储氢合金制造技术

一种储氢合金，该储氢合金具有伴随着储氢容量（Ｈ／Ｍ）变化的相变，并且当所述的储氢容量（Ｈ／Ｍ）在０．３～０．７范围内时，处于单一相或接近单一相的状态。（*该技术在2023年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】储氢合金
本专利技术涉及一种储氢合金，尤其涉及一种用于电池时具有优异的高放电(功率)性能和充电能力的储氢合金；此外，粉化很少且具有优异的循环寿命性能。
技术介绍
近年来，采用储氢合金作为阴极的镍-金属氢化物电池(第二代电池)作为替代镍镉电池的高容量强碱性电池而引起了人们的注意。镍-金属氢化物电池不仅在各种小型或便携式仪器中已用作民用电源，且已实际应用在电动车辆(EV：电动车辆)、混合电动车辆(HEV：混合电动车辆：一种采用两种能源的车辆，如，采用电马达和内燃机)等等大型电池中。主合金系统正被发展成用于镍-金属氢化物电池的阴极的储氢合金的例子包括具有CaCu5-型晶体结构的AB5-型储氢合金，如LaNi5和具有Laves相结构的AB2-型储氢合金，如ZrV0.4Ni1.5。近年来，AB5-型储氢合金已成为实际应用电池的主流。用于采用LaNi5作为AB5型储氢合金的电极循环寿命短，其不能成为实际应用的产品。已知储氢合金的抗腐蚀使用Mm(稀土金属混合物)，一种代替La的稀土元素的混合物，且其中进一步用Co代替部分Ni，得到了改进。另外，最常被用作AB5型储氢合金的组合物是Mm-Ni-Co-Mn-Al体系的储氢合金，其中部分Ni进一步为Mn和Al所代替(例如，参见日本专利申请公开号2001-40442和日本专利申请公开号2001-348636)。然而，用常规采用的AB2型和AB5型储氢合金不能获得长时间的高功率，因此它们效率不足，特别是在电动车辆、混合电动车辆及类似场合的大型电池中应用时。另外，它们还存在储氢合金会发生裂化的问题。
技术实现思路
本专利技术目的是提供一种储氢合金，当其用于电池中时具有高的放电(功率)-->性能和优异的充电能力，另外，裂化少，且用于大电池时循环寿命性能优异，特别是在电动车辆、混合电动车辆、高功率应用及类似场合时。本专利技术的专利技术者通过试验结果发现，一种储氢合金在主要用于上述用于电动车辆、混合电动车辆、高功率应用及类似场合的大型电池时，在储氢容量范围内表现为单一相或接近单一相的状态时，可以达到上述目的。本专利技术基于上述发现得以完成，且提供了一种储氢合金，该储氢合金具有伴随着储氢容量(H/M)变化的相变，且当上述储氢容量(H/M)在0.3～0.7或0.4～0.6范围内时处于单一相或接近单一相的状态。当本专利技术的储氢合金用于电池中时，在给定的范围内具有优异的高放电(功率)性能和充电能力；另外，裂化很少；因而，其适合用作大型电池的阴极，特别是用于电动车辆、混合电动车辆、高功率应用及类似场合。附图说明图1是本专利技术一个实施例的储氢合金的PCT(压力-组成等温线)曲线。图2是作为对比合金实例的储氢合金的PCT(压力-组成等温线)曲线。图3是作为对比合金实例的储氢合金的PCT(压力-组成等温线)曲线。图4给出了图3所示PCT曲线中每个储氢容量的X射线衍射图谱。图5是对比例1中β相含量比例与储氢合金量关系图。图6是实施例1中β相含量比例与储氢合金量关系图。图7是实施例2中β相含量比例与储氢合金量关系图。图8是实施例3中β相含量比例与储氢合金量关系图。图9是实施例4中β相含量比例与储氢合金量关系图。图10是实施例5中β相含量比例与储氢合金量关系图。具体实施方式接下来将描述本专利技术的实施方式。本专利技术的储氢合金是一种伴随着储氢容量(H/M)的变化而相变的储氢合金。它是一种经历相变的储氢合金，例如，随着氢储容量的增加，由α相→α相与β相的混合相→β相。因此不包括诸如非晶之类没有相变的储氢合金。在此，α相是指具有其中在合金中氢为固溶体的结构的一种相，且β相是指具有-->与α相不同的晶体结构的一种相；他们并不是所谓的氢化物相，而是一种不同的固溶体相。