JP2001202957A - アルカリ二次電池用非焼結ニッケル電極 - Google Patents

アルカリ二次電池用非焼結ニッケル電極

Info

Publication number
JP2001202957A
JP2001202957A JP2000389180A JP2000389180A JP2001202957A JP 2001202957 A JP2001202957 A JP 2001202957A JP 2000389180 A JP2000389180 A JP 2000389180A JP 2000389180 A JP2000389180 A JP 2000389180A JP 2001202957 A JP2001202957 A JP 2001202957A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
electrode
nickel
electrode according
cobalt
hydroxide
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
JP2000389180A
Other languages
English (en)
Inventor
Patrick Bernard
パトリツク・ベルナール
Stephane Senyarich
ステフアン・セニヤリシユ
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.)
Alcatel CIT SA
Alcatel Lucent SAS
Original Assignee
Alcatel CIT SA
Alcatel SA
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 Alcatel CIT SA, Alcatel SA filed Critical Alcatel CIT SA
Publication of JP2001202957A publication Critical patent/JP2001202957A/ja
Pending legal-status Critical Current

Links

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
    • H01M4/362Composites
    • H01M4/366Composites as layered products
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M10/00Secondary cells; Manufacture thereof
    • H01M10/34Gastight accumulators
    • H01M10/345Gastight metal hydride accumulators
    • 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
    • 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
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/621Binders
    • 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
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • 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
    • H01M4/62Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
    • H01M4/624Electric conductive fillers
    • 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
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H01M4/808Foamed, spongy materials
    • 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)
  • Composite Materials (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Manufacturing & Machinery (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 本発明はアルカリ二次電池用非焼結ニッケル
電極に関する。 【解決手段】 電極は集電体と、水酸化ニッケルをベー
