JP2001019435A - アルカリ蓄電池正極活物質用高密度水酸化ニッケル粉末 - Google Patents

アルカリ蓄電池正極活物質用高密度水酸化ニッケル粉末

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JP2001019435A
JP2001019435A JP11188159A JP18815999A JP2001019435A JP 2001019435 A JP2001019435 A JP 2001019435A JP 11188159 A JP11188159 A JP 11188159A JP 18815999 A JP18815999 A JP 18815999A JP 2001019435 A JP2001019435 A JP 2001019435A
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hydroxide particles
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range
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Shoichi Tamura
祥一 田村
Masami Nakayama
政美 中山
Minoru Tada
實 多田
Yasuhiro Okamoto
康寛 岡本
Hiroshi Tokunaga
宏 徳永
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Sakai Chemical Industry Co Ltd
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Sakai Chemical Industry Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】最密充填に近い充填特性、即ち、高いタッピン
グ密度を有し、かくして、アルカリ蓄電池の高容量化を
実現することができるアルカリ蓄電池正極活物質用高密
度水酸化ニッケル粉末を提供する。 【解決手段】本発明によるアルカリ蓄電池正極活物質用
高密度水酸化ニッケル粉末は、平均粒子径が５μｍ〜１
５μｍの範囲にあると共に、その粒度分布を正規分布と
みなして、標準偏差をσ、平均粒子径をＤ50とすると
き、σ＜0.８Ｄ50を満たす粒度分布を有するタッピング
密度2.０〜2.３ｇ／ｃｃの第１の水酸化ニッケル粒子を
所定の粒径と所定のタッピング密度とを有する第２の水
酸化ニッケル粒子とその粒径に応じて所定の割合で混合
してなる。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池正
極活物質用高密度水酸化ニッケル粉末とその製造方法に
関する。
【０００２】
【従来の技術】水酸化ニッケル粉末からなる正極活物質
は、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電
池等のアルカリ蓄電池の正極として、従来、種々の電子
機器、例えば、携帯電話、パソコン等の小型機器の電源
に広く用いられていると共に、近年は、電気自動車用の
大型電源としても利用されつつある。そこで、このよう
なアルカリ蓄電池の高容量化が強く求められるに至って
おり、正極活物質である水酸化ニッケルに関しては、タ
ッピング密度の向上を目的として、近年、多くの改良が
提案されている。
【０００３】例えば、特開昭６３−１６５５５号公報に
は、タッピング密度の相違する２種類の水酸化ニッケル
の粉末を混合して、タッピング密度の向上を図る方法が
示されている。しかし、この方法によれば、タッピング
密度が1.７０〜1.８５ｇ／ｃｃの範囲の水酸化ニッケル
粉末については、0.２ｇ／ｃｃ程度のタッピング密度の
上昇がみられるが、1.９５ｇ／ｃｃ付近の水酸化ニッケ
ル粉末については、タッピング密度の上昇は0.１ｇ／ｃ
ｃにも達しておらず、かくして、タッピング密度の向上
は尚、不十分である。
【０００４】更に、タッピング密度の相違する２種類の
粉末を混合してタッピング密度を向上させるにあたって
は、それぞれの粉末の粒度分布が混合粉末のタッピング
密度に大きな影響を及ぼすと考えられる。即ち、それぞ
れの粉末の粒度分布に応じて、最密充填に近づける混合
比率が定まるとみられる。上記の方法においては、この
点でも検討の余地がある。
【０００５】また、特開平１０−２５１１７号公報に
