JP3369825B2 - 水素吸蔵合金電極 - Google Patents
水素吸蔵合金電極Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、電池の負極として
用いる水素吸蔵合金電極に関し、特に、複数種類の水素
吸蔵合金を混合することにより、初期活性化及びサイク
ル寿命についての性能を改善した水素吸蔵合金電極に関
するものである。
用いる水素吸蔵合金電極に関し、特に、複数種類の水素
吸蔵合金を混合することにより、初期活性化及びサイク
ル寿命についての性能を改善した水素吸蔵合金電極に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】水素吸蔵合金電極に於いては、放電容量
が大きいこと、水素吸蔵合金の初期活性化の度合いが大
きいこと、サイクル寿命が長いこと等が要求される。例
えば、放電容量の大きい合金系として、Zr−Ni系の
ラーベス相構造を有するAB2型水素吸蔵合金が知られ
ている。
が大きいこと、水素吸蔵合金の初期活性化の度合いが大
きいこと、サイクル寿命が長いこと等が要求される。例
えば、放電容量の大きい合金系として、Zr−Ni系の
ラーベス相構造を有するAB2型水素吸蔵合金が知られ
ている。
【0003】Zr−Ni系のラーベス相構造を有するA
B2型水素吸蔵合金は、その組成によって特性が変化す
るが、一般に、初期活性化度とサイクル寿命とはトレー
ドオフの関係にあって、一方の特性が優れた合金は、他
方の特性が劣ることになる。そこで、初期活性化度が優
れた組成のAB2型合金(例えばZr−Mn−V−Ni系
合金)と、サイクル寿命が優れた組成のAB2型合金(例
えばZr−Ti−V−Ni系合金)とを混合して、水素
吸蔵合金電極を作製することが行なわれる。これによっ
て、初期活性化度及びサイクル寿命の両方の特性が改善
された水素吸蔵合金電極が得られることになる。
B2型水素吸蔵合金は、その組成によって特性が変化す
るが、一般に、初期活性化度とサイクル寿命とはトレー
ドオフの関係にあって、一方の特性が優れた合金は、他
方の特性が劣ることになる。そこで、初期活性化度が優
れた組成のAB2型合金(例えばZr−Mn−V−Ni系
合金)と、サイクル寿命が優れた組成のAB2型合金(例
えばZr−Ti−V−Ni系合金)とを混合して、水素
吸蔵合金電極を作製することが行なわれる。これによっ
て、初期活性化度及びサイクル寿命の両方の特性が改善
された水素吸蔵合金電極が得られることになる。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来の
如く単に複数種類の水素吸蔵合金を混合して作製された
水素吸蔵合金電極に於いては、これらの水素吸蔵合金が
有する特性の平均値的な特性が得られるに過ぎず、これ
らの水素吸蔵合金の特性が相乗された優れた特性の水素
吸蔵合金電極は得られない。本発明の目的は、初期活性
化度及びサイクル寿命の何れの点においても、電極の資
材となる複数種類の水素吸蔵合金が有している固有の特
性よりも優れた特性が得られる水素吸蔵合金電極を提供
することである。
如く単に複数種類の水素吸蔵合金を混合して作製された
水素吸蔵合金電極に於いては、これらの水素吸蔵合金が
有する特性の平均値的な特性が得られるに過ぎず、これ
らの水素吸蔵合金の特性が相乗された優れた特性の水素
吸蔵合金電極は得られない。本発明の目的は、初期活性
化度及びサイクル寿命の何れの点においても、電極の資
材となる複数種類の水素吸蔵合金が有している固有の特
性よりも優れた特性が得られる水素吸蔵合金電極を提供
することである。
【0005】
【課題を解決する為の手段】本発明に係る水素吸蔵合金
電極は、組成の異なる少なくとも2種類の水素吸蔵合金
からなり、Zr−Ni系のラーベス相構造を有する第1
の水素吸蔵合金の粒子Aと、Zr−Ni系のラーベス相
構造を有すると共に第1の水素吸蔵合金とは組成の異な
る第2の水素吸蔵合金の粒子Bとが互いに接合され、か
つ該接合界面には第1及び第2の水素吸蔵合金の成分元
素を含む新たな組成の接合層Cが形成され、該接合層C
が形成された水素吸蔵合金を粉砕して得た合金粉末が使
用されたことを特徴とするものである。
電極は、組成の異なる少なくとも2種類の水素吸蔵合金
からなり、Zr−Ni系のラーベス相構造を有する第1
の水素吸蔵合金の粒子Aと、Zr−Ni系のラーベス相
構造を有すると共に第1の水素吸蔵合金とは組成の異な
る第2の水素吸蔵合金の粒子Bとが互いに接合され、か
つ該接合界面には第1及び第2の水素吸蔵合金の成分元
素を含む新たな組成の接合層Cが形成され、該接合層C
