JPS61168870A - 金属−水素アルカリ蓄電池 - Google Patents
金属−水素アルカリ蓄電池Info
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- JPS61168870A JPS61168870A JP60007740A JP774085A JPS61168870A JP S61168870 A JPS61168870 A JP S61168870A JP 60007740 A JP60007740 A JP 60007740A JP 774085 A JP774085 A JP 774085A JP S61168870 A JPS61168870 A JP S61168870A
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- Japan
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- hydrogen
- electrode
- powder
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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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- General Chemical & Material Sciences (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】
（イ）産業上の利用分野
本発明は水素吸蔵合金を負極に用いる金属−水素アルカ
リ蓄電池に関し、特に高エネルギー密度で且つ長寿命に
改良された水素吸蔵合金に関する。
リ蓄電池に関し、特に高エネルギー密度で且つ長寿命に
改良された水素吸蔵合金に関する。
−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ッ
ケルー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、水酸化ニッケルなどの金属酸化物を正極活物質
とする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。
ケルー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、水酸化ニッケルなどの金属酸化物を正極活物質
とする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５Ｂ−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ック及び
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りて作製されて
おり、これら電極に用いる水素吸蔵合金の一つに特開昭
５１−１５９５４号公報に記載されるようなランタンな
どの希土類元素とコバルトからなる一般式ＡＣｏｓ（Ａ
は希土類元素）であられされる合金がある。しかしなが
ら、このＡＣｏｓ であられされる合金を備えた水素
吸蔵電極は、電極容量を規定する水素吸蔵歇及び充放電
によるサイクル寿命も充分満足できるものとは言えなか
った。
水素吸蔵電極は特公昭５Ｂ−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ック及び
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りて作製されて
おり、これら電極に用いる水素吸蔵合金の一つに特開昭
５１−１５９５４号公報に記載されるようなランタンな
どの希土類元素とコバルトからなる一般式ＡＣｏｓ（Ａ
は希土類元素）であられされる合金がある。しかしなが
ら、このＡＣｏｓ であられされる合金を備えた水素
吸蔵電極は、電極容量を規定する水素吸蔵歇及び充放電
によるサイクル寿命も充分満足できるものとは言えなか
った。
Ｇｌ→ 発明が解決しようとする問題点本発明は一般式
ＡＣｏｓ（Ａは少な（とも一種の希土類元素）であられ
される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。
ＡＣｏｓ（Ａは少な（とも一種の希土類元素）であられ
される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。
に）問題点を解決するための手段
本発明の金属−水素アルカリ蓄電池は、一般式ＡＣｏｓ
（Ａは少なくとも一種の希土類元素）からなる希土類元
素−コバルト合金をベースとし、該合金ニＡＩ！、Ｓ
ｔ、 Ｔｉ、 Ｖ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｎｉ１Ｆｅ、
Ｃｕ１Ｚｎ、 Ｙ、 Ｚ ｒ、 Ｎｂ、 Ｍｏ、 Ｈｆ
、 Ｔａ及びアルカリ土類金属から選ばれる少な（とも
一種の元素を含有させたＣａＣｕ５構造の結晶構造を有
する合金を備えた負極を用いたものである。
（Ａは少なくとも一種の希土類元素）からなる希土類元
素−コバルト合金をベースとし、該合金ニＡＩ！、Ｓ
