JPH08329940A - 水素吸蔵合金及びそれを用いた電池 - Google Patents
水素吸蔵合金及びそれを用いた電池Info
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- JPH08329940A JPH08329940A JP7156999A JP15699995A JPH08329940A JP H08329940 A JPH08329940 A JP H08329940A JP 7156999 A JP7156999 A JP 7156999A JP 15699995 A JP15699995 A JP 15699995A JP H08329940 A JPH08329940 A JP H08329940A
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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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【目的】急速充電特性及び高率放電特性の優れたニッケ
ル−水素蓄電池用電極に好適な水素吸蔵合金、及びこれ
を用いた高性能の電池を提供すること。 【構成】希土類元素−ニッケル系合金の結晶粒界に、希
土類元素−ニッケル系合金とチタン−ニッケル系合金と
が交互に積層した微細組織を有すると共に、全組成がＲ
Ｎｉa Ｍb Ｔi c で表されることを特徴とする水素吸蔵
合金；但し、Ｒは希土類元素の中から選択された少なく
とも１種の元素、ＭはＡｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、
Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎからなる群の中から選択された
少くとも１種の元素であり、ａ、ｂ及びｃは、３．５＜
ａ＜５．９、５．０＜ａ＋ｂ≦５．9 、０＜ｃ＜０．
３、並びに５＋３ｃ＜ａ＋ｂを満足する数。
ル−水素蓄電池用電極に好適な水素吸蔵合金、及びこれ
を用いた高性能の電池を提供すること。 【構成】希土類元素−ニッケル系合金の結晶粒界に、希
土類元素−ニッケル系合金とチタン−ニッケル系合金と
が交互に積層した微細組織を有すると共に、全組成がＲ
Ｎｉa Ｍb Ｔi c で表されることを特徴とする水素吸蔵
合金；但し、Ｒは希土類元素の中から選択された少なく
とも１種の元素、ＭはＡｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍｎ、
Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎからなる群の中から選択された
少くとも１種の元素であり、ａ、ｂ及びｃは、３．５＜
ａ＜５．９、５．０＜ａ＋ｂ≦５．9 、０＜ｃ＜０．
３、並びに５＋３ｃ＜ａ＋ｂを満足する数。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル−水素蓄電池
用水素吸蔵合金及びそれを用いた水素吸蔵合金電極に関
し、特に、高率放電特性及び急速充電特性に優れたニッ
ケル−水素蓄電池用電極に好適なニッケル−水素蓄電池
用水素吸蔵合金及びそれを用いた電池に関する。
用水素吸蔵合金及びそれを用いた水素吸蔵合金電極に関
し、特に、高率放電特性及び急速充電特性に優れたニッ
ケル−水素蓄電池用電極に好適なニッケル−水素蓄電池
用水素吸蔵合金及びそれを用いた電池に関する。
【０００２】
【従来技術】水素を吸蔵したり、放出することのできる
水素吸蔵合金が発見されて以来、その応用は、単なる水
素貯蔵手段にとどまらず、ヒートポンプや電池へと展開
が図られてきた。このような水素吸蔵合金としては、Ｌ
ａＮｉ5 合金等のＣａＣｕ5 型構造を有するものや、ラ
ーベス構造を有するものが開発されたが、いずれも、活
性化が容易でない上、水素の吸蔵及び放出に長時間を要
するという欠点があった。
水素吸蔵合金が発見されて以来、その応用は、単なる水
素貯蔵手段にとどまらず、ヒートポンプや電池へと展開
が図られてきた。このような水素吸蔵合金としては、Ｌ
ａＮｉ5 合金等のＣａＣｕ5 型構造を有するものや、ラ
