JPH11343510A - 球状の水素吸蔵合金の作製方法およびその吸蔵合金を使用したニッケル水素電池 - Google Patents

球状の水素吸蔵合金の作製方法およびその吸蔵合金を使用したニッケル水素電池

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JPH11343510A
JPH11343510A JP10149504A JP14950498A JPH11343510A JP H11343510 A JPH11343510 A JP H11343510A JP 10149504 A JP10149504 A JP 10149504A JP 14950498 A JP14950498 A JP 14950498A JP H11343510 A JPH11343510 A JP H11343510A
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JP
Japan
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storage alloy
hydrogen storage
hydrogen
nickel
alloy
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JP10149504A
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English (en)
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Friedelmayer Gerard
フリーデルマイヤー ヘラルド
Masayasu Arakawa
正泰 荒川
Toshiro Hirai
敏郎 平井
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Nippon Telegraph and Telephone Corp
Original Assignee
Nippon Telegraph and Telephone Corp
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    • 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

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  • Manufacture Of Metal Powder And Suspensions Thereof (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 サイクル経過による容量の減衰を抑制し、か
つレイト特性を改善したニッケル水素電池用水索吸蔵合
金電極を提供する。 【解決手段】 加熱溶融した水素吸蔵合金母材を、回転
する金属製ホイール上に滴下する水素吸蔵合金の作製方
法およびこれを負極とするニッケル水素電池を提供す
る。 【効果】該水素吸蔵合金を負極として用いたニッケル水
素電池において、サイクル経過による容量の減衰の抑制
が期待でき、優れた電池を提供できる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は球状の水素吸蔵合金
及びその吸蔵合金を使用したニッケル水素電池に関す
る。
【0002】
【従来技術】近年、電子機器、携帯機器の小型、軽量化
が進行し、その電源として電池がより重要視されるとと
もに一層の高エネルギー密度化が求められている。負極
に水素吸蔵合金を用いるニッケル金属水素化物電池(以
後、ニッケル水素電池と記す)は、エネルギー密度が大
きくかつ、カドミウム等環境に悪影響を与える物質を含
まないため、現在広く使われている。上記ニッケル水素
電池の負極は、常温付近で水素を可逆的、かつ速やかに
吸蔵、放出しうることが必要であるため、実用化されて
いる電池ではミッシュメタル(Mm)−Ni系のAB5
型多元素合金(MnNi3.4Co0.8Mn0.6Al0.2
ど)が主流である。これに対して、近年更なる高エネル
ギー密度化と長寿命(あるいはサイクル長寿命)化が求
められており、従来より放電容量の大きい水素吸蔵合金
材料が望まれている。
【0003】マグネシウム系の水素吸蔵合金(Mg,M
2Ni,Mg2Cu等)は、3〜7Wt%と水素吸蔵量
が大きいため(J.J.Reilly and R.
H.Wiswall,J.Inorg.Chem.,
7,2257(1968))水素貯蔵タンクやニッケル
水素電池負極等への応用が検討されてきた。近年、種々
の組成のマグネシウム系合金がニッケル水素電池用負極
材料として提案(例えば特開平9−199120号)さ
れるとともにメカニカルアロイングにより合成したMg
2Ni合金やメカニカルグラインディング処理を施した
Mg2Ni合金が、室温付近において電気化学的な活性
を示し、ニッケル水素電池の電極として利用可能である
ことが報告されている(例えば野原ら、1997年電気