が形成された水素吸蔵合金を粉砕して得た合金粉末が使
用されたことを特徴とするものである。
【0006】ここで、第1の水素吸蔵合金の粒子Aと第
2の水素吸蔵合金の粒子Bとは、焼結法或いはメカノケ
ミカル法によって接合され、これによって、両粒子の接
合面に熱が加わり、該接合部には、第1及び第2の水素
吸蔵合金の成分元素が拡散して、新たな組成の接合層C
が形成されることとなる。
2の水素吸蔵合金の粒子Bとは、焼結法或いはメカノケ
ミカル法によって接合され、これによって、両粒子の接
合面に熱が加わり、該接合部には、第1及び第2の水素
吸蔵合金の成分元素が拡散して、新たな組成の接合層C
が形成されることとなる。
【0007】上記水素吸蔵合金電極に於いては、第1の
水素吸蔵合金として初期活性化度が優れた組成の水素吸
蔵合金を採用すると共に、第2の水素吸蔵合金としてサ
イクル寿命が優れた組成の水素吸蔵合金を採用すること
によって、接合層Cは、両水素吸蔵合金の特性が相乗さ
れた特性を発揮する。この結果、電極全体として、初期
活性化度及びサイクル寿命の何れの点においても、第1
及び第2の水素吸蔵合金が有している固有の特性よりも
優れた特性が得られることになる。
水素吸蔵合金として初期活性化度が優れた組成の水素吸
蔵合金を採用すると共に、第2の水素吸蔵合金としてサ
イクル寿命が優れた組成の水素吸蔵合金を採用すること
によって、接合層Cは、両水素吸蔵合金の特性が相乗さ
れた特性を発揮する。この結果、電極全体として、初期
活性化度及びサイクル寿命の何れの点においても、第1
及び第2の水素吸蔵合金が有している固有の特性よりも
優れた特性が得られることになる。
【0008】具体的には、第1及び第2の水素吸蔵合金
は同一の成分元素から形成される。これによって、第1
の水素吸蔵合金と第2の水素吸蔵合金の接合面を水素が
容易に通過することが可能となり、この結果、水素吸蔵
合金電極の初期活性化度及びサイクル寿命が改善され
る。
は同一の成分元素から形成される。これによって、第1
の水素吸蔵合金と第2の水素吸蔵合金の接合面を水素が
容易に通過することが可能となり、この結果、水素吸蔵
合金電極の初期活性化度及びサイクル寿命が改善され
る。
【0009】又、具体的には、第1及び第2の水素吸蔵
合金は、同一温度における平衡水素圧力が実質的に同一
である。これによって、第1の水素吸蔵合金と第2の水
素吸蔵合金の接合面を水素が容易に通過することが可能
となり、この結果、水素吸蔵合金電極の初期活性化度及
びサイクル寿命が更に改善される。
合金は、同一温度における平衡水素圧力が実質的に同一
である。これによって、第1の水素吸蔵合金と第2の水
素吸蔵合金の接合面を水素が容易に通過することが可能
となり、この結果、水素吸蔵合金電極の初期活性化度及
びサイクル寿命が更に改善される。
【0010】更に具体的には、第1及び第2の水素吸蔵
合金の内、より混合率の低い水素吸蔵合金の混合率は5
重量%以上である。これによって、第1の水素吸蔵合金
の粒子Aと第2の水素吸蔵合金の粒子Bの間に、必要な
接合層Cが確実に形成されることになる。
合金の内、より混合率の低い水素吸蔵合金の混合率は5
重量%以上である。これによって、第1の水素吸蔵合金
の粒子Aと第2の水素吸蔵合金の粒子Bの間に、必要な
接合層Cが確実に形成されることになる。
【0011】
【発明の効果】本発明に係る水素吸蔵合金電極に於いて
は、初期活性化度及びサイクル寿命に関して、電極の資
材となる複数種類の水素吸蔵合金の固有の特性が相乗さ
れて、これらの水素吸蔵合金の特性を上回る優れた特性
が得られる。
は、初期活性化度及びサイクル寿命に関して、電極の資
材となる複数種類の水素吸蔵合金の固有の特性が相乗さ
れて、これらの水素吸蔵合金の特性を上回る優れた特性
が得られる。
【0012】
【発明の実施の形態】本発明に係る水素吸蔵合金電極に
於いては、図1に示す如く、Zr−Ni系のラーベス相
構造を有する第1の水素吸蔵合金の粒子Aと、Zr−N
i系のラーベス相構造を有すると共に第1の水素吸蔵合
金とは組成の異なる第2の水素吸蔵合金の粒子Bとが互
いに接合され、該接合界面には、第1及び第2の水素吸
蔵合金の成分元素を含む新たな組成の接合層Cが形成さ
れている。
於いては、図1に示す如く、Zr−Ni系のラーベス相
構造を有する第1の水素吸蔵合金の粒子Aと、Zr−N
i系のラーベス相構造を有すると共に第1の水素吸蔵合
金とは組成の異なる第2の水素吸蔵合金の粒子Bとが互
いに接合され、該接合界面には、第1及び第2の水素吸
蔵合金の成分元素を含む新たな組成の接合層Cが形成さ
れている。