スとする粉末状活物質とリチウム及びコバルトを含む導
電材とバインダーを含むペーストを含む。活物質は少な
くとも部分的にβ構造オキシ水酸化物に酸化されたニッ
ケルを主体とする水酸化物の粒子から構成され、これら
の粒子はニッケル及びコバルトのリチオ化酸化物で少な
くとも部分的に被覆されている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は例えばニッケル−金
属水素化物、ニッケル−カドミウム、ニッケル−鉄、ニ
ッケル−亜鉛、ニッケル−水素蓄電池等のアルカリ二次
電池で特に正極として使用される非焼結ニッケル電極及
び該電極を含むアルカリ二次電池に関する。本発明は更
にこの電極の製造方法にも関する。
【0002】
【従来技術】非焼結ニッケル電極は集電体として機能す
る二次元担体(例えば無孔もしくは有孔ストリップ、金
属シート、網又は布)又は三次元担体(例えば発泡体又
はフェルト)から構成される。ニッケルをベースとする
水酸化物から構成される活物質とバインダーを含むペー
ストに多くの場合は導電材を加えてこの集電体に塗布す
る。実際に、水酸化ニッケルは低導電性化合物であるた
め、電気通過を良好にする材料を電極に加える必要があ
る。導電材は多くの場合は金属コバルトCo、水酸化コ
バルトCo(OH)及び/又は酸化コバルトCoO等
のコバルト化合物である。
【0003】蓄電地の最初の充電時にこれらの化合物は
酸化されてオキシ水酸化コバルトCoOOHとなり、コ
バルトの酸化度は+3以上になる。オキシ水酸化コバル
トはニッケル正極の通常作動範囲で安定であり、アルカ
リ電解液に不溶性である。オキシ水酸化コバルトは電極
の電気通過を確保する。
【0004】例えばオキシ水酸化コバルトCoOOHの
形成を促進するために、米国特許第5,405,714
号は金属コバルトCo粉末に活物質であるオキシ水酸化
ニッケルNiOOHの粉末をコバルトの60重量%未満
の割合で加えて正極で使用することを提案している。蓄
電池は正極の電位がCo/Co(OH)対の電位に達
するまで休止しており、この電位から充放電する。コバ
ルトCoの粒子はオキシ水酸化コバルト層CoOOHで
被覆され、一方オキシ水酸化ニッケルNiOOHが水酸
化物状態Ni(OH)に還元される。
【0005】最初の充電時に、コバルト化合物の酸化は
正負極で等しい電気量に対応する。更に、後続放電時に
正極は完全(酸化度2)には放電されず、ニッケル酸化
度2.2までしか放電されない。このため、負極の非放
電容量(プリチャージと言う)がサイクル毎に増加し、
この電極の有効容量を漸減させ、蓄電池の寿命を縮める
原因となる。
【0006】完全放電状態で保存しておくと、非焼結ニ
ッケル正極をもつアルカリ蓄電池は電圧が経時的に低下
する。保存期間が数カ月を越えると、その電圧は0Vに
近づく。これらの条件下でオキシ水酸化コバルトCoO
OHはゆっくりと還元される。コバルトはまずCo
中の酸化度+2.66となり、その後、Co(OH)
中の酸化度+2に達する。
【0007】しかし、水酸化コバルトCo(OH)
電解液に溶け易い化合物である。数カ月の保存後に非焼
結電極の通過格子(percolation netw
ork)の部分的溶解により導電性が低下する。その結
果、不可逆的容量損失が生じる。
【0008】ヨーロッパ特許第0789408号はナト
リウム0.1〜10重量%を含むコバルト化合物をコー
ティングした水酸化ニッケル粉末を使用することを提案
している。米国特許第5,672,447号及びヨーロ
ッパ特許第0798801号は原子価が+2を上回る不
規則コバルト化合物を水酸化ニツケル粉末にコーティン
グすることを提案している。このようなコーティングは
低電位保存時には不安定になる。
【0009】この問題を解決するために、ヨーロッパ特
許出願第0866510号は主成分としての水酸化ニッ
ケルと、式LiCoO(式中、xは0.2〜0.9
である)により表される導電材としてのコバルトとリチ
ウムの酸化物を含む電極を提案している。ペーストは水
酸化ニッケル粉末と粒子表面にコバルトリチウム酸化物
層を被覆した水酸化ニッケル粉末との混合物を活物質と
し、これに導電材としてコバルトとリチウムの酸化物を
加えたものでもよい。電池保存中にまだかなり高い不可
逆的容量損失が認められる。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は放電状
態保存時の不可逆的容量損失を現在公知の電極よりも低
減した非焼結ニッケル電極を提案することである。
【0011】本発明の別の目的は新規正極の使用により
プリチャージを低減したニッケル蓄電池を提案すること
である。
【0012】
【課題を解決するための手段】本発明は集電体と、水酸
化ニッケルをベースとする粉末状活物質とリチウム及び
コバルトを含む導電材とバインダーを含むペーストを含
むアルカリ二次電池用非焼結ニッケル電極に関し、前記
