JPS5960862A - 水素電極 - Google Patents
水素電極Info
- Publication number
- JPS5960862A JPS5960862A JP57168641A JP16864182A JPS5960862A JP S5960862 A JPS5960862 A JP S5960862A JP 57168641 A JP57168641 A JP 57168641A JP 16864182 A JP16864182 A JP 16864182A JP S5960862 A JPS5960862 A JP S5960862A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- sheet
- battery
- electrode
- hydrogen storage
- 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.)
- Granted
Links
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
-
- 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
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inert Electrodes (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の技術分野〕
本発明は水素電極に関し、更に詳しくは、正極が金属酸
化物、水素を負極活物質とし充放電可能な金属酸化物・
水素電池に用いて有用表水素電極に関する。
化物、水素を負極活物質とし充放電可能な金属酸化物・
水素電池に用いて有用表水素電極に関する。
金属酸化物・水素電池は、長寿命で基本的には軽量であ
るため、一部特殊用途ではあるが。
るため、一部特殊用途ではあるが。
ニッケル・カドミウム電池に代わる蓄電池として使用さ
れている。
れている。
この電池は水素を負極活物質とする。水素は充電時に電
解液を構成する水の電気分解によって供給される。通常
、充電完了時点においては、水素は約50 kg /c
1rL2とかな9高圧になる。したがって、この電池に
あっては、容器は耐圧構造でなければならない。そのた
め、電池は大型化しかつその重量が大きくなるという問
題を生ずる。
解液を構成する水の電気分解によって供給される。通常
、充電完了時点においては、水素は約50 kg /c
1rL2とかな9高圧になる。したがって、この電池に
あっては、容器は耐圧構造でなければならない。そのた
め、電池は大型化しかつその重量が大きくなるという問
題を生ずる。
このような問題を解消するために、最近では水素吸蔵金
属を用いることが試みられている。
属を用いることが試みられている。
すなわち、電池内又はパイプラインを介して電池に接続
する他の容器の中に水素吸蔵金属を収納し、充電時に発
生する水素を該金属で吸収して貯蔵し、また、放電時に
は貯蔵水素を該金属から放出して電池反応に供するとい
うものでおる。このよう女方法によれば、電池内の圧力
を低くかつ一定の値(例えば1〜15kg/cm )に
保持することが可能となる。
する他の容器の中に水素吸蔵金属を収納し、充電時に発
生する水素を該金属で吸収して貯蔵し、また、放電時に
は貯蔵水素を該金属から放出して電池反応に供するとい
うものでおる。このよう女方法によれば、電池内の圧力
を低くかつ一定の値(例えば1〜15kg/cm )に
保持することが可能となる。
しかしながら、この方法の場合、圧力問題は改善されて
も電池全体の大型化という問題が依然として残る。
も電池全体の大型化という問題が依然として残る。
したがって、水素吸蔵金属を直接水素電極として使用し
、そのことによって、電池反応と水素吸蔵を合わせて機
能せしめるということが試みられている。これは、水素
吸蔵金属から電極体を作成し、ここに所定の触媒を担持
せしめて構成されている。
、そのことによって、電池反応と水素吸蔵を合わせて機
能せしめるということが試みられている。これは、水素
吸蔵金属から電極体を作成し、ここに所定の触媒を担持
せしめて構成されている。
しかしながら、従来から提案されている水素電極は、そ
の水素吸蔵能が充分ではなく、また水素過電圧が高く放
電時にあって大電流を取り出そうとすると電圧が低下す
るという不都合な事態が生じていた。
の水素吸蔵能が充分ではなく、また水素過電圧が高く放
電時にあって大電流を取り出そうとすると電圧が低下す
るという不都合な事態が生じていた。