【0013】本実施例では、初期活性化度の優れた第1
の水素吸蔵合金として、AB2型結晶構造を有するZr
Ni1.1Mn0.7V0.2合金(母合金A1)を用意する。
又、サイクル寿命の優れた第2の水素吸蔵合金として、
AB2型結晶構造を有するZrNi1 .1Mn0.5V0.2Co
0.2合金(母合金B1)、ZrNi1.1Mn0.4V0.5(母合
金B2)、及びZrNi1.4Mn0.1V0.5(母合金B3)を
用意する。ここで、各水素吸蔵合金の120℃、水素濃
度0.8(H/M)における平衡水素圧力は、母合金A1
が15.8atm、母合金B1が6.1atm、母合金B
2が4.2atm、母合金B3が16.3atmである。
の水素吸蔵合金として、AB2型結晶構造を有するZr
Ni1.1Mn0.7V0.2合金(母合金A1)を用意する。
又、サイクル寿命の優れた第2の水素吸蔵合金として、
AB2型結晶構造を有するZrNi1 .1Mn0.5V0.2Co
0.2合金(母合金B1)、ZrNi1.1Mn0.4V0.5(母合
金B2)、及びZrNi1.4Mn0.1V0.5(母合金B3)を
用意する。ここで、各水素吸蔵合金の120℃、水素濃
度0.8(H/M)における平衡水素圧力は、母合金A1
が15.8atm、母合金B1が6.1atm、母合金B
2が4.2atm、母合金B3が16.3atmである。
【0014】そして、母合金A1と母合金B1の組合
せ、母合金A1と母合金B2の組合せ、及び母合金A1
と母合金B3の組合せについて、後述の工程により水素
吸蔵合金電極を試作し、各試作品について電気化学的特
性(単極特性)を測定した。以下、母合金の作製方法、水
素吸蔵合金電極の作製方法、電気化学的特性の測定方
法、及びその測定結果について述べる。
せ、母合金A1と母合金B2の組合せ、及び母合金A1
と母合金B3の組合せについて、後述の工程により水素
吸蔵合金電極を試作し、各試作品について電気化学的特
性(単極特性)を測定した。以下、母合金の作製方法、水
素吸蔵合金電極の作製方法、電気化学的特性の測定方
法、及びその測定結果について述べる。
【0015】母合金の作製
各母合金A1及びB1〜B3の成分元素を夫々所定のモ
ル比で混合し、これをアルゴン雰囲気のアーク溶解炉内
で溶解した後、自然冷却を施して、水素吸蔵合金塊を作
製した。そして、各水素吸蔵合金塊を粉砕して、平均粒
径120μmに粉末化した。
ル比で混合し、これをアルゴン雰囲気のアーク溶解炉内
で溶解した後、自然冷却を施して、水素吸蔵合金塊を作
製した。そして、各水素吸蔵合金塊を粉砕して、平均粒
径120μmに粉末化した。
【0016】水素吸蔵合金電極の作製
各母合金の粉末を夫々50gずつ、上述の組合せで混合
し、これを焼結法及びメカノケミカル法により複合化し
た。焼結法に於いては、水素吸蔵合金の混合粉末を不活
性ガス中で1000℃に加熱し、8時間保持する。これ
によって、2つの母合金の粉末が互いに接合され、複合
化される。又、メカノケミカル法に於いては、高速(1
3000rpm)で回転するロータの内部に水素吸蔵合
金粉末を投入して、10分間、合金粉末に衝撃力、摩擦
力等の機械的エネルギーを繰り返し与える。この過程で
発生する熱によって、2つの母合金の粉末が互いに接合
され、複合化される。この様にして得られた水素吸蔵合
金は、EPMA分析法によって成分を分析した。
し、これを焼結法及びメカノケミカル法により複合化し
た。焼結法に於いては、水素吸蔵合金の混合粉末を不活
性ガス中で1000℃に加熱し、8時間保持する。これ
によって、2つの母合金の粉末が互いに接合され、複合
化される。又、メカノケミカル法に於いては、高速(1
3000rpm)で回転するロータの内部に水素吸蔵合
金粉末を投入して、10分間、合金粉末に衝撃力、摩擦
力等の機械的エネルギーを繰り返し与える。この過程で
発生する熱によって、2つの母合金の粉末が互いに接合
され、複合化される。この様にして得られた水素吸蔵合
金は、EPMA分析法によって成分を分析した。
【0017】その後、各合金を再度粉砕して、平均粒径
75μmの合金粉末を作製し、該合金粉末0.5gに、
結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
0.1gを混合した後、これを発泡ニッケル多孔体に充
填し、1.2ton/cm2で加圧成型を施して、直径2
0mmの円板状の水素吸蔵合金電極を作製した。
75μmの合金粉末を作製し、該合金粉末0.5gに、
結着剤としてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
