JP2006277995A - アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金及びニッケル・水素蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金及びニッケル・水素蓄電池 Download PDFInfo
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Abstract
【課題】 負極に希土類−Mg−ニッケル系の水素吸蔵合金を用いて高容量化させたニッケル・水素蓄電池のサイクル寿命の向上と共に、低温放電特性及び高率放電特性の向上を課題とする。
【解決手段】 一般式Ln1-xMgxNiy-a-bAlaMb(式中、LnはZr,Ti,Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、MはV,Nb,Ta,Cr,Mo,Mn,Fe,Co,Ga,Zn,Sn,In,Cu,Si,P,Bから選ばれる少なくとも1種の元素であり、0.05≦x≦0.30、0.05≦a≦0.25、0≦b≦0.5、2.8≦y≦3.9の条件を満たす。)で表され、前記LnがGdを含有している水素吸蔵合金を負極に用いる。
【選択図】 図2
Description
[負極の作製]
実施例1においては、負極に用いる水素吸蔵合金を製造するにあたり、合金組成がLa0.16Pr0.40Nd0.24Gd0.03Zr0.01Mg0.16Ni2.94Al0.17Co0.10になるようにして、希土類元素のLa,Pr,Nd及びGdと、Zrと、Mgと、Niと、Alと、Coとを混合した後、これを高周波誘導溶解させ、これを冷却させて、上記の組成になった水素吸蔵合金のインゴットを作製した。
亜鉛を2.5重量%、コバルトを1.0重量%含有する水酸化ニッケル粉末を硫酸コバルト水溶液中に投入し、これを攪拌しながら、1モルの水酸化ナトリウム水溶液を徐々に滴下してpHが11になるまで反応させ、その後、沈殿物を濾過し、これを水洗し、真空乾燥させて、表面に水酸化コバルトが5重量%被覆された水酸化ニッケルを得た。そして、このように水酸化コバルトが被覆された水酸化ニッケルに25重量%の水酸化ナトリウム水溶液を1:10の重量比になるように加えて含浸させ、これを8時間攪拌しながら85℃で加熱処理した後、これを水洗し、65℃で乾燥させて、上記の水酸化ニッケルの表面がナトリウム含有コバルト酸化物で被覆された正極材料を得た。
セパレータとして、ポリプロピレン製の不織布を使用し、アルカリ電解液としては、KOHとNaOHとLiOH・H2Oとが15:2:1の重量比で含まれ、比重が1.30になったアルカリ水溶液を使用し、定格容量が2100mAhでAAサイズの、図2に示す円筒型ニッケル・水素蓄電池を作製した。
比較例1においては、上記の実施例1における負極の作製において、合金組成がLa0.17Pr0.41Nd0.24Zr0.01Mg0.17Ni3.03Al0.17Co0.10となるように水素吸蔵合金のインゴットを作製した以外は、上記の実施例1の場合と同様にしてニッケル・水素蓄電池を作製した。
比較例2においては、上記の実施例1における負極の作製において、La0.16Pr0.40Nd0.24Yb0.03Zr0.01Mg0.16Ni2.94Al0.17Co0.10となるように水素吸蔵合金のインゴットを作製した以外は、上記の実施例1の場合と同様にしてニッケル・水素蓄電池を作製した。
上記のようにして作製した実施例1及び比較例1の各ニッケル・水素蓄電池を、それぞれ210mAの電流で16時間充電させ、1時間放置した後、420mAの電流で電池電圧が1.0Vになるまで放電させ1時間放置させ、これを1サイクルとして、3サイクルの充放電を行い、実施例1及び比較例1〜2の各ニッケル・水素蓄電池を活性化させた。
上記のように活性化させた実施例1及び比較例1〜2のニッケル・水素蓄電池を作製し、25℃の温度条件下において、それぞれ2100mAの電流で充電させ、電池電圧が最大値に達した後、10mV低下するまで充電させ、これを1時間放置した後、2100mAの電流で電池電圧が1.0Vになるまで放電させて1時間放置させ、これを1サイクルとして、充放電を繰り返して行い、放電容量が1サイクル目の放電容量の60%になるまでのサイクル寿命をそれぞれ求めた。
上記のように活性化させた実施例1及び比較例1〜2のニッケル・水素蓄電池を作製し、25℃の温度条件下において、それぞれ2100mAの電流で充電させ、電池電圧が最大値に達した後、10mV低下するまで充電させ、これを1時間放置した後、2100mAの電流で電池電圧が1.0Vになるまで放電させて1時間放置させ、これを1サイクルとして、充放電を繰り返して行い、50サイクル後の各電池を解体してそれぞれ負極を取り出し、水洗、真空乾燥した後、レーザ回折・散乱式粒度分布測定装置により各水素吸蔵合金の粒度分布を測定し、重量平均粒径を算出した。
上記のように活性化させた実施例1及び比較例1〜2の各ニッケル・水素蓄電池を、25℃の温度条件下において、それぞれ2100mAの電流で充電させ、電池電圧が最大値に達した後、10mV低下するまで充電させ、0℃の温度条件下において2時間放置した後、0℃の温度条件下において、2100mAの電流で電池電圧が1.0Vになるまで放電させた。
上記のように活性化させた実施例1及び比較例1〜2の各ニッケル・水素蓄電池を、25℃の温度条件下において、それぞれ2100mAの電流で充電させ、電池電圧が最大値に達した後、10mV低下するまで充電させ、1時間放置した後、4200mAの電流で電池電圧が1.0Vになるまで放電させた。
2 負極
3 セパレータ
4 電池缶
5 正極リード
6 正極蓋
7 負極リード
8 絶縁パッキン
9 正極外部端子
10 コイルスプリング
Claims (4)
- 少なくとも希土類元素とマグネシウムとニッケルとアルミニウムとを含む水素吸蔵合金であって、一般式Ln1-xMgxNiy-a-bAlaMb(式中、LnはZr,Ti,Yを含む希土類元素から選ばれる少なくとも1種の元素、MはV,Nb,Ta,Cr,Mo,Mn,Fe,Co,Ga,Zn,Sn,In,Cu,Si,P,Bから選ばれる少なくとも1種の元素であり、0.05≦x≦0.30、0.05≦a≦0.25、0≦b≦0.5、2.8≦y≦3.9の条件を満たす。)で表され、前記LnがGdを含有していることを特徴とするアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金。
- 前記Gdが、Lnの総量に対して3モル%以上50モル%以下含まれていることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金。
- Cu−Kα線をX線源とするX線回折測定において2θ=31°〜34°の範囲に現れる最強ピーク強度IAと、2θ=40°〜44°の範囲に現れる最強ピーク強度IBとの強度比IA/IBが0.1以上である水素吸蔵合金を用いたことを特徴とする請求項1又は請求項2に記載のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金。
- ニッケル正極と、負極と、アルカリ電解液とを備えた電池において、前記負極に、請求項1〜請求項3に記載のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金を用いたことを特徴とするニッケル・水素蓄電池。
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