JP2000265229A - Hydrogen storage alloy and secondary battery - Google Patents

Hydrogen storage alloy and secondary battery

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JP2000265229A
JP2000265229A JP11070484A JP7048499A JP2000265229A JP 2000265229 A JP2000265229 A JP 2000265229A JP 11070484 A JP11070484 A JP 11070484A JP 7048499 A JP7048499 A JP 7048499A JP 2000265229 A JP2000265229 A JP 2000265229A
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JP
Japan
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hydrogen storage
storage alloy
hydrogen
element selected
alloy
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JP11070484A
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Japanese (ja)
Inventor
Ryuko Kono
龍興 河野
Isao Sakai
勲 酒井
Hidenori Yoshida
秀紀 吉田
Takamichi Inaba
隆道 稲葉
Masaaki Yamamoto
雅秋 山本
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Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To increase the flatness characteristic of equilibrium pressure at the occlusion and release of hydrogen and also to reduce pressure difference by providing a specific composition consisting of Mg, La, two or more kinds among rare earth elements including Y, Ni, Co, and one or more elements selected from among Mn and other twelve elements. SOLUTION: The hydrogen storage alloy has a composition represented by general formula Mg(La1-bR1b)1-aNiXCoYM1Z [where R1 means two or more elements selected from rare earth elements including Y and Ce content based on the total content of R1 and La is regulated to <20 wt.%; M1 means one or more elements selected from Mn, Fe, V, Cr, Nb, Al, Ga, Zn, Sn, Cu, Si, P, and B; and 0.15<a<0.35, 0.55<=b<=0.95, 0<=Y<=1.5, 0<=Z<=0.2 and 2.9<X+Y+Z<3.5 are satisfied]. Because the secondary battery having a cathode containing this alloy can maintain high working voltage over a long period at electric discharge, discharge capacitance and charge-and-discharge cycle life can be improved.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金及び
二次電池に関する。
The present invention relates to a hydrogen storage alloy and a secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】水素吸蔵合金は、安全に、かつ容易にエ
ネルギー源としての水素を貯蔵できる合金であり、新し
いエネルギー変換及び貯蔵材料として非常に注目されて
いる。機能性材料としての水素吸蔵合金の応用分野は、
水素の貯蔵・輸送、熱の貯蔵・輸送、熱−機械エネルギ
ーの変換、水素の分離・精製、水素同位体の分離、水素
を活物質とした電池、合成化学における触媒、温度セン
サなどの広範囲に亘って提案されている。とりわけ、金
属酸化物・水素二次電池への応用・実用化は盛んに行わ
れており、高容量化、長寿命化を目指した研究・開発が
進められている。
2. Description of the Related Art A hydrogen storage alloy is an alloy that can safely and easily store hydrogen as an energy source, and is attracting much attention as a new energy conversion and storage material. The fields of application of hydrogen storage alloys as functional materials are:
Hydrogen storage / transport, heat storage / transport, thermo-mechanical energy conversion, hydrogen separation / purification, hydrogen isotope separation, batteries using hydrogen as active material, catalysts in synthetic chemistry, temperature sensors, etc. Have been proposed throughout. In particular, application and practical application to metal oxide / hydrogen secondary batteries are being actively pursued, and research and development for higher capacity and longer life are being pursued.

【0003】ところで、水素吸蔵合金としてはAB5
希土類―ニッケル系金属間化合物が実用に供されてい
る。また、希土類―ニッケル系金属間化合物は、AB5
型以外にも多数存在する。Mat.Res.Bul
l.,11,(1976)1241には、希土類元素を
AB5 型よりも多量に含む金属間化合物がAB5 型より
も常温付近で多量の水素を吸蔵することが開示されてい
る。また、Aサイトを希土類元素とMgの混合物にした
例では、J.Less−Common Metals,
73,(1980)339にLa1-X MgX Ni2 系合
金が報告されている。しかしながら、両者とも水素との
安定性が高すぎて水素を放出し難く、また組成によって
は水素化に伴って合金成分が安定水素化物と金属とに分
離するという問題点がある。
Meanwhile, AB 5 type rare earth as the hydrogen storage alloy - a nickel-based intermetallic compounds have been put to practical use. The rare earth-nickel intermetallic compound is AB 5
There are many other than types. Mat. Res. Bull
l. , 11, (1976) in 1241, it is disclosed that an intermetallic compound containing large amounts than the rare earth element AB 5 type is absorbing a large amount of hydrogen at about room temperature than 5 type AB. Further, in an example in which the A site is a mixture of a rare earth element and Mg, J. Less-Common Metals,
73, have been reported La 1-X Mg X Ni 2 type alloy (1980) 339. However, both have problems in that the stability with hydrogen is too high to release hydrogen, and that depending on the composition, alloy components are separated into stable hydrides and metals with hydrogenation.

【0004】一方、希土類―Mg−Ni系水素吸蔵合金
においてMgを適量含み、かつ希土類成分中のCe含有
量が制御された範囲内にあると、規則構造を有し、水素
の吸蔵・放出に伴う合金成分の分離がほとんどないこと
が知られている。
On the other hand, if the rare earth-Mg—Ni-based hydrogen storage alloy contains an appropriate amount of Mg and the Ce content in the rare earth component is within a controlled range, the rare earth-Mg—Ni hydrogen storage alloy has a regular structure, and is difficult to store and release hydrogen. It is known that there is almost no separation of the alloy components involved.

【0005】しかしながら、このような水素吸蔵合金
は、水素吸蔵時の平衡圧と水素放出時の平衡圧の差が特
に金属原子数に対する水素原子数の比が小さい領域にお
いて大きくなり、水素ガスの貯蔵用として用いて水素を
完全に回収する際には吸蔵時に印加した圧力よりもかな
り低い圧力になっているという問題点がある。
However, in such a hydrogen storage alloy, the difference between the equilibrium pressure at the time of hydrogen storage and the equilibrium pressure at the time of hydrogen release becomes large especially in a region where the ratio of the number of hydrogen atoms to the number of metal atoms is small, and the hydrogen gas storage When completely recovering hydrogen by using it as a tool, there is a problem that the pressure is considerably lower than the pressure applied at the time of occlusion.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、水素吸蔵時
及び放出時の平衡圧の平坦性が高く、かつ水素吸蔵時及
び放出時の圧力差が低減された水素吸蔵合金を提供する
ことを目的とする。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a hydrogen storage alloy having high flatness of equilibrium pressure at the time of hydrogen storage and release and a reduced pressure difference at the time of hydrogen storage and release. Aim.

【0007】また、本発明は、水素吸蔵・放出速度が向
上された水素吸蔵合金を提供しようとするのである。
Another object of the present invention is to provide a hydrogen storage alloy having an improved hydrogen storage / release rate.

【0008】さらに、本発明は、放電容量及びサイクル
寿命が向上された二次電池を提供しようとするものであ
る。
Another object of the present invention is to provide a secondary battery having improved discharge capacity and cycle life.

【0009】また、本発明は、水素吸蔵合金がアルカリ
電解液で腐食酸化されるのが抑制され、高率放電特性が
向上された二次電池を提供しようとするものである。
Another object of the present invention is to provide a secondary battery in which the hydrogen storage alloy is prevented from being corroded and oxidized by an alkaline electrolyte, and the high-rate discharge characteristics are improved.

【0010】本発明は、水素吸蔵合金がアルカリ電解液
で腐食酸化されるのが抑制され、放電容量及び充放電サ
イクル寿命が向上された二次電池を提供しようとするも
のである。
An object of the present invention is to provide a secondary battery in which the hydrogen storage alloy is prevented from being corroded and oxidized by an alkaline electrolyte, and the discharge capacity and the charge / discharge cycle life are improved.

【0011】[0011]

【課題を解決するための手段】本発明によれば、下記一
般式(1)で表される組成を有することを特徴とする水
素吸蔵合金が提供される。
According to the present invention, there is provided a hydrogen storage alloy having a composition represented by the following general formula (1).

【0012】 Mga(La1-bR1b1-aNiXCoYM1Z …(1) ただし、R1はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも2種類の元素で、かつ前記R1と前記Laの合量に
対するCe含有量が20重量%未満であり、M1はM
n,Fe,V,Cr,Nb,Al,Ga,Zn,Sn,
Cu,Si,P及びBから選ばれる少なくとも1種類の
元素、原子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.15
<a<0.35、0.55≦b≦0.95、0≦Y≦
1.5、0≦Z≦0.2、2.9<X+Y+Z<3.5
として規定される。
Mg a (La 1−b R1 b ) 1−a Ni X Co Y M1 Z (1) where R1 is at least two kinds of elements selected from rare earth elements containing Y, and The Ce content is less than 20% by weight based on the total amount of La, and M1 is M
n, Fe, V, Cr, Nb, Al, Ga, Zn, Sn,
At least one element selected from Cu, Si, P and B, and the atomic ratios a, b, X, Y and Z are each 0.15.
<A <0.35, 0.55 ≦ b ≦ 0.95, 0 ≦ Y ≦
1.5, 0 ≦ Z ≦ 0.2, 2.9 <X + Y + Z <3.5
Is defined as

【0013】本発明によれば、正極と、下記一般式
(1)で表される組成を有する水素吸蔵合金を含む負極
と、前記正極と前記負極の間に介装されたセパレータ
と、アルカリ電解液とを備えることを特徴とする二次電
池が提供される。
According to the present invention, a positive electrode, a negative electrode containing a hydrogen storage alloy having a composition represented by the following general formula (1), a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, And a secondary battery.

【0014】 Mga(La1-bR1b1-aNiXCoYM1Z …(1) ただし、R1はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも2種類の元素で、かつ前記R1と前記Laの合量に
対するCe含有量が20重量%未満であり、M1はM
n,Fe,V,Cr,Nb,Al,Ga,Zn,Sn,
Cu,Si,P及びBから選ばれる少なくとも1種類の
元素、原子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.15
<a<0.35、0.55≦b≦0.95、0≦Y≦
1.5、0≦Z≦0.2、2.9<X+Y+Z<3.5
として規定される。
Mg a (La 1−b R1 b ) 1−a Ni X Co Y M1 Z (1) where R1 is at least two kinds of elements selected from rare earth elements including Y, and The Ce content is less than 20% by weight based on the total amount of La, and M1 is M
n, Fe, V, Cr, Nb, Al, Ga, Zn, Sn,
At least one element selected from Cu, Si, P and B, and the atomic ratios a, b, X, Y and Z are each 0.15.
<A <0.35, 0.55 ≦ b ≦ 0.95, 0 ≦ Y ≦
1.5, 0 ≦ Z ≦ 0.2, 2.9 <X + Y + Z <3.5
Is defined as

【0015】本発明によれば、下記一般式(2)で表さ
れる組成を有することを特徴とする水素吸蔵合金が提供
される。
According to the present invention, there is provided a hydrogen storage alloy having a composition represented by the following general formula (2).

【0016】 MgaR21-a-bT1bNiZ-X-YAlXM2Y …(2) ただし、R2はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、かつLa含有量が55重量%未満
であり、T1はCa,Ti,Zr,Hf,Li,Na,
K,Rb,Cs,Sr及びBaから選ばれる少なくとも
1種類の元素、M2はCo,Mn,Fe,Ga,Zn,
Sn,Cu,Si,B,Nb,W,Mo,V,Cr,T
a,P及びSから選ばれる少なくとも1種類の元素、原
子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.1≦a<0.
3、0≦b≦0.3、0.2<X<0.7、0.1≦Y
≦3.0、3.25≦Z≦4.5として規定される。
Mg a R 2 1-ab T1 b Ni ZXY Al X M2 Y (2) wherein R2 is at least one element selected from rare earth elements containing Y and the La content is less than 55% by weight. And T1 is Ca, Ti, Zr, Hf, Li, Na,
At least one element selected from the group consisting of K, Rb, Cs, Sr and Ba, and M2 is Co, Mn, Fe, Ga, Zn,
Sn, Cu, Si, B, Nb, W, Mo, V, Cr, T
a, P, and at least one element selected from S and the atomic ratios a, b, X, Y, and Z are each 0.1 ≦ a <0.
3, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0.2 <X <0.7, 0.1 ≦ Y
≦ 3.0, 3.25 ≦ Z ≦ 4.5.

【0017】本発明によれば、正極と、下記一般式
(2)で表される組成を有する水素吸蔵合金を含む負極
と、前記正極と前記負極の間に介装されたセパレータ
と、アルカリ電解液とを備えることを特徴とする二次電
池が提供される。
According to the present invention, a positive electrode, a negative electrode containing a hydrogen storage alloy having a composition represented by the following general formula (2), a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, And a secondary battery.

【0018】 MgaR21-a-bT1bNiZ-X-YAlXM2Y …(2) ただし、R2はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、かつLa含有量が55重量%未満
であり、T1はCa,Ti,Zr,Hf,Li,Na,
K,Rb,Cs,Sr及びBaから選ばれる少なくとも
1種類の元素、M2はCo,Mn,Fe,Ga,Zn,
Sn,Cu,Si,B,Nb,W,Mo,V,Cr,T
a,P及びSから選ばれる少なくとも1種類の元素、原
子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.1≦a<0.
3、0≦b≦0.3、0.2<X<0.7、0.1≦Y
≦3.0、3.25≦Z≦4.5として規定される。
Mg a R 2 1-ab T1 b Ni ZXY Al X M2 Y (2) where R2 is at least one element selected from rare earth elements containing Y and the La content is less than 55% by weight. And T1 is Ca, Ti, Zr, Hf, Li, Na,
At least one element selected from the group consisting of K, Rb, Cs, Sr and Ba, and M2 is Co, Mn, Fe, Ga, Zn,
Sn, Cu, Si, B, Nb, W, Mo, V, Cr, T
a, P, and at least one element selected from S and the atomic ratios a, b, X, Y, and Z are each 0.1 ≦ a <0.
3, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0.2 <X <0.7, 0.1 ≦ Y
≦ 3.0, 3.25 ≦ Z ≦ 4.5.

