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JPH1069908A - Hydrogen storage alloy, electrode and alkaline secondary battery - Google Patents

Hydrogen storage alloy, electrode and alkaline secondary battery

Info

Publication number
JPH1069908A
JPH1069908A JP9158680A JP15868097A JPH1069908A JP H1069908 A JPH1069908 A JP H1069908A JP 9158680 A JP9158680 A JP 9158680A JP 15868097 A JP15868097 A JP 15868097A JP H1069908 A JPH1069908 A JP H1069908A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
mol
region
content
hydrogen storage
less
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9158680A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Ryuko Kono
龍興 河野
Shinji Tsuruta
慎司 鶴田
Motoi Kanda
基 神田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9158680A priority Critical patent/JPH1069908A/en
Publication of JPH1069908A publication Critical patent/JPH1069908A/en
Pending legal-status Critical Current

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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

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a hydrogen storage alloy whose hydrogen storage characteristic near room temperature, particularly hydrogen storage rate, is enhanced. SOLUTION: A hydrogen storage alloy includes two or more kinds of regions selected from among a first region in which its Mg content is not less than 50mol% to not more than 75mol% and its Ni content is not more than 50mol%; a second region in which its Mg content is not less than 0mol% to less than 50mol% and its Ni content is less than 75mol%; a third region in which its Mg content is not less than 75mol%; and a fourth region in which its Ni content is not less than 75mol%.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金、電
極およびアルカリ二次電池に関する。
The present invention relates to a hydrogen storage alloy, an electrode, and an alkaline secondary battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】水素吸蔵合金は、自己の体積の数万倍以
上の水素(常温常圧気体として)を安定的に吸蔵・貯蔵
できる合金である。このため、前記水素吸蔵合金はエネ
ルギー源としての水素を安全かつ容易に貯蔵・保管・輸
送することができる材料として有望視されている。ま
た、機能性新素材としての水素吸蔵合金の応用分野は、
水素の貯蔵・輸送、熱の貯蔵・輸送、熱−機械エネルギ
ーの変換、水素の分離・精製、水素同位体の分離、水素
を活物質とした電池、合成化学における触媒、温度セン
サなどの広範囲に亘って提案されている。
2. Description of the Related Art A hydrogen storage alloy is an alloy that can stably store and store hydrogen (as a normal temperature and normal pressure gas) having a volume of tens of thousands or more times its own volume. For this reason, the hydrogen storage alloy is regarded as promising as a material that can safely, easily store, store, and transport hydrogen as an energy source. The application fields of hydrogen storage alloys as new functional materials are:
Hydrogen storage / transport, heat storage / transport, thermo-mechanical energy conversion, hydrogen separation / purification, hydrogen isotope separation, batteries using hydrogen as active material, catalysts in synthetic chemistry, temperature sensors, etc. Have been proposed throughout.

【0003】さらに、近年は水素吸蔵合金を負極材料に
用いるニッケル−水素二次電池が、高容量であること、
過充電・過放電に強いこと、高率充放電が可能であるこ
と、クリーンであること、ニッケル−カドミウム電池と
互換性があることなどの特徴を有するため、次世代の民
生用電池として非常に注目され、その応用、実用化が現
在、活発に行われている。このように水素吸蔵合金は、
その物理的・化学的性質を利用して様々な応用の可能性
を秘めており、今後の産業におけるキー材料の一つに数
えることができる。
Further, in recent years, nickel-hydrogen secondary batteries using a hydrogen storage alloy as a negative electrode material have a high capacity,
It has the characteristics of being resistant to overcharge and overdischarge, capable of high-rate charge / discharge, being clean, and being compatible with nickel-cadmium batteries. Attention has been paid to its application and practical application at present. Thus, the hydrogen storage alloy,
Utilizing its physical and chemical properties, it has potential for various applications and can be counted as one of the key materials in the future industry.

【0004】水素を吸蔵する金属としては、水素と発熱
的に反応する、つまり水素と安定な化合物を形成し得る
金属元素(例えばPd、Ti、Zr、V、そのほか希土
類金属元素、アルカリ土類元素等)を単体で用いる場合
と、これらの金属元素を他の金属と合金化して用いる場
合とがある。
[0004] Metals that occlude hydrogen include metal elements that react exothermically with hydrogen, ie, can form stable compounds with hydrogen (eg, Pd, Ti, Zr, V, and other rare earth metal elements, alkaline earth elements). ) May be used alone, or these metal elements may be alloyed with other metals.

【0005】合金化の一つの利点は、金属−水素間の結
合力を適度に弱めて吸蔵反応のみでなく、脱離(放出)
反応も比較的容易に行えるようにすることである。二つ
目の利点は、反応に必要な水素ガス圧(平衡圧;プラト
ー圧)の大きさ、平衡領域(プラトー領域)の広さ、水
素を吸蔵していく過程での平衡圧の変化(平坦性)など
の吸蔵・放出特性を改善できることである。三つ目の利
点は、化学的・物理的な安定性が高められることであ
る。
[0005] One advantage of alloying is that the bonding force between metal and hydrogen is appropriately reduced so that not only the occlusion reaction but also desorption (release) occurs.
The reaction should be relatively easy. The second advantage is the size of the hydrogen gas pressure (equilibrium pressure; plateau pressure) required for the reaction, the width of the equilibrium region (plateau region), the change in the equilibrium pressure during the process of absorbing hydrogen (flatness). Storage and release characteristics such as A third advantage is that chemical and physical stability is enhanced.

【0006】ところで、従来の水素吸蔵合金の組成とし
ては上述の水素と発熱的に反応し得る金属元素をA、そ
れ以外の金属をBとすると、(1) AB5 系(例えばLa
Ni5 、CaNi5 等)、(2) AB2 系(例えばMgZ
2 、ZrNi2 等)、(3) AB系(例えばTiNi、
TiFe等)、(4) A2 B系(例えばMg2 Ni、Ca
2 Fe等)、(5) その他(例えばクラスタ等)に大別す
ることができる。
[0006] Conventional metal element capable of exothermically reacting with the above-mentioned hydrogen A is the composition of the hydrogen-absorbing alloy, when the other metal and B, (1) AB 5 type (for example La
Ni 5, CaNi 5, etc.), (2) AB 2 type (e.g. MgZ
n 2, ZrNi 2, etc.), (3) AB system (e.g. TiNi,
(4) A 2 B-based (eg, Mg 2 Ni, Ca
2 Fe, etc.) can be roughly classified into (5) Others (e.g. cluster, etc.).

【0007】これらのうち、(1) のLaNi5 、(2) に
属するラーベス相合金ないし(3) に属する一部の合金は
常温付近で水素と反応でき、かつ化学的安定性も比較的
高いために前述した二次電池の電極用材料として広く研
究されている。
Among them, (1) LaNi 5 , Laves phase alloys belonging to (2) or some alloys belonging to (3) can react with hydrogen near normal temperature and have relatively high chemical stability. Therefore, it has been widely studied as a material for an electrode of a secondary battery described above.