ーベス構造を有するものが開発されたが、いずれも、活
性化が容易でない上、水素の吸蔵及び放出に長時間を要
するという欠点があった。
【０００３】そこで、上記のような欠点がない、ＬａＮ
ｉ5 合金のＬａをＭｍ（ミッシュメタル）で置換し、Ｎ
ｉの一部をＡ成分（Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ）及びＢ成分（Ａ
ｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ）で置換した一般式ＭｍＮ
ｉ5-X Ａx-Y ＢY で表されるＭｍＮｉ系水素吸蔵合金が
開発された（特公昭５８−３９２１７号公報）。このよ
うな水素吸蔵合金は、電気化学的反応によって可逆的に
水素を吸蔵及び放出するので、ニッケル−水素蓄電池の
負電極用合金として盛んに利用されるようになった。
ｉ5 合金のＬａをＭｍ（ミッシュメタル）で置換し、Ｎ
ｉの一部をＡ成分（Ａｌ、Ｃｕ、Ｍｎ）及びＢ成分（Ａ
ｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｍｎ、Ｓｉ）で置換した一般式ＭｍＮ
ｉ5-X Ａx-Y ＢY で表されるＭｍＮｉ系水素吸蔵合金が
開発された（特公昭５８−３９２１７号公報）。このよ
うな水素吸蔵合金は、電気化学的反応によって可逆的に
水素を吸蔵及び放出するので、ニッケル−水素蓄電池の
負電極用合金として盛んに利用されるようになった。
【０００４】しかしながら、上記の水素吸蔵合金を負電
極として用いた密閉型ニッケル−水素蓄電池は、初期活
性が十分でない上、初期充電時の水素ガスの発生によっ
て電極が劣化したり、水素ガスの発生によって電池内圧
が上昇する等の欠点があった。そこで、かかる欠点を改
善する水素吸蔵合金電極として、ＭｍＮｉx ＣｏY Ｍz
の組成式（式中のｘ、ｙ及びｚは、４＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜
５．５である）で表される水素吸蔵合金を用いた負電極
が開発されている（特開昭６０−２５０５５８号公
報）。
極として用いた密閉型ニッケル−水素蓄電池は、初期活
性が十分でない上、初期充電時の水素ガスの発生によっ
て電極が劣化したり、水素ガスの発生によって電池内圧
が上昇する等の欠点があった。そこで、かかる欠点を改
善する水素吸蔵合金電極として、ＭｍＮｉx ＣｏY Ｍz
の組成式（式中のｘ、ｙ及びｚは、４＜ｘ＋ｙ＋ｚ＜
５．５である）で表される水素吸蔵合金を用いた負電極
が開発されている（特開昭６０−２５０５５８号公
報）。
【０００５】しかしながら、上記の電極を用いた密閉型
ニッケル−水素蓄電池は、その性能が未だ十分でなく、
特に、該電池を利用する機器の範囲が拡大するに伴い、
高電流密度における充放電特性（高率放電特性及び急速
充電特性）が重要となり、その改善が求められるに至っ
た。
ニッケル−水素蓄電池は、その性能が未だ十分でなく、
特に、該電池を利用する機器の範囲が拡大するに伴い、
高電流密度における充放電特性（高率放電特性及び急速
充電特性）が重要となり、その改善が求められるに至っ
た。
【０００６】かかる要求に対して、ＣａＣｕ5 型金属間
化合物を主体とする金属相中に、ＣａＣｕ5 型以外の結
晶構造を有する金属間化合物を分散させた多相構造から
なる水素吸蔵合金電極（特開平３−９３１５８号公
報）、急冷凝固させたＣａＣｕ5型水素吸蔵合金を主た
る構成材料とした負電極（特開平５−１３５７６３号公
報）、及びＣａＣｕ5 型結晶構造を主体とするＭｍＮｉ
系のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金の組成中に、ＣａＣ
ｕ5 型結晶構造とは異なる結晶構造を有する化合物相の
特定の大きさの粒塊を存在させた水素吸蔵合金（特開平
６−２３１７６３号公報）等が提案されている。
化合物を主体とする金属相中に、ＣａＣｕ5 型以外の結
晶構造を有する金属間化合物を分散させた多相構造から
なる水素吸蔵合金電極（特開平３−９３１５８号公
報）、急冷凝固させたＣａＣｕ5型水素吸蔵合金を主た
る構成材料とした負電極（特開平５−１３５７６３号公
報）、及びＣａＣｕ5 型結晶構造を主体とするＭｍＮｉ
系のアルカリ蓄電池用水素吸蔵合金の組成中に、ＣａＣ
