JPH0729570A - ニッケル−水素電池用水素吸蔵合金 - Google Patents
ニッケル−水素電池用水素吸蔵合金Info
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- JPH0729570A JPH0729570A JP5168115A JP16811593A JPH0729570A JP H0729570 A JPH0729570 A JP H0729570A JP 5168115 A JP5168115 A JP 5168115A JP 16811593 A JP16811593 A JP 16811593A JP H0729570 A JPH0729570 A JP H0729570A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】パワー密度、エネルギー密度が大きく、かつサ
イクル寿命の長いニッケル水素電池を得るのに好適な水
素吸蔵合金を提供する。 【構成】一般式 ＬｍＮｉ5-(a+b+c)ＣｏaＭｎbＡｌc で示される合金からなることを特徴とするニッケル−水
素電池用水素吸蔵合金。式中Ｌｍは、Ｌａ４０〜５５ｗ
ｔ％、Ｎｄ２０〜４５ｗｔ％、Ｃｅ０．１〜１０ｗｔ
％、Ｐｒ０．１〜２０ｗｔ％、その他不可避不純物金属
からなる希土類金属であり、ａ、ｂ、ｃ、は、ａ：０．
７〜１．３、ｂ：０．２〜０．４、ｃ：０．２〜０．４
の範囲の数である。
イクル寿命の長いニッケル水素電池を得るのに好適な水
素吸蔵合金を提供する。 【構成】一般式 ＬｍＮｉ5-(a+b+c)ＣｏaＭｎbＡｌc で示される合金からなることを特徴とするニッケル−水
素電池用水素吸蔵合金。式中Ｌｍは、Ｌａ４０〜５５ｗ
ｔ％、Ｎｄ２０〜４５ｗｔ％、Ｃｅ０．１〜１０ｗｔ
％、Ｐｒ０．１〜２０ｗｔ％、その他不可避不純物金属
からなる希土類金属であり、ａ、ｂ、ｃ、は、ａ：０．
７〜１．３、ｂ：０．２〜０．４、ｃ：０．２〜０．４
の範囲の数である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル−水素電池用
水素吸蔵合金に関し、特に、パワー密度、エネルギー密
度が大きく、かつ、サイクル寿命の長いニッケル−水素
電池を得るのに好適なニッケル−水素電池用水素吸蔵合
金を提供する。
水素吸蔵合金に関し、特に、パワー密度、エネルギー密
度が大きく、かつ、サイクル寿命の長いニッケル−水素
電池を得るのに好適なニッケル−水素電池用水素吸蔵合
金を提供する。
【０００２】
【従来の技術】ニッケル−水素電池は、エネルギー密度
が高い事や公害のないクリーンな二次電池であることか
ら、ニッケル−カドミウム二次電池の代替として脚光を
浴びている。ニッケル−水素電池のタイプには、長尺の
正極板と負極板とをセパレータを介装して渦巻状に巻
き、これを円筒容器に密閉した円筒密閉型と、正極平板
と負極平板とをセパレータを介して角型容器内に積層し
た積層密閉型のタイプがある。このようなニッケル−水
素電池に用いる負極は、Ｌａ−Ｎｉ系やＭｍ−Ｎｉ系の
ような水素の吸蔵・放出する作用を有する水素吸蔵合金
を、粉砕し、バインダーとともに混合してスラリー状と
し、多孔質金属に含浸させたりパンチプレートに塗布す
ることで得られる。
が高い事や公害のないクリーンな二次電池であることか
ら、ニッケル−カドミウム二次電池の代替として脚光を
浴びている。ニッケル−水素電池のタイプには、長尺の
正極板と負極板とをセパレータを介装して渦巻状に巻
き、これを円筒容器に密閉した円筒密閉型と、正極平板
と負極平板とをセパレータを介して角型容器内に積層し
た積層密閉型のタイプがある。このようなニッケル−水
素電池に用いる負極は、Ｌａ−Ｎｉ系やＭｍ−Ｎｉ系の
ような水素の吸蔵・放出する作用を有する水素吸蔵合金
を、粉砕し、バインダーとともに混合してスラリー状と
し、多孔質金属に含浸させたりパンチプレートに塗布す
ることで得られる。
【０００３】従来、上記水素を吸蔵・放出する作用を有
する水素吸蔵合金として、特開昭６３−４７３４５号公
報には、Ｒ・Ｎｉ5-(a+b+c)・Ａa・Ｂb・Ｃｏc（Ｒは、
希土類金属または混合物、Ａは、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅの一
種、Ｂは、Ａｌ、Ｓｎの一種、a、b、cは、それぞれ
０．０１〜１．０）からなる水素貯蔵材料が開示され、
特開昭６０−７０１５４号公報には、ＬｍＮｉa-xＡyＢ
