JP2930331B2 - ペースト式ニッケル正極及びアルカリ蓄電池 - Google Patents
ペースト式ニッケル正極及びアルカリ蓄電池Info
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Description
【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ペースト式ニッケル正極と、カドミウム電
極あるいは水素吸蔵合金電極からなる負極及び前記ペー
スト式ニッケル正極を備えたアルカリ蓄電池に関するも
のである。
極あるいは水素吸蔵合金電極からなる負極及び前記ペー
スト式ニッケル正極を備えたアルカリ蓄電池に関するも
のである。
［従来の技術及び課題］ 従来、アルカリ蓄電池用ニッケル正極としては例えば
カルボニルニッケルを所定形状に成形、焼結して得られ
る多孔質基板に、ニッケル塩の水溶液を含浸させ、つづ
いてアルカリ溶液中で化学含浸して前記ニッケル塩を水
酸化ニッケルに転化せしめて製造する、いわゆる焼結式
ニッケル正極が知られている。
カルボニルニッケルを所定形状に成形、焼結して得られ
る多孔質基板に、ニッケル塩の水溶液を含浸させ、つづ
いてアルカリ溶液中で化学含浸して前記ニッケル塩を水
酸化ニッケルに転化せしめて製造する、いわゆる焼結式
ニッケル正極が知られている。
一方、最近、電池の高容量化と低コスト化の要望か
ら、ペースト式ニッケル正極が開発されている。このペ
ースト式ニッケル正極は、水酸化ニッケル粉末と水を適
当な結着剤によりペースト化し、各種の導電性基板に塗
着、充填した後、プレス成形するすることにより得ら
れ、前述した焼結式ニッケル正極に比べて活物質の占め
る量が多いために高容量化が可能となる。また、焼結式
ニッケル正極のように含浸工程や化成工程の複雑な工程
を必要としないため、量産化及び低コスト化が可能とな
る。
ら、ペースト式ニッケル正極が開発されている。このペ
ースト式ニッケル正極は、水酸化ニッケル粉末と水を適
当な結着剤によりペースト化し、各種の導電性基板に塗
着、充填した後、プレス成形するすることにより得ら
れ、前述した焼結式ニッケル正極に比べて活物質の占め
る量が多いために高容量化が可能となる。また、焼結式
ニッケル正極のように含浸工程や化成工程の複雑な工程
を必要としないため、量産化及び低コスト化が可能とな
る。
上述したペースト式ニッケル正極の製造においては、
利用率や充放電性能を向上させるためにコバルト化合物
を添加することが行われている。代表的なコバルト化合
物としては、金属コバルト、酸化コバルト、水酸化コバ
ルトが挙げられ、なかでも一酸化コバルトは非常に高い
活性を有し、少量の添加でニッケル正極の導電性や利用
率の向上に多大な効果を発揮できる。
利用率や充放電性能を向上させるためにコバルト化合物
を添加することが行われている。代表的なコバルト化合
物としては、金属コバルト、酸化コバルト、水酸化コバ
ルトが挙げられ、なかでも一酸化コバルトは非常に高い
活性を有し、少量の添加でニッケル正極の導電性や利用
率の向上に多大な効果を発揮できる。
しかしながら、一酸化コバルトは空気中の酸素と容易
に反応し、一酸化コバルト分子の奥深くまで酸化して本
来持つ効果を発揮できなくなる。また、急激に一酸化コ
バルトの酸化反応が進行すると、一酸化コバルトが発火
する等の危険性があるため、窒素やアルゴン等の不活性
雰囲気中でペースト式ニッケル正極を作製する必要があ
り、量産性の点で問題があった。
に反応し、一酸化コバルト分子の奥深くまで酸化して本
来持つ効果を発揮できなくなる。また、急激に一酸化コ
バルトの酸化反応が進行すると、一酸化コバルトが発火
する等の危険性があるため、窒素やアルゴン等の不活性
雰囲気中でペースト式ニッケル正極を作製する必要があ
り、量産性の点で問題があった。
（発明が解決しようとする課題） 本発明は、上記従来の課題を解決するためになされた
もので、酸素を含む雰囲気中での急激な酸化反応を生じ
ず、かつ良好な活性を有する一酸化コバルトを含むペー
ストを備えたペースト式ニッケル正極を提供しようとす
るものである。
もので、酸素を含む雰囲気中での急激な酸化反応を生じ
ず、かつ良好な活性を有する一酸化コバルトを含むペー
ストを備えたペースト式ニッケル正極を提供しようとす
るものである。
また、本発明は、前記ペースト式ニッケル正極を備
え、利用率が向上されたアルカリ蓄電池を提供しようと
するものである。
え、利用率が向上されたアルカリ蓄電池を提供しようと
