JPH0393159A - 水素吸蔵合金 - Google Patents
水素吸蔵合金Info
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- JPH0393159A JPH0393159A JP1229563A JP22956389A JPH0393159A JP H0393159 A JPH0393159 A JP H0393159A JP 1229563 A JP1229563 A JP 1229563A JP 22956389 A JP22956389 A JP 22956389A JP H0393159 A JPH0393159 A JP H0393159A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
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Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業主坐剋里公昼
本発明は、希土類とニッケルとによって金属間化合物が
構成された水素吸蔵合金に関する。
構成された水素吸蔵合金に関する。
従来旦技先
近年、可逆的に多量の水素を吸蔵・放出する水素吸藏合
金は、水素ガス貯蔵やヒートポンプ等の熱利用システム
用の材料として、或いはアルカリ蓄電池用負極材料とし
て広い用途が期待されている。上記水素吸蔵合金として
は、希土類−Ni系合金,Mg−Ni系合金,Ti系合
金等が代表的なものとして知られている。特に、上記希
土類一Ni系合金は、活性化が容易であることや常温,
常圧付近で水素を吸蔵.放出しうろこと、及び水素吸藏
量が大きいこと等の優れた特性を有している。しかし、
水素の吸藏.放出に伴う微粉化が激しいため、熱利用シ
ステムに応用した場合には熱電導性の低下を招き、アル
カリ蓄電池用負極材料に応用した場合には合金が電極か
ら脱落する等の課題を有していた。
金は、水素ガス貯蔵やヒートポンプ等の熱利用システム
用の材料として、或いはアルカリ蓄電池用負極材料とし
て広い用途が期待されている。上記水素吸蔵合金として
は、希土類−Ni系合金,Mg−Ni系合金,Ti系合
金等が代表的なものとして知られている。特に、上記希
土類一Ni系合金は、活性化が容易であることや常温,
常圧付近で水素を吸蔵.放出しうろこと、及び水素吸藏
量が大きいこと等の優れた特性を有している。しかし、
水素の吸藏.放出に伴う微粉化が激しいため、熱利用シ
ステムに応用した場合には熱電導性の低下を招き、アル
カリ蓄電池用負極材料に応用した場合には合金が電極か
ら脱落する等の課題を有していた。
そこで、希土類−Ni系合金の構成元素の一部を他の元
素で置換し、水素吸蔵,放出に伴うサイクル特性等の改
善を図っているが、微粉化の抑制には大きな効果は得ら
れない. このため、水素吸蔵合金をCu,Ni等でマイクロカプ
セル化し、合金粒子の微細化を抑制する方法が提案され
ている。
素で置換し、水素吸蔵,放出に伴うサイクル特性等の改
善を図っているが、微粉化の抑制には大きな効果は得ら
れない. このため、水素吸蔵合金をCu,Ni等でマイクロカプ
セル化し、合金粒子の微細化を抑制する方法が提案され
ている。
しよ゛と る
しかしながら、上記従来の方法では、工程が煩雑化する
と共に、水素吸蔵合金の微粉化の微粉化を本質的に抑制
することができないという課題を有していた。
と共に、水素吸蔵合金の微粉化の微粉化を本質的に抑制
することができないという課題を有していた。
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、上記
諸欠点を解消できることになる水素吸蔵合金を提供する
ことを目的とする。
諸欠点を解消できることになる水素吸蔵合金を提供する
ことを目的とする。
i ″′ るための
本発明は上記目的を達或するために、希土類とニッケル
とによって金属間化合物が構成された水素吸藏合金にお
いて、希土類元素以外の合金中の元素と金属間化合物を
構戒する元素が少なくとも一種類含まれていることを特
徴とする。
とによって金属間化合物が構成された水素吸藏合金にお
いて、希土類元素以外の合金中の元素と金属間化合物を
構戒する元素が少なくとも一種類含まれていることを特
徴とする。
生一一一里
上記構成であれば、CaCu,型の希土類−Ni系金属
間化合物相中にCaCus型以外の金属間化合物相が形
威されるので、従来の合金よりも水素の吸藏・放出に伴
う微粉化が大きく抑制される。これは、CaCu,型の
金属間化合物相(例えばL a N i s相)と異な
る結晶構造の相(例えばVNix相)がCaCu5型の
金属間化合物相より分離しているので、析出分散強化作
用により合金が硬化し機械的強度が向上することによる
ものと考えられる。
間化合物相中にCaCus型以外の金属間化合物相が形
威されるので、従来の合金よりも水素の吸藏・放出に伴
う微粉化が大きく抑制される。これは、CaCu,型の
金属間化合物相(例えばL a N i s相)と異な
る結晶構造の相(例えばVNix相)がCaCu5型の
金属間化合物相より分離しているので、析出分散強化作
用により合金が硬化し機械的強度が向上することによる
ものと考えられる。
1
〔実施例■〕
先ず、市販のMm (ミッシュメタル)と塊状のNi,
Vとを元素比でMm:Ni :V=1 : 5 :0.