本発明は、水素吸蔵能が犬でしたがって電池内圧が低く
な力良好な放電特性を与える新規な構造の水素電極の提
供を目的とする。
な力良好な放電特性を与える新規な構造の水素電極の提
供を目的とする。
本発明の水素電極は、第1図に例示したよりに、集電体
1の片面に触媒層のシート2を、他の面には水素吸蔵金
属のシート3が配設され全体を一体化した構造の電極で
ある。すなわち、本発明の水素電極は、触媒が担持され
たニッケル粉末を耐アルカリ性でかつ撥水性の結着剤で
混練して圧延成形したシートと、水素吸蔵金属粉末を耐
アルカリ性でかつ撥水性の結着剤で混練して圧延成形し
たシートを、それぞれ、集電体の両側から圧接して一体
化した構造であることを特徴とする。
1の片面に触媒層のシート2を、他の面には水素吸蔵金
属のシート3が配設され全体を一体化した構造の電極で
ある。すなわち、本発明の水素電極は、触媒が担持され
たニッケル粉末を耐アルカリ性でかつ撥水性の結着剤で
混練して圧延成形したシートと、水素吸蔵金属粉末を耐
アルカリ性でかつ撥水性の結着剤で混練して圧延成形し
たシートを、それぞれ、集電体の両側から圧接して一体
化した構造であることを特徴とする。
本発明にかかる水素吸蔵金属のシートは、水素吸蔵金属
の粉末と結着剤とから構成される。
の粉末と結着剤とから構成される。
水素吸蔵金属としては、常温で1〜15 kl//cm
2の水素平衡圧を有するものであれば全て用いることが
でき、例えばLaN1I+、ミツシュメタル合金、Ti
−NL系合金+ ’l’1−Fe系合金、Ti−Mn系
合金をあげることができる。
2の水素平衡圧を有するものであれば全て用いることが
でき、例えばLaN1I+、ミツシュメタル合金、Ti
−NL系合金+ ’l’1−Fe系合金、Ti−Mn系
合金をあげることができる。
これら金属は粒径200μm以下の粉末として使用され
る。また、これら金属はそのまま使用してもよいが、予
め水素で活性化してから用いることか好ましい。
る。また、これら金属はそのまま使用してもよいが、予
め水素で活性化してから用いることか好ましい。
シートの作成に当っては、上記した水素吸蔵金属の粉末
を結着剤と混練し、得られた混練物を常法にしたがって
圧延成形して所定厚みのシートにする。このとき、用い
る結着剤は、耐アルカリ性でかつ撥水性のものであれば
何であってもよく、ポリテトラフルオロエチレン、フッ
化炭素、ポリエチレンなどをあけることができる。
を結着剤と混練し、得られた混練物を常法にしたがって
圧延成形して所定厚みのシートにする。このとき、用い
る結着剤は、耐アルカリ性でかつ撥水性のものであれば
何であってもよく、ポリテトラフルオロエチレン、フッ
化炭素、ポリエチレンなどをあけることができる。
結着剤の配合量は、用いる水素吸蔵金属の種類1粒径、
吸蔵させるべき水素量、更には水素電極の操作条件等に
よって変化すべきであって一義的に定めることはできな
いが、基本的には水素吸蔵金属粉末のシートからの脱落
を防止しかつ水素吸蔵能を阻害しない量であることが必
要で、通常、1〜50重量%である。得られたシートは
、0.1〜2mが適切である。
吸蔵させるべき水素量、更には水素電極の操作条件等に
よって変化すべきであって一義的に定めることはできな
いが、基本的には水素吸蔵金属粉末のシートからの脱落
を防止しかつ水素吸蔵能を阻害しない量であることが必
要で、通常、1〜50重量%である。得られたシートは
、0.1〜2mが適切である。
次に、触媒層のシートは、触媒を表面に担持したニッケ
ル粉末と上記した結着剤とから構成される。
ル粉末と上記した結着剤とから構成される。
ニッケル粉末は触媒担体として機能しその粒径は100
μm以下であることが好ましい。担持される触媒として
は、白金、パラジウム、銀、炭素などがあげられるが、
とくに白金が好ましい。その担持量は、ニッケル粉末1
gに対し10 9以上であることが必要でこれよシ少な
いと触媒効果が発揮されない。担持量の上限は格別限定
される必要はない。
μm以下であることが好ましい。担持される触媒として
は、白金、パラジウム、銀、炭素などがあげられるが、
とくに白金が好ましい。その担持量は、ニッケル粉末1
gに対し10 9以上であることが必要でこれよシ少な
いと触媒効果が発揮されない。担持量の上限は格別限定
される必要はない。
触媒のニッケル粉末への担持は、例えば所定の触媒成分
を溶解する溶液(例えば塩化白金酸溶液)にニッケル粉
末を浸漬してその表面に該溶液を付着せしめるという方
法で容易に行なうことができる。
を溶解する溶液(例えば塩化白金酸溶液)にニッケル粉
末を浸漬してその表面に該溶液を付着せしめるという方