するものである。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明に係るペースト式ニッケル正極は、主活物質で
ある水酸化ニッケルと、一酸化コバルトに対して0.1〜2
0重量％の高次コバルト酸化物層で表面が覆われた一酸
化コバルトとを含む組成のペーストを導電性基板に充填
したことを特徴とするものである。
ある水酸化ニッケルと、一酸化コバルトに対して0.1〜2
0重量％の高次コバルト酸化物層で表面が覆われた一酸
化コバルトとを含む組成のペーストを導電性基板に充填
したことを特徴とするものである。
本発明に係るアルカリ蓄電池は、主活物質である水酸
化ニッケルと、一酸化コバルトに対して0.1〜20重量％
の高次コバルト酸化物層で表面が覆われた一酸化コバル
トとを含む組成のペーストを導電性基板に充填してなる
ペースト式ニッケル正極を具備したことを特徴とするも
のである。
化ニッケルと、一酸化コバルトに対して0.1〜20重量％
の高次コバルト酸化物層で表面が覆われた一酸化コバル
トとを含む組成のペーストを導電性基板に充填してなる
ペースト式ニッケル正極を具備したことを特徴とするも
のである。
上記導電性基板としては、例えばパンチドメタル、ラ
スメタル等の二次元構造のもの、発泡メタル、ニッケル
焼結繊維基板、金属メッキ繊維基板等の三次元構造のも
のを挙げることができる。
スメタル等の二次元構造のもの、発泡メタル、ニッケル
焼結繊維基板、金属メッキ繊維基板等の三次元構造のも
のを挙げることができる。
上記ペーストに用いられる一酸化コバルトの表面を覆
う高次コバルト酸化物としては、例えばCo2O3、Co3O4等
を挙げることができる。かかる高次コバルト酸化物層を
形成する方法としては、例えば不活性雰囲気中で焼成し
てCoOを形成後表面のみを酸化する方法や造粒する方法
等を採用し得る。また、高次コバルト酸化物層の量は一
酸化コバルトに対して0.1〜20重量％とすることが望ま
しい。この理由は、0.1重量％未満にすると酸化反応の
抑制化を十分に達成できず、一方20重量％を越えると活
性低下を招く恐れがある。
う高次コバルト酸化物としては、例えばCo2O3、Co3O4等
を挙げることができる。かかる高次コバルト酸化物層を
形成する方法としては、例えば不活性雰囲気中で焼成し
てCoOを形成後表面のみを酸化する方法や造粒する方法
等を採用し得る。また、高次コバルト酸化物層の量は一
酸化コバルトに対して0.1〜20重量％とすることが望ま
しい。この理由は、0.1重量％未満にすると酸化反応の
抑制化を十分に達成できず、一方20重量％を越えると活
性低下を招く恐れがある。
上記ペーストは、水酸化ニッケル、表面が高次コバル
ト酸化物層で覆われた一酸化コバルトの他に、カルボニ
ルニッケルなどの導電材、カルボニルメチルセルロース
（CMC）などの結着剤の組成から構成される。
ト酸化物層で覆われた一酸化コバルトの他に、カルボニ
ルニッケルなどの導電材、カルボニルメチルセルロース
（CMC）などの結着剤の組成から構成される。
（作用） 本発明によれば、ペースト中に配合される一酸化コバ
ルトとして表面が一酸化コバルトに対して0.1〜20重量
％の高次コバルト酸化物層で覆われたものを使用するこ
とによって、空気中に放置しても酸化反応は徐々にしか
進行しないため、急激な酸化反応の進行に伴う爆発の危
険性を回避することができ、一酸化コバルト本来の効果
を持続することができる。また、高次酸化物以外の酸化
物を生成することが少なくなるため、特殊な雰囲気下で
電極を作製する必要がなく、通常の大気下で電極を作製
することが可能となる。更に、一酸化コバルトの貯蔵特
性を向上できるため、特性が安定した電極を作製するこ
とができる。
ルトとして表面が一酸化コバルトに対して0.1〜20重量
％の高次コバルト酸化物層で覆われたものを使用するこ
とによって、空気中に放置しても酸化反応は徐々にしか
進行しないため、急激な酸化反応の進行に伴う爆発の危
険性を回避することができ、一酸化コバルト本来の効果
を持続することができる。また、高次酸化物以外の酸化
物を生成することが少なくなるため、特殊な雰囲気下で
電極を作製する必要がなく、通常の大気下で電極を作製
することが可能となる。更に、一酸化コバルトの貯蔵特
性を向上できるため、特性が安定した電極を作製するこ
とができる。
（実施例） 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１ まず、水酸化ニッケル85重量部表面に10重量％のCo3O