【0019】本発明によれば、下記一般式(3)で表さ
れる組成を有し、かつ断面において単位面積当たりのM
g濃度が平均値の0.5〜2倍である領域が70%以上
存在することを特徴とする水素吸蔵合金が提供される。
According to the present invention, it has a composition represented by the following general formula (3), and has a M
A hydrogen storage alloy is provided, wherein a region where the g concentration is 0.5 to 2 times the average value is present in 70% or more.

【0020】 MgaR31-a-bT2bNiZ-XM3X …(3) ただし、R3はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、T2はCa,Ti,Zr及びHf
から選ばれる少なくとも1種類の元素、M3はCo,M
n,Fe,Al,Ga,Zn,Sn,Cu,Si,B,
Nb,W,Mo,V,Cr,Ta,Li,P及びSから
選ばれる少なくとも1種類の元素、原子比a、b、X及
びZはそれぞれ0.2≦a≦0.35、0≦b≦0.
3、0<X≦2.0、3≦Z≦3.8として規定され
る。
Mg a R 3 1-ab T 2 b Ni Zx M 3 x (3) wherein R 3 is at least one element selected from rare earth elements including Y, and T 2 is Ca, Ti, Zr and Hf
At least one element selected from the group consisting of Co, M
n, Fe, Al, Ga, Zn, Sn, Cu, Si, B,
At least one element selected from Nb, W, Mo, V, Cr, Ta, Li, P and S, and the atomic ratios a, b, X and Z are respectively 0.2 ≦ a ≦ 0.35 and 0 ≦ b. ≦ 0.
3, 0 <X ≦ 2.0, 3 ≦ Z ≦ 3.8.

【0021】本発明によれば、正極と、下記一般式
(3)で表される組成を有し、かつ断面において単位面
積当たりのMg濃度が平均値の0.5〜2倍である領域
が70%以上存在する水素吸蔵合金を含む負極と、前記
正極と前記負極の間に介装されたセパレータと、アルカ
リ電解液とを備えることを特徴とする二次電池が提供さ
れる。
According to the present invention, the positive electrode and a region having a composition represented by the following general formula (3) and having a Mg concentration per unit area of 0.5 to 2 times the average in the cross section are defined. A secondary battery is provided, comprising: a negative electrode containing a hydrogen storage alloy present at 70% or more, a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an alkaline electrolyte.

【0022】 MgaR31-a-bT2bNiZ-XM3X …(3) ただし、R3はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、T2はCa,Ti,Zr及びHf
から選ばれる少なくとも1種類の元素、M3はCo,M
n,Fe,Al,Ga,Zn,Sn,Cu,Si,B,
Nb,W,Mo,V,Cr,Ta,Li,P及びSから
選ばれる少なくとも1種類の元素、原子比a、b、X及
びZはそれぞれ0.2≦a≦0.35、0≦b≦0.
3、0<X≦2.0、3≦Z≦3.8として規定され
る。
Mg a R 3 1-ab T 2 b Ni ZX M 3 X (3) where R 3 is at least one element selected from rare earth elements including Y, and T 2 is Ca, Ti, Zr and Hf
At least one element selected from the group consisting of Co, M
n, Fe, Al, Ga, Zn, Sn, Cu, Si, B,
At least one element selected from Nb, W, Mo, V, Cr, Ta, Li, P and S, and the atomic ratios a, b, X and Z are respectively 0.2 ≦ a ≦ 0.35 and 0 ≦ b. ≦ 0.
3, 0 <X ≦ 2.0, 3 ≦ Z ≦ 3.8.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係る第1〜第3の
水素吸蔵合金について説明する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, first to third hydrogen storage alloys according to the present invention will be described.

【0024】(第1の水素吸蔵合金)この水素吸蔵合金
は、下記一般式(1)で表される組成を有する。
(First Hydrogen Storage Alloy) This hydrogen storage alloy has a composition represented by the following general formula (1).

【0025】 Mga(La1-bR1b1-aNiXCoYM1Z …(1) ただし、R1はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも2種類の元素で、かつ前記R1と前記Laの合量に
対するCe含有量が20重量%未満であり、M1はM
n,Fe,V,Cr,Nb,Al,Ga,Zn,Sn,
Cu,Si,P及びBから選ばれる少なくとも1種類の
元素、原子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.15
<a<0.35、0.55≦b≦0.95、0≦Y≦
1.5、0≦Z≦0.2、2.9<X+Y+Z<3.5
として規定される。
Mg a (La 1 -b R 1 b ) 1 -a Ni X Co Y M 1 Z (1) where R 1 is at least two kinds of elements selected from rare earth elements containing Y, and The Ce content is less than 20% by weight based on the total amount of La, and M1 is M
n, Fe, V, Cr, Nb, Al, Ga, Zn, Sn,
At least one element selected from Cu, Si, P and B, and the atomic ratios a, b, X, Y and Z are each 0.15.
<A <0.35, 0.55 ≦ b ≦ 0.95, 0 ≦ Y ≦
1.5, 0 ≦ Z ≦ 0.2, 2.9 <X + Y + Z <3.5
Is defined as

【0026】前記原子比aが前記範囲を外れると、水素
放出特性及びサイクル特性が低下する。原子比aのより
好ましい範囲は、0.2≦a≦0.3である。
When the atomic ratio a is out of the above range, the hydrogen release characteristics and the cycle characteristics deteriorate. A more preferable range of the atomic ratio a is 0.2 ≦ a ≦ 0.3.

【0027】R1は、3種類以上の希土類元素から構成
されることが好ましい。かかるR1としては、例えば、
希土類元素の混合物であるミッシュメタルを挙げること
ができる。R1としては、Pr,Nd,Sm及びYから
選ばれる3種類以上の希土類元素からなるものが好まし
い。また、R1は、R1とLaの合量に対するCe含有
量が20重量%未満であるか、またはCeを含まないも
のである。R1とLaの合量に対するCe含有量を20
重量%以上にすると、CaCu5型結晶構造を有する相
が増加して気相水素の放出時末期における平衡圧低下が
顕著に生じる恐れがある。Ce含有量は、15重量%以
下にすることがより好ましい。
R1 is preferably composed of three or more kinds of rare earth elements. As such R1, for example,
Misch metal, which is a mixture of rare earth elements, can be mentioned. R1 is preferably composed of three or more kinds of rare earth elements selected from Pr, Nd, Sm and Y. R1 has a Ce content of less than 20% by weight based on the total amount of R1 and La, or does not contain Ce. The Ce content is 20 with respect to the total amount of R1 and La.
When the content is not less than% by weight, the phase having the CaCu 5 type crystal structure increases, and the equilibrium pressure at the end of the release of gaseous hydrogen may be significantly reduced. More preferably, the Ce content is 15% by weight or less.

【0028】R1の原子比bを前記範囲にすることによ
って、水素を放出し難いという問題点を改善することが
でき、水素吸蔵量が大きな水素吸蔵合金を得ることがで
きる。原子比bを0.55未満にすると、水素が安定に
なり過ぎる吸蔵サイトが増加するため、完全な放出を行
うために必要な水素平衡圧が低下する。一方、原子比b
が0.95を越えると、水素吸蔵合金に均質性を向上さ
せるための熱処理を施す際、熱処理温度を高くする必要
が生じ、熱処理中におけるMgの蒸散量が増加し、組成
の制御が著しく困難になる恐れがある。原子比bのより
好ましい範囲は、0.6≦b≦0.8である。
By setting the atomic ratio b of R1 in the above range, the problem of difficulty in releasing hydrogen can be improved, and a hydrogen storage alloy having a large hydrogen storage amount can be obtained. If the atomic ratio b is less than 0.55, the number of occlusion sites at which hydrogen becomes too stable increases, and the hydrogen equilibrium pressure required for complete release is reduced. On the other hand, the atomic ratio b
Exceeds 0.95, it is necessary to increase the heat treatment temperature when performing heat treatment to improve the homogeneity of the hydrogen storage alloy, the amount of Mg evaporated during the heat treatment increases, and it is extremely difficult to control the composition. Might be. A more preferable range of the atomic ratio b is 0.6 ≦ b ≦ 0.8.

【0029】水素吸蔵合金中にCoを含有させることに
よって、吸蔵時における吸蔵平衡圧の平坦性を向上する
ことができる。原子比Yが1.5を越えると、吸蔵量が
著しく減少する。原子比Yのより好ましい範囲は、0.
5≦Y≦1.0である。
By incorporating Co into the hydrogen storage alloy, the flatness of the storage equilibrium pressure during storage can be improved. If the atomic ratio Y exceeds 1.5, the amount of occlusion decreases significantly. A more preferable range of the atomic ratio Y is 0.
5 ≦ Y ≦ 1.0.

【0030】水素吸蔵合金中に元素M1を含有させるこ
とによって、水素吸蔵・放出速度等の水素吸蔵・放出特
性を向上させることができると共に、平衡水素圧を適切
な範囲にすることができる。これは、元素M1により合
金内に侵入した水素の拡散や水素吸蔵合金の吸蔵・放出
が容易になることなどが起因とするものと推測される。
元素M1としては、Mn,Al,Si,Cr及びFeを
用いるのがより好ましい。元素M1の原子比Yが0.2
を越えると、水素吸蔵・放出量が低下する。原子比Yの
より好ましい範囲は0.01≦Y≦1.5であり、更に
好ましい範囲は0.05≦Y≦1.0である。
By including the element M1 in the hydrogen storage alloy, the hydrogen storage / release characteristics such as the hydrogen storage / release speed can be improved, and the equilibrium hydrogen pressure can be adjusted to an appropriate range. This is presumed to be due to the diffusion of hydrogen that has entered the alloy due to the element M1, and the easy storage and release of the hydrogen storage alloy.
More preferably, Mn, Al, Si, Cr and Fe are used as the element M1. The atomic ratio Y of the element M1 is 0.2
If it exceeds, the amount of hydrogen storage / release will decrease. A more preferable range of the atomic ratio Y is 0.01 ≦ Y ≦ 1.5, and a still more preferable range is 0.05 ≦ Y ≦ 1.0.

【0031】原子比X,Y及びZの合計を前記範囲に規
定するのは次のような理由によるものである。原子比
X,Y及びZの合計値を2.9以下にすると、合金内の
水素が安定化するサイトが顕著に増加するため、合金の
気相水素の放出時末期における平衡圧が著しく低下す
る。この合計値を2.9より大きくすることによって、
水素吸蔵・放出特性を優れたものにすることができる。
しかしながら、原子比X,Y及びZの合計値を3.5以
上にすると、熱処理による均質化が困難となり、異相を
生じて水素吸蔵時及び放出時の平衡圧の平坦性を損なう
恐れがある。合計値のより好ましい範囲は、3.0<X
+Y+Z<3.4である。
The sum of the atomic ratios X, Y and Z is defined in the above range for the following reason. When the total value of the atomic ratios X, Y, and Z is 2.9 or less, the number of sites in the alloy where hydrogen is stabilized is significantly increased, so that the equilibrium pressure at the end of the release of gaseous hydrogen in the alloy is significantly reduced. . By making this sum greater than 2.9,
Hydrogen storage / release characteristics can be improved.
However, if the total value of the atomic ratios X, Y, and Z is set to 3.5 or more, it becomes difficult to homogenize by heat treatment, and a different phase may be generated to impair the flatness of the equilibrium pressure at the time of absorbing and releasing hydrogen. A more preferable range of the total value is 3.0 <X
+ Y + Z <3.4.

【0032】また、本発明に係る第1の水素吸蔵合金
は、不純物としてC,N,O,F等の元素を特性を阻害
しない範囲内含むことを許容する。なお、これらの不純
物の含有量は各々1重量%以下であることが好ましい。
Further, the first hydrogen storage alloy according to the present invention allows elements such as C, N, O and F as impurities to be contained within a range that does not impair the characteristics. The content of each of these impurities is preferably 1% by weight or less.

【0033】この水素吸蔵合金は、例えば、以下の
(1)〜(3)に説明する方法によって作製される。
This hydrogen storage alloy is produced, for example, by the methods described in the following (1) to (3).

【0034】(1)各元素を秤量し、例えばアルゴンガ
スのような不活性雰囲気下で単ロール法、 双ロール法等
の溶湯急冷法か、あるいはガスアトマイズ法等の超急冷
法により前記合金を作製する。
(1) Each of the elements is weighed, and the alloy is prepared in an inert atmosphere such as argon gas by a molten metal quenching method such as a single roll method or a twin roll method, or a super quenching method such as a gas atomizing method. I do.

【0035】(2)各元素を秤量し、アルゴンガスのよ
うな不活性雰囲気下で高周波誘導溶解し、金型等に鋳造
することにより前記合金を作製する。
(2) Each element is weighed, high-frequency induction-melted in an inert atmosphere such as argon gas, and cast into a mold or the like to produce the alloy.

【0036】(3)RNi5系、R2Ni7系、RNi
3系、RNi2系、Mg2Ni系またはMgNi2系等の母
合金を高周波誘導溶解にて作製し、目的組成になるよう
に各母合金を秤量し、これを高周波誘導溶解して金型等
に鋳造することにより前記合金を作製する。
(3) RNi 5 system, R 2 Ni 7 system, RNi
3 series, RNi 2 series, Mg 2 Ni series, MgNi 2 series etc. mother alloy is produced by high frequency induction melting, each mother alloy is weighed to obtain the target composition, and this is high frequency induction melted to mold. The above alloy is produced by casting to the above.

【0037】本発明に係る第1の水素吸蔵合金は、真空
中もしくは不活性雰囲気下において300℃以上、融点
未満の温度で熱処理が施されていることが好ましい。か
かる熱処理により合金中のAB5相やAB2相等の存在量
を低減することができると共に、格子歪みを緩和するこ
とができるため、水素吸蔵・放出速度等の水素吸蔵・放
出特性を向上することができる。熱処理温度のより好ま
しい範囲は、750℃〜1050℃である。更に好まし
い範囲は、800〜1000℃である。また、最適な熱
処理時間は、熱処理温度により変動するものではある
が、目安として0.1〜500時間、好ましくは0.5
〜100時間、さらに好ましくは1〜20時間が良い。
The first hydrogen storage alloy according to the present invention is preferably subjected to a heat treatment in a vacuum or in an inert atmosphere at a temperature of 300 ° C. or more and less than the melting point. Such heat treatment can reduce the abundance of the AB 5 phase and the AB 2 phase in the alloy and can reduce lattice distortion, thereby improving hydrogen storage / release characteristics such as hydrogen storage / release speed. Can be. A more preferable range of the heat treatment temperature is 750 ° C to 1050 ° C. A more preferred range is from 800 to 1000C. Further, the optimal heat treatment time varies depending on the heat treatment temperature, but as a guide, it is 0.1 to 500 hours, preferably 0.5 to 500 hours.
-100 hours, more preferably 1-20 hours.