z（Ｌｍは、Ｌａ４０〜７０％、Ｃｅ０．１〜２０％そ
の他Ｎｄ，Ｐｒ，Ｓｍ等の金属を含有した希土類金属；
Ａは、Ａｌ、Ｍｎ、Ｆｅ、の群から選ばれる一種類の金
属；Ｂは、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｖの群から選ばれる一種
類の金属；ａは、４．８＜ａ＜５．５、ｘ＝ｙ＋ｚ、
ｙ，ｚ＝０.０１〜２.０からなる水素貯蔵用材料が開示
されている。
する水素吸蔵合金として、特開昭６３−４７３４５号公
報には、Ｒ・Ｎｉ5-(a+b+c)・Ａa・Ｂb・Ｃｏc（Ｒは、
希土類金属または混合物、Ａは、Ｍｎ、Ｃｒ、Ｆｅの一
種、Ｂは、Ａｌ、Ｓｎの一種、a、b、cは、それぞれ
０．０１〜１．０）からなる水素貯蔵材料が開示され、
特開昭６０−７０１５４号公報には、ＬｍＮｉa-xＡyＢ
z（Ｌｍは、Ｌａ４０〜７０％、Ｃｅ０．１〜２０％そ
の他Ｎｄ，Ｐｒ，Ｓｍ等の金属を含有した希土類金属；
Ａは、Ａｌ、Ｍｎ、Ｆｅ、の群から選ばれる一種類の金
属；Ｂは、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｚｒ、Ｖの群から選ばれる一種
類の金属；ａは、４．８＜ａ＜５．５、ｘ＝ｙ＋ｚ、
ｙ，ｚ＝０.０１〜２.０からなる水素貯蔵用材料が開示
されている。
【０００４】また、特開昭５７−１９３４７号公報に
は、ＭｍＮｉ5-xＡx-yＢy（Ａは、Ａｌ、ＣｕおよびＭ
ｎからなる群から選ばれた元素、Ｂは、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃ
ｕ、Ｆｅ、ＭｎおよびＳｉからなる群から選ばれた元
素、ｘは、０．１〜２の範囲の数、ｙは、０．０１〜
１．９９の範囲の数）からなる水素吸蔵用ミッシュメタ
ル−ニッケル系合金が開示されている。
は、ＭｍＮｉ5-xＡx-yＢy（Ａは、Ａｌ、ＣｕおよびＭ
ｎからなる群から選ばれた元素、Ｂは、Ａｌ、Ｃｏ、Ｃ
ｕ、Ｆｅ、ＭｎおよびＳｉからなる群から選ばれた元
素、ｘは、０．１〜２の範囲の数、ｙは、０．０１〜
１．９９の範囲の数）からなる水素吸蔵用ミッシュメタ
ル−ニッケル系合金が開示されている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】上掲の水素吸蔵合金
は、水素吸蔵量を大きくすることや吸蔵圧を低くする
等、合金自体の物性を改善する目的で開発された合金で
ある。しかし、上記公報には、この水素吸蔵合金を二次
電池の電極として使用する事の示唆およびかかる場合の
作用効果が明らかにはされていない。
は、水素吸蔵量を大きくすることや吸蔵圧を低くする
等、合金自体の物性を改善する目的で開発された合金で
ある。しかし、上記公報には、この水素吸蔵合金を二次
電池の電極として使用する事の示唆およびかかる場合の
作用効果が明らかにはされていない。
【０００６】実際に、これらの開示された水素吸蔵合金
で、二次電池の電極を形成すると、電池に必要な、パワ
ー密度、エネルギー密度およびサイクル寿命のすべてま
たは何れかの性能に問題があり、これらの水素吸蔵合金
を二次電池の電極として使用することには問題があっ
た。
で、二次電池の電極を形成すると、電池に必要な、パワ
ー密度、エネルギー密度およびサイクル寿命のすべてま
たは何れかの性能に問題があり、これらの水素吸蔵合金
を二次電池の電極として使用することには問題があっ
た。
【０００７】本発明の目的は、二次電池の電極として、
上記パワー密度、エネルギー密度およびサイクル寿命に
優れる二次電池用水素吸蔵合金を提供すること、特に、
この二次電池用水素吸蔵合金の採用によって、電池重量
または体積当たりのエネルギー密度を大きくすることを
目的とする。
上記パワー密度、エネルギー密度およびサイクル寿命に
優れる二次電池用水素吸蔵合金を提供すること、特に、
この二次電池用水素吸蔵合金の採用によって、電池重量
または体積当たりのエネルギー密度を大きくすることを
目的とする。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上掲の目的を達成するた
めに本発明は、次の事項を課題解決のための手段とす
る。すなわち、ニッケルー水素電池の負極に用いるため
の水素吸蔵合金であって、下記の一般式 ＬｍＮｉ5-(a+b+c)ＣｏaＭｎbＡｌc で示される合金からなることを特徴とするニッケル−水
素電池用水素吸蔵合金であり、この合金を用いて電池用
