JP2000169903A - 水素吸蔵合金粉末の製造方法 - Google Patents

水素吸蔵合金粉末の製造方法

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JP2000169903A
JP2000169903A JP10346913A JP34691398A JP2000169903A JP 2000169903 A JP2000169903 A JP 2000169903A JP 10346913 A JP10346913 A JP 10346913A JP 34691398 A JP34691398 A JP 34691398A JP 2000169903 A JP2000169903 A JP 2000169903A
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hydrogen
powder
heat treatment
nickel
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JP10346913A
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Daisuke Kimura
大助 木村
Masaru Yanagimoto
勝 柳本
Kazuya Hashimoto
和弥 橋本
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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Sanyo Special Steel Co Ltd
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  • Powder Metallurgy (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明は、水素吸蔵合金粉末、特にニッケル
−水素二次電池の負極材料用のAB5 型水素吸蔵合金粉
末の製造方法を提供すること。 【解決手段】 ミッシュメタル・ニッケル系水素吸蔵合
金粉末を熱処理前に酸溶液の混合によって表面処理を施
した後、熱処理を施すことを特徴とする水素吸蔵合金粉
末の製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金粉
末、特にニッケル−水素二次電池の負極材料用のAB5
型水素吸蔵合金粉末の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、AB5 型水素吸蔵合金粉末を負極
材料に用いるニッケル−水素二次電池は、ニッケル−カ
ドミウム二次電池よりも高いエネルギー密度を持ち、ま
たカドミウムなどの有害物質を使用しないので環境に優
しいことなどを特徴としてポータブル機器を中心に広く
使用されている。このAB5 型水素吸蔵合金は、例えば
Ce50%、La25%、Nd15%、残りPr等から
なるミッシュメタルMmと、NiおよびNiに置き替わ
る元素としてMn、Al、Coなどを混合したもので、
例えば、Mm1.0Ni(5−x−y−z)MnxAl
yCozのような型の金属間化合物である。このニッケ
ル−水素二次電池用水素吸蔵合金粉末の作製方法として
は鋳造材、または回転ドラム上に溶湯を落下させて作製
した急冷薄帯の粉砕およびガスアトマイズ法等の諸手法
が知られている。このような手法で得られた粉末に熱処
理を施した後、汎用の湿式ミキサーを用いて酸による表
面処理を施しているのが実状である。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】水素吸蔵合金粉末を二
次電池に使用する場合に要求される性能は、水素吸蔵量
が大きいこと、水素の吸収・放出が迅速なこと、また吸
収・放出の繰り返しによる水素吸蔵量の低下が少ないこ
となどがある。水素吸蔵量の大小は電池容量に関係し、
水素の吸収・放出の速度は電池の高効率放電や充電時の
電池内圧の上昇に関係し、繰り返し吸収・放出による水
素吸蔵量の低下は二次電池の寿命に関係する。
【0004】上述の水素吸蔵量の低下、つまり二次電池
の寿命の低下は、充放電つまり水素の吸収・放出の繰り
返しによって合金粉末が必要以上に細かく破砕すること
が原因である。このような破砕はミクロ的な合金組成の
不均一や結晶構造の歪などが原因となって、水素を吸収
・放出する際に体積の膨張・収縮が粉末内部で一様に行