【0008】しかしながら、前記(4) のMg2 Ni系の
水素吸蔵合金は、次のような種々の問題がある。水素と
の安定性が非常に高く、水素の吸蔵後に放出し難い。比
較的高温(200〜300℃程度)でないと、吸蔵・放
出反応が起こらないかその反応が極めて遅い。その結
果、前記Mg2 Ni系の水素吸蔵合金は貯蔵・輸送など
の用途以外にあまり応用されていない。しかしながら、
その潜在的な水素吸蔵能力は体積当たりでは他の合金系
と同等以上、重量当たりでは2倍〜数倍という優れた特
性を有する。したがって、前記Mg2 Ni系の水素吸蔵
合金の持つ問題点が解消されれば、これまでの他の合金
系を用いてきた各種理化学・工業分野への応用が拡充さ
れ、さらに水素吸蔵合金を利用した新しい分野の開拓に
も繋がる。
However, the Mg 2 Ni-based hydrogen storage alloy (4) has the following various problems. Very high stability with hydrogen, hard to release hydrogen after occlusion. Unless the temperature is relatively high (about 200 to 300 ° C.), the occlusion / release reaction does not occur or the reaction is extremely slow. As a result, the Mg 2 Ni-based hydrogen storage alloy has not been widely applied to uses other than storage and transportation. However,
Its potential hydrogen storage capacity is equal to or higher than that of other alloys per volume, and has excellent properties of 2 to several times per weight. Therefore, if the problems of the Mg 2 Ni-based hydrogen storage alloy are solved, applications to various physical and chemical and industrial fields which have been using other alloy systems until now are expanded, and the hydrogen storage alloy is further used. It will also lead to the development of new fields.

【0009】なお、前記(5) の系は学術的な報告が見ら
れるものの、実用化または実用化を試みる段階に至って
いるものは現時点では皆無に近い。以上のように各種の
水素吸蔵合金の中でMg2 Ni系の合金は、軽量、大容
量で、かつ一般的にアルカリ土類金属と鉄族金属を中心
とした組成で作製できるために原料的にも安価であると
いう特徴を有する。しかしながら、同時に前記水素吸蔵
合金は前述したような種々の問題点も有する。
Although the system of (5) has been reported academically, there are almost no systems which have reached the stage of practical application or practical application at present. As described above, among various hydrogen storage alloys, Mg 2 Ni-based alloys are light-weight, large-capacity, and generally can be produced with a composition centered on alkaline earth metals and iron group metals, so that they are raw materials. It also has the feature of being inexpensive. However, the hydrogen storage alloy also has various problems as described above.

【0010】[0010]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、Mg2 Ni
系の合金の持つ各種の問題点のうち、常温付近での水素
吸蔵特性、特に水素吸蔵速度を向上した水素吸蔵合金を
提供しようとするものである。
The object of the invention is to solve the present invention, Mg 2 Ni
An object of the present invention is to provide a hydrogen storage alloy having improved hydrogen storage characteristics near room temperature, particularly, a hydrogen storage speed, among various problems of a system alloy.

【0011】本発明は、水素吸蔵速度が向上された水素
吸蔵合金を含む電極、ならびに充放電サイクルの特性が
向上されたアルカリ二次電池を提供しようとするもので
ある。
An object of the present invention is to provide an electrode containing a hydrogen storage alloy with an improved hydrogen storage rate and an alkaline secondary battery with improved charge / discharge cycle characteristics.

【0012】[0012]

【課題を解決するための手段】本発明によると、Mg含
有量が50モル%以上、75モル%以下でNi含有量が
50モル%以下である第1領域;Mg含有量が0モル%
以上、50モル%未満でNi含有量が75モル%未満の
第2領域、Mg含有量が75モル%以上の第3領域およ
びNi含有量が75モル%以上の第4領域から選ばれる
2種以上の領域;を含むことを特徴とする水素吸蔵合金
が提供される。
According to the present invention, a first region having a Mg content of 50 mol% or more and 75 mol% or less and a Ni content of 50 mol% or less; Mg content of 0 mol%
As described above, two types selected from a second region having a Ni content of less than 75 mol%, a third region having a Mg content of 75 mol% or more, and a fourth region having a Ni content of 75 mol% or more. The hydrogen storage alloy is characterized by including the above regions.

【0013】本発明によると、Mg含有量が50モル%
以上、75モル%以下でNi含有量が50モル%以下で
ある第1領域;Mg含有量が0モル%以上、50モル%
未満でNi含有量が75モル%未満の第2領域、Mg含
有量が75モル%以上の第3領域およびNi含有量が7
5モル%以上の第4領域から選ばれる2種以上の領域;
を有する水素吸蔵合金を含むことを特徴とする電極が提
供される。
According to the present invention, the Mg content is 50 mol%
First region in which the Ni content is not less than 75 mol% and 50 mol% or less; Mg content is not less than 0 mol% and 50 mol%
A second region having a Ni content of less than 75 mol%, a third region having a Mg content of 75 mol% or more, and a Ni content of 7
Two or more regions selected from a fourth region of 5 mol% or more;
An electrode comprising a hydrogen storage alloy having the following formula:

【0014】本発明によると、Mg含有量が50モル%
以上、75モル%以下でNi含有量が50モル%以下で
ある第1領域;Mg含有量が0モル%以上、50モル%
未満でNi含有量が75モル%未満の第2領域、Mg含
有量が75モル%以上の第3領域およびNi含有量が7
5モル%以上の第4領域から選ばれる2種以上の領域;
を有する水素吸蔵合金を含む負極を備えることを特徴と
するアルカリ二次電池が提供される。
According to the present invention, the Mg content is 50 mol%
First region in which the Ni content is not less than 75 mol% and 50 mol% or less; Mg content is not less than 0 mol% and 50 mol%
A second region having a Ni content of less than 75 mol%, a third region having a Mg content of 75 mol% or more, and a Ni content of 7
Two or more regions selected from a fourth region of 5 mol% or more;
The present invention provides an alkaline secondary battery including a negative electrode including a hydrogen storage alloy having the following formula:

【0015】[0015]

【発明の実施の形態】以下、本発明を詳細に説明する。
本発明に係わる水素吸蔵合金は、Mg含有量が50モル
%以上、75モル%以下でNi含有量が50モル%以下
である第1領域;Mg含有量が0モル%以上、50モル
%未満でNi含有量が75モル%未満の第2領域、Mg
含有量が75モル%以上の第3領域およびNi含有量が
75モル%以上の第4領域から選ばれる少なくとも2種
以上の領域(以下、第II領域と称す);を含む。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, the present invention will be described in detail.
In the hydrogen storage alloy according to the present invention, a first region having a Mg content of 50 mol% or more and 75 mol% or less and a Ni content of 50 mol% or less; Mg content of 0 mol% or more and less than 50 mol% In the second region, where the Ni content is less than 75 mol%, Mg
At least two or more regions selected from a third region having a content of 75 mol% or more and a fourth region having a Ni content of 75 mol% or more (hereinafter, referred to as a II region).

【0016】ここで、領域とは均質な結晶粒領域、微視
レベルの析出粒子等が均一に分散した結晶粒領域、結晶
粒子間に存在する粒間領域、微結晶の集合領域、非晶質
領域など組成的・構造的に他と区別し得る領域を意味す
る。
Here, the region is a homogeneous crystal grain region, a crystal grain region in which precipitated particles at a microscopic level are uniformly dispersed, an intergranular region existing between crystal grains, an aggregated region of microcrystals, and an amorphous region. A region, such as a region, that can be distinguished from the others in terms of composition and structure.

【0017】また、前記合金は、概ね、前記第1領域中
に前記第II領域が存在する構造を有する。前記第II領域
の前記第1領域との境界は、明確である場合と、不明確
である場合とがある。換言すれば、前記第II領域は、前
記合金中に相(phase) として存在していても良いし、境
界がはっきりせず、周縁から中心に向かうに従って徐々
に目的とする組成になるようなものであっても良い。な
お、このような構造の合金において、前記第2領域〜第
4領域から選ばれる2種以上の合金は互いに接していて
も良い。
The alloy generally has a structure in which the second region is present in the first region. The boundary between the second region and the first region may be clear or unclear. In other words, the second region may be present as a phase in the alloy, or the boundary may not be clear, and the target composition gradually becomes the target from the periphery toward the center. It may be. In the alloy having such a structure, two or more alloys selected from the second to fourth regions may be in contact with each other.

