JP2000200602A - 水素吸蔵合金粉末 - Google Patents
水素吸蔵合金粉末Info
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- JP2000200602A JP2000200602A JP11037643A JP3764399A JP2000200602A JP 2000200602 A JP2000200602 A JP 2000200602A JP 11037643 A JP11037643 A JP 11037643A JP 3764399 A JP3764399 A JP 3764399A JP 2000200602 A JP2000200602 A JP 2000200602A
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- alloy
- hydrogen storage
- antioxidant
- storage alloy
- alloy powder
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Powder Metallurgy (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 放電特性、特に低温特性及び高率放電特性に
優れた水素吸蔵合金を提供する。 【解決手段】 微細に粉砕した水素吸蔵合金を酸化防止
処理することにより得られる水素吸蔵合金粉末。
優れた水素吸蔵合金を提供する。 【解決手段】 微細に粉砕した水素吸蔵合金を酸化防止
処理することにより得られる水素吸蔵合金粉末。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は水素を可逆的に吸蔵
放出する水素吸蔵合金粉末に関するものである。
放出する水素吸蔵合金粉末に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】現在、ニッケル−水素電池に用いられて
いる水素吸蔵合金はＬａＮｉ５をベースに開発され、さ
らに容量等の特性を高くするためにＬａをＭｍ（ミッシ
ュメタル）に、Ｎｉの一部をＣｏ，Ｍｎ，Ａｌ等で置換
したものが用いられている。さらに合金の初期活性や、
大電流放電特性を向上させるため、合金をアルカリや酸
等で表面処理し、合金表面にＮｉリッチな表面層を形成
させることにより特性の改善が成されてきた。しかし、
近年の通信機器の普及により携帯電話やＰＨＳの普及が
めざましく、また使用環境も低温から高温まで幅広いも
のが要求されるようになっている。特に低温での放電特
性が要求され、現在の仕様では十分な特性が得られてい
なかった。
いる水素吸蔵合金はＬａＮｉ５をベースに開発され、さ
らに容量等の特性を高くするためにＬａをＭｍ（ミッシ
ュメタル）に、Ｎｉの一部をＣｏ，Ｍｎ，Ａｌ等で置換
したものが用いられている。さらに合金の初期活性や、
大電流放電特性を向上させるため、合金をアルカリや酸
等で表面処理し、合金表面にＮｉリッチな表面層を形成
させることにより特性の改善が成されてきた。しかし、
近年の通信機器の普及により携帯電話やＰＨＳの普及が
めざましく、また使用環境も低温から高温まで幅広いも
のが要求されるようになっている。特に低温での放電特
性が要求され、現在の仕様では十分な特性が得られてい
なかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明はこれら従来技
術の課題を解決しようとするもので、低温でも電池の放
電特性が低下することがないニッケル−水素電池に用い
る水素吸蔵合金粉末を提供することを目的とする。
術の課題を解決しようとするもので、低温でも電池の放
電特性が低下することがないニッケル−水素電池に用い
る水素吸蔵合金粉末を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明者は低温での放電
特性の低下は、放電時に電圧の降下がおこり、水素を放
出する前に放電終始電圧に至るため、放電容量の低下が
おこる。放電時の電圧降下を改善するため、合金を微粉
砕し表面積を増大させることにより、反応面積を増大さ
せ、放電時の過電圧を低減させ、その結果低温放電容量
を維持させるものである。しかし、合金を微粉砕した
後、合金粉末を酸化雰囲気に放置したり、放電放置状態
など酸化状態におかれると合金表面が酸化し、放電時の
過電圧の増大を招く。そこで、本発明は微粉砕した特定
粒径を有する合金粉末に酸化防止剤を塗着させ、合金表
面の酸化を抑え、放電時の過電圧増大を抑えることがで
