JP2003187793A - アルカリ蓄電池用ニッケル電極活物質、ニッケル電極およびアルカリ蓄電池。 - Google Patents
アルカリ蓄電池用ニッケル電極活物質、ニッケル電極およびアルカリ蓄電池。Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ニッケル電極を正極とするアルカリ蓄電池の
容量を飛躍的に向上させるとともに、初期活性化が速
く、高率放電特性においても優れた特性を有するアルカ
リ蓄電池を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係るアルカリ蓄電池用ニッケル
電極活物質は、アルミニウム（Ａｌ）を含有するα形の
水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主体とする活物
質であって、コバルト（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で
含むニッケル電極用活物質である。また、本発明に係る
ニッケル電極およびアルカリ蓄電池は、前記ニッケル電
極活物質を適用したニッケル電極およびアルカリ蓄電池
である。
容量を飛躍的に向上させるとともに、初期活性化が速
く、高率放電特性においても優れた特性を有するアルカ
リ蓄電池を提供することを目的とする。 【解決手段】 本発明に係るアルカリ蓄電池用ニッケル
電極活物質は、アルミニウム（Ａｌ）を含有するα形の
水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主体とする活物
質であって、コバルト（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で
含むニッケル電極用活物質である。また、本発明に係る
ニッケル電極およびアルカリ蓄電池は、前記ニッケル電
極活物質を適用したニッケル電極およびアルカリ蓄電池
である。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池用
ニッケル電極活物質とそれを適用したニッケル電極およ
びアルカリ蓄電池に関するものである。
ニッケル電極活物質とそれを適用したニッケル電極およ
びアルカリ蓄電池に関するものである。
【０００２】
【従来の技術とその課題】現在広く使用されているアル
カリ蓄電池用ニッケル電極活物質は、β形のＮｉ(ＯＨ)
2である。該活物質は、充電においてβ-Ｎｉ(ＯＨ)
2(ニッケルの酸価数は２価）からβ形のオキシ水酸化
ニッケルβ-ＮｉＯＯＨ（ニッケルの酸価数は３価）に
酸化され、放電において元のβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2 に還元さ
れる。充電および放電時の酸化還元反応は、1電子反応
（理論容量２８９ｍＡｈ／ｇ）で進行する。
カリ蓄電池用ニッケル電極活物質は、β形のＮｉ(ＯＨ)
2である。該活物質は、充電においてβ-Ｎｉ(ＯＨ)
2(ニッケルの酸価数は２価）からβ形のオキシ水酸化
ニッケルβ-ＮｉＯＯＨ（ニッケルの酸価数は３価）に
酸化され、放電において元のβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2 に還元さ
れる。充電および放電時の酸化還元反応は、1電子反応
（理論容量２８９ｍＡｈ／ｇ）で進行する。
【０００３】しかし、このβ-ＮｉＯＯＨは、過充電に
より一部が高次のγ-ＮｉＯＯＨ（ニッケルの価数は３
価を超える）にまで酸化される。従来の技術によれば、
前記により生成したγ-ＮｉＯＯＨは、不活性であり起
電反応に寄与しないため、γ-ＮｉＯＯＨが生成する
と、容量が低下したり、電圧が低下する原因となる。ま
た、γ-ＮｉＯＯＨは、水分子やＫ＋などの金属カチオ
ンを結晶格子の層間に取り込み膨張する、このために電
極の体積膨張が起こって活物質と基板との接触不良が発
生したり、また、水分子を結晶格子の層間に取り込むこ
とによって水分の消費がおきるので、電解液の濃度変化
や遍在を引き起こし、充放電サイクル性能等電池の特性
の低下を引き起こす問題があった。そのため、γ-Ｎｉ
ＯＯＨの生成を抑制する工夫がなされてきた。
より一部が高次のγ-ＮｉＯＯＨ（ニッケルの価数は３
価を超える）にまで酸化される。従来の技術によれば、
前記により生成したγ-ＮｉＯＯＨは、不活性であり起
電反応に寄与しないため、γ-ＮｉＯＯＨが生成する
と、容量が低下したり、電圧が低下する原因となる。ま
た、γ-ＮｉＯＯＨは、水分子やＫ＋などの金属カチオ
ンを結晶格子の層間に取り込み膨張する、このために電
極の体積膨張が起こって活物質と基板との接触不良が発
生したり、また、水分子を結晶格子の層間に取り込むこ
とによって水分の消費がおきるので、電解液の濃度変化
や遍在を引き起こし、充放電サイクル性能等電池の特性
の低下を引き起こす問題があった。そのため、γ-Ｎｉ
ＯＯＨの生成を抑制する工夫がなされてきた。
【０００４】一方で、電池の高容量化に対する要望は、
ますます高まっており、これを実現させるために、正極
・負極・電解液・セパレータなどの電池材料の改良や電
池のデザインの改良がさまざま試みられている。例え
ば、セパレータの薄型化、極板の高密度化、活物質の利
用率を高める各種添加剤や導電助剤の改良が行われてい
る。
ますます高まっており、これを実現させるために、正極
・負極・電解液・セパレータなどの電池材料の改良や電
池のデザインの改良がさまざま試みられている。例え
ば、セパレータの薄型化、極板の高密度化、活物質の利
用率を高める各種添加剤や導電助剤の改良が行われてい
る。
【０００５】前記のように、電池の材料、デザインに関
して様々な改良が行われているにも拘わらず、電池容量
は、ほぼ飽和状態に達しつつあり、飛躍的な電池の高容
量化が望めない状況にある。そこで、電池容量を飛躍的
に向上させるために、正極の高容量化が重要になってき
ている。高次酸化物であるγ-ＮｉＯＯＨが活物質とし
て機能を発揮すれば、前記起電反応は、１電子を超える
反応（以下多電子反応と記述する）となるので、活物質
単位重量当たりの容量が増大する。従って、それを適用
したアルカリ蓄電池の容量を大幅に向上させることが可
能となる。このような状況から、前記γ-ＮｉＯＯＨが
活物質としての機能する技術を開発することが電池の容
量を飛躍的に向上させる鍵となる。
して様々な改良が行われているにも拘わらず、電池容量
は、ほぼ飽和状態に達しつつあり、飛躍的な電池の高容
量化が望めない状況にある。そこで、電池容量を飛躍的
に向上させるために、正極の高容量化が重要になってき
ている。高次酸化物であるγ-ＮｉＯＯＨが活物質とし
て機能を発揮すれば、前記起電反応は、１電子を超える
反応（以下多電子反応と記述する）となるので、活物質
単位重量当たりの容量が増大する。従って、それを適用
したアルカリ蓄電池の容量を大幅に向上させることが可
能となる。このような状況から、前記γ-ＮｉＯＯＨが
活物質としての機能する技術を開発することが電池の容
量を飛躍的に向上させる鍵となる。
【０００６】前述したように、従来のβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2
からγ-ＮｉＯＯＨへの反応は、活物質として不活性な
物質の生成を伴うため、充放電を行うと容量低下をきた
す。また、活物質材料の結晶格子の層間が広がるために
電極が体積膨張を起こし、基板との接触不良や電解液の
遍在を引き起こすなどの問題があった。
からγ-ＮｉＯＯＨへの反応は、活物質として不活性な
物質の生成を伴うため、充放電を行うと容量低下をきた
す。また、活物質材料の結晶格子の層間が広がるために
電極が体積膨張を起こし、基板との接触不良や電解液の
遍在を引き起こすなどの問題があった。
【０００７】そこで、γ-ＮｉＯＯＨと格子定数の差が
小さく、同型の結晶構造を有するα-Ｎｉ(ＯＨ) 2を活
