JPS6070665A - 水素吸蔵電極 - Google Patents
水素吸蔵電極Info
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- JPS6070665A JPS6070665A JP58178501A JP17850183A JPS6070665A JP S6070665 A JPS6070665 A JP S6070665A JP 58178501 A JP58178501 A JP 58178501A JP 17850183 A JP17850183 A JP 17850183A JP S6070665 A JPS6070665 A JP S6070665A
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- Japan
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- alloy
- electrode
- nickel
- hydrogen storage
- hydrogen
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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
-
- 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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- H01M4/00—Electrodes
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- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
- H01M4/808—Foamed, spongy materials
-
- 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)
- 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】
産業上の利用分野
本発明は負極材料として水素を可逆的に吸蔵。
放出する合金を用いた水素吸蔵電極に関するもので、無
公害で高エネルギー密度のアルカリ蓄電池が期待できる
。
公害で高エネルギー密度のアルカリ蓄電池が期待できる
。
従来例の構成とその問題点
アルカリ性電解液中で電気化学的に水素を吸蔵。
放出する合金をアルカリ蓄電池の負極材料として利用す
る方法が提案されてきた。ニッケルーカドミウム蓄電池
、ニッケルー鉄蓄電池などに用いられているニッケル正
極と組みあわせ、ニッケル水素アルカリ蓄電池が考えら
れる。この電池はカド。
る方法が提案されてきた。ニッケルーカドミウム蓄電池
、ニッケルー鉄蓄電池などに用いられているニッケル正
極と組みあわせ、ニッケル水素アルカリ蓄電池が考えら
れる。この電池はカド。
ミウムを使用しないため製造、使用後の廃棄においても
無公害である。また、充放電により電解液の濃度変化が
少なく長寿命が期待できる。
無公害である。また、充放電により電解液の濃度変化が
少なく長寿命が期待できる。
水素吸蔵電極の負極材料としてはチタン−ニッケル系合
金、ランタン−ニッケル系合金などが一般に１吏用され
ている。その製法としては合金粉末と結着剤を混合し、
加圧成形する非焼結弐電愼と真空あるいは不活性雰囲気
で昇温して得られる焼結弐電極がある。いずれの方法を
採用しても、水素吸蔵電極は充放電により水素が吸蔵、
放出を繰りかえし、極板の体積変化を伴う。この結果、
極板に亀裂が生じたり、合金粉末が脱落金起こし、放電
容敏、サイクル寿命の低下の原因となる。
金、ランタン−ニッケル系合金などが一般に１吏用され
ている。その製法としては合金粉末と結着剤を混合し、
加圧成形する非焼結弐電愼と真空あるいは不活性雰囲気
で昇温して得られる焼結弐電極がある。いずれの方法を
採用しても、水素吸蔵電極は充放電により水素が吸蔵、
放出を繰りかえし、極板の体積変化を伴う。この結果、
極板に亀裂が生じたり、合金粉末が脱落金起こし、放電
容敏、サイクル寿命の低下の原因となる。
この解決法の−っとして、微細化した合金粉末を′使用
する方法が提案されてきた（特公昭５３−１０３９１０
号公＃）。この方法によると密閉容器に合金を充填し、
加圧、加熱により合金を水素化、脱水素化を繰り返し微
ｊ前化している。したがって、粉砕工程が複雑である。
する方法が提案されてきた（特公昭５３−１０３９１０
号公＃）。この方法によると密閉容器に合金を充填し、
加圧、加熱により合金を水素化、脱水素化を繰り返し微
ｊ前化している。したがって、粉砕工程が複雑である。
また、一度水素化すると完全に脱水素化することは困難
であり、このような状態で密閉容器から収り出した場合
、微細化された合金粉末は活性で空気中で発火する危険
もあり、取り扱いに十分注意する必要がある。
であり、このような状態で密閉容器から収り出した場合
、微細化された合金粉末は活性で空気中で発火する危険
もあり、取り扱いに十分注意する必要がある。
