JP2003123761A

JP2003123761A - 活物質複合体とそれを用いた電池

Info

Publication number: JP2003123761A
Application number: JP2001316981A
Authority: JP
Inventors: Masatoshi Mashima; 正利真嶋; Shinji Inasawa; 信二稲澤; Keiji Koyama; 惠司小山; Tetsuya Nishi; 徹也西
Original assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Current assignee: Sumitomo Electric Industries Ltd
Priority date: 2001-10-15
Filing date: 2001-10-15
Publication date: 2003-04-25
Anticipated expiration: 2021-10-15
Also published as: JP4147761B2

Abstract

(57)【要約】【課題】十分な電池容量を確保できる上、活物質の利
用率が高く、しかも電池寿命の長い良好な電極層を形成
しうる活物質複合体と、それを用いた、高容量、高効率
でかつ長寿命の電池とを提供する。【解決手段】活物質複合体は、電池用の活物質に、導
電性フィラーとして、微細な金属粒が多数、鎖状に繋が
った形状を有する金属粉末を加えた。電池は、上記活物
質複合体を用いて電極層を形成した。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電池用の活物質と
導電性フィラーとを含む活物質複合体と、それを用いた
電池に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】アルカリ電池用の電極には種々の構造の
ものがあるが、中でもペースト塗布式のものが、電極の
製作工程を簡素化でき、かつ低コストであるため、広く
普及している。ペースト塗布式の電極は、通常、電池用
の活物質と、導電性フィラーと、さらにカルボキシメチ
ルセルロース（ＣＭＣ）等の結着剤とを含む活物質複合
体を、適当な溶剤に溶解したペーストを、シート状の集
電体の表面に塗布して溶剤を乾燥、除去して電極層を形
成し、この電極層を、さらに必要に応じてプレスするこ
とで製造される。

【０００３】導電性フィラーとしては、例えば球状や薄
片状などの所定の形状に形成された、カーボン粉末やニ
ッケル粉末などがあげられる〔「プラスチック結着式ニ
ッケル正極の高容量化と高性能化」境哲男他、電池討論
会講演要旨集(1998)〕。具体的には、例えばサブミクロ
ンレベルの粒径を有するアセチレンブラックや、あるい
は１０μｍ前後の粒径を有する球状のニッケル粉末、ア
スペクト比が２〜５程度である薄片状のニッケル粉末な
どが、導電性フィラーとして好適に用いられる。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところがカーボン粉末
は、充放電時の電池反応によって化学変化を起こして、
導電性フィラーとしての機能を徐々に失うため、電池寿
命が短いという問題がある。また球状のニッケル粉末
は、下記の問題を有する。 (1) 球状のニッケル粉末の粒径は前記のように１０μ
ｍ前後、小さくても１μｍ以上あるのに対し、活物質の
粒子の粒径は数十μｍ程度であることから、電極層は、
ニッケル粉末が均一に分散しておらず、微視的に見ると
絶縁部分が多い。このため充放電時に良好に集電されな
い活物質が生じて、活物質の利用率が低くなる。 (2) 良好な導電性を得るためには、球状のニッケル粉
末の、電極層中での含有割合を５５重量％以上にしなけ
ればならないが、そうした場合には相対的に活物質の量
が少なくなるため、十分な電池容量を確保することがで
きない。 (3) 電池反応時に活物質が体積変化することで、活物
質の粒子とニッケル粉末との間の接触抵抗が徐々に高く
なるため、電池寿命が短い。

【０００５】これに対し薄片状のニッケル粉末は、その
形状ゆえに、上記(1)〜(3)の問題点をある程度、改善す
る効果がある。しかしその効果はいまだ十分でなく、こ
れらの問題を完全に解決するには至っていない。例えば
良好な導電性を得るには、薄片状のニッケル粉末の、電
極層中での含有割合を５０重量％以上にしなければなら
ないため、活物質の量は依然として少なく、十分な電池
容量を確保することができない。

