JP2001254158A - 非晶質Ｍｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体とその製造方法 - Google Patents
非晶質Ｍｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体とその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 従来のＭｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金に比べて、
水素の吸蔵量が多く、かつサイクル特性に優れたＭｇ−
Ｎｉ系水素吸蔵合金、Ｍｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体
およびその製造法方法を提供する。 【構成】 原子％による組成が、組成式：Ｍｇ100-a-b
ＮｉaＰｄb（式中、２５≦ａ＋ｂ≦４０、２≦ｂ≦１５
を満足する）により表わされ、５０％以上の非晶質相を
含有し、かつ室温における電気化学による１０回の充放
電サイクル後の容量が初期容量の９０％以上であること
を特徴とする非晶質Ｍｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金。
水素の吸蔵量が多く、かつサイクル特性に優れたＭｇ−
Ｎｉ系水素吸蔵合金、Ｍｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体
およびその製造法方法を提供する。 【構成】 原子％による組成が、組成式：Ｍｇ100-a-b
ＮｉaＰｄb（式中、２５≦ａ＋ｂ≦４０、２≦ｂ≦１５
を満足する）により表わされ、５０％以上の非晶質相を
含有し、かつ室温における電気化学による１０回の充放
電サイクル後の容量が初期容量の９０％以上であること
を特徴とする非晶質Ｍｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非晶質であるＭｇ
-Ｎｉ系水素吸蔵合金およびその成形体に関するもので
ある。さらに詳しくは、本発明は、吸放出およびサイク
ル特性の水素吸蔵特性に優れたニッケル-水素電池の負
極活物質として用いられる非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵
合金に関するものである。
-Ｎｉ系水素吸蔵合金およびその成形体に関するもので
ある。さらに詳しくは、本発明は、吸放出およびサイク
ル特性の水素吸蔵特性に優れたニッケル-水素電池の負
極活物質として用いられる非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵
合金に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】水素吸蔵合金には、Ｍｍ（ミッシュメタ
ル）-Ｎｉ系、Ｔｉ-Ｖ系など種々の合金が知られてい
る。特にＭｍ-Ｎｉ系およびＴｉ-Ｖ系は、電池の電極材
や水素貯蔵用として使用されている。しかし、従来の水
素吸蔵合金は、水素の吸蔵量が少ないため、電池の電極
材においては電池の容量不足を生じ、水素貯蔵用として
は大型な製品となってしまう問題があった。
ル）-Ｎｉ系、Ｔｉ-Ｖ系など種々の合金が知られてい
る。特にＭｍ-Ｎｉ系およびＴｉ-Ｖ系は、電池の電極材
や水素貯蔵用として使用されている。しかし、従来の水
素吸蔵合金は、水素の吸蔵量が少ないため、電池の電極
材においては電池の容量不足を生じ、水素貯蔵用として
は大型な製品となってしまう問題があった。
【０００３】一方、貯蔵量が大きい合金として、Ｍｇ-
Ｎｉ系水素吸蔵合金が開発されいる。Ｍｇ-Ｎｉ系水素
吸蔵合金は、従来のＭｍ-Ｎｉ系やＴｉ-Ｖ系に比べて水
素の吸蔵量が多く、輸送用や貯蔵用の水素吸蔵合金とし
て使用されていたが、水素吸蔵放出温度が高いため、用
途が制限され、特に、水素吸蔵合金の主用途である電池
の電極材として使用することができなかった。
Ｎｉ系水素吸蔵合金が開発されいる。Ｍｇ-Ｎｉ系水素
吸蔵合金は、従来のＭｍ-Ｎｉ系やＴｉ-Ｖ系に比べて水
素の吸蔵量が多く、輸送用や貯蔵用の水素吸蔵合金とし
て使用されていたが、水素吸蔵放出温度が高いため、用
途が制限され、特に、水素吸蔵合金の主用途である電池
の電極材として使用することができなかった。
【０００４】さらに、Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金の水素
吸蔵放出温度を低下する方法として、メカニカルアロイ
ングにより合金を非晶質にすることにより、室温でも水
素を吸蔵放出が可能なＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が開発
され、例えば、特開平１１−６１３１３号公報、特開平
１１−２６９５７２号公報に開示されている。
吸蔵放出温度を低下する方法として、メカニカルアロイ
ングにより合金を非晶質にすることにより、室温でも水
素を吸蔵放出が可能なＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が開発
され、例えば、特開平１１−６１３１３号公報、特開平
１１−２６９５７２号公報に開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、メカニカルア
ロイングにより製造するＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、
８０時間以上の混合・合金化を行わなければ非晶質化せ
ず製品にできないことが知られており、生産性に乏しい
という問題点があった。そのため、生産性に優れた非晶