物質として用いることが提案されている。充電および放
電が、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2とγ-ＮｉＯＯＨとの間を行き来
する反応を利用すると、該反応が可逆反応である上、か
つ充放電時の体積変化も少なく、電極の体積膨張による
基板と接触不良や電解液の遍在を引き起こす心配もな
い。前記のように、該反応は多電子反応なので、ニッケ
ル電極の容量を飛躍的に向上させることが可能となる。
小さく、同型の結晶構造を有するα-Ｎｉ(ＯＨ) 2を活
物質として用いることが提案されている。充電および放
電が、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2とγ-ＮｉＯＯＨとの間を行き来
する反応を利用すると、該反応が可逆反応である上、か
つ充放電時の体積変化も少なく、電極の体積膨張による
基板と接触不良や電解液の遍在を引き起こす心配もな
い。前記のように、該反応は多電子反応なので、ニッケ
ル電極の容量を飛躍的に向上させることが可能となる。
【０００８】ただし、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2は、アルカリ溶
液中で不安定であり、容易にβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2に変化し
てしまう性質がある。この変化を回避する方法として、
α型結晶構造を保持できるように、３価のカチオン（Ａ
ｌ、Ｆｅ、Ｍｎなど）でニッケルの一部を置換し、結晶
格子の層間にアニオンを固定する方法が提案されてい
る。特に、Ｍｎを固溶した活物質に関して特開平１１-
３１２５１９号公報、特開平１１−３２４２９６号公報
など幾つかの提案がされている。
液中で不安定であり、容易にβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2に変化し
てしまう性質がある。この変化を回避する方法として、
α型結晶構造を保持できるように、３価のカチオン（Ａ
ｌ、Ｆｅ、Ｍｎなど）でニッケルの一部を置換し、結晶
格子の層間にアニオンを固定する方法が提案されてい
る。特に、Ｍｎを固溶した活物質に関して特開平１１-
３１２５１９号公報、特開平１１−３２４２９６号公報
など幾つかの提案がされている。
【０００９】また、Ａｌが３価で安定性が高いことか
ら、J. Electrochem. Soc., 141 (11)2956-2959 (199
4)、J. Electrochem.Soc., 146 (4) 1251-1255 (1999)
やJ. Power Sources, 89 40-45 (2000)に記載されてい
る如く、ニッケルの一部をＡｌで置換したα-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2について、さまざまな研究がなされいてる。
ら、J. Electrochem. Soc., 141 (11)2956-2959 (199
4)、J. Electrochem.Soc., 146 (4) 1251-1255 (1999)
やJ. Power Sources, 89 40-45 (2000)に記載されてい
る如く、ニッケルの一部をＡｌで置換したα-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2について、さまざまな研究がなされいてる。
【００１０】しかしながら、前述した文献に見られる正
極活物質には、導電性を確保するために、Ｃｏ化合物や
Ｎｉ粉末を大量に添加することを必要とし、ニッケル電
極中に占める水酸化ニッケルの量が相対的に少ない。文
献によっては、活物質とほぼ同量の導電助剤を添加して
いる例もある。このため、狙いとする高容量化が望めな
い。また、Ａｌを固溶させたα-Ｎｉ(ＯＨ) 2活物質
は、初期活性化が遅いという欠点がある。これらの欠点
のため、Ａｌを固溶させたα-Ｎｉ(ＯＨ) 2をニッケル
電極の活物質として適用することは、未だ実現していな
い。
極活物質には、導電性を確保するために、Ｃｏ化合物や
Ｎｉ粉末を大量に添加することを必要とし、ニッケル電
極中に占める水酸化ニッケルの量が相対的に少ない。文
献によっては、活物質とほぼ同量の導電助剤を添加して
いる例もある。このため、狙いとする高容量化が望めな
い。また、Ａｌを固溶させたα-Ｎｉ(ＯＨ) 2活物質
は、初期活性化が遅いという欠点がある。これらの欠点
のため、Ａｌを固溶させたα-Ｎｉ(ＯＨ) 2をニッケル
電極の活物質として適用することは、未だ実現していな
い。
【００１１】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の問題点に鑑みなされたものであり、ニッケル電極を
正極とするアルカリ電池の容量を飛躍的に向上させると
ともに、初期活性化が速いアルカリ蓄電池用ニッケル電
極およびアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
術の問題点に鑑みなされたものであり、ニッケル電極を
正極とするアルカリ電池の容量を飛躍的に向上させると
ともに、初期活性化が速いアルカリ蓄電池用ニッケル電
極およびアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルカリ蓄
電池用ニッケル電極活物質は、アルミニウム（Ａｌ）を
含有するa形の水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主
体とする活物質であって、コバルト（Ｃｏ）を固溶また
は共晶状態で含むニッケル電極用活物質である。ここで
いうＣｏを固溶状態または共晶状態で含むとは、活物質
粒子のＸ線回折を行った時に、回折図にコバルト単体ま
たはその化合物に固有の回折ピークが観測されない状態
を指す。
電池用ニッケル電極活物質は、アルミニウム（Ａｌ）を
含有するa形の水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主
体とする活物質であって、コバルト（Ｃｏ）を固溶また
は共晶状態で含むニッケル電極用活物質である。ここで
いうＣｏを固溶状態または共晶状態で含むとは、活物質
粒子のＸ線回折を行った時に、回折図にコバルト単体ま
たはその化合物に固有の回折ピークが観測されない状態
を指す。
【００１３】本発明に係るアルカリ蓄電池用ニッケル電
極活物質に含まれるＣｏの比率は、前記同Ａｌの比率以
下であって、活物質に占めるＡｌとＣｏの比率の和が７
重量％以下であることが望ましい。
極活物質に含まれるＣｏの比率は、前記同Ａｌの比率以
下であって、活物質に占めるＡｌとＣｏの比率の和が７
重量％以下であることが望ましい。
【００１４】さらには、前記ニッケル電極活物質に占め
るＡｌの比率は、４重量％以上、６．９重量％以下であ
って、ニッケル電極活物質に占めるＣｏの比率が０．１
重量％以上、３重量％以下であることが望ましい。
るＡｌの比率は、４重量％以上、６．９重量％以下であ
って、ニッケル電極活物質に占めるＣｏの比率が０．１
重量％以上、３重量％以下であることが望ましい。
【００１５】本発明に係るアルカリ蓄電池用ニッケル電
極は、集電体と、前記集電体に担持させた活物質とを備
え、該活物質がアルミニウム（Ａｌ）を含有するα形の
水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主体とする活物
質であって、コバルト（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で
含むニッケル電極用活物質であるニッケル電極である。
極は、集電体と、前記集電体に担持させた活物質とを備
え、該活物質がアルミニウム（Ａｌ）を含有するα形の
