JPH11154511A - 表面処理水素吸蔵合金及び表面処理方法ならびに表面処理水素吸蔵合金を用いた水素化物電極 - Google Patents
表面処理水素吸蔵合金及び表面処理方法ならびに表面処理水素吸蔵合金を用いた水素化物電極Info
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- JPH11154511A JPH11154511A JP9336510A JP33651097A JPH11154511A JP H11154511 A JPH11154511 A JP H11154511A JP 9336510 A JP9336510 A JP 9336510A JP 33651097 A JP33651097 A JP 33651097A JP H11154511 A JPH11154511 A JP H11154511A
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- 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)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Chemically Coating (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】高容量でかつ優れた初期活性化特性を有する電
極を与えることができるジルコニウム−ニッケル系水素
吸蔵合金を提供することを主な目的とする。 【解決手段】１．金属状ニッケル微粒子を主体とする表
面層が形成されているジルコニウム−ニッケル系表面処
理水素吸蔵合金。２．ジルコニウム−ニッケル系水素吸
蔵合金を、可溶化剤及び還元剤を含むアルカリ溶液で表
面処理することを特徴とするジルコニウム−ニッケル系
水素吸蔵合金の表面処理方法。３．上記ジルコニウム−
ニッケル系表面処理水素吸蔵合金を含む粉末を集電体と
一体化した水素化物電極。
極を与えることができるジルコニウム−ニッケル系水素
吸蔵合金を提供することを主な目的とする。 【解決手段】１．金属状ニッケル微粒子を主体とする表
面層が形成されているジルコニウム−ニッケル系表面処
理水素吸蔵合金。２．ジルコニウム−ニッケル系水素吸
蔵合金を、可溶化剤及び還元剤を含むアルカリ溶液で表
面処理することを特徴とするジルコニウム−ニッケル系
水素吸蔵合金の表面処理方法。３．上記ジルコニウム−
ニッケル系表面処理水素吸蔵合金を含む粉末を集電体と
一体化した水素化物電極。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、表面処理水素吸蔵
合金及び表面処理方法、さらには表面処理水素吸蔵合金
を用いた水素化物電極に関する。
合金及び表面処理方法、さらには表面処理水素吸蔵合金
を用いた水素化物電極に関する。
【０００２】
【従来技術】各種機器の電源として使用されている蓄電
池は、主として鉛蓄電池とニッケルカドミウム電池等の
アルカリ蓄電池がある。特に、アルカリ蓄電池は、信頼
性が高く、しかも構造上小型軽量化も可能なことから、
小型電池は携帯電話、携帯型コンピューター等の各種ポ
ータブル機器用として、また大型電池は各種産業用とし
て幅広く使用されている。
池は、主として鉛蓄電池とニッケルカドミウム電池等の
アルカリ蓄電池がある。特に、アルカリ蓄電池は、信頼
性が高く、しかも構造上小型軽量化も可能なことから、
小型電池は携帯電話、携帯型コンピューター等の各種ポ
ータブル機器用として、また大型電池は各種産業用とし
て幅広く使用されている。
【０００３】最近では、電池に対して一層の高エネルギ
ー密度が要求されていることから、特に水素吸蔵合金電
極を用いたニッケル−水素蓄電池が脚光を浴びており、
水素吸蔵合金又はそれを用いた電極の製法等についても
方々で研究開発が進められている。
ー密度が要求されていることから、特に水素吸蔵合金電
極を用いたニッケル−水素蓄電池が脚光を浴びており、
水素吸蔵合金又はそれを用いた電極の製法等についても
方々で研究開発が進められている。
【０００４】例えば、ＬａＮｉ5、ＭｍＮｉ5（Ｍｍ：ミ
ッシュメタル）等をベースとした希土類−ニッケル系の
水素吸蔵合金においては、その微粉末を固着剤とともに
ペースト状とし、これを発泡状ニッケル基体、繊維状ニ
ッケル基体、パンチングメタル（ニッケルめっき穿孔鋼
板）等の多孔性支持体に充填又は塗着する方法（ペース
ト式）が広く採用されている。また、合金表面が不導体
化しやすいチタン−ジルコニウム−ニッケルをベースと
したラーベス相水素吸蔵合金では、合金粉末をニッケル
金網上に焼結して固定する方法（焼結式）が採用されて
いる。
ッシュメタル）等をベースとした希土類−ニッケル系の
水素吸蔵合金においては、その微粉末を固着剤とともに
ペースト状とし、これを発泡状ニッケル基体、繊維状ニ
ッケル基体、パンチングメタル（ニッケルめっき穿孔鋼
板）等の多孔性支持体に充填又は塗着する方法（ペース
ト式）が広く採用されている。また、合金表面が不導体
化しやすいチタン−ジルコニウム−ニッケルをベースと
したラーベス相水素吸蔵合金では、合金粉末をニッケル
金網上に焼結して固定する方法（焼結式）が採用されて
いる。
【０００５】希土類系水素吸蔵合金においては、その耐
酸化性、利用率、成形性等を高めるために、合金粉末表
面にニッケル、銅等をめっきすることにより多孔性の金
属層を形成する方法も知られている。また、初期活性化
特性を向上させるために、合金粉末を熱アルカリ溶液に
浸漬して、合金構成元素であるＭｍ、Ａｌ等を溶出さ
せ、表面積を拡大する方法等も提案されている。
酸化性、利用率、成形性等を高めるために、合金粉末表
面にニッケル、銅等をめっきすることにより多孔性の金
属層を形成する方法も知られている。また、初期活性化
特性を向上させるために、合金粉末を熱アルカリ溶液に
浸漬して、合金構成元素であるＭｍ、Ａｌ等を溶出さ
せ、表面積を拡大する方法等も提案されている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】一方、ジルコニウム−
ニッケル系水素吸蔵合金はその理論容量が高いという特
長を有するものの、充放電サイクルの初期における活性
化が遅いという点が実用化への妨げとなっている。
ニッケル系水素吸蔵合金はその理論容量が高いという特
長を有するものの、充放電サイクルの初期における活性
化が遅いという点が実用化への妨げとなっている。
【０００７】しかしながら、ジルコニウム−ニッケル系
水素吸蔵合金における上記問題を解決できる有効な手段
が未だ開発されていないのが現状である。
水素吸蔵合金における上記問題を解決できる有効な手段
が未だ開発されていないのが現状である。
【０００８】従って、本発明は、高容量でかつ優れた初
期活性化特性を有する電極を与えることができるジルコ
ニウム−ニッケル系水素吸蔵合金を提供することを主な
目的とする。
期活性化特性を有する電極を与えることができるジルコ
ニウム−ニッケル系水素吸蔵合金を提供することを主な
目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明者は、ジルコニウ