質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が求められていた。
ロイングにより製造するＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、
８０時間以上の混合・合金化を行わなければ非晶質化せ
ず製品にできないことが知られており、生産性に乏しい
という問題点があった。そのため、生産性に優れた非晶
質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が求められていた。
【０００６】さらに、メカニカルアロイングにより製造
する非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、サイクル特性
が良好ではないという問題もあり、電気化学的な水素の
吸蔵放出を１０〜２０回行うことによって、２０％以上
も吸蔵放出量が激減して、電池の負極材として実用に供
することができないという問題点もあった。特開平１１
−３２９４２２号公報には、急冷凝固法によって作製し
たＭｇ-Ｎｉ-Ｃａ水素吸蔵合金が開示されているが、サ
イクル経過による容量の低下の抑制は十分ではなかっ
た。そのため、サイクル特性に優れた非晶質Ｍｇ-Ｎｉ
系水素吸蔵合金の開発が求められていた。
する非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、サイクル特性
が良好ではないという問題もあり、電気化学的な水素の
吸蔵放出を１０〜２０回行うことによって、２０％以上
も吸蔵放出量が激減して、電池の負極材として実用に供
することができないという問題点もあった。特開平１１
−３２９４２２号公報には、急冷凝固法によって作製し
たＭｇ-Ｎｉ-Ｃａ水素吸蔵合金が開示されているが、サ
イクル経過による容量の低下の抑制は十分ではなかっ
た。そのため、サイクル特性に優れた非晶質Ｍｇ-Ｎｉ
系水素吸蔵合金の開発が求められていた。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、これらの
現状を鑑みて、生産性に優れ、かつサイクル特性に優れ
た非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金、非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系
水素吸蔵合金成形体およびその製造方法を提供すること
を目的として鋭意検討を行った。
現状を鑑みて、生産性に優れ、かつサイクル特性に優れ
た非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金、非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系
水素吸蔵合金成形体およびその製造方法を提供すること
を目的として鋭意検討を行った。
【０００８】その結果、Ｍｇ-Ｎｉ合金においてＰｄを
添加し、その組成を限定することによりニッケル-水素
電池の負極として用いて、サイクル特性に優れた非晶質
Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が得られることを見出した。
さらに、作製した非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金粉末
と銅粉を混合することにより放電特性に優れた非晶質Ｍ
ｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体が得られることを見出し
た。また、非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵成形体の製造方
法として、溶融合金から急冷を行う方法により作製した
粉末をＣｕ粉末と混合することにより、諸性能に優れた
非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵成形体が得られることを見
出し本発明を完成するに至った。
添加し、その組成を限定することによりニッケル-水素
電池の負極として用いて、サイクル特性に優れた非晶質
Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が得られることを見出した。
さらに、作製した非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金粉末
と銅粉を混合することにより放電特性に優れた非晶質Ｍ
ｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体が得られることを見出し
た。また、非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵成形体の製造方
法として、溶融合金から急冷を行う方法により作製した
粉末をＣｕ粉末と混合することにより、諸性能に優れた
非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵成形体が得られることを見
出し本発明を完成するに至った。
【０００９】すなわち、本発明の第１の発明は、原子％
による組成が、組成式：Ｍｇ100-a-bＮｉaＰｄb（式
中、２５≦ａ＋ｂ≦４０、２≦ｂ≦１５を満足する）に
より表わされ、５０％以上の非晶質相を含有することを
特徴とする非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金である。
による組成が、組成式：Ｍｇ100-a-bＮｉaＰｄb（式
中、２５≦ａ＋ｂ≦４０、２≦ｂ≦１５を満足する）に
より表わされ、５０％以上の非晶質相を含有することを
特徴とする非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金である。
