[发明专利]氢吸藏合金、氢吸藏合金电极及二次电池

说明书

技术领域

本发明涉及氢吸藏合金、氢吸藏合金电极、及使用该氢吸藏合金电极的二次电池。

背景技术

氢吸藏合金能够安全且容易地贮藏作为能源的氢，作为新型能量转换用及贮藏用的材料备受注目。

就作为功能性材料的氢吸藏合金的应用领域而言，提出了遍布氢的贮藏和/或输送、热的贮藏和/或输送、热能-机械能间的能量的转换、氢的分离和/或精制、氢同位体的分离、以氢为活性物质的电池、合成化学中的催化剂、温度传感器等广泛的范围的技术方案。

例如，使用氢吸藏合金作为负极材料的镍氢蓄电池具有(a)高容量、(b)过充电及过放电耐性强、(c)能够高效地充放电、(d)清洁等特点，因此作为民用电池受到注目，并且积极地进行实用化、应用。

这样，氢吸藏合金蕴藏着机械、物理、化学各种应用的可能性，可列举为将来的产业上的主要材料之一。

作为这种氢吸藏合金的一个应用例的镍氢蓄电池的电极材料，迄今为止具有CaCu₅型晶体结构的AB₅型稀土-Ni系合金已付诸实用化，这些合金的极限放电容量为约300mAh/g，处于难以进一步高容量化的状况。

与此相对，近年来，能够高容量化的稀土-Mg-Ni系合金受到注目。据报道，这些合金分别具有不同的复杂的层叠结构，通过将其用作电极，显示比AB₅型合金高的放电容量，期待作为下一代镍氢电池用负极材料。

为了在维持这样的稀土-Mg-Ni系合金的高放电容量的状态下提高循环特性，可以通过调节氢吸藏合金中进一步添加的金属的种类、量来进行(专利文献1～4)。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-71687号公报

专利文献2：日本特开2009-108379号公报

专利文献3：日本特开平11-323469号公报

专利文献4：日本特开2009-68116号公报

发明内容

发明要解决的问题

但是，在如上述那样的现有技术中也尚未得到满足充分循环特性的氢吸藏合金。

为此，本发明的课题在于，提供既保持作为电极时的高放电容量又能使循环特性优异的氢吸藏合金。

此外，本发明的课题在于，提供放电容量高且在重复充放电时容量维持率难以降低的氢吸藏合金电极及二次电池。

用于解决问题的手段

本发明人等为了解决上述课题，研究发现：本发明涉及的氢吸藏合金，其特征在于，其化学组成由以下通式来表示。

M1_tM2_uM3_vCa_wMg_xNi_yM4_z

(其中，

16×(d-1.870)/(d-r)≤v≤16×(d-1.860)/(d-r)、

1.6≤w≤3.2、

4.1≤x≤5.1、

3.2≤(y+z)/(t+u+v+w+x)≤3.4、

t+u+v+w+x+y+z＝100，

M1为选自La、Pr、Nd中的1种或2种以上的元素，

M2为选自V、Nb、Ta、Ti、Zr、Hf中的1种或2种以上的元素，

M3为选自Sm、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Tm、Yb、Lu中的1种或2种以上的元素，

M4为选自Co、Mn、Al、Cu、Fe、Cr、Zn中的1种或2种以上的元素，

d为作为M1而选择的元素的平均原子半径，

r为作为M3而选择的元素的平均原子半径。)

另外，本发明中用作原子半径的值是指“对2成分合金系中的元素的金属性能的预测有用的计算数据集(Compilation of calculated data useful in predicting metallurgical behavior of the elements in binary alloy systems)”〔Teatum、E.，外2名著，LA-2345，Los Alamos Scientific Laboratory，1960年刊行〕中记载的原子半径的值。

本发明涉及的氢吸藏合金，其特征在于，其化学组成由以下通式来表示，