JP2530281B2 - アルカリ蓄電池 - Google Patents

アルカリ蓄電池

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JP2530281B2 JP4357500A JP35750092A JP2530281B2 JP 2530281 B2 JP2530281 B2 JP 2530281B2 JP 4357500 A JP4357500 A JP 4357500A JP 35750092 A JP35750092 A JP 35750092A JP 2530281 B2 JP2530281 B2 JP 2530281B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ蓄電池に関す
る。
【0002】
【従来の技術】従来、ニッケル−カドミウム電池、ニッ
ケル−水素電池などのアルカリ蓄電池の正極として、焼
結式ニッケル極板とペースト式ニッケル極板があるが、
特にペースト式ニッケル極板は、電池の高容量化が可能
なために注目されている。
【0003】ペースト式ニッケル極板は、発泡ニッケル
基板やニッケル繊維フェルトなどの三次元網状組織から
成る多孔性金属基板に、活物質である水酸化ニッケル粉
末を増粘剤の水溶液で混練して成るペーストを充填し、
乾燥、圧延して成るものであるが、焼結式に比べて利用
率、急放電特性に劣り、また寿命が短い欠点があるの
で、導電性を高め、分極を小さくする目的で、水酸化ニ
ッケル粉末に水酸化コバルトを少量含有させ、更にこの
活物質にNi粉末(ニッケル粉末)、Co粉末(コバルト粉
末)、CoO粉末(酸化コバルト粉末)などの導電材を添
加し、増粘剤の水溶液で混練して成る混合物のペースト
を使用することが提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかし乍ら、かゝる導
電材としてCo又はCoOを含んだペースト式ニッケル極板
を正極とし、これを水素吸蔵合金極板などの負極板とを
セパレータを介して積層して極板群を構成し、これを電
槽缶に挿入し、一般に好ましく用いられる30wt.%前後の
高濃度のアルカリ電解液を挿入した後、施蓋、封口して
密閉型ニッケル−水素アルカリ蓄電池を製造し、その電
池容量、急放電容量、サイクル寿命を測定し、その夫々
の利用率を調べた所、電池容量及び急放電容量の両方の
利用率が得られず、またサイクル寿命は極めて短いもの
しか得られなかった。従って、これらの電池特性を全て
向上させることが望まれる。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記従来のペ
ースト式ニッケル極板を正極として用いたアルカリ蓄電
池の上記の欠点を解消し、正極の利用率が向上し、急放
電性能に優れ且つ寿命のアルカリ蓄電池を提供するも
ので、導電材として少なくともCo粉末又は/及びCo
O粉末を含有するペースト式ニッケル正極板と負極板と
をセパレータを介して積層して成る極板群とアルカリ電
解液とを内蔵して成るアルカリ蓄電池において、該アル
カリ電解液として濃度35%以上のものを用いたことを
特徴とする。
【0006】
【作用】正極に含有するCoO粉末はアルカリ電解液中で
HCoO2 - イオンとなって溶解し、このイオンは活物質
粉末粒子間、或いは導電材としてNi粉末を併用した場合
はNi粉末粒子の間に拡散し、充電と共にCoOOHに酸化さ
れ、導電材として機能する。Co粉末はそれ自体のアルカ
リ電解液への溶解は起こらないが、アルカリ電解液中の
溶存酸素が作用して酸化し、CoOとなり、これがHCoO
2 - イオンとなり同様に機能すると考えられる。このよ
うな機能は、電解液の濃度が35wt.%以上であるとき顕著
に効果を発揮し、利用率の向上をもたらす。
【0007】この場合、導電材としてNi粉末との併用
が好ましい。Ni粉末は、CoO粉末、Co粉末のよう
なミクロ領域の導電性を保障するのではなく、活物質粒
子間のマクロな領域での導電性を確保する。また、Ni
粉末は、充電の過程で、その一部が活物質に変化する
が、この活物質化現象は電解液濃度が高い方が一層顕著
に起こるものと考えられる。尚、Ni粉末は、全てが活
物質化したのでは導電材としての機能が失われるので、
微細な粒子から成る微粉末ばかりでなく、該微粉末とそ
れより大きい粒子から成る粗粉末との混合粉末を使用す
ることが好ましい。
【0008】
【実施例】次に本発明の実施例を詳述する。先ず、下記
の3種類のペースト式ニッケル極板A、B、Cを製造し
た。 極板Aの製造: 市販のNi粉末(INCO # 255)10gと市販
のCo粉末(UM,Extra Fine Co Po
wder)5gと球状粒子から成る水酸化ニッケル粉末
85gとを配合し、良く混合した。得られた混合粉末
に、2%のカルボキシメチルセルロース水溶液35gを
加えてペースト状とし、該ペーストを発泡ニッケル基板
に充填し、乾燥し、これに5%のPTFE分散液を含浸
させ、次で乾燥した後圧延して所定の厚みのペースト式
ニッケル極板Aを製造した。 極板Bの製造: 市販のNi粉末(INCO # 255)10gと市販
のCoO粉末〔住友金属鉱山(株)製FCO−178〕
5gと球状粒子から成る水酸化ニッケル粉末85gとを
配合し、良く混合した。得られた混合粉末を用い、以降
は、上記極板Aの製造法と同じ方法でペースト式ニッケ
