JPH04210440A - 二次電池用水素吸蔵合金 - Google Patents
二次電池用水素吸蔵合金Info
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Abstract
め要約のデータは記録されません。
Description
る二次電池用水素吸蔵合金に関するものである。
リニ次電池は、同一容積のニッケル・カドミウム二次電
池に比べ、高容量・高エネルギー密度であることが知ら
れている。かかるアルカリニ次電池は、前記水素吸蔵合
金の電解液との反応による腐食や、充放電に伴う水素吸
蔵・放出の繰り返l−による微粉化が充放電サイクル寿
命を低下させるため、前記水素吸蔵合金の特性が最終的
な電池特性を決定する。
の改善を行うことが多数報告されている。
1部分をCo 、、AΩ、M n s F e s C
r ’aどて置換することにより水素吸蔵・放出時の水
素平衡圧を減少させたり、合金の耐食性を向上させるこ
とか知られている。また、LaNi、系水素吸蔵合金の
La部分を他の希土類元素で置換することによって、二
次電池のサイクル寿命を向上させることが可能となるこ
とも知られている。
予め水素化によって活性化した合金粉末を使用するか、
又は機械的に粉砕した合金を用いて電池製造後で出荷以
前に充電を行うことによって電気化学的に水素活性化し
た合金粉末を使用する。いずれの合金粉末においても、
水素活性化(水素吸蔵)がなされるため、水素吸蔵合金
は体積膨張が生じる。しかしながら、前記LaNi。
膨張に際して歪みが集中する箇所かなく、むしろ製造時
のわずかな条件の差によって生じる合金成分のLa度む
゛らに起因して別れ、しづ・イ、そC゛割れ刀に大きな
差か牛しZ)。その結果、前記水素化によって割れた水
素吸蔵合金粒子の粒度分(It 、7’・著しく広かっ
たり、製造ロットの違いにより平均粒径か大幅に変化1
−る恐れがある。従って、前記水素活性化した水素吸蔵
合金から作製[た、負極を組込んだアルカリニ次電池は
寿命等の特性かばらつくという問題かあった。
もので、水素吸蔵時の体積膨張に佳う割れの進行がほぼ
一定て、粒度分布の狭小、平均粒径の均一化を達成し、
得る二次電池用水素吸蔵合金を提供しようとするもので
ある。
N i。Ay(LnはYを含む希土類元素の少なくとも
1種、AはC01Aj7.、Fe、Si、Cr、CuS
Mnの少なくとも1種、xs yはそれぞれ4.5<
x 十y < 5.5、x>2.5を示す)で表される
水素吸蔵合金において、粒界にPb又はPb化合物が析
出されていることを特徴とするものである。
a40〜50重量%、CeO〜10重量%、Pr5〜1
5重量%、Nd30〜45重量%、その他の希土類元素
及び不純物0〜5重量%とすることか望ましい。また、
同一般式中のAはCO% M n %AIの3元素で構
成されていることがより望ましい。
理由は、それらが前記範囲を逸脱すると水素吸蔵能力の
維持、耐食性の向上を図ることができなくなるからであ
る。
Ln (LnはYを含む希土類元素の少なくとも1種)
の金属間化合物を挙げることができる。
、より好ましくは20〜1000ppIIlの範囲とす
ることか望ましい。この理由は、前記Pb1LをIOp
pm未満にすると水素吸蔵時の体積膨張に伴うPbまた
はPb化合物を起点とした割れを十分に挑発することか
困難となるばかりか、合金成分の濃度不均質などによる
強度差に基づいて割れか生じるため割れの数は増加する
恐れかある。一方、前記Pb量が1500ppmを越え
ると水素吸蔵時の体積膨張に伴う割れ発生が著しくなり
、該水素吸蔵合金から作製した負極を二次電池に組込ん
だ場合、電解液との接触面積が必要以上に増加して水素
吸蔵合金の腐食進行を早める恐れがある。
が存在している状態は、以下の方法で検証すること可能
である。
蔵・放出を含む粉砕工程により75μm以下の粒子を調
製する。つづいて、この粒子を硝酸0.2重量%、乳酸
0.2重量%、酢酸0.6重量P6の水溶液に浸漬する
