JPS62126567A - 固体水素電池 - Google Patents
固体水素電池Info
- Publication number
- JPS62126567A JPS62126567A JP60266758A JP26675885A JPS62126567A JP S62126567 A JPS62126567 A JP S62126567A JP 60266758 A JP60266758 A JP 60266758A JP 26675885 A JP26675885 A JP 26675885A JP S62126567 A JPS62126567 A JP S62126567A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- hydrogen
- positive electrode
- solid
- solid electrolyte
- battery
- 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.)
- Pending
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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
-
- 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
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/56—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of lead
-
- 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)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (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】
く技術分野〉
本発明は負極活物質、電解質及び正極物質がいずれも固
体からなる固体水素電池に関し、特にその正極拐料に関
するものである。
体からなる固体水素電池に関し、特にその正極拐料に関
するものである。
〈従来技術〉
近年、半導体技術及びこれらの応用技術の発展に伴い、
電子機器の消費電力は漸次低下される傾向にある。また
、これら電子機器に用いられる電池も消費電力の低下と
ともに、小型、薄型化が望まれ、同時に信頼性の高いこ
とが要求されるようになってきた。このような要求に応
えるものとして、固体電解質電池が一般的に知られてい
る。固体電解質電池は電解質にイオン導電性を有する固
体電解質を用いるため、電池からの液漏れがなく、また
製造工程に於いても高度に自動化された半導体製造技術
を適用することができ、量産化し易いといった特徴を有
する。
電子機器の消費電力は漸次低下される傾向にある。また
、これら電子機器に用いられる電池も消費電力の低下と
ともに、小型、薄型化が望まれ、同時に信頼性の高いこ
とが要求されるようになってきた。このような要求に応
えるものとして、固体電解質電池が一般的に知られてい
る。固体電解質電池は電解質にイオン導電性を有する固
体電解質を用いるため、電池からの液漏れがなく、また
製造工程に於いても高度に自動化された半導体製造技術
を適用することができ、量産化し易いといった特徴を有
する。
すでに、このような固体電解質電池としては、銀、銅、
リチウム系の電池が開発されている。この中で、銀イオ
ンまたは銅イオン導電体を固体電解質として用いた電池
は、これらの固体電解質のイオン電導度が比較的大きく
、そのため大電流での放電も可能であるという特徴を有
する。一方、リチウム系の固体電解質電池は高いエネル
ギー密度と高い出力電圧を有するが、ここで用いる固体
電解質のイオン電導度が余り大きくないので、大電流で
の放電はできない。また、負極に用いているリチウム金
属が非常に活性であるため、耐酸化、耐湿を必要とし、
従って電池の製造工程や封口技術が複雑となる。更に、
上記のいずれの系の固体電池においても二次電池化を考
えた場合、充電時に負極において還元される導電種が樹
枝状に析出するため、サイクル寿命が悪く、深い放電が