ム−ニッケル系水素吸蔵合金における酸化皮膜に着目
し、まず希土類系水素吸蔵合金の処理に関する技術につ
いて検討した。希土類系水素吸蔵合金では、塩酸等の酸
処理により酸化皮膜を除去して、パラジウム等の触媒付
与処理を行った後、アルカリ性無電解ニッケルめっきが
施されている。
ム−ニッケル系水素吸蔵合金における酸化皮膜に着目
し、まず希土類系水素吸蔵合金の処理に関する技術につ
いて検討した。希土類系水素吸蔵合金では、塩酸等の酸
処理により酸化皮膜を除去して、パラジウム等の触媒付
与処理を行った後、アルカリ性無電解ニッケルめっきが
施されている。
【００１０】そこで、本発明者は、この酸処理に関する
技術をジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金に適用す
ることを試みた。ところが、この方法では、合金表面の
ジルコニウム酸化皮膜を除去することができないため、
ジルコニウムの酸化皮膜が残った上に無電解ニッケルめ
っきによるめっき層を析出させることになり、所望の効
果を得ることができなかった。
技術をジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金に適用す
ることを試みた。ところが、この方法では、合金表面の
ジルコニウム酸化皮膜を除去することができないため、
ジルコニウムの酸化皮膜が残った上に無電解ニッケルめ
っきによるめっき層を析出させることになり、所望の効
果を得ることができなかった。
【００１１】一方、従来用いられているアルカリ処理に
ついても検討した。従来におけるアルカリ処理では、Ｍ
ｍ、Ａｌ等の合金中の可溶性金属を溶解除去することを
目的として、５０〜８０℃で５〜１０時間処理される。
しかし、この方法をジルコニウム−ニッケル水素吸蔵系
合金に用いても、ジルコニウム酸化皮膜等の活性化阻害
物を十分に溶解除去することができなかった。
ついても検討した。従来におけるアルカリ処理では、Ｍ
ｍ、Ａｌ等の合金中の可溶性金属を溶解除去することを
目的として、５０〜８０℃で５〜１０時間処理される。
しかし、この方法をジルコニウム−ニッケル水素吸蔵系
合金に用いても、ジルコニウム酸化皮膜等の活性化阻害
物を十分に溶解除去することができなかった。
【００１２】また、アルカリ処理の代わりにフッ酸によ
る酸処理も考えられるが、ジルコニウム酸化皮膜等の活
性化阻害物の溶解とともに、電極活性に不可欠のニッケ
ル成分の溶出も多く、しかも廃水処理の問題等もあり、
適当な方法とは言えない。
る酸処理も考えられるが、ジルコニウム酸化皮膜等の活
性化阻害物の溶解とともに、電極活性に不可欠のニッケ
ル成分の溶出も多く、しかも廃水処理の問題等もあり、
適当な方法とは言えない。
【００１３】本発明者は、さらに鋭意研究を重ねた結
果、特定の方法によりジルコニウム−ニッケル系水素吸
蔵合金粉末を処理することにより、高活性化された特定
表面層を有する合金粉末が得られることを見出し、本発
明を完成するに至った。
果、特定の方法によりジルコニウム−ニッケル系水素吸
蔵合金粉末を処理することにより、高活性化された特定
表面層を有する合金粉末が得られることを見出し、本発
明を完成するに至った。
【００１４】すなわち、本発明は、下記の表面処理水素
吸蔵合金及び表面処理方法ならびに表面処理水素吸蔵合
金を用いた水素化物電極に係るものである。
吸蔵合金及び表面処理方法ならびに表面処理水素吸蔵合
金を用いた水素化物電極に係るものである。
【００１５】１．金属状ニッケル微粒子を主体とする表
面層が形成されているジルコニウム−ニッケル系表面処
理水素吸蔵合金。
面層が形成されているジルコニウム−ニッケル系表面処
理水素吸蔵合金。
【００１６】２．ジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合
金を、可溶化剤及び還元剤を含むアルカリ溶液で表面処
理することを特徴とするジルコニウム−ニッケル系水素
吸蔵合金の表面処理方法。
金を、可溶化剤及び還元剤を含むアルカリ溶液で表面処
理することを特徴とするジルコニウム−ニッケル系水素
吸蔵合金の表面処理方法。
【００１７】３．上記ジルコニウム−ニッケル系表面処
理水素吸蔵合金を含む粉末を集電体と一体化した水素化
物電極。
理水素吸蔵合金を含む粉末を集電体と一体化した水素化
物電極。
【００１８】
【発明の実施の形態】以下、本発明をその実施の形態と
ともに説明する。
ともに説明する。
【００１９】本発明のジルコニウム−ニッケル系表面処
理水素吸蔵合金は、金属状ニッケル微粒子を主体とする
表面層が形成されていることを特徴とする。
理水素吸蔵合金は、金属状ニッケル微粒子を主体とする
表面層が形成されていることを特徴とする。
【００２０】まず本発明における基体合金としては、ジ
ルコニウム（Ａ）とニッケル（Ｂ）とをベースとするＡ
Ｂ2型水素吸蔵合金であればいずれの組成のものであっ
ても良い。通常はジルコニウムが３１〜３６at％程度、
ニッケルが３１〜３６at％程度であれば良い。
ルコニウム（Ａ）とニッケル（Ｂ）とをベースとするＡ
Ｂ2型水素吸蔵合金であればいずれの組成のものであっ
ても良い。通常はジルコニウムが３１〜３６at％程度、
ニッケルが３１〜３６at％程度であれば良い。
【００２１】また、上記合金としては、２元系、３元系
又は多元系のいずれの合金であっても良い。すなわち、
本発明の効果を妨げない限りにおいては、Ａ元素である
Ｚｒの一部がＴｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ等で置換されてい
ても良い。また、Ｂ元素であるＮｉの一部（通常はＮｉ
の５０at％以下）をＶ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌの他の
合金成分で置換されていても良い。本発明における合金
としては、具体的には、Ｚｒ0.9Ｔｉ0.1Ｎｉ1.1Ｃｏ0.1
Ｍｎ0.6Ｖ0.2、Ｚｒ0.9Ｔｉ0.1Ｎｉ1.1Ｃｏ0.1Ｍｎ0.5
Ｖ0.2Ｃｒ0.1等の合金が挙げられる。
又は多元系のいずれの合金であっても良い。すなわち、
本発明の効果を妨げない限りにおいては、Ａ元素である
Ｚｒの一部がＴｉ、Ｈｆ、Ｔａ、Ｎｂ等で置換されてい
ても良い。また、Ｂ元素であるＮｉの一部（通常はＮｉ
の５０at％以下）をＶ、Ｍｎ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ａｌの他の
合金成分で置換されていても良い。本発明における合金
としては、具体的には、Ｚｒ0.9Ｔｉ0.1Ｎｉ1.1Ｃｏ0.1
Ｍｎ0.6Ｖ0.2、Ｚｒ0.9Ｔｉ0.1Ｎｉ1.1Ｃｏ0.1Ｍｎ0.5
Ｖ0.2Ｃｒ0.1等の合金が挙げられる。
【００２２】上記表面層は、金属状ニッケル微粒子を主
体として構成されている。組成的には、合金全体の組成
中におけるニッケルの割合よりも高い割合でニッケルが
表面層中に存在しており、かつ、表面層中におけるジル
コニウムの割合が合金全体の組成中におけるジルコニウ
ムの割合よりも低くなっている。表面層の厚さは、合金
の種類、用途等に応じて適宜設定することができるが、