は、ニッケル塩水溶液、アンモニア水及び水酸化アルカ
リ水溶液を反応槽中に連続的に供給して水酸化ニッケル
を製造する方法において、反応槽における液量を一定に
保ちながら、反応槽中の水酸化ニッケルのスラリー濃度
を一定の範囲に制御することによって、得られる水酸化
ニッケルの粒度分布をブロードなものとして、タッピン
グ密度を向上させる方法が提案されている。しかし、こ
のような方法においても、得られる水酸化ニッケルのタ
ッピング密度は精々、2.３３ｇ／ｃｃであり、十分であ
るとはいえない。しかも、この提案においても、粒度分
布と混合比率を含めたタッピング密度の詳細な検討はな
されていない。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の水酸
化ニッケル粉末のタッピング密度の向上における上述し
た問題を解決するためになされたものであって、最密充
填に近い充填特性、即ち、高いタッピング密度を有し、
かくして、アルカリ蓄電池の高容量化を実現することが
できるアルカリ蓄電池正極活物質用高密度水酸化ニッケ
ル粉末とその製造方法を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明によるアルカリ蓄
電池正極活物質用高密度水酸化ニッケル粉末の第１は、
平均粒子径が５μｍ〜１５μｍの範囲にあると共に、そ
の粒度分布を正規分布とみなして、標準偏差をσ、平均
粒子径をＤ50とするとき、σ＜0.８Ｄ50を満たす粒度分
布を有するタッピング密度2.０〜2.３ｇ／ｃｃの第１の
水酸化ニッケル粒子２０〜７０重量％と、３８〜５３μ
ｍの範囲の粒径を有し、2.０〜2.３ｇ／ｃｃの範囲のタ
ッピング密度を有する第２の水酸化ニッケル粒子ａ８０
〜３０重量％とからなる。
【０００８】本発明によるアルカリ蓄電池正極活物質用
高密度水酸化ニッケル粉末の第２は、平均粒子径が５μ
ｍ〜１５μｍの範囲にあると共に、その粒度分布を正規
分布とみなして、標準偏差をσ、平均粒子径をＤ50とす
るとき、σ＜0.８Ｄ50を満たす粒度分布を有するタッピ
ング密度2.０〜2.３ｇ／ｃｃの第１の水酸化ニッケル粒
子１０〜８５重量％と、５３〜７５μｍの範囲の粒径を
有し、2.０〜2.３ｇ／ｃｃの範囲のタッピング密度を有
する第２の水酸化ニッケル粒子ｂ９０〜１５重量％とか
らなる。
【０００９】本発明によるアルカリ蓄電池正極活物質用
高密度水酸化ニッケル粉末の第３は、平均粒子径が５μ
ｍ〜１５μｍの範囲にあると共に、その粒度分布を正規
分布とみなして、標準偏差をσ、平均粒子径をＤ50とす
るとき、σ＜0.８Ｄ50を満たす粒度分布を有するタッピ
ング密度2.０〜2.３ｇ／ｃｃの第１の水酸化ニッケル粒
子１０〜８０重量％と、７５〜９０μｍの範囲の粒径を
有し、2.０〜2.３ｇ／ｃｃの範囲のタッピング密度を有
する第２の水酸化ニッケル粒子ｃ９０〜２０重量％とか
らなる。
【００１０】
【発明の実施の形態】本発明において、第１及び第２の
水酸化ニッケル粒子は、水酸化ニッケルのみからなるも
のでもよく、また、水酸化ニッケルを主成分とするもの
でもよい。水酸化ニッケルを主成分とするものとは、コ
バルト、亜鉛、カドミウム、マグネシウム、カルシウム
及びマンガンから選ばれる少なくとも１種の元素を、水
酸化ニッケルに対して、金属換算にて、１〜１０重量％
の範囲で含むものである。このような主成分が水酸化ニ
ッケルからなる粒子は、例えば、水溶性のニッケル塩と
共に水溶性の上記元素の塩を含む水溶液を調整し、これ
にアルカリを加えて、共沈させれば、例えば、コバルト
や亜鉛等、所要の元素を含む水酸化ニッケルを得ること
ができる。
【００１１】本発明によれば、第１の水酸化ニッケル粒
子として、平均粒子径が５μｍ〜１５μｍの範囲にある
と共に、その粒度分布を正規分布とみなして、標準偏差
をσ、平均粒子径をＤ50とするとき、σ＜0.８Ｄ50を満
たす粒度分布を有し、タッピング密度が2.０〜2.３ｇ／
ｃｃの範囲にあるものを用い、これを所定の粒径とタッ
ピング密度を有する第２の水酸化ニッケル粒子とその粒
径に応じて所定の割合で混合することによって、得られ
る粉末の充填特性を最密充填に近づけて、タッピング密
度を高めるものである。かくして、本発明によれば、発
泡ニッケルからなる正極板への水酸化ニッケルの充填量
を増加させることができ、その結果、アルカリ蓄電池の
高容量化を実現することができる。
【００１２】第１の水酸化ニッケル粒子が上記平均粒子
径を有しても、その粒度分布を正規分布とみなして、標
準偏差をσ、平均粒子径をＤ50とするとき、σが0.８Ｄ