【０００６】本発明の目的は、十分な電池容量を確保す
ることができる上、活物質の利用率が高く、しかも電池
寿命の長い良好な電極層を形成しうる、新規な活物質複
合体と、それを用いた、高容量、高効率でかつ長寿命の
電池とを提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段および発明の効果】請求項
１記載の発明は、電池用の活物質と、導電性フィラーと
しての、微細な金属粒が多数、鎖状に繋がった形状を有
する金属粉末とを含有することを特徴とする活物質複合
体である。ニッケル粉末などの金属粉末を、導電性フィ
ラーとして電極層中に均一に分散させるためには、その
粒径を、カーボン粉末と同様にサブミクロンオーダー、
好ましくは４００ｎｍ以下程度まで小さくする必要があ
る。しかし金属粉末の粒径をこのように小さくした場合
には、粉末間の接触点数が増加するため接触抵抗が増大
して、かえって電極層の抵抗が高くなる傾向を示す。ま
た、このように微細な金属粉末は凝集等を生じやすく、
電極層中に均一に分散させることも難しい。

【０００８】そこで発明者は、導電性フィラーとして、
微細な金属粒が多数、鎖状に繋がった形状を有する金属
粉末を用いることを検討した。かかる鎖状の金属粉末
は、例えば後述する還元析出法などによって、サブミク
ロンオーダーの微細な金属粒が、最初から多数、鎖状に
繋がった形状に形成される。また、特に後述するよう
に、多数の金属粒が繋がった周囲にさらに金属膜が析出
した構造を有する金属粉末では、個々の金属粒間が直接
に接続される。このため従来のものに比べて、個々の金
属粒間における接触抵抗の増加を抑制することができ
る。

【０００９】また鎖状の金属粉末は、従来のものに比べ
て比表面積が大きいため、凝集等を生じることなしに、
電極層中に均一に分散させることもできる。しかも鎖状
の金属粉末は、鎖の長さと太さとの比がおよそ１０〜１
００程度と大きい上、適度に枝分かれした構造を有して
いるため、少量の添加でも、電極層中で良好な導電性の
ネットワークを形成することができる。よって鎖状の金
属粉末を含む請求項１の活物質複合体を用いて形成し
た、前記ペースト塗布式などの電極層は、金属粉末の含
有割合をこれまでより少なくしても、従来と同等または
それ以上の、均一でかつ良好な導電性を有するものとな
る。

【００１０】このため導電層中の、活物質の利用率を向
上することができる。また活物質の量を多くして、十分
な電池容量を確保することもできる。また前記のネット
ワークは、枝分かれした鎖状の金属粉末が互いにゆるく
絡み合った構造を有しており、柔軟性が高い。よって充
放電時の活物質の体積変化に柔軟に追従して、活物質の
粒子との間の接触抵抗を維持するため、電池寿命をこれ
までより長くすることもできる。

【００１１】請求項２記載の発明は、鎖状の金属粉末、
またはこの金属粉末を形成する個々の金属粒を、常磁性
を有する金属単体、常磁性を有する２種以上の金属の合
金、常磁性を有する金属と他の金属との合金、もしくは
常磁性を有する金属を含む複合体にて形成した請求項１
記載の活物質複合体である。上記の構成では、以下に述
べる還元析出法などによってサブミクロンオーダーの微
細な金属粒を析出させると、当該金属粒が磁性を帯び、
そして多数の金属粒が磁力によって鎖状に繋がること
で、鎖状の金属粉末が自動的に形成される。

【００１２】よって鎖状の金属粉末の製造が容易であ
り、活物質複合体の生産効率の向上やコストダウンなど
が可能となる。また上記金属粉末としては、多数の微細
な金属粒が単に磁力によって鎖状に繋がったものから、
繋がった金属粒の周囲にさらに金属層が析出して金属粒
間が強固に結合されたものまで種々の構造を有するもの
が含まれるが、このいずれのものにおいても、基本的に
金属粒は磁力を保持している。

【００１３】このため、例えば活物質や結着剤などを配
合し、さらに溶剤を加えて活物質複合体のペーストを製
造する際、あるいはこのペーストを塗布して電極層を形
成する際の応力程度では鎖が簡単に切れたりしない上、
もし切れた場合でも、応力が加わらなくなった時点で鎖
の再結合等を生じやすい。また塗布後のペースト中で
は、複数の金属粉末が、金属粒の磁力に基づいて互いに
接触して導電ネットワークを形成しやすい。

