[发明专利]电极用合金粉末及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及电极用合金粉末及其制造方法。

背景技术

由于能够可逆地吸入·释放氢的贮氢合金的电极的理论容量密度大于镉电极，不会出现锌电极那样的变形，也不会形成枝晶，所以使用寿命较长且无公害。此外，由于其能量密度较高，所以作为镍氢蓄电池的负极被大量用于小型便携式电器用电源等，并且在今后有待进一步开发。

近年，镍氢蓄电池还作为电动汽车等的动力电源倍受瞩目，人们希望其输出功率和保存特性等得到进一步提高。

作为镍氢蓄电池的负极活性物质，一般广泛使用的是具有CaCu₅型晶体结构的MmNi₅(Mm为稀土类元素的混合物)中的一部分Ni被Co、Mn、Al、Cu等取代的合金。此外，为使电池更小型化和轻量化的新型贮氢合金的研究开发也正在积极进行。

将制得的贮氢合金直接用作电极用合金粉末时，一般在初期充放电时会出现电极特性不理想的问题，所以最好预先进行处理以提高贮氢合金的活性，关于该处理方法也有许多方案。

以往，作为提高贮氢合金活性的方法，提出了使镍等可提高贮氢合金的电化学活性的组分通过物理手段附着在贮氢合金表面的方法；或通过化学镀等手段在贮氢合金表面镀镍的方法等。但是，从实用性考虑，希望以较低的成本通过化学手段腐蚀贮氢合金表面以提高活性。具体来讲，揭示了(1)将贮氢合金浸入盐酸等酸性水溶液等方法(例如日本专利公开公报平7-73878号)、(2)将贮氢合金浸入碱性水溶液的方法(例如日本专利公开公报昭61-285658号)、(3)将贮氢合金浸入碱性水溶液后再浸入酸性水溶液的方法(例如日本专利公开公报平9-7591号、日本专利公开公报平9-171821号等)等。

上述(1)的酸性处理中，贮氢合金表面的氧化物和氢氧化物被除去，使贮氢合金的初期活性有所提高，但效果不大。这是因为贮氢合金的构成元素都溶于酸性水溶液中，很难在贮氢合金表面形成富含可提高贮氢合金活性的Ni的表层。此外，在碱性蓄电池中，贮氢合金充分浸渍在高浓度碱性电解液中，而贮氢合金的构成元素在酸性水溶液中和碱性水溶液中的溶解现象有所不同。经过酸性水溶液处理的贮氢合金，其构成元素在电池内的电解液中的溶出量比经过碱性水溶液处理的贮氢合金多，电池的循环寿命较短。

上述(2)的碱性处理中，贮氢合金的构成元素中对于碱性水溶液不稳定的元素溶于水溶液，同时在贮氢合金表面形成富含Ni的表层。但是，由于溶出的元素转变为氧化物和氢氧化物，在整个贮氢合金表面析出，所以导电性下降，电池的输出特性也不够。

上述(3)的碱性处理和酸性处理的组合中，在最初的碱性水溶液处理中析出的氧化物和氢氧化物，在用酸性水溶液进行处理时从贮氢合金除去，使初期活性有所提高。但是，该方法存在的问题是，必须经过碱性处理、水洗、酸性处理和水洗等多个步骤，导致制造成本增加。此外，由于最后在酸性水溶液中进行处理，所以虽然没有上述(1)的酸性处理等那样严重，但还是存在电池的循环寿命缩短的问题。

发明的内容

本发明涉及由贮氢合金组成的用于镍氢蓄电池等的电极用合金粉末及其制造方法。

本发明提供了导电性较高、很难在碱性电解液中被腐蚀、在初期充放电循环中显现出良好电极活性的电极用合金粉末，用该合金粉末可制得自放电特性、高放电率特性及循环寿命俱佳的碱性蓄电池。

本发明还涉及电极用合金粉末的制造方法，该方法包括在90℃以上的温度下将含有20～70重量％Ni的贮氢合金形成的原料粉末浸入含有30～80重量％氢氧化钠的水溶液中的步骤1及对经过步骤1处理的粉末进行水洗的步骤2。

本发明的电极用合金粉末的制造方法还包括在步骤2之后使经过水洗的粉末和氧化剂在水中混合的步骤3。

前述原料粉末最好由具有CaCu₅型晶体结构、且含有稀土类元素的混合物及Ni、Co、Mn和Al的合金组成。

上述情况下，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径最好为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。

在进行步骤1前，最好进行使前述原料粉末和水混合浸湿的步骤，然后在步骤1中使用该被浸湿的原料粉末。

这种情况下，进行前述原料粉末和水混合浸湿的步骤时，最好在存在水的情况下将含有20～70重量％Ni的贮氢合金粗粒子粉碎成平均粒径为5～30μm的粒子。

步骤1中，前述原料粉末最好在含有30～80重量％氢氧化钠的水溶液中浸渍0.2～3小时。