JPH0794177A - Manufacture of hydrogen storage alloy electrode and storage battery hydrogen storage alloy - Google Patents

Manufacture of hydrogen storage alloy electrode and storage battery hydrogen storage alloy

Info

Publication number
JPH0794177A
JPH0794177A JP5238398A JP23839893A JPH0794177A JP H0794177 A JPH0794177 A JP H0794177A JP 5238398 A JP5238398 A JP 5238398A JP 23839893 A JP23839893 A JP 23839893A JP H0794177 A JPH0794177 A JP H0794177A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
alloy
hydrogen storage
storage alloy
electrode
hydrogen
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.)
Pending
Application number
JP5238398A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Fusago Mizutaki
房吾 水瀧
Yoriyasu Ishimaru
順康 石丸
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.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co 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 Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP5238398A priority Critical patent/JPH0794177A/en
Publication of JPH0794177A publication Critical patent/JPH0794177A/en
Pending legal-status Critical Current

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

Landscapes

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PURPOSE:To provide a hydrogen storage alloy electrode having high cycle characteristics by producing a hydrogen storage alloy having own pertinent mechanical strength without any process of special machining, and forming the electrode using the alloy. CONSTITUTION:Regarding a hydrogen storage alloy electrode using misch metal- nickel hydrogen storage alloy, this alloy is formed so as to have the dendrite cell size of the crystal grain thereof equal to or less than 15mum. Also, a method for manufacturing the misch metal-nickel hydrogen storage alloy for a storage battery is to melt an element constituting the alloy to prepare molten metal and to quickly cool the molten metal at a cooling rate equal to or above 1000 deg.C/sec.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、可逆的に水素を吸蔵・
放出する水素吸蔵合金を含む水素吸蔵合金電極及び蓄電
池用水素吸蔵合金の製造方法に関する。
The present invention relates to the reversible storage of hydrogen.
The present invention relates to a hydrogen storage alloy electrode containing a hydrogen storage alloy to be released and a method for manufacturing a hydrogen storage alloy for a storage battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来からよく用いられている蓄電池とし
て、ニッケル−カドミウム蓄電池のようなアルカリ蓄電
池や、鉛蓄電池があるが、近年、これらに代えて、これ
らの蓄電池よりも軽量、且つ高容量とできる金属−水素
アルカリ蓄電池が使用されるようになって来ている。こ
の金属−水素アルカリ蓄電池は、負極活物質である水素
を常圧で可逆的に吸蔵、放出する水素吸蔵合金からなる
電極を負極に用い、水酸化ニッケル等の金属酸化物を正
極活物質とする電極を正極に用いて構成された電池であ
る。
2. Description of the Related Art Conventionally used storage batteries include alkaline storage batteries such as nickel-cadmium storage batteries and lead storage batteries. Capable metal-hydrogen alkaline storage batteries are being used. In this metal-hydrogen alkaline storage battery, an electrode made of a hydrogen storage alloy that reversibly stores and releases hydrogen, which is a negative electrode active material, at normal pressure is used as a negative electrode, and a metal oxide such as nickel hydroxide is used as a positive electrode active material. It is a battery configured by using an electrode as a positive electrode.

【0003】ところで、この種のアルカリ蓄電池の負極
には、所定組成の溶融液を鋳型に流し込む方法により合
金鋳塊を作り、この合金鋳塊を適度な粒度に粉砕整粒し
た水素吸蔵合金粉末が使用されている。ところが、水素
吸蔵合金は水素の吸蔵・放出によって膨張・収縮する性
質を有するため、負極中の水素吸蔵合金は充放電サイク
ルに伴う膨張・収縮応力により割れを生じ、次第に微粉
化する。そして、合金の微粉化は合金全体としての比表
面積を指数関数的に増大させるため、負極中の水素吸蔵
合金は当初に比べ、格段にアルカリ性電解液による化学
的作用を受け易くなる。このため、充放電サイクルの進
行により負極の腐食が加速度的に進み、合金の水素吸蔵
能力が低下するとともに、合金表面に生成した水酸化物
が合金相互の導電性を低下させるため、負極性能の劣化
を招く。つまり、合金の微粉化現象は、結果として合金
の耐蝕性を劣化させ、電池サイクル特性を悪くする。
By the way, for the negative electrode of this type of alkaline storage battery, an ingot of alloy is produced by a method of pouring a molten liquid of a predetermined composition into a mold, and the alloy ingot is crushed and adjusted to a proper particle size to obtain a hydrogen storage alloy powder. It is used. However, since the hydrogen storage alloy has a property of expanding and contracting due to storage and release of hydrogen, the hydrogen storage alloy in the negative electrode is cracked due to expansion and contraction stress associated with charge and discharge cycles, and gradually becomes fine powder. Further, since pulverization of the alloy exponentially increases the specific surface area of the alloy as a whole, the hydrogen storage alloy in the negative electrode is much more susceptible to the chemical action of the alkaline electrolyte solution than at the beginning. Therefore, the corrosion of the negative electrode is accelerated due to the progress of charge and discharge cycles, the hydrogen storage capacity of the alloy is reduced, and the hydroxide formed on the alloy surface reduces the mutual conductivity of the alloys. Cause deterioration. That is, the pulverization phenomenon of the alloy consequently deteriorates the corrosion resistance of the alloy and deteriorates the battery cycle characteristics.