ｕ5 型結晶構造とは異なる結晶構造を有する化合物相の
特定の大きさの粒塊を存在させた水素吸蔵合金（特開平
６−２３１７６３号公報）等が提案されている。
【０００７】しかしながら、特開平３−９３１５８号及
び同５−１３５７６３号公報に開示された電極の場合に
は、急速充電特性を向上させることができるものの、高
率放電特性については十分でなく、特開平６−２３７６
３号公報に記載された発明の場合には、高率放電特性を
改善することができるものの、急速充電特性については
十分でない。このように、これらのいずれの方法も、急
速充電特性か或いは高率放電特性のいずれか一方を改善
することができるだけであり、双方を同時に改善するこ
とができる水素吸蔵合金電極を用いた電池は未だ知られ
ていない。
び同５−１３５７６３号公報に開示された電極の場合に
は、急速充電特性を向上させることができるものの、高
率放電特性については十分でなく、特開平６−２３７６
３号公報に記載された発明の場合には、高率放電特性を
改善することができるものの、急速充電特性については
十分でない。このように、これらのいずれの方法も、急
速充電特性か或いは高率放電特性のいずれか一方を改善
することができるだけであり、双方を同時に改善するこ
とができる水素吸蔵合金電極を用いた電池は未だ知られ
ていない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明者等
は、水素吸蔵合金電極の充放電特性について鋭意検討し
た結果、ＬａＮｉ5 にＴｉを添加すると、その添加量に
より合金組織内にＴｉＮｉ3 が形成されると共に、Ｌａ
Ｎｉ5 相及びＬａＮｉ5 より比較的Ｌａが多いＬａ−Ｎ
ｉ合金化合物相が形成されること、及び、このような場
合には、一般には、平衡解離圧、ヒステリシス、プラト
ー特性、活性化特性等の水素吸蔵合金の水素吸蔵特性は
ＲＮｉ5 の量に従う一方、ＴｉＮｉ3 相は水素吸蔵能に
関与しないので、合金全体としての最大水素吸蔵量が減
少し、電池用電極には不向きであると考えることができ
るにもかかわらず、驚くべきことに、上記のようにして
得られた水素吸蔵合金をニッケル−水素蓄電池の水素吸
蔵合金電極用として用いた場合には、電池の放電容量は
減少するものの、高率放電特性及び急速充電特性が向上
することを見いだし、本発明に到達した。
は、水素吸蔵合金電極の充放電特性について鋭意検討し
た結果、ＬａＮｉ5 にＴｉを添加すると、その添加量に
より合金組織内にＴｉＮｉ3 が形成されると共に、Ｌａ
Ｎｉ5 相及びＬａＮｉ5 より比較的Ｌａが多いＬａ−Ｎ
ｉ合金化合物相が形成されること、及び、このような場
合には、一般には、平衡解離圧、ヒステリシス、プラト
ー特性、活性化特性等の水素吸蔵合金の水素吸蔵特性は
ＲＮｉ5 の量に従う一方、ＴｉＮｉ3 相は水素吸蔵能に
関与しないので、合金全体としての最大水素吸蔵量が減
少し、電池用電極には不向きであると考えることができ
るにもかかわらず、驚くべきことに、上記のようにして
得られた水素吸蔵合金をニッケル−水素蓄電池の水素吸
蔵合金電極用として用いた場合には、電池の放電容量は
減少するものの、高率放電特性及び急速充電特性が向上
することを見いだし、本発明に到達した。
【０００９】従って、本発明の第１の目的は、急速充電
特性及び高率放電特性に優れたニッケル−水素蓄電池を
製造するための、水素吸蔵合金を提供することにある。
本発明の第２の目的は、急速充電特性及び高率放電特性
に優れたニッケル−水素蓄電池を提供することにある。
特性及び高率放電特性に優れたニッケル−水素蓄電池を
製造するための、水素吸蔵合金を提供することにある。
本発明の第２の目的は、急速充電特性及び高率放電特性
に優れたニッケル−水素蓄電池を提供することにある。
【００１０】
【課題を解決するための手段】本発明の上記の諸目的
は、希土類元素−ニッケル系合金の結晶粒界に、希土類
元素−ニッケル系合金とチタン−ニッケル系合金とが交
互に積層した微細組織を有すると共に、その全組成が一
般式ＲＮｉa Ｍb Ｔi c で表されることを特徴とする水
素吸蔵合金によって達成された。
は、希土類元素−ニッケル系合金の結晶粒界に、希土類
元素−ニッケル系合金とチタン−ニッケル系合金とが交
互に積層した微細組織を有すると共に、その全組成が一
般式ＲＮｉa Ｍb Ｔi c で表されることを特徴とする水
