JP7158684B2 - HYDROGEN STORAGE ALLOY FOR ALKALINE STORAGE BATTERY AND ALKALINE STORAGE BATTERY AND VEHICLE USING SAME FOR NEGATIVE - Google Patents

HYDROGEN STORAGE ALLOY FOR ALKALINE STORAGE BATTERY AND ALKALINE STORAGE BATTERY AND VEHICLE USING SAME FOR NEGATIVE Download PDF

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Description

本発明は、アルカリ蓄電池に用いる水素吸蔵合金に関し、特に、ハイブリッド自動車(HEV)やアイドリングストップ車などの電源用のアルカリ蓄電池に用いて好適な水素吸蔵合金、および、ハイブリッド自動車(HEV)やアイドリングストップ車などの電源用として好適なアルカリ蓄電池、およびそのアルカリ蓄電池を搭載した車両に関するものである。 The present invention relates to a hydrogen storage alloy used for alkaline storage batteries, in particular, a hydrogen storage alloy suitable for use in alkaline storage batteries for power sources such as hybrid vehicles (HEV) and idling stop vehicles, and hybrid vehicles (HEV) and idling stop. The present invention relates to an alkaline storage battery suitable as a power source for vehicles and a vehicle equipped with the alkaline storage battery.

近年、二次電池は、例えば、携帯電話やパーソナルコンピュータ、電動工具、ハイブリッド自動車(HEV)、電気自動車(EV)などに幅広く使われるようになってきており、これらの用途には、主としてアルカリ蓄電池が用いられている。このうち、ハイブリッド自動車(HEV)やプラグインハイブリッド自動車(PHEV)、電気自動車(EV)などの車両関係に用いられるアルカリ蓄電池では、高出力性や高耐久性が特に重要となる。また、これらの用途での普及が拡大するにつれ、アルカリ蓄電池に対する小型化や軽量化の要望が高まっている。 In recent years, secondary batteries have come to be widely used, for example, in mobile phones, personal computers, power tools, hybrid vehicles (HEV), electric vehicles (EV), etc. For these applications, alkaline storage batteries are mainly used. is used. Of these, high output and high durability are particularly important for alkaline storage batteries used in vehicles such as hybrid electric vehicles (HEV), plug-in hybrid electric vehicles (PHEV), and electric vehicles (EV). In addition, as the use of alkaline storage batteries increases, there is a growing demand for miniaturization and weight reduction of alkaline storage batteries.

従来、アルカリ蓄電池の負極には、AB型結晶構造の水素吸蔵合金金が使用されていたが、該合金では、電池の小型軽量化には限界があり、小型で高容量を実現できる新たな水素吸蔵合金の開発が望まれていた。そこで、その解決策として、特許文献1や特許文献2は、Mgを含む希土類-Mg遷移金属系水素吸蔵合金を提案している。 Conventionally, a hydrogen storage alloy with an AB5 type crystal structure has been used for the negative electrode of alkaline storage batteries. Development of a hydrogen storage alloy has been desired. As a solution to this problem, Patent Documents 1 and 2 propose a rare earth-Mg transition metal based hydrogen storage alloy containing Mg.

また、小型化、軽量化の手法として、例えば負極に用いる水素吸蔵合金の量を削減することが考えられるが、水素吸蔵合金の量を削減すると、ニッケル活性点の減少による出力低下という新たな問題が生じる。これを改善するため、特許文献3には、高水素平衡圧の水素吸蔵合金を用いて作動電圧を高くする手法が提案されている。 In addition, as a method of miniaturization and weight reduction, for example, it is possible to reduce the amount of hydrogen storage alloy used in the negative electrode, but if the amount of hydrogen storage alloy is reduced, a new problem of output decrease due to reduction of nickel active sites will occur. occurs. In order to improve this, Patent Document 3 proposes a method of increasing the operating voltage by using a hydrogen storage alloy with a high hydrogen equilibrium pressure.

さらに、特許文献4には、A19型構造の結晶構造を有し、該A19型構造のA成分に対するB成分のモル比である化学量論比(B/A)が3.8以上の水素吸蔵合金を用い、かつニッケル正極の容量Xに対する水素吸蔵合金負極の容量Yの比率である容量比Z(=Y/X)が1.2以下(1.0<Z≦1.2)の電池を部分充放電して使用することにより、低温出力と耐久性が両立できることが開示されている。 Furthermore, in Patent Document 4, it has a crystal structure of the A 5 B 19 type structure, and the stoichiometric ratio (B/A), which is the molar ratio of the B component to the A component of the A 5 B 19 type structure, is 3. .8 or more hydrogen-absorbing alloy is used, and the capacity ratio Z (= Y/X), which is the ratio of the capacity Y of the hydrogen-absorbing alloy negative electrode to the capacity X of the nickel positive electrode, is 1.2 or less (1.0 < Z ≤ 1 It is disclosed that both low-temperature output and durability can be achieved by partially charging and discharging the battery of .2).

また、水素吸蔵合金として、希土類-Mg-Ni系合金がいくつか提案されている。例えば、特許文献5には、一般式:Ln1-xMgxNiyz(式中、Lnは、Yを含む希土類元素とGaとZrとTiとから選択される少なくとも1種の元素であり、Aは、Co、Mn、V、Cr、Nb、Al、Ga、Zn、Sn、Cu、Si、PおよびBから選択される少なくとも1種の元素であり、添字x、yおよびzが、0.05≦x≦0.25、0<z≦1.5、2.8≦y+z≦4.0の条件を満たす)で表される水素吸蔵合金において、上記のLn中にSmが20モル%以上含まれるようにした水素吸蔵合金が開示されている。 Also, several rare earth-Mg-Ni alloys have been proposed as hydrogen storage alloys. For example, Patent Document 5 discloses a general formula: Ln1 - xMgxNiyAz (wherein Ln is at least one element selected from rare earth elements including Y and Ga, Zr and Ti). and A is at least one element selected from Co, Mn, V, Cr, Nb, Al, Ga, Zn, Sn, Cu, Si, P and B, and subscripts x, y and z are 0.05 ≤ x ≤ 0.25, 0 < z ≤ 1.5, 2.8 ≤ y + z ≤ 4.0), 20 mol of Sm in the above Ln % or more is disclosed.

また、特許文献6には、ニッケル水素二次電池の負極に用いる水素吸蔵合金として、一般式:(LaSm1-wMgNiAl(式中、A及びTは、Pr、Nd等よりなる群及びV、Nb等よりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素をそれぞれ表し、添字a、bおよびcはそれぞれ、a>0、b>0、0.1>c≧0およびa+b+c=1で示される関係を満たし、添字w、x、yおよびzはそれぞれ0.1<w≦1、0.05≦y≦0.35、0≦z≦0.5、3.2≦x+y+z≦3.8で示される範囲にある)にて示される組成を有する合金が開示されている。 Further, in Patent Document 6, a hydrogen storage alloy used for the negative electrode of a nickel-metal hydride secondary battery has a general formula: (La a Sm b Ac ) 1-w Mg w Ni x Aly T z ( wherein A and T represents at least one element selected from the group consisting of Pr, Nd, etc. and the group consisting of V, Nb, etc., and subscripts a, b and c are respectively a>0, b>0, 0.1 >c≧0 and a+b+c=1, where subscripts w, x, y, and z are 0.1<w≦1, 0.05≦y≦0.35, and 0≦z≦0.5, respectively. , 3.2≦x+y+z≦3.8).

さらに特許文献7には、アルカリ蓄電池の負極に用いる希土類-Mg-Ni系水素吸蔵合金として、一般式:(AαLn1-α1-βMgβNiγ-δ-εAlδε(式中、Aは、Pr、Nd、Sm及びGdよりなる群から選ばれた少なくともSmを含む1種以上の元素を表し、Lnは、La、Ce、Pm、Eu、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu、Ca、Sr、Sc、Y、Ti、Zr及びHfよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を表し、TはV、Nb、Ta、Cr、Mo、Mn、Fe、Co、Zn、Ga、Sn、In、Cu、Si、P及びBよりなる群から選ばれる少なくとも1種の元素を表し、添字α、β、γ、δおよびεは、それぞれ、0.4≦α、0.05<β<0.15、3.0≦γ≦4.2、0.15≦δ≦0.30、0≦ε≦0.20を満たす数を表す)で示される組成を有する水素吸蔵合金が開示されている。 Furthermore, in Patent Document 7, a rare earth-Mg-Ni-based hydrogen storage alloy used for the negative electrode of an alkaline storage battery has a general formula: (A α Ln 1-α ) 1-β Mg β Ni γ-δ-ε Al δ T ε (Wherein, A represents one or more elements containing at least Sm selected from the group consisting of Pr, Nd, Sm and Gd; Ln represents La, Ce, Pm, Eu, Tb, Dy, Ho, represents at least one element selected from the group consisting of Er, Tm, Yb, Lu, Ca, Sr, Sc, Y, Ti, Zr and Hf, where T is V, Nb, Ta, Cr, Mo, Mn, Fe , Co, Zn, Ga, Sn, In, Cu, Si, P and B, and subscripts α, β, γ, δ and ε are each 0.4≦ α, 0.05 < β < 0.15, 3.0 ≤ γ ≤ 4.2, 0.15 ≤ δ ≤ 0.30, 0 ≤ ε ≤ 0.20). A hydrogen storage alloy having

さらに、特許文献8には、高率放電を可能とするため、50%通過率で表わされる中心径D50が8~15μmの範囲にある水素吸蔵合金粒子を用いた水素吸蔵合金電極が報告されている。 Furthermore, Patent Document 8 reports a hydrogen-absorbing alloy electrode using hydrogen-absorbing alloy particles having a center diameter D50 in the range of 8 to 15 μm, as represented by a 50% pass rate, in order to enable high-rate discharge. there is

特開平11-323469号公報JP-A-11-323469 国際公開第01/ 48841号WO 01/48841 特開2005- 32573号公報JP-A-2005-32573 特開2009- 87631号公報JP-A-2009-87631 特開2009- 74164号公報JP-A-2009-74164 特開2009-108379号公報JP 2009-108379 A 特開2009-138220号公報Japanese Patent Application Laid-Open No. 2009-138220 特開2000-182608号公報JP-A-2000-182608

しかしながら、上記特許文献1や特許文献2に開示の技術は、合金の最適化がなされず、ハイブリッド自動車には搭載されるまでには至らなかった。 However, the technologies disclosed in Patent Document 1 and Patent Document 2 have not optimized alloys, and have not been installed in hybrid vehicles.