【0004】このようなことから、従来の水素吸蔵合金
をそのまま使用した電極では、十分なサイクル寿命が得
られなかった。そこで、最近、合金をニッケル処理し、
その表面に形成させたニッケル薄膜により合金強度を補
強して、膨張・収縮に起因する合金割れを防止ししよう
とする提案がなされている。このように合金表面にニッ
ケル加工を施すと、合金粒子の機械的強度が向上するの
で、合金割れが抑制される。したがって、この加工処理
合金を用いて構成した電極では、ある程度サイクル寿命
が改善される。
For these reasons, a conventional electrode using the hydrogen storage alloy as it is cannot obtain a sufficient cycle life. Therefore, recently, the alloy was nickel-treated,
It has been proposed that the nickel thin film formed on the surface reinforces the alloy strength to prevent alloy cracking due to expansion and contraction. By subjecting the alloy surface to nickel processing in this way, the mechanical strength of the alloy particles is improved, and alloy cracking is suppressed. Therefore, the cycle life is improved to some extent in the electrode formed by using this processed alloy.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
如き表面加工した水素吸蔵合金は、その製造に際して、
ニッケル薄膜を形成させるための工程を新たに設けなけ
ればならないので、その分コスト高なものとなる。また
ニッケル薄膜形成処理は必ずしも簡単容易ではないの
で、薄膜形成程度にバラツキが生じ、その結果、合金強
度にもバラツキが生じる。更に、ニッケル処理合金を用
いた電極であっても、必ずしも十分にサイクル寿命が改
善できないといった欠点を有していた。そこで、本発明
の発明者らは、耐蝕性に注目し従来の水素吸蔵合金を物
性的側面から見直した。その結果、従来の水素吸蔵合金
はそれ自体では十分な機械的強度を有しないことを知る
とともに、ある種の物性を有する水素吸蔵合金において
機械的強度が向上することを見い出した。
However, when the surface-treated hydrogen storage alloy as described above is produced,
Since a new step for forming the nickel thin film has to be provided, the cost becomes higher accordingly. Further, since the nickel thin film forming process is not always easy and easy, variations occur in the degree of thin film formation, resulting in variations in alloy strength. Further, even an electrode using a nickel-treated alloy has a drawback that the cycle life cannot be sufficiently improved. Then, the inventors of the present invention paid attention to the corrosion resistance and reviewed the conventional hydrogen storage alloy from the viewpoint of physical properties. As a result, they have found that the conventional hydrogen storage alloy itself does not have sufficient mechanical strength, and found that the hydrogen storage alloy having certain physical properties has improved mechanical strength.

【0006】本発明は、上記の知見を踏まえ、水素吸蔵
合金に特別な加工を付加することなく、それ自体が好適
な機械的強度を有する水素吸蔵合金を作り出し、この水
素吸蔵合金を用いて水素吸蔵合金電極を構成することに
より、サイクル特性に優れた水素吸蔵合金電極を提供し
ようとするものである。また、それ自体が好適な機械的
強度を有する水素吸蔵合金の製造方法を提供しようとす
るものである。
Based on the above findings, the present invention creates a hydrogen storage alloy having suitable mechanical strength by itself without adding special processing to the hydrogen storage alloy, and using this hydrogen storage alloy, hydrogen It is intended to provide a hydrogen storage alloy electrode having excellent cycle characteristics by forming a storage alloy electrode. Further, the present invention intends to provide a method for producing a hydrogen storage alloy which itself has suitable mechanical strength.

【0007】[0007]

【課題を解決する手段】上記目的は、次の構成により達
成できた。請求項1の発明構成は、ミッシュメタル−ニ
ッケル系の水素吸蔵合金を使用した水素吸蔵合金電極に
おいて、前記水素吸蔵合金が、その結晶粒のデンドライ
トセルサイズの値が15μm以下となるように構成され
たものであることを特徴とする。
The above object can be achieved by the following constitution. The invention configuration of claim 1 is a hydrogen storage alloy electrode using a hydrogen storage alloy of a misch metal-nickel system, wherein the hydrogen storage alloy has a dendrite cell size value of 15 μm or less of its crystal grains. It is characterized by being

【0008】請求項2の発明構成は、ミッシュメタル−
ニッケル系の蓄電池用水素吸蔵合金の製造方法におい
て、水素吸蔵合金を構成する元素を溶融させ、溶湯を作
製する第一のステップと、この溶湯を1000℃/se
c以上の冷却速度で急冷する第二のステップと、を有す
ることを特徴とする。
According to the second aspect of the present invention, there is provided a misch metal-
In the method for producing a nickel-based hydrogen storage alloy for a storage battery, the first step of melting the elements constituting the hydrogen storage alloy to prepare a molten metal, and the molten metal at 1000 ° C./se
and a second step of quenching at a cooling rate of c or more.

