JPH0676817A - マグネシウム系水素貯蔵合金 - Google Patents

マグネシウム系水素貯蔵合金

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JPH0676817A
JPH0676817A JP5017065A JP1706593A JPH0676817A JP H0676817 A JPH0676817 A JP H0676817A JP 5017065 A JP5017065 A JP 5017065A JP 1706593 A JP1706593 A JP 1706593A JP H0676817 A JPH0676817 A JP H0676817A
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允什 張
Tokuei So
徳英 宋
Yuko Chin
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軍 陳
Konji O
根時 汪
Kado En
華堂 袁
Sakusho Shu
作祥 周
Gakugun So
學軍 曹
Taoseki So
タオ石 臧
Daikin Cho
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 標準圧力および温度のもとに十分に水素を吸
収および脱着できるアルカリ電池の電極用のマグネシウ
ム合金系の活性物質を得る。 【構成】 水素貯蔵合金電極をマグネシウム系合金とＮ
ｉ，Ｐ系金属化合物とから成る活性物質より製造する。
マグネシウム系合金をＮｉ，Ｐ金属化合物で塗被する。
水素貯蔵合金電極は、標準温度および圧力下でさえ良好
な水素吸収―脱着能力を持つ。上記の合金材料から製造
した電極を使用して組み立てたアルカリ電池は、高いエ
ネルギー密度および充電―放電容量を有し、大規模電気
装置、特に電気的に運転される乗物に応用することがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、水素貯蔵合金、特にマ
グネシウム合金系活性物質に関する。
【０００２】
【従来の技術】希土類系（ＬａＮｉ5 など）、チタン系
（ＴｉＮｉなど）、ジルコニウム系（ＺｒＭｎ2 な
ど）、カルシウム系（ＣａＮｉなど）、およびマグネシ
ウム系（Ｍｇ2 Ｎｉなど）のような、目下開発された多
種類の水素貯蔵合金活性物質があることがこの技術分野
において良く知られており、ここで希土類系およびチタ
ン系が最も多く研究されており、だんだんとアルカリ電
池に適用され（主に携帯可能な装置の電気供給のために
密閉円筒状電池に集中されている）、次はジルコニウム
系とカルシウム系であり、マグネシウム系に関してはほ
んの少しだけ見出すことができる。
【０００３】それにもかかわらず、それ以上の要求が最
近は大規模電気装置、特に電気的に運転される乗物のた
めのアルカリ電池の性能について企てられ、この場合主
な技術的指標の一つは高エネルギー密度である。希土類
系およびチタン系の合金の元素自身の重量が重いため、
したがってこれらの材料から製造された電極を使用して
組み立てられたアルカリ電池のエネルギー密度の向上は
基本的に制限される。更に希土類系およびチタン系の合
金の価格は非常に高価であり、その結果大規模電気装置
に使用されるアルカリ電池に対するそれらの合金の開発
もまた制限される。この点では応用された最も理想的な
水素貯蔵合金は、実際にはマグネシウム系合金だけであ
る。しかしながら、水素はマグネシウム塩基中では比較
的安定であり、もっぱら高圧下に吸収できて高温で脱着
できる。目下開発されたマグネシウム系合金は、Ｓｅｉ
ｌｅｒ，Ｓ．等がＪ．Ｌｅｓｓ−Ｃｏｍｍｏｎ Ｍｅ
ｔ．７３，１９３（１９８０）に記述しているように、
もっぱら３〜１０気圧の高圧下に水素を吸収でき、３０
０℃の高温で水素を脱着できるだけである。このように
マグネシウム系合金は、標準条件のもとで適用すること
ができない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明の主要な目的
は、標準の圧力および温度のもとに十分に水素を吸収お
よび脱着できるマグネシウム系合金の活性物質を提供す
ることである。本発明の別の目的は、標準条件下に効率
的に水素を吸収および脱着できるマグネシウム系水素貯
蔵合金電極を提供することである。
【０００５】本発明の更に別の目的は、高エネルギー密
度を有するアルカリ電池を提供することである。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、水素貯
蔵合金電極は、マグネシウム系水素貯蔵合金とＮｉ，Ｐ