通常５０〜２００ｎｍ程度、好ましくは１００〜１５０
ｎｍとすれば良い。なお、本発明の効果を妨げない範囲
内で、表面層中にジルコニウム酸化皮膜等も残存してい
ても良い。ジルコニウム酸化皮膜は、ＺｒＯX（Ｘ＝
０．１〜２）等の不定比のジルコニウム酸化物から主と
して構成されているものである。
体として構成されている。組成的には、合金全体の組成
中におけるニッケルの割合よりも高い割合でニッケルが
表面層中に存在しており、かつ、表面層中におけるジル
コニウムの割合が合金全体の組成中におけるジルコニウ
ムの割合よりも低くなっている。表面層の厚さは、合金
の種類、用途等に応じて適宜設定することができるが、
通常５０〜２００ｎｍ程度、好ましくは１００〜１５０
ｎｍとすれば良い。なお、本発明の効果を妨げない範囲
内で、表面層中にジルコニウム酸化皮膜等も残存してい
ても良い。ジルコニウム酸化皮膜は、ＺｒＯX（Ｘ＝
０．１〜２）等の不定比のジルコニウム酸化物から主と
して構成されているものである。
【００２３】本発明のさらなる特徴として、本発明合金
における上記金属状ニッケル微粒子が、平均粒径２０ｎ
ｍ以下（好ましくは１０ｎｍ以下）のクラスターを形成
し、かつ、結晶性及びアモルファス性の部分が混在して
いる。上記クラスターは、主として金属状ニッケル微粒
子から構成されているが、本発明の効果を損なわない範
囲で他の成分（ニッケル酸化物、ジルコニウム酸化物
等）が含まれていても良い。
における上記金属状ニッケル微粒子が、平均粒径２０ｎ
ｍ以下（好ましくは１０ｎｍ以下）のクラスターを形成
し、かつ、結晶性及びアモルファス性の部分が混在して
いる。上記クラスターは、主として金属状ニッケル微粒
子から構成されているが、本発明の効果を損なわない範
囲で他の成分（ニッケル酸化物、ジルコニウム酸化物
等）が含まれていても良い。
【００２４】結晶性及びアモルファス性の存在割合につ
いては、所望の電極活性が得られる限りは特に制限され
ない。一般には、ニッケル微粒子の酸化が進行するとア
モルファス性となり、また還元されて金属状となると結
晶性となる傾向がある。この結晶性のニッケル微粒子の
存在割合が高いものほどニッケル微粒子の凝集が進み、
粒サイズが大きくなるので、電極活性が低下する傾向に
ある。従って、アモルファス性の部分も凝集が進行しな
い程度に混在していることが好ましい。
いては、所望の電極活性が得られる限りは特に制限され
ない。一般には、ニッケル微粒子の酸化が進行するとア
モルファス性となり、また還元されて金属状となると結
晶性となる傾向がある。この結晶性のニッケル微粒子の
存在割合が高いものほどニッケル微粒子の凝集が進み、
粒サイズが大きくなるので、電極活性が低下する傾向に
ある。従って、アモルファス性の部分も凝集が進行しな
い程度に混在していることが好ましい。
【００２５】また、本発明合金では、必要に応じて上記
表面層の上からさらにニッケルめっき層を形成していて
も良い。ニッケルめっき層は、通常は表面層（合金粉末
の粒子）のほぼ全体を均一に覆うかたちで形成されてい
ることが好ましい。
表面層の上からさらにニッケルめっき層を形成していて
も良い。ニッケルめっき層は、通常は表面層（合金粉末
の粒子）のほぼ全体を均一に覆うかたちで形成されてい
ることが好ましい。
【００２６】めっき量は、合金１００重量部に対して通
常２〜２０重量部程度、好ましくは５〜１０重量部とす
れば良い。ニッケルめっき層の厚さは、めっきの多孔質
性、合金粉末の粒径等によって異なるが、通常０．５〜
５μｍ程度、好ましくは１〜３μｍとする。
常２〜２０重量部程度、好ましくは５〜１０重量部とす
れば良い。ニッケルめっき層の厚さは、めっきの多孔質
性、合金粉末の粒径等によって異なるが、通常０．５〜
５μｍ程度、好ましくは１〜３μｍとする。
【００２７】本発明の合金の形態は、特に制限されない
が、通常は粉末状、顆粒状等の形態を有する。粉末状で
ある場合の平均粒径は、通常１０〜８０μｍ程度、好ま
しくは２０〜５０μｍである。なお、用途等によっては
上記粒径範囲外となっても差し支えない。
が、通常は粉末状、顆粒状等の形態を有する。粉末状で
ある場合の平均粒径は、通常１０〜８０μｍ程度、好ま
しくは２０〜５０μｍである。なお、用途等によっては
上記粒径範囲外となっても差し支えない。
【００２８】本発明の表面処理方法は、ジルコニウム−
ニッケル系水素吸蔵合金を、可溶化剤及び還元剤を含む
アルカリ溶液で表面処理（アルカリ処理）することを特
徴とする。
ニッケル系水素吸蔵合金を、可溶化剤及び還元剤を含む
アルカリ溶液で表面処理（アルカリ処理）することを特
徴とする。
【００２９】出発材料であるジルコニウム−ニッケル系
水素吸蔵合金としては、前記のようにジルコニウムとニ
ッケルとをベースとするＡＢ2型の合金であればいずれ
のものであっても良く、前記と同様の合金を挙げること
ができる。出発材料の形態としては、特に粉末状とする
ことが好ましい。この場合の平均粒径は、通常１０〜８
０μｍ程度、好ましくは２０〜５０μｍとすれば良い。
水素吸蔵合金としては、前記のようにジルコニウムとニ
ッケルとをベースとするＡＢ2型の合金であればいずれ
のものであっても良く、前記と同様の合金を挙げること
ができる。出発材料の形態としては、特に粉末状とする
ことが好ましい。この場合の平均粒径は、通常１０〜８
０μｍ程度、好ましくは２０〜５０μｍとすれば良い。
【００３０】アルカリ溶液におけるアルカリは、特に制
限されず、いずれのアルカリも採用できる。例えば、水
酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等が
挙げられるが、特に水酸化ナトリウムが好ましい。ま
た、溶媒としては、特に制限されないが、通常は水、ア
ルコール類等を用いることができる。
限されず、いずれのアルカリも採用できる。例えば、水
酸化ナトリウム、水酸化リチウム、水酸化カリウム等が
挙げられるが、特に水酸化ナトリウムが好ましい。ま
た、溶媒としては、特に制限されないが、通常は水、ア
ルコール類等を用いることができる。
【００３１】アルカリ溶液の濃度は、処理する合金粉
末、用いるアルカリの種類等に応じて適宜設定すること
ができるが、通常は８モル／リットル以上、好ましくは
１０〜１２モル／リットルとすれば良い。
末、用いるアルカリの種類等に応じて適宜設定すること
ができるが、通常は８モル／リットル以上、好ましくは
１０〜１２モル／リットルとすれば良い。
【００３２】アルカリ溶液に含まれる可溶化剤は、本発
明方法のアルカリ溶液による表面処理において、少なく
とも合金粉末表面のジルコニウム酸化皮膜を溶出でき、
かつ、ニッケルの溶出を抑制ないしは防止できるもので
あれば特に制限されず、公知のものも使用できる。特
に、酒石酸カリウムナトリウム、酢酸ナトリウム、エチ
レンジアミンテトラ酢酸・２ナトリウム等の有機酸ナト
リウム塩のほか、グリシン等が好ましく使用できる。こ
れらは１種又は２種以上で用いることができる。可溶化
剤の濃度は、使用する可溶化剤の種類等に応じて適宜設
定できるが、通常０．０１〜０．５モル／リットル程
度、好ましくは０．１〜０．２モル／リットルとすれば
良い。
