JP5217826B2 - Nickel metal hydride storage battery - Google Patents

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Description

本発明は、ニッケル水素蓄電池に関する。   The present invention relates to a nickel metal hydride storage battery.

ニッケル水素蓄電池は、高エネルギー密度を有することから、デジタルカメラ、ノート型パソコン等の小型電子機器類の電源として、また、作動電圧がアルカリマンガン電池等の一次電池と同等で互換性があることから、該一次電池の代替として、広く利用されており、その需要は飛躍的に拡大している。   Nickel metal hydride storage batteries have high energy density, so they are used as power sources for small electronic devices such as digital cameras and notebook computers, and because the operating voltage is equivalent to and compatible with primary batteries such as alkaline manganese batteries. As a substitute for the primary battery, the battery is widely used, and the demand for the battery is expanding dramatically.

ところで、この種のニッケル水素蓄電池は、水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質を含んでなるニッケル電極、水素吸蔵合金を主材料とする負極、セパレータ、及びアルカリ電解液を備えて構成されるものである。これらの電池構成材料のうち、特に、負極の主材料となる水素吸蔵合金は、放電容量やサイクル特性といったニッケル水素蓄電池の性能に大きな影響を及ぼすものであり、従来、種々の水素吸蔵合金が検討されている。   By the way, this type of nickel metal hydride storage battery includes a nickel electrode containing a positive electrode active material mainly composed of nickel hydroxide, a negative electrode mainly composed of a hydrogen storage alloy, a separator, and an alkaline electrolyte. Is. Among these battery constituent materials, the hydrogen storage alloy, which is the main material of the negative electrode, has a great influence on the performance of nickel-metal hydride storage batteries such as discharge capacity and cycle characteristics. Various hydrogen storage alloys have been studied in the past. Has been.

該水素吸蔵合金としては、PuNi3型結晶構造を有するLaCaMgNi9合金(特許文献1)などの希土類−Mg−Ni系合金が知られており、該合金をニッケル水素蓄電池の負極として用いることにより、CaCu5型結晶構造を有するAB5型希土類−Ni系合金を上回る放電容量が得られることが報告されている。 As the hydrogen storage alloy, a rare earth-Mg-Ni alloy such as a LaCaMgNi 9 alloy having a PuNi 3 type crystal structure (Patent Document 1) is known, and by using the alloy as a negative electrode of a nickel metal hydride storage battery, It has been reported that a discharge capacity exceeding that of an AB 5 type rare earth-Ni alloy having a CaCu 5 type crystal structure can be obtained.

特開平11−217643号公報JP-A-11-217643

しかしながら、従来の希土類−Mg−Ni系合金を負極の活物質として用いたニッケル水素蓄電池では、初期の放電容量は比較的良好な値を示すものの、充電と放電とを繰り返すことによって放電容量が次第に低下してしまうという問題、すなわち、サイクル寿命特性が悪いという問題を有していた。   However, in a nickel-metal hydride storage battery using a conventional rare earth-Mg-Ni alloy as the negative electrode active material, the initial discharge capacity shows a relatively good value, but the discharge capacity gradually increases by repeating charging and discharging. There was a problem that it deteriorated, that is, a problem that cycle life characteristics were poor.

また、希土類−Mg−Ni系合金を負極の活物質として用いたニッケル水素蓄電池のサイクル寿命特性を改善するべく、下記特許文献2には、負極に金属亜鉛又は亜鉛化合物からなる添加剤粉末を含有させる方法も開示されている。   In addition, in order to improve the cycle life characteristics of a nickel metal hydride storage battery using a rare earth-Mg—Ni-based alloy as an active material for a negative electrode, the following Patent Document 2 contains an additive powder made of metallic zinc or a zinc compound in the negative electrode A method is also disclosed.

特開2006−236915号公報JP 2006-236915 A

しかしながら、該特許文献2記載の方法でも、十分なサイクル寿命の改善を図ることは困難であった。   However, even with the method described in Patent Document 2, it has been difficult to sufficiently improve the cycle life.

本発明は、上記のような従来技術の問題点に鑑み、希土類−Mg−Ni系合金を負極の活物質として用いたニッケル水素蓄電池において、更にサイクル寿命特性の改善されたニッケル水素蓄電池を提供することを目的とする。   SUMMARY OF THE INVENTION The present invention provides a nickel-metal hydride storage battery using a rare earth-Mg-Ni-based alloy as an active material for a negative electrode, and having improved cycle life characteristics. For the purpose.

上記課題を解決するべく、本発明者らが鋭意研究を重ねた結果、Pr5Co19型結晶構造からなる結晶相や、Ce2Ni7型の結晶構造を有する結晶相など、異なる結晶構造を有する複数の結晶相が積層されてなる希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金を負極として用いるとともに、亜鉛イオンとナトリウムイオンとを含むアルカリ電解液を用いてニッケル水素蓄電池を構成することにより、サイクル寿命特性が改善されたニッケル水素蓄電池を提供しうることを見出し、本発明を完成するに至った。 In order to solve the above-mentioned problems, the present inventors have conducted intensive research. As a result, different crystal structures such as a crystal phase having a Pr 5 Co 19 type crystal structure and a crystal phase having a Ce 2 Ni 7 type crystal structure have been obtained. By using a rare earth-Mg-Ni-based hydrogen storage alloy formed by laminating a plurality of crystalline phases as a negative electrode and forming a nickel-metal hydride storage battery using an alkaline electrolyte containing zinc ions and sodium ions, The present inventors have found that a nickel metal hydride storage battery having improved life characteristics can be provided, and have completed the present invention.

即ち、本発明は、互いに異なる結晶構造を有する2以上の結晶相が該結晶構造のc軸方向に積層されてなる希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金を含んでなる負極と、亜鉛イオンを0.1mol/リットル以上1.0mol/リットル以下及びナトリウムイオンを3.0mol/リットル以上6.0mol/リットル以下含むアルカリ電解液とを備えたことを特徴とする。
That is, the present invention relates to a negative electrode comprising a rare earth-Mg—Ni-based hydrogen storage alloy in which two or more crystal phases having different crystal structures are laminated in the c-axis direction of the crystal structure, and zinc ions . And an alkaline electrolyte containing 0.1 mol / liter or more and 1.0 mol / liter or less and sodium ion of 3.0 mol / liter or more and 6.0 mol / liter or less .

さらに、本発明は、前記アルカリ電解液のカリウムイオン濃度およびリチウムイオン濃度が、それぞれ2.0mol/リットル未満であることを特徴とする前記ニッケル水素蓄電池を提供する。   Furthermore, the present invention provides the nickel-metal hydride storage battery, wherein the alkaline electrolyte has a potassium ion concentration and a lithium ion concentration of less than 2.0 mol / liter, respectively.

本発明に係るニッケル水素蓄電池によれば、互いに異なる結晶構造を有する2以上の結晶相が、該結晶構造のc軸方向に積層されてなる水素吸蔵合金を負極とすることにより、充電及び放電の際の水素の吸蔵及び放出によって生じる結晶相の歪みが緩和され、電極の劣化が抑制されることとなる。また、亜鉛イオン及びナトリウムイオンを含むアルカリ電解液を用いることにより、該アルカリ電解液による前記水素吸蔵合金の酸化劣化が防止されることとなる。
このように、本発明によれば、充放電による合金の歪みに起因した電極の劣化と、アルカリ電解液による電極の酸化劣化とが、ともに防止されることとなるため、該構成を備えたニッケル水素蓄電池はサイクル寿命特性が極めて優れたものとなる。
さらにいうと、アルカリ電解液中にナトリウムイオンを含むことにより得られる前記水素吸蔵合金の酸化劣化が防止される効果の度合いは、ほかの合金を用いた場合のそれと比べて著しく優れたものである。さらに、この効果は、ナトリウムイオンとともに亜鉛イオンを含む場合には、いっそう優れたものとなり、その向上レベルは、亜鉛イオンを単独で添加した場合に得られる効果を超えるものである。しかも、その相乗効果は、複数の結晶相がc軸方向に積層されているという構成を有する前記水素吸蔵合金の場合でのみ認められる現象である。これらの事情から、本発明によって得られるサイクル寿命性能は、際立って優れたものであり、従来技術から予想できる水準を大きく超えたものである。
According to the nickel metal hydride storage battery of the present invention, by using a hydrogen storage alloy in which two or more crystal phases having different crystal structures are stacked in the c-axis direction of the crystal structure as a negative electrode, charging and discharging can be performed. The distortion of the crystal phase caused by the storage and release of hydrogen at the time is relaxed, and the deterioration of the electrode is suppressed. In addition, by using an alkaline electrolyte containing zinc ions and sodium ions, oxidative deterioration of the hydrogen storage alloy by the alkaline electrolyte is prevented.
As described above, according to the present invention, both the deterioration of the electrode due to the distortion of the alloy due to charging and discharging and the oxidative deterioration of the electrode due to the alkaline electrolyte are prevented. The hydrogen storage battery has extremely excellent cycle life characteristics.
Furthermore, the degree of the effect of preventing the oxidative deterioration of the hydrogen storage alloy obtained by including sodium ions in the alkaline electrolyte is remarkably superior to that when other alloys are used. . Furthermore, this effect becomes even more excellent when zinc ions are included together with sodium ions, and the level of improvement exceeds the effect obtained when zinc ions are added alone. Moreover, the synergistic effect is a phenomenon observed only in the case of the hydrogen storage alloy having a configuration in which a plurality of crystal phases are stacked in the c-axis direction. Under these circumstances, the cycle life performance obtained by the present invention is remarkably excellent and far exceeds the level that can be expected from the prior art.

