JP2525320B2 - アルカリ二次電池用の正極 - Google Patents

アルカリ二次電池用の正極

Info

Publication number
JP2525320B2
JP2525320B2 JP5031541A JP3154193A JP2525320B2 JP 2525320 B2 JP2525320 B2 JP 2525320B2 JP 5031541 A JP5031541 A JP 5031541A JP 3154193 A JP3154193 A JP 3154193A JP 2525320 B2 JP2525320 B2 JP 2525320B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
positive electrode
weight
active material
powder
secondary battery
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.)
Expired - Fee Related
Application number
JP5031541A
Other languages
English (en)
Other versions
JPH06243865A (ja
Inventor
淳 古川
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.)
Furukawa Battery Co Ltd
Original Assignee
Furukawa Battery Co Ltd
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 Furukawa Battery Co Ltd filed Critical Furukawa Battery Co Ltd
Priority to JP5031541A priority Critical patent/JP2525320B2/ja
Publication of JPH06243865A publication Critical patent/JPH06243865A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP2525320B2 publication Critical patent/JP2525320B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ二次電池用の正
極に関し、更に詳しくは、ニッケル−水素二次電池の正
極として組込むと、正極活物質の初期利用率を向上させ
ることができる正極に関する。
【0002】
【従来の技術】最近、高容量のアルカリ二次電池とし
て、ニッケル−水素二次電池が注目を集めている。この
ニッケル−水素二次電池は、水素を負極活物質として作
動するものであり、通常、可逆的に水素を吸蔵・放出す
ることができる水素吸蔵合金を導電基材に担持させて成
る負極と、正極活物質である水酸化ニッケル(Ni(O
H)2 )を同じく導電基材に担持させて成る正極とを、
水酸化カリウムのようなアルカリ電解液の中に配置して
構成されている。
【0003】従来、正極の導電基材としては、例えば、
カーボニッケル粉の焼結体のようなニッケル多孔体が使
用されてきたが、この多孔体は多孔度が70〜80%程
度であるため、正極活物質の充填量を多くすることがで
きず、その結果、電池の高容量化の実現という点で問題
がある。そのため、最近では、このニッケル焼結体に代
えて、多孔度が90〜98%と高く、また機械的強度も
高く、かつ孔径も比較的大きい3次元網状構造のスポン
ジ状ニッケル多孔体を導電基材として用いることが試み
られている。このスポンジ状ニッケル多孔体を使用する
場合は、正極活物質の充填量を従来に増して多くするこ
とができ、また充填操作も容易に行うことができ、製造
された電池を高容量にすることができる。
【0004】一方、この導電基材に充填される正極活物
質は、本来の活物質であるNi(OH)2 を主体とす
る。このNi(OH)2 は、通常、球形状をしており、
その状態で導電基材に充填されることにより正極を構成
する。そして、その正極を用いて組立てた電池に充放電
操作を反復すると、この球状粉はポップコーン状にはじ
けていき、その過程で正極は順次膨潤し、あわせて正極
活物質としての利用率が高まっていく。
【0005】なお、充填された正極活物質と導電基材と