活物質が少なくとも部分的にβ構造オキシ水酸化物に酸
化されたニッケルを主体とする水酸化物の粒子から構成
され、前記粒子がニッケル及びコバルトのリチオ化酸化
物である前記導電材で少なくとも部分的に被覆されてい
ることを特徴とする。
【0013】
【発明の実施の形態】正極の利用率を最適にするために
は、前記導電材の導電率が少なくとも1充電/放電サイ
クル(電気化学的化成と言う)後に10−2ジーメン
ス.cm−1を上回るようにする。
【0014】好適実施態様によると、ニッケル及びコバ
ルトのリチオ化酸化物は式LiNiCo1−y
(式中、0.1≦x≦1且つ0<y≦0.9、好ましく
は0.02≦y≦0.9である)により表される。
【0015】前記リチオ化酸化物中のコバルトの酸化度
は少なくとも3、好ましくは3.2以上である。
【0016】別の実施態様によると、前記ニッケル及び
コバルトのリチオ化酸化物はナトリウムを含む。このリ
チオ化酸化物は式LiNaNiCo1−y
(式中、x+zは0.1〜1であり、zは0〜0.5
であり、即ち0.1≦x+z≦1且つ0≦z≦0.5で
ある)により表されることが好ましい。
【0017】ニッケル及びコバルトのリチオ化酸化物の
量は前記活物質に対して3〜9重量%であることが好ま
しい。
【0018】1変形例によると、前記ペーストは更に前
記ニッケル及びコバルトのリチオ化酸化物の粉末を含
む。
【0019】導電材はニッケルをベースとする水酸化物
粒子の表面微孔を少なくとも部分的に占める。これは電
解液が接近可能な微孔であり、水酸化物の電気化学的活
性表面に寄与する。
【0020】ニッケルをベースとする水酸化物粒子は本
発明を変更することなしにほぼ球形から不規則形状に至
る種々の形状をとることができる。
【0021】本発明の好適実施態様によると、前記水酸
化ニッケルNi(OH)の5〜35重量%、好ましく
は5〜20重量%、より好ましくは10〜20重量%は
β構造オキシ水酸化物に酸化されている。
【0022】γ相はβ相よりも格子パラメーターが大き
いので、オキシ水酸化物γ−NiOOHを形成しないこ
とが重要である。γ相のこの特徴はコーティングの破断
や部分的破壊をもたらし、電極の性能、特に保存時の容
量維持に有害である。
【0023】当然のことながら、本明細書で使用する
「水酸化ニッケルを含む電気化学的活物質」なる用語は
水酸化ニッケル、ニッケルを主体とする水酸化物以外
に、亜鉛(Zn)、カドミウム(Cd)、マグネシウム
(Mg)及びアルミニウム(Al)から選択される元素
の少なくとも1種の同時晶出水酸化物や、コバルト(C
o)、マンガン(Mn)、アルミニウム(Al)、イッ
トリウム(Y)、カルシウム(Ca)、ストロンチウム
(St)、ジルコニウム(Zr)及び銅(Cu)から選
択される元素の少なくとも1種の同時晶出水酸化物を含
む水酸化ニッケルも含む。
【0024】水酸化ニッケルに含まれる同時晶出水酸化
物は水酸化ニッケルと固溶体を形成する水酸化物、即ち
水酸化ニッケルの結晶格子により規定される原子部位を
連続可変割合で占める水酸化物である。
【0025】前記集電体は多孔度少なくとも90%のニ
ッケル発泡体が有利である。
【0026】ペーストは活性層と集電体の接着を確保す
るバインダーを含む。
【0027】第1の変形例によると、前記バインダーは
結晶性ポリマーとエラストマーの混合物である。前記結
晶性ポリマーの割合は前記バインダーの40〜75重量
%、前記エラストマーの割合は前記バインダーの25〜
60重量%が好ましい。
【0028】結晶性ポリマーはフッ素化エチレン/プロ
ピレンコポリマー(FEP)、ポリヘキサフルオロプロ
ピレン(PPHF)又はポリテトラフルオロエチレン
(PTFE)等のフルオロポリマーと、ポリエチレン
(PE)等のポリオレフィンから選択することができ
る。
【0029】エラストマーはスチレン/エチレン/ブチ
レン/スチレン(SEBS)コポリマー、スチレン/ブ
タジエン/ビニルピリジン(SBVR)ターポリマー及
びスチレン/ブタジエン(SBR)コポリマーから選択
することができる。
【0030】第2の変形例によると、前記バインダーは
ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)等のフルオロ
ポリマーから選択される第1の成分と、カルボキシメチ
ルセルロース(CMC)、ヒドロキシプロピルメチルセ
ルロース(HPMC)、ヒドロキシエチルセルロース
(HEC)及びヒドロキシプロピルセルロース(HP
C)等のセルロース化合物、ポリフッ化ビニリデン(P
VDF)等のフッ素化合物、並びにスチレン/ブタジエ
ン(SBR)コポリマー等のエラストマーから選択され
る少なくとも1種の第2の成分を含む。
【0031】電極を作製し易くするために、ペーストは
カルボキシメチルセルロース(CMC)、ヒドロキシプ
ロピルメチルセルロース(HPMC)、ヒドロキシプロ
ピルセルロース(HPC)及びヒドロキシエチルセルロ