4の高次酸化物で覆われた一酸化コバルト10重量部、導
電材としてカルボニルニッケル５重量部をCMCと共にド
ライ混合を行った後、純水を加えて混練してペーストを
調製した。つづいて、このペーストをニッケル焼結繊維
基板に充填し、乾燥、プレスを行って所定形状のペース
ト式ニッケル正極を作製した。次いで、このペースト式
ニッケル正極をセパレータを介してカドミウム負極と共
に捲回して電極群を作製した後、７規定のKOHの電解液
を定量注液し、外装缶に収納、密閉してAAサイズのニッ
ケル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
4の高次酸化物で覆われた一酸化コバルト10重量部、導
電材としてカルボニルニッケル５重量部をCMCと共にド
ライ混合を行った後、純水を加えて混練してペーストを
調製した。つづいて、このペーストをニッケル焼結繊維
基板に充填し、乾燥、プレスを行って所定形状のペース
ト式ニッケル正極を作製した。次いで、このペースト式
ニッケル正極をセパレータを介してカドミウム負極と共
に捲回して電極群を作製した後、７規定のKOHの電解液
を定量注液し、外装缶に収納、密閉してAAサイズのニッ
ケル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
比較例１ 表面に高次酸化物で被覆された一酸化コバルトの代わ
りにCo3O4を用いた以外、実施例１と同様なペースト式
ニッケル正極を作製し、これを用いてAAサイズのニッケ
ル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
りにCo3O4を用いた以外、実施例１と同様なペースト式
ニッケル正極を作製し、これを用いてAAサイズのニッケ
ル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
比較例２ 表面に高次酸化物で被覆された一酸化コバルトの代わ
りに活性な酸化コバルトを用いた以外、実施例１と同様
なペースト式ニッケル正極を作製し、これを用いてAAサ
イズのニッケル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
りに活性な酸化コバルトを用いた以外、実施例１と同様
なペースト式ニッケル正極を作製し、これを用いてAAサ
イズのニッケル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
比較例３ 表面に高次酸化物で被覆された一酸化コバルトの代わ
りに水酸化コバルトを用いた以外、実施例１と同様なペ
ースト式ニッケル正極を作製し、これを用いてAAサイズ
のニッケル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
りに水酸化コバルトを用いた以外、実施例１と同様なペ
ースト式ニッケル正極を作製し、これを用いてAAサイズ
のニッケル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
得られた実施例１及び比較例１〜３の蓄電池につい
て、電解液が十分に浸透するに必要な時間として24時間
室温で放置し、ニッケル正極の理論容量に対して0.2CmA
で150％の充電を行い、0.2CmAで完全放電を行うサイク
ルを10回行った後の利用率を測定した。その結果を第１
図に示した。
て、電解液が十分に浸透するに必要な時間として24時間
室温で放置し、ニッケル正極の理論容量に対して0.2CmA
で150％の充電を行い、0.2CmAで完全放電を行うサイク
ルを10回行った後の利用率を測定した。その結果を第１
図に示した。
第１図から明らかなように、表面が高次酸化物で覆わ
れた一酸化コバルトを配合したペーストから作製したペ
ースト式ニッケル正極を備えた本実施例１の蓄電池は、
利用率が95％であるのに対し、該一酸化コバルトの代わ
りにCo3O4、活性な酸化コバルト、水酸化コバルト配合
したペーストから作製したペースト式ニッケル正極を備
えた比較例１〜３の蓄電池はそれぞれ60％、70％、40％
と極めて低利用率になることがわかる。特に、活性な一
酸化コバルトを添加したペースト式ニッケル正極を備え
た比較例２の蓄電池の利用率が70％と低くなるのは、前
記一酸化コバルトが急激に空気中の酸素と反応して一酸
化コバルト分子の奥深くまで酸化し、一酸化コバルト本
来の作用を発揮できなかったためであると考えられる。
