JPH10280112A - 放電容量の経時的低下の抑制に寄与する水素吸蔵Ni基合金の製造法 - Google Patents

放電容量の経時的低下の抑制に寄与する水素吸蔵Ni基合金の製造法

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JPH10280112A
JPH10280112A JP9084852A JP8485297A JPH10280112A JP H10280112 A JPH10280112 A JP H10280112A JP 9084852 A JP9084852 A JP 9084852A JP 8485297 A JP8485297 A JP 8485297A JP H10280112 A JPH10280112 A JP H10280112A
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JP
Japan
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carbon
phase
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hydrogen storage
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Withdrawn
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JP9084852A
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Inventor
Koichi Kita
晃一 喜多
Masahiro Wada
正弘 和田
Yoshio Takizawa
与司夫 滝沢
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Mitsubishi Materials Corp
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Mitsubishi Materials Corp
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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】 放電容量の経時的低下の抑制に寄与する水素
吸蔵Ni基合金を製造する方法を提供する。 【解決手段】 組成式:ABx (ただし、AはLaおよ
び/またはCeを主体とする希土類元素、BはNi、C
o、Mn、およびAlからなり、Xは原子比で4.7〜
5.6を示す)を満足するNi基合金に、全体に占める
割合で0.02〜0.5重量%の炭素を含有させてなる
Ni基合金溶湯を液体急冷凝固法により冷却して、いず
れも炭素を固溶したAB5 相の単相組織またはAB5
とA27相の混合組織とし、ついで、これに水素雰囲
気中、350〜950℃の温度に加熱保持の熱処理を施
して、前記AB5 相およびA27 相中に前記炭素を微
細な炭化物として析出させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】この発明は、特にニッケル水
素電池の負極活物質として用いた場合に、前記電池の放
電容量の経時的低下を抑制し、もって使用寿命の延命化
に寄与する水素吸蔵Ni基合金の製造法に関するもので
ある。
【0002】
【従来の技術】従来、一般に特開平6−163042号
公報に記載されるように、組成式:ABx (ただし、A
はLaおよび/またはCeを主体とする希土類元素、B
はNi、Co、Mn、およびAlからなり、Xは原子比
で4.7〜5.6を示す)を満足するNi基合金溶湯
を、ロール急冷凝固法やガスアトマイズ法などの液体急
冷凝固法により冷却して、AB5 相の単相組織(通常A
x のXが原子比で5.0〜5.6である場合)または
AB5 相とA27 相の混合組織(同じくABx のXの
値が原子比で4.7〜5.0未満である場合)とした水
素吸蔵Ni基合金の製造法が知られており、これが上記
の通りニッケル水素電池の負極活物質として広く用いら
れていることも良く知られるところである。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】一方、近年の各種携帯
用通信電気機器や電気自動車などの普及はめざましく、
これに伴い、これに用いられている電池には省エネ化お
よび省力化の点からも使用寿命のさらなる延命化が強く
求められているが、従来のニッケル水素電池において
は、これの負極活物質として用いられている水素吸蔵N
i基合金が原因で、放電容量の経時的低下が大きく、必
ずしも満足な使用寿命を示すものでないのが現状であ
る。
【0004】
【課題を解決するための手段】そこで、本発明者等は、
上述のような観点から、ニッケル水素電池の使用寿命の
延命化を図るべく、これの負極活物質として用いられて
いる水素吸蔵Ni基合金に着目し、研究を行った結果、 組成式:ABx (ただし、AはLaおよび/またはCe
を主体とする希土類元素、BはNi、Co、Mn、およ
びAlからなり、Xは原子比で4.7〜5.6を示す)
を満足するNi基合金に、全体に占める割合で0.02
〜0.5重量%の炭素を含有させてなるNi基合金溶湯
を、ロール急冷凝固法やガスアトマイズ法などの液体急
冷凝固法により冷却して、いずれも炭素を固溶したAB
5 相の単相組織またはAB5 相とA27 相の混合組織
とし、ついで、これに水素雰囲気中、350〜950℃
の温度に加熱保持の熱処理を施して、前記AB5 相およ
びA27 相中に炭素を微細な炭化物として析出させる
こと、により製造した水素吸蔵Ni基合金を負極活物質
として用いると、この結果のニッケル水素電池は、前記
水素吸蔵Ni基合金の素地に微細に分散分布する析出炭
化物の作用で、放電容量の経時的低下が著しく抑制され
るようになり、長期に亘って高い放電容量を維持すると
いう研究結果を得たのである。
【0005】この発明は、上記の研究結果に基づいてな
されたものであって、 組成式:ABx (ただし、AはLaおよび/またはCe
を主体とする希土類元素、BはNi、Co、Mn、およ
びAlからなり、Xは原子比で4.7〜5.6を示す)
を満足するNi基合金に、全体に占める割合で0.02
〜0.5重量%の炭素を含有させてなるNi基合金溶湯
を液体急冷凝固法により冷却して、いずれも炭素を固溶
したAB5 相の単相組織またはAB5 相とA27 相の
混合組織とし、ついで、これに水素雰囲気中、望ましく
は0.1〜5atmの水素圧雰囲気中、350〜950
℃の温度に加熱保持の熱処理を施して、前記AB5 相お
よびA 27 相中に炭素を微細な炭化物として析出させ
ることにより、ニッケル水素電池の負極活物質として用
いた場合に、前記電池の放電容量の経時的低下が著しく
抑制されるようになる水素吸蔵Ni基合金の製造法に特
徴を有するものである。
【0006】なお、この発明の水素吸蔵Ni基合金の製
造法において、Ni基合金の原子比Xを4.7〜5.6
