[發明專利]電極用合金粉末及其制造方法

有效

• 申請號: 01145231.5
• 申請日: 2001-12-27
• 公開（公告）號: CN1362751A
• 公開（公告）日: 2002-08-07
• 發明（設計）人: 岡田行廣;嘉山美穗;辻庸一郎
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社;豐田自動車株式會社
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M4/04
• 代理公司: 上海專利商標事務所
• 代理人: 章鳴玉

技術領域

本發明涉及電極用合金粉末及其制造方法。

背景技術

由于能夠可逆地吸入·釋放氫的貯氫合金的電極的理論容量密度大于鎘電極，不會出現鋅電極那樣的變形，也不會形成枝晶，所以使用壽命較長且無公害。此外，由于其能量密度較高，所以作為鎳氫蓄電池的負極被大量用于小型便攜式電器用電源等，并且在今后有待進一步開發。

近年，鎳氫蓄電池還作為電動汽車等的動力電源倍受矚目，人們希望其輸出功率和保存特性等得到進一步提高。

作為鎳氫蓄電池的負極活性物質，一般廣泛使用的是具有CaCu₅型晶體結構的MmNi₅(Mm為稀土類元素的混合物)中的一部分Ni被Co、Mn、Al、Cu等取代的合金。此外，為使電池更小型化和輕量化的新型貯氫合金的研究開發也正在積極進行。

將制得的貯氫合金直接用作電極用合金粉末時，一般在初期充放電時會出現電極特性不理想的問題，所以最好預先進行處理以提高貯氫合金的活性，關于該處理方法也有許多方案。

以往，作為提高貯氫合金活性的方法，提出了使鎳等可提高貯氫合金的電化學活性的組分通過物理手段附著在貯氫合金表面的方法；或通過化學鍍等手段在貯氫合金表面鍍鎳的方法等。但是，從實用性考慮，希望以較低的成本通過化學手段腐蝕貯氫合金表面以提高活性。具體來講，揭示了(1)將貯氫合金浸入鹽酸等酸性水溶液等方法(例如日本專利公開公報平7-73878號)、(2)將貯氫合金浸入堿性水溶液的方法(例如日本專利公開公報昭61-285658號)、(3)將貯氫合金浸入堿性水溶液后再浸入酸性水溶液的方法(例如日本專利公開公報平9-7591號、日本專利公開公報平9-171821號等)等。

上述(1)的酸性處理中，貯氫合金表面的氧化物和氫氧化物被除去，使貯氫合金的初期活性有所提高，但效果不大。這是因為貯氫合金的構成元素都溶于酸性水溶液中，很難在貯氫合金表面形成富含可提高貯氫合金活性的Ni的表層。此外，在堿性蓄電池中，貯氫合金充分浸漬在高濃度堿性電解液中，而貯氫合金的構成元素在酸性水溶液中和堿性水溶液中的溶解現象有所不同。經過酸性水溶液處理的貯氫合金，其構成元素在電池內的電解液中的溶出量比經過堿性水溶液處理的貯氫合金多，電池的循環壽命較短。

上述(2)的堿性處理中，貯氫合金的構成元素中對于堿性水溶液不穩定的元素溶于水溶液，同時在貯氫合金表面形成富含Ni的表層。但是，由于溶出的元素轉變為氧化物和氫氧化物，在整個貯氫合金表面析出，所以導電性下降，電池的輸出特性也不夠。

上述(3)的堿性處理和酸性處理的組合中，在最初的堿性水溶液處理中析出的氧化物和氫氧化物，在用酸性水溶液進行處理時從貯氫合金除去，使初期活性有所提高。但是，該方法存在的問題是，必須經過堿性處理、水洗、酸性處理和水洗等多個步驟，導致制造成本增加。此外，由于最后在酸性水溶液中進行處理，所以雖然沒有上述(1)的酸性處理等那樣嚴重，但還是存在電池的循環壽命縮短的問題。

發明的內容

本發明涉及由貯氫合金組成的用于鎳氫蓄電池等的電極用合金粉末及其制造方法。

本發明提供了導電性較高、很難在堿性電解液中被腐蝕、在初期充放電循環中顯現出良好電極活性的電極用合金粉末，用該合金粉末可制得自放電特性、高放電率特性及循環壽命俱佳的堿性蓄電池。

本發明還涉及電極用合金粉末的制造方法，該方法包括在90℃以上的溫度下將含有20～70重量％Ni的貯氫合金形成的原料粉末浸入含有30～80重量％氫氧化鈉的水溶液中的步驟1及對經過步驟1處理的粉末進行水洗的步驟2。

本發明的電極用合金粉末的制造方法還包括在步驟2之后使經過水洗的粉末和氧化劑在水中混合的步驟3。

前述原料粉末最好由具有CaCu₅型晶體結構、且含有稀土類元素的混合物及Ni、Co、Mn和Al的合金組成。

上述情況下，前述原料粉末中的Co含量最好在6重量％以下。

前述原料粉末的平均粒徑最好為5～μm。

前述原料粉末的表面通常最好具有氧，且氧含量在1重量％以下。

在進行步驟1前，最好進行使前述原料粉末和水混合浸濕的步驟，然后在步驟1中使用該被浸濕的原料粉末。

這種情況下，進行前述原料粉末和水混合浸濕的步驟時，最好在存在水的情況下將含有20～70重量％Ni的貯氫合金粗粒子粉碎成平均粒徑為5～30μm的粒子。

步驟1中，前述原料粉末最好在含有30～80重量％氫氧化鈉的水溶液中浸漬0.2～3小時。