電極を作製することにより、特に、電池重量または体積
当たりのエネルギー密度を大きくすることができる。
めに本発明は、次の事項を課題解決のための手段とす
る。すなわち、ニッケルー水素電池の負極に用いるため
の水素吸蔵合金であって、下記の一般式 ＬｍＮｉ5-(a+b+c)ＣｏaＭｎbＡｌc で示される合金からなることを特徴とするニッケル−水
素電池用水素吸蔵合金であり、この合金を用いて電池用
電極を作製することにより、特に、電池重量または体積
当たりのエネルギー密度を大きくすることができる。
【０００９】なお、式中Ｌｍは、Ｌａ４０〜５５ｗｔ
％、Ｎｄ２０〜４５ｗｔ％、Ｃｅ０．１〜１０ｗｔ％、
Ｐｒ０．１〜２０ｗｔ％、その他不可避不純物金属から
なる希土類金属であり、a、b、c、は a：０．７〜１．
３、b：０．２〜０．４、c：０．２〜０．４の範囲の数
である。
％、Ｎｄ２０〜４５ｗｔ％、Ｃｅ０．１〜１０ｗｔ％、
Ｐｒ０．１〜２０ｗｔ％、その他不可避不純物金属から
なる希土類金属であり、a、b、c、は a：０．７〜１．
３、b：０．２〜０．４、c：０．２〜０．４の範囲の数
である。
【００１０】
【作用】本発明の二次電池用水素吸蔵合金は、ＬｍＮｉ
ＣｏＭｎＡｌ合金という特定の組成の合金とすること、
特に、Ｃｏを０．７〜１．３、特に好ましくは１．０超
〜１．３とし、さらに、Ｌｍの組成中、Ｌａ、Ｎｄ、Ｃ
ｅ、Ｐｒを特定の組成とすることで、パワー密度、エネ
ルギー密度およびサイクル寿命に優れる二次電池を提供
することができる。特に、この二次電池用水素吸蔵合金
の採用によって、二次電池の電池重量または体積当たり
のエネルギー密度を大きくすることができる。ここで、
Ｌｍは、希土類金属であって、例えば、混合希土である
ミッシュメタルを精製してＬａの含有量を高め、Ｃｅの
含有量を低くした希土類金属である。
ＣｏＭｎＡｌ合金という特定の組成の合金とすること、
特に、Ｃｏを０．７〜１．３、特に好ましくは１．０超
〜１．３とし、さらに、Ｌｍの組成中、Ｌａ、Ｎｄ、Ｃ
ｅ、Ｐｒを特定の組成とすることで、パワー密度、エネ
ルギー密度およびサイクル寿命に優れる二次電池を提供
することができる。特に、この二次電池用水素吸蔵合金
の採用によって、二次電池の電池重量または体積当たり
のエネルギー密度を大きくすることができる。ここで、
Ｌｍは、希土類金属であって、例えば、混合希土である
ミッシュメタルを精製してＬａの含有量を高め、Ｃｅの
含有量を低くした希土類金属である。
【００１１】本発明において、Ｌｍ中、Ｌａを４０〜５
５ｗｔ％、Ｎｄ２０〜４５ｗｔ％、Ｃｅ０．１〜１０ｗ
ｔ％、Ｐｒ０．１〜２０ｗｔ％としたのは、ぞれぞれの
金属元素が前記範囲内だと合金の単位重量当たりの容量
（ｍＡｈ／ｇ）が大きくなり、パワー密度とエネルギー
密度が向上するためである。
５ｗｔ％、Ｎｄ２０〜４５ｗｔ％、Ｃｅ０．１〜１０ｗ
ｔ％、Ｐｒ０．１〜２０ｗｔ％としたのは、ぞれぞれの
金属元素が前記範囲内だと合金の単位重量当たりの容量
（ｍＡｈ／ｇ）が大きくなり、パワー密度とエネルギー
密度が向上するためである。
【００１２】このような特定組成のＬｍを採用する事で
パワー密度とエネルギー密度は向上するが、サイクル寿
命が、低下する傾向にある。そこで本発明では、所定量
のＣｏを配合する。
パワー密度とエネルギー密度は向上するが、サイクル寿
命が、低下する傾向にある。そこで本発明では、所定量
のＣｏを配合する。
【００１３】本発明において、Ｃｏを０．７〜１．３と
した理由は、従来、水素の吸蔵・放出の際の水素吸蔵能
やプラトーの平坦性等の特性を良くするためには、０．
２〜０．３程度のＣｏを配合するのがよいと考えられて
いたが、電池性能、特に電池重量または体積当たりのエ
ネルギー密度を低下する事なく、サイクル寿命を向上さ
せるためには、Ｃｏを０．７〜１．３とすることがよい
ことが判明したためであり、０．７以下だと所定のサイ
クル寿命が得られないためであり、１．３を超えると単
位重量当たりの合金の容量が低下するのでＣｏは、０．
７〜１．３の範囲とした。特に、Ｃｏは１．０を超えて
配合すると、サイクル寿命がより高くなり、好ましい。
した理由は、従来、水素の吸蔵・放出の際の水素吸蔵能
やプラトーの平坦性等の特性を良くするためには、０．
２〜０．３程度のＣｏを配合するのがよいと考えられて
いたが、電池性能、特に電池重量または体積当たりのエ
ネルギー密度を低下する事なく、サイクル寿命を向上さ
せるためには、Ｃｏを０．７〜１．３とすることがよい