としたのは、この値が4.7未満でも、また5.6を越
えても水素吸蔵能が急激に低下し、電池に組み込まれた
場合に所定の放電容量を確保することができなくなるか
らである。同じくNi基合金の炭素(C)含有量を0.
02〜0.5重量%に限定したのは、その含有量が0.
02重量%未満では熱処理後に析出する微細炭化物の割
合が少な過ぎて電池の放電容量の経時的低下に所望の抑
制効果が発揮されず、一方その含有量が0.5重量%を
越えると、熱処理後に析出する炭化物の割合が多くなり
過ぎて電池に所望の放電容量を確保することができなく
なるという理由からであり、望ましくは0.1〜0.3
重量%の含有がよい。また、熱処理温度を350〜95
0℃としたのは、その温度が350℃未満では、炭化物
の析出が十分に行われず、一方その温度が950℃を越
えると、析出炭化物が粗大化し、この場合も放電容量の
経時的低下に所望の抑制効果を確保することができない
という理由に基づくものである。
【0007】さらに、この発明の水素吸蔵Ni基合金の
製造法においては、上記の通り公知の組成式:ABx
(X:4.7〜5.6)を満足するNi基合金を用いれ
ばよいが、望ましくは前記の組成式を満足した上で、重
量%で(以下、%は重量%を示す)、Laおよび/また
はCeを主体とする希土類元素:29〜36%、Co:
0.1〜15%、Al:0.1〜3.5%、Mn:0.
5〜10%、を含有し、残りがNiと不可避不純物から
なる成分組成を有するNi基合金、さらに望ましくは、
Laおよび/またはCeを主体とする希土類元素:30
〜35%、Co:6〜12%、Al:1〜2%、Mn:
1〜4.5%、を含有し、残りがNiと不可避不純物か
らなる成分組成を有するNi基合金に、全体に占める割
合で0.02〜0.5%、望ましくは0.1〜0.3%
の炭素を含有させた成分組成のNi基合金溶湯を用いる
のがよい。
【0008】
【発明の実施の形態】つぎに、この発明の水素吸蔵Ni
基合金の製造法を実施例により具体的に説明する。いず
れも純度:99.9%以上の原料を用い、通常の高周波
誘導加熱炉にて真空溶解を行ってそれぞれ表1、2に示
される成分組成、すなわちそれぞれ相対的に希土類元
素、Co、Al、およびMnの含有量をほぼ同じくする
が、炭素を0.03〜0.48%の範囲で含有するNi
基合金溶湯A〜Lと、実質的に炭素を含有しないNi基
合金溶湯a〜lを調製し、これらのNi基合金溶湯を、
1500℃の温度に保持した状態で、以下のいずれかの
液体急冷凝固法、すなわち、(a)周速:25m/se
cの速さで回転している直径:50cmの銅製水冷ロー
ルの表面に、20mmの高さから溶湯径:1mmで注下
の急冷法(以下、ロール法と云う)、(b)直径:3m
mの出湯口から注下する溶湯に、ガス圧:25kg/c
2 、流量:12Nm3 /minのArガスを吹き付け
てアトマイズ(粉化)する急冷法(以下、粉化法と云
う)、以上(a)および(b)の急冷法にて、表3、4
に示される組み合わせで冷却して、いずれも原子比Xが
4.7〜5.0未満のものについてはAB5 相とA2
7 相の混合組織、また同5.0〜5.6のものについて
はAB5 相の単相組織とし、ついで上記の炭素を含有す
るNi基合金溶湯A〜Lを急冷したものについて、表3
に示される条件で熱処理(この場合、加熱温度での保持
時間はいずれも1時間で、冷却時に脱水素のための真空
引きを行う)を施して、素地に微細な炭化物を析出させ
ることにより本発明法1〜12を実施し、それぞれ水素
吸蔵Ni基合金(ロール法で急冷されたものも前記熱処
理で粉末となる)を製造した。また、上記の炭素を含有
しないNi基合金溶湯a〜lを急冷したものについて
は、表4に示される通り上記の熱処理を行わず、このま
まの状態で従来法1〜12とした。
【0009】この結果得られた各種の水素吸蔵Ni基合
金を、炭素を含有しないNi基合金溶湯a〜lのうちの
ロール法で冷却されたものについては、水素圧:5気圧
の水素雰囲気中、80℃の温度に1時間保持の条件で水
素化粉砕処理を施して粉末とし、いずれも32〜75μ
mの粒径に粒度調整した。このように粒度調整した水素
吸蔵Ni基合金粉末のそれぞれに、導電助剤としてカル
ボニルニッケル、および結着剤としてポリテトラフルオ
ロエチレン(PTFE)を加えてよく混合した後、35
0MPaの圧力で直径:16mm×厚さ:1.3mmの
寸法をもったペレットにプレス成形し、ついでこれをそ
れぞれNiメッシュ袋に装入し、このメッシュ袋にリー
ドとなるNi薄板を溶接により取り付けて負極を形成
し、一方正極は、活物質としてNi(OH)2 を用い、
これに導電助剤としてとして一酸化コバルト(Co
O)、結着剤としてPTFE、および増粘剤としてCM
Cを加えてペースト状とし、これを同じく多孔質Ni焼
結板に充填し、乾燥し、加圧して、平面寸法:30mm
×40mm、厚さ:0.71〜0.73mmの形状と
し、同じくこれの一辺にNi薄板を取り付けることによ
り形成し、ついで、上記負極の両側に、それぞれポリプ
ロピレンポリエチレン共重合体のセパレータ板を介して
上記正極を配置し、さらに前記正極のそれぞれの外面か
ら活物質の脱落を防止する目的で塩化ビニール製の保護
板ではさんで一体化し、これを塩化ビニール製のセルに
装入し、前記セルに電解液として35%KOH水溶液を
装入することによりニッケル水素電池を製造した。つい
で、上記ニッケル水素電池に、充電速度:1.0C、放
電速度:1.0C、充電電気量:負極容量の135%の
条件で加速充放電を行ない、前記充電と放電を充放電1
サイクルと数え、充放電開始時、150サイクル後、3
00サイクル後、および450サイクル後の放電容量を
測定し、それぞれの充放電サイクル後の放電容量の低下
率を、充放電開始時に示した放電容量を基準として示し
た。
【0010】
【表1】
【0011】
【表2】
【0012】
【表3】
【0013】
【表4】
【0014】
【発明の効果】表3、4に示される結果から、本発明法
1〜12によって製造された水素吸蔵Ni基合金は、い
ずれも熱処理により形成された微細な析出炭化物の作用
で、これをニッケル水素電池の負極活物質として用いた
場合に、前記電池の放電容量の経時的低下が著しく抑制
されるのに対して、従来法1〜12によって製造された
水素吸蔵Ni基合金は、いずれも熱処理による微細な析
出炭化物の形成がなく、これによって電池に組み込まれ
た場合、放電容量の経時的低下が避けられないことが明
らかである。上述のように、この発明の方法によれば、
特にニッケル水素電池の負極活物質として用いた場合
に、電池の放電容量の経時的低下を極力低減することが
でき、これによって使用寿命の延命化をもたらす水素吸
蔵Ni基合金を製造することができ、したがってこの水
素吸蔵Ni基合金を用いれば電池の省エネ化および省力
化を図ることができるなど工業上有用な効果がもたらさ
れるのである。
フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI H01M 4/24 H01M 4/24 J // C22F 1/00 661 C22F 1/00 661C 681 681 691 691B