また、特許文献3に開示の技術では、高水素平衡圧の水素吸蔵合金を用いると、充放電サイクル寿命が低下するという新たな問題が生じた。 In addition, in the technology disclosed in Patent Document 3, the use of a hydrogen-absorbing alloy with a high hydrogen equilibrium pressure causes a new problem that the charge-discharge cycle life is reduced.

また、特許文献4に開示の技術では、更なる小型化、軽量化を行おうとした場合、高出力の電池、即ち、高エネルギー密度の電池とする必要があり、電池容量当たりの最大放電可能な電流値(限界電流値)を考慮した電池サイズが必要となる。これは、単純な小型化、即ち、単純な電池サイズの小型化であると、電池容量が低下するだけだからである。しかし、特許文献4の技術では、そのような考慮はなされていない。 In addition, in the technology disclosed in Patent Document 4, when further miniaturization and weight reduction are attempted, it is necessary to use a high-output battery, that is, a battery with a high energy density, and the maximum discharge per battery capacity is possible. A battery size that considers the current value (limit current value) is required. This is because a simple miniaturization, that is, a simple miniaturization of the battery size, only reduces the battery capacity. However, the technique of Patent Document 4 does not take such consideration into account.

また、特許文献5や特許文献6、特許文献7に開示の水素吸蔵合金は、いずれも合金の粒径が大きく、これらの合金を用いたアルカリ蓄電池は、車載用途としての課題である小型化、高出力および耐久性の3つの特性、言い換えると、放電特性とサイクル寿命特性を両立させるに至らず、車載アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金としては不十分なものであった。 In addition, the hydrogen storage alloys disclosed in Patent Documents 5, 6, and 7 all have large alloy particle sizes, and alkaline storage batteries using these alloys are miniaturized, which is a problem for in-vehicle applications. The three characteristics of high output and durability, in other words, discharge characteristics and cycle life characteristics, have not been achieved at the same time.

また、特許文献8に用いられている水素吸蔵合金は、いわゆるAB合金(MmNi4.0Co0.4Mn0.3Al0.3)であって、微粒化により放電特性は改善されるものの、車載用途には、耐久性などの面でさらなる特性向上が必要であった。 Moreover , the hydrogen storage alloy used in Patent Document 8 is a so-called AB5 alloy ( MmNi4.0Co0.4Mn0.3Al0.3 ) , and the discharge characteristics are improved by atomization. However, for in-vehicle use, further improvements in characteristics such as durability were required.

本発明は、従来技術が抱えるこれらの問題点に鑑みてなされたものであって、特に車載用のニッケル水素電池(アルカリ蓄電池)に適した水素吸蔵合金を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of these problems of the prior art, and it is an object of the present invention to provide a hydrogen-absorbing alloy particularly suitable for a nickel-metal hydride battery (alkaline storage battery) for vehicle use.

上記目的を達成するため、アルカリ蓄電池の負極用の水素吸蔵合金として、主相がA型構造の結晶構造を有し、かつ特定の成分組成を有する微粉の合金を用いることで、放電容量特性および充放電サイクル寿命特性をバランスよく両立させることができることを知見し、本発明を開発するに至った。 In order to achieve the above object, as a hydrogen storage alloy for the negative electrode of an alkaline storage battery, the main phase has a crystal structure of the A 2 B 7 type structure, and by using a fine powder alloy having a specific composition, discharge The inventors have found that both capacity characteristics and charge/discharge cycle life characteristics can be achieved in a well-balanced manner, leading to the development of the present invention.

すなわち、本発明は、主相がA型構造の結晶構造の微粒の合金、具体的にはCeNi型、あるいはGdCo型であって、かつ、下記一般式(1)で表される成分組成を有することを特徴とするアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金を提供する。

(La1-aSm1-bMgNiAl ・・・(1)
ここで、上記(1)式中の添字a、b、cおよびdは、
0.60≦a≦0.78、
0.07≦b≦0.18、
0.02≦d≦0.14、
3.25≦c+d≦3.50
の条件を満たす。
That is, the present invention provides a fine-grained alloy with a main phase having a crystal structure of A 2 B 7 type structure, specifically Ce 2 Ni 7 type or Gd 2 Co 7 type, and the following general formula (1 ) to provide a hydrogen-absorbing alloy for alkaline storage batteries, characterized by having a composition represented by:
(La 1-a Sm a ) 1-b Mg b Ni c Al d (1)
Here, the subscripts a, b, c and d in the above formula (1) are
0.60≦a≦0.78,
0.07≤b≤0.18,
0.02≦d≦0.14,
3.25≤c+d≤3.50
satisfy the conditions of

本発明に係る上記水素吸蔵合金の粒径は、質量基準のD50が3μm以上20μm以下であることが好ましく、質量基準のD90が8μm以上50μm以下であることが好ましい。また、上記水素吸蔵合金は、粒子表面の少なくとも一部にNiからなる層を有することが好ましく、該Niからなる層がアルカリ処理層または酸処理層であることが好ましい。 The particle size of the hydrogen storage alloy according to the present invention preferably has a mass-based D50 of 3 μm or more and 20 μm or less, and a mass-based D90 of 8 μm or more and 50 μm or less. Moreover, the hydrogen storage alloy preferably has a layer made of Ni on at least part of the particle surface, and the layer made of Ni is preferably an alkali-treated layer or an acid-treated layer.

本発明は、第2に、上記いずれかの水素吸蔵合金を負極に用いたアルカリ蓄電池であって、モータを駆動源とするハイブリッド自動車に搭載されて、該モータに電力を供給するものであること、または、スターターモータによりエンジンを始動するアイドリングストップ車に搭載されて、該スターターモータに電力を供給するものであることを特徴とするアルカリ蓄電池を提供する。 Secondly, the present invention is an alkaline storage battery using any one of the above hydrogen-absorbing alloys as a negative electrode, and is mounted in a hybrid vehicle having a motor as a drive source to supply electric power to the motor. Alternatively, there is provided an alkaline storage battery which is mounted in an idling stop vehicle in which an engine is started by a starter motor and which supplies electric power to the starter motor.

本発明は、第3に、モータへの電力供給源として、上記いずれかの水素吸蔵合金を負極に用いたアルカリ蓄電池を有することを特徴とする車両を提供する。 Thirdly, the present invention provides a vehicle comprising, as a power supply source for a motor, an alkaline storage battery using any one of the above hydrogen-absorbing alloys as a negative electrode.

本発明のアルカリ蓄電池用の水素吸蔵合金、および、この水素吸蔵合金を用いたアルカリ蓄電池は、高出力密度を有し、充放電サイクル寿命も優れているため、放電容量特性に優れ、車載の使用条件でも十分に高い高率放電ができる。
また、粒径を適正化した微紛とすることによって、合金割れの進行を抑制し耐久性を向上させることができるので、もって、耐食性を改善するAlを削減することができ、ひいては、放電容量を増大させることができる。
さらに、粒子表面の一部にNiからなる層を、表面処理を施すことによって形成することで、合金腐食の進行を抑制しより耐久性を高めることができる。
The hydrogen-absorbing alloy for alkaline storage batteries of the present invention and alkaline storage batteries using this hydrogen-absorbing alloy have high power density and excellent charge-discharge cycle life. Sufficiently high rate discharge can be achieved even under these conditions.
In addition, by using fine powder with an optimized particle size, it is possible to suppress the progress of alloy cracking and improve durability, so that Al that improves corrosion resistance can be reduced, and discharge capacity is improved. can be increased.
Furthermore, by forming a layer made of Ni on a part of the particle surface by subjecting the surface to surface treatment, progress of alloy corrosion can be suppressed and durability can be further improved.

また、本発明に係るアルカリ蓄電池によれば、小型軽量化が可能となり、これを自動車など車両に搭載した場合には、高い運動性能を有するとともに、低燃費のハイブリッド自動車(HEV)等を提供できるようになる。 In addition, according to the alkaline storage battery of the present invention, it is possible to reduce the size and weight, and when it is mounted on a vehicle such as an automobile, it can provide a hybrid electric vehicle (HEV) with high maneuverability and low fuel consumption. become.

本発明の水素吸蔵合金を用いたアルカリ蓄電池を例示する部分切欠斜視図である。1 is a partially cutaway perspective view illustrating an alkaline storage battery using the hydrogen storage alloy of the present invention; FIG.

本発明の水素吸蔵合金を用いたアルカリ蓄電池について、電池の一例を示す部分切欠斜視図である図1に基づいて説明する。アルカリ蓄電池10は、水酸化ニッケル(Ni(OH))を主正極活物質とするニッケル正極1と、本発明にかかる水素吸蔵合金(MH)を負極活物質とする水素吸蔵合金負極2と、セパレータ3とからなる電極群を、アルカリ電解液を充填した電解質層(図示せず)とともに筐体4内に備えた蓄電池である。 An alkaline storage battery using the hydrogen storage alloy of the present invention will be described with reference to FIG. 1, which is a partially cutaway perspective view showing an example of a battery. The alkaline storage battery 10 includes a nickel positive electrode 1 whose main positive electrode active material is nickel hydroxide (Ni(OH) 2 ), a hydrogen storage alloy negative electrode 2 whose negative electrode active material is the hydrogen storage alloy (MH) according to the present invention, The storage battery includes an electrode group including a separator 3 and an electrolyte layer (not shown) filled with an alkaline electrolyte in a housing 4 .

この電池10は、いわゆるニッケル-金属水素化物電池(Ni-MH電池)に該当し、以下の反応が生じる。 This battery 10 corresponds to a so-called nickel-metal hydride battery (Ni-MH battery), and the following reactions occur.

