JP7146710B2 - アルカリ蓄電池用負極及びその製造方法並びにアルカリ蓄電池 - Google Patents
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Description
前記活物質は、
組成がZr(1-x-y-z)TixNbyMgzNiw(但し、0.466<x<0.473、0.009<y<0.013、0.005<z<0.064、0.95≦w≦1.05)である水素吸蔵合金から構成されているコア部と、
Niの水酸化物を含有し、前記コア部の表面に存在する表面層とを有している、アルカリ蓄電池用負極にある。
前記鋳塊を粉砕して粉末状の活物質を作製し、
導体からなる集電体に、結着剤を介して前記活物質を保持させることにより電極部材を作製し、
強アルカリ水溶液中で煮沸する活性化処理を前記電極部材に施すことにより、前記活物質の表面にNiの水酸化物を含む表面層を形成する、アルカリ蓄電池用負極の製造方法にある。
なお、前記の「B33型の結晶構造」は、例えば「金属 vol.80(2010)No.7 32頁」等で明らかにされているCrB型構造と同一である。
アーク溶解炉を用いて、Zr(株式会社高純度化学研究所製、ワイヤーカット品、純度98.0%)、Ti(株式会社高純度化学研究所製、粉末、純度99.0%)、Nb(株式会社高純度化学研究所製、粉末、純度99.0%)、Mg(株式会社高純度化学研究所製、粒状、純度99.9%)及びNi(株式会社高純度化学研究所製、粉末、純度99.9%)を溶融させ、表1に示す組成を有する水素吸蔵合金の鋳塊を作製した。この鋳塊をアルゴン雰囲気中で400~480℃に加熱し、鋳塊内の転位や欠陥を低減させた。
試験体1~4を用いて30℃の温度で充放電を繰り返す充放電サイクル試験を行い、各充放電サイクルにおける放電容量を測定した。1回の充放電サイクルは、電流密度100mA/gで5時間充電を行うステップと、10分休止をして電位を安定させるステップと、電流密度25mA/gでHg/HgOの電位を基準として-0.5Vの電位まで放電するステップとから構成されている。図2に、各充放電サイクルにおける放電容量の測定結果を示す。なお、図2の縦軸は放電容量(mAh/g)であり、横軸はサイクル数(回)である。
試験体1~4を用い、放電時の電流密度を種々の値に変更した場合の放電容量を測定した。具体的には、温度30℃、電流密度100mA/gの条件で5時間充電を行った後、10分休止をして電位を安定させた。次いで、25mA/g、50mA/g、100mA/g、250mA/gまたは500mA/gの電流密度でHg/HgOの電位を基準として-0.5Vの電位まで放電させた時の放電容量を測定した。
試験体3及び試験体5を用いて30℃の温度で放電させた際の放電曲線を測定した。具体的には、温度30℃、電流密度100mA/gの条件で5時間充電を行った後、10分休止をして電位を安定させた。次いで、25mA/gの電流密度でHg/HgOの電位を基準として-0.5Vの電位まで放電させた時の放電曲線を測定した。図4に、試験体3及び試験体5の放電曲線を示す。なお、図4の縦軸はHg/HgOの電位を基準とした時の試験体の電位(V vs Hg/HgO)であり、横軸は、放電開始時点から試験体の電位が縦軸の値となった時点までに放電された容量(mAh/g)である。
2 集電体
3 結着剤
4 活物質
41 粒子
411 表面層
412 コア部
Claims (5)
- 導体からなる集電体と、結着剤と、該結着剤を介して前記集電体に保持された粉末状の活物質とを有するアルカリ蓄電池用負極であって、
前記活物質は、
組成がZr(1-x-y-z)TixNbyMgzNiw(但し、0.466<x<0.473、0.009<y<0.013、0.005<z<0.064、0.95≦w≦1.05)である水素吸蔵合金から構成されているコア部と、
Niの水酸化物を含有し、前記コア部の表面に存在する表面層とを有している、アルカリ蓄電池用負極。 - 前記コア部におけるMgに対するNbの原子数比率Nb/Mgは0.15以上2.00以下である、請求項1に記載のアルカリ蓄電池用負極。
- 前記表面層は、Niの水酸化物を含む微粒子から構成されている、請求項1または2に記載のアルカリ蓄電池用負極。
- 請求項1~3のいずれか1項に記載のアルカリ蓄電池用負極を有するアルカリ蓄電池。
- 組成がZr(1-x-y-z)TixNbyMgzNiw(但し、0.466<x<0.473、0.009<y<0.013、0.005<z<0.064、0.95≦w≦1.05)である水素吸蔵合金の鋳塊を準備し、
前記鋳塊を粉砕して粉末状の活物質を作製し、
導体からなる集電体に、結着剤を介して前記活物質を保持させることにより電極部材を作製し、
強アルカリ水溶液中で煮沸する活性化処理を前記電極部材に施すことにより、前記活物質の表面にNiの水酸化物を含む表面層を形成する、アルカリ蓄電池用負極の製造方法。
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