吸氢合金、制备吸氢合金的方法和碱性二次电池技术

提供一种吸氢合金，该合金在每单位体积容量密度和每单位重量容量密度方面比目前广泛使用的吸氢合金高。本发明专利技术的吸氢合金比惯常的ＴｉＭｎ↓［２］吸氢合金的初始活性要优异。本发明专利技术的合金用通式ＡＭ↓［ｘ］表示，其中Ａ选自元素周期表ⅠＡ族、ⅡＡ族、ⅢＢ族和ⅣＢ族中的至少一种元素，Ｍ选自元素周期表ⅤＢ族、ⅥＢ族、ⅦＢ族、ⅧＢ族、ⅠＢ族、ⅡＢ族、ⅢＡ族、ⅣＡ族、ⅤＡ族中的至少一种元素，其中ｘ满足２．７＜ｘ＜３．８，平均原子半径满足１．３６Ａ≤ｒ≤１．３９Ａ。（*该技术在2020年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及能吸收-解吸氢的吸氢合金、制备该合金的方法和包括含吸氢合金负极的碱性二次电池。已知的吸氢合金包括主要具有CsCl型结构的TiFe体系、具有CaCu型结构的MmNi5体系(Mm代表含铈的稀土元素合金)和具有MgZn2型、MgCu2型或MgNi2型结构的(Ti，Zr)(V，Mn)2体系。许多研究人员对用TiFe体系的吸氢合金作为储氢材料以及用MmNi5体系吸氢合金和(Ti，Zr)(V，Mn)2体系的吸收氢合金作高容量二次电池负极材料已进行了种种研究。储氢材料被用于热泵和燃料电池，由于TiFe体系的吸氢合金具有优异的抗毒化的性能，所以已经研制了可在长时期内保持吸收-解吸氢循环的TiFe体系的吸氢合金。镍-镉二次电池和镍-氢二次电池均是已知的高容量二次电池。尤其是包括含能够吸收-解吸氢的吸氢合金的负极的镍-氢二次电池广泛用作小的密封二次电池，这种电池十分适作便携式电子仪器的动力源。然而，在包括含MmNi5体系(Mn含铈的稀土元素合金)或TiMn2体系的吸氢合金负极的镍-氢二次电池中，吸收氢合金的吸氢容量受到了限制，从而使得这类合金难于再进一步地增加其吸氢容量。基于上述情况，所以研制了V-Ti体系和Ti2Ni体系的吸氢合金。然而，这些吸氢合金，在高温条件下直接同氢进行激烈反应，在室温下与氢的反应性差，这就导致了难于获得其初期所具有的活性。本专利技术的目的是提供一种每单位体积的容量密度和每单位重量的容量密度均比目前广泛应用的MmNi5体系吸氢合金和TiFe体系的吸氢合金均要高、且初始活性比TiMn2体系的吸氢合金更加令人满意的吸氢合金。本专利技术的另一目的是提供一种制备上述性质得到进一步改进的吸氢合金的方法。本专利技术的再一目的是提供一种比含MmNi5体系吸氢合金负极的二次电池容量更高，比含TiMn2体系吸氢合金负极的二次电池充电-放电速率更快的碱性二次电池。根据本专利技术的第一方面，所提供的吸氢合金用通式AMx表示，其中A是选自元素周期表IA族、IIA族、IIIB族和IVB族中的至少一种元素，M是选自元素周期表VB族、VIB族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族、VA族中的至少一种元素，其中x满足2.7＜x＜3.8，平均原子半径r满足1.36≤r≤1.39。根据本专利技术的第二方面，提供制备吸氢合金的方法，其中，在真空或惰性气氛中，在不低于300℃和低于所述合金熔点的温度下，对用通式AMx表示的合金进行热处理，该式中的A为选自元素周期表IA族、IIA族、IIIB族和IVB族中的至少一种元素，M为选自元素周期表VB族、V1B族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族和VA族中的至少一种元素，x满足关系式2.7＜x＜3.8，平均原子半径r满足关系式1.36≤r≤1.39。根据本专利技术的第三方面，提供一种用通式AMx表示的吸氢合金，其中A是选自元素周期表IA族、IIA族、IIIB族和IVB族中的至少一种元素，M是选自元素周期表VB族、VIB族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族、VA族中的至少一种元素，其中x满足2.7＜x＜3.8，平均原子半径r满足1.36≤r≤1.39，该x和r满足关系式1.41≤0.017x+r≤1.45。根据本专利技术的第四方面，提供一种制备吸氢合金的方法，其中，在真空或惰性气氛中，在不低于300℃和低于所述合金熔点的温度下，对用通式AMx表示的合金进行热处理，该式中的A为选自元素周期表IA族、IIA族、IIIB族和IVB族中的至少一种元素，M为选自元素周期表VB族、V1B族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族和VA族中的至少一种元素，x满足关系式2.7＜x＜3.8，平均原子半径r满足关系式1.36≤r≤1.39，该x和r满足关系式1.41≤0.017x+r≤1.45。