JP2615538B2 - アルカリ蓄電池用ニツケル正極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルカリ蓄電池用のニッケル正極に関する
ものであり、詳しくは非焼結式のニッケル正極の改良に
関するものである。

従来の技術 従来から、ニッケル−カドミウム蓄電池に代表される
アルカリ蓄電池用のニッケル正極は、構造や製法によっ
てポケット式、焼結式及びペースト式とがある。最近
は、活物質の支持体としてスポンジ状金属多孔体を用い
た発泡メタル式が提案されている。

発泡メタル式は、スポンジ状金属多孔体の構造が焼結
式の基板と同様に三次元の網目状であることから、焼結
式ニッケル正極の場合と同じく電子伝導に優れ、焼結式
に匹敵する放電性能や寿命特性を得られる。また、基板
として用いる多孔体の孔径は平均数百μｍで焼結式の数
μｍから数十μｍに比べて大きく、活物質の粒径を適切
な大きさのものを選択することにより、直接充填法を採
用することができる。したがって、製法は金属の孔あき
板やスクリーンに活物質を塗着するペースト式と同様に
簡単である。さらに、基板の空孔率が95％前後と焼結式
基板の80％前後に比べて高く、活物質の高密度充填がで
きる。

これらの長所を持つ発泡メタル式ニッケル正極は、一
般的に次に示す方法で製作される。（１）活物質の水酸
化ニッケル粉末と導電材のニッケル粉末、およびコバル
ト粉末等を主とする活物質混合物のペースト作製、
（２）スポンジ状金属多孔体にペーストの充填、（３）
加圧による充填密度の向上と充填物の保持、（４）結着
剤の添加による充填物保持の補強、（５）乾燥、（６）
加圧。

発明が解決しようとする問題点 こうして得られる非焼結式ニッケル正極は、活物質を
基板に直接充填しているので、焼結式においてなされて
いる化成行程を行わずに、極板を電池に組み込んでその
まま用いることができる。その反面活物質は電気化学的
な活性化を受けずに電池に組み込まれるので、利用率が
不安定となる。すなわち、電池の初充電において充電電
気量が不足すると、活物質の利用率が低くなり、２サイ
クル目以降の充電を十分に行ってもこの利用率は回復し
ないという現象がおこる場合がある。なお、初充電を公
称容量の200％以上の電気量、しかも1/10C前後の比較的
低電流で行えば、安定した利用率を得ることができる
が、この方法は多量の電力と時間を要するため、生産性
が劣り、電池製造コストが上昇してしまうため、その改
善が望まれていた。

本発明は、活物質に水酸化ニッケル粉末を用いる非焼
結式ニッケル正極の上記のような問題を解決し、活物質
利用率の向上と安定化を図ることを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明のアルカリ蓄電池用ニッケル正極の製造法は、
水酸化ニッケル粉末とオキシ水酸化ニッケル粉末とコバ
ルト粉末とを混合した活物質混合物に、水を加えたペー
ストを支持体に充填することを特徴とするものである。

作用 非焼結式ニッケル正極における活物質混合物は、通常
水酸化ニッケルの他に、少なくとも導電材のニッケル粉
末と活物質利用率向上の機能を有するコバルト粉末から
構成される。コバルト粉末は、電池の初充電において、
添加した大部分が酸化され、しかも、酸化の電位は、水
酸化ニッケルが高次の酸化物へ酸化される電位よりも低
いので、充電初期にはコバルトの酸化が大部分である。
そのことが、電池への充電は所定の電気量であっても、
時には充電不足の時に見られるような低い活物質利用率
のかたちで表れてくる。

そこで、本発明では活物質の主成分の水酸化ニッケル
の粉末のかわりに、その一部を充電生成物と同じ高次の
酸化物であるオキシ水酸化ニッケル粉末におきかえて、
初充電における未充電の活物質量を減少させ、これによ
って活物質の利用率の低下を抑制するものである。

ここに用いるオキシ水酸化ニッケルは、たとえば硝酸
ニッケルに水溶液に、苛性カリおよび次亜塩素酸ソーダ
水溶液を反応させて得られる。この化学的に合成したオ
キシ水酸化ニッケル粉末に20重量％のニッケル粉末を混
合し、スポンジ状多孔体に充填して、対極にカドミウム
極を用いて放電容量を調べたところ90〜95％の活物質利
用率を有し、電池用活物質としての機能を十分に有して
いることが確認された。

水酸化ニッケル粉末と混合するオキシ水酸化ニッケル
粉末の量は、コバルト粉末の酸化に消費される電気量相
当が適切である。たとえば、コバルト粉末を４〜６重量
％添加した場合は、酸化に消費される電気量は、通常の
方法による初充電電気量の８〜12％であるので、オキシ
水酸化ニッケル粉末の量は活物質量の10重量％程度がよ
い。

実施例 粒度が100メッシュ通過の市販の水酸化ニッケル粉末
と前記のように化学的に合成したオキシ水酸化ニッケル
粉末とを重量比で9:1の割合で混合した。この混合粉末8
1重量部に対して、ニッケル粉末15重量部及びコバルト
粉末４重量部を加えて活物質混合物をつくり、これに水
を加えて含水量30重量％のペーストを作製した。

活物質の支持体には、材質がニッケルで厚みが1.3m
m、多孔度95％、孔径100〜500μのスポンジ状多孔体を
用い、これに上記ペーストを充填し、加圧、乾燥して、
厚みが0.7mmの電極板を得た。この電極板は、電池を構
成する寸法39×60mmに調整し、結着剤のポリ４フッ化エ
チレンの水性懸濁液を添加し、乾燥した後、重量を測定
し、活物質の充填量から電極板の理論容量を求めた。ま
た、比較例として、オキシ水酸化ニッケルを含まない活
物質混合物を用いた電極上記と同様に作製した。

これらの電極を正極として、負極に公知のカドミウム
極、セパレータにポリアミド不織布、電解液に水酸化リ
チウムを含む苛性カリの30重量％水溶液を用いて、単３
型の電池を構成した。

これらの電池を、周囲温度20℃、充電を1/10Cの電流
で160％、放電を1/5Cの電流で1.0Vまでとの条件で充放
電試験を繰り返し、それぞれの電池について、放電容量
と用いた正極の理論容量とから活物質利用率を求めた。

図に充放電サイクルと活物質利用率の関係を示す。同
図においてＡは本発明の正極を用いた電池、Ｂは比較例
の正極を用いた電池を示す。Ａは活物質利用率が95％前
後と高く、バラツキの幅も小さい。それに対しＢは、充
放電を充分に行っても利用率は85％前後で低く、しかも
バラツキの幅も80〜90％と大きい。この結果からも明ら
かなように本実施例のニッケル正極は安定した性能を有
する。

なお、本実施例では、発泡メタル式ニッケル正極につ
いて説明したが、本発明はポケット式やペースト式等の
他の非焼結式のアルカリ蓄電池用ニッケル正極にも適用
できる。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、活物質利用率が高
く、しかも品質の一定した非焼結式ニッケル正極を得る
ことができる。

【図面の簡単な説明】

図は、実施例および比較例の正極を用いた電池の充放電
サイクルに伴う活物質利用率の変化を示す図である。

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】水酸化ニッケル粉末とオキシ水酸化ニッケ
   ル粉末とコバルト粉末とを混合した活物質混合物に、水
   を加えたペーストを支持体に充填することを特徴とする
   アルカリ蓄電池用ニッケル正極の製造法。