0.1gを混合した後、これを発泡ニッケル多孔体に充
填し、1.2ton/cm2で加圧成型を施して、直径2
0mmの円板状の水素吸蔵合金電極を作製した。
【0018】電気化学的特性の測定
電気化学的特性の測定に際して、図2に示す単極試験セ
ルを組み立てた。該試験セルは図示の如く、ポリプロピ
レン製の絶縁性密閉容器(5)内に、測定対象の水素吸蔵
合金電極である試験電極(2)、該試験電極(2)よりも充
分に大きな電気化学容量を有する円筒状の焼結式ニッケ
ル極(3)、及び板状の焼結式ニッケル参照極(4)を配置
している。焼結式ニッケル極(3)は、密閉容器(5)の上
面(6)に連結した正極リード(7)の下端部に支持されて
いる。又、試験電極(2)は、密閉容器(5)の上面(6)に
連結した負極リード(8)の下端部に垂直に支持されて、
焼結式ニッケル極(3)の内部中央に収容されている。
ルを組み立てた。該試験セルは図示の如く、ポリプロピ
レン製の絶縁性密閉容器(5)内に、測定対象の水素吸蔵
合金電極である試験電極(2)、該試験電極(2)よりも充
分に大きな電気化学容量を有する円筒状の焼結式ニッケ
ル極(3)、及び板状の焼結式ニッケル参照極(4)を配置
している。焼結式ニッケル極(3)は、密閉容器(5)の上
面(6)に連結した正極リード(7)の下端部に支持されて
いる。又、試験電極(2)は、密閉容器(5)の上面(6)に
連結した負極リード(8)の下端部に垂直に支持されて、
焼結式ニッケル極(3)の内部中央に収容されている。
【0019】正極リード(7)及び負極リード(8)は、密
閉容器(5)の上面(6)を貫通して外部に臨出し、夫々正
極端子(9)及び負極端子(10)に接続されている。試験電
極(2)及び焼結式ニッケル極(3)は、密閉容器(5)内に
注入されているアルカリ電解液(30重量%水酸化カリ
ウム水溶液)中に浸漬されている。又、密閉容器(5)の
内部には、該アルカリ電解液の上方空間に、窒素ガスが
充填されており、試験電極(2)に所定の圧力(約7at
m)をかけている。更に、密閉容器(5)の上面(6)中央
部には、密閉容器(5)の内圧が所定値以上に上昇するこ
とを防止するべく、圧力計(11)及びリリーフ弁(12)を具
えたリリーフ管(13)が接続されている。
閉容器(5)の上面(6)を貫通して外部に臨出し、夫々正
極端子(9)及び負極端子(10)に接続されている。試験電
極(2)及び焼結式ニッケル極(3)は、密閉容器(5)内に
注入されているアルカリ電解液(30重量%水酸化カリ
ウム水溶液)中に浸漬されている。又、密閉容器(5)の
内部には、該アルカリ電解液の上方空間に、窒素ガスが
充填されており、試験電極(2)に所定の圧力(約7at
m)をかけている。更に、密閉容器(5)の上面(6)中央
部には、密閉容器(5)の内圧が所定値以上に上昇するこ
とを防止するべく、圧力計(11)及びリリーフ弁(12)を具
えたリリーフ管(13)が接続されている。
【0020】電気化学的特性の測定に於いては、各試験
セルについて、常温下、50mA/gで8時間の充電を
施した後、1時間休止し、続いて50mA/gで放電休
止電圧0.9Vまで放電した後、1時間休止する工程を
1サイクルとして、充放電を繰り返し、各充放電サイク
ルで放電容量(mAh/g)を測定した。
セルについて、常温下、50mA/gで8時間の充電を
施した後、1時間休止し、続いて50mA/gで放電休
止電圧0.9Vまで放電した後、1時間休止する工程を
1サイクルとして、充放電を繰り返し、各充放電サイク
ルで放電容量(mAh/g)を測定した。
【0021】測定結果
図3は、前述の母合金A1(ZrNi1.1Mn0.7V0.2)
と母合金B1(ZrNi1.1Mn0.5V0.2Co0.2)の組合
せに、焼結法を用いて作製した水素吸蔵合金についての
EPMA分析の結果を表わしている。図示の如く、合金
種1として、母合金A1の成分が夫々のモル比で検出さ
れると共に、合金種2として、母合金B1の成分が夫々
のモル比で検出されている。更に、合金粒子の接合界面
からは、両合金種の成分とは異なる新たな成分が検出さ
れている。又、メカノケミカル法を用いた水素吸蔵合金
電極についても同様の結果が得られた。これらの結果か
ら、母合金A1と母合金B1の接合界面には、焼結法或
いはメカノケミカル法の適用によって両合金の成分元素
を含む新たな組成の接合層Cが形成されることが明らか
である。
と母合金B1(ZrNi1.1Mn0.5V0.2Co0.2)の組合
せに、焼結法を用いて作製した水素吸蔵合金についての
EPMA分析の結果を表わしている。図示の如く、合金
種1として、母合金A1の成分が夫々のモル比で検出さ
