JP6394955B2 - Hydrogen storage alloy, electrode and nickel metal hydride storage battery - Google Patents

Hydrogen storage alloy, electrode and nickel metal hydride storage battery Download PDF

Info

Publication number
JP6394955B2
JP6394955B2 JP2014200690A JP2014200690A JP6394955B2 JP 6394955 B2 JP6394955 B2 JP 6394955B2 JP 2014200690 A JP2014200690 A JP 2014200690A JP 2014200690 A JP2014200690 A JP 2014200690A JP 6394955 B2 JP6394955 B2 JP 6394955B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
hydrogen storage
nickel
storage alloy
alloy
metal hydride
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Active
Application number
JP2014200690A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JP2016069692A (en
Inventor
奥田 大輔
大輔 奥田
学 金本
金本  学
児玉 充浩
充浩 児玉
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
GS Yuasa International Ltd
Original Assignee
GS Yuasa International Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by GS Yuasa International Ltd filed Critical GS Yuasa International Ltd
Priority to JP2014200690A priority Critical patent/JP6394955B2/en
Priority to US14/866,070 priority patent/US10323301B2/en
Publication of JP2016069692A publication Critical patent/JP2016069692A/en
Application granted granted Critical
Publication of JP6394955B2 publication Critical patent/JP6394955B2/en
Active legal-status Critical Current
Anticipated expiration legal-status Critical

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description


本発明は、新規な水素吸蔵合金、その水素吸蔵合金を含有する電極及びその電極を備えたニッケル水素蓄電池に関する。

The present invention relates to a novel hydrogen storage alloy, an electrode containing the hydrogen storage alloy, and a nickel metal hydride storage battery including the electrode.


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、高出力用途に適し、安全性にも優れていることから、電気自動車、ハイブリッド自動車等の電源として、広く利用されている。

Nickel metal hydride storage batteries have high energy density, so they can be used as power sources for small electronic devices such as digital cameras and laptop computers. Widely used as a power source for hybrid vehicles and the like.


この種のニッケル水素蓄電池は、通常、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ている。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、放電容量やエネルギー密度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、該水素吸蔵合金として、従来、種々のものが検討されてきた。

This type of nickel metal hydride storage battery is usually configured to include a nickel electrode including 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. Yes. Among these battery constituent materials, in particular, the hydrogen storage alloy as the main material of the negative electrode has a great influence on the performance of the nickel-metal hydride storage battery such as discharge capacity and energy density. Have been considered.


特に、ニッケル水素蓄電池の高容量化を目的に、負極に希土類−Mg−Ni系の水素吸蔵合金を用いる検討がなされてきた(特許文献1参照)。

しかしながら、希土類−Mg−Ni系合金は、電池の負極として用いた場合に耐久性が著しく低いという問題を有していた。これは、充放電にともなう水素の吸放出により、合金に内包される複数の結晶相の間で、歪みが生じることが原因となっていた。また、充放電の繰り返しにより、水素吸蔵合金の微粉化が加速されて耐久性が低下することという問題もあった。さらに、水素吸蔵合金は、高温雰囲気下で電池を保存したり、充放電を繰り返したりすると、腐食しやすいという問題を有する。

In particular, studies have been made on the use of rare earth-Mg-Ni-based hydrogen storage alloys for the negative electrode for the purpose of increasing the capacity of nickel-metal hydride storage batteries (see Patent Document 1).

However, the rare earth-Mg-Ni alloy has a problem that the durability is extremely low when used as a negative electrode of a battery. This was caused by the occurrence of strain between a plurality of crystal phases included in the alloy due to the absorption and release of hydrogen accompanying charging and discharging. Further, there is a problem that the pulverization of the hydrogen storage alloy is accelerated by repeated charge and discharge, and the durability is lowered. Furthermore, the hydrogen storage alloy has a problem that it is easily corroded when the battery is stored in a high temperature atmosphere or when charging and discharging are repeated.


これらの問題を解決するために,これまで置換元素や結晶相の割合を最適化する検討が繰り返されてきた(例えば、特許文献2〜8参照)ものの,いまだに満足できる、耐食性、耐久性を有する合金を得るには至っていない。

In order to solve these problems, investigations for optimizing the ratio of substitutional elements and crystal phases have been repeated so far (for example, see Patent Documents 2 to 8), but they still have satisfactory corrosion resistance and durability. An alloy has not been obtained.


特開平11−323469号公報JP-A-11-323469 特開2007−291474号公報JP 2007-291474 A 特開2008−71684号公報JP 2008-71684 A 特開2009−176712号公報JP 2009-176712 A 特開2011−21262号公報JP 2011-21262 A 特開2011−82129号公報JP2011-82129A 特開2012−67357号公報JP 2012-67357 A 特開2014−114476号公報JP 2014-114476 A


本発明は、上記のような問題を解決しようとするものであり、耐食性、耐久性に優れた水素吸蔵合金、その水素吸蔵合金を用いたサイクル寿命の優れたニッケル水素蓄電池を提供することを課題とする。

The present invention is intended to solve the above problems, and it is an object to provide a hydrogen storage alloy excellent in corrosion resistance and durability, and a nickel hydride storage battery excellent in cycle life using the hydrogen storage alloy. And

本発明は、上記課題を解決するために、以下の手段を採用する。
(1) 一般式(RE1−aーbSmMg)(Ni1−c−dAl
で表される水素吸蔵合金(但し、0.1≦a≦0.25、0.1<b<0.2、0.02<cx<0.2、0≦dx≦0.1、3.6≦x≦3.7、REは、Sm以外の希土類元素及びYよりなる群から選択される1種以上の元素であり、前記RE中のLaの含有量が、RE、Sm及びMgの合計量に対して、モル量で0.6以上であり、Mは、Mは、Mn及び/又はCoである。)。
)前記REが、Nd及び/又はPrを含有することを特徴とする前記(1)の水素吸蔵合金。
)合金の結晶相として,PrCo19相及びCeCo19相を80質量%以上含有することを特徴とする前記(1)又は(2)の水素吸蔵合金。
)前記(1)〜()のいずれか1項の水素吸蔵合金を含有することを特徴とする電極。
)前記()の電極を負極として備えていることを特徴とするニッケル水素蓄電池。
The present invention employs the following means in order to solve the above problems.
(1) In formula (RE 1-a over b Sm a Mg b) (Ni 1-c-d Al c M d) x
(However, 0.1 ≦ a ≦ 0.25, 0.1 <b <0.2, 0.02 <cx <0.2, 0 ≦ dx ≦ 0.1, 3. 6 ≦ x ≦ 3.7, RE is one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements other than Sm and Y, and the content of La in the RE is the sum of RE, Sm, and Mg The molar amount is 0.6 or more with respect to the amount, and M is M is Mn and / or Co).
( 2 ) The hydrogen storage alloy according to (1 ), wherein the RE contains Nd and / or Pr.
( 3 ) The hydrogen storage alloy according to (1) or (2) , wherein the Pr 5 Co 19 phase and the Ce 5 Co 19 phase are contained in an amount of 80% by mass or more as a crystal phase of the alloy.
( 4 ) An electrode comprising the hydrogen storage alloy according to any one of (1) to ( 3 ).
( 5 ) A nickel-metal hydride storage battery comprising the electrode of ( 4 ) as a negative electrode.


本発明に係る水素吸蔵合金は、ニッケル水素蓄電池の負極として用いた際に、高い耐食性(耐久性)を備えるので、サイクル寿命の優れたニッケル水素蓄電池を得ることができる。

Since the hydrogen storage alloy according to the present invention has high corrosion resistance (durability) when used as a negative electrode of a nickel hydride storage battery, a nickel hydride storage battery having an excellent cycle life can be obtained.