【0018】以下、各領域(第1領域〜第4領域)につ
いて説明する。 (1)第1領域 この第1領域(M1)は、概ね、水素吸蔵・放出の母体
として機能する。この領域における前記Mg含有量や、
前記Ni含有量が前記範囲を外れると、前記合金の水素
吸蔵量が減少し、水素吸蔵特性が低下する。水素吸蔵量
を向上させる観点から、前記第1領域のNi含有量の下
限値は25モル%にすることが好ましい。前記第1領域
としては、例えば、Mg2 Niを主成分とし、15モル
%未満の不純物を含む領域が挙げられる。このような組
成の第1領域を含む合金は、水素吸蔵量を更に向上する
ことができる。前記不純物としては、前記合金中に占め
るMg成分が多いために合金作製中や熱処理中に混入す
るCr、Mo、Mn、Tc、Re、Fe、Ru、Os、
Co、Cu、Al、Ag、B、C、Siが挙げられる。
また、前記各元素で形成される酸化物が不純物として混
入することを許容する。特に、前記第1領域は、前記M
g含有量を60モル%以上、70モル%以下にし、かつ
前記Ni含有量を20モル%以上、40モル%以下にす
ることが好ましい。Mg含有量及びNi含有量をこのよ
うな範囲にすると、前述したMg2 Niを主成分する組
成の領域が得られやすくなる。 (2)第2領域 前記第2領域(M2)は、吸蔵した水素を不安定化さ
せ、水素放出反応を促進させる作用をなすものと推測さ
れる。前記Mg含有量や、前記Ni含有量が前記範囲を
外れると、吸蔵された水素が前記合金中に安定に存在す
るようになるため、前記合金の水素放出特性が低下す
る。前記第2領域としては、例えば、MgNi2 を主成
分とし、15モル%未満の不純物を含む領域を挙げるこ
とができる。このような組成の第2領域を含む合金は、
水素放出特性を更に向上することができる。前記不純物
としては、前記合金中に占めるNi成分が多いために合
金作製中や熱処理中に混入するRh、Ir、Pd、P
t、Au、Cd、Sn、Y、La、Ce、Pr、Sm、
Co、Feが挙げられる。また、前記各元素で形成され
る酸化物が不純物として混入することを許容する。特
に、前記第2領域は、前記Mg含有量を20モル%以
上、40モル%以下にし、かつ前記Ni含有量を60モ
ル%以上、70モル%以下にすることが好ましい。Mg
含有量及びNi含有量をこのような範囲にすると、前述
したMgNi2 を主成分する組成の領域が得られやすく
なる。 (3)第3領域 この第3領域(M3)は、合金の水素吸蔵量を増加させ
る作用をなすものと推測される。Mg含有量が前記範囲
を外れると、合金の水素吸蔵量が減少する。前記第3領
域としては、例えば、Mgを主成分とし、25モル%未
満の不純物を含むものが挙げられる。前記不純物として
は、合金作製中や熱処理中に混入するLi、Na、K、
Ca、Sr、Ba、Rb、Sc、In、Tl、Pb、S
b、Bi、Te、Ni、Co、Fe、Zr、Hfが挙げ
られる。特に、前記Mg含有量を80モル%以上、95
モル%以下にするのは、水素吸蔵量を更に多くすること
ができるため、好ましい。 (4)第4領域 この第4領域(M4)は、水素吸蔵時に水素の解離触媒
として作用するものと推測される。前記Ni含有量が前
記範囲を外れると、合金の水素吸蔵速度が低下する。前
記第4領域としては、例えば、Niを主成分とし、25
モル%未満の不純物を含むものが挙げられる。前記不純
物としては、合金作製中や熱処理中に混入するTi、
V、Nb、Ta、Mg、Ga、Zn、Ge、N、O、
P、S、As、Se、Fが挙げられる。特に、前記Ni
含有量を80モル%以上、95モル%以下にするのは、
水素吸蔵速度をより高めることができるため、好まし
い。
Hereinafter, each area (first to fourth areas) will be described. (1) First Region The first region (M1) generally functions as a base for storing and releasing hydrogen. The Mg content in this region,
When the Ni content is out of the range, the hydrogen storage amount of the alloy decreases, and the hydrogen storage characteristics deteriorate. From the viewpoint of improving the hydrogen storage amount, the lower limit of the Ni content in the first region is preferably set to 25 mol%. The first region may be, for example, a region containing Mg 2 Ni as a main component and containing less than 15 mol% of impurities. The alloy including the first region having such a composition can further improve the hydrogen storage capacity. As the impurities, Cr, Mo, Mn, Tc, Re, Fe, Ru, Os, Cr, Mo, Mn, Tc mixed during the preparation of the alloy or during the heat treatment because the Mg component in the alloy is large.
Examples include Co, Cu, Al, Ag, B, C, and Si.
Also, the oxide formed by each of the above elements is allowed to be mixed as an impurity. In particular, the first region is the M
It is preferable that the g content be 60 mol% or more and 70 mol% or less, and the Ni content be 20 mol% or more and 40 mol% or less. When the Mg content and the Ni content are in such ranges, it becomes easy to obtain the above-described region having a composition mainly composed of Mg 2 Ni. (2) Second Region It is presumed that the second region (M2) functions to destabilize the stored hydrogen and promote the hydrogen release reaction. If the Mg content or the Ni content is out of the above range, the occluded hydrogen will be stably present in the alloy, and the hydrogen release characteristics of the alloy will be reduced. The second region may be, for example, a region containing MgNi 2 as a main component and containing less than 15 mol% of impurities. An alloy including the second region having such a composition includes:
The hydrogen release characteristics can be further improved. The impurities include Rh, Ir, Pd, and Pd mixed during the alloy preparation or heat treatment due to the large amount of the Ni component in the alloy.
t, Au, Cd, Sn, Y, La, Ce, Pr, Sm,
Co and Fe are mentioned. Also, the oxide formed by each of the above elements is allowed to be mixed as an impurity. In particular, in the second region, it is preferable that the Mg content be 20 mol% or more and 40 mol% or less, and the Ni content be 60 mol% or more and 70 mol% or less. Mg
When the content and the Ni content are in such ranges, the above-described region of the composition containing MgNi 2 as a main component is easily obtained. (3) Third Region This third region (M3) is assumed to function to increase the amount of hydrogen occlusion of the alloy. If the Mg content is outside the above range, the hydrogen storage capacity of the alloy decreases. Examples of the third region include a region containing Mg as a main component and containing less than 25 mol% of impurities. Examples of the impurities include Li, Na, K, which are mixed during alloy preparation or heat treatment.
Ca, Sr, Ba, Rb, Sc, In, Tl, Pb, S
b, Bi, Te, Ni, Co, Fe, Zr, and Hf. Particularly, when the Mg content is 80 mol% or more,
It is preferable that the content is not more than mol% because the hydrogen storage amount can be further increased. (4) Fourth Region This fourth region (M4) is assumed to act as a hydrogen dissociation catalyst when storing hydrogen. When the Ni content is out of the range, the hydrogen storage rate of the alloy decreases. The fourth region is made of, for example, Ni as a main component and 25%.
Those containing less than mol% of impurities are included. As the impurities, Ti mixed during alloy preparation or heat treatment,
V, Nb, Ta, Mg, Ga, Zn, Ge, N, O,
P, S, As, Se, and F are mentioned. In particular, the Ni
The content is set to 80 mol% or more and 95 mol% or less because
This is preferable because the hydrogen storage rate can be further increased.