【００１４】よってペーストを乾燥させるなどして形成
した電極層を、さらに均一でかつ良好な導電性を有する
ものとすることもできる。しかも形成された導電ネット
ワークは、上記のように多数の金属粒が互いに磁気的な
結合力でもって結合されているため、鎖としての柔軟性
が高い。よって充放電時の活物質の体積変化にさらに柔
軟に追従して、活物質の粒子との間の接触抵抗を維持す
ることができ、電池寿命をより一層、長くすることもで
きる。

【００１５】請求項３記載の発明は、常磁性を有する金
属単体、常磁性を有する２種以上の金属の合金、または
常磁性を有する金属と他の金属との合金によって形成さ
れる金属粉末または金属粒の全体、もしくは常磁性を有
する金属を含む複合体によって形成される金属粉末また
は金属粒のうち、常磁性を有する金属を含む部分を、そ
の形成材料である常磁性を有する金属のイオンを、還元
剤を含む溶液に加えることで、液中に析出させて形成し
た請求項２記載の活物質複合体である。

【００１６】上記のように、常磁性を有する金属のイオ
ンと還元剤とを用いた還元析出法によれば、前述したよ
うに、鎖状の金属粉末を自動的に形成することが可能と
なる。また還元析出法によって形成される金属粒は個々
の粒径が揃っており、粒度分布がシャープである。した
がって電極層を、さらに均一でかつ良好な導電性を有す
るものとする効果に優れたものとなる。

【００１７】請求項４記載の発明は、還元剤として３価
のチタン化合物を用いた請求項３記載の活物質複合体で
ある。例えばニッケルなどの常磁性を有する金属のイオ
ンを還元析出法によって析出させて、鎖状の金属粉末ま
たはこの金属粉末を形成する個々の金属粒を形成するた
めの還元剤としては種々の化合物が考えられる。しか
し、その中でも三塩化チタンなどの３価のチタン化合物
を用いた場合には、鎖状の金属粉末を析出、形成した後
の溶液を、電解再生によって繰り返し、鎖状の金属粉末
の製造に利用可能な状態に再生できるという利点があ
る。

【００１８】請求項５記載の発明は、金属粒の粒径を４
００ｎｍ以下とした請求項１記載の活物質複合体であ
る。金属粒の粒径は、前記のようにサブミクロンオーダ
ーであればよい。ただし電極層を、さらに均一でかつ良
好な導電性を有するものとするためには、金属粒の粒径
を４００ｎｍ以下とするのが好ましい。

【００１９】請求項６記載の発明は、結着剤を含有して
いる請求項１記載の活物質複合体である。前記のように
シート状の集電体の表面に電極層を積層して、ペースト
塗布式の電極を形成する場合、活物質複合体は結着剤を
含有するのが好ましい。これにより、電極層を構成する
金属粉末および活物質相互間、ならびに電極層と集電体
との結着性に優れた電極層を形成することができる。

【００２０】請求項７記載の発明は、金属粉末を５〜４
５重量％の割合で含有した請求項６記載の活物質複合体
である。上記請求項６の活物質複合体において、金属粉
末の含有割合が５重量％未満では、鎖状の金属粉末間の
接触点数が著しく減少するため、電極層が、均一でかつ
良好な導電性を有するものとならない。このため、当該
電極層における活物質の利用率が低下するおそれがあ
る。

【００２１】また逆に、金属粉末の含有割合が４５重量
％を超える場合には、相対的に活物質の含有割合が少な
くなるため、十分な電池容量を確保できないおそれがあ
る。請求項８記載の発明は、請求項１ないし７のいずれ
かに記載の活物質複合体を用いて電極層を形成したこと
を特徴とする電池である。かかる電池は、以上で述べた
活物質複合体の作用により、これまでよりも高容量、高
効率でかつ長寿命という、優れた特性を有するものとな
る。

