JP2865397B2 - アルカリ蓄電池の製造方法 - Google Patents
アルカリ蓄電池の製造方法Info
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- nickel hydroxide
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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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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 （イ） 産業上の利用分野 本発明は、正極に水酸化ニッケル電極を用いるアルカ
リ蓄電池、主としてニッケル−水素電池、またはニッケ
ル−カドミウム電池の製造方法に関するものである。
リ蓄電池、主としてニッケル−水素電池、またはニッケ
ル−カドミウム電池の製造方法に関するものである。
（ロ） 従来の技術 アルカリ蓄電池用の正極として広く用いられている水
酸化ニッケル電極は、充放電サイクルの進行に伴い電極
に膨張が生じ、これが原因となって電池寿命となること
が知られている。そこで、前記電極の膨張を抑制するた
めに、特開昭59−83347号公報では、水酸化ニッケルか
らなる活物質に、亜鉛または亜鉛化合物を混合して用い
ることが提案されている。
酸化ニッケル電極は、充放電サイクルの進行に伴い電極
に膨張が生じ、これが原因となって電池寿命となること
が知られている。そこで、前記電極の膨張を抑制するた
めに、特開昭59−83347号公報では、水酸化ニッケルか
らなる活物質に、亜鉛または亜鉛化合物を混合して用い
ることが提案されている。
しかし、単に活物質と亜鉛または亜鉛化合物を混合し
ただけでは、性能的に充分ではなく、特開平２−30061
号公報では、充分な効果を得るために、亜鉛または亜鉛
化合物と活物質とを固溶体化させて用いることが提案さ
れている。
ただけでは、性能的に充分ではなく、特開平２−30061
号公報では、充分な効果を得るために、亜鉛または亜鉛
化合物と活物質とを固溶体化させて用いることが提案さ
れている。
ところで、上記固溶体を形成する方法としては、一般
的にニッケル及び亜鉛の混晶塩をアルカリ中で共沈させ
る手法が採用されている。ところが、上記アルカリ中で
共沈させる方法では、亜鉛化合物と水酸化ニッケル活物
質は充分に固溶体化しないことがわかった。
的にニッケル及び亜鉛の混晶塩をアルカリ中で共沈させ
る手法が採用されている。ところが、上記アルカリ中で
共沈させる方法では、亜鉛化合物と水酸化ニッケル活物
質は充分に固溶体化しないことがわかった。
また、この充分に固溶体化が行なわれていない共沈物
を用いた電極は、アルカリ中で放置すると、放電容積が
小さくなり、作動電圧も低下するという活性度の低下現
象が生じるという問題があった。
を用いた電極は、アルカリ中で放置すると、放電容積が
小さくなり、作動電圧も低下するという活性度の低下現
象が生じるという問題があった。
（ハ） 発明が解決しようとする課題 本発明は、ニッケル正極に亜鉛を添加することによ
り、電極の膨張を抑制すると共に、亜鉛の添加による放
電容量及び作動電圧の低下を抑制したアルカリ蓄電池を
提供しようとするものである。
り、電極の膨張を抑制すると共に、亜鉛の添加による放
電容量及び作動電圧の低下を抑制したアルカリ蓄電池を
提供しようとするものである。
（ニ） 課題を解決するための手段 本発明のアルカリ蓄電池の製造方法は、亜鉛または亜
鉛化合物を含有する水酸化ニッケル正極を、アルカリ水
溶液中に浸漬後６時間以内好ましくは１時間以内に、正
極容量の20％以上充電し、その後前記ニッケル正極を負
極及び電解液と組み合わせて電池を構成することを特徴
とするものである。
鉛化合物を含有する水酸化ニッケル正極を、アルカリ水
溶液中に浸漬後６時間以内好ましくは１時間以内に、正
極容量の20％以上充電し、その後前記ニッケル正極を負
極及び電解液と組み合わせて電池を構成することを特徴
とするものである。
（ホ） 作用 水酸化ニッケルと亜鉛化合物は固溶体を形成すると、
充放電を行なってもこの固溶体から亜鉛がアルカリ電解
液に溶出することはほとんどないと考えられている。と
ころが、水酸化ニッケルと亜鉛化合物を共沈させて、固
溶体を形成しようとしても、水酸化ニッケルと亜鉛化合
物は析出速度が異なり、亜鉛化合物が水酸化ニッケルよ
り遅れて析出するため、水酸化ニッケルと亜鉛化合物の
固溶体化は充分行なわれない。