水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主体とする活物
質であって、コバルト（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で
含むニッケル電極用活物質であるニッケル電極である。
【００１６】本発明に係るアルカリ蓄電池は、アルミニ
ウム（Ａｌ）を含有するα形の水酸化ニッケル｛α-Ｎ
ｉ(ＯＨ) 2｝を主体とする活物質であって、コバルト
（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で含むニッケル電極用活
物質を適用したニッケル電極を正極として備えたアルカ
リ蓄電池である。
ウム（Ａｌ）を含有するα形の水酸化ニッケル｛α-Ｎ
ｉ(ＯＨ) 2｝を主体とする活物質であって、コバルト
（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で含むニッケル電極用活
物質を適用したニッケル電極を正極として備えたアルカ
リ蓄電池である。
【００１７】
【発明の実施の形態】前記のように、本発明にかかるニ
ッケル電極活物質は、Ａｌを含有するα形の水酸化ニッ
ケル｛α-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主体としＣｏを固溶または
共晶状態で含む活物質である。
ッケル電極活物質は、Ａｌを含有するα形の水酸化ニッ
ケル｛α-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主体としＣｏを固溶または
共晶状態で含む活物質である。
【００１８】Ａｌを含有するα形の水酸化ニッケル｛α
-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝は、後述のように沈殿法によってＮｉ
(ＯＨ) 2を合成する過程において、Ａｌを共沈させるこ
とによって合成することができる。
-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝は、後述のように沈殿法によってＮｉ
(ＯＨ) 2を合成する過程において、Ａｌを共沈させるこ
とによって合成することができる。
【００１９】α-Ｎｉ(ＯＨ) 2は、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2と異
なる固有のＸ線回折ピークを有するので粉末Ｘ線回折図
を解析することによって同定することができる。図１
は、本発明に係るＡｌを含有するα-Ｎｉ(ＯＨ) 2を主
体とするニッケル電極用活物質の粉末Ｘ線回折図であ
る。Ａｌ単体またはＡｌ化合物に帰属する回折ピークが
見当たらないところから、該活物質に含まれるＡｌは、
α-Ｎｉ(ＯＨ) 2中に固溶または共晶状態で存在するも
のと考えられる。
なる固有のＸ線回折ピークを有するので粉末Ｘ線回折図
を解析することによって同定することができる。図１
は、本発明に係るＡｌを含有するα-Ｎｉ(ＯＨ) 2を主
体とするニッケル電極用活物質の粉末Ｘ線回折図であ
る。Ａｌ単体またはＡｌ化合物に帰属する回折ピークが
見当たらないところから、該活物質に含まれるＡｌは、
α-Ｎｉ(ＯＨ) 2中に固溶または共晶状態で存在するも
のと考えられる。
【００２０】本発明に係るニッケル電極活物質は、Ａｌ
以外にＣｏを、固溶または共晶した状態で含有するもの
である。該活物質は、沈殿法によってＮｉ(ＯＨ) 2を合
成させる過程において、Ａｌ以外にＣｏを共沈させるこ
とによって合成することができる。図１に示したＸ線回
折図は、本発明に係るニッケル電極活物質の回折図であ
って、該活物質は、Ａｌ以外にＣｏを固溶または共晶し
た状態で含有する。図１に示したように、回折図に、Ｃ
ｏ単体またはＣｏ化合物に特有の回折ピークが見当たら
ないところから、本発明に係るニッケル電極活物質中に
含まれるＣｏは、本発明で定義する固溶状態もしくは共
晶状態にあることが判る。
以外にＣｏを、固溶または共晶した状態で含有するもの
である。該活物質は、沈殿法によってＮｉ(ＯＨ) 2を合
成させる過程において、Ａｌ以外にＣｏを共沈させるこ
とによって合成することができる。図１に示したＸ線回
折図は、本発明に係るニッケル電極活物質の回折図であ
って、該活物質は、Ａｌ以外にＣｏを固溶または共晶し
た状態で含有する。図１に示したように、回折図に、Ｃ
ｏ単体またはＣｏ化合物に特有の回折ピークが見当たら
ないところから、本発明に係るニッケル電極活物質中に
含まれるＣｏは、本発明で定義する固溶状態もしくは共
晶状態にあることが判る。
【００２１】Ｃｏを共沈させると、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2が
生成し易くなる。本発明に係る活物質の合成において
は、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2とβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2が同時に生成す
る。このことは、前記図１に示したように、本発明に係
るニッケル電極活物質のＸ線回折図にα-Ｎｉ(ＯＨ) 2
に帰属する回折ピークに加えて、ピーク強度は弱いがβ
-Ｎｉ(ＯＨ) 2に帰属する回折ピークが観測されること
からも確認される。
生成し易くなる。本発明に係る活物質の合成において
は、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2とβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2が同時に生成す
る。このことは、前記図１に示したように、本発明に係
るニッケル電極活物質のＸ線回折図にα-Ｎｉ(ＯＨ) 2
に帰属する回折ピークに加えて、ピーク強度は弱いがβ
-Ｎｉ(ＯＨ) 2に帰属する回折ピークが観測されること
からも確認される。
【００２２】本発明に係るニッケル電極活物質は、β-
Ｎｉ(ＯＨ) 2を含むが、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2を主体とする
活物質である。対象とするニッケル電極活物質がα-Ｎ
ｉ(ＯＨ) 2を主体とする活物質であるか否か、その目安
は、合成した活物質のＸ線回折図のα-Ｎｉ(ＯＨ) 2と
β-Ｎｉ(ＯＨ) 2の回折ピークの強度比によって判別す
る。
Ｎｉ(ＯＨ) 2を含むが、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2を主体とする
活物質である。対象とするニッケル電極活物質がα-Ｎ
ｉ(ＯＨ) 2を主体とする活物質であるか否か、その目安
は、合成した活物質のＸ線回折図のα-Ｎｉ(ＯＨ) 2と
β-Ｎｉ(ＯＨ) 2の回折ピークの強度比によって判別す
る。
【００２３】本発明に係るニッケル電極活物質は、α-
Ｎｉ(ＯＨ) 2 の（００３）面｛文献によっては（００
１）面に帰属するとしているものもあるが、ここでは
（００３）に帰属するものとした｝に帰属する回折ピー
クとβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2の（００１）面に帰属する回折ピ
ークの比、（００３）/ （００１）が１．２以上であ
る。前記比率が１．２未満の場合は、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2
が活物質の主体でないことを示唆しており、高容量化が
達成できない虞がある。
Ｎｉ(ＯＨ) 2 の（００３）面｛文献によっては（００
１）面に帰属するとしているものもあるが、ここでは
（００３）に帰属するものとした｝に帰属する回折ピー
クとβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2の（００１）面に帰属する回折ピ
