JPH084003B2 - アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極及びその製造方法 - Google Patents
アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極及びその製造方法Info
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- JPH084003B2 JPH084003B2 JP63201621A JP20162188A JPH084003B2 JP H084003 B2 JPH084003 B2 JP H084003B2 JP 63201621 A JP63201621 A JP 63201621A JP 20162188 A JP20162188 A JP 20162188A JP H084003 B2 JPH084003 B2 JP H084003B2
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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
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Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、アルカリ蓄電池の負極として用いられる水
素吸蔵合金電極及びその製造方法に関するものである。
素吸蔵合金電極及びその製造方法に関するものである。
（ロ） 従来の技術 従来から使用されている蓄電池としては、例えばニツ
ケル−カドミウム蓄電池、鉛蓄電池などがあるが、近
年、これらの電池より軽量且つ高容量、高エネルギー密
度となる可能性を有する金属−水素アルカリ蓄電池が注
目されている。
ケル−カドミウム蓄電池、鉛蓄電池などがあるが、近
年、これらの電池より軽量且つ高容量、高エネルギー密
度となる可能性を有する金属−水素アルカリ蓄電池が注
目されている。
この金属−水素アルカリ蓄電池は、通常、正極には金
属酸化物を活物質とした電極を用い、一方、負極には水
素を可逆的に吸蔵、放出することのできる水素吸蔵合金
からなる水素吸蔵合金電極を使用することにより、前記
電池が構成される。
属酸化物を活物質とした電極を用い、一方、負極には水
素を可逆的に吸蔵、放出することのできる水素吸蔵合金
からなる水素吸蔵合金電極を使用することにより、前記
電池が構成される。
このような水素吸蔵合金電極としては、例えば特開昭
61−99277号公報に記載されるようにLaNi5やCaNi5等の
水素を吸蔵する合金粉末を導電材粉末と共に焼結し焼結
多孔体としたものや、水素吸蔵合金粉末と導電剤粉末と
を結着剤によって結合させたもの等が知られている。
61−99277号公報に記載されるようにLaNi5やCaNi5等の
水素を吸蔵する合金粉末を導電材粉末と共に焼結し焼結
多孔体としたものや、水素吸蔵合金粉末と導電剤粉末と
を結着剤によって結合させたもの等が知られている。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 このような水素吸蔵合金電極における電極反応は、水
素吸蔵合金の固相と、電解液の液相が接する２相界面で
進行する。それ故、従来の方法で製造された水素吸蔵合
金電極においては、水素吸蔵合金が電解液と接触しやす
い電極表面のみに電極反応が集中し、電極内部の水素吸
蔵合金の利用率が低くなる。このため、この種電池は、
高率放電時の電池電圧の降下及び電池容量の減少が大き
く、更に高率充電時の水素ガス発生により電池内圧が上
昇するという問題点を有していた。
素吸蔵合金の固相と、電解液の液相が接する２相界面で
進行する。それ故、従来の方法で製造された水素吸蔵合
金電極においては、水素吸蔵合金が電解液と接触しやす
い電極表面のみに電極反応が集中し、電極内部の水素吸
蔵合金の利用率が低くなる。このため、この種電池は、
高率放電時の電池電圧の降下及び電池容量の減少が大き
く、更に高率充電時の水素ガス発生により電池内圧が上
昇するという問題点を有していた。
本発明はかかる点に鑑みてなされたものであって、電
極内部の水素吸蔵合金をも電極反応に関与させ、水素吸
蔵合金電極の利用率の向上を計り、特に高率充放電に優
れた水素吸蔵合金電極を提供しようとするものである。
極内部の水素吸蔵合金をも電極反応に関与させ、水素吸
蔵合金電極の利用率の向上を計り、特に高率充放電に優
れた水素吸蔵合金電極を提供しようとするものである。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金は、水素吸蔵
合金表面にCa、Mg、Al、Be、Zn、Ti、Si、Sn、Cuのうち
