JP2019153550A - Alkaline battery electrode - Google Patents
Alkaline battery electrode Download PDFInfo
- Publication number
- JP2019153550A JP2019153550A JP2018039868A JP2018039868A JP2019153550A JP 2019153550 A JP2019153550 A JP 2019153550A JP 2018039868 A JP2018039868 A JP 2018039868A JP 2018039868 A JP2018039868 A JP 2018039868A JP 2019153550 A JP2019153550 A JP 2019153550A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- particles
- electrode
- storage battery
- alkaline storage
- alkaline
- 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.)
- Granted
Links
Images
Classifications
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
Description
本開示はアルカリ蓄電池用電極に関する。 The present disclosure relates to an electrode for an alkaline storage battery.
特開2003−229131号公報(特許文献1)は、アルカリ蓄電池用電極(以下「電極」と略記され得る)にニオブ化合物等を添加することを開示している。 Japanese Patent Laying-Open No. 2003-229131 (Patent Document 1) discloses that a niobium compound or the like is added to an electrode for an alkaline storage battery (hereinafter, abbreviated as “electrode”).
例えば車載用途等の高出力用途では、高出力を得るために薄型電極が使用されている。一般に薄型電極は、電極活物質を含むペーストが基材に塗工され、乾燥されることにより製造されている。ペーストの塗工により製造された薄型電極は、その表面が平滑であり、表面積が小さいと考えられる。そのため電極活物質とアルカリ電解液との接触面積が小さいと考えられる。すなわち有効反応面積が小さいと考えられる。 For example, in high output applications such as in-vehicle applications, thin electrodes are used to obtain high output. Generally, a thin electrode is manufactured by applying a paste containing an electrode active material to a substrate and drying it. The thin electrode manufactured by applying the paste is considered to have a smooth surface and a small surface area. Therefore, it is considered that the contact area between the electrode active material and the alkaline electrolyte is small. That is, it is considered that the effective reaction area is small.
本開示の目的はアルカリ蓄電池の内部抵抗を低減することである。 The purpose of this disclosure is to reduce the internal resistance of alkaline storage batteries.
以下本開示の技術的構成および作用効果が説明される。ただし本開示の作用メカニズムは推定を含んでいる。作用メカニズムの正否により特許請求の範囲が限定されるべきではない。 The technical configuration and operational effects of the present disclosure will be described below. However, the mechanism of action of the present disclosure includes estimation. The scope of the claims should not be limited by the correctness of the action mechanism.
本開示のアルカリ蓄電池用電極は基材、第1粒子および第2粒子を少なくとも含む。基材は第1粒子および第2粒子を担持している。第1粒子は電極活物質を含む。第2粒子は、酸性官能基を有する有機化合物と、両性金属とからなる群より選択される少なくとも1種を含む。 The alkaline storage battery electrode of the present disclosure includes at least a base material, first particles, and second particles. The base material carries the first particles and the second particles. The first particles include an electrode active material. The second particles include at least one selected from the group consisting of an organic compound having an acidic functional group and an amphoteric metal.
本開示の第2粒子はいわば造孔剤である。第2粒子は、酸性官能基を有する有機化合物と、両性金属とからなる群より選択される少なくとも1種を含む。これらの物質はいずれもアルカリ電解液に溶解し得ると考えられる。 The second particles of the present disclosure are so-called pore formers. The second particles include at least one selected from the group consisting of an organic compound having an acidic functional group and an amphoteric metal. Any of these substances can be dissolved in an alkaline electrolyte.
アルカリ蓄電池の製造時、アルカリ蓄電池内にアルカリ電解液が注入される。第2粒子がアルカリ電解液と接触することにより、第2粒子の少なくとも一部がアルカリ電解液に溶解すると考えられる。第2粒子の少なくとも一部が溶解することにより、電極内に開気孔が形成されると考えられる。これにより第1粒子に含まれる電極活物質と、アルカリ電解液との接触面積が増大すると考えられる。すなわち有効反応面積が増大すると考えられる。有効反応面積の増大により、アルカリ蓄電池の内部抵抗が低減することが期待される。 During the production of the alkaline storage battery, an alkaline electrolyte is injected into the alkaline storage battery. It is considered that at least a part of the second particles is dissolved in the alkaline electrolyte by contacting the second particles with the alkaline electrolyte. It is considered that open pores are formed in the electrode by dissolving at least part of the second particles. This is thought to increase the contact area between the electrode active material contained in the first particles and the alkaline electrolyte. That is, the effective reaction area is considered to increase. An increase in the effective reaction area is expected to reduce the internal resistance of the alkaline storage battery.
