JP2629367B2 - ニッケル電極用活物質 - Google Patents
ニッケル電極用活物質Info
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- JP2629367B2 JP2629367B2 JP1197450A JP19745089A JP2629367B2 JP 2629367 B2 JP2629367 B2 JP 2629367B2 JP 1197450 A JP1197450 A JP 1197450A JP 19745089 A JP19745089 A JP 19745089A JP 2629367 B2 JP2629367 B2 JP 2629367B2
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- 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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 ニッケル電極用活物質に関するものである。
従来技術とその問題点 近年、従来の焼結式ニッケル電極の欠点を克服し、製
造工程が簡単で性能的にも優れたペースト式ニッケル電
極を開発しようとする試みが行われつつある。例えば、
ニッケル繊維を焼結させた多孔体あるいはスポンジ状の
ニッケル多孔体を基板として水酸化ニッケル活物質粉末
とその粉末の利用率を向上させる添加剤である一酸化コ
バルト粉末あるいは金属コバルト粉末の混合物をペース
ト状にして直接充填しようとする試みがある。ところ
で、このペースト式ニッケル電極において、活物質粉末
組成が水酸化ニッケル単独であると充放電を繰り返すに
従い電極が膨潤し、電極容量が著しく劣化する欠点が派
生している。この現象を防止するために水酸化ニッケル
中に３重量％以上（望ましくは５重量％以上）の水酸化
亜鉛あるいは水酸化カドミウムの固溶体添加、20重量％
以上の水酸化コバルトの固溶体添加が不可欠となってい
る。一方、これらの亜鉛、カドミウム、コバルトは電極
の膨潤を防ぐために加えられているもので、活物質とし
て作動するもので無い為、添加量に反比例して電極容量
が減少するという問題が生じる。従って、できる限り少
量で電極膨潤を防ぐ効果が得られることが望まれてい
る。
造工程が簡単で性能的にも優れたペースト式ニッケル電
極を開発しようとする試みが行われつつある。例えば、
ニッケル繊維を焼結させた多孔体あるいはスポンジ状の
ニッケル多孔体を基板として水酸化ニッケル活物質粉末
とその粉末の利用率を向上させる添加剤である一酸化コ
バルト粉末あるいは金属コバルト粉末の混合物をペース
ト状にして直接充填しようとする試みがある。ところ
で、このペースト式ニッケル電極において、活物質粉末
組成が水酸化ニッケル単独であると充放電を繰り返すに
従い電極が膨潤し、電極容量が著しく劣化する欠点が派
生している。この現象を防止するために水酸化ニッケル
中に３重量％以上（望ましくは５重量％以上）の水酸化
亜鉛あるいは水酸化カドミウムの固溶体添加、20重量％
以上の水酸化コバルトの固溶体添加が不可欠となってい
る。一方、これらの亜鉛、カドミウム、コバルトは電極
の膨潤を防ぐために加えられているもので、活物質とし
て作動するもので無い為、添加量に反比例して電極容量
が減少するという問題が生じる。従って、できる限り少
量で電極膨潤を防ぐ効果が得られることが望まれてい
る。
発明の目的 本発明は、少量のコバルト添加により膨潤を防止した
ニッケル電極用活物質を提供することを目的とするもの
である。
ニッケル電極用活物質を提供することを目的とするもの
である。
発明の構成 本発明はアルカリ蓄電池用ニッケル電極の活物質であ
る水酸化ニッケル粉末において、粉末の内部が水酸化ニ
ッケル単独組成であり、一方、表面部が水酸化ニッケル
と水酸化コバルトの固溶体組成からなる２重層構造を有
し、且つその水酸化コバルトの含有率が20重量％以上で
あることを特徴とするニッケル電極用活物質である。
る水酸化ニッケル粉末において、粉末の内部が水酸化ニ
ッケル単独組成であり、一方、表面部が水酸化ニッケル
と水酸化コバルトの固溶体組成からなる２重層構造を有
し、且つその水酸化コバルトの含有率が20重量％以上で
あることを特徴とするニッケル電極用活物質である。
作用 充電によって生成するオキシ水酸化ニッケルには二つ
の結晶形態、即ち、β−NiOOHとγ−NiOOHがあり、ニッ
ケル電極の膨潤は後者の低密度の物質の生成に起因す
る。この結晶の生成は、オキシ水酸化ニッケルが充電に
よって高次に酸化されていく過程で、六方晶系に属する
この物質のＣ軸方向が伸びて、この結晶の層間にアルカ
リカチオンおよび水がインターカレーションすることに
よって生じる。本発明者は、従来の亜鉛、カドミウム、
コバルトの多量の固溶体添加によってオキシ水酸化ニッ
ケルの結晶の層間が強固な水素結合を発生し、電解液か
らのカチオン（カリウムイオン）および溶媒（水）の層
間への進入を阻止していることを見いだした。そこで、