系金属化合物とから成る活性物質を有する。粉末の形の
マグネシウム系合金はＮｉ，Ｐ系金属化合物で塗被され
る。塗被されたマグネシウム系合金は熱により活性化さ
れる。
【０００７】本発明に従って、マグネシウム系水素貯蔵
合金電極は、マグネシウム系合金とＮｉ，Ｐ系金属化合
物とから成る活性物質を包含する。マグネシウム系合金
粉末は、Ｎｉ，Ｐ系金属化合物で塗被される。塗被され
た合金粉末は次いで熱により処理される。本発明に従っ
てマグネシウム系水素貯蔵合金電極の適当な実施態様に
おいて、マグネシウム系合金は次の組成式Ｍｇ2-x Ｎｉ
1-y ＡｙＢｘを有する。式中、ｘは０．１〜１．５であ
り、ｙは０．１〜０．５であり、ＡはＳｎ，Ｓｂまたは
Ｂｉから選ばれる少なくとも１種類の元素であり、Ｂは
Ｌｉ，Ｎａ，ＫおよびＡｌから選ばれる少なくとも１種
類の元素である。好ましくは、ＡはＳｎであってＢはＡ
ｌである。
【０００８】本発明に係るニッケル、リン系金属化合物
は、ＤがＣｒ，Ｗ，ＣｏまたはＳｎから選ばれる１種類
の元素であるＮｉ，Ｐ，Ｄ金属化合物である。金属化合
物の原子百分率は、金属化合物の全原子に基づいてＮｉ
＝９０〜９７％、Ｐ＝１〜７％そしてＤ＝０〜５％であ
る。本発明によれば、金属化合物は、Ｎｉの原子百分率
が９３〜９７％であり、Ｐが３〜７％であるＮｉ，Ｐ金
属化合物であることが好ましい。
【０００９】本発明に従って、マグネシウム系合金は、
その合金がＮｉ，Ｐ系金属化合物で塗被される前に粉砕
されて合金の粉末を形成する。合金粉末の大きさは約２
５０〜６００メッシュ、好ましくは約３００〜４００メ
ッシュである。化学めっきの方法によって、Ｎｉ，Ｐ系
金属化合物のコーティングが合金粉末の表面上に形成さ
れる。本発明に係る金属化合物のコーティングの厚さ
は、約１〜１０μである。化学めっきは慣例的な方法で
ある。マグネシウム系合金粉末が化学めっきにより処理
される前に、合金粉末は短時間の間、例えば数分間また
はそれ以上の間、ドデシルスルホン酸ナトリウムのよう
なアルキル化合物に浸漬される。塗被された合金は、次
いで熱により、通常温度６０〜１００℃にて真空炉中で
１０〜２０時間活性化される。
【００１０】活性化処理後、マグネシウム系合金とＮ
ｉ，Ｐ系金属化合物のコーティングとの間に新しい合金
相が生成されると信じられる。また、新しい合金相はマ
グネシウム系合金および金属化合物の両方と異なる組成
構造を有し、その組成構造は本発明により作製された活
性物質が標準温度および圧力にて水素を吸収および脱着
できることを可能ならしめると信じられる。
【００１１】本発明に従って、アルカリ電池は、本発明
の活性物質を組み入れる水素貯蔵合金電極を含む。マグ
ネシウム系水素貯蔵合金は、電極製造の一般的な技術的
方法によって包被されて活性化されたマグネシウム系合
金粉末から製造される。このマグネシウム系合金電極を
使用して組み立てられたアルカリ電池は、高いエネルギ
ー密度および充電−放電容量を持つだけでなく、その価
格もまた低廉であり、その結果アルカリ電池は大規模電
気装置、特に電気的に運転される乗物に広く適用するこ
とができる。
【００１２】
【実施例】
実施例１ 化学的組成Ｍｇ1.5 Ｎｉ0.7 Ｓｎ0.3 Ａｌ0.5 を有する
マグネシウム系合金を真空誘導炉中で製造した。その合
金をクラッシャーで直径６ｍｍの粒子に粉砕した。その
粒子を振動ミルによって３００〜４００メッシュの粉末
に粉砕した。その合金の粉末３００ｇをメチルベンゼン
６０ｇ中に４分間浸漬した。その粉末を次いで化学めっ
き法により８０℃のめっき溶液中でＮｉ，Ｐ金属化合物
で塗被した。その方法に使用しためっき溶液は、ＮｉＣ
ｌ2 を１８０ｇ、Ｎａ2 ＰＯ2 を２５０ｇ、クエン酸三
ナトリウムを２００ｇ、ＮＨ4 Ｃｌを２００ｇ、アンモ
ニアを２００ｍｌそして純水を５０００ｍｌ含有してい
た。合金粉末の表面上のＮｉ，Ｐ金属化合物のコーティ
ングは厚さ３〜４μであった。塗被された粉末を真空炉
中で８０℃にて１０時間処理した。粉末を次いでＰＴＦ
Ｅ７％溶液を使用してペーストに形成した。そのペース
トを６０℃で圧延して厚さ０．４ｍｍの合金粉末シート
を得た。圧力１トン／ｃｍ2 で導電性ニッケルベースに
シートを詰め込むことによって合金電極を形成した。合
金電極を酸化ニッケル陰極、５ＭＫＯＨ+ １ＭＬｉＯＨ
電解液溶液およびナイロン不織布セパレーターと共に組
み立てて密閉ＡＡ型アルカリ電池を形成した。その電池
の放電容量およびエネルギー密度を表１に示す。
【００１３】
【表１】
【００１４】実施例２ 化学的組成Ｍｇ1.8 Ｎｉ0.8 Ｓｎ0.2 Ａｌ0.2 を有する
マグネシウム系合金を真空誘導炉中で製造した。その合
金を従来の振動ミルによって３００〜４００メッシュに
