JPH10255783A - 水素吸蔵合金電極及びその作製方法 - Google Patents
水素吸蔵合金電極及びその作製方法Info
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- JPH10255783A JPH10255783A JP9058883A JP5888397A JPH10255783A JP H10255783 A JPH10255783 A JP H10255783A JP 9058883 A JP9058883 A JP 9058883A JP 5888397 A JP5888397 A JP 5888397A JP H10255783 A JPH10255783 A JP H10255783A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 初期充放電特性にすぐれる水素吸蔵合金電極
を提供する。 【解決手段】 水素吸蔵合金粒子42と導電性金属粒子44
を混合し、還元雰囲気中で撹拌することにより得られ
る、粒子表面に導電性金属粒子44を付着させた水素吸蔵
合金粉末40を、集電体と一体化することにより、水素吸
蔵合金電極を作製する。
を提供する。 【解決手段】 水素吸蔵合金粒子42と導電性金属粒子44
を混合し、還元雰囲気中で撹拌することにより得られ
る、粒子表面に導電性金属粒子44を付着させた水素吸蔵
合金粉末40を、集電体と一体化することにより、水素吸
蔵合金電極を作製する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池等
の金属−水素化物蓄電池の負極として利用される水素吸
蔵合金電極に関するものであり、初期活性にすぐれた水
素吸蔵合金電極に関するものである。
の金属−水素化物蓄電池の負極として利用される水素吸
蔵合金電極に関するものであり、初期活性にすぐれた水
素吸蔵合金電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素を可逆的に吸蔵／放出する水素吸蔵
合金を負極として利用したＮｉ−ＭＨ電池等の金属−水
素化物蓄電池が知られている。水素吸蔵合金電極は、水
素吸蔵合金粉末を結着剤と混合してペーストとし、該ペ
ーストをパンチングメタル、発泡メタル、ニッケルメッ
シュ等の集電体に塗着して、その後焼結や乾燥を行なう
ことにより作製される。ペーストには、必要に応じてニ
ッケル粉末などの導電材を混合することもある。
合金を負極として利用したＮｉ−ＭＨ電池等の金属−水
素化物蓄電池が知られている。水素吸蔵合金電極は、水
素吸蔵合金粉末を結着剤と混合してペーストとし、該ペ
ーストをパンチングメタル、発泡メタル、ニッケルメッ
シュ等の集電体に塗着して、その後焼結や乾燥を行なう
ことにより作製される。ペーストには、必要に応じてニ
ッケル粉末などの導電材を混合することもある。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】金属−水素化物蓄電池
は、充放電サイクルの初期から長期に亘って高容量を維
持するのが望ましい。しかし、該蓄電池の負極である水
素吸蔵合金電極は、一般的に初期段階の水素吸蔵能力が
十分でない。これは、水素吸蔵合金電極に用いられる水
素吸蔵合金粉末の粒子表面に、ガスが吸着していたり、
稠密な酸化被膜が形成されやすいためである。酸化被膜
等が形成されると、所望の水素吸蔵能力を得ることがで
きないから、初期活性化処理を施して、水素吸蔵合金粉
末の粒子表面を活性化させる必要があった。
は、充放電サイクルの初期から長期に亘って高容量を維
持するのが望ましい。しかし、該蓄電池の負極である水
素吸蔵合金電極は、一般的に初期段階の水素吸蔵能力が
十分でない。これは、水素吸蔵合金電極に用いられる水
素吸蔵合金粉末の粒子表面に、ガスが吸着していたり、
稠密な酸化被膜が形成されやすいためである。酸化被膜
等が形成されると、所望の水素吸蔵能力を得ることがで
きないから、初期活性化処理を施して、水素吸蔵合金粉
末の粒子表面を活性化させる必要があった。
【０００４】特開平５−２８９８９号(Ｈ０１Ｍ ４／
２４)は、水素吸蔵合金粒子と導電性金属である粒径の
小さいニッケル微粉末を乳鉢で混合することにより、水
素吸蔵合金粒子の表面にニッケルを付着させて水素吸蔵
合金の高容量化を図っている。しかし、水素吸蔵合金粒
子の表面には、上述のとおり酸化被膜等が形成されてい
るから、図２に示すごとく付着した導電性金属粒子(44)
