JP2926965B2 - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
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- JP2926965B2 JP2926965B2 JP2295081A JP29508190A JP2926965B2 JP 2926965 B2 JP2926965 B2 JP 2926965B2 JP 2295081 A JP2295081 A JP 2295081A JP 29508190 A JP29508190 A JP 29508190A JP 2926965 B2 JP2926965 B2 JP 2926965B2
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- battery
- storage alloy
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 ニッケル・水素電池用水素吸蔵合金の特性改善、特に
充放電サイクル寿命特性の改良に関する。
充放電サイクル寿命特性の改良に関する。
従来の技術 ニッケル・水素電池は電池の高エネルギー密度化公害
問題等の要求から精力的に研究が進められている。当
初、ニッケル・水素電池用水素吸蔵合金として、LaNi5
が検討されたが、この合金は充放電サイクルに伴なう微
細化、アルカリ溶液および酸素ガスに対する耐食性、電
気化学的酵素ガスの消費速度が遅く、電池缶内部の内圧
が上昇してしまう等種々の問題があった。
問題等の要求から精力的に研究が進められている。当
初、ニッケル・水素電池用水素吸蔵合金として、LaNi5
が検討されたが、この合金は充放電サイクルに伴なう微
細化、アルカリ溶液および酸素ガスに対する耐食性、電
気化学的酵素ガスの消費速度が遅く、電池缶内部の内圧
が上昇してしまう等種々の問題があった。
そこで、充放電サイクルの寿命改良のために、ランタ
ンサイトへのミッシュメタルの置き換え、ニッケルサイ
トへのコバルトの添加あるいはジルコニウム等の添加に
ついて検討され、かなり改良されつつある。しかし、現
在実用化されている既存の電池、例えば、ニッケル・カ
ドミウム電池等と比べるとまだ劣っている。
ンサイトへのミッシュメタルの置き換え、ニッケルサイ
トへのコバルトの添加あるいはジルコニウム等の添加に
ついて検討され、かなり改良されつつある。しかし、現
在実用化されている既存の電池、例えば、ニッケル・カ
ドミウム電池等と比べるとまだ劣っている。
発明が解決しようとする課題 解決しようとする課題は、ニッケル・水素電池の充放
電サイクル特性を一層向上する水素吸蔵合金を提供する
ことである。
電サイクル特性を一層向上する水素吸蔵合金を提供する
ことである。
課題を解決するための手段 この課題を解決する本発明は、組成式AB6で表される
水素吸蔵合金であって、Ａサイトはランタンあるいはミ
ッシュメタルからなり、Ｂサイトは組成式Ni3X3又はNi4
X2又はNi5Xで表され、Niはニッケルであり、Ｘはコバル
ト、アルミニウム、マンガン、クロム、銅、ジルコニウ
ムのうち少なくとも１種以上からなることを特徴とする
ものである。
水素吸蔵合金であって、Ａサイトはランタンあるいはミ
ッシュメタルからなり、Ｂサイトは組成式Ni3X3又はNi4
X2又はNi5Xで表され、Niはニッケルであり、Ｘはコバル
ト、アルミニウム、マンガン、クロム、銅、ジルコニウ
ムのうち少なくとも１種以上からなることを特徴とする
ものである。