法で容易に行なうことができる。
シート作成に用いる結着剤は、水素吸蔵金属のシートの
作成に用いた結着剤でよい。結着剤の配合量は、得られ
たシートの多孔度ができるだけ大きくなるような量でか
つ触媒担持のニッケル粉末の脱落防止に有効な量であシ
、通常、1〜30重量%である。
作成に用いた結着剤でよい。結着剤の配合量は、得られ
たシートの多孔度ができるだけ大きくなるような量でか
つ触媒担持のニッケル粉末の脱落防止に有効な量であシ
、通常、1〜30重量%である。
シートの厚みは、電極反応を有効に進行せしめるに充分
左置の触媒を保持できる厚みであることが必要で、しか
も可能な限り薄い方がよい。
左置の触媒を保持できる厚みであることが必要で、しか
も可能な限り薄い方がよい。
通常% 0.05〜1flが適当である。
本発明にがかる集電体は、耐アルカリ土類金属で構成さ
れる。ニッケルが好適である。集電体の形状は、後述す
るように、上記したシートをそれぞれ該集電体の両面に
配設して全体を圧接して一体化したとき、各シートが該
集電体を介して互いに密着できるような形状のもの、具
体的には、ネット状、エキスバンド状のものである。そ
の厚みは通常0.05〜0.2mである。
れる。ニッケルが好適である。集電体の形状は、後述す
るように、上記したシートをそれぞれ該集電体の両面に
配設して全体を圧接して一体化したとき、各シートが該
集電体を介して互いに密着できるような形状のもの、具
体的には、ネット状、エキスバンド状のものである。そ
の厚みは通常0.05〜0.2mである。
本発明の水素電極Fi、集電体を水素吸蔵金属のシート
と触媒層のシートとで挾み、全体を適宜な圧力で圧着し
一体化して製造される。圧着時、それぞれのシートは、
塑性変形して集電体の多孔部分で互いに密着することに
なる。
と触媒層のシートとで挾み、全体を適宜な圧力で圧着し
一体化して製造される。圧着時、それぞれのシートは、
塑性変形して集電体の多孔部分で互いに密着することに
なる。
なお、触媒層のシートは、電解液との濡れの度合いによ
ってその反応速度が変化する。そして該シートの濡れの
度合いは、シートに配合されている結着剤の量によって
影響を受ける。したがって、触媒層のシート中の結着剤
の量が、撥水性の点で不足している場合には、シートを
作成した時点又は電極を構成した時点のいずれかの時点
で、シート又は電極を結着剤の分散液中に浸漬して更に
撥水性を付与するか又は非酸化性雰囲気下で熱処理して
撥水性を向上せしめればよい。両方の処理を行なっても
よい。
ってその反応速度が変化する。そして該シートの濡れの
度合いは、シートに配合されている結着剤の量によって
影響を受ける。したがって、触媒層のシート中の結着剤
の量が、撥水性の点で不足している場合には、シートを
作成した時点又は電極を構成した時点のいずれかの時点
で、シート又は電極を結着剤の分散液中に浸漬して更に
撥水性を付与するか又は非酸化性雰囲気下で熱処理して
撥水性を向上せしめればよい。両方の処理を行なっても
よい。
平均粒径50μmのL a N l yの粉末40重量
部を、粒径5μmのPTFE 60 %を含む分散液(
比重1.5)15重量部に加えて混練した。混練物をロ
ール圧延して厚み0.6咽のシートとした。これを室温
で乾燥した。多孔度30%、PTFE18重量%の水素
吸蔵金属のシートが得られた。
部を、粒径5μmのPTFE 60 %を含む分散液(
比重1.5)15重量部に加えて混練した。混練物をロ
ール圧延して厚み0.6咽のシートとした。これを室温
で乾燥した。多孔度30%、PTFE18重量%の水素
吸蔵金属のシートが得られた。
つぎに、平均粒径5μmのニッケル粉末10gを。
白金濃度4チの塩化白金酸水溶液10gに加えて、塩化
白金酸の橙色が消えるまで充分攪拌した。
白金酸の橙色が消えるまで充分攪拌した。
得られた粉末を流水で洗浄し、再び上記した塩化白金酸
溶液10gに加え、攪拌した。この操作を合計3回行な
った後、酸性がきえるまで流水で充分洗浄し、最後に乾
燥した。白金のニッケル粉末への担持量は0.1重量%
であった。得られた粉末を、水素吸蔵金属のシートを作
成したときと同様の方法で、厚み0.2mの触媒層シー
トとした。多孔度40チ、PTFF3量15重量%であ
った。
溶液10gに加え、攪拌した。この操作を合計3回行な
った後、酸性がきえるまで流水で充分洗浄し、最後に乾
燥した。白金のニッケル粉末への担持量は0.1重量%
であった。得られた粉末を、水素吸蔵金属のシートを作
成したときと同様の方法で、厚み0.2mの触媒層シー
トとした。多孔度40チ、PTFF3量15重量%であ
った。
