Electrodo negativo para celda alcalina secundaria y celda alcalina secundaria que usa el mismo.

Un electrodo negativo para una celda alcalina secundaria que tiene aleación para almacenamiento dehidrógeno,

en donde

el electrodo negativo (26) adicionalmente tiene un inhibidor de la oxidación que inhibe que la aleación dealmacenamiento de hidrógeno se oxide; y

el inhibidor de oxidación contiene un compuesto químico, y el compuesto químico incluye un extremo de formaciónde un enlace químico que esta químicamente enlazado a la superficie de la aleación para almacenamiento dehidrógeno y un extremo repelente al agua que tiene repelencia al agua, caracterizado porque:

el inhibidor de oxidación es un compuesto de flúor de éster de fosfato que tiene una estructura química que incluyeun grupo fosfoéster que está enlazado al extremo de formación del enlace químico y una cadena de fluorocarbonoque está enlazada al extremo repelente al agua.

Electrodo negativo para celda alcalina secundaria y celda alcalina secundaria que usa el mismo Antecedentes de la invención Campo de la invención La presente invención se relaciona con un electrodo negativo para una celda alcalina secundaria y una celda alcalina secundaria que usa este electrodo negativo Descripción de la técnica relacionada Una de las celdas alcalinas secundarias bien conocidas es una celda secundaria de níquel-hidrógeno. La celda secundaria de níquel-hidrógeno tiene una capacidad más alta que una celda secundaria de níquel-cadmio y es segura ambientalmente. Por estas razones, la celda secundaria de níquel-hidrógeno ofrece aplicaciones versátiles en una variedad de dispositivos portátiles, automóviles híbridos eléctricos, etc. Debido a su versatilidad, la celda secundaria de níquel-hidrógeno requiere mejorar sus propiedades incluyendo su propiedad de ciclo de vida.

Una celda secundaria de níquel-hidrógeno que es conocida por una propiedad de ciclo de vida mejorado es la divulgada, por ejemplo, en el Documento de Patente 1 (Publicación de Patente Japonesa no examinada (Kokai) No. 2009-206004) . Esta celda secundaria de níquel-hidrógeno contiene aceite de flúor repelente al agua en el electrón negativo que contiene la aleación de almacenamiento de hidrógeno. El aceite de flúor se aplica parcialmente sobre la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno y limita moderadamente el contacto entre la aleación de almacenamiento de hidrógeno y el electrolito alcalino. Esto evita que la aleación de almacenamiento de hidrógeno se deteriore debido a la oxidación causada por el electrolito alcalino cuando la celda secundaria de níquelhidrógeno que contiene aceite de flúor se carga y descarga repetidamente. La celda secundaria de níquel-hidrógeno del Documento de Patente 1 se mejora así en cuanto a su propiedad de ciclo de vida.

El aceite de flúor se mezcla y entreteje con el polvo de aleación de almacenamiento de hidrógeno, un agente conductor, etc., en un proceso de producción de pasta negativa. Con el transcurso del proceso del tejido, el aceite de flúor se adhiere a la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno.

El aceite de flúor simplemente se adhiere físicamente a la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno y por lo tanto es fácil de fluir y esparcirse sobre un área relativamente amplia de la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno durante el proceso de formación de la pasta. El aceite de flúor consiste de moléculas repelentes al agua. Por esta razón, se forma una película repelente al agua hecha de aceite de flúor sobre un área relativamente amplia de la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno. Cuando la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno está protegida por la película sobre el área relativamente amplia, la aleación de almacenamiento de hidrógeno se inhibe adecuadamente de ser oxidada. Consecuentemente, una celda que contenga la aleación de almacenamiento de hidrógeno con la película tiene una propiedad de ciclo de vida excelente.

Sin embargo, si la superficie de aleación de almacenamiento de hidrógeno está cubierta con aceite de flúor en un área amplia, la aleación de almacenamiento de hidrógeno está limitada más de lo necesario en contacto con el electrodo alcalino. En la celda secundaria de níquel-hidrógeno que contiene la aleación de almacenamiento de hidrógeno que está limitada en contacto con el electrolito alcalino, la reacción de la celda no se promueve especialmente bajo un ambiente de baja temperatura. En este aspecto, las celdas secundarias convencionales de níquel-hidrógeno provistas con el electrodo negativo que contiene aceite de flúor se degradan notablemente en cuanto a su propiedad de descarga bajo un ambiente de baja temperatura (de aquí en adelante, denominada como propiedad de descarga a baja temperatura) . Una idea para mejorar una propiedad de descarga a baja temperatura de las celdas secundarias convencionales de níquel-hidrógeno es reducir la cantidad adicionada de aceite de flúor. Esto, sin embargo, acorta el ciclo de vida de las celdas.

Como se vio anteriormente, con respecto a las celdas secundarias convencionales de níquel-hidrógeno, la propiedad de descarga a baja temperatura tiene que ser sacrificada en alguna medida para potenciar la propiedad de ciclo de vida. Por otro lado, con el fin de potenciar la propiedad de descarga a baja temperatura, la propiedad de ciclo de vida necesita ser sacrificada hasta algún grado. En otras palabras, es difícil alcanzar un balance entre el potenciamiento de la propiedad de ciclo de vida y la propiedad de temperatura de descarga a temperatura baja de las celdas.

La JP-A-5159799 divulga un electrodo negativo para una celda secundaria alcalina que tiene una aleación de almacenamiento de hidrógeno, en donde la superficie o la superficie de partícula de una aleación metálica de almacenamiento de hidrógeno está recubierta con un acabado repelente al agua representado por un éster isociánico. Adicionalmente, se usa V33Ti17Zr17Ni33 como aleación metálica para almacenamiento de hidrógeno.