作用 水素吸蔵合金は、水素を吸蔵すると体積が増加し、合
金中にクラックが入り細かくなる。充放電のくり返えし
は、この体積増加のくり返えしであるため、微細化が進
行する。合金の微細化は合金間の導電性の低下、集電体
からのはく離等電池性能を低下させる大きな要因を内圧
している。ところが、水素吸蔵合金を組成式AB6で表さ
れるものとし、Ａサイトはランタン又はミッシュメタル
からなり、Ｂサイトは組成式Ni3X3又はNi4X2又はNi5Xで
表され、Niはニッケルであり、Ｘはコバルト、マンガ
ン、アルミニウム、銅、クロム、ジルコニウムのうち少
なくとも１種以上からなるものとすることにより、ニッ
ケル・水素電池使用すると電池の初期容量を増大し且つ
充放電サイクル中の水素吸蔵合金の微細化が抑制できる
ため、サイクル寿命を延長することができ、また、充電
時の電池内圧を抑制することができるようになる。
金中にクラックが入り細かくなる。充放電のくり返えし
は、この体積増加のくり返えしであるため、微細化が進
行する。合金の微細化は合金間の導電性の低下、集電体
からのはく離等電池性能を低下させる大きな要因を内圧
している。ところが、水素吸蔵合金を組成式AB6で表さ
れるものとし、Ａサイトはランタン又はミッシュメタル
からなり、Ｂサイトは組成式Ni3X3又はNi4X2又はNi5Xで
表され、Niはニッケルであり、Ｘはコバルト、マンガ
ン、アルミニウム、銅、クロム、ジルコニウムのうち少
なくとも１種以上からなるものとすることにより、ニッ
ケル・水素電池使用すると電池の初期容量を増大し且つ
充放電サイクル中の水素吸蔵合金の微細化が抑制できる
ため、サイクル寿命を延長することができ、また、充電
時の電池内圧を抑制することができるようになる。
実施例１ LaNi5,LaNi5.3,LaNi5.5,LaNi5.6，の各合金をランタ
ンとニッケルを所定の量を混合し、アーク溶解炉にて作
製した。それらの合金に対し、水素の吸蔵、脱離を10回
くり返えした。
ンとニッケルを所定の量を混合し、アーク溶解炉にて作
製した。それらの合金に対し、水素の吸蔵、脱離を10回
くり返えした。
その結果を第１図に示した。合金１がLaNi5,合金２が
LaNi5.3，合金３がLaNi5.5，合金４がLaNi5.6，であ
る。合金１と合金２は水素化による微細化が進んでいる
が、合金３と合金４は微細化の程度が少ない。また、合
金４のようにニッケル量を多くしても、微細化の状況は
変わらなかった。
LaNi5.3，合金３がLaNi5.5，合金４がLaNi5.6，であ
る。合金１と合金２は水素化による微細化が進んでいる
が、合金３と合金４は微細化の程度が少ない。また、合
金４のようにニッケル量を多くしても、微細化の状況は
変わらなかった。
実施例２ 合金は実施例１と同様にそれぞれの金属を所定量混合
し、アーク炉にて作製した。この合金は、大気中で機械
粉砕し、200メッシュから250メッシュにした後、発泡金
属に充填した。合金の充填量は約2gとした。開放形セル
を用い充放電した。
し、アーク炉にて作製した。この合金は、大気中で機械
粉砕し、200メッシュから250メッシュにした後、発泡金
属に充填した。合金の充填量は約2gとした。開放形セル
を用い充放電した。
対極は公知の方法で作製した焼結式ニッケル極、電解
液は30％KOHとした。充放電条件は100mAで３時間充電
し、50mAで、1V（ニッケル極に対して）まで放電した。
その結果を第１表に示した。
液は30％KOHとした。充放電条件は100mAで３時間充電
し、50mAで、1V（ニッケル極に対して）まで放電した。
その結果を第１表に示した。
初期容量は５サイクル以内で得られた最大容量であ
る。サイクル寿命はこの初期容量の50％とした。初期容
量はLaNi5が180mAh/gで、一般に言われている容量約250
mAh/gからすると少ないが、これは大気中での粉砕によ
る影響と思われる。その他のAB6タイプ、AB5.5タイプ、
AB6.5タイプの容量はほぼ、220〜270mAh/g、 AB7タイプは190mAh/gであり、AB5.5〜AB6.5タイプに比
べて初期容量が低下する傾向にあった。サイクル寿命は
AB5タイプが僅か25回であったのに対し、AB5.5タイプが
180回、AB6.5タイプが200回になったが、AB6タイプのＡ
サイトをランタン又はミッシュメタルからなるものと
し、Ｂサイトを組成式Ni3X又はNi4X2又はNi5Xで表して
Ｘをコバルト、マンガン、アルミニウム、銅、クロム、
ジルコニウムのうち少なくとも１種以上からなるものと
した場合は、230〜300回となって、充放電サイクルに非
常に有効であることがわかった。
る。サイクル寿命はこの初期容量の50％とした。初期容
量はLaNi5が180mAh/gで、一般に言われている容量約250
mAh/gからすると少ないが、これは大気中での粉砕によ
る影響と思われる。その他のAB6タイプ、AB5.5タイプ、
AB6.5タイプの容量はほぼ、220〜270mAh/g、 AB7タイプは190mAh/gであり、AB5.5〜AB6.5タイプに比
べて初期容量が低下する傾向にあった。サイクル寿命は
AB5タイプが僅か25回であったのに対し、AB5.5タイプが
180回、AB6.5タイプが200回になったが、AB6タイプのＡ
サイトをランタン又はミッシュメタルからなるものと
し、Ｂサイトを組成式Ni3X又はNi4X2又はNi5Xで表して
Ｘをコバルト、マンガン、アルミニウム、銅、クロム、
ジルコニウムのうち少なくとも１種以上からなるものと
した場合は、230〜300回となって、充放電サイクルに非
常に有効であることがわかった。
実施例３ 実施２と同様に水素吸蔵合金電極を作製した。組成は
LaNi6,LaNi4Al2,LaNi3Al3 LaNi2Al4,LaNi5Alである。N
i極は公知の方法で作製した焼結式ニッケル極（容量約7
00mAh）セパレータはナイロン不織布、電解液は30％KOH
水溶液、水素吸蔵合金電極の容量はニッケル極容量の1.
8倍（約1260mAh）である。上記のニッケル極と水素吸蔵
合金電極をセパレータを介してけん回し、電解液を1.7m
l注液し、AA形の密閉電池とした。この電池を0.3cmAで
充電したときの電池内圧を第２図に示した。６はLaNi6
を用いた電池、７はLaNi2Al4を用いた電池、８はLaNi3A
l3を用いた電池、９はLaNi4Al2を用いた電池、10はLaNi
5Alを用いた電池である。６はアルミニウムが入ってい
ないための平衡圧が高いので初期から平衡圧が高い。充
電終了時には1M・Paを越えてしまう。７はアルミニウム
がはいっているための平衡圧が低いので、充電開始後４
時間までは、８、９、10と同様であったが、その後も、
内圧は上昇しつづけ充電終了時には0.8M・Paになった。
一方、８、９、10は、４時間目以降の内圧の上昇はほと
んどみられず、これらの合金が、発生した酸素ガスを何
らかの形で消費しているものと思われる。
LaNi6,LaNi4Al2,LaNi3Al3 LaNi2Al4,LaNi5Alである。N
i極は公知の方法で作製した焼結式ニッケル極（容量約7
00mAh）セパレータはナイロン不織布、電解液は30％KOH
水溶液、水素吸蔵合金電極の容量はニッケル極容量の1.
8倍（約1260mAh）である。上記のニッケル極と水素吸蔵
合金電極をセパレータを介してけん回し、電解液を1.7m
l注液し、AA形の密閉電池とした。この電池を0.3cmAで
充電したときの電池内圧を第２図に示した。６はLaNi6
を用いた電池、７はLaNi2Al4を用いた電池、８はLaNi3A
l3を用いた電池、９はLaNi4Al2を用いた電池、10はLaNi
5Alを用いた電池である。６はアルミニウムが入ってい
ないための平衡圧が高いので初期から平衡圧が高い。充
電終了時には1M・Paを越えてしまう。７はアルミニウム
がはいっているための平衡圧が低いので、充電開始後４
時間までは、８、９、10と同様であったが、その後も、
内圧は上昇しつづけ充電終了時には0.8M・Paになった。
一方、８、９、10は、４時間目以降の内圧の上昇はほと
んどみられず、これらの合金が、発生した酸素ガスを何
らかの形で消費しているものと思われる。
発明の効果 上述したように、本発明は、組成式AB6で表される水
素吸蔵合金であって、Ａサイトはランタンあるいはミッ
シュメタルからなるものとし、Ｂサイトを組成式Ni3X3
又はNi4X2又はNi5Xで表して、Ｘはコバルト、アルミニ
ウム、マンガン、クロム、銅、ジルコニウムのうち少な
くとも１種以上からなるものとしたことにより、ニッケ
ル・水素電池に使用すると電池の初期容量を増大し且つ
充放電サイクル中の水素吸蔵合金の微細化を抑制できる
ため、サイクル寿命を延長し、また、充電時の電池内圧
を抑制できるようになる。
素吸蔵合金であって、Ａサイトはランタンあるいはミッ
シュメタルからなるものとし、Ｂサイトを組成式Ni3X3
又はNi4X2又はNi5Xで表して、Ｘはコバルト、アルミニ
ウム、マンガン、クロム、銅、ジルコニウムのうち少な
くとも１種以上からなるものとしたことにより、ニッケ
ル・水素電池に使用すると電池の初期容量を増大し且つ
充放電サイクル中の水素吸蔵合金の微細化を抑制できる
ため、サイクル寿命を延長し、また、充電時の電池内圧
を抑制できるようになる。
第１図は水素の吸蔵、放出を10回くり返えした後の水素
吸蔵合金の粒径分布図、第２図は0.3cmAで充電したとき
の電池の内部圧力特性図である。 １はLaNi5,2はLaNi5.3,3はLaNi5.5,4はLaNi6.5,6はLaNi
6,を用いた電池、７はLaNi2Al4を用いた電池、８はLaNi
3Al3を用いた電池、９はLaNi4Al2を用いた電池、10はLa
Ni5Alを用いた電池
吸蔵合金の粒径分布図、第２図は0.3cmAで充電したとき
の電池の内部圧力特性図である。 １はLaNi5,2はLaNi5.3,3はLaNi5.5,4はLaNi6.5,6はLaNi
6,を用いた電池、７はLaNi2Al4を用いた電池、８はLaNi
3Al3を用いた電池、９はLaNi4Al2を用いた電池、10はLa
Ni5Alを用いた電池
フロントページの続き (56)参考文献 特開 平４−48042（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−82734（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−111837（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−162741（ＪＰ，Ａ) 特開 昭61−203561（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) C22C 19/00 F H01M 4/38 A H01M 4/24 Z
Claims (1)
- 【請求項１】組成式AB6で表される水素吸蔵合金であっ
て、Ａサイトはランタンあるいはミッシュメタルからな
り、Ｂサイトは組成式Ni3X3又はNi4X2又はNi5Xで表さ
れ、Niはニッケルであり、Ｘはコバルト、アルミニウ
ム、マンガン、クロム、銅、ジルコニウムのうち少なく
とも１種以上からなることを特徴とする水素吸蔵合金。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2295081A JP2926965B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2295081A JP2926965B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 水素吸蔵合金 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04168240A JPH04168240A (ja) | 1992-06-16 |
| JP2926965B2 true JP2926965B2 (ja) | 1999-07-28 |
Family
ID=17816072
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2295081A Expired - Fee Related JP2926965B2 (ja) | 1990-10-31 | 1990-10-31 | 水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2926965B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6602639B1 (en) | 1997-12-26 | 2003-08-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Process for producing hydrogen storage alloy and process for producing hydrogen storage alloy electrode |
-
1990
- 1990-10-31 JP JP2295081A patent/JP2926965B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04168240A (ja) | 1992-06-16 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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