素吸蔵合金によって達成された。
【００１１】一般式ＲＮｉa Ｍb Ｔｉc 中のＲは、希土
類元素の中から選択される少なくとも１種の元素である
が、本発明においては特にミッシュメタルであることが
好ましい。ミッシュメタルは、希土類元素の混合物であ
り、例えば、Ｃｅ４５重量％、Ｌａ３０重量％、Ｎｄ５
重量％、及びその他の希土類元素２０重量％からなる。
類元素の中から選択される少なくとも１種の元素である
が、本発明においては特にミッシュメタルであることが
好ましい。ミッシュメタルは、希土類元素の混合物であ
り、例えば、Ｃｅ４５重量％、Ｌａ３０重量％、Ｎｄ５
重量％、及びその他の希土類元素２０重量％からなる。
【００１２】一般式中のａは、３．５＜ａ＜５．９を満
足する数である。ａが３．５未満であると、Ｎｉによる
電極反応の触媒作用が不十分となり急速充放電特性が低
下する。また、ａが５．９以上では水素吸蔵合金相の合
金中に占める割合が減少するので水素吸蔵能が低下す
る。前記一般式中のＭはＡｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍ
ｎ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びＩｎからなる群の中から選
択される少なくとも１種であり、ＲＮｉ5 合金における
Ｎｉの一部を置換して、水素吸蔵合金の水素吸蔵能の耐
久性、活性等を調整する作用を有する金属である。
足する数である。ａが３．５未満であると、Ｎｉによる
電極反応の触媒作用が不十分となり急速充放電特性が低
下する。また、ａが５．９以上では水素吸蔵合金相の合
金中に占める割合が減少するので水素吸蔵能が低下す
る。前記一般式中のＭはＡｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、Ｍ
ｎ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、及びＩｎからなる群の中から選
択される少なくとも１種であり、ＲＮｉ5 合金における
Ｎｉの一部を置換して、水素吸蔵合金の水素吸蔵能の耐
久性、活性等を調整する作用を有する金属である。
【００１３】ＭとしてＡｌ又はＭｎを使用する場合に
は、単独で使用せず他の元素と併用することが好まし
い。２種以上の元素を使用する場合には、これらの元素
の合計が上記の範囲内であれば良い。この場合における
Ｍ中の元素の割合は特に限定されるものではなく、水素
吸蔵合金の用途に合わせて適宜決定することができる。
は、単独で使用せず他の元素と併用することが好まし
い。２種以上の元素を使用する場合には、これらの元素
の合計が上記の範囲内であれば良い。この場合における
Ｍ中の元素の割合は特に限定されるものではなく、水素
吸蔵合金の用途に合わせて適宜決定することができる。
【００１４】Ｍの化学量論係数であるｂは、５．０＜ａ
＋ｂ≦５．９を満足する数であり、得られる水素吸蔵合
金の使用条件に合わせて適宜決定することができる。ａ
＋ｂが５．０以下であると、合金中に占める希土類系水
素吸蔵合金相の割合が減少すると共に、ＲＮｉ5 に比較
してＲ成分の多いＲ−Ｎｉ化合物が著しく増加し耐蝕性
が低下する。
＋ｂ≦５．９を満足する数であり、得られる水素吸蔵合
金の使用条件に合わせて適宜決定することができる。ａ
＋ｂが５．０以下であると、合金中に占める希土類系水
素吸蔵合金相の割合が減少すると共に、ＲＮｉ5 に比較
してＲ成分の多いＲ−Ｎｉ化合物が著しく増加し耐蝕性
が低下する。
【００１５】また、ａ＋ｂが５．９を越えると、合金中
に占める希土類系水素吸蔵合金相の割合が減少し、合金
全体として可逆的に吸蔵・放出する水素量が減少する。
このようなＭを有する水素吸蔵合金を、ニッケル−水素
蓄電池の水素吸蔵合金電極用として用いた場合には、Ｒ
−Ｎｉ水素吸蔵合金相の平衡解離圧等が調整される上、
電池の高率放電特性を大きく向上させると共に、急速充
電時の充電特性が向上する。
に占める希土類系水素吸蔵合金相の割合が減少し、合金
全体として可逆的に吸蔵・放出する水素量が減少する。
このようなＭを有する水素吸蔵合金を、ニッケル−水素
蓄電池の水素吸蔵合金電極用として用いた場合には、Ｒ
−Ｎｉ水素吸蔵合金相の平衡解離圧等が調整される上、