以下、本発明の実施形態について詳述する。

Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.


本発明に係る水素吸蔵合金は、一般式(RE1−aーbSmMg)(Ni1−c−d

で表されるものである。但し、0.1≦a≦0.25、0.1<b<0.2、0.02<cx<0.2、0≦dx≦0.1、3.6≦x≦3.7、REは、Sm以外の希土類元素及びYよりなる群から選択される1種以上の元素でありLaを必須とし、Mは、Mは、Mn及び/又はCoである。

The hydrogen storage alloy according to the present invention have the general formula (RE 1-a over b Sm a Mg b) (Ni 1-c-d M c) x

It is represented by However, 0.1 ≦ a ≦ 0.25, 0.1 <b <0.2, 0.02 <cx <0.2, 0 ≦ dx ≦ 0.1, 3.6 ≦ x ≦ 3.7, RE is at least one element selected from the group consisting of rare earth elements other than Sm and Y, and La is essential, and M is M is Mn and / or Co.


本発明に係る水素吸蔵合金は、上記の一般式に示されるとおり、いわゆるB/A(Xの数値範囲)が、3.6以上、3.7以下である。B/Aがこの範囲にある水素吸蔵合金を使用することにより、PrCo19相及びCeCo19相の含有量が80質量%以上となり、耐食性が改善される。B/Aが3.6より小さくても、3.7より大きくても、耐食性は悪くなる。

As shown in the above general formula, the hydrogen storage alloy according to the present invention has a so-called B / A (a numerical range of X) of 3.6 or more and 3.7 or less. By using a hydrogen storage alloy having B / A within this range, the contents of Pr 5 Co 19 phase and Ce 5 Co 19 phase become 80 mass% or more, and the corrosion resistance is improved. Even if B / A is smaller than 3.6 or larger than 3.7, the corrosion resistance is deteriorated.


上記のような一定のB/A比を有する合金に対して、Sm(サマリウム)を所定量置換することで、高い耐食性(耐久性)を有する水素吸蔵合金を得ることができるということがわかった。耐食性を向上させるために、Smの置換量は、Sm、RE(Sm以外の希土類元素及びYよりなる群から選択される1種以上の元素)並びにMgの合計量に対して、モル量で、0.1以上、0.25以下とする。Smの置換量が0.1より少なくても、0.25より多くても、耐食性が悪くなる。

It was found that a hydrogen storage alloy having high corrosion resistance (durability) can be obtained by substituting a predetermined amount of Sm (samarium) for an alloy having a constant B / A ratio as described above. . In order to improve the corrosion resistance, the substitution amount of Sm is a molar amount relative to the total amount of Sm, RE (one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements other than Sm and Y) and Mg, 0.1 or more and 0.25 or less. Even if the substitution amount of Sm is less than 0.1 or more than 0.25, the corrosion resistance is deteriorated.


Smの置換量を、上記のように0.1以上、0.25以下とした場合に、耐食性が向上するメカニズムは、Smを所定量置換することで、A19相(PrCo19相及びCeCo19相)が安定的に生成し、結晶構造が特異的に安定化することにより、合金全体の歪みを防ぐことができるためと推定される。

When the substitution amount of Sm is 0.1 or more and 0.25 or less as described above, the mechanism for improving the corrosion resistance is to replace the Sm with a predetermined amount so that the A 5 B 19 phase (Pr 5 Co 19 It is presumed that the entire alloy can be prevented from being deformed by the stable formation of the phase and the Ce 5 Co 19 phase and the specific stabilization of the crystal structure.


本発明に係る水素吸蔵合金において、REは、Sm以外の希土類元素及びYよりなる群から選択される1種以上の元素であり、Laを必須とし、主成分とする。Laの含有量は、Sm、RE(Sm以外の希土類元素及びYよりなる群から選択される1種以上の元素)並びにMgの合計量に対して、モル量で、0.6以上とすることが好まく、0.7以上とすることがより好ましい。La以外のREとしては、Nd、Pr、Ce、Dy、Gd等が挙げられるが、中でもNd及び/又はPrを含有させると耐食性が向上するので好ましい。

In the hydrogen storage alloy according to the present invention, RE is one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements other than Sm and Y, and La is an essential and main component. The La content should be 0.6 or more in terms of molar amount relative to the total amount of Sm, RE (one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements other than Sm and Y) and Mg. Is preferable, and more preferably 0.7 or more. Examples of RE other than La include Nd, Pr, Ce, Dy, Gd and the like. Among these, inclusion of Nd and / or Pr is preferable because corrosion resistance is improved.


本発明に係る水素吸蔵合金において、耐食性を向上させるために、Mgの含有量は、Sm、RE(Sm以外の希土類元素及びYよりなる群から選択される1種以上の元素)並びにMgの合計量に対して、モル量で、0.1より多く、0.2より少なくする。0.17より少ないことが好ましい。0.1以下でも、0.2以上でも、耐食性が悪くなる。

In the hydrogen storage alloy according to the present invention, in order to improve the corrosion resistance, the content of Mg is the sum of Sm, RE (one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements other than Sm and Y), and Mg. More than 0.1 and less than 0.2 in molar amounts relative to the amount. Preferably less than 0.17. Even if it is 0.1 or less or 0.2 or more, the corrosion resistance deteriorates.


本発明に係る水素吸蔵合金において、Bを構成する主成分はNiであるが、Niと共に、Alを、X倍したモル量で、0.02より多く、0.2より少なく含有することにより、耐食性の向上した水素吸蔵合金が得られる。0.05より多いことが好ましい。0.02以下でも、0.2以上でも、耐食性が悪くなる。また、耐食性を向上させるために、Alと共に、Mn及び/又はCoを、X倍したモル量で0.1以下含有することができる。

In the hydrogen storage alloy according to the present invention, the main component constituting B is Ni, but together with Ni, Al is contained in a molar amount multiplied by X by more than 0.02 and less than 0.2. A hydrogen storage alloy with improved corrosion resistance is obtained. Preferably it is more than 0.05. Even if it is 0.02 or less and 0.2 or more, the corrosion resistance deteriorates. Further, in order to improve the corrosion resistance, 0.1 or less of Mn and / or Co can be contained in a molar amount multiplied by X together with Al.


本発明に係る水素吸蔵合金において、結晶相が、PrCo19相及びCeCo19相を合計で80質量%以上含有することにより耐食性が向上する。両者の合計量を90%以上とすることがより好ましい。また、CeCo19相の含有量を80質量%以上とすることが好ましい。PrCo19相及びCeCo19相以外に、CeNi相、GdCo相、CaCu相等を含有してもよい。

In the hydrogen storage alloy according to the present invention, the crystal phase contains Pr 5 Co 19 phase and Ce 5 Co 19 phase in total of 80% by mass or more, thereby improving the corrosion resistance. The total amount of both is more preferably 90% or more. Further, the content of the Ce 5 Co 19 phase is preferably 80% by mass or more. In addition to the Pr 5 Co 19 phase and the Ce 5 Co 19 phase, a Ce 2 Ni 7 phase, a Gd 2 Co 7 phase, a CaCu 5 phase, or the like may be contained.


本実施形態の水素吸蔵合金の製造方法においては、例えば、上述のような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凝固する冷却工程と、冷却された合金を焼鈍する焼鈍工程と、該合金を粉砕する粉砕工程とを行う。

In the method for producing the hydrogen storage alloy of the present embodiment, for example, a melting step of melting an alloy raw material blended so as to have a predetermined composition ratio as described above, a cooling step of solidifying the molten alloy raw material, An annealing process for annealing the cooled alloy and a grinding process for grinding the alloy are performed.