明方法のアルカリ溶液による表面処理において、少なく
とも合金粉末表面のジルコニウム酸化皮膜を溶出でき、
かつ、ニッケルの溶出を抑制ないしは防止できるもので
あれば特に制限されず、公知のものも使用できる。特
に、酒石酸カリウムナトリウム、酢酸ナトリウム、エチ
レンジアミンテトラ酢酸・２ナトリウム等の有機酸ナト
リウム塩のほか、グリシン等が好ましく使用できる。こ
れらは１種又は２種以上で用いることができる。可溶化
剤の濃度は、使用する可溶化剤の種類等に応じて適宜設
定できるが、通常０．０１〜０．５モル／リットル程
度、好ましくは０．１〜０．２モル／リットルとすれば
良い。
【００３３】還元剤としては、合金表面の再酸化を抑制
ないしは防止できるものであれば特に制限されず、公知
のものを用いることができる。特に、次亜リン酸ナトリ
ウム、ジメチルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウ
ム、ヒドラジン等が好ましく使用できる。これらは１種
又は２種以上で用いることができる。還元剤の濃度は、
使用する還元剤の種類等に応じて適宜設定できるが、通
常０．０１〜０．５モル／リットル程度、好ましくは
０．２〜０．３モル／リットルとすれば良い。
ないしは防止できるものであれば特に制限されず、公知
のものを用いることができる。特に、次亜リン酸ナトリ
ウム、ジメチルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウ
ム、ヒドラジン等が好ましく使用できる。これらは１種
又は２種以上で用いることができる。還元剤の濃度は、
使用する還元剤の種類等に応じて適宜設定できるが、通
常０．０１〜０．５モル／リットル程度、好ましくは
０．２〜０．３モル／リットルとすれば良い。
【００３４】アルカリ溶液で表面処理する方法は、合金
粉末表面に金属状ニッケル微粒子を主体とする表面層が
形成できる限り特に制限されない。例えば、合金粉末を
アルカリ溶液中に浸漬し、通常８０℃以上（好ましくは
１００〜１２０℃）で６０〜１８０分間攪拌することに
よって処理することができる。この場合、アルカリ溶液
と合金粉末の配合割合は、アルカリ溶液の濃度、合金粉
末の種類等に応じて適宜定めることができるが、通常は
アルカリ溶液１００重量部に対して合金粉末５〜３０重
量部程度、好ましくは１０〜２０重量部とすれば良い。
アルカリ溶液で表面処理した後、必要に応じて水洗し、
乾燥すれば良い。
粉末表面に金属状ニッケル微粒子を主体とする表面層が
形成できる限り特に制限されない。例えば、合金粉末を
アルカリ溶液中に浸漬し、通常８０℃以上（好ましくは
１００〜１２０℃）で６０〜１８０分間攪拌することに
よって処理することができる。この場合、アルカリ溶液
と合金粉末の配合割合は、アルカリ溶液の濃度、合金粉
末の種類等に応じて適宜定めることができるが、通常は
アルカリ溶液１００重量部に対して合金粉末５〜３０重
量部程度、好ましくは１０〜２０重量部とすれば良い。
アルカリ溶液で表面処理した後、必要に応じて水洗し、
乾燥すれば良い。
【００３５】また、本発明では、アルカリ処理された合
金粉末に対し、必要に応じてさらにニッケルめっきを施
すことができる。
金粉末に対し、必要に応じてさらにニッケルめっきを施
すことができる。
【００３６】ニッケルめっきとしては、合金粉末（微粒
子）の表面に均一にニッケルめっきできるものであれば
特に制限されず、無電解めっき、電気めっき等のいずれ
の方法も採用することができる。
子）の表面に均一にニッケルめっきできるものであれば
特に制限されず、無電解めっき、電気めっき等のいずれ
の方法も採用することができる。
【００３７】特に、本発明では、酸性無電解ニッケルめ
っきが好ましい。すなわち、ｐＨ３〜６．８程度、好ま
しくはｐＨ４〜６で無電解ニッケルめっきすることが好
ましい。この場合に用いるめっき液としては、還元剤を
用いた自己触媒型のめっき液であれば特に制限されず、
市販品も用いることができる。例えば、還元剤として次
亜リン酸ソーダ、ジメチルアミンボラン等を０．１〜１
モル／リットル程度、ニッケル塩として硫酸ニッケル、
塩化ニッケル等を０．０２〜０．２モル／リットル程
度、及び錯化剤としてクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、エ
チレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、ニトロトリ酢
酸、トリエタノールアミン等を０．０１〜０．５モル／
リットル程度を含む水溶液であって、硫酸、塩酸等の酸
あるいはアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等のアルカリでｐＨ３〜６．８程度の範囲内に調整さ
れためっき液を使用することができる。このめっき液に
は、さらに必要に応じて酢酸鉛、ＥＤＴＡ−鉛等を安定
剤として０．１〜１０ｐｐｍ程度添加しても良い。
っきが好ましい。すなわち、ｐＨ３〜６．８程度、好ま
しくはｐＨ４〜６で無電解ニッケルめっきすることが好
ましい。この場合に用いるめっき液としては、還元剤を
用いた自己触媒型のめっき液であれば特に制限されず、
市販品も用いることができる。例えば、還元剤として次
亜リン酸ソーダ、ジメチルアミンボラン等を０．１〜１
モル／リットル程度、ニッケル塩として硫酸ニッケル、
塩化ニッケル等を０．０２〜０．２モル／リットル程
度、及び錯化剤としてクエン酸、酒石酸、リンゴ酸、エ
チレンジアミンテトラ酢酸（ＥＤＴＡ）、ニトロトリ酢
酸、トリエタノールアミン等を０．０１〜０．５モル／
リットル程度を含む水溶液であって、硫酸、塩酸等の酸
あるいはアンモニア、水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等のアルカリでｐＨ３〜６．８程度の範囲内に調整さ
れためっき液を使用することができる。このめっき液に
は、さらに必要に応じて酢酸鉛、ＥＤＴＡ−鉛等を安定
剤として０．１〜１０ｐｐｍ程度添加しても良い。
【００３８】酸性無電解ニッケルめっき方法自体も、特
に制限されず、公知の方法又は条件に従って行えば良
い。特に、めっき温度は、通常６０〜９５℃程度とし、
一般にｐＨが低いほど高温になるように設定すれば良
い。
に制限されず、公知の方法又は条件に従って行えば良
い。特に、めっき温度は、通常６０〜９５℃程度とし、
一般にｐＨが低いほど高温になるように設定すれば良
い。
【００３９】本発明のジルコニウム−ニッケル系表面処
理水素吸蔵合金を含む粉末を用い、これを集電体と一体
化して水素化物電極を好適に作製することができる。作
製方法は、公知の水素吸蔵合金を用いる電極の作製方法
に従えば良い。例えば、上記水素吸蔵合金のほか、必要
に応じてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の
結着材、ニッケル粉末等の導電助材等を混練し、この混
合物をニッケル金網、発泡ニッケル等の集電体に結着し
たり、あるいは充填することによって製造できる。
理水素吸蔵合金を含む粉末を用い、これを集電体と一体
化して水素化物電極を好適に作製することができる。作