。かかる浸漬により水素吸蔵合金の5−155重回9を
溶解した時の溶出物中に占めるP I)又はPb化合物
の含有量をw、、q全全体に占めるPbの含有りをWl
、これらPb含有二の割u (W、 /V172)をR
1、溶出物全重量の合金重量に対Aる割合をR7とした
時に下記式(1)を満足することを検証する。
圧下で1回の水素化粉砕を行なって得られた合金粒子を
メッシコ間隔か25μ口1の篩にかける。
ることを検証する。
LnNi、A、(LnはYを含む希土類元素の少なくと
も1種、AはCo、AI 、Fe。
、xlyはそれぞれ4.5< x 十y < 5.5
、X>2.5)で表される水素吸蔵合金において、研磨
面]、+nm2中に1μm以上の長軸を自【2.1重回
9゜以上のP l)又はPb化合物を含む粒が平均30
0個以下存在することを特徴とず乙ものである。
附産したのは、次のような理由によるものであるc +
7’(1記長軸を1μm未満にすると、水素吸蔵時σ)
割れの起点となり難く、別の要因例えば合金構成りL象
の分布むらによる硬度の僅かな差によって割i(生じる
場合か多くなるため合金の微粉化か著し・′なり、該水
素吸蔵合金から作製1.た負極を二次キ;池に糾込んた
場合、電解液との接触1■1積か必要J’1上に増加(
7て水素吸蔵合金の腐食進行を早める。
る。
理由は、その個数が300個を越えると水素吸蔵時の体
積膨張に伴う割れ発生か著しくなI)、:(水素吸蔵合
金から作製した負極を二次電池に組込んだ場合、電解液
との接触面積か必要以上に増加して水素吸蔵合金の腐食
進行を早めるからである3゜より好ましい粒の存在数は
、20〜20[]個の範囲である。
で表され、粒界にP l)ヌはPb化合物が析出された
構成となっているため、水素活性化工程におりる水素吸
蔵時の体積膨張に際し、前記Pb又はPb化合物の析出
箇所か歪めとして作用し7、当該箇所に集中して割れを
牛しる。即ち、水素吸蔵合金の水素吸蔵時の体積膨張に
伴う割れ口を前記Pb又はPb化合物の析出箇所により
制御することができる。その結果、水素吸蔵時の体積膨
張に伴う割れの進行をほぼ一定でき、粒度分布の狭小、
平均粒径の均一化を達成できる。従って、かかる水素吸
蔵合金から作製した負極を用いることによって、該負極
の表面積、つまりアルカリ電解液との接触面積の増加率
を一定にてき、電解液との反応による水素吸蔵合金の腐
食劣化速度を一定に保持できるため、サイクル寿命が長
く、かつ安定した特性を有するアルカリニ次電池を得る
ことができる。
ixA、で表され、研磨面1.mm2中に1μm以上の
長軸を有し、1重量9,3以−トのp b叉はPb化合
物を含む粒か平均300個以トff′をする構成となっ
ているため、水素活性化工程における水素吸蔵時の体積
膨張に際(7、前記所定成分のも)の箇所か歪みとして
作用し、当該箇所にW中して割れを生じる。即ち、水素
吸蔵合金の水素吸蔵時の体積膨張に伴う割れ口を前記粒
の析出箇所により制御することができる。その結果、水
素吸蔵時の体積膨張に伴う割れの進行をほぼ一定でき、
粒度分布の狭小、平均粒径の均一化を達成できる。従っ
て、かかる水素吸蔵合金から作製した負極を用いること
によって、該負極の表面積、つオニリアルカリ電解液と
の接触面積の増加率を一定にてき、電解液との反応によ
る水素吸蔵合金の腐食劣化速度を一定に保持できるため
、サイクル寿命か長く、かつ安定した特性を有するアル
カリニ次電池を得ることかできる。
量 96 、 Ce ; IQ重量%、Pr;10重
量%、Nd;40重量9o)、Ni、C01Mn5AΩ
を構成成分とし、高周波溶解によって LnN 142CO0,2Mno3AΩ。3の組成を有
する合金を作製し、定量分析によりPb含有量か10p
pm以下であることを確認した。また、Pbを含有する
合金として純度99.9%の希土類元素Ln(La;4
5重量%、Ce;10重量%、Pr;10重量%、Nd
;40重量%)、N1、C01M n 。
