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JPS6188453A - アルカリ蓄電池用ニツケル正極 - Google Patents

アルカリ蓄電池用ニツケル正極

Info

Publication number
JPS6188453A
JPS6188453A JP59208508A JP20850884A JPS6188453A JP S6188453 A JPS6188453 A JP S6188453A JP 59208508 A JP59208508 A JP 59208508A JP 20850884 A JP20850884 A JP 20850884A JP S6188453 A JPS6188453 A JP S6188453A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nickel
hydroxide
cobalt
active material
positive electrode
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP59208508A
Other languages
English (en)
Inventor
Hideo Kaiya
英男 海谷
Shingo Tsuda
津田 信吾
Motohide Masui
増井 基秀
Ryoji Tsuboi
良二 坪井
Katsumi Yamashita
勝己 山下
Minoru Yamaga
山賀 実
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority to JP59208508A priority Critical patent/JPS6188453A/ja
Publication of JPS6188453A publication Critical patent/JPS6188453A/ja
Pending legal-status Critical Current

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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/32Nickel oxide or hydroxide electrodes
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、密閉形ニッケルーカドミウム蓄電池等に使用
されるアルカリ蓄電池用ニッケル正極の改良に関するも
のである。
従来例の構成とその問題点 密閉形ニッケルーカドミウム蓄電池は、水酸化ニッケル
を主体とする正極と、水酸化カドミウムを主体とする負
極と、正、負両極を隔離するセパレータと、電解液とし
ての水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウ
ム等のアルカリ水溶液とから構成されている。
負極としては、一般に焼結式、ペースト式等のカドミウ
ム極が用いられ、正極としては、多孔性ニッケル焼結基
板に、電解法、化学含浸法等の手段によって、正極活物
質となる水酸化ニッケル。
水酸化コバルト等を充填したものが用いられている。ま
た最近ではスポンジ状の金属ニッケル基板に、水酸化ニ
ッケルを主体とした活物質ペーストを充填した、高容量
を有するニッケル正極も提案されている。
従来の焼結式ニッケル正極の活物質充填工程は、例えば
化学含浸法のように含浸工程、アルカリ処理工柱、水洗
工程、乾燥工程等、数多くの工程が必要であワ、高容量
の正極を得るためには、これらの工程の数回に及ぶくり
返えしが必要となり。
非常に煩雑となっている。
一方、スポンジ状の金属ニッケル基板(90〜96%の
多孔度)を用いる方法は、孔径の太きいものが選択でき
ることにより、基板中にペースト状の活物質を直接充填
でき、しかも充填後、加圧加工を行なうだけの簡単な工
程で、高容量を有するニッケル正極の製造が可能である
。また正極板の特性としては、容量面では、従来の焼結
式の正極板の単位体債描シの容量密度が350〜450
mAh/cd程度であるのに対し、470〜620mA
h104程度の高容量が得られ、大電流での放電特性も
、焼結式のものと同等の性能が得られる。
しかしスポンジ状の金属ニッケル基板に、水酸化ニッケ
ルを主体とした活物質を充填した正極(以下スポンジメ
タル正極と言う)は、従来の焼結式ニッケル正極に比べ
、基板の孔径が大きく。
また基板の表面積が小さいため、活物質と基板との接触
面積が小さい。従って、水酸化ニッケル活物質の電池充
放電反応に寄与する割合(以下活物質の利用率と言う)
は、焼結式ニッケル正極に比べ低いという問題点があっ
た。このため、活物質中に、ニッケル粉末等の導電材を
添加し、活物質問の導電性を良くし、活物質利用率を向
上する方法や、金属コバルト特の添加により、水酸化ニ
ッケルそのものを利用率の高い結晶形にする等の方法が
特開昭65−14666号で提案されている。
しかしこのような方法でもまだ焼結式ニッケル正極の活
物質利用率のレベルに達していない。
発明の目的 本発明は、以上のような従来の問題点を改善し、高容量
のアルカリ蓄電池用二ソケル正極を提供するものである
発明の構成 本発明は、スポンジ状の金属ニッケル基板に、正極活物
質としての水酸化ニッケルを主体〜とじ。
これに活物質利用率を高めるため水酸化ニッケルに対し
重量比率で1〜10%の金属コバルト粉末と、水酸化ニ
ッケルに対し重量比率で1〜10%の水酸化゛コバルト
粉末を含んだペーストを充填した密閉形ニッケルカドミ
ウム蓄電池等に使用するニッケル正極である。
以下に本発明の詳細な説明する。
非焼結式ニッケル正極に使用される水酸化ニッケル活物
質は通常、硫酸ニッケル溶液等のニッケル塩溶液をアル
カリ処理することによって製造される。その活物質利用
率は、コバルトイオンの存在に大きく影響される。たと
えば、コバルト塩を含むニッケル塩溶液をアルカリ処理
し、水酸化ニッケルと水酸化コバルトを共析させた活物
質や、水酸化ニッケル粉末の表面に、コバルト塩を一添