【0019】前記第II領域の共存量は、0.001〜5
0モル%、より好ましくは1〜30モル%にすることが
望ましい。前記第II領域の共存量を0.001モル%未
満にすると、水素吸蔵合金の常温付近での水素吸蔵速度
を十分に高めることが困難になる。一方、前記第II領域
の共存量が50モル%を越えると水素吸蔵合金の水素吸
蔵量が低下する恐れがある。
The coexistence amount of the second region is 0.001 to 5
The content is desirably 0 mol%, more preferably 1 to 30 mol%. When the coexistence amount of the second region is less than 0.001 mol%, it becomes difficult to sufficiently increase the hydrogen storage rate of the hydrogen storage alloy at around normal temperature. On the other hand, if the coexistence amount of the second region exceeds 50 mol%, the hydrogen storage amount of the hydrogen storage alloy may decrease.

【0020】前記第II領域は、その一成分が第2領域
(M2)であることが好ましい。この第2領域(M2)
は、前記第II領域の合計配合量中に0.1〜90モル%
占めることが好ましい。
It is preferable that one component of the second region is a second region (M2). This second area (M2)
Is 0.1 to 90 mol% in the total compounding amount of the second region.
Preferably, it occupies.

【0021】前記第II領域は、第2領域(M2)及び第
3領域(M3)から構成されることが好ましい。このよ
うな第II領域を含む合金は、高い水素吸蔵量を維持しつ
つ、常温付近での水素吸蔵速度を飛躍的に改善すること
ができる。前記第2領域及び前記第3領域は、それぞれ
前記合金中に1〜10モル%存在していることが好まし
い。
[0021] The second region preferably comprises a second region (M2) and a third region (M3). Such an alloy including the second region can dramatically improve the hydrogen storage speed near normal temperature while maintaining a high hydrogen storage amount. It is preferable that the second region and the third region are present in the alloy at 1 to 10 mol%, respectively.

【0022】前記第1領域(M1)と前記第II領域(M
2〜M4から選ばれる2種以上の領域)とを含む水素吸
蔵合金は、例えば、高周波溶解法、液体急冷法、アトマ
イズ法、焼結法、めっき法、CVD法、スパッタ法、圧
延法、ゾル・ゲル法等により作製される。また、各領域
の組成は電子探針X線微小域分析法(EPMA)、エネ
ルギー分散式X線分光法(EDX)、オージェ電子分光
法(AES)等を用いて分析することができる。
The first region (M1) and the second region (M1)
2 or more regions selected from M4), for example, a high frequency melting method, a liquid quenching method, an atomizing method, a sintering method, a plating method, a CVD method, a sputtering method, a rolling method, and a sol. -It is produced by a gel method or the like. The composition of each region can be analyzed using electron probe X-ray micro area analysis (EPMA), energy dispersive X-ray spectroscopy (EDX), Auger electron spectroscopy (AES), or the like.

【0023】以上説明した本発明に係わる水素吸蔵合金
は、Mg含有量が50モル%以上、75モル%以下でN
i含有量が50モル%以下である第1領域;Mg含有量
が0モル%以上、50モル%未満でNi含有量が75モ
ル%未満の第2領域、Mg含有量が75モル%以上の第
3領域およびNi含有量が75モル%以上の第4領域か
ら選ばれる2種以上の領域;を含むため、従来のMg2
Ni合金に比べて水素吸蔵特性、特に水素吸蔵速度を向
上することができる。
The hydrogen storage alloy according to the present invention described above has a Mg content of 50 mol% or more and 75 mol% or less, and
a first region where the i content is 50 mol% or less; a second region where the Mg content is 0 mol% or more and less than 50 mol% and the Ni content is less than 75 mol%, and where the Mg content is 75 mol% or more. A conventional region of Mg 2 , which includes a third region and at least two regions selected from a fourth region having a Ni content of 75 mol% or more.
The hydrogen storage characteristics, particularly the hydrogen storage speed, can be improved as compared with the Ni alloy.

【0024】すなわち、Mgを50モル%以上、Niを
25モル%以上含む領域からなる水素吸蔵合金を構成す
ると、水素吸蔵時に比較的高い温度(約300℃)にす
る必要があるばかりか、水素吸蔵速度も非常に小さく、
常温付近において全く水素を吸蔵することができない。
本発明のように前記第1領域に前記第2領域〜第4領域
から選ばれる少なくとも2種以上の領域を共存させて、
3相以上にすることによって水素吸蔵合金表面に吸着し
た水素の解離反応が促進され、水素吸蔵特性、特に水素
吸蔵速度を著しく増大させることが可能になる。
In other words, when a hydrogen storage alloy comprising a region containing 50 mol% or more of Mg and 25 mol% or more of Ni is required, not only does it require a relatively high temperature (about 300 ° C.) when storing hydrogen, The storage speed is also very low,
No hydrogen can be absorbed at around normal temperature.
As in the present invention, at least two or more regions selected from the second to fourth regions coexist in the first region,
By using three or more phases, the dissociation reaction of hydrogen adsorbed on the surface of the hydrogen storage alloy is promoted, and the hydrogen storage characteristics, particularly the hydrogen storage speed, can be significantly increased.

【0025】また、本発明に係わる水素吸蔵合金は従来
の希土類系の水素吸蔵合金に比べて重量当たりの水素吸
蔵量が大きく、かつ安価で軽量である。次に、本発明に
係わるアルカリ二次電池のうちの円筒形ニッケル水素二
次電池の例を図1を参照して説明する。
Further, the hydrogen storage alloy according to the present invention has a larger amount of hydrogen storage per weight than conventional rare earth hydrogen storage alloys, and is inexpensive and lightweight. Next, an example of a cylindrical nickel-metal hydride secondary battery of the alkaline secondary batteries according to the present invention will be described with reference to FIG.

【0026】図1に示すように有底円筒状の容器1内に
は、正極2とセパレータ3と負極4とを積層してスパイ
ラル状に捲回することにより作製された電極群5が収納
されている。前記負極4は、前記電極群5の最外周に配
置されて前記容器1と電気的に接触している。アルカリ
電解液は、前記容器1内に収容されている。中央に孔6
を有する円形の第1の封口板7は、前記容器1の上部開
口部に配置されている。リング状の絶縁性ガスケット8
は、前記封口板7の周縁と前記容器1の上部開口部内面
の間に配置され、前記上部開口部を内側に縮径するカシ
メ加工により前記容器1に前記封口板7を前記ガスケッ
ト8を介して気密に固定している。正極リード9は、一
端が前記正極2に接続、他端が前記封口板7の下面に接
続されている。帽子形状をなす正極端子10は、前記封
口板7上に前記孔6を覆うように取り付けられている。
ゴム製の安全弁11は、前記封口板7と前記正極端子1
0で囲まれた空間内に前記孔6を塞ぐように配置されて
いる。中央に穴を有する絶縁材料からなる円形の押え板
12は、前記正極端子10上に前記正極端子10の突起
部がその押え板12の前記穴から突出されるように配置
されている。外装チューブ13は、前記押え板12の周
縁、前記容器1の側面及び前記容器1の底部周縁を被覆
している。
As shown in FIG. 1, an electrode group 5 formed by laminating a positive electrode 2, a separator 3, and a negative electrode 4 and winding them in a spiral shape is accommodated in a bottomed cylindrical container 1. ing. The negative electrode 4 is arranged at the outermost periphery of the electrode group 5 and is in electrical contact with the container 1. The alkaline electrolyte is contained in the container 1. Hole 6 in the center
The first sealing plate 7 having a circular shape is disposed at the upper opening of the container 1. Ring-shaped insulating gasket 8
Is disposed between the peripheral edge of the sealing plate 7 and the inner surface of the upper opening of the container 1, and the sealing plate 7 is connected to the container 1 through the gasket 8 by caulking to reduce the diameter of the upper opening inward. And airtightly fixed. One end of the positive electrode lead 9 is connected to the positive electrode 2, and the other end is connected to the lower surface of the sealing plate 7. The positive electrode terminal 10 having a hat shape is attached on the sealing plate 7 so as to cover the hole 6.
The safety valve 11 made of rubber includes the sealing plate 7 and the positive electrode terminal 1.
It is arranged so as to close the hole 6 in a space surrounded by 0. A circular holding plate 12 made of an insulating material having a hole in the center is arranged on the positive electrode terminal 10 such that a projection of the positive electrode terminal 10 projects from the hole of the holding plate 12. The outer tube 13 covers the periphery of the holding plate 12, the side surface of the container 1, and the periphery of the bottom of the container 1.