n N l 4.2 COo、2 Mno、3 AΩ
o3の組成を有する合金を作製し、定量分析によりPb
含有量が約20(10ppn+であることを確認した。
有量を調整したものを不活性雰囲気中でアーク溶解し、
Pb含有量かそれぞれ1opprIl以下、50ppm
、 200ppm 、 500ppm、 11000
pp 、 2000ppmであるような合金試料を2個
ずつ作製し、不活性雰囲気下1000℃、10時間のア
ニールを行った。これら12試料について、一部を機械
的に粉砕し、篩分けを行って25〜75μmの粒子を取
り出し、これら合金粒子96重ffi %とポリテトラ
フロロエチレン4重量部とを混合した後、ニッケル網に
混練圧着して水素吸蔵合金負極を作製した。つついて、
これら水素吸蔵合金負極をセパレータを介してニッケル
・カドミウム電池用のニッケル極と共に巻回して電極群
を作製し、これら電極群を内圧測定用センサを備えた容
器に装填し、8mol/FのKOH電解液を注入し、正
極容量1100(1A h、負極容量1500m A
hの二次電池を組み立てた。
粒子を硝酸0,2重量%、乳酸0.2重量%、酢酸0.
6重量%の水溶液100mΩに10分間浸漬し、溶8物
中に占めるPbの含有量(W、)を測定すると共に、溶
出物全重量の合金重量に対する割合(R2)を測定した
。また、前記I2試料の残りを用いて分析を行い、合金
全体に占めるPbの含有量(W2)を7111[定した
。これらの結果を後掲する第1表に示すと共に、前記溶
出物中に占めるPbの含有量の合金全体のPbの含有量
に対する割合(W 1/ W 2 )をR1として示し
た。
。
IVの条件にて充放電を繰り返し、充電末期における電
池内圧が15kg/cm2を越すのに要したサイクル数
を測定した。その結果を前述した合金粒子の各種測定結
果と共に後掲する第1表に併記した。
Pbの含有量をW+ 、合金全体に占めるPbの含有量
をW2、これらPb含有量の割合(W 1/ W 2
)をR1、溶出物全重量の合金重量に対する割合をR2
とした時に、次式 を満足し、合金中野Pb量が10〜15000ppI1
1である適量のPbを析出した合金粒子から作製した水
素吸蔵合金負極を組み込んだ二次電池(第1表中のNo
、3〜10)は、前記式を満足しない二次電池(第1表
中のNo、l、 2 、IL 12)に比べて優れたサ
イクル寿命を有することかわかる。
AIJ o、3の組成てPb含有量の異なる2種の合金
を用い、これら合金の割合を変えて混合した後、不活性
雰囲気中でアーク溶解し、更に不活性雰囲気下1000
℃、10時間のアニールを行ってPb含有量のことなる
12種の試料を作製した。これら12種の試料の一部を
分析してPb含有量を測定したところ、後掲する第2表
に示す結果となり、しかも主要構成物の濃度変動が殆ど
ないことか確認された。つづいて、残部を真空中80〜
90℃で脱ガスした後、冷却して9〜10気圧の水素圧
下て水素の吸蔵・放出を行い、更に篩分けを行って25
〜75μmの粒子を採取した。
篩の通過量を有する12種の合金粒子が得られた。
エチレン4重量%とを混合した後、ニッケル網に混練圧
着して水素吸蔵合金負極を作製した。
てニッケル・カドミウム電池用のニッケル極と共に巻回
して電極群を作製し、これら電極群を内圧測定用センサ
を備えた容器に装填し、8mol/NのKOH電解液を
注入し、正極容量1000m A、 h 、負極容ff
i1500mAhの二次電池を組み立てた。
90分間、放電; looOm A 、カットオフ電圧
IVの条件にて充放電を繰り返し、充電末期における電
池内圧が15kg/cm2を越すのに要したサイクル数
を測定した。その結果を後掲する第2表に併記した。
ツシュの篩の通過量が40重量%以下の合金粒子、つま
り粒界にPbを所定量析出した合金粒子から作製した水
素吸蔵合金負極を組み込んだ二次電池(第2表中のNo
、3.4.8)は、前記通過量が40重量%を越える合
金粒子を用いた二次電池(第2表のNo、1.2.5.