加し、さらにアルカリ処理により、水酸化ニッケル表面
上に、水酸化コバルトを形成させたものは。
活物質の利用率が向上する。これらの現象は、水酸化ニ
ッケルと水酸化コバルトが共存することにより、水酸化
ニッケルの結晶形が変化し、充放電反応で重要となる水
酸化ニッケル中の水素イオンの移動が進行しやすくなる
ためと考えられている。
水酸化ニッケル粉末活物質に金属コバルトを添加するこ
とも、利、用率向上に大きく影響を与えるっ添加された
金属コバルトは、電池を充電する際に。
電気化学的に酸化を受け、2価あるいは3価の酸化コバ
ルトに変化すると言われている。この際金属コバルトは
、活物質としての水酸化ニッケルと何らかの反応をし、
水酸化ニッケル結晶中に、コバルトイオンを取り込んだ
形の活物質利用率の良い結晶形となると考えられる。ま
たその他の方法としては、水酸化ニッケル活物質粉末を
基板に充填し、極板を形成した後コバルト塩溶゛液中に
()仮を浸漬し、極板中にコバルトイオンを付与する方
法も提案されている。
水酸化ニッケル活物質の利用率としては、木部化ニッケ
ル粉末を製造する際にコバルトイオンを付与する上述の
前者2法よりも、後者2法のように極板状態に成形した
後、水酸化ニッケルにコバルトイオンを付与させる方法
のほうが効果的である。これは、活物質充填後の極板加
圧成形時に、水酸化ニッケルに入る亀裂部分や、極板と
して実際に光放電に作用する活性点付近にコバルトイオ
ンが有効に作用すること、あるいは加圧成形で形成され
る刀く酸化ニッケル同志の接点や接触面にコバルトイオ
ンが作用し、水酸化ニッケルと水酸化コバルトの共晶を
形成し、充放電時に移動する水素イオンの経路を水酸化
ニッケル間に形成するためと思われる。
しかし、活物質中に金属コバルトを添加する方法では、
活物質利用率向上に効果はあるものの、焼結式に及ばな
いという問題があり、極板にコバルト塩を添加する方法
では、コバルト塩溶液中のアニオンを除去するため、後
にアルカリ処理や水洗の工程を必要とするという問題が
ある。
本発明は、活物質利用率向上の手段として、水酸化ニッ
ケルを主体とした活物質に、金属コバルトと、水酸化コ
バルトを混合した活物質ペーストを1吏用するものであ
る。水酸化コバルトは単体で(・ま、ニヅケルカドミウ
ム蓄電池等に使用するアルカリ電解液には若干の溶解度
を有する。このため、本発明のように極板中に、水酸化
コバルトを含むニッケル正極を用いて構成した電池にア
ルカリ電解液を注入すれば、水酸化コバルトが若干溶解
する。溶解した水酸化コバルトは、先に述べたように、
極板中の水酸化ニッケルの活性点、ちるいは水酸化ニッ
ケル同志の接触点に作用し、水酸化ニッケルと水酸化コ
バルトの共晶体を形成する。このように共晶体となった
水酸化コバルトは安定なものとなり、活物質利用率を大
幅に向上させる。
ただこの際、理由は明確ではないが、金属コバルトが存
在すると相乗効果を発揮し、より利用率が向上する。従
って、水酸化ニッケル活物質の利用率向上には、充電時
に金属コバルトが変化して生成する酸化コバルトと、水
酸化ニッケル、水酸化コバルトの共晶体の共存が最も効
果的であると言える。
実施例の説明 以下実施例によって1本発明の詳細な説明する。
正極基板としては、多孔度95%を有するスポンジ状の
金属ニッケルを用い、正極活物質としては、水酸化ニッ
ケル、金属コバルト粉末、金属ニア・ケル粉末、水酸化
コバルト及び水酸化カドミウムの混合物を水と少量の例
えばCMCからなる結着剤を用いて構成したペーストを
使用した。
金属コバルト粉末、金属ニッケル粉末、水酸化カドミウ
ムは、水酸化ニッケル100重量部シて対し、それぞれ
○〜20,10.2重量部とし、水酸化コバルトは、同
様に0〜20重量部とした。
なお負極としては、通常のペースト式カドミウム囁を使
用した。また電解液は一般に使用されている水酸化カリ
ウムと水酸化リチウムとの混合水溶液を使用した。
上記の正極、負極を用い、1600mAh相当の冶閉形
ニッケルカドミウム蓄電池を試作し、電池74量試験を
行った。
電池容量試験は、通常の方法で行ない、20℃の雰囲気
温度で15時間充電し、300mAで放電したときの容
量を求めた。また、正甑板の重量から水酸化ニッケルの
理論容量を算出し、実際の電池容量試験から得た容量の
比から水酸化ニッケルの利用率を算出した。第1図は、
活物質中に占めろ水酸化コバルト比率と、水酸化ニッケ
ル活物質利用率との関係を示す図である。図から判るよ
うに、活物質利用率は、水酸化コバルト量の増加ととも
に向上し、また、金属コバルトの存在により、その効果
が大きい。図中aは金属コバルトを2%含有し、bは全
く含まないものを示す。
第2図は、水酸化コバルト比率と、電池容量を正極の体
積で割った値の正極単位体積当りの電池容量(容量密度
)との関係を示す。水酸化コバルトの増加とともに活物
質の利用率は向上するが、その反面極板中に存在する水
酸化ニッケルの量が減少するため、極板の容量密度はあ
る時点から減少する。水酸化コバルトの比率は、その添
加効果が大きく表われる1%から利用率が飽和する10
%の間が適当であると思われる。
第3図は同様に金属コバルト比率と、正極容量密度との
関係を示したものである。この場合も水酸化コバルトと
同様な理由により、その適正節回は1〜10%程度であ
る。なお、この場合は水酸化コバルト比率を2%とした
発明の効果 以上のように水酸化ニッケルを主体とした活物質に、z
jx9化ニッケルに対し、重量比率で1〜10%の水酸
化コバルト粉末と、1〜10%の金属コバルト粉末を添
加したペーストを充填したスポンジメタル正極を使用す
ることにより、高容量のアルカリ蓄電池用ニッケル正極
が提供できる。
【図面の簡単な説明】
第1図は、活物質中の水酸化コバルト比率と活物質利用
率との関係を示す図、第2図は、活物質中の水酸化コバ
ルト比率と正極の容量密度との関係を示す図、第3図は
、活物質中の金属コバルト比率と正極の容量密度との関
係を示す図である。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか1名第1
図 氷酸lとゴへ1Ll−比専−cz<ノ 水ム斐fヒコへ−,r1yP’C幸、(〃す第3図