【0027】次に、前記正極2、負極4、セパレータ3
および電解液について説明する。 1)正極2 この正極2は、例えば、活物質である水酸化ニッケル粉
末に導電材料を添加し、高分子結着剤および水と共に混
練してペーストを調製し、前記ペーストを導電性基板に
充填し、乾燥した後、成形することにより作製される。
Next, the positive electrode 2, the negative electrode 4, the separator 3
And the electrolyte will be described. 1) Positive electrode 2 The positive electrode 2 is prepared, for example, by adding a conductive material to nickel hydroxide powder as an active material, kneading the mixture with a polymer binder and water to prepare a paste, and filling the paste into a conductive substrate. After drying and drying, it is produced by molding.

【0028】前記導電材料としては、例えばコバルト酸
化物、コバルト水酸化物、金属コバルト、金属ニッケ
ル、炭素等を挙げることができる。前記高分子結着剤と
しては、例えばカルボキシメチルセルロース、メチルセ
ルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリテトラフル
オロエチレンを挙げることができる。
Examples of the conductive material include cobalt oxide, cobalt hydroxide, metallic cobalt, metallic nickel, and carbon. Examples of the polymer binder include carboxymethyl cellulose, methyl cellulose, sodium polyacrylate, and polytetrafluoroethylene.

【0029】前記導電性基板としては、例えばニッケ
ル、ステンレスまたはニッケルメッキが施された金属か
ら形成された網状、スポンジ状、繊維状、もしくはフェ
ルト状の金属多孔体を挙げることができる。
Examples of the conductive substrate include a mesh-like, sponge-like, fiber-like, or felt-like porous metal body made of nickel, stainless steel, or nickel-plated metal.

【0030】2)負極4 この負極4は、水素吸蔵合金の粉末に導電材を添加し、
高分子結着剤および水と共に混練してペーストを調製
し、前記ペーストを導電性基板に充填し、乾燥した後、
成形することにより作製される。
2) Negative electrode 4 This negative electrode 4 is obtained by adding a conductive material to a powder of a hydrogen storage alloy,
A paste is prepared by kneading with a polymer binder and water, and the paste is filled in a conductive substrate and dried,
It is produced by molding.

【0031】前記水素吸蔵合金は、前述した合金、すな
わち、Mg含有量が50モル%以上、75モル%以下で
Ni含有量が50モル%以下である第1領域;Mg含有
量が0モル%以上、50モル%未満でNi含有量が75
モル%未満の第2領域、Mg含有量が75モル%以上の
第3領域およびNi含有量が75モル%以上の第4領域
から選ばれる少なくとも2種以上の領域;を含むもので
ある。
The hydrogen storage alloy is an alloy as described above, that is, a first region where the Mg content is 50 mol% or more and 75 mol% or less and the Ni content is 50 mol% or less; When the Ni content is less than 50 mol% and the Ni content is
At least two regions selected from a second region having a mol content of less than 75 mol%, a third region having a Mg content of 75 mol% or more, and a fourth region having a Ni content of 75 mol% or more.

【0032】前記高分子結着剤としては、前記正極2で
用いたのと同様なものを挙げることができる。前記導電
材としては、例えば、カーボンブラック等を挙げること
ができる。
Examples of the polymer binder include those similar to those used in the positive electrode 2. Examples of the conductive material include carbon black.

【0033】前記導電性基板としては、例えば、パンチ
ドメタル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケ
ルネットなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体
や、スポンジ状金属基板などの三次元基板を挙げること
ができる。
Examples of the conductive substrate include a two-dimensional substrate such as a punched metal, an expanded metal, a perforated rigid plate, and a nickel net; Can be mentioned.

【0034】このような負極は、水素吸蔵速度が向上さ
れた水素吸蔵合金を含むため、充放電サイクル時の安定
性を高めることができる。また、前記負極材料として水
素吸蔵合金は希土類系水素吸蔵合金に比べて安価で、か
つ軽量であるため、低コストで軽量の負極を実現でき
る。
[0034] Since such a negative electrode contains a hydrogen storage alloy having an improved hydrogen storage rate, the stability at the time of charge and discharge cycles can be improved. Further, the hydrogen storage alloy as the negative electrode material is cheaper and lighter than the rare earth-based hydrogen storage alloy, so that a low-cost and lightweight negative electrode can be realized.

【0035】3)セパレータ3 このセパレータ3は、例えばポリプロピレン不織布、ナ
イロン不織布、ポリプロピレン繊維とナイロン繊維を混
繊した不織布のような高分子不織布からなる。特に、表
面が親水化処理されたポリプロピレン不織布はセパレー
タとして好適である。
3) Separator 3 The separator 3 is made of, for example, a polymer non-woven fabric such as a polypropylene non-woven fabric, a nylon non-woven fabric, or a non-woven fabric obtained by mixing polypropylene fibers and nylon fibers. In particular, a polypropylene nonwoven fabric whose surface has been hydrophilized is suitable as a separator.

【0036】4)アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば、水酸化ナトリウ
ム(NaOH)の水溶液、水酸化リチウム(LiOH)
の水溶液、水酸化カリウム(KOH)の水溶液、NaO
HとLiOHの混合液、KOHとLiOHの混合液、K
OHとLiOHとNaOHの混合液等を用いることがで
きる。
4) Alkaline Electrolyte As the alkaline electrolyte, for example, an aqueous solution of sodium hydroxide (NaOH), lithium hydroxide (LiOH)
Aqueous solution, potassium hydroxide (KOH) aqueous solution, NaO
H and LiOH mixed solution, KOH and LiOH mixed solution, K
A mixed solution of OH, LiOH, and NaOH can be used.

【0037】以上説明したアルカリ二次電池は、常温付
近での水素吸蔵速度が向上され、かつ安価で軽量な水素
吸蔵合金を含む負極を備えるため、優れた充放電サイク
ル特性および軽量性を有する。
The above-described alkaline secondary battery has excellent charge / discharge cycle characteristics and lightness because it has an improved hydrogen storage rate near room temperature and is provided with a negative electrode containing a cheap and lightweight hydrogen storage alloy.