ークの比、（００３）/ （００１）が１．２以上であ
る。前記比率が１．２未満の場合は、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2
が活物質の主体でないことを示唆しており、高容量化が
達成できない虞がある。
【００２４】本発明に係るニッケル電極活物質は、Ａｌ
以外にＣｏを固溶または共晶状態で含有する。前記Ａｌ
を含有させるのと同様に、Ｎｉ(ＯＨ)2 を沈殿によって
合成させる過程で、ＡｌおよびＣｏを共沈させることに
よって、Ａｌ以外にＣｏを固溶または共晶状態で含有す
るニッケル電極活物質を合成することができる。
以外にＣｏを固溶または共晶状態で含有する。前記Ａｌ
を含有させるのと同様に、Ｎｉ(ＯＨ)2 を沈殿によって
合成させる過程で、ＡｌおよびＣｏを共沈させることに
よって、Ａｌ以外にＣｏを固溶または共晶状態で含有す
るニッケル電極活物質を合成することができる。
【００２５】本発明に係るニッケル電極活物質において
は、Ｃｏの含有比率が、Ａｌの含有比率以下であって、
活物質に占めるＡｌの比率とＣｏの比率の和が４．１重
量％以上、７重量％以下であることが望ましい。Ｎｉ
(ＯＨ) 2に含まれるＣｏの比率がＡｌの含有比率を超え
ると、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2が生成し易くなり、高容量化が
達成されない虞が高くなる。さらに、ＡｌとＣｏの含有
比率の合計が７重量％を超えると、活物質である水酸化
ニッケルの量が相対的に少なくなるため、容量が低くな
る欠点がある。
は、Ｃｏの含有比率が、Ａｌの含有比率以下であって、
活物質に占めるＡｌの比率とＣｏの比率の和が４．１重
量％以上、７重量％以下であることが望ましい。Ｎｉ
(ＯＨ) 2に含まれるＣｏの比率がＡｌの含有比率を超え
ると、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2が生成し易くなり、高容量化が
達成されない虞が高くなる。さらに、ＡｌとＣｏの含有
比率の合計が７重量％を超えると、活物質である水酸化
ニッケルの量が相対的に少なくなるため、容量が低くな
る欠点がある。
【００２６】前記のように、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2中に含ま
れるＡｌは、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2のアルカリ溶液中での安
定性を向上させる。活物質中のＡｌの含有比率が４重量
％以下であると、アルカリ溶液中での安定性に欠け、α
-Ｎｉ(ＯＨ) 2構造が維持されない。また、α-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2のアルカリ溶液中での安定性は、Ａｌの含有比率
が約７重量％まででほぼ飽和に達し、それ以上Ａｌの含
有が増大しても安定性向上に関して顕著な効果は得られ
ない。Ａｌの含有比率が６．９重量％を超えると、活物
質であるＮｉ(ＯＨ) 2の量が相対的に少なくなるため、
容量が低下する欠点がある。従って、活物質に占めるＡ
ｌの比率は、４重量％以上、６．９重量％以下であるこ
とが望ましい。
れるＡｌは、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2のアルカリ溶液中での安
定性を向上させる。活物質中のＡｌの含有比率が４重量
％以下であると、アルカリ溶液中での安定性に欠け、α
-Ｎｉ(ＯＨ) 2構造が維持されない。また、α-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2のアルカリ溶液中での安定性は、Ａｌの含有比率
が約７重量％まででほぼ飽和に達し、それ以上Ａｌの含
有が増大しても安定性向上に関して顕著な効果は得られ
ない。Ａｌの含有比率が６．９重量％を超えると、活物
質であるＮｉ(ＯＨ) 2の量が相対的に少なくなるため、
容量が低下する欠点がある。従って、活物質に占めるＡ
ｌの比率は、４重量％以上、６．９重量％以下であるこ
とが望ましい。
【００２７】Ｎｉ(ＯＨ) 2中に固溶または共晶状態で含
まれるＣｏは、Ｎｉ(ＯＨ) 2のニッケル電極活物質とし
ての高率放電特性と初期活性化の速さおよび活物質その
ものの導電性に影響を与える。活物質中のＣｏの含有比
率が０．１重量％以下であると、初期活性化が遅く、且
つ、高率放電特性が劣る。また、生成した活物質の導電
性が劣るので電極を作製するに際して多くの導電助剤の
添加を必要とする。
まれるＣｏは、Ｎｉ(ＯＨ) 2のニッケル電極活物質とし
ての高率放電特性と初期活性化の速さおよび活物質その
ものの導電性に影響を与える。活物質中のＣｏの含有比
率が０．１重量％以下であると、初期活性化が遅く、且
つ、高率放電特性が劣る。また、生成した活物質の導電
性が劣るので電極を作製するに際して多くの導電助剤の
添加を必要とする。
【００２８】活物質中のＣｏの含有比率が３重量％を超
えると、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2が生成し易くなり、高容量化
が達成されない虞が生じる。従って、活物質に占めるＣ
ｏの比率は、０．１重量％以上、３重量％以下であるこ
とが望ましい。
えると、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2が生成し易くなり、高容量化
が達成されない虞が生じる。従って、活物質に占めるＣ
ｏの比率は、０．１重量％以上、３重量％以下であるこ
とが望ましい。
【００２９】また、本発明に好適なアルカリ蓄電池用ニ
ッケル電極活物質は、タップ密度が１．５ｇ／ｍｌ以上
である。タップ密度が１．６ｇ／ｍｌ以上である高密度
球状粉末であることがさらに好ましい。また、比表面積
が６ｍ2／ｇ以上であって、半径が４ナノメートル（ｎ
ｍ）以上の細孔の容積が、全細孔容積に対して占める比
率が４０％以下である高密度球状粉末であることが好ま
しい。比表面積が８ｍ 2／ｇ以上であり、さらに１．５
ｎｍ以上、３ｎｍ以下の細孔半径を有する細孔容積が全
細孔容積に対して８０%以上である高密度球状粉末が、
より好ましい。
ッケル電極活物質は、タップ密度が１．５ｇ／ｍｌ以上
である。タップ密度が１．６ｇ／ｍｌ以上である高密度
球状粉末であることがさらに好ましい。また、比表面積
が６ｍ2／ｇ以上であって、半径が４ナノメートル（ｎ
ｍ）以上の細孔の容積が、全細孔容積に対して占める比
率が４０％以下である高密度球状粉末であることが好ま
しい。比表面積が８ｍ 2／ｇ以上であり、さらに１．５
ｎｍ以上、３ｎｍ以下の細孔半径を有する細孔容積が全
細孔容積に対して８０%以上である高密度球状粉末が、
より好ましい。
【００３０】活物質粒子のタップ密度が小さかったり、
あるいは大きな半径の細孔の容積比率が大き過ぎると、
ニッケル電極の活物質充填密度が低いために電極の導電
性が不足し活物質の利用率が低くなる。また、比表面積
が小さ過ぎたり、前記値に比べて細孔の半径が小さいと
高率放電特性が劣る。従って、タップ密度、細孔半径、
比表面積が前記の条件を満たすことが望ましい。
あるいは大きな半径の細孔の容積比率が大き過ぎると、
ニッケル電極の活物質充填密度が低いために電極の導電
性が不足し活物質の利用率が低くなる。また、比表面積
が小さ過ぎたり、前記値に比べて細孔の半径が小さいと
高率放電特性が劣る。従って、タップ密度、細孔半径、
比表面積が前記の条件を満たすことが望ましい。
【００３１】本発明に係るアルカリ蓄電池用ニッケル電
極は、集電体と、この集電体に充填配置された、本発明
に係るニッケル電極活物質とを備えている。ニッケル電
極に用いられる集電体は、アルカリ蓄電池用のニッケル
電極において利用可能なものであれば、特に限定される
ものではない。例えば、発泡ニッケル板、繊維状ニッケ