きたものである。
特性の低下は、放電時に電圧の降下がおこり、水素を放
出する前に放電終始電圧に至るため、放電容量の低下が
おこる。放電時の電圧降下を改善するため、合金を微粉
砕し表面積を増大させることにより、反応面積を増大さ
せ、放電時の過電圧を低減させ、その結果低温放電容量
を維持させるものである。しかし、合金を微粉砕した
後、合金粉末を酸化雰囲気に放置したり、放電放置状態
など酸化状態におかれると合金表面が酸化し、放電時の
過電圧の増大を招く。そこで、本発明は微粉砕した特定
粒径を有する合金粉末に酸化防止剤を塗着させ、合金表
面の酸化を抑え、放電時の過電圧増大を抑えることがで
きたものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に用いる合金の組成はＣａＣｕ５型結晶構造を有
する希土類系水素吸蔵合金であれば特に限定しないが、
具体的には組成式ＲＮｉａＭｂで表される水素吸蔵合金
を用いる。式中Ｒは希土類元素混合物、好ましくはミッ
シュメタル、富ランタンであるミッシュメタル等が挙げ
られ、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｔｉ
の中から一種以上選択して用いることができ、ａ，ｂは
Ｒに対するモル比を表し、３．５≦ａ≦４．０、１．０
≦ｂ≦１．５、４．８≦ａ＋ｂ≦５．２を満たす数であ
る。
本発明に用いる合金の組成はＣａＣｕ５型結晶構造を有
する希土類系水素吸蔵合金であれば特に限定しないが、
具体的には組成式ＲＮｉａＭｂで表される水素吸蔵合金
を用いる。式中Ｒは希土類元素混合物、好ましくはミッ
シュメタル、富ランタンであるミッシュメタル等が挙げ
られ、ＭはＣｏ，Ｍｎ，Ａｌ，Ｆｅ，Ｃｕ，Ｓｉ，Ｔｉ
の中から一種以上選択して用いることができ、ａ，ｂは
Ｒに対するモル比を表し、３．５≦ａ≦４．０、１．０
≦ｂ≦１．５、４．８≦ａ＋ｂ≦５．２を満たす数であ
る。
【０００６】このような組成を有するように各原料を溶
解し、合金の溶湯を通常の鋳型鋳造法、ロール急冷法、
アトマイズ法等により、凝固し、水素吸蔵合金を得た
後、必要により、ボールミル等の機械粉砕を施し、分級
し、平均粒径Ｄ５０が１０〜２５μｍの水素吸蔵合金粉
末を得る。本発明は特に合金粒度がＤ５０で１０〜２５
μｍであることが好ましく、２５μｍを超える粒子では
低温放電容量が改善されず、１０μｍ未満の粒子では放
電容量の改善はされるものの、粉砕にコストがかかる。
さらに本発明は該平均粒子径の範囲内で粒子径を１５〜
２２μｍの粒子範囲の合金粉末を用いて処理することに
より、低コスト、低温放電が良好となり好ましい。
解し、合金の溶湯を通常の鋳型鋳造法、ロール急冷法、
アトマイズ法等により、凝固し、水素吸蔵合金を得た
後、必要により、ボールミル等の機械粉砕を施し、分級
し、平均粒径Ｄ５０が１０〜２５μｍの水素吸蔵合金粉
末を得る。本発明は特に合金粒度がＤ５０で１０〜２５
μｍであることが好ましく、２５μｍを超える粒子では
低温放電容量が改善されず、１０μｍ未満の粒子では放
電容量の改善はされるものの、粉砕にコストがかかる。
さらに本発明は該平均粒子径の範囲内で粒子径を１５〜
２２μｍの粒子範囲の合金粉末を用いて処理することに
より、低コスト、低温放電が良好となり好ましい。
【０００７】このような粒度分布を有する水素吸蔵合金
をアルカリ溶液で処理し、水洗後、酸化防止剤により表
面処理する。該表面処理することにより、微粒子である
合金表面となり、処理された合金を負極として用いるこ
とにより、初期特性、低温特性が向上する。
をアルカリ溶液で処理し、水洗後、酸化防止剤により表
面処理する。該表面処理することにより、微粒子である
合金表面となり、処理された合金を負極として用いるこ
とにより、初期特性、低温特性が向上する。
【０００８】本発明では微粉砕された合金粉末を水酸化
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアル
カリの水溶液で室温〜１５０℃、好ましくは１００〜１
３０℃の加熱下で０．５〜２０時間前処理を行うことが
必要である。用いるアルカリの濃度としては１．０〜１
０．０規定のものを使用するとよい。アルカリで前処理
することにより、さらに初期特性が向上し、電池として
特性の優れた合金粉末が得られる。
ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リチウム等のアル
カリの水溶液で室温〜１５０℃、好ましくは１００〜１
３０℃の加熱下で０．５〜２０時間前処理を行うことが
必要である。用いるアルカリの濃度としては１．０〜１