根据本专利技术的第五方面，提供一种用通式AMx表示的吸氢合金，其中A是选自元素周期表IA族、IIA族、IIIB族和IVB族中的至少一种元素，M是选自元素周期表VB族、VIB族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族和VA族中的至少一种元素，其中x满足2.7＜x＜3.8，平均原子半径r()和吸收氢期间的平衡压力(大气压)Peq分别满足1.36≤r≤1.39和0.1≤Peq≤1.5。根据本专利技术的第六方面，提供一种制备吸氢合金的方法，其中，在真空或惰性气氛中，在不低于300℃和低于所述合金熔点的温度下，对用通式AMx表示的合金进行热处理，该式中的A为选自元素周期表IA族、IIA族、IIIB族和IVB族中的至少一种元素，M为选自元素周期表VB族、V1B族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族和VA族中的至少一种元素，x满足关系式2.7＜x＜3.8，平均原子半径r和吸收氢期间的平衡压力(大气压)Peq分别满足1.36≤r≤1.39和0.1≤Peq≤3.5。根据本专利技术的第七方面，提供一种包括用通式AMx表示的吸氢合金负极的碱性二次电池，该式中的A为选自元素周期表IA族、IIA族、IIIB族和IVB族中的至少一种元素，M为选自元素周期表VB族、V1B族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族和VA族中的至少一种元素，x满足关系式2.7＜x＜3.8，平均原子半径r满足1.36≤r≤1.39。根据本专利技术的第八方面，提供一种包括用通式AMx表示的吸氢合金负极的碱性二次电池，该式中的A为选自元素周期表IA族、IIA族、IIIB族和IVB族中的至少一种元素，M为选自元素周期表VB族、V1B族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族和VA族中的至少一种元素，x满足关系式2.7＜x＜3.8，平均原子半径r满足1.36≤r≤1.39，该x和r满足关系式1.41≤0.017x+r≤1.45。根据本专利技术的第九方面，提供一种包括用通式AMx表示的合金负极的碱性二次电池，该式中的A为选自元素周期表IA族、IIA族、IIIB族和IVB族中的至少一种元素，M为选自元素周期表VB族、V1B族、VIIB族、VIIIB族、IB族、IIB族、IIIA族、IVA族和VA族中的至少一种元素，x满足关系式2.7＜x＜3.8，平均原子半径r和吸收氢期间的平衡压力(大气压)Peq分别满足1.36≤r≤1.39和0.1≤Peq≤3.5。本专利技术的其他目的和优点从说明书的记载中可直接或间接看出，或通过实践看出。这些目的和优点通过说明尤其是结合下面的说明即可清楚地看到或获得。附图(构成本专利技术说明书的一部分的)、本专利技术优选实施方案的描述、以及上面给出的一般性介绍和下面给出的优选实施方案的详细说明均是用于解释本专利技术的。所给的一个附图为部分剖开的透视图，该图作为本专利技术碱性二次电池的一个实施例来说明镍-氢二次电池。下面将详细说明本专利技术吸氢合金。(1)吸氢合金(第一实施方案)本专利技术第一实施方案的吸氢合金用通式(1)AMx表示，其中A为选自元素周期表下述族的至少一种元素IA族(Li、Na、k、Rb、Cd)；IIA族(Be、Mg、Ca、Sr、Ba)；IIIB族(本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用通式ＡＭ↓［ｘ］表示的吸氢合金，其中Ａ选自元素周期表ⅠＡ族、ⅡＡ族、ⅢＢ族和ⅣＢ族中的至少一种元素，Ｍ选自元素周期表ⅤＢ族、ⅥＢ族、ⅦＢ族、ⅧＢ族、ⅠＢ族、ⅡＢ族、ⅢＡ族、ⅣＡ族、ⅤＡ族中的至少一种元素，其中ｘ满足２．７＜ｘ＜３．８，平均原子半径满足１．３６Ａ≤ｒ≤１．３９Ａ。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：入江周一郎，铃木秀治，西川羚二，武野和太，
申请(专利权)人：东芝电池株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]