【0038】(第2の水素吸蔵合金)この水素吸蔵合金
は、下記一般式(2)で表される組成を有する。
(Second Hydrogen Storage Alloy) This hydrogen storage alloy has a composition represented by the following general formula (2).

【0039】 MgaR21-a-bT1bNiZ-X-YAlXM2Y …(2) ただし、R2はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、かつLa含有量が55重量%未満
であり、T1はCa,Ti,Zr,Hf,Li,Na,
K,Rb,Cs,Sr及びBaから選ばれる少なくとも
1種類の元素、M2はCo,Mn,Fe,Ga,Zn,
Sn,Cu,Si,B,Nb,W,Mo,V,Cr,T
a,P及びSから選ばれる少なくとも1種類の元素、原
子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.1≦a<0.
3、0≦b≦0.3、0.2<X<0.7、0.1≦Y
≦3.0、3.25≦Z≦4.5として規定される。
Mg a R 2 1-ab T1 b Ni ZXY Al X M2 Y (2) where R2 is at least one element selected from rare earth elements containing Y and the La content is less than 55% by weight. And T1 is Ca, Ti, Zr, Hf, Li, Na,
At least one element selected from the group consisting of K, Rb, Cs, Sr and Ba, and M2 is Co, Mn, Fe, Ga, Zn,
Sn, Cu, Si, B, Nb, W, Mo, V, Cr, T
a, P, and at least one element selected from S and the atomic ratios a, b, X, Y, and Z are each 0.1 ≦ a <0.
3, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0.2 <X <0.7, 0.1 ≦ Y
≦ 3.0, 3.25 ≦ Z ≦ 4.5.

【0040】Mgの原子比aが前記範囲を外れると、水
素吸蔵合金の水素放出特性及びサイクル特性が低下し、
また大きな放電容量を有し、サイクル特性に優れた二次
電池を実現することが困難になる。原子比aのより好ま
しい範囲は、0.15≦a≦0.28である。
When the atomic ratio a of Mg is out of the above range, the hydrogen release characteristics and the cycle characteristics of the hydrogen storage alloy deteriorate,
Further, it becomes difficult to realize a secondary battery having a large discharge capacity and excellent cycle characteristics. A more preferable range of the atomic ratio a is 0.15 ≦ a ≦ 0.28.

【0041】R2としては、水素吸蔵合金電極の低コス
ト化を考慮すると、La,Ce,Pr,Nd及びYから
選ばれる少なくとも1種の元素を使用することが好まし
い。中でも、希土類元素の混合物であるミッシュメタル
を使用することがより好ましい。
As R2, it is preferable to use at least one element selected from La, Ce, Pr, Nd and Y in consideration of cost reduction of the hydrogen storage alloy electrode. Among them, it is more preferable to use misch metal which is a mixture of rare earth elements.

【0042】Alの原子比Xを前述した範囲にした際に
R2中のLa含有量が55重量%を越えると、合金の水
素吸蔵・放出速度が低下し、また二次電池のサイクル寿
命が短くなり、特定量のAlを含むことの効果が得られ
なくなる。La含有量は、50重量%以下にすることが
より好ましい。一方、La含有量が1.0重量%よりも
少なくなると、吸蔵時の平衡圧が高くなり過ぎるため、
吸蔵させるのが困難となる。よって、La含有量の下限
値は、1.0重量%にすることが好ましい。
If the La content in R2 exceeds 55% by weight when the Al atomic ratio X is in the above-mentioned range, the hydrogen storage / release rate of the alloy is reduced, and the cycle life of the secondary battery is shortened. Therefore, the effect of including a specific amount of Al cannot be obtained. The La content is more preferably set to 50% by weight or less. On the other hand, if the La content is less than 1.0% by weight, the equilibrium pressure during occlusion becomes too high.
It becomes difficult to occlude. Therefore, the lower limit of the La content is preferably set to 1.0% by weight.

【0043】R2は、Ce含有量が20重量%未満(0
重量%を含む)であることが好ましい。Alの原子比X
を前述した範囲にした際にCe含有量が20重量%を越
えると、AB5型結晶構造を有する相が多くなる恐れが
あるため、合金の水素吸蔵・放出速度と二次電池の高率
放電特性並びにサイクル寿命を改善できなくなる可能性
がある。
R2 has a Ce content of less than 20% by weight (0%).
% By weight). Atomic ratio X of Al
When Ce content upon the range described above and exceeds 20 wt%, AB 5 type for phase having a crystal structure may become large, high-rate discharge of the hydrogen absorption and desorption rates and a secondary battery of the alloy There is a possibility that the characteristics and cycle life cannot be improved.

【0044】水素吸蔵合金に熱処理を施す場合に前記合
金にT1を含有させることによって、熱処理温度を低く
することができるため、前記合金の均質性を高めること
ができる。T1としては、Ti,Zr,Li,Sr,B
aを用いることが好ましい。また、T1の原子比bが
0.3を越えると、熱処理温度が大幅に低下するため、
合金の主相が分解し、また二次電池の放電容量が低下す
る。原子比bのより好ましい範囲は、0.05≦b≦
0.2である。
When the hydrogen storage alloy is subjected to heat treatment, the temperature of the heat treatment can be lowered by adding T1 to the alloy, so that the homogeneity of the alloy can be improved. As T1, Ti, Zr, Li, Sr, B
It is preferable to use a. Further, when the atomic ratio b of T1 exceeds 0.3, the heat treatment temperature is greatly reduced,
The main phase of the alloy is decomposed, and the discharge capacity of the secondary battery decreases. A more preferable range of the atomic ratio b is 0.05 ≦ b ≦
0.2.

【0045】Alの原子比Xが前記範囲を外れると、水
素吸蔵合金の水素吸蔵・放出速度並びにアルカリ電解液
のようなアルカリ水溶液に対する耐食性と、二次電池の
高率放電特性及びサイクル寿命を向上させることが困難
になる。原子比Xのより好ましい範囲は、0.25≦X
≦0.6である。
When the atomic ratio X of Al is out of the above range, the hydrogen absorbing / desorbing speed of the hydrogen storage alloy, the corrosion resistance to an alkaline aqueous solution such as an alkaline electrolyte, and the high-rate discharge characteristics and cycle life of the secondary battery are improved. It becomes difficult to make it. A more preferable range of the atomic ratio X is 0.25 ≦ X
≦ 0.6.

【0046】水素吸蔵合金に元素M2を含有させること
によって、合金の水素吸蔵・放出速度のような水素吸蔵
・放出特性を向上することができると共に、二次電池の
サイクル特性を飛躍的に改善することができる。このよ
うに水素吸蔵・放出特性が改善されるのは、元素M2に
より合金内に侵入した水素の拡散や水素吸蔵合金の吸蔵
・放出が容易になることなどが起因とするものと推測さ
れる。M2としては、Co,Mn,Fe,Ga,Cu,
Si,Crを用いることが好ましい。元素M2の原子比
Yが前記範囲を外れると、合金において高い水素吸蔵・
放出速度が得られず、また二次電池の放電容量が低下す
る。原子比Yのより好ましい範囲は0.05≦Y≦1.
0であり、更に好ましい範囲は0.1≦Y≦0.8であ
る。
By including the element M2 in the hydrogen storage alloy, the hydrogen storage / release characteristics such as the hydrogen storage / release speed of the alloy can be improved, and the cycle characteristics of the secondary battery can be dramatically improved. be able to. It is presumed that the improvement in the hydrogen storage / release characteristics is due to the diffusion of hydrogen that has entered the alloy due to the element M2 and the easy storage / release of the hydrogen storage alloy. As M2, Co, Mn, Fe, Ga, Cu,
It is preferable to use Si and Cr. When the atomic ratio Y of the element M2 is out of the above range, high hydrogen storage /
No release rate is obtained, and the discharge capacity of the secondary battery is reduced. A more preferable range of the atomic ratio Y is 0.05 ≦ Y ≦ 1.
0, and a more preferable range is 0.1 ≦ Y ≦ 0.8.

【0047】原子比Zが前記範囲を外れると、水素吸蔵
合金の水素放出特性及びサイクル特性が低下し、また大
きな放電容量を有し、サイクル特性に優れた二次電池を
実現することが困難になる。原子比Zのより好ましい範
囲は、3.3≦Z≦4.0である。
When the atomic ratio Z is out of the above range, the hydrogen release characteristics and the cycle characteristics of the hydrogen storage alloy deteriorate, and it is difficult to realize a secondary battery having a large discharge capacity and excellent cycle characteristics. Become. A more preferable range of the atomic ratio Z is 3.3 ≦ Z ≦ 4.0.

【0048】また、本発明に係る第2の水素吸蔵合金
は、不純物としてC,N,O,F等の元素を特性を阻害
しない範囲内含むことを許容する。なお、これらの不純
物の含有量は各々1重量%以下であることが好ましい。
Further, the second hydrogen storage alloy according to the present invention allows elements such as C, N, O, and F to be contained as impurities within a range that does not impair the characteristics. The content of each of these impurities is preferably 1% by weight or less.

【0049】この水素吸蔵合金は、前述した第1の水素
吸蔵合金で説明したのと同様な方法により作製される。
This hydrogen storage alloy is produced by the same method as described for the first hydrogen storage alloy.

【0050】本発明に係る第2の水素吸蔵合金は、真空
中もしくは不活性雰囲気下において300℃以上、12
00℃未満の温度で熱処理が施されていることが好まし
い。かかる熱処理により合金中のAB5相やAB2相等の
存在量を低減することができるため、水素吸蔵合金の水
素吸蔵・放出速度等の水素吸蔵・放出特性をより一層向
上することができると共に、二次電池の高率放電特性及
びサイクル寿命を更に改善することができる。また、熱
処理温度が1200℃を越えると、合金の主相が分解し
て高い水素吸蔵・放出速度を得られなくなる恐れがあ
る。熱処理温度のより好ましい範囲は、400℃〜10
00℃である。また、最適な熱処理時間は、熱処理温度
により変動するものではあるが、目安として5〜100
0時間、好ましくは10〜800時間、さらに好ましく
は50〜600時間が良い。
The second hydrogen storage alloy according to the present invention can be used at a temperature of 300 ° C. or more in a vacuum or in an inert atmosphere.
It is preferable that the heat treatment is performed at a temperature lower than 00 ° C. Such heat treatment can reduce the abundance of the AB 5 phase and the AB 2 phase in the alloy, so that the hydrogen storage / release characteristics such as the hydrogen storage / release speed of the hydrogen storage alloy can be further improved, The high rate discharge characteristics and cycle life of the secondary battery can be further improved. On the other hand, if the heat treatment temperature exceeds 1200 ° C., the main phase of the alloy may be decomposed and a high hydrogen storage / release rate may not be obtained. A more preferable range of the heat treatment temperature is 400 ° C to 10 ° C.
00 ° C. Further, the optimal heat treatment time varies depending on the heat treatment temperature, but it is 5 to 100 as a guide.
0 hour, preferably 10 to 800 hours, more preferably 50 to 600 hours.

【0051】(第3の水素吸蔵合金)この第3の水素吸
蔵合金は、下記一般式(3)で表される組成を有し、か
つ断面における単位面積当たりのMg濃度が単位面積当
たりの平均Mg濃度の0.5〜2倍に相当する領域が7
0%以上である。
(Third Hydrogen Storage Alloy) This third hydrogen storage alloy has a composition represented by the following general formula (3), and the Mg concentration per unit area in the cross section is an average per unit area. The region corresponding to 0.5 to 2 times the Mg concentration is 7
0% or more.

【0052】 MgaR31-a-bT2bNiZ-XM3X …(3) ただし、R3はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、T2はCa,Ti,Zr及びHf
から選ばれる少なくとも1種類の元素、M3はCo,M
n,Fe,Al,Ga,Zn,Sn,Cu,Si,B,
Nb,W,Mo,V,Cr,Ta,Li,P及びSから
選ばれる少なくとも1種類の元素、原子比a、b、X及
びZはそれぞれ0.2≦a≦0.35、0≦b≦0.
3、0<X≦2.0、3≦Z≦3.8として規定され
る。
Mg a R 3 1-ab T 2 b Ni ZX M 3 X (3) where R 3 is at least one element selected from rare earth elements including Y, and T 2 is Ca, Ti, Zr and Hf
At least one element selected from the group consisting of Co, M
n, Fe, Al, Ga, Zn, Sn, Cu, Si, B,
At least one element selected from Nb, W, Mo, V, Cr, Ta, Li, P and S, and the atomic ratios a, b, X and Z are respectively 0.2 ≦ a ≦ 0.35 and 0 ≦ b. ≦ 0.
3, 0 <X ≦ 2.0, 3 ≦ Z ≦ 3.8.

【0053】Mgの原子比aが前記範囲を外れると、水
素吸蔵合金の水素放出特性及びサイクル特性が低下し、
また大きな放電容量を有し、サイクル特性に優れた二次
電池を実現することが困難になる。原子比aのより好ま
しい範囲は、0.25≦a≦0.32である。
When the atomic ratio a of Mg is out of the above range, the hydrogen release characteristics and cycle characteristics of the hydrogen storage alloy deteriorate,
Further, it becomes difficult to realize a secondary battery having a large discharge capacity and excellent cycle characteristics. A more preferable range of the atomic ratio a is 0.25 ≦ a ≦ 0.32.