【0038】前述した図1では円筒形アルカリ二次電池
の例を説明したが、本発明は、正極と負極の間にセパレ
ータを介装して作製された電極群及びアルカリ電解液が
有底角筒形容器内に収納された構造の角形アルカリ二次
電池にも同様に適用することができる。
In FIG. 1 described above, an example of a cylindrical alkaline secondary battery is described. However, in the present invention, an electrode group and an alkaline electrolyte prepared by interposing a separator between a positive electrode and a negative electrode have a bottomed angle. The present invention can be similarly applied to a prismatic alkaline secondary battery having a structure housed in a cylindrical container.

【0039】[0039]

【実施例】以下、本発明の好ましい実施例を詳細に説明
する。図2は、実施例1〜20および比較例1〜4の水
素吸蔵合金の評価に用いられる温度スキャンニング式水
素吸蔵放出特性評価装置を示す概略図である。水素ボン
ベ31は、配管32を通して試料容器33に連結されて
いる。前記配管32は、途中で分岐され、その分岐配管
34の端部は真空ポンプ35に連結されている。圧力計
36は、前記分岐配管34からさらに分岐された配管部
分34aに取付けられている。前記水素ボンベ31と前
記試料容器33の間の配管32部分には、前記ボンベ3
1側から第1、第2のバルブ371 、372 が介装され
ている。蓄圧容器38は、前記第1、第2のバルブ37
1 、372 間の前記配管32部分に連結されている。前
記真空ポンプ35は、第3バルブ373 を介して前記分
岐配管34aに接続されている。ヒータ39は、前記試
料容器33に付設されている。熱電対40は、前記試料
容器33内に挿入されている。コンピュータ41により
制御される温度コントローラ42は、前記熱電対40お
よび前記ヒータ39に接続され、前記熱電対40からの
検出温度に基づいて前記ヒータ39の温度調節を行うよ
うになっている。前記コンピュータ41で制御されるレ
コーダ43は、前記圧力計36および前記温度コントロ
ーラ42に接続されている。
DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail. FIG. 2 is a schematic diagram showing a temperature scanning type hydrogen storage / release characteristic evaluation apparatus used for evaluating the hydrogen storage alloys of Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 4. The hydrogen cylinder 31 is connected to a sample container 33 through a pipe 32. The pipe 32 is branched on the way, and an end of the branch pipe 34 is connected to a vacuum pump 35. The pressure gauge 36 is attached to a pipe portion 34a further branched from the branch pipe 34. In the portion of the pipe 32 between the hydrogen cylinder 31 and the sample container 33, the cylinder 3
First from 1 side, the second valve 37 1, 37 2 is interposed. The accumulator 38 is provided with the first and second valves 37.
It is connected to the pipe 32 portion between 1, 37 2. The vacuum pump 35 is connected to the branch pipes 34a through the third valve 37 3. The heater 39 is attached to the sample container 33. The thermocouple 40 is inserted into the sample container 33. A temperature controller 42 controlled by a computer 41 is connected to the thermocouple 40 and the heater 39, and adjusts the temperature of the heater 39 based on the temperature detected from the thermocouple 40. The recorder 43 controlled by the computer 41 is connected to the pressure gauge 36 and the temperature controller 42.

【0040】(実施例1〜20および比較例1〜4)下
記表1〜表3に示す組成の水素吸蔵合金を用意した。な
お、下記表1〜表3のM1はMg含有量が50モル%以
上、75モル%以下でNi含有量が50モル%以下であ
る第1領域、M2はMg含有量が0モル%以上、50モ
ル%未満でNi含有量が75モル%未満の第2領域、M
3はMg含有量が75モル%以上の第3領域、M4はN
i含有量が75モル%以上の第4領域、をそれぞれ示
す。各領域(M2〜M4)の共存量(モル%)は、水素
吸蔵合金中に存在する領域の総量を100モル%として
算出した。また、下記表1〜表3中のI1〜I4は各領
域(M1〜M4)における不純物を示している。各領域
(M1〜M4)における金属及び不純物の含有量は、そ
れぞれ領域中の元素の総量を100モル%として算出し
た。なお、各領域(M1〜M4)の組成はEDXにより
分析した。
(Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 4) Hydrogen storage alloys having the compositions shown in Tables 1 to 3 below were prepared. In the following Tables 1 to 3, M1 is a first region having a Mg content of 50 mol% or more and 75 mol% or less and a Ni content of 50 mol% or less, M2 is a Mg content of 0 mol% or more, A second region with less than 50 mol% and less than 75 mol% Ni content, M
3 is a third region where the Mg content is 75 mol% or more, and M4 is N
A fourth region where the i content is 75 mol% or more is shown. The coexistence amount (mol%) of each region (M2 to M4) was calculated assuming that the total amount of the regions existing in the hydrogen storage alloy was 100 mol%. Further, I1 to I4 in Tables 1 to 3 below indicate impurities in each region (M1 to M4). The contents of metals and impurities in each region (M1 to M4) were calculated assuming that the total amount of elements in each region was 100 mol%. The composition of each region (M1 to M4) was analyzed by EDX.

【0041】更に、実施例1〜20及び比較例1〜4の
合金は、前記第1領域を主体とし、前記第1領域中に前
記第2領域〜第4領域より選ばれる2種以上の領域が存
在しているものであった。また、前記第2領域〜第4領
域の境界は不明確であった。各領域(第2〜4領域)
は、周縁から中心に向かうに従って目的とする組成にな
るようなものであった。
Further, the alloys of Examples 1 to 20 and Comparative Examples 1 to 4 are mainly composed of the first region, and two or more regions selected from the second to fourth regions in the first region. Existed. Also, the boundaries between the second to fourth regions were unclear. Each area (2nd to 4th area)
Was such that the desired composition was obtained from the periphery toward the center.

【0042】次いで、前記各水素吸蔵合金を前述した図
2の試料容器33(雰囲気温度25℃)内に収納した。
第1バルブ371 を閉じ、第2、第3のバルブ372
373 を開き、真空ポンプ35を作動して前記配管32
および分岐配管34及び蓄圧容器38内の空気を排気し
た。前記第2、第3のバルブ372 、373 を閉じた
後、第1バルブ371 を開いて水素ボンベ31から水素
を供給して前記配管32および分岐配管34及び蓄圧容
器38内を水素置換した。つづいて、第1バルブ371
を閉じ、この時点で圧力計36が示す系内の圧力から導
入した水素量を算出した。ひきつづき、第2バルブ37
2 を開き、水素を前記試料容器33内に供給し、温度を
熱電対40でモニターした。その後、前記試料容器33
内の温度が一定の速度で昇温するようにコンピュータ4
1および温度コントローラ42で制御し、その制御信号
を受けたヒータ39を用いて温度をスキャンさせた。こ
の時の前記容器33内の圧力変化を圧力計36により検
出してそれをレコーダ43で記録した。
Next, each of the hydrogen storage alloys was stored in the sample container 33 (atmospheric temperature 25 ° C.) shown in FIG.
The first valve 37 1 is closed, and the second and third valves 37 2 ,
Open 37 3, the pipe 32 by operating the vacuum pump 35
The air in the branch pipe 34 and the pressure accumulator 38 was exhausted. After closing the second and third valves 37 2 and 37 3 , the first valve 37 1 is opened to supply hydrogen from the hydrogen cylinder 31 to replace the inside of the pipe 32, the branch pipe 34, and the accumulator 38 with hydrogen. did. Subsequently, the first valve 37 1
Was closed, and at this time, the amount of hydrogen introduced was calculated from the pressure in the system indicated by the pressure gauge 36. The second valve 37 continues
2 was opened, hydrogen was supplied into the sample container 33, and the temperature was monitored with a thermocouple 40. Thereafter, the sample container 33
Computer 4 so that the internal temperature rises at a constant rate
1 and the temperature controller 42, and the temperature was scanned using the heater 39 receiving the control signal. At this time, the pressure change in the container 33 was detected by the pressure gauge 36 and recorded by the recorder 43.