ｔ、 Ｔｉ、 Ｖ、 Ｃｒ、 Ｍｎ、 Ｎｉ１Ｆｅ、
Ｃｕ１Ｚｎ、 Ｙ、 Ｚ ｒ、 Ｎｂ、 Ｍｏ、 Ｈｆ
、 Ｔａ及びアルカリ土類金属から選ばれる少な（とも
一種の元素を含有させたＣａＣｕ５構造の結晶構造を有
する合金を備えた負極を用いたものである。
（ホ）作用
負極の水素吸蔵合金として希土類元素−コバルト合金を
ベースとし、これに前記元素の少なくとも一種を含有さ
せたＣａＣｕ５構造の結晶構造を有する合金を用いると
、負極の水素吸蔵電極の寿命が伸び容量が向上する。
ベースとし、これに前記元素の少なくとも一種を含有さ
せたＣａＣｕ５構造の結晶構造を有する合金を用いると
、負極の水素吸蔵電極の寿命が伸び容量が向上する。
（ハ）実施例
市販のランタン及びコバルトを組成比でＬａ二Ｃｏ、＝
に５になるように混合し、アーク溶解炉に入れて加熱、
溶解して合金化した後粉砕してＬｘＣｏｓ粉末を得た。
に５になるように混合し、アーク溶解炉に入れて加熱、
溶解して合金化した後粉砕してＬｘＣｏｓ粉末を得た。
また、ランタン、コバルト、アルミニウムを組成比でＬ
＠：Ｃｏ ：ＡＩ！−１： ４．８ ：０．２になるよ
う混合し、同様にして加熱、溶解番こよって合金化した
後粉砕を行ない、結晶構造がＣａＣｕ５構造をとるＬａ
Ｃｏ４．ＢＡＩ！Ｑ、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って、結晶構造がＣ１
Ｃｕ５構造をとるＬｌ、９ＴｉＯ，ｌＣｏ４．８ＡＩ！
０．２粉末、ＬａＣｏ４．８Ｍｎ０，２粉末、ＬａＯ，
９ＴｉＱ、ｌＣｏ４．９Ｍｎ０．２粉末、Ｌａ００９Ｔ
ｉ□、ｌＣｏ５粉末、ＣｅＣｏ５粉末、ＣｅＣｏ４．８
ＡＩ！０．２粉末、ＣｅＱ、９ＴｉＯ，ｌＣｏ４．８Ａ
／Ｑ、２粉末及びＣｅＱ、９ＴｉαｌＣｏ５粉末を得た
。
＠：Ｃｏ ：ＡＩ！−１： ４．８ ：０．２になるよ
う混合し、同様にして加熱、溶解番こよって合金化した
後粉砕を行ない、結晶構造がＣａＣｕ５構造をとるＬａ
Ｃｏ４．ＢＡＩ！Ｑ、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って、結晶構造がＣ１
Ｃｕ５構造をとるＬｌ、９ＴｉＯ，ｌＣｏ４．８ＡＩ！
０．２粉末、ＬａＣｏ４．８Ｍｎ０，２粉末、ＬａＯ，
９ＴｉＱ、ｌＣｏ４．９Ｍｎ０．２粉末、Ｌａ００９Ｔ
ｉ□、ｌＣｏ５粉末、ＣｅＣｏ５粉末、ＣｅＣｏ４．８
ＡＩ！０．２粉末、ＣｅＱ、９ＴｉＯ，ｌＣｏ４．８Ａ
／Ｑ、２粉末及びＣｅＱ、９ＴｉαｌＣｏ５粉末を得た
。
こうして得られた各種水種吸蔵合金粉末８０重置％、導
電材としてのアセチレンブラッ９１０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する。そして得られた
混線物をニッケル金網で包み込み３ｔｏｎ／ｄ で加圧
成型することにより、外面がニッケル金網で覆われた直
径２ｔｘ、厚み１．２ ｗｍの円形の水素吸蔵電極を種
々作製した。
電材としてのアセチレンブラッ９１０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する。そして得られた
混線物をニッケル金網で包み込み３ｔｏｎ／ｄ で加圧
成型することにより、外面がニッケル金網で覆われた直
径２ｔｘ、厚み１．２ ｗｍの円形の水素吸蔵電極を種
々作製した。
上記外面がニッケル金網で覆われた構造の水素吸蔵電極
は、充電時に電極中の水素吸蔵合金が水素を吸蔵すると
共に水素ガスを発生して生じる電極の膨張を前記ニッケ
ル金網にょつて機械的に抑え、この電極の膨張による電
極の機械的強度の劣化及びそれに伴う水素吸蔵合金の脱
落が抑えられて、充放電サイクルによる性能の早期低下
を防止する。
は、充電時に電極中の水素吸蔵合金が水素を吸蔵すると
共に水素ガスを発生して生じる電極の膨張を前記ニッケ
ル金網にょつて機械的に抑え、この電極の膨張による電
極の機械的強度の劣化及びそれに伴う水素吸蔵合金の脱
落が抑えられて、充放電サイクルによる性能の早期低下
を防止する。
尚、これら水素吸蔵合金番ご用いた合金粉末は約１．５
ｆであり、１００〜３５０ｍＡＨに相画する容量を有す
る。
ｆであり、１００〜３５０ｍＡＨに相画する容量を有す
る。
次いで、上記水素吸蔵電極を理論容量が６００ｍＡＨの
焼結式ニッ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ッケルー水素アルカリ蓄電池
を作製し、負極に水素吸蔵材として用いた合金粉末の種
類によってこれら電池を第１表に示す様に電池Ａ乃至Ｊ
とする。またこれら電池を０．１０電流で１６時間充電
し、０．２０電流で放電して電池電圧が１．Ｏｖになっ
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
行なったときのサイクル特性を図面番こ、放電容置を第
１表に夫々示す。尚図面は各電池の初期容量を１００と
して示している。
焼結式ニッ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ッケルー水素アルカリ蓄電池
を作製し、負極に水素吸蔵材として用いた合金粉末の種
類によってこれら電池を第１表に示す様に電池Ａ乃至Ｊ
とする。またこれら電池を０．１０電流で１６時間充電
