稀土-镁-镍基贮氢合金的制造工艺制造技术

提供一种用于安全且利于工业化生产地制造稀土-镁-镍基贮氢合金的方法，该合金用于实现展现出色的循环特性和高容量的镍氢充电电池。在制造包括元素A、Mg和元素B的稀土-镁-镍基贮氢合金的方法中，元素A由从包括Sc、Y的稀土元素中选择的至少一种元素R和作为可选元素从Zn、Hf和Ca中选择的至少一种元素组成，元素B由Ni和作为可选元素从除元素A和Mg外的其它元素中选择的至少一种元素组成，该方法包括将由元素A和元素B组成的合金与金属Mg和/或在金属Mg的熔点以下的含镁合金混合的第一步骤以及对在第一步骤中获得的混合物在比要获得的稀土-镁-镍基贮氢合金的熔点低5-250℃的温度热处理0.5-240小时的第二步骤。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及镍氢充电电池、用于该电池的负极、稀土 -镁-镍基贮氢合金及其制造方法。
技术介绍
负极含有贮氢合金的镍氢充电电池具有比镍镉充电电池更高的能量密度，并且由于其不含毒元素镉，因此对环境造成的负担也较小。镍氢充电电池被用在便携式装置如数码相机和电动工具以及电动车和混合动力车辆上。各种电池特性是根据应用所需确定的。已经作为镍氢充电电池的负极材料开发应用了贮氢合金，例如以AB5型晶体为主相的LaNi5系贮氢合金，以莱夫斯相为主相的贮氢合金，以及以BBC(体心立方晶格)相为主相的贮氢合金。稀土-镁-镍基贮氢合金近年来已被投入实用中，并且已经知道了使用该合金的镍氢充电电池具有高容量。专利公开文献I与一种熔融生产稀土 -镁-镍基贮氢合金的方法相关地披露了通过调节稀土-镁-镍合金熔液温度和熔炉内压力至预定值来抑制镁的蒸发。专利公开文献2披露了一种在含氦气氛中熔化含有Mg、Ca、L1、Zn、Mn和Sr中的至少一种元素的合金的合金制造方法。而且，在实施例中披露了制造合金如MgNi2等的方法。专利公开文献3披露了具有体心立方晶格结构的含镁贮氢合金以及通过机械合金化法制造该合金的方法。专利公开文献1:W02005/080617专利公开文献2 :W02006/093334专利公开文献3 JP2004-292838-A
技术实现思路
专利技术要解决的课题但是，根据专利公开文献I所述的制造方法，添加镁原料时的稀土 -Ni合金熔液温度是1250-1400°C，远高于镁的沸点1090°C，在这样的温度处理会引起镁的蒸发。根据专利公开文献2所述的制造方法，例如MgNi2的熔点是1147°C，会发生同样的问题。为此，存在难以控制合金成分的难题。另一方面，熔炉内处于充满镁蒸气的状态，变为难以控制炉内状况的十分危险的状态。而且伴随镁蒸气的产生，也产生粉尘，由此存在粉尘爆炸的危险性。因而在镁沸点以上的温度熔炼是伴随有高危险的制造方法。鉴于这样的问题，根据专利公开文献3所示，讨论了利用机械合金化法制造含镁合金。但是，根据这种方法很难获得均质组成的合金，尤其很难以均质组成制造出镁含量低的合金。本专利技术的一个目的是提供一种安全的且可利于工业化生产的用于制造稀土-镁-镍基贮氢合金的制造方法，该稀土 -镁-镍基贮氢合金具有能得到出色的循环特性的耐蚀性，具有能得到良好的初活性和高容量的贮氢性，并且可以实现具有高电池特性的镍氢充电电池。本专利技术的另一个目的是提供一种稀土 -镁-镍基贮氢合金、一种采用上述合金的镍氢充电电池负极和一种具有该负极的镍氢充电电池，其中，该贮氢合金中的各元素的均匀性出色，尤其是镁的分布十分均匀，该合金具有能获得出色的循环特性的耐蚀性，具有能获得良好的初活性和高容量的贮氢性，并且可以实现具有高电池特性的镍氢充电电池。根据本专利技术，提供一种制造稀土-镁-镍基贮氢合金的方法(以下有时简称为本专利技术方法)，该合金含有元素A、Mg和元素B，其中，元素A由从包含Sc、Y的稀土元素中选择的至少一种元素R和作为可选元素从Zn、Hf和Ca中选择的至少一种元素组成，元素B由Ni和作为可选元素从除元素A和Mg以外的其它元素中选择的至少一种元素组成，所述方法包括将由元素A和元素B (以下有时简称为AB合金)组成的合金与金属Mg和/或在金属Mg的熔点以下的含镁合金(以下有时简称为低熔点含镁合金)混合的第一步骤，和将在第一步骤中获得的混合物在比要获得的稀土 -镁-镍基贮氢合金的熔点低5-250°C的温度热处理O. 5-240小时的第二步骤。另外，根据本专利技术，提供一种通过本专利技术方法制造的稀土-镁-镍基贮氢合金(以下有时简称为本专利技术合金)根据本专利技术，还提供一种包含本专利技术贮氢合金的镍氢充电电池负极和一种具有该负极的镍氢充电电池。本专利技术方法在采用上述构成的情况下能够安全且利于工业化生产地制造稀土-镁-镍基贮氢合金，该稀土 -镁-镍基贮氢合金具有能得到出色的循环特性的耐蚀性，能得到良好的初活性和高容量的贮氢性。尤其是，本专利技术方法能够制造出具有均质组成的稀土-镁-镍基贮氢合金，消除与镁蒸气有关的合金成分控制困难以及镁粉尘爆炸等危险。