から選ばれた少なくとも１つの金属の酸化物を付着した
ことを特徴とするものである。
合金表面にCa、Mg、Al、Be、Zn、Ti、Si、Sn、Cuのうち
から選ばれた少なくとも１つの金属の酸化物を付着した
ことを特徴とするものである。
また本発明のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金の製造方
法は、水素吸蔵合金表面に、Ca、Mg、Al、Be、Zn、Ti、
Si、Sn、Cuのうちから選ばれた少なくとも１つの金属を
付着させた後、酸化雰囲気中で熱処理することにより、
前記金属の酸化物を生成させることを特徴とするもので
あり、又、水素吸蔵合金と、Ca、Mg、Al、Be、Zn、Ti、
Si、Sn、Cuのうちから選ばれた少なくとも１つの金属の
酸化物とを混合し、不活性雰囲気中で焼結処理を行うこ
とにより、前記水素吸蔵合金表面に前記金属の酸化物を
付着させるようにしても良い。
法は、水素吸蔵合金表面に、Ca、Mg、Al、Be、Zn、Ti、
Si、Sn、Cuのうちから選ばれた少なくとも１つの金属を
付着させた後、酸化雰囲気中で熱処理することにより、
前記金属の酸化物を生成させることを特徴とするもので
あり、又、水素吸蔵合金と、Ca、Mg、Al、Be、Zn、Ti、
Si、Sn、Cuのうちから選ばれた少なくとも１つの金属の
酸化物とを混合し、不活性雰囲気中で焼結処理を行うこ
とにより、前記水素吸蔵合金表面に前記金属の酸化物を
付着させるようにしても良い。
（ホ） 作用 Ca、Mg、Al、Be、Zn、Ti、Si、Sn、Cuのうちから選ば
れた少なくとも１つの金属の酸化物は、親水性酸化物で
あり、電解液との親和性に優れているため、かかる親水
性酸化物を水素吸蔵合金表面に付着することで、水素吸
蔵合金がぬれ易くなり、常に電解液を保持するようにな
る。その結果、かかる水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵合
金電極は、電極内部迄電解液が浸入し、電極内部の水素
吸蔵合金表面が、常に電解液と接する状態となってい
る。
れた少なくとも１つの金属の酸化物は、親水性酸化物で
あり、電解液との親和性に優れているため、かかる親水
性酸化物を水素吸蔵合金表面に付着することで、水素吸
蔵合金がぬれ易くなり、常に電解液を保持するようにな
る。その結果、かかる水素吸蔵合金を用いた水素吸蔵合
金電極は、電極内部迄電解液が浸入し、電極内部の水素
吸蔵合金表面が、常に電解液と接する状態となってい
る。
このため電極反応は、電極全体で行なわれ、実質的な
電極反応面積が増大し、水素吸蔵合金の利用率が向上す
る。
電極反応面積が増大し、水素吸蔵合金の利用率が向上す
る。
そしてこの結果、特に高率放電時には、全体の水素吸
蔵合金が利用されるので、電池高圧の降下及び電池容量
の減少が抑制される。更に、高率充電時には充電高率の
低下が小さく、充電時水素吸蔵合金電極からの水素ガス
の発生が抑制され、電池内圧の上昇が極めて小さなる。
蔵合金が利用されるので、電池高圧の降下及び電池容量
の減少が抑制される。更に、高率充電時には充電高率の
低下が小さく、充電時水素吸蔵合金電極からの水素ガス
の発生が抑制され、電池内圧の上昇が極めて小さなる。
（ヘ） 実 施 例 〔本発明〕 水素吸蔵合金としてLaNi5を用い、機械的に150μｍ以
下に粉砕した後、スパツタ法により、第１表に示す金属
を、前記合金表面に厚み10〜５Åで付着させた。その
後、空気中で100〜120℃に加熱し、前記付着金属を酸化
させた。尚、この時の加熱温度は、付着金属が酸化する
温度であって、水素吸蔵合金が酸化しない温度とする必
要がある。第１図は得られた合金の模式図である。
下に粉砕した後、スパツタ法により、第１表に示す金属
を、前記合金表面に厚み10〜５Åで付着させた。その
後、空気中で100〜120℃に加熱し、前記付着金属を酸化
させた。尚、この時の加熱温度は、付着金属が酸化する
温度であって、水素吸蔵合金が酸化しない温度とする必
要がある。第１図は得られた合金の模式図である。
このように、付着金属の酸化物即ち親水性酸化物で修
飾された水素吸蔵合金粉末の重量に対して、１〜５重量
％のポリテトラフルオロエチレン粉末を添加して、混合
機で均一に混合すると共に、ポリテトラフルオロエチレ
ンを繊維化し、次いで水を加えてペースト状とする。こ
のペーストを、ニツケルメツキを施したパンチングメタ
ルからなる集電体に貼り付け、加圧、圧着することによ
り、水素吸蔵合金電極を作製した。
飾された水素吸蔵合金粉末の重量に対して、１〜５重量
％のポリテトラフルオロエチレン粉末を添加して、混合
機で均一に混合すると共に、ポリテトラフルオロエチレ
ンを繊維化し、次いで水を加えてペースト状とする。こ
のペーストを、ニツケルメツキを施したパンチングメタ
ルからなる集電体に貼り付け、加圧、圧着することによ