ルの焼結体やニッケルメッキを施した穿孔鋼板を適用す
ることができる。
極は、集電体と、この集電体に充填配置された、本発明
に係るニッケル電極活物質とを備えている。ニッケル電
極に用いられる集電体は、アルカリ蓄電池用のニッケル
電極において利用可能なものであれば、特に限定される
ものではない。例えば、発泡ニッケル板、繊維状ニッケ
ルの焼結体やニッケルメッキを施した穿孔鋼板を適用す
ることができる。
【００３２】本発明で用いる負極としては、水素吸蔵合
金電極やカドミウム電極、亜鉛電極などを使用すること
ができる。例えば、水素吸蔵電極として、ＣａＣｕ5型
構造を有するＭｍＮｉ3.55Ｃｏ0.75Ｍｎ0.4Ａｌ0.3組成
の合金を用いることができる、ここで、Ｍｍは、希土類
元素の混合物であるミッシュメタル[ランタン（Ｌａ）,
セリウム（Ｃｅ）, プラセオジウム（Ｐｒ）, ネオジ
ウム（Ｎｄ）]などを意味する。なお、本発明は、この
ような水素吸蔵合金電極の使用に限定されるものではな
く、任意の負極を適宜使用することができる。例えば、
“ＭｍＮｉ5合金”のＮｉの一部を、Ａｌ, Ｍｎ, Ｃｏ,
Ｔｉ, Ｃｕ, Ｚｎのような元素で置換した多元素系の
ものや、または、ＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系の合金を適用
することができる。
金電極やカドミウム電極、亜鉛電極などを使用すること
ができる。例えば、水素吸蔵電極として、ＣａＣｕ5型
構造を有するＭｍＮｉ3.55Ｃｏ0.75Ｍｎ0.4Ａｌ0.3組成
の合金を用いることができる、ここで、Ｍｍは、希土類
元素の混合物であるミッシュメタル[ランタン（Ｌａ）,
セリウム（Ｃｅ）, プラセオジウム（Ｐｒ）, ネオジ
ウム（Ｎｄ）]などを意味する。なお、本発明は、この
ような水素吸蔵合金電極の使用に限定されるものではな
く、任意の負極を適宜使用することができる。例えば、
“ＭｍＮｉ5合金”のＮｉの一部を、Ａｌ, Ｍｎ, Ｃｏ,
Ｔｉ, Ｃｕ, Ｚｎのような元素で置換した多元素系の
ものや、または、ＴｉＮｉ系、ＴｉＦｅ系の合金を適用
することができる。
【００３３】本発明で用いる、セパレータとしては、例
えば、アクリル酸グラフト重合させることによって親水
性を付与したポリプロピレン（ＰＰ）繊維からなる不織
布を用いることができる。ただし、本発明は、これに限
定されるものではなく、任意のセパレータを適宜使用す
ることができる。例えば、ポリプロピレンを含むポリオ
レフィン繊維やポリアミド繊維の不織布や、これらの繊
維にスルホン基などの親水性官能基を付与したものを適
用することができる。
えば、アクリル酸グラフト重合させることによって親水
性を付与したポリプロピレン（ＰＰ）繊維からなる不織
布を用いることができる。ただし、本発明は、これに限
定されるものではなく、任意のセパレータを適宜使用す
ることができる。例えば、ポリプロピレンを含むポリオ
レフィン繊維やポリアミド繊維の不織布や、これらの繊
維にスルホン基などの親水性官能基を付与したものを適
用することができる。
【００３４】電解液の組成も特に限定されるものではな
い。通常使用される水酸化カリウム水溶液の他、水酸化
ナトリウムおよび水酸化リチウムの単独またはこれら３
種のうち少なくとも２種を含む水溶液を適用することが
できる。
い。通常使用される水酸化カリウム水溶液の他、水酸化
ナトリウムおよび水酸化リチウムの単独またはこれら３
種のうち少なくとも２種を含む水溶液を適用することが
できる。
【００３５】
【実施例】次に、１実施例により本発明を詳細に説明す
る。尚、実施例はあくまで１例であって、本発明は、以
下の実施例に限定されるものではなく、前記請求項記載
の発明を特定する事項の範囲内で、種々の変更、変形が
可能である。
る。尚、実施例はあくまで１例であって、本発明は、以
下の実施例に限定されるものではなく、前記請求項記載
の発明を特定する事項の範囲内で、種々の変更、変形が
可能である。
【００３６】（水酸化ニッケルの合成）
（実施例１〜実施例８）以下に記述する方法により、ニ
ッケル電極活物質である水酸化ニッケルを合成した。Ｃ
ｏのＫα線を用いて、生成物のＸ線回折を行い、Ａｌと
Ｃｏに関して単体およびその化合物に特有の回折ピーク
が存在しないことを確認した。また、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2
の（００３）面に帰属する回折ピークとβ-Ｎｉ(ＯＨ)
2の（００１）面に帰属する回折ピークの強度比、（０
０３）／（００１）を求めた。定法により合成した活物
質粒子のタップ密度を測定した。また、ＢＥＴ法により
比表面積を測定した。
ッケル電極活物質である水酸化ニッケルを合成した。Ｃ
ｏのＫα線を用いて、生成物のＸ線回折を行い、Ａｌと
Ｃｏに関して単体およびその化合物に特有の回折ピーク
が存在しないことを確認した。また、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2
の（００３）面に帰属する回折ピークとβ-Ｎｉ(ＯＨ)
2の（００１）面に帰属する回折ピークの強度比、（０
０３）／（００１）を求めた。定法により合成した活物
質粒子のタップ密度を測定した。また、ＢＥＴ法により
比表面積を測定した。
【００３７】ＡｌとＣｏの含有比率が表１に示す値にな
るよう、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸コバル
トを含む水溶液を準備した。該溶液を激しく撹拌しなが
ら、アンモニア水溶液と水酸化ナトリウム水溶液を同時
に滴下した。この間、水酸化ナトリウム水溶液の滴下ス
ピードを調整して、反応浴のｐＨを９〜１１の範囲に保
持した。滴下を止めた後、所定時間混合継続した。その
後、沈殿物を濾過、水洗し、一定の重量になるまで６０
℃で乾燥した。合成後、Ａｌ量、Ｃｏ量を原子吸光法で
定量し、表1に示す実施例１〜８の活物質を得た。
るよう、硫酸アルミニウム、硫酸ニッケル、硫酸コバル
トを含む水溶液を準備した。該溶液を激しく撹拌しなが
ら、アンモニア水溶液と水酸化ナトリウム水溶液を同時
に滴下した。この間、水酸化ナトリウム水溶液の滴下ス
ピードを調整して、反応浴のｐＨを９〜１１の範囲に保
持した。滴下を止めた後、所定時間混合継続した。その
後、沈殿物を濾過、水洗し、一定の重量になるまで６０
℃で乾燥した。合成後、Ａｌ量、Ｃｏ量を原子吸光法で
定量し、表1に示す実施例１〜８の活物質を得た。
【００３８】（比較例１）前記沈殿生成の過程で、硫酸
アルミニウムを添加しないことを除いて、同様の方法で
合成し、Ａｌを固溶せず、Ｃｏを３重量％含む活物質を
合成した。
アルミニウムを添加しないことを除いて、同様の方法で
合成し、Ａｌを固溶せず、Ｃｏを３重量％含む活物質を
合成した。
【００３９】（比較例２）前記沈殿生成の過程で、硫酸
コバルトを添加しないことを除いて、同様の方法で合成
し、Ａｌを５重量％含有し、Ｃｏを含有しない活物質を
合成した。
コバルトを添加しないことを除いて、同様の方法で合成
し、Ａｌを５重量％含有し、Ｃｏを含有しない活物質を
合成した。
【００４０】（比較例３）前記と同様の合成方法で、Ａ
ｌを２重量％、Ｃｏを５重量％含有した、活物質を合成
した。
ｌを２重量％、Ｃｏを５重量％含有した、活物質を合成
した。
【００４１】表１に合成した活物質の物性値を示す。
【表１】
【００４２】表１に示した如く、実施例１〜８および比
較例１〜３に係るニッケル電極活物質は、タップ密度が
いずれも１．５以上であった。実施例１〜８に係るニッ
ケル電極活物質のα-Ｎｉ(ＯＨ) 2の（００３）面に帰
属する回折ピークとβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2の（００１）面に
帰属する回折ピークの強度比、（００３）／（００１）
は１．４以上であり、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2とする活物質材