正極: NiOOH+HO+e-=Ni(OH)2+OH-
負極: MH+OH-=M+HO+e-
Positive electrode : NiOOH+ H2O +e-=Ni(OH ) 2 +OH-
Negative electrode: MH+OH =M+H 2 O+e

[水素吸蔵合金]
以下、本発明にかかる、アルカリ蓄電池の負極に用いる水素吸蔵合金について説明する。
[Hydrogen storage alloy]
The hydrogen storage alloy used for the negative electrode of the alkaline storage battery according to the present invention will be described below.

本発明の水素吸蔵合金は、主相がA型構造の結晶構造の微粒、具体的にはCeNi型、あるいはGdCo型であって、かつ下記一般式(1)で表される成分組成を有することが必要である。

(La1-aSm1-bMgNiAl ・・・(1)
ここで、上記(1)式中の添字a、b、cおよびdは、
0.60≦a≦0.78、
0.07≦b≦0.18、
0.02≦d≦0.14、
3.25≦c+d≦3.50
の条件を満たす。
In the hydrogen storage alloy of the present invention, the main phase is fine grains having a crystal structure of A 2 B 7 type structure, specifically Ce 2 Ni 7 type or Gd 2 Co 7 type, and the following general formula (1) It is necessary to have a component composition represented by
(La 1-a Sm a ) 1-b Mg b Ni c Al d (1)
Here, the subscripts a, b, c and d in the above formula (1) are
0.60≦a≦0.78,
0.07≤b≤0.18,
0.02≦d≦0.14,
3.25≤c+d≤3.50
satisfy the conditions of

この一般式(1)で表される合金は、アルカリ蓄電池の負極として用いたとき、電池に高い放電容量およびサイクル寿命特性を付与するので、アルカリ蓄電池の小型化・軽量化や高耐久性の達成に寄与する。 When the alloy represented by the general formula (1) is used as the negative electrode of an alkaline storage battery, it imparts high discharge capacity and cycle life characteristics to the battery. contribute to

以下、本発明の水素吸蔵合金の成分組成を限定する理由について説明する。
希土類元素:La1-aSm(ただし、0.60≦a≦0.78)
本発明の水素吸蔵合金は、A型構造のA成分の元素として、希土類元素を含有する。希土類元素としては、水素吸蔵能力をもたらす基本成分として、SmおよびLaの2つの元素を必須とする。これらは、また、SmとLaは原子半径が異なるため、この成分比率によって、水素平衡圧を制御することができ、電池に必要な平衡圧を任意に設定できる。その値はSmとLaの合計に対するSmの原子比率a値で、0.60以上0.78以下の範囲であることが必要である。この範囲であれば、電池に適した水素平衡圧に設定しやすい。好ましくは、Smの原子比率a値が、0.62以上0.75以下の範囲である。
The reasons for limiting the chemical composition of the hydrogen storage alloy of the present invention will be described below.
Rare earth element: La 1-a Sm a (0.60≦a≦0.78)
The hydrogen storage alloy of the present invention contains a rare earth element as an element of the A component of the A 2 B 7 type structure. As rare earth elements, two elements, Sm and La, are essential as basic components that provide hydrogen storage capacity. Also, since Sm and La have different atomic radii, the hydrogen equilibrium pressure can be controlled by this component ratio, and the equilibrium pressure required for the battery can be arbitrarily set. The value is the atomic ratio a of Sm to the sum of Sm and La, and must be in the range of 0.60 or more and 0.78 or less. Within this range, it is easy to set the hydrogen equilibrium pressure suitable for the battery. Preferably, the atomic ratio a value of Sm is in the range of 0.62 or more and 0.75 or less.

Smが多い組成では耐久性が向上するとともに、他の元素と組み合わせたときに、さらに耐久性が向上する。また、希土類元素としてのPrやNd、Ceは積極的に活用しないが、不可避不純物レベルで含有していてもよい。 A composition with a large amount of Sm has improved durability, and when combined with other elements, the durability is further improved. Although Pr, Nd, and Ce are not actively used as rare earth elements, they may be contained at the level of unavoidable impurities.

Mg:Mg(ただし、0.07≦b≦0.18)
Mgは、A型構造のA成分の元素を構成する本発明では必須の元素であり、放電容量の向上およびサイクル寿命特性の向上に寄与する。A成分中のMgの原子比率を表すb値は、0.07以上0.18以下の範囲とする。b値が0.07未満では水素放出能力が低下するため、放電容量が低下してしまう。一方、0.18を超えると特に水素吸蔵放出に伴う割れが促進し、サイクル寿命特性すなわち耐久性が低下する。好ましくは、b値は0.08以上0.16以下の範囲である。
Mg:Mg b (where 0.07≤b≤0.18)
Mg is an essential element in the present invention that constitutes the A component element of the A 2 B 7 type structure, and contributes to improvement of discharge capacity and cycle life characteristics. The b value, which represents the atomic ratio of Mg in the A component, is in the range of 0.07 or more and 0.18 or less. If the b value is less than 0.07, the hydrogen releasing ability is lowered, so the discharge capacity is lowered. On the other hand, when it exceeds 0.18, cracking especially accompanying hydrogen absorption/desorption is accelerated, and cycle life characteristics, that is, durability is lowered. Preferably, the b value ranges from 0.08 to 0.16.

Ni:Ni
Niは、A型構造のB成分の主たる元素である。その原子比率c値は後述する。
Ni: Nic
Ni is the main element of the B component of the A2B7 type structure. The atomic ratio c value will be described later.

Al:Al(ただし、0.02≦d≦0.14)
Alは、A型構造のB成分の元素として含有する元素であり、電池電圧に関係する水素平衡圧の調整に有効であるとともに、耐食性が向上でき、微粒の水素吸蔵合金の耐久性向上、すなわちサイクル寿命特性に効果がある。上記効果を確実に発現させるためには、A成分に対するAlの原子比率を表すd値は、0.02以上0.14以下の範囲とする。d値が、0.02未満では耐食性が十分ではなくなり、その結果サイクル寿命が十分でなくなる。一方、d値が、0.14を超えると放電容量が低下してしまう。好ましいd値は、0.04以上0.10以下の範囲であり、0.04以上0.09以下の範囲がさらに好ましい。なお、本発明の水素吸蔵合金を微小径の粉末とする場合、Al量は本発明の範囲の少ない側で十分であり、その分、放電容量を大きくすることができる。
Al: Al d (where 0.02≤d≤0.14)
Al is an element contained as an element of the B component of the A 2 B 7 type structure, and is effective in adjusting the hydrogen equilibrium pressure related to the battery voltage, and can improve the corrosion resistance and durability of the fine grain hydrogen storage alloy. It is effective in improving, that is, cycle life characteristics. In order to ensure the above effects, the d value, which represents the atomic ratio of Al to the A component, should be in the range of 0.02 or more and 0.14 or less. If the d value is less than 0.02, the corrosion resistance is not sufficient, resulting in an insufficient cycle life. On the other hand, if the d value exceeds 0.14, the discharge capacity will decrease. The d value is preferably in the range of 0.04 or more and 0.10 or less, more preferably 0.04 or more and 0.09 or less. When the hydrogen-absorbing alloy of the present invention is made into a fine-sized powder, it is sufficient for the amount of Al to be on the lower side of the range of the present invention, and the discharge capacity can be increased accordingly.

A成分とB成分の比率:3.25≦c+d≦3.50
型構造のA成分に対するB成分(NiおよびAl)のモル比である化学量論比、すなわち、一般式で表されるc+dの値は、3.25以上3.50以下の範囲であることが必要である。3.25未満では、副相すなわちAB相が増えてしまい、特に放電容量が低下する。一方、3.50を超えるとAB相が増え、水素吸蔵放出に伴う割れが促進されるようになり、結果として耐久性、すなわちサイクル寿命が低下してしまう。好ましくは3.28以上3.47以下の範囲である。
Ratio of A component and B component: 3.25 ≤ c + d ≤ 3.50
The stoichiometric ratio, which is the molar ratio of the B component (Ni and Al) to the A component of the A 2 B 7 type structure, that is, the value of c + d represented by the general formula is in the range of 3.25 or more and 3.50 or less It is necessary to be If it is less than 3.25, the number of subphases, that is, three AB phases increases, and the discharge capacity in particular decreases. On the other hand, if it exceeds 3.50, the number of AB 5 phases increases, and cracking accompanying hydrogen absorption/desorption is accelerated, resulting in a decrease in durability, that is, cycle life. It is preferably in the range of 3.28 or more and 3.47 or less.

[水素吸蔵合金の製造方法]
次に、本発明の水素吸蔵合金の製造方法について説明する。
[Method for producing hydrogen storage alloy]
Next, a method for producing the hydrogen storage alloy of the present invention will be described.

本発明の水素吸蔵合金は、希土類元素(Sm、Laなど)やマグネシウム(Mg)、ニッケル(Ni)、アルミニウム(Al)などの金属元素を所定のモル比となるように秤量した後、これらの原料を、高周波誘導炉に設置したアルミナるつぼに投入してアルゴンガス等の不活性ガス雰囲気下で溶解した後、鋳型に鋳込んで水素吸蔵合金のインゴットを作製する。あるいは、ストリップキャスト法を用いて、200~500μm厚程度のフレーク状試料を直接作製してもよい。
なお、本発明の水素吸蔵合金は、主成分として、融点が低く高蒸気圧のMgを含有しているため、全合金成分の原料を一度に溶解すると、Mgが蒸発してしまい、目標とする化学組成の合金を得ることが困難となる場合がある。そこで、本発明の水素吸蔵合金を溶解法により製造するに当たっては、まず、Mgを除いた他の合金成分を溶解した後、その溶湯内に金属MgおよびMg合金などのMg原料を投入するのが好ましい。また、この溶解工程は、アルゴンまたはヘリウム等の不活性ガス雰囲気下で行うのが望ましく、具体的には、アルゴンガスを80vol%以上含有した不活性ガスを0.05~0.2MPaに調整した減圧雰囲気下で行うのが好ましい。
The hydrogen storage alloy of the present invention is obtained by weighing metal elements such as rare earth elements (Sm, La, etc.), magnesium (Mg), nickel (Ni), and aluminum (Al) so as to obtain a predetermined molar ratio. After the raw material is put into an alumina crucible installed in a high-frequency induction furnace and melted in an atmosphere of an inert gas such as argon gas, it is cast into a mold to produce an ingot of a hydrogen-absorbing alloy. Alternatively, a strip casting method may be used to directly prepare a flake-shaped sample with a thickness of about 200 to 500 μm.
The hydrogen storage alloy of the present invention contains Mg with a low melting point and a high vapor pressure as a main component. It may be difficult to obtain an alloy of chemical composition. Therefore, in producing the hydrogen storage alloy of the present invention by the melting method, it is preferable to first melt the alloy components other than Mg, and then add Mg raw materials such as metal Mg and Mg alloys into the melt. preferable. In addition, this dissolving step is preferably performed in an inert gas atmosphere such as argon or helium. Specifically, the inert gas containing 80 vol% or more of argon gas is adjusted to 0.05 to 0.2 MPa. It is preferable to carry out under a reduced pressure atmosphere.