充放電を行なってもこの固溶体から亜鉛がアルカリ電解
液に溶出することはほとんどないと考えられている。と
ころが、水酸化ニッケルと亜鉛化合物を共沈させて、固
溶体を形成しようとしても、水酸化ニッケルと亜鉛化合
物は析出速度が異なり、亜鉛化合物が水酸化ニッケルよ
り遅れて析出するため、水酸化ニッケルと亜鉛化合物の
固溶体化は充分行なわれない。
このように、充分な固溶体化が行なわれない状態で、
化成工程におけるアルカリ水溶液中に浸漬したり、電池
を構成してアルカリ電解液に接触させると、固溶体を形
成していない亜鉛がアルカリ水溶液中に溶解し、拡散し
てしまう。また、亜鉛は充電によって、水酸化ニッケル
との固溶体化が進んで行くものの、一旦アルカリ水溶液
中に溶解、拡散した亜鉛は、１回の充電では充分に水酸
化ニッケルと固溶体を形成することはできない。
化成工程におけるアルカリ水溶液中に浸漬したり、電池
を構成してアルカリ電解液に接触させると、固溶体を形
成していない亜鉛がアルカリ水溶液中に溶解し、拡散し
てしまう。また、亜鉛は充電によって、水酸化ニッケル
との固溶体化が進んで行くものの、一旦アルカリ水溶液
中に溶解、拡散した亜鉛は、１回の充電では充分に水酸
化ニッケルと固溶体を形成することはできない。
したがって、水酸化ニッケルと亜鉛化合物を充分に固
溶体化させない状態で、化成工程においてアルカリ水溶
液中に充電せずに浸漬しておいたり、電池に組み込んだ
状態で、充電せずに放置しておくと、亜鉛がアルカリ電
解液中に溶解、拡散してしまい、充放電サイクルの初期
段階において、亜鉛添加の効果が充分にえられない。ま
た、アルカリ電解液中に溶解した亜鉛が、酸化亜鉛とな
って導電性の低い不活性被膜を形成し、放電容量及び作
動電圧の低下という活性度の低下が生じる。
溶体化させない状態で、化成工程においてアルカリ水溶
液中に充電せずに浸漬しておいたり、電池に組み込んだ
状態で、充電せずに放置しておくと、亜鉛がアルカリ電
解液中に溶解、拡散してしまい、充放電サイクルの初期
段階において、亜鉛添加の効果が充分にえられない。ま
た、アルカリ電解液中に溶解した亜鉛が、酸化亜鉛とな
って導電性の低い不活性被膜を形成し、放電容量及び作
動電圧の低下という活性度の低下が生じる。
これに対して、亜鉛または亜鉛化合物を含有する水酸
化ニッケル正極をアルカリ水溶液中に浸漬後６時間以内
好ましくは１時間以内という限られた時間内に、前記正
極に充電を行ない、そして、その充電量をアルカリ中に
溶解した亜鉛が電気的に活物質と固溶体化しうる量とす
ることで、前記の欠点を解消でき、電極の性能を最大限
に引き出せるということがわかった。
化ニッケル正極をアルカリ水溶液中に浸漬後６時間以内
好ましくは１時間以内という限られた時間内に、前記正
極に充電を行ない、そして、その充電量をアルカリ中に
溶解した亜鉛が電気的に活物質と固溶体化しうる量とす
ることで、前記の欠点を解消でき、電極の性能を最大限
に引き出せるということがわかった。
これは、前記正極をアルカリ電解液中に注液後早い時
期に充電することによって、亜鉛がアルカリ電解液中に
拡散してしまうことを防止でき、これによって、亜鉛の
溶解、拡散を正極の近傍に限定し、充電により効率よく
水酸化ニッケルと亜鉛化合物の固溶体の形成が行なわれ
るためと考えられる。
期に充電することによって、亜鉛がアルカリ電解液中に
拡散してしまうことを防止でき、これによって、亜鉛の
溶解、拡散を正極の近傍に限定し、充電により効率よく
水酸化ニッケルと亜鉛化合物の固溶体の形成が行なわれ
るためと考えられる。
（ヘ） 実施例 多孔度約85％の焼結ニッケル基板を、３モル％の硝酸
コバルトと７モル％の硝酸亜鉛を加えた硝酸ニッケル水
溶液に浸漬後、アルカリ処理、水洗、乾燥を行なう活物
質充填操作を数回繰り返して水酸化ニッケル正極を作製
した。次いで、この正極を、水酸化カリウム水溶液から
なるアルカリ水溶液中に浸漬し、ニッケル板を対極とし
て正極容量の50％の電気量を充電した後、安全放電させ
る化成を行なった。
コバルトと７モル％の硝酸亜鉛を加えた硝酸ニッケル水
溶液に浸漬後、アルカリ処理、水洗、乾燥を行なう活物
質充填操作を数回繰り返して水酸化ニッケル正極を作製
した。次いで、この正極を、水酸化カリウム水溶液から
なるアルカリ水溶液中に浸漬し、ニッケル板を対極とし
て正極容量の50％の電気量を充電した後、安全放電させ
る化成を行なった。
こうして作製した水酸化ニッケル正極を、カドミウム
を活物質する負極及びセパレータと組み合わせて電池外
装缶に挿入し、電解液の注入及び封口を行なって、公称
容量1000mAhのニッケル−カドミウム電池を作製した。
を活物質する負極及びセパレータと組み合わせて電池外