料であることを確認した。本実施例の場合は、（００
３）／（００１）が１．４以上であるが、該値が１．２
以上であれば、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2が主体であることが判
明している。これに対して比較例１および比較例３の活
物質は、ピーク強度比が０および０．５でありβ-Ｎｉ
(ＯＨ) 2を主体とすることが判った。比較例２の場合
は、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2の（００１）面に帰属する回折ピ
ークが観察されなかった。
較例１〜３に係るニッケル電極活物質は、タップ密度が
いずれも１．５以上であった。実施例１〜８に係るニッ
ケル電極活物質のα-Ｎｉ(ＯＨ) 2の（００３）面に帰
属する回折ピークとβ-Ｎｉ(ＯＨ) 2の（００１）面に
帰属する回折ピークの強度比、（００３）／（００１）
は１．４以上であり、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2とする活物質材
料であることを確認した。本実施例の場合は、（００
３）／（００１）が１．４以上であるが、該値が１．２
以上であれば、α-Ｎｉ(ＯＨ) 2が主体であることが判
明している。これに対して比較例１および比較例３の活
物質は、ピーク強度比が０および０．５でありβ-Ｎｉ
(ＯＨ) 2を主体とすることが判った。比較例２の場合
は、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2の（００１）面に帰属する回折ピ
ークが観察されなかった。
【００４３】（ニッケル電極板の作製）前記活物質１０
０重量％に導電助剤として一酸化コバルトを１０重量％
添加した。これに結着剤としてカルボキシルメチルセル
ロースを含む水溶液を加えてペースト状とした。このペ
ーストを面密度４５０ｇ／ｍ2、多孔度が約９５％のニ
ッケル金属多孔基板に所定量充填した。乾燥後プレスし
て所定の厚さを持つニッケル電極を作成した。充放電反
応が１電子反応（活物質単位重量当たりの容量が２８９
ｍＡｈ／ｇ）で進行するものとして活物質充填量より求
めたニッケル電極の容量は、極板１枚当たり１０００ｍ
Ａｈであった。
０重量％に導電助剤として一酸化コバルトを１０重量％
添加した。これに結着剤としてカルボキシルメチルセル
ロースを含む水溶液を加えてペースト状とした。このペ
ーストを面密度４５０ｇ／ｍ2、多孔度が約９５％のニ
ッケル金属多孔基板に所定量充填した。乾燥後プレスし
て所定の厚さを持つニッケル電極を作成した。充放電反
応が１電子反応（活物質単位重量当たりの容量が２８９
ｍＡｈ／ｇ）で進行するものとして活物質充填量より求
めたニッケル電極の容量は、極板１枚当たり１０００ｍ
Ａｈであった。
【００４４】（負極板の作製）負極には、水素吸蔵合金
として、ＣａＣｕ5型構造を有するＭｍ（Ｌａ：４５％,
Ｃｅ：３０％, Ｐｒ：３％, Ｎｄ：２２％）Ｎｉ3.55
Ｃｏ0.75Ｍｎ0.4Ａｌ0 .3の組成を有する合金を用いた。
この合金に増粘剤を加えてぺースト状にしたものを、穿
孔鋼板に塗布し、乾燥した。これを加圧形成後、切断
し、水素吸蔵合金電極（負極）を作製した。該水素吸蔵
合金電極の活物質充填容量を極板１枚当たり８５０ｍＡ
ｈとした。
として、ＣａＣｕ5型構造を有するＭｍ（Ｌａ：４５％,
Ｃｅ：３０％, Ｐｒ：３％, Ｎｄ：２２％）Ｎｉ3.55
Ｃｏ0.75Ｍｎ0.4Ａｌ0 .3の組成を有する合金を用いた。
この合金に増粘剤を加えてぺースト状にしたものを、穿
孔鋼板に塗布し、乾燥した。これを加圧形成後、切断
し、水素吸蔵合金電極（負極）を作製した。該水素吸蔵
合金電極の活物質充填容量を極板１枚当たり８５０ｍＡ
ｈとした。
【００４５】（試験用ニッケル水素電池の作製）前記正
極板を、アクリル酸グラフト重合したポリプロピレン
（ＰＰ）繊維不織布製のセパレータで包み、それを二枚
の負極板で挟み、開放型の容器に挿入した。また、電解
液として濃度６．８Ｍの水酸化カリウム水溶液を注液
し、試験用開放型電池とした。
極板を、アクリル酸グラフト重合したポリプロピレン
（ＰＰ）繊維不織布製のセパレータで包み、それを二枚
の負極板で挟み、開放型の容器に挿入した。また、電解
液として濃度６．８Ｍの水酸化カリウム水溶液を注液
し、試験用開放型電池とした。
【００４６】注液後、上記試験用電池を１００ｍＡ｛正
極板の容量を前記１０００ｍＡｈとすると、０．１Ｉｔ
（Ａ）に相当する｝の定電流で実容量の１５０％充電し
た後、２００ｍＡ｛０．２Ｉｔ（Ａ）｝の定電流で放電
した。正極の電位が、参照極である酸化水銀電極（Ｈｇ
／ＨｇＯ）に対して０Ｖになった時点で放電を終止させ
た。該充放電を５回繰り返し行い、この間の放電容量か
ら求めた活物質利用率の推移を調べた。尚、前記実容量
は、実施例１〜実施例８と比較例１〜比較例３のおのお
のについて、予備として準備したニッケル電極を用いて
予め充放電試験を実施し、その結果から求めた。活物質
の利用率は、以下の式で算定した。 活物質利用率＝｛放電容量(ｍＡｈ) ／（極板に充填し
た水酸化ニッケル量（ｇ）×２８９（ｍＡｈ ／ ｇ）｝
×１００（％） 結果を図２に示す。
極板の容量を前記１０００ｍＡｈとすると、０．１Ｉｔ
（Ａ）に相当する｝の定電流で実容量の１５０％充電し
た後、２００ｍＡ｛０．２Ｉｔ（Ａ）｝の定電流で放電
した。正極の電位が、参照極である酸化水銀電極（Ｈｇ
／ＨｇＯ）に対して０Ｖになった時点で放電を終止させ
た。該充放電を５回繰り返し行い、この間の放電容量か
ら求めた活物質利用率の推移を調べた。尚、前記実容量
は、実施例１〜実施例８と比較例１〜比較例３のおのお
のについて、予備として準備したニッケル電極を用いて
予め充放電試験を実施し、その結果から求めた。活物質
の利用率は、以下の式で算定した。 活物質利用率＝｛放電容量(ｍＡｈ) ／（極板に充填し
た水酸化ニッケル量（ｇ）×２８９（ｍＡｈ ／ ｇ）｝
×１００（％） 結果を図２に示す。
【００４７】図２に示した如く、初期サイクル時の利用
率推移を見ると、Ｃｏを固溶または共晶状態で含有して
いないニッケル電極活物質を適用した比較例２の電池
は、約１２０％の利用率に達するまで5サイクル以上必
要であるのに対し、Ｃｏを固溶または共晶状態で含有さ
せた本発明ニッケル電極活物質を用いた電池は、３サイ
クル目には１２０％を超える利用率に達した。
率推移を見ると、Ｃｏを固溶または共晶状態で含有して
いないニッケル電極活物質を適用した比較例２の電池
は、約１２０％の利用率に達するまで5サイクル以上必
要であるのに対し、Ｃｏを固溶または共晶状態で含有さ
せた本発明ニッケル電極活物質を用いた電池は、３サイ
クル目には１２０％を超える利用率に達した。
【００４８】α-Ｎｉ(ＯＨ)2にＣｏを固溶または共晶状
態で含ませることで、酸化電位が卑側にシフトし、大き
なη値（酸素発生電位と酸化電位の差）が得られ、その
ため充電効率が向上し、初期から高い利用率が得られた
ものと考えられる。このように、Ａｌに加え、Ｃｏを固
溶または共晶状態で含有させることで、従来に比べてよ
り実用化に適した高容量ニッケル活物質を得ることがで
きることが判った。
態で含ませることで、酸化電位が卑側にシフトし、大き
なη値（酸素発生電位と酸化電位の差）が得られ、その
ため充電効率が向上し、初期から高い利用率が得られた
ものと考えられる。このように、Ａｌに加え、Ｃｏを固
溶または共晶状態で含有させることで、従来に比べてよ
り実用化に適した高容量ニッケル活物質を得ることがで
きることが判った。
【００４９】次いで、前記条件にて充放電サイクルを１
０サイクル繰り返しおのおのの電池の放電容量が安定し
たことを確認した。放電容量が安定した電池を前記の条
件で充電後、２００ｍＡ｛０．２Ｉｔ（Ａ）｝および３