【0054】R3としては、水素吸蔵合金電極の低コス
ト化を考慮すると、La,Ce,Pr,Nd及びYから
選ばれる少なくとも1種の元素を使用することが好まし
い。中でも、希土類元素の混合物であるミッシュメタル
を使用することがより好ましい。かかるミッシュメタル
としては、例えば、CeがリッチなMm、Laがリッチ
なLm等を挙げることができる。
As R3, it is preferable to use at least one element selected from La, Ce, Pr, Nd and Y in consideration of cost reduction of the hydrogen storage alloy electrode. Among them, it is more preferable to use misch metal which is a mixture of rare earth elements. Examples of such a misch metal include Mm rich in Ce and Lm rich in La.

【0055】R3は、Ce含有量が20重量%未満(0
重量%を含む)であることが好ましい。Ce含有量が2
0重量%を越えると、AB5型結晶構造を有する相が生
じやすくなるため、断面におけるMg濃度が規制された
領域量が70%よりも少なくなる可能性がある。
R3 has a Ce content of less than 20% by weight (0%).
% By weight). Ce content is 2
If the content exceeds 0% by weight, a phase having an AB 5 type crystal structure is likely to be generated, so that the amount of the region where the Mg concentration is restricted in the cross section may be smaller than 70%.

【0056】元素T2を含有させることによって、水素
吸蔵合金の水素吸蔵量を著しく減少させることなく水素
放出速度等の特性を向上させることができ、かつ水素吸
蔵・放出に伴う合金の微粉化を抑制することができる。
T2の原子比bが0.3を越えると、前述したような効
果、つまり、水素放出特性の改善および微粉化の抑制が
みられなくなり、二次電池の放電容量が低下する。原子
比bが小さい方が二次電池のサイクル寿命が長くなる傾
向が見られる。長寿命を確保する観点から、Tの原子比
bの上限値は、0.2にすることが好ましい。
By including the element T2, the characteristics such as the hydrogen release rate can be improved without significantly reducing the hydrogen storage amount of the hydrogen storage alloy, and the alloy is prevented from being finely divided due to hydrogen storage and release. can do.
When the atomic ratio b of T2 exceeds 0.3, the effects described above, that is, the improvement of the hydrogen release characteristics and the suppression of the pulverization cannot be seen, and the discharge capacity of the secondary battery decreases. The smaller the atomic ratio b, the longer the cycle life of the secondary battery tends to be. From the viewpoint of ensuring a long life, the upper limit of the atomic ratio b of T is preferably set to 0.2.

【0057】水素吸蔵合金に元素M3を含有させること
によって、合金の水素吸蔵・放出速度のような水素吸蔵
・放出特性を向上することができると共に、二次電池の
サイクル特性を飛躍的に改善することができる。このよ
うに水素吸蔵・放出特性が改善されるのは、元素M3に
より合金内に侵入した水素の拡散や水素吸蔵合金の吸蔵
・放出が容易になることなどが起因とするものと推測さ
れる。元素M3としては、Co,Mn,Fe,Al,G
a,Cu,Si,Cr,Liを用いることがより好まし
い。元素M3の原子比Xが2.0を越えると、二次電池
の放電容量が低下する。原子比Xのより好ましい範囲は
0.01≦X≦1.5であり、更に好ましい範囲は0.
05≦X≦1.0である。
By including the element M3 in the hydrogen storage alloy, the hydrogen storage / release characteristics such as the hydrogen storage / release speed of the alloy can be improved, and the cycle characteristics of the secondary battery can be dramatically improved. be able to. It is presumed that the improvement in the hydrogen storage / release characteristics is caused by the diffusion of hydrogen that has entered the alloy due to the element M3 and the easy storage / release of the hydrogen storage alloy. As the element M3, Co, Mn, Fe, Al, G
More preferably, a, Cu, Si, Cr, and Li are used. When the atomic ratio X of the element M3 exceeds 2.0, the discharge capacity of the secondary battery decreases. A more preferable range of the atomic ratio X is 0.01 ≦ X ≦ 1.5, and a more preferable range is 0.1 ≦ X ≦ 1.5.
05 ≦ X ≦ 1.0.

【0058】原子比Zが前記範囲を外れると、水素吸蔵
合金の水素放出特性及びサイクル特性が低下し、また大
きな放電容量を有し、サイクル特性に優れた二次電池を
実現することが困難になる。原子比Zのより好ましい範
囲は、3.2≦Z≦3.7である。
If the atomic ratio Z is out of the above range, the hydrogen release characteristics and the cycle characteristics of the hydrogen storage alloy deteriorate, and it is difficult to realize a secondary battery having a large discharge capacity and excellent cycle characteristics. Become. A more preferable range of the atomic ratio Z is 3.2 ≦ Z ≦ 3.7.

【0059】水素吸蔵合金が塊状(例えば、インゴット
やフレーク)である場合、水素吸蔵合金の断面における
単位面積当たりのMg濃度は、電子線マイクロアナライ
ザー(EPMA)により倍率50〜1万倍で二次電子像
または反射電子像を撮影し、Mgのマッピングを行うこ
とにより求めることができる。得られた単位面積毎のM
g濃度から単位面積当たりの平均Mg濃度を算出し、単
位面積毎に実際の濃度と平均値とを比較し、単位面積当
たりのMg濃度が平均値の0.5〜2.0倍である領域
量を測定する。また、水素吸蔵合金が粉末状である場
合、少なくとも5つの粉末について断面における単位面
積当たりのMg濃度を前述した方法でそれぞれ測定し、
各断面におけるMg濃度の分布を合算して単位面積当た
りの平均Mg濃度を算出する。各断面毎に単位面積当た
りのMg濃度と平均値とを比較し、単位面積当たりのM
g濃度が平均値の0.5〜2.0倍である領域量を測定
する。断面毎の領域量から算出された平均値を水素吸蔵
合金粉末の求める領域量とする。
When the hydrogen storage alloy is in a lump (for example, an ingot or a flake), the Mg concentration per unit area in the cross section of the hydrogen storage alloy is determined by an electron beam microanalyzer (EPMA) at a magnification of 50 to 10,000 times. It can be obtained by taking an electronic image or a reflected electron image and mapping Mg. M per unit area obtained
The average Mg concentration per unit area is calculated from the g concentration, the actual concentration and the average value are compared for each unit area, and the Mg concentration per unit area is 0.5 to 2.0 times the average value. Measure the amount. When the hydrogen storage alloy is in powder form, the Mg concentration per unit area in the cross section of at least five powders is measured by the method described above,
The average Mg concentration per unit area is calculated by adding the Mg concentration distribution in each cross section. The Mg concentration per unit area and the average value are compared for each section, and the M
The area amount where the g concentration is 0.5 to 2.0 times the average value is measured. The average value calculated from the area amount for each section is defined as the area amount required for the hydrogen storage alloy powder.

【0060】水素吸蔵合金の断面において、単位面積当
たりのMg濃度が単位面積当たりの平均Mg濃度の0.
5〜2倍に相当する領域が70%より少なくなると、M
gの偏析が大きくなるため、水素吸蔵・放出速度が低下
し、また二次電池のサイクル寿命が低下する。Mgの偏
析が大きいと二次電池のサイクル寿命が低下するのは、
水素吸蔵合金中にアルカリ電解液に対して腐食酸化が進
みやすい領域が存在するためであると推測される。ま
た、前記領域は85%以上あることが好ましく、最も好
ましい合金は断面における単位面積当たりのMg濃度が
単位面積当たりの平均Mg濃度の0.7〜1.5倍に相
当する領域が85%以上あるものである。
In the cross section of the hydrogen storage alloy, the Mg concentration per unit area is 0.1% of the average Mg concentration per unit area.
When the area corresponding to 5-2 times becomes less than 70%, M
Since the segregation of g increases, the hydrogen storage / release rate decreases, and the cycle life of the secondary battery decreases. When the segregation of Mg is large, the cycle life of the secondary battery is reduced.
It is presumed that this is because there is a region in the hydrogen storage alloy where corrosion oxidation easily proceeds with respect to the alkaline electrolyte. Further, the region is preferably 85% or more, and most preferably, the region in which the Mg concentration per unit area in the cross section is 0.7 to 1.5 times the average Mg concentration per unit area is 85% or more. There is something.

【0061】また、本発明に係る第3の水素吸蔵合金
は、不純物としてC,N,O,F等の元素を特性を阻害
しない範囲内含むことを許容する。なお、これらの不純
物の含有量は各々1重量%以下であることが好ましい。
Further, the third hydrogen storage alloy according to the present invention allows elements such as C, N, O, and F to be contained as impurities within a range that does not impair the characteristics. The content of each of these impurities is preferably 1% by weight or less.

【0062】この水素吸蔵合金は、前述した第1の水素
吸蔵合金で説明したのと同様な方法により作製される。
This hydrogen storage alloy is manufactured by the same method as described for the first hydrogen storage alloy.

【0063】本発明に係る第3の水素吸蔵合金は、真空
中もしくは不活性雰囲気下において750℃以上、融点
未満の温度で熱処理が施されていることが好ましい。か
かる熱処理により合金中のAB5相やAB2相等の存在量
を低減することができ、Mg濃度を均等にすることがで
きると共に、格子歪みを緩和することができるため、水
素吸蔵・放出速度等の水素吸蔵・放出特性と、二次電池
の放電容量並びにサイクル寿命をより一層向上すること
ができる。熱処理温度のより好ましい範囲は、800℃
〜1100℃である。また、最適な熱処理時間は、熱処
理温度により変動するものではあるが、目安として0.
1〜500時間、好ましくは0.5〜100時間、さら
に好ましくは1〜20時間が良い。
The third hydrogen storage alloy according to the present invention is preferably subjected to a heat treatment in a vacuum or in an inert atmosphere at a temperature of 750 ° C. or higher and lower than its melting point. Such heat treatment can reduce the abundance of the AB 5 phase, AB 2 phase, etc. in the alloy, make the Mg concentration uniform, and alleviate the lattice distortion. Hydrogen storage / release characteristics and the discharge capacity and cycle life of the secondary battery can be further improved. A more preferable range of the heat treatment temperature is 800 ° C.
11100 ° C. Further, the optimal heat treatment time varies depending on the heat treatment temperature, but as a guideline, it should be set at 0.1 mm.
1 to 500 hours, preferably 0.5 to 100 hours, more preferably 1 to 20 hours.

【0064】本発明に係る第3の水素吸蔵合金の目的と
する結晶構造を有する相は、包晶反応により生成すると
考えられる。このため、前記熱処理を行う際、包晶反応
が生じる温度領域では真空中もしくは不活性雰囲気下に
おいて20℃/min以下の速度で徐冷を行うことが好
ましい。このような徐冷を行うことによってMg濃度の
分布をより均一なものにすることができる。具体的に
は、950℃で30分間保持した後、1℃/minの速
度で800℃まで徐冷し、800℃で30分間保持し、
その後炉冷または空冷する方法などを採用することがで
きる。
It is considered that the phase having the target crystal structure of the third hydrogen storage alloy according to the present invention is formed by a peritectic reaction. For this reason, when performing the heat treatment, it is preferable to perform slow cooling at a rate of 20 ° C./min or less in a vacuum or in an inert atmosphere in a temperature region where a peritectic reaction occurs. By performing such slow cooling, the Mg concentration distribution can be made more uniform. Specifically, after holding at 950 ° C. for 30 minutes, it is gradually cooled to 800 ° C. at a rate of 1 ° C./min, and held at 800 ° C. for 30 minutes.
Thereafter, a method of furnace cooling or air cooling can be employed.

【0065】以下、本発明に係る二次電池の一例である
金属酸化物・水素二次電池(例えば、円筒形金属酸化物
・水素二次電池)を図1を参照して説明する。
Hereinafter, a metal oxide / hydrogen secondary battery (for example, a cylindrical metal oxide / hydrogen secondary battery) as an example of the secondary battery according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0066】図1に示すように有底円筒状の容器1内に
は、正極2とセパレータ3と負極4とを積層してスパイ
ラル状に捲回することにより作製された電極群5が収納
されている。前記負極4は、前記電極群5の最外周に配
置されて前記容器1と電気的に接触している。アルカリ
電解液は、前記容器1内に収容されている。中央に孔6
を有する円形の第1の封口板7は、前記容器1の上部開
口部に配置されている。リング状の絶縁性ガスケット8
は、前記封口板7の周縁と前記容器1の上部開口部内面
の間に配置され、前記上部開口部を内側に縮径するカシ
メ加工により前記容器1に前記封口板7を前記ガスケッ
ト8を介して気密に固定している。正極リード9は、一
端が前記正極2に接続、他端が前記封口板7の下面に接
続されている。帽子形状をなす正極端子10は、前記封
口板7上に前記孔6を覆うように取り付けられている。
ゴム製の安全弁11は、前記封口板7と前記正極端子1
0で囲まれた空間内に前記孔6を塞ぐように配置されて
いる。中央に穴を有する絶縁材料からなる円形の押え板
12は、前記正極端子10上に前記正極端子10の突起
部がその押え板12の前記穴から突出されるように配置
されている。外装チューブ13は、前記押え板12の周
縁、前記容器1の側面及び前記容器1の底部周縁を被覆
している。
As shown in FIG. 1, an electrode group 5 formed by laminating a positive electrode 2, a separator 3, and a negative electrode 4 and winding them in a spiral shape is accommodated in a cylindrical container 1 having a bottom. ing. The negative electrode 4 is arranged at the outermost periphery of the electrode group 5 and is in electrical contact with the container 1. The alkaline electrolyte is contained in the container 1. Hole 6 in the center
The first sealing plate 7 having a circular shape is disposed at the upper opening of the container 1. Ring-shaped insulating gasket 8
Is disposed between the peripheral edge of the sealing plate 7 and the inner surface of the upper opening of the container 1. And airtightly fixed. One end of the positive electrode lead 9 is connected to the positive electrode 2, and the other end is connected to the lower surface of the sealing plate 7. The positive electrode terminal 10 having a hat shape is attached on the sealing plate 7 so as to cover the hole 6.
The safety valve 11 made of rubber includes the sealing plate 7 and the positive electrode terminal 1.
It is arranged so as to close the hole 6 in a space surrounded by 0. A circular holding plate 12 made of an insulating material having a hole in the center is arranged on the positive electrode terminal 10 such that a protrusion of the positive electrode terminal 10 projects from the hole of the holding plate 12. The outer tube 13 covers the periphery of the holding plate 12, the side surface of the container 1, and the periphery of the bottom of the container 1.