上記条件にて溶解した合金は、その後、水冷の鋳型に鋳造し、凝固させて水素吸蔵合金のインゴットとするのが好ましい。次いで、得られた各水素吸蔵合金のインゴットについて、DSC(示差走査熱量計)を用いて融点(T)を測定する。これは、本発明の水素吸蔵合金は、上記鋳造後のインゴットを、アルゴンまたはヘリウム等の不活性ガスまたは窒素ガスのいずれか、もしくは、それらの混合ガス雰囲気下で、900℃以上合金の融点(T)以下の温度で3~50時間保持する熱処理を施すことが好ましいからである。この熱処理により、水素吸蔵合金中におけるA7型の結晶構造をもつ主相の比率を50vol%以上とし、副相であるAB相、AB相、AB相を減少あるいは消滅させることができる。得られた水素吸蔵合金の主相の結晶構造がA7型構造であることは、Cu-Kα線を用いたX線回折測定により確認することができる。 The alloy melted under the above conditions is then preferably cast in a water-cooled mold and solidified to form an ingot of the hydrogen storage alloy. Next, the melting point (T m ) of each obtained ingot of the hydrogen storage alloy is measured using a DSC (differential scanning calorimeter). This is because the hydrogen-absorbing alloy of the present invention is obtained by exposing the cast ingot to an atmosphere of inert gas such as argon or helium, nitrogen gas, or a mixed gas atmosphere of 900° C. or higher, the melting point of the alloy ( This is because it is preferable to perform heat treatment at a temperature not higher than T m for 3 to 50 hours. By this heat treatment, the ratio of the main phase having the A 2 B 7 type crystal structure in the hydrogen storage alloy is made 50 vol % or more, and the AB 2 phase, AB 3 phase, and AB 5 phase are reduced or eliminated. can be done. It can be confirmed by X-ray diffraction measurement using Cu—Kα rays that the crystal structure of the main phase of the obtained hydrogen-absorbing alloy is the A 2 B 7 type structure.

上記熱処理温度が900℃未満では、元素の拡散が不十分であるため、副相が残留してしまい、電池の放電容量の低下やサイクル特性の劣化を招いてしまうおそれがある。一方、熱処理温度が合金の融点Tより-20℃以上(T-20℃以上)となると、主相の結晶粒の粗大化や、Mg成分の蒸発が生じる結果、微粉化や化学組成の変化による水素吸蔵量の低下が起こってしまうおそれもある。したがって、熱処理温度は好ましくは900℃~(T-30℃)の範囲である。さらに好ましくは、900℃~(T-50℃)の範囲である。 If the heat treatment temperature is less than 900° C., the diffusion of the elements is insufficient, so that the sub-phase remains, which may lead to a decrease in the discharge capacity of the battery and a deterioration in the cycle characteristics. On the other hand, if the heat treatment temperature is −20° C. or higher (T m −20° C. or higher) than the melting point T m of the alloy, coarsening of the crystal grains of the main phase and evaporation of the Mg component will occur, resulting in fine powder and chemical composition changes. There is also a possibility that the hydrogen storage capacity may decrease due to the change. Therefore, the heat treatment temperature is preferably in the range of 900° C. to (T m −30° C.). More preferably, it is in the range of 900°C to (T m -50°C).

また、熱処理の保持時間が3時間以下では、安定的に主相の比率を50vol%以上とすることができず、また、主相の化学成分の均質化が不十分となるため、水素吸蔵・放出時の膨張・収縮が不均一となり、発生する歪みや欠陥量が増大してサイクル特性にも悪影響を与えるおそれがある。なお、上記熱処理の保持時間は4時間以上とするのが好ましく、主相の均質化や結晶性向上の観点からは、5時間以上とするのがより好ましい。ただし、保持時間が50時間を超えると、Mgの蒸発量が多くなって化学組成が変化し、その結果、AB型の副相が生成してくるおそれがある。さらに、製造コストの上昇や、蒸発したMg微粉末による粉塵爆発を招くおそれもあるため好ましくない。 In addition, if the holding time of the heat treatment is 3 hours or less, the ratio of the main phase cannot be stably increased to 50 vol% or more, and the homogenization of the chemical components of the main phase becomes insufficient. Expansion and contraction during release become non-uniform, and the amount of generated distortion and defects increases, which may adversely affect cycle characteristics. The holding time of the heat treatment is preferably 4 hours or longer, and more preferably 5 hours or longer from the viewpoint of homogenizing the main phase and improving the crystallinity. However, if the holding time exceeds 50 hours, the amount of evaporation of Mg increases and the chemical composition changes, and as a result, there is a possibility that an AB 5 type subphase may be generated. Furthermore, it is not preferable because there is a risk of an increase in manufacturing cost and a dust explosion due to evaporated Mg fine powder.

熱処理した合金は、乾式法または湿式法で微粉化する。乾式法で微粉化する場合は、例えばハンマーミルやACMパルベライザーなどを用いて粉砕する。一方、湿式法で微粉化する場合は、ビーズミルやアトライターなどを用いて粉砕する。特に微粉を得る場合には、湿式粉砕の方が安全に作製できるため好ましい。
本発明の水素吸蔵合金を車載用途の電池に用いる場合、微粉化する合金粒子の粒径は、出力、サイクル寿命特性などの電池特性のバランス上、質量基準の50%通過率粒径D50で3μm以上20μm以下の範囲が好ましく、5μm以上15μm以下の範囲がより好ましい。さらに、合金粒子の粒径分布が広すぎると、上記特性が劣化するので、質量基準の10%通過率粒径D10は0.5μm以上9μm以下の範囲、90%通過率粒径D90は8μm以上50μm以下の範囲であるのが好ましく、D10は1μm以上7μm以下の範囲、D90は10μm以上40μm以下の範囲であるのがより好ましい。なお、上記合金粒子の粒径は、メディアの径、量、回転数などの条件を調整することにより制御することができる。
ここで、上記した合金粒子の粒径分布D50、D10およびD90は、レーザー回折・散乱式粒度分布測定装置で測定した値を用いることとし、測定装置としては、例えば、マイクロトラック・ベル社製 MT3300EXII型などを用いることができる。
The heat-treated alloy is pulverized by dry or wet methods. When finely pulverizing by a dry method, for example, it is pulverized using a hammer mill, an ACM pulverizer, or the like. On the other hand, when pulverizing by a wet method, it is pulverized using a bead mill, an attritor, or the like. Especially when obtaining fine powder, wet pulverization is preferable because it can be produced safely.
When the hydrogen-absorbing alloy of the present invention is used in a battery for vehicle use, the particle size of the pulverized alloy particles is 3 μm at a mass-based 50% passage rate particle size D50 in consideration of the balance of battery characteristics such as output and cycle life characteristics. It is preferably in the range of 20 μm or more, more preferably 5 μm or more and 15 μm or less. Furthermore, if the particle size distribution of the alloy particles is too wide, the above characteristics deteriorate, so the mass-based 10% passage particle diameter D10 is in the range of 0.5 μm or more and 9 μm or less, and the 90% passage particle diameter D90 is 8 μm or more. It is preferably in the range of 50 μm or less, more preferably in the range of 1 μm or more and 7 μm or less for D10, and more preferably in the range of 10 μm or more and 40 μm or less for D90. The particle size of the alloy particles can be controlled by adjusting conditions such as the diameter, amount, and number of revolutions of the media.
Here, for the particle size distributions D50, D10 and D90 of the alloy particles described above, values measured by a laser diffraction/scattering particle size distribution measuring device are used. A mold or the like can be used.

なお、上記微粉化した合金粒子は、その後、KOHやNaOHなどのアルカリ水溶液を用いたアルカリ処理や、硝酸や硫酸、塩酸水溶液を用いた酸処理を行う表面処理を施してもよい。これらの表面処理を施すことで、合金粒子表面の少なくとも一部にNiからなる層(アルカリ処理層または酸処理層)を形成し、合金腐食の進行を抑制することができるとともに、耐久性を高めることができることから、電池のサイクル特性や広い温度範囲での放電特性を向上することができる。特に、酸処理の場合には、合金表面のダメージを少なくしてNiを析出させることが可能であることから、塩酸を用いて行うことが好ましい。また、湿式法で合金を粉砕する場合には、表面処理を同時に行うこともできる。 The pulverized alloy particles may be subjected to surface treatment such as alkali treatment using an aqueous alkali solution such as KOH or NaOH, or acid treatment using an aqueous solution of nitric acid, sulfuric acid or hydrochloric acid. By applying these surface treatments, a layer made of Ni (alkali-treated layer or acid-treated layer) is formed on at least a part of the surface of the alloy particles, and it is possible to suppress the progress of alloy corrosion and improve durability. Therefore, the cycle characteristics of the battery and the discharge characteristics in a wide temperature range can be improved. In particular, in the case of acid treatment, it is preferable to use hydrochloric acid because it is possible to precipitate Ni with less damage to the alloy surface. In addition, when the alloy is pulverized by a wet method, surface treatment can be performed at the same time.