と水素吸蔵合金粒子(42)との間にも酸化被膜(46)等が残
ることがあった。
２４)は、水素吸蔵合金粒子と導電性金属である粒径の
小さいニッケル微粉末を乳鉢で混合することにより、水
素吸蔵合金粒子の表面にニッケルを付着させて水素吸蔵
合金の高容量化を図っている。しかし、水素吸蔵合金粒
子の表面には、上述のとおり酸化被膜等が形成されてい
るから、図２に示すごとく付着した導電性金属粒子(44)
と水素吸蔵合金粒子(42)との間にも酸化被膜(46)等が残
ることがあった。
【０００５】本発明の目的は、初期充放電特性にすぐれ
る水素吸蔵合金電極を提供することである。
る水素吸蔵合金電極を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金粒子(4
0)の表面に導電性金属粒子(44)を付着した水素吸蔵合金
粉末(40)と集電体を一体化してなる水素吸蔵合金電極で
あって、水素吸蔵合金粉末(40)の酸素濃度を０.５％以
下とするものである。導電性金属粒子(44)は、Ｎｉ(ニ
ッケル)、Ｃｏ(コバルト)及びＣｕ(銅)からなる群から
選択された少なくとも１種の金属を含んでいることが望
ましい。
に、本発明の水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金粒子(4
0)の表面に導電性金属粒子(44)を付着した水素吸蔵合金
粉末(40)と集電体を一体化してなる水素吸蔵合金電極で
あって、水素吸蔵合金粉末(40)の酸素濃度を０.５％以
下とするものである。導電性金属粒子(44)は、Ｎｉ(ニ
ッケル)、Ｃｏ(コバルト)及びＣｕ(銅)からなる群から
選択された少なくとも１種の金属を含んでいることが望
ましい。
【０００７】上記水素吸蔵合金電極を構成する水素吸蔵
合金粉末(40)は、水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒
子(44)を混合し、還元雰囲気中で撹拌することにより得
ることができる。また、水素吸蔵合金電極は、粒子表面
に導電性金属粒子(44)を付着させた水素吸蔵合金粉末(4
0)を、集電体と一体化することにより作製することがで
きる。水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒子(44)の撹
拌は、メカノケミカル法により実施することが望まし
い。なお、メカノケミカル法については、後で詳述す
る。還元性雰囲気として、水素ガスを含む雰囲気、又は
一酸化炭素を含む雰囲気を挙げることができる。集電体
と水素吸蔵合金粉末(40)を一体化させる方法は、特に限
定されるものではなく、例えば、結着剤と水素吸蔵合金
粉末を混合して集電体に塗着する方法を挙げることがで
きる。
合金粉末(40)は、水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒
子(44)を混合し、還元雰囲気中で撹拌することにより得
ることができる。また、水素吸蔵合金電極は、粒子表面
に導電性金属粒子(44)を付着させた水素吸蔵合金粉末(4
0)を、集電体と一体化することにより作製することがで
きる。水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒子(44)の撹
拌は、メカノケミカル法により実施することが望まし
い。なお、メカノケミカル法については、後で詳述す
る。還元性雰囲気として、水素ガスを含む雰囲気、又は
一酸化炭素を含む雰囲気を挙げることができる。集電体
と水素吸蔵合金粉末(40)を一体化させる方法は、特に限
定されるものではなく、例えば、結着剤と水素吸蔵合金
粉末を混合して集電体に塗着する方法を挙げることがで
きる。
【０００８】
【作用及び効果】水素吸蔵合金粒子と導電性金属粒子の
撹拌を還元性雰囲気で行なうことにより、水素吸蔵合金
粒子の表面に存在する酸化被膜などが除去されて、水素
吸蔵合金粒子の表面が活性化される。導電性金属粒子
は、水素吸蔵合金粒子の酸化被膜等が除去された活性表
面に付着するから、水素吸蔵合金粒子の表面改質を効果
的に行なうことができる。また、導電性金属粒子が水素
吸蔵合金粒子の表面に直接付着することにより、水素吸
蔵合金粉末の導電性の飛躍的な向上を達成することがで
きる。
撹拌を還元性雰囲気で行なうことにより、水素吸蔵合金
粒子の表面に存在する酸化被膜などが除去されて、水素
吸蔵合金粒子の表面が活性化される。導電性金属粒子
は、水素吸蔵合金粒子の酸化被膜等が除去された活性表