各工程についてより具体的に説明する。まず、目的とする水素吸蔵合金の化学組成に基づいて、原料インゴッド(合金原料)を所定量秤量する。

Each step will be described more specifically. First, based on the chemical composition of the target hydrogen storage alloy, a predetermined amount of raw material ingot (alloy raw material) is weighed.


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解炉等を用い、1000℃以上で溶融させる。溶融温度の上限は、2000℃程度であり、例えば、1200〜1600℃に加熱して溶融させる。

In the melting step, the alloy raw material is put in a crucible and melted at 1000 ° C. or higher in an inert gas atmosphere or vacuum using a high-frequency melting furnace or the like. The upper limit of the melting temperature is about 2000 ° C., for example, it is melted by heating to 1200 to 1600 ° C.


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。冷却速度は、いわゆる徐冷でもよく、1000K/秒以上(急冷ともいう)でもよいが、急冷法を用いることが好ましい。1000K/秒以上で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。また、該冷却速度は、1000000K/秒以下の範囲に設定することができる。

In the cooling step, the molten alloy material is cooled and solidified. The cooling rate may be so-called slow cooling or 1000 K / second or more (also referred to as rapid cooling), but it is preferable to use a rapid cooling method. By rapidly cooling at 1000 K / second or more, there is an effect that the alloy composition is refined and homogenized. The cooling rate can be set in a range of 1000000 K / second or less.


該冷却方法としては、具体的には、水冷金型法、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。

As the cooling method, specifically, a water-cooled mold method, a melt spinning method with a cooling rate of 100000 K / sec or more, a gas atomizing method with a cooling rate of about 10,000 K / sec, or the like can be preferably used.


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℃以上1000℃以下に加熱する。930〜975℃に加熱することが好ましい。加圧条件としては、0.2MPa(ゲージ圧)以上1.0MPa(ゲージ圧)以下が好ましい。また、該焼鈍工程における処理時間は、3時間以上50時間以下とすることが好ましい。

In the annealing step, heating is performed at 860 ° C. or higher and 1000 ° C. or lower using, for example, an electric furnace in a pressurized state under an inert gas atmosphere. It is preferable to heat to 930-975 degreeC. The pressurizing condition is preferably 0.2 MPa (gauge pressure) or more and 1.0 MPa (gauge pressure) or less. Moreover, it is preferable that the processing time in this annealing process shall be 3 hours or more and 50 hours or less.


前記粉砕工程は、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、焼鈍工程の後に粉砕工程を実施するのが望ましい。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。

粉砕手段としては、例えば、機械粉砕、水素化粉砕などが用いられ、粉砕後の水素吸蔵合金粒子の粒径が、概ね20〜70μmとなるように行うことが好ましい。

The pulverization step may be performed either before or after annealing, but since the surface area is increased by pulverization, it is desirable to perform the pulverization step after the annealing step 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.

As the pulverizing means, for example, mechanical pulverization, hydrogenation pulverization, or the like is used, and it is preferable that the particle size of the hydrogen storage alloy particles after pulverization is approximately 20 to 70 μm.


本発明に係る水素吸蔵合金の用途としては特に限定されず、ニッケル水素蓄電池、燃料電池、水素自動車用の燃料用タンク等をはじめ、様々な用途に適用することが可能であるが、なかでも、ニッケル水素蓄電池の負極活物質に好適に用いられる。このように本発明に係る水素吸蔵合金を含有する負極を備えたニッケル水素蓄電池もまた、本発明の一つである。

The use of the hydrogen storage alloy according to the present invention is not particularly limited, and can be applied to various uses including nickel-metal hydride storage batteries, fuel cells, fuel tanks for hydrogen automobiles, among others, It is suitably used as a negative electrode active material for nickel-metal hydride storage batteries. Thus, the nickel metal hydride storage battery provided with the negative electrode containing the hydrogen storage alloy according to the present invention is also one aspect of the present invention.


本発明に係るニッケル水素蓄電池は、例えば、本発明に係る水素吸蔵合金を負極活物質として含有する負極に加えて、更に、水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質を含有する正極(ニッケル電極)、セパレータ、及び、アルカリ電解液等を備えているものである。

The nickel metal hydride storage battery according to the present invention includes, for example, a positive electrode (nickel electrode) containing a positive electrode active material mainly composed of nickel hydroxide in addition to a negative electrode containing the hydrogen storage alloy according to the present invention as a negative electrode active material. ), A separator, an alkaline electrolyte, and the like.


前記負極は、本発明に係る水素吸蔵合金が負極活物質として配合されているものである。本発明に係る水素吸蔵合金は、例えば、粉末化された水素吸蔵合金粉末として負極中に配合される。

The negative electrode is one in which the hydrogen storage alloy according to the present invention is blended as a negative electrode active material. The hydrogen storage alloy which concerns on this invention is mix | blended in a negative electrode as powdered hydrogen storage alloy powder, for example.


前記負極は、前記水素吸蔵合金粉末に加えて、導電剤、結着剤(増粘剤を含む。)等を含有していてもよい。

In addition to the hydrogen storage alloy powder, the negative electrode may contain a conductive agent, a binder (including a thickener), and the like.


前記導電剤としては、例えば、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、気相成長炭素等の炭素系導電剤;ニッケル、コバルト、銅等の金属の粉末や繊維等からなる金属系導電剤等が挙げられる。これらの導電剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。また、防食剤として酸化イットリウム等の希土類酸化物を含有していてもよい。

Examples of the conductive agent include natural graphite (scale-like graphite, scale-like graphite, earth-like graphite, etc.), artificial graphite, carbon black, acetylene black, ketjen black, carbon whisker, carbon fiber, vapor-grown carbon, etc. Examples of conductive agents include metal conductive agents composed of powders or fibers of metals such as nickel, cobalt, and copper. These electrically conductive agents may be used independently and 2 or more types may be used together. Moreover, you may contain rare earth oxides, such as an yttrium oxide, as a corrosion inhibitor.


前記導電剤の配合量は、前記水素吸蔵合金粉末100質量部に対して、0.1〜10質量部であることが好ましく、より好ましくは0.2〜5質量部である。前記導電剤の配合量が0.1質量部未満であると、充分な導電性を得ることが難しく、一方、前記導電剤の配合量が10質量部を超えると、放電容量の向上効果が不充分となることがある。

The blending amount of the conductive agent is preferably 0.1 to 10 parts by mass, more preferably 0.2 to 5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrogen storage alloy powder. When the blending amount of the conductive agent is less than 0.1 parts by mass, it is difficult to obtain sufficient conductivity. On the other hand, when the blending amount of the conductive agent exceeds 10 parts by mass, the effect of improving the discharge capacity is not good. May be sufficient.


前記結着剤としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、エチレン−プロピレン−ジエンゴム(EPDM)、スルフォン化EPDM、スチレンブタジエンゴム(SBR)、フッ素ゴム、ポリビニルアルコール、メチルセルロース、カルボキシメチルセルロース、キサンタンガム等が挙げられる。これらの結着剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。

Examples of the binder include polytetrafluoroethylene (PTFE), polyolefin resins such as polyethylene and polypropylene, ethylene-propylene-diene rubber (EPDM), sulfonated EPDM, styrene butadiene rubber (SBR), fluoro rubber, polyvinyl Alcohol, methylcellulose, carboxymethylcellulose, xanthan gum, etc. are mentioned. These binders may be used independently and 2 or more types may be used together.