粉砕し、次いでドデシルスルホン酸ナトリウムを５重量
％含有する溶液に５分間浸漬した。浸漬後マグネシウム
系合金粉末を取り出し、実施例１のめっき溶液を使用し
て化学めっき法によりその表面上にＮｉ，Ｐ金属化合物
のコーティングを付着させた。Ｎｉ，Ｐ金属化合物で包
被されたマグネシウム系合金粉末を温度を保持しながら
８０℃で１２時間真空炉中で処理した。マグネシウム系
水素貯蔵合金電極を、一般的な技術によって包被されて
活性化されたマグネシウム系合金粉末１ｇから製造し
た。マグネシウム系水素貯蔵合金陽極の電気化学的容量
およびエネルギー密度を、酸化ニッケル陰極およびＨｇ
／ＨｇＯ参照電極を使用して試験した。マグネシウム系
合金電極と希土類系およびチタン系の合金電極の電気化
学的容量およびエネルギー密度の対照データを表２に示
す。
【００１５】
【表２】
【００１６】実施例３ 大きさがすべて３００〜４００メッシュの、純金属、Ｍ
ｇ，Ｎｉ，Ｚｎ，ＡｌおよびＺｎの粉末をよく混合し
た。その混合物をアルゴン雰囲気中でステンレス製円筒
状容器中に入れた。その混合物を４５０℃±５０℃で２
０時間処理した。製造された合金粉末は、化学的組成、
Ｍｇ1.6 Ｎｉ0.8 Ｚｎ0.2 Ａｌ0.15を有していた。合金
電極を実施例１と同じ方法で作製した。１．２Ｖ１０Ａ
Ｈアルカリ電池を合金シートを使用して組み立てた。電
気化学的容量およびエネルギー密度を表３に示す。
【００１７】
【表３】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 陳 有孝 中華人民共和国 天津 圍堤道200號 ２ 樓 608 (72)発明者 陳 軍 中華人民共和国 天津市 南開區 衛津路 94號 南開大学 西南村36樓201 (72)発明者 汪 根時 中華人民共和国 天津市 南開區 衛津路 94號 南開大学 北村12樓404 (72)発明者 袁 華堂 中華人民共和国 天津市 南開區 衛津路 94號 南開大学 西南村20樓401 (72)発明者 周 作祥 中華人民共和国 天津市 南開區 衛津路 94號 南開大学 北村12樓２ 棟12 (72)発明者 曹 學軍 中華人民共和国 天津市 南開區 衛津路 94號 南開大学 北村12樓204 (72)発明者 臧 タオ石 中華人民共和国 天津市 南開區 衛津路 94號 南開大学 北村15樓301 (72)発明者 張 大キン 中華人民共和国 天津市 南開區 衛津路 94號 南開大学 西南村45樓303

Claims (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 その活性物質がマグネシウム系水素貯蔵
    合金およびＮｉ，Ｐ系金属化合物から成り、粉末の形の
    マグネシウム合金が金属化合物で塗被されそして塗被さ
    れた合金が熱により活性化されることを特徴とする水素
    貯蔵合金電極。
  2. 【請求項２】 マグネシウム系水素貯蔵合金が組成式Ｍ
    ｇ2-x Ｎｉ1-y ＡｙＢｘ、 式中、ｘは０．１〜１．５であり、ｙは０．１〜０．５
    であり、ＡはＳｎ，ＳｂおよびＢｉより成る群から選ば
    れる元素であり、ＢはＬｉ，Ｎａ，ＫおよびＡｌより成
    る群から選ばれる元素である、を有する請求項１に記載
    の電極。
  3. 【請求項３】 金属化合物がＮｉ，Ｐ，Ｄ金属化合物で
    あり、ここでＤがＣｒ，Ｗ，ＣｏおよびＳｎより成る群
    から選ばれる元素である、請求項１に記載の電極。
  4. 【請求項４】 金属化合物がＮｉ，Ｐ，Ｄ金属化合物で
    あり、ここでＤがＣｒ，Ｗ，ＣｏおよびＳｎより成る群
    から選ばれる元素であり、Ｎｉ，Ｐ，Ｄ金属化合物の元
    素百分率がＮｉ＝９０〜９７％、Ｐ＝１〜７％そしてＤ
    ＝０〜５％である請求項２に記載の電極。
  5. 【請求項５】 金属化合物がＮｉ，Ｐ金属化合物であ
    り、ここでＮｉの元素百分率が金属化合物の９３〜９７
    ％であり、Ｐが３〜７％である請求項２に記載の電極。
  6. 【請求項６】 ＡがＳｎであり、ＢがＡｌである請求項
    ２に記載の電極。
  7. 【請求項７】 ＡがＳｎであり、ＢがＡｌである請求項
    ４に記載の電極。
  8. 【請求項８】 コーティングの厚さが１〜１０μである
    請求項１に記載の電極。
  9. 【請求項９】 コーティングの厚さが１〜１０μである
    請求項２に記載の電極。
JP5017065A 1992-01-08 1993-01-07 マグネシウム系水素貯蔵合金 Pending JPH0676817A (ja)

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