【００１０】また、本発明の第２の発明は、上記の合金
の粉末を重量分率で１５％以上３５％未満含有し残部Ｃ
ｕ粉末からなることを特徴とするＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵
合金成形体である。
の粉末を重量分率で１５％以上３５％未満含有し残部Ｃ
ｕ粉末からなることを特徴とするＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵
合金成形体である。
【００１１】さらに、本発明の第３の発明は、上記の非
晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金を負極活物質とし、上記
の成形体として用いることを特徴とするニッケル-水素
電池である。
晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金を負極活物質とし、上記
の成形体として用いることを特徴とするニッケル-水素
電池である。
【００１２】さらに、本発明の第４の発明は、常温にお
ける電気化学による重放電サイクルの１０サイクル目の
容量が初期容量の９０％以上であることを特徴とする上
記のニッケル-水素電池である。
ける電気化学による重放電サイクルの１０サイクル目の
容量が初期容量の９０％以上であることを特徴とする上
記のニッケル-水素電池である。
【００１３】さらに、本発明の第５の発明は、溶製によ
り作製した母合金の溶湯を、１０4K/s以上の冷却速度に
おいて急冷凝固して非晶質合金を作製することを特徴す
る上記の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金の製造方法で
ある。
り作製した母合金の溶湯を、１０4K/s以上の冷却速度に
おいて急冷凝固して非晶質合金を作製することを特徴す
る上記の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金の製造方法で
ある。
【００１４】さらに、本発明の第６の発明は、上記の方
法により製造した非晶質合金粉末を銅粉と混合し、成形
加工を行うことを特徴とする非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸
蔵合金成形体の製造方法である。
法により製造した非晶質合金粉末を銅粉と混合し、成形
加工を行うことを特徴とする非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸
蔵合金成形体の製造方法である。
【００１５】本発明の第１の発明において、Ｐｄは２原
子％以上１５原子％以下である。Ｐｄが２原子％未満ま
たは１５原子％以上であると、水素吸蔵放出量が低下
し、実用に供することができない。ＮｉとＰｄの元素の
総和は、２５原子％以上４０原子％以下である。Ｎｉと
Ｐｄの総和が２５原子％未満または４０原子％を超える
と、作製した合金における非晶質相の割合が５０％未満
になるとともに、水素吸蔵放出量が低下し、実用に供せ
なくなる。
子％以上１５原子％以下である。Ｐｄが２原子％未満ま
たは１５原子％以上であると、水素吸蔵放出量が低下
し、実用に供することができない。ＮｉとＰｄの元素の
総和は、２５原子％以上４０原子％以下である。Ｎｉと
Ｐｄの総和が２５原子％未満または４０原子％を超える
と、作製した合金における非晶質相の割合が５０％未満
になるとともに、水素吸蔵放出量が低下し、実用に供せ
なくなる。
【００１６】本発明において、非晶質相の含有する割合
とは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて昇温時におけ
る結晶化に伴う発熱量を測定することによって得られる
値であり、作製した合金と非晶質相のみの合金との発熱
量との比によって表わす。本発明の第１の発明におい
て、Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体は、５０％以上の
非晶質相を含有している必要がある。非晶質相の割合が
５０％未満であると、水素吸蔵放出量が低くなり、実用
に供せなくなる。
とは、示差走査熱量計（ＤＳＣ）を用いて昇温時におけ
る結晶化に伴う発熱量を測定することによって得られる
値であり、作製した合金と非晶質相のみの合金との発熱
量との比によって表わす。本発明の第１の発明におい
て、Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体は、５０％以上の
非晶質相を含有している必要がある。非晶質相の割合が
５０％未満であると、水素吸蔵放出量が低くなり、実用
に供せなくなる。
【００１７】さらに、本発明の第１の発明に係わるＭｇ
-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、ニッケル-水素電池の負極とし
て用いて、常温における電気化学による重放電サイクル
の１０サイクル目の容量が初期容量の９０％以上であ
り、好ましくは９５％以上である。さらに好ましくは、
１０の充放電サイクル後の合金１ｇ当たりの水素放出量
が３５０mAh以上であり、好ましくは４００mAh以上であ
る。
-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、ニッケル-水素電池の負極とし
て用いて、常温における電気化学による重放電サイクル
の１０サイクル目の容量が初期容量の９０％以上であ
り、好ましくは９５％以上である。さらに好ましくは、
１０の充放電サイクル後の合金１ｇ当たりの水素放出量
が３５０mAh以上であり、好ましくは４００mAh以上であ
る。
【００１８】本発明の第１の発明に係わるＭｇ-Ｎｉ系