製方法は、公知の水素吸蔵合金を用いる電極の作製方法
に従えば良い。例えば、上記水素吸蔵合金のほか、必要
に応じてポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）等の
結着材、ニッケル粉末等の導電助材等を混練し、この混
合物をニッケル金網、発泡ニッケル等の集電体に結着し
たり、あるいは充填することによって製造できる。
【００４０】
【作用】ジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金におい
ては、その表面にジルコニウム酸化皮膜が形成され、こ
の酸化皮膜によって水素化反応が阻害されるため、初期
の活性化が困難であった。これに対し、本発明のアルカ
リ処理によって、この酸化物層を除去して活性化を容易
に実現するとともに、合金表面を還元雰囲気に保ち再酸
化を防止することにより、金属状ニッケル微粒子からな
る高活性な表面の形成を可能にする。
ては、その表面にジルコニウム酸化皮膜が形成され、こ
の酸化皮膜によって水素化反応が阻害されるため、初期
の活性化が困難であった。これに対し、本発明のアルカ
リ処理によって、この酸化物層を除去して活性化を容易
に実現するとともに、合金表面を還元雰囲気に保ち再酸
化を防止することにより、金属状ニッケル微粒子からな
る高活性な表面の形成を可能にする。
【００４１】
【発明の効果】本発明のジルコニウム−ニッケル系表面
処理水素吸蔵合金は、特に金属状ニッケル微粒子を主体
する表面層が形成されていることから、例えば二次電池
用負極として利用する場合は、高容量を発揮できるとと
もに、初期活性の向上を図ることができる。同時に、利
用率、寿命等の向上も図ることができる。また、上記の
ように金属状ニッケル微粒子からなる高活性な表面を有
するので、従来パラジウム等の触媒付与なしでは困難で
あったニッケルめっきを直接形成することが可能であ
る。
処理水素吸蔵合金は、特に金属状ニッケル微粒子を主体
する表面層が形成されていることから、例えば二次電池
用負極として利用する場合は、高容量を発揮できるとと
もに、初期活性の向上を図ることができる。同時に、利
用率、寿命等の向上も図ることができる。また、上記の
ように金属状ニッケル微粒子からなる高活性な表面を有
するので、従来パラジウム等の触媒付与なしでは困難で
あったニッケルめっきを直接形成することが可能であ
る。
【００４２】このように、本発明により、従来技術では
理論容量は高いが活性化が遅く、利用率が低いとされて
いたジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金が水素化物
電極としても有効に利用でき、この場合には従来品に比
して約３０％の高容量化も可能である。
理論容量は高いが活性化が遅く、利用率が低いとされて
いたジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金が水素化物
電極としても有効に利用でき、この場合には従来品に比
して約３０％の高容量化も可能である。
【００４３】本発明の表面処理水素吸蔵合金は、電池と
しての用途はもとより、気相反応も有効であり、例えば
水素の貯蔵、輸送、精製及びヒートポンプ、蓄熱、冷暖
房システム等のエネルギー変換体としても有用である。
しての用途はもとより、気相反応も有効であり、例えば
水素の貯蔵、輸送、精製及びヒートポンプ、蓄熱、冷暖
房システム等のエネルギー変換体としても有用である。
【００４４】
【実施例】以下に実施例を示し、本発明の特徴とすると
ころを一層明確にする。
ころを一層明確にする。
【００４５】実施例１ 合金組成Ｚｒ0.9Ｔｉ0.1Ｎｉ1.1Ｃｏ0.1Ｍｎ0.6Ｖ0.2で
表わされるジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金を１
００メッシュ以下に機械粉砕した。この合金粉末１ｇ
を、水酸化カリウム１０モル／リットル、酒石酸カリウ
ム・ナトリウム０．１モル／リットル及び次亜リン酸ナ
トリウム０．１モル／リットルを含むアルカリ水溶液２
０ｍｌ中に浸漬し、１００℃で９０分攪拌することによ
りアルカリ処理し、合金粉末表面にあるジルコニウム酸
化物等の表面活性阻害物を除去して合金粉末表面を活性
化した。表面処理した合金粉末は、水洗した後、真空乾
燥を行った。
表わされるジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金を１
００メッシュ以下に機械粉砕した。この合金粉末１ｇ
を、水酸化カリウム１０モル／リットル、酒石酸カリウ
ム・ナトリウム０．１モル／リットル及び次亜リン酸ナ
トリウム０．１モル／リットルを含むアルカリ水溶液２
０ｍｌ中に浸漬し、１００℃で９０分攪拌することによ
りアルカリ処理し、合金粉末表面にあるジルコニウム酸
化物等の表面活性阻害物を除去して合金粉末表面を活性
化した。表面処理した合金粉末は、水洗した後、真空乾
燥を行った。
【００４６】試験例１ 実施例１で得られた表面処理水素吸蔵合金の粉末の表面
状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。また、
エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＤＳ）
により表面分析を行った。なお、比較のため、実施例１
の表面処理が施されていない未処理合金粉末についても
同様の観察を行った。
状態を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）で観察した。また、
エネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザー（ＥＤＳ）
により表面分析を行った。なお、比較のため、実施例１
の表面処理が施されていない未処理合金粉末についても
同様の観察を行った。
【００４７】ＳＥＭによる観察結果を図１（未処理合金
粉末）及び図２（アルカリ処理合金粉末）にそれぞれ示
す。また、ＥＤＳによる表面分析結果を図３（未処理合
金粉末）及び図４（アルカリ処理合金粉末）にそれぞれ
示す。
粉末）及び図２（アルカリ処理合金粉末）にそれぞれ示
す。また、ＥＤＳによる表面分析結果を図３（未処理合
金粉末）及び図４（アルカリ処理合金粉末）にそれぞれ
示す。
【００４８】図３と図４とを比較すると、図４では、図
３に比べてジルコニウムのピークが小さくなり、酸素の
ピークが消失していることから、本発明のアルカリ処理
によって合金粉末表面のジルコニウム酸化層が除去され
て表面層のニッケルが多くなっていることがわかる。こ
のニッケルリッチな表面層を透過型電子顕微鏡で観察し
たところ、ニッケル微粒子が平均粒径２０ｎｍ以下のク
ラスターを形成し、結晶性とアモルファス性の部分が混
在していることが認められた。この新たに形成された表
面層によって高活性化が実現される。また、実施例１に
おいてアルカリ溶液に還元剤を添加しない場合は、ニッ
ケル微粒子の大部分は酸化され、これが十分な初期活性
を発揮できない要因になる。
３に比べてジルコニウムのピークが小さくなり、酸素の