れると共に、合金種2として、母合金B1の成分が夫々
のモル比で検出されている。更に、合金粒子の接合界面
からは、両合金種の成分とは異なる新たな成分が検出さ
れている。又、メカノケミカル法を用いた水素吸蔵合金
電極についても同様の結果が得られた。これらの結果か
ら、母合金A1と母合金B1の接合界面には、焼結法或
いはメカノケミカル法の適用によって両合金の成分元素
を含む新たな組成の接合層Cが形成されることが明らか
である。
【0022】図4は、前述の母合金A1(ZrNi1.1M
n0.7V0.2)と母合金B1(ZrNi1.1Mn0.5V0.2C
o0.2)を組み合わせた[合金組合せ1]に焼結法を用いて
作製した水素吸蔵合金電極(本発明品1)と、同じ[合金
組合せ1]にメカノケミカル法を用いて作製した水素吸
蔵合金電極(本発明品2)と、母合金A1のみからなる水
素吸蔵合金電極(比較例1)と、母合金B1のみからなる
水素吸蔵合金電極(比較例2)と、母合金A1及び母合金
B1の混合粉末に焼結法及びメカノケミカル法の何れも
施さず、加圧成型のみによって作製した水素吸蔵合金電
極(比較例3)についての電気化学特性の測定結果を表わ
している。
n0.7V0.2)と母合金B1(ZrNi1.1Mn0.5V0.2C
o0.2)を組み合わせた[合金組合せ1]に焼結法を用いて
作製した水素吸蔵合金電極(本発明品1)と、同じ[合金
組合せ1]にメカノケミカル法を用いて作製した水素吸
蔵合金電極(本発明品2)と、母合金A1のみからなる水
素吸蔵合金電極(比較例1)と、母合金B1のみからなる
水素吸蔵合金電極(比較例2)と、母合金A1及び母合金
B1の混合粉末に焼結法及びメカノケミカル法の何れも
施さず、加圧成型のみによって作製した水素吸蔵合金電
極(比較例3)についての電気化学特性の測定結果を表わ
している。
【0023】ここで、放電容量は、初期活性化度に左右
される1サイクル目の値と、サイクル寿命に左右される
50サイクル目の値と、充放電サイクルの繰り返しの中
で得られた最大容量とを表わしている。初期活性化度
は、最大容量に対する1サイクル目の放電容量の比率
(%)を表わしており、この値によって初期活性化度を定
量的に評価することが出来る。又、容量維持率は、最大
容量に対する50サイクル目の放電容量の比率(%)を表
わしており、この値によってサイクル寿命を定量的に評
価することが出来る。
される1サイクル目の値と、サイクル寿命に左右される
50サイクル目の値と、充放電サイクルの繰り返しの中
で得られた最大容量とを表わしている。初期活性化度
は、最大容量に対する1サイクル目の放電容量の比率
(%)を表わしており、この値によって初期活性化度を定
量的に評価することが出来る。又、容量維持率は、最大
容量に対する50サイクル目の放電容量の比率(%)を表
わしており、この値によってサイクル寿命を定量的に評
価することが出来る。
【0024】本発明品1及び本発明品2の何れにおいて
も、初期活性化度については比較例1と同等であって、
比較例2及び比較例3よりも大きな値が得られている。
又、本発明品1及び本発明品2の何れにおいても、容量
維持率については、比較例2と同等であって、比較例1
及び比較例3よりも大きな値が得られている。特に、2
種類の合金を混合しただけで接合層の形成されていない
比較例3との対比からは、本発明品の接合層が初期活性
化度及びサイクル寿命について相乗効果を発揮すること
が裏付けられる。
も、初期活性化度については比較例1と同等であって、
比較例2及び比較例3よりも大きな値が得られている。
又、本発明品1及び本発明品2の何れにおいても、容量
維持率については、比較例2と同等であって、比較例1
及び比較例3よりも大きな値が得られている。特に、2
種類の合金を混合しただけで接合層の形成されていない
比較例3との対比からは、本発明品の接合層が初期活性
化度及びサイクル寿命について相乗効果を発揮すること
が裏付けられる。
【0025】図5は、前述の母合金A1(ZrNi1.1M
n0.7V0.2)と母合金B2(ZrNi1.1Mn0.4V0.5)を
組み合わせた[合金組合せ2]に焼結法を用いて作製した
水素吸蔵合金電極(本発明品1)と、同じ[合金組合せ2]
にメカノケミカル法を用いて作製した水素吸蔵合金電極
(本発明品2)と、母合金A1のみからなる水素吸蔵合金
電極(比較例1)と、母合金B2のみからなる水素吸蔵合
金電極(比較例2)と、母合金A1及び母合金B2の混合
粉末に焼結法及びメカノケミカル法の何れも施さず、加
圧成型のみによって作製した水素吸蔵合金電極(比較例
3)とについて、電気化学特性の測定結果を表わしてい
る。