ことが判明したためであり、０．７以下だと所定のサイ
クル寿命が得られないためであり、１．３を超えると単
位重量当たりの合金の容量が低下するのでＣｏは、０．
７〜１．３の範囲とした。特に、Ｃｏは１．０を超えて
配合すると、サイクル寿命がより高くなり、好ましい。
【００１４】また、ＭｎおよびＡｌを必須成分とし、か
つ、それぞれ０．２〜０．４の範囲とした理由は、Ｍｎ
およびＡｌは、圧力調整の作用を有し、０．２以下だと
圧力が高くなりすぎるので所定の容量が得られず、０．
４を超えると、逆に圧力が低くなりすぎて、所定の容量
が得られないためである。従って、ＭｎおよびＡｌは、
０．２〜０．４の範囲とする。
つ、それぞれ０．２〜０．４の範囲とした理由は、Ｍｎ
およびＡｌは、圧力調整の作用を有し、０．２以下だと
圧力が高くなりすぎるので所定の容量が得られず、０．
４を超えると、逆に圧力が低くなりすぎて、所定の容量
が得られないためである。従って、ＭｎおよびＡｌは、
０．２〜０．４の範囲とする。
【００１５】
【実施例】以下、本発明の実施例について説明する。ま
ず、高周波溶解炉によって表１に示す所定の組成となる
ようにＬｍ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＡｌを配合溶解
し、Ｌｍ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ−Ａｌ合金を熔製した。次
に、不活性雰囲気下において１０００℃以上の温度で、
溶解した合金を２４時間焼鈍した。
ず、高周波溶解炉によって表１に示す所定の組成となる
ようにＬｍ、Ｎｉ、Ｃｏ、ＭｎおよびＡｌを配合溶解
し、Ｌｍ−Ｎｉ−Ｃｏ−Ｍｎ−Ａｌ合金を熔製した。次
に、不活性雰囲気下において１０００℃以上の温度で、
溶解した合金を２４時間焼鈍した。
【００１６】これらの合金の断面を研磨して光学顕微鏡
で金属組織を観察したところ、全ての合金について単一
結晶ではなく、柱状晶と等軸晶の混合した結晶構造であ
った。 これらの合金をそれぞれ機械的に粉砕混合し、
２５〜７５μｍの粒径となるように篩分けし、合金粉末
を得た。
で金属組織を観察したところ、全ての合金について単一
結晶ではなく、柱状晶と等軸晶の混合した結晶構造であ
った。 これらの合金をそれぞれ機械的に粉砕混合し、
２５〜７５μｍの粒径となるように篩分けし、合金粉末
を得た。
【００１７】得られた合金粉末１００重量部と若干量の
導電性粉末と３重量部のポリテトラフルオロエチレンを
混合混練し、シート状に成形し、そのシートを集電体と
なるニッケル網にはさんで２００ｋｇ／ｃｍ2の荷重で
プレスし、合金シートをニッケル網に圧着し、負極とし
た。
導電性粉末と３重量部のポリテトラフルオロエチレンを
混合混練し、シート状に成形し、そのシートを集電体と
なるニッケル網にはさんで２００ｋｇ／ｃｍ2の荷重で
プレスし、合金シートをニッケル網に圧着し、負極とし
た。
【００１８】この電極をセパレータを介して、理論的に
計算される電極の容量の２倍以上の焼結Ｎｉ極２枚で挟
み、電解液として６Ｍ−ＫＯＨ水溶液中に浸漬して電池
を構成した。この電池に対し、所定の温度において所定
の電流密度で負極の理論的に計算される容量の１２０％
の容量まで充電し、同じ電流密度で両極間の電圧が０．
８Ｖになるまで放電し、初期容量を比較した。その結果
を表２に示した。また、サイクル寿命について試験した
結果を、図１に示す。
計算される電極の容量の２倍以上の焼結Ｎｉ極２枚で挟
み、電解液として６Ｍ−ＫＯＨ水溶液中に浸漬して電池
を構成した。この電池に対し、所定の温度において所定
の電流密度で負極の理論的に計算される容量の１２０％
の容量まで充電し、同じ電流密度で両極間の電圧が０．
８Ｖになるまで放電し、初期容量を比較した。その結果
を表２に示した。また、サイクル寿命について試験した
結果を、図１に示す。
【００１９】表２および図１から、本発明のＮｏ．１〜
３は、初期容量が何れも２８０ｍｈＡ／ｇ以上と容量が
高く、サイクル寿命も良いことが判った。また、Ｎｏ．
４は、容量が高いが、サイクル寿命が低く、Ｎｏ．８
は、サイクル寿命はよいが、放電容量が低かった。
３は、初期容量が何れも２８０ｍｈＡ／ｇ以上と容量が
高く、サイクル寿命も良いことが判った。また、Ｎｏ．
４は、容量が高いが、サイクル寿命が低く、Ｎｏ．８
は、サイクル寿命はよいが、放電容量が低かった。
【００２０】
【表１】
【００２１】
【表２】
【００２２】