【0009】[0009]

【作用】請求項1の発明によれば、水素吸蔵合金電極
(負極)の主構成材料として、結晶粒のデンドライトセ
ルサイズの値が15μm以下の水素吸蔵合金を使用した
が、このようなデンドライトセルサイズの水素吸蔵合金
は、金属組織に極端に脆弱となった部位が存在しないの
で、合金自体の機械的強度が強い。したがって、このよ
うな物性の水素吸蔵合金は、水素の吸蔵放出に伴う膨張
収縮応力に十分抗することができ、合金割れによる微粉
化が生じ難い。即ち、このような物性の水素吸蔵合金を
用いて構成した水素吸蔵合金電極では、充放電サイクル
の進行とともに電極中の合金が微粉化し、次第に耐蝕性
が低下することといった現象が生じ難い。よって、結果
として電極のサイクル特性が向上する。
According to the invention of claim 1, a hydrogen storage alloy having a crystal grain dendrite cell size of 15 μm or less is used as a main constituent material of the hydrogen storage alloy electrode (negative electrode). Since the hydrogen storage alloy of the size does not have an extremely brittle portion in the metal structure, the mechanical strength of the alloy itself is high. Therefore, the hydrogen storage alloy having such physical properties can sufficiently withstand the expansion and contraction stress associated with the storage and release of hydrogen, and is less likely to be pulverized due to alloy cracking. That is, in the hydrogen storage alloy electrode formed by using the hydrogen storage alloy having such physical properties, the phenomenon that the alloy in the electrode is finely pulverized as the charge / discharge cycle progresses and the corrosion resistance is gradually lowered is unlikely to occur. Therefore, as a result, the cycle characteristics of the electrode are improved.

【0010】また、請求項2の発明によれば、ミッシュ
メタル−ニッケル系の合金成分の溶湯を、1000℃/
sec以上の冷却速度で急速に冷却凝固して水素吸蔵合
金鋳塊を作製するようにしたので、特定の合金組成分
が、金属組織における粒界などに偏析することを抑制で
きる。よって、各組成分がより均一に分散凝固した脆弱
部分の少ない金属組織をした鋳塊を得ることができる。
According to the second aspect of the invention, the melt of the misch metal-nickel alloy component is heated to 1000 ° C. /
Since the hydrogen absorbing alloy ingot is rapidly cooled and solidified at a cooling rate of sec or more to produce a hydrogen storage alloy ingot, it is possible to suppress segregation of a specific alloy composition at grain boundaries in the metal structure. Therefore, it is possible to obtain an ingot having a metallographic structure in which each composition is dispersed and solidified more uniformly and has less brittle portions.

【0011】なお、デンドライトセルサイズとは、合金
溶融液を凝固させたときに出現する樹枝状形状の金属組
織において、核から成長した一次の枝を主軸とし、この
一次の枝(主軸)に対し直交方向に成長した二次の枝の
太さをいう。一般に、合金では、このデンドライトセル
サイズが大きいほど、合金組織が不均一となっていると
考えられる。
The dendrite cell size means the primary branch grown from the nucleus in the dendritic metal structure that appears when the alloy melt is solidified, and the primary branch (main axis) is It is the thickness of the secondary branch grown in the orthogonal direction. In general, it is considered that in the alloy, the larger the dendrite cell size, the more nonuniform the alloy structure.

【0012】[0012]

【実施例】【Example】

〔実施例1〕 (水素吸蔵合金塊の作製)Mm(ミッシュメタル;希土
類元素の混合物)、Ni、Co、Al、Mnの各合金成
分を、元素比で、1:3.2:1:0.2:0.6に秤
量して混合したのち、不活性ガス雰囲気の高周波溶解炉
で溶融した。この溶融液をロール法により、冷却速度
1.2×104 ℃/secで冷却し、組成式MmNi
3.2 CoAl0. 2 Mn0.6 で表される合金鋳塊を得た。
なお、この合金鋳塊について、下記に示した方法により
デンドライトセルサイズ(DCS)を測定したところ、
6μmであった。
Example 1 (Preparation of Hydrogen Storage Alloy Ingot) Mm (Misch metal; mixture of rare earth elements), Ni, Co, Al, and Mn alloy components in an element ratio of 1: 3.2: 1: 0. 0.2: Weighed 0.6 and mixed, and then melted in a high frequency melting furnace in an inert gas atmosphere. The melt was cooled at a cooling rate of 1.2 × 10 4 ° C./sec by a roll method to obtain a composition formula MmNi.
3.2 to obtain an alloy ingot represented by CoAl 0. 2 Mn 0.6.
The dendrite cell size (DCS) of this alloy ingot was measured by the method shown below,
It was 6 μm.

【0013】次いで、前記の合金塊を機械的に粉砕し、
平均粒径が約50ミクロンの合金粉末を作製した。そし
てこの合金粉末1gに、導電剤としてカルボニルニッケ
ル1.2g、及び結着剤としてPTFE(ポリテトラフ
ルオロエチレン)粉末を加え、混合して合金ペーストを
作成し、この合金ペーストをニッケルメッシュで包み圧
縮して、厚み2mm、直径20mmの水素吸蔵合金電極
を作製した。
Next, the alloy ingot is mechanically crushed,
An alloy powder having an average particle size of about 50 microns was produced. Then, 1.2 g of carbonyl nickel as a conductive agent and PTFE (polytetrafluoroethylene) powder as a binder were added to 1 g of this alloy powder and mixed to prepare an alloy paste. The alloy paste was wrapped with a nickel mesh and compressed. Then, a hydrogen storage alloy electrode having a thickness of 2 mm and a diameter of 20 mm was produced.