n0.7V0.2)と母合金B2(ZrNi1.1Mn0.4V0.5)を
組み合わせた[合金組合せ2]に焼結法を用いて作製した
水素吸蔵合金電極(本発明品1)と、同じ[合金組合せ2]
にメカノケミカル法を用いて作製した水素吸蔵合金電極
(本発明品2)と、母合金A1のみからなる水素吸蔵合金
電極(比較例1)と、母合金B2のみからなる水素吸蔵合
金電極(比較例2)と、母合金A1及び母合金B2の混合
粉末に焼結法及びメカノケミカル法の何れも施さず、加
圧成型のみによって作製した水素吸蔵合金電極(比較例
3)とについて、電気化学特性の測定結果を表わしてい
る。
【0026】本発明品1及び本発明品2の何れにおいて
も、初期活性化度については、上述の[合金組合せ1]よ
りも高い効果が得られると共に、容量維持率について
は、上述の[合金組合せ1]と同等の効果が得られてい
る。これは、[合金組合せ2]では、母合金A1と母合金
B2とが同じ組成を有しているので、母合金A1と母合
金B2の接合面を水素が容易に通過することが出来、こ
れによって初期活性化度及び容量維持率が改善されたも
のと考えられる。
も、初期活性化度については、上述の[合金組合せ1]よ
りも高い効果が得られると共に、容量維持率について
は、上述の[合金組合せ1]と同等の効果が得られてい
る。これは、[合金組合せ2]では、母合金A1と母合金
B2とが同じ組成を有しているので、母合金A1と母合
金B2の接合面を水素が容易に通過することが出来、こ
れによって初期活性化度及び容量維持率が改善されたも
のと考えられる。
【0027】図6は、前述の母合金A1(ZrNi1.1M
n0.7V0.2)と母合金B3(ZrNi1.4Mn0.1V0.5)を
組み合わせた[合金組合せ3]に焼結法を用いて作製した
水素吸蔵合金電極(本発明品1)と、同じ[合金組合せ3]
にメカノケミカル法を用いて作製した水素吸蔵合金電極
(本発明品2)と、母合金A1のみからなる水素吸蔵合金
電極(比較例1)と、母合金B3のみからなる水素吸蔵合
金電極(比較例2)と、母合金A1及び母合金B3の混合
粉末に焼結法及びメカノケミカル法の何れも施さず、加
圧成型のみによって作製した水素吸蔵合金電極(比較例
3)とについて、電気化学特性の測定結果を表わしてい
る。
n0.7V0.2)と母合金B3(ZrNi1.4Mn0.1V0.5)を
組み合わせた[合金組合せ3]に焼結法を用いて作製した
水素吸蔵合金電極(本発明品1)と、同じ[合金組合せ3]
にメカノケミカル法を用いて作製した水素吸蔵合金電極
(本発明品2)と、母合金A1のみからなる水素吸蔵合金
電極(比較例1)と、母合金B3のみからなる水素吸蔵合
金電極(比較例2)と、母合金A1及び母合金B3の混合
粉末に焼結法及びメカノケミカル法の何れも施さず、加
圧成型のみによって作製した水素吸蔵合金電極(比較例
3)とについて、電気化学特性の測定結果を表わしてい
る。
【0028】本発明品1及び本発明品2の何れにおいて
も、初期活性化度については、上述の[合金組合せ2]と
同等の効果が得られると共に、容量維持率については、
上述の[合金組合せ2]よりも高い効果が得られている。
これは、[合金組合せ3]では、母合金A1と母合金B3
の同一温度における平衡水素圧力が略同一であるため、
母合金A1と母合金B3の接合面を水素が更に容易に通
過することが出来、これによって初期活性化度及び容量
維持率が改善されたものと考えられる。
も、初期活性化度については、上述の[合金組合せ2]と
同等の効果が得られると共に、容量維持率については、
上述の[合金組合せ2]よりも高い効果が得られている。
これは、[合金組合せ3]では、母合金A1と母合金B3
の同一温度における平衡水素圧力が略同一であるため、
母合金A1と母合金B3の接合面を水素が更に容易に通
過することが出来、これによって初期活性化度及び容量
維持率が改善されたものと考えられる。
【0029】更に図7は、上記[合金組合せ3]と同じ組
合せで、母合金A1と母合金B3を種々の混合率で混合
し、これらの試料に焼結法を用いた作製した水素吸蔵合
金電極の最大容量、初期活性化度及び容量維持率を表わ
している。この結果から明らかな様に、両合金の混合率
が50重量%のときが、初期活性化度及び容量維持率の
両方の点で最も優れた効果が得られ、何れか一方の合金
の混合率が低下するにつれて効果は低下する。そして、
混合率が5重量%を下回ると、初期活性化度及び容量維
持率は許容限度以下に低下することになる。これは、何
れか一方の合金の混合率が5重量%を下回ると、上述の
接合層Cが充分に形成されないためである。従って、何