【0043】以上、前記試料容器33内に一定量の水素
の導入を開始してから1時間後までの各水素吸蔵合金中
に吸蔵された水素量(wt%)を前記容器33内の圧力
変化の検出により測定した。これらの結果を、下記表1
〜表3に併記する。
As described above, the amount of hydrogen (wt%) occluded in each hydrogen storage alloy up to one hour after the introduction of a fixed amount of hydrogen into the sample container 33 is changed by the pressure change in the container 33. Was measured by detection of These results are shown in Table 1 below.
To Table 3 together.

【0044】[0044]

【表1】 [Table 1]

【0045】[0045]

【表2】 [Table 2]

【0046】[0046]

【表3】 [Table 3]

【0047】前記表1〜表3から明らかなように比較例
1のようなMg2 Ni合金からなる水素吸蔵合金は、水
素との反応の際にかなりの高温(約300℃)を必要と
し、さらに反応速度が著しく小さいため、常温付近では
水素と全く反応せず、水素吸蔵量はほぼ零であることが
わかる。また、比較例2〜4のように2相が共存してい
る水素吸蔵合金において水素吸蔵特性は殆ど向上しない
ことがわかる。
As is clear from Tables 1 to 3, the hydrogen storage alloy made of the Mg 2 Ni alloy as in Comparative Example 1 requires a considerably high temperature (about 300 ° C.) when reacting with hydrogen. Furthermore, since the reaction rate is extremely low, it does not react with hydrogen at around normal temperature at all, and it can be seen that the hydrogen storage amount is almost zero. Further, it can be seen that the hydrogen storage properties of the hydrogen storage alloy in which two phases coexist as in Comparative Examples 2 to 4 hardly improve.

【0048】これに対し、実施例1〜20のようにM1
の領域にM2〜M4の少なくとも2種以上の領域が共存
する、つまり3相以上の水素吸蔵合金は吸蔵速度が著し
く増大し、優れた水素吸蔵特性を有することがわかる。
On the other hand, as in Examples 1 to 20, M1
It can be seen that at least two types of regions M2 to M4 coexist in the region, that is, a hydrogen storage alloy of three or more phases has a remarkable increase in the storage speed and has excellent hydrogen storage characteristics.

【0049】(実施例21〜40および比較例5〜8)
下記表4〜表6に示す組成の水素吸蔵合金の粉末と電解
銅粉末を重量比で1:1の割合で混合し、この混合体1
gを錠剤成形機(内径10mm)を用いて圧力1000
0kgの条件にて5分間加圧することによりペレットを
作製した。このペレットをニッケル製網体で挾み込み、
周辺をスポット溶接し、ニッケルのリード線をスポット
溶接することにより24種の合金電極(負極)を作製し
た。なお、下記表4〜表6のM1はMg含有量が50モ
ル%以上、75モル%以下でNi含有量が50モル%以
下である第1領域、M2はMg含有量が0モル%以上、
50モル%未満でNi含有量が75モル%未満の第2領
域、M3はMg含有量が75モル%以上の第3領域、M
4はNi含有量が75モル%以上の第4領域、をそれぞ
れ示す。各領域(M2〜M4)の共存量(モル%)は、
水素吸蔵合金中に存在する領域の総量を100モル%と
して算出した。また、下記表4〜表6中のI1〜I4は
各領域(M1〜M4)における不純物を示している。各
領域(M1〜M4)における金属及び不純物の含有量
は、それぞれ領域中の元素の総量を100モル%として
算出した。
(Examples 21 to 40 and Comparative Examples 5 to 8)
The hydrogen storage alloy powder having the composition shown in Tables 4 to 6 and the electrolytic copper powder were mixed at a weight ratio of 1: 1.
g using a tableting machine (inner diameter 10 mm) at a pressure of 1000
Pellets were produced by pressing for 5 minutes under the condition of 0 kg. This pellet is sandwiched between nickel meshes,
24 types of alloy electrodes (negative electrodes) were produced by spot welding the periphery and spot welding nickel lead wires. In the following Tables 4 to 6, M1 is a first region having a Mg content of 50 mol% or more and 75 mol% or less and a Ni content of 50 mol% or less, M2 is a Mg content of 0 mol% or more,
A second region in which the Ni content is less than 75 mol% and less than 50 mol%, a third region in which the Mg content is 75 mol% or more, M 3
Reference numeral 4 denotes a fourth region in which the Ni content is 75 mol% or more. The coexistence amount (mol%) of each region (M2 to M4) is
The calculation was made assuming that the total amount of the regions existing in the hydrogen storage alloy was 100 mol%. Further, I1 to I4 in the following Tables 4 to 6 indicate impurities in each region (M1 to M4). The contents of metals and impurities in each region (M1 to M4) were calculated assuming that the total amount of elements in each region was 100 mol%.

【0050】更に、実施例21〜40及び比較例5〜8
の合金は、前記第1領域を主体とし、前記第1領域中に
前記第2領域〜第4領域より選ばれる2種以上の領域が
存在しているものであった。また、前記第2領域〜第4
領域の境界は不明確であった。各領域(第2〜4領域)
は、周縁から中心に向かうに従って目的とする組成にな
るようなものであった。
Further, Examples 21 to 40 and Comparative Examples 5 to 8
Has the first region as a main component, and in the first region, two or more types of regions selected from the second to fourth regions exist. In addition, the second region to the fourth region
The boundaries of the area were unclear. Each area (2nd to 4th area)
Was such that the desired composition was obtained from the periphery toward the center.

【0051】前記各負極を対極である焼結式ニッケル電
極とともに8規定の水酸化カリウム水溶液にそれぞれ浸
漬し、25℃の温度下にて充放電サイクル試験を行い、
最大放電容量を測定した。なお、充放電条件は水素吸蔵
合金1g当たり100mAの電流で10時間充電した
後、10分間休止し、水素吸蔵合金1g当たり20mA
の電流で酸化水銀電極に対して−0.5Vになるまで放
電を行うサイクルを繰り返した。その結果を下記表4〜
表6に併記する。
Each of the negative electrodes was immersed in an 8 N aqueous potassium hydroxide solution together with a sintered nickel electrode as a counter electrode, and a charge / discharge cycle test was conducted at a temperature of 25 ° C.
The maximum discharge capacity was measured. The charge and discharge conditions were as follows: after charging for 10 hours at a current of 100 mA per 1 g of hydrogen storage alloy, resting for 10 minutes, and then charging at 20 mA per 1 g of hydrogen storage alloy.
The discharge cycle was repeated until the current reached −0.5 V with respect to the mercury oxide electrode. The results are shown in Table 4 below.
Also shown in Table 6.

【0052】[0052]

【表4】 [Table 4]

【0053】[0053]

【表5】 [Table 5]

【0054】[0054]

【表6】 [Table 6]

【0055】前記表4〜表6から明らかなように実施例
21〜40のようにM1の領域にM2〜M4の少なくと
も2種以上の領域が共存する、つまり3相以上の水素吸
蔵合金を含む負極を備えた電池は、比較例5〜8の電池
に比べて放電容量が著しく高く、優れた充放電特性を有
することがわかる。
As is clear from Tables 4 to 6, as in Examples 21 to 40, at least two or more regions of M2 to M4 coexist in the region of M1, that is, a hydrogen storage alloy of three or more phases is contained. It can be seen that the battery provided with the negative electrode has a significantly higher discharge capacity than the batteries of Comparative Examples 5 to 8, and has excellent charge / discharge characteristics.