【0067】次に、前記正極2、負極4、セパレータ3
およびアルカリ電解液について説明する。
Next, the positive electrode 2, the negative electrode 4, the separator 3
And the alkaline electrolyte will be described.

【0068】1)正極2 この正極2は、電解液中で安定して充放電が可能であれ
ば良く、例えば、活物質として水酸化ニッケル粉末を含
むものを用いることができる。
1) Positive Electrode 2 As long as the positive electrode 2 can be stably charged and discharged in an electrolytic solution, for example, a positive electrode containing nickel hydroxide powder as an active material can be used.

【0069】前記正極2は、例えば、活物質である水酸
化ニッケル粉末に導電材料を添加し、結着剤および水と
共に混練してペーストを調製し、前記ペーストを導電性
基板に充填し、乾燥した後、成形することにより作製さ
れる。
The positive electrode 2 is prepared, for example, by adding a conductive material to nickel hydroxide powder as an active material, kneading it with a binder and water to prepare a paste, filling the paste into a conductive substrate, and drying the paste. After that, it is produced by molding.

【0070】前記水酸化ニッケル粉末は、亜鉛及びコバ
ルトの群から選択した少なくとも1つの金属の酸化物も
しくは水酸化物と水酸化ニッケルとの混合物を保持して
いることが好ましい。このような水酸化ニッケル粉末を
含む正極と、本発明に係る水素吸蔵合金を含む負極とを
備えたニッケル水素二次電池は、充放電容量及び低温で
の放電特性を著しく向上することができる。
The nickel hydroxide powder preferably contains a mixture of nickel hydroxide and at least one metal oxide or hydroxide selected from the group consisting of zinc and cobalt. A nickel-metal hydride secondary battery including such a positive electrode including nickel hydroxide powder and a negative electrode including the hydrogen storage alloy according to the present invention can significantly improve charge / discharge capacity and low-temperature discharge characteristics.

【0071】前記導電材料としては、例えばコバルト酸
化物、コバルト水酸化物、金属コバルト、金属ニッケ
ル、炭素等を挙げることができる。
Examples of the conductive material include cobalt oxide, cobalt hydroxide, metallic cobalt, metallic nickel, and carbon.

【0072】前記結着剤としては、例えばカルボキシメ
チルセルロース、メチルセルロース、ポリアクリル酸ナ
トリウム、ポリテトラフルオロエチレン、ポリビニルア
ルコール(PVA)を挙げることができる。
Examples of the binder include carboxymethylcellulose, methylcellulose, sodium polyacrylate, polytetrafluoroethylene, and polyvinyl alcohol (PVA).

【0073】前記導電性基板としては、例えばニッケ
ル、ステンレスまたはニッケルメッキが施された金属か
ら形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェ
ルト状の金属多孔体を挙げることができる。
Examples of the conductive substrate include a mesh-like, sponge-like, fiber-like, or felt-like porous metal body made of nickel, stainless steel, or nickel-plated metal.

【0074】2)負極4 この負極4は、前述した第1〜第3の水素吸蔵合金から
選ばれる少なくとも1種類の合金の粉末を含む。
2) Negative Electrode 4 The negative electrode 4 contains powder of at least one alloy selected from the above-described first to third hydrogen storage alloys.

【0075】水素吸蔵合金の粉砕は、不活性雰囲気中で
ハンマーミル、ピンピルなどの粉砕機を用いる方法を採
用することができる。また、水素吸蔵合金粉末の平均粒
径は、10〜50μmにすることが好ましい。
For pulverizing the hydrogen storage alloy, a method using a pulverizer such as a hammer mill or pin pill in an inert atmosphere can be employed. The average particle size of the hydrogen storage alloy powder is preferably set to 10 to 50 μm.

【0076】前記負極は、例えば、以下の(1)、
(2)に説明する方法によって作製される。
The negative electrode may be, for example, the following (1):
It is produced by the method described in (2).

【0077】(1)前述した水素吸蔵合金の粉末に導電
材を添加し、結着剤および水と共に混練してペーストを
調製し、前記ペーストを導電性基板に充填し、乾燥した
後、成形することにより前記負極を作製する。
(1) A conductive material is added to the above-mentioned hydrogen storage alloy powder, kneaded with a binder and water to prepare a paste, the paste is filled in a conductive substrate, dried, and then molded. Thereby, the negative electrode is manufactured.

【0078】(2)前述した水素吸蔵合金の粉末に導電
材を添加し、結着剤と共に混練して合剤を調製し、前記
合剤を導電性基板に保持させ、乾燥した後、成形するこ
とにより前記負極を作製する。
(2) A conductive material is added to the powder of the above-mentioned hydrogen storage alloy, kneaded with a binder to prepare a mixture, the mixture is held on a conductive substrate, dried, and then molded. Thereby, the negative electrode is manufactured.

【0079】前記結着剤としては、前記正極2で用いた
のと同様なものを挙げることができる。なお、前述した
(2)の方法で負極を作製する場合、ポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)を含むものが好ましい。
Examples of the binder include those similar to those used for the positive electrode 2. In the case where the negative electrode is manufactured by the method (2) described above, one containing polytetrafluoroethylene (PTFE) is preferable.

【0080】前記導電材としては、例えば、カーボンブ
ラック等を挙げることができる。
Examples of the conductive material include carbon black.

【0081】前記導電性基板としては、例えば、パンチ
ドメタル、エキスパンデッドメタル、ニッケルネットな
どの二次元基板や、フェルト状金属多孔体や、スポンジ
状金属基板などの三次元基板を挙げることができる。
Examples of the conductive substrate include a two-dimensional substrate such as a punched metal, an expanded metal, and a nickel net, and a three-dimensional substrate such as a felt-like metal porous body and a sponge-like metal substrate. it can.

【0082】3)セパレータ3 このセパレータ3は、例えばポリプロピレン不織布、ナ
イロン不織布、ポリプロピレン繊維とナイロン繊維を混
繊した不織布のような高分子不織布からなる。特に、表
面が親水化処理されたポリプロピレン不織布はセパレー
タとして好適である。
3) Separator 3 The separator 3 is made of, for example, a polymer non-woven fabric such as a polypropylene non-woven fabric, a nylon non-woven fabric, or a non-woven fabric obtained by mixing polypropylene fibers and nylon fibers. In particular, a polypropylene nonwoven fabric whose surface has been hydrophilized is suitable as a separator.

【0083】4)アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば、水酸化ナトリウ
ム(NaOH)の水溶液、水酸化リチウム(LiOH)
の水溶液、水酸化カリウム(KOH)の水溶液、NaO
HとLiOHの混合液、KOHとLiOHの混合液、K
OHとLiOHとNaOHの混合液等を用いることがで
きる。
4) Alkaline Electrolyte Examples of the alkaline electrolyte include an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH)
Aqueous solution, potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, NaO
H and LiOH mixed solution, KOH and LiOH mixed solution, K
A mixed solution of OH, LiOH, and NaOH can be used.

【0084】以上説明した本発明に係る第1の水素吸蔵
合金は、前述した(1)式で表される組成を有するた
め、水素吸蔵時及び放出時の平衡圧の平坦性を高めるこ
とができると共に、水素吸蔵時及び放出時の圧力差を低
減することができる。かかる水素吸蔵合金を含む負極を
備えた二次電池は、放電時に長期間に亘り高い作動電圧
を維持することができるため、放電容量及び充放電サイ
クル寿命を向上することができる。
Since the first hydrogen storage alloy according to the present invention described above has the composition represented by the above-described formula (1), the flatness of the equilibrium pressure at the time of storing and releasing hydrogen can be improved. At the same time, the pressure difference at the time of storing and releasing hydrogen can be reduced. A secondary battery provided with a negative electrode containing such a hydrogen storage alloy can maintain a high operating voltage for a long time at the time of discharging, so that the discharge capacity and the charge / discharge cycle life can be improved.

【0085】本発明に係る第2の水素吸蔵合金は、前述
した(2)式で表される組成を有するため、アルカリ水
溶液による腐食酸化を抑制することができると共に、水
素吸蔵・放出速度を向上することができる。かかる水素
吸蔵合金を含む負極を備えた二次電池は、高率(大電
流)で放電した際の放電容量を向上することができ、か
つ充放電サイクル寿命を向上することができる。
Since the second hydrogen storage alloy according to the present invention has the composition represented by the above-mentioned formula (2), it is possible to suppress corrosion and oxidation caused by an alkaline aqueous solution and to improve the hydrogen storage / release speed. can do. A secondary battery provided with a negative electrode containing such a hydrogen storage alloy can improve the discharge capacity when discharged at a high rate (large current) and can improve the charge / discharge cycle life.

【0086】本発明に係る第3の水素吸蔵合金は、前述
した(3)式で表される組成を有し、かつ断面における
単位面積当たりのMg濃度が単位面積当たりの平均Mg
濃度の0.5〜2倍に相当する領域が70%以上である
ため、水素吸蔵・放出速度等の水素吸蔵・放出特性を改
善することができる。また、前記合金を含む負極を備え
た二次電池は、放電容量及び充放電サイクル寿命を向上
することができる。本発明の作用は明らかでないもの
の、以下に説明するメカニズムによるものと推測され
る。
The third hydrogen storage alloy according to the present invention has a composition represented by the above formula (3), and the Mg concentration per unit area in the cross section is an average Mg per unit area.
Since the region corresponding to 0.5 to 2 times the concentration is 70% or more, the hydrogen storage / release characteristics such as the hydrogen storage / release speed can be improved. In addition, a secondary battery including a negative electrode containing the alloy can improve discharge capacity and charge / discharge cycle life. Although the function of the present invention is not clear, it is presumed to be due to the mechanism described below.

【0087】すなわち、前述した(3)式で表される組
成を有する水素吸蔵合金は、目的とする結晶構造を有す
る相の他に少なくともCaCu5型の結晶相か、あるい
はMgCu2型の結晶相が存在している。このようにC
aCu5型結晶相やMgCu2型結晶相が含まれるのは、
目的とする結晶構造を有する相が包晶反応により生成す
るためであると考えられる。CaCu5型結晶相にはM
gがほとんど存在せず、またMgCu2型結晶相は目的
とする結晶相に比べてMgリッチになっている。よっ
て、前記水素吸蔵合金は、Mg偏析を生じている。
That is, the hydrogen storage alloy having the composition represented by the above formula (3) has at least a CaCu 5 type crystal phase or a MgCu 2 type crystal phase in addition to the phase having the desired crystal structure. Exists. Thus C
aCu 5 type crystal phase and MgCu 2 type crystal phase are included
This is considered to be because a phase having an intended crystal structure is generated by a peritectic reaction. M in the CaCu 5 type crystal phase
g is scarcely present, and the MgCu 2 type crystal phase is richer in Mg than the target crystal phase. Therefore, the hydrogen storage alloy has Mg segregation.

【0088】本発明者らは鋭意研究を重ねた結果、Mg
偏析度合いが二次電池のサイクル寿命に影響を及ぼすこ
とを見出した。すなわち、断面において単位面積当たり
のMg濃度がこれの平均値の0.5〜2倍に相当する領
域が70%未満であると、Mg偏析が大きいため、二次
電池の充放電サイクル寿命が低下する。Mg偏析が大き
い水素吸蔵合金は、アルカリ電解液による腐食酸化が進
行しやすい領域が存在すると推測される。密閉形二次電
池とした場合、充放電サイクルの進行に伴って腐食酸化
と絶縁化が進むと同時に、電解液の不足(消費)、二次
電池の内部抵抗の増大などが生じるため、長寿命を得ら
れなくなる。
The present inventors have conducted intensive studies and found that Mg
It has been found that the degree of segregation affects the cycle life of the secondary battery. That is, if the area where the Mg concentration per unit area in the cross section is 0.5 to 2 times the average value thereof is less than 70%, the Mg segregation is large and the charge / discharge cycle life of the secondary battery is reduced. I do. It is presumed that a hydrogen storage alloy having a large Mg segregation has a region where corrosion oxidation by an alkaline electrolyte easily proceeds. When a sealed secondary battery is used, corrosion oxidation and insulation progress as the charge and discharge cycle progresses, and at the same time, a shortage of electrolyte (consumption) and an increase in the internal resistance of the secondary battery occur. Can not be obtained.

【0089】本願発明のように断面において単位面積当
たりのMg濃度がこれの平均値の0.5〜2倍に相当す
る領域を70%以上にすることによって、Mg偏析を小
さくすることができるため、アルカリ電解液により腐食
酸化を受ける領域を少なくすることができ、サイクル寿
命及び放電容量を向上することができる。
As described in the present invention, Mg segregation can be reduced by setting the region where the Mg concentration per unit area in the cross section corresponds to 0.5 to 2 times the average value thereof to 70% or more. In addition, the region that is subject to corrosion and oxidation by the alkaline electrolyte can be reduced, and the cycle life and discharge capacity can be improved.

【0090】また、本発明に係る第1〜第3の水素吸蔵
合金によれば、これまで他の合金を用いてきた各種応用
分野(水素の貯蔵・輸送、熱の貯蔵・輸送、熱−機械エ
ネルギーの変換、水素の分離・精製、水素同位体の分
離、水素を活物質とする電池,合成化学における触媒,
温度センサー等)がより拡充され、さらには水素吸蔵合
金利用の新しい分野の開拓にもつながり得ると考えられ
る。このように本発明の水素吸蔵合金は従来合金と比較
して著しく特性が向上したものであり、工業的価値も高
いものと思われる。
Further, according to the first to third hydrogen storage alloys according to the present invention, various application fields (storage / transport of hydrogen, storage / transport of heat, thermo-mechanical equipment) in which other alloys have been used so far. Conversion of energy, separation and purification of hydrogen, separation of hydrogen isotope, battery using hydrogen as active material, catalyst in synthetic chemistry,
It is thought that the temperature sensor etc.) can be expanded further, and furthermore, it can lead to the development of a new field using hydrogen storage alloy. Thus, the hydrogen storage alloy of the present invention has significantly improved characteristics as compared with the conventional alloy, and is considered to have high industrial value.