【００２２】

【発明の実施の形態】以下に、本発明を説明する。〈活物質複合体〉本発明の活物質複合体は、前記のよう
に電池用の活物質と、導電性フィラーとしての、微細な
金属粒が多数、鎖状に繋がった形状を有する金属粉末と
を含有することを特徴とするものである。

【００２３】（金属粉末）鎖状の金属粉末としては、気
相法、液相法等の種々の方法で製造される、鎖状構造を
有する種々の金属粉末が、いずれも使用可能である。鎖
状の金属粉末を形成する個々の金属粒の粒径はサブミク
ロンオーダー、特に４００ｎｍ以下であるのが好まし
い。この理由は先に述べたとおりである。

【００２４】なお金属粒の粒径は、さらに均一でかつ良
好な導電性を有する電極層を形成することを考慮する
と、上記の範囲内でも特に２００ｎｍ以下であるのがさ
らに好ましい。ただし粒径があまりに小さすぎると、鎖
状に繋がれた金属粉末自体のサイズが小さくなりすぎ
て、導電性フィラーとしての機能が十分に得られないお
それがある。したがって金属粒の粒径は１０ｎｍ以上で
あるのが好ましい。また鎖の径は特に限定されないが、
やはり均一でかつ良好な導電性を有する電極層を形成す
ることを考慮すると、１μｍ以下であるのが好ましく、
４００ｎｍ以下であるのがさらに好ましい。ただし鎖の
径があまりに小さすぎると、前述した活物質複合体を製
造する際などの応力程度で簡単に切れやすくなるおそれ
がある。したがって鎖の径は１０ｎｍ以上であるのが好
ましい。

【００２５】鎖状の金属粉末としては、先に述べたよう
に、当該金属粉末、またはこの金属粉末を形成する個々
の金属粒を、常磁性を有する金属単体、常磁性を有する
２種以上の金属の合金、常磁性を有する金属と他の金属
との合金、もしくは常磁性を有する金属を含む複合体に
て形成したものが好ましい。この理由も先に述べたとお
りである。かかる、常磁性を有する金属を含む金属粉末
の具体例としては、下記(a)〜(e)のいずれか１種、もし
くは２種以上の混合物などが挙げられる。 (a) 常磁性を有する金属単体、常磁性を有する２種以
上の金属の合金、または常磁性を有する金属と他の金属
との合金から形成したサブミクロンオーダーの金属粒
を、自身の磁性によって多数個、鎖状に繋がらせた金属
粉末。 (b) 上記(a)の金属粉末の表面にさらに、常磁性を有す
る金属単体、常磁性を有する２種以上の金属の合金、ま
たは常磁性を有する金属と他の金属との合金からなる金
属層を析出させて、金属粒間を強固に結合した金属粉
末。 (c) 上記(a)または(b)の金属粉末の表面にさらに、
銀、銅、アルミニウムなどの他の金属や合金からなる金
属層を析出させて、金属粒間を強固に結合した金属粉
末。 (d) 常磁性を有する金属単体、常磁性を有する２種以
上の金属の合金、または常磁性を有する金属と他の金属
との合金から形成した粒状の芯材の表面を、銀、銅、ア
ルミニウムなどの他の金属や合金で被覆して複合体を
得、この複合体を金属粒として、芯材の磁性によって多
数個、鎖状に繋がらせた金属粉末。 (e) 上記(d)の金属粉末の表面にさらに、銀、銅、アル
ミニウムなどの他の金属や合金からなる金属層を析出さ
せて、金属粒間を強固に結合した金属粉末。

【００２６】上記のうち常磁性を有する金属単体、常磁
性を有する２種以上の金属の合金、または常磁性を有す
る金属と他の金属との合金によって形成される金属粉末
または金属粒の全体、もしくは常磁性を有する金属を含
む複合体によって形成される金属粉末または金属粒のう
ち、常磁性を有する金属を含む部分は、前述したように
還元析出法によって、その形成材料である常磁性を有す
る金属のイオンを含む溶液に還元剤を加えることで、液
中に析出させて形成するのが好ましい。