ル極板Bを製造した。 極板Cの製造: 市販のNi粉末(INCO # 255)5gと、これ
より粒子の小さいNi粉末(INCO # 210)5
gと上記と同じ市販のCoO粉末〔住友金属鉱山(株)
製FCO−178〕5gと水酸化ニッケル85gとを配
合し、良く混合した。得られた混合粉末を用い、以降
は、上記極板Aの製造法と同じ方法で、ペースト式ニッ
ケル極板Cを製造した。以上のように作製したペースト
式ニッケル正極A、B、Cはいずれも理論容量が118
0mAhとなるようにした。
【0009】次に、これら極板A、B、Cの各極板につ
いて、これを正極とし、MmNi系の水素吸蔵合金極板を負
極とし、これら極板をセパレータを介して積層し、捲回
して捲回極板群を夫々作製し、次でこれら3種の極板群
の各種について同じ寸法の円筒缶に挿入したものを多数
個作製し、その各種電池缶について、電解液濃度が25
%、30%、35%、37%、39%と異なり且つKOH、NaOH、
LiOHの組成から成るアルカリ電解液を各缶に等量づつ、
例えば、2ccづつ注入し、直ちに常法により施蓋、封口
して、単3サイズで定格容量 1100mAhの密閉型ニッケル
−水素化物電池を多数個製造した。
【0010】これらの電池につき、夫々、20℃の環境下
で 0.2Cの電流で 7.5時間充電し、同じ電流で電池電圧
が 1.0Vになるまで放電する操作を2回繰り返し、その
後40℃で24時間放電して初期活性化を行った。初期活性
化の後、以下の電池試験を行った。
【0011】容量試験:20℃、 0.2Cの電流で 7.5時
間充電した後、 0.2Cで電池電圧が 1.0Vになるまで放
電して容量を測定し、利用率を調べた。 急放電試験:20℃、 0.2Cの電流で 7.5時間充電した
後、3Cで電池電圧が 1.0Vになるまで放電して容量を
測定し、利用率を調べた。 サイクル寿命試験:25℃、1C−ΔV方式で充電を行
い、3Cで電池電圧が 1.0Vになるまで放電することを
繰り返し、電池容量が700mAhになるまでの充放電サイク
ル数を調べた。
【0012】以上の電池試験の結果を表1に示す。
【0013】
【表1】
【0014】上記表1から明らかなように、アルカリ電
解液の濃度が25wt.%の場合は、電池容量とその利用率並
びに急放電容量とその利用率が低く、またサイクル寿命
も 250以下と極めて短い。またその濃度が30wt.%の場合
は、電池容量とその利用率の向上は満足するが、急放電
容量とその利用率の向上が不充分で、更にサイクル寿命
は 400サイクル未満と短い。これに対し、アルカリ電解
液濃度が35wt.%以上の場合は、電池容量及びその利用
率、急放電容量とその利用率は共に著しく高くなり、又
サイクル寿命は 500サイクル以上と長寿命となる。
【0015】尚、上記の実施例に示されなかったが、導
電材としてCo粉末とCoO粉末とを混合したものを使用し
て同様にニッケル極板を作製し、これを正極として組み
込んだアルカリ蓄電池もアルカリ電解液濃度35wt.%〜39
wt.%の範囲で上記と同様の電池特性の改善、利用率の向
上を示した。
【0016】尚、上記のCo粉末、CoO粉末、Ni粉末など
の導電材を、そのまゝ使用する代わりに、これらを乳鉢
やボールミルなどで磨砕処理した後、水酸化ニッケル活
物質と混ぜて成る混合物を使用するようにしても良く、
また該混合物を磨砕処理したものを使用するようにして
も良い。また、水酸化ニッケルとして水酸化コバルトを
少量、例えば1wt.%程度含有するものを使用することが
好ましい。
【0017】また、アルカリ電解液は、上記の三成分か
ら成る場合、KOHの配合は、三成分の重量の75wt.%以上
を占めることが好ましい。またアルカリ電解液は、KOH
単独でも良く、またNaOH或いはLiOHとの二成分から成る
ものでも良い。
【0018】
【発明の効果】このように本発明によれば、導電材とし
て少なくともCo粉末又はCoO粉末又はその両者を含有す
るペースト式ニッケル極板を正極としたアルカリ蓄電池
において、アルカリ電解液の濃度を35wt.%以上とすると
きは、正極の利用率が高く、急放電特性に優れると共
に、長寿命のアルカリ蓄電池が得られる。この場合、導
電材としてNi粉と併用し、或いはNi粉を微粒粉末と粗粒
粉末との混合粉末の使用は、特に優れた電池が得られ
る。
【表1】

Claims (5)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 導電材として少なくともCo粉末又は/及
    びCoO粉末を含有するペースト式ニッケル正極板と負極
    板とをセパレータを介して積層して成る極板群とアルカ
    リ電解液とを内蔵して成るアルカリ蓄電池において、該
    アルカリ電解液として濃度35%以上のものを用いたこと
    を特徴とするアルカリ蓄電池。
  2. 【請求項2】 導電材は、Co粉末又は/及びCo粉末とNi
    粉末である請求項1記載のアルカリ蓄電池。
  3. 【請求項3】 Ni粉末は微粉末とこれよりも粗い粉末と
    の混合粉末である請求項1又は2記載のアルカリ蓄電
    池。
  4. 【請求項4】 該電解液の濃度は35〜39wt.%の範囲であ
    る請求項1記載のアルカリ蓄電池。
  5. 【請求項5】 該電解液は、KOH、NaOH及びLiOHから成
    る請求項1又は4記載のアルカリ蓄電池。
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