JPH10116611A - 水素吸蔵合金電極の製造方法 - Google Patents

水素吸蔵合金電極の製造方法

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JPH10116611A
JPH10116611A JP8270045A JP27004596A JPH10116611A JP H10116611 A JPH10116611 A JP H10116611A JP 8270045 A JP8270045 A JP 8270045A JP 27004596 A JP27004596 A JP 27004596A JP H10116611 A JPH10116611 A JP H10116611A
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JP
Japan
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hydrogen storage
storage alloy
alloy
acid
rate discharge
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JP8270045A
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English (en)
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Tadashi Ise
忠司 伊勢
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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Publication date
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    • 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
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 不活性雰囲気中で酸処理することにより、高
率放電特性の優れたニッケル−水素蓄電池を提供するこ
とを目的とする。 【解決手段】 水素吸蔵合金粉末を作製する合金粉末作
製工程と、前記水素吸蔵合金粉末を不活性雰囲気中で酸
処理する工程とを備えたことを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金を負極材
料として使用する水素吸蔵合金電極の製造方法に関し、
特に、水素吸蔵合金粉末の酸処理方法の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】最近のエレクトロニクス技術の進歩は目
覚ましく、今後もますます加速する傾向にある。これに
伴い、電子機器のポータブル化やコードレス化が進むと
同時に、これらの機器の電源として、小型で軽量でかつ
高エネルギー密度の高性能二次電池の開発が強く望まれ
ている。そこで、負極に水素吸蔵合金を用いた金属水素
化物蓄電池は、ニッケルカドミウム蓄電池や鉛蓄電池等
よりも高容量で高密度の上、クリーンな電源として最近
特に注目されている。
【0003】ここで、上記金属水素化物蓄電池では、負
極活物質である水素吸蔵合金の活性度の優劣により電池
性能が左右される。このため、この種の蓄電池では、微
細化した水素吸蔵合金粉末が用いられている。微細な水
素吸蔵合金粉末であると、電気化学反応に関与する反応
面積が大きく、また電極基板への充填密度も大きくなる
ので、電池容量が高まるからである。
【0004】しかし、水素吸蔵合金は極めて活性な物質
であるので、合金粉砕時に容易に酸素と反応して合金表
面に酸化被膜を形成する。この酸化被膜は、合金の電気
導電性を低下させ、初期活性化を阻害する。このため、
粉砕工程等で酸化を受けた合金の活性度を回復させるた
めに、以下に示すような種々の処理方法が提案されてい
る。
【0005】特開平3−98259号公報に示すよう
に、水素吸蔵合金粉末を60℃以上の加熱水で処理する
方法。
【0006】特開平4−179055号公報に示すよ
うに、酸性水溶液に浸漬した後、水洗する方法。
【0007】特開平4−98760号公報に示すよう
に、水素吸蔵合金粉末を酸性水溶液に浸漬し、次いでア
ルカリ水溶液に浸漬した後、水洗する方法。
【0008】特開平3−49154号公報に示すよう
に、水素吸蔵合金の粉砕時や保存時または水素吸蔵合金
粉末に結着剤とを混練したスラリーに、リン酸塩やケイ
酸塩などの添加物を付加することにより、水素吸蔵合金
の酸化を抑制する方法。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
各処理方法では、下記に示すような問題がある。
【0010】特開平3−98259号公報に示す技術
の問題 当該技術では、処理に多くの時間を必要とし、また酸化