前記結着剤の配合量は、前記水素吸蔵合金粉末100質量部に対して、0.1〜1.0質量部であることが好ましく、より好ましくは0.5〜1.0質量部である。前記結着剤の配合量が0.1質量部未満であると、充分な増粘性が得られにくく、一方、前記結着剤の配合量が1.0質量部を超えると、電極の性能が低下してしまうことがある。

The blending amount of the binder is preferably 0.1 to 1.0 part by mass, more preferably 0.5 to 1.0 part by mass with respect to 100 parts by mass of the hydrogen storage alloy powder. . When the blending amount of the binder is less than 0.1 parts by mass, sufficient thickening is difficult to be obtained. On the other hand, when the blending amount of the binder exceeds 1.0 parts by mass, the performance of the electrode is improved. May fall.


前記正極としては、例えば、主成分である水酸化ニッケルに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が正極活物質として配合された電極等が挙げられる。当該水酸化ニッケル複合酸化物としては、共沈法によって均一分散されたものが好適に用いられる。

Examples of the positive electrode include an electrode in which a nickel hydroxide composite oxide obtained by mixing zinc hydroxide or cobalt hydroxide with nickel hydroxide as a main component is blended as a positive electrode active material. As the nickel hydroxide composite oxide, those uniformly dispersed by a coprecipitation method are preferably used.


前記正極は、前記水酸化ニッケル複合酸化物に加えて電極性能を改善するための添加剤を含有していることが好ましい。前記添加剤としては、例えば、水酸化コバルト、酸化コバルト等の導電改質剤が挙げられ、また、前記水酸化ニッケル複合酸化物に水酸化コバルトがコートされたものや、前記水酸化ニッケル複合酸化物の一部が、酸素又は酸素含有気体、K、次亜塩素酸等によって酸化されていてもよい。

The positive electrode preferably contains an additive for improving electrode performance in addition to the nickel hydroxide composite oxide. Examples of the additive include conductive modifiers such as cobalt hydroxide and cobalt oxide, and the nickel hydroxide composite oxide coated with cobalt hydroxide, and the nickel hydroxide composite oxide. Part of the product may be oxidized with oxygen or oxygen-containing gas, K 2 S 2 O 8 , hypochlorous acid, or the like.


前記添加剤としては、また、Y、Yb等の希土類元素を含む化合物や、Caを含む化合物等の酸素過電圧を向上させる物質を用いることもできる。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される。

As the additive, a substance that improves oxygen overvoltage, such as a compound containing a rare earth element such as Y or Yb or a compound containing Ca, can also 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 is also expected.


前記正極は、更に、前記負極と同様に、上述の導電剤、結着剤等を含有していてもよい。

The positive electrode may further contain the above-described conductive agent, binder and the like, similarly to the negative electrode.


このような正極及び負極は、各活物質に、必要に応じて上述の導電剤、結着剤等を加えた上で、これらを水又はアルコールやトルエン等の有機溶媒と共に混練して得られたペーストを、導電性支持体に塗布し、乾燥させた後、圧延成形すること等により製造することができる。

Such a positive electrode and a negative electrode were obtained by kneading these with water or an organic solvent such as alcohol or toluene after adding the above-mentioned conductive agent, binder, or the like to each active material as necessary. The paste can be produced by applying it to a conductive support and drying it, followed by rolling.


前記導電性支持体としては、例えば、鋼板、鋼板にニッケル等の金属材料からなるメッキが施されたメッキ鋼板等が挙げられる。前記導電性支持体の形状としては、例えば、発泡体、繊維群の成形体、凹凸加工を施した3次元基材;パンチング板等の2次元基材が挙げられる。これらの導電性支持体のうち、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からなる発泡体が好ましい。一方、負極用としては、安価で、かつ、導電性に優れる鉄箔に、ニッケルメッキを施した穿孔鋼板が好ましい。

Examples of the conductive support include a steel plate and a plated steel plate obtained by plating a steel plate with a metal material such as nickel. Examples of the shape of the conductive support include a foam, a molded product of a fiber group, a three-dimensional base material subjected to unevenness processing, and a two-dimensional base material such as a punching plate. Of these conductive supports, for the positive electrode, a foam made of nickel having excellent corrosion resistance and oxidation resistance with respect to alkali and having a porous structure having a current collecting property is preferable. On the other hand, for a negative electrode, a perforated steel sheet obtained by applying nickel plating to an iron foil that is inexpensive and excellent in conductivity is preferable.


前記導電性支持体の厚さは、30〜100μmであることが好ましく、より好ましくは40〜70μmである。前記導電性支持体の厚さが30μm未満であると、生産性が低下することがあり、一方、前記導電性支持体の厚さが100μmを超えると、放電容量が不充分となることがある。

The thickness of the conductive support is preferably 30 to 100 μm, more preferably 40 to 70 μm. When the thickness of the conductive support is less than 30 μm, the productivity may be reduced. On the other hand, when the thickness of the conductive support exceeds 100 μm, the discharge capacity may be insufficient. .


前記導電性支持体が多孔性のものである場合、その内径は、0.8〜2μmであることが好ましく、より好ましくは1〜1.5μmである。内径が0.8μm未満であると、生産性が低下することがあり、一方、内径が2μmを超えると、水素吸蔵合金の保持性能が不充分となることがある。

When the conductive support is porous, the inner diameter is preferably 0.8 to 2 μm, more preferably 1 to 1.5 μm. If the inner diameter is less than 0.8 μm, the productivity may be lowered. On the other hand, if the inner diameter exceeds 2 μm, the holding performance of the hydrogen storage alloy may be insufficient.


前記導電性支持体への各電極用ペーストの塗布方法としては、例えば、アプリケーターロール等を用いた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、バーコーティング等が挙げられる。

Examples of the method for applying each electrode paste to the conductive support include roller coating using an applicator roll or the like, screen coating, blade coating, spin coating, bar coating, and the like.


前記セパレータとしては、例えば、ポリエチレンやポリプロピレン等のポリオレフィン系樹脂、アクリル、ポリアミド等を材料とする多孔膜や不織布等が挙げられる。

Examples of the separator include a porous film and a nonwoven fabric made of a polyolefin resin such as polyethylene or polypropylene, acrylic, polyamide, or the like.


前記セパレータの目付は、40〜100g/mであることが好ましい。目付が40g/m未満であると、短絡や自己放電性能の低下が起こることがあり、一方、目付が100g/m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。また、前記セパレータの通気度は、1〜50cm/secであることが好ましい。通気度が1cm/sec未満であると、電池内圧が高くなりすぎることがあり、一方、通気度が50cm/secを超えると、短絡や自己放電性能の低下が起こることがある。更に、前記セパレータの平均繊維径は、1〜20μmであることが好ましい。平均繊維径が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ことがあり、一方、平均繊維径が20μmを超えると、短絡や自己放電性能の低下が起こることがある。

The basis weight of the separator is preferably 40 to 100 g / m 2 . If the basis weight is less than 40 g / m 2 , a short circuit or a decrease in self-discharge performance may occur. On the other hand, if the basis weight exceeds 100 g / m 2 , the proportion of the separator per unit volume increases. Tend to go down. The separator preferably has an air permeability of 1 to 50 cm / sec. If the air permeability is less than 1 cm / sec, the internal pressure of the battery may be too high. On the other hand, if the air permeability exceeds 50 cm / sec, a short circuit or a decrease in self-discharge performance may occur. Furthermore, the average fiber diameter of the separator is preferably 1 to 20 μm. When the average fiber diameter is less than 1 μm, the strength of the separator may decrease, and the defect rate in the battery assembling process may increase. On the other hand, when the average fiber diameter exceeds 20 μm, short circuit and self-discharge performance decrease. Sometimes.