ピークが消失していることから、本発明のアルカリ処理
によって合金粉末表面のジルコニウム酸化層が除去され
て表面層のニッケルが多くなっていることがわかる。こ
のニッケルリッチな表面層を透過型電子顕微鏡で観察し
たところ、ニッケル微粒子が平均粒径２０ｎｍ以下のク
ラスターを形成し、結晶性とアモルファス性の部分が混
在していることが認められた。この新たに形成された表
面層によって高活性化が実現される。また、実施例１に
おいてアルカリ溶液に還元剤を添加しない場合は、ニッ
ケル微粒子の大部分は酸化され、これが十分な初期活性
を発揮できない要因になる。
【００４９】試験例２ 実施例１で用いたアルカリ溶液中（試料１）に溶出した
合金元素を誘導結合プラズマ発光分光分析法により分析
した。その結果を表１に示す。また、可溶化剤として酒
石酸カリウム・ナトリウムに代えて酢酸ナトリウムを添
加した以外は、実施例１と同様にしてアルカリ処理した
後におけるアルカリ溶液中（試料２）の合金元素を同様
に分析した結果も表１に示す。
合金元素を誘導結合プラズマ発光分光分析法により分析
した。その結果を表１に示す。また、可溶化剤として酒
石酸カリウム・ナトリウムに代えて酢酸ナトリウムを添
加した以外は、実施例１と同様にしてアルカリ処理した
後におけるアルカリ溶液中（試料２）の合金元素を同様
に分析した結果も表１に示す。
【００５０】なお、比較のため、実施例１と同じ合金粉
末を３モル／リットル塩酸のみで処理した場合（比較試
料１）及び１０モル／リットル水酸化カリウムのみで処
理した場合（比較試料２）における合金元素についても
同様にして分析した。これらの結果も併せて表１に示
す。なお、表１中の単位Ｍは、「モル／リットル」を示
す。
末を３モル／リットル塩酸のみで処理した場合（比較試
料１）及び１０モル／リットル水酸化カリウムのみで処
理した場合（比較試料２）における合金元素についても
同様にして分析した。これらの結果も併せて表１に示
す。なお、表１中の単位Ｍは、「モル／リットル」を示
す。
【００５１】
【表１】 表１に示すように、溶出した合金元素量を比較すると、
試料１及び試料２はジルコニウムの溶出量が多く、ニッ
ケルの溶出量が少ないことから、合金粉末の表面がニッ
ケルリッチな状態になっていることがわかる。すなわ
ち、本発明のアルカリ溶液では、ジルコニウムの溶解を
促進する一方、ニッケルの溶解を抑制していることがわ
かる。これに対し、比較試料１では、ニッケルの溶解が
促進される一方、ジルコニウムの溶解が抑制されている
ことがわかる。また、比較試料２では、比較試料１より
もジルコニウム溶出量が多いものの、試料１及び２と比
較するとその溶出量が少ないことがわかる。
試料１及び試料２はジルコニウムの溶出量が多く、ニッ
ケルの溶出量が少ないことから、合金粉末の表面がニッ
ケルリッチな状態になっていることがわかる。すなわ
ち、本発明のアルカリ溶液では、ジルコニウムの溶解を
促進する一方、ニッケルの溶解を抑制していることがわ
かる。これに対し、比較試料１では、ニッケルの溶解が
促進される一方、ジルコニウムの溶解が抑制されている
ことがわかる。また、比較試料２では、比較試料１より
もジルコニウム溶出量が多いものの、試料１及び２と比
較するとその溶出量が少ないことがわかる。
【００５２】実施例２ 合金組成Ｚｒ0.9Ｔｉ0.1Ｎｉ1.1Ｃｏ0.1Ｍｎ0.6Ｖ0.2で
表わされるジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金を１
００メッシュ以下に機械粉砕した。この合金粉末１０ｇ
を、水酸化カリウム１０モル／リットル、酒石酸カリウ
ム・ナトリウム０．１モル／リットル及び次亜リン酸ナ
トリウム０．１モル／リットルを含むアルカリ水溶液２
００ｍｌ中に浸漬し、１００℃で９０分攪拌することに
より、合金粉末表面にあるジルコニウム酸化物等の表面
活性阻害物を除去して合金粉末表面を活性化した。
表わされるジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金を１
００メッシュ以下に機械粉砕した。この合金粉末１０ｇ
を、水酸化カリウム１０モル／リットル、酒石酸カリウ
ム・ナトリウム０．１モル／リットル及び次亜リン酸ナ
トリウム０．１モル／リットルを含むアルカリ水溶液２
００ｍｌ中に浸漬し、１００℃で９０分攪拌することに
より、合金粉末表面にあるジルコニウム酸化物等の表面
活性阻害物を除去して合金粉末表面を活性化した。
【００５３】次いで、アルカリ処理した合金粉末を水洗
した後、直ちに酸性無電解ニッケルめっきを行った。酸
性無電解ニッケルめっき液は、Ｎｉ−Ｐ系めっき液（商
品名「トップニコロンＦ−１５３」奥野製薬工業（株）
製）を用い、合金に対して重量比で１０％ニッケルが被
覆できる量の無電解ニッケルめっき液を調製し、６０℃
でニッケルイオン色がなくなるまで攪拌しながら、無電
解ニッケルめっきを終了させた。めっき処理した合金粉
末は、水洗後に真空乾燥を行った。
した後、直ちに酸性無電解ニッケルめっきを行った。酸
性無電解ニッケルめっき液は、Ｎｉ−Ｐ系めっき液（商
品名「トップニコロンＦ−１５３」奥野製薬工業（株）
製）を用い、合金に対して重量比で１０％ニッケルが被
覆できる量の無電解ニッケルめっき液を調製し、６０℃
でニッケルイオン色がなくなるまで攪拌しながら、無電
解ニッケルめっきを終了させた。めっき処理した合金粉
末は、水洗後に真空乾燥を行った。
【００５４】試験例３ 実施例２で得られためっき処理後の合金粉末の表面状態
をＳＥＭで観察した。また、ＥＤＳにより表面分析を行
った。これらの結果を図５及び図６にそれぞれ示す。
をＳＥＭで観察した。また、ＥＤＳにより表面分析を行
った。これらの結果を図５及び図６にそれぞれ示す。
【００５５】これらの結果より、合金粉末の表面層はニ
ッケルが均一にめっきされ、また表面分析の結果、表面
層から素材元素がほとんど検出されていないことがわか
る。表面層の結晶粒サイズは０．５〜１μｍであり、平
均粒径２０ｎｍ以下の金属状ニッケル微粒子からなる高
活性な表面層を有効に保護していることがわかる。
ッケルが均一にめっきされ、また表面分析の結果、表面
層から素材元素がほとんど検出されていないことがわか
る。表面層の結晶粒サイズは０．５〜１μｍであり、平
均粒径２０ｎｍ以下の金属状ニッケル微粒子からなる高
活性な表面層を有効に保護していることがわかる。
【００５６】試験例４ 実施例２でめっき処理された合金２．６８ｇ及びＰＴＦ
Ｅ０．１７ｇを混練し、シート状に成形し、ニッケル金
網に圧着して電極を作製した（電極１）。この電極を負
極とし、正極に過剰の電気容量を有する水酸化ニッケル
焼結電極を配し、合金極規制のニッケル水素電池を構成
した。次いで、６モル／リットル水酸化カリウムを電解
液として充放電試験を行った。充放電試験は、温度２０
℃とし、充電：０．１Ａで１０時間、放電：０．１Ａで
１０時間、カットオフ電圧０．８Ｖまでとした。この結
果を図７に示す。
Ｅ０．１７ｇを混練し、シート状に成形し、ニッケル金
網に圧着して電極を作製した（電極１）。この電極を負
極とし、正極に過剰の電気容量を有する水酸化ニッケル
焼結電極を配し、合金極規制のニッケル水素電池を構成