【0056】[0056]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
い水素吸蔵容量を維持しつつ、従来のMg−Ni系水素
吸蔵合金に比べて常温付近での水素吸蔵速度が向上され
た水素吸蔵合金を提供できる。したがって、本発明の水
素吸蔵合金はこれまで他の合金系を用いてきた各種応用
分野、例えば水素の貯蔵・輸送、熱の貯蔵・輸送、熱−
機械エネルギー変換、水素の分離・精製、水素同位体の
分離、水素を活物質とする電池、合成化学における触
媒、温度センサなど、がより拡大され、さらに水素吸蔵
合金利用の新しい分野の開拓を図ることができる等顕著
な効果を奏する。
As described above in detail, according to the present invention, while maintaining a high hydrogen storage capacity, the hydrogen storage speed near normal temperature is improved as compared with the conventional Mg-Ni-based hydrogen storage alloy. Can provide occlusion alloys. Therefore, the hydrogen storage alloy of the present invention can be used in various application fields in which other alloy systems have been used, for example, storage / transport of hydrogen, storage / transport of heat, heat-transfer.
Mechanical energy conversion, separation and purification of hydrogen, separation of hydrogen isotopes, batteries using hydrogen as an active material, catalysts in synthetic chemistry, temperature sensors, etc. are further expanded, and further cultivation of new fields using hydrogen storage alloys It has remarkable effects such as being able to do.

【0057】また、本発明に係わる電極およびアルカリ
蓄電池は、従来困難とされていたマグネシウム含有水素
吸蔵合金の充放電反応への応用を可能とすることによっ
て、軽量化および低コスト化と優れた充放電特性を有す
る等顕著な効果を奏する。更に、本発明に係わる電極
は、電気分解用の電極(例えば、食塩水の電気分解用の
負極)として用いることができる。
Further, the electrode and the alkaline storage battery according to the present invention can be applied to the charge and discharge reaction of a magnesium-containing hydrogen storage alloy, which has been difficult in the past, so that the weight and cost can be reduced and the excellent charge can be achieved. It has remarkable effects such as having discharge characteristics. Further, the electrode according to the present invention can be used as an electrode for electrolysis (for example, a negative electrode for electrolysis of saline).

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るアルカリ二次電池の一例である円
筒形ニッケル水素二次電池を示す部分切欠斜視図。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing a cylindrical nickel-metal hydride secondary battery which is an example of an alkaline secondary battery according to the present invention.

【図2】本発明の実施例に用いられる温度スキャンニン
グ式水素吸蔵放出特性評価装置を示す概略図。
FIG. 2 is a schematic view showing a temperature scanning type hydrogen storage / release characteristic evaluation apparatus used in an embodiment of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容器、 2…正極、 4…負極、 5…電極群、 7…封口板、 31…水素ボンベ、 33…試料容器、 35…真空ポンプ、 36…圧力計、 39…ヒータ、 41…コンピュータ、 42…温度コントローラ。 DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... container, 2 ... positive electrode, 4 ... negative electrode, 5 ... electrode group, 7 ... sealing plate, 31 ... hydrogen cylinder, 33 ... sample container, 35 ... vacuum pump, 36 ... pressure gauge, 39 ... heater, 41 ... computer, 42 ... temperature controller.

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 Mg含有量が50モル%以上、75モル
%以下でNi含有量が50モル%以下である第1領域;
Mg含有量が0モル%以上、50モル%未満でNi含有
量が75モル%未満の第2領域、Mg含有量が75モル
%以上の第3領域およびNi含有量が75モル%以上の
第4領域から選ばれる2種以上の領域;を含むことを特
徴とする水素吸蔵合金。
1. a first region having a Mg content of 50 mol% or more and 75 mol% or less and a Ni content of 50 mol% or less;
A second region having a Mg content of 0 mol% or more and less than 50 mol% and a Ni content of less than 75 mol%, a third region having a Mg content of 75 mol% or more, and a second region having a Mg content of 75 mol% or more. A hydrogen storage alloy, comprising: two or more regions selected from four regions.
【請求項2】 前記2種以上の領域のうちの一つは、前
記第2領域であることを特徴とする請求項1記載の水素
吸蔵合金。
2. The hydrogen storage alloy according to claim 1, wherein one of the at least two regions is the second region.
【請求項3】 前記2種以上の領域は、前記合金中に
0.001〜50モル%存在することを特徴とする請求
項1記載の水素吸蔵合金。
3. The hydrogen storage alloy according to claim 1, wherein the two or more regions are present in an amount of 0.001 to 50 mol% in the alloy.
【請求項4】 Mg含有量が50モル%以上、75モル
%以下でNi含有量が50モル%以下である第1領域;
Mg含有量が0モル%以上、50モル%未満でNi含有
量が75モル%未満の第2領域、Mg含有量が75モル
%以上の第3領域およびNi含有量が75モル%以上の
第4領域から選ばれる2種以上の領域;を含む水素吸蔵
合金を含有することを特徴とする電極。
4. a first region having a Mg content of 50 mol% or more and 75 mol% or less and a Ni content of 50 mol% or less;
A second region having a Mg content of 0 mol% or more and less than 50 mol% and a Ni content of less than 75 mol%, a third region having a Mg content of 75 mol% or more, and a second region having a Mg content of 75 mol% or more. An electrode comprising a hydrogen storage alloy containing at least two regions selected from four regions.
【請求項5】 前記2種以上の領域のうちの一つは、前
記第2領域であることを特徴とする請求項4記載の電
極。
5. The electrode according to claim 4, wherein one of the two or more types of regions is the second region.
【請求項6】 前記2種以上の領域は、前記合金中に
0.001〜50モル%存在することを特徴とする請求
項4記載の電極。
6. The electrode according to claim 4, wherein said two or more kinds of regions are present in the alloy in an amount of 0.001 to 50 mol%.
【請求項7】 Mg含有量が50モル%以上、75モル
%以下でNi含有量が50モル%以下である第1領域;
Mg含有量が0モル%以上、50モル%未満でNi含有
量が75モル%未満の第2領域、Mg含有量が75モル
%以上の第3領域およびNi含有量が75モル%以上の
第4領域から選ばれる2種以上の領域;を含む水素吸蔵
合金を含有する負極を備えることを特徴とするアルカリ
二次電池。
7. a first region having a Mg content of 50 mol% or more and 75 mol% or less and a Ni content of 50 mol% or less;
A second region having a Mg content of 0 mol% or more and less than 50 mol% and a Ni content of less than 75 mol%, a third region having a Mg content of 75 mol% or more, and a second region having a Mg content of 75 mol% or more. An alkaline secondary battery comprising a negative electrode containing a hydrogen storage alloy containing at least two regions selected from four regions.
【請求項8】 前記2種以上の領域のうちの一つは、前
記第2領域であることを特徴とする請求項7記載のアル
カリ二次電池。
8. The alkaline secondary battery according to claim 7, wherein one of the two or more types of regions is the second region.
【請求項9】 前記2種以上の領域は、前記合金中に
0.001〜50モル%存在することを特徴とする請求
項7記載のアルカリ二次電池。
9. The alkaline secondary battery according to claim 7, wherein the two or more regions are present in an amount of 0.001 to 50 mol% in the alloy.
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