０００ｍＡ｛３Ｉｔ（Ａ）｝の定電流で放電した。正極
の電位が、参照極である酸化水銀電極（Ｈｇ／ＨｇＯ）
に対して０Ｖになった時点で放電を終止させた。該放電
における放電容量から、前記同様活物質利用率を求め
た。その結果を表２および表３に示す。
０サイクル繰り返しおのおのの電池の放電容量が安定し
たことを確認した。放電容量が安定した電池を前記の条
件で充電後、２００ｍＡ｛０．２Ｉｔ（Ａ）｝および３
０００ｍＡ｛３Ｉｔ（Ａ）｝の定電流で放電した。正極
の電位が、参照極である酸化水銀電極（Ｈｇ／ＨｇＯ）
に対して０Ｖになった時点で放電を終止させた。該放電
における放電容量から、前記同様活物質利用率を求め
た。その結果を表２および表３に示す。
【００５０】
【表２】
【００５１】表２に示すように、２００ｍＡ｛０．２Ｉ
ｔ（Ａ）｝定電流での放電においては、本発明ニッケル
電極活物質を用いた電池は、１２０％以上の高い利用率
を示した。一方Ａｌを含有しない従来型のβ-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2とする比較例１の場合は、利用率が１００％であ
った。このことは、本発明に係るニッケル電極の容量
が、従来のニッケル電極に比べて２０％以上向上したこ
とを示している。また、本発明に係るニッケル電極のう
ちでも、Ａｌの含有比率が増加するにつれ、利用率が向
上する傾向を示した。
ｔ（Ａ）｝定電流での放電においては、本発明ニッケル
電極活物質を用いた電池は、１２０％以上の高い利用率
を示した。一方Ａｌを含有しない従来型のβ-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2とする比較例１の場合は、利用率が１００％であ
った。このことは、本発明に係るニッケル電極の容量
が、従来のニッケル電極に比べて２０％以上向上したこ
とを示している。また、本発明に係るニッケル電極のう
ちでも、Ａｌの含有比率が増加するにつれ、利用率が向
上する傾向を示した。
【００５２】比較例３の場合も、比較例１と同様に利用
率が１００％であった。前記Ｘ線回折ピークの強度比が
０．５であるところからも判る如く、比較例３のニッケ
ル電極活物質は、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2が主体である。この
ことが原因で、容量の向上が達成されなかったと推定さ
れる。比較例３の活物質が、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2主体にな
ったのは、Ｃｏの含有比率がＡｌ含有比率を上回ったの
と、Ａｌ含有比率が本発明で望ましいとしている４重量
％を下回っていること、およびＣｏの含有比率が本発明
で望ましいとしている上限の３重量％を超えたためと考
えられる。
率が１００％であった。前記Ｘ線回折ピークの強度比が
０．５であるところからも判る如く、比較例３のニッケ
ル電極活物質は、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2が主体である。この
ことが原因で、容量の向上が達成されなかったと推定さ
れる。比較例３の活物質が、β-Ｎｉ(ＯＨ) 2主体にな
ったのは、Ｃｏの含有比率がＡｌ含有比率を上回ったの
と、Ａｌ含有比率が本発明で望ましいとしている４重量
％を下回っていること、およびＣｏの含有比率が本発明
で望ましいとしている上限の３重量％を超えたためと考
えられる。
【００５３】
【表３】
【００５４】表３に示したように、３０００ｍＡ｛３Ｉ
ｔ（Ａ）｝定電流での高率放電では、本発明に係るニッ
ケル電極活物質を用いた電池が、Ｃｏを含有していない
ニッケル電極活物質を用いた比較例２の電池に比べ、高
い利用率を示した。特に、Ｃｏの含有比率が最も高い実
施例８の活物質を用いた電池では、６３％と高い利用率
を示した。比較例２の高率放電特性が劣る原因の一つに
は、活物質材料そのものの導電性が不足している点にあ
ると考えられる。
ｔ（Ａ）｝定電流での高率放電では、本発明に係るニッ
ケル電極活物質を用いた電池が、Ｃｏを含有していない
ニッケル電極活物質を用いた比較例２の電池に比べ、高
い利用率を示した。特に、Ｃｏの含有比率が最も高い実
施例８の活物質を用いた電池では、６３％と高い利用率
を示した。比較例２の高率放電特性が劣る原因の一つに
は、活物質材料そのものの導電性が不足している点にあ
ると考えられる。
【００５５】以上の結果が示すように、アルミニウム
（Ａｌ）を含有するα形の水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2｝を主体とするニッケル電極活物質を適用するこ
とにより、０．２Ｉｔ（Ａ）のレートの放電において、
従来のβ形の水酸化ニッケル｛β-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主
体とするニッケル電極活物質を適用したニッケル電極に
比べて高い放電容量を得ることができる。そのうち、コ
バルト（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で含むことを特徴
とするニッケル電極活物質を適用したニッケル電極は、
Ｃｏを含まない電極に比べて、初期活性化が速やかで、
且つ、３Ｉｔ（Ａ）という高率放電において優れた放電
特性を有する。従って、本発明によれば、放電容量が大
きく、初期活性化が速やかに進行する電池であって、さ
らに高率放電特性においても優れた特性を持ったアルカ
リ蓄電池を実現することが可能となる。
（Ａｌ）を含有するα形の水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2｝を主体とするニッケル電極活物質を適用するこ
とにより、０．２Ｉｔ（Ａ）のレートの放電において、
従来のβ形の水酸化ニッケル｛β-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主
体とするニッケル電極活物質を適用したニッケル電極に
比べて高い放電容量を得ることができる。そのうち、コ
バルト（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で含むことを特徴
とするニッケル電極活物質を適用したニッケル電極は、
Ｃｏを含まない電極に比べて、初期活性化が速やかで、
且つ、３Ｉｔ（Ａ）という高率放電において優れた放電
特性を有する。従って、本発明によれば、放電容量が大
きく、初期活性化が速やかに進行する電池であって、さ
らに高率放電特性においても優れた特性を持ったアルカ
リ蓄電池を実現することが可能となる。
【００５６】本発明の請求項１によれば、アルミニウム
（Ａｌ）を含有するα形の水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2｝を主体とするニッケル電極活物質であって、コ
バルト（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で含ませること
で、アルカリ蓄電池用ニッケル電極活物質の単位重量当
たりの放電容量を飛躍的に向上させることができる。
（Ａｌ）を含有するα形の水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(Ｏ
Ｈ) 2｝を主体とするニッケル電極活物質であって、コ
バルト（Ｃｏ）を固溶または共晶状態で含ませること
で、アルカリ蓄電池用ニッケル電極活物質の単位重量当
たりの放電容量を飛躍的に向上させることができる。
【００５７】本発明の請求項２によれば、前記請求項１
の効果をさらに高めることができる。
の効果をさらに高めることができる。
【００５８】本発明の請求項３によれば、初期活性化が
速やかに進み、高率放電特性においても優れたニッケル
電極用活物質を提供することができる。
速やかに進み、高率放電特性においても優れたニッケル