【0014】このように作製した水素吸蔵合金電極を、
以下本発明電極A1 とする。 〔実施例2〕合金溶融液を、1.1×103 ℃/sec
の冷却速度で冷却したこと以外は、実施例1と同様にし
て、水素吸蔵合金電極を作製した。但し、この冷却速度
条件で冷却鋳造した合金鋳塊のDCSは、8.5μmで
あった。
The hydrogen storage alloy electrode thus prepared is
Hereinafter, the electrode A 1 of the present invention is used. [Example 2] The alloy melt was treated at 1.1 x 10 3 ° C / sec.
A hydrogen storage alloy electrode was produced in the same manner as in Example 1 except that the cooling rate was 1. However, the DCS of the alloy ingots cooled and cast under the cooling rate condition was 8.5 μm.

【0015】この水素吸蔵合金電極を、以下本発明電極
2 とする。 〔実施例3〕合金溶融液を鋳型に流し込む通常の冷却方
法を用い、0.9×102 ℃/secの冷却速度で冷却
したこと以外は、実施例1と同様にして、水素吸蔵合金
電極を作製した。この冷却速度条件で冷却鋳造した合金
鋳塊のDCSは、14.5μmであった。
This hydrogen storage alloy electrode is hereinafter referred to as electrode A 2 of the present invention. [Example 3] A hydrogen storage alloy electrode was prepared in the same manner as in Example 1 except that the alloy melt was poured into a mold by a normal cooling method and cooled at a cooling rate of 0.9 x 10 2 ° C / sec. Was produced. The DCS of the alloy ingots cooled and cast under the cooling rate condition was 14.5 μm.

【0016】この水素吸蔵合金電極を、以下本発明電極
3 とする。 〔比較例1〕前記溶融液を鋳型に流し込む通常の冷却方
法を用い、冷却速度10°C/secで冷却したこと以
外は、実施例1と同様にして、水素吸蔵合金電極を作製
した。この合金鋳塊のDCSは、23μmであった このようにして作製した水素吸蔵合金電極を、比較例電
極B1 とする。
This hydrogen storage alloy electrode is hereinafter referred to as electrode A 3 of the present invention. [Comparative Example 1] A hydrogen storage alloy electrode was produced in the same manner as in Example 1, except that the ordinary cooling method of pouring the melt into the mold was used and cooling was performed at a cooling rate of 10 ° C / sec. The DCS of this alloy ingot was 23 μm. The hydrogen storage alloy electrode thus manufactured was used as a comparative electrode B 1 .

【0017】(DCSの測定方法)Mm−Ni系水素吸
蔵合金鋳塊では、凝固組織の二次枝が十分に発達せず、
図3に示すようにセル状に凝固した状態となる。そこで
結晶の成長方向に対し垂直に線を引いて、この線に交差
するセルの境界の数を数え、セル境界間の平均距離を求
め、これをデンドライトセルサイズ(DCS)とした。
(Method of measuring DCS) In the Mm-Ni type hydrogen storage alloy ingot, the secondary branch of the solidification structure does not sufficiently develop,
As shown in FIG. 3, the cells are solidified into cells. Therefore, a line was drawn perpendicularly to the crystal growth direction, the number of cell boundaries intersecting this line was counted, the average distance between cell boundaries was determined, and this was defined as the dendrite cell size (DCS).

【0018】〔実験〕上記で作製した各電極を負極とし
て下記に示す試験用セルを作製して、各セルについてサ
イクル特性試験を行い、各電極のサイクル劣化程度を評
価した。 (試験用セル)図4に、試験用セルの模式図を示し、こ
の図に基づき試験用セルの概要を説明する。1は負極で
あり、この1に円筒形状に成形した上記水素吸蔵合金電
極(A 1 〜A3 及びB1 )が設置される。2は公知の方
法により作製された公知の焼結式ニッケル極(正極)で
ある。この焼結式ニッケル極2は、密閉容器3の上面5
に接続された正極リード4により保持されており、前記
電極1は焼結式ニッケル極2の円筒内の略中央に垂直に
位置するように、密閉容器3の上面5に接続された負極
リード6により保持されている。更に、正極リード4及
び負極リード6の各端部は、密閉容器3の上面5を貫通
して外部に露出し、それぞれ正極端子4a及び負極端子
6aに接続されれいる。そして、密閉容器3には、アル
カリ電解液として30重量%水酸化カリウム水溶液が入
れられており、この溶液に前記水素吸蔵合金電極1及び
焼結式ニッケル極2が浸漬されている。なお、7は圧力
計、8はリリーフ管、9はガス逃がし弁である。
[Experiment] Each of the electrodes prepared above was used as a negative electrode.
Make the test cells shown below and
Cycle characteristics test is performed to evaluate the degree of cycle deterioration of each electrode
I paid. (Test cell) Fig. 4 shows a schematic diagram of the test cell.
The outline of the test cell will be described with reference to FIG. 1 is the negative electrode
And the hydrogen storage alloy electrode formed into a cylindrical shape in this 1.
Pole (A 1~ A3And B1) Is installed. 2 is a known person
With a known sintered nickel electrode (positive electrode) made by the
is there. The sintered nickel electrode 2 has an upper surface 5 of the closed container 3.
Is held by the positive electrode lead 4 connected to
The electrode 1 is perpendicular to the center of the cylinder of the sintered nickel electrode 2.
Negative electrode connected to the upper surface 5 of the closed container 3 so as to be positioned
It is held by the lead 6. Furthermore, the positive electrode lead 4 and
And each end of the negative electrode lead 6 penetrates the upper surface 5 of the closed container 3.
Exposed to the outside, and the positive electrode terminal 4a and the negative electrode terminal, respectively.
6a is connected. And, in the closed container 3,
30% by weight potassium hydroxide aqueous solution is added as potassium electrolyte
In this solution, the hydrogen storage alloy electrode 1 and
The sintered nickel electrode 2 is immersed. 7 is pressure
A total of 8 is a relief pipe, and 9 is a gas relief valve.