以下本開示の実施形態(本明細書では「本実施形態」とも記される)が説明される。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。例えば以下ではニッケル水素蓄電池が説明される。ただしニッケル水素蓄電池は本実施形態のアルカリ蓄電池の一例に過ぎない。本実施形態のアルカリ蓄電池は例えばニッケル亜鉛蓄電池等であってもよい。また以下では正極が説明される。ただし正極は本実施形態の電極の一例に過ぎない。本実施形態の電極は負極であってもよい。 Hereinafter, an embodiment of the present disclosure (also referred to as “this embodiment” in the present specification) will be described. However, the following description does not limit the scope of the claims. For example, a nickel metal hydride storage battery will be described below. However, the nickel metal hydride storage battery is only an example of the alkaline storage battery of this embodiment. The alkaline storage battery of this embodiment may be, for example, a nickel zinc storage battery. Moreover, a positive electrode is demonstrated below. However, the positive electrode is only an example of the electrode of this embodiment. The electrode of this embodiment may be a negative electrode.
<アルカリ蓄電池用電極>
図1は本実施形態のアルカリ蓄電池用電極の構成を示す第1概念図である。
電極10はシート状である。電極10は電池仕様に応じて任意の平面形状を有し得る。電極10の平面形状は例えば帯状等であってもよい。電極10は薄型電極であり得る。電極10は例えば5μm以上100μm以下の厚さを有してもよい。
<Alkaline battery electrode>
FIG. 1 is a first conceptual diagram showing the configuration of the alkaline storage battery electrode of the present embodiment.
The
図2は本実施形態のアルカリ蓄電池用電極の構成を示す第2概念図である。
図2には電極10内の一部が概念的に示されている。電極10は基材1、第1粒子11および第2粒子12を少なくとも含む。
FIG. 2 is a second conceptual diagram showing the configuration of the alkaline storage battery electrode of the present embodiment.
FIG. 2 conceptually shows a part of the
電極10は例えばバインダ等をさらに含んでもよい。バインダは特に限定されるべきではない。バインダは例えばカルボキシメチルセルロース(CMC)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、スチレンブタジエンゴム(SBR)等であってもよい。バインダの含量は100質量部の電極活物質に対して、例えば0.1質量部以上10質量部以下であってもよい。
The
《基材》
基材1の外形は例えばシート状である。基材1は第1粒子11および第2粒子12を担持している。図2の基材1は多孔質金属材料である。多孔質金属材料はスポンジ状であってもよい。多孔質金属材料は三次元網目構造を有してもよい。基材1は集電体としても機能し得る。基材1は例えばニッケル(Ni)製であってもよい。ただし基材1は多孔質金属材料に限定されるべきではない。基材1は例えば金属箔(例えばNi箔、Niメッキ鋼箔等)、穿孔金属板等であってもよい。
"Base material"
The external shape of the
《第1粒子》
第1粒子11は電極活物質を含む。本実施形態の電極活物質は水酸化ニッケル〔Ni(OH)2〕およびオキシ水酸化ニッケル〔NiO(OH)〕からなる群より選択される少なくとも1種である。第1粒子11は実質的に電極活物質のみからなる粒子であってもよい。第1粒子11は例えば導電材等をさらに含んでもよい。導電材は電極活物質の表面を被覆していてもよい。導電材は例えばコバルト酸化物等であってもよい。
<First particle>
The
《第2粒子》
図3は本実施形態のアルカリ蓄電池用電極の構成を示す第3概念図である。
図3にはアルカリ蓄電池内での状態(すなわち電極10にアルカリ電解液が浸透した後の状態)が概念的に示されている。第2粒子12は、酸性官能基を有する有機化合物と、両性金属とからなる群より選択される少なくとも1種を含む。これらの物質はいずれもアルカリ電解液に溶解し得ると考えられる。アルカリ電解液は例えば水酸化カリウム(KOH)水溶液等であってもよい。
<< second particle >>
FIG. 3 is a third conceptual diagram showing the configuration of the alkaline storage battery electrode of the present embodiment.