ース(HEC)から選択されるセルロース化合物等の増
粘剤を更に含むことができる。
【0032】ペーストは更にZnO又はZn(OH)
等の亜鉛化合物、Y又はY(OH)等のイット
リウム化合物及びCaO、Ca(OH)又はCaF
等のカルシウム化合物から選択される少なくとも1種の
別の化合物を含むことができる。この化合物は粉末形態
で加えることが好ましい。
【0033】本発明は本発明による上記電極の製造方法
にも関する。本方法は、 −酸化剤を含む溶液を調製する段階と、 −前記導電材を被覆した水酸化ニッケル粒子を前記溶液
に浸漬する段階と、 −前記粒子を前記溶液と接触させる段階と、 −酸化粒子を前記溶液から分離する段階と、 −前記酸化粒子を洗浄及び乾燥する段階を含む。
【0034】前記酸化剤は次亜塩素酸ナトリウムと次亜
塩素酸カルシウムから選択することが好ましい。酸化剤
溶液は次亜塩素酸ナトリウム又は次亜塩素酸カルシウム
の水溶液が好ましい。
【0035】酸化剤の使用量は前記水酸化ニッケルの酸
化に必要な化学量論量の1〜3倍が好ましい。
【0036】溶液の温度は20℃であるが、90℃まで
上げても得られる製品の特性は変わらない。溶液の温度
は40℃以下が好ましい。
【0037】水酸化ニッケル粒子と溶液の接触時間は1
時間〜3時間で十分であるが、それ以上でも支障ない。
【0038】乾燥温度は12時間〜48時間で40℃〜
100℃である。
【0039】本発明は更にニッケル−金属水素化物型の
二次電池にも関し、該二次電池は、上記のような本発明
の正極と、セパレーターと、充電すると水素化物を形成
することが可能な金属間化合物を電気化学的活物質と
し、総負容量が過容量と呼ぶ容量だけ総正容量を上回る
ように前記電気化学的活物質の総量が前記正極の電気化
学的活物質の総量を上回るようにし、前記正極を完全に
放電させると、プリチャージと呼ぶ前記過容量の一部が
部分的に充電状態になり、前記プリチャージが前記総負
容量の12%未満となるように構成した負極と、アルカ
リ水性電解液を含む。
【0040】
【実施例】本発明の他の特徴及び利点は実施態様に関す
る以下の記載に明示されるが、以下の記載は例示を目的
とし、発明を制限するものではない。
【0041】実施例1 原子価>2のコバルト化合物層を被覆した水酸化ニッケ
ル粉末を活物質とする電極Xを次のように作製した。
【0042】pHを10に維持しながら水酸化ニッケル
粉末の水中懸濁液に硫酸コバルトCoSO溶液と水酸
化ナトリウムNaOH溶液を加えた。コバルト化合物層
が水酸化ニッケル粒子に堆積した。水酸化ニッケルに対
するコバルト化合物の割合は10モル%とした。
【0043】次に、得られた活物質を次のように化学的
に酸化した。濃度25重量%の水酸化ナトリウムNaO
H水溶液に粉末を加えた。全体を酸素ガスの存在下に1
00℃で熱処理した。水洗及び乾燥後、不規則構造をも
つ原子価2.9のコバルト化合物を被覆した水酸化ニッ
ケル粒子から構成される活物質粉末が得られた。
【0044】下記重量組成(ペースト重量に対する%で
表す)のペーストを使用して電極Xを下記のように作製
した。 −活物質:コバルト化合物層を被覆した水酸化ニッケル 98.7% −バインダー:ポリテトラフルオロエチレン(PTFE) 1% −増粘剤:カルボキシメチルセルロース(CMC) 0.3%。
【0045】ペーストの粘度を水で調節した。多孔度約
95%のニッケル発泡体である集電体にペーストを導入
した。その後、全体を乾燥後、圧延し、電極Xを得た。
【0046】公称容量Cの蓄電池AXで負極、セパレー
ター及び電解液と共にこの電極を正極として使用した。
【0047】負極は充電すると水素化物を形成すること
が可能な金属間化合物を電気化学的活物質とした。その
容量は正極の容量よりも大きくした。ポリプロピレン不
織布から構成したセパレーターを介して各正極を負極に
並置し、電気化学的スタックを形成した。螺旋状に巻い
たスタックを金属缶に挿入し、7.4N水酸化カリウム
KOH、0.5N水酸化リチウムLiOH及び0.4N
水酸化ナトリウムNaOHの水溶液であるアルカリ電解
液を含浸させた。
【0048】蓄電池AXの完全放電状態保存時の不可逆
的損失を下記条件下で評価した。
【0049】サイクル1:20℃で16時間0.1 I
cで充電し(Icは蓄電池の公称容量Cを1時間で放電
させるために必要な電流である)、1Vの終止電圧まで
0.2 Icで放電する。
【0050】サイクル2及び3:20℃で1.2時間I
cで充電し、1Vの終止電圧までIcで放電する。
【0051】次に蓄電池AXを周囲温度で放電状態で保
存した。約2カ月後に蓄電池の電圧はオキシ水酸化コバ
ルトの安定電圧(1.05V)よりも低下していた。
【0052】6カ月間保存後、残存容量を下記条件下で
測定した。
【0053】サイクル4〜9:20℃で1.2時間Ic
で充電し、1VまでIcで放電する。
【0054】活物質重量に対する保存前後の比容量を下