本発明に係るニッケル水素蓄電池は、異なる結晶構造を有する複数の結晶相が積層されてなる希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金を含んでなる負極と、亜鉛イオン及びナトリウムイオンを含むアルカリ電解液とを備えたものである。   A nickel-metal hydride storage battery according to the present invention includes a negative electrode including a rare earth-Mg-Ni-based hydrogen storage alloy in which a plurality of crystal phases having different crystal structures are laminated, and an alkaline electrolyte including zinc ions and sodium ions. It is equipped with.

前記負極に含まれる水素吸蔵合金は、上述のように、互いに異なる結晶構造を有する2以上の結晶相が、該結晶構造のc軸方向に積層されてなる希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金である。
前記結晶相としては、菱面体晶La5MgNi24型結晶構造からなる結晶相(以下、単にLa5MgNi24相ともいう)、六方晶Pr5Co19型結晶構造からなる結晶相(以下、単にPr5Co19相ともいう)、菱面体晶Ce5Co19型結晶構造からなる結晶相(以下、単にCe5Co19相ともいう)、六方晶Ce2Ni7型の結晶構造からなる結晶相(以下、単にCe2Ni7相ともいう)、菱面体晶Gd2Co7型の結晶構造からなる結晶相(以下、単にGd2Co7相ともいう)、六方晶CaCu5型結晶構造からなる結晶相(以下、単にCaCu5相ともいう)、立方晶AuBe5型結晶構造からなる結晶相(以下、単にAuBe5相ともいう)菱面体晶PuNi3型結晶構造からなる結晶相(以下、単にPuNi3相ともいう)などを挙げることができる。
中でも、La5MgNi24相、Pr5Co19相、Ce5Co19相、及びCe2Ni7相からなる群より選択される2種以上を積層してなる水素吸蔵合金が好適に使用される。これらの結晶相が積層されてなる水素吸蔵合金は、各結晶相間の膨張収縮率の差が小さいために歪みが生じ難く、水素の吸蔵放出を繰り返した際の劣化が起こりにくいという優れた特性を有する。
As described above, the hydrogen storage alloy included in the negative electrode is a rare earth-Mg—Ni-based hydrogen storage alloy in which two or more crystal phases having different crystal structures are laminated in the c-axis direction of the crystal structure. It is.
Examples of the crystal phase include a crystal phase composed of a rhombohedral La 5 MgNi 24 type crystal structure (hereinafter also simply referred to as a La 5 MgNi 24 phase), and a crystal phase composed of a hexagonal Pr 5 Co 19 type crystal structure (hereinafter simply referred to as a simple phase). Pr 5 Co 19 phase), crystal phase composed of rhombohedral Ce 5 Co 19 type crystal structure (hereinafter also simply referred to as Ce 5 Co 19 phase), crystal phase composed of hexagonal Ce 2 Ni 7 type crystal structure (Hereinafter also simply referred to as Ce 2 Ni 7 phase), crystal phase composed of rhombohedral Gd 2 Co 7 type crystal structure (hereinafter also simply referred to as Gd 2 Co 7 phase), hexagonal CaCu 5 type crystal structure Crystal phase (hereinafter also simply referred to as CaCu 5 phase), crystal phase consisting of cubic AuBe 5 type crystal structure (hereinafter also simply referred to as AuBe 5 phase) crystal phase consisting of rhombohedral PuNi 3 type crystal structure (hereinafter simply referred to as simply “AuBe 5 phase”) PuNi 3-phase also called), and the like ani Rukoto can.
Among these, a hydrogen storage alloy formed by laminating two or more selected from the group consisting of La 5 MgNi 24 phase, Pr 5 Co 19 phase, Ce 5 Co 19 phase, and Ce 2 Ni 7 phase is preferably used. . The hydrogen storage alloy formed by laminating these crystal phases has excellent characteristics that the difference in expansion and contraction between the crystal phases is small, so that distortion is not easily generated, and deterioration is not easily caused by repeated storage and release of hydrogen. Have.

ここで、La5MgNi24型結晶構造とは、A24ユニット間に、AB5ユニットが4ユニット分、挿入された結晶構造であり、Pr5Co19型結晶構造とは、A24ユニット間に、AB5ユニットが3ユニット分、挿入された結晶構造であり、Ce5Co19型結晶構造とは、A24ユニット間に、AB5ユニットが3ユニット分、挿入された結晶構造であり、Ce2Ni7型の結晶構造とは、A24ユニット間に、AB5ユニットが2ユニット分、挿入された結晶構造であり、Gd2Co7型の結晶構造とは、A24ユニット間に、AB5ユニットが2ユニット分、挿入された結晶構造であり、AuBe5型結晶構造とは、A24ユニットのみで構成された結晶構造である。 Here, the La 5 MgNi 24 type crystal structure is a crystal structure in which four AB 5 units are inserted between A 2 B 4 units, and the Pr 5 Co 19 type crystal structure is A 2 B It is a crystal structure in which 3 units of AB 5 units are inserted between 4 units, and Ce 5 Co 19 type crystal structure is that 3 units of AB 5 units are inserted between A 2 B 4 units. It is a crystal structure, and the Ce 2 Ni 7 type crystal structure is a crystal structure in which two AB 5 units are inserted between A 2 B 4 units. What is the Gd 2 Co 7 type crystal structure? , 2 units of AB 5 units are inserted between A 2 B 4 units, and the AuBe 5 type crystal structure is a crystal structure composed of only A 2 B 4 units.

尚、A24ユニットとは、六方晶MgZn2型結晶構造(C14構造)又は六方晶MgCu2型結晶構造(C15構造)を持つ構造ユニットであり、AB5ユニットとは、六方晶CaCu5型結晶構造を持つ構造ユニットである。
また、Aは、希土類元素とMgからなる群より選択される何れかの元素を表し、Bは、遷移金属元素とAlからなる群より選択される何れかの元素を表すものである。
The A 2 B 4 unit is a structural unit having a hexagonal MgZn 2 type crystal structure (C14 structure) or a hexagonal MgCu 2 type crystal structure (C15 structure), and the AB 5 unit is a hexagonal CaCu 5 unit. It is a structural unit with a type crystal structure.
A represents any element selected from the group consisting of rare earth elements and Mg, and B represents any element selected from the group consisting of transition metal elements and Al.

前記各結晶相の積層順については特に限定されず、特定の結晶相の組み合わせが繰返し周期性をもって積層されたようなものであってもよく、各結晶相が無秩序に周期性なく積層されたものであってもよい。   The order of lamination of the crystal phases is not particularly limited, and a combination of specific crystal phases may be such that the crystal phases are laminated with periodicity, and each crystal phase is randomly and periodically laminated. It may be.

また、前記各結晶相の含有量については特に限定されるものではないが、前記La5MgNi24型結晶構造を有する結晶相の含有率は0〜50質量%、前記Pr5Co19型結晶構造を有する結晶相の含有率は3〜80質量%、前記Ce5Co19型結晶構造を有する結晶相の含有率は15〜80質量%、前記Ce2Ni7型結晶構造を有する結晶相の含有率は0〜65質量%であることが好ましい。 The content of each crystal phase is not particularly limited, but the content of the crystal phase having the La 5 MgNi 24 type crystal structure is 0 to 50% by mass, and the Pr 5 Co 19 type crystal structure. The content of the crystal phase having 3 to 80% by mass, the content of the crystal phase having the Ce 5 Co 19 type crystal structure is 15 to 80% by mass, and the content of the crystal phase having the Ce 2 Ni 7 type crystal structure The rate is preferably 0 to 65% by mass.

尚、前記各結晶構造を有する結晶相は、例えば、粉砕した合金粉末についてX線回折測定を行い、得られたX線回折パターンをリートベルト法により解析することによって結晶構造を特定することができる。   The crystal phase having each crystal structure can be identified by, for example, performing X-ray diffraction measurement on the pulverized alloy powder and analyzing the obtained X-ray diffraction pattern by the Rietveld method. .

前記水素吸蔵合金の一実施形態の模式図を図1に示す。図1に示したように、一実施形態としての水素吸蔵合金の、CaCu5相と、該CaCu5相に隣接する2つのPr5Co19相と、該Pr5Co19相に隣接する2つのCe2Ni7相とが、該結晶構造のc軸方向に積層されて構成されたものである。 A schematic diagram of an embodiment of the hydrogen storage alloy is shown in FIG. As shown in FIG. 1, the hydrogen-absorbing alloy as one embodiment, a CaCu 5 phase, two and Pr 5 Co 19 phase adjacent the CaCu 5 phase, two adjacent to the Pr 5 Co 19 phase The Ce 2 Ni 7 phase is laminated in the c-axis direction of the crystal structure.

互いに異なる結晶構造を有する2以上の結晶相が、該結晶構造のc軸方向に積層されていることは、TEMを用いて合金の格子像を観察することによって確認することができる。本発明に係る第1の水素吸蔵合金の格子像の一例を図2及び図3に示す。
これらの図によれば、この水素吸蔵合金が、A24ユニットの間にAB5ユニットが3ユニット分挿入された配列が繰り返された結晶相と、A24ユニットの間にAB5ユニットが4ユニット分挿入された配列が繰り返された結晶相とが、c軸方向に積層されて構成されていることが示されている。前者の結晶相は、Ce5Co19型の結晶構造からなる結晶相であり、後者は、LaMgNi24型の結晶構造からなる結晶相である。このように、TEMによる格子像を観察することによって、本発明の構成要件である、互いに異なる結晶構造を有する2以上の結晶相がc軸方向に積層されている、という点を確認することができる。
It can be confirmed by observing the lattice image of the alloy using TEM that two or more crystal phases having different crystal structures are laminated in the c-axis direction of the crystal structure. An example of a lattice image of the first hydrogen storage alloy according to the present invention is shown in FIGS.
According to these figures, AB 5 hydrogen storage alloy, a crystalline phase sequence AB 5 unit is inserted 3 units worth between A 2 B 4 units are repeated, between A 2 B 4 units It is shown that the crystal phase in which the arrangement in which four units are inserted is repeated is laminated in the c-axis direction. The former crystal phase is a crystal phase composed of a Ce 5 Co 19 type crystal structure, and the latter is a crystal phase composed of a LaMgNi 24 type crystal structure. Thus, by observing the lattice image by TEM, it is possible to confirm that the two or more crystal phases having different crystal structures are laminated in the c-axis direction, which is a constituent element of the present invention. it can.