50以上であるような粒度分布を有するとき、即ち、極端
に粒径の小さい粒子や極端に粒径の大きい粒子を含むと
きは、これを上述したような第２の水酸化ニッケル粒子
と混合しても、目的とするタッピング密度の高い水酸化
ニッケルを得ることが困難である。
【００１３】本発明によるアルカリ蓄電池正極活物質用
高密度水酸化ニッケル粉末の第１は、平均粒子径が５μ
ｍ〜１５μｍの範囲にあると共に、その粒度分布を正規
分布とみなして、標準偏差をσ、平均粒子径をＤ50とす
るとき、σ＜0.８Ｄ50を満たす粒度分布を有するタッピ
ング密度2.０〜2.３ｇ／ｃｃの第１の水酸化ニッケル粒
子２０〜７０重量％、好ましくは２５〜６５重量％、特
に好ましくは３０〜６０重量％と、３８〜５３μｍの範
囲の粒径を有し、2.０〜2.３ｇ／ｃｃの範囲のタッピン
グ密度を有する第２の水酸化ニッケル粒子ａ８０〜３０
重量％、好ましくは７５〜３５重量％、特に好ましくは
７０〜４０重量％とからなる。
【００１４】本発明によるアルカリ蓄電池正極活物質用
高密度水酸化ニッケル粉末の第２は、平均粒子径が５μ
ｍ〜１５μｍの範囲にあると共に、その粒度分布を正規
分布とみなして、標準偏差をσ、平均粒子径をＤ50とす
るとき、σ＜0.８Ｄ50を満たす粒度分布を有するタッピ
ング密度2.０〜2.３ｇ／ｃｃの第１の水酸化ニッケル粒
子１０〜８５重量％、好ましくは１５〜８５重量％、特
に好ましくは２０〜８０重量％と、５３〜７５μｍの範
囲の粒径を有し、2.０〜2.３ｇ／ｃｃの範囲のタッピン
グ密度を有する第２の水酸化ニッケル粒子ｂ９０〜１５
重量％、好ましくは８５〜１５重量％、特に好ましくは
８０〜２０重量％とからなる。
【００１５】本発明によるアルカリ蓄電池正極活物質用
高密度水酸化ニッケル粉末の第３は、平均粒子径が５μ
ｍ〜１５μｍの範囲にあると共に、その粒度分布を正規
分布とみなして、標準偏差をσ、平均粒子径をＤ50とす
るとき、σ＜0.８Ｄ50を満たす粒度分布を有するタッピ
ング密度2.０〜2.３ｇ／ｃｃの第１の水酸化ニッケル粒
子１０〜８０重量％、好ましくは１５〜７５重量％、特
に好ましくは２０〜７０重量％と、７５〜９０μｍの範
囲の粒径を有し、2.０〜2.３ｇ／ｃｃの範囲のタッピン
グ密度を有する第２の水酸化ニッケル粒子ｃ９０〜２０
重量％、好ましくは８５〜２５重量％、特に好ましくは
８０〜３０重量％とからなる。
【００１６】このように、本発明によれば、上記粒度分
布と上記タッピング密度を有する第１の水酸化ニッケル
粒子と所定の粒径とタッピング密度を有する第２の水酸
化ニッケル粒子をその粒径に応じて所定の割合で混合す
ることによって、最密充填に近い充填特性を有し、従っ
て、高いタッピング密度を有する高密度水酸化ニッケル
粉末を得ることができる。
【００１７】上述したような第１の水酸化ニッケル粒子
は、水溶性ニッケル塩水溶液とアンモニウムイオン供給
体水溶液とアルカリ金属水酸化物水溶液とを、得られる
混合物のｐＨを一定に保持しながら、反応槽に同時に連
続的に供給し、その際、上記混合物の反応時間を適宜に
制御することによって容易に得ることができ、また、同
様に、上記反応時間を適宜に制御することによって、必
要とする粒度分布を有する水酸化ニッケル粒子を容易に
得ることができる。更に、このようにして、水酸化ニッ
ケル粒子を得た後、これを篩を用いて篩い分けを行なう
ことによって、必要とする粒径を有する第２の水酸化ニ
ッケル粒子を得ることができる。
【００１８】上記水溶性ニッケル塩としては、例えば、
硫酸ニッケル、塩化ニッケル、硝酸ニッケル等を挙げる
ことができ、アンモニウムイオン供給体水溶液として
は、例えば、アンモニア水、塩化アンモニウム、硫酸ア
ンモニウム等を挙げることができ、また、アルカリ金属
水酸化物として、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、
水酸化リチウム等挙げることができる。
【００１９】
【実施例】以下に、参考例と共に実施例を挙げて本発明
を説明するが、本発明はこれら実施例により何ら限定さ
れるものではない。
【００２０】参考例１ （第１の水酸化ニッケル粒子の製造）１０Ｌ容量の攪拌
機付き反応槽に攪拌下に温度を５０℃に維持しつつ、硫
酸ニッケルを濃度１５０ｇ／Ｌで含み、硫酸コバルトを
濃度2.４ｇ／Ｌで含み、硫酸亜鉛を濃度7.０８ｇ／Ｌで
含む混合水溶液を１３重量％アンモニア水と共に連続的
に供給し、この際、得られる混合液のｐＨを１2.０に保
持するように、２８重量％水酸化ナトリウム水溶液を連
続的に反応槽に加えて、金属コバルトとしてコバルト1.