発明の目的
放電容量の大きく、長寿命である水素吸蔵電極を提供し
、高エネルギー密度の電池を可能にするものである。
、高エネルギー密度の電池を可能にするものである。
発明の構成
本発明は、たとえばアーク溶解炉、あるいは高周波溶解
炉で均質な水素吸蔵合金を得て、粗粉砕後、圧縮空気を
送り超音速で粉末を衝突板に噴射させることより得られ
る２６μｍ以下の粒子径を持った合金粉末を用いた水素
吸蔵電極である。
炉で均質な水素吸蔵合金を得て、粗粉砕後、圧縮空気を
送り超音速で粉末を衝突板に噴射させることより得られ
る２６μｍ以下の粒子径を持った合金粉末を用いた水素
吸蔵電極である。
実施例の説明
市販の棒状チタン（純度９９．５％）と市販のニッケル
（純度９９５係以上）を重量比で６２対３８の割合にそ
れぞれ秤量して合金組成として、原子比でチタン対ニッ
ケルが２対１になるようにする。
（純度９９５係以上）を重量比で６２対３８の割合にそ
れぞれ秤量して合金組成として、原子比でチタン対ニッ
ケルが２対１になるようにする。
この試料をアルゴン雰囲気中のアーク溶解炉で均質な合
金に合成する。その後、１ｏメツシユ以下に粗粉砕し、
市販の超音速ジェットミルにより圧縮空気を送シ微粉化
した。この装置にょシ得られた合金粉末は第１図に示す
ような粒度分布になっていた。また、比較のために機械
的粉砕機の一種である振動式粉砕機で粉砕した合金粉末
の粒度分布の一例も示す。
金に合成する。その後、１ｏメツシユ以下に粗粉砕し、
市販の超音速ジェットミルにより圧縮空気を送シ微粉化
した。この装置にょシ得られた合金粉末は第１図に示す
ような粒度分布になっていた。また、比較のために機械
的粉砕機の一種である振動式粉砕機で粉砕した合金粉末
の粒度分布の一例も示す。
これらの粉末を用いて、表に示すような粒子径の合金粉
末ａ−ｅの６段階に篩分した。
末ａ−ｅの６段階に篩分した。
表
一方、あらかじめニッケルリード板を溶接した発泡状ニ
ッケル多孔体（大きさ５０Ｘ６０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ
、空孔率９５チ）に上記５種類の粉末を各々約６ｙをエ
チルアルコールで泥状として、充填した。乾燥、加圧後
、９６０℃で１時間、真空焼結を行なって、水素吸蔵電
極上した。
ッケル多孔体（大きさ５０Ｘ６０ｍｍ、厚さ１．０ｍｍ
、空孔率９５チ）に上記５種類の粉末を各々約６ｙをエ
チルアルコールで泥状として、充填した。乾燥、加圧後
、９６０℃で１時間、真空焼結を行なって、水素吸蔵電
極上した。
これらの水素吸蔵電極と公知のニッケル正極とを組みあ
わせ、ニッケルー水素蓄電池を構成し、合金粉末ａ −
ｅを使用した電極から得られた電池をＡ〜Ｅとした。な
お、これらの電池は水素吸蔵電極で容量低下が起こるよ
うに、ニッケル正極はｓＡｈの実容量を持った電極で、
屯解液は比重１、＾性カリ水溶液を使用した。
わせ、ニッケルー水素蓄電池を構成し、合金粉末ａ −
ｅを使用した電極から得られた電池をＡ〜Ｅとした。な
お、これらの電池は水素吸蔵電極で容量低下が起こるよ
うに、ニッケル正極はｓＡｈの実容量を持った電極で、
屯解液は比重１、＾性カリ水溶液を使用した。
つぎに、これらの電池を充電電流４ｏ ｏ ｍＡで１０
時間、放電電流も４００７７ＺＡで電池電圧が０．９■
まで放電を続けた。この条件で充放電を繰りかえした時
の充放電サイクル数と使用した合金の１ｙ当りの放電容
量の変化を第２図に示す。この結果から明らかなように
、利かい粒子を用いた電池Ａの放電容量が大きく、さら
に充放電による容量低下が少ない。
時間、放電電流も４００７７ＺＡで電池電圧が０．９■
まで放電を続けた。この条件で充放電を繰りかえした時
の充放電サイクル数と使用した合金の１ｙ当りの放電容
量の変化を第２図に示す。この結果から明らかなように
、利かい粒子を用いた電池Ａの放電容量が大きく、さら
に充放電による容量低下が少ない。
細かい合金粉末を用いて得られた電池への放電容量が大
きくなった理由は比表面積が大きくなり、水素の吸蔵量
、放出量が増大したと考えられる。
きくなった理由は比表面積が大きくなり、水素の吸蔵量
、放出量が増大したと考えられる。
さらに、空気中で微細化したことにより、合金表面の一
部が酸化されたものと考えられる。この酸化を受けた合
金表面が初充電により、電気化学的に還元され、比表面
積が大きく活性度の高い合金に変化したものと考えられ
る。また、測かい合金粉末を用いた電極の容量低下が少
なかった理由も微細化によるものと推察できる。
部が酸化されたものと考えられる。この酸化を受けた合
金表面が初充電により、電気化学的に還元され、比表面
積が大きく活性度の高い合金に変化したものと考えられ
る。また、測かい合金粉末を用いた電極の容量低下が少
なかった理由も微細化によるものと推察できる。
通常、この種の電極を充放電すると合金粉末は微細化す
る。これが原因で起こる極板に亀裂の発生、さらには合
金粉末の脱落現象などを軽減できるのは、最初から微細
化したものを使用することで、充放電による微細化の度
合を軽減できることによるものと考えられる。さらに、
微細化したことにより、同一焼結条件下では焼結の度合
が進み強固な焼結体が得られたことが容量低下に効果的