このように、本発明において負極を構成する水素吸蔵合金は、互いに異なる結晶構造を有する2以上の結晶相が、該結晶構造のc軸方向に積層されてなるものであるため、充電によって水素を吸蔵した際の結晶相の歪みが、隣接する他の結晶相によって緩和されることとなる。従って、該水素吸蔵合金を含んでなる負極は、充放電によって水素の吸蔵及び放出を繰り返しても合金の微粉化が生じにくく、劣化が進行しにくいという効果がある。
また、該水素吸蔵合金は希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金であるため、放電容量が大きいという効果もある。
As described above, the hydrogen storage alloy constituting the negative electrode in the present invention is formed by stacking two or more crystal phases having different crystal structures in the c-axis direction of the crystal structure. The distortion of the crystal phase at the time of occlusion is relaxed by the other adjacent crystal phase. Therefore, the negative electrode comprising the hydrogen storage alloy has an effect that the alloy is less likely to be pulverized even if hydrogen storage and release are repeated by charging and discharging, and deterioration is unlikely to proceed.
Further, since the hydrogen storage alloy is a rare earth-Mg-Ni based hydrogen storage alloy, there is an effect that the discharge capacity is large.

本発明に係る希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金は、希土類元素、マグネシウムおよびニッケルを含み、且つ、A側元素の含有量に対するB側元素の含有量の比率(B/A比。 下記一般式では「c/(a+b)」で表される値)が3以上5未満のものであるが、中でも、組成が、一般式R1aR2bR3c(但し、R1はYを含む希土類元素からなる群より選択される1種又は2種以上の元素、R2はMg、Ca、SrおよびBaからなる群より選択される1種又は2種以上の元素、R3はNi、Co、Mn、Al、Cr、Fe、Cu、Zn、Si,Sn、V、Nb、Ta、Ti、ZrおよびHfからなる群より選択される1種又は2種以上の元素であり、10≦a≦30、1≦b≦10、65≦c≦90、a+b+c=100を満たす)で表されるものを好適に使用することができる。
特に、CaCu5相の含有率を15質量%以下にするという観点から、R2はMgを主成分とし、R3はNiを主成分とし且つNi、Co以外の成分が5原子%以下となるようにし、さらに3.0≦c/(a+b)≦4.0とすることが好ましい。
The rare earth-Mg—Ni-based hydrogen storage alloy according to the present invention contains a rare earth element, magnesium and nickel, and the ratio of the content of the B side element to the content of the A side element (B / A ratio. In the formula, the value represented by “c / (a + b)” is 3 or more and less than 5, among which the composition is represented by the general formula R1 a R2 b R3 c (where R1 is a rare earth element including Y). One or more elements selected from the group consisting of R2 is one or more elements selected from the group consisting of Mg, Ca, Sr and Ba, R3 is Ni, Co, Mn, Al, One or more elements selected from the group consisting of Cr, Fe, Cu, Zn, Si, Sn, V, Nb, Ta, Ti, Zr and Hf, 10 ≦ a ≦ 30, 1 ≦ b ≦ 10, 65 ≦ c ≦ 90, satisfying a + b + c = 100) What is represented by these can be used conveniently.
In particular, from the viewpoint of setting the CaCu 5 phase content to 15% by mass or less, R2 is mainly composed of Mg, R3 is mainly composed of Ni, and components other than Ni and Co are 5 atomic% or less. Furthermore, it is preferable that 3.0 ≦ c / (a + b) ≦ 4.0.

また、前記コバルト(Co)元素の含有量は2.0原子%以下であることが好ましく、1.0原子%以下であることがより好ましく、特に、Co元素を実質的に含まない(即ち、含有量が0.1原子%以下)であることが更に好ましい。
Co元素は、従来、アルカリ電解液に対して水素吸蔵合金の防食性を高めるべく添加されていたが、本発明に係るニッケル水素蓄電池においては、所定の水素吸蔵合金およびアルカリ電解液を備えたことにより、該Co元素の含有量が少ない場合であってもアルカリ電解液に対する水素吸蔵合金の防食性を高めることが可能となる。
また、該Co元素の含有量を上記の範囲に制限したことにより、該ニッケル水素蓄電池の充放電を繰り返した場合や、長期間放置した場合の回復性が顕著に改善する、という効果がある。
Further, the content of the cobalt (Co) element is preferably 2.0 atomic% or less, more preferably 1.0 atomic% or less, and in particular, substantially free of Co element (that is, More preferably, the content is 0.1 atomic% or less.
Co element was conventionally added to enhance the corrosion resistance of the hydrogen storage alloy with respect to the alkaline electrolyte, but in the nickel metal hydride storage battery according to the present invention, the predetermined hydrogen storage alloy and the alkaline electrolyte were provided. Thus, even when the content of the Co element is small, the corrosion resistance of the hydrogen storage alloy with respect to the alkaline electrolyte can be improved.
In addition, by limiting the content of the Co element to the above range, there is an effect that the recoverability when the charge / discharge of the nickel-metal hydride storage battery is repeated or left for a long time is remarkably improved.

負極を構成する水素吸蔵合金は、以下のような製造方法によって得ることができる。
即ち、一実施形態としての水素吸蔵合金の製造方法は、所定の組成比となるように配合された合金原料を溶融する溶融工程と、溶融した合金原料を冷却して凝固する冷却工程と、冷却された合金を加圧状態の不活性ガス雰囲気下で860〜1000℃の温度範囲で焼鈍する焼鈍工程とを備えたものである。
The hydrogen storage alloy which comprises a negative electrode can be obtained with the following manufacturing methods.
That is, the method for producing a hydrogen storage alloy as one embodiment includes a melting step of melting an alloy raw material blended to have a predetermined composition ratio, a cooling step of cooling and solidifying the molten alloy raw material, And an annealing step of annealing the alloy in a temperature range of 860 to 1000 ° C. under an inert gas atmosphere in a pressurized state.

より具体的に説明すると、まず、目的とする水素吸蔵合金の化学組成に基づき、原料インゴッド(合金原料)を所定量秤量する。
溶融工程においては、前記合金原料をルツボに入れ、不活性ガス雰囲気中又は真空中で高周波溶融炉を用い、例えば、1200〜1600℃に加熱して合金原料を溶融させる。
More specifically, first, a predetermined amount of raw material ingot (alloy raw material) is weighed based on the chemical composition of the target hydrogen storage alloy.
In the melting step, the alloy raw material is put in a crucible and heated to 1200 to 1600 ° C., for example, in an inert gas atmosphere or in a vacuum to melt the alloy raw material.

冷却工程においては、溶融した合金原料を冷却して固化させる。この工程での冷却は急冷であることが好ましい。急冷することにより、合金組成が微細化し、均質化するという効果がある。特に、冷却速度が1000K/秒以上の場合にこのような効果が得られやすい。   In the cooling step, the molten alloy material is cooled and solidified. The cooling in this step is preferably rapid cooling. The rapid cooling has the effect of miniaturizing and homogenizing the alloy composition. In particular, such an effect is easily obtained when the cooling rate is 1000 K / second or more.

該冷却工程において溶融した合金原料の急冷は、メルトスピニング法やガスアトマイズ法で行うことができ、冷却速度が100000K/秒以上であるメルトスピニング法、冷却速度が10000K/秒程度であるガスアトマイズ法などを好適に用いることができる。   The alloy raw material melted in the cooling step can be rapidly cooled by a melt spinning method or a gas atomizing method, such as a melt spinning method with a cooling rate of 100,000 K / second or more, a gas atomizing method with a cooling rate of about 10,000 K / second, or the like. It can be used suitably.

焼鈍工程においては、不活性ガス雰囲気下の加圧状態において、例えば、電気炉等を用いて860〜1000℃に加熱する。加圧条件としては、0.2〜1.0MPa(ゲージ圧)が好ましい。また、該焼鈍工程における処理時間は、3〜50時間とすることが好ましい。
斯かる焼鈍工程により、結晶格子の歪みが取り除かれ、該焼鈍工程を経た水素吸蔵合金は、最終的に、互いに異なる結晶構造を有する結晶相が2以上積層されてなる水素吸蔵合金となる。
In the annealing step, heating is performed at 860 to 1000 ° C. using, for example, an electric furnace in a pressurized state under an inert gas atmosphere. As a pressurizing condition, 0.2 to 1.0 MPa (gauge pressure) is preferable. Moreover, it is preferable that the processing time in this annealing process shall be 3 to 50 hours.
The distortion of the crystal lattice is removed by such an annealing process, and the hydrogen storage alloy that has undergone the annealing process finally becomes a hydrogen storage alloy in which two or more crystal phases having different crystal structures are laminated.

