カルシウム熱還元-フラックス溶解法によるNi-H系電池負極材料の再生

2001 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 13555204
• Research Institution: Tohoku University
• Principal Investigator: 板垣 乙未生 東北大学, 多元物質科学研究所, 教授 (80006048)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): 日野 光久 東北大学, 多元物質科学研究所, 助教授 (40005335)
• Keywords: Ni-H系二次電池 / 負極活物質 / Ni-RE系水素吸蔵合金 / リサイクル / カルシウム熱還元法 / フラックス溶解法 / B_2O_3-CaO-RE_2O_3系 / B_2O_3-MgO-RE_2O_3系

Research Abstract

本研究者らは,ハイブリッド自動車などで実用化が急速に進んでいるNi-H系二次電池の負極活物質に用いられる希土類金属-ニッケル系水素吸蔵合金を使用済み電池から効率的に回収するため,金属熱還元工程とフラックス溶解工程とから成る乾式リサイクルプロセスを考案し,その実用化に向けて研究を進めている。
本年度は,使用済みNi-H系二次電池中の希土類酸化物RE_2O_3をニッケル粒子の存在下で金属カルシウムによって還元し,直接的にニッケルー希土類(Ni-RE)化合物を得る金属熱還元法に関して研究を行った。その結果,ニッケルの合金化が1223-1323Kの温度で45-135分程度の反応時問で完了すること,反応途中において副生するNi_5Ca化合物がNi-RE系化合物の生成反応を著しく促進する役割を果たすのでニッケル粒子の表面にNi_5Caができやすい条件を設定することが重要であること,合金中のカルシウムの除去が今後の課題として残されることなどが明らかとなった。
また,フラックス溶解法の基本として重要なB_2O_3-CaO-RE_2O_3系ないしはB_2O_3-MgO-RE_2O_3系の1623Kにおける状態図を組織観察法により作成し,フラックス中への希土類酸化物の溶解度を決定した。その結果,フラックス中のB_2O_3とCaOないしはMgOの組成比を選ぶことによって,RE_2O_3の溶解度が30mol%程度のかなり大きな値となることが明らかとなった。

Research Products

• [Publications] Hector M.Henao: "Distribution of Ni, Cr, Mn, Co and Cu between Fe-Ni Alloy and FeO_x-MgO-SiO_2 Base Slags"Materials Transactions, JIM. 42巻・9号. 1959-1966 (2001)
• [Publications] Christina Wedel: "High-Temperature Phase Relations in the Ternary Ga-Mn-Ni System"Journal of Phase Equilibria. 22巻・3号. 324-330 (2001)
• [Publications] Makoto Ohtsuka: "Fabrication and Characterization of Hydrogen Absorption LaNi_5 Alloy Films Sputtered on Nickel Substrate"Z. Metallkd.. 92巻・10号. 1134-1138 (2001)