【００２７】還元析出法においては、まず還元剤、例え
ば三塩化チタンなどの３価のチタン化合物と、例えばク
エン酸三ナトリウム等とを溶解させた溶液（以下「還元
剤溶液」とする）に、アンモニア水等を加えてｐＨを９
〜１０に調整する。これにより、３価のチタンイオンが
錯化剤としてのクエン酸と結合して配位化合物を形成し
て、Ｔｉ(III)からＴｉ(IV)に酸化する際の活性化エネ
ルギーが低くなり、還元電位が高くなる。具体的には、
Ｔｉ(III)とＴｉ(IV)との電位差が１Ｖを超える。この
値は、Ｎｉ(II)からＮｉ(０)への還元電位や、Ｆｅ(II)
からＦｅ(０)への還元電位などに比べて著しく高い値で
ある。よって各種の金属のイオンを効率よく還元して、
金属粒や金属膜などを析出、形成することができる。

【００２８】次に上記の還元剤溶液に、例えばニッケル
等の、常磁性を有する金属単体のイオンを含む溶液、ま
たは常磁性を有する金属を含む合金を形成する２種以上
のイオンを含む溶液を加える。そうすると、Ｔｉ(III)
が還元剤として機能して、自身がＴｉ(IV)に酸化する際
に、金属のイオンを還元して液中に析出させる。すなわ
ち液中に、上記金属単体または合金からなる金属粒が析
出するとともに、自身の磁性によって多数が鎖状に繋が
って鎖状の金属粉末を形成する。また、このあとさらに
析出を続けると、上記金属粉末の表面にさらに金属層が
析出して、金属粒同士を強固に結合する。

【００２９】つまり前記(a)(b)などの金属粉末や、その
元になる金属粒、あるいは前記(d)の金属粉末の元にな
る複合体のうち芯材などが、上記の方法によって製造さ
れる。このうち金属粒や芯材は個々の粒径が揃ってお
り、粒度分布がシャープである。これは、還元反応が系
中で均一に進行するためである。したがってかかる金属
粒や芯材から製造される金属粉末は、導電膜の表面を電
気的に均一な状態とする効果に優れており、めっき方法
や微細金属部品の製造方法に好適に使用できる。

【００３０】金属粒や芯材等を析出させた後の還元剤溶
液は、前記のように電解再生を行うことで、何度でも繰
り返し、還元析出法による鎖状の金属粉末の製造に利用
することができる。すなわち、金属粒や芯材等を析出さ
せた後の還元剤溶液を電解槽に入れるなどして電圧を印
加することで、Ｔｉ(IV)をＴｉ(III)に還元してやれ
ば、再び電解析出用の還元剤溶液として使用することが
できる。これは、電解析出時にチタンイオンが殆ど消費
されない、つまり析出させる金属とともに析出されない
ためである。

【００３１】金属粒や芯材等を形成する、常磁性を有す
る金属または合金としては、例えばニッケル、鉄、コバ
ルトおよびこれらのうち２種以上の合金等が挙げられ
る。かかる金属や合金にて形成した、特に金属粒は、鎖
状に繋がる際の磁気的な相互作用が強いため、金属粒間
の接触抵抗を低減する効果に優れている。中でもニッケ
ル単体、コバルト単体、あるいはニッケル−コバルト合
金は上記の効果に優れるだけでなく、アルカリ電池のう
ちニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などの正
極に用いた場合の電気化学的な安定性に優れるため、と
くに好適に使用される。

【００３２】また上記の、常磁性を有する金属や合金と
ともに、前記(c)(d)(e)の複合体を形成する他の金属と
しては銀、銅、アルミニウムなどが挙げられ、特に導電
率が高いことや電気化学的な安定性に優れることから銀
が好適に使用される。複合体のうち、上記他の金属で形
成される部分は、例えば無電解めっき法、電解めっき
法、還元析出法、真空状着法などの種々の成膜方法によ
って形成できる。

【００３３】（活物質）電池用の活物質としては、本発
明の活物質複合体を用いて形成する電極層の種類に応じ
た、従来公知の種々の活物質を使用することができる。（結着剤）電極がペースト塗布式である場合、活物質複
合体は結着剤を含有する。結着剤としては、電極層を構
成する金属粉末および活物質相互間、ならびに電極層と
集電体との結着性に優れ、かつ活物質複合体にペースト
としての粘度を付与する増粘作用を有するとともに、適
当な溶剤に可溶性である種々の結着剤が挙げられる。