本発明のニッケル水素蓄電池を構成する負極は、上述のようにして得た水素吸蔵合金を水素吸蔵媒体として備えたものである。水素吸蔵合金を水素吸蔵媒体として電極に使用する際には、該水素吸蔵合金を粉砕して使用することが好ましい。
電極製作時の水素吸蔵合金の粉砕は、焼鈍の前後のどちらで行ってもよいが、粉砕により表面積が大きくなるため、合金の表面酸化を防止する観点から、焼鈍後に粉砕するのが望ましい。粉砕は、合金表面の酸化防止のために不活性雰囲気中で行うことが好ましい。
前記粉砕には、例えば、機械粉砕、水素化粉砕などが用いられる。
The negative electrode constituting the nickel-metal hydride storage battery of the present invention includes the hydrogen storage alloy obtained as described above as a hydrogen storage medium. When the hydrogen storage alloy is used for an electrode as a hydrogen storage medium, the hydrogen storage alloy is preferably used after being pulverized.
The hydrogen storage alloy may be pulverized at the time of electrode fabrication either before or after annealing, but since the surface area is increased by pulverization, it is desirable to pulverize after annealing from the viewpoint of preventing surface oxidation of the alloy. The pulverization is preferably performed in an inert atmosphere to prevent oxidation of the alloy surface.
For the pulverization, for example, mechanical pulverization or hydrogenation pulverization is used.

次に、本発明に係るニッケル水素蓄電池を構成するアルカリ電解液について説明する。
該アルカリ電解液としては、亜鉛イオンとナトリウムイオンとを含むものを使用する。アルカリ電解液中の亜鉛イオンもナトリウムイオンも、合金の構成元素の溶出を防ぐことにより合金の劣化を抑制する作用と、正極での酸素発生を抑えることにより結果的に合金の劣化を抑制する作用とを有する。前者の作用については、詳しいメカニズムは明らかではないが、当該イオンが存在することにより、保護被膜が有する構成元素の溶出を防ぐ機能が増大するものと考えられる。ここで、保護被膜とは、金属の水酸化物を含む化合物が合金表面に層状に付着したものであり、構成元素の溶出を防ぐ作用を有するものである。他方、後者の作用は、亜鉛イオンおよびナトリウムイオンが、正極の酸素発生過電圧を高める作用があることに起因するものである。この作用により、充電時の酸素発生を抑制され、その結果、酸素による水素吸蔵合金の腐食による劣化が抑制されることとなる。
Next, the alkaline electrolyte that constitutes the nickel-metal hydride storage battery according to the present invention will be described.
As the alkaline electrolyte, one containing zinc ions and sodium ions is used. Both zinc ion and sodium ion in alkaline electrolyte act to suppress alloy degradation by preventing elution of constituent elements of the alloy, and to suppress alloy degradation by suppressing oxygen generation at the positive electrode. And have. Although the detailed mechanism is not clear about the former effect | action, it is thought that the function which prevents the elution of the structural element which a protective film has exists increases by the said ion existing. Here, the protective coating is a compound in which a metal hydroxide-containing compound adheres to the alloy surface in a layered manner, and has an action of preventing elution of constituent elements. On the other hand, the latter action is due to the action of zinc ions and sodium ions to increase the oxygen generation overvoltage of the positive electrode. Due to this action, the generation of oxygen during charging is suppressed, and as a result, deterioration due to the corrosion of the hydrogen storage alloy by oxygen is suppressed.

亜鉛イオンは、金属亜鉛や亜鉛化合物等を電解液中に溶解させることによって電解液に直接添加されたものでもよく、また、ニッケル水素蓄電池を構成する何れかの部材に金属亜鉛や亜鉛化合物等を添加し、アルカリ電解液に溶解させるようにしたものであってもよい。
該アルカリ電解液中の亜鉛イオンの濃度は、0.05mol/リットル以上1.0mol/リットル以下とすることが好ましく、0.1mol/リットル以上0.8mol/リットル以下とすることがより好ましく、0.4mol/リットル以上0.6mol/リットル以下とすることが特に好ましい。
The zinc ion may be added directly to the electrolytic solution by dissolving metallic zinc or zinc compound in the electrolytic solution, and zinc zinc or zinc compound or the like may be added to any member constituting the nickel-metal hydride storage battery. It may be added and dissolved in an alkaline electrolyte.
The concentration of zinc ions in the alkaline electrolyte is preferably 0.05 mol / liter to 1.0 mol / liter, more preferably 0.1 mol / liter to 0.8 mol / liter, It is particularly preferable that the amount be 4 mol / liter or more and 0.6 mol / liter or less.

一方、該アルカリ電解液中のナトリウムイオン濃度は、3.0mol/リットル以上が好ましく、4.0mol/リットル以上がより好ましく、7.0mol/リットル以下が好ましい。
特に、該アルカリ電解液中のナトリウムイオン濃度を4.0mol/リットル以上、7.0mol/リットル以下とすることにより、前記亜鉛イオンと該ナトリウムイオンとの相乗効果が発揮されやすくなり、サイクル寿命特性の向上が極めて顕著なものとなる。
On the other hand, the sodium ion concentration in the alkaline electrolyte is preferably 3.0 mol / liter or more, more preferably 4.0 mol / liter or more, and preferably 7.0 mol / liter or less.
In particular, when the sodium ion concentration in the alkaline electrolyte is 4.0 mol / liter or more and 7.0 mol / liter or less, a synergistic effect between the zinc ion and the sodium ion is easily exhibited, and cycle life characteristics are obtained. The improvement is extremely remarkable.

また、該アルカリ電解液として、カリウムイオン濃度及びリチウムイオン濃度が、それぞれ、2.0mol/リットル以下であるものを使用することが好ましく、0〜1.0mol/リットルであるものを使用することがより好ましい。カリウムイオン濃度及びリチウムイオン濃度が上記範囲であれば、水素吸蔵合金の腐食がより一層抑制されるという効果がある。   Moreover, it is preferable to use what has a potassium ion density | concentration and a lithium ion density | concentration of 2.0 mol / liter or less as this alkaline electrolyte, respectively, and it is preferable to use what is 0-1.0 mol / liter. More preferred. When the potassium ion concentration and the lithium ion concentration are in the above ranges, there is an effect that the corrosion of the hydrogen storage alloy is further suppressed.

また、該アルカリ電解液は、前記ナトリウムイオン、前記カリウムイオン及び前記リチウムイオンのイオン濃度の合計が、8.0mol/リットル以下であることが好ましく、5.0〜7.0mol/リットルであることがより好ましい。
さらに、合金腐食を抑制する観点から、ナトリウムイオン単独系であってもよい。
In the alkaline electrolyte, the total ion concentration of the sodium ion, the potassium ion, and the lithium ion is preferably 8.0 mol / liter or less, and is 5.0 to 7.0 mol / liter. Is more preferable.
Furthermore, a sodium ion single system may be used from a viewpoint of suppressing alloy corrosion.

上記のような構成のアルカリ電解液を用いることにより、該アルカリ電解液が前記希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金に及ぼす酸化等の悪影響を防止することができ、電池内でアルカリ電解液に浸漬された状態となる前記水素吸蔵合金の劣化を抑制し、サイクル寿命特性が改善されるという効果がある。   By using the alkaline electrolyte having the above configuration, it is possible to prevent adverse effects such as oxidation of the alkaline electrolyte on the rare earth-Mg-Ni-based hydrogen storage alloy. There is an effect that the deterioration of the hydrogen storage alloy in the immersed state is suppressed and the cycle life characteristics are improved.

また、該電解液には、合金への防食性向上、正極での過電圧向上、負極の耐食性の向上、自己放電向上のため、種々の添加剤を添加することができる。該添加剤としては、イットリウム、イッテルビウム、エルビウム、カルシウムなどの酸化物、水酸化物等を1種で又は2種以上混合して用いることができる。   In addition, various additives can be added to the electrolytic solution in order to improve the corrosion resistance to the alloy, improve the overvoltage at the positive electrode, improve the corrosion resistance of the negative electrode, and improve self-discharge. As the additive, oxides such as yttrium, ytterbium, erbium, and calcium, hydroxides, and the like can be used singly or in combination.

一方、該ニッケル水素蓄電池の正極としては、特に限定されるものではないが、一般には、水酸化ニッケルを主成分とし且つ水酸化亜鉛や水酸化コバルトが混合されてなる水酸化ニッケル複合酸化物を正極活物質として含む正極を好適に使用することができ、共沈法によって均一分散した該水酸化ニッケル複合酸化物を含む正極をより好適に使用することができる。
水酸化ニッケル複合酸化物以外の添加物としては、導電改質剤としての水酸化コバルト、酸化コバルト等を用いることができ、また、前記水酸化ニッケル複合酸化物に水酸化コバルトをコートしたものや、これらの水酸化ニッケル複合酸化物の一部を酸素又は酸素含有気体、又は、K228、次亜塩素酸などの薬剤を用いて酸化したものを用いることができる。
また、添加剤としては、酸素過電圧を向上させる物質として、Y、Yb等の希土類元素の化合物や、Ca化合物を用いることができる。Y、Yb等の希土類元素は、その一部が溶解して、負極表面に配置されるため、負極活物質の腐食を抑制する効果も期待できる。
On the other hand, the positive electrode of the nickel metal hydride storage battery is not particularly limited, but generally a nickel hydroxide composite oxide mainly composed of nickel hydroxide and mixed with zinc hydroxide or cobalt hydroxide. A positive electrode including a positive electrode active material can be preferably used, and a positive electrode including the nickel hydroxide composite oxide uniformly dispersed by a coprecipitation method can be more preferably used.
As additives other than the nickel hydroxide composite oxide, cobalt hydroxide, cobalt oxide and the like as a conductive modifier can be used, and the nickel hydroxide composite oxide is coated with cobalt hydroxide. A part of these nickel hydroxide composite oxides oxidized using oxygen or oxygen-containing gas, or a chemical such as K 2 S 2 O 8 or hypochlorous acid can be used.
In addition, as the additive, as a substance for improving the oxygen overvoltage, a rare earth element compound such as Y or Yb or a Ca compound can be used. Since some of rare earth elements such as Y and Yb are dissolved and disposed on the negative electrode surface, an effect of suppressing corrosion of the negative electrode active material can be expected.