FIG. 3 conceptually shows a state in the alkaline storage battery (that is, a state after the alkaline electrolyte has permeated the electrode 10). The
アルカリ蓄電池内において、アルカリ電解液が電極10に浸透することにより、アルカリ電解液と第2粒子12とが接触することになると考えられる。アルカリ電解液と第2粒子12とが接触することにより、第2粒子12の少なくとも一部がアルカリ電解液に溶解すると考えられる。これにより電極10内に開気孔が形成され、有効反応面積が増大すると考えられる。図3において点線で囲まれた部分は、第2粒子12が溶解した部分に相当する。有効反応面積の増大によりアルカリ蓄電池の内部抵抗が低減することが期待される。加えてアルカリ蓄電池の充放電効率が向上することも期待される。
It is considered that the alkaline electrolyte and the
第2粒子12のうちアルカリ電解液と接触しないものは、電極10内に残存することになる。第2粒子12の一部が電極10内に残存することにより、電極強度の低下が抑制されることが期待される。
The
さらに、これらの物質は中性の水には溶解し難いと考えられる。したがって水を溶媒として第1粒子および第2粒子を含むペーストを形成することが可能であると考えられる。ペーストの塗工、乾燥時には第2粒子12が溶解し難いため、安定して電極10を製造することができると考えられる。
In addition, these substances are unlikely to dissolve in neutral water. Therefore, it is considered possible to form a paste containing the first particles and the second particles using water as a solvent. It is considered that the
酸性官能基は例えばフェノール性ヒドロキシ基、カルボキシ基、スルホ基等であってもよい。有機化合物は複数個の酸性官能基を有していてもよい。有機化合物は複数種の酸性官能基を有していてもよい。酸性官能基を有する有機化合物は、例えばフェノール、2−ナフトール等であってもよい。両性金属は例えばアルミニウム(Al)、亜鉛(Zn)等であってもよい。第2粒子12は、例えばフェノール、2−ナフトール、AlおよびZnからなる群より選択される少なくとも1種を含んでもよい。
The acidic functional group may be, for example, a phenolic hydroxy group, a carboxy group, a sulfo group, or the like. The organic compound may have a plurality of acidic functional groups. The organic compound may have multiple types of acidic functional groups. The organic compound having an acidic functional group may be, for example, phenol or 2-naphthol. The amphoteric metal may be aluminum (Al), zinc (Zn), or the like. The
第2粒子12のサイズにより、電極10内に形成される開気孔のサイズが調整され得る。第1粒子11のサイズに対する第2粒子12のサイズの比(以下「サイズ比」とも記される)は、例えば0.5以上1.5以下であってもよい。サイズ比が0.5以上であることにより、内部抵抗の低減効果が大きくなることが期待される。好適サイズの開気孔が形成されるためと考えられる。サイズ比が1.5以下であることにより、内部抵抗の低減効果が大きくなることが期待される。第1粒子11同士の電気的接触(すなわち導電ネットワーク)が適度に保たれるためと考えられる。
The size of the open pores formed in the
例えば第1粒子11のD50に対する第2粒子12のD50の比が0.5以上1.5以下であってもよい。「D50」は体積基準の粒度分布において微粒側からの積算粒子体積が全粒子体積の50%になる粒径を示す。D50は例えばレーザ回折式粒度分布測定装置等により測定され得る。
For example, the ratio of D50 of the
第2粒子12の体積比率により、電極10の多孔度が調整され得る。多孔度が高くなることは、有効反応面積の増大を意味すると考えられる。第1粒子11および第2粒子12の合計に対して、第2粒子12は例えば20%以上80%以下の体積比率を有してもよい。第2粒子12の体積比率が20%以上であることにより、内部抵抗の低減効果が大きくなることが期待される。好適サイズの開気孔が形成されるためと考えられる。第2粒子12の体積比率が80%以下であることにより、内部抵抗の低減効果が大きくなることが期待される。第1粒子11同士の電気的接触が適度に保たれるためと考えられる。第2粒子12は例えば31%以上35%以下の体積比率を有してもよい。
The porosity of the
以下本開示の実施例が説明される。ただし以下の説明は特許請求の範囲を限定するものではない。 Examples of the present disclosure are described below. However, the following description does not limit the scope of the claims.
以下の構成を有する電極10(6水準)がそれぞれ製造された。
第1粒子:水酸化ニッケル
第2粒子:2−ナフトール
サイズ比=1.0
第2粒子の体積比率=31〜35%(6水準)
Electrodes 10 (six levels) having the following configurations were manufactured.
First particle: Nickel hydroxide Second particle: 2-naphthol Size ratio = 1.0
Volume ratio of second particles = 31 to 35% (6 levels)
各電極10を含むニッケル水素蓄電池がそれぞれ製造された。各ニッケル水素蓄電池の内部抵抗(直流内部抵抗,DC−IR)がそれぞれ測定された。
Nickel metal hydride storage batteries including the
図4は第2粒子の体積比率と内部抵抗との関係の一例を示すグラフである。
第2粒子12の体積比率が31%以上35%以下の範囲において、第2粒子12の体積比率と内部抵抗との間に線形相関が認められる。すなわち第2粒子12の体積比率が高くなる程、内部抵抗が低減する傾向が認められる。第2粒子12の体積比率が高くなる程、第2粒子12の溶解に伴う有効反応面積の増大幅が大きくなるためと考えられる。
FIG. 4 is a graph showing an example of the relationship between the volume ratio of the second particles and the internal resistance.