水素吸蔵合金は、その製造方法は限定されないが、単ロ
ール法、双ロール法、ガスアトマイズ法および融液抽出
法などの液体急冷法により１０4 K/s以上の速度により
急冷凝固して作製することが好ましい。従来公知のメカ
ニカルアロイング法によって作製した場合は、電気化学
による１０回の充放電サイクル後の容量が初期容量の９
０％未満となるために、本発明の第４の発明のニッケル
-水素電池に用いるＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金の製造方法
としては適さない。
水素吸蔵合金は、その製造方法は限定されないが、単ロ
ール法、双ロール法、ガスアトマイズ法および融液抽出
法などの液体急冷法により１０4 K/s以上の速度により
急冷凝固して作製することが好ましい。従来公知のメカ
ニカルアロイング法によって作製した場合は、電気化学
による１０回の充放電サイクル後の容量が初期容量の９
０％未満となるために、本発明の第４の発明のニッケル
-水素電池に用いるＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金の製造方法
としては適さない。
【００１９】本発明の第２の発明に係わるＭｇ-Ｎｉ系
水素吸蔵合金成形体は、第１の発明の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ
系水素吸蔵合金からなる粉末と銅粉からなる成形体であ
る。非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金と銅粉の混合比
は、重量分率で非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が１５
％以上３５％未満である必要がある。１５％未満である
と水素吸蔵合金の割合が少ないため水素の吸蔵放出量が
低くなり実用に供せない。また３５％以上であるとＣｕ
粉末の集電効果が得られないため水素の吸蔵放出量が低
くなり実用に供せなくなる。Ｃｕ粉末は集電効果に悪影
響を及ぼさないその他の元素を含有していてもよい。
水素吸蔵合金成形体は、第１の発明の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ
系水素吸蔵合金からなる粉末と銅粉からなる成形体であ
る。非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金と銅粉の混合比
は、重量分率で非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が１５
％以上３５％未満である必要がある。１５％未満である
と水素吸蔵合金の割合が少ないため水素の吸蔵放出量が
低くなり実用に供せない。また３５％以上であるとＣｕ
粉末の集電効果が得られないため水素の吸蔵放出量が低
くなり実用に供せなくなる。Ｃｕ粉末は集電効果に悪影
響を及ぼさないその他の元素を含有していてもよい。
【００２０】次に、本発明の第２の発明に係わるＭｇ-
Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体を作製する方法について説明
する。最初に、本発明の第１の発明に記載される組成に
なるように母合金を溶製する。溶製時は、アルゴン等の
不活性雰囲気を充填した溶解炉や反応管中で行うことが
望ましいが、炭酸ガスもしくはＡｒガスと６フッ化硫黄
ガスとの混合ガスを吹き付けて溶解することも可能であ
る。次に、作製した母合金を、再度溶解した後、その溶
湯を１０4K/s 以上の冷却速度によって急速凝固合金を
作製する。
Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体を作製する方法について説明
する。最初に、本発明の第１の発明に記載される組成に
なるように母合金を溶製する。溶製時は、アルゴン等の
不活性雰囲気を充填した溶解炉や反応管中で行うことが
望ましいが、炭酸ガスもしくはＡｒガスと６フッ化硫黄
ガスとの混合ガスを吹き付けて溶解することも可能であ
る。次に、作製した母合金を、再度溶解した後、その溶
湯を１０4K/s 以上の冷却速度によって急速凝固合金を
作製する。
【００２１】このような１０4K/s 以上の冷却速度で急
速に凝固させる方法は、従来公知の単ロール法、双ロー
ル法、ガスアトマイズ法および回転液中噴霧法などの種
々の液体急冷法を用いることができる。本発明において
は、冷却速度の操作が容易な単ロール法を用いることが
好ましい。
速に凝固させる方法は、従来公知の単ロール法、双ロー
ル法、ガスアトマイズ法および回転液中噴霧法などの種
々の液体急冷法を用いることができる。本発明において
は、冷却速度の操作が容易な単ロール法を用いることが
好ましい。
【００２２】さらに、上記の方法で作製した急速凝固合
金からなる粉末を、銅粉と混合した後、成形加工する。
混合する方法は、特に限定されないが、生産性に優れる
種々の方法を用いることができる。また、成形加工にお
いても、その成形加工方法は限定されないが、錠剤成形
機などの冷間の軸加圧成形や押し出し成形により加工す
ることができる。
金からなる粉末を、銅粉と混合した後、成形加工する。
混合する方法は、特に限定されないが、生産性に優れる
種々の方法を用いることができる。また、成形加工にお
いても、その成形加工方法は限定されないが、錠剤成形
機などの冷間の軸加圧成形や押し出し成形により加工す
ることができる。
【００２３】ただし、Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金の性能
が劣化するため、３００℃以上の熱間成形は望ましくな
い。Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金粉末と銅粉の混合割合