尚、前記正極及び負極には、上述したような主要構成成分の他に、導電剤、結着剤、増粘剤等が、他の構成成分として含有されていてもよい。
導電剤としては、電池性能に悪影響を及ぼさない電子伝導性材料であれば限定されないが、通常、天然黒鉛(鱗状黒鉛、鱗片状黒鉛、土状黒鉛等)、人造黒鉛、カーボンブラック、アセチレンブラック、ケッチェンブラック、カーボンウィスカー、炭素繊維、気相成長炭素、金属(ニッケル、金等)粉、金属繊維等の導電性材料を1種又は2種以上の混合物として含ませることができる。
これらを混合する方法としては、できる限り均一な状態とし得るものが好ましく、例えば、V型混合機、S型混合機、擂かい機、ボールミル、遊星ボールミルといった粉体混合機を、乾式、あるいは湿式で用いる方法を採用しうる。
前記結着剤としては、通常、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリプロピレン等の熱可塑性樹脂、エチレン−プロピレン−ジエンターポリマー(EPDM)、スルホン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム等のゴム弾性を有するポリマーを、1種又は2種以上の混合物として用いることができる。該結着剤の添加量は、正極又は負極の総量に対して、0.1〜3質量%が好ましい。
前記増粘剤としては、通常、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、キサンタンガム等の多糖類等を1種又は2種以上の混合物として用いることができる。増粘剤の添加量は、正極又は負極の総量に対して、0.1〜0.3質量%が好ましい。
The positive electrode and the negative electrode may contain a conductive agent, a binder, a thickener, and the like as other components in addition to the main components as described above.
The conductive agent is not limited as long as it is an electron conductive material that does not adversely affect battery performance. Usually, natural graphite (such as scale-like graphite, scale-like graphite, earth-like graphite), artificial graphite, carbon black, acetylene black, A conductive material such as ketjen black, carbon whisker, carbon fiber, vapor-grown carbon, metal (nickel, gold, etc.) powder, metal fiber, or the like can be included as one or a mixture of two or more.
As a method of mixing them, a method that can be as uniform as possible is preferable. For example, a powder mixer such as a V-type mixer, an S-type mixer, a grinder, a ball mill, a planetary ball mill, or the like may be dry or wet. The method used in the above can be adopted.
As the binder, usually, thermoplastic resins such as polytetrafluoroethylene (PTFE), polyethylene, polypropylene, ethylene-propylene-diene terpolymer (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluorine rubber A polymer having rubber elasticity such as can be used as one kind or a mixture of two or more kinds. The addition amount of the binder is preferably 0.1 to 3% by mass with respect to the total amount of the positive electrode or the negative electrode.
As said thickener, polysaccharides, such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, xanthan gum, etc. can be normally used as 1 type, or 2 or more types of mixtures. The addition amount of the thickener is preferably 0.1 to 0.3% by mass with respect to the total amount of the positive electrode or the negative electrode.

正極及び負極は、前記活物質、導電剤および結着剤を、水やアルコール、トルエン等の有機溶媒に混合した後、得られた混合液を集電体の上に塗布し、乾燥することによって好適に作製される。前記塗布方法としては、例えば、アプリケーターロールなどのローラーコーティング、スクリーンコーティング、ブレードコーティング、スピンコーティング、パーコーティング等の手段を用い、任意の厚み及び任意の形状に塗布する方法が好適であるが、これらに限定されるものではない。   The positive electrode and the negative electrode are prepared by mixing the active material, the conductive agent, and the binder in an organic solvent such as water, alcohol, and toluene, and then applying the obtained mixed liquid onto a current collector and drying it. Produced suitably. As the application method, for example, a method of applying an arbitrary thickness and an arbitrary shape using means such as roller coating such as an applicator roll, screen coating, blade coating, spin coating, and per coating is preferable. It is not limited to.

前記集電体としては、構成された電池において前記活物質との電子の授受に悪影響を及ぼさない電子伝導体を特に制限されることなく使用し得る。該集電体としては、例えば、耐還元性及び耐酸化性の観点から、材料としてはニッケルやニッケルメッキした鋼板を好適に用いることができ、形状としては、発泡体、繊維群の成形体、凹凸加工を施した3次元基材、或いは、パンチング板等の2次元基材を好適に用いることができる。また、該集電体の厚みについても特に限定はなく、5〜700μmのものが好適に用いられる。
これらの集電体のうち、正極用としては、アルカリに対する耐食性と耐酸化性に優れたニッケルを材料とし、集電性に優れた構造である多孔体構造の発泡体としたものを用いることが好ましい。また、負極用としては、安価で、且つ導電性に優れる鉄箔に、耐還元性向上のためニッケルメッキを施した、パンチング板を使用することが好ましい。
パンチング径は2.0mm以下、開口率は40%以上であることが好ましく、これにより、少量の結着剤でも負極活物質と集電体との密着性を高めることができる。
As the current collector, an electron conductor that does not adversely affect the exchange of electrons with the active material in the battery that is configured can be used without particular limitation. As the current collector, for example, from the viewpoint of reduction resistance and oxidation resistance, nickel or nickel-plated steel plate can be suitably used as a material, and as a shape, a foam, a molded body of a fiber group, A three-dimensional base material subjected to uneven processing or a two-dimensional base material such as a punching plate can be suitably used. Moreover, there is no limitation in particular also about the thickness of this electrical power collector, The thing of 5-700 micrometers is used suitably.
Among these current collectors, for the positive electrode, it is necessary to use a material having a porous structure, which is made of nickel having excellent corrosion resistance and oxidation resistance to alkali, and having a structure excellent in current collection. preferable. In addition, as a negative electrode, it is preferable to use a punching plate obtained by applying nickel plating for improving reduction resistance to an iron foil which is inexpensive and excellent in conductivity.
The punching diameter is preferably 2.0 mm or less, and the opening ratio is preferably 40% or more. This makes it possible to improve the adhesion between the negative electrode active material and the current collector even with a small amount of binder.

ニッケル水素蓄電池のセパレータとしては、優れたレート特性を示す多孔膜や不織布等を、単独で、あるいは2以上併用して構成することが好ましい。該セパレータを構成する材料としては、例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂や、ナイロンを挙げることができる。
該セパレータの目付は、40g/m2から100g/m2が好ましい。40g/m2未満であると、短絡や自己放電性能が低下する虞があり、100g/m2を超えると単位体積当たりに占めるセパレータの割合が増加するため、電池容量が下がる傾向にある。該セパレータの通気度は、1cm/secから50cm/secが好ましい。1cm/sec未満であると、電池内圧が上昇する虞があり、50cm/secを超えると、短絡や自己放電性能が低下する虞がある。該セパレータの平均繊維径は、1μmから20μmが好ましい。1μm未満であるとセパレータの強度が低下し、電池組み立て工程での不良率が増加する虞があり、20μmを超えると、短絡や自己放電性能が低下する虞がある。
また、該セパレータは、親水化処理を施すことが好ましい。例えば、ポリプロピレンなどのポリオレフィン系樹脂繊維の表面にスルフォン化処理、コロナ処理、フッ素ガス処理、プラズマ処理を施したり、これらの処理を既に施されたものを混合したものを用いても良い。特に、スルフォン化処理を施されたセパレータは、シャトル現象を引き起こすNO3 -、NO2 -、NH3 -等の不純物や負極からの溶出元素を吸着する能力が高いため、自己放電抑制効果が高く、好ましい。
As a separator of a nickel metal hydride storage battery, it is preferable that a porous film or a nonwoven fabric exhibiting excellent rate characteristics be used alone or in combination of two or more. Examples of the material constituting the separator include polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, and nylon.
The basis weight of the separator is preferably 40 g / m 2 to 100 g / m 2 . If it is less than 40 g / m 2 , the short circuit and the self-discharge performance may be deteriorated, and if it exceeds 100 g / m 2 , the proportion of the separator per unit volume increases, so that the battery capacity tends to decrease. The air permeability of the separator is preferably 1 cm / sec to 50 cm / sec. If it is less than 1 cm / sec, the internal pressure of the battery may increase, and if it exceeds 50 cm / sec, the short circuit and the self-discharge performance may be deteriorated. The average fiber diameter of the separator is preferably 1 μm to 20 μm. When the thickness is less than 1 μm, the strength of the separator decreases, and the defect rate in the battery assembly process may increase. When the thickness exceeds 20 μm, the short circuit and the self-discharge performance may decrease.
The separator is preferably subjected to a hydrophilic treatment. For example, the surface of polyolefin resin fibers such as polypropylene may be subjected to sulfonation treatment, corona treatment, fluorine gas treatment, plasma treatment, or a mixture of those already subjected to these treatments. In particular, separators that have been sulfonated have a high ability to adsorb impurities such as NO 3 , NO 2 , and NH 3 that cause the shuttle phenomenon and elements eluted from the negative electrode. ,preferable.

本発明の一実施形態としての密閉型ニッケル水素蓄電池は、前記電解液を、前記正極、セパレータ及び負極を積層する前又は積層した後に注液し、外装材で封止することにより、好適に作製される。また、正極と負極とが前記セパレータを介して積層された発電要素を巻回してなる密閉型ニッケル水素蓄電池においては、前記電解液は、巻回の前又は後に発電要素に注液されるのが好ましい。注液法としては、常圧で注液することも可能であるが、真空含浸法、加圧含浸法、遠心含浸法も使用可能である。また、該密閉型ニッケル水素蓄電池の外装体の材料としては、ニッケルメッキした鉄やステンレススチール、ポリオレフィン系樹脂等が一例として挙げられる。   The sealed nickel-metal hydride storage battery as one embodiment of the present invention is preferably produced by injecting the electrolyte solution before or after laminating the positive electrode, the separator, and the negative electrode, and sealing with an exterior material. Is done. In a sealed nickel-metal hydride storage battery in which a power generation element in which a positive electrode and a negative electrode are stacked via the separator is wound, the electrolyte is injected into the power generation element before or after winding. preferable. As an injection method, it is possible to inject at normal pressure, but a vacuum impregnation method, a pressure impregnation method, and a centrifugal impregnation method can also be used. Examples of the material of the outer package of the sealed nickel-metal hydride storage battery include nickel-plated iron, stainless steel, polyolefin resin, and the like.