[アルカリ蓄電池]
次に、本発明の水素吸蔵合金を用いたアルカリ蓄電池の構成例について、図1を参照しながら説明する。
ここで、本発明のアルカリ蓄電池10は、少なくとも、正極1、負極2およびセパレータ3と、電解質を充填してそれらを収納する筐体4(電池ケース)から構成されている。以下、具体的に説明する。
[Alkaline storage battery]
Next, a configuration example of an alkaline storage battery using the hydrogen storage alloy of the present invention will be described with reference to FIG.
Here, the alkaline storage battery 10 of the present invention is composed of at least a positive electrode 1, a negative electrode 2, a separator 3, and a housing 4 (battery case) that is filled with an electrolyte and accommodates them. A specific description will be given below.

<正極>
正極1は、通常、正極活物質層および正極集電体から構成されている。正極活物質層は、少なくとも正極活物質を含有する。正極活物質層は、さらに、導電助剤、結着剤および増粘剤の少なくとも一つを含有していてもよい。正極活物質としては、上述した水素吸蔵合金(負極材料)と組み合わせた場合に、電池として機能する物質であれば特に限定されず、例えば、金属単体や合金、水酸化物等を挙げることができる。正極活物質としては、ニッケル酸化物を含み、主にオキシ水酸化ニッケルおよび/または水酸化ニッケルからなるものを用いることができる。正極活物質に占めるニッケル酸化物の量は、例えば、90~100質量%であり、95~100質量%であってもよい。ニッケル酸化物の平均粒径は、例えば、3~35μmの範囲から適宜選択でき、好ましくは3~25μmの範囲である。
<Positive electrode>
The positive electrode 1 is generally composed of a positive electrode active material layer and a positive electrode current collector. The positive electrode active material layer contains at least a positive electrode active material. The positive electrode active material layer may further contain at least one of a conductive aid, a binder and a thickener. The positive electrode active material is not particularly limited as long as it functions as a battery when combined with the hydrogen storage alloy (negative electrode material) described above, and examples thereof include simple metals, alloys, and hydroxides. . As the positive electrode active material, a material containing nickel oxide and mainly composed of nickel oxyhydroxide and/or nickel hydroxide can be used. The amount of nickel oxide in the positive electrode active material is, for example, 90 to 100% by mass, and may be 95 to 100% by mass. The average particle size of the nickel oxide can be appropriately selected, for example, from the range of 3 to 35 μm, preferably from 3 to 25 μm.

導電助剤は、電子伝導性を付与することができる材料であれば特に限定されず、例えば、Ni粉末等の金属粉末や酸化コバルト等の酸化物、グラファイト、カーボンナノチューブ等のカーボン材料を挙げることができる。導電助剤の添加量は、特に限定されないが、例えば、正極活物質100質量部に対して、0.1~50重量部の範囲が好ましく、0.1~30重量部の範囲がさらに好ましい。また、結着剤としては、例えば、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)等の合成ゴムやカルボキシメチルセルロース(CMC)等のセルロース、ポリビニルアルコール(PVA)等のポリオール、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂等を挙げることができる。結着剤の量は、正極活物質100質量部に対して、例えば、7質量部以下であればよく、0.01~5質量部の範囲であっても、さらに0.05~2質量部の範囲であってもよい。 The conductive aid is not particularly limited as long as it is a material capable of imparting electronic conductivity, and examples thereof include metal powders such as Ni powder, oxides such as cobalt oxide, graphite, and carbon materials such as carbon nanotubes. can be done. The amount of the conductive aid to be added is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 50 parts by weight, more preferably in the range of 0.1 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the positive electrode active material. Examples of binders include synthetic rubbers such as styrene-butadiene rubber (SBR), celluloses such as carboxymethyl cellulose (CMC), polyols such as polyvinyl alcohol (PVA), and fluorine resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF). etc. can be mentioned. The amount of the binder may be, for example, 7 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. may be in the range of

さらに、増粘剤としては、例えば、カルボキシメチルセルロースおよびその変性体(Na塩などの塩も含む)や、メチルセルロースなどのセルロース誘導体、ポリビニルアルコールなどの酢酸ビニルユニットを有するポリマーのケン化物、ポリエチレンオキサイドなどのポリアルキレンオキサイドなどが挙げられる。これらの増粘剤は、一種単独でまたは二種以上を組み合わせて使用してもよい。増粘剤の量は、正極活物質100質量部に対して、例えば、5質量部以下であり、0.01~3質量部の範囲であってもよく、さらに0.05~1.5質量部の範囲であってもよい。 Furthermore, examples of thickening agents include carboxymethyl cellulose and modified products thereof (including salts such as Na salts), cellulose derivatives such as methyl cellulose, saponified products of polymers having vinyl acetate units such as polyvinyl alcohol, polyethylene oxide, and the like. and polyalkylene oxides of. These thickeners may be used singly or in combination of two or more. The amount of the thickening agent is, for example, 5 parts by mass or less, may be in the range of 0.01 to 3 parts by mass, and further 0.05 to 1.5 parts by mass with respect to 100 parts by mass of the positive electrode active material. It may be in the range of part.

また、正極集電体の素材としては、例えば、ステンレス鋼やアルミニウム、ニッケル、鉄、チタン等を挙げることができる。なお、正極集電体の形状としては、例えば、箔状やメッシュ状、多孔質状等があり、いずれの形状でもよい。
正極は、正極活物質を含む正極合剤を支持体(正極集電体)に付着させることにより形成することができる。正極合剤は、通常、上記した正極活物質、導電助剤、結着剤とともにペースト化して作成する。分散媒としては、水、有機媒体、またはこれらから選択される二種以上の媒体を混合した混合媒体などが使用できる。必要に応じて、導電助剤、結着剤、増粘剤などを添加してもよいが、これら(特に、結着剤、増粘剤)は、必ずしも添加する必要はない。
正極は、上記正極合剤ペーストを支持体の形状などに応じて支持体に塗布してもよく、支持体の空孔に充填させてもよい。正極は、支持体に塗布または充填し、乾燥して分散媒を除去し、得られた乾燥物を厚み方向に圧縮(例えば、一対のロール間で圧延)することにより形成できる。
Examples of materials for the positive electrode current collector include stainless steel, aluminum, nickel, iron, and titanium. The shape of the positive electrode current collector includes, for example, a foil shape, a mesh shape, a porous shape, and the like, and any shape may be used.
The positive electrode can be formed by attaching a positive electrode mixture containing a positive electrode active material to a support (positive electrode current collector). The positive electrode mixture is usually prepared by making it into a paste together with the positive electrode active material, conductive aid, and binder described above. As the dispersion medium, water, an organic medium, or a mixed medium in which two or more media selected from these are mixed can be used. Conductive agents, binders, thickeners and the like may be added as necessary, but these (in particular, binders and thickeners) do not necessarily need to be added.
For the positive electrode, the positive electrode mixture paste may be applied to the support according to the shape of the support, or may be filled in the pores of the support. The positive electrode can be formed by coating or filling a support, drying to remove the dispersion medium, and compressing the resulting dried product in the thickness direction (for example, rolling between a pair of rolls).

<負極>
負極2は、通常、負極活物質層および負極集電体から構成されている。負極活物質層は、負極活物質として、少なくとも上記に記載した本発明の水素吸蔵合金を含有する必要がある。負極活物質層は、さらに、導電助剤、結着剤および増粘剤の少なくとも一つを含有していてもよい。導電助剤は、電子伝導性を付与することができる材料であれば特に限定されず、例えば、Ni粉末等の金属粉末や酸化コバルト等の酸化物、グラファイト、カーボンナノチューブ等のカーボン材料を挙げることができる。導電助剤の添加量は、特に限定されないが、例えば、水素吸蔵合金粉末100重量部に対し、0.1~50重量部の範囲が好ましく、0.1~30重量部の範囲がさらに好ましい。また、結着剤としては、例えば、スチレン・ブタジエンゴム(SBR)等の合成ゴムやカルボキシメチルセルロース(CMC)等のセルロース、ポリビニルアルコール(PVA)等のポリオール、ポリフッ化ビニリデン(PVDF)等のフッ素樹脂等を挙げることができる。結着剤の量は、水素吸蔵合金粉末100重量部に対して、例えば、7質量部以下であればよく、0.01~5質量部の範囲であっても、さらに0.05~2質量部の範囲であってもよい。
<Negative Electrode>
The negative electrode 2 is generally composed of a negative electrode active material layer and a negative electrode current collector. The negative electrode active material layer must contain at least the hydrogen storage alloy of the present invention described above as a negative electrode active material. The negative electrode active material layer may further contain at least one of a conductive aid, a binder and a thickener. The conductive aid is not particularly limited as long as it is a material capable of imparting electronic conductivity, and examples thereof include metal powders such as Ni powder, oxides such as cobalt oxide, graphite, and carbon materials such as carbon nanotubes. can be done. The amount of the conductive aid added is not particularly limited, but is preferably in the range of 0.1 to 50 parts by weight, more preferably in the range of 0.1 to 30 parts by weight, based on 100 parts by weight of the hydrogen-absorbing alloy powder. Examples of binders include synthetic rubbers such as styrene-butadiene rubber (SBR), celluloses such as carboxymethyl cellulose (CMC), polyols such as polyvinyl alcohol (PVA), and fluorine resins such as polyvinylidene fluoride (PVDF). etc. can be mentioned. The amount of the binder may be, for example, 7 parts by mass or less with respect to 100 parts by weight of the hydrogen-absorbing alloy powder. It may be a range of parts.

