JPH088099B2 - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents
水素吸蔵合金電極Info
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- JPH088099B2 JPH088099B2 JP62273685A JP27368587A JPH088099B2 JP H088099 B2 JPH088099 B2 JP H088099B2 JP 62273685 A JP62273685 A JP 62273685A JP 27368587 A JP27368587 A JP 27368587A JP H088099 B2 JPH088099 B2 JP H088099B2
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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
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
- H01M10/345—Gastight metal hydride accumulators
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- 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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- 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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルカリ蓄電池用の水素吸蔵合金電極の改
良に関するものである。
良に関するものである。
従来の技術 多量に水素を吸蔵・放出する水素吸蔵合金は高エネル
ギー密度を有する電極材料として注目され、高容量化を
目指すアルカリ蓄電池への応用がはかられている。工業
的には、アルカリ蓄電池の大半は円筒密閉電池として生
産され、負極の容量を正極のそれより大きくすることに
より、過充電時に正極から発生する酸素ガスを負極が吸
収する構成を用いて密閉化されている。水素吸蔵合金電
極を負極に適用した場合、水素吸蔵合金負極による酸素
ガス吸収反応は（１），（２）式により示される。
ギー密度を有する電極材料として注目され、高容量化を
目指すアルカリ蓄電池への応用がはかられている。工業
的には、アルカリ蓄電池の大半は円筒密閉電池として生
産され、負極の容量を正極のそれより大きくすることに
より、過充電時に正極から発生する酸素ガスを負極が吸
収する構成を用いて密閉化されている。水素吸蔵合金電
極を負極に適用した場合、水素吸蔵合金負極による酸素
ガス吸収反応は（１），（２）式により示される。
1/2O2+H2O+2e-→2OH- ……（１） MHx+2OH-→MHx-2+2H2O+2e- ……（２） （MHxは水素吸蔵合金） ここで（１）式の酸素イオン化反応が律速であり、電池
のガス吸収能を向上させるには、（１）式の反応を迅速
に進行させる必要がある。しかし、水素吸蔵合金負極
は、酸素ガスイオン化能力が悪く、密閉形電池を構成す
ると過充電時に電池内圧が上昇し易いという欠点があ
る。この問題点を解決するために、負極に白金などの貴
金属触媒を添加し、酸素ガスのイオン化を行う方法が提
案されている（特開昭60-100382号公報）。
のガス吸収能を向上させるには、（１）式の反応を迅速
に進行させる必要がある。しかし、水素吸蔵合金負極
は、酸素ガスイオン化能力が悪く、密閉形電池を構成す
ると過充電時に電池内圧が上昇し易いという欠点があ
る。この問題点を解決するために、負極に白金などの貴
金属触媒を添加し、酸素ガスのイオン化を行う方法が提
案されている（特開昭60-100382号公報）。
発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成では、材料の高価格化と製法の
複雑化が大きな欠点であるという問題があった。
複雑化が大きな欠点であるという問題があった。
本発明はこのような問題点を解決するもので、水素吸
蔵合金電極の酸素ガスイオン化能を比較的簡単な方法で