附图说明图1是利用实施例1制造的贮氢合金的截面组织中的镁的映射图。图2是利用实施例2制造的贮氢合金的截面组织中的镁的映射图。图3是利用比较例3制造的贮氢合金的截面组织中的镁的映射图。图4是利用比较例3制造的贮氢合金的截面组织中的镍的映射图。具体实施例方式以下将详细说明本专利技术。本专利技术方法是一种制造包含元素A、Mg和元素B的稀土 -镁-镍基贮氢合金的方法。元素A由从包含Sc、Y的稀土元素中选择的至少一种元素R和作为可选元素从Zn、Hf和Ca中选择的至少一种元素组成。元素A中的元素R的含量优选为70_100mol%，优选是95_100mol%，更好的是99-100mol%。元素A中的上述可选元素的含量优选为0_30mol %,更优选是0_5mol %,最优选是O-1mol %。元素R优选含有从La、Ce、Nd、Pr、Sm、Gd、Y、Eu和Yb中选择的至少一种元素。可选元素优选含有Zr，La倾向于降低所得合金在氢吸收释放时的平衡压力，而Nd、Pr、Sm或Zr倾向于增大平衡压力。元素B由Ni和作为可选元素从除元素A和Mg以外的其它元素中选择的至少一种元素组成。当元素B中的Ni含量低时,容易进行微粉化。相反，当Ni含量较高时,倾向于不能获得足够大的忙氢容量。元素B中的镍Ni含量优选是90-100mol%,更优选是93-98mol%。元素B中的可选元素的含量优选是O-1Omol %，更优选是2-7mol %。当根据电池用途需要对电池特性进行微调时，可以任意地含有元素B中的可选元素。具体来说，可选元素例如是从 Al、T1、V、Nb、Ta、Cr、Mo、W、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、B、Ga、Sn、Sb、In、S1、C 和 P 中选择的至少一种，优选例如是从 Al、T1、Nb、Mo、W、Mn、Fe、Co、Cu、Zn、B和Sn中选择的至少一种。铝影响耐蚀性并且在含铝时能提高耐蚀性，但在铝含量高时不能获得足够高的贮氢容量，而铝偏析恐怕会导致无法获得足够高的耐蚀性，所以最好按照上述可选元素的优选含量来使用。而且铝倾向于降低合金在氢吸收释放时的平衡压力。Fe、Cu、Sn、T1、Nb、Mo、W和B倾向于抑制微粉化或抑制从Al、Co和Mn中选择的至少一种元素洗脱至电解液中。镁对贮氢容量有重大影响，当镁含量低时，贮氢容量也低，而当镁含量高时，有无法获得足够高的耐蚀性的倾向。本专利技术方法可被用于制造具有各种组成的稀土 -镁-镍基贮氢合金，能够制造出符合贮氢性和耐蚀性等期望的特性的本专利技术合金。元素B的摩尔量/(元素A的摩尔量+Mg的摩尔量)之比表示稀土 -镁-镍基C氢合金的成分比，其优选范围是2. 5-5. 5。为提高贮氢容量，优选3. 0-4. 5。Mg的摩尔量/(元素A的摩尔量+Mg的摩尔量)之比优选是0. 01-0. 30。当元素B的摩尔量/(元素A的摩尔量+Mg的摩尔量)之比为3. 0-4. 5时,Mg的摩尔量/(元素A的摩尔量+Mg的摩尔量)之比优选为0. 05-0. 25，更优选为0. 10-0. 20。当元素B的摩尔量/(元素A的摩尔量+Mg的摩尔量)之比为3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】2010.06.24 JP 2010-1591241.一种制造包含元素A、Mg和元素B的稀土 -镁-镍基贮氢合金的方法，所述元素A由从包含Sc、Y的稀土元素中选择的至少一种元素R和作为可选元素从Zn、Hf和Ca中选择的至少一种元素组成，并且所述元素B由Ni和作为可选元素从除元素A和Mg以外的其它元素中选择的至少一种元素组成，所述方法包括: 将由元素A和元素B组成的合金与金属Mg和/或在金属Mg的熔点以下的含镁合金混合的第一步骤，和 对第一步骤中获得的混合物在比要获得的稀土 -镁-镍基贮氢合金的熔点低5-250°C的温度热处理0.5-240小时的第二步骤。2.根据权利要求1所述的方法，其特征是，由元素A和元素B组成的合金的平均粒径(D50)是 20-1000 μ m。3.根据权利要求1或2所述的方法，其特征是，金属Mg和/或在金属Mg的熔点以下的含镁合金的平均粒径(D50)是20-1000 μ m。4.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征是，在金属Mg的熔点以下的含镁合金由Mg和选自Al、Cu、Zn、Ga、Sn和In的至少一种元素组成。5.根据权利要求1至3中任一项所述的方法，其特征是，由元素A和元素B组成的合金与金属Mg在第一步骤中混合。6.根据权利要求1至5中任一项所述的方法，其特征是，在第二步骤中，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：大月孝之，入江年雄，
申请(专利权)人：株式会社三德，
类型：
国别省市：