は、Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が重量分率で１５％以上
３５％未満である。１５％未満または３５％以上である
と水素の吸放出速度が低下するため、実用に供せなくな
る。
が劣化するため、３００℃以上の熱間成形は望ましくな
い。Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金粉末と銅粉の混合割合
は、Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が重量分率で１５％以上
３５％未満である。１５％未満または３５％以上である
と水素の吸放出速度が低下するため、実用に供せなくな
る。
【００２４】
【実施例】次に、実施例および比較例により本発明を具
体的に説明する。 実施例１〜４および比較例１〜４ 表１に示す各種組成を有する合金を、アルゴン雰囲気中
でＢＮるつぼを用いて溶製し母合金を作製した後、単ロ
ール法により偏平状の粉末を作製した。単ロール法にお
いては、石英製ノズルを用いて、アルゴン雰囲気下で溶
融した後、孔径０.３mmの石英製ノズルを用い、４００
０rpmで回転している直径２０cmの銅ロール上に０.３kg
/cm2で噴出し、急速凝固させて幅１ｍｍ厚さ２０μｍの
非晶質合金を作製した。次に、合金を３０μｍ程度の大
きさに粉砕した後、常温にて水素吸蔵量の測定を行っ
た。測定には鈴木商館製のＰＣＴ特性測定装置を用いて
５MPaまでの測定を行った。また、水素吸蔵を行った後
の結晶相の析出の有無を判断するため、吸蔵後の試料を
Ｘ線回折法による相の同定を行った。
体的に説明する。 実施例１〜４および比較例１〜４ 表１に示す各種組成を有する合金を、アルゴン雰囲気中
でＢＮるつぼを用いて溶製し母合金を作製した後、単ロ
ール法により偏平状の粉末を作製した。単ロール法にお
いては、石英製ノズルを用いて、アルゴン雰囲気下で溶
融した後、孔径０.３mmの石英製ノズルを用い、４００
０rpmで回転している直径２０cmの銅ロール上に０.３kg
/cm2で噴出し、急速凝固させて幅１ｍｍ厚さ２０μｍの
非晶質合金を作製した。次に、合金を３０μｍ程度の大
きさに粉砕した後、常温にて水素吸蔵量の測定を行っ
た。測定には鈴木商館製のＰＣＴ特性測定装置を用いて
５MPaまでの測定を行った。また、水素吸蔵を行った後
の結晶相の析出の有無を判断するため、吸蔵後の試料を
Ｘ線回折法による相の同定を行った。
【００２５】
【表１】
【００２６】表１により明らかなように、実施例１〜４
の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、水素吸蔵量が
１．５ｗｔ％以上であるのに対して、本発明の組成範囲
から逸脱している比較例１〜４のＭｇ-Ｎｉ系合金を重
量分率で１５％以上３５％未満含有し残部Ｃｕ粉末から
なることを特徴とするＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、
０．５ｗｔ％以下の水素吸蔵量しか得られず、水素吸蔵
特性に劣っていた。
の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、水素吸蔵量が
１．５ｗｔ％以上であるのに対して、本発明の組成範囲
から逸脱している比較例１〜４のＭｇ-Ｎｉ系合金を重
量分率で１５％以上３５％未満含有し残部Ｃｕ粉末から
なることを特徴とするＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金は、
０．５ｗｔ％以下の水素吸蔵量しか得られず、水素吸蔵
特性に劣っていた。
【００２７】実施例５〜８および比較例５ 実施例１〜４および比較例５からなる合金を、アルミナ
ボールミル中に装入し、１００rpmにて１０分間粉砕し
た後、さらに２５０メッシュの銅粉を重量分率で７５％
になるようにボールミル中に投入し、１００rpmにて３
０分混合した。さらに、その混合粉末を、錠剤成形器に
より圧力２５０kg/mmの冷間１軸加圧成形を行い１ｇの
Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体を作製した。この成形
体について電気化学によるサイクル特性試験を行った。
サイクル試験は、６mol/lの水酸化カリウムの電解液中
でアルゴンガスをバブリングしながら充電５５ mA/g１
５時間、放電は１０mA/gの電流密度により行い、１サイ
クル目の初期容量および１０サイクル目の放電容量を求
めた。その結果を表２に示す。
ボールミル中に装入し、１００rpmにて１０分間粉砕し
た後、さらに２５０メッシュの銅粉を重量分率で７５％
になるようにボールミル中に投入し、１００rpmにて３
０分混合した。さらに、その混合粉末を、錠剤成形器に
より圧力２５０kg/mmの冷間１軸加圧成形を行い１ｇの
Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体を作製した。この成形
体について電気化学によるサイクル特性試験を行った。
サイクル試験は、６mol/lの水酸化カリウムの電解液中
でアルゴンガスをバブリングしながら充電５５ mA/g１
５時間、放電は１０mA/gの電流密度により行い、１サイ
クル目の初期容量および１０サイクル目の放電容量を求
めた。その結果を表２に示す。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２から明らかなように、本発明の非晶質
Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金を用いた成形体はサイクル特
性に優れており、１０サイクル後においても３５０ ｍA