できないという大きな問題が残っている。
リチウム系の電池が開発されている。この中で、銀イオ
ンまたは銅イオン導電体を固体電解質として用いた電池
は、これらの固体電解質のイオン電導度が比較的大きく
、そのため大電流での放電も可能であるという特徴を有
する。一方、リチウム系の固体電解質電池は高いエネル
ギー密度と高い出力電圧を有するが、ここで用いる固体
電解質のイオン電導度が余り大きくないので、大電流で
の放電はできない。また、負極に用いているリチウム金
属が非常に活性であるため、耐酸化、耐湿を必要とし、
従って電池の製造工程や封口技術が複雑となる。更に、
上記のいずれの系の固体電池においても二次電池化を考
えた場合、充電時に負極において還元される導電種が樹
枝状に析出するため、サイクル寿命が悪く、深い放電が
できないという大きな問題が残っている。
〈発明の背景〉
本発明者は一負極活物質を金属水素化物として水素を吸
蔵する水素吸蔵用材料、固体電解質を水素イオン導電体
、正極活物質をゲスト物質として水素イオンを受容する
物質で構成することによって電池となることを見い出し
既に提案した。この電池の場合、大きな電流での放電が
可能であり、かつ負極に用いる活物質が水素であるため
、水素の拡散のみが反応に関与する拡散型の電極となる
ので、従来のように金属イオンを導電種に用いた析出型
の電極のように、充放電の繰り返しによって生ずる樹枝
状の析出物はなく、サイクル寿命がよいという利点を有
する。また、樹枝物の出現がないため、正極、負極間の
短絡を生じることがない。
蔵する水素吸蔵用材料、固体電解質を水素イオン導電体
、正極活物質をゲスト物質として水素イオンを受容する
物質で構成することによって電池となることを見い出し
既に提案した。この電池の場合、大きな電流での放電が
可能であり、かつ負極に用いる活物質が水素であるため
、水素の拡散のみが反応に関与する拡散型の電極となる
ので、従来のように金属イオンを導電種に用いた析出型
の電極のように、充放電の繰り返しによって生ずる樹枝
状の析出物はなく、サイクル寿命がよいという利点を有
する。また、樹枝物の出現がないため、正極、負極間の
短絡を生じることがない。
上述した正極には水素イオンをゲスト物質として受容す
る物質であればいずれの材料であっても電池を構成する
ことは可能であるが、用いる材料によって得られる電圧
、放電可能な電流密度、二次電池化した場合のサイクル
特性は異なって（る。
る物質であればいずれの材料であっても電池を構成する
ことは可能であるが、用いる材料によって得られる電圧
、放電可能な電流密度、二次電池化した場合のサイクル
特性は異なって（る。
〈発明の目的〉
本発明は、高い電圧と大きな放電電流とを得ることがで
き、また充放電による繰り返しサイクル特性のよい正極
を有する固体水素電池を提供することを目的とする。
き、また充放電による繰り返しサイクル特性のよい正極
を有する固体水素電池を提供することを目的とする。
く構成及び効果の説明〉
負極に水素吸蔵用材料、正極に水素イオンをゲスト物質
として受容することのできる物質を用い、電解質に水素
イオン導電性固体電解質を用いた水素固体電解質電池の
起電反応は以下のようになると考えられる。
として受容することのできる物質を用い、電解質に水素
イオン導電性固体電解質を用いた水素固体電解質電池の
起電反応は以下のようになると考えられる。
・・・・・・・・・（２）
または、
十ＸＨ２Ｏ・・・・・・・・・（４）
ここで、Ｍｅｔａｌは水素吸蔵用材料であり、ＡＢ。
は水素イオンをゲスト物質として受容することのできる
物質である。上述の反応式で示したように水素のイオン
伝導が水を介しているか否かは充分解明されていないが
、固体電解質としては構造水として水分子を含んでいる
、五酸化アンチモン（Ｓｂ２０．・ｎＨ２Ｏン、二酸化
スズ（Ｓ ｎ ０２ ・ｎ Ｈ２Ｏ）等の水素イオン導
電性酸化物や、パーフルオロカーボン系等のイオン交換
膜に代表される固体高分子電解質等を用いる。用いる負
極材料、正極材料によって得られる電位は異なってくる
。種々の電極材料を検討した結果、正極材料としてＰｂ
Ｏ３を用い、これにアセチレンブラック等のカーボン粉
末を必要に応じて適量加えることによって、高い平衡電
圧を有し、かつ大電流放電が可能で、サイクル特性のよ
い正極の実現を可能にした。
物質である。上述の反応式で示したように水素のイオン