7.9.10.11.1゛1に比べて優れたサイクル寿
命を有するこ吉かわかる。
m含むLnN 139COO5〜1rlo、q AD
。、u金と、Pbか1Opp印以下含む LnN i 3.9co0.5 Mno3AΩ01n全
3A製し、これら合金の割合を変えて混合した後、不活
性雰囲気中でアーク溶解し、更に不活性雰囲気下100
0℃、10時間のアニールを行ってPb含有量のことな
る12種の試料を作製した。これら12種の試料の一部
を分析してPb含有量を測定したところ、後掲する第3
表に示す結果となり、しかも主要構成物の濃度変動か殆
どないことか確認された。
冷却して9〜10気圧の水素圧下て水素の吸蔵・放出を
行い、更に篩分けを行って25〜75μmの粒子を採取
した。かかる工程により後掲する第3表に示す25メツ
シユの篩の通過量を有する12種の合金粒子が得られた
。
エチレン4重量部とを混合した後、ニッケル網に混練圧
着して水素吸蔵合金負極を作製した。
てニッケル・カドミウム電池用のニッケル極と共に巻回
して電極群を作製し、これら電極群を内圧測定用センサ
を備えた容器に装填し、Smog/IIのKOH電解液
を注入し、正極容量LOOOm A h 、負極容量1
500m A hの二次電池を組み立てた。
90分間、放電; 1000m A 、カットオフ電圧
1vの条件にて充放電を繰り返し、充電末期における電
池内圧が15kg/cm2を越すのに要したサイクル数
を測定した。その結果を後掲する第3表に併記した。
ツシュの篩の通過量が40重量%以下の合金粒子、つま
り粒界にPbを所定量析出した合金粒子から作製した水
素吸蔵合金負極を絹み込んな二次電池(第3表中のNo
、2.3.6.8.9)は、前記通過量が40重量%を
越える合金粒子を用いた二次電池(第3表中のNo、1
.4.5.7.1.0〜12)に比べて優れたサイクル
寿命を有することかわかる。
AI 0.3の組成てPb含有量の異なる2種の合金を
用い、これら合金を単独又は混合によりの割合を変えて
混合した後、不活性雰囲気中でアーク溶解し、Pb含有
量がそれぞれ10ppm以下、50ppm、 200
ppm 、 500ppm 、 11000pp 、
2000ppmであるような合金試料を5個ずつ作製
し、不活性雰囲気下1000℃、10時間のアニールを
行った。これら30試料について、一部を機械的に粉砕
し、篩分けを行って25〜75μmの粒子を取り出し、
これら合金粒子96重量%とポリテトラフロロエチレン
4重量部とを混合した後、ニッケル網に混練圧着して水
素吸蔵合金負極を作製した。つついて、これら水素吸蔵
合金負極をセパレータを介してニッケル・カドミウム電
池用のニッケル極と共に巻回して電極群を作製し、これ
ら電極群を内圧測定用センサを備λた容器に装填し、8
mol/ΩのKOH電解液を注入し、正極容N lo
oom A h、負極容量1500m A hの二次電
池を組み立てた。
た、前記各合金粒子の表面を研磨した後、走査型電子顕
微鏡で観察し、合金の研磨面1!l1m2当りのPbを
含む析出粒子の長軸長さ及び析出粒子の個数を調べた。
A 。
圧1■の条件にて充放電を繰り返し、充電末期における
電池内圧か15kg/cm2を越すのに要したサイクル
数を測定した。その結果を後掲する第4表に前述した合
金粒子の各種の測定結果と共に併記した。
に1μm以上の長軸を有し、1重量90以上のPbを含
む析出粒子か平均300個以下存在する合金粒子から作
製した水素吸蔵合金負極を組み込んた二次電池は優れた
サイクル寿命を有することかわかる。
水素吸蔵時の体積膨張に伴う割れの進、 行がほぼ一定
で、粒度分布の狭小、平均粒径の均一・化を達成でき、
ひいてはかかる水素吸蔵合金により作製した負極を用い
ることによって優れたザンクル寿命を有する二次電池を
得ることかできる等顕著な効果を奏する。
Claims (3)
- (1)LnNi_xA_y(LnはYを含む希土類元素
の少なくとも1種、AはCo、Al、Fe、Si、Cr
、Cu、Mnの少なくとも1種、x、yはそれぞれ4.
5<x+y<5.5、x>2.5を示す)で表される水
素吸蔵合金において、粒界にPb又はPb化合物が析出
されていることを特徴とする二次電池用水素吸蔵合金。 - (2)合金中に含まれるPb量が10〜1500ppm
であることを特徴とする請求項1記載の二次電池用水素
吸蔵合金。 - (3)LnNi_xA_y(LはYを含む希土類元素の
少なくとも1種、AはCo、Al、Fe、Si、Cr、
Cu、Mnの少なくとも1種、x、yはそれぞれ4.5
<x+y<5.5、x>2.5)で表される水素吸蔵合
金において、研磨面1mm^2中に1μm以上の長軸を
有し、1重量%以上のPb又はPb化合物を含む粒が平
均300個以下存在することを特徴とする二次電池用水