であった一つの要因と考えられる。
る。これが原因で起こる極板に亀裂の発生、さらには合
金粉末の脱落現象などを軽減できるのは、最初から微細
化したものを使用することで、充放電による微細化の度
合を軽減できることによるものと考えられる。さらに、
微細化したことにより、同一焼結条件下では焼結の度合
が進み強固な焼結体が得られたことが容量低下に効果的
であった一つの要因と考えられる。
市販のランタン金属とニッケル金属を重量比で３２．１
対６７．９の割合でそれぞれ秤量した。以下Ｔ ｉ２
Ｎ ｉの場合と同様な方法により原子比でランタン対ニ
ッケルが１対５０割合の合金を得、粉砕して表に示した
粒度範囲に篩分した。電極の製造法もＴｉ２Ｎｉの説明
と同様にして、合金粉末ｆ〜ｊを用い水素吸蔵電極を得
、ニッケルー水素蓄電池Ｆ、Ｊを作製し、充放電を行な
った。その結果を第３図に示す。
対６７．９の割合でそれぞれ秤量した。以下Ｔ ｉ２
Ｎ ｉの場合と同様な方法により原子比でランタン対ニ
ッケルが１対５０割合の合金を得、粉砕して表に示した
粒度範囲に篩分した。電極の製造法もＴｉ２Ｎｉの説明
と同様にして、合金粉末ｆ〜ｊを用い水素吸蔵電極を得
、ニッケルー水素蓄電池Ｆ、Ｊを作製し、充放電を行な
った。その結果を第３図に示す。
さらに、市販のカルシウム金属とニッケル金属を重量比
で１２対８８の割合で秤量し、アルコン雰囲気中で高周
波溶解炉により溶解させカルシウムとニッケルの原子比
で１：５の合金を得た。この合金を用いて、Ｔｉ２Ｎｉ
の説明で示した方法により、６段階に篩分しに〜０の合
金粉末を寿だ。
で１２対８８の割合で秤量し、アルコン雰囲気中で高周
波溶解炉により溶解させカルシウムとニッケルの原子比
で１：５の合金を得た。この合金を用いて、Ｔｉ２Ｎｉ
の説明で示した方法により、６段階に篩分しに〜０の合
金粉末を寿だ。
これらを用い水素吸蔵電極とし、ニッケルー水素蓄電池
に一０’ｉ作成した。これらの覗池も同様な条件で充放
電した結果を第４図に示す。
に一０’ｉ作成した。これらの覗池も同様な条件で充放
電した結果を第４図に示す。
これらの結果より、ＬａＮｉ５．ＣａＮｉ５の合金を使
用した水素吸蔵電極は、実施列の説明（１）に示したＴ
１２ Ｎ １合金を使用した電極と同様に微細化した
ものほど放電容量が大きく、ザイクル特性のすぐれた電
極が得られた。これは実施例の説明（１）で記載した内
容と同じ理由で特性が向」ニジたものと推察できる。
用した水素吸蔵電極は、実施列の説明（１）に示したＴ
１２ Ｎ １合金を使用した電極と同様に微細化した
ものほど放電容量が大きく、ザイクル特性のすぐれた電
極が得られた。これは実施例の説明（１）で記載した内
容と同じ理由で特性が向」ニジたものと推察できる。
なお、実施例の説明においては、圧縮空気を送り、合金
を微細化する方法を示したが、窒素、炭酸ガスなどの不
活性ガスを使用することもできる。
を微細化する方法を示したが、窒素、炭酸ガスなどの不
活性ガスを使用することもできる。
この方法によれば、さらに高速で粒子を噴射しても、空
気中のように微細化による発火の危険性もない。したが
って、さらに微細化が可能になり、水素吸蔵電極として
の特性も向上した。
気中のように微細化による発火の危険性もない。したが
って、さらに微細化が可能になり、水素吸蔵電極として
の特性も向上した。
発すノｌの効果
以上の結果より、本発明はアルカリ電Ｎ液中で充放電に
より水素を吸蔵、放出する水素吸蔵電極において、合金
を簡単な空気中で微細化することにより得られた粉末を
電極材料として使用し、優れた電極特性を有する水素吸
蔵電極陰＃会≠を提９（するもので、工業的価値は太き
い。
より水素を吸蔵、放出する水素吸蔵電極において、合金
を簡単な空気中で微細化することにより得られた粉末を
電極材料として使用し、優れた電極特性を有する水素吸
蔵電極陰＃会≠を提９（するもので、工業的価値は太き
い。
第１図は合金粉末の粒形分布図、第２図から第４図は異
なる材料の水素吸蔵電極を用いたアルカリ蓄電池の充放
電曲線である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名Ｗ、
１ 図ＴｉｚＮ；）ｎ８’ｌ布 主立子筏０１１”） 第２図 Ｔｉ２ Ｎｉの充放電特性。 充倣党すイクル軟 第３図 ＬａＮｔ’ｓの充放覚特性 克放覚サイクル数
なる材料の水素吸蔵電極を用いたアルカリ蓄電池の充放
電曲線である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名Ｗ、
１ 図ＴｉｚＮ；）ｎ８’ｌ布 主立子筏０１１”） 第２図 Ｔｉ２ Ｎｉの充放電特性。 充倣党すイクル軟 第３図 ＬａＮｔ’ｓの充放覚特性 克放覚サイクル数
Claims (3)
- （１）粒子径２５μｍ以下の電気化学的に水素を吸蔵、
放出する合金粉末を使用する水素吸蔵電極。 - （２）合金がチタンとニッケルで構成され、その組成は
原子比でチタン対ニッケルの比率が２対１で示される特
許請求の範囲第１項記載の水素吸蔵′電極。 - （３）合金がランタンまたはカルシウムとニッケルで構
成され、その組成は原子比でランタン対ニッケルおよび
カルシウム対ニッケルの比率が１対５で示される合金で