前記セパレータは、その繊維表面に親水化処理が施されていることが好ましい。当該親水化処理としては、例えば、スルフォン化処理、コロナ処理、フッ素ガス処理、プラズマ処理等が挙げられる。なかでも、繊維表面にスルフォン化処理が施されたセパレータは、シャトル現象を引き起こすNO 、NO 、NH 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。

The separator is preferably subjected to a hydrophilic treatment on the fiber surface. Examples of the hydrophilization treatment include sulfonation treatment, corona treatment, fluorine gas treatment, and plasma treatment. Among them, the separator whose fiber surface has been sulfonated has a high ability to adsorb impurities such as NO 3 , NO 2 , NH 3 − and the like, which cause a shuttle phenomenon, and an elution element from the negative electrode. The suppression effect is high and preferable.


前記アルカリ電解液としては、例えば、水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等を含有するアルカリ性の水溶液が挙げられる。前記アルカリ電解液は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。

Examples of the alkaline electrolyte include alkaline aqueous solutions containing potassium hydroxide, sodium hydroxide, lithium hydroxide and the like. The said alkaline electrolyte may be used independently and 2 or more types may be used together.


前記アルカリ電解液の濃度は、イオン濃度の合計が9.0M以下であるものが好ましく、5.0〜8.0Mであるものがより好ましい。

The concentration of the alkaline electrolyte is preferably a total ion concentration of 9.0 M or less, more preferably 5.0 to 8.0 M.


前記アルカリ電解液には、正極での酸素過電圧向上、負極の耐食性の向上、自己放電向上等のため、種々の添加剤を添加してもよい。このような添加剤としては、例えば、Y、Yb、Er、Ca、Zn等の酸化物や水酸化物等が挙げられる。これらの添加剤は、単独で用いられてもよく、2種以上が併用されてもよい。

Various additives may be added to the alkaline electrolyte in order to improve oxygen overvoltage at the positive electrode, improve corrosion resistance of the negative electrode, improve self-discharge, and the like. Examples of such additives include oxides and hydroxides such as Y, Yb, Er, Ca, and Zn. These additives may be used independently and 2 or more types may be used together.


本発明に係るニッケル水素蓄電池が開放型ニッケル水素蓄電池である場合、当該電池は、例えば、セパレータを介して負極を正極で挟み込み、これらの電極に所定の圧力がかかるように電極を固定した状態で、アルカリ電解液を注液し、開放形セルを組み立てることにより製造することができる。

When the nickel-metal hydride storage battery according to the present invention is an open-type nickel-metal hydride storage battery, for example, the battery is sandwiched between a negative electrode and a positive electrode via a separator, and the electrodes are fixed so that a predetermined pressure is applied to these electrodes. It can be produced by injecting an alkaline electrolyte and assembling an open cell.


一方、本発明に係るニッケル水素蓄電池が密閉型ニッケル水素蓄電池である場合、当該電池は、正極、セパレータ及び負極を積層する前又は後に、アルカリ電解液を注液し、外装材で封止することにより製造することができる。また、正極と負極とが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、前記発電要素を巻回する前又は後に、アルカリ電解液を発電要素に注液するのが好ましい。アルカリ電解液の注液法としては特に限定されず、常圧で注液してもよいが、例えば、真空含浸法、加圧含浸法、遠心含浸法等を用いてもよい。また、密閉型ニッケル水素蓄電池の外装材としては、例えば、鉄、ニッケル等の金属材料からなるメッキが施された鉄、ステンレススチール、ポリオレフィン系樹脂等からなるものが挙げられる。

On the other hand, when the nickel-metal hydride storage battery according to the present invention is a sealed nickel-metal hydride storage battery, the battery is injected with an alkaline electrolyte before or after the positive electrode, the separator, and the negative electrode are stacked, and sealed with an exterior material. Can be manufactured. Further, 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 a separator is wound, an alkaline electrolyte is injected into the power generation element before or after the power generation element is wound. Is preferred. The method of injecting the alkaline electrolyte is not particularly limited, and may be injected at normal pressure. For example, a vacuum impregnation method, a pressure impregnation method, a centrifugal impregnation method, or the like may be used. Moreover, as an exterior material of a sealed nickel-metal hydride storage battery, for example, a material made of iron, stainless steel, polyolefin resin, or the like plated with a metal material such as iron or nickel can be cited.


前記密閉型ニッケル水素蓄電池の態様としては特に限定されず、例えば、コイン電池、ボタン電池、角型電池、扁平型電池等の正極、負極及び単層又は複層のセパレータを備えた電池や、ロール状の正極、負極及びセパレータを備えた円筒型電池等が挙げられる。

The embodiment of the sealed nickel-metal hydride storage battery is not particularly limited. For example, a battery including a positive electrode such as a coin battery, a button battery, a square battery, and a flat battery, a negative electrode, and a single-layer or multi-layer separator, a roll And a cylindrical battery including a positive electrode, a negative electrode and a separator.


次に実施例を挙げて本発明をさらに詳しく説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

EXAMPLES Next, although an Example is given and this invention is demonstrated in more detail, this invention is not limited to these.


<水素吸蔵合金の作製方法>

合金組成が表1に記載の実施例1〜13、比較例1〜8の組成となるように原料インゴット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解炉を用いて1500℃に加熱し、原料を溶融した。溶融後、メルトスピニング法を適用して500000K/secで急冷し、合金を固化させた。

<Method for producing hydrogen storage alloy>

A predetermined amount of the raw material ingot was weighed so as to have the compositions of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 8 described in Table 1, and put in a crucible, and 1500 using a high frequency melting furnace in a reduced pressure argon gas atmosphere. The raw material was melted by heating to ° C. After melting, the alloy was solidified by applying a melt spinning method and quenching at 500000 K / sec.


次に、得られた合金を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で、熱処理を5時間行った後、得られた水素吸蔵合金を粉砕して、平均粒径(D50)が50μmの水素吸蔵合金粉末とした。

上記の熱処理は、実施例1〜12、比較例1〜8の水素吸蔵合金粉末については950℃で行い、実施例13の水素吸蔵合金粉末については930℃で行った。

Next, the obtained alloy was heat-treated for 5 hours in an argon gas atmosphere pressurized to 0.2 MPa (gauge pressure, hereinafter the same), and then the obtained hydrogen storage alloy was pulverized to obtain an average particle size. A hydrogen storage alloy powder having a diameter (D50) of 50 μm was obtained.

Said heat processing was performed at 950 degreeC about the hydrogen storage alloy powder of Examples 1-12 and Comparative Examples 1-8, and was performed at 930 degreeC about the hydrogen storage alloy powder of Example 13.


<開放形ニッケル水素電池の作製>

上記のようにして得られた水素吸蔵合金粉末100質量部に、ニッケル粉末(INCO製#210)3質量部を加えて混合した後、増粘剤(メチルセルロース)を溶解した水溶液を加え、さらに,結着剤(スチレンブタジエンゴム)を1質量部加えてペースト状にしたものを厚さ35μmの穿孔鋼板(開口率50%)の両面に塗布して乾燥させた後、厚さ0.33mmにプレスして、負極板とした。

<Production of open-type nickel metal hydride batteries>

After adding and mixing 3 parts by mass of nickel powder (INCO # 210) to 100 parts by mass of the hydrogen storage alloy powder obtained as described above, an aqueous solution in which a thickener (methyl cellulose) is dissolved is added. A paste made by adding 1 part by weight of a binder (styrene butadiene rubber) is applied to both sides of a 35 μm thick perforated steel sheet (opening ratio 50%), dried, and then pressed to a thickness of 0.33 mm. Thus, a negative electrode plate was obtained.