該密閉型ニッケル水素蓄電池の構成については特に限定されるものではなく、正極、負極および単層又は複層のセパレータを備えた電池、例えば、コイン電池、ボタン電池、角型電池、扁平型電池、あるいは、ロール状の正極、負極及びセパレータを有する円筒型電池等を挙げることができる。   The configuration of the sealed nickel-metal hydride storage battery is not particularly limited, and batteries including a positive electrode, a negative electrode, and a single-layer or multi-layer separator, such as a coin battery, a button battery, a square battery, a flat battery, Alternatively, a cylindrical battery having a roll-shaped positive electrode, a negative electrode, and a separator can be given.

以下、実施例および比較例を用いて本発明を更に具体的に説明するが、本発明は、以下の実施例に限定されるものではない。   Hereinafter, the present invention will be described more specifically with reference to Examples and Comparative Examples, but the present invention is not limited to the following Examples.

(正極の作製)
硫酸ニッケルと硫酸亜鉛および硫酸コバルトを所定比で溶解した水溶液に硫酸アンモニウムと苛性ソーダ水溶液を添加してアンミン錯体を生成させた。反応系を激しく攪拌しながら更に苛性ソーダを滴下し、反応系のpHを10〜13に制御して芯層母材となる球状高密度水酸化ニッケル粒子を水酸化ニッケル:水酸化亜鉛:水酸化コバルト=93:5:2の質量比となるように合成した。
該高密度水酸化ニッケル粒子を苛性ソーダでpH10〜13に制御したアルカリ水溶液に投入し、溶液を攪拌しながら所定濃度の硫酸コバルト、アンモニアを含む水溶液を滴下した。この間、苛性ソーダ水溶液を適宜滴下して反応浴のpHを10〜13の範囲に維持した。約1時間pHを10〜13の範囲に保持し、水酸化ニッケル粒子表面にCoを含む混合水酸化物から成る表面層を形成させた。該混合水酸化物の表面層の比率は水酸化物の芯層母材粒子(以下、単に芯層という)に対して、4質量%であった。
さらに、前記混合水酸化物から成る表面層を有する水酸化ニッケル粒子を、30質量%(10mol/リットル)の水酸化ナトリウム水溶液と混合してから空気中で110℃に加熱処理したのちに、水洗、ろ過および乾燥の処理を行った。得られた活物質粒子に、カルボキシメチルセルロース(CMC)水溶液を0.2質量%とポリテトラフルオロエチレン(PTFE)を0.3質量%、Yb23を2質量%添加して前記活物質粒子:CMC溶質:PTFE:Yb23=97.5:0.2:0.3:2.0質量%(固形分比)のペーストとし、該ペーストを350g/mのニッケル多孔体に充填した。その後、80℃で乾燥した後、所定の厚みにプレスし、2000mAhのニッケル正極板とした。
(Preparation of positive electrode)
An ammonium complex and an aqueous sodium hydroxide solution were added to an aqueous solution in which nickel sulfate, zinc sulfate and cobalt sulfate were dissolved at a predetermined ratio to form an ammine complex. While vigorously stirring the reaction system, caustic soda is further added dropwise, the pH of the reaction system is controlled to 10 to 13, and spherical high-density nickel hydroxide particles serving as a core layer base material are converted into nickel hydroxide: zinc hydroxide: cobalt hydroxide. = 93: 5: 2 The weight ratio was synthesized.
The high-density nickel hydroxide particles were put into an alkaline aqueous solution adjusted to pH 10 to 13 with caustic soda, and an aqueous solution containing cobalt sulfate and ammonia at predetermined concentrations was added dropwise while stirring the solution. During this time, an aqueous caustic soda solution was appropriately added dropwise to maintain the pH of the reaction bath in the range of 10-13. The pH was maintained in the range of 10 to 13 for about 1 hour, and a surface layer made of a mixed hydroxide containing Co was formed on the surface of the nickel hydroxide particles. The ratio of the surface layer of the mixed hydroxide was 4% by mass with respect to hydroxide core layer base material particles (hereinafter simply referred to as core layer).
Further, the nickel hydroxide particles having a surface layer made of the mixed hydroxide are mixed with a 30% by mass (10 mol / liter) aqueous sodium hydroxide solution, heated in air at 110 ° C., and then washed with water. Filtration and drying were performed. To the obtained active material particles, 0.2% by mass of a carboxymethyl cellulose (CMC) aqueous solution, 0.3% by mass of polytetrafluoroethylene (PTFE), and 2% by mass of Yb 2 O 3 are added to obtain the active material particles. : CMC solute: PTFE: Yb 2 O 3 = 97.5: 0.2: 0.3: 2.0% by mass (solid content ratio) paste was filled in a nickel porous body of 350 g / m. . Then, after drying at 80 degreeC, it pressed to predetermined thickness and it was set as the 2000 mAh nickel positive electrode plate.

(負極の作製)
表1に示した各化学組成の原料インゴット(合金原料)を所定量秤量してルツボに入れ、減圧アルゴンガス雰囲気下で高周波溶融炉を用いて1200℃〜1600℃に加熱し、材料を溶融した。溶融後、メルトスピニング法を適用して1000K/秒以上の冷却速度で急冷し、合金を固化させた。
次に、得られた合金インゴッドを0.2MPa(ゲージ圧、以下同じ)に加圧されたアルゴンガス雰囲気下、電気炉にて930℃で5時間加熱した。
得られた各水素吸蔵合金を平均粒径D50=50μmに粉砕し、その粉末について、X線回折装置(BrukerAXS社製、品番M06XCE)を用い、40kV、100mA(Cu管球)の条件下でX線回折試験を行った。さらに、リートベルト法(解析ソフト:RIETAN2000)による解析を行い、結晶相の生成割合を算出した。結果を表1に示す。
次いで、前記合金粉末、スチレンブタジエン共重合体(SBR)水溶液、及びメチルセルローズ(MC)水溶液を、99.0:0.8:0.2の固形分質量比で混合してペースト状にし、ブレードコーターを用いて、鉄にニッケルメッキを施したパンチング鋼板に塗布し、80℃で乾燥した後、所定の厚みにプレスして負極とした。該負極に含まれる活物質量(合金量)は、8.5gであった。
(Preparation of negative electrode)
A predetermined amount of a raw material ingot (alloy raw material) shown in Table 1 was weighed and placed in a crucible, and heated to 1200 ° C. to 1600 ° C. using a high-frequency melting furnace in a reduced pressure argon gas atmosphere to melt the material. . After melting, a melt spinning method was applied and quenched at a cooling rate of 1000 K / second or more to solidify the alloy.
Next, the obtained alloy ingot was heated in an electric furnace at 930 ° C. for 5 hours in an argon gas atmosphere pressurized to 0.2 MPa (gauge pressure, the same applies hereinafter).
Each obtained hydrogen storage alloy was pulverized to an average particle size D50 = 50 μm, and the powder was subjected to X under the conditions of 40 kV, 100 mA (Cu tube) using an X-ray diffractometer (manufactured by BrukerAXS, product number M06XCE). A line diffraction test was performed. Furthermore, analysis by the Rietveld method (analysis software: Rietan 2000) was performed, and the generation ratio of the crystal phase was calculated. The results are shown in Table 1.
Next, the alloy powder, a styrene-butadiene copolymer (SBR) aqueous solution, and a methyl cellulose (MC) aqueous solution were mixed at a solid content mass ratio of 99.0: 0.8: 0.2 to form a paste, and a blade Using a coater, it was applied to a punched steel plate in which iron was nickel-plated, dried at 80 ° C., and then pressed to a predetermined thickness to obtain a negative electrode. The amount of active material (alloy amount) contained in the negative electrode was 8.5 g.

(評価電池の作製)
前記負極と、スルフォン化処理を施した厚み100μmのポリプロピレンの不織布状セパレータと、前記正極とを組み合わせてロール状に巻回し、表1に示す組成のアルカリ電解液を1.97cc注液し、開弁圧3.0MPaの弁を具備するAA形の密閉型ニッケル水素蓄電池(容量2000mAh)を作製した。
(電池の化成処理)
(Production of evaluation battery)
The negative electrode, a 100 μm-thick polypropylene non-woven separator subjected to a sulfonation treatment, and the positive electrode are combined and wound into a roll, and 1.97 cc of an alkaline electrolyte having the composition shown in Table 1 is injected and opened. An AA-type sealed nickel-metal hydride storage battery (capacity 2000 mAh) having a valve with a valve pressure of 3.0 MPa was produced.
(Battery conversion treatment)

この電池を0.1ItA(200mA)にて12時間充電した後、0.2ItAで1Vまで放電する操作を20℃で2回繰り返したのち、40℃で48時間保存し、化成(活性化)した。   This battery was charged with 0.1 ItA (200 mA) for 12 hours, and then the operation of discharging to 0.2 V with 1 ItA was repeated twice at 20 ° C., then stored at 40 ° C. for 48 hours, and formed (activated). .

(サイクル寿命特性の測定)
0.5It(A)および−dV=5mVの条件による充電と、30分間の休止および1It(A)で終止電圧が1Vとなるまでの放電(20℃)とを繰り返し、放電容量が初期容量の50%となったときのサイクル数をサイクル寿命とした。結果を表2に示す。
(Measurement of cycle life characteristics)
The charging under the conditions of 0.5 It (A) and -dV = 5 mV, the pause for 30 minutes and the discharge until the end voltage becomes 1 V at 1 It (A) (20 ° C.) are repeated, and the discharge capacity is the initial capacity. The cycle number when 50% was reached was defined as the cycle life. The results are shown in Table 2.