h/g以上の値を示し、変化率も９０％以上を示す。一
方、本発明の組成範囲から逸脱した水素吸蔵合金を用い
た比較例５は、１０サイクル後に５０ｍAh/gしか放電す
ることができず、サイクル特性が不良であった。
Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金を用いた成形体はサイクル特
性に優れており、１０サイクル後においても３５０ ｍA
h/g以上の値を示し、変化率も９０％以上を示す。一
方、本発明の組成範囲から逸脱した水素吸蔵合金を用い
た比較例５は、１０サイクル後に５０ｍAh/gしか放電す
ることができず、サイクル特性が不良であった。
【００３０】実施例９および比較例６、７ 実施例１の合金を用い、銅粉の重量分率を表３に示す値
に変えた後、実施例５と同様に非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素
吸蔵合金成形体を作製し、電気化学による放電量の測定
を行った。放電量の測定は、放電電流密度 ２０ mA/gに
より、水銀参照電極からの電位が−０.３Vになったとき
の放電量を測定した。その結果を表３に示す。
に変えた後、実施例５と同様に非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素
吸蔵合金成形体を作製し、電気化学による放電量の測定
を行った。放電量の測定は、放電電流密度 ２０ mA/gに
より、水銀参照電極からの電位が−０.３Vになったとき
の放電量を測定した。その結果を表３に示す。
【００３１】
【表３】
【００３２】表３から明らかなように、銅粉と非晶質Ｍ
ｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が、本発明の混合比である実施
例９は、３２０ｍAｈ/gと高い放電量を示すが、混合比
が本発明から逸脱する比較例６および７は、２００ｍA
ｈ／ｇ以下の放電量しか得られず、明らかに放電量が低
い。
ｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金が、本発明の混合比である実施
例９は、３２０ｍAｈ/gと高い放電量を示すが、混合比
が本発明から逸脱する比較例６および７は、２００ｍA
ｈ／ｇ以下の放電量しか得られず、明らかに放電量が低
い。
【００３３】比較例１０ 市販のＭｇ、ＮｉおよびＰｄのそれぞれの粉末を実施例
１の組成になるように直径１０mmのステンレス鋼製のボ
ールとともに、２００ccのステンレス鋼製のボールミル
ポットに装入し、ポット内をアルゴン置換した後、回転
数１００rpmで５日間ボールミルを行った。この後、ポ
ット内の合金を回収し、実施例５と同様にサイクル測定
を行ったが、１０サイクル目の放電容量は８０mAh/gで
あり、本発明の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体
よりサイクル特性に劣っていた。
１の組成になるように直径１０mmのステンレス鋼製のボ
ールとともに、２００ccのステンレス鋼製のボールミル
ポットに装入し、ポット内をアルゴン置換した後、回転
数１００rpmで５日間ボールミルを行った。この後、ポ
ット内の合金を回収し、実施例５と同様にサイクル測定
を行ったが、１０サイクル目の放電容量は８０mAh/gで
あり、本発明の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体
よりサイクル特性に劣っていた。
【００３４】
【発明の効果】本発明の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合
金、非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体は、水素吸
蔵放出特性に優れ、水素吸蔵合金として種々の分野、特
に電池の電極材として使用することができる。また、従
来のメカニカルアロイング法によらず、連続生産が可能
な単ロール法を用いて非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金
を生産することが可能であり、高効率で非晶質Ｍｇ-Ｎ
ｉ系水素吸蔵合金およびその成形体を得ることができ
る。
金、非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体は、水素吸
蔵放出特性に優れ、水素吸蔵合金として種々の分野、特
に電池の電極材として使用することができる。また、従
来のメカニカルアロイング法によらず、連続生産が可能
な単ロール法を用いて非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金
を生産することが可能であり、高効率で非晶質Ｍｇ-Ｎ
ｉ系水素吸蔵合金およびその成形体を得ることができ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｈ０１Ｍ 4/38 Ｈ０１Ｍ 4/38 Ａ 10/30 10/30 Ｚ Ｆターム(参考） 4K018 AA13 BA02 BA07 BB07 BC12 BD07 CA11 KA38 5H028 AA02 HH10 5H050 AA07 BA11 CB16 EA04 GA02 GA03 GA10 HA02
Claims (6)
- 【請求項１】 原子％による組成が、組成式：Ｍｇ
100-a-bＮｉaＰｄb（式中、２５≦ａ＋ｂ≦４０、２≦
ｂ≦１５を満足する）により表わされ、５０％以上の非
晶質相を含有することを特徴とする非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系
水素吸蔵合金。 - 【請求項２】 請求項１記載の合金の粉末を重量分率で
１５％以上３５％未満含有し残部Ｃｕ粉末からなること