り、水素吸蔵合金電極を作製した。
このようにして得た水素吸蔵合金電極と、容量1.2Ah
の焼結式ニツケル極とをナイロン不織布を介して捲回し
て渦巻電極体を構成し、電池缶に挿入した。次いで30％
KOH水溶液を前記電極缶に注液し、封口を行い、公称容
量1.2Ahの密閉型アルカリ蓄電池を作製し、本発明電池
Ａ〜Ｈとした。
の焼結式ニツケル極とをナイロン不織布を介して捲回し
て渦巻電極体を構成し、電池缶に挿入した。次いで30％
KOH水溶液を前記電極缶に注液し、封口を行い、公称容
量1.2Ahの密閉型アルカリ蓄電池を作製し、本発明電池
Ａ〜Ｈとした。
〔比較例１〕 前記水素吸蔵合金LaNi5に、スパツタ法によりCa金属
を付着させるが、その後の熱処理を行なわない（Ca金属
を酸化させない）他は、本発明電池と同様にして比較電
池Ｉを作製した。
を付着させるが、その後の熱処理を行なわない（Ca金属
を酸化させない）他は、本発明電池と同様にして比較電
池Ｉを作製した。
〔比較例２〕 LaNi5を機械的に150μｍ以下に粉砕し、この水素吸蔵
合金粉末の重量に対し２重量％の酸化カルシウム粉末を
添加、混合した混合粉末を用いた。それ以外は、前記本
発明電池と同様にして、比較電池Ｊを作成した。
合金粉末の重量に対し２重量％の酸化カルシウム粉末を
添加、混合した混合粉末を用いた。それ以外は、前記本
発明電池と同様にして、比較電池Ｊを作成した。
〔実験１〕 本発明電池Ａ〜Ｈ及び比較電池Ｉを用いて、充電電流
値1Cで1.5時間充電後、放電電流値5Cで電池電圧が1.0V
に達する迄放電を行い、各電池の放電特性を調べた。こ
の結果を、第２図に示す。この結果より、本発明電池Ａ
〜Ｈは、比較電池Ｉに比べ、電池の放電電圧が10〜20mV
高く、電池容量が10〜15％増加している。これは水素吸
蔵合金表面を、親水性酸化物で修飾することにより、電
極内部迄電解液が浸入し、前記合金表面のぬれが向上し
て電極反応面積が増大し、水素吸蔵合金電極の利用率が
向上したことに基づく。
値1Cで1.5時間充電後、放電電流値5Cで電池電圧が1.0V
に達する迄放電を行い、各電池の放電特性を調べた。こ
の結果を、第２図に示す。この結果より、本発明電池Ａ
〜Ｈは、比較電池Ｉに比べ、電池の放電電圧が10〜20mV
高く、電池容量が10〜15％増加している。これは水素吸
蔵合金表面を、親水性酸化物で修飾することにより、電
極内部迄電解液が浸入し、前記合金表面のぬれが向上し
て電極反応面積が増大し、水素吸蔵合金電極の利用率が
向上したことに基づく。
尚、比較電池Ｉにおいて用いた水素吸蔵合金表面にCa
金属を付着させているが、Ag、Al、Be、Zn、Ti、Si、S
n、Cuの１種の金属を付着させた場合であっても、比較
電池Ｉと同様の特性を示した。
金属を付着させているが、Ag、Al、Be、Zn、Ti、Si、S
n、Cuの１種の金属を付着させた場合であっても、比較
電池Ｉと同様の特性を示した。
〔実験２〕 本発明電池Ａと、比較電池Ｉ、Ｊを用いて充電電流値
0.5C、1C、2C、5Cで、電池公称容量の150％充電後、放
電電流値1Cで放電を行った。そして比較電池Ｉの、充電
電流値0.5Cで充電した時の電池容量を100％として、各
々電池の容量を示した。この結果を、第３図に示す。
0.5C、1C、2C、5Cで、電池公称容量の150％充電後、放
電電流値1Cで放電を行った。そして比較電池Ｉの、充電
電流値0.5Cで充電した時の電池容量を100％として、各
々電池の容量を示した。この結果を、第３図に示す。
この結果より、本発明電池Ａは、比較電池Ｉ、Ｊに比
べ、電池容量が増大していることがわかる。この傾向
は、特に高率充電時において顕著であり、本発明電池Ａ
は急速充電に好適するものである。
べ、電池容量が増大していることがわかる。この傾向
は、特に高率充電時において顕著であり、本発明電池Ａ
は急速充電に好適するものである。
一方、比較電池Ｊにおいては、親水性酸化物を水素吸
蔵合金粉末と単に混合しているので、親水性酸化物と水
素吸蔵合金粉末との接触が悪く、十分にその添加効果を
発揮しえない。
蔵合金粉末と単に混合しているので、親水性酸化物と水
素吸蔵合金粉末との接触が悪く、十分にその添加効果を
発揮しえない。
これに対し、本発明電池Ａにおいては、親水性酸化物
が水素吸蔵合金粉末の表面に付着し、一体化しているの
で、前記親水性酸化物が保持した電解液の液相と前記合
金の固相が接する２相界面が広範囲に亘って生じ、電極
反応面積を増大させ、水素吸蔵合金電極の利用率を向上
させると考えられる。
が水素吸蔵合金粉末の表面に付着し、一体化しているの
で、前記親水性酸化物が保持した電解液の液相と前記合
金の固相が接する２相界面が広範囲に亘って生じ、電極
反応面積を増大させ、水素吸蔵合金電極の利用率を向上
させると考えられる。
親水性酸化物を生じる付着金属として本発明電池Ａに