負極集電体の素材としては、例えば、鋼やステンレス鋼、アルミニウム、ニッケル、鉄、チタン、カーボン等を挙げることができる。また、負極集電体の形状としては、例えば、箔状やメッシュ状、多孔質状等があり、いずれの形状でもよい。
負極活物質層を負極集電体上に形成するには、ペースト化する。これには上記の負極活物質、導電助剤、結着剤、増粘剤などを含有させて作製する。
このニッケル水素電池用負極は、本発明の水素吸蔵合金粉末を含む負極ペーストを所定形状に成形し、成形された負極ペーストを負極芯材(負極集電体)によって支持することによって作製するか、あるいは、上記水素吸蔵合金粉末を含む負極ペーストを調製し、これを負極集電材に塗布し、乾燥することによって作製される。
Examples of materials for the negative electrode current collector include steel, stainless steel, aluminum, nickel, iron, titanium, and carbon. Further, the shape of the negative electrode current collector includes, for example, a foil shape, a mesh shape, a porous shape, and the like, and any shape may be used.
Paste is used to form the negative electrode active material layer on the negative electrode current collector. The negative electrode active material, the conductive aid, the binder, the thickener, and the like are contained in this material.
This negative electrode for a nickel-metal hydride battery is produced by molding a negative electrode paste containing the hydrogen-absorbing alloy powder of the present invention into a predetermined shape, and supporting the molded negative electrode paste with a negative electrode core material (negative electrode current collector). Alternatively, it is produced by preparing a negative electrode paste containing the above hydrogen-absorbing alloy powder, applying it to a negative electrode current collector, and drying it.

<電解質層>
電解質層は、正極および負極の間に形成された、水系電解液を含有する層である。ここで、上記水系電解液とは、溶媒として主に水を用いた電解液のことをいい、該溶媒には水以外のものを含んでいてもよい。電解液の溶媒全体に対する水の割合は、50mol%以上であればよく、70mol%以上であっても、90mol%以上であっても、100mol%であってもよい。
水系電解液は、アルカリ水溶液であることが好ましい。アルカリ水溶液の溶質としては、例えば、水酸化カリウム(KOH)や水酸化ナトリウム(NaOH)等を挙げることができ、これにLiOHが含まれていてもよい。水系電解液における溶質の濃度は、高いほど好ましく、例えば、3mol/L以上であればよく、5mol/L以上であることが好ましい。
電解質層は、セパレータ3を有している。セパレータ3を設置することで、短絡を効果的に防止できる。セパレータ3としては、例えば、スルホン化処理したポリエチレンやポリプロピレン等の樹脂を含有する不織布や多孔膜を挙げることができる。
<Electrolyte layer>
The electrolyte layer is a layer containing an aqueous electrolyte solution formed between the positive electrode and the negative electrode. Here, the water-based electrolytic solution refers to an electrolytic solution using water as a main solvent, and the solvent may contain substances other than water. The ratio of water to the entire solvent of the electrolytic solution may be 50 mol % or more, and may be 70 mol % or more, 90 mol % or more, or 100 mol %.
The aqueous electrolytic solution is preferably an alkaline aqueous solution. Examples of the solute of the alkaline aqueous solution include potassium hydroxide (KOH) and sodium hydroxide (NaOH), which may contain LiOH. The concentration of the solute in the aqueous electrolytic solution is preferably as high as possible.
The electrolyte layer has a separator 3 . A short circuit can be effectively prevented by installing the separator 3 . Examples of the separator 3 include nonwoven fabrics and porous membranes containing resins such as sulfonated polyethylene and polypropylene.

<筐体>
筐体4は、上記した正極1、負極2およびセパレータ3を収納し、電解質を充填した電池ケース(セル容器)である。その素材は、電解液に対して腐食されることがなく安定であり、充電時に一時的に発生するガス(酸素または水素)および電解液を外部に漏らさず保持できるものであればよく、例えば、金属ケースや樹脂ケース等が一般に用いられている。また、正極1及び負極2がセパレータ3を介して複数積層された積層体を有する積層型のアルカリ蓄電池10である場合、筐体4は当該積層体の周囲を枠状の樹脂でシールした構造であってもよい。
<Case>
The housing 4 is a battery case (cell container) containing the positive electrode 1, the negative electrode 2 and the separator 3 described above and filled with an electrolyte. Any material can be used as long as it is stable without being corroded by the electrolyte, and can retain the gas (oxygen or hydrogen) temporarily generated during charging and the electrolyte without leaking to the outside. A metal case, a resin case, or the like is generally used. When the positive electrode 1 and the negative electrode 2 are a laminated alkaline storage battery 10 having a laminate in which a plurality of separators 3 are interposed, the housing 4 has a structure in which the circumference of the laminate is sealed with a frame-shaped resin. There may be.

<電池>
本発明の電池10は、通常、二次電池である。そのため、繰り返し充放電できるので、例えば車載用の電池として好適である。その際、自動車駆動用のモータに電力を供給する形態となるハイブリッド自動車用電池としての使い方だけに限定されず、アイドリングストップ機能を有する自動車でエンジンの再始動を行うためのスターターモータに電力を供給する形態として適用してもよい。なお、二次電池には、二次電池の一次電池的使用(充電後、一度の放電だけを目的とした使用)も含まれる。また、電池の形状としては、例えば、コイン型やラミネート型、円筒型、角型等があるが、いずれの形状でもよい。
<Battery>
Battery 10 of the present invention is typically a secondary battery. Therefore, since it can be repeatedly charged and discharged, it is suitable for use as a vehicle battery, for example. In that case, it is not limited to use as a hybrid vehicle battery that supplies power to a motor for driving a vehicle, but also supplies power to a starter motor for restarting the engine in a vehicle with an idling stop function. You may apply as a form to do. The secondary battery also includes use of a secondary battery as a primary battery (use for the purpose of discharging only once after charging). Moreover, the shape of the battery includes, for example, a coin shape, a laminate shape, a cylindrical shape, a rectangular shape, and the like, and any shape may be used.

<車両>
本発明の車両は、上記水素吸蔵合金を負極に用いたアルカリ蓄電池を、モータへの電力供給源として搭載したものである。従来に比べ、各段に小型軽量化された本発明のアルカリ蓄電池を用いることにより、運動性能の向上や燃費の低減、航続距離の延長を図ることができる。
<Vehicle>
A vehicle according to the present invention is equipped with an alkaline storage battery using the hydrogen storage alloy as a negative electrode as a power supply source for a motor. By using the alkaline storage battery of the present invention, which is significantly smaller and lighter than conventional batteries, it is possible to improve exercise performance, reduce fuel consumption, and extend cruising distance.

<実施例1>
下記の表1に示した成分組成を有するNo.1~30の水素吸蔵合金を負極活物質とする評価用セルを、以下に説明する要領で作製し、その特性を評価する実験を行った。なお、表1に示したNo.1~14の合金は、本発明の条件に適合する合金例(発明例)、No.15~30は、本発明の条件を満たさない合金例(比較例)である。また、比較例のNo.15の合金は、セルの特性を評価するための基準合金に用いた。
<Example 1>
No. 1 having the component composition shown in Table 1 below. An evaluation cell using hydrogen storage alloys Nos. 1 to 30 as a negative electrode active material was fabricated in the manner described below, and an experiment was conducted to evaluate its characteristics. In addition, No. shown in Table 1. Alloys Nos. 1 to 14 are alloy examples (invention examples) that meet the conditions of the present invention. Nos. 15 to 30 are alloy examples (comparative examples) that do not satisfy the conditions of the present invention. Moreover, No. of the comparative example. Alloy No. 15 was used as a reference alloy for evaluating cell properties.

(負極活物質の作製)
表1に示したNo.1~30の合金の原料(Sm、La、Mg、NiおよびAlそれぞれ純度99%以上)を、高周波誘導加熱炉を用いてアルゴン雰囲気下(Ar:100vol%、0.1MPa)で溶解し、鋳造してインゴットとした。次いで、これらの合金インゴットを、アルゴン雰囲気下(Ar:90vol%、0.1MPa)で、各合金の融点T-50℃の温度(940~1130℃)で10時間保持する熱処理を施した後、粗粉砕し、湿式ビーズミルで、質量基準のD50で13μmになるまで微粉砕して、セル評価用の試料(負極活物質)とした。ただし、合金セル評価の基準として用いるNo.15のAB合金については、湿式粉砕で質量基準のD50で25μmの微粉末にして、セル評価用の試料(負極活物質)とした。なお、本発明の発明例のNo.1~14の合金は、熱処理後、粉砕した粉末をX線回折測定し、いずれも主相がA相になっていることを確認している。
(Preparation of negative electrode active material)
No. shown in Table 1. 1 to 30 alloy raw materials (Sm, La, Mg, Ni and Al each with a purity of 99% or more) are melted and cast in an argon atmosphere (Ar: 100 vol%, 0.1 MPa) using a high-frequency induction heating furnace. and ingots. Then, these alloy ingots were subjected to heat treatment in an argon atmosphere (Ar: 90 vol%, 0.1 MPa) at a temperature (940 to 1130° C.) of the melting point T m −50° C. of each alloy for 10 hours. , coarsely pulverized, and finely pulverized with a wet bead mill to a mass-based D50 of 13 μm to obtain a sample (negative electrode active material) for cell evaluation. However, No. used as a reference for alloy cell evaluation. The AB5 alloy No. 15 was wet-pulverized into a fine powder of 25 μm in mass-based D50, and used as a sample (negative electrode active material) for cell evaluation. In addition, No. of the invention example of this invention. Alloys 1 to 14 were subjected to X-ray diffraction measurement of pulverized powder after heat treatment, and it was confirmed that the main phase was A 2 B 7 phase in all cases.

(評価用セルの作製)
<負極>
上記で調整した負極活物質と、導電助剤のNi粉末と、2種類のバインダー(スチレン・ブタジエンゴム(SRB)およびカルボキシメチルセルロース(CMC))とを、重量比で、負極活物質:Ni粉末:SBR:CMC=95.5:3.0:1.0:0.5となるように混合し、混練してペースト状の組成物とした。このペースト状の組成物を、パンチングメタルに塗布し、80℃で乾燥した後、15kNの荷重でロールプレスして、負極を得た。
(Preparation of cell for evaluation)
<Negative Electrode>
The negative electrode active material prepared above, the Ni powder of the conductive agent, and two types of binders (styrene-butadiene rubber (SRB) and carboxymethyl cellulose (CMC)) were mixed in a weight ratio of negative electrode active material:Ni powder: They were mixed so that SBR:CMC=95.5:3.0:1.0:0.5 and kneaded to obtain a paste-like composition. This paste composition was applied to a punching metal, dried at 80° C., and roll-pressed with a load of 15 kN to obtain a negative electrode.