面に付着するから、水素吸蔵合金粒子の表面改質を効果
的に行なうことができる。また、導電性金属粒子が水素
吸蔵合金粒子の表面に直接付着することにより、水素吸
蔵合金粉末の導電性の飛躍的な向上を達成することがで
きる。
【０００９】表面改質が効果的に行なわれた水素吸蔵合
金粉末を、集電体と一体化して水素吸蔵合金電極を作製
すると、得られた水素吸蔵合金電極は、充放電サイクル
の初期からすぐれた充放電特性を有するため、金属−水
素化物蓄電池の性能の向上を達成することができる。ま
た、水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金粒子の表面に直
接導電性金属粒子が付着した水素吸蔵合金粉末から作製
されていて初期活性度が高いから、従来実施されていた
初期活性処理を省略又は簡便化することができる。
金粉末を、集電体と一体化して水素吸蔵合金電極を作製
すると、得られた水素吸蔵合金電極は、充放電サイクル
の初期からすぐれた充放電特性を有するため、金属−水
素化物蓄電池の性能の向上を達成することができる。ま
た、水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金粒子の表面に直
接導電性金属粒子が付着した水素吸蔵合金粉末から作製
されていて初期活性度が高いから、従来実施されていた
初期活性処理を省略又は簡便化することができる。
【００１０】
【発明の実施の形態】水素吸蔵合金粒子(42)の調製に際
しては、その調製方法は特に限定されるものではなく、
種々の方法を用いることができる。例えば、鋳造合金を
熱処理した後粉砕したり、アトマイズ法による調製など
が挙げられる。水素吸蔵合金粒子の平均粒径は、３０μ
ｍ〜８０μｍとなるように調製することが望ましい。
しては、その調製方法は特に限定されるものではなく、
種々の方法を用いることができる。例えば、鋳造合金を
熱処理した後粉砕したり、アトマイズ法による調製など
が挙げられる。水素吸蔵合金粒子の平均粒径は、３０μ
ｍ〜８０μｍとなるように調製することが望ましい。
【００１１】導電性金属粒子(44)は、平均粒径が約１０
μｍ以下となるように調製したものを用いることが望ま
しい。平均粒径が１０μｍよりも大きくなると、導電性
金属粒子の付着した水素吸蔵合金粉末(40)の粒径も大き
くなり、電極を作製した際に、粒子どうしの接触点数が
少なくなって、導電性向上効果が薄れるためである。ま
た、導電性金属は水素を吸蔵しないから、水素吸蔵合金
電極に占める導電性金属の割合が大きくなると、容量の
低下に繋がるためである。
μｍ以下となるように調製したものを用いることが望ま
しい。平均粒径が１０μｍよりも大きくなると、導電性
金属粒子の付着した水素吸蔵合金粉末(40)の粒径も大き
くなり、電極を作製した際に、粒子どうしの接触点数が
少なくなって、導電性向上効果が薄れるためである。ま
た、導電性金属は水素を吸蔵しないから、水素吸蔵合金
電極に占める導電性金属の割合が大きくなると、容量の
低下に繋がるためである。
【００１２】調製された水素吸蔵合金粒子(42)と導電性
金属粒子(44)は、混合の後、還元雰囲気中で撹拌され
る。なお、混合も還元性雰囲気中で行なってもよい。還
元性雰囲気に含まれる還元ガスとして、水素ガス、一酸
化炭素ガスなどを挙げることができる。なお、水素ガス
又は一酸化炭素ガスにアルゴンガスなどの不活性ガスを
混合してもよい。水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒
子(44)との撹拌は、メカノケミカル法などにより実施す
ることができる。メカノケミカル法として、メカニカル
アロイング法を挙げることができる。メカニカルアロイ
ング処理装置(50)の一例を図３、図４に示す。該装置(5
0)は、セラミクス製の円筒型ポット(54)(54)が、ターン
テーブル(52)の中心から等距離の位置に２つ配置されて
おり、ターンテーブルが回転すると、円筒型ポットはタ
ーンテーブルの回転方向とは逆方向に自転する。円筒型
ポット(54)の内部には、図４に示すように、所定量の水
素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒子(44)、及びセラミ
クス製のボール(56)が収容され、該ポットの内部の雰囲
気は、還元性雰囲気となっている。ターンテーブル(52)
と円筒型ポット(54)を夫々逆方向に回転させると、ポッ