尤其，在实施例1中，α相是指一种具有六方晶体结构的固溶体相，以及β相是指具有六方晶体结构或三方晶体结构的固溶体相。本专利技术的储氢合金在储氢容量范围内呈现单一相或接近单一相的状态，其主要用于电动车辆、混合动力电动车辆、高功率应用等等的大型电池内；也就是说，储氢容量(H/M)范围为0.3～0.7或0.4～0.6。在此，虽然单一相是指单一的固溶体，但其并不必须为100％，只要单一相不少于80％就足够了。此外，接近单一相的状态是指其中单一相不少于60％的状态。如果单一固溶体中的单一相不少于60％，优选不少于80％，该合金在电动车辆或混合电动车辆(HEV)的高功率充电和放电期间，可以吸附或解吸氢而不会改变晶体结构；此外，因为该合金几乎不裂化，其不仅循环寿命长，且因为不需要相变的能量，而使其活性和高放电(功率)性能变得优异。另一方面，如果单一固溶体中的单一相的比率少于60％，作为用于电动车辆、混合动力电动车辆或第二代高功率镍-金属氢化物电池的阴极所需要的活性和在低温下的高放电(功率)性能变差。例如，当将下述实施例1-5与对比例1进行比较时，在对比例1中，活性和代表低温下功率性能的脉冲值显示出较实施例1-5低的值。上面所述可以以附图为基础进行解释。图1是一个本专利技术典型实施例的储氢合金的PCT(压力-组成等温线)曲线；图2是用于比较的储氢合金的PCT(压力-组成等温线)曲线。在图1中，随着储氢容量的提高，本专利技术的储氢合金从α相转变成α相与β相的混合相。该混合相的储氢容量范围为0.10～0.30。随着储氢容量的近一步提高，储氢合金从α相与β相的混合相转变成β相。该β相在储氢量等于或高于0.3时出现，并且存在于至少为0.3～0.7范围内。另一方面，如本专利技术的上述的储氢合金那样，在图2中，用于比较的储氢合金从α相转变成α相与β相的混合相。具有该混合相的储氢合金储氢容量在0.40～0.55的范围。伴随着氢储容量的进一步提高，储氢合金从α相与β相的混合相转变成β相。该β相的储氢容量不小于0.55。因此，α相与β相的混合相与β相共存的储氢容量范围为0.3～0.7。-->在图2所示的已完成的工作中，一种有代表性的对比储氢合金的PCT(压力-组成等温线)曲线和X射线衍射图谱分别显示在图3和图4。如图4的<00>、<01>和图3的<03>所示只存在α相，<08>存在α相和β相的混合相，<12>和<19>中只存在β相。也就是说，对于该对比储氢合金而言，α相和β相的混合相存在于储氢容量为0.4时(上述<08>)。评价某特定使用范围内是否存在单一相或接近单一相的状态，例如在H/M＝0.4～0.6时，可通过做所含β相含量比例与储氢合金量的关系图来进行，如图5至图8所示，并考虑到特定使用范围内β相比例变化以做出评价。评价也可以下述方式进行。也就是说，既然H/M＝0.4时的β相比例(Rβ0.4)和H/M＝0.6时的β相比例(Rβ0.6)可以确定，且如果Rβ0.4与Rβ0.6的比值(Rβ0.4/Rβ0.6)接近1，可以确定的是相变几乎没有发生，因此状态接近于单一相；如果Rβ0.4/Rβ0.6＝0.6或更大，就可以认为状态接近单一相；另外，如果Rβ0.4/Rβ0.6＝0.8或更大，就可以认为是单一相。对于H/M＝0.3～0.7的范围来说同样适用。需要注意的是，β相比例可如下述通过使用一台原位X射线衍射装置测定X射线衍本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种储氢合金，该储氢合金具有伴随着储氢容量(H/M)变化的相变，并且当所述的储氢容量(H/M)在0.3～0.7范围内时，处于单一相或接近单一相的状态。2.如权利要求1所述的储氢合金，其中所述的储氢容量(H/M)在0.4～0.6范围内。3.如权利要求2所述的储氢合金，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：向井大辅，安田清隆，和田充弘，田平泰规，荫井慎也，井上秀利，
申请(专利权)人：三井金属矿业株式会社，
类型：发明
国别省市：