改善し、製法の容易な密閉形アルカリ蓄電池用水素吸蔵
合金電極を提供することを目的とするものである。
蔵合金電極の酸素ガスイオン化能を比較的簡単な方法で
改善し、製法の容易な密閉形アルカリ蓄電池用水素吸蔵
合金電極を提供することを目的とするものである。
問題点を解決するための手段 上記問題点を解決するために、本発明の水素吸蔵合金
電極は、水素吸蔵合金粉末が粒径８μｍ以下の粒子が10
wt％以下で、電極内部に撥水性のある耐アルカリ性の結
着剤を配して構成したものである。
電極は、水素吸蔵合金粉末が粒径８μｍ以下の粒子が10
wt％以下で、電極内部に撥水性のある耐アルカリ性の結
着剤を配して構成したものである。
作用 この構成により、水素吸蔵合金電極の内部に撥水性が
付与され、酸素ガス吸収反応により生成した水が電極内
部より速やかに除去されるため、酸素ガス吸収反応が、
促進される。また、電極表面の合金が、撥水性結着剤に
よって被覆されていないため、正極で生成し負極板に達
した酸素のイオン化反応（1/2O2+H2O+2e-→2OH-）が促
進される結果、従来より著しく、酸素ガス吸収能を向上
させることができる。さらに、粒径の小さい粉末を減少
させたことで、電極の多孔度が良好に保たれ、電極内部
のガス透過性を向上させることができる。従って、本発
明の構成により、酸素ガス吸収能に優れた水素吸蔵合金
電極を提供できることとなる。
付与され、酸素ガス吸収反応により生成した水が電極内
部より速やかに除去されるため、酸素ガス吸収反応が、
促進される。また、電極表面の合金が、撥水性結着剤に
よって被覆されていないため、正極で生成し負極板に達
した酸素のイオン化反応（1/2O2+H2O+2e-→2OH-）が促
進される結果、従来より著しく、酸素ガス吸収能を向上
させることができる。さらに、粒径の小さい粉末を減少
させたことで、電極の多孔度が良好に保たれ、電極内部
のガス透過性を向上させることができる。従って、本発
明の構成により、酸素ガス吸収能に優れた水素吸蔵合金
電極を提供できることとなる。
実施例 以下本発明を実施例により説明する。水素吸蔵合金Mm
Ni3.55Mn0.4Al0.3Co0.75合金を用いた。この合金は、市
販のミッシュメタルMm（希土類元素の混合物、例えばC
e:45wt％,La:30wt％,Nd:5wt％、他の希土類元素20wt
％）と、Ni,Mn,Al,Coの各試料を所定の組成比に秤量
し、アーク溶解炉に入れて、10-4〜10-5Torrまで真空状
態にした後、アルゴンガス雰囲気中でアーク放電し、加
熱溶解しMmNi3.55Mn0.4Al0.3Co0.75なる水素吸蔵合金を
得た。さらに、この合金の均質性を良好にするため、真
空中にて1050℃で６時間処理を行い、次に、この合金を
粗粉砕後、ボールミルでさらに粉砕した。この粉末を篩
分機を用いて表１に示す粒度に分級した。
Ni3.55Mn0.4Al0.3Co0.75合金を用いた。この合金は、市
販のミッシュメタルMm（希土類元素の混合物、例えばC
e:45wt％,La:30wt％,Nd:5wt％、他の希土類元素20wt
％）と、Ni,Mn,Al,Coの各試料を所定の組成比に秤量
し、アーク溶解炉に入れて、10-4〜10-5Torrまで真空状
態にした後、アルゴンガス雰囲気中でアーク放電し、加
熱溶解しMmNi3.55Mn0.4Al0.3Co0.75なる水素吸蔵合金を
得た。さらに、この合金の均質性を良好にするため、真
空中にて1050℃で６時間処理を行い、次に、この合金を
粗粉砕後、ボールミルでさらに粉砕した。この粉末を篩
分機を用いて表１に示す粒度に分級した。
これらの合金粉末100gに対しポリエチレン粉末0.8gと水
と混合してペースト状にし、発泡ニッケル多孔体に充
填，乾燥した後、表面をブラッシングして表面のポリエ
チレンを除去し、120℃で30分間加熱し、ポリエチレン
を溶融し合金粉末を結着させた。次にこの電極を比重1.
30のKOH水溶液中に80℃で12時間浸漬し、水洗乾燥後、
加圧し負極とした。比較例として、同じ合金粉末を親水
性結着剤であるポリビニルアルコールの1.5wt％水溶液
でペースト状にし、発泡ニッケル多孔体に充填乾燥し、
同様にアルカリ処理を行った。
と混合してペースト状にし、発泡ニッケル多孔体に充
填，乾燥した後、表面をブラッシングして表面のポリエ
チレンを除去し、120℃で30分間加熱し、ポリエチレン
を溶融し合金粉末を結着させた。次にこの電極を比重1.