れた一酸化コバルトを配合したペーストから作製したペ
ースト式ニッケル正極を備えた本実施例１の蓄電池は、
利用率が95％であるのに対し、該一酸化コバルトの代わ
りにCo3O4、活性な酸化コバルト、水酸化コバルト配合
したペーストから作製したペースト式ニッケル正極を備
えた比較例１〜３の蓄電池はそれぞれ60％、70％、40％
と極めて低利用率になることがわかる。特に、活性な一
酸化コバルトを添加したペースト式ニッケル正極を備え
た比較例２の蓄電池の利用率が70％と低くなるのは、前
記一酸化コバルトが急激に空気中の酸素と反応して一酸
化コバルト分子の奥深くまで酸化し、一酸化コバルト本
来の作用を発揮できなかったためであると考えられる。
実施例２ 表面がCo3O4の高次酸化物で0.1重量％、10重量％、20
重量％、30重量％及び40重量％覆われた一酸化コバルト
を用いた以外、実施例１と同様な５種のペースト式ニッ
ケル正極を作製し、これら正極を用いてAAサイズのニッ
ケル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
重量％、30重量％及び40重量％覆われた一酸化コバルト
を用いた以外、実施例１と同様な５種のペースト式ニッ
ケル正極を作製し、これら正極を用いてAAサイズのニッ
ケル・カドミウム蓄電池を組み立てた。
得られた実施例２における４種の蓄電池について、電
解液が十分に浸透するに必要な時間として24時間室温で
ほ放置し、ニッケル正極の理論容量に対して0.2CmAで15
0％の充電を行い、0.2CmAで完全放電を行うサイクルを1
0回行った後の利用率を測定した。その結果を第２図に
示した。
解液が十分に浸透するに必要な時間として24時間室温で
ほ放置し、ニッケル正極の理論容量に対して0.2CmAで15
0％の充電を行い、0.2CmAで完全放電を行うサイクルを1
0回行った後の利用率を測定した。その結果を第２図に
示した。
第２図から明らかなように表面にCo3O4の高次酸化物
が20重量％を越えた量覆われた一酸化コバルトを含むペ
ーストからなる正極を用いた蓄電池では利用率が徐々に
低下することから、高次酸化物の表面被覆量は20重量％
を上限とすることが利用率の観点から望ましいことがわ
かる。
が20重量％を越えた量覆われた一酸化コバルトを含むペ
ーストからなる正極を用いた蓄電池では利用率が徐々に
低下することから、高次酸化物の表面被覆量は20重量％
を上限とすることが利用率の観点から望ましいことがわ
かる。
なお、上記実施例では負極としてカドミウム電極を用
いたニッケル・カドミウム蓄電池について説明したが、
水素吸蔵合金電極を負極とするニッケル・水素蓄電池に
も同様に適用できる。
いたニッケル・カドミウム蓄電池について説明したが、
水素吸蔵合金電極を負極とするニッケル・水素蓄電池に
も同様に適用できる。
［発明の効果］ 以上詳述したように本発明によれば、酸素を含む雰囲
気中での急激な酸化反応を生じず、良好な活性を有する
一酸化コバルトを含むペーストを備えたペースト式ニッ
ケル正極を提供することができる。
気中での急激な酸化反応を生じず、良好な活性を有する
一酸化コバルトを含むペーストを備えたペースト式ニッ
ケル正極を提供することができる。
また、本発明によれば、前記ペースト式ニッケル正極
を備え、利用率が向上されたアルカリ蓄電池を提供する
ことができる。
を備え、利用率が向上されたアルカリ蓄電池を提供する
ことができる。
第１図は本実施例１及び比較例１〜３のニッケル・カド
ミウム蓄電池における所定回数の充放電サイクル後の利
用率を示す特性図、第２図は高次酸化物被覆量の異なる
一酸化コバルトを含むペーストからなる正極を用いた蓄
電池における利用率示す特性図である。
ミウム蓄電池における所定回数の充放電サイクル後の利
用率を示す特性図、第２図は高次酸化物被覆量の異なる
一酸化コバルトを含むペーストからなる正極を用いた蓄
電池における利用率示す特性図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 石和 浩次 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東 芝電池株式会社内 (72)発明者 長谷部 裕之 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (72)発明者 佐々木 邦彦 神奈川県川崎市幸区小向東芝町１番地 株式会社東芝総合研究所内 (56)参考文献 特開 昭57−23467（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/32 H01M 4/62