化学秋季大会講演要旨集p−2)。しかしながらサイク
ル経過による容量減衰抑制やレイト特性は、実用の電池
に供するには不十分であった。
【0004】さらに、AB5型合金においてはガスアト
マイズ法等によって微小な球状の水素吸蔵合金が作製さ
れているが、マグネシウム系の水素吸蔵合金において
は、マグネシウムの蒸気圧が低いために上記手法が使え
なかった。
【0005】
【目的】本発明の目的は上記現状に鑑み、サイクル経過
による容量の減衰を抑制し、かつレイト特性を改善した
ニッケル水素電池用水索吸蔵合金電極を提供することに
ある。
【0006】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明による球状の水素吸蔵合金の作製方法は、加
熱溶融した水素吸蔵合金母材を、回転する金属製ホイー
ル上に滴下することを特徴とする。
【0007】また本発明によるニッケル水素電池は、加
熱溶融した水素吸蔵合金母材を、回転する金属製ホイー
ル上に滴下することによって作製された水素吸蔵合金を
活物質とする負極と、オキシ水酸化ニッケルを活物質と
する正極と、これにアルカリ金属水溶液を電解質として
構成されることを特徴とするものである。
【0008】すなわちニッケル水素電池の負極として加
熱溶融した水素吸蔵合金母材を回転する金属製ホイール
上に滴下して作製した、径が500ミクロン以下の表面
に微細構造を持つ結晶あるいは非晶質の球状合金を用い
る。これにより合金の電気化学的な活性化を向上させる
とともに、合金の水素吸蔵放出に伴う膨潤、収縮に起因
する微細化を防ぐことで長寿命化が図れ、かつ水素吸蔵
合金の高密度充填ができるため、高容量化が図れる。
【0009】
【実施例1】粗粉砕したMg2Ni合金(粒径53μm
以下)とMg金属を表1に示す割合で混合した後、グラ
ファイト製のるつぼに移し、誘導加熱炉で800〜90
0℃に加熱溶融した。溶融した試料を水冷した40〜7
0m/secで回転するドラムに射出し、球状の合金を
得た。合金の加熱溶融および射出は、1気圧〜0.7気
圧のヘリウムガス雰囲気下で行った。
【0010】
【表1】
【0011】図1に一例として試料6(Mg2Ni)の
顕微鏡写真、図2にX線回折パターンを原材料のMg2
Niと比較して示す。図1より作製した試料は球状の合
金であり、かつ図2より結晶体であることが分かる。試
料6は結晶体であるが、これに限定されるものではな
い。すなわち、合金の組成比や作製方法(冷却速度な
ど)によって非晶質になったり、結晶体になったり、そ
の混合物になったりする。すなわち結晶体、非晶質、そ
れらの混合物のいずれであってもよい。
【0012】得られた水素吸蔵合金およびメカニカルグ
ラインディング処理したMg2Ni(MG)とカーボン
マイクロビーズ(MC)を10重量%、アセチレンブラ
ックを3重量%混合し、アルゴンガス雰囲気下で混合を
行った。粉体に結着剤としてポリエチレン粉末を重量%
にして97/3の割合で加え、これにさらにエタノール
を適量加えてぺースト状にして、あらかじめニッケルリ
ード線をスポット溶接した厚さ0.6m、縦横が2cm
の発砲状ニッケルに充填、乾燥後加圧し、これを真空中
130℃で1時間加熱して試験用電極を作製した。この
電極を負極にし、ニッケルリード線を溶接した縦横2c
mの水酸化ニッケル正極とともに8NKOH水溶液50
ccを入れたビーカー中に浸漬して試験電池とした。充
放電サイクル試験は、室温中、充電1mA、12時間、
放電1mA、終止電圧0.8V、休止10分の条件で行
った。
【0013】表2は、表1の各試料に対応する試験負極
を用いた電池のサイクルに伴う調製合金重量当たりの初
期容量および10サイクル後の容量を示したものであ
る。メカニカルグラインディング処理したMg2Ni
(MG)に比べ単位重量当りの容量が増加し、容量減衰
も少ないことが分かる。
【0014】
【表2】
【0015】図3は試料6およびメカニカルグラインデ
ィング処理したMg2Ni(MG)の電流密度に対する
容量の変化を示した図である。図より、本手法で得られ
た合金が取得電流密度の点からも優れていることが分か
る。
【0016】
【実施例2】Ca金属とMg金属を表2に示す割合で混
合した後、グラファイト製のるつぼに移し、誘導加熱炉
で800〜900℃に加熱溶融した。溶融した試料を水
冷した40〜70m/secで回転するドラムに射出
し、球状の合金を得た。合金の加熱溶融および射出は、
1気圧〜0.7気圧のヘリウムガス雰囲気下で行った。
【0017】
【表3】
【0018】得られた水素吸蔵合金とカーボンマイクロ
ビーズ(MC)を10重量%、アセチレンブラックを3
重量%混合し、アルゴンガス雰囲気下で混合を行った。
粉体に結着剤としてポリエチレン粉末を重量%にして9
7/3の割合で加え、これにさらにエタノールを適量加
えてぺースト状にして、あらかじめニッケルリード線を
スポット溶接した厚さ0.6mm、縦横が2cmの発砲
状ニッケルに充填、乾燥後加圧し、これを真空中130
℃で1時間加熱して試験用電極を作製した。この電極を
負極にし、ニッケルリード線を溶接した縦横2cmの水
酸化ニッケル正極とともに8N KOH水溶液50cc