の導通を高めて、上記した活物質の利用率を初期段階か
ら高めることを目的として、上記Ni(OH)2 粉に更
に所定量のNi粉やCo粉などを導電材として添加し、
両者を均一に混合して正極合剤とし、これを導電基材に
充填することが一般に行われている。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところで、導電基材に
充填されている上記正極合剤のうち、本来の正極活物質
として機能するNi(OH)2 の量の多寡は、製造され
た電池の容量に影響を与えるだけでなく、正極活物質の
初期利用率、すなわち、初期の段階から高い容量をとり
出せるか否かという問題においても大きな影響を与え
る。
【0007】すなわち、見掛け上は多量の正極合剤が導
電基材に充填されているとしても、その内のNi(O
H)2 量が少ない場合、換言すれば前記した導電材など
が多い場合には、電池容量は低くなる。従来、この正極
合剤を導電基材に充填したときに、活物質であるNi
(OH) 2 としての導電基材への充填密度と正極活物質
の初期利用率との関係についての明瞭な相関関係は知ら
れていなかった。
【0008】本発明は、上記した相関関係を明確にする
ことによって、初期利用率を向上させることができるア
ルカリ二次電池用の正極の提供を目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記した
目的を達成するために、導電基材に充填された正極合剤
におけるNi(OH)2 としての充填密度と製造された
電池における初期利用率との関係につき鋭意研究を重ね
た結果、両者にはある相関関係があるとの事実を見出
し、その知見に基づいて本発明の正極を開発するに到っ
た。
【0010】すなわち、本発明のアルカリ二次電池用の
正極は、スポンジ状ニッケル多孔体に、少なくともZ
n,Coを含有するNi(OH)2 :80〜95重量
%,CoO:2〜8重量%とを必須成分とする正極合剤
が、2.4〜2.9g/mlの充填密度で充填されているこ
とを特徴とする。なお、本発明における正極合剤の充填
密度:ρ(g/ml)とは、スポンジ状ニッケル多孔体
の見掛け上の体積をV(ml)とし、ここに充填されて
いる正極合剤の量をW(g)としたとき、W/V(g/
ml)として算出される値をいう。
【0011】まず、本発明の正極において、導電基材と
してはスポンジ状ニッケル多孔体が使用される。これ
は、多孔度が90〜98%と高く正極合剤を多量に充填
できるからである。正極合剤としては、Ni(OH)2
粉とCoO粉とを必須成分とする混合物、または更にこ
こにNi粉やCo粉などの導電材を添加した混合物が使
用される。
【0012】この場合、Ni(OH)2 粉としては、少
なくともZnとCoを含有しているものが用いられる。
Znは、前記したNi(OH)2 の充放電時における膨
潤を抑制する機能を有する。その結果、Ni(OH)2
の膨潤に伴って生起する問題、すなわち、正極がアルカ
リ電解液を吸収して負極側から移動し、もって電池反応
が劣化するという問題が有効に防止される。しかし、あ
まり多く含有されていると、活物質として有効なNi
(OH)2 の量が減少して充分な容量を確保できなくな
るので、Znの含有量は、Ni(OH)2 中で3〜8重
量%の範囲内にあることが好ましい。
【0013】またCoは、正極活物質全体の導電性を高
めるとともに、充電時に酸化されてCoOOHになり、
正極の活性を維持もしくは高めるはたらきをし、結果と
して、正極のエネルギー貯蔵容量密度の向上に資する。
しかし、あまり多く含有されていると、活物質であるN
i(OH)2 の相対量が減少して電池容量の低下を引き
起こすので、Ni(OH)2 中における含有量は0.5〜
2重量%の範囲内にあることが好ましい。
【0014】本発明の正極合剤においては、更に、Co
Oが必須成分として含有されている。このCoOは、上
記したCoとほぼ同じ働きをする成分であり、充電時に
酸化されて導電性のCoOOHに転化する。そしてこの
CoOOHの放電電位は、放電時にNiOOHが還元さ
れることにより、正極に存在しているNi(OH)2
比べて卑であるため、Coの場合と同じように、正極活
性の維持もしくは向上に寄与し、正極のエネルギー貯蔵
容量密度の向上に資する。
【0015】この正極合剤において、Ni(OH)2
CoOの割合は、上記Ni(OH) 2 :80〜95重量
%,CoO:2〜8重量%に設定される。Ni(OH)
2 の量が80重量%より少ない場合は、電池の高容量化