０．０規定のものを使用するとよい。アルカリで前処理
することにより、さらに初期特性が向上し、電池として
特性の優れた合金粉末が得られる。
【０００９】さらに本発明において用いる酸化防止剤と
しては、縮合リン酸、フィチン酸等が挙げられる。
しては、縮合リン酸、フィチン酸等が挙げられる。
【００１０】具体的には縮合リン酸、フィチン酸は一分
子中にリン原子を２〜２０有するＨｎ＋２ＰｎＯ
３ｎ＋１または（ＨＰＯ３）ｎ（ｎは２〜２０で表され
る整数）がよい。
子中にリン原子を２〜２０有するＨｎ＋２ＰｎＯ
３ｎ＋１または（ＨＰＯ３）ｎ（ｎは２〜２０で表され
る整数）がよい。
【００１１】これらの酸化防止剤は溶液状態で処理し、
溶媒は水、アルコール、ケトン類、エーテル類を使用す
ることができる。酸化防止剤の使用量は合金の組成、使
用する酸化防止剤の種類にもよるが、合金１００重量部
に対し０．０１〜１０重量部用いることが好ましい。酸
化防止処理方法は室温〜１３０℃の温度下で、０．５〜
２０時間、処理溶液に合金を浸漬すればよく、さらに初
期活性を高めるために攪拌するとよい。このように処理
された合金は必要に応じて水洗した後、乾燥することに
より、本発明の合金粉末を得ることができる。
溶媒は水、アルコール、ケトン類、エーテル類を使用す
ることができる。酸化防止剤の使用量は合金の組成、使
用する酸化防止剤の種類にもよるが、合金１００重量部
に対し０．０１〜１０重量部用いることが好ましい。酸
化防止処理方法は室温〜１３０℃の温度下で、０．５〜
２０時間、処理溶液に合金を浸漬すればよく、さらに初
期活性を高めるために攪拌するとよい。このように処理
された合金は必要に応じて水洗した後、乾燥することに
より、本発明の合金粉末を得ることができる。
【００１２】本発明において、このようにして得られた
合金粉末をポリビニルアルコール、カルボキシメチルセ
ルロース等のセルロース、ＰＴＦＥ等のバインダーでペ
ースト化し、Ｎｉ繊維体、発泡Ｎｉ等の三次元導電性支
持体に充填したり、パンチングメタル等の二次元導電性
支持体に圧着させる等の公知の方法に負極を作製するこ
とができる。さらに該負極、酸化ニッケル等の正極、ポ
リプロピレン等のセパレータ及びアルカリ電解液から構
成してアルカリ蓄電池を得ることができる。
合金粉末をポリビニルアルコール、カルボキシメチルセ
ルロース等のセルロース、ＰＴＦＥ等のバインダーでペ
ースト化し、Ｎｉ繊維体、発泡Ｎｉ等の三次元導電性支
持体に充填したり、パンチングメタル等の二次元導電性
支持体に圧着させる等の公知の方法に負極を作製するこ
とができる。さらに該負極、酸化ニッケル等の正極、ポ
リプロピレン等のセパレータ及びアルカリ電解液から構
成してアルカリ蓄電池を得ることができる。
【００１３】
【実施例】以下、実施例に基づき本発明を具体的に説明
する。ＭｍＮｉ３．７５Ｃｏ０．７５Ｍｎ０．２Ａ１
０．３（Ｍｍはミッシュメタル）の組成比となるように
秤量された各試料をアルゴン雰囲気にて高周波溶解し
た。溶解した試料を１０５０℃で１２時間熱処理を施
し、得られた水素吸蔵合金を機械的に表１に示す粒度に
粉砕して水素吸蔵合金粉末を得た。なお、合金粒度はＬ
ＥＥＤ ＆ ＮＯＲＴＨＲＵＰ社製レーザー回折粒度分
布測定装置を用いて測定した。該粒子径を有する合金粉
末を６Ｎ−ＫＯＨと０．８Ｎ−ＬｉＯＨの濃度を有する
アルカリ水溶液を合金１ｋｇに対し、１．２５リットル
の割合のものを用いて１１０℃の加熱下で２時間攪拌処
理した。さらに上記合金粉末を水洗後、酸化防止剤とし
て合金に対し１ｗｔ％濃度のポリリン酸（Ｈ６Ｐ
４Ｏ３）で合金１ｋｇに対し５００ｍｌの割合で室温で
１時間浸漬処理した
する。ＭｍＮｉ３．７５Ｃｏ０．７５Ｍｎ０．２Ａ１
０．３（Ｍｍはミッシュメタル）の組成比となるように
秤量された各試料をアルゴン雰囲気にて高周波溶解し
た。溶解した試料を１０５０℃で１２時間熱処理を施
し、得られた水素吸蔵合金を機械的に表１に示す粒度に
粉砕して水素吸蔵合金粉末を得た。なお、合金粒度はＬ
ＥＥＤ ＆ ＮＯＲＴＨＲＵＰ社製レーザー回折粒度分
布測定装置を用いて測定した。該粒子径を有する合金粉
末を６Ｎ−ＫＯＨと０．８Ｎ−ＬｉＯＨの濃度を有する
アルカリ水溶液を合金１ｋｇに対し、１．２５リットル
の割合のものを用いて１１０℃の加熱下で２時間攪拌処
理した。さらに上記合金粉末を水洗後、酸化防止剤とし
て合金に対し１ｗｔ％濃度のポリリン酸（Ｈ６Ｐ
４Ｏ３）で合金１ｋｇに対し５００ｍｌの割合で室温で
１時間浸漬処理した
【００１４】これら合金粉末をカルボキシメチルセルロ
ース２ｗｔ％水溶液でペースト状にし発泡Ｎｉ多孔体に
合金粉末６．５ｇを充填、乾燥後加圧し厚さ０．５〜