トの内部に収容された水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金
属粒子(44)がセラミクス製ボールと共に撹拌され、水素
吸蔵合金粒子が還元されて表面が活性化されると共に、
該水素吸蔵合金粒子の活性化した表面に導電性金属粒子
を直接付着させた水素吸蔵合金粉末(40)を得ることがで
きる。なお、円筒型ポットの回転数は、５０ｒｐｍ〜２
００ｒｐｍとすることが望ましい。
金属粒子(44)は、混合の後、還元雰囲気中で撹拌され
る。なお、混合も還元性雰囲気中で行なってもよい。還
元性雰囲気に含まれる還元ガスとして、水素ガス、一酸
化炭素ガスなどを挙げることができる。なお、水素ガス
又は一酸化炭素ガスにアルゴンガスなどの不活性ガスを
混合してもよい。水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒
子(44)との撹拌は、メカノケミカル法などにより実施す
ることができる。メカノケミカル法として、メカニカル
アロイング法を挙げることができる。メカニカルアロイ
ング処理装置(50)の一例を図３、図４に示す。該装置(5
0)は、セラミクス製の円筒型ポット(54)(54)が、ターン
テーブル(52)の中心から等距離の位置に２つ配置されて
おり、ターンテーブルが回転すると、円筒型ポットはタ
ーンテーブルの回転方向とは逆方向に自転する。円筒型
ポット(54)の内部には、図４に示すように、所定量の水
素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒子(44)、及びセラミ
クス製のボール(56)が収容され、該ポットの内部の雰囲
気は、還元性雰囲気となっている。ターンテーブル(52)
と円筒型ポット(54)を夫々逆方向に回転させると、ポッ
トの内部に収容された水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金
属粒子(44)がセラミクス製ボールと共に撹拌され、水素
吸蔵合金粒子が還元されて表面が活性化されると共に、
該水素吸蔵合金粒子の活性化した表面に導電性金属粒子
を直接付着させた水素吸蔵合金粉末(40)を得ることがで
きる。なお、円筒型ポットの回転数は、５０ｒｐｍ〜２
００ｒｐｍとすることが望ましい。
【００１３】
【実施例】以下の方法で水素吸蔵合金電極を作製し、充
放電サイクルを行なって、活性化度を測定比較した。供試No.１ Ｚｒ、Ｎｉ、Ｖ及びＭｎを所定モル比に秤量し、アルゴ
ン雰囲気のアーク溶解炉で溶解させた後、自然放冷させ
て、成分組成がＺｒＮｉ1.1Ｖ0.2Ｍｎ0.7であるＡＢ2型
の水素吸蔵合金を作製した。作製された水素吸蔵合金の
インゴットを１ｃｍ角に粗粉砕して、大気雰囲気中で粉
砕ミルにより１００μｍ以下に粉砕した後、ふるいを用
いて分級し、平均粒径が５０μｍとなるようにした。得
られた水素吸蔵合金粉末の酸素濃度を測定したところ、
０.６％であった。
放電サイクルを行なって、活性化度を測定比較した。供試No.１ Ｚｒ、Ｎｉ、Ｖ及びＭｎを所定モル比に秤量し、アルゴ
ン雰囲気のアーク溶解炉で溶解させた後、自然放冷させ
て、成分組成がＺｒＮｉ1.1Ｖ0.2Ｍｎ0.7であるＡＢ2型
の水素吸蔵合金を作製した。作製された水素吸蔵合金の
インゴットを１ｃｍ角に粗粉砕して、大気雰囲気中で粉
砕ミルにより１００μｍ以下に粉砕した後、ふるいを用
いて分級し、平均粒径が５０μｍとなるようにした。得
られた水素吸蔵合金粉末の酸素濃度を測定したところ、
０.６％であった。
【００１４】上記水素吸蔵合金粉末５０ｇと平均粒径
０.５μｍのＮｉ粉末２ｇを、図３及び図４に示すメカ
ノケミカル処理装置(50)を用いて、メカニカルアロイン
グ処理を行なった。なお、メカニカルアロイング処理条
件は以下のとおりである。 ・ポット容積 ：２５０ｍｌ ・ポット内雰囲気 ：水素ガス ・セラミクス製ボール：直径５ｍｍ、５０個 ・ポット回転数 ：８０ｒｐｍ ・処理時間 ：２０時間
０.５μｍのＮｉ粉末２ｇを、図３及び図４に示すメカ
ノケミカル処理装置(50)を用いて、メカニカルアロイン
グ処理を行なった。なお、メカニカルアロイング処理条
件は以下のとおりである。 ・ポット容積 ：２５０ｍｌ ・ポット内雰囲気 ：水素ガス ・セラミクス製ボール：直径５ｍｍ、５０個 ・ポット回転数 ：８０ｒｐｍ ・処理時間 ：２０時間
【００１５】上記処理を行なうことにより、図１に示す
ように、水素吸蔵合金粒子(42)の表面に導電性金属粒子
(44)であるＮｉ粉末が直接付着した水素吸蔵合金粉末(4