われないために破砕が進行するものと考えられる。そし
て破砕面から酸化が進み水素吸蔵量が減少していく。従
って、二次電池の寿命を延ばすためには、合金組成のミ
クロ的な均一化および結晶構造の歪が少ないことが条件
になる。そのために合金粉末に熱処理を施し、組成の均
一化および結晶構造の歪の緩和を行い、電池寿命の向上
を図ることが提案されている。
【0005】上述の水素吸蔵量の大きさ、および水素の
吸収・放出の速さ、つまり合金粉末と水素との反応性
は、合金粉末の表面層の状態に大きく影響される。アト
マイズ粉末作製時にできる粉末表面層の酸化被膜は、合
金粉末と水素との反応を妨げる障壁となるため、合金粉
末が水素を吸蔵出来る状態にする活性化工程が必要であ
る。また合金粉末を活性化せずに、そのまま用いて電池
を作製した場合、長時間かけて充放電を繰り返し電池容
量を高めなければならない。そのため合金粉末に酸によ
る表面処理を施して、酸化被膜を除去することが提案さ
れている。
【0006】このような従来の方法では熱処理後の表面
処理によって、粉末表面層の酸化被膜を除去するだけで
なく、合金粉末と水素との反応を促進する触媒の役割を
持つ金属Ni層も同様に除去してしまう。そのため合金
粉末と水素との反応性の低下を招く恐れがあったが、従
来方法では工程の簡素化のため、熱処理を行なった後表
面処理を行う処理工程を実施していた。しかし、電池特
性のさらなる向上を図るため、合金粉末と水素との反応
性の向上が必要不可欠である。そのため水素との反応性
と非常に関連のある粉末表面改質のより効果的な処理方
法が望まれている。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、合金粉末
に熱処理を行う前に酸処理を施して、その後乾燥させて
熱処理を施すことによって、従来方法で作製した水素吸
蔵合金粉末よりも水素との反応性が大幅に向上すること
を見出したものである。その発明の要旨とするところ
は、ミッシュメタル・ニッケル系水素吸蔵合金粉末を熱
処理前に酸溶液との混合によって表面処理を施した後、
熱処理を施すことを特徴とする水素吸蔵合金粉末の製造
方法にある。
【0008】
【発明の実施の形態】一般的に粉末表面層にある金属N
i層は合金粉末と水素との反応を促進する触媒としての
役目を担っており、粉末表面層に金属Ni層が多く存在
するほど、合金粉末と水素との反応性は向上することが
知られている。また合金粉末と水素との反応性を向上さ
せるのは金属Ni層だけでなく、La2 3 およびLa
(OH)3 などの希土類酸化物および水酸化物の働きも
必要である。その働きはNiによって水素分子が化学吸
着され、希土類酸化物および水酸化物の作用によって水
素原子に解離されて粉末内に吸蔵されていく。このた
め、合金粉末の表面層にはNiだけでなく希土類酸化物
および水酸化物も必要である。
【0009】合金粉末に熱処理を施す前には、MmNi
5相以外にNiおよびCo組成の少ない第2相の存在が
確認されている。この第2相は熱処理を施すことによっ
て減少する傾向が見られる。そのためMmNi5相以外
のNiおよびCo組成の少ない第2相が多く存在する熱
処理前に酸処理を施すことによって、Ni溶出量を極力
抑制し、粉末表面層に占めるNi層の割合を増加させ
る。その後、熱処理を施すことによって、合金組成のミ
クロ的な均一化および結晶構造の歪の緩和を行うと共
に、粉末表面層に希土類酸化物を生成させる。以上の理
由のため、本発明によって作製した水素吸蔵合金粉末は
従来方法で作製した合金粉末より水素との反応性は大幅
に向上する。
【0010】
【実施例】Mm1.0Ni3.5Co0.7Mn0.5
Al0.3を構成するように配合した金属原料をアルミ
ナ坩堝に収容し、誘導溶解で溶解した後、該溶湯を直径
2.0mmのノズルを通して落下させ、これに不活性ガ
スを噴霧してガスアトマイズ粉末を作製した。作製した
粉末は目開き150μmの篩で分級した後、合金粉末3
kgを純水5lおよび塩酸100mlと混合して湿式ミ
キサーの攪拌によって表面処理を行った。表面処理後、
乾燥させてステンレス製容器に収容し、Ar気流中で温
度800℃、3時間保持の熱処理を施した。熱処理後、
焼結した粉末を解砕して水素吸蔵時間を測定した。水素
吸蔵時間の測定には水素吸蔵特性(PCT特性)を測定
するジーベルツ装置を利用し、試料1gを容量30cm
3 の容器に収納し、80℃に加熱して30分間真空引き
を行った後、20℃に保持して10気圧の水素ガスを封