５重量％と金属亜鉛として亜鉛を4.５重量％含む平均粒
子径9.０９μｍ、タッピング密度2.２１ｇ／ｃｃの第１
の水酸化ニッケル粒子を得た。
【００２１】この水酸化ニッケル粒子の走査型電子顕微
鏡写真を図１に示し、粒度分布を図２に示す。この水酸
化ニッケル粒子の粒度分布を正規分布とみなすとき、標
準偏差σは4.０であって、0.８Ｄ50（＝7.３）よりも小
さいものであった。
【００２２】参考例２ （第２の水酸化ニッケル粒子の製造）参考例１と同様に
して、金属コバルトとしてコバルト1.５重量％と金属亜
鉛として亜鉛4.５重量％を含む平均粒子径２4.３８μ
ｍ、タッピング密度2.５１ｇ／ｃｃの水酸化ニッケル粒
子を得た。
【００２３】このようにして得られた水酸化ニッケル粒
子を市販の標準篩いにて篩い分けを行ない、粒径３８〜
５３μｍの範囲にある第２の水酸化ニッケル粒子ａ、粒
径５３〜７５μｍの範囲にある第２の水酸化ニッケル粒
子ｂ及び粒径７５〜９０μｍの範囲にある第２の水酸化
ニッケル粒子ｃを得た。第２の水酸化ニッケル粒子ａの
タッピング密度は2.０５ｇ／ｃｃ、第２の水酸化ニッケ
ル粒子ｂのタッピング密度は2.１１ｇ／ｃｃ、第２の水
酸化ニッケル粒子ｃのタッピング密度は2.１４ｇ／ｃｃ
であった。また、これら第２の水酸化ニッケル粒子ａ〜
ｃのそれぞれの走査型電子顕微鏡写真を図３〜５に示
す。
【００２４】実施例１ （アルカリ蓄電池正極活物質用水酸化ニッケル粉末の製
造）上記参考例１及び２で得られた第１の水酸化ニッケ
ル粒子を図６に示すように第２の水酸化ニッケル粒子
ａ、ｂ又はｃのいずれかと種々の混合比率で混合し、得
られた混合粉末について、タッピング密度を測定した。
その結果を図６に示す。
【００２５】この結果から、本発明に従って、第１の水
酸化ニッケル粒子と第２の水酸化ニッケル粒子ａ、ｂ又
はｃとをその粒径に応じて所定の範囲で混合することに
よって、タッピング密度の向上した水酸化ニッケル粉末
を得ることができることが示される。
【００２６】その一例として、例えば、上記第１の水酸
化ニッケル粒子４３重量部と粒径７５〜９０μｍの範囲
にある第２の水酸化ニッケル粒子ｃ５７重量部とを混合
して得られた混合粉末は、タッピング密度が2.６６ｇ／
ｃｃであった。得られた混合粉末の走査型電子顕微鏡写
真を図７に示す。
【００２７】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、平均粒
子径が５μｍ〜１５μｍの範囲にあると共に、所定の粒
度分布特性と所定のタッピング密度を有する第１の水酸
化ニッケル粒子を所定の粒径とタッピング密度を有する
第２の水酸化ニッケル粒子とその粒径に応じて所定の割
合で混合することによって、これら混合物の充填特性を
最密充填に近づけることができ、かくして、タッピング
密度を大幅に向上させることができる。即ち、本発明に
よれば、タッピング密度が2.３ｇ／ｃｃを越えて、3.０
ｇ／ｃｃ以下、好ましい態様によれば、2.３５〜2.８０
ｇ／ｃｃの範囲にある高密度水酸化ニッケル粉末を容易
に得ることができる。
【００２８】このような本発明による水酸化ニッケル粉
末によれば、アルカリ蓄電池の製造において、正極基板
の単位体積当たりの活物質の充填量を増加させることが
でき、結果として、アルカリ蓄電池の高容量化を実現す
ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】は、参考例１において得られた第１の水酸化ニ
ッケル粒子の走査型電子顕微鏡写真である。
【図２】は、図１に示す第１の水酸化ニッケル粒子の粒
度分布図である。