1となるように秤量した後、これらをアルゴン不活性雰
囲気アーク溶解炉内に装填する。次に、公知のアーク放
電処理を施して、MmNisV。.というの組成の合金
を作製した。
Vとを元素比でMm:Ni :V=1 : 5 :0.
1となるように秤量した後、これらをアルゴン不活性雰
囲気アーク溶解炉内に装填する。次に、公知のアーク放
電処理を施して、MmNisV。.というの組成の合金
を作製した。
このようにして作製した合金を、以下(A,)合金と称
する。
する。
〔実施例II, nl)
Va族元素としてVの代わりNb或いはTaを用いる他
は、上記実施例Iと同様にして合金を作威した。なお、
この合金の組或はMmNisNb。1或いはMmNk5
Tao.tで表される。
は、上記実施例Iと同様にして合金を作威した。なお、
この合金の組或はMmNisNb。1或いはMmNk5
Tao.tで表される。
このようにして作製した合金を、以下それぞれ(A2)
合金、(A,)合金と称する。
合金、(A,)合金と称する。
Va族元素である■を添加しない他は上記実施例と同様
にして合金を作製した。なお、この合金の組成はM m
N t sで表される。
にして合金を作製した。なお、この合金の組成はM m
N t sで表される。
このようにして作製した合金を、以下(X)合金と称す
る。
る。
上記本発明の(AI )合金〜(A3)合金と比較例の
(X)合金とを機械的に粉砕して分級した後、平均粒径
1500μmの合金をジーベルツ装置を用いて、水素の
吸蔵,放出サイクル試験を行ったので、その結果を第1
図に示す。尚、試験条件は、平衡吸蔵圧力20atmま
で水素を吸蔵させた後、水素を完全に放出させるという
条件で行った。また、この際の反応系の温度は20℃と
している. 第1図から明らかなように、比較例の(X)合金では1
00サイクル経過後の平均粒径が約20μmであるのに
対し、本発明の(A1)合金〜(A,)合金の場合には
約200〜300I!mであり、微粉化が極めて抑制さ
れることが認められる。
(X)合金とを機械的に粉砕して分級した後、平均粒径
1500μmの合金をジーベルツ装置を用いて、水素の
吸蔵,放出サイクル試験を行ったので、その結果を第1
図に示す。尚、試験条件は、平衡吸蔵圧力20atmま
で水素を吸蔵させた後、水素を完全に放出させるという
条件で行った。また、この際の反応系の温度は20℃と
している. 第1図から明らかなように、比較例の(X)合金では1
00サイクル経過後の平均粒径が約20μmであるのに
対し、本発明の(A1)合金〜(A,)合金の場合には
約200〜300I!mであり、微粉化が極めて抑制さ
れることが認められる。
本発明の(A1)合金〜(A,)合金の組或を、X線解
析とEPMAとによって分析した。その結果、主として
MmNisからなる合金相内にMNiy(yの値は、M
がVの場合には2〜3であり、MがNb,Taの場合は
3〜8である)の組或の金属間化合物相が分散している
ことが認められた。
析とEPMAとによって分析した。その結果、主として
MmNisからなる合金相内にMNiy(yの値は、M
がVの場合には2〜3であり、MがNb,Taの場合は
3〜8である)の組或の金属間化合物相が分散している
ことが認められた。
MmNi,Vxという組威の合金においてXの値を変え
、上記実験Iと同様の方法で水素吸蔵,放出試験を行い
、100サイクル経過後の合金の平均粒径とXの値との
関係を調べたので、その結果を第2図に示す。
、上記実験Iと同様の方法で水素吸蔵,放出試験を行い
、100サイクル経過後の合金の平均粒径とXの値との
関係を調べたので、その結果を第2図に示す。
第2図から明らかなように、Xの値が0.05以上であ
れば微粉化抑制効果が著しく、一方Xの値が0.01未
満であれば微粉化抑制効果が殆どないことが認められる
。尚、図示はしないが、Xの値が0.2を超えるとなる
と水素吸蔵量が減少することが判明した。したがって、
Xの値は0.Ol以上0.2以下であることが望ましい
。
れば微粉化抑制効果が著しく、一方Xの値が0.01未
満であれば微粉化抑制効果が殆どないことが認められる
。尚、図示はしないが、Xの値が0.2を超えるとなる
と水素吸蔵量が減少することが判明した。したがって、
Xの値は0.Ol以上0.2以下であることが望ましい
。
2
〔実施例■〕
COを添加すると共に原料のm*比を変えて作製する他
は、上記第1実施例の実施例と同様にして合金を作製し
た。尚、この合金の組威はMmN1 3.S C O
l.s VO.!で表される.次に、このようにして作