電池の高率放電特性を大きく向上させると共に、急速充
電時の充電特性が向上する。
【００１６】前記一般式中のＴｉの化学量論係数である
ｃは、０＜ｃ＜０．３を満足する数である。ｃが０．３
以上であると、水素吸蔵合金相が減少するために、単位
体積又は重量当たりの水素吸蔵能が低下する。一方、ｃ
が０、即ち、Ｔｉを含有しない場合には高率放電特性が
低下する。また、５＋３ｃ＞ａ＋ｂの場合には、ＲＮｉ
5 に比較してＲ成分の多いＲ−Ｎｉ化合物が著しく増加
し、耐蝕性が低下する。
ｃは、０＜ｃ＜０．３を満足する数である。ｃが０．３
以上であると、水素吸蔵合金相が減少するために、単位
体積又は重量当たりの水素吸蔵能が低下する。一方、ｃ
が０、即ち、Ｔｉを含有しない場合には高率放電特性が
低下する。また、５＋３ｃ＞ａ＋ｂの場合には、ＲＮｉ
5 に比較してＲ成分の多いＲ−Ｎｉ化合物が著しく増加
し、耐蝕性が低下する。
【００１７】本発明の如くＬａＮｉ5 にＴｉを添加する
と、その添加量により合金組織内にＴｉＮｉ3 が形成さ
れると共に、ＬａＮｉ5 相及びＬａＮｉ5 より比較的Ｌ
ａが多いＬａ−Ｎｉ合金化合物相が形成される。上記の
ようにして得られた本発明の水素吸蔵合金をニッケル−
水素蓄電池の水素吸蔵合金電極用として用いた場合に
は、電池の放電容量は減少するものの、高率放電特性及
び急速充電特性は向上する。この理由は明らかではない
が、ＴｉＮｉ3 相が合金の微粉末化を引き起こし、水素
吸蔵合金の表面積を増加させるためであると推定され
る。
と、その添加量により合金組織内にＴｉＮｉ3 が形成さ
れると共に、ＬａＮｉ5 相及びＬａＮｉ5 より比較的Ｌ
ａが多いＬａ−Ｎｉ合金化合物相が形成される。上記の
ようにして得られた本発明の水素吸蔵合金をニッケル−
水素蓄電池の水素吸蔵合金電極用として用いた場合に
は、電池の放電容量は減少するものの、高率放電特性及
び急速充電特性は向上する。この理由は明らかではない
が、ＴｉＮｉ3 相が合金の微粉末化を引き起こし、水素
吸蔵合金の表面積を増加させるためであると推定され
る。
【００１８】本発明の如く、希土類系合金の結晶粒界に
チタン−ニッケル系合金を形成させることによって合金
電極の耐久性や活性が顕著に向上するが、チタン−ニッ
ケル系合金は水素吸蔵能力が低いため、電極の過放電時
に酸化を受け易いという欠点が残る。そこで、本発明に
おいては、希土類系合金の結晶粒界にチタン−ニッケル
系合金と希土類−ニッケル系合金を交互に積層させた層
状共晶を形成させることによって、上記の酸化を防止す
る。
チタン−ニッケル系合金を形成させることによって合金
電極の耐久性や活性が顕著に向上するが、チタン−ニッ
ケル系合金は水素吸蔵能力が低いため、電極の過放電時
に酸化を受け易いという欠点が残る。そこで、本発明に
おいては、希土類系合金の結晶粒界にチタン−ニッケル
系合金と希土類−ニッケル系合金を交互に積層させた層
状共晶を形成させることによって、上記の酸化を防止す
る。
【００１９】本発明の水素吸蔵合金は、水素吸蔵合金の
全組成が前記したＲＮｉa Ｍb Ｔic で表されるように
所定量の各金属成分を混合し、公知の方法に従って溶融
・固化させることによって容易に得ることができる。ま
た、本発明の水素吸蔵合金を製造するに際し、溶融した
合金を急冷凝固させると、希土類−ニッケル系合金は結
晶性のままであって、チタン−ニッケル系合金の構造の
みが無秩序となり、耐蝕性がより向上する。
全組成が前記したＲＮｉa Ｍb Ｔic で表されるように
所定量の各金属成分を混合し、公知の方法に従って溶融
・固化させることによって容易に得ることができる。ま
た、本発明の水素吸蔵合金を製造するに際し、溶融した
合金を急冷凝固させると、希土類−ニッケル系合金は結
晶性のままであって、チタン−ニッケル系合金の構造の
みが無秩序となり、耐蝕性がより向上する。
【００２０】本発明のニッケル−水素蓄電池は、本発明
の水素吸蔵合金を用いた負電極（水素吸蔵合金電極）を
使用することによって容易に得ることができ、得られた
電池の高率放電特性及び急速充電特性は良好である。上
記の水素吸蔵合金電極は、本発明の水素吸蔵合金を粉末
化し、該粉末を少量のバインダーによって結着してなる
層を導電性支持体の表面に固定することによって製造す
ることが好ましいが、前記粉末を少量のバインダーによ