【発明の効果】以上のように本発明は、パワー密度、エ
ネルギー密度が大きく、かつ、サイクル寿命の長いニッ
ケル−水素電池を得るのに好適な水素吸蔵合金を提供で
きる。
ネルギー密度が大きく、かつ、サイクル寿命の長いニッ
ケル−水素電池を得るのに好適な水素吸蔵合金を提供で
きる。
【図１】は表１の合金のサイクル数と相対容量（初期容
量に対する割合）の関係を示す図。
量に対する割合）の関係を示す図。
Claims (1)
- 【請求項１】 ニッケル−水素電池の負極に用いるため
の水素吸蔵合金であって、下記の一般式 ＬｍＮｉ5-(a+b+c)ＣｏaＭｎbＡｌc で示される合金からなることを特徴とするニッケル−水
素電池用水素吸蔵合金。式中Ｌｍは、Ｌａ４０〜５５ｗ
ｔ％、Ｎｄ２０〜４５ｗｔ％、Ｃｅ０．１〜１０ｗｔ
％、Ｐｒ０．１〜２０ｗｔ％、その他不可避不純物金属
からなる希土類金属であり、a、b、c、は、a：０．７〜
１．３、b：０．２〜０．４、c：０．２〜０．４の範囲
の数である。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5168115A JPH0729570A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | ニッケル−水素電池用水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5168115A JPH0729570A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | ニッケル−水素電池用水素吸蔵合金 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729570A true JPH0729570A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=15862138
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5168115A Pending JPH0729570A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | ニッケル−水素電池用水素吸蔵合金 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729570A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0817290A1 (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-07 | Furukawa Denchi Kabushiki Kaisha | Hydrogen occlusion alloys for electrical cells |
| JP2007051366A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素吸蔵合金粉末およびその製造方法とそれを用いたアルカリ蓄電池 |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP5168115A patent/JPH0729570A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0817290A1 (en) * | 1996-06-28 | 1998-01-07 | Furukawa Denchi Kabushiki Kaisha | Hydrogen occlusion alloys for electrical cells |
| US5902545A (en) * | 1996-06-28 | 1999-05-11 | Furukawa Denchi Kabushiki Kaisha | Hydrogen occlusion alloys for electrical cells |
| JP2007051366A (ja) * | 2005-07-19 | 2007-03-01 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 水素吸蔵合金粉末およびその製造方法とそれを用いたアルカリ蓄電池 |
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