した。次いで、６モル／リットル水酸化カリウムを電解
液として充放電試験を行った。充放電試験は、温度２０
℃とし、充電：０．１Ａで１０時間、放電：０．１Ａで
１０時間、カットオフ電圧０．８Ｖまでとした。この結
果を図７に示す。
【００５７】図７には、実施例２でめっき処理する前の
合金粉末（すなわち、アルカリ処理のみが施された粉
末）に１０重量％のニッケル粉末（インコ社２１０）を
混合したものを用いて同様に作製した電極（電極２）に
ついて同様の試験を行った結果も示す。
合金粉末（すなわち、アルカリ処理のみが施された粉
末）に１０重量％のニッケル粉末（インコ社２１０）を
混合したものを用いて同様に作製した電極（電極２）に
ついて同様の試験を行った結果も示す。
【００５８】なお、比較のため、アルカリ処理もめっき
処理も施されていない未処理合金粉末を用いて同様にし
て１０重量％のニッケル粉末を混合して作製した電極
（比較電極１）を同様にして試験した結果を併せて図７
に示す。
処理も施されていない未処理合金粉末を用いて同様にし
て１０重量％のニッケル粉末を混合して作製した電極
（比較電極１）を同様にして試験した結果を併せて図７
に示す。
【００５９】図７に示すように、未処理合金を用いた比
較電極１では飽和容量が２９０ｍＡｈ／ｇであり、飽和
容量に達するまでに７サイクルを要した。これに対し、
アルカリ処理のみを施した電極２では、飽和容量に達す
るまでに７サイクルを要したが、飽和容量が３３５ｍＡ
ｈ／ｇとかなり高くなっていた。さらに酸性無電解ニッ
ケルめっきをした電極１では１サイクル目から放電容量
が向上し、３サイクル目で飽和容量が３６０ｍＡｈ／ｇ
に達した。従来の希土類合金電極では通常２６０ｍＡｈ
／ｇであることから、約３０％の容量向上を図ることが
できた。
較電極１では飽和容量が２９０ｍＡｈ／ｇであり、飽和
容量に達するまでに７サイクルを要した。これに対し、
アルカリ処理のみを施した電極２では、飽和容量に達す
るまでに７サイクルを要したが、飽和容量が３３５ｍＡ
ｈ／ｇとかなり高くなっていた。さらに酸性無電解ニッ
ケルめっきをした電極１では１サイクル目から放電容量
が向上し、３サイクル目で飽和容量が３６０ｍＡｈ／ｇ
に達した。従来の希土類合金電極では通常２６０ｍＡｈ
／ｇであることから、約３０％の容量向上を図ることが
できた。
【００６０】試験例５ 酸性無電解ニッケルめっきに代えてアルカリ性無電解ニ
ッケルめっき（「ＴＭＰ化学ニッケル」奥野製薬工業
（株）製）を行った以外は、実施例２と同様にして合金
粉末を処理した（比較試料２）。この試料のめっき状態
を観察したところ、めっきはムラ状に析出していた。
ッケルめっき（「ＴＭＰ化学ニッケル」奥野製薬工業
（株）製）を行った以外は、実施例２と同様にして合金
粉末を処理した（比較試料２）。この試料のめっき状態
を観察したところ、めっきはムラ状に析出していた。
【００６１】一方、実施例２と同じ合金粉末１０ｇを６
モル／リットル塩酸２００ｍｌに浸漬し、３０℃で３０
分間攪拌して処理し、次いで水洗した。処理された合金
粉末を実施例２と同様の酸性無電解ニッケルめっきした
（比較試料３）。また、比較試料３と同様に酸処理され
た合金粉末に対して比較試料２と同じアルカリ性無電解
ニッケルめっきを行った（比較試料４）。
モル／リットル塩酸２００ｍｌに浸漬し、３０℃で３０
分間攪拌して処理し、次いで水洗した。処理された合金
粉末を実施例２と同様の酸性無電解ニッケルめっきした
（比較試料３）。また、比較試料３と同様に酸処理され
た合金粉末に対して比較試料２と同じアルカリ性無電解
ニッケルめっきを行った（比較試料４）。
【００６２】これらの比較試料をそれぞれ用いて、試験
例４と同様にして対応する電極（電極２〜４）をそれぞ
れ作製し、実施例２と同様の方法で充放電試験を行っ
た。その結果を図８に示す。なお、図８には、試験例３
の電極１（本発明品）の結果も併せて示す。
例４と同様にして対応する電極（電極２〜４）をそれぞ
れ作製し、実施例２と同様の方法で充放電試験を行っ
た。その結果を図８に示す。なお、図８には、試験例３
の電極１（本発明品）の結果も併せて示す。
【００６３】図８に示すように、比較電極２〜４は、本
発明品である電極１に比べて、飽和容量に達するまでの
サイクル数が多く、しかも放電容量が低いことがわか
る。これは、ジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金
は、これを酸処理してもジルコニウム酸化皮膜を溶解で
きず、合金表面をニッケルリッチな状態にすることがで
きないことから、その上にニッケルめっき処理を施して
もニッケルめっきによる効果がないためである（比較電
極３及び４）。また、アルカリ処理した後にアルカリ性
無電解ニッケルめっきした場合は、アルカリ性無電解ニ
ッケルめっき液中における合金表面の電極電位が貴なた
め、めっきがムラ状になりやすいためである（比較電極
２）。
発明品である電極１に比べて、飽和容量に達するまでの
サイクル数が多く、しかも放電容量が低いことがわか
る。これは、ジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金
は、これを酸処理してもジルコニウム酸化皮膜を溶解で
きず、合金表面をニッケルリッチな状態にすることがで
きないことから、その上にニッケルめっき処理を施して
もニッケルめっきによる効果がないためである（比較電
極３及び４）。また、アルカリ処理した後にアルカリ性
無電解ニッケルめっきした場合は、アルカリ性無電解ニ
ッケルめっき液中における合金表面の電極電位が貴なた
め、めっきがムラ状になりやすいためである（比較電極
２）。
【００６４】参考例１ 出発材料として合金組成ＭｍＮｉ3.5Ｃｏ0.7Ａｌ0.8で
表わされる希土類系水素吸蔵合金を用いた以外は、上記
電極１及び比較電極２〜４と同様の表面処理・めっき処
理をそれぞれ施して、試験例４と同様にして対応する電
極（参考電極１〜４）を作製した。その結果を図９に示
す。
表わされる希土類系水素吸蔵合金を用いた以外は、上記
電極１及び比較電極２〜４と同様の表面処理・めっき処
理をそれぞれ施して、試験例４と同様にして対応する電
極（参考電極１〜４）を作製した。その結果を図９に示
す。
【００６５】希土類系水素吸蔵合金では、表面の酸化皮
膜（希土類酸化物）が酸に溶解されやすく、アルカリに
難溶性であることから酸処理が有効であり、特に酸処理
後にアルカリ性無電解ニッケルめっきすることが好まし
いことがわかる（参考電極４）。酸処理後の酸性無電解
ニッケルめっきでは、合金成分がめっき液中に溶出しや
すく、めっきがムラ状に析出する（参考電極３）。アル
カリ処理では、合金表面の酸化皮膜がほとんど除去でき
ないため、酸性無電解めっき又はアルカリ性無電解ニッ
ケルめっきがムラ状析出となる（参考電極１及び２）。
膜（希土類酸化物）が酸に溶解されやすく、アルカリに
難溶性であることから酸処理が有効であり、特に酸処理
後にアルカリ性無電解ニッケルめっきすることが好まし
いことがわかる（参考電極４）。酸処理後の酸性無電解
ニッケルめっきでは、合金成分がめっき液中に溶出しや
すく、めっきがムラ状に析出する（参考電極３）。アル