<正極>
水酸化ニッケル(Ni(OH)2)と、導電助剤の金属コバルト(Co)と、2種類のバインダー(スチレン・ブタジエンゴム(SBR)およびカルボキシメチルセルロース(CMC))とを、質量比で、Ni(OH)2:Co:SBR:CMC=95.5:2.0:2.0:0.5となるように混合し、混練してペースト状の組成物とした。このペースト状の組成物を、多孔質ニッケルに塗布し、80℃で乾燥した後、15kNの荷重でロールプレスして、正極を得た。
<Positive electrode>
Nickel hydroxide (Ni(OH) 2 ), metallic cobalt (Co) as a conductive agent, and two types of binders (styrene-butadiene rubber (SBR) and carboxymethyl cellulose (CMC)) are mixed at a mass ratio of Ni (OH) 2 :Co:SBR:CMC=95.5:2.0:2.0:0.5, and kneaded to form a paste composition. This paste composition was applied to porous nickel, dried at 80° C., and roll-pressed with a load of 15 kN to obtain a positive electrode.

<電解液>
電解液は、純水に、水酸化カリウム(KOH)を濃度が6mol/Lとなるようにして、さらにLiOHを0.1mol/Lを加え、混合したアルカリ水溶液を用いた。
<Electrolyte>
The electrolytic solution used was an alkaline aqueous solution obtained by mixing pure water with potassium hydroxide (KOH) at a concentration of 6 mol/L and adding 0.1 mol/L of LiOH.

<評価用セル>
アクリル製の筐体内に、上記の正極を対極、上記の負極を作用極として配設した後、上記電解液を注入して、Hg/HgO電極を参照極としたセルを作製し、評価試験に供した。この際、作用極と対極の容量比は、作用極:対極=1:3となるように調整した。
<Evaluation cell>
After arranging the above positive electrode as a counter electrode and the above negative electrode as a working electrode in an acrylic housing, the above electrolytic solution was injected to prepare a cell using the Hg/HgO electrode as a reference electrode, and an evaluation test was performed. provided. At this time, the capacity ratio between the working electrode and the counter electrode was adjusted to be working electrode:counter electrode=1:3.

(セルの特性評価)
上記のようにして得た合金No.1~30にかかる評価用セルの評価試験は、以下の要領で行った。この際の評価温度はすべて25℃とした。
(Evaluation of cell characteristics)
Alloy no. The evaluation test of the evaluation cells of Nos. 1 to 30 was conducted in the following manner. The evaluation temperature at this time was all 25°C.

(1)電極の放電容量
下記の手順で作用極の電極の放電容量の確認を行った。作用極の活物質あたり80mA/gの電流値で定電流充電を10時間行った後、作用極の活物質あたり40mA/gの電流値で定電流放電を行った。放電の終了条件は、作用極電位-0.5Vとした。上記の充放電を10回繰り返し、放電容量の最大値を、その作用極の電極の放電容量とした。なお、10回の充放電により作用極の放電容量が飽和し、安定したことを確認している。
測定した放電容量は、表1に示したNo.15のAB合金の放電容量を基準容量とし、それに対する比率を下記(2)式で算出し、この比率が1.10より大きいものを、AB合金より放電容量が大きく、優れていると評価した。
放電容量=(評価合金の放電容量)/(AB合金(No.15)の放電容量)
・・・(2)
(1) Discharge Capacity of Electrode The discharge capacity of the electrode of the working electrode was confirmed by the following procedure. After performing constant current charging at a current value of 80 mA/g per active material of the working electrode for 10 hours, constant current discharging was performed at a current value of 40 mA/g per active material of the working electrode. The termination condition of the discharge was the working electrode potential of -0.5V. The above charging and discharging were repeated 10 times, and the maximum discharge capacity was taken as the discharge capacity of the working electrode. It was confirmed that the discharge capacity of the working electrode was saturated and stabilized after 10 charge/discharge cycles.
The measured discharge capacities are No. 1 shown in Table 1. The discharge capacity of the AB 5 alloy of No. 15 is used as a reference capacity, and the ratio to it is calculated by the following formula (2). evaluated.
Discharge capacity = (discharge capacity of evaluation alloy) / (discharge capacity of AB 5 alloy (No. 15))
... (2)

(2)サイクル寿命特性
上記(1)電極の放電容量で作用極の電極の放電容量が確認されたセルを用いて、下記の手順で作用極のサイクル寿命特性を求めた。
上記(1)電極の放電容量で確認された作用極の電極の放電容量を、1時間で充電または放電を完了させる際に必要な電流値を1Cとしたとき、作用極の充電率が20-80%の範囲において、C/2の電流値で定電流充電および定電流放電を行うことを1サイクルとし、これを100サイクル繰り返して行い、100サイクル後の放電容量を測定し、下記(3)式で容量維持率を求めた。
容量維持率=(100サイクル目の放電容量)/(1サイクル目の放電容量)
・・・(3)
サイクル寿命特性の評価は、表1に示したNo.15のAB合金の100サイクル後の容量維持率を基準容量維持率とし、それに対する比率を下記(4)式で算出し、この比率が1.10より大きいものを、AB合金よりサイクル寿命特性が大きく、優れていると評価した。
サイクル寿命特性=(測定合金の100サイクル後の容量維持率)/(AB合金(No.15)の100サイクル後の容量維持率) ・・・(4)
(2) Cycle life characteristics Using a cell in which the discharge capacity of the working electrode was confirmed in (1) Electrode discharge capacity, the cycle life characteristics of the working electrode were obtained by the following procedure.
When the discharge capacity of the electrode of the working electrode confirmed by the discharge capacity of the electrode (1) above is 1 C, and the current value required to complete charging or discharging in 1 hour is 1 C, the charging rate of the working electrode is 20-. In the range of 80%, constant current charging and constant current discharging at a current value of C / 2 is defined as one cycle, and this is repeated 100 cycles, and the discharge capacity after 100 cycles is measured. The capacity retention rate was obtained by the formula.
Capacity retention rate = (discharge capacity at 100th cycle)/(discharge capacity at 1st cycle)
... (3)
The evaluation of the cycle life characteristics was performed on No. 1 shown in Table 1. The capacity retention rate after 100 cycles of the AB 5 alloy of No. 15 is defined as the reference capacity retention rate, and the ratio to it is calculated by the following formula (4). It was evaluated as having large and excellent characteristics.
Cycle life characteristics=(capacity retention rate of measured alloy after 100 cycles)/(capacity retention rate of AB5 alloy (No. 15 ) after 100 cycles) (4)

Figure 0007158684000001
Figure 0007158684000001

Figure 0007158684000002
Figure 0007158684000002

表1から明らかなように、発明例のNo.1~14の合金はNo.15のAB合金に対して、放電容量およびサイクル寿命特性の評価値がいずれも1.10以上と優れた特性を有していることがわかる。とくに、サイクル寿命特性はすべて1.20以上の評価値であり、優れていることがわかる。これに対して、比較例のNo.15~30の合金は、いずれかの特性の評価値が1.05未満となっていることがわかる。 As is clear from Table 1, No. of invention examples. 1 to 14 alloys are No. It can be seen that the evaluation values of the discharge capacity and the cycle life characteristics are both 1.10 or more for the AB5 alloy of No. 15 , and have excellent characteristics. In particular, the cycle life characteristics are all evaluated values of 1.20 or more, indicating that they are excellent. On the other hand, No. of the comparative example. It can be seen that the alloys of 15 to 30 have an evaluation value of less than 1.05 for any property.

<実施例2>
(負極活物質の作製)
(La0.30Sm0.700.90Mg0.10Ni3.28Al0.09の成分組成有する水素吸蔵合金を、一旦真空引きした後、高周波誘導加熱炉を用いてアルゴン雰囲気下(Ar:90vol%、0.15MPa)で溶解し、鋳造してインゴットとした後、このインゴットをアルゴン雰囲気下(Ar100vol%、0.5MPa)で、1000℃(合金融点T-50℃)の温度に10時間保持する熱処理を施し、粗粉砕した後、表2記載した粒径まで微粉砕して、セル評価用の試料(負極活物質)とした。なお、表2に示した試料No.B1~B4は、湿式ビーズミルを用いて、また、試料No.B5~B7は、ACMパルベライザーを用いて微粉砕したものである。
また、比較例の合金として、MmNi4.0Co0.4Mn0.3Al0.3の合金(試料No.BZ)を上記と同様にして溶解し、熱処理し、粗粉砕した後、ビーズミルで微粉砕して、質量基準でD50=11.2μmの微粉末とし、セル評価用の試料(負極活物質)とした。ここで、上記Mmは、質量%で、La:25%、Ce:50%、Pr:5%、Nd:20%からなる希土類元素の混合物である。
なお、上記得られた試料について、X線回折を行った結果、試料No.B1~B7の合金は、主相の結晶構造がA型、比較例の試料No.BZの合金は、主相の結晶構造がAB型であることが確認された。
<Example 2>
(Preparation of negative electrode active material)
A hydrogen storage alloy having a composition of (La 0.30 Sm 0.70 ) 0.90 Mg 0.10 Ni 3.28 Al 0.09 was once evacuated and then heated in an argon atmosphere using a high-frequency induction heating furnace. (Ar: 90 vol%, 0.15 MPa) and cast to form an ingot, which is then placed in an argon atmosphere (Ar: 100 vol%, 0.5 MPa) at 1000°C (alloy melting point T m -50°C). After performing heat treatment for 10 hours at a temperature of , coarsely pulverized, finely pulverized to the particle size shown in Table 2, and used as a sample (negative electrode active material) for cell evaluation. In addition, the sample No. shown in Table 2 was used. B1-B4 were prepared using a wet bead mill and sample no. B5-B7 were pulverized using an ACM pulverizer.
In addition, as an alloy of a comparative example, an alloy of MmNi 4.0 Co 0.4 Mn 0.3 Al 0.3 (sample No. BZ) was melted in the same manner as above, heat-treated, coarsely pulverized, and then bead milled. to obtain a fine powder having D50 of 11.2 μm on a mass basis, and used as a sample (negative electrode active material) for cell evaluation. Here, Mm is a mixture of rare earth elements consisting of La: 25%, Ce: 50%, Pr: 5%, and Nd: 20% by mass.
As a result of performing X-ray diffraction on the sample obtained above, Sample No. In the alloys B1 to B7, the crystal structure of the main phase is A 2 B 7 type, and the sample No. of the comparative example. The alloy of BZ was confirmed to have the AB5 type crystal structure of the main phase.