正極板には負極容量の3倍の容量をもつシンター式水酸化ニッケル電極を用いた。

セパレータを介して、上記のように作製した負極板を上記正極板で挟み込み電極を構成し、これらの電極を1kgfの圧力がかかるように固定して7M水酸化カリウム水溶液を注入し、開放形セルを組み立てた。

As the positive electrode plate, a sintered nickel hydroxide electrode having a capacity three times the negative electrode capacity was used.

The negative electrode plate produced as described above is sandwiched between the positive electrode plates through a separator, these electrodes are fixed so that a pressure of 1 kgf is applied, a 7M potassium hydroxide aqueous solution is injected, and an open cell Assembled.


<開放形ニッケル水素電池の評価>

上記のように作製した開放形ニッケル水素電池を、20℃の水槽中で、0.1ItA(31mA/g)で150%の充電と、0.2ItAで負極の終止電位が−0.6V(対Hg/HgO)となる放電とを、10サイクル繰り返した。さらに、1ItAで105%の充電と、1ItAで負極の終止電位が−0.6V(対Hg/HgO)となる放電とを、40サイクル繰り返した。これらの条件により、合計50サイクルの充放電を行った。

<Evaluation of open nickel metal hydride batteries>

The open-type nickel metal hydride battery produced as described above was charged in 0.1 ItA (31 mA / g) at 150% in a water bath at 20 ° C., and the final potential of the negative electrode was −0.6 V at 0.2 ItA (vs. The discharge of Hg / HgO) was repeated 10 cycles. Furthermore, 105% charge at 1 ItA and discharge at which the end potential of the negative electrode becomes −0.6 V (vs. Hg / HgO) at 1 ItA were repeated 40 cycles. Under these conditions, a total of 50 cycles of charge and discharge were performed.


<比表面積の測定>

サイクル試験前後の合金の比表面積の測定は次の手順で行った。上記40サイクルの充放電前後の電池からそれぞれ負極板を取り出し、水洗および乾燥したのちに、合剤層部分と基板(鉄にニッケルめっきを施したパンチング鋼板)とを分けた。つぎに合材層部分を乳鉢で粉砕し、それを比表面積測定装置(QUANTACHROME社製、MONOSORB)にいれ、BET法により比表面積を測定した。

<Measurement of specific surface area>

The specific surface area of the alloy before and after the cycle test was measured by the following procedure. The negative electrode plate was taken out from each of the batteries before and after the 40 cycles of charging / discharging, washed with water and dried, and then the mixture layer portion and the substrate (punched steel plate in which iron was plated with nickel) were separated. Next, the composite material layer portion was pulverized with a mortar, placed in a specific surface area measuring device (manufactured by QUANTACHROME, MONOSORB), and the specific surface area was measured by the BET method.


<結晶相の分析>

結晶の分析は次の手順で行った。合金粉末を、粉末X線回折装置(Rigaku MinifulexII)を用いて、X線回折測定をおこなった。X線管球にCuを用い、加速電圧30kV、電流15mAの出力とし、Cu−Kαをもちいた。また、測定範囲は2θ=5−90°とし、0.02間隔で積算時間2秒のステップスキャンとした。上記測定により得られた粉末X線回折パターンを,リートベルト法(解析ソフト:RIETAN−2000)により解析することにより,合金中に含まれる結晶相の存在比率(質量%)を算出した。

<Analysis of crystal phase>

The crystal was analyzed by the following procedure. The alloy powder was subjected to X-ray diffraction measurement using a powder X-ray diffractometer (Rigaku Minifulex II). Cu was used for the X-ray tube, the output was an acceleration voltage of 30 kV and a current of 15 mA, and Cu-Kα was used. In addition, the measurement range was 2θ = 5-90 °, and step scanning with an integration time of 2 seconds at intervals of 0.02. The powder X-ray diffraction pattern obtained by the above measurement was analyzed by the Rietveld method (analysis software: RIETRAN-2000) to calculate the abundance ratio (mass%) of the crystal phase contained in the alloy.


次に、以下のように、充放電サイクル試験用の密閉型電池を作製し、充放電サイクル試験を行った。

Next, a sealed battery for a charge / discharge cycle test was prepared and a charge / discharge cycle test was performed as follows.


<ニッケル水素蓄電池用正極板の作製>

正極活物質としては、亜鉛3質量%及びコバルト0.6質量%を固溶状態で含有する水酸化ニッケル表面に、7質量%のコバルト水酸化物を被覆した後、18M水酸化ナトリウム溶液を用いて110℃で1時間空気酸化処理を行ったものを用いた。更に、Ybを正極活物質に対して2質量%添加混合したのち、増粘剤(カルボキシメチルセルロース)を溶解した水溶液を加えて、ペーストを作製し、基材面密度が300g/mの発泡ニッケルに充填し、乾燥させた後、所定の厚さにプレスして、2000mAhの正極板を作製した。

<Preparation of positive electrode plate for nickel metal hydride storage battery>

As the positive electrode active material, a nickel hydroxide surface containing 3% by mass of zinc and 0.6% by mass of cobalt in a solid solution state was coated with 7% by mass of cobalt hydroxide, and then an 18M sodium hydroxide solution was used. Used was air-oxidized at 110 ° C. for 1 hour. Furthermore, after adding 2% by mass of Yb 2 O 3 with respect to the positive electrode active material, an aqueous solution in which a thickener (carboxymethyl cellulose) is dissolved is added to prepare a paste, and the substrate surface density is 300 g / m 2. After being filled in nickel foam and dried, it was pressed to a predetermined thickness to produce a 2000 mAh positive electrode plate.


<ニッケル水素蓄電池用負極板の作製>

平均粒径D50が50μmになるように粉砕した実施例1〜13、比較例1〜8の水素吸蔵合金粉末100質量部に、増粘剤(メチルセルロース)を溶解した水溶液を加え、更に、結着剤(スチレンブタジエンゴム)を1質量部加えてペースト状にしたものを、厚さ35μmの穿孔鋼板の両面に塗布して乾燥させた後、所定の厚さにプレスして、2600mAhの負極板を作製した。

<Preparation of negative electrode for nickel metal hydride storage battery>

An aqueous solution in which a thickener (methyl cellulose) is dissolved is added to 100 parts by mass of the hydrogen storage alloy powders of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 8 that are pulverized so that the average particle diameter D50 is 50 μm, and further binding is performed. After adding 1 part by weight of an agent (styrene butadiene rubber), it was applied to both sides of a 35 μm thick perforated steel sheet, dried, pressed to a predetermined thickness, and a 2600 mAh negative electrode plate was formed. Produced.