0)が得られた。該水素吸蔵合金粉末(40)の酸素濃度を測
定したところ、０.０８％であった(表１参照)。上記水
素吸蔵合金粉末０.５ｇを、結着剤ポリテトラフルオロ
エチレン(ＰＴＦＥ)０.１ｇと混合した後、集電体(発泡
ニッケル多孔体)に充填し、１.２ton/cm2で加圧成型
し、直径２０ｍｍの円盤状の水素吸蔵合金電極を作製し
た(供試No.１)。
ように、水素吸蔵合金粒子(42)の表面に導電性金属粒子
(44)であるＮｉ粉末が直接付着した水素吸蔵合金粉末(4
0)が得られた。該水素吸蔵合金粉末(40)の酸素濃度を測
定したところ、０.０８％であった(表１参照)。上記水
素吸蔵合金粉末０.５ｇを、結着剤ポリテトラフルオロ
エチレン(ＰＴＦＥ)０.１ｇと混合した後、集電体(発泡
ニッケル多孔体)に充填し、１.２ton/cm2で加圧成型
し、直径２０ｍｍの円盤状の水素吸蔵合金電極を作製し
た(供試No.１)。
【００１６】
【表１】
【００１７】供試No.２ 比較のため、Ｎｉ粉末を混合せずに、水素吸蔵合金粒子
だけをポットに収容して、撹拌処理を行なった水素吸蔵
合金粉末から、供試No.１と同様の方法で水素吸蔵合金
電極を作製した。
だけをポットに収容して、撹拌処理を行なった水素吸蔵
合金粉末から、供試No.１と同様の方法で水素吸蔵合金
電極を作製した。
【００１８】供試No.３、供試No.４ メカニカルアロイング処理時間を５時間として、供試N
o.１と同じ条件(No.３)、供試No.２と同じ条件(No.４)
で水素吸蔵合金電極を夫々作製した。なお、各水素吸蔵
合金粉末について、酸素濃度を測定したところ、表１に
示すとおりであった。
o.１と同じ条件(No.３)、供試No.２と同じ条件(No.４)
で水素吸蔵合金電極を夫々作製した。なお、各水素吸蔵
合金粉末について、酸素濃度を測定したところ、表１に
示すとおりであった。
【００１９】供試No.５、供試No.６ メカニカルアロイング処理のポット内を還元ガスでない
不活性アルゴンガス雰囲気として、供試No.１と同じ条
件(No.５)、供試No.２と同じ条件(No.６)で水素吸蔵合
金電極を夫々作製した。各水素吸蔵合金粉末の酸素濃度
は、還元が行なわれていないため変化なかった(表１参
照)。
不活性アルゴンガス雰囲気として、供試No.１と同じ条
件(No.５)、供試No.２と同じ条件(No.６)で水素吸蔵合
金電極を夫々作製した。各水素吸蔵合金粉末の酸素濃度
は、還元が行なわれていないため変化なかった(表１参
照)。
【００２０】供試No.７〜供試No.１０ 導電性金属粒子であるＮｉ粉末の平均粒径を、０.２μ
ｍ(No.７)、２μｍ(No.８)、５μｍ(No.９)、１２μｍ
(No.１０)に代えて、供試No.１と同じ条件で水素吸蔵合
金電極を作製した。水素吸蔵合金粉末の酸素濃度を同様
に表１に示す。
ｍ(No.７)、２μｍ(No.８)、５μｍ(No.９)、１２μｍ
(No.１０)に代えて、供試No.１と同じ条件で水素吸蔵合
金電極を作製した。水素吸蔵合金粉末の酸素濃度を同様
に表１に示す。
【００２１】供試No.１１、供試No.１２ 導電性金属粒子をＮｉ粉末からＣｕ粉末(No.１１)、Ｃ
ｏ粉末(No.１２)に代えて、供試No.１と同じ条件で水素
吸蔵合金電極を作製した。
ｏ粉末(No.１２)に代えて、供試No.１と同じ条件で水素
吸蔵合金電極を作製した。
【００２２】供試No.１３、供試No.１４ 水素吸蔵合金の成分組成をＭｍＮｉ3.2Ｃｏ1.0Ｍｎ0.6
Ａｌ0.2に代えて、供試No.１と同じ条件(No.１３)、供
試No.２と同じ条件(No.１４)で水素吸蔵合金電極を作製
した。なお、水素吸蔵合金の製法も同じである。
Ａｌ0.2に代えて、供試No.１と同じ条件(No.１３)、供
試No.２と同じ条件(No.１４)で水素吸蔵合金電極を作製
した。なお、水素吸蔵合金の製法も同じである。
【００２３】供試No.１５、供試No.１６ 水素吸蔵合金の成分組成をＭｇＮｉ1.9Ｍｎ0.1に代え
て、供試No.１と同じ条件(No.１５)、供試No.２と同じ
条件(No.１６)で水素吸蔵合金電極を作製した。なお、
水素吸蔵合金の製法も同じである。
て、供試No.１と同じ条件(No.１５)、供試No.２と同じ
条件(No.１６)で水素吸蔵合金電極を作製した。なお、
水素吸蔵合金の製法も同じである。
【００２４】供試No.１７〜供試No.２１ メカニカルアロイング処理のポット内雰囲気を表２に示
す雰囲気に代えて、供試No.１と同じ条件で水素吸蔵合
金電極を作製した。なお、供試No.２０については、導