を実現することができず、また、95重量%より多い場
合は、後述するNi粉のような他の導電材の配合量が少
なくなって導電性の低下、ひいては利用率の低下を招く
ようになる。
【0016】また、CoOが2重量%より少ない場合は
導電材としての機能が充分に発揮されず、そして8重量
%より多くしても添加による効果は飽和に達して無駄に
なるからである。正極活物質に添加してもよい他の成分
として、例えば、Ni粉のような他の導電材がある。こ
れら導電材の添加量が少なすぎると正極活物質とスポン
ジ状ニッケル多孔体との導通が悪くなり、逆に多すぎる
と、Ni(OH)2 の相対量が減少するので、正極合剤
におけるNi(OH)2 100重量部に対し、最大でも
15重量部程度であることが好ましい。
【0017】好適な正極活物質としては、例えば、Zn
3〜8重量%,Co0.5〜2重量%含有するNi(O
H)2 100重量部に対し、CoO粉2〜6重量部,N
i粉3〜8重量部混合して成るものをあげることができ
る。本発明の正極は、上記した正極合剤をスポンジ状ニ
ッケル多孔体に充填して製造されるが、そのときに、正
極合剤の充填密度は、2.4〜2.9g/mlに規定され
る。
【0018】この充填密度が2.4g/ml未満の場合
は、製造した電池における初期利用率の向上が認められ
ず、また2.9g/mlより大きくすると、初期利用率の
低下を招くと同時に、正極内における電解液が不足して
電池反応の進行が阻害されるようになる。好ましい充填
密度は2.5〜2.8g/mlである。本発明の正極は例え
ば次のようにして製造することができる。
【0019】上記した各成分を所定の割合で混合し、更
にここに例えばカルボキシメチルセルロース水溶液の所
定量を添加してペーストを調製し、このペーストをスポ
ンジ状ニッケル多孔体の空隙部に、例えば減圧含浸,シ
ャワー含浸,刷毛塗り,浸漬などの方法で含浸したの
ち、所定温度で乾燥し、所定の圧力で全体を圧延して目
的とする正極にする。
【0020】このとき、各成分の混合割合を適宜に選定
し、得られた正極における充填密度が2.4〜2.9g/m
lとなるように制御される。
【0021】
【実施例】Zn:5重量%,Co:0.75重量%を含有
する粒径1〜60μmのNi(OH)2 粉90重量部に
対し、粒径0.1〜10μmのCoO粉5重量部,比表面
積1〜3m2/gでフィラメント径1μm以下のカーボニ
ルニッケル粉5重量部を混合し、更に、ここに1.2%の
カルボキシメチルセルロース水溶液40重量部を添加し
て正極合剤のペーストを調製した。
【0022】平均孔径0.3mm,多孔度93〜97%,縦
72mm,幅41mmと一定であり、厚みが変化していて、
見掛けの体積が異なっているスポンジ状ニッケル多孔体
を用意し、これに上記したペーストの一定量を充填した
のち、80℃で1時間乾燥し、更に500kg/cm2の圧を
印加して、正極合剤の充填密度が異なる各種の正極を製
造した。
【0023】これらの正極を用いて、常法により、定格
1100mAh,理論値1150mAhのAAサイズの
ニッケル−水素二次電池を製造した。これらの電池を活
性化したのち、充電:0.2C,7.5時間,放電:0.2
C,1.0Vまでの充放電を2回行い、更に、40℃で2
4時間のエージングを行った。ついで、温度20℃,0.
2C,7.5時間の条件で充電したのち1Cで放電してそ
の放電容量を測定し、その値から正極活物質(Ni(O
H)2 )の利用率を算出した。
【0024】更に、上記充放電操作を5回反復したの
ち、1Cで放電してその放電容量を測定し、正極活物質
の利用率を算出した。以上の結果を、Ni(OH)2
充填密度との関係として図1に示した。図中、−○−は
1C放電1回目の結果を表し、−●−は1C放電5回目
の結果を表す。
【0025】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
正極を組込んだアルカリ二次電池は、その正極活物質の
初期利用率が高く、電池使用の最初から高い容量を取り
出すことができる。これは、導電基材として大きな多孔
度のスポンジ状ニッケル多孔体を用い、また、その空隙
部における前記した組成の正極合剤の充填密度を2.4〜
2.9g/mlと規定したことがもたらす効果である。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例の正極合剤(Ni(OH)2 粉90重量
%,CoO粉5重量%,Ni粉5重量%)の充填密度と
正極活物質の利用率との関係を示すグラフである。