電極用活物質を提供することができる。
【００５９】本発明の請求項４によれば、高容量で初期
活性に要する時間を短縮でき、かつ高率放電特性におい
ても優れたアルカリ蓄電池用ニッケル電極を提供するこ
とが出きる。
活性に要する時間を短縮でき、かつ高率放電特性におい
ても優れたアルカリ蓄電池用ニッケル電極を提供するこ
とが出きる。
【００６０】本発明の請求項５によれば、高容量で初期
活性に要する時間を短縮でき、かつ高率放電特性におい
ても優れたアルカリ蓄電池を提供することが出きる。
活性に要する時間を短縮でき、かつ高率放電特性におい
ても優れたアルカリ蓄電池を提供することが出きる。
【００６１】
【図１】本発明に係るニッケル電極活物質の粉末Ｘ線回
折図を示す図である
折図を示す図である
【図２】本発明電池および比較例電池の初期充放電サイ
クルにおける利用率の推移を示すグラフである
クルにおける利用率の推移を示すグラフである
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
Ｆターム(参考） 4G048 AA03 AC06
5H028 AA01 AA02 AA05 BB06 FF02
HH01
5H050 AA02 AA08 BA11 BA13 BA14
CA04 CB13 CB14 CB17 CB18
FA17 GA10 HA01
Claims (5)
- 【請求項１】 アルミニウム（Ａｌ）を含有するa形の
水酸化ニッケル｛α-Ｎｉ(ＯＨ) 2｝を主体とするニッ
ケル電極活物質であって、コバルト（Ｃｏ）を固溶また
は共晶状態で含むことを特徴とするアルカリ蓄電池用ニ
ッケル電極活物質。 - 【請求項２】 Ｃｏの含有比率が、Ａｌの含有比率以下
であって、活物質に占めるＡｌの比率とＣｏの比率の和
が４．１重量％以上、７重量％以下であることを特徴と
する請求項１記載のアルカリ蓄電池用ニッケル電極活物
質。 - 【請求項３】 活物質に占めるＡｌの比率が、４重量%
以上、６．９重量%以下であって、活物質に占めるＣｏ
の比率が、０．１重量%以上、３重量%以下であることを
特徴とする請求項１および請求項２記載のアルカリ蓄電
池用ニッケル電極活物質。 - 【請求項４】 主たる活物質が、請求項１乃至請求項３
記載のニッケル電極用活物質であるアルカリ蓄電池用ニ
ッケル電極。 - 【請求項５】 主たる活物質が、請求項１乃至請求項３
記載のニッケル電極用活物質であるアルカリ蓄電池用ニ
ッケル電極を正極として備えるアルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388758A JP4320521B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | アルカリ蓄電池用ニッケル電極活物質、ニッケル電極およびアルカリ蓄電池。 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001388758A JP4320521B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | アルカリ蓄電池用ニッケル電極活物質、ニッケル電極およびアルカリ蓄電池。 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003187793A true JP2003187793A (ja) | 2003-07-04 |
| JP4320521B2 JP4320521B2 (ja) | 2009-08-26 |
Family
ID=27597156
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001388758A Expired - Lifetime JP4320521B2 (ja) | 2001-12-21 | 2001-12-21 | アルカリ蓄電池用ニッケル電極活物質、ニッケル電極およびアルカリ蓄電池。 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4320521B2 (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010033909A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Gs Yuasa Corporation | アルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池用正極活物質の製造方法 |
| WO2012073933A1 (ja) * | 2010-11-30 | 2012-06-07 | 三洋電機株式会社 | アルカリ蓄電池 |
| JP2015187051A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 株式会社Ｇｓユアサ | 水酸化ニッケル及びアルカリ蓄電池 |
| JP2015187052A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 株式会社Ｇｓユアサ | 水酸化ニッケル及びアルカリ蓄電池 |
| US9716271B2 (en) | 2014-03-12 | 2017-07-25 | Gs Yuasa International Ltd. | Nickel hydroxide for alkaline secondary battery and alkaline secondary battery |
-
2001
- 2001-12-21 JP JP2001388758A patent/JP4320521B2/ja not_active Expired - Lifetime
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|---|---|---|---|---|
| JP2010033909A (ja) * | 2008-07-29 | 2010-02-12 | Gs Yuasa Corporation | アルカリ蓄電池及びアルカリ蓄電池用正極活物質の製造方法 |
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| JP2012134134A (ja) * | 2010-11-30 | 2012-07-12 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池 |
| US9209457B2 (en) | 2010-11-30 | 2015-12-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Alkaline storage battery |
| US9716271B2 (en) | 2014-03-12 | 2017-07-25 | Gs Yuasa International Ltd. | Nickel hydroxide for alkaline secondary battery and alkaline secondary battery |
| JP2015187051A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 株式会社Ｇｓユアサ | 水酸化ニッケル及びアルカリ蓄電池 |
| JP2015187052A (ja) * | 2014-03-27 | 2015-10-29 | 株式会社Ｇｓユアサ | 水酸化ニッケル及びアルカリ蓄電池 |
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| JP4320521B2 (ja) | 2009-08-26 |
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