ついで、厚み0.12m、60メツシユのニッケルネッ
トの両面に、上記したシートそれぞれを重ねて、全体を
圧着した。第1図に例示したような一体化構造の電極が
得られた。厚み0.7t*。
トの両面に、上記したシートそれぞれを重ねて、全体を
圧着した。第1図に例示したような一体化構造の電極が
得られた。厚み0.7t*。
集電体1にリード線を付設して本発明の水素電極とした
。
。
次に、第2図に示した金属酸化物・水素電池を組立てた
。図で% 1はニッケルネット(集電体)、2は触媒層
シート、3は水素吸蔵金属含有のシートであって、全体
で本発明の水素電極(負極)を構成する。4はニッケル
極(活物質N100H) カラ成る正極、5はセパレー
タで厚み0、3 mのボリアミド不織布である。電解液
は8モル/ノのKOH溶液を用いた。6,7はそれぞれ
負極及び正極の端子で、ステンレス製の電池容器8から
電気的に独立している。なお、容器8については、電池
構成要素を組込んだ後、全体を密閉した。9は容器内圧
測定用のパイプ、1()は圧力測定器である。
。図で% 1はニッケルネット(集電体)、2は触媒層
シート、3は水素吸蔵金属含有のシートであって、全体
で本発明の水素電極(負極)を構成する。4はニッケル
極(活物質N100H) カラ成る正極、5はセパレー
タで厚み0、3 mのボリアミド不織布である。電解液
は8モル/ノのKOH溶液を用いた。6,7はそれぞれ
負極及び正極の端子で、ステンレス製の電池容器8から
電気的に独立している。なお、容器8については、電池
構成要素を組込んだ後、全体を密閉した。9は容器内圧
測定用のパイプ、1()は圧力測定器である。
正極4はセパレータ5でU字型につつみ、その外側に水
素吸蔵金属含有シート層側を接触させて負極を配設し、
全体をアクリル製のホルダー11で密着保持した。正極
の容量は300mAH。
素吸蔵金属含有シート層側を接触させて負極を配設し、
全体をアクリル製のホルダー11で密着保持した。正極
の容量は300mAH。
負極のLaNi、は500 AH相当量のH7を吸蔵す
る量である。
る量である。
この電池を150mAで2時間充電した。充電後、30
0mA (3(IA/、2 ) 、 600mA (6
0mA乙が) 。
0mA (3(IA/、2 ) 、 600mA (6
0mA乙が) 。
1200mA (120mA/cm2)でそれぞれ放電
させ、そのときの放電電圧と放電効率(チ)との関係を
調べた。その結果を第3図に示した。図中の曲線で、A
は300mA、Bは600mA、Cは1200mAの場
合を示す。図から明らかなように、放電電圧はあまシ低
下せず、かつ放電効率も90チ以上であシ極めて良好な
結果が得られた。
させ、そのときの放電電圧と放電効率(チ)との関係を
調べた。その結果を第3図に示した。図中の曲線で、A
は300mA、Bは600mA、Cは1200mAの場
合を示す。図から明らかなように、放電電圧はあまシ低
下せず、かつ放電効率も90チ以上であシ極めて良好な
結果が得られた。
また、150mA、 2時間の充電−300mAの放電
という充放電サイクルを施こし、その最初の1サイクル
における放電特性及びそのときの電池内圧変化を測定し
た。その結果を第4図に示した。比較のため、水素電極
として集電体の両面にL aN 1 *層を直接形成し
かつその表面に白金触媒を担持させた従来のものを用い
たことを除いては、実施例と同様の電池を構成しその放
電特性、容器内圧の変化を測定し、その結果を第4図に
併記した。図中、aは本発明にかかる電池の放電特性
a/は従来電池の放電特性、bは本発明にかかる電池の
内圧変化を表わし、b′は従来電池の内圧変化を表わす
。図から明らかなように、本発明にかかる電池にあって
は容器内圧は2.5ky/cm2と一定値を保ち、しか
も優れた放電特性を示している。これに反し、従来電池
にあっては、放電電圧の低下は著しくしかも充電時にお
ける容器内圧の上昇が大きい。
という充放電サイクルを施こし、その最初の1サイクル
における放電特性及びそのときの電池内圧変化を測定し
た。その結果を第4図に示した。比較のため、水素電極
として集電体の両面にL aN 1 *層を直接形成し
かつその表面に白金触媒を担持させた従来のものを用い
たことを除いては、実施例と同様の電池を構成しその放
電特性、容器内圧の変化を測定し、その結果を第4図に
併記した。図中、aは本発明にかかる電池の放電特性
a/は従来電池の放電特性、bは本発明にかかる電池の
内圧変化を表わし、b′は従来電池の内圧変化を表わす
。図から明らかなように、本発明にかかる電池にあって
は容器内圧は2.5ky/cm2と一定値を保ち、しか
も優れた放電特性を示している。これに反し、従来電池