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)スポンジ状の金属ニッケル基板に水酸化ニッケル
    を主体とした活物質ペーストを充填した正極であって、
    前記活物質ペーストが金属コバルト粉末と、水酸化コバ
    ルト粉末とを含むアルカリ蓄電池用ニッケル正極。
  2. (2)金属コバルト粉末の配合量が、水酸化ニッケルに
    対して重量比率で1〜10%である特許請求の範囲第1
    項記載のアルカリ蓄電池用ニッケル正極。
  3. (3)水酸化コバルト粉末の配合量が水酸化ニッケルに
    対して重量比率で1〜10%である特許請求の範囲第1
    項記載のアルカリ蓄電池用ニッケル正極。
JP59208508A 1984-10-04 1984-10-04 アルカリ蓄電池用ニツケル正極 Pending JPS6188453A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0284333A2 (en) * 1987-03-25 1988-09-28 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Sealed type nickel-hydride battery and production process thereof
JPH02144850A (ja) * 1988-11-26 1990-06-04 Yuasa Battery Co Ltd ニッケル電極及びこれを用いたアルカリ蓄電池
JPH02216763A (ja) * 1989-02-16 1990-08-29 Yuasa Battery Co Ltd アルカリ蓄電池及びその製造法
EP0721229A1 (en) * 1994-12-19 1996-07-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Alkaline storage battery and method of producing Ni/Co hydroxide active mass for positive electrode

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