(自己放電特性の測定)
20℃の恒温槽中で、0.1ItAで160%の充電条件、及び0.2ItAで終止電圧が1Vとなる放電条件にて、充放電を3サイクル繰り返した。更に、0.1ItAで160%の充電の後、45℃の恒温槽中で2週間保存した。その後、20℃の恒温槽中で3時間保存した後、0.2ItAで終止電圧が1Vとなる条件で放電し、残存容量を測定した。そして、下記式に基づいて容量維持率を算出した。
容量維持率(%)=残存容量/保存前の最終放電容量×100
結果を表2に示す。
(Measurement of self-discharge characteristics)
Charging / discharging was repeated 3 cycles in a constant temperature bath of 20 ° C. under a charging condition of 160% at 0.1 ItA and a discharging condition of 1 V at 0.2 ItA. Furthermore, after 160% charge at 0.1 ItA, it was stored in a 45 ° C. constant temperature bath for 2 weeks. Then, after storing for 3 hours in a constant temperature bath at 20 ° C., the battery was discharged at 0.2 ItA under the condition that the final voltage was 1 V, and the remaining capacity was measured. And the capacity | capacitance maintenance factor was computed based on the following formula.
Capacity maintenance rate (%) = remaining capacity / final discharge capacity before storage × 100
The results are shown in Table 2.

(100サイクル後の比表面積測定)
水素吸蔵合金粉末の比表面積の測定は、流動法BET一点法比表面積測定装置(Quantachrome社製、Monosorb)を用いて行った。水素吸蔵合金粉末は、密閉型ニッケル水素蓄電池から取り出した負極を水洗、乾燥させた後にパンチング鋼板から取り外したものを用いた。結果を表2に示す。
(Specific surface area measurement after 100 cycles)
The specific surface area of the hydrogen storage alloy powder was measured using a flow method BET single-point specific surface area measuring device (manufactured by Quantachrome, Monosorb). As the hydrogen storage alloy powder, the negative electrode taken out from the sealed nickel-metal hydride storage battery was washed with water and dried, and then removed from the punched steel sheet. The results are shown in Table 2.

Figure 0005217826
Figure 0005217826

Figure 0005217826
Figure 0005217826

上記の結果より、先ず、希土類−Mg−Ni系合金であり且つc軸積層型の水素吸蔵合金である比較例1および比較例2に着目し、電解液中のNaイオンがサイクル寿命に及ぼす影響について評価した。その結果、図4に示すグラフからも明らかなように、電解液中にNaイオンが含まれない比較例1のサイクル寿命が310であるのに対し、Naイオンを含む比較例2のサイクル寿命は360となっており、50サイクルもの改善が図られていることがわかる。
他方、希土類−Mg−Ni系合金であり且つc軸積層型であるが、c軸積層型でない水素吸蔵合金の場合については、図5からも明らかなように、電解液中にNaイオンが含まれない比較例6のサイクル寿命が280であるのに対し、Naイオンを含む比較例5のサイクル寿命は300となっており、20サイクルの改善しか図られていないことがわかる。同様に、AB5系の水素吸蔵合金については、図6からも明らかなように、Naイオンが含まれない比較例10と含まれる比較例11とのサイクル寿命は同じとなっており、サイクルの改善はほとんどないことがわかる。
以上のことから、アルカリ電解液中にナトリウムイオンを含むことにより得られる酸化劣化が防止される効果の度合いは、c軸積層型の水素吸蔵合金を有する本発明においては、ほかの合金を用いた場合のそれと比べて著しく優れたものであることが明らかである。このような著しい改善は、ナトリウムイオンが有する保護被膜の機能を増大させる作用が強められたためと考えられる。その理由としては、合金がc軸積層型という特殊な構造を有する場合にはこれまで認識されていない新たなメカニズムが働いたことが推定される。このメカニズムとしては、たとえば、ナトリウムイオンを含むことによって保護被膜と合金表面との相性が良くなったことが挙げられる。
From the above results, first, focusing on Comparative Example 1 and Comparative Example 2 which are rare earth-Mg-Ni-based alloys and c-axis stacked hydrogen storage alloys, the influence of Na ions in the electrolyte on the cycle life Was evaluated. As a result, as is apparent from the graph shown in FIG. 4, the cycle life of Comparative Example 1 containing no Na ions in the electrolyte is 310, whereas the cycle life of Comparative Example 2 containing Na ions is 360, indicating that 50 cycles have been improved.
On the other hand, in the case of a hydrogen storage alloy that is a rare earth-Mg—Ni alloy and is a c-axis laminated type but is not a c-axis laminated type, Na ions are contained in the electrolyte as is apparent from FIG. In contrast, the cycle life of Comparative Example 6 is 280, whereas the cycle life of Comparative Example 5 containing Na ions is 300, indicating that only 20 cycles of improvement have been achieved. Similarly, as is clear from FIG. 6, the cycle life of the comparative example 10 containing no Na ions and the containing comparative example 11 is the same for the AB 5 type hydrogen storage alloy. It turns out that there is almost no improvement.
From the above, the degree of the effect of preventing the oxidative deterioration obtained by including sodium ions in the alkaline electrolyte is determined by using other alloys in the present invention having the c-axis stacked hydrogen storage alloy. It is clear that it is significantly superior to that of the case. Such a significant improvement is thought to be due to the enhancement of the function of the protective film of sodium ions. The reason is presumed that a new mechanism that has not been recognized so far worked when the alloy has a special structure of the c-axis laminated type. As this mechanism, for example, the compatibility between the protective film and the alloy surface is improved by including sodium ions.

次に、希土類−Mg−Ni系合金であり且つc軸積層型の水素吸蔵合金である実施例5、比較例1〜3に着目し、電解液中のZnイオンとNaイオンとが、サイクル寿命特性に及ぼす影響について評価した。その結果、図4に示すグラフからも明らかなように、電解液中にZnイオンとNaイオンの何れも含まない比較例1のサイクル寿命が310であるのに対し、電解液中にZnイオンとNaイオンとを両方含む実施例5のサイクル寿命は435となっており、125サイクルもの改善が図られていることがわかる。
これに対し、電解液中にNaイオンを含む比較例2のサイクル寿命は360であり、電解液中にZnイオンを含む比較例3のサイクル寿命は370であり、比較例1と比べて、それぞれ、50サイクル、60サイクルの改善が図られている。
このように、ZnイオンとNaイオンとを両方加えた場合の効果(+125)は、これらを個別に加えた場合の効果(+60、+50)の和(+110)を大きく上回っており、希土類−Mg−Ni系のc軸積層型の水素吸蔵合金において、ZnイオンとNaイオンとの相乗効果が発揮されていることが認められる。
この相乗効果は、合金表面の保護被膜の作用が特異的に改善された結果であると考えられる。このような特異的な改善は、亜鉛イオンとナトリウムイオンとが組み合わされたことにより、両イオンが有する保護被膜の機能を増大させる作用が著しく強められたためと考えられる。つまり、ナトリウムイオンに加えて亜鉛イオンが存在することにより、上述の新たなメカニズムが極めて有効に作用し、特異的な改善がなされたものと考えられる。推定ではあるが、両イオンを含むことによって保護被膜と合金表面との相性が特異的に良くなった可能性が高い。
Next, paying attention to Example 5 and Comparative Examples 1 to 3, which are rare earth-Mg-Ni alloys and c-axis stacked hydrogen storage alloys, the cycle life of Zn ions and Na ions in the electrolyte solution The effect on properties was evaluated. As a result, as is apparent from the graph shown in FIG. 4, the cycle life of Comparative Example 1 in which neither the Zn ion nor the Na ion is included in the electrolytic solution is 310, whereas the Zn ion in the electrolytic solution is The cycle life of Example 5 containing both Na ions is 435, and it can be seen that an improvement of 125 cycles is achieved.
On the other hand, the cycle life of Comparative Example 2 containing Na ions in the electrolytic solution is 360, and the cycle life of Comparative Example 3 containing Zn ions in the electrolytic solution is 370, compared with Comparative Example 1, , 50 cycles and 60 cycles have been improved.
Thus, the effect (+125) in the case of adding both Zn ions and Na ions greatly exceeds the sum (+110) of the effects (+60, +50) in the case of adding these individually, and the rare earth-Mg It is recognized that a synergistic effect of Zn ions and Na ions is exerted in the Ni-based c-axis stacked hydrogen storage alloy.
This synergistic effect is considered to be the result of a specific improvement in the action of the protective coating on the alloy surface. Such a specific improvement is thought to be because the action of increasing the function of the protective coating of both ions is remarkably enhanced by the combination of zinc ions and sodium ions. In other words, it is considered that the presence of zinc ions in addition to sodium ions makes the above-described new mechanism extremely effective and provides a specific improvement. Although it is presumed, it is highly possible that the compatibility between the protective coating and the alloy surface is specifically improved by including both ions.