って結着したペーストから成形したシートを導電性支持
体表面に圧着し、固定することによって製造することも
できる。
の水素吸蔵合金を用いた負電極（水素吸蔵合金電極）を
使用することによって容易に得ることができ、得られた
電池の高率放電特性及び急速充電特性は良好である。上
記の水素吸蔵合金電極は、本発明の水素吸蔵合金を粉末
化し、該粉末を少量のバインダーによって結着してなる
層を導電性支持体の表面に固定することによって製造す
ることが好ましいが、前記粉末を少量のバインダーによ
って結着したペーストから成形したシートを導電性支持
体表面に圧着し、固定することによって製造することも
できる。
【００２１】上記のバインダーは、特に限定されるもの
ではなく、水素吸蔵合金電極に使用される公知の結着剤
の中から適宜選択することができる。上記の結着剤とし
ては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセ
ルロース等のセルロース類、ポリビニルアルコール、ポ
リエチレンオキサイド、ポリテトラフルオロエチレン、
高分子ラテックス等を挙げることができる。これらは２
種類以上を併用しても良い。バインダーの使用量は、通
常、水素吸蔵合金粉末に対して０．１〜６重量％であ
る。
ではなく、水素吸蔵合金電極に使用される公知の結着剤
の中から適宜選択することができる。上記の結着剤とし
ては、例えば、メチルセルロース、カルボキシメチルセ
ルロース等のセルロース類、ポリビニルアルコール、ポ
リエチレンオキサイド、ポリテトラフルオロエチレン、
高分子ラテックス等を挙げることができる。これらは２
種類以上を併用しても良い。バインダーの使用量は、通
常、水素吸蔵合金粉末に対して０．１〜６重量％であ
る。
【００２２】前記導電性支持体は、特に限定されるもの
ではなく、アルカリ電池用の負電極に使用される、繊維
ニッケル、発泡ニッケル等の三次元導電性支持体、パン
チングメタル等の二次元導電性支持体等、公知の導電性
支持体の中から適宜選択して用いることができる。
ではなく、アルカリ電池用の負電極に使用される、繊維
ニッケル、発泡ニッケル等の三次元導電性支持体、パン
チングメタル等の二次元導電性支持体等、公知の導電性
支持体の中から適宜選択して用いることができる。
【００２３】
【発明の効果】本発明の水素吸蔵合金を使用した水素吸
蔵合金電極を、ニッケル−水素蓄電池に用いると、急速
充電特性に優れる上高率放電特性にも優れた、本発明の
電池が得られる。
蔵合金電極を、ニッケル−水素蓄電池に用いると、急速
充電特性に優れる上高率放電特性にも優れた、本発明の
電池が得られる。
【００２４】
【実施例】以下、実施例によって本発明を更に詳述する
が、本発明はこれによって限定されるものではない。
が、本発明はこれによって限定されるものではない。
【００２５】実施例１〜４．表１に示した各金属元素
を、表１に示すような配合組成になるように秤量して混
合した。次いで、得られた混合物をアーク溶解法によっ
てアルゴン雰囲気下で溶解し、表１に示すような組成を
有する各水素吸蔵合金を製造した。ここで、Ｒは、Ｌａ
が３２重量％、Ｃｅが５１重量％、Ｐｒが６重量％及び
Ｎｄが１１重量％の混合希土類元素であるが、本発明は
これに限定されるものではない。
を、表１に示すような配合組成になるように秤量して混
合した。次いで、得られた混合物をアーク溶解法によっ
てアルゴン雰囲気下で溶解し、表１に示すような組成を
有する各水素吸蔵合金を製造した。ここで、Ｒは、Ｌａ
が３２重量％、Ｃｅが５１重量％、Ｐｒが６重量％及び
Ｎｄが１１重量％の混合希土類元素であるが、本発明は
これに限定されるものではない。
【００２６】
【表１】
【００２７】得られた各合金について、ＳＥＭ（電子顕
微鏡）を用いて金属微細組織を観察し、ＥＰＭＡ（電子
線マイクロアナライザー）を用いて元素分析を行うと共
にＸ線回析によって合金中に存在する各相の同定を行っ
たところ、得られた合金組織は、ＣａＣｕ5 型の結晶構
造を有するＲ（ＮｉＭ）5 希土類系水素吸蔵合金相とＴ
ｉ（ＮｉＭ）3 化合物相からなることが確認された。
尚、実施例１で得られた合金の切断面のＳＥＭ写真を図
１に示した。
微鏡）を用いて金属微細組織を観察し、ＥＰＭＡ（電子
線マイクロアナライザー）を用いて元素分析を行うと共