伝導が水を介しているか否かは充分解明されていないが
、固体電解質としては構造水として水分子を含んでいる
、五酸化アンチモン（Ｓｂ２０．・ｎＨ２Ｏン、二酸化
スズ（Ｓ ｎ ０２ ・ｎ Ｈ２Ｏ）等の水素イオン導
電性酸化物や、パーフルオロカーボン系等のイオン交換
膜に代表される固体高分子電解質等を用いる。用いる負
極材料、正極材料によって得られる電位は異なってくる
。種々の電極材料を検討した結果、正極材料としてＰｂ
Ｏ３を用い、これにアセチレンブラック等のカーボン粉
末を必要に応じて適量加えることによって、高い平衡電
圧を有し、かつ大電流放電が可能で、サイクル特性のよ
い正極の実現を可能にした。
〈実施例１〉
市販のチタン（Ｔｉ）（純度９９．５％）トニッケル（
Ｎｉ）（純度９９．９５％）とミッシニメタル（Ｍｍ）
を原子比で７ ｉ Ｎ ｆ Ｍｍｏ、０１になるように
秤量・混合する。これをアーク溶解炉で溶解する。この
合金をステンレス反応容器に入れ、高圧水素ガスを導入
し加温して水素化させる。水素化した合金を取り出して
アルゴンガス雰囲気中で粒径４４師以下に粉砕する。こ
の粉末０．２ｆにアセチレンブラック０．０１ｆを混合
し、更に後述する固体電解質である五酸化アンチモン０
．１１を加えて混合し、錠剤成型器でペレツトに成型す
る。これを負極とする。次に市販の五酸化アンチモン（
ＳｂＣ１，）を純水中へ滴下し、生成した沈殿物を分離
・洗浄・乾燥し、五酸化アンチモンを得る。この五酸化
アンチモン０．１２を用い錠剤成型器でペレットに成型
する。これを固体電解質とする。次に、市販の過酸化鉛
（Ｐｂ０３）（純度９７％）０．２２を用い、これにア
セチレンブラック０．０２Ｆと上述した五酸化アンチモ
ン０．０５Ｆを混合し、錠剤成型器でペレットに成型す
る。これを正極とする。これらを用いて第１図に示すよ
うな構造の電池を構成する。即ち、正極ｌと負極２の間
に固体電解質３を挿入し、更に集電板４を正負両電極面
に配設してリード線５を接続し、押え板６とビス７でこ
れらを一体的に挟設することにより固体電解質電池が作
製される。この２５℃での初期開放電位は１４３０ｍＶ
であった。その後電極面積当たり１００μＡ／ｉの電流
密度で放電させた。その結果を第２図に示す。横軸は時
間、縦軸はボルトである。また、電極面積当たり！００
μＡ／ｉの電流密度で、２５℃において１時間毎の充放
電テストを行った。
Ｎｉ）（純度９９．９５％）とミッシニメタル（Ｍｍ）
を原子比で７ ｉ Ｎ ｆ Ｍｍｏ、０１になるように
秤量・混合する。これをアーク溶解炉で溶解する。この
合金をステンレス反応容器に入れ、高圧水素ガスを導入
し加温して水素化させる。水素化した合金を取り出して
アルゴンガス雰囲気中で粒径４４師以下に粉砕する。こ
の粉末０．２ｆにアセチレンブラック０．０１ｆを混合
し、更に後述する固体電解質である五酸化アンチモン０
．１１を加えて混合し、錠剤成型器でペレツトに成型す
る。これを負極とする。次に市販の五酸化アンチモン（
ＳｂＣ１，）を純水中へ滴下し、生成した沈殿物を分離
・洗浄・乾燥し、五酸化アンチモンを得る。この五酸化
アンチモン０．１２を用い錠剤成型器でペレットに成型
する。これを固体電解質とする。次に、市販の過酸化鉛
（Ｐｂ０３）（純度９７％）０．２２を用い、これにア
セチレンブラック０．０２Ｆと上述した五酸化アンチモ
ン０．０５Ｆを混合し、錠剤成型器でペレットに成型す
る。これを正極とする。これらを用いて第１図に示すよ
うな構造の電池を構成する。即ち、正極ｌと負極２の間
に固体電解質３を挿入し、更に集電板４を正負両電極面
に配設してリード線５を接続し、押え板６とビス７でこ
れらを一体的に挟設することにより固体電解質電池が作
製される。この２５℃での初期開放電位は１４３０ｍＶ
であった。その後電極面積当たり１００μＡ／ｉの電流
密度で放電させた。その結果を第２図に示す。横軸は時
間、縦軸はボルトである。また、電極面積当たり！００
μＡ／ｉの電流密度で、２５℃において１時間毎の充放
電テストを行った。
その結果を第３図に示す。同様に横軸は時間、縦軸はボ
ルトである。１００回の充放電テストを行った結果、は
とんど劣化は認められなかった。
ルトである。１００回の充放電テストを行った結果、は
とんど劣化は認められなかった。
〈実施例２〉
実施例１と同様な方法で負極及び正極を作製する。次に