ある特許請求の範囲第１項記載の水素吸蔵電極０
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58178501A JPS6070665A (ja) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | 水素吸蔵電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58178501A JPS6070665A (ja) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | 水素吸蔵電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6070665A true JPS6070665A (ja) | 1985-04-22 |
Family
ID=16049562
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58178501A Pending JPS6070665A (ja) | 1983-09-27 | 1983-09-27 | 水素吸蔵電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6070665A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02220356A (ja) * | 1989-02-21 | 1990-09-03 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法 |
| US6258482B1 (en) | 1998-05-19 | 2001-07-10 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy electrode and method for fabrication thereof |
| US6395424B1 (en) | 1999-03-15 | 2002-05-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hydrogen absorbing alloy for alkali storage battery, hydrogen absorbing alloy electrode for alkali storage battery, and alkali storage battery |
| WO2005038967A1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-04-28 | Revolt Technology As | Electrode, method of its production, metal-air fuel cell and metal hydride cell |
-
1983
- 1983-09-27 JP JP58178501A patent/JPS6070665A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH02220356A (ja) * | 1989-02-21 | 1990-09-03 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法 |
| US6258482B1 (en) | 1998-05-19 | 2001-07-10 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy electrode and method for fabrication thereof |
| US6395424B1 (en) | 1999-03-15 | 2002-05-28 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Hydrogen absorbing alloy for alkali storage battery, hydrogen absorbing alloy electrode for alkali storage battery, and alkali storage battery |
| WO2005038967A1 (en) * | 2003-10-21 | 2005-04-28 | Revolt Technology As | Electrode, method of its production, metal-air fuel cell and metal hydride cell |
| EA011752B1 (ru) * | 2003-10-21 | 2009-06-30 | Револт Текнолоджи Лтд. | Электрод, способ его изготовления, металловоздушный топливный элемент и металлогидридный элемент |
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