30のKOH水溶液中に80℃で12時間浸漬し、水洗乾燥後、
加圧し負極とした。比較例として、同じ合金粉末を親水
性結着剤であるポリビニルアルコールの1.5wt％水溶液
でペースト状にし、発泡ニッケル多孔体に充填乾燥し、
同様にアルカリ処理を行った。
これらの電極を切断して厚さ0.5mm,幅39mm,長さ80mm
とし、充放電可能容量1600mAhの電極を得る。この電極
と公知の発泡メタル式ニッケル正極とを組み合わせて、
容量1000mAhのAAサイズの密閉形蓄電池を構成した。電
池内圧は、電池ケース底部に口径1mmの孔をあけ、圧力
センサーを取り付けた固定装置に電池を固定して測定し
た。電池内圧測定時の充電条件は、 1/3CmA×4.5hrである。
とし、充放電可能容量1600mAhの電極を得る。この電極
と公知の発泡メタル式ニッケル正極とを組み合わせて、
容量1000mAhのAAサイズの密閉形蓄電池を構成した。電
池内圧は、電池ケース底部に口径1mmの孔をあけ、圧力
センサーを取り付けた固定装置に電池を固定して測定し
た。電池内圧測定時の充電条件は、 1/3CmA×4.5hrである。
表１に示したそれぞれの粒度の合金粉末Ａ〜Ｊをポリ
エチレンを結着剤に用いた電極で構成した電池をａ〜j,
比較例のポリビニルアルコールを結着剤に用いた電極で
構成した電池をａ′,c′,g′とする。これらの電池の充
電時間と電池内圧の関係を調べた結果を第１図，第２図
に示す。第１図は、同じ粒度の合金粉末で結着剤を変え
た場合の電池内圧を示す。図から明らかなように、撥水
性のポリエチレン結着剤を用いた場合の方が、比較例の
親水性のポリビニルアルコールを結着剤に用いた場合よ
りも、電池内圧が低い。これは、電極内部に撥水性を付
与したことにより、酸素ガス吸収反応（MHx+2OH-→MH
x-2+2H2O+2e-）によって生成した水が除去されるため、
この反応が促進されることに起因し、その結果、水素吸
蔵合金負極の酸素ガス吸収能が著しく向上した。しか
し、粒径８μｍ以下の合金粉末を用いた場合、電極内部
に撥水性を付与したことによる、酸素ガス吸収能の向上
を及ぼす効果が小さい。これは、合金粉末の粒径が小さ
いため電極の粒子間の孔径が小さくなり、電極内部に撥
水性を付与しても、水の電極外部への除去が速やかに行
われなくなるためである。従って、適切な粒径の合金粉
末を用いることにより、電極内部に撥水性を付与したこ
とによる効果が得られることになる。そこで第２図に、
ポリエチレンを結着剤に用い、合金の粒度を変えた場合
の充電時間と電池内圧との関係を示す。粒子径の大きい
粉末を用いて、８μｍ以下の粒子を減少させると電池内
圧の上昇は抑制され、10wt％以下では、電池内圧が５kg
/cm2以下で、かつ圧力が平衡に達する。優れたガス吸収
能を持つ電池が得られた。しかし、粒径55μｍ以上の粒
子を含有する粉末では、粉末の比表面積が減少し、電極
の反応面積も減少するため、酸素ガス吸収能が低下し、
電池内圧が上昇する。従って、水素吸蔵合金粉末は、55
μｍ以下で、８μｍ以下の粒子の含有率が10wt％以下で
あることが好ましい。
エチレンを結着剤に用いた電極で構成した電池をａ〜j,
比較例のポリビニルアルコールを結着剤に用いた電極で
構成した電池をａ′,c′,g′とする。これらの電池の充
電時間と電池内圧の関係を調べた結果を第１図，第２図
に示す。第１図は、同じ粒度の合金粉末で結着剤を変え
た場合の電池内圧を示す。図から明らかなように、撥水
性のポリエチレン結着剤を用いた場合の方が、比較例の
親水性のポリビニルアルコールを結着剤に用いた場合よ
りも、電池内圧が低い。これは、電極内部に撥水性を付
与したことにより、酸素ガス吸収反応（MHx+2OH-→MH
x-2+2H2O+2e-）によって生成した水が除去されるため、
この反応が促進されることに起因し、その結果、水素吸
蔵合金負極の酸素ガス吸収能が著しく向上した。しか
し、粒径８μｍ以下の合金粉末を用いた場合、電極内部
に撥水性を付与したことによる、酸素ガス吸収能の向上
を及ぼす効果が小さい。これは、合金粉末の粒径が小さ
いため電極の粒子間の孔径が小さくなり、電極内部に撥
水性を付与しても、水の電極外部への除去が速やかに行
われなくなるためである。従って、適切な粒径の合金粉
末を用いることにより、電極内部に撥水性を付与したこ
とによる効果が得られることになる。そこで第２図に、
ポリエチレンを結着剤に用い、合金の粒度を変えた場合
の充電時間と電池内圧との関係を示す。粒子径の大きい
粉末を用いて、８μｍ以下の粒子を減少させると電池内
圧の上昇は抑制され、10wt％以下では、電池内圧が５kg
/cm2以下で、かつ圧力が平衡に達する。優れたガス吸収
能を持つ電池が得られた。しかし、粒径55μｍ以上の粒
子を含有する粉末では、粉末の比表面積が減少し、電極
の反応面積も減少するため、酸素ガス吸収能が低下し、
電池内圧が上昇する。従って、水素吸蔵合金粉末は、55
μｍ以下で、８μｍ以下の粒子の含有率が10wt％以下で
あることが好ましい。