電解液からカチオンおよび水の進入を阻止できれば低密
度のオキシ水酸化ニッケルの生成を防ぐことができるも
のと考えた。
の結晶形態、即ち、β−NiOOHとγ−NiOOHがあり、ニッ
ケル電極の膨潤は後者の低密度の物質の生成に起因す
る。この結晶の生成は、オキシ水酸化ニッケルが充電に
よって高次に酸化されていく過程で、六方晶系に属する
この物質のＣ軸方向が伸びて、この結晶の層間にアルカ
リカチオンおよび水がインターカレーションすることに
よって生じる。本発明者は、従来の亜鉛、カドミウム、
コバルトの多量の固溶体添加によってオキシ水酸化ニッ
ケルの結晶の層間が強固な水素結合を発生し、電解液か
らのカチオン（カリウムイオン）および溶媒（水）の層
間への進入を阻止していることを見いだした。そこで、
電解液からカチオンおよび水の進入を阻止できれば低密
度のオキシ水酸化ニッケルの生成を防ぐことができるも
のと考えた。
更に、本発明者は添加剤である水酸化コバルト粉末単
独で電極を作成し、かなりの充電を行っても決してＣ軸
方向が伸びないことを見いだした。
独で電極を作成し、かなりの充電を行っても決してＣ軸
方向が伸びないことを見いだした。
この発明は、以上の事実を基に、水酸化ニッケル粒子
の表面に水酸化コバルトリッチな層を被覆し、内部の水
酸化ニッケル層へのアルカリカチオンおよび水の進入を
防いだところにある。コバルト以外にも上記、亜鉛、カ
ドミウムにおいても同様の処方が可能であるが、これら
のものは遊離状態に至るとアルカリ水溶液中で溶解する
性質があり、常に不働態状態にあるコバルトと比較し、
効果の持続性の点で劣る。
の表面に水酸化コバルトリッチな層を被覆し、内部の水
酸化ニッケル層へのアルカリカチオンおよび水の進入を
防いだところにある。コバルト以外にも上記、亜鉛、カ
ドミウムにおいても同様の処方が可能であるが、これら
のものは遊離状態に至るとアルカリ水溶液中で溶解する
性質があり、常に不働態状態にあるコバルトと比較し、
効果の持続性の点で劣る。
実施例 以下、本発明における詳細について実施例により説明
する。
する。
第１図は本発明の活物質粉末の断面モデル図、第２図
は被覆層の組成とγ−NiOOHの抑制効果の関係を示した
図、第３図は被覆層の量とγ−NiOOHの抑制効果の関係
を示した図である。
は被覆層の組成とγ−NiOOHの抑制効果の関係を示した
図、第３図は被覆層の量とγ−NiOOHの抑制効果の関係
を示した図である。
硫酸ニッケル塩あるいは硝酸ニッケル塩の水溶液に硫
酸あるいは硝酸アンモニウム塩を添加溶解させた後、こ
の液に水酸化カリウムあるいは水酸化ナトリウム水溶液
を加えて水酸化ニッケル粉末を析出させる。しかるの
ち、この粉末に硫酸あるいは硝酸ニッケル塩水溶液に更
にニッケル塩に対し20重量％以上のコバルト塩を含む以
外は前記と同様の工程で表面に水酸化コバルトのリッチ
な固溶体層をコーテングさせた。固溶体層は、水酸化ニ
ッケルに対して重量比率で0.1〜３％の範囲とした。得
られた２重走構造を持つ活物質粉末の断面を第１図にモ
デル的に示す。この粉末に増粘剤として２重量％のカル
ボキシメチルセルロースを溶解させた水溶液の30重量％
を加え、よく混合し周知のペースト液とした。このペー
スト液をニッケル繊維多孔体基板に充填−乾燥させた
後、所定の厚みにまでプレスし、試験用ニッケル電極と
した。得られたニッケル電極を２枚のカドミウム電極を
対極とし、比重1.26の水酸化カリウム水溶液中で理論容
量の250％を充電し、充電生成物であるオキシ水酸化ニ
ッケルの結晶をＸ線回折装置によって調べた。β−NiOO
Hとγ−NiOOHの生成比率は、Ｘ線回折図を基に、前者の
（001）面のピークと後者の（003）面のピークのそれぞ
れを積分し算出した。第２図は、被覆層を水酸化ニッケ
ルに対して１重量％とした場合の被覆層（Ni,Co）（O
H）２中のニッケルとコバルトの重量％とγ−NiOOHの生
成率との関係を示したものである。コバルト比率の増加
に伴いγ−NiOOHの生成が抑制されることが分かる。実
用的見地より、20％以下に抑制することが望ましく、そ
のためにはコバルト比率にして20％以上が必要である。
一方、被覆層の量（内部の水酸化ニッケル層に対する）
とγ−NiOOHを抑制する効果との関係は、第３図に示す
ように、１％以上あれば充分にその効果が発揮される。
酸あるいは硝酸アンモニウム塩を添加溶解させた後、こ
の液に水酸化カリウムあるいは水酸化ナトリウム水溶液
を加えて水酸化ニッケル粉末を析出させる。しかるの
ち、この粉末に硫酸あるいは硝酸ニッケル塩水溶液に更
にニッケル塩に対し20重量％以上のコバルト塩を含む以
外は前記と同様の工程で表面に水酸化コバルトのリッチ
な固溶体層をコーテングさせた。固溶体層は、水酸化ニ
ッケルに対して重量比率で0.1〜３％の範囲とした。得
られた２重走構造を持つ活物質粉末の断面を第１図にモ
デル的に示す。この粉末に増粘剤として２重量％のカル
ボキシメチルセルロースを溶解させた水溶液の30重量％
を加え、よく混合し周知のペースト液とした。このペー
スト液をニッケル繊維多孔体基板に充填−乾燥させた