【0019】このような構成の試験用セルは、以下、負
極として使用した水素吸蔵合金電極の種類(A1 〜A3
及びB1 )に対応させ、それぞれXA1 、XA2 、XA
3 、及びXB1 と称することにする。 (サイクル特性試験)合金1g当たり50mAで8時間
充電を行った後、合金1g当たり50mAでセル電圧が
1.0Vになるまで放電するという操作を1サイクルと
し、この一連の操作を100回繰り返して、100サイ
クル目の放電容量C100 を求めた。そして、セルの最大
放電容量Cmaxに対する、100サイクル目の放電容
量C10 0 の割合(セル容量比V100 )を下記式に従い算
出した。 セル容量比V100 =〔C100 /Cmax〕×100 (実験結果)表1に、各セルのセル容量比V100 を、水
素吸蔵合金のデンドライトセルサイズとともに示す。ま
た、図1にセル容量比V100 とDCSとの関係を示し、
図2にDCSと合金溶融液の冷却速度との関係を示す。
なお、図1の横軸は対数目盛りとしてある。
The test cell having such a structure will be described below in accordance with the type (A 1 to A 3 ) of the hydrogen storage alloy electrode used as the negative electrode.
And B 1 ) corresponding to XA 1 , XA 2 and XA, respectively.
3 and XB 1 . (Cycle characteristic test) After charging for 8 hours at 50 mA per 1 g of alloy, discharging at 50 mA per 1 g of alloy until the cell voltage becomes 1.0 V is defined as one cycle, and this series of operations is repeated 100 times. The discharge capacity C 100 at the 100th cycle was determined. Then, to the maximum discharge capacity Cmax of the cell, the discharge capacity ratio of C 10 0 at the 100th cycle (cell volume ratio V 100) were calculated according to the following equation. Cell capacity ratio V 100 = [C 100 / Cmax] × 100 (Experimental result) Table 1 shows the cell capacity ratio V 100 of each cell together with the dendrite cell size of the hydrogen storage alloy. Further, FIG. 1 shows the relationship between the cell capacity ratio V 100 and DCS,
FIG. 2 shows the relationship between DCS and the cooling rate of the alloy melt.
The horizontal axis of FIG. 1 is a logarithmic scale.

【0020】[0020]

【表1】 表1から明らかなように、本発明電極を使用したセル
(XA1 〜XA3 )は、何れも比較電極を使用したXB
1 に比べ、有為に高いセル容量比V100 を示した。
[Table 1] As is clear from Table 1, all the cells (XA 1 to XA 3 ) using the electrode of the present invention are XB using the reference electrode.
Compared with 1 , the cell capacity ratio V 100 was significantly high.

【0021】ここで、各セルの相違点は、負極構成材料
である水素吸蔵合金のDCSの違いのみである。よっ
て、セル容量比V100 で表される各セルのサイクル特性
の違いは、DCSの違いに原因して生じたものであると
結論できるともに、サイクル特性の違いは水素吸蔵合金
の耐蝕性の違いによって生じた結果であると考察でき
る。
Here, the only difference between the cells is the difference in the DCS of the hydrogen storage alloy that is the negative electrode constituent material. Therefore, it can be concluded that the difference in cycle characteristics of the cells represented by the cell capacity ratio V 100 is caused by the difference in DCS, and the difference in cycle characteristics is the difference in corrosion resistance of hydrogen storage alloys. It can be considered that the result is caused by.