、パーフルオロカーボン系のイオン交換膜を負極及び正
極の直径に合う大きさに切断し、２規定の塩酸に浸した
後水洗し乾燥した。これを固体電解質とする。これらを
用いて実施例１と同様な方法で正極及び負極を作製し固
体電解質電池を作製した。この場合は２５℃での初期開
放電位は１３４０ｍＶであった。その後、電極面積当た
り５０μＡ／ｄの電流密度で２５℃に於いて１時間毎の
充放電テストを行った。その結果を第４図に示す。横軸
は時間、縦軸はボルトである。１００回の充放電テスト
を行った結果、はとんど劣化は認められなかった。
、パーフルオロカーボン系のイオン交換膜を負極及び正
極の直径に合う大きさに切断し、２規定の塩酸に浸した
後水洗し乾燥した。これを固体電解質とする。これらを
用いて実施例１と同様な方法で正極及び負極を作製し固
体電解質電池を作製した。この場合は２５℃での初期開
放電位は１３４０ｍＶであった。その後、電極面積当た
り５０μＡ／ｄの電流密度で２５℃に於いて１時間毎の
充放電テストを行った。その結果を第４図に示す。横軸
は時間、縦軸はボルトである。１００回の充放電テスト
を行った結果、はとんど劣化は認められなかった。
以上のように、水素固体電解質電池において、正極に過
酸化鉛を用い、これにカーボン粉末を混合することによ
って一次電池としてもまた二次電
酸化鉛を用い、これにカーボン粉末を混合することによ
って一次電池としてもまた二次電
第１図は本発明の詳細な説明に供する固体電解質電池の
概略構成図である。第２図は本発明の実施例１に係る固
体水素電池の放電特性図である。 第３図及び第４図は本発明の各実施例に係る固体水素電
池の充放電特性図である。 Ｉ・・・負極、２・・・正極、３・・・固体電解質、４
・・・集電板、５・・・リード線、６・・・押え板、７
・・・ビス。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）＠／図 νｐ 第２図 ｔ／ｈ 第３図 Ｏｌ ２ １／ｈ 第４図
概略構成図である。第２図は本発明の実施例１に係る固
体水素電池の放電特性図である。 第３図及び第４図は本発明の各実施例に係る固体水素電
池の充放電特性図である。 Ｉ・・・負極、２・・・正極、３・・・固体電解質、４
・・・集電板、５・・・リード線、６・・・押え板、７
・・・ビス。 代理人 弁理士 福 士 愛 彦（他２名）＠／図 νｐ 第２図 ｔ／ｈ 第３図 Ｏｌ ２ １／ｈ 第４図
Claims (1)
- １、負極物質が水素を金属水素化物として吸蔵する水素
吸蔵用材料、固体電解質が水素イオン導電体、正極物質
が水素イオンをゲスト物質として受容する物質でそれぞ
れ構成した固体水素電池において前記正極が、過酸化鉛
を主とする材料より成ることを特徴とする固体水素電池
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60266758A JPS62126567A (ja) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | 固体水素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60266758A JPS62126567A (ja) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | 固体水素電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62126567A true JPS62126567A (ja) | 1987-06-08 |
Family
ID=17435298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60266758A Pending JPS62126567A (ja) | 1985-11-25 | 1985-11-25 | 固体水素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS62126567A (ja) |
-
1985
- 1985-11-25 JP JP60266758A patent/JPS62126567A/ja active Pending
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