後、所定の厚みにまでプレスし、試験用ニッケル電極と
した。得られたニッケル電極を２枚のカドミウム電極を
対極とし、比重1.26の水酸化カリウム水溶液中で理論容
量の250％を充電し、充電生成物であるオキシ水酸化ニ
ッケルの結晶をＸ線回折装置によって調べた。β−NiOO
Hとγ−NiOOHの生成比率は、Ｘ線回折図を基に、前者の
（001）面のピークと後者の（003）面のピークのそれぞ
れを積分し算出した。第２図は、被覆層を水酸化ニッケ
ルに対して１重量％とした場合の被覆層（Ni,Co）（O
H）２中のニッケルとコバルトの重量％とγ−NiOOHの生
成率との関係を示したものである。コバルト比率の増加
に伴いγ−NiOOHの生成が抑制されることが分かる。実
用的見地より、20％以下に抑制することが望ましく、そ
のためにはコバルト比率にして20％以上が必要である。
一方、被覆層の量（内部の水酸化ニッケル層に対する）
とγ−NiOOHを抑制する効果との関係は、第３図に示す
ように、１％以上あれば充分にその効果が発揮される。
発明の目的 上述した如く、本発明は少量のコバルト添加により膨
潤を防止したニッケル電極用活物質を提供できるので、
その工業的価値は極めて大である。
潤を防止したニッケル電極用活物質を提供できるので、
その工業的価値は極めて大である。
第１図は本発明の活物質粉末の構造モデル図である。第
２図は被覆層の組成とγ−NiOOHの抑制効果の関係を示
した図である。第３図は被覆層の量とγ−NiOOHの抑制
効果の関係を示した図である。 １……Ni（OH）２、２……（Ni,Co）（OH）２層
２図は被覆層の組成とγ−NiOOHの抑制効果の関係を示
した図である。第３図は被覆層の量とγ−NiOOHの抑制
効果の関係を示した図である。 １……Ni（OH）２、２……（Ni,Co）（OH）２層
Claims (1)
- 【請求項１】アルカリ蓄電池用ニッケル電極の活物質で
ある水酸化ニッケル粉末において、粉末の内部が水酸化
ニッケル単独組成であり、一方、表面部が水酸化ニッケ
ルと水酸化コバルトの固溶体組成からなる２重層構造を
有し、且つその水酸化コバルトの含有率が20重量％以上
であることを特徴とするニッケル電極用活物質。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1197450A JP2629367B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | ニッケル電極用活物質 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1197450A JP2629367B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | ニッケル電極用活物質 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0362457A JPH0362457A (ja) | 1991-03-18 |
| JP2629367B2 true JP2629367B2 (ja) | 1997-07-09 |
Family
ID=16374710
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1197450A Expired - Fee Related JP2629367B2 (ja) | 1989-07-28 | 1989-07-28 | ニッケル電極用活物質 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2629367B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0696076B1 (en) | 1994-08-04 | 1998-11-11 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Active material powder for non-sintered nickel electrode, non-sintered nickel electrode for alkaline battery and process for producing the same |
-
1989
- 1989-07-28 JP JP1197450A patent/JP2629367B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0362457A (ja) | 1991-03-18 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
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Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R313531 |
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