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 組成式:ABx (ただし、AはLaおよ
    び/またはCeを主体とする希土類元素、BはNi、C
    o、Mn、およびAlからなり、Xは原子比で4.7〜
    5.6を示す)を満足するNi基合金に、全体に占める
    割合で0.02〜0.5重量%の炭素を含有させてなる
    Ni基合金溶湯を液体急冷凝固法により冷却して、いず
    れも炭素を固溶したAB5 相の単相組織またはAB5
    とA27 相の混合組織とし、 ついで、これに水素雰囲気中、350〜950℃の温度
    に加熱保持の熱処理を施して、前記AB5 相およびA2
    7 相中に炭素を微細な炭化物として析出させることを
    特徴とする放電容量の経時的低下の抑制に寄与する水素
    吸蔵Ni基合金の製造法。
JP9084852A 1997-04-03 1997-04-03 放電容量の経時的低下の抑制に寄与する水素吸蔵Ni基合金の製造法 Withdrawn JPH10280112A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1137086A1 (en) * 2000-03-21 2001-09-26 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Method of manufacturing hydrogen-absorbing alloy electrode

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1137086A1 (en) * 2000-03-21 2001-09-26 SANYO ELECTRIC Co., Ltd. Method of manufacturing hydrogen-absorbing alloy electrode
US6482277B2 (en) 2000-03-21 2002-11-19 Sanyo Electric Co., Ltd. Method of manufacturing hydrogen-absorbing alloy electrode

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