威した合金を機械的に粉砕した後、これを分級して平均
粒径50μmの粉末を作製する.次いで、この粉末に結
着剤としてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
粉末lO重量%を添加し、これらを混合してペーストを
作戒する。この後、このペーストをニッケルメッシュで
包み込んでlton/一の圧力で加圧或型することによ
って水素吸蔵合金電極を得た。
は、上記第1実施例の実施例と同様にして合金を作製し
た。尚、この合金の組威はMmN1 3.S C O
l.s VO.!で表される.次に、このようにして作
威した合金を機械的に粉砕した後、これを分級して平均
粒径50μmの粉末を作製する.次いで、この粉末に結
着剤としてのポリテトラフルオロエチレン(PTFE)
粉末lO重量%を添加し、これらを混合してペーストを
作戒する。この後、このペーストをニッケルメッシュで
包み込んでlton/一の圧力で加圧或型することによ
って水素吸蔵合金電極を得た。
尚、電極1個当りに含有される合金は1.0gである。
しかる後、上記電極とこの電極よりも十分に容量が大き
なニッケル正極とを組み合わせてニッケルー水素電池を
作製した.尚、この試験電池の内圧はlQatmであり
、且つ電解液には3Qwt%KOH水溶液を用いている
. このようにして作製した電池を、以下(B1)電池と称
する。
なニッケル正極とを組み合わせてニッケルー水素電池を
作製した.尚、この試験電池の内圧はlQatmであり
、且つ電解液には3Qwt%KOH水溶液を用いている
. このようにして作製した電池を、以下(B1)電池と称
する。
〔実施例n. II)
Va族元素としてVの代わりNb或いはTaを用いて合
金を作戒する他は、上記実施例■と同様にして電池を作
威した。なお、上記合金の組或はMmN i3,6 C
OI.s N b61或いはM m N i s.5
Co,4 Tao,で表される. このようにして作製した電池を、以下それぞれ(B2〉
電池及び(B3)電池と称する.〔比較例〕 Va族元素を含まない他は上記実施例と同様にして合金
を作製する他は、上記実施例Iと同様にして電池を作製
した.尚、この合金−の組戒はMmN1!,S COI
.!1で表される。
金を作戒する他は、上記実施例■と同様にして電池を作
威した。なお、上記合金の組或はMmN i3,6 C
OI.s N b61或いはM m N i s.5
Co,4 Tao,で表される. このようにして作製した電池を、以下それぞれ(B2〉
電池及び(B3)電池と称する.〔比較例〕 Va族元素を含まない他は上記実施例と同様にして合金
を作製する他は、上記実施例Iと同様にして電池を作製
した.尚、この合金−の組戒はMmN1!,S COI
.!1で表される。
このようにして作製した電池を、以下(Y)電池と称す
る。
る。
上記本発明の水素吸蔵合金を用いた(B1)電池〜(B
,)電池と比較例の水素吸蔵合金を用いた(Y)電池と
の充放電サイクル試験(環境温度:40℃)を行ったの
で、その結果を第3図に示す.尚、試験条件は、充電電
流値ICmA(200mA)で1.25時間充電した後
、放電電流値ICmAで電池電圧が1.Ovに達する迄
放電するという条件で行った. 第3図に示すように、(B+ )電池〜(B,)電池で
は1000サイクルを経過しても電池容量が全く低下し
ていないのに対して、(Y)電池では750サイクル付
近から電池容量が低下していることが認められる. 〔観察〕 1000サイクル経過した後に、(Bl)電池〜(B3
)電池と(Y)電池との水素吸蔵合金電極を観察した.
その結果、(B,)電池〜(BS)電池の水素吸藏合金
電極では微粉化による合金粒子の脱落は認められなかっ
たのに対して、(Y)電池の水素吸蔵合金電極では合金
が多数脱落していることが認められた。
,)電池と比較例の水素吸蔵合金を用いた(Y)電池と
の充放電サイクル試験(環境温度:40℃)を行ったの
で、その結果を第3図に示す.尚、試験条件は、充電電
流値ICmA(200mA)で1.25時間充電した後
、放電電流値ICmAで電池電圧が1.Ovに達する迄
放電するという条件で行った. 第3図に示すように、(B+ )電池〜(B,)電池で
は1000サイクルを経過しても電池容量が全く低下し
ていないのに対して、(Y)電池では750サイクル付
近から電池容量が低下していることが認められる. 〔観察〕 1000サイクル経過した後に、(Bl)電池〜(B3
)電池と(Y)電池との水素吸蔵合金電極を観察した.