表1に示す。
【0055】実施例2 コバルトとリチウムの酸化物層を被覆した水酸化ニッケ
ル粉末を活物質とする電極Yを次のように作製した。
【0056】pHが9〜10となるように水酸化ニッケ
ル粉末の水中懸濁液に硫酸コバルトCoSO溶液と水
酸化ナトリウムNaOH溶液を加えた。水酸化コバルト
Co(OH)層が水酸化ニッケル粒子を被覆した。こ
の生成物を120℃で48時間熱処理し、水酸化コバル
トCo(OH)をオキシ水酸化物CoOOHに変換し
た。次に、得られた生成物を水酸化リチウムLiOHの
アルカリ溶液に導入し、全体を撹拌下に48時間80℃
に維持した。粒子がコバルトのリチオ化酸化物LiCo
で被覆された水酸化ニッケル粉末が得られた。コバ
ルトのリチオ化酸化物は活物質の5重量%であった。
【0057】下記重量組成(ペーストの重量に対する%
で表す)のペーストを使用して電極Yを下記のように作
製した。 −活物質:コバルトのリチウム酸化物層を被覆した水酸化ニッケル 98.7% −バインダー:PTFE 1% −増粘剤:CMC 0.3%。
【0058】ペーストの粘度を水で調節した。多孔度約
95%のニッケル発泡体である集電体にペーストを導入
した。その後、全体を乾燥後、圧延し、電極Yを得た。
【0059】この電極を実施例1に記載したと同様の蓄
電池AYで正極として使用した。
【0060】蓄電池AYの放電状態保存時の不可逆的損
失を実施例1に記載した条件下で評価した。
【0061】活物質重量に対する保存前後の比容量を下
表1に示す。
【0062】実施例3 粒子にニッケルとコバルトのリチオ化酸化物層を被覆し
た水酸化ニッケル粉末を活物質とする電極Zを次のよ
うに作製した。
【0063】水酸化ニッケル粉末を温度70℃に維持し
た濃度4Mの硫酸コバルトCoSO と濃度0.2Mの
硫酸ニッケルNiSOの溶液に懸濁した。水酸化ナト
リウムNaOH溶液をゆっくりと加え、溶液のpHを9
〜11に維持した。次に、得られた粉末を洗浄後、乾燥
した。
【0064】組成Ni0.5Co0.95(OH)
水酸化コバルトニッケル層を被覆した水酸化ニッケル粒
子が得られた。次に粉末を濃度5Nの水酸化リチウムL
iOH溶液に溶かし、酸素の存在下に90℃に24時間
維持した。次に、粉末を洗浄及び乾燥した。
【0065】組成LiNi0.05Co0.95
のニッケルとコバルトのリチオ化酸化物を被覆した水酸
化ニッケル粉末が得られた。分光分析によると、x=
0.95であった。得られた粉末の粒径をレーザー粒度
測定により測定した処、11μmであった。水酸化ニッ
ケル粉末上に堆積したニッケルとコバルトのリチオ化酸
化物の量は6%であった。
【0066】ニッケルとコバルトのリチオ化酸化物を被
覆した水酸化ニッケル粉末を次に下記条件下で化学的に
酸化した。13%の酸化度を得るために化学量論量の次
亜塩素酸ナトリウムNaOClを含む酸化溶液と粉末を
接触させた。粒子を温度20℃で1時間懸濁状態に維持
した。次に、粉末を周囲温度で蒸留水で洗浄した後、約
70℃の温度で5時間乾燥した。
【0067】水酸化ニッケルNi(OH)は部分的に
β−NiOOHに酸化されており、表面層の結晶特性は
変化していないことがX線回折により確認された。得ら
れた粉末の粒径をレーザー粒度測定により測定した処、
11μmであった。分光分析によると、リチオ化酸化物
コーティングは式LiNi0.05Co0.95
(式中、x=0.93)で表されることが確認された。
【0068】下記重量組成(ペーストの重量に対する%
で表す)のペーストを使用して電極Zを下記のように
作製した。 −活物質:ニッケルとコバルトのリチオ化酸化物を被覆した水酸化ニッケル 9 8.7% −バインダー:PTFE 1% −増粘剤:CMC 0.3%。
【0069】ペーストの粘度を水で調節した。多孔度約
95%のニッケル発泡体である集電体にペーストを導入
した。その後、全体を乾燥後、圧延し、電極Zを得
た。
【0070】この電極を実施例1に記載したと同様の蓄
電池AZで正極として使用した。
【0071】蓄電池AZの放電状態保存時の不可逆的
損失を実施例1に記載した条件下で評価した。
【0072】活物質重量に対する電極Zの保存前後の
比容量を下表1に示す。
【0073】
【表1】 実施例4 ニッケルを主体とし、同時晶出水酸化コバルト約3.5
%と同時晶出水酸化亜鉛約5%を含み、粒子にニッケル
とコバルトのリチオ化酸化物層を被覆した水酸化ニッケ
ル粉末を活物質とした以外は、実施例3と同様の電極Z
を作製した。作製方法は実施例2に準じた。
【0074】電極Zを実施例1と同様に蓄電池AZ
に組立てた。
【0075】実施例1に記載した条件下で蓄電池AZ
の放電状態保存時の不可逆的損失を評価した処、蓄電池
AZと同一結果が得られた。
フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) H01M 4/80 H01M 4/80 C 10/30 10/30 Z