入し、水素ガス圧が9気圧まで下降するのに要した時間
を求めた。
【0011】(比較例1)Mm1.0Ni3.5Co
0.7Mn0.5Al0.3を構成するように配合した
金属原料をアルミナ坩堝に収容し、誘導溶解で溶解した
後、該溶湯を直径2.0mmのノズルを通して落下さ
せ、これに不活性ガスを噴霧してガスアトマイズ粉末を
作製した。作製した粉末は目開き150μmの篩で分級
した後、ステンレス製容器に収容し、Ar気流中で温度
800℃、3時間保持の熱処理を施した。熱処理後の合
金粉末3kgを純水5lと混合して湿式ミキサーの攪拌
によって解砕した後、塩酸100ml投入して表面処理
を行った。表面処理後、乾燥させた粉末について水素吸
蔵時間を測定した。測定条件は実施例1に準ずる。
【0012】(比較例2)Mm1.0Ni3.5Co
0.7Mn0.5Al0.3を構成するように配合した
金属原料をアルミナ坩堝に収容し、誘導溶解で溶解した
後、該溶湯を直径2.0mmのノズルを通して落下さ
せ、これに不活性ガスを噴霧してガスアトマイズ粉末を
作製した。作製した粉末は目開き150μmの篩で分級
した後、合金粉末3kgを純水5lおよび塩酸100m
lと混合して湿式ミキサーの攪拌によって表面処理を行
った。表面処理後、乾燥させた粉末について水素吸蔵時
間を測定した。測定条件は実施例1に準ずる。
【0013】(比較例3)Mm1.0Ni3.5Co
0.7Mn0.5Al0.3を構成するように配合した
金属原料をアルミナ坩堝に収容し、誘導溶解で溶解した
後、該溶湯を直径2.0mmのノズルを通して落下さ
せ、これに不活性ガスを噴霧してガスアトマイズ粉末を
作製した。作製した粉末は目開き150μmの篩で分級
した後、ステンレス製容器に収容し、Ar気流中で温度
800℃、3時間保持の熱処理を施した。熱処理後の焼
結した合金粉末3kgを純水5lと混合して湿式ミキサ
ーの攪拌によって解砕した後、塩酸100ml投入して
表面処理を行った。表面処理後、粉末を乾燥させて再
度、Ar気流中で温度800℃、3時間保持の熱処理を
施した。熱処理後、焼結した粉末を解砕して水素吸蔵時
間を測定した。測定条件は実施例1に準ずる。表1に実
施例および比較例で作製した粉末の表面処理前後の熱処
理の有無および水素吸蔵時間の測定結果を示す。
【0014】
【表1】
【0015】以上の結果、従来方法によるNo2と比較
して、本発明によるNo1および比較例のNo3の水素
吸蔵時間は速くなることが判った。比較例のNo3の水
素吸蔵時間が速くなった原因として、熱処理前の表面処
理によって表面層の金属Ni層が増加し、表面処理後の
乾燥させたとき表面層に希土類酸化物または水酸化物が
生成されたためと考えられる。また、比較例のNo4は
従来の熱処理後に表面処理を施すため粉末表面層の金属
Ni層が少なく、また表面処理後の熱処理によって過度
の希土類酸化物が生成されたため水素吸蔵時間が遅くな
ったものと考えられる。
【0016】
【発明の効果】以上述べたように、本発明による水素吸
蔵合金アトマイズ粉末は従来の合金粉末より水素吸蔵時
間が大幅に向上する特性を有するものでる。
フロントページの続き (72)発明者 橋本 和弥 兵庫県姫路市飾磨区中島字一文字3007番地 山陽特殊製鋼株式会社内 Fターム(参考) 4K018 BA04 BC01 BC09 KA38 5H003 AA02 BA03 BB02

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ミッシュメタル・ニッケル系水素吸蔵合
    金粉末を熱処理前に酸溶液の混合によって表面処理を施
    した後、熱処理を施すことを特徴とする水素吸蔵合金粉
    末の製造方法。
JP10346913A 1998-12-07 1998-12-07 水素吸蔵合金粉末の製造方法 Withdrawn JP2000169903A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN103111616A (zh) * 2013-03-07 2013-05-22 桂林理工大学 对ab3型储氢合金进行氟化改性的方法
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CN104846360A (zh) * 2015-05-17 2015-08-19 桂林理工大学 一种利用氟化处理表面改性ab3型储氢合金的方法
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