電性金属粒子としてＣｕ粉末を用いている。
す雰囲気に代えて、供試No.１と同じ条件で水素吸蔵合
金電極を作製した。なお、供試No.２０については、導
電性金属粒子としてＣｕ粉末を用いている。
【００２５】
【表２】
【００２６】[試験セルの組立]得られた水素吸蔵合金電
極(供試No.１〜供試No.２１)を負極(２)として用いた試
験セル(１)を組み立てた。試験セル(１)は、図５に示す
如く、円筒状のポリプロピレン製密閉容器(11)の上蓋(1
2)から、負極(２)である水素吸蔵合金電極、正極(３)で
ある円筒状の焼結式ニッケル極と、参照極(35)である板
状の焼結式ニッケル極が夫々吊り下げ支持されている。
上蓋(12)には、圧力計(15)とリリーフバルブ(逃し弁)(1
6)からなるリリーフ管(14)を具えている。容器(１)の内
部には、３０重量％の水酸化カリウム水溶液(Ｌ)が充填
されている。正極(３)は、負極の水素吸蔵合金電極より
も充分に大きな電気化学容量を持つ電極であって、上蓋
(12)を貫通する正極リード(31)により支持されている。
また、負極(２)は、正極の円筒内のほぼ中央に垂直に位
置するように、上蓋(12)を貫通する負極リード(21)によ
り支持されている。正極リード(31)、負極リード(21)の
他端は、夫々上蓋の上部で正極端子(32)、負極端子(22)
に接続されている。リリーフ管(14)は、容器の内圧が所
定圧以上に上昇するのを防止するために設けられてお
り、リリーフバルブ(16)の調節により、容器の内圧は一
定に保たれる。
極(供試No.１〜供試No.２１)を負極(２)として用いた試
験セル(１)を組み立てた。試験セル(１)は、図５に示す
如く、円筒状のポリプロピレン製密閉容器(11)の上蓋(1
2)から、負極(２)である水素吸蔵合金電極、正極(３)で
ある円筒状の焼結式ニッケル極と、参照極(35)である板
状の焼結式ニッケル極が夫々吊り下げ支持されている。
上蓋(12)には、圧力計(15)とリリーフバルブ(逃し弁)(1
6)からなるリリーフ管(14)を具えている。容器(１)の内
部には、３０重量％の水酸化カリウム水溶液(Ｌ)が充填
されている。正極(３)は、負極の水素吸蔵合金電極より
も充分に大きな電気化学容量を持つ電極であって、上蓋
(12)を貫通する正極リード(31)により支持されている。
また、負極(２)は、正極の円筒内のほぼ中央に垂直に位
置するように、上蓋(12)を貫通する負極リード(21)によ
り支持されている。正極リード(31)、負極リード(21)の
他端は、夫々上蓋の上部で正極端子(32)、負極端子(22)
に接続されている。リリーフ管(14)は、容器の内圧が所
定圧以上に上昇するのを防止するために設けられてお
り、リリーフバルブ(16)の調節により、容器の内圧は一
定に保たれる。
【００２７】［充放電サイクル試験(単極試験)］上記構
成の試験セルの負極として、各供試電極を使用し、常温
下、５０mA/gで８時間充電し、１時間休止した後、５０
mA/gで放電休止電圧０.９Ｖまで放電し、１時間休止す
る工程を１サイクルとする充放電サイクルを行なって、
放電容量(mAh/g)を測定した。結果を表１及び表２に示
す。なお、この試験において、最大容量とは、充放電サ
イクルを１００サイクル行なったときの最も大きい放電
容量の値であって、活性化度とは、１サイクル目の放電
容量を最大容量で割った値である。
成の試験セルの負極として、各供試電極を使用し、常温
下、５０mA/gで８時間充電し、１時間休止した後、５０
mA/gで放電休止電圧０.９Ｖまで放電し、１時間休止す
る工程を１サイクルとする充放電サイクルを行なって、
放電容量(mAh/g)を測定した。結果を表１及び表２に示
す。なお、この試験において、最大容量とは、充放電サ
イクルを１００サイクル行なったときの最も大きい放電
容量の値であって、活性化度とは、１サイクル目の放電
容量を最大容量で割った値である。
【００２８】供試No.１〜No.６について、表１を参照す
ると、還元処理を施した供試No.１〜No.４は、還元処理
を施していない供試No.５及びNo.６に比べて活性化度が
高くなっていることがわかる。とくに、還元処理時間の
長い供試No.１、No.２は、供試No.３、No.４に比べて、
夫々活性化度が高くなっている。また、水素吸蔵合金粒
子の表面に導電性金属粒子を付着させた供試No.１、Ｎ
ｏ．３及びＮｏ．５は、同じ酸素濃度で導電性金属なし
の供試No.２、No.４及びNo.６に比べて、夫々活性化度
