[发明专利]储氢合金

说明书

技术领域

本发明涉及具有CaCu₅型晶体结构的AB₅型储氢合金。详细地说，涉及适合作为负极活性物质的储氢合金，该负极活性物质用于搭载于电动汽车和混合动力汽车用途等中的镍氢电池。

背景技术

储氢合金是与氢反应而形成金属氢化物的合金，其能够在室温附近可逆地储藏和放出大量的氢，因而在电动汽车(EV：ElectricVehicle)、混合动力汽车(HEV：HybridElectricVehicle，合用了电动马达和内燃发动机这两种动力源的汽车)、搭载于数码相机的镍氢电池(也称为“Ni-MH电池”)或燃料电池等各种领域中作为电池材料正在进行实用化。

作为储氢合金，已知以LaNi₅为代表的AB₅型合金、以ZrV_0.4Ni_1.5为代表的AB₂型合金、以及AB型合金或A₂B型合金等各种合金。其大多由与氢亲和性高、起到提高储氢量的作用的元素组(Ca、Mg、稀土类元素、Ti、Zr、V、Nb、Pt、Pd等)、和与氢亲和性比较低、储藏量少、但起到促进氢化反应、降低反应温度的作用的元素组(Ni、Mn、Cr、Fe等)的组合构成。

这些之中，与其它合金组成相比，具有CaCu₅型的晶体结构的AB₅型储氢合金、例如在A位点使用作为稀土类系的混合物的Mm(混合稀土金属)、在B位点使用Ni、Al、Mn、Co等元素而成的合金(下文中将这种合金称为“Mm-Ni-Mn-Al-Co合金”)具有下述特征：能够由成本较低的材料构成负极；而且循环寿命长；可以构成过充电时的产生气体导致的内压上升少的密闭型镍氢电池等。

关于这种AB₅型储氢合金，例如专利文献1(WO2006/085542号公报)中公开了一种低Co储氢合金，其特征在于，其是能够由通式MmNiaMnbAlcCod(式中，Mm为混合稀土金属，4.0≤a≤4.7，0.30≤b≤0.65，0.20≤c≤0.50，0<d≤0.35，5.2≤a+b+c+d≤5.5)表示的具有CaCu₅型晶体结构的低Co储氢合金，该CaCu₅型晶体结构的晶格的a轴长为499.0pm以上，且c轴长为405.0pm以上，在45℃的压力-组成等温线图(PCT曲线)中，储氢量(H/M)为0.5条件下的平衡氢压为0.06MPa以下。

专利文献2(WO2007/040277号公报)中公开了一种储氢合金，其特征在于，其是能够由通式MmNiaMnbAlcCodFee(式中，Mm为包含La的混合稀土金属，0.2≤d≤0.5，5.025≤a+b+c+d+e≤5.200)表示的具有CaCu₅型晶体结构的储氢合金，La的含量在储氢合金中为13～27wt％，与X射线衍射测定一同进行晶格常数的精密化得到的CaCu₅型晶体结构的晶格体积为88.70×10⁶(pm³)以下，且(002)面的半宽度为0.29(°)以下。

专利文献3(WO2008/123616号公报)中公开了一种储氢合金，其为具有CaCu₅型晶体结构的母相的储氢合金，其特征在于，相对于利用能量色散型X射线分析装置(EDX)进行点分析时的母相的Fe峰强度，偏析相的Fe峰强度的比例即Fe峰强度比[[(偏析相的Fe峰强度)/(母相的Fe峰强度)]×100(％)]满足103(％)<Fe峰强度比<245(％)。

另外，专利文献4(日本特开2011-231362号公报)中公开了一种储氢合金，其为由具有国际表编号191(P6/mmm)的空间群的CaCu₅型晶体结构构成的、含有Al的储氢合金，其特征在于，在储氢合金的晶体结构分析中，作为2c位点的热振动参数Beq(2c)相对于3g位点的热振动参数Beq(3g)的比例，Beq比(2c/3g)为1.4～10.0。

若考虑在搭载于电动汽车和混合动力汽车用途等中的Ni-MH电池中使用储氢合金，则需要进一步提高该电池的寿命特性和输出特性。