被膜等の除去効果が充分ではない。
【0011】特開平4−179055号公報に示す技
術の問題 当該技術は、酸性水溶液に浸漬することにより短時間で
酸化物層を除去しようとするものであり、この技術は酸
化被膜等の除去効果が高く、上記の技術に比べ処理操
作が簡単である。また、酸性水溶液の濃度を高くし充分
に浸漬した場合、合金表面の酸化物層が充分に除去で
き、水素吸蔵合金の活性度が向上する。
【0012】しかしながら、酸性水溶液の濃度を高くし
た場合には、酸処理の過程で合金表面に生成する新たな
水酸化物層によって、高率放電特性を低下させる原因と
なる。
【0013】一方、このようなことを考慮して、酸性水
溶液の濃度を下げた場合には、水素吸蔵合金粉末の緻密
な水酸化物層が充分に除去できないため、酸処理の効果
が充分に得られない。
【0014】特開平4−98760号公報に示す技術
の問題 当該技術は、予め酸性水溶液に浸漬して合金表面の酸化
物層を除去した後、アルカリ水溶液に浸漬して水素吸蔵
合金粉末の表面を粒界の多い水酸化物で被覆することに
より、充放電の初期から充分な放電容量を引き出そうと
するものである。しかし、この技術では、合金表面が水
酸化物層で覆われるため、充分な高率放電特性を得られ
ない。
【0015】特開平3−49154号公報に示す技術
の問題 当該技術は、合金にリン酸塩等の添加物を添加するとい
う簡便な方法で、電極作製工程中における酸化を抑制で
きる点で有用な技術であるが、合金活性を充分に高める
ことはできない。
【0016】本願発明は、前記のような問題点に鑑みて
なされたものであり、水素吸蔵合金の活性度を充分に高
め、高率放電特性の優れた金属水素化物蓄電池を提供し
ようとすることを本発明の課題とする。
【0017】
【課題を解決するための手段】水素吸蔵合金粉末を作製
する合金粉末作製工程と、前記水素吸蔵合金粉末を不活
性ガス雰囲気中で酸性溶液で酸処理する工程とを備える
ことを特徴とする。
【0018】
【作用】水素吸蔵合金を酸性溶液で処理を行うと表面の
酸化物が除去され、合金の表面に触媒活性なニッケルリ
ッチ層が生成すると共に、比表面積が大きくなるために
高率放電特性が向上する。
【0019】しかし、希土類金属とNi、Co等の遷移
金属では、酸性溶液中での溶解速度に差があるために、
合金の希土類が過剰に溶出し、Ni、Coの酸化物が残
存してしまう。特に希土類金属が溶出することによりp
Hが変化してしまうため、Ni、Coの溶出速度はます
ます低下してしまう。そこで、アルゴン等の不活性雰囲
気中で処理することにより、希土類金属の溶出速度を低
下させ、Ni、Coが溶出する低pH領域に長時間保持
することにより、Ni、Coの酸化物を充分除去するこ
とができ、合金の活性度が高まる。
【0020】不活性雰囲気中で希土類金属の溶出速度が
低下する理由は以下の通りである。希土類金属がイオン
化反応(Re → Re3+ + 3e-)するとき、それ
に対応する還元反応は、水素発生反応(2H++2e-
→ H2)と、溶存酸素の水酸化物イオン化反応(1
/2O2 + H2O + 2e- → 2OH-)があり、不活
性雰囲気中で処理する事により、の反応が無くなり、
全体の反応速度が小さくなるためであり、低pH領域で
の処理時間が長くなる。
【0021】
【実施例】
[実験1] (実施例1) [水素吸蔵合金粉末の作製]市販のミッシュメタル(M
m;La,Ce,Nd,Pr等の希土類元素の混合
物):Ni:Co:Al:Mnの各金属元素を1:3.
4:0.8:0.2:0.6の元素比となるように市販
の金属元素を秤量し、高周波溶解炉で溶融し、鋳型に流
し込むことにより、組成式MmNi3.4Co0.8Al0.2
Mn0.6で表される水素吸蔵合金鋳塊を作製した。これ
を1000℃で10時間熱処理を行った。
【0022】次に、この合金鋳塊1kgに水を1リット
ル加え、ボールミルで、平均粒径が50μmになるよう
に粉砕した。 [酸処理]前記の様に作製した水素吸蔵合金粉末を密閉
可能な撹拌機に投入し、撹拌機内をアルゴンガスで置換
し、pH=1の塩酸溶液1kgを投入して酸処理を行っ
た。このときの塩酸溶液の液温−5℃、0℃、5℃、1
0℃、15℃、20℃、25℃で行った合金を各々a1
〜a7と称する。このように酸処理した合金を純水で充
分洗浄を行った。 (比較例1)前記実施例1の水素吸蔵合金粉末の製造方
法において、アルゴンガス雰囲気中で酸処理する代わり
に、空気中で25℃で酸処理を行った以外は同様にして
水素吸蔵合金を作製し、合金b1と称する。 (比較例2)前記実施例1の水素吸蔵合金粉末の製造方
法において、アルゴンガス雰囲気中で酸処理する代わり
に、空気中で5℃で酸処理を行った以外は同様にして水
素吸蔵合金を作製し、合金b2と称する。 [試験セルの作製]前記の様に作製した本発明合金粉末
a1〜a7及び比較合金粉末b1及びb2を用いて以下
のようにして試験セルA1〜A7及びB1〜B2を作製
した。
【0023】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粉末0.