<密閉形ニッケル水素蓄電池の作製>

セパレータ(厚み120μmのポリプロピレン製不織布)を長手方向の略中央から2つに折り畳み、間に上記正極板を挟み、外側には上記実施例1〜13、比較例1〜8の水素吸蔵合金粉末を含有する負極板を重ねて、得られた積層体を、負極板が外周側になるように渦巻状に巻回して電極群を構成した。得られた電極群を円筒状の金属製電池ケースに収容し、次いで、5M KOH、3M NaOH及び0.8M LiOHを含む電解液を2.6g注液し、安全弁を備えた金属製蓋体で封口して、供試電池としてAAサイズ2100mAhのニッケル水素蓄電池を作製した。

<Production of sealed nickel-metal hydride storage battery>

A separator (polypropylene nonwoven fabric having a thickness of 120 μm) is folded in two from the approximate center in the longitudinal direction, the positive electrode plate is sandwiched therebetween, and the hydrogen storage alloy powders of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 8 are placed on the outside. The electrode plate was configured by stacking the contained negative electrode plates and winding the resulting laminate in a spiral shape so that the negative electrode plates were on the outer peripheral side. The obtained electrode group was housed in a cylindrical metal battery case, and then 2.6 g of an electrolyte containing 5M KOH, 3M NaOH and 0.8M LiOH was injected, and the metal lid with a safety valve was used. The battery was sealed, and an AA size 2100 mAh nickel-metal hydride storage battery was produced as a test battery.


<初期化成>

各供試電池について、以下の手順で初期化成を行った。20℃で、充電を200mAで16時間、次いで、放電を400mAで1Vとなるまで行い、これを2サイクル繰り返した。その後、40℃で48時間保存した。そして、20℃で、充電を200mAで16時間、休止1時間、放電を400mAで1Vとなるまで行い、これを2サイクル繰り返し、化成を終了した。

<Initialization>

Each test battery was initialized by the following procedure. At 20 ° C., charging was performed at 200 mA for 16 hours, and then discharging was performed at 400 mA until reaching 1 V, and this was repeated for 2 cycles. Thereafter, it was stored at 40 ° C. for 48 hours. Then, at 20 ° C., charging was carried out at 200 mA for 16 hours, resting for 1 hour, and discharging was carried out at 400 mA until reaching 1 V, and this was repeated for 2 cycles to complete the formation.


<充放電サイクル試験>

充放電サイクル試験は、0.5ItAで−dV=5mVの充電を行った後、30分間休止し、その後、0.5ItAで1V(20℃) の放電を行う条件とした。放電容量が、初期容量の60%となったところで、サイクル寿命であると判断した。

<Charge / discharge cycle test>

In the charge / discharge cycle test, -dV = 5 mV was charged at 0.5 ItA, then rested for 30 minutes, and thereafter, 1 V (20 ° C.) was discharged at 0.5 ItA. When the discharge capacity reached 60% of the initial capacity, the cycle life was determined.


実施例1〜13及び比較例1〜8の水素吸蔵合金の合金組成と共に、結晶相の存在比率、比表面積、水素吸蔵合金を用いたニッケル水素蓄電池のサイクル寿命の測定結果を表1に示す。

Table 1 shows the measurement results of the abundance ratio of the crystal phase, the specific surface area, and the cycle life of the nickel hydride storage battery using the hydrogen storage alloy, along with the alloy compositions of the hydrogen storage alloys of Examples 1 to 13 and Comparative Examples 1 to 8.


Figure 0006394955
Figure 0006394955



水素吸蔵合金は腐食により、希土類の水酸化物等が表面に生成し、形態が変化する。そこで、比表面積値を測定することにより、合金腐食量の指標とすることができ、比表面積値が小さい方が腐食量が少なく、比表面積が大きいほど腐食量が多いといえる。一般式(RE1−aーbSmMg)(Ni1−c−dAlで表される水素吸蔵合金(但し、0.1≦a≦0.25、0.1<b<0.2、0.02<cx<0.2、0≦dx≦0.1、3.6≦x≦3.7、REは、Sm以外の希土類元素及びYよりなる群から選択される1種以上の元素でありLaを必須とし、Mは、Mは、Mn及び/又はCoである。)実施例1〜13の水素吸蔵合金は、a(Sm置換量)が0.1未満(比較例1)又は0.25超(比較例2)である水素吸蔵合金、bが0.1以下(比較例3)又は0.2以上(比較例4)である水素吸蔵合金、cxが0.02以下(比較例5)又は0.2以上(比較例6)である水素吸蔵合金、x(B/A比)が、3.6未満(比較例7)又は3.7超(比較例8)である水素吸蔵合金と比較して、比表面積値が小さく、腐食量が少ないことがわかる。比表面積値は、1.5m/g以下であることが好ましく、1.40m/g以下であることがより好ましい。

As a result of corrosion, rare earth hydroxide and the like are generated on the surface of the hydrogen storage alloy, and the form changes. Therefore, by measuring the specific surface area value, it can be used as an index of the alloy corrosion amount. The smaller the specific surface area value, the smaller the corrosion amount, and the larger the specific surface area, the larger the corrosion amount. Hydrogen-absorbing alloy represented by the general formula (RE 1-ab Sm a Mg b ) (Ni 1-c d Al c M d ) x (where 0.1 ≦ a ≦ 0.25, 0.1 <B <0.2, 0.02 <cx <0.2, 0 ≦ dx ≦ 0.1, 3.6 ≦ x ≦ 3.7, RE is selected from the group consisting of rare earth elements other than Sm and Y La is essential, and M is M is Mn and / or Co.) In the hydrogen storage alloys of Examples 1 to 13, a (Sm substitution amount) is 0.1. Less than (Comparative Example 1) or more than 0.25 (Comparative Example 2), hydrogen storage alloy having b of 0.1 or less (Comparative Example 3) or 0.2 or more (Comparative Example 4), cx Is a hydrogen storage alloy having a ratio of 0.02 or less (Comparative Example 5) or 0.2 or more (Comparative Example 6), and x (B / A ratio) is less than 3.6 (Comparative Example 7) or more than 3.7 ( Comparison It can be seen that the specific surface area value is small and the amount of corrosion is small compared to the hydrogen storage alloy of Example 8). The specific surface area value is preferably 1.5 m 2 / g or less, and more preferably 1.40 m 2 / g or less.


また、表1より、比表面積の小さい実施例1〜13の水素吸蔵合金は、比表面積の大きい比較例1〜8の水素吸蔵合金と比較して、耐食性(耐久性)が向上すると共に、実施例1〜13の水素吸蔵合金を用いたニッケル水素蓄電池は、比較例1〜8の水素吸蔵合金を用いたニッケル水素蓄電池と比較して、サイクル寿命が顕著に向上することがわかる。特に、REとしてLaを、RE、Sm及びMgの合計量に対してモル量で0.6以上含有すると共に、Nd及び/又はPrを併用した水素吸蔵合金(実施例8び9)、あるいは、M原子としてCoを含有する水素吸蔵合金(実施例12)は、比表面積が小さく、耐食性(耐久性)が優れ、これを用いたニッケル水素蓄電池は、サイクル寿命が向上する。

In addition, from Table 1, the hydrogen storage alloys of Examples 1 to 13 having a small specific surface area have improved corrosion resistance (durability) as compared with the hydrogen storage alloys of Comparative Examples 1 to 8 having a large specific surface area. It can be seen that the cycle life of the nickel hydride storage batteries using the hydrogen storage alloys of Examples 1 to 13 is significantly improved as compared with the nickel hydride storage batteries using the hydrogen storage alloys of Comparative Examples 1 to 8. In particular, a hydrogen storage alloy (Examples 8 and 9) containing La as RE in a molar amount of 0.6 or more with respect to the total amount of RE, Sm and Mg, and using Nd and / or Pr together, or A hydrogen storage alloy containing Co as M atoms (Example 12) has a small specific surface area and excellent corrosion resistance (durability), and a nickel-metal hydride storage battery using this has improved cycle life.