し、０．２０電流で放電して電池電圧が１．Ｏｖになっ
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
行なったときのサイクル特性を図面番こ、放電容置を第
１表に夫々示す。尚図面は各電池の初期容量を１００と
して示している。
ｌｉ表
第１表から明らかなようＧζ負極にＬ＊Ｃｏ ５、Ｃｅ
Ｃｏ５を用いた電池Ａ及びＧに比較して、これら負極に
用いた水素吸蔵合金をベースとして各種元素を含有させ
た合金を負極番こ用いた電池は何れも放電容量が増加し
ており、また図面から明らかなようにサイクル特性に関
しては電池Ｃ，Ｅ、 Ｆ、 Ｉ、 Ｊが良好な結果を示
している。これらの結果より放電容量を増大するために
はＡＩ！またはＭｎを合金に含有させることが効果的で
あり、サイクル特性を改善するためにはＴｉを合金に含
有させることが効果的であると推測できる。
Ｃｏ５を用いた電池Ａ及びＧに比較して、これら負極に
用いた水素吸蔵合金をベースとして各種元素を含有させ
た合金を負極番こ用いた電池は何れも放電容量が増加し
ており、また図面から明らかなようにサイクル特性に関
しては電池Ｃ，Ｅ、 Ｆ、 Ｉ、 Ｊが良好な結果を示
している。これらの結果より放電容量を増大するために
はＡＩ！またはＭｎを合金に含有させることが効果的で
あり、サイクル特性を改善するためにはＴｉを合金に含
有させることが効果的であると推測できる。
同様にして負極に用いる水素吸蔵合金の組成をｔａ（：
Ｏ５をベースとし含有させる元素を種々変化させて電池
を作製し、この電池の放電容量を測定した。この結果を
負極に用いた水素吸蔵合金に対応させて第２表に示す。
Ｏ５をベースとし含有させる元素を種々変化させて電池
を作製し、この電池の放電容量を測定した。この結果を
負極に用いた水素吸蔵合金に対応させて第２表に示す。
以下余白
第２表
また、同様にしてｔ、ａｃｏｓをベースとし含有する元
素を種々変化させた合金を負極に用いた電池を作製し、
この電池を前述のサイクル条件で充放電を繰り返し、１
０サイクル毎に容置測定を行ない放電容量が初期容量の
５０％を切った時点でサイクルを終了することによって
サイクル寿命を測定した。この結果を第３表に示す。
素を種々変化させた合金を負極に用いた電池を作製し、
この電池を前述のサイクル条件で充放電を繰り返し、１
０サイクル毎に容置測定を行ない放電容量が初期容量の
５０％を切った時点でサイクルを終了することによって
サイクル寿命を測定した。この結果を第３表に示す。
第３表
このように負極の水素吸蔵合金にＡＣｏｓ （Ａは少な
くとも一種の希土類元素）で示される合金をベースとし
て各種元素を含有させたＣａＣｕ５構造の結晶構造を有
する合金を用いることにより放電容量やサイクル特性が
向上する。以上の実施例では希土類元素としてＬｌ及び
Ｃｅを示したが、その他Ｐ ｒ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｇ
ｄの様な希土類元素を用いても同様な効果がみられ、合
金中の希土類元素を２種以上としても同様な効果がみら
れる。第４表及び第５表に夫々水素吸蔵合金に含有され
る希土類元素としてＰｒ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｇｄを用
いた場合及び複数種の希土類元素を含有させた場合につ
いてのサイクル寿命と放電容量を示す。
くとも一種の希土類元素）で示される合金をベースとし
て各種元素を含有させたＣａＣｕ５構造の結晶構造を有
する合金を用いることにより放電容量やサイクル特性が
向上する。以上の実施例では希土類元素としてＬｌ及び
Ｃｅを示したが、その他Ｐ ｒ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｇ
ｄの様な希土類元素を用いても同様な効果がみられ、合
金中の希土類元素を２種以上としても同様な効果がみら
れる。第４表及び第５表に夫々水素吸蔵合金に含有され
る希土類元素としてＰｒ、 Ｎｄ、 Ｓｍ、 Ｇｄを用
いた場合及び複数種の希土類元素を含有させた場合につ
いてのサイクル寿命と放電容量を示す。
以下余白
第４表
第５表
（ト）発明の効果
本発明の金属−水素アルカリ蓄電池は、希土類元素−コ
バルト合金にＡＩ！、５ｉＳＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ。
バルト合金にＡＩ！、５ｉＳＴｉ、Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ。
Ｎｉ、 Ｆｅ、 Ｃｕ％Ｚｎ、 Ｙ、 Ｚｒ、 Ｎｂ、
Ｍｏ、 Ｈｆ、 Ｔａ及びアルカリ土類金属から選ば
れる少なくとも一種の元素を含有させたＣａＣｕ５構造
の結晶構造を有する合金を備えた水素吸蔵電極を負極に
用いたものであり、サイクル特性の向上や水素吸蔵量の
増大による放電容量の増加により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
。
Ｍｏ、 Ｈｆ、 Ｔａ及びアルカリ土類金属から選ば
れる少なくとも一種の元素を含有させたＣａＣｕ５構造
の結晶構造を有する合金を備えた水素吸蔵電極を負極に
用いたものであり、サイクル特性の向上や水素吸蔵量の