その結果、(B,)電池〜(BS)電池の水素吸藏合金
電極では微粉化による合金粒子の脱落は認められなかっ
たのに対して、(Y)電池の水素吸蔵合金電極では合金
が多数脱落していることが認められた。
尚、本発明にかかる希土類−Ni系水素吸蔵合金は、実
施例で示す組威に限定されるものではない.但し、本発
明は合金作製時に前記元素を添加した場合にのみ効果が
得られるものであり、前記元素の粉末と希土類−Ni系
合金粉末との混合物を用いた場合には本発明で示される
効果は得られない. また、上記実施例ではV,Nb,TaはNiと金属間化
合物相を構成しているが、Niに限定されるものではな
く、長周期型周期表においてV.族から■,族の元素で
あればよい. 允」L旦」L来 以上に詳述したように本発明によれば、製造工程を煩雑
化することなく希土類−Ni系合金の水素吸藏.放出に
伴う微粉化を大きく抑制することができる。したがって
、本発明の水素吸藏合金を熱利用システム用材料として
用いた場合には熱電導を低下させることがなく、またア
ルカリ蓄電池の負極材料として用いた場合にはサイクル
特性等を向上させることができる。したがって、本発明
4. の工業的価値は極めて大きい。
施例で示す組威に限定されるものではない.但し、本発
明は合金作製時に前記元素を添加した場合にのみ効果が
得られるものであり、前記元素の粉末と希土類−Ni系
合金粉末との混合物を用いた場合には本発明で示される
効果は得られない. また、上記実施例ではV,Nb,TaはNiと金属間化
合物相を構成しているが、Niに限定されるものではな
く、長周期型周期表においてV.族から■,族の元素で
あればよい. 允」L旦」L来 以上に詳述したように本発明によれば、製造工程を煩雑
化することなく希土類−Ni系合金の水素吸藏.放出に
伴う微粉化を大きく抑制することができる。したがって
、本発明の水素吸藏合金を熱利用システム用材料として
用いた場合には熱電導を低下させることがなく、またア
ルカリ蓄電池の負極材料として用いた場合にはサイクル
特性等を向上させることができる。したがって、本発明
4. の工業的価値は極めて大きい。
第1図は本発明の(AI )合金〜(A3)合金と比較
例の(X)合金とにおけるサイクル数と合金の平均粒径
との関係を示すグラフ、第2図はMmNi5Vxという
組或の合金のXの値と100サイクル後の合金の平均粒
径との関係を示すグラフ、第3図は本発明の水素吸藏合
金を用いた(B,)電池〜(B3)電池と比較例の水素
吸藏合金を用いた(Y)電池におけるサイクル数と電池
容量との関係を示すグラフである。
例の(X)合金とにおけるサイクル数と合金の平均粒径
との関係を示すグラフ、第2図はMmNi5Vxという
組或の合金のXの値と100サイクル後の合金の平均粒
径との関係を示すグラフ、第3図は本発明の水素吸藏合
金を用いた(B,)電池〜(B3)電池と比較例の水素
吸藏合金を用いた(Y)電池におけるサイクル数と電池
容量との関係を示すグラフである。
Claims (1)
- (1)希土類とニッケルとによって金属間化合物が構成
された水素吸蔵合金において、 希土類元素以外の合金中の元素と金属間化合物を構成す
る元素が少なくとも一種類含まれていることを特徴とす
る水素吸蔵合金。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1229563A JPH0393159A (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 水素吸蔵合金 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP1229563A JPH0393159A (ja) | 1989-09-05 | 1989-09-05 | 水素吸蔵合金 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0393159A true JPH0393159A (ja) | 1991-04-18 |
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ID=16894134
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Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0609609A2 (en) * | 1993-02-05 | 1994-08-10 | Sanyo Electric Co., Ltd | Hydrogen-absorbing alloy for a negative electrode and manufacturing method therefor |
JP2011022769A (ja) * | 2009-07-15 | 2011-02-03 | Toshiba Corp | 電子機器 |
Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JPS60250558A (ja) * | 1984-05-25 | 1985-12-11 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形アルカリ蓄電池 |
JPH0393158A (ja) * | 1989-09-01 | 1991-04-18 | Sanyo Electric Co Ltd | 水素吸蔵合金電極 |
-
1989
- 1989-09-05 JP JP1229563A patent/JPH0393159A/ja active Pending
Patent Citations (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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