复合贮氢合金及镍氢蓄电池制造技术

本发明专利技术提供一种具有高放电容量及高效放电性能的复合贮氢合金及使用该复合贮氢合金的镍氢蓄电池。复合贮氢合金含有具有I相的贮氢合金和具有AB3型的结晶相的贮氢合金。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种具有高放电容量及高效放电性能的复合贮氢合金及使用该复合贮氢合金的镍氢蓄电池。
技术介绍
贮氢合金可以安全且容易地贮藏氢，是期待作为清洁能源的材料，且作为能量的新的贮藏及转换材料而备受瞩目。目前，作为贮氢合金，对含有具有CaCu5型结构的AB5型、具有CsCI型结构的AB型、具有立方晶系C15或六方晶系C14结构的AB2型等结晶相的贮氢合金，正在广泛研究其电化学特性。 另一方面，已知有具有5对对称轴、正20面体结构、由Ti、Zr、Ni等过渡金属构成的合金具有Icosahedral型的准晶相(I相)，其高的贮氢能力备受瞩目(非专利文献I)。这种贮氢合金的适应领域遍及氢的贮藏 输送、热的贮藏 输送、热-机械能量的转换、氢的分离 精制、氢同位素的分离、镍氢蓄电池、合成化学中的催化剂、温度传感器等多方面，其中，使用贮氢合金作为其负极活性物质的镍氢蓄电池具有小型、轻质、高输出等优点，因此，需求正在扩大。作为镍氢蓄电池的负极活性物质，目前使用以稀土类元素及Ni为主要构成元素的AB5型合金，但目前所使用的AB5型合金的放电容量已经达到LaNi5的理论容量的约85 %，不能期待比这更高的容量。现有技术文献非专利文献非专利文献I Appl. Phys. Lett. 69 (1996) 2998-3000
技术实现思路
因此，本专利技术是鉴于上述现状，为了提供一种具有高放电容量及高效放电性能的复合贮氢合金及使用该复合贮氢合金的镍氢蓄电池而开发的。本专利技术人潜心研究的结果发现，通过在具有具备优异的贮氢性能的I相的贮氢合金中混合具有AB3型的结晶相的贮氢合金形成复合合金，可以实现氢放出能力的提高，最终完成了本专利技术。S卩，本专利技术的复合贮氢合金的特征在于，含有具有I相的贮氢合金和具有AB3型的结晶相的贮氢合金。在本专利技术的复合贮氢合金中，优选所述具有AB3型的结晶相的贮氢合金的含量，在复合贮氢合金中为10 30重量％。所述具有I相的贮氢合金优选至少以Ti为构成元素，其中，更优选至少以Ti、V及Ni为构成元素。作为本专利技术的复合贮氢合金的用途，没有特别的限定，可以适当地用作镍氢蓄电池的负极活性物质。这样，具备含有本专利技术的复合贮氢合金的负极的镍氢蓄电池也为本专利技术之一。根据本专利技术，通过在具有具备优异的贮氢性能的I相的贮氢合金中混合具有AB3型的结晶相的贮氢合金形成复合合金，可以谋求氢放出能力的提高。而且，通过将兼备这种优异的贮氢性能和氢放出能力的复合贮氢合金用作镍氢蓄电池的负极活性物质，可以得到放电容量高、且高效放电性能优异的电池。附图说明图I是表示AB3型合金(a)、Tih4Va6Ni合金(b)及它们的复合合金(C)的XRD图案的图。图2是表示利用透射式电子显微镜(TEM)观察的Tk4Va6Ni合金的明视场图像 (a)、5倍的电子衍射图案(b)及通常的电子衍射图案(C)的图。图3是包含TiJa6Ni合金的负极和包含Ti1Ja6Ni合金与AB3型合金的复合合金的负极的循环次数和放电容量之间的相互关系的坐标图。图4是表示包含Ti1Ja6Ni合金的负极和包含Tk4Va6Ni合金与AB3型合金的复合合金的负极在50% DOD中的电化学阻抗的光谱的坐标图。图5是表示对应于图4所示的电化学阻抗的光谱的等价电路的图。图6是表示包含Ti1Ja6Ni合金的负极和包含Tk4Va6Ni合金与AB3型合金的复合合金的负极的、阳极电流相对于电流时间响应的单对数曲线的坐标图。具体实施例方式下面，对本专利技术进行详述。 本专利技术的复合贮氢合金含有具有I相的贮氢合金和具有AB3型的结晶相的贮氢合金。在此，I相是指Icosahedral型的准晶相，AB3型的结晶相是指具有以AB3表不的组成的结晶相。