増大による放電容量の増加により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
。
図面は各種水素吸蔵合金を負極に備えた電池のサイクル
特性を示す図面である。
特性を示す図面である。
Claims (1)
- （１）正極と、水素吸蔵合金を備えた負極と、アルカリ
電解液とを具備する電池であって、前記負極の水素吸蔵
合金が希土類元素−コバルト合金にＡｌ、Ｓｉ、Ｔｉ、
Ｖ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｆｅ、Ｃｕ、Ｚｎ、Ｙ、Ｚｒ、
Ｎｂ、Ｍｏ、Ｈｆ、Ｔａ及びアルカリ土類金属から選ば
れる少なくとも一種の元素を含有させたＣａＣｕ＿５構
造の結晶構造を有する合金であることを特徴とする金属
−水素アルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60007740A JPS61168870A (ja) | 1985-01-19 | 1985-01-19 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60007740A JPS61168870A (ja) | 1985-01-19 | 1985-01-19 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61168870A true JPS61168870A (ja) | 1986-07-30 |
Family
ID=11674096
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60007740A Pending JPS61168870A (ja) | 1985-01-19 | 1985-01-19 | 金属−水素アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS61168870A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6243064A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金 |
| JPS62139258A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄電池用電極 |
| JPH02186559A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
| CN107779748A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-09 | 南京理工大学 | 具有室温零膨胀效应的合金材料及其制备方法 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4487817A (en) * | 1983-10-21 | 1984-12-11 | Willems Johannes J G S A | Electrochemical cell comprising stable hydride-forming material |
-
1985
- 1985-01-19 JP JP60007740A patent/JPS61168870A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4487817A (en) * | 1983-10-21 | 1984-12-11 | Willems Johannes J G S A | Electrochemical cell comprising stable hydride-forming material |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6243064A (ja) * | 1985-08-20 | 1987-02-25 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金 |
| JP2666249B2 (ja) * | 1985-08-20 | 1997-10-22 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金 |
| JPS62139258A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 蓄電池用電極 |
| JPH0690924B2 (ja) * | 1985-12-12 | 1994-11-14 | 松下電器産業株式会社 | 蓄電池用電極 |
| JPH02186559A (ja) * | 1989-01-13 | 1990-07-20 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極 |
| CN107779748A (zh) * | 2017-10-23 | 2018-03-09 | 南京理工大学 | 具有室温零膨胀效应的合金材料及其制备方法 |
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