La JP-A-9097605 se relaciona con un electrodo de aleación de almacenamiento de hidrógeno con alta capacidad. La superficie de una capa que comprende un polvo de aleación de almacenamiento de hidrógeno está recubierto con un repelente al agua de la familia del flúor representado por la fórmula Y-[R1- (Rf-R2) a-Rf-R1]-Y , en donde Rf es un grupo perfluoroalquileno, un grupo perfluoropoliéter divalente, un grupo divalente de combinación del grupo perfluoroalquileno y un grupo perfluoroéter divalente, R1, R2 son los mismos o diferentes grupo hidrocarburo divalentes sustituidos o no sustituidos, a es un entero de 0 o más y Y es un grupo sililo hidrolizable.

Resumen de la invención La presente invención se ha hecho para resolver los problemas anteriores. Es un objeto de la invención proveer un electrodo negativo para una celda alcalina secundaria, el cual sea capaz de alcanzar un balance entre una propiedad de ciclo de vida y una propiedad de descarga a baja temperatura en una celda, y una celda secundaria alcalina que utilice este electrodo negativo.

El objetivo anterior ha sido alcanzado proveyendo un electrodo negativo para una celda alcalina secundaria de acuerdo con la reivindicación 1 y una celda alcalina secundaria que utiliza este electrodo negativo de acuerdo con la reivindicación 3.

El electrodo negativo de acuerdo con la reivindicación 1 tiene una aleación para almacenamiento de hidrógeno. La aleación para almacenamiento de hidrógeno preferiblemente tiene una composición que es representada por una fórmula general Ln1-xMgxNiy-a-bAlaMb. En esta fórmula, Ln es al menos uno de los elementos seleccionados de un grupo consistente de La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Y, Zr y Ti. M es al menos un elemento seleccionado del grupo consistente de V, Nb, Ta, Cr, Mo, Mn, Fe, Co, Ga, Zn, Sn, In, Cu, Si, P y B. Los subíndices a, b, x y y satisfacen las condiciones de que 0.0 º a º 0.30, 0 º bº 0.50, 0.05 º x º 0.30, y 2.8 º y º 3.9, respectivamente.

El electrodo negativo para una celda alcalina secundaria de acuerdo con la invención contiene un inhibidor de oxidación para inhibir que la aleación de almacenamiento de hidrógeno sea oxidada por un electrolito alcalino. El inhibidor de oxidación es un compuesto químico que tiene un extremo de formación de enlace químico que está enlazado químicamente a la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno y un extremo repelente al agua que tiene repelencia al agua. El inhibidor de oxidación está enlazado a la superficie de la aleación de almacenamiento de hidrógeno en el electrodo negativo a través del extremo de formación de enlace químico y limita el contacto entre el electrolito alcalino y la aleación de almacenamiento de hidrógeno en el extremo repelente al agua. El inhibidor de oxidación forma un enlace químico firme y estable en la superficie de aleación de almacenamiento de hidrógeno, de tal manera que el inhibidor de oxidación no se esparza a otros lugares diferentes a aquellos en los que se forma el enlace químico. El inhibidor de oxidación por lo tanto no cubre la superficie de aleación de almacenamiento de hidrógeno más de lo necesario, en comparación con el aceite de flúor que simplemente se adhiere físicamente a la superficie de aleación de almacenamiento de hidrógeno. El electrodo negativo de la invención es capaz entonces de inhibir apropiadamente que la aleación de almacenamiento de hidrógeno sea oxidada por el electrolito alcalino y también capaz de asegurar un área de contacto suficiente que sea requerida... [Seguir leyendo]

1. Un electrodo negativo para una celda alcalina secundaria que tiene aleación para almacenamiento de hidrógeno, en donde

el electrodo negativo (26) adicionalmente tiene un inhibidor de la oxidación que inhibe que la aleación de 5 almacenamiento de hidrógeno se oxide; y

el inhibidor de oxidación contiene un compuesto químico, y el compuesto químico incluye un extremo de formación de un enlace químico que esta químicamente enlazado a la superficie de la aleación para almacenamiento de hidrógeno y un extremo repelente al agua que tiene repelencia al agua, caracterizado porque:

el inhibidor de oxidación es un compuesto de flúor de éster de fosfato que tiene una estructura química que incluye 10 un grupo fosfoéster que está enlazado al extremo de formación del enlace químico y una cadena de fluorocarbono que está enlazada al extremo repelente al agua.

2. El electrodo negativo de acuerdo con la reivindicación 1 caracterizado porque: la aleación para almacenamiento de hidrógeno tiene una composición que está representada por una fórmula general Ln1-xMgxNiy-a-bAlaMb; 15 en esta fórmula,

Ln es al menos un elemento seleccionado de un grupo consistente de La, Ce, Pr, Nd, Pm, Sm, Eu, Gd, Tb, Dy, Ho, Er, Tm, Yb, Lu, Sc, Y, Zr y Ti; M es al menos un elemento seleccionado del grupo consistente de V, Nb, Ta, Cr, Mo, Mn, Fe, Co, Ga, Zn, Sn, In,

Cu, Si, P y B; y 20 los subíndices a, b, x e y satisface las condiciones de que 0.05 a 0.30, 0 b 0.50, 0.05 x 0.30, y 2.8 y 3.9, respectivamente.

3. Una celda alcalina secundaria (2) que tiene: un ensamblaje de electrodo (22) , incluyendo el ensamblaje de electrodo (22) un electrodo positivo (24) , un electrodo

negativo (26) y un separador (28) , y un electrolito alcalino, caracterizada porque: 25 el electrodo negativo (26) es cualquiera de los electrodos negativos de acuerdo con las reivindicaciones 1 y 2.