水素吸蔵合金電極/プロトン伝導性固体電解質界面の反応とその全固体電池への応用

2000 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 11229205
• Research Institution: Osaka Prefecture University
• Principal Investigator: 岩倉 千秋 大阪府立大学, 工学研究科, 教授 (00029183)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 坂口 裕樹 鳥取大学, 工学部, 助教授 (00202086) ; 古川 直治 大阪府立大学, 工学研究科, 講師 (70081338) ; 井上 博史 大阪府立大学, 工学研究科, 助教授 (00213174) ; 野原 慎士 大阪府立大学, 工学研究科, 助手 (40326278) ; 森田 昌行 山口大学, 工学部, 教授 (70136167)
• Keywords: ニッケル-水素電池 / 全固体電池 / エネルギー変換素子 / 固体高分子ゲル電解質 / 固体無機ゲル電解質 / 固体酸化物電解質 / 架橋型高分子

Research Abstract

本年度は、固体電解質やそれを用いた全固体電池の特性評価ならびに新規な固体酸化物電解質や高分子ゲル電解質の探索について検討し、以下のような結果を得た。
1.ポリアクリル酸カリウムに水酸化カリウム水溶液を吸収させることにより形成させたゲル電解質は広い温度範囲にわたって安定であり、水酸化カリウム水溶液と類似の高いイオン伝導挙動を示すことを明らかにした。また、このゲル電解質を用いたニッケル-水素電池の充放電反応はスムーズに進行し、良好なサイクル特性を示すことがわかった。さらに、水酸化カリウム水溶液を用いた場合よりも負極の劣化が効果的に抑制され、容量保持率も向上することを明らかにした。
2.固体無機ゲル電解質として60℃で真空乾燥したリン酸をドープしたシリカゲルを用いた場合にサイクル寿命は最も長くなることがわかった。また、この電解質を正極活物質に混合することによりその利用率が向上するため、より大きな充放電電流密度においても充放電可能であることを明らかにした。
3.固体電解質として含水酸化物の一つである酸化スズ水和物を用いた場合には充放電性を示さないのに対し、酸化ジルコニウム水和物は二次電池の電解質として機能することが示された。特に、メカニカルミリングにより水酸化カリウムと複合化させた試料は、酸化ジルコニウム水和物単独のものと比較して、一桁高い電流密度で充放電できることがわかった。
4.側鎖にエチレンオキシドの繰返し単位をもつポリメタクリレートをマトリックスとするポリマーゲル電解質膜を作製した。酸またはアルカリの水溶液中で膨潤させることにより,室温で10^<-2>Scm^<-1>の伝導度を得た。電気化学測定により,この電解質膜中での酸化還元反応が可能であることを確かめた。

Research Products

• [Publications] Hiroki Sakaguchi: "Visualization of Hydrogen in Hydrogen Storage Alloys Using Neutron Radiography"Int.J.Hydrogen Energy. 25・12. 1205-1208 (2000)
• [Publications] Hiroshi Senoh: "Charge Efficiency of Misch Metal-Based Hydrogen Storage Alloy Electrodes at Relatively Low Temperatures"Electrochim.Acta. 46・7. 967-971 (2001)
• [Publications] Chaiaki Iwakura: "Effects of Surface and Bulk Modifications on Electrochemical and Physicochemical Characteristics of MgNi Alloys"J.Alloys Comp.. (in press). (2001)
• [Publications] Hiroshi Inoue: "Charge-Discharge Characteristics of TiV_<2.1>Ni_<0.3>Alloy Surface-Modified by Ball-Milling with Ni or Raney Ni"J.Alloys Comp.. (in press). (2001)