JPH0648623B2 - 水素吸蔵電極 - Google Patents
水素吸蔵電極Info
- Publication number
- JPH0648623B2 JPH0648623B2 JP60230333A JP23033385A JPH0648623B2 JP H0648623 B2 JPH0648623 B2 JP H0648623B2 JP 60230333 A JP60230333 A JP 60230333A JP 23033385 A JP23033385 A JP 23033385A JP H0648623 B2 JPH0648623 B2 JP H0648623B2
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- JP
- Japan
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- hydrogen storage
- alloy
- titanium
- batteries
- manganese
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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
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は蓄電池の負極として用いられる水素吸蔵電極に
関し、特に高容量を長期にわたつて維持するよう改良さ
れた水素吸蔵電極に関する。
関し、特に高容量を長期にわたつて維持するよう改良さ
れた水素吸蔵電極に関する。
（ロ）従来の技術 従来からよく用いられる蓄電池としては鉛電池及びニツ
ケル−カドミウム電池があるが、近年これら電池より軽
量で且つ高容量となる可能性があるということで、特に
低圧に於いて負極活物質である水素を可逆的に吸蔵及び
放出することのできる水素吸蔵合金を備えた電極を負極
に用い、水酸化ニツケルなどの金属酸化物からなる正極
活物質を備えた電極を正極に用いた金属−水素アルカリ
蓄電池が注目されている。
ケル−カドミウム電池があるが、近年これら電池より軽
量で且つ高容量となる可能性があるということで、特に
低圧に於いて負極活物質である水素を可逆的に吸蔵及び
放出することのできる水素吸蔵合金を備えた電極を負極
に用い、水酸化ニツケルなどの金属酸化物からなる正極
活物質を備えた電極を正極に用いた金属−水素アルカリ
蓄電池が注目されている。
一般にこの種蓄電池に用いられる水素吸蔵合金を備えた
水素吸蔵電極は特公昭５８−４６８２７号公報に於いて
提案されているように水素を吸蔵する合金粉末と水素を
吸蔵しない合金粉末との混合物を焼結して焼結多孔体を
作製し、これを水素吸蔵電極とする方法、あるいは特開
昭５３−１０３５４１号公報に於いて提案されているよ
うに水素を吸蔵する合金粉末とアセチレンブラツク及び
電極支持体とを耐電解液性の粒子状結着剤により相互に
結合させて水素吸蔵電極とする方法によつて作製されて
おり、これら電極に用いる水素吸蔵合金の１つにチタン
−マンガン二元系合金がある。しかしながら、このチタ
ン−マンガン二元系合金を備えた水素吸蔵電極は、水素
吸蔵量が少ないため充分な容量を得ることができず、ま
たサイクル寿命が短く満足できるものではなかつた。
水素吸蔵電極は特公昭５８−４６８２７号公報に於いて
提案されているように水素を吸蔵する合金粉末と水素を
吸蔵しない合金粉末との混合物を焼結して焼結多孔体を
作製し、これを水素吸蔵電極とする方法、あるいは特開
昭５３−１０３５４１号公報に於いて提案されているよ
うに水素を吸蔵する合金粉末とアセチレンブラツク及び
電極支持体とを耐電解液性の粒子状結着剤により相互に
結合させて水素吸蔵電極とする方法によつて作製されて
おり、これら電極に用いる水素吸蔵合金の１つにチタン
−マンガン二元系合金がある。しかしながら、このチタ
ン−マンガン二元系合金を備えた水素吸蔵電極は、水素
吸蔵量が少ないため充分な容量を得ることができず、ま
たサイクル寿命が短く満足できるものではなかつた。
（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明の水素吸蔵電極は、チタン−マンガン合金をベー
スとして他の元素を含有させてなる合金を負極に用いる
ことにより、負極の水素吸蔵量の増加やサイクル寿命の
向上をはかろうとするものである。
スとして他の元素を含有させてなる合金を負極に用いる
ことにより、負極の水素吸蔵量の増加やサイクル寿命の
向上をはかろうとするものである。
（ニ）問題点を解決するための手段 本発明の水素吸蔵電極は、ＴｉＭｎｘで表わされｘが1.