【図３】は、参考例２において得られた第２の水酸化ニ
ッケル粒子ａの走査型電子顕微鏡写真である。
【図４】は、参考例２において得られた第２の水酸化ニ
ッケル粒子ｂの走査型電子顕微鏡写真である。
【図５】は、実施例２において得られた第２の水酸化ニ
ッケル粒子ｃの走査型電子顕微鏡写真である。
【図６】は、本発明による第１及び第２の水酸化ニッケ
ル粒子を混合して得られた混合粉末のタッピング密度を
示すグラフである。
【図７】は、本発明による高密度水酸化ニッケル粉末の
走査型電子顕微鏡写真である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 多田 實 大阪府堺市戎島町５丁１番地 堺化学工業 株式会社内 (72)発明者 岡本 康寛 大阪府堺市戎島町５丁１番地 堺化学工業 株式会社内 (72)発明者 徳永 宏 大阪府堺市戎島町５丁１番地 堺化学工業 株式会社内 Ｆターム(参考） 4G048 AA02 AC06 AD04 5H003 AA02 BB04 BC01 BD02 BD04 5H016 AA01 EE05 HH01 HH08 HH13

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】平均粒子径が５μｍ〜１５μｍの範囲にあ
    ると共に、その粒度分布を正規分布とみなして、標準偏
    差をσ、平均粒子径をＤ50とするとき、σ＜0.８Ｄ50を
    満たす粒度分布を有するタッピング密度2.０〜2.３ｇ／
    ｃｃの第１の水酸化ニッケル粒子２０〜７０重量％と、
    ３８〜５３μｍの範囲の粒径を有し、2.０〜2.３ｇ／ｃ
    ｃの範囲のタッピング密度を有する第２の水酸化ニッケ
    ル粒子ａ８０〜３０重量％とからなる水酸化ニッケル粉
    末。
  2. 【請求項２】平均粒子径が５μｍ〜１５μｍの範囲にあ
    ると共に、その粒度分布を正規分布とみなして、標準偏
    差をσ、平均粒子径をＤ50とするとき、σ＜0.８Ｄ50を
    満たす粒度分布を有するタッピング密度2.０〜2.３ｇ／
    ｃｃの第１の水酸化ニッケル粒子１０〜８５重量％と、
    ５３〜７５μｍの範囲の粒径を有し、2.０〜2.３ｇ／ｃ
    ｃの範囲のタッピング密度を有する第２の水酸化ニッケ
    ル粒子ｂ９０〜１５重量％とからなる水酸化ニッケル粉
    末。
  3. 【請求項３】平均粒子径が５μｍ〜１５μｍの範囲にあ
    ると共に、その粒度分布を正規分布とみなして、標準偏
    差をσ、平均粒子径をＤ50とするとき、σ＜0.８Ｄ50を
    満たす粒度分布を有するタッピング密度2.０〜2.３ｇ／
    ｃｃの第１の水酸化ニッケル粒子１０〜８０重量％と、
    ７５〜９０μｍの範囲の粒径を有し、2.０〜2.３ｇ／ｃ
    ｃの範囲のタッピング密度を有する第２の水酸化ニッケ
    ル粒子ｃ９０〜２０重量％とからなる水酸化ニッケル粉
    末。
  4. 【請求項４】第１の水酸化ニッケル及び／又は第２の水
    酸化ニッケルがコバルト、亜鉛、カドミウム、マグネシ
    ウム、カルシウム及びマンガンから選ばれる少なくとも
    １種を、水酸化ニッケルに対して、金属換算にて、１〜
    １０重量％の範囲で含む請求項１から３のいずれかに記
    載の水酸化ニッケル粉末。
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Cited By (3)

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