れか一方の合金の混合率は、20〜80重量%が望まし
く、40〜60重量%が更に望ましく、50重量%が最
も望ましい。
合せで、母合金A1と母合金B3を種々の混合率で混合
し、これらの試料に焼結法を用いた作製した水素吸蔵合
金電極の最大容量、初期活性化度及び容量維持率を表わ
している。この結果から明らかな様に、両合金の混合率
が50重量%のときが、初期活性化度及び容量維持率の
両方の点で最も優れた効果が得られ、何れか一方の合金
の混合率が低下するにつれて効果は低下する。そして、
混合率が5重量%を下回ると、初期活性化度及び容量維
持率は許容限度以下に低下することになる。これは、何
れか一方の合金の混合率が5重量%を下回ると、上述の
接合層Cが充分に形成されないためである。従って、何
れか一方の合金の混合率は、20〜80重量%が望まし
く、40〜60重量%が更に望ましく、50重量%が最
も望ましい。
【0030】この様にして作製された水素吸蔵合金電極
を負極として、AAサイズの正極支配型のアルカリ乾電
池(電池容量1000mAh)を組み立てる場合には、正
極として従来より公知の焼結式ニッケル極を、セパレー
タとして耐アルカリ性の不織布を、又、電解液として
は、30重量%水酸化カリウム水溶液を使用する。これ
によって、従来よりも性能の高いアルカリ乾電池を得る
ことが出来る。
を負極として、AAサイズの正極支配型のアルカリ乾電
池(電池容量1000mAh)を組み立てる場合には、正
極として従来より公知の焼結式ニッケル極を、セパレー
タとして耐アルカリ性の不織布を、又、電解液として
は、30重量%水酸化カリウム水溶液を使用する。これ
によって、従来よりも性能の高いアルカリ乾電池を得る
ことが出来る。
【0031】上記実施の形態の説明は、本発明を説明す
るためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を
限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許
請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能で
あることは勿論である。
るためのものであって、特許請求の範囲に記載の発明を
限定し、或は範囲を減縮する様に解すべきではない。
又、本発明の各部構成は上記実施の形態に限らず、特許
請求の範囲に記載の技術的範囲内で種々の変形が可能で
あることは勿論である。
【0032】例えば、第1及び第2の水素吸蔵合金とし
ては、Zr−Ni系のラーベス相構造を有するものであ
れば、周知の他の合金を採用することが出来る。又、水
素吸蔵合金電極の製造工程に関しては、複数種類の水素
吸蔵合金を粉砕し、これらの粉末を焼結法によって直接
に電極形状に成型することも可能である。
ては、Zr−Ni系のラーベス相構造を有するものであ
れば、周知の他の合金を採用することが出来る。又、水
素吸蔵合金電極の製造工程に関しては、複数種類の水素
吸蔵合金を粉砕し、これらの粉末を焼結法によって直接
に電極形状に成型することも可能である。
【図1】本発明に係る水素吸蔵合金電極の組織を表わす
拡大図である。
拡大図である。
【図2】電気化学的特性の測定に用いた単極試験セルの
構成を示す一部破断斜視図である。
構成を示す一部破断斜視図である。
【図3】EPMA分析の結果を表わす図表である。
【図4】2種類の合金を組み合わせて作製した水素吸蔵
合金電極についての電気化学特性の測定結果を表わす図
表である。
合金電極についての電気化学特性の測定結果を表わす図
表である。
【図5】他の合金の組合せに対する同上の図表である。
【図6】更に他の合金の組合せに対する同上の図表であ
る。
る。
【図7】合金の混合率を変化させた場合の電気化学特性
の変化を表わす図表である。
の変化を表わす図表である。
【符号の説明】
A 第1の水素吸蔵合金の粒子
B 第2の水素吸蔵合金の粒子
C 接合層
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 藤谷 伸
大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 米津 育郎
大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号
三洋電機株式会社内
(56)参考文献 特開 平9−118941(JP,A)
特開 平8−45505(JP,A)
特開 平6−68875(JP,A)
特開 平9−63569(JP,A)
特開 平6−50804(JP,A)
特開 平5−266915(JP,A)
特開 平7−252577(JP,A)