なお、撥水性の結着剤としては、ポリエチレンのほ
か、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
レン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、４フッ化エ
チレン,6フッ化プロピレン等のフッ素樹脂、塩化ビニリ
デン，ポリスチレン、ポリイソブチレンなども使用でき
る。
か、ポリテトラフルオロエチレン、テトラフルオロエチ
レン−ヘキサフルオロプロピレン共重合体、４フッ化エ
チレン,6フッ化プロピレン等のフッ素樹脂、塩化ビニリ
デン，ポリスチレン、ポリイソブチレンなども使用でき
る。
発明の効果 以上のように本発明によれば、水素吸蔵合金電極の内
部に、撥水性を付与し、さらのその水素吸蔵合金粉末の
粒径において、粒径の小さい水素吸蔵合金粉末の量を制
限したことにより、電極内部のガスを透過性が良好にな
り酸素ガス吸収能が向上する結果、過充電時に内圧の上
昇しない、密閉形アルカリ電池を提供することを可能に
するという効果が得られる。
部に、撥水性を付与し、さらのその水素吸蔵合金粉末の
粒径において、粒径の小さい水素吸蔵合金粉末の量を制
限したことにより、電極内部のガスを透過性が良好にな
り酸素ガス吸収能が向上する結果、過充電時に内圧の上
昇しない、密閉形アルカリ電池を提供することを可能に
するという効果が得られる。
第１図は結着剤に起因した充電時間と電池内圧との関係
を示す図、第２図は粒度に起因した充電時間と電池内圧
の関係を示す図である。
を示す図、第２図は粒度に起因した充電時間と電池内圧
の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 松本 功 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (56)参考文献 特開 昭60−175367（ＪＰ，Ａ)
Claims (2)
- 【請求項１】水素を可逆的に吸蔵・放出する水素吸蔵合
金粉末と、耐アルカリ性の結着剤からなる水素吸蔵合金
電極であって、水素吸蔵合金粉末は粒径８μｍ以下の粒
子が10wt％以下であり、電極内部には少なくとも撥水性
のある耐アルカリ性の結着剤が存在することを特徴とす
る水素吸蔵合金電極。 - 【請求項２】水素吸蔵合金粉末は、最大粒径が55μｍ以
下の粒度分布を有することを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載の水素吸蔵合金電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62273685A JPH088099B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 水素吸蔵合金電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62273685A JPH088099B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 水素吸蔵合金電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01115061A JPH01115061A (ja) | 1989-05-08 |
| JPH088099B2 true JPH088099B2 (ja) | 1996-01-29 |
Family
ID=17531123
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62273685A Expired - Lifetime JPH088099B2 (ja) | 1987-10-29 | 1987-10-29 | 水素吸蔵合金電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH088099B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006047602A (ja) | 2004-08-04 | 2006-02-16 | Casio Comput Co Ltd | カメラ装置 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60175367A (ja) * | 1984-02-21 | 1985-09-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形蓄電池用負極の製造法 |
-
1987
- 1987-10-29 JP JP62273685A patent/JPH088099B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01115061A (ja) | 1989-05-08 |
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