Claims (4)
- 【請求項１】主活物質である水酸化ニッケルと、一酸化
コバルトに対して0.1〜20重量％の高次コバルト酸化物
層で表面が覆われた一酸化コバルトとを含む組成のペー
ストを導電性基板に充填したことを特徴とするペースト
式ニッケル正極。 - 【請求項２】前記高次コバルト酸化物層は、Co2O3また
はCo3O4を含むことを特徴とする請求項１記載のペース
ト式ニッケル正極。 - 【請求項３】主活物質である水酸化ニッケルと、一酸化
コバルトに対して0.1〜20重量％の高次コバルト酸化物
層で表面が覆われた一酸化コバルトとを含む組成のペー
ストを導電性基板に充填してなるペースト式ニッケル正
極を具備したことを特徴とするアルカリ蓄電池。 - 【請求項４】前記高次コバルト酸化物層は、Co2O3また
はCo3O4を含むことを特徴とする請求項３記載のアルカ
リ蓄電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281671A JP2930331B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | ペースト式ニッケル正極及びアルカリ蓄電池 |
| US07/584,115 US5032475A (en) | 1989-09-18 | 1990-09-18 | Nickel-metal hydride secondary cell |
| EP90310213A EP0419220B1 (en) | 1989-09-18 | 1990-09-18 | Nickel-metal hydride secondary cell |
| DE69014183T DE69014183T2 (de) | 1989-09-18 | 1990-09-18 | Nickel-Metallhydridsekundärzelle. |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1281671A JP2930331B2 (ja) | 1989-10-31 | 1989-10-31 | ペースト式ニッケル正極及びアルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03145058A JPH03145058A (ja) | 1991-06-20 |
| JP2930331B2 true JP2930331B2 (ja) | 1999-08-03 |
Family
ID=17642357
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1281671A Expired - Fee Related JP2930331B2 (ja) | 1989-09-18 | 1989-10-31 | ペースト式ニッケル正極及びアルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2930331B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3232990B2 (ja) * | 1994-12-19 | 2001-11-26 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ蓄電池およびその製造方法 |
| US6287726B1 (en) * | 1997-01-10 | 2001-09-11 | Matsushita Electric Industrial Co., L.T.D. | Method for producing nickel positive electrode for alkaline storage batteries |
| KR20240033482A (ko) * | 2022-09-05 | 2024-03-12 | 주식회사 엘지에너지솔루션 | 이차 전지 |
-
1989
- 1989-10-31 JP JP1281671A patent/JP2930331B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03145058A (ja) | 1991-06-20 |
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