【００３４】かかる結着剤としては、例えば前記ＣＭＣ
の他、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）、アクリル系樹
脂、フッ素系樹脂、フェノール系樹脂等の樹脂が挙げら
れる。中でもＣＭＣやＰＶＡは、アルカリ電解液に対す
る安定性に優れるため、とくに好適に使用される。（活物質複合体）活物質複合体は、先に述べたように電
池用の活物質と、導電性フィラーとしての鎖状の金属粉
末と、さらに必要に応じて結着剤とを所定の割合で配合
して形成される。

【００３５】このうち鎖状の金属粉末の含有割合は、結
着剤をも含有する場合、上記各成分の総量の５〜４５重
量％であるのが好ましい。この理由は先に述べたとおり
である。なお電極層の導電性と、電池容量とのバランス
を考慮すると、金属粉末の含有割合は、２５〜４０重量
％であるのがさらに好ましい。また結着剤の含有割合
は、十分な結着性を確保するとともに、鎖状の金属粉末
および活物質の機能を阻害しないことを考慮すると、上
記各成分の総量の３〜１０重量％であるのが好ましい。

【００３６】〈電池〉電池を構成する電極がペースト塗
布式である場合、当該電極は、上述した、電池用の活物
質と、導電性フィラーとしての鎖状の金属粉末と、結着
剤とを所定の割合で配合した活物質複合体を、例えば水
などの適当な溶剤に溶解してペーストを調製し、このペ
ーストを、シート状の集電体の表面に塗布して溶剤を乾
燥、除去して電極層を形成し、この電極層を、さらに必
要に応じてプレスすることで製造される。

【００３７】そして製造された電極を反対極性の電極、
および電解液と組み合わせることで電池が製造される。
電極の構造や電解液の組成などは、電池の種類および規
格に応じて適宜、変更することができる。

【００３８】

【実施例】以下にこの発明を、実施例、比較例に基づい
て説明する。実施例１導電性フィラーとしては、図１に示すように微細な金属
粒が鎖状に繋がれた形状を有し、金属粒の粒径が１００
ｎｍ、鎖の径が２００ｎｍであるニッケル粉末を用い
た。

【００３９】そしてこのニッケル粉末４０重量部と、正
極活物質としての、平均粒径２０μｍの水酸化ニッケル
粒子５５重量部と、結着剤としてのＣＭＣ５重量部とを
配合し、十分に混合した後、水を加えてペーストを調製
した。次にこのペーストを、シート状の集電体として
の、厚み３０μｍのニッケル箔の片面に、乾燥後の厚み
が１５０μｍとなるように塗布し、７０℃で４時間、乾
燥させることで電極層を形成して、ペースト塗布式の正
極を製造した。

【００４０】さらにこの正極を、負極としての水素吸蔵
合金、隔膜およびスペーサと組み合わせて、単３サイズ
の電池ケースに組み込んだ後、６Ｍ濃度のアルカリ電解
液を含浸し、封口処理して実施例１の電池を得た。電池
は、負極の容量を、正極の容量に対して余裕を持たせた
正極規制型とした。実施例２導電性フィラーとして、微細な金属粒が鎖状に繋がれた
形状を有し、金属粒の粒径が５０ｎｍ、鎖の径が１００
ｎｍであるニッケル粉末を用いたこと以外は実施例１と
同様にして電池を得た。

【００４１】実施例３鎖状のニッケル粉末の配合量を３０重量部、水酸化ニッ
ケル粒子の配合量を６５重量部としたこと以外は実施例
１と同様にして電池を得た。比較例１鎖状のニッケル粉末に代えて、同量のアセチレンブラッ
ク（粒径０．１μｍ）を使用したこと以外は実施例１と
同様にして電池を得た。