にＸ線回析によって合金中に存在する各相の同定を行っ
たところ、得られた合金組織は、ＣａＣｕ5 型の結晶構
造を有するＲ（ＮｉＭ）5 希土類系水素吸蔵合金相とＴ
ｉ（ＮｉＭ）3 化合物相からなることが確認された。
尚、実施例１で得られた合金の切断面のＳＥＭ写真を図
１に示した。
【００２８】得られた各合金を、不活性雰囲気下で、＃
１００メッシュの篩を通過する粒子径に粉砕し、粉末と
した。この各粉末２ｇに対し、ポリビニルアルコール３
重量％の水溶液を０．５ｇの割合で混合して、ぺースト
状にした。得られたぺーストを発泡Ｎｉ多孔体内に充填
・乾燥した後、加圧成形して各負電極を作製した。
１００メッシュの篩を通過する粒子径に粉砕し、粉末と
した。この各粉末２ｇに対し、ポリビニルアルコール３
重量％の水溶液を０．５ｇの割合で混合して、ぺースト
状にした。得られたぺーストを発泡Ｎｉ多孔体内に充填
・乾燥した後、加圧成形して各負電極を作製した。
【００２９】正電極としては、多孔質のＮｉ焼結体に硝
酸ニッケル溶液を含浸させ、これを化成処理した水酸化
ニッケル電極を使用した、セパレーターとしてはポリオ
レフィン製の不織布を使用した。このようにして作製し
た各負電極、正電極、セパレーター及び６モル／リット
ルのＫＯＨ水溶液を電解液として用い、負極規制の開放
型ニッケル−水素蓄電池を４種類作製し、下記のように
して急速充電性能及び高率放電性能、並びに過放電時の
耐酸化性の評価を各行った。
酸ニッケル溶液を含浸させ、これを化成処理した水酸化
ニッケル電極を使用した、セパレーターとしてはポリオ
レフィン製の不織布を使用した。このようにして作製し
た各負電極、正電極、セパレーター及び６モル／リット
ルのＫＯＨ水溶液を電解液として用い、負極規制の開放
型ニッケル−水素蓄電池を４種類作製し、下記のように
して急速充電性能及び高率放電性能、並びに過放電時の
耐酸化性の評価を各行った。
【００３０】急速充電性能評価 ２０℃の一定条件下で、充電レートが０．２Ｃ率で５時
間、放電レートは０．２Ｃ率で電池電圧が１Ｖになるま
で続けるサイクルを繰り返したときの電池容量を測定し
て、これに対する１Ｃ率で１時間充電し、０．２Ｃ率で
１Ｖまで放電した時の容量で急速充電性能の評価を行っ
た。これらの結果は表２に示した通りである。尚、１Ｃ
率とは、電池を一時間で充放電する電流量を表す規格値
である。
間、放電レートは０．２Ｃ率で電池電圧が１Ｖになるま
で続けるサイクルを繰り返したときの電池容量を測定し
て、これに対する１Ｃ率で１時間充電し、０．２Ｃ率で
１Ｖまで放電した時の容量で急速充電性能の評価を行っ
た。これらの結果は表２に示した通りである。尚、１Ｃ
率とは、電池を一時間で充放電する電流量を表す規格値
である。
【００３１】高率放電性能評価 ０．２Ｃ率で５時間充電した後、１Ｃ率で電池電圧１Ｖ
まで放電を行い、次いで０．２Ｃ率で放電し、電池電圧
が１Ｖになるまで放電し、合計の放電容量に対する１Ｃ
率の放電容量、及び、同様にして２Ｃ率で放電を行った
場合の２Ｃ率の放電容量の割合を測定し、高率放電性能
の評価を行った。これらの結果は表２に示した通りであ
る。
まで放電を行い、次いで０．２Ｃ率で放電し、電池電圧
が１Ｖになるまで放電し、合計の放電容量に対する１Ｃ
率の放電容量、及び、同様にして２Ｃ率で放電を行った
場合の２Ｃ率の放電容量の割合を測定し、高率放電性能
の評価を行った。これらの結果は表２に示した通りであ
る。
【００３２】過放電時の耐酸化性評価 ０．２Ｃ率で６時間充電し、０．２Ｃ率で１Ｖまで放電
するサイクルで得られた容量を１００％として、これに
対して０．１Ｃ率で０．５Ｖまで過放電した後の最初の
充放電で得られた容量の割合を容量回復率とした。この
値が高い程、合金電極の過放電時の耐酸化性に優れる。
するサイクルで得られた容量を１００％として、これに
対して０．１Ｃ率で０．５Ｖまで過放電した後の最初の
充放電で得られた容量の割合を容量回復率とした。この
値が高い程、合金電極の過放電時の耐酸化性に優れる。
【００３３】
【表２】
【００３４】比較例１〜６．実施例１で使用した水素吸
蔵合金の配合成分に代えて、表１に示した各配合成分を
使用し、実施例１の場合と全く同様にして水素吸蔵合金
を製造し、実施例１の場合と全く同様にして、ニッケル
−水素蓄電池６種類（比較例１〜６）を作製し、急速充