【0091】なお、前述した図1では正極と負極の間に
セパレータを介在して渦巻状に捲回し、有底円筒状の容
器内に収納したが、本発明の二次電池はこのような構造
に限定されない。例えば、正極と負極との間にセパレー
タを介在し、これを複数枚積層した積層物を有底矩形筒
状の容器内に収納して角形二次電池にも同様に適用でき
る。
In FIG. 1 described above, the separator is interposed between the positive electrode and the negative electrode and spirally wound and housed in a cylindrical container having a bottom. The secondary battery of the present invention has such a structure. It is not limited to. For example, the present invention can be similarly applied to a prismatic secondary battery in which a separator is interposed between a positive electrode and a negative electrode, and a laminate obtained by laminating a plurality of the separators is housed in a bottomed rectangular cylindrical container.

【0092】[0092]

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings.

【0093】(実施例1〜13および比較例1〜5)下
記表1に示される組成となるように各元素を秤量し、ア
ルゴン雰囲気下で高周波溶解にて合金インゴットを得
た。つづいて、各合金インゴットにアルゴン雰囲気下で
960℃で12時間の熱処理を施した。なお、表1中の
Mmは12重量%のLa、60重量%のCe、10重量
%のPr及び18重量%のNdからなる。
(Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 5) Each element was weighed so as to have the composition shown in Table 1 below, and an alloy ingot was obtained by high frequency melting under an argon atmosphere. Subsequently, each alloy ingot was subjected to a heat treatment at 960 ° C. for 12 hours in an argon atmosphere. Note that Mm in Table 1 is composed of 12% by weight of La, 60% by weight of Ce, 10% by weight of Pr, and 18% by weight of Nd.

【0094】得られた水素吸蔵合金を粉砕し、篩い分け
を行うことにより粒径が20μm以上、150μm以下
の水素吸蔵合金粉末を得た。
The obtained hydrogen storage alloy was pulverized and sieved to obtain a hydrogen storage alloy powder having a particle size of not less than 20 μm and not more than 150 μm.

【0095】得られた実施例1〜13及び比較例1〜5
の水素吸蔵合金粉末について、ジーベルツ法により70
℃、10気圧未満の水素圧下で圧力―組成等温線を測定
し、(H/M)=0.8での水素放出時の水素圧をP1
及び(H/M)=0.2での水素放出時の水素圧をP2
とし、P2/P1を算出し、その結果を下記表1に併記す
る。また、(H/M)=0.8での水素吸蔵時の水素圧
をPA0.8、(H/M)=0.2での水素吸蔵時の水素圧
をPA0.2、(H/M)=0.8での水素放出時の水素圧
をPD0.8及び(H/M)=0.2での水素放出時の水素
圧をPD0.2とし、ヒステリシスとして比{(PA0.2/P
D0.2)/(PA0.8/PD0.8)}を算出し、その結果を下
記表1に併記する。
The obtained Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 5
Of hydrogen storage alloy powder of
The pressure-composition isotherm was measured under a hydrogen pressure of less than 10 atm and the hydrogen pressure at the time of releasing hydrogen at (H / M) = 0.8 was P 1
And the hydrogen pressure at the time of hydrogen release at (H / M) = 0.2 is P 2
Then, P 2 / P 1 was calculated, and the result is also shown in Table 1 below. Further, the hydrogen pressure at the time of storing hydrogen at (H / M) = 0.8 is P A0.8 , the hydrogen pressure at the time of storing hydrogen at (H / M) = 0.2 is P A0.2 , (H /M)=0.8 when the hydrogen pressure at the time of releasing hydrogen is 0.8 and the hydrogen pressure when releasing hydrogen at (H / M) = 0.2 is PD0.2, and the ratio {( P A0.2 / P
D0.2 ) / (P A0.8 / P D0.8 )}, and the results are shown in Table 1 below.

【0096】[0096]

【表1】 [Table 1]

【0097】表1から明らかなように、前述した(1)
式で表される組成を有する実施例1〜13の水素吸蔵合
金は、比較例1〜5の水素吸蔵合金に比べてP2/P1
小さく、水素吸蔵・放出時の平衡圧の平坦性に優れると
共に、比{(PA0.2/PD0.2)/(PA0.8/PD0.8)}
が小さく、水素吸蔵・放出時の平衡圧の差を低減できる
ことがわかる。
As is clear from Table 1, the above (1)
The hydrogen storage alloys of Examples 1 to 13 having the composition represented by the formula have smaller P 2 / P 1 than the hydrogen storage alloys of Comparative Examples 1 to 5, and have flatness of the equilibrium pressure during hydrogen storage and release. And the ratio {( PA0.2 / PD0.2 ) / ( PA0.8 / PD0.8 )}
It can be seen that the difference in the equilibrium pressure at the time of storing and releasing hydrogen can be reduced.

【0098】(実施例14〜18及び比較例6〜7)下
記表2に示される組成となるように各元素を秤量し、ア
ルゴン雰囲気下で高周波溶解にて合金インゴットを得
た。つづいて、各合金インゴットにアルゴン雰囲気下で
950℃で12時間の熱処理を施した。なお、表2中の
Lm(1)は97重量%のLa、0.03重量%のC
e、0.07重量%のPr及び2重量%のNdからな
り、Lm(2)は47重量%のLa、2重量%のCe、
13重量%のPr及び38重量%のNdからなる。
(Examples 14 to 18 and Comparative Examples 6 to 7) Each element was weighed so as to have the composition shown in Table 2 below, and an alloy ingot was obtained by high frequency melting under an argon atmosphere. Subsequently, each alloy ingot was subjected to a heat treatment at 950 ° C. for 12 hours in an argon atmosphere. In Table 2, Lm (1) is 97% by weight of La and 0.03% by weight of C
e, consisting of 0.07% by weight of Pr and 2% by weight of Nd, Lm (2) is 47% by weight of La, 2% by weight of Ce,
It consists of 13% by weight of Pr and 38% by weight of Nd.

【0099】得られた水素吸蔵合金粒径が100μm以
下となるように粉砕し、水素吸蔵合金粉末を得た。
The obtained hydrogen storage alloy was pulverized so as to have a particle size of 100 μm or less to obtain a hydrogen storage alloy powder.

【0100】次いで、実施例14〜18及び比較例6〜
7の水素吸蔵合金について、図2に示す温度スキャンニ
ング式水素吸蔵放出特性評価装置を用いて水素吸蔵速度
を測定した。
Next, Examples 14 to 18 and Comparative Examples 6 to
For the hydrogen storage alloy No. 7, the hydrogen storage rate was measured using a temperature scanning type hydrogen storage and release characteristic evaluation apparatus shown in FIG.

【0101】図2は、水素吸蔵合金の評価に用いられる
温度スキャンニング式水素吸蔵放出特性評価装置を示す
概略図である。水素ボンベ31は、配管32を通して試
料容器33に連結されている。前記配管32は、途中で
分岐され、その分岐配管34の端部は真空ポンプ35に
連結されている。圧力計36は、前記分岐配管34から
さらに分岐された配管部分34aに取付けられている。
前記水素ボンベ31と前記試料容器33の間の配管32
部分には、前記ボンベ31側から第1、第2のバルブ3
1 、372 が介装されている。蓄圧容器38は、前記
第1、第2のバルブ371 、372 間の前記配管32部
分に連結されている。前記真空ポンプ35は、第3バル
ブ373 を介して前記分岐配管34aに接続されてい
る。ヒータ39は、前記試料容器33に付設されてい
る。熱電対40は、前記試料容器33内に挿入されてい
る。コンピュータ41により制御される温度コントロー
ラ42は、前記熱電対40および前記ヒータ39に接続
され、前記熱電対40からの検出温度に基づいて前記ヒ
ータ39の温度調節を行うようになっている。前記コン
ピュータ41で制御されるレコーダ43は、前記圧力計
36および前記温度コントローラ42に接続されてい
る。
FIG. 2 is a schematic view showing a temperature scanning type hydrogen storage / release characteristic evaluation apparatus used for evaluating a hydrogen storage alloy. The hydrogen cylinder 31 is connected to a sample container 33 through a pipe 32. The pipe 32 is branched on the way, and an end of the branch pipe 34 is connected to a vacuum pump 35. The pressure gauge 36 is attached to a pipe portion 34a further branched from the branch pipe 34.
Piping 32 between the hydrogen cylinder 31 and the sample container 33
The first and second valves 3 from the cylinder 31 side
7 1, 37 2 is interposed. The accumulator 38 is connected to the pipe 32 between the first and second valves 37 1 and 37 2 . The vacuum pump 35 is connected to the branch pipes 34a through the third valve 37 3. The heater 39 is attached to the sample container 33. The thermocouple 40 is inserted into the sample container 33. A temperature controller 42 controlled by a computer 41 is connected to the thermocouple 40 and the heater 39, and adjusts the temperature of the heater 39 based on the temperature detected from the thermocouple 40. The recorder 43 controlled by the computer 41 is connected to the pressure gauge 36 and the temperature controller 42.

【0102】実施例14〜18及び比較例6〜7の水素
吸蔵合金粉末を前述した図2の試料容器33(雰囲気温
度15℃)内に収納した。第1バルブ371 を閉じ、第
2、第3のバルブ372 、373 を開き、真空ポンプ3
5を作動して前記配管32および分岐配管34及び蓄圧
容器38内の空気を排気した。前記第2、第3のバルブ
372 、373 を閉じた後、第1バルブ371 を開いて
水素ボンベ31から水素を供給して前記配管32および
分岐配管34及び蓄圧容器38内を水素置換した。つづ
いて、第1バルブ371 を閉じ、この時点で圧力計36
が示す系内の圧力から導入した水素量を算出した。ひき
つづき、第2バルブ372 を開き、水素を前記試料容器
33内に供給し、温度を熱電対40でモニターした。そ
の後、前記試料容器33内の温度が一定となるようにコ
ンピュータ41および温度コントローラ42で制御し
た。この時の前記容器33内の圧力変化を圧力計36に
より検出してそれをレコーダ43で記録した。
The hydrogen storage alloy powders of Examples 14 to 18 and Comparative Examples 6 and 7 were stored in the sample container 33 (atmospheric temperature of 15 ° C.) shown in FIG. Closing the first valve 37 1, second and third valves 37 2, 37 3 Open, the vacuum pump 3
5 was operated to exhaust the air in the pipe 32, the branch pipe 34, and the accumulator 38. After closing the second and third valves 37 2 and 37 3 , the first valve 37 1 is opened to supply hydrogen from the hydrogen cylinder 31 to replace the inside of the pipe 32, the branch pipe 34, and the accumulator 38 with hydrogen. did. Subsequently, the first valve 37 1 is closed, and at this point, the pressure gauge 36 is closed.
The amount of hydrogen introduced was calculated from the pressure in the system indicated by. Subsequently, the second opening the valve 37 2, hydrogen was supplied into the sample container 33, to monitor the temperature at the thermocouple 40. Thereafter, the temperature was controlled by the computer 41 and the temperature controller 42 so that the temperature in the sample container 33 was constant. At this time, the pressure change in the container 33 was detected by the pressure gauge 36 and recorded by the recorder 43.

【0103】次いで、前記試料容器33内に一定量の水
素の導入を開始してから1時間後までの各水素吸蔵合金
中に吸蔵された水素量(H/M)を前記容器33内の圧
力変化の検出から算出した。その結果を15℃における
水素吸蔵速度(H/M・h-1)として下記表2に示す。
Next, the amount of hydrogen (H / M) occluded in each of the hydrogen storage alloys up to one hour after the introduction of a fixed amount of hydrogen into the sample container 33 was determined by the pressure in the container 33. Calculated from detection of change. The results are shown in Table 2 below as a hydrogen storage rate (H / M · h −1 ) at 15 ° C.

【0104】さらに、実施例14〜18及び比較例6〜
7の水素吸蔵合金粉末を含む電極を負極として備えた試
験セルを組み立て、高率放電特性を測定した。
Further, Examples 14 to 18 and Comparative Examples 6 to
A test cell equipped with an electrode containing the hydrogen-absorbing alloy powder of No. 7 as a negative electrode was assembled, and high-rate discharge characteristics were measured.

【0105】まず、各合金粉末と電解銅粉末を重量比で
1:2の割合で混合し、この混合体1gを10ton/
cm2の圧力で5分間加圧することにより直径が10m
mペレットを作製した。このペレットをニッケルの金網
で挾み込み、周辺をスポット溶接して圧接し、ニッケル
のリード線をスポット溶接することにより電極(負極)
を作製した。
First, each alloy powder and electrolytic copper powder were mixed at a weight ratio of 1: 2, and 1 g of this mixture was added at 10 ton /
10 m in diameter by pressing for 5 minutes at a pressure of cm 2
m pellets were prepared. The pellet is sandwiched between nickel metal meshes, the periphery is spot-welded and pressure-welded, and the nickel lead wire is spot-welded to form an electrode (negative electrode).
Was prepared.

【0106】得られた負極を、それぞれ対極である焼結
式ニッケル電極とともに8規定の水酸化カリウム水溶液
にそれぞれ浸漬し、30℃において充放電試験を行っ
た。充放電条件は、水素吸蔵合金1g当たり100mA
の電流で5時間充電した後、10分間休止し、水素吸蔵
合金1g当たり100mAの電流で酸化水銀電極に対し
て−0.7Vになるまで放電を行うものにした。放電容
量が一定の値になるまでこの充放電サイクルを繰り返
し、この時の放電容量をCmaxとした。次いで、放電状
態で45℃にて1週間放置した。その後、Cmaxの12
0%充電を行った後、3Cで放電した際の放電容量C3C
を測定し、Cmaxに対するC3Cの比(C3C/Cmax)を算
出し、その結果を下記表2に併記する。
Each of the obtained negative electrodes was immersed in an 8 N aqueous potassium hydroxide solution together with a sintered nickel electrode as a counter electrode, and subjected to a charge / discharge test at 30 ° C. The charge and discharge conditions were 100 mA per gram of the hydrogen storage alloy.
After charging for 5 hours, the battery was paused for 10 minutes, and discharged at a current of 100 mA per 1 g of the hydrogen storage alloy until the voltage became -0.7 V with respect to the mercury oxide electrode. This charge / discharge cycle was repeated until the discharge capacity reached a constant value, and the discharge capacity at this time was defined as Cmax . Then, it was left at 45 ° C. for 1 week in a discharged state. Then, C max of 12
Discharge capacity C 3C when discharged at 3C after 0% charge
Was measured, to calculate the ratio of C 3C for C max (C 3C / C max ), The results are also shown in Table 2 below.