【0022】他方、セル容量比V100 とDCSの関係を
示す図1から、DCSが小さくなる程サイクル特性が向
上することが判り、更にグラフ線が15μm付近に屈折
点を有していることから、15μm以下のDCSにおい
てサイクル特性の改善傾向が大となることが判る。一
方、DCSと冷却速度との関係を示す図2から、DCS
は合金溶融液の冷却速度の増大とともに小さくなること
が判り、更にグラフ線が1.6×102 ℃/sec付近
に屈折点を有していることから、1.6×102 ℃/s
ecの冷却速度以上において効果的にDCSを小さくで
きることが判る。しかし、前記したサイクル特性の改善
効果を考え合わせると、冷却速度は1×103℃以上とす
るのが好ましい。何故なら、この冷却速度以上であれ
ば、DCSが15μm以下となるからである。なお、冷
却速度は1×103℃以上であればよく、上限は特に規定
されるものでないが、実際上、冷却速度を1×105
以上とするのは現実的ではない。よって、1×103℃が
一応の上限と考えれらる。
On the other hand, from FIG. 1 showing the relationship between the cell capacity ratio V 100 and DCS, it can be seen that the cycle characteristics improve as the DCS decreases, and the graph line has a refraction point near 15 μm. It can be seen that the improvement tendency of the cycle characteristics becomes large in DCS of 15 μm or less. On the other hand, from FIG. 2 showing the relationship between DCS and cooling rate, DCS
Is found to decrease as the cooling rate of the alloy melt increases, and since the graph line has a refraction point near 1.6 × 10 2 ° C / sec, 1.6 × 10 2 ° C / s
It can be seen that the DCS can be effectively reduced at a cooling rate of ec or higher. However, considering the effect of improving the cycle characteristics described above, it is preferable that the cooling rate is 1 × 10 3 ° C. or more. This is because the DCS is 15 μm or less at the cooling rate or higher. The cooling rate may be 1 × 10 3 ° C or higher, and the upper limit is not particularly specified, but in reality, the cooling rate is 1 × 10 5 ° C.
The above is not realistic. Therefore, 1 × 10 3 ° C is considered to be the upper limit.

【0023】また、DCSが小さくなると、サイクル特
性が改善されるのは、次の理由によると考えられる。即
ち、水素吸蔵合金は充放電サイクルに従って水素の吸蔵
・放出を繰り返すことになるが、この水素の吸蔵・放出
に伴って合金は膨張収縮する。この場合、合金組織が不
均一であると、合金組織中に脆弱部分が存在するととも
に、膨張収縮に際し合金内部に歪みが生じ易い構造とな
っている。
The reason why the cycle characteristics are improved when the DCS becomes small is considered to be as follows. That is, the hydrogen storage alloy repeats storage and release of hydrogen according to the charge and discharge cycle, but the alloy expands and contracts with the storage and release of hydrogen. In this case, if the alloy structure is non-uniform, a fragile portion exists in the alloy structure, and strain is likely to occur inside the alloy during expansion and contraction.

【0024】つまり、合金組織が不均一であればあるほ
ど、水素の吸蔵・放出に伴う膨張収縮によって合金割れ
が生じ易い。そして、この合金割れは、合金の比表面積
を増大させ、アルカリ電解液による化学的作用を受け易
くするため、負極中の合金は次第に腐食しサイクル特性
の劣化を招く。然るに、DCSが15μm以下の水素吸
蔵合金を使用した負極では、合金組織の不均一度が小さ
いため、膨張収縮によって発生する歪みに対し十分抗す
ることができるので、合金割れが生じ難い。よって、腐
食による負極の劣化が抑制され、結果としてサイクル特
性が向上する。
That is, the more inhomogeneous the alloy structure is, the more easily the alloy cracks due to the expansion and contraction accompanying the absorption and desorption of hydrogen. The alloy cracks increase the specific surface area of the alloy and make it more susceptible to the chemical action of the alkaline electrolyte, so that the alloy in the negative electrode gradually corrodes and deteriorates the cycle characteristics. However, in the negative electrode using a hydrogen storage alloy having a DCS of 15 μm or less, the nonuniformity of the alloy structure is small, so that the strain generated by expansion and contraction can be sufficiently resisted, and thus alloy cracking is less likely to occur. Therefore, deterioration of the negative electrode due to corrosion is suppressed, and as a result, cycle characteristics are improved.

【0025】[0025]

【発明の効果】以上のように、本発明の水素吸蔵合金電
極によれば、活物質である水素吸蔵合金の耐蝕性が充放
電の繰り返しによって劣化するこがないので、優れたサ
イクル特性を得ることができる。また、本発明水素吸蔵
合金製造方法によれば、合金組成は従来のままで、且つ
機械的強度付加のための特別な加工を付加することなく
して、耐蝕性に優れた水素吸蔵合金を容易に得ることが
できる。よって、本発明方法によって製造したこの水素
吸蔵合金を用いて水素吸蔵合金電極を構成すことによ
り、優れたサイクル特性を有する電極を容易かつ経済的
に得ることができる。
As described above, according to the hydrogen storage alloy electrode of the present invention, the corrosion resistance of the hydrogen storage alloy which is the active material does not deteriorate due to repeated charging and discharging, so that excellent cycle characteristics are obtained. be able to. Further, according to the method for producing a hydrogen storage alloy of the present invention, the hydrogen storage alloy having excellent corrosion resistance can be easily obtained without changing the alloy composition as it is conventionally and without adding special processing for adding mechanical strength. Obtainable. Therefore, by constructing a hydrogen storage alloy electrode using this hydrogen storage alloy produced by the method of the present invention, an electrode having excellent cycle characteristics can be easily and economically obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】実験用セルの100サイクル目における放電容
量比(V100 )とデンドライトセルサイズとの関係を示
す図である。
FIG. 1 is a diagram showing a relationship between a discharge capacity ratio (V 100 ) and a dendrite cell size at the 100th cycle of an experimental cell.