実施例1〜13の水素吸蔵合金は、比表面積が小さく、また、合金の結晶相として、PrCo19相及びCeCo19相を80質量%以上含有するため、耐食性(耐久性)が向上し、ニッケル水素蓄電池のサイクル寿命が向上する。両者を合計で90質量%以上含有する水素吸蔵合金(実施例1、2、4〜9、12、13)を用いることにより、ニッケル水素蓄電池のサイクル寿命はさらに向上する。

The hydrogen storage alloys of Examples 1 to 13 have a small specific surface area, and contain 80% by mass or more of the Pr 5 Co 19 phase and the Ce 5 Co 19 phase as the crystal phase of the alloy, so that the corrosion resistance (durability) is high. And the cycle life of the nickel metal hydride storage battery is improved. By using hydrogen storage alloys (Examples 1, 2, 4-9, 12, 13) containing 90% by mass or more of both in total, the cycle life of the nickel-metal hydride storage battery is further improved.


本発明により、耐食性(耐久性)の高い水素吸蔵合金が得られるので、この水素吸蔵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、サイクル寿命の優れたニッケル水素蓄電池を提供することができる。

According to the present invention, a hydrogen storage alloy having high corrosion resistance (durability) can be obtained. By using this hydrogen storage alloy as a negative electrode of a nickel metal hydride storage battery, a nickel metal hydride storage battery having an excellent cycle life can be provided.

Claims (5)

一般式(RE1−aーbSmMg)(Ni1−c−dAl
で表される水素吸蔵合金(但し、0.1≦a≦0.25、0.1<b<0.2、0.02<cx<0.2、0≦dx≦0.1、3.6≦x≦3.7、REは、Sm以外の希土類元素及びYよりなる群から選択される1種以上の元素であり、前記RE中のLaの含有量が、RE、Sm及びMgの合計量に対して、モル量で0.6以上であり、Mは、Mは、Mn及び/又はCoである。)。
Formula (RE 1-a over b Sm a Mg b) (Ni 1-c-d Al c M d) x
(However, 0.1 ≦ a ≦ 0.25, 0.1 <b <0.2, 0.02 <cx <0.2, 0 ≦ dx ≦ 0.1, 3. 6 ≦ x ≦ 3.7, RE is one or more elements selected from the group consisting of rare earth elements other than Sm and Y, and the content of La in the RE is the sum of RE, Sm, and Mg The molar amount is 0.6 or more with respect to the amount, and M is M is Mn and / or Co).
前記REが、Nd及び/又はPrを含有することを特徴とする請求項1に記載の水素吸蔵合金。 The hydrogen storage alloy according to claim 1, wherein the RE contains Nd and / or Pr. 合金の結晶相として、PrCo19相及びCeCo19相を80質量%以上含有することを特徴とする請求項1又は2に記載の水素吸蔵合金。 3. The hydrogen storage alloy according to claim 1 , wherein the alloy contains a Pr 5 Co 19 phase and a Ce 5 Co 19 phase of 80% by mass or more as a crystal phase of the alloy. 請求項1〜のいずれか1項に記載の水素吸蔵合金を含有することを特徴とする電極。 An electrode comprising the hydrogen storage alloy according to any one of claims 1 to 3 . 請求項に記載の電極を負極として備えていることを特徴とするニッケル水素蓄電池。 A nickel-metal hydride storage battery comprising the electrode according to claim 4 as a negative electrode.
JP2014200690A 2014-09-30 2014-09-30 Hydrogen storage alloy, electrode and nickel metal hydride storage battery Active JP6394955B2 (en)

Priority Applications (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014200690A JP6394955B2 (en) 2014-09-30 2014-09-30 Hydrogen storage alloy, electrode and nickel metal hydride storage battery
US14/866,070 US10323301B2 (en) 2014-09-30 2015-09-25 Hydrogen storing alloy, electrode, and nickel-hydrogen storage battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2014200690A JP6394955B2 (en) 2014-09-30 2014-09-30 Hydrogen storage alloy, electrode and nickel metal hydride storage battery

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2016069692A JP2016069692A (en) 2016-05-09
JP6394955B2 true JP6394955B2 (en) 2018-09-26

Family

ID=55864082

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2014200690A Active JP6394955B2 (en) 2014-09-30 2014-09-30 Hydrogen storage alloy, electrode and nickel metal hydride storage battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP6394955B2 (en)

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE112020001442T5 (en) * 2019-03-26 2021-12-09 Japan Metals And Chemicals Co., Ltd. Hydrogen storage alloy for alkaline storage battery, alkaline storage battery using this as a negative electrode and vehicle
JP7451000B2 (en) 2021-09-24 2024-03-18 日本重化学工業株式会社 Hydrogen storage alloy for alkaline storage batteries

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5535684B2 (en) * 2009-09-11 2014-07-02 三洋電機株式会社 Hydrogen storage alloy for alkaline storage battery and hydrogen storage alloy electrode for alkaline storage battery using the same
JP5717125B2 (en) * 2010-10-29 2015-05-13 三洋電機株式会社 Alkaline storage battery

Also Published As

Publication number Publication date
JP2016069692A (en) 2016-05-09

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US20130213532A1 (en) Hydrogen storage alloy, electrode, nickel-metal hydride rechargeable battery and method for producing hydrogen storage alloy
JP2012069510A (en) Cylindrical nickel-hydrogen storage battery
JP5534459B2 (en) Hydrogen storage alloy and nickel metal hydride storage battery
JP5217826B2 (en) Nickel metal hydride storage battery
JP5796787B2 (en) Hydrogen storage alloy and nickel metal hydride storage battery
JP2012227106A (en) Nickel-metal hydride battery
JP5577672B2 (en) Hydrogen storage alloy electrode and nickel metal hydride battery using the same
JP5535684B2 (en) Hydrogen storage alloy for alkaline storage battery and hydrogen storage alloy electrode for alkaline storage battery using the same
JP2012188728A (en) Composite hydrogen-storage alloy and nickel-metal hydride storage battery
JP6422017B2 (en) Hydrogen storage alloy, electrode and nickel metal hydride storage battery
JP5495100B2 (en) Hydrogen storage alloy and nickel metal hydride storage battery
JP5716969B2 (en) Nickel metal hydride storage battery
JP6394955B2 (en) Hydrogen storage alloy, electrode and nickel metal hydride storage battery
JP5481803B2 (en) Nickel metal hydride storage battery
JP6201307B2 (en) Hydrogen storage alloy, electrode, nickel metal hydride storage battery, and method for producing hydrogen storage alloy
JP6153156B2 (en) Hydrogen storage alloy and nickel metal hydride secondary battery using this hydrogen storage alloy
US10323301B2 (en) Hydrogen storing alloy, electrode, and nickel-hydrogen storage battery
JP6120362B2 (en) Negative electrode for nickel hydride secondary battery and nickel hydride secondary battery using the negative electrode
US9997776B2 (en) Alloy powder for electrodes, negative electrode for nickel-metal hydride storage batteries including the same, and nickel-metal hydride storage battery including the same
JP5532389B2 (en) Hydrogen storage alloy and nickel metal hydride storage battery
JP5532390B2 (en) Nickel metal hydride storage battery
CN115136351A (en) Nickel electrode for alkaline secondary battery and alkaline secondary battery comprising same
WO2015136836A1 (en) Hydrogen-absorbing alloy, alloy powder for electrode, negative electrode for alkaline storage battery, and alkaline storage battery
JP6406796B2 (en) Hydrogen storage alloy, electrode, nickel metal hydride storage battery, and method for producing hydrogen storage alloy
JP5769028B2 (en) Nickel metal hydride storage battery

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20170621

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20180418

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20180529

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20180720

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20180802

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20180815

R150 Certificate of patent or registration of utility model

Ref document number: 6394955

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150