需要说明的是，A表示选自由稀土类元素及Mg构成的组中的至少I种元素(贮氢金属)，B表示选自由稀土类元素以外的过渡元素及Al构成的组中的至少I种元素(氢放出金属)。作为上述具有I相的贮氢合金，可列举例如TiL4V0.6Ni, TiL6V0.4Ni, TiL7V0.3Ni>Tii.8Vo.2Ni> TiuVuNi、Ti45Zr30Ni13Pd7^ Ti45Zr30Ni25Y' Ti45Zr35Ni17Cu3' Ti45Zr38Ni17' Ti59Ni34V7等钦系合金!Mg25Y11Zn64 等续系合金!Al63Cu25Fe12> Al70Cu20Fe10' Al86Mn14> Alre.JCuici2Li33.7、八丄85. 7VI4. 3、Al78. 4祖110. 6仙4、^l80. 4胞19. 6、Al78Re22、Al6Mn 等^|=1 系合金;Sc16. 2Cui2, 3况71. 5 等锐系合金；Zn59Mg31Holtl等锌系合金等。这些合金均为具有Icosahedral型的准晶相的合金,可以单独使用，也可以并用2种以上。在这些合金中，以Ti为主要构成元素的钛系合金，从其优异的贮氢性能方面考虑优选使用，更优选Ti含量为45at%以上的钛系合金。作为上述钛系合金，由于稳定性优异，因此，广泛使用以Ti、Zr及Ni为构成元素的TiZrNi系合金，但TiZrNi系合金的Zr的至少一部分被V取代了的TiVNi系合金与TiZrNi系合金相比，动态效果(活性)更高，氢放出能力更优异。另外，由于V比Zr廉价，因此，与TiZrNi系合金相比，TiVNi系合金在成本方面也是有利的。在这种至少以Ti、V及Ni为构成元素的钛系合金中，优选使用例如具有通式TixVyNi (1.4彡X彡1.9,0. I彡y彡0. 6、x+y=2)表示的组成的合金。上述具有I相的贮氢合金中的I相的含量优选在该贮氢合金中为30 70体积％。I相的含量低于30体积％时,有时忙氢量充分，另一方面，I相的含量超过70体积％时,有时氢放出能力差。作为上述具有I相的贮氢合金的制造方法，没有特别的限定，可列举例如单辊熔融纺丝法、双辊熔融纺丝法、离心喷雾法、REP法、旋转液中纺丝法、气体雾化法(gas atmysmethod)等将熔融状态的合金进行骤冷的方法；机械合金(机械熔合)法等固相反应法；溅射法等由气相形成的方法等，通过适当选择使用这些方法，可以制造上述具有I相的贮氢么么I=I -Wl o作为具有上述AB3型的结晶相的贮氢合金，没有特别限定，可列举例如 以AB3 tl AB3 8的组成表示的贮氢合金，作为这种贮氢合金，可列举例如具有通式LaaMgbM1IbNicI^d (式中，为 0. 3 彡 a彡 0. 65,0. 15 ^ 0. 3、2. 5彡 c 彡 3. 8、3 彡 c+d 彡 3. 8，Ml表示选自由La以外的稀土类元素构成的组中的至少I种元素，M2表示选自由除稀土类元素和Ni之外的过渡元素及Al构成的组中的至少I种元素。)表示的组成的合金。作为具有上述通式表示的组成的合金，可列举例如LaaNdbMgnbNicAUO. 60 ^ a彡 0. 65,0. 10 ^ 0. 12,2. 5 ^ c < 3) ,LaaNdbMg1Ji2.85CocSidAll-c-d(0. 50 彡 a 彡 0. 52、0. 25 彡 b 彡 0. 30、0. 60 彡 c 彡 0. 70、0 本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.ー种复合贮氢合金，其特征在干，含有具有I相的贮氢合金和具有AB3型的结晶相的贮氢合金。2.如权利要求I所述的复合贮氢合金，其中，含有10 30重量％的具有所述AB3型的结晶相的贮氢合金。3.如权利要求I或2所述的复合贮氢合金，...

【专利技术属性】
技术研发人员：王立民，刘万强，吴耀明，川部佳照，尾崎哲也，绵田正治，
申请(专利权)人：中国科学院长春应用化学研究所，株式会社杰士汤浅国际，
类型：发明
国别省市：