Claims (29)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 集電体、並びに、水酸化ニッケルをベー
    スとする粉末状活物質とリチウム及びコバルトを含む導
    電材とバインダーとを含むペーストを含んでなるアルカ
    リ二次電池用非焼結ニッケル電極であって、前記活物質
    が少なくとも部分的にβ構造オキシ水酸化物に酸化され
    たニッケルを主体とする水酸化物の粒子から構成され、
    前記粒子がニッケル及びコバルトのリチオ化酸化物であ
    る前記導電材で少なくとも部分的に被覆されていること
    を特徴とする前記電極。
  2. 【請求項2】 前記導電材の導電率が少なくとも1充電
    /放電サイクル後に10−2ジーメンス.cm−1を上
    回る請求項1に記載の電極。
  3. 【請求項3】 前記ニッケル及びコバルトのリチオ化酸
    化物が式LiNi Co1−y(式中、0.1≦
    x≦1且つ0<y≦0.9である)により表される請求
    項1又は2に記載の電極。
  4. 【請求項4】 0.02≦y≦0.9である請求項3に
    記載の電極。
  5. 【請求項5】 前記リチオ化酸化物中のコバルトの酸化
    度が少なくとも3である請求項1から4のいずれか一項
    に記載の電極。
  6. 【請求項6】 前記リチオ化酸化物がナトリウムを含む
    請求項1から5のいずれか一項に記載の電極。
  7. 【請求項7】 前記リチオ化酸化物が式LiNa
    Co1−y(式中、x+zは0.1〜1であ
    り、zは0〜0.5である)により表される請求項6に
    記載の電極。
  8. 【請求項8】 前記リチオ化酸化物の量が前記活物質に
    対して3〜9重量%である請求項1から7のいずれか一
    項に記載の電極。
  9. 【請求項9】 前記ペーストが更に前記リチオ化酸化物
    の粉末を含む請求項1から8のいずれか一項に記載の電
    極。
  10. 【請求項10】 前記水酸化ニッケルの5〜35重量%
    がβ構造オキシ水酸化物に酸化されている請求項1から
    9のいずれか一項に記載の電極。
  11. 【請求項11】 前記水酸化ニッケルの5〜20重量%
    がβ構造オキシ水酸化物に酸化されている請求項10に
    記載の電極。
  12. 【請求項12】 前記水酸化ニッケルの10〜20重量
    %がβ構造オキシ水酸化物に酸化されている請求項10
    又は11に記載の電極。
  13. 【請求項13】 前記水酸化ニッケルがニッケルと、亜
    鉛、カドミウム、マグネシウム及びアルミニウムから選
    択される元素の少なくとも1種の同時晶出水酸化物を含
    む請求項1から12のいずれか一項に記載の電極。
  14. 【請求項14】 前記水酸化ニッケルが更にコバルト、
    マンガン、アルミニウム、イットリウム、カルシウム、
    ストロンチウム、ジルコニウム及び銅から選択される元
    素の少なくとも1種の同時晶出水酸化物を含む請求項1
    3に記載の電極。
  15. 【請求項15】 前記集電体がニッケル発泡体である請
    求項1から14のいずれか一項に記載の電極。
  16. 【請求項16】 前記バインダーが結晶性ポリマーとエ
    ラストマーの混合物である請求項1から15のいずれか
    一項に記載の電極。
  17. 【請求項17】 前記結晶性ポリマーの割合が前記バイ
    ンダーの40〜75重量%であり、前記エラストマーの
    割合が前記バインダーの25〜60重量%である請求項
    16に記載の電極。
  18. 【請求項18】 前記結晶性ポリマーがフルオロポリマ
    ーとポリオレフィンから選択される請求項16又は17
    に記載の電極。
  19. 【請求項19】 前記エラストマーがスチレン/エチレ
    ン/ブチレン/スチレンコポリマー、スチレン/ブタジ
    エン/ビニルピリジンターポリマー及びスチレン/ブタ
    ジエンコポリマーから選択される請求項16から18の
    いずれか一項に記載の電極。
  20. 【請求項20】 前記バインダーがポリテトラフルオロ
    エチレンをベースとする第1の成分と、カルボキシメチ
    ルセルロース、ヒドロキシプロピルメチルセルロース、
    ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセル
    ロース、ポリフッ化ビニリデン及びスチレン/ブタジエ
    ンコポリマーから選択される第2の成分を含む請求項1
    から15のいずれか一項に記載の電極。
  21. 【請求項21】 請求項1から20のいずれか一項に記
    載の正極と、セパレーターと、充電したときに水素化物
    を形成することが可能な金属間化合物を電気化学的活物
    質とする負極であって、総負容量が過容量と呼ぶ容量だ
    け総正容量を上回るように前記電気化学的活物質の総量
    が前記正極の電気化学的活物質の総量を上回るように
    し、前記正極を完全に放電したときに、前記過容量の一
    部(プリチャージと呼ぶ)が部分的に充電状態であり、
    前記プリチャージが前記負容量の12%未満となるよう
    に構成した前記負極と、アルカリ水性電解液とを含む二
    次電池。
  22. 【請求項22】 請求項1から20のいずれか一項に記
    載の電極の製造方法であって、 −酸化剤を含む溶液を調製する段階と、 −前記導電材を被覆した水酸化ニッケル粒子を前記溶液
    に浸漬する段階と、 −前記粒子を前記溶液と接触させる段階と、 −酸化された粒子を前記溶液から分離する段階と、 −前記酸化された粒子を洗浄及び乾燥する段階と を含む前記方法。
  23. 【請求項23】 前記酸化剤が次亜塩素酸ナトリウムと
    次亜塩素酸カルシウムから選択される請求項22に記載
    の方法。
  24. 【請求項24】 前記酸化剤の量が前記水酸化ニッケル
    の酸化に必要な化学量論量の1〜3倍である請求項22
    又は23に記載の方法。
  25. 【請求項25】 溶液の温度が20℃〜90℃である請
    求項22から24のいずれか一項に記載の方法。
  26. 【請求項26】 溶液の温度が20℃〜40℃である請
    求項25に記載の方法。
  27. 【請求項27】 水酸化ニッケル粒子と溶液の接触時間
    が1時間〜3時間である請求項22から26のいずれか
    一項に記載の方法。
  28. 【請求項28】 乾燥温度が40℃〜100℃である請
    求項22から27のいずれか一項に記載の方法。
  29. 【請求項29】 乾燥時間が12時間〜48時間である
    請求項22から28のいずれか一項に記載の方法。
JP2000389180A 1999-12-23 2000-12-21 アルカリ二次電池用非焼結ニッケル電極 Pending JP2001202957A (ja)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
FR9916336A FR2803104B1 (fr) 1999-12-23 1999-12-23 Electrode au nickel non frittee pour generateur electrochimique secondaire a electrolyte alcalin
FR9916336 1999-12-23