5≦ｘ≦２であるチタン−マンガン合金のチタンまたは
マンガンを、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ
から選ばれる少なくとも一種の元素で、ＴｉＭｎｘ１分
子あたり0.4原子以下置換してなる合金を備えたもので
ある。
5≦ｘ≦２であるチタン−マンガン合金のチタンまたは
マンガンを、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ
から選ばれる少なくとも一種の元素で、ＴｉＭｎｘ１分
子あたり0.4原子以下置換してなる合金を備えたもので
ある。
（ホ）作 用 ベースとなるチタン−マンガン合金がＴｉＭｎｘで表わ
されｘが1.5≦ｘ≦２であるものとし、且つこの合金の
チタンまたはマンガンをＡｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、
Ｈｆ、Ｔａから選ばれる少なくとも一種の合金で、Ｔｉ
Ｍｎｘ１分子あたり0.4原子以下置換してある合金を負
極の水素吸蔵材として用いると、負極である水素吸蔵電
極の寿命が伸び容量で増大する。
されｘが1.5≦ｘ≦２であるものとし、且つこの合金の
チタンまたはマンガンをＡｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、
Ｈｆ、Ｔａから選ばれる少なくとも一種の合金で、Ｔｉ
Ｍｎｘ１分子あたり0.4原子以下置換してある合金を負
極の水素吸蔵材として用いると、負極である水素吸蔵電
極の寿命が伸び容量で増大する。
（ヘ）実施例 市販のチタン、マンガン及びアルミニウムを組成比で、
Ｔｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝１：1.8：0.2になるよう混合し、ア
ーク溶解炉に入れて加熱、溶解して合金化してＴｉＭｎ
1.8Ａｌ0.2粉末を得ると共に、前記混合、合金化及び粉
砕という操作を行なつて組成が種々異なる各種水素吸蔵
合金粉末を得た。
Ｔｉ：Ｍｎ：Ａｌ＝１：1.8：0.2になるよう混合し、ア
ーク溶解炉に入れて加熱、溶解して合金化してＴｉＭｎ
1.8Ａｌ0.2粉末を得ると共に、前記混合、合金化及び粉
砕という操作を行なつて組成が種々異なる各種水素吸蔵
合金粉末を得た。
こうして得られた各種水素吸蔵合金粉末８０重量％、導
電材としてのアセチレンブラック１０重量％及び結着剤
としてのフッ素樹脂粉末１０重量％を混合機で均一に混
合すると共にフッ素樹脂を繊維化し、得られた混練物を
ニツケル金網で包み込み３ｔｏｎ／cm2で加圧成型する
ことにより、外面がニツケル金網で覆われた水素吸蔵電
極を作製した。尚、これら水素吸蔵電極に用いた合金粉
末は夫々約1.5ｇである。
電材としてのアセチレンブラック１０重量％及び結着剤
としてのフッ素樹脂粉末１０重量％を混合機で均一に混
合すると共にフッ素樹脂を繊維化し、得られた混練物を
ニツケル金網で包み込み３ｔｏｎ／cm2で加圧成型する
ことにより、外面がニツケル金網で覆われた水素吸蔵電
極を作製した。尚、これら水素吸蔵電極に用いた合金粉
末は夫々約1.5ｇである。
次いで、上記水素吸蔵電極を夫々理論容量が６００ｍＡ
Ｈの焼結式ニツケル正極と組み合わせ電解液に水酸化カ
リウム水溶液を用いて密閉型ニツケル−水素アルカリ蓄
電池を種々作製し、負極に用いた水素吸蔵合金の種類に
より第１表に示す如く電池Ａ乃至Ｉとする。また比較と
して組成の異なるチタン−マンガン二元系合金を負極の
水素吸蔵材として用いた電池を作製し、用いた水素吸蔵
材の種類により第１表に示す如く電池Ｊ乃至Ｍとする。
これら電池を0.1Ｃ電流で１６時間充電した後、0.2Ｃ電
流で放電して電池電圧が1.0Ｖになつた時点で放電停止
するサイクル条件で充放電を繰り返し行ない電池特性を
測定し、電池(A)乃至(M)の放電容量を第１表に示すと共
に電池(A)乃至(K)のサイクル特性を各電池の初期容量を
夫々１００として第１図に示す。
Ｈの焼結式ニツケル正極と組み合わせ電解液に水酸化カ
リウム水溶液を用いて密閉型ニツケル−水素アルカリ蓄
電池を種々作製し、負極に用いた水素吸蔵合金の種類に
より第１表に示す如く電池Ａ乃至Ｉとする。また比較と
して組成の異なるチタン−マンガン二元系合金を負極の
水素吸蔵材として用いた電池を作製し、用いた水素吸蔵
材の種類により第１表に示す如く電池Ｊ乃至Ｍとする。
これら電池を0.1Ｃ電流で１６時間充電した後、0.2Ｃ電
流で放電して電池電圧が1.0Ｖになつた時点で放電停止
するサイクル条件で充放電を繰り返し行ない電池特性を
測定し、電池(A)乃至(M)の放電容量を第１表に示すと共
に電池(A)乃至(K)のサイクル特性を各電池の初期容量を
夫々１００として第１図に示す。
第１表から明らかなように、チタン−マンガン二元系合
金を負極の水素吸蔵材として用いた電池(J)乃至(M)のう
ち、電池(J)及び(K)の放電容量が他の電池(L)及び(M)よ
り大きく、同じチタン−マンガン二元系合金でも組成が
Ｔｉ１に対しＭｎ1.5〜２の範囲にある合金を負極の水
素吸蔵材とてし用いると放電容量を増大できることがわ
かる。また、電池(A)乃至(I)は電池(J)及び(K)より更に
放電容量が増大しており、チタン−マンガン二元系合金
のチタンまたはマンガンをＡｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎ
ｂ、Ｈｆ、Ｔａ、と一部置換して作製した合金を負極の
水素吸蔵材として用いることにより、より一層の効果が
得られている。サイクル特性についても第１図から明ら
かなように、電池(A)乃至(I)は電池(J)及び(K)より向上
しており、チタン−マンガン二元系合金のチタンまたは
マンガンを前記各種元素と一部置換することにより放電
容量と同様サイクル特性も向上している。また、放電容
量では電池(A)(B)(C)及び(G)が、サイクル特性では電池
(D)(E)及び(I)でその効果が顕著に表われている。
金を負極の水素吸蔵材として用いた電池(J)乃至(M)のう
ち、電池(J)及び(K)の放電容量が他の電池(L)及び(M)よ
り大きく、同じチタン−マンガン二元系合金でも組成が
Ｔｉ１に対しＭｎ1.5〜２の範囲にある合金を負極の水
素吸蔵材とてし用いると放電容量を増大できることがわ
かる。また、電池(A)乃至(I)は電池(J)及び(K)より更に
放電容量が増大しており、チタン−マンガン二元系合金
のチタンまたはマンガンをＡｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎ
ｂ、Ｈｆ、Ｔａ、と一部置換して作製した合金を負極の
水素吸蔵材として用いることにより、より一層の効果が
得られている。サイクル特性についても第１図から明ら
かなように、電池(A)乃至(I)は電池(J)及び(K)より向上
しており、チタン−マンガン二元系合金のチタンまたは
マンガンを前記各種元素と一部置換することにより放電
容量と同様サイクル特性も向上している。また、放電容
量では電池(A)(B)(C)及び(G)が、サイクル特性では電池
(D)(E)及び(I)でその効果が顕著に表われている。
更に第２表はＴｉＭｎ２からなるチタン−マンガン二元
系合金をベースとして、置換する元素量を変化させて作
製した合金を同様に負極の水素吸蔵材に用いて電池を組
み立て、この電池の放電容量を、負極の水素吸蔵合金と
対比させて示したものであり、置換する元素量はベース
となるチタン−マンガン二元系合金１分子あたり0.4原
子以下で放電容量がベースのＴｉＭｎ２より増大するの
に対し、0.6原子になると逆に減少している。これは置
換する元素量がチタン−マンガン二元系合金１分子あた
り0.4原子を超えると、合金内で置換元素の偏析が起こ
り合金組成が均一にならないためと考えられる。
系合金をベースとして、置換する元素量を変化させて作
製した合金を同様に負極の水素吸蔵材に用いて電池を組
み立て、この電池の放電容量を、負極の水素吸蔵合金と
対比させて示したものであり、置換する元素量はベース
となるチタン−マンガン二元系合金１分子あたり0.4原
子以下で放電容量がベースのＴｉＭｎ２より増大するの
に対し、0.6原子になると逆に減少している。これは置
換する元素量がチタン−マンガン二元系合金１分子あた
り0.4原子を超えると、合金内で置換元素の偏析が起こ
り合金組成が均一にならないためと考えられる。
上記のようにＴｉＭｎｘで表わされｘが1.5以上2.0以下
であるチタン−マンガン合金のチタンまたはマンガンを
Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａからなる元素
で、ＴｉＭｎｘ１分子あたり0.4原子以下置換してなる
合金を負極の水素吸蔵材として用いると放電容量及びサ
イクル寿命が向上するが、置換する元素を２種以上とし
ても同様の効果が得られる。以下にチタン−マンガン二
元系合金をベースとし、２種の元素で置換した合金を水
素吸蔵材として用いた実施例を示す。
であるチタン−マンガン合金のチタンまたはマンガンを
Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａからなる元素
で、ＴｉＭｎｘ１分子あたり0.4原子以下置換してなる
合金を負極の水素吸蔵材として用いると放電容量及びサ
イクル寿命が向上するが、置換する元素を２種以上とし
ても同様の効果が得られる。以下にチタン−マンガン二
元系合金をベースとし、２種の元素で置換した合金を水
素吸蔵材として用いた実施例を示す。
前述と同様の操作でＴｉ0.8Ｔａ0.2Ｍｎ1.8Ａｌ0.2、Ｔ
ｉＭｎ1.6Ａｌ0.2Ｚｎ0.2及びＴｉ0.8Ｔａ0.1Ｈｆ0.1Ｍ
ｎ２からなる合金粉末を作製し、これら合金を負極の水
素吸蔵材として使用して電池を組み立て放電容量及びサ
イクル特性を測定した。こうして作製した電池を夫々負
極に用いた水素吸蔵合金の種類に対応させて第３表に示
すように電池Ｎ，Ｏ及びＰとして、その放電容量を同時
に第３表に示し、またそのサイクル特性を電池(K)と共
に第２図に示す。
ｉＭｎ1.6Ａｌ0.2Ｚｎ0.2及びＴｉ0.8Ｔａ0.1Ｈｆ0.1Ｍ
ｎ２からなる合金粉末を作製し、これら合金を負極の水
素吸蔵材として使用して電池を組み立て放電容量及びサ
イクル特性を測定した。こうして作製した電池を夫々負
極に用いた水素吸蔵合金の種類に対応させて第３表に示
すように電池Ｎ，Ｏ及びＰとして、その放電容量を同時
に第３表に示し、またそのサイクル特性を電池(K)と共
に第２図に示す。
（ト）発明の効果 本発明の水素吸蔵電極は、ＴｉＭｎｘで表わされｘが1.