を特徴とするＭｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金成形体。 - 【請求項３】 請求項１記載の合金を負極活物質とし、
請求項２記載の成形体として用いることを特徴とするニ
ッケル-水素電池。 - 【請求項４】 常温における電気化学による充放電サイ
クルの１０サイクル目の容量が初期容量の９０％以上で
あることを特徴とする請求項３記載のニッケル-水素電
池。 - 【請求項５】 溶製により作製した母合金の溶湯を、１
０4 K/s以上の冷却速度において急冷凝固して非晶質合
金を作製することを特徴する請求項１記載の非晶質Ｍｇ
-Ｎｉ系水素吸蔵合金の製造方法。 - 【請求項６】 請求項５記載の方法により製造した非晶
質合金粉末を銅粉と混合し、成形加工を行うことを特徴
とする請求項２記載の非晶質Ｍｇ-Ｎｉ系水素吸蔵合金
成形体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073898A JP3713181B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 非晶質Ｍｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金を負極活物質とするニッケル−水素電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000073898A JP3713181B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 非晶質Ｍｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金を負極活物質とするニッケル−水素電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001254158A true JP2001254158A (ja) | 2001-09-18 |
| JP3713181B2 JP3713181B2 (ja) | 2005-11-02 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000073898A Expired - Fee Related JP3713181B2 (ja) | 2000-03-13 | 2000-03-13 | 非晶質Ｍｇ−Ｎｉ系水素吸蔵合金を負極活物質とするニッケル−水素電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3713181B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005226114A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Nasu Denki Tekko Co Ltd | 水素吸蔵合金粉末の製造方法、及び当該製造方法により得られる水素吸蔵合金粉末 |
| JP2005256028A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Matsushita Electric Works Ltd | Ｍｇ系非晶質水素吸蔵合金、水素感応体、及びそれを利用した水素センサ |
| JP2007071547A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-22 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | マグネシウム・パラジウム合金薄膜を用いた水素センサ |
-
2000
- 2000-03-13 JP JP2000073898A patent/JP3713181B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (5)
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| JP2005226114A (ja) * | 2004-02-12 | 2005-08-25 | Nasu Denki Tekko Co Ltd | 水素吸蔵合金粉末の製造方法、及び当該製造方法により得られる水素吸蔵合金粉末 |
| JP2005256028A (ja) * | 2004-03-09 | 2005-09-22 | Matsushita Electric Works Ltd | Ｍｇ系非晶質水素吸蔵合金、水素感応体、及びそれを利用した水素センサ |
| JP4575685B2 (ja) * | 2004-03-09 | 2010-11-04 | パナソニック電工株式会社 | Ｍｇ系非晶質水素吸蔵合金、水素感応体、及びそれを利用した水素センサ |
| JP2007071547A (ja) * | 2005-09-02 | 2007-03-22 | National Institute Of Advanced Industrial & Technology | マグネシウム・パラジウム合金薄膜を用いた水素センサ |
| JP4599593B2 (ja) * | 2005-09-02 | 2010-12-15 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | マグネシウム・パラジウム合金薄膜を用いた水素センサ |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3713181B2 (ja) | 2005-11-02 |
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