１．０ｍｍの負極電極を作製した。正極にはペースト式
ニッケル正極を、またセパレータにはポリプロピレン不
織布、電解液として６Ｎ−ＫＯＨ水溶液を用いて、公称
容量１１００ｍＡｈの単三サイズの密閉型ニッケル水素
電池を作製した。２０℃で充電は０．３ＣｍＡで５時
間、放電は０．２ＣｍＡ電池電圧が１．０Ｖまでとし
た。このサイクルを５回繰返した後の放電容量を容量と
した。低温特性として上記サイクルを１０回繰返した
後、−２０℃で１ＣｍＡ放電して放電容量を測定した。
表中の実施例１〜５は本発明品、比較例１〜３は比較品
である。
ース２ｗｔ％水溶液でペースト状にし発泡Ｎｉ多孔体に
合金粉末６．５ｇを充填、乾燥後加圧し厚さ０．５〜
１．０ｍｍの負極電極を作製した。正極にはペースト式
ニッケル正極を、またセパレータにはポリプロピレン不
織布、電解液として６Ｎ−ＫＯＨ水溶液を用いて、公称
容量１１００ｍＡｈの単三サイズの密閉型ニッケル水素
電池を作製した。２０℃で充電は０．３ＣｍＡで５時
間、放電は０．２ＣｍＡ電池電圧が１．０Ｖまでとし
た。このサイクルを５回繰返した後の放電容量を容量と
した。低温特性として上記サイクルを１０回繰返した
後、−２０℃で１ＣｍＡ放電して放電容量を測定した。
表中の実施例１〜５は本発明品、比較例１〜３は比較品
である。
【００１６】
【表１】
【００１７】
【発明の効果】以上説明したように本発明によっての低
温、高率放電特性に優れたニッケル−水素電池を提供す
ることが可能である。微粒子な水素吸蔵合金粉末を酸化
防止処理することにより、高い放電容量が得られ、さら
に低温域においても高容量な電池が得られる。
温、高率放電特性に優れたニッケル−水素電池を提供す
ることが可能である。微粒子な水素吸蔵合金粉末を酸化
防止処理することにより、高い放電容量が得られ、さら
に低温域においても高容量な電池が得られる。
Claims (1)
- 【請求項１】 ＣａＣｕ５型結晶構造を有する希土類系
水素吸蔵合金において、合金の平均粒度がＤ５０で１０
〜２５μｍであり、該合金をアルカリ溶液で処理した
後、合金表面に酸化防止剤が塗布されていることを特徴
とする水素吸蔵合金粉末。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037643A JP2000200602A (ja) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | 水素吸蔵合金粉末 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11037643A JP2000200602A (ja) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | 水素吸蔵合金粉末 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000200602A true JP2000200602A (ja) | 2000-07-18 |
Family
ID=12503343
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11037643A Pending JP2000200602A (ja) | 1999-01-06 | 1999-01-06 | 水素吸蔵合金粉末 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000200602A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011002013A1 (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 日本ゼオン株式会社 | 非水電解質二次電池電極用活物質及び非水電解質二次電池 |
-
1999
- 1999-01-06 JP JP11037643A patent/JP2000200602A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2011002013A1 (ja) * | 2009-06-30 | 2011-01-06 | 日本ゼオン株式会社 | 非水電解質二次電池電極用活物質及び非水電解質二次電池 |
| JP5610161B2 (ja) * | 2009-06-30 | 2014-10-22 | 日本ゼオン株式会社 | 非水電解質二次電池電極用活物質及び非水電解質二次電池 |
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