かかる電極を負極として
用いる密閉型アルカリ蓄電池の充放電特性を高いままに
維持し、保存特性を向上させることができるので、その
工業的価値はきわめて大きい。
第１図は電池の保存特性を示す図、第２図は電池のサイ
クル特性を示す図、第３図はタングステン添加量を変化
させた時の電池の保存特性を示す図である。 Ａ……本発明電池、Ｂ……比較電池。
クル特性を示す図、第３図はタングステン添加量を変化
させた時の電池の保存特性を示す図である。 Ａ……本発明電池、Ｂ……比較電池。
Claims (2)
- 【請求項１】金属酸化物からなる正極と、負極と、セパ
レータ及びアルカリ電解液から構成される電池におい
て、前記負極は水素吸蔵合金粉末とタングステン粉末と
を含むことを特徴とする密閉型アルカリ蓄電池。 - 【請求項２】前記タングステン粉末の添加量が、前記水
素吸蔵合金粉末重量に対して0.5％以上であることを特
徴とする特許請求の範囲第項記載の密閉型アルカリ蓄
電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62290919A JPH0821419B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 密閉型アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62290919A JPH0821419B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 密閉型アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01132065A JPH01132065A (ja) | 1989-05-24 |
| JPH0821419B2 true JPH0821419B2 (ja) | 1996-03-04 |
Family
ID=17762208
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62290919A Expired - Lifetime JPH0821419B2 (ja) | 1987-11-18 | 1987-11-18 | 密閉型アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0821419B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP4458725B2 (ja) * | 2001-01-30 | 2010-04-28 | 三洋電機株式会社 | アルカリ蓄電池 |
-
1987
- 1987-11-18 JP JP62290919A patent/JPH0821419B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01132065A (ja) | 1989-05-24 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
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