次に、希土類−Mg−Ni系であってc軸積層型でない水素吸蔵合金である比較例5、6、7、8に着目し、同様の評価を行った。その結果、図5に示すグラフからも明らかなように、電解液中にZnイオンとNaイオンの何れも含まない比較例6のサイクル寿命が280であるのに対し、電解液中にZnイオンとNaイオンとを両方含む比較例7のサイクル寿命は365となっており、85サイクルの改善が図られていることがわかる。
しかし、電解液中にNaイオンを含む比較例5のサイクル寿命は300であり、電解液中にZnイオンを含む比較例8のサイクル寿命は340であり、比較例6と比べて、それぞれ、20サイクル、60サイクルの改善が図られている。
そうすると、ZnイオンとNaイオンとを両方加えた場合の効果(+85)は、これらを個別に加えた場合の効果(+60、+20)の和(+80)と同程度であり、c軸積層型でない希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金においては、ZnイオンとNaイオンとの相乗効果が発揮されていないことが認められる。
Next, focusing on Comparative Examples 5, 6, 7, and 8, which are rare earth-Mg—Ni-based and non-c-axis stacked hydrogen storage alloys, the same evaluation was performed. As a result, as apparent from the graph shown in FIG. 5, the cycle life of Comparative Example 6 in which neither the Zn ion nor the Na ion is included in the electrolytic solution is 280, whereas the Zn ion in the electrolytic solution is The cycle life of Comparative Example 7 containing both Na ions is 365, and it can be seen that 85 cycles have been improved.
However, the cycle life of Comparative Example 5 containing Na ions in the electrolytic solution is 300, and the cycle life of Comparative Example 8 containing Zn ions in the electrolytic solution is 340. Cycle, 60 cycles are improved.
Then, the effect (+85) when both Zn ions and Na ions are added is similar to the sum (+80) of the effects (+60, +20) when these ions are added individually, and is not a c-axis stacked type. In the rare earth-Mg-Ni-based hydrogen storage alloy, it is recognized that the synergistic effect of Zn ions and Na ions is not exhibited.

さらに、AB5系の水素吸蔵合金である比較例9〜12に着目し、同様の評価を行った。その結果、図6に示すグラフからも明らかなように、電解液中にZnイオンとNaイオンの何れも含まない比較例10のサイクル寿命が300で、電解液中にZnイオンとNaイオンとを両方含む比較例9のサイクル寿命が335であり、35サイクルの改善が図られていることがわかる。
しかし、電解液中にNaイオンを含む比較例11のサイクル寿命が300(±0サイクル)、電解液中にZnイオンを含む比較例12のサイクル寿命が330(+30サイクル)でるため、ZnイオンとNaイオンとを両方加えた場合の効果(+35)は、これらを個別に加えた場合の効果の和(+30)と同程度であり、AB5系の水素吸蔵合金においては、ZnイオンとNaイオンとの相乗効果が発揮されていないことが認められる。
Furthermore, focusing on Comparative Examples 9 to 12, which are AB 5 type hydrogen storage alloys, the same evaluation was performed. As a result, as is apparent from the graph shown in FIG. 6, the cycle life of Comparative Example 10 in which neither the Zn ion nor the Na ion is included in the electrolytic solution is 300, and the Zn ion and the Na ion are added to the electrolytic solution. It can be seen that the cycle life of Comparative Example 9 including both is 335, and an improvement of 35 cycles is achieved.
However, the cycle life of Comparative Example 11 containing Na ions in the electrolytic solution is 300 (± 0 cycle), and the cycle life of Comparative Example 12 containing Zn ions in the electrolytic solution is 330 (+30 cycles). The effect of adding both Na ions (+35) is similar to the sum of the effects of adding these individually (+30). In the AB 5 type hydrogen storage alloy, Zn ions and Na ions are added. It is recognized that the synergistic effect is not exhibited.

続いて、電解液中のNa濃度がサイクル寿命特性に及ぼす影響について評価した。図7に示すグラフからも明らかなように、希土類−Mg−Ni系あり且つc軸積層型の水素吸蔵合金を使用するとともに、電解液中にZnが含まれる場合には、電解液中におけるNa濃度が増すにつれて、サイクル寿命特性が顕著に改善されていることが認められる。
より具体的には、Na濃度が3.0mol/リットル以上の範囲でサイクル寿命特性の改善効果が顕著となり、特に、4.0mol/リットル以上においては、より一層優れたサイクル寿命特性改善効果が発揮されていることが認められる。
Subsequently, the influence of the Na concentration in the electrolytic solution on the cycle life characteristics was evaluated. As is clear from the graph shown in FIG. 7, when a rare earth-Mg—Ni-based and c-axis stacked hydrogen storage alloy is used and Zn is contained in the electrolytic solution, Na in the electrolytic solution is used. It can be seen that the cycle life characteristics are significantly improved as the concentration increases.
More specifically, the effect of improving the cycle life characteristics becomes remarkable when the Na concentration is in the range of 3.0 mol / liter or more, and in particular, the effect of improving the cycle life characteristics is more excellent at 4.0 mol / liter or more. It is recognized that

水素吸蔵合金の一実施形態を示した模式図。The schematic diagram which showed one Embodiment of the hydrogen storage alloy. 水素吸蔵合金の一例を示したTEM画像。The TEM image which showed an example of the hydrogen storage alloy. 図2の一部を拡大して示した図。The figure which expanded and showed a part of FIG. 希土類−Mg−Ni系合金(c軸積層型)において、電解液中のZnイオンとNaイオンとが、サイクル寿命特性に及ぼす影響を示したグラフ。The graph which showed the influence which Zn ion and Na ion in electrolyte solution have on a cycle life characteristic in rare earth-Mg-Ni type alloy (c axis lamination type). 希土類−Mg−Ni系合金(単層)において、電解液中のZnイオンとNaイオンとが、サイクル寿命特性に及ぼす影響を示したグラフ。The graph which showed the influence which Zn ion and Na ion in electrolyte solution have on cycle life characteristics in a rare earth-Mg-Ni-based alloy (single layer). AB5系合金において、電解液中のZnイオンとNaイオンとが、サイクル寿命特性に及ぼす影響を示したグラフ。In AB 5 type alloy, graph and Zn ions and Na ions in the electrolyte, showed the effect on the cycle life characteristics. 希土類−Mg−Ni系合金(c軸積層型)において、電解液中のNaイオン濃度が、サイクル寿命特性に及ぼす影響を示したグラフ。The graph which showed the influence which Na ion concentration in electrolyte solution has on cycle life characteristics in rare earth-Mg-Ni type alloy (c axis lamination type).

Claims (2)

互いに異なる結晶構造を有する2以上の結晶相が該結晶構造のc軸方向に積層されてなる希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金を含んでなる負極と、亜鉛イオンを0.1mol/リットル以上1.0mol/リットル以下及びナトリウムイオンを3.0mol/リットル以上6.0mol/リットル以下含むアルカリ電解液とを備えたことを特徴とするニッケル水素蓄電池。 A negative electrode comprising a rare earth-Mg-Ni-based hydrogen storage alloy in which two or more crystal phases having different crystal structures are laminated in the c-axis direction of the crystal structure; and zinc ions at 0.1 mol / liter or more A nickel-metal hydride storage battery comprising : 1.0 mol / liter or less and an alkaline electrolyte containing sodium ions of 3.0 mol / liter or more and 6.0 mol / liter or less . 前記アルカリ電解液のカリウムイオン濃度およびリチウムイオン濃度が、それぞれ2.0mol/リットル未満であることを特徴とする請求項に記載のニッケル水素蓄電池。
The nickel-metal hydride storage battery according to claim 1 , wherein the alkaline electrolyte has a potassium ion concentration and a lithium ion concentration of less than 2.0 mol / liter, respectively.
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7002456B2 (en) 2016-03-07 2022-01-20 グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド Semiconductor onsemi structure including low temperature fluid oxide layer and its manufacturing method

Families Citing this family (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
FR2968015B1 (en) 2010-11-29 2013-01-04 Saft Groupe Sa ACTIVE MATERIAL FOR NEGATIVE ELECTRODE ALKALINE BATTERY TYPE NICKEL METAL HYDRIDE.
JP2013211122A (en) * 2012-03-30 2013-10-10 Panasonic Corp Alkaline storage battery
CN105428607B (en) * 2014-09-05 2023-05-02 松下能源(无锡)有限公司 Nickel-hydrogen secondary battery and method for manufacturing same
CN108134081B (en) * 2016-12-01 2020-08-14 中国科学院大连化学物理研究所 Rare earth metal doped positive electrode material for sodium ion battery and preparation and application thereof
WO2018116574A1 (en) * 2016-12-19 2018-06-28 パナソニックIpマネジメント株式会社 Alkaline storage battery
JP2017191782A (en) * 2017-06-09 2017-10-19 株式会社Gsユアサ Nickel hydrogen storage battery

Family Cites Families (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2604282B2 (en) * 1990-03-23 1997-04-30 三洋電機株式会社 Alkaline storage battery
JP2987873B2 (en) * 1990-03-30 1999-12-06 松下電器産業株式会社 Alkaline storage battery
JP2995893B2 (en) * 1991-03-13 1999-12-27 日本電池株式会社 Nickel / metal hydride storage battery
JP3550838B2 (en) * 1995-11-24 2004-08-04 新神戸電機株式会社 Alkaline storage battery
JP4183292B2 (en) * 1996-01-22 2008-11-19 株式会社東芝 Secondary battery
JPH10172558A (en) * 1996-12-09 1998-06-26 Hitachi Maxell Ltd Hydride secondary battery
JP4747233B2 (en) * 1998-04-07 2011-08-17 株式会社Gsユアサ Alkaline storage battery
JP4503132B2 (en) * 2000-04-06 2010-07-14 日立マクセル株式会社 Alkaline storage battery
JP3835993B2 (en) * 2000-12-27 2006-10-18 松下電器産業株式会社 Electrode alloy powder and method for producing the same
JP5257823B2 (en) * 2004-08-26 2013-08-07 株式会社Gsユアサ Method for producing hydrogen storage electrode and method for producing nickel metal hydride battery
JP5581588B2 (en) * 2006-08-09 2014-09-03 株式会社Gsユアサ Hydrogen storage alloy, hydrogen storage alloy electrode, secondary battery, and method for producing hydrogen storage alloy

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP7002456B2 (en) 2016-03-07 2022-01-20 グローバルウェーハズ カンパニー リミテッド Semiconductor onsemi structure including low temperature fluid oxide layer and its manufacturing method

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