素吸蔵合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2340615A JP2980371B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 二次電池用水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2340615A JP2980371B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 二次電池用水素吸蔵合金 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04210440A true JPH04210440A (ja) | 1992-07-31 |
JP2980371B2 JP2980371B2 (ja) | 1999-11-22 |
Family
ID=18338672
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2340615A Expired - Fee Related JP2980371B2 (ja) | 1990-11-30 | 1990-11-30 | 二次電池用水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2980371B2 (ja) |
Cited By (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0608646A1 (fr) * | 1992-12-04 | 1994-08-03 | Saft | Matériau hydrurable pour électrode négative d'accumulateur nickel-hydrure |
EP0798796A3 (en) * | 1996-03-28 | 1997-10-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Rare earth element-containing hydrogen storage alloy, method of producing the same, negative electrode using said alloy, and alkaline rechargeable battery using said electrod |
US5916519A (en) * | 1996-05-01 | 1999-06-29 | Japan Metals & Chemicals Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy containing iron |
-
1990
- 1990-11-30 JP JP2340615A patent/JP2980371B2/ja not_active Expired - Fee Related
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Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0608646A1 (fr) * | 1992-12-04 | 1994-08-03 | Saft | Matériau hydrurable pour électrode négative d'accumulateur nickel-hydrure |
EP0798796A3 (en) * | 1996-03-28 | 1997-10-08 | Shin-Etsu Chemical Co., Ltd. | Rare earth element-containing hydrogen storage alloy, method of producing the same, negative electrode using said alloy, and alkaline rechargeable battery using said electrod |
US5916519A (en) * | 1996-05-01 | 1999-06-29 | Japan Metals & Chemicals Co., Ltd. | Hydrogen storage alloy containing iron |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2980371B2 (ja) | 1999-11-22 |
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