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公開番号2025115144
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-06
出願番号2024009510
出願日2024-01-25
発明の名称水素吸蔵合金、アルカリ蓄電池用負極及びアルカリ蓄電池
出願人愛知製鋼株式会社,トヨタ自動車株式会社,日本重化学工業株式会社
代理人弁理士法人あいち国際特許事務所
主分類C22C 30/00 20060101AFI20250730BHJP(冶金;鉄または非鉄合金;合金の処理または非鉄金属の処理)
要約【課題】原料コストの低減が容易であり、水素の吸蔵と放出とを繰り返した際に割れにくい水素吸蔵合金、この水素吸蔵合金が用いられたアルカリ蓄電池用負極及びアルカリ蓄電池を提供する。
【解決手段】水素吸蔵合金は、Ti:5原子%以上35原子%以下、Zr:5原子%以上35原子%以下、Ni:5原子%以上35原子%以下、Cr:5原子%以上35原子%以下及びMn:5原子%以上35原子%以下と、Si:0.50原子%以上10原子%以下及びB:0.50原子%以上10原子%以下からなる群より選択される1種または2種の元素とからなる化学成分と、C14型の結晶構造を有するC14相、及びB2型の結晶構造を有するB2相を含み、前記C14相の構成比率が最も高い金属組織と、を有する。水素吸蔵合金の混合エントロピーΔS_mixが1.5R以上である。
【選択図】図1

特許請求の範囲【請求項１】
Ｔｉ：５原子％以上３５原子％以下、Ｚｒ：５原子％以上３５原子％以下、Ｎｉ：５原子％以上３５原子％以下、Ｃｒ：５原子％以上３５原子％以下及びＭｎ：５原子％以上３５原子％以下と、Ｓｉ：０．５０原子％以上１０原子％以下及びＢ：０．５０原子％以上１０原子％以下からなる群より選択される１種または２種の元素とからなる化学成分と、
Ｃ１４型の結晶構造を有するＣ１４相、及びＢ２型の結晶構造を有するＢ２相を含み、前記Ｃ１４相の構成比率が最も高い金属組織と、を有し、
下記式（１）で表される混合エントロピーΔＳ
mix
が１．５Ｒ以上である、水素吸蔵合金。
TIFF
2025115144000011.tif
16
170
（ただし、前記式（１）におけるＲは気体定数であり、ｘ
i
は前記水素吸蔵合金中に含まれる個々の元素のモル分率である。）
続きを表示（約 500 文字）【請求項２】
前記水素吸蔵合金は、さらにＡｌ：０．５０原子％以上１０原子％以下を含む、請求項１に記載の水素吸蔵合金。
【請求項３】
前記Ｂ２相の構成比率が０質量％超え２０質量％以下である、請求項１に記載の水素吸蔵合金。
【請求項４】
前記Ｂ２相の構成比率が１０質量％以上１８質量％以下である、請求項１に記載の水素吸蔵合金。
【請求項５】
前記水素吸蔵合金は、Ｂ：０．５０原子％以上１０原子％以下を必須に含むとともに、Ｃ３２型の結晶構造を有するＣ３２相をさらに含んでいる、請求項１に記載の水素吸蔵合金。
【請求項６】
導体からなる集電体と、結着剤と、該結着剤を介して前記集電体に保持された粉末状の活物質とを有するアルカリ蓄電池用負極であって、
前記活物質は、
請求項１～５のいずれか１項に記載の水素吸蔵合金からなるコア部と、
Ｎｉの水酸化物を含有し、前記コア部の表面に存在する表面層と、を有している、アルカリ蓄電池用負極。
【請求項７】
請求項６に記載のアルカリ蓄電池用負極を有するアルカリ蓄電池。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、水素吸蔵合金、アルカリ蓄電池用負極及びアルカリ蓄電池に関する。
続きを表示（約 1,500 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、ニッケル水素電池等のアルカリ蓄電池に用いられる負極活物質として、水素吸蔵合金が多用されている。また、近年では、燃料電池自動車等へ水素を供給するための水素ステーションにおいて、水素の貯蔵に水素吸蔵合金を用いる技術の開発が進められている。
【０００３】
水素吸蔵合金は、水素との親和力が高いＡ元素と、水素との親和力が低いＢ元素とから構成された合金であり、ＡＢ
5
型合金、ＡＢ
2
型合金及びＡＢ型合金等が知られている。例えば、ニッケル水素電池用の負極活物質として、希土類混合金属を含むＡＢ
5
型の水素吸蔵合金が既に実用化されている（特許文献１）。
【０００４】
しかし、特許文献１の水素吸蔵合金の水素吸蔵量は１．２質量％程度であり、アルカリ蓄電池のエネルギー密度等の性能向上や水素ステーションにおける水素の貯蔵量増大の観点から、特許文献１の水素吸蔵合金よりも水素吸蔵量の高い水素吸蔵合金が望まれている。また、特許文献１の水素吸蔵合金中に含まれる希土類混合金属は、比較的高価である上に産出地域の偏在性が高いため、社会情勢等の変化に応じて価格が変動し易い。それ故、高価な金属や希少な金属を使用しない水素吸蔵合金や、これらの金属の使用量が比較的少ない水素吸蔵合金が望まれている。
【０００５】
そこで、例えば特許文献２には、Ｔｉ：５原子％以上３５原子％以下、Ｚｒ：５原子％以上３５原子％以下、Ｎｉ：５原子％以上３５原子％以下、Ｃｒ：５原子％以上３５原子％以下及びＭｎ：５原子％以上３５原子％以下からなる化学成分を有するハイエントロピー水素吸蔵合金が記載されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
特開２０１２－１６７３７５号公報
国際公開第２０２２／２５００９３号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
しかし、特許文献２の水素吸蔵合金は、水素の吸蔵と放出とを繰り返し行う場合に、繰り返し回数の増加に伴って水素吸蔵合金に割れが発生しやすいという問題がある。
【０００８】
本発明は、かかる背景に鑑みてなされたものであり、原料コストの低減が容易であり、水素の吸蔵と放出とを繰り返した際に割れにくい水素吸蔵合金、この水素吸蔵合金が用いられたアルカリ蓄電池用負極及びアルカリ蓄電池を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の一態様は、Ｔｉ（チタン）：５原子％以上３５原子％以下、Ｚｒ（ジルコニウム）：５原子％以上３５原子％以下、Ｎｉ（ニッケル）：５原子％以上３５原子％以下、Ｃｒ（クロム）：５原子％以上３５原子％以下及びＭｎ（マンガン）：５原子％以上３５原子％以下と、Ｓｉ（ケイ素）：０．５０原子％以上１０原子％以下及びＢ（ホウ素）：０．５０原子％以上１０原子％以下からなる群より選択される１種または２種の元素とからなる化学成分と、
Ｃ１４型の結晶構造を有するＣ１４相及びＢ２型の結晶構造を有するＢ２相を含み、前記Ｃ１４相の構成比率が最も高い金属組織と、を有し、
下記式（１）で表される混合エントロピーΔＳ
mix
が１．５Ｒ以上である、水素吸蔵合金にある。
【００１０】
TIFF
2025115144000002.tif
16
170
（【００１１】以降は省略されています）

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