装缶に挿入し、電解液の注入及び封口を行なって、公称
容量1000mAhのニッケル−カドミウム電池を作製した。
前記化成工程では、正極をアルカリ水溶液に浸漬した
後、充電を開始するまでの時間を変化させ、数種類の正
極を作製しており、アルカリ水溶液に５分間浸漬した後
に、充電を開始した正極を用いた電池をＡ、30分浸漬後
に充電を行なった正極を用いた電池をＢ、１時間浸漬後
に充電を行なった正極を用いた電池をＣ、６時間浸漬後
に充電を行なった正極を用いた電池をＤ、また、12時間
浸漬後に充電を行なった正極を用いた電池をＥとする。
後、充電を開始するまでの時間を変化させ、数種類の正
極を作製しており、アルカリ水溶液に５分間浸漬した後
に、充電を開始した正極を用いた電池をＡ、30分浸漬後
に充電を行なった正極を用いた電池をＢ、１時間浸漬後
に充電を行なった正極を用いた電池をＣ、６時間浸漬後
に充電を行なった正極を用いた電池をＤ、また、12時間
浸漬後に充電を行なった正極を用いた電池をＥとする。
上記電池Ａ乃至Ｅを、室温において1000mAの電流で1.
2時間充電した後、１時間放置し、次いで1000mAの電流
で電池電圧が1.0Vになるまで放電するサイクル条件で充
放電を繰り返した。
2時間充電した後、１時間放置し、次いで1000mAの電流
で電池電圧が1.0Vになるまで放電するサイクル条件で充
放電を繰り返した。
第１図にこのときの電池の放電容量を示すと共に、第
２図に電池の作動電圧を示す。
２図に電池の作動電圧を示す。
尚、作動電圧は、各電池を放電し、その放電容量の1/
2を放電した時点における電池電圧を示している。
2を放電した時点における電池電圧を示している。
第１図及び第２図から明らかなように、本発明品の電
池Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、電池Ｅに比べて、１〜50サイク
ル前後のサイクル初期における放電容量及び作動電圧の
低下が小さく抑えられ、電池Ｅにおける活性度の低下が
大きく改善された。
池Ａ、Ｂ、Ｃ及びＤは、電池Ｅに比べて、１〜50サイク
ル前後のサイクル初期における放電容量及び作動電圧の
低下が小さく抑えられ、電池Ｅにおける活性度の低下が
大きく改善された。
充放電サイクルの進行につれて、電池Ｅの放電容量及
び作動電圧は、次第に増加し他の電池との差が小さくな
ったが、サイクル試験中に他の電池を越えることはなか
った。
び作動電圧は、次第に増加し他の電池との差が小さくな
ったが、サイクル試験中に他の電池を越えることはなか
った。
また、電池Ａはアルカリ電解液への浸漬後充電を開始
するまでの時間が短く、アルカリ水溶液が充分に電極に
浸透していなかったため、電池Ｂ及び電池Ｃに比べて、
水酸化ニッケルと亜鉛化合物の固溶体化が充分に行なわ
れなかったと考えられ、初期容量はやや低いものの、以
後電池Ｂ及びＣとほぼ同等のサイクル特性を示してい
る。
するまでの時間が短く、アルカリ水溶液が充分に電極に
浸透していなかったため、電池Ｂ及び電池Ｃに比べて、
水酸化ニッケルと亜鉛化合物の固溶体化が充分に行なわ
れなかったと考えられ、初期容量はやや低いものの、以
後電池Ｂ及びＣとほぼ同等のサイクル特性を示してい
る。
尚、何れの電池も、充放電サイクルの進行に伴う電池
の放電容量の低下は見られず、正極の膨化は抑制されて
いる。
の放電容量の低下は見られず、正極の膨化は抑制されて
いる。
次いで、前記正極の化成工程において、正極をアルカ
リ水溶液に浸漬した後、充電を開始するまでの時間を30
分間と一定にして、充電量を種々変化させて正極を化成
し、その他の条件は前記実施例と同一とニッケル−カド
ミウム電池を作製した。
リ水溶液に浸漬した後、充電を開始するまでの時間を30
分間と一定にして、充電量を種々変化させて正極を化成
し、その他の条件は前記実施例と同一とニッケル−カド
ミウム電池を作製した。
こうして作製した電池のうち、化成工程における充電
量を正極容量の10％とした正極を用いた電池をB1、20％
としたものをB2、50％としたものをB3、100％としたも
のをB4、160％としたものをB5とする。
量を正極容量の10％とした正極を用いた電池をB1、20％
としたものをB2、50％としたものをB3、100％としたも
のをB4、160％としたものをB5とする。
上記電池B1乃至B5を夫々前記サイクル条件で充放電を
繰り返し、前述と同様に、このときの電池の放電容量を
第３図に、電池の作動電圧を第４図に示す。
繰り返し、前述と同様に、このときの電池の放電容量を
第３図に、電池の作動電圧を第４図に示す。
第３図及び第４図に見られるように、本発明品の電池
B2、B3、B4及びB5は、１〜50サイクル前後のサイクル初