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2001202957A true JP2001202957A (ja) 2001-07-27

Family

ID=9553707

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000389180A Pending JP2001202957A (ja) 1999-12-23 2000-12-21 アルカリ二次電池用非焼結ニッケル電極

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6348284B1 (ja)
EP (1) EP1111701A1 (ja)
JP (1) JP2001202957A (ja)
FR (1) FR2803104B1 (ja)

Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008305638A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Gs Yuasa Corporation:Kk アルカリ蓄電池
JP2012169281A (ja) * 2001-06-29 2012-09-06 Ovonic Battery Co Inc 水素貯蔵電池、ニッケル正極、正極活物質、並びに製法
JP2014531707A (ja) * 2011-09-13 2014-11-27 ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ イタリー エス.ピー.エー. 電極形成組成物

Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7517581B2 (en) * 2003-09-26 2009-04-14 Parker-Hannifin Corporation Semipermeable hydrophilic membrane
US7381496B2 (en) 2004-05-21 2008-06-03 Tiax Llc Lithium metal oxide materials and methods of synthesis and use
FR2884355B1 (fr) * 2005-04-08 2007-06-01 Accumulateurs Fixes Materiau conducteur pour electrode positive d'accumulateur a electrolyte alcalin
US7901710B2 (en) * 2005-08-04 2011-03-08 Vertical Pharmaceuticals, Inc. Nutritional supplement for use under physiologically stressful conditions
JP5353239B2 (ja) 2005-08-12 2013-11-27 トダ・コウギョウ・ヨーロッパ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング 無機化合物
US7998620B2 (en) * 2006-11-22 2011-08-16 Panasonic Corporation Positive electrode active material for non-aqueous electrolyte secondary battery and method for producing the same, and non-aqueous electrolyte secondary battery using positive electrode active material
DE102007049108A1 (de) * 2007-10-12 2009-04-16 H.C. Starck Gmbh Pulverförmige Verbindungen, Verfahren zu deren Herstellung sowie deren Verwendung in Batterien
FR2935545B1 (fr) 2008-08-29 2011-06-03 Saft Groupe Sa Oxyde lithie pour electrode positive d'accumulateur alcalin
CN102203984A (zh) * 2008-11-04 2011-09-28 加州理工学院 具有可溶性阳极的混合型电化学发生器
KR102391115B1 (ko) * 2015-01-21 2022-04-27 삼성에스디아이 주식회사 양극 활물질 및 이를 포함한 양극을 함유한 리튬 이차 전지

Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10326616A (ja) * 1997-05-28 1998-12-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリ蓄電池

Family Cites Families (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2765029B2 (ja) * 1989-03-31 1998-06-11 日本電池株式会社 水酸化ニッケル電極の製造方法
US5264201A (en) * 1990-07-23 1993-11-23 Her Majesty The Queen In Right Of The Province Of British Columbia Lithiated nickel dioxide and secondary cells prepared therefrom
JPH06196161A (ja) * 1992-12-22 1994-07-15 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ蓄電池
JP3433035B2 (ja) * 1997-01-30 2003-08-04 三洋電機株式会社 密閉型アルカリ蓄電池
JPH10334911A (ja) * 1997-05-29 1998-12-18 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリ蓄電池およびその製造法
FR2773644B1 (fr) * 1998-01-15 2000-02-04 Alsthom Cge Alcatel Electrode non-frittee au nickel utilisee notamment dans les generateurs electrochimiques a electrolyte alcalin et liant pour la matiere active

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH10326616A (ja) * 1997-05-28 1998-12-08 Matsushita Electric Ind Co Ltd アルカリ蓄電池

Cited By (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012169281A (ja) * 2001-06-29 2012-09-06 Ovonic Battery Co Inc 水素貯蔵電池、ニッケル正極、正極活物質、並びに製法
JP2015072912A (ja) * 2001-06-29 2015-04-16 オヴォニック バッテリー カンパニー インコーポレイテッド 水素貯蔵電池用正極材料及び正極
JP2008305638A (ja) * 2007-06-06 2008-12-18 Gs Yuasa Corporation:Kk アルカリ蓄電池
JP2014531707A (ja) * 2011-09-13 2014-11-27 ソルベイ スペシャルティ ポリマーズ イタリー エス.ピー.エー. 電極形成組成物
US10333146B2 (en) 2011-09-13 2019-06-25 Solvay Specialty Polymers Italy S.P.A. Electrode-forming composition

Also Published As

Publication number Publication date
US6348284B1 (en) 2002-02-19
FR2803104A1 (fr) 2001-06-29
EP1111701A1 (fr) 2001-06-27
FR2803104B1 (fr) 2002-03-15

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US8048566B2 (en) Nickel hydroxide electrode for rechargeable batteries
EP0571630B1 (en) Method for production of nickel plate and alkali storage battery
JP2001202957A (ja) アルカリ二次電池用非焼結ニッケル電極
JP2000003707A (ja) アルカリ蓄電池
US20080318125A1 (en) Positive Electrode for Alkaline Storage Battery and Alkaline Storage Battery
US6274270B1 (en) Non-sintered nickel electrode for an alkaline electrolyte secondary electrochemical cell
US6447699B1 (en) Electrode conductive material
JP3469766B2 (ja) 密閉型アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極及び電池
JP2002304991A (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル極及びアルカリ蓄電池
JP2002298840A (ja) アルカリ蓄電池用正極活物質およびこれを用いたアルカリ蓄電池
JP3794176B2 (ja) アルカリ蓄電池用非焼結式正極とこれを用いたアルカリ蓄電池
JP4007745B2 (ja) アルカリ蓄電池
JP2001043855A (ja) アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極
JPH09139230A (ja) アルカリ二次電池
JP2001155724A (ja) アルカリ蓄電池
JP3744642B2 (ja) ニッケル−金属水素化物蓄電池及びその製造方法
US20100062336A1 (en) Plasticized electrode for an alkaline battery
JP5309479B2 (ja) アルカリ蓄電池
JPH10172560A (ja) リチウム電池用正極およびリチウム電池
JP2001223000A (ja) アルカリ二次電池
JP3686316B2 (ja) アルカリ二次電池
JPH10172550A (ja) ニッケル正極をもつアルカリ電池及びその活性化方法
JP2001283843A (ja) アルカリ蓄電池用正極材料およびアルカリ蓄電池
JPH10294109A (ja) アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極
JP2003031223A (ja) アルカリ蓄電池用正極板およびその製造方法ならびにそれを用いたアルカリ蓄電池

Legal Events

Date Code Title Description
A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20050617

RD02 Notification of acceptance of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7422

Effective date: 20060511

RD04 Notification of resignation of power of attorney

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A7424

Effective date: 20060920

A711 Notification of change in applicant

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A711

Effective date: 20070914

A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20071107

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110318

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20110825