おいてはCaを用いたが、Mg、Al、Be、Zn、Ti、Si、Sn、
Cu等を用いても、実験２において同様の傾向が伺えた。
おいてはCaを用いたが、Mg、Al、Be、Zn、Ti、Si、Sn、
Cu等を用いても、実験２において同様の傾向が伺えた。
本実施例では、水素吸蔵合金への付着金属の付着方法
としてスパツタ法を用いたが、蒸着法等を用いても良
い。
としてスパツタ法を用いたが、蒸着法等を用いても良
い。
又、水素吸蔵合金に親水性酸化物を付着させるには、
添加せる親水性酸化物粉末をできるだけ細かく粉砕する
のが好ましく、焼結温度は、水素吸蔵合金が溶融する迄
の温度とする必要がある。
添加せる親水性酸化物粉末をできるだけ細かく粉砕する
のが好ましく、焼結温度は、水素吸蔵合金が溶融する迄
の温度とする必要がある。
（ト） 発明の効果 本発明によれば、水素吸蔵合金のぬれを良くし、電極
内部まで電解液を浸透させることにより水素吸蔵合金電
極を利用率を向上させ、電池容量の増大を計ることがで
きる。又、かかる水素吸蔵合金電極を用いた電池と急速
充電特性、高率放電特性の向上が計られるので、その工
業的価値は極めて大きい。
内部まで電解液を浸透させることにより水素吸蔵合金電
極を利用率を向上させ、電池容量の増大を計ることがで
きる。又、かかる水素吸蔵合金電極を用いた電池と急速
充電特性、高率放電特性の向上が計られるので、その工
業的価値は極めて大きい。
第１図は本発明水素吸蔵合金電極に用いた合金の模式
図、第２図は電池の放電特性比較図、第３図は充電電流
を変化させた時の電池の放電容量を示す図である。 １……水素吸蔵合金、２……親水性酸化物、 A,B,C,D,E,F,G,H……本発明電池、 I,J……比較電池。
図、第２図は電池の放電特性比較図、第３図は充電電流
を変化させた時の電池の放電容量を示す図である。 １……水素吸蔵合金、２……親水性酸化物、 A,B,C,D,E,F,G,H……本発明電池、 I,J……比較電池。
Claims (3)
- 【請求項１】水素吸蔵合金表面に、Ca、Mg、Al、Be、Z
n、Ti、Si、Sn、Cuのうちから選ばれた少なくとも１つ
の金属の酸化物を付着したことを特徴とするアルカリ蓄
電池用水素吸蔵合金電極。 - 【請求項２】水素吸蔵合金表面に、Ca、Mg、Al、Be、Z
n、Ti、Si、Sn、Cuのうちから選ばれた少なくとも１つ
の金属を付着させた後、酸化雰囲気中で熱処理すること
により、前記金属の酸化物を生成させることを特徴とす
るアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極の製造方法。 - 【請求項３】水素吸蔵合金と、Ca、Mg、Al、Be、Zn、T
i、Si、Sn、Cuのうちから選ばれた少なくとも１つの金
属の酸化物とを混合し、不活性雰囲気中で焼結処理を行
うことにより、前記水素吸蔵合金表面に前記金属の酸化
物を付着させることを特徴とするアルカリ蓄電池用水素
吸蔵合金の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201621A JPH084003B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63201621A JPH084003B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極及びその製造方法 |
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Family
ID=16444099
Family Applications (1)
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| JP63201621A Expired - Lifetime JPH084003B2 (ja) | 1988-08-11 | 1988-08-11 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極及びその製造方法 |
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-
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- 1988-08-11 JP JP63201621A patent/JPH084003B2/ja not_active Expired - Lifetime
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| JPH0251860A (ja) | 1990-02-21 |
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