期における活性度の低下が大きく改善されている。
B2、B3、B4及びB5は、１〜50サイクル前後のサイクル初
期における活性度の低下が大きく改善されている。
電池B1は、サイクル初期の活性度が低く、前述の電池
Ｅと同様に、充放電サイクルの進行につれて、放電容量
及び作動電圧が次第に増加し、他の電池との差が小さく
なっている。しかし、電池B1は正極の化成工程における
充電量が少なく、固溶体の形成が充分に行なわれなかっ
たため、サイクル試験中に電池B1の容量が他の電池を越
えることはなかった。
Ｅと同様に、充放電サイクルの進行につれて、放電容量
及び作動電圧が次第に増加し、他の電池との差が小さく
なっている。しかし、電池B1は正極の化成工程における
充電量が少なく、固溶体の形成が充分に行なわれなかっ
たため、サイクル試験中に電池B1の容量が他の電池を越
えることはなかった。
また、第３図及び第４図から、正極の化成工程におけ
る充電量が増加するほど、放電容量及び作動電圧は向上
し、優れた性能を示すことがわかる。
る充電量が増加するほど、放電容量及び作動電圧は向上
し、優れた性能を示すことがわかる。
（ト） 発明の効果 本発明のアルカリ蓄電池の製造方法は、亜鉛または亜
鉛化合物を含有する水酸化ニッケル正極を、アルカリ水
溶液中に浸漬後６時間以内好ましくは１時間以内に、正
極容量の20％以上充電するものであるから、充放電サイ
クルの経過に伴う正極の膨化を抑制でき、且つ、サイク
ル初期における放電容量及び作動電圧の低下を抑制でき
るという優れた効果を奏する。
鉛化合物を含有する水酸化ニッケル正極を、アルカリ水
溶液中に浸漬後６時間以内好ましくは１時間以内に、正
極容量の20％以上充電するものであるから、充放電サイ
クルの経過に伴う正極の膨化を抑制でき、且つ、サイク
ル初期における放電容量及び作動電圧の低下を抑制でき
るという優れた効果を奏する。
第１図及び第３図は、充放電サイクルの経過に伴う電池
の放電容量の変化を示す図、第２図及び第４図は充放電
サイクルの経過に伴う電池の作動電圧の変化を示す図で
ある。
の放電容量の変化を示す図、第２図及び第４図は充放電
サイクルの経過に伴う電池の作動電圧の変化を示す図で
ある。
Claims (2)
- 【請求項１】亜鉛または亜鉛化合物を含有する水酸化ニ
ッケル正極を、アルカリ水溶液中に浸漬後１時間以内
に、正極容量の20％以上充電し、その後前記ニッケル正
極を負極及び電解液と組み合わせて電池を構成すること
を特徴とするアルカリ蓄電池の製造方法。 - 【請求項２】亜鉛または亜鉛化合物を含有する水酸化ニ
ッケル正極を、アルカリ水溶液中に浸漬後６時間以内
に、正極容量の20％以上充電し、その後前記ニッケル正
極を負極及び電解液と組み合わせて電池を構成すること
を特徴とするアルカリ蓄電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223425A JP2865397B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | アルカリ蓄電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2223425A JP2865397B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | アルカリ蓄電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04106881A JPH04106881A (ja) | 1992-04-08 |
| JP2865397B2 true JP2865397B2 (ja) | 1999-03-08 |
Family
ID=16797945
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2223425A Expired - Lifetime JP2865397B2 (ja) | 1990-08-24 | 1990-08-24 | アルカリ蓄電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2865397B2 (ja) |
-
1990
- 1990-08-24 JP JP2223425A patent/JP2865397B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04106881A (ja) | 1992-04-08 |
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