【００４２】比較例２鎖状のニッケル粉末に代えて、同量の球状のニッケル粉
末（粒径１０μｍ）を使用したこと以外は実施例１と同
様にして電池を得た。比較例３鎖状のニッケル粉末に代えて、同量の薄片状のニッケル
粉末（短径２μｍ、長径２０μｍ、厚み１μｍ、アスペ
クト比１０）を使用したこと以外は実施例１と同様にし
て電池を得た。

【００４３】〈電池特性試験〉各実施例、比較例で得た
電池を、下記の充放電条件：充電条件：充電レート０．２Ｃで電池容量の１２０％ま
で充電放電条件：放電レート０．２Ｃで０．８Ｖまで放電により、それぞれ９サイクル充放電させたのち、１０サ
イクル目の放電で０．８Ｖまで放電させて、その際の放
電容量（ｍＡｈ）を測定した。またこの放電容量と、正
極活物質である水酸化ニッケルの理論容量とから、式
(1)：

【００４４】

【数１】

【００４５】により、正極活物質の利用率（％）を求め
た。また各実施例、比較例で得た電池を、下記の充放電
条件：充電条件：充電レート０．２Ｃで電池容量の１２０％ま
で充電放電条件：放電レート５Ｃで０．８Ｖまで放電により充放電させるサイクルを繰り返し行い、放電容量
が初期容量の７０％となったサイクル数を求めて電池寿
命とした。

【００４６】以上の結果を表１に示す。

【００４７】

【表１】

【００４８】表より、導電性フィラーとしてカーボン粉
末を使用した比較例１の電池は、初期の容量こそ大きい
ものの、活物質の利用率が低く、かつ電池寿命が短いこ
とがわかった。また球状のニッケル粉末を用いた比較例
２の電池は、初期の容量が小さく、かつ活物質の利用率
が低い上、電池寿命も短いことがわかった。さらに薄片
状のニッケル粉末を用いた比較例３の電池は、比較例２
に比べて初期の容量、活物質の利用率、ならびに電池寿
命についてある程度の改善が見られたものの、その効果
は依然として不十分であることがわかった。

【００４９】これに対し、各実施例の電池は、いずれも
初期の容量が大きく、活物質の利用率が高い上、電池寿
命がこれまでよりも長いことが確認された。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１で使用した鎖状のニッケル粉
末の、粒子の構造を示す走査型電子顕微鏡写真である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者小山惠司大阪市此花区島屋一丁目１番３号住友電気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者西徹也兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号住友電気工業株式会社伊丹製作所内Ｆターム(参考） 5H050 AA07 BA11 CA03 CB16 DA10 EA02 EA10 EA23 GA15 HA01 HA05

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】電池用の活物質と、導電性フィラーとして
の、微細な金属粒が多数、鎖状に繋がった形状を有する
金属粉末とを含有することを特徴とする活物質複合体。
【請求項２】鎖状の金属粉末、またはこの金属粉末を形
成する個々の金属粒を、常磁性を有する金属単体、常磁
性を有する２種以上の金属の合金、常磁性を有する金属
と他の金属との合金、もしくは常磁性を有する金属を含
む複合体にて形成した請求項１記載の活物質複合体。
【請求項３】常磁性を有する金属単体、常磁性を有する
２種以上の金属の合金、または常磁性を有する金属と他
の金属との合金によって形成される金属粉末または金属
粒の全体、もしくは常磁性を有する金属を含む複合体に
よって形成される金属粉末または金属粒のうち、常磁性
を有する金属を含む部分を、その形成材料である常磁性
を有する金属のイオンを、還元剤を含む溶液に加えるこ
とで、液中に析出させて形成した請求項２記載の活物質
複合体。
【請求項４】還元剤として３価のチタン化合物を用いた
請求項３記載の活物質複合体。
【請求項５】金属粒の粒径を４００ｎｍ以下とした請求
項１記載の活物質複合体。
【請求項６】結着剤を含有した請求項１記載の活物質複
合体。
【請求項７】金属粉末を５〜４５重量％の割合で含有し
た請求項６記載の活物質複合体。
【請求項８】請求項１ないし７のいずれかに記載の活物
質複合体を用いて電極層を形成したことを特徴とする電
池。