[发明专利]氢气排出膜

说明书

技术领域

本发明涉及在电池、电容器(condenser)、电容器(capacitor)以及传感器等电化学元件中设置的氢气排出膜。

背景技术

近年来，在风力发电和太阳光发电等的变换器、蓄电池等大型电源等用途中使用铝电解电容器。铝电解电容器有时会因为逆电压、过电压、以及过电流而在内部产生氢气，若氢气大量产生，则有因内部压力的上升而导致外壳破裂之虞。

因此，通常的铝电解电容器中设置有具备特殊膜的安全阀。安全阀不仅具有将电容器内部的氢气排出到外部的功能，还具有在电容器的内部压力急剧上升时自我破坏而使内部压力降低、防止电容器自身的破裂的功能。作为属于这种安全阀的构成构件的特殊膜，例如提出了以下的特殊膜。

专利文件1中提出了具备由在钯中含有20wt％(19.8mol％)Ag的钯-银(Pd-Ag)的合金构成的箔带的压力调整膜。

但是，专利文件1的箔带在50～60℃左右以下的环境下容易脆化，存在无法长期维持作为压力调整膜的功能这样的问题。

另一方面，作为手机、笔记本电脑以及汽车等的电池，广泛使用锂离子电池。另外，近年来，对于锂离子电池，除了高容量化、循环特性提高以外，对安全性的关心也在增长。尤其，已知锂离子电池会在电池单元内产生气体，存在伴随内压上升的电池盒膨胀、破裂的担心。

专利文件2中公开了如下技术方案：作为选择性透过电池内产生的氢气的氢选择透过性合金膜，使用包含锆(Zr)和镍(Ni)的合金的非晶质合金(例如36Zr-64Ni合金)膜。

但是，前述非晶质合金在低温区域(例如50℃)与氢接触时会形成氢化物(ZrH₂)而脆化，因此存在无法长时间维持作为压力调整膜的功能这样的问题。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特许第4280014号说明书

专利文献2：日本特开2003-297325号公报

发明内容

发明要解决的问题

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的在于，提供在电化学元件的使用环境温度下难以脆化的氢气排出膜和氢气排出层叠膜。另外，本发明的目的在于，提供具备该氢气排出膜或氢气排出层叠膜的电化学元件用安全阀、具备该安全阀的电化学元件。进而，本发明的目的在于，提供使用了氢气排出膜、氢气排出层叠膜、或电化学元件用安全阀的氢气排出方法。

用于解决问题的方案

本发明涉及氢气排出膜，其为包含合金的氢气排出膜，其特征在于，前述合金为Pd-Cu合金，且Pd-Cu合金中的Cu的含量为30mol％以上。

包含Pd-Ag合金的氢气排出膜具有如下功能：在膜表面将氢分子解离为氢原子并使氢原子固溶在膜内，使固溶的氢原子从高压侧向低压侧扩散，在低压侧的膜表面再次将氢原子转化为氢分子排出。

作为专利文件1的Pd-20wt％Ag合金在50～60℃左右以下的环境下容易脆化的理由，认为如下。对Pd-20wt％Ag合金而言，在高温区域中即使固溶氢原子，α晶格相也难以变化，但在50～60℃左右以下的低温区域中，认为具有如下特性：固溶氢原子时α晶格相的一部分相变为β晶格相，脱氢时β晶格相再次相变为α晶格相。并且，由于β晶格相的晶格常数比α晶格相的晶格常数大，因此在α晶格相与β晶格相混杂存在的区域(α+β晶格相)会产生变形。因此，认为氢固溶化-脱氢化重复进行时，在α+β晶格相中会产生由变形引起的破坏，Pd-20wt％Ag合金脆化。

本发明人等发现，通过使用Cu含量为30mol％以上的Pd-Cu合金形成氢气排出膜，即使在50～60℃左右以下的低温区域，氢气排出膜也难以脆化。可认为Cu含量为30mol％以上的Pd-Cu合金在50～60℃左右以下的低温区域中即使固溶了氢原子α晶格相也难以相变为β晶格相，即难以形成α+β晶格相。因此，认为本发明的Pd-Cu合金即使重复进行氢固溶化-脱氢化也难以引起脆化。

前述氢气排出膜优选Pd-Cu合金中的Cu为含量为30～65mol％，且膜厚度t(m)与膜面积s(m²)满足下述式1。

〈式1〉t/s<16.4m^-1