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 スポンジ状ニッケル多孔体に、少なくと
    もZn,Coを含有するNi(OH)2 :80〜95重
    量%,CoO:2〜8重量%を必須成分とする正極合剤
    が、2.4〜2.9g/mlの充填密度で充填されているこ
    とを特徴とするアルカリ二次電池用の正極。
JP5031541A 1993-02-22 1993-02-22 アルカリ二次電池用の正極 Expired - Fee Related JP2525320B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5031541A JP2525320B2 (ja) 1993-02-22 1993-02-22 アルカリ二次電池用の正極

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP5031541A JP2525320B2 (ja) 1993-02-22 1993-02-22 アルカリ二次電池用の正極

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JPH06243865A JPH06243865A (ja) 1994-09-02
JP2525320B2 true JP2525320B2 (ja) 1996-08-21

Family

ID=12334056

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP5031541A Expired - Fee Related JP2525320B2 (ja) 1993-02-22 1993-02-22 アルカリ二次電池用の正極

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2525320B2 (ja)

Family Cites Families (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0777129B2 (ja) * 1988-07-19 1995-08-16 株式会社ユアサコーポレーション ニッケル電極用活物質及びその製造方法、ニッケル電極及びそれを用いたアルカリ電池の製造方法
JPH04368777A (ja) * 1991-06-14 1992-12-21 Yuasa Corp アルカリ蓄電池用ニッケル電極
JPH056763A (ja) * 1991-06-26 1993-01-14 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 極板用スポンジ状金属多孔体の製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JPH06243865A (ja) 1994-09-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US5077149A (en) Nickel/hydrogen storage battery and method of manufacturing the same
JP3092222B2 (ja) 水酸化ニッケル活物質およびニッケル正極とこれを用いたアルカリ蓄電池
JPH06215765A (ja) アルカリ蓄電池およびその製造方法
JP2525320B2 (ja) アルカリ二次電池用の正極
JP2603188B2 (ja) 水素吸蔵合金電極
JP2537128B2 (ja) ニッケル−水素二次電池の負極用水素吸蔵合金粉末の製造方法およびニッケル−水素二次電池用負極の製造方法
JP2615538B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニツケル正極
JPS5983347A (ja) 密閉形ニツケル−カドミウム蓄電池
JPH11297352A (ja) アルカリ蓄電池
JPH10223228A (ja) アルカリ蓄電池
JP2581362B2 (ja) アルカリ蓄電池用電極
JP3182228B2 (ja) アルカリ蓄電池用非焼結式正極板の製造方法
JPH0773876A (ja) 二次電池用Ni極とその製造方法
JPH08138658A (ja) 水素吸蔵合金電極
JP3101622B2 (ja) ニッケル・水素アルカリ蓄電池
JP2981538B2 (ja) アルカリ電池用電極
JP3249398B2 (ja) アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極
JP2981537B2 (ja) アルカリ電池用負極
JPH1021904A (ja) アルカリ蓄電池
JP2568967B2 (ja) 密閉型ニッケル−水素二次電池の製造方法
JPH11149920A (ja) アルカリ二次電池用ニッケル極およびアルカリ二次電池
JPH0883623A (ja) ニッケル・水素二次電池
JPH08130010A (ja) ニッケル・水素二次電池用ニッケル極の製造方法
JP3250840B2 (ja) アルカリ二次電池用のペースト式電極
JPS5832210Y2 (ja) 円筒形アルカリ蓄電池

Legal Events

Date Code Title Description
FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080531

Year of fee payment: 12

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090531

Year of fee payment: 13

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100531

Year of fee payment: 14

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110531

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110531

Year of fee payment: 15

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120531

Year of fee payment: 16

LAPS Cancellation because of no payment of annual fees