カリ処理では、合金表面の酸化皮膜がほとんど除去でき
ないため、酸性無電解めっき又はアルカリ性無電解ニッ
ケルめっきがムラ状析出となる（参考電極１及び２）。
【００６６】このように、希土類系水素吸蔵合金では、
ジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金の場合と異な
り、１モル／リットル塩酸で処理した後にアルカリ性無
電解ニッケルめっきすることが最も効果的であるもの
の、飽和容量が２５０ｍＡｈ／ｇと低いことがわかる。
ジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金の場合と異な
り、１モル／リットル塩酸で処理した後にアルカリ性無
電解ニッケルめっきすることが最も効果的であるもの
の、飽和容量が２５０ｍＡｈ／ｇと低いことがわかる。
【図１】実施例１における未処理合金粉末の粒子構造を
示す図である。
示す図である。
【図２】実施例１におけるアルカリ処理合金粉末の粒子
構造を示す図である。
構造を示す図である。
【図３】実施例１における未処理合金粉末のエネルギー
分散型Ｘ線マイクロアナライザーによる表面分析の結果
を示す図である。
分散型Ｘ線マイクロアナライザーによる表面分析の結果
を示す図である。
【図４】実施例１におけるアルカリ処理合金粉末のエネ
ルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーによる表面分析
の結果を示す図である。
ルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーによる表面分析
の結果を示す図である。
【図５】実施例２におけるニッケルめき処理合金粉末の
粒子構造を示す図である。
粒子構造を示す図である。
【図６】実施例２におけるニッケルめっき処理合金粉末
のエネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーによる表
面分析の結果を示す図である。
のエネルギー分散型Ｘ線マイクロアナライザーによる表
面分析の結果を示す図である。
【図７】試験例４における各電極を使用した電池の充放
電特性を示す図である。図中、○は比較電極１、◇は電
極２、▲は電極１を示す。
電特性を示す図である。図中、○は比較電極１、◇は電
極２、▲は電極１を示す。
【図８】試験例５における各電極を使用した電池の充放
電特性を示す図である。図中、○は比較電極３、●は比
較電極４、△は電極１、▲は比較電極２を示す。
電特性を示す図である。図中、○は比較電極３、●は比
較電極４、△は電極１、▲は比較電極２を示す。
【図９】参考例１における各電極を使用した電池の充放
電特性を示す図である。図中、○は参考電極３、●は参
考電極４、△は参考電極１、▲は参考電極２を示す。
電特性を示す図である。図中、○は参考電極３、●は参
考電極４、△は参考電極１、▲は参考電極２を示す。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｃ２３Ｃ 18/36 Ｃ２３Ｃ 18/36 Ｈ０１Ｍ 4/24 Ｈ０１Ｍ 4/24 Ｊ (72)発明者 境 哲男 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 栗山 信宏 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 石原 和彦 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
Claims (11)
- 【請求項１】金属状ニッケル微粒子を主体とする表面層
が形成されているジルコニウム−ニッケル系表面処理水
素吸蔵合金。 - 【請求項２】金属状ニッケル微粒子が、平均粒径２０ｎ
ｍ以下のクラスターを形成し、かつ、結晶性及びアモル
ファス性の部分が混在している請求項１記載のジルコニ
ウム−ニッケル系表面処理水素吸蔵合金。 - 【請求項３】表面層の上にニッケルめっき層をさらに有
する請求項１又は２に記載のジルコニウム−ニッケル系
表面処理水素吸蔵合金。 - 【請求項４】ジルコニウム−ニッケル系水素吸蔵合金
を、可溶化剤及び還元剤を含むアルカリ溶液で表面処理
することを特徴とするジルコニウム−ニッケル系水素吸
蔵合金の表面処理方法。 - 【請求項５】アルカリ溶液におけるアルカリが、水酸化
カリウム、水酸化ナトリウム及び水酸化リチウムの少な
くとも１種である請求項４記載の表面処理方法。 - 【請求項６】可溶化剤が、酒石酸カリウムナトリウム、
酢酸ナトリウム、グリシン及びエチレンジアミンテトラ
酢酸・２ナトリウムの少なくとも１種である請求項４記
載の表面処理方法。 - 【請求項７】還元剤が、次亜リン酸ナトリウム、ジメチ
ルアミンボラン、水素化ホウ素ナトリウム及びヒドラジ
ンの少なくとも１種である請求項４記載の表面処理方
法。 - 【請求項８】アルカリ溶液のアルカリ濃度が８モル／リ
ットル以上であって、当該溶液の温度を８０℃以上とし
て表面処理する請求項４〜７のいずれかに記載の表面処
理方法。 - 【請求項９】アルカリ溶液により表面処理した後、さら
にニッケルめっき処理を施す請求項４〜８のいずれかに
記載の表面処理方法。 - 【請求項１０】ニッケルめっき処理が、ｐＨ３〜６．８
のニッケルめっき液による酸性無電解めっき処理である
請求項９記載の表面処理方法。 - 【請求項１１】請求項１〜３のいずれかに記載のジルコ
ニウム−ニッケル系表面処理水素吸蔵合金を含む粉末を
集電体と一体化した水素化物電極。
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| JP33651097A JP4378521B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 表面処理水素吸蔵合金及び表面処理方法ならびに表面処理水素吸蔵合金を用いた水素化物電極 |
Applications Claiming Priority (1)
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| JP33651097A JP4378521B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 表面処理水素吸蔵合金及び表面処理方法ならびに表面処理水素吸蔵合金を用いた水素化物電極 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| JP4378521B2 JP4378521B2 (ja) | 2009-12-09 |
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| JP33651097A Expired - Lifetime JP4378521B2 (ja) | 1997-11-19 | 1997-11-19 | 表面処理水素吸蔵合金及び表面処理方法ならびに表面処理水素吸蔵合金を用いた水素化物電極 |
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