【図2】デンドライトセルサイズと合金溶融液の冷却速
度との関係を示す図である。
FIG. 2 is a diagram showing a relationship between a dendrite cell size and a cooling rate of an alloy melt.

【図3】デンドライトセルサイズの説明図である。FIG. 3 is an explanatory diagram of a dendrite cell size.

【図4】実験用セルの模式図である。FIG. 4 is a schematic diagram of an experimental cell.

─────────────────────────────────────────────────────
─────────────────────────────────────────────────── ───

【手続補正書】[Procedure amendment]

【提出日】平成5年11月2日[Submission date] November 2, 1993

【手続補正1】[Procedure Amendment 1]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0011[Correction target item name] 0011

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0011】なお、デンドライトセルサイズとは、合金
溶融液を凝固させたときに出現する樹枝状形状の金属組
織において、核から成長した一次の枝を主軸とし、この
一次の枝(主軸)に対し直交方向に成長した二次の枝の
太さをいう。一般に、合金では、このデンドライトセル
サイズが大きいほど、金属組織が不均一となっていると
考えられる。
The dendrite cell size means the primary branch grown from the nucleus in the dendritic metal structure that appears when the alloy melt is solidified, and the primary branch (main axis) is It is the thickness of the secondary branch grown in the orthogonal direction. In general, it is considered that the larger the dendrite cell size of the alloy, the more uneven the metal structure.

【手続補正2】[Procedure Amendment 2]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0022[Name of item to be corrected] 0022

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0022】他方、セル容量比V100 とDCSの関係を
示す図1から、DCSが小さくなる程サイクル特性が向
上することが判り、更にグラフ線が15μm付近に屈折
点を有していることから、15μm以下のDCSにおい
てサイクル特性の改善傾向が大となることが判る。一
方、DCSと冷却速度との関係を示す図2から、DCS
は合金溶融液の冷却速度の増大とともに小さくなること
が判り、更にグラフ線が1.6×102 ℃/sec付近
に屈折点を有していることから、1.6×102 ℃/s
ecの冷却速度以上において効果的にDCSを小さくで
きることが判る。しかし、前記したサイクル特性の改善
効果を考え合わせると、冷却速度は1×103 /se
以上とするのが好ましい。何故なら、この冷却速度以
上であれば、DCSが15μm以下となるからである。
なお、冷却速度は1×103 /sec以上であればよ
く、上限は特に規定されるものでないが、実際上、冷却
速度を1×105/sec以上とするのは現実的では
ない。よって、1×105 ℃/secが一応の上限と考
えれらる。
On the other hand, from FIG. 1 showing the relationship between the cell capacity ratio V 100 and DCS, it can be seen that the cycle characteristics improve as the DCS decreases, and the graph line has a refraction point near 15 μm. It can be seen that the improvement tendency of the cycle characteristics becomes large in DCS of 15 μm or less. On the other hand, from FIG. 2 showing the relationship between DCS and cooling rate, DCS
Is found to decrease as the cooling rate of the alloy melt increases, and since the graph line has a refraction point near 1.6 × 10 2 ° C / sec, 1.6 × 10 2 ° C / s
It can be seen that the DCS can be effectively reduced at a cooling rate of ec or higher. However, considering the effect of improving the cycle characteristics described above, the cooling rate is 1 × 10 3 ° C./se
It is preferably c or more. This is because the DCS is 15 μm or less at the cooling rate or higher.
The cooling rate may be 1 × 10 3 ° C./sec or more, and the upper limit is not particularly specified, but it is not realistic to set the cooling rate to 1 × 10 5 ° C./sec or more. . Therefore, 1 × 10 5 ° C./sec is considered to be the upper limit.

【手続補正3】[Procedure 3]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0023[Name of item to be corrected] 0023

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0023】また、DCSが小さくなると、サイクル特
性が改善されるのは、次の理由によると考えられる。即
ち、水素吸蔵合金は充放電サイクルに従って水素の吸蔵
・放出を繰り返すことになるが、この水素の吸蔵・放出
に伴って合金は膨張収縮する。この場合、金属組織が不
均一であると、金属組織中に脆弱部分が存在するととも
に、膨張収縮に際し合金内部に歪みが生じ易い構造とな
っている。
The reason why the cycle characteristics are improved when the DCS becomes small is considered to be as follows. That is, the hydrogen storage alloy repeats storage and release of hydrogen according to the charge and discharge cycle, but the alloy expands and contracts with the storage and release of hydrogen. In this case, if the metallographic structure is not uniform, the metallographic structure has a fragile portion, and distortion is likely to occur inside the alloy during expansion and contraction.