5≦ｘ≦２であるチタン−マンガン合金のチタンまたは
マンガンを、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ
から選ばれる少なくとも一種の元素で、ＴｉＭｎｘ１分
子あたり0.4原子以下置換してなる合金を備えたもので
あり、放電容量及びサイクル特性の向上をもたらすもの
であるから、優れた性能の蓄電池を提供することがで
き、その工業的価値は極めて大である。
5≦ｘ≦２であるチタン−マンガン合金のチタンまたは
マンガンを、Ａｌ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａ
から選ばれる少なくとも一種の元素で、ＴｉＭｎｘ１分
子あたり0.4原子以下置換してなる合金を備えたもので
あり、放電容量及びサイクル特性の向上をもたらすもの
であるから、優れた性能の蓄電池を提供することがで
き、その工業的価値は極めて大である。
第１図及び第２図は本発明の水素吸蔵電極を備えた電池
と比較電池のサイクル特性図である。
と比較電池のサイクル特性図である。
Claims (1)
- 【請求項１】ＴｉＭｎｘで表わされｘが1.5≦ｘ≦２で
あるチタン−マンガン合金のチタンまたはマンガンを、
Ａｌ、Ｓｉ、ｚｎ、Ｙ、Ｎｂ、Ｈｆ、Ｔａから選ばれる
少なくとも一種の元素で、ＴｉＭｎｘ１分子あたり0.4
原子以下置換してなる合金を備えた水素吸蔵電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60230333A JPH0648623B2 (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 水素吸蔵電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60230333A JPH0648623B2 (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 水素吸蔵電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6290850A JPS6290850A (ja) | 1987-04-25 |
| JPH0648623B2 true JPH0648623B2 (ja) | 1994-06-22 |
Family
ID=16906192
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60230333A Expired - Lifetime JPH0648623B2 (ja) | 1985-10-16 | 1985-10-16 | 水素吸蔵電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0648623B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3322486B2 (ja) * | 1994-10-05 | 2002-09-09 | 三洋電機株式会社 | 被毒耐性及び再生回復力にすぐれる水素吸蔵合金 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5273342A (en) * | 1975-12-16 | 1977-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Storage battery |
| JPS5286127A (en) * | 1976-01-05 | 1977-07-18 | Philips Nv | Electrode for primary * secondary or fuel cell |
| JPS5468702A (en) * | 1977-11-11 | 1979-06-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Material for preserving hydrogen |
| JPS59181464A (ja) * | 1983-03-28 | 1984-10-15 | エバレディ−、バッテリ−、カンパニ−、インコ−ポレ−テッド | 固体正極を使用する非水性電池の有機電解質中のイソキサゾ−ル誘導体添加剤 |
-
1985
- 1985-10-16 JP JP60230333A patent/JPH0648623B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5273342A (en) * | 1975-12-16 | 1977-06-20 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Storage battery |
| JPS5286127A (en) * | 1976-01-05 | 1977-07-18 | Philips Nv | Electrode for primary * secondary or fuel cell |
| JPS5468702A (en) * | 1977-11-11 | 1979-06-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Material for preserving hydrogen |
| JPS59181464A (ja) * | 1983-03-28 | 1984-10-15 | エバレディ−、バッテリ−、カンパニ−、インコ−ポレ−テッド | 固体正極を使用する非水性電池の有機電解質中のイソキサゾ−ル誘導体添加剤 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS6290850A (ja) | 1987-04-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |