JP3351227B2 - 電池用水素吸蔵合金粉末とその製造法 - Google Patents
電池用水素吸蔵合金粉末とその製造法Info
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Description
ル−水素蓄電池用の水素吸蔵合金粉末の改良に関するも
のである。
や、その置換系であるLaNi5-xMx(Mは遷移金属
類)のものが多用されていたが、最近ではLaに代わり
La,Ce,Nd,Pr,Sm等の希土類元素の混合物
であるミッシュメタル(以下Mmと略記する)を用いた
ものが主流になってきている。このMmはLaに比べて
安価であるため、低コストの水素吸蔵合金を提供できる
という利点を有している。
は酸化状態にあり、カーボン等の不純物を含む)から不
純物であるカーボン等を極力除去しながら、還元処理を
行うことにより水素吸蔵合金用の原料として用いること
ができる。
ン元素を極力除去したMmが主構成要素として用いられ
ている。一般的には、各電池メーカーとも、合金中のカ
ーボン量が100ppm程度のものを用いている。即
ち、Mmとしては約300ppm程度を管理基準として
カーボン量の品質管理を行っている。現在Mmには上記
のカーボン含有量を300ppm程度に管理した電池用
Mmの他に、カーボン含有量が1500ppm程度含ま
れる、電池用Mmよりも安価な鉄鋼用Mmがある。従っ
て鉄鋼用Mmを用いた合金を電池用に使用できれば、M
mの精製コストが削減できて、合金の低コスト化が可能
となる。
用済みのニッケル−水素蓄電池のリサイクル化が各方面
で検討されている。このリサイクル時に廃極板を粉砕、
精製することにより水素吸蔵合金は再生される。しかし
この時、負極板中に含まれる結着剤、導電剤中のカーボ
ン粉末を完全に除去する技術が確立できないと、リサイ
クルされた水素吸蔵合金中にカーボンが多量に含まれる
ことになる。
負極に用いた水素吸蔵合金中のカーボン含有量が多いと
過充電時に電池内圧が上昇することを見出した。電池内
圧が一定値以上に上昇すると安全弁が作動し、水素を主
成分とするガスが外部へ放出され、ガスの放出と同時に
電解液も外部に漏れ出る。その結果電池の内部抵抗が上
昇し、その後の放電特性や寿命特性に悪影響を及ぼす。
さらに、安全弁の排気能力以上に電池内でガスが発生し
た場合は、破裂等により電池の安全性に問題が生ずる。
なお、水素吸蔵合金中のカーボン量の増加により電池内
圧が上昇する理由は、今のところ明確化できていない。
物であるカーボンを多く含んだ場合でも電池内圧の上昇
が抑制される水素吸蔵合金粉末を提供することを目的と
する。
に本発明は、Mmを主要構成要素とする平均粒径が21
〜50μmの水素吸蔵合金粉末において、この合金粉末
の比表面積S(m2/g)と合金中のカーボン含有量I
(ppm)との間にS≧3.9×10-4I+4.1×1
0-1(但し350≦I≦1000)なる式を満たす関係
に保った水素吸蔵合金を用いることを要旨とするもので
ある。
ては、酸性水溶液による処理やニッケルめっき等が考え
られるが、工業的有効性より好ましくは合金粉末を比重
1.30〜1.40g/cc、温度80℃以上沸点まで
のKOH水溶液中で60〜90分間撹拌処理することに
より達成可能となる。
は、カーボンの含有量が多い水素吸蔵合金粉末であって
も、その粉末の比表面積を大きくすることにより安価な
電池用水素吸蔵合金電極を作ることができるものであ
り、電池内圧の上昇を抑制することができる。
定の組成比に秤量し、高周波溶解により1430℃で溶
融したものを水冷銅鋳型により鋳造することによって組
成的にMmNi3.55AlO.3Mn0.4Co0.75のインゴッ
トを製造した。ついで金属組織の均一化を図るため、こ
の合金をアルゴン雰囲気中で1060℃で3時間アニー
ル処理を行った。冷却された合金インゴットを粗粉砕し
た後、ボールミルにより平均粒径が21〜50μmとな
る様に微粉砕した。カーボンの含有量の調整は、合金を
鋳造する際に電池用Mm(300ppm)と鉄鋼用Mm
(1500ppm)を混ぜて行った。Mmの重量は合金
の約1/3を占め、Mm中のカーボンは合金に合成され
た後は約3倍に希釈されるため、鉄鋼用Mmのみを用い
ても合金中のカーボン含有量は500ppmのものまで
しか作れない。そこで、合金中のカーボンの含有量が5
00ppm以上のものは、鉄鋼用Mmに更にカーボン粉
末を加えてカーボン量を調整した。微粉砕後の合金粉末
を各条件によりアルカリ処理を行ない、下記に示す実施
例A〜Eの5種類のサンプルを用意した。各サンプルの
比表面積はBETにより測定した。(表1)に各サンプ
ルのアルカリ処理条件及び合金特性を示す。
有量が350ppmのものを用い、1.30g/ccの
KOH水溶液(温度80℃)で60分間撹拌処理したも
のを実施例Aとした。合金中のカーボン含有量が350
ppmのものを用い、1.30g/ccのKOH水溶液
(温度80℃)で90分間撹拌処理したものを実施例B
とした。又、合金中のカーボン含有量が1000ppm
のものを用い、1.40g/ccのKOH水溶液(温度
90℃)で90分間撹拌処理したものを実施例Cとし
た。合金中のカーボンが350ppmのものを用い、ア
ルカリ処理を行わなかったものを比較例D、合金中のカ
ーボンが1000ppmのものを用い、アルカリ処理を
行わなかったものを比較例Eとした。最後に、合金中の
カーボン含有量が100ppmのものを用い、アルカリ
処理を行わなかったものを比較例Fとした。ここで比較
例Fは従来品であり、電池用Mmのみを用いたものであ
る。
てカルボキシメチルセルロースを0.15g、Y2O3を
0.7g、カーボン粉末を0.3g、スチレンブタジエ
ン系ゴムを0.7g混合し、これらの全重量に対して1
3wt%の純水を加えてペースト状にした。このペース
トを鉄にニッケルめっきをしたパンチングメタルに塗着
し、乾燥、プレス、切断することによりMmNi3.55A
lO.3Mn0.4Co0.75の負極板を作成した。この際、負
極板1枚当たりの合金重量は14gとなるようにした。
この負極板と、ニッケル正極及びポリプロピレン製不織
布セパレータを重ねて渦巻状極板群を構成し、円筒形の
ケースに挿入して電池サイズ4/5A、電池容量140
0mAhの電池を製作した。
圧試験により評価を行なった。試験条件は、20℃の雰
囲気中において充電が1Cで1.2時間、放電が1Cで
終止電圧1Vまでとした。内圧の測定結果を(表2)に
示す。安全弁作動圧及びケース耐圧より考慮して、内圧
が一般的に15kg/cm2程度になるとその後の寿命
特性や安全性に課題が生ずるので、10kg/cm2を
良否の判定基準とした。
関係を検討した結果を図1に示す。サンプルは比較例D
と比較例E及び比較例Fであり、いずれもアルカリ処理
は行っておらず、比表面積は全て0.45m2/gであ
り、カーボン含有量は比較例Dが350ppm、比較例
Eが1000ppm、比較例Fが100ppmである。
比較例Dは内圧が比較例Fの約2倍となっており、この
ことから合金中のカーボンが350ppm以上になると
電池内圧に悪影響を及ぼすということがいえる。
討を行った結果を図2に示す。比表面積はアルカリ処理
の濃度、温度、処理時間を変更することにより調整し
た。合金中のカーボン含有量量が350ppm以下のも
ので比較し、比表面積が0.45m2/gのものが比較
例D、0.55m2/gのものが実施例A、0.80m2
/gのものが実施例Bである。比表面積が大きくなるに
つれて電池内圧は低く保つことができ、特性は向上し
た。
ーボン含有量と内圧の関連について検討を行った結果を
図3に示す。比表面積は0.80m2/gとして合金中
のカーボン含有量を350ppmとしたのが実施例B、
1000ppmまで増加したのが実施例Cであるが、実
施例Cでも電池内圧はカーボン含有量100ppmの比
較例Fと同程度である。
のカーボン含有量と比表面積の関係を示した図である。
実施例C、実施例A、及び比較例Fが従来品と同程度の
内圧特性を持ち、この3点を結んだ直線は比表面積をS
(m2/g)、合金中のカーボン含有量I(ppm)と
すると、S=3.9×10-4I+4.1×10-1(35
0≦I≦1000)なる式で近似的に表される。この直
線よりも上に位置する実施例Bの電池内圧は従来品より
低く、この直線よりも下に位置する比較例D及び比較例
Eの電池内圧は従来品よりも高い。よって、従来品より
も電池内圧が低くなる範囲は、S≧3.9×10-4I+
4.1×10-1(350≦I≦1000)(図の斜線
部)で表すことができる。
蔵合金であっても、比表面積を大きくして用いることに
より、電池特性をほぼ現行程度に留めたまま安価な電池
を提供することが可能になった。
有量と電池内圧との関係を示す図
表面積と電池内圧との関係を示す図
含有量と電池内圧の関係を示す図
Claims (1)
- 【請求項1】ミッシュメタルを主構成要素とし、ニッケ
ルと遷移金属から構成され、平均粒径が21〜50μm
の水素吸蔵合金粉末であって、この水素吸蔵合金粉末は
その比表面積S(m2/g)と合金中のカーボン含有量
I(ppm)との間にS≧3.9×10-4I+4.1×
10-1(但し350≦I≦1000)なる式を満たした
ものであることを特徴とする電池用水素吸蔵合金粉末。
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JP05126696A JP3351227B2 (ja) | 1996-03-08 | 1996-03-08 | 電池用水素吸蔵合金粉末とその製造法 |
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JPH09245784A JPH09245784A (ja) | 1997-09-19 |
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- 1996-03-08 JP JP05126696A patent/JP3351227B2/ja not_active Expired - Fee Related
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