が高くなっていることがわかる。つまり、還元処理を施
し、かつ導電性金属粒子を付着させた供試No.１、No.３
は、他に比べて、活性化度が非常に高くなっている。
ると、還元処理を施した供試No.１〜No.４は、還元処理
を施していない供試No.５及びNo.６に比べて活性化度が
高くなっていることがわかる。とくに、還元処理時間の
長い供試No.１、No.２は、供試No.３、No.４に比べて、
夫々活性化度が高くなっている。また、水素吸蔵合金粒
子の表面に導電性金属粒子を付着させた供試No.１、Ｎ
ｏ．３及びＮｏ．５は、同じ酸素濃度で導電性金属なし
の供試No.２、No.４及びNo.６に比べて、夫々活性化度
が高くなっていることがわかる。つまり、還元処理を施
し、かつ導電性金属粒子を付着させた供試No.１、No.３
は、他に比べて、活性化度が非常に高くなっている。
【００２９】供試No.７〜No.１０について、同様に表１
を参照すると、水素吸蔵合金粒子の表面に付着させる導
電性金属粒子は、平均粒径が小さいほど活性化度が高く
なっていることがわかる。これは、導電性金属粒子の平
均粒径が大きくなると、粒子どうしの接触点数が少なく
なって、電気抵抗が大きくなるためである。このよう
に、導電性金属粒子の平均粒径が、約１２μｍにもなる
と、活性化度の低下が大きくなるため、約１０μｍ以下
のものを使用することが望ましい。
を参照すると、水素吸蔵合金粒子の表面に付着させる導
電性金属粒子は、平均粒径が小さいほど活性化度が高く
なっていることがわかる。これは、導電性金属粒子の平
均粒径が大きくなると、粒子どうしの接触点数が少なく
なって、電気抵抗が大きくなるためである。このよう
に、導電性金属粒子の平均粒径が、約１２μｍにもなる
と、活性化度の低下が大きくなるため、約１０μｍ以下
のものを使用することが望ましい。
【００３０】供試No.１１及びNo.１２について、導電性
金属粒子をＣｕ粉末、Ｃｏ粉末に代えた場合、Ｎｉ粉末
を用いた場合よりも活性化度は劣るが、他に比べて高い
活性化度を有していることがわかる。
金属粒子をＣｕ粉末、Ｃｏ粉末に代えた場合、Ｎｉ粉末
を用いた場合よりも活性化度は劣るが、他に比べて高い
活性化度を有していることがわかる。
【００３１】供試No.１３〜No.１６について、水素吸蔵
合金の組成成分を代えても、還元性雰囲気中で導電性金
属粒子と撹拌することにより、活性化度は同様に向上し
ていることがわかる。
合金の組成成分を代えても、還元性雰囲気中で導電性金
属粒子と撹拌することにより、活性化度は同様に向上し
ていることがわかる。
【００３２】供試No.１７〜No.２１について、表２を参
照すると、還元性雰囲気中の還元ガスの濃度が高いほ
ど、活性化度が高く、水素吸蔵合金粒子の表面改質が十
分に行なわれることがわかる。
照すると、還元性雰囲気中の還元ガスの濃度が高いほ
ど、活性化度が高く、水素吸蔵合金粒子の表面改質が十
分に行なわれることがわかる。
【００３３】以上のように、水素吸蔵合金粒子を還元性
雰囲気中で、導電性金属粒子と撹拌することにより、水
素吸蔵合金粒子の表面改質を効果的に行なうことがで
き、得られた水素吸蔵合金粉末を用いる水素吸蔵合金電
極を負極とする金属−水酸化物蓄電池は、活性化度が高
くなり、充放電サイクルの初期から高容量を実現でき
る。
雰囲気中で、導電性金属粒子と撹拌することにより、水
素吸蔵合金粒子の表面改質を効果的に行なうことがで
き、得られた水素吸蔵合金粉末を用いる水素吸蔵合金電
極を負極とする金属−水酸化物蓄電池は、活性化度が高
くなり、充放電サイクルの初期から高容量を実現でき
る。
【図１】本発明の水素吸蔵合金粉末の断面図である。
【図２】従来の水素吸蔵合金粉末の断面図である。
【図３】メカノケミカル処理装置の説明図である。
【図４】円筒型ポットの断面図である。
【図５】試験セルの一部を断面した斜視図である。
(40) 水素吸蔵合金粉末 (42) 水素吸蔵合金粒子 (44) 導電性金属粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 野上 光造 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 (72)発明者 西尾 晃治 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
Claims (4)
- 【請求項１】 水素吸蔵合金粒子(42)の表面に導電性金
属粒子(44)を付着した水素吸蔵合金粉末(40)と集電体を