2gを加え、混練して合金ペーストを調整し、この合金
ペーストをニッケルメッシュで包みプレス加工すること
により電極を作製した。この電極より充分大きな容量を
持つ焼結式ニッケル極を密閉容器に配置し、電解液とし
て水酸化カリウム水溶液を過剰量入れて試験セルを作製
した。
【0024】[高率放電特性試験]前記のように作製し
た試験セルを用いて、下記の条件で充放電を行い、活性
度を測定した。最初に合金1gあたり50mAの電流値
で8時間充電し、1時間休止をおいて、合金1gあたり
200mAの電流値で放電終止電圧が1.0Vに達する
まで放電し、このときの放電容量をCHとした。この
後、1時間休止をおいて、即ち、電圧を復帰させて、合
金1gあたり50mAの電流値で放電終止電圧が1.0
Vに達するまで放電し、このときの放電容量をCLとし
た。
【0025】高率放電特性の評価は、活性度(%)=C
H/(CH+CL)×100を使用して行った。この結果
を下記表1に示す。
【0026】
【表1】
【0027】表1から明らかなように、アルゴン雰囲気
中で酸処理することにより、空気中で酸処理をするより
も高率放電特性が優れていることがわかる。
【0028】これは、前述したようにアルゴン雰囲気中
で酸処理することにより、希土類金属の溶出速度が低下
し、Ni、Coが溶出する低pH領域に長時間保持する
ことができたために、Ni、Coの酸化物が充分除去さ
れたためと考えられる。
【0029】また、酸性溶液の液温が15℃以下であれ
ば、高率放電特性の値が高くより好ましい。
【0030】[実験2] (実施例2)実施例1における水素吸蔵合金粉末の作製
において、塩酸溶液の液温を5℃に固定し、pHの値を
0.5、2、3、4にした以外は、前記実施例1と同様
にして水素吸蔵合金粉末を作製し、各々合金a8、a
9、a10、a11と称する。
【0031】また、これらの合金a8〜a11を用いて
前記実験1と同様にして試験セルを作製し、高率放電特
性を測定した結果を下記表2に示す。
【0032】
【表2】
【0033】表2から明らかなように、塩酸が低pH領
域になる程、高率放電特性が向上していることがわか
る。従ってpHが4未満であれば充分な特性が得られ、
とくにpH0.5〜3の範囲が好ましい。
【0034】尚、本実施例では、不活性ガスとしてアル
ゴンガスを用いたが、これに限らず、ネオンガスなどの
他の希ガスまたは窒素などの不活性ガスを用いても同様
の効果が得られる。また、酸性溶液として塩酸を用いた
が、これに限らず硝酸、フッ酸、リン酸などを用いても
同様の効果が得られる。
【0035】
【発明の効果】以上から明らかなように、本発明によれ
ば、不活性雰囲気中で酸処理を施しているため高率放電
特性の優れたニッケル−水素蓄電池を得ることができ、
その工業的価値は高い。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵合金粉末を作製する合金粉末作
    製工程と、 前記水素吸蔵合金粉末を不活性ガス雰囲気中で酸性溶液
    で酸処理する工程と、 を備えることを特徴とする水素吸蔵合金電極の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記酸性溶液のpHが4未満であること
    を特徴とする請求項1記載の水素吸蔵合金電極の製造方
    法。
  3. 【請求項3】 前記酸性溶液のpHが0.5以上3以下
    であることを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵合金電
    極の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記酸性溶液の液温が15℃以下である
    ことを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵合金電極の製
    造方法。
  5. 【請求項5】 前記水素吸蔵合金が希土類系水素吸蔵合
    金であることを特徴とする請求項1記載の水素吸蔵合金
    電極の製造方法。
JP8270045A 1996-10-11 1996-10-11 水素吸蔵合金電極の製造方法 Pending JPH10116611A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2007063597A (ja) * 2005-08-30 2007-03-15 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金、アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金の製造方法及びアルカリ蓄電池

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP4663451B2 (ja) * 2005-08-30 2011-04-06 三洋電機株式会社 アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金、アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金の製造方法及びアルカリ蓄電池

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