[發(fā)明專利]鎳氫充電電池及用于鎳氫充電電池的負(fù)極

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201310320737.7
• 申請日: 2013-07-26
• 公開（公告）號: CN103579591B
• 公開（公告）日: 2017-04-12
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 甲斐拓也;石田潤
• 申請（專利權(quán)）人: FDK株式會社
• 主分類號: H01M4/38
• 分類號: H01M4/38;H01M10/30;H01M4/32
• 代理公司: 上海專利商標(biāo)事務(wù)所有限公司31100
• 代理人: 張鑫

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及鎳氫充電電池及用于鎳氫充電電池的負(fù)極。

背景技術(shù)

鎳氫充電電池與鎳鎘充電電池相比，容量大且環(huán)境安全性也較優(yōu)越，因此被用于各種移動設(shè)備、混合動力電動汽車等各種用途。

這種鎳氫充電電池的負(fù)極所使用的儲氫合金是一種能夠吸收1000倍以上合金體積的氫的材料，是鎳氫充電電池的重要構(gòu)成材料之一。作為這種儲氫合金，通常使用例如以CaCu5型晶體為主相的AB5型結(jié)構(gòu)的稀土類-Ni系儲氫合金即LaNi₅系儲氫合金、或以包含Ti、Zr、V及Ni的萊夫斯（Laves）相系晶體為主相的AB₂型結(jié)構(gòu)的儲氫合金等。

由于發(fā)現(xiàn)了鎳氫充電電池的多種用途，因此希望鎳氫充電電池能夠?qū)崿F(xiàn)更高的容量。然而，上述儲氫合金的儲氫能力無法充分滿足這一高容量化的要求。

因此，近年來，為了提高儲氫合金的儲氫能力，用Mg來代替稀土類-Ni系儲氫合金中的一部分稀土類元素，從而提出了具有這樣組成的稀土類-Mg-Ni系儲氫合金。該稀土類-Mg-Ni系儲氫合金與以往的稀土類-Ni系儲氫合金相比，能夠吸收更多的氫氣（參照日本專利特開平11-323469號公報(bào)）。

而且，使用上述稀土類-Mg-Ni系儲氫合金來作為負(fù)極材料的鎳氫充電電池不僅能夠?qū)崿F(xiàn)高容量化，與以往相比，還具有能夠抑制自放電和延長循環(huán)壽命的特點(diǎn)。然而，僅僅使用稀土類-Mg-Ni系儲氫合金還無法提供能夠充分滿足要求的具有自放電特性及循環(huán)壽命特性的鎳氫充電電池，仍然無法解決這一問題。

這里，作為引起鎳氫充電電池自放電的原因之一，例如有因氫解離所導(dǎo)致的自放電現(xiàn)象，即，從負(fù)極的儲氫合金解離出來的氫會在堿性電解液內(nèi)擴(kuò)散而到達(dá)正極，從而使正極活性物質(zhì)Ni(OH)2發(fā)生還原反應(yīng)。

另一方面，作為鎳氫充電電池循環(huán)壽命變短的原因之一，例如有儲氫合金容易開裂。具體而言，負(fù)極的儲氫合金會因電池的充放電反應(yīng)而重復(fù)地吸收、釋放氫，從而導(dǎo)致合金開裂直至粉碎。由于合金一旦開裂，就會產(chǎn)生很多具有高反應(yīng)性的新生面，因此，電池內(nèi)的電解液會與該新生面發(fā)生反應(yīng)，從而使合金氧化而劣化。當(dāng)上述那樣電解液與新生面發(fā)生反應(yīng)時(shí)，電解液被消耗而減少，因此，電池的內(nèi)部電阻隨之增大，從而導(dǎo)致導(dǎo)電性下降。這種現(xiàn)象一般稱之為干涸現(xiàn)象。也就是說，使用容易開裂的儲氫合金的電池容易發(fā)生干涸現(xiàn)象，在充放電重復(fù)次數(shù)較少的階段不易發(fā)生放電，循環(huán)壽命變短。

因此，一直以來，為了解決這些問題以進(jìn)一步改善電池特性，在進(jìn)行著各種研究。

然而，研究得到的電池的自放電特性及循環(huán)壽命特性仍然不能滿足要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明是基于上述情況而進(jìn)行的，其目的在于，提供一種高容量且自放電特性及循環(huán)壽命特性都優(yōu)越的鎳氫充電電池。

為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明的鎳氫充電電池將電極組與堿性電解液以密閉的狀態(tài)一并收納在容器內(nèi)，且所述電極組由隔膜、負(fù)極及正極構(gòu)成，其中，所述負(fù)極包含儲氫合金，該儲氫合金具有用通式(RE_1-xT_x)_1-yMg_yNi_z-aAl_a表達(dá)的組成，

（式中，RE表示選自Y、Sc及稀土類元素的至少一種元素；T表示選自Zr、V及Ca的至少一種元素；下標(biāo)x、y、z、a分別表示0≤x、0.05≤y≤0.35、2.8≤z≤3.9、0.10≤a≤0.25），且具有由AB2型亞單位與AB5型亞單位層疊而成的晶體結(jié)構(gòu)，所述Ni的一部分被Cr代替。

優(yōu)選的是，當(dāng)所述RE的元素、所述T的元素及所述Mg的總和為1摩爾時(shí)，所述Cr的含量為0.01摩爾以上且0.02摩爾以下。

此外，優(yōu)選的是，所述堿性電解液含有NaOH作為溶質(zhì)的主體。

另外，根據(jù)本發(fā)明，提供一種具有如下特征的用于鎳氫充電電池的負(fù)極，該負(fù)極包含儲氫合金，該儲氫合金具有用通式(RE_1-xT_x)_1-yMg_yNi_z-aAl_a表達(dá)的組成（式中，RE表示選自Y、Sc及稀土類元素的至少一種元素；T表示選自Zr、V及Ca的至少一種元素；下標(biāo)x、y、z、a分別表示0≤x、0.05≤y≤0.35、2.8≤z≤3.9、0.10≤a≤0.25），且具有由AB₂型亞單位與AB₅型亞單位層疊而成的晶體結(jié)構(gòu)，所述Ni的一部分被Cr代替。