【0107】[0107]

【表2】 [Table 2]

【0108】表2から明らかなように、前述した(2)
式で表される組成を有する実施例14〜18の水素吸蔵
合金は、Al量が少ない組成の比較例6〜7の水素吸蔵
合金に比べて水素吸蔵・放出速度が速いことがわかる。
As is clear from Table 2, the above (2)
It can be seen that the hydrogen storage alloys of Examples 14 to 18 having the compositions represented by the formulas have a higher hydrogen storage / release rate than the hydrogen storage alloys of Comparative Examples 6 and 7 having a smaller amount of Al.

【0109】また、前述した(2)式で表される組成を
有する水素吸蔵合金を含む負極を備えた実施例14〜1
8の二次電池は、Al量が少ない組成の水素吸蔵合金を
含む負極を備えた比較例6〜7の二次電池に比べて、高
温環境下で放置した後に高率で放電した際の容量維持率
が高いことがわかる。
Further, Examples 14 to 1 provided with the negative electrode containing the hydrogen storage alloy having the composition represented by the above formula (2)
The secondary battery of No. 8 has a higher capacity when discharged at a high rate after being left in a high-temperature environment, as compared with the secondary batteries of Comparative Examples 6 and 7 each including a negative electrode including a hydrogen storage alloy having a composition with a small amount of Al. It can be seen that the maintenance ratio is high.

【0110】(実施例19〜38及び比較例8〜10)
下記表3に示される組成となるように各元素を秤量し、
アルゴン雰囲気下で高周波誘導炉で溶解し、水冷銅鋳型
に注湯・固化して合金インゴットを得た。つづいて、ア
ルゴン雰囲気下で各合金インゴットに下記表4に示す条
件で熱処理を施した。なお、表3中のLm(1)は98
重量%のLa、0.02重量%のCe、0.08重量%
のPr及び1重量%のNdからなり、Lm(2)は48
重量%のLa、4重量%のCe、13重量%のPr及び
35重量%のNdからなり、Mmは38重量%のLa、
47.3重量%のCe、5.5重量%のPr、9重量%
のNd及び0.2重量%のSmからなる。
(Examples 19 to 38 and Comparative Examples 8 to 10)
Each element is weighed so as to have a composition shown in Table 3 below,
The alloy was melted in a high frequency induction furnace under an argon atmosphere, poured into a water-cooled copper mold and solidified to obtain an alloy ingot. Subsequently, each alloy ingot was subjected to a heat treatment under the conditions shown in Table 4 below in an argon atmosphere. Lm (1) in Table 3 is 98
Wt% La, 0.02 wt% Ce, 0.08 wt%
Of Pr and 1% by weight of Nd, and Lm (2) is 48
Wt% La, 4 wt% Ce, 13 wt% Pr and 35 wt% Nd, Mm 38 wt% La,
47.3 wt% Ce, 5.5 wt% Pr, 9 wt%
Of Nd and 0.2% by weight of Sm.

【0111】得られた実施例19〜38及び比較例8〜
10の水素吸蔵合金インゴットについて、断面における
単位面積当たりのMg濃度が平均値の0.5〜2.0倍
である領域量を測定し、その結果を表4に併記する。こ
の測定方法を実施例29の水素吸蔵合金を例にして説明
する。実施例29の水素吸蔵合金インゴットの断面を電
子線マイクロアナライザー(EPMA)により倍率20
0倍で反射電子像を撮影した。得られた反射電子像を図
3に示す。得られた反射電子像についてMgのマッピン
グを行い、単位面積毎のMgカウント数(Mg濃度)を
測定し、Mgカウント数毎に断面に占める面積率を求め
た。その結果を図4に示す。なお、図4の横軸は単位面
積当たりのMgカウント数で、縦軸は断面における面積
率である。この図4に示されるMgカウント数の分布図
から単位面積当たりの平均Mgカウント数を算出した。
この場合、単位面積当たりの平均Mgカウント数は31
5であった。次いで、単位面積毎に実際のカウント数と
この平均値とを比較し、単位面積当たりのMgカウント
数が平均値の0.5〜2.0倍である領域量を求めた。
The obtained Examples 19 to 38 and Comparative Examples 8 to
With respect to 10 hydrogen storage alloy ingots, the area amount where the Mg concentration per unit area in the cross section was 0.5 to 2.0 times the average value was measured, and the results are also shown in Table 4. This measuring method will be described using the hydrogen storage alloy of Example 29 as an example. A cross section of the hydrogen storage alloy ingot of Example 29 was magnified by an electron beam microanalyzer (EPMA) at a magnification of 20.
A backscattered electron image was taken at 0x. FIG. 3 shows the obtained backscattered electron image. Mg was mapped on the obtained backscattered electron image, the Mg count number (Mg concentration) per unit area was measured, and the area ratio of the cross section for each Mg count number was determined. FIG. 4 shows the results. Note that the horizontal axis in FIG. 4 is the Mg count number per unit area, and the vertical axis is the area ratio in the cross section. The average Mg count number per unit area was calculated from the Mg count number distribution diagram shown in FIG.
In this case, the average Mg count per unit area is 31
It was 5. Next, the actual count number and the average value were compared for each unit area, and the area amount in which the Mg count number per unit area was 0.5 to 2.0 times the average value was obtained.

【0112】実施例29の水素吸蔵合金は、前記領域の
量が99%であり、前述した図3の反射電子像から明ら
かなようにMgが偏析している箇所がほとんど存在しな
いことがわかる。
In the hydrogen storage alloy of Example 29, the amount of the above-mentioned region was 99%, and as is apparent from the above-described reflected electron image of FIG. 3, it was found that there was almost no portion where Mg was segregated.

【0113】次いで、実施例19〜38及び比較例8〜
10の水素吸蔵合金インゴットを平均粒径が35μmと
なるようにアルゴン雰囲気にて粉砕し、水素吸蔵合金粉
末を得た。
Next, Examples 19 to 38 and Comparative Examples 8 to
10 hydrogen storage alloy ingots were pulverized in an argon atmosphere so as to have an average particle size of 35 μm to obtain a hydrogen storage alloy powder.

【0114】次いで、実施例19〜38及び比較例8〜
10の水素吸蔵合金粉末について、前述した図2に示す
温度スキャンニング式水素吸蔵放出特性評価装置を用い
て10℃における水素吸蔵速度(H/M・h-1)を測定
し、その結果を下記表5に示す。
Next, Examples 19 to 38 and Comparative Examples 8 to
The hydrogen storage rate (H / M · h −1 ) at 10 ° C. of the hydrogen storage alloy powder No. 10 was measured at 10 ° C. using the temperature scanning type hydrogen storage / release characteristic evaluation apparatus shown in FIG. 2 described above. It is shown in Table 5.

【0115】さらに、実施例19〜38及び比較例8〜
10の水素吸蔵合金粉末を含む電極を負極として備えた
試験セルを組み立て、放電容量及びサイクル寿命を測定
した。
Further, Examples 19 to 38 and Comparative Examples 8 to
A test cell equipped with an electrode containing 10 hydrogen storage alloy powders as a negative electrode was assembled, and the discharge capacity and cycle life were measured.

【0116】まず、各合金粉末と電解銅粉末を重量比で
1:3の割合で混合し、この混合体1gを10ton/
cm2の圧力で5分間加圧することにより直径が10m
mペレットを作製した。このペレットをニッケルの金網
で挾み込み、周辺をスポット溶接して圧接し、ニッケル
のリード線をスポット溶接することにより電極(負極)
を作製した。
First, each alloy powder and electrolytic copper powder were mixed at a weight ratio of 1: 3, and 1 g of this mixture was mixed with 10 ton /
10 m in diameter by pressing for 5 minutes at a pressure of cm 2
m pellets were prepared. The pellet is sandwiched between nickel metal meshes, the periphery is spot-welded and pressure-welded, and the nickel lead wire is spot-welded to form an electrode (negative electrode).
Was prepared.

【0117】得られた負極を、それぞれ対極である焼結
式ニッケル電極とともに8規定の水酸化カリウム水溶液
にそれぞれ浸漬し、45℃において充放電試験を行っ
た。充放電条件は、水素吸蔵合金1g当たり200mA
の電流で2.5時間充電した後、10分間休止し、水素
吸蔵合金1g当たり200mAの電流で酸化水銀電極に
対して−0.7Vになるまで放電を行うものにした。こ
のような充放電サイクルを繰り返し、最大放電容量及び
サイクル寿命を測定し、その結果を下記表5に併記す
る。但し、サイクル寿命は、放電容量が最大放電容量の
70%まで低下した際のサイクル数とする。
Each of the obtained negative electrodes was immersed in an 8 N aqueous potassium hydroxide solution together with a sintered nickel electrode as a counter electrode, and a charge / discharge test was performed at 45 ° C. The charge and discharge conditions were 200 mA per gram of the hydrogen storage alloy.
After charging for 2.5 hours, the battery was paused for 10 minutes and discharged at a current of 200 mA per gram of the hydrogen storage alloy until the voltage became −0.7 V with respect to the mercury oxide electrode. Such a charge / discharge cycle is repeated, the maximum discharge capacity and the cycle life are measured, and the results are shown in Table 5 below. Here, the cycle life is defined as the number of cycles when the discharge capacity is reduced to 70% of the maximum discharge capacity.

【0118】また、実施例19〜38及び比較例8〜1
0の水素吸蔵合金粉末を用いて以下に説明する密閉形ニ
ッケル水素二次電池を組み立てた。
Examples 19 to 38 and Comparative Examples 8 to 1
A sealed nickel-metal hydride secondary battery described below was assembled using the hydrogen storage alloy powder of No. 0.

【0119】各水素吸蔵合金粉末100重量部に対して
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)1重量部、ポ
リアクリル酸ナトリウム0.2重量部、カルボキシメチ
ルセルロース0.2重量部及び水50重量部添加し、攪
拌してペースト状にし、穿孔ニッケルメッキ鉄薄板に塗
布、乾燥し、塗工板を作製した。この塗工板をロールプ
レスで調厚した後、裁断し、水素吸蔵合金量が8gの負
極を作製した。
To 100 parts by weight of each hydrogen storage alloy powder, 1 part by weight of polytetrafluoroethylene (PTFE), 0.2 parts by weight of sodium polyacrylate, 0.2 parts by weight of carboxymethyl cellulose and 50 parts by weight of water were added. The mixture was stirred to form a paste, applied to a perforated nickel-plated iron thin plate, and dried to prepare a coated plate. The coated plate was adjusted in thickness by a roll press and then cut to prepare a negative electrode having a hydrogen storage alloy amount of 8 g.

【0120】また、公知技術により容量が1500mA
hのペースト式ニッケル正極を作製した。
The capacity is 1500 mA according to a known technique.
h of the paste-type nickel positive electrode was produced.

【0121】前記負極と前記正極との間にセパレータと
してアクリル酸がグラフト重合されたポリオレフィン製
不織布を介して、渦巻状に捲回して電極群を作製した。
前記電極群と7mol/LのKOH、0.5mol/L
のNaOH及び0.5mol/LのLiOHからなるア
ルカリ電解液2.4mlを有底円筒状容器内に収納し、
封口することにより公称容量が1500mAhで、AA
サイズの密閉形円筒状ニッケル水素二次電池を組み立て
た。
An electrode group was formed by spirally winding the separator between the negative electrode and the positive electrode through a polyolefin nonwoven fabric on which acrylic acid was graft-polymerized.
The electrode group and 7 mol / L KOH, 0.5 mol / L
2.4 ml of an alkaline electrolyte composed of NaOH and 0.5 mol / L LiOH in a bottomed cylindrical container,
With a nominal capacity of 1500 mAh, AA
A sealed cylindrical nickel-metal hydride secondary battery having a size was assembled.

【0122】得られた実施例19〜38及び比較例8〜
10の二次電池について、封口後24時間室温で放置し
た後、150mAの電流で15時間充電、150mAの
電流で電池電圧が0.8Vになるまで放電する充放電サ
イクルを5回行った。ひきつづき、45℃の環境下で1
500mAの電流で充電し、充電時の最大電圧から10
mV低下したときに充電を終了する−ΔV法にて充電を
行った後、1500mAの電流で電池電圧が1.0Vに
なるまで放電する充放電サイクルを繰り返し、放電容量
が初期容量の70%に低下するまでの充放電サイクル数
を測定し、その結果を下記表5に併記する。
The obtained Examples 19 to 38 and Comparative Examples 8 to
After leaving the secondary battery of No. 10 at room temperature for 24 hours after sealing, the battery was charged at a current of 150 mA for 15 hours, and discharged and charged at a current of 150 mA until the battery voltage reached 0.8 V five times. Continued in the environment of 45 ℃ 1
The battery is charged with a current of 500 mA.
After charging by the -ΔV method, the battery is charged at a current of 1500 mA until the battery voltage reaches 1.0 V. The charge / discharge cycle is repeated until the discharge capacity reaches 70% of the initial capacity. The number of charge / discharge cycles before the decrease was measured, and the results are also shown in Table 5 below.

【0123】[0123]

【表3】 [Table 3]

【0124】[0124]

【表4】 [Table 4]

【0125】[0125]

【表5】 [Table 5]

【0126】表3〜表5から明らかなように、下記一般
式(3)で表される組成を有し、かつ断面において単位
面積当たりのMg濃度が平均値の0.5〜2倍である領
域が70%以上存在する実施例19〜38の水素吸蔵合
金は、前記領域が70%に満たない比較例8〜10の水
素吸蔵合金に比べて、水素吸蔵・放出速度が高いことが
わかる。
As is clear from Tables 3 to 5, it has a composition represented by the following general formula (3), and the Mg concentration per unit area in the cross section is 0.5 to 2 times the average value. It can be seen that the hydrogen storage alloys of Examples 19 to 38 in which the region is 70% or more have a higher hydrogen storage / release speed than the hydrogen storage alloys of Comparative Examples 8 to 10 in which the region is less than 70%.