【手続補正4】[Procedure amendment 4]

【補正対象書類名】明細書[Document name to be amended] Statement

【補正対象項目名】0024[Name of item to be corrected] 0024

【補正方法】変更[Correction method] Change

【補正内容】[Correction content]

【0024】つまり、金属組織が不均一であればあるほ
ど、水素の吸蔵・放出に伴う膨張収縮によって合金割れ
が生じ易い。そして、この合金割れは、合金の比表面積
を増大させ、アルカリ電解液による化学的作用を受け易
くするため、負極中の合金は次第に腐食しサイクル特性
の劣化を招く。然るに、DCSが15μm以下の水素吸
蔵合金を使用した負極では、金属組織の不均一度が小さ
いため、膨張収縮によって発生する歪みに対し十分抗す
ることができるので、合金割れが生じ難い。よって、腐
食による負極の劣化が抑制され、結果としてサイクル特
性が向上する。
That is, the more inhomogeneous the metallographic structure is, the more easily the alloy cracks due to the expansion and contraction accompanying the absorption and desorption of hydrogen. The alloy cracks increase the specific surface area of the alloy and make it more susceptible to the chemical action of the alkaline electrolyte, so that the alloy in the negative electrode gradually corrodes and deteriorates the cycle characteristics. However, in a negative electrode using a hydrogen storage alloy having a DCS of 15 μm or less, the nonuniformity of the metal structure is small, so that the strain generated by expansion and contraction can be sufficiently resisted, and thus alloy cracking is unlikely to occur. Therefore, deterioration of the negative electrode due to corrosion is suppressed, and as a result, cycle characteristics are improved.

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 ミッシュメタル−ニッケル系の水素吸蔵
合金を使用した水素吸蔵合金電極において、 前記水素吸蔵合金は、その結晶粒のデンドライトセルサ
イズの値が15μm以下となるように構成されたもので
あることを特徴とする水素吸蔵合金電極。
1. A hydrogen storage alloy electrode using a misch metal-nickel-based hydrogen storage alloy, wherein the hydrogen storage alloy is configured so that the dendrite cell size of its crystal grains is 15 μm or less. A hydrogen storage alloy electrode characterized by being present.
【請求項2】 ミッシュメタル−ニッケル系の蓄電池用
水素吸蔵合金の製造方法において、 水素吸蔵合金を構成する元素を溶融させ、溶湯を作製す
る第一のステップと、 この溶湯を1000℃/sec以上の冷却速度で急冷す
る第二のステップと、を有することを特徴とする水素吸
蔵合金の製造方法。
2. A method for producing a hydrogen storage alloy of a Misch metal-nickel system for a storage battery, the first step of melting the elements constituting the hydrogen storage alloy to prepare a molten metal, and the molten metal of 1000 ° C./sec or more. And a second step of rapidly cooling at a cooling rate of 1. A method for producing a hydrogen storage alloy.
JP5238398A 1993-09-24 1993-09-24 Manufacture of hydrogen storage alloy electrode and storage battery hydrogen storage alloy Pending JPH0794177A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5238398A JPH0794177A (en) 1993-09-24 1993-09-24 Manufacture of hydrogen storage alloy electrode and storage battery hydrogen storage alloy

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5238398A JPH0794177A (en) 1993-09-24 1993-09-24 Manufacture of hydrogen storage alloy electrode and storage battery hydrogen storage alloy

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH0794177A true JPH0794177A (en) 1995-04-07

Family

ID=17029612

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5238398A Pending JPH0794177A (en) 1993-09-24 1993-09-24 Manufacture of hydrogen storage alloy electrode and storage battery hydrogen storage alloy

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH0794177A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP3432873B2 (en) Hydrogen storage alloy for alkaline storage batteries
JP5856056B2 (en) Method for producing rare earth-Mg-Ni hydrogen storage alloy
JP6276031B2 (en) Hydrogen storage alloy powder, negative electrode and nickel metal hydride secondary battery
EP1075032B1 (en) Hydrogen absorbing alloy and nickel-metal hydride rechargeable battery
JP6934097B1 (en) Hydrogen storage alloy
US5688341A (en) Hydrogen-absorbing alloy electrode and method for evaluating hydrogen-absorbing alloys for electrode
JPH0794177A (en) Manufacture of hydrogen storage alloy electrode and storage battery hydrogen storage alloy
JP3301792B2 (en) Hydrogen storage alloy electrode
JPH06223827A (en) Manufacture of hydrogen storage alloy powder for battery
JPH0750163A (en) Hydrogen storage alloy electrode and manufacture thereof
JP3183680B2 (en) Metal oxide / hydrogen battery
JP2955351B2 (en) Hydrogen storage alloy for secondary batteries
JP3432866B2 (en) Hydrogen storage alloy electrodes for alkaline storage batteries
JPH06163042A (en) Metal-hydride secondary battery
JP3291356B2 (en) Hydrogen storage alloy electrode
JPH07320730A (en) Hydrogen storage alloy electrode for metal-hydride alkaline storage battery
JPH05156395A (en) Hydrogen storage alloy excellent in corrosion resistance and negative electrode for secondary battery using it
JPH06163041A (en) Hydrogen storage alloy electrode
JP3276677B2 (en) Hydrogen storage alloy electrode
JPH0831414A (en) Hydrogen storage alloy for alkaline storage battery and manufacture thereof
JPH1025528A (en) Hydrogen storage alloy
JPH06111815A (en) Hydrogen storage alloy electrode
JPH05211063A (en) Hydrogen storage alloy electrode and manufacture thereof
JPH04179054A (en) Manufacture of storage battery with metal hydride
JPH0765832A (en) Hydrogen storage alloy electrode for metal-hydride secondary battery