電性能及び高率放電性能の各評価を行った。結果は表２
に示した通りである。尚、比較例１はａ＜３．５、比較
例２はａ＞５．９、比較例３はａ＋ｂ＜５、比較例４は
ａ＋ｂ＞５．９、比較例５はｃ＞０．３、及び比較例６
はｃ＝0 の場合である。
蔵合金の配合成分に代えて、表１に示した各配合成分を
使用し、実施例１の場合と全く同様にして水素吸蔵合金
を製造し、実施例１の場合と全く同様にして、ニッケル
−水素蓄電池６種類（比較例１〜６）を作製し、急速充
電性能及び高率放電性能の各評価を行った。結果は表２
に示した通りである。尚、比較例１はａ＜３．５、比較
例２はａ＞５．９、比較例３はａ＋ｂ＜５、比較例４は
ａ＋ｂ＞５．９、比較例５はｃ＞０．３、及び比較例６
はｃ＝0 の場合である。
【図１】実施例１で製造した本発明の水素吸蔵合金の切
断表面のＳＥＭ写真である。図中、塊状部分は希土類元
素−ニッケル系合金、縞状部分は、希土類元素−ニッケ
ル系合金とチタン−ニッケル系合金とが交互に積層した
微細組織を表す。
断表面のＳＥＭ写真である。図中、塊状部分は希土類元
素−ニッケル系合金、縞状部分は、希土類元素−ニッケ
ル系合金とチタン−ニッケル系合金とが交互に積層した
微細組織を表す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 上原 斎 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所 内 (72)発明者 真殿 遵次 福井県武生市北府２丁目１番５号 信越化 学工業株式会社磁性材料研究所内
Claims (3)
- 【請求項１】希土類元素−ニッケル系合金の結晶粒界
に、希土類元素−ニッケル系合金とチタン−ニッケル系
合金とが交互に積層した微細組織を有すると共に、全組
成がＲＮｉa Ｍb Ｔi c で表されることを特徴とする水
素吸蔵合金；但し、Ｒは希土類元素の中から選択された
少なくとも１種の元素、ＭはＡｌ、Ｃｏ、Ｃｕ、Ｆｅ、
Ｍｎ、Ｓｉ、Ｚｎ、Ｓｎ、Ｉｎからなる群の中から選択
された少くとも１種の元素であり、ａ、ｂ及びｃは、
３．５＜ａ＜５．９、５．０＜ａ＋ｂ≦５．9 、０＜ｃ
＜０．３、並びに５＋３ｃ＜ａ＋ｂを満足する数であ
る。 - 【請求項２】チタン−ニッケル系合金の結晶配列が無秩
序である請求項１に記載された水素吸蔵合金。 - 【請求項３】請求項１又は２に記載された水素吸蔵合金
を負電極に用いてなる電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7156999A JPH08329940A (ja) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | 水素吸蔵合金及びそれを用いた電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP7156999A JPH08329940A (ja) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | 水素吸蔵合金及びそれを用いた電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08329940A true JPH08329940A (ja) | 1996-12-13 |
Family
ID=15639982
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP7156999A Pending JPH08329940A (ja) | 1995-05-30 | 1995-05-30 | 水素吸蔵合金及びそれを用いた電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH08329940A (ja) |
-
1995
- 1995-05-30 JP JP7156999A patent/JPH08329940A/ja active Pending
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040127 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040817 |