にあっては、放電電圧の低下は著しくしかも充電時にお
ける容器内圧の上昇が大きい。
以上の説明で明らかなように、本発明の水素電極は、充
電時発生する水素を適正に吸蔵し電(11) 箪1 池容器の内圧を低く維持する能力をもち、また電池の放
電電圧を高位に保持する、すなわち、過電圧が低く水素
電極反応を円滑に行なうことができるので金属酸化物・
水素電池の電極として極めて有用である。
電時発生する水素を適正に吸蔵し電(11) 箪1 池容器の内圧を低く維持する能力をもち、また電池の放
電電圧を高位に保持する、すなわち、過電圧が低く水素
電極反応を円滑に行なうことができるので金属酸化物・
水素電池の電極として極めて有用である。
第1図は本発明の水素電極の1例、第2図は本発明水素
電極を組込んで構成した電池、第3図は各種の放電電流
による本発明にかかる電池の放電電圧と放電効率との関
係図、第4図は150mA、2時間の充電時における電
池容器内圧の変化及び300mAでの放電特性を表わす
。 1・・・集電体 2・・・触媒層シート3・・・
水素吸蔵金属含有シート 4・・・正極 5・・・セパレータ6.7・・
・端子 8・・・電池容器9・・・バイブ
10・・・圧力測定器11・・・ホルダー aり ’4J 1 トシ
電極を組込んで構成した電池、第3図は各種の放電電流
による本発明にかかる電池の放電電圧と放電効率との関
係図、第4図は150mA、2時間の充電時における電
池容器内圧の変化及び300mAでの放電特性を表わす
。 1・・・集電体 2・・・触媒層シート3・・・
水素吸蔵金属含有シート 4・・・正極 5・・・セパレータ6.7・・
・端子 8・・・電池容器9・・・バイブ
10・・・圧力測定器11・・・ホルダー aり ’4J 1 トシ
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 触媒が担持されたニッケル粉末を耐アルカリ性でかつ撥
水性の結着剤で混練して圧延成形したシートと、 水素吸蔵金属粉末を耐アルカリ性でかつ撥水性の結着剤
で混練して圧延成形したシートを、それぞれ、 集電体の両側から圧接して一体化した構造であることを
特徴とする水素電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168641A JPS5960862A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 水素電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57168641A JPS5960862A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 水素電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5960862A true JPS5960862A (ja) | 1984-04-06 |
| JPH0351056B2 JPH0351056B2 (ja) | 1991-08-05 |
Family
ID=15871799
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57168641A Granted JPS5960862A (ja) | 1982-09-29 | 1982-09-29 | 水素電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5960862A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61118963A (ja) * | 1984-11-13 | 1986-06-06 | Sharp Corp | 金属酸化物―水素系アルカリ二次電池 |
-
1982
- 1982-09-29 JP JP57168641A patent/JPS5960862A/ja active Granted
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61118963A (ja) * | 1984-11-13 | 1986-06-06 | Sharp Corp | 金属酸化物―水素系アルカリ二次電池 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0351056B2 (ja) | 1991-08-05 |
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