【0127】また、下記一般式(3)で表される組成を
有し、かつ断面において単位面積当たりのMg濃度が平
均値の0.5〜2倍である領域が70%以上存在する水
素吸蔵合金を含む負極を備える実施例19〜38の二次
電池は、前記領域が70%に満たない水素吸蔵合金を含
む負極を備える比較例8〜10の二次電池に比べて、放
電容量が高く、かつ充放電サイクル寿命が長いことがわ
かる。
In addition, hydrogen storage having a composition represented by the following general formula (3) and having a region where the Mg concentration per unit area is 0.5 to 2 times the average in the cross section is 70% or more. The secondary batteries of Examples 19 to 38 including the negative electrode including the alloy had higher discharge capacities than the secondary batteries of Comparative Examples 8 to 10 including the negative electrode including the hydrogen storage alloy in which the region was less than 70%. It can be seen that the charge and discharge cycle life is long.

【0128】[0128]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、水
素吸蔵時及び放出時の平衡圧の平坦性が高く、かつ水素
吸蔵時及び放出時の圧力差が低減された水素吸蔵合金を
提供することができる。また、本発明によれば、水素吸
蔵・放出速度が向上された水素吸蔵合金を提供すること
ができる。さらに、本発明によれば、高容量で、かつ長
寿命な二次電池を提供することができる。また、本発明
によれば、水素吸蔵合金がアルカリ電解液で腐食酸化さ
れるのが抑制され、高率放電特性が向上された二次電池
を提供することができる。また、本発明によれば、水素
吸蔵合金がアルカリ電解液で腐食酸化されるのが抑制さ
れ、放電容量及び充放電サイクル寿命が向上された二次
電池することができる。
As described above in detail, according to the present invention, there is provided a hydrogen storage alloy having high flatness of equilibrium pressure at the time of hydrogen storage and release and a reduced pressure difference at the time of hydrogen storage and release. Can be provided. Further, according to the present invention, a hydrogen storage alloy having an improved hydrogen storage / release speed can be provided. Further, according to the present invention, a secondary battery having a high capacity and a long life can be provided. Further, according to the present invention, it is possible to provide a secondary battery in which the corrosion and oxidation of the hydrogen storage alloy by the alkaline electrolyte is suppressed, and the high-rate discharge characteristics are improved. Further, according to the present invention, it is possible to provide a secondary battery in which the corrosion and oxidation of the hydrogen storage alloy by the alkaline electrolyte is suppressed, and the discharge capacity and the charge / discharge cycle life are improved.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係わる二次電池の一例を示す部分切欠
斜視図。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of a secondary battery according to the present invention.

【図2】実施例で用いられる温度スキャニング式水素吸
蔵放出特性評価装置を示す概略図。
FIG. 2 is a schematic diagram showing a temperature scanning type hydrogen storage / release characteristic evaluation apparatus used in Examples.

【図3】実施例29の水素吸蔵合金における電子線マイ
クロアナライザー(EPMA)により倍率200倍で撮
影された反射電子像に示される金属組織の写真。
FIG. 3 is a photograph of a metal structure shown in a reflected electron image of the hydrogen storage alloy of Example 29 taken at a magnification of 200 times with an electron beam microanalyzer (EPMA).

【図4】実施例29の水素吸蔵合金におけるMgカウン
ト数の分布を示す特性図。
FIG. 4 is a characteristic diagram showing a distribution of a Mg count number in the hydrogen storage alloy of Example 29.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容器、 2…正極、 3…セパレータ、 4…負極、 5…電極群、 7…封口板、 8…絶縁ガスケット。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Container, 2 ... Positive electrode, 3 ... Separator, 4 ... Negative electrode, 5 ... Electrode group, 7 ... Sealing plate, 8 ... Insulating gasket.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 吉田 秀紀 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 (72)発明者 稲葉 隆道 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 (72)発明者 山本 雅秋 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 Fターム(参考) 5H003 AA02 AA03 AA04 BB02 BD00 BD04 5H028 AA02 AA05 AA06 EE01 FF02 HH00 HH01  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page (72) Inventor Hideki Yoshida 72 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Pref. (72) Inventor Masaaki Yamamoto 72 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa F-term (reference) 5H003 AA02 AA03 AA04 BB02 BD00 BD04 5H028 AA02 AA05 AA06 EE01 FF02 HH00 HH01

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 下記一般式(1)で表される組成を有す
ることを特徴とする水素吸蔵合金。 Mga(La1-bR1b1-aNiXCoYM1Z …(1) ただし、R1はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも2種類の元素で、かつ前記R1と前記Laの合量に
対するCe含有量が20重量%未満であり、M1はM
n,Fe,V,Cr,Nb,Al,Ga,Zn,Sn,
Cu,Si,P及びBから選ばれる少なくとも1種類の
元素、原子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.15
<a<0.35、0.55≦b≦0.95、0≦Y≦
1.5、0≦Z≦0.2、2.9<X+Y+Z<3.5
として規定される。
1. A hydrogen storage alloy having a composition represented by the following general formula (1). Mg a (La 1−b R1 b ) 1−a Ni X Co Y M1 Z (1) where R1 is at least two kinds of elements selected from rare earth elements including Y, and R1 is a combination of R1 and La. Ce content is less than 20% by weight, M1 is M
n, Fe, V, Cr, Nb, Al, Ga, Zn, Sn,
At least one element selected from Cu, Si, P and B, and the atomic ratios a, b, X, Y and Z are each 0.15.
<A <0.35, 0.55 ≦ b ≦ 0.95, 0 ≦ Y ≦
1.5, 0 ≦ Z ≦ 0.2, 2.9 <X + Y + Z <3.5
Is defined as
【請求項2】 正極と、下記一般式(1)で表される組
成を有する水素吸蔵合金を含む負極と、前記正極と前記
負極の間に介装されたセパレータと、アルカリ電解液と
を備えることを特徴とする二次電池。 Mga(La1-bR1b1-aNiXCoYM1Z …(1) ただし、R1はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも2種類の元素で、かつ前記R1と前記Laの合量に
対するCe含有量が20重量%未満であり、M1はM
n,Fe,V,Cr,Nb,Al,Ga,Zn,Sn,
Cu,Si,P及びBから選ばれる少なくとも1種類の
元素、原子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.15
<a<0.35、0.55≦b≦0.95、0≦Y≦
1.5、0≦Z≦0.2、2.9<X+Y+Z<3.5
として規定される。
2. A positive electrode, comprising a negative electrode containing a hydrogen storage alloy having a composition represented by the following general formula (1), a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an alkaline electrolyte. A secondary battery characterized by the above-mentioned. Mg a (La 1−b R1 b ) 1−a Ni X Co Y M1 Z (1) where R1 is at least two kinds of elements selected from rare earth elements including Y, and R1 is a combination of R1 and La. Ce content is less than 20% by weight, M1 is M
n, Fe, V, Cr, Nb, Al, Ga, Zn, Sn,
At least one element selected from Cu, Si, P and B, and the atomic ratios a, b, X, Y and Z are each 0.15.
<A <0.35, 0.55 ≦ b ≦ 0.95, 0 ≦ Y ≦
1.5, 0 ≦ Z ≦ 0.2, 2.9 <X + Y + Z <3.5
Is defined as
【請求項3】 下記一般式(2)で表される組成を有す
ることを特徴とする水素吸蔵合金。 MgaR21-a-bT1bNiZ-X-YAlXM2Y …(2) ただし、R2はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、かつLa含有量が55重量%未満
であり、T1はCa,Ti,Zr,Hf,Li,Na,
K,Rb,Cs,Sr及びBaから選ばれる少なくとも
1種類の元素、M2はCo,Mn,Fe,Ga,Zn,
Sn,Cu,Si,B,Nb,W,Mo,V,Cr,T
a,P及びSから選ばれる少なくとも1種類の元素、原
子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.1≦a<0.
3、0≦b≦0.3、0.2<X<0.7、0.1≦Y
≦3.0、3.25≦Z≦4.5として規定される。
3. A hydrogen storage alloy having a composition represented by the following general formula (2). Mg a R2 1-ab T1 b Ni ZXY Al X M2 Y (2) where R2 is at least one element selected from rare earth elements containing Y, and the La content is less than 55% by weight; Are Ca, Ti, Zr, Hf, Li, Na,
At least one element selected from the group consisting of K, Rb, Cs, Sr and Ba, and M2 is Co, Mn, Fe, Ga, Zn,
Sn, Cu, Si, B, Nb, W, Mo, V, Cr, T
a, P, and at least one element selected from S and the atomic ratios a, b, X, Y, and Z are each 0.1 ≦ a <0.
3, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0.2 <X <0.7, 0.1 ≦ Y
≦ 3.0, 3.25 ≦ Z ≦ 4.5.
【請求項4】 正極と、下記一般式(2)で表される組
成を有する水素吸蔵合金を含む負極と、前記正極と前記
負極の間に介装されたセパレータと、アルカリ電解液と
を備えることを特徴とする二次電池。 MgaR21-a-bT1bNiZ-X-YAlXM2Y …(2) ただし、R2はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、かつLa含有量が55重量%未満
であり、T1はCa,Ti,Zr,Hf,Li,Na,
K,Rb,Cs,Sr及びBaから選ばれる少なくとも
1種類の元素、M2はCo,Mn,Fe,Ga,Zn,
Sn,Cu,Si,B,Nb,W,Mo,V,Cr,T
a,P及びSから選ばれる少なくとも1種類の元素、原
子比a、b、X、Y及びZはそれぞれ0.1≦a<0.
3、0≦b≦0.3、0.2<X<0.7、0.1≦Y
≦3.0、3.25≦Z≦4.5として規定される。
4. A positive electrode, a negative electrode including a hydrogen storage alloy having a composition represented by the following general formula (2), a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode, and an alkaline electrolyte. A secondary battery characterized by the above-mentioned. Mg a R2 1-ab T1 b Ni ZXY Al X M2 Y (2) where R2 is at least one element selected from rare earth elements containing Y, and the La content is less than 55% by weight; Are Ca, Ti, Zr, Hf, Li, Na,
At least one element selected from the group consisting of K, Rb, Cs, Sr and Ba, and M2 is Co, Mn, Fe, Ga, Zn,
Sn, Cu, Si, B, Nb, W, Mo, V, Cr, T
a, P, and at least one element selected from S and the atomic ratios a, b, X, Y, and Z are each 0.1 ≦ a <0.
3, 0 ≦ b ≦ 0.3, 0.2 <X <0.7, 0.1 ≦ Y
≦ 3.0, 3.25 ≦ Z ≦ 4.5.
【請求項5】 下記一般式(3)で表される組成を有
し、かつ断面において単位面積当たりのMg濃度が平均
値の0.5〜2倍である領域が70%以上存在すること
を特徴とする水素吸蔵合金。 MgaR31-a-bT2bNiZ-XM3X …(3) ただし、R3はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、T2はCa,Ti,Zr及びHf
から選ばれる少なくとも1種類の元素、M3はCo,M
n,Fe,Al,Ga,Zn,Sn,Cu,Si,B,
Nb,W,Mo,V,Cr,Ta,Li,P及びSから
選ばれる少なくとも1種類の元素、原子比a、b、X及
びZはそれぞれ0.2≦a≦0.35、0≦b≦0.
3、0<X≦2.0、3≦Z≦3.8として規定され
る。
5. A method according to claim 1, wherein a region having a composition represented by the following general formula (3) and having a Mg concentration per unit area of 0.5 to 2 times the average value in the cross section is 70% or more. Characteristic hydrogen storage alloy. Mg a R3 1-ab T2 b Ni ZX M3 X ... (3) However, R3 is at least one element selected from rare earth elements including Y, T2 is Ca, Ti, Zr and Hf
At least one element selected from the group consisting of Co, M
n, Fe, Al, Ga, Zn, Sn, Cu, Si, B,
At least one element selected from Nb, W, Mo, V, Cr, Ta, Li, P and S, and the atomic ratios a, b, X and Z are respectively 0.2 ≦ a ≦ 0.35 and 0 ≦ b. ≦ 0.
3, 0 <X ≦ 2.0, 3 ≦ Z ≦ 3.8.
【請求項6】 正極と、下記一般式(3)で表される組
成を有し、かつ断面において単位面積当たりのMg濃度
が平均値の0.5〜2倍である領域が70%以上存在す
る水素吸蔵合金を含む負極と、前記正極と前記負極の間
に介装されたセパレータと、アルカリ電解液とを備える
ことを特徴とする二次電池。 MgaR31-a-bT2bNiZ-XM3X …(3) ただし、R3はYを含む希土類元素から選ばれる少なく
とも1種類の元素で、T2はCa,Ti,Zr及びHf
から選ばれる少なくとも1種類の元素、M3はCo,M
n,Fe,Al,Ga,Zn,Sn,Cu,Si,B,
Nb,W,Mo,V,Cr,Ta,Li,P及びSから
選ばれる少なくとも1種類の元素、原子比a、b、X及
びZはそれぞれ0.2≦a≦0.35、0≦b≦0.
3、0<X≦2.0、3≦Z≦3.8として規定され
る。
6. A region having a composition having a composition represented by the following general formula (3) and having a Mg concentration per unit area of 0.5 to 2 times an average value in a cross section is 70% or more in a positive electrode. A secondary battery comprising: a negative electrode containing a hydrogen storage alloy as described above; a separator interposed between the positive electrode and the negative electrode; and an alkaline electrolyte. Mg a R3 1-ab T2 b Ni ZX M3 X ... (3) However, R3 is at least one element selected from rare earth elements including Y, T2 is Ca, Ti, Zr and Hf
At least one element selected from the group consisting of Co, M
n, Fe, Al, Ga, Zn, Sn, Cu, Si, B,
At least one element selected from Nb, W, Mo, V, Cr, Ta, Li, P and S, and the atomic ratios a, b, X and Z are respectively 0.2 ≦ a ≦ 0.35 and 0 ≦ b. ≦ 0.
3, 0 <X ≦ 2.0, 3 ≦ Z ≦ 3.8.
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