一体化してなる水素吸蔵合金電極であって、水素吸蔵合
金粉末(40)は、酸素濃度が０.５％以下であることを特
徴とする水素吸蔵合金電極。 - 【請求項２】 導電性金属粒子(44)は、Ｎｉ(ニッケ
ル)、Ｃｏ(コバルト)及びＣｕ(銅)からなる群から選択
された少なくとも１種の金属を含んでいる請求項１に記
載の水素吸蔵合金電極。 - 【請求項３】 水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒子
(44)を混合して撹拌し、表面に導電性金属粒子(44)が付
着された水素吸蔵合金粉末(40)を調製し、該水素吸蔵合
金粉末(40)を集電体と一体化させることにより水素吸蔵
合金電極を作製する方法であって、水素吸蔵合金粒子(4
2)と導電性金属粒子(44)の撹拌を還元性雰囲気中で行な
うことを特徴とする水素吸蔵合金電極の作製方法。 - 【請求項４】 水素吸蔵合金粒子(42)と導電性金属粒子
(44)の撹拌は、水素ガスを含む還元性雰囲気、又は一酸
化炭素ガスを含む還元性雰囲気の中で行なわれる請求項
３に記載の水素吸蔵合金電極の作製方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05888397A JP3500031B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 水素吸蔵合金電極及びその作製方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP05888397A JP3500031B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 水素吸蔵合金電極及びその作製方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10255783A true JPH10255783A (ja) | 1998-09-25 |
| JP3500031B2 JP3500031B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=13097180
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP05888397A Expired - Fee Related JP3500031B2 (ja) | 1997-03-13 | 1997-03-13 | 水素吸蔵合金電極及びその作製方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3500031B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100370648C (zh) * | 2001-01-17 | 2008-02-20 | 日清纺织株式会社 | 碳质材料粉末混合物,可极化电极组合物,可极化电极和双电层电容器 |
| US7998454B2 (en) | 2007-05-10 | 2011-08-16 | Bio Coke Lab. Co. Ltd. | Method of producing magnesium-based hydrides and apparatus for producing magnesium-based hydrides |
-
1997
- 1997-03-13 JP JP05888397A patent/JP3500031B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100370648C (zh) * | 2001-01-17 | 2008-02-20 | 日清纺织株式会社 | 碳质材料粉末混合物,可极化电极组合物,可极化电极和双电层电容器 |
| US7998454B2 (en) | 2007-05-10 | 2011-08-16 | Bio Coke Lab. Co. Ltd. | Method of producing magnesium-based hydrides and apparatus for producing magnesium-based hydrides |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3500031B2 (ja) | 2004-02-23 |
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