When the volume ratio of the
本開示の実施形態および実施例はすべての点で例示であって制限的なものではない。特許請求の範囲の記載によって確定される技術的範囲は、特許請求の範囲の記載と均等の意味および範囲内でのすべての変更を含む。 Embodiments and examples of the present disclosure are illustrative in all respects and not restrictive. The technical scope defined by the description of the claims includes all modifications within the meaning and scope equivalent to the description of the claims.
1 基材、10 電極、11 第1粒子、12 第2粒子。 1 base material, 10 electrode, 11 1st particle, 12 2nd particle.
Claims (1)
前記基材は前記第1粒子および前記第2粒子を担持しており、
前記第1粒子は電極活物質を含み、
前記第2粒子は、酸性官能基を有する有機化合物と、両性金属とからなる群より選択される少なくとも1種を含む、
アルカリ蓄電池用電極。 Comprising at least a substrate, first particles and second particles;
The base material carries the first particles and the second particles,
The first particles include an electrode active material,
The second particles include at least one selected from the group consisting of an organic compound having an acidic functional group and an amphoteric metal.
Alkaline battery electrode.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018039868A JP7006384B2 (en) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | Electrode for alkaline storage battery |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2018039868A JP7006384B2 (en) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | Electrode for alkaline storage battery |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2019153550A true JP2019153550A (en) | 2019-09-12 |
JP7006384B2 JP7006384B2 (en) | 2022-02-10 |
Family
ID=67946886
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2018039868A Active JP7006384B2 (en) | 2018-03-06 | 2018-03-06 | Electrode for alkaline storage battery |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP7006384B2 (en) |
Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05343098A (en) * | 1992-06-04 | 1993-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sealed alkaline battery |
JPH11238507A (en) * | 1998-02-23 | 1999-08-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Alkaline storage battery |
JP2009105001A (en) * | 2007-10-25 | 2009-05-14 | Jsr Corp | Composition for nickel electrode of alkaline battery and alkaline battery |
-
2018
- 2018-03-06 JP JP2018039868A patent/JP7006384B2/en active Active
Patent Citations (3)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH05343098A (en) * | 1992-06-04 | 1993-12-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Sealed alkaline battery |
JPH11238507A (en) * | 1998-02-23 | 1999-08-31 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Alkaline storage battery |
JP2009105001A (en) * | 2007-10-25 | 2009-05-14 | Jsr Corp | Composition for nickel electrode of alkaline battery and alkaline battery |
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP7006384B2 (en) | 2022-02-10 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP6352884B2 (en) | Anode material for metal-air secondary battery, metal-air secondary battery comprising the same, and method for producing anode material for metal-air secondary battery | |
JP2013140977A (en) | Electrode, method for manufacturing the same, and electrochemical capacitor including the same | |
JP7167903B2 (en) | zinc secondary battery | |
JP7260349B2 (en) | Electrolyte for zinc battery and zinc battery | |
CN108550800B (en) | Composite electrode and battery | |
CN103700895B (en) | Nickel-hydrogen accumulator | |
US20150162601A1 (en) | Cell design for an alkaline battery with channels in electrodes to remove gas | |
JP2019216057A (en) | Porous membrane, battery member, and zinc battery | |
JP7006384B2 (en) | Electrode for alkaline storage battery | |
CN111755757B (en) | Method for manufacturing nickel-zinc battery | |
JP6145635B2 (en) | Method for manufacturing electrode for lithium ion capacitor | |
JP2011249238A5 (en) | ||
JP2017004614A (en) | Electrode for air-metal battery, and air-metal battery | |
JP2020170652A (en) | Manufacturing method of negative electrode for zinc battery and negative electrode for zinc battery | |
JP2020123535A (en) | Negative electrode for all solid state battery | |
JP2019139986A (en) | Negative electrode for zinc battery and zinc battery | |
JP6371162B2 (en) | Electrode and battery constructed using the same | |
KR101622092B1 (en) | Cathode Active Material for Metal-Air Cell and Metal-Air Cell Comprising The Same | |
JP2019145446A (en) | Nickel hydrogen battery | |
KR102111288B1 (en) | Positive electrode and alkaline secondary battery including the same | |
US11404745B2 (en) | Separator for batteries | |
JP2022048597A (en) | Secondary battery | |
JP2017183079A (en) | Method for manufacturing lithium ion secondary battery | |
JP3944887B2 (en) | Alkaline zinc storage battery | |
JP3994155B2 (en) | Secondary battery formation method |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20201026 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20210916 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20210928 |
|
A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20211115 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20211207 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20211220 |
|
R151 | Written notification of patent or utility model registration |
Ref document number: 7006384 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151 |