(58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名)
H01M 4/38
H01M 4/24 - 4/26
Claims (5)
- 【請求項1】 組成の異なる少なくとも2種類の水素吸
蔵合金からなる電極であって、Zr−Ni系のラーベス
相構造を有する第1の水素吸蔵合金の粒子Aと、Zr−
Ni系のラーベス相構造を有すると共に第1の水素吸蔵
合金とは組成の異なる第2の水素吸蔵合金の粒子Bとが
互いに接合され、かつ該接合界面には第1及び第2の水
素吸蔵合金の成分元素を含む新たな組成の接合層Cが形
成され、該接合層Cが形成された水素吸蔵合金を粉砕し
て得た合金粉末が使用されたことを特徴とする水素吸蔵
合金電極。 - 【請求項2】 第1及び第2の水素吸蔵合金は同一の成
分元素からなる請求項1に記載の水素吸蔵合金電極。 - 【請求項3】 第1及び第2の水素吸蔵合金は、同一温
度における平衡水素圧力が実質的に同一である請求項1
又は請求項2に記載の水素吸蔵合金電極。 - 【請求項4】 第1及び第2の水素吸蔵合金の内、より
混合率の低い水素吸蔵合金の混合率は5重量%以上であ
る請求項1乃至請求項3の何れかに記載の水素吸蔵合金
電極。 - 【請求項5】 第1の水素吸蔵合金の粒子Aと第2の水
素吸蔵合金の粒子Bとは、焼結法或いはメカノケミカル
法によって接合されている請求項1乃至請求項4の何れ
かに記載の水素吸蔵合金電極。
Priority Applications (6)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34560495A JP3369825B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 水素吸蔵合金電極 |
US08/759,419 US5876869A (en) | 1995-12-07 | 1996-12-05 | Hydrogen absorbing alloy electrodes |
DE69607111T DE69607111T2 (de) | 1995-12-07 | 1996-12-06 | Elektroden aus einer Wasserstoff-absorbierenden Legierung |
KR1019960062287A KR100381490B1 (ko) | 1995-12-07 | 1996-12-06 | 수소흡장합금전극 |
EP96119634A EP0777284B1 (en) | 1995-12-07 | 1996-12-06 | Hydrogen absorbing alloy electrodes |
CN96117400A CN1099139C (zh) | 1995-12-07 | 1996-12-07 | 吸氢合金电极 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP34560495A JP3369825B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 水素吸蔵合金電極 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09161790A JPH09161790A (ja) | 1997-06-20 |
JP3369825B2 true JP3369825B2 (ja) | 2003-01-20 |
Family
ID=18377722
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP34560495A Expired - Fee Related JP3369825B2 (ja) | 1995-12-07 | 1995-12-07 | 水素吸蔵合金電極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3369825B2 (ja) |
-
1995
- 1995-12-07 JP JP34560495A patent/JP3369825B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09161790A (ja) | 1997-06-20 |
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---|---|---|---|
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