Figure 0007158684000003
Figure 0007158684000003

(評価用セルの作製およびセルの特性評価)
次いで、上記のようにして用意したセル評価用の試料を用いて、実施例1と同様にして評価用セルを作製し、実施例1と同様にして、セルの特性(放電容量、サイクル寿命特性)を評価し、それらの結果を、実施例1と同様、比較例である試料No.BZ合金の測定値を基準値(1.00)として相対評価し、その結果を表2中に併記した。
(Preparation of cell for evaluation and evaluation of cell characteristics)
Next, using the sample for cell evaluation prepared as described above, an evaluation cell was prepared in the same manner as in Example 1, and the cell characteristics (discharge capacity, cycle life characteristics, ), and the results are compared with sample No. 1, which is a comparative example, in the same manner as in Example 1. Relative evaluation was performed using the measured value of the BZ alloy as a reference value (1.00), and the results are also shown in Table 2.

表2から明らかなように、本発明に適合するNo.B1~B7の合金は、基準となる比較例のNo.BZ合金に対して、放電容量およびサイクル寿命特性の評価値がすべて1.10以上と優れていることがわかる。 As is clear from Table 2, the No. 1 suitable for the present invention. The alloys B1 to B7 are No. 1 of the comparative example used as a reference. It can be seen that the evaluation values of the discharge capacity and cycle life characteristics are all 1.10 or more, which is superior to the BZ alloy.

<実施例3>
(負極活物質の作製)
(La0.25Sm0.750.90Mg0.10Ni3.33Al0.07の成分組成有する水素吸蔵合金を一旦真空引きした後、高周波誘導加熱炉を用いて、アルゴン雰囲気下(Ar:100vol%、0.1MPa)で溶解し、鋳造してインゴットとした後、このインゴットをアルゴン雰囲気下(Ar:90vol% 0.1MPa)にて1000℃(合金融点T-50℃)で10時間保持する熱処理を施し、粗粉砕した後、湿式ビーズミルを用いて、質量基準のD50=13.4μmまで微粉砕した。
次いで、上記微粉砕した合金粉末に対して、下記2水準の表面処理を施し、セル評価用の試料(負極活物質)とした。
・アルカリ処理:NaOH:40mass%の75℃の水酸化ナトリウム水溶液中に、固液比1:2の条件で2時間浸漬(試料No.C1)
・酸処理:1mol/Lの30℃の塩酸水溶液中に、固液比1:1の条件で、2時間浸漬(試料No.C2)
<Example 3>
(Preparation of negative electrode active material)
(La 0.25 Sm 0.75 ) 0.90 Mg 0.10 Ni 3.33 Al 0.07 After evacuating the hydrogen storage alloy, it was heated in an argon atmosphere using a high-frequency induction heating furnace. (Ar: 100 vol%, 0.1 MPa) and cast into an ingot, and then the ingot is heated to 1000 ° C. (alloy melting point T m −50 ° C.) in an argon atmosphere (Ar: 90 vol% 0.1 MPa). ) for 10 hours, coarsely pulverized, and then finely pulverized to D50=13.4 μm based on mass using a wet bead mill.
Next, the finely pulverized alloy powder was subjected to the following two levels of surface treatment to obtain a sample (negative electrode active material) for cell evaluation.
Alkali treatment: NaOH: immersed in an aqueous sodium hydroxide solution of 40 mass% at 75 ° C. for 2 hours under the condition of a solid-liquid ratio of 1:2 (sample No. C1)
・Acid treatment: immersed in a 1 mol/L hydrochloric acid aqueous solution at 30°C for 2 hours at a solid-liquid ratio of 1:1 (sample No. C2)

(評価用セルの作製およびセルの特性評価)
次いで、上記のようにして用意したセル評価用の試料を用いて、実施例1と同様にして評価用セルを作製し、実施例1と同様にして、セルの特性(放電容量、サイクル寿命特性)を評価し、それらの結果を、実施例2の比較例に用いた試料No.BZ合金(表面処理なし)の測定値を基準値(1.00)として相対評価し、その結果を表3に示した。
(Preparation of cell for evaluation and evaluation of cell characteristics)
Next, using the sample for cell evaluation prepared as described above, an evaluation cell was prepared in the same manner as in Example 1, and the cell characteristics (discharge capacity, cycle life characteristics, ) were evaluated, and the results were compared with sample No. 2 used in the comparative example of Example 2. Relative evaluation was performed using the measured value of the BZ alloy (without surface treatment) as the standard value (1.00), and the results are shown in Table 3.

Figure 0007158684000004
Figure 0007158684000004

表3と表2を対比してわかるように、本発明の水素吸蔵合金は、表面処理を施すことにより、サイクル寿命特性の著しい改善が認められた。 As can be seen by comparing Tables 3 and 2, the hydrogen-absorbing alloys of the present invention were significantly improved in cycle life characteristics by surface treatment.

本発明の水素吸蔵合金は、放電容量およびサイクル寿命特性のいずれも従来使用されていたAB型の水素吸蔵合金より優れているので、ハイブリッド自動車やアイドリングストップ車用途のアルカリ蓄電池の負極材として好適であるばかりでなく、電気自動車用のアルカリ蓄電池にも好適に用いることができる。 Since the hydrogen storage alloy of the present invention is superior to the conventionally used AB 5 type hydrogen storage alloy in both discharge capacity and cycle life characteristics, it is suitable as a negative electrode material for alkaline storage batteries for hybrid vehicles and idling stop vehicles. In addition, it can be suitably used for alkaline storage batteries for electric vehicles.

1:正極
2:負極
3:セパレータ
4:筐体(電池ケース)
10:アルカリ蓄電池
1: positive electrode 2: negative electrode 3: separator 4: housing (battery case)
10: Alkaline storage battery

Claims (8)

アルカリ蓄電池に用いる微粒の水素吸蔵合金であって、
該水素吸蔵合金は体積割合が50vol%以上である型構造の結晶構造を主相とし、かつ、下記一般式(1)で表されることを特徴とするアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金。

(La1-aSm1-bMgNiAl ・・・(1)
ここで、上記(1)式中の添字a、b、cおよびdは、
0.60≦a≦0.78、
0.07≦b≦0.18、
0.02≦d≦0.14、
3.25≦c+d≦3.50
の条件を満たす。
A fine hydrogen storage alloy for use in alkaline storage batteries,
A hydrogen storage alloy for an alkaline storage battery, wherein the main phase of the hydrogen storage alloy is an A 2 B 7 type crystal structure with a volume ratio of 50 vol % or more, and is represented by the following general formula (1): .
(La 1-a Sm a ) 1-b Mg b Ni c Al d (1)
Here, the subscripts a, b, c and d in the above formula (1) are
0.60≦a≦0.78,
0.07≤b≤0.18,
0.02≦d≦0.14,
3.25≤c+d≤3.50
satisfy the conditions of
前記水素吸蔵合金の粒径は、質量基準のD50が3μm以上20μm以下であることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金。 2. The hydrogen storage alloy for an alkaline storage battery according to claim 1, wherein the particle size of said hydrogen storage alloy has a mass-based D50 of 3 μm or more and 20 μm or less. 前記水素吸蔵合金の粒径は、質量基準のD90が8μm以上50μm以下であることを特徴とする請求項1または2に記載のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金。 3. The hydrogen-absorbing alloy for an alkaline storage battery according to claim 1, wherein the particle size of said hydrogen-absorbing alloy has a mass-based D90 of 8 μm or more and 50 μm or less. 前記水素吸蔵合金は、粒子表面の少なくとも一部にNiからなる層を有することを特徴とする請求項1~3のいずれか1項に記載のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金。 4. The hydrogen storage alloy for an alkaline storage battery according to any one of claims 1 to 3, wherein said hydrogen storage alloy has a layer made of Ni on at least part of the particle surface. 前記Niからなる層が、アルカリ処理層または酸処理層であることを特徴とする請求項4に記載のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金。 5. The hydrogen-absorbing alloy for an alkaline storage battery according to claim 4, wherein said Ni layer is an alkali-treated layer or an acid-treated layer. 請求項1~5のいずれか1項に記載の水素吸蔵合金を負極に用いたアルカリ蓄電池であって、モータを駆動源とするハイブリッド自動車に搭載されて、該モータに電力を供給するものであることを特徴とするアルカリ蓄電池。 An alkaline storage battery using the hydrogen storage alloy according to any one of claims 1 to 5 as a negative electrode, which is mounted in a hybrid vehicle having a motor as a drive source and supplies electric power to the motor. An alkaline storage battery characterized by: 請求項1~5のいずれか1項に記載の水素吸蔵合金を負極に用いたアルカリ蓄電池であって、スターターモータによりエンジンを始動するアイドリングストップ機能を有する自動車に搭載されて、該スターターモータに電力を供給するものであることを特徴とするアルカリ蓄電池。 An alkaline storage battery using the hydrogen storage alloy according to any one of claims 1 to 5 as a negative electrode, which is mounted in an automobile having an idling stop function for starting the engine with a starter motor, and electric power is supplied to the starter motor. An alkaline storage battery, characterized in that it supplies モータへの電力供給源として、請求項1~5のいずれか1項に記載の水素吸蔵合金を負極に用いたアルカリ蓄電池を有することを特徴とする車両。 A vehicle comprising, as a power supply source for a motor, an alkaline storage battery using the hydrogen storage alloy according to any one of claims 1 to 5 as a negative electrode.
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