JPS60212958A - 水素吸蔵電極 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 この発明は、負極に貯蔵さ扛ている水素と正極との電気
化学的反応により電気エネルギーを発生する蓄電池にお
ける負極に関する。

従来例の構成とその問題点 この種の水素吸蔵合金の性能は、その活性物質である水
素を吸蔵する合金そのものの、水素ガス放出圧の温度特
性に著しく依存し、その合金に固有の理論放電容量を得
るためには、ある限られた温度域でしか使用することが
出来ないという欠点があった。例えば、Ｌ　ａ　Ｎ　１
ｓの最適使用温度域は、常温より幾分低い温度であり、
ＣａＮ１６のそれは、Ｌ　ａＮ　ｌｓより高い領域であ
る。

発明の目的 この発明は、従来のものより、はるかに広範囲の温度域
において、はぼ一定の放電容量を得ることが出来る使用
可能温度域の広いアルカリ蓄電池用水素吸蔵電極を提供
することを目的とする。

発明の構成 本発明の水素吸蔵電極は、相互Ｖこ異なる水素解離平衡
圧を有し、そのため最大放電容量を示す温度域が異なる
水素吸蔵合金を複数個、例えば板状活物質支持体の両側
から層状に重ねて組み合わせ、相互の層間の接触電気抵
抗を出来るだけ少なくするよう強固に一体化したもので
、結果的に、水素吸蔵電極として、広範囲の温度領域で
、水素原子の合金表面での解離活性化エネルギーの一定
化を図ったものである。

実施世」の説明 市販の粒状ランタン（純度９９．６％以−ト）と、市販
の球状ニッケル（純度９９．６％以上）（ｒ、原子比で
、ランタン対ニッケルが１：５Ｖｃなる様に秤量し、水
冷鋼るつぼに収め、アルゴン雰囲気中でアーク溶解し、
均質なボタン状Ｌ　ａＮ　ｉｓ　ｆ製造した。また市販
の粒状カル７ウム（純度９９．３％以上）と、市販の球
状ニッケル（純度９９．６％以上）を原子比で、カルシ
ウム対ニッケル比が１＝６になる様秤量し、カーボンる
つほに収め、アルゴン雰囲気中で、４０１１１の高周波
で溶解し製造した。

このようにして得られた合金を、アルゴン気流中のドラ
イボックス内で、粉砕して約４０μｍ以下の合金粉末と
した。次に、ＬａＮ１６約６．１、活物質支持体である
発泡ニッケル板の一方の面より加工光てんし、次いで、
ＣａＮ　１．約４１他方の面から加工光てんし、これを
約２００６　／　ｃ７の圧力で加圧後、真空電気炉にて
、真空度１０−５〜１Ｏ−６Ｔｏｒｒ、焼結温度９６ｏ
′Ｃ１焼結時間２時間の条件で焼結して合金粉末の焼結
多孔体とした。なお、ここで使用した発泡メタルは、大
きさ５　ｃｍ　Ｘ　５　ｃｍ厚さ２．０Ｊ１１１である
。

上記の電極を６とする。比較例として、同様の条件で、
水素吸蔵合金としてＬａＮ１６単独を用いて製造した電
極をｂ　、　Ｃａ　Ｎ　ｉ　ｓ単独を用いた電極Ｃとす
る。

次にこｎらの各電極を負極とし、公知の酸化ニッケル電
極を正極として、そｎぞゎ、アルカリ電解質中に浸漬し
て、電池全構成した。第１図は各水素吸蔵電極の放電容
量（Ａｈ／、９）　の温度特性図である。この図から明
らかなように、本発明による負極を用いた電池は、従来
の電池と比較して、放電容量の温度依存性が少なく、そ
のため広範囲の温度域で使用することができる。また１
、第１図において、電極ａの放電容量は、各温度におい
て従値 来のｂとＣの中ｒＥＩｊγとるのではなく、中間値より
も高い値を示している。こｎに、単体合金の場合は解離
しにくかった合金中の水素原子が、他方の解離しやすい
合金の影響により放電しゃすくな−〕て、容量が増大し
たためと考えられる。

なお、実施例で述べた焼結法による電極形成法の代わり
に、ペースト法、すなわち、合金微粉末に約１０重蓋％
の弗素樹脂全混合し、ニッケル製発泡メタルに充てんし
、加圧後、アルゴンガス気流中で、弗素樹脂の融点より
少し高い約３００°Ｃで約１時間熱処理する方法によっ
て形成した電極では、第１図の特性に比べてＣａＮ　ｓ
　ｓ電極の放電容量が若干向上し、その分ＣａＮ　ｉ　
６とＬ　ａＮ　１６を用いた電極も容量が若干伸びたが
、使用可能な温度域の拡大効果は全く同様であった。

第２図は、一体化多層構造に形成した水素吸蔵電極の一
例の模式図を示している０１は第１の水素吸蔵合金粉末
焼結体、２は第２の水素吸蔵合金た二種類の合金の境界
面は、明瞭に定１っているのではなく、一方の合金組成
から極めて徐々に他方の合金組成へと変化している。

このように、複数個の水素吸蔵合金を、多層構造体とし
て一体化することによって、各々単体の特性を損なうこ
となく、放電容量の温度依存性を改善し、使用温度域の
拡大化を図扛るのである。

この特性は、単にもとになる各単体合金の特性の平均値
だけからでは得られない効果が現われた結果であり、そ
の理由は、電解液濃度、成分、その他の充放電条件など
が定まった時、その周囲温度の条件下で、充放電のしや
すさと水素吸蔵放出特性との間に因果関係があり、数種
類の合金を一体化した場合、条件に合致した充・放電し
やすい合金を水素の出入口とするため、条件が合致しな
い他の合金さえも、理論水素吸蔵能を損なうことなく、
充放電の容易化の方向に機能していくからと考えられる
。

ここで、一体化多層構造を形成する際の焼結法における
加圧圧力（１００〜３ｏ　ｏ　Ｋｐ　／　ｃｄ　）や温
度（９００−１２００’Ｃ）、あルイハヘースト法にお
ける合成樹脂の量（１０〜２０％）や熱処理温度（２０
０〜３５０’Ｃ）は、水素吸蔵合金の種類や充てん量に
よって、最適な値を定めることができる。

捷だ、本発明の水素吸蔵電極を用いた電池の充放電サイ
クル寿命特性を調べた結果、従来のものより約１０％寿
命が向上することがわかった。これは、単体合金では水
素吸蔵・放出による電極の膨張・収縮によって生じる粒
子間の結合・破壊に　第　１方向性があり、そのため、
サイクル数の増大に伴って電極の物理的強度が減少し、
電気抵抗が増大以上のように、本発明は、単一の合金の
みを使　（，４Ａ／Ｊ）用した水素吸蔵電極では不可能
であった温度領域壕で・も使用可能に改善した、広範囲
使用温度型の電池を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

図である。 １．２　・相互に特性の異なる水素吸蔵合金粉末焼結体
、３　・・・発泡メタルの骨格。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名−４
Ｕ　−２６ρ　２ρ　４０　１ρ Ｉ頼Ｉ　＠　ン品　イシヒ（ＯＣ） 図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 相互に異なる水素解離平衡圧を有する複数の水素吸蔵合
   金を層状に重ねた多層構造体に構成した水素吸蔵電極。