を入れたビーカー中に浸漬して試験電池とした。充放電
サイクル試験は、室温中、充電1mA、12時間、放電
1mA、終止電圧0.8V、休止10分の条件で行っ
た。
【0019】表4は、表3の各試料に対応する試験負極
を用いた電池のサイクルに伴う調製合金重量当たりの初
期容量および10サイクル後の容量を示したものであ
る。Mgのモル%が増加するに従い電池の初期容量は大
きくなった。
【0020】
【表4】
【0021】
【実施例3】粗粉砕したMg2Ni合金(粒径53μm
以下)とMg金属およびCa金属を表5に示す割合で混
合した後、グラファイト製のるつぼに移し、誘導加熱炉
で800〜900℃に加熱溶融した。溶融した試料を水
冷した40〜70m/secで回転するドラムに射出
し、球状の合金を得た。合金の加熱溶融および射出は、
1気圧〜0.7気圧のヘリウムガス雰囲気下で行った。
【0022】得られた水素吸蔵合金とカーボンマイクロ
ビーズ(MC)を10重量%、アセチレンブラックを3
重量%混合し、アルゴンガス雰囲気下で1時間遊星ボー
ルミル混合を行った。粉体に結着剤としてポリエチレン
粉末を重量%にして97/3の割合で加え、これにさら
にエタノールを適量加えてぺースト状にして、あらかじ
めニッケルリード線をスポット溶接した厚さ0.6m
m、縦横が2cmの発砲状ニッケルに充填、乾燥後加圧
し、これを真空中130℃で1時間加熱して試験用電極
を作製した。この電極を負極にし、ニッケルリード線を
溶接した縦横2cmの水酸化ニッケル正極とともに8N
KOH水溶液50ccを入れたビーカー中に浸漬して
試験電池とした。充放電サイクル試験は、室温中、充電
1mA、12時間、放電1mA、終止電圧0.8V、休
止10分の条件で行った。
【0023】
【表5】
【0024】表6は、表5の各試料に対応する試験負極
を用いた電池のサイクルに伴う調製合金重量当たりの初
期容量および10サイクル後の容量を示したものであ
る。
【0025】
【表6】
【0026】
【発明の効果】以上述べたように、本発明になる球状の
水素吸蔵合金によれば、該水素吸蔵合金を負極として用
いたニッケル水素電池において、サイクル経過による容
量の減衰の抑制が期待でき、優れた電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例1において、加熱溶融した水素吸蔵合金
母材を回転する金属製ホイール上に滴下することにより
作製した水素吸蔵合金の顕微鏡写真であり、作製した合
金が球状の物質であることを示した図。
【図2】実施例1における試料6のX線回折測定の結果
であり、本発明になる合金の回折ピークから試料6が結
晶体であることを示した図。
【図3】実施例1における試料6およびメカニカルグラ
インディング処理したMg2Ni(MG)の電流密度に
対する容量の変化を示した図であり、表面に微細構造を
持つ球状の合金が、メカニカルグラインディング処理し
たMg2Niよりも取得電流密度が大きいことを示した
図。
───────────────────────────────────────────────────── 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 4/38 4/38 A 10/30 10/30 Z

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】加熱溶融した水素吸蔵合金母材を、回転す
    る金属製ホイール上に滴下することを特徴とする球状の
    水素吸蔵合金の作製方法。
  2. 【請求項2】前記水素吸蔵合金母材がマグネシウムを成
    分に含むことを特徴とする請求項1記載の球状の水素吸
    蔵合金の作製方法。
  3. 【請求項3】請求項1または請求項2の球状の水素吸蔵
    合金の作製方法によって作製された水素吸蔵合金を活物
    質とする負極と、オキシ水酸化ニッケルを活物質とする
    正極と、これにアルカリ金属水溶液を電解質として構成
    されるニッケル水素電池。
JP10149504A 1998-05-29 1998-05-29 球状の水素吸蔵合金の作製方法およびその吸蔵合金を使用したニッケル水素電池 Pending JPH11343510A (ja)

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JP10149504A JPH11343510A (ja) 1998-05-29 1998-05-29 球状の水素吸蔵合金の作製方法およびその吸蔵合金を使用したニッケル水素電池

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN100432249C (zh) * 2006-06-27 2008-11-12 上海大学 均恒强磁场下制备镁基储氢材料的方法及装置

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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