JP2959560B1 - アルカリ蓄電池用電極とその製造方法およびアルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池用電極とその製造方法およびアルカリ蓄電池Info
- Publication number
- JP2959560B1 JP2959560B1 JP10194034A JP19403498A JP2959560B1 JP 2959560 B1 JP2959560 B1 JP 2959560B1 JP 10194034 A JP10194034 A JP 10194034A JP 19403498 A JP19403498 A JP 19403498A JP 2959560 B1 JP2959560 B1 JP 2959560B1
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- nickel plating
- plating layer
- storage battery
- alkaline storage
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Expired - Fee Related
Links
Classifications
-
- 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
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
【要約】
【課題】 アルカリ蓄電池に用いる三次元的に連続した
空間を有する鉄焼結基体を改良して、安価な基体及びこ
れを用いた安価なアルカリ蓄電池を提供する。 【解決手段】 三次元的に連続した空間を有する鉄粉末
焼結基体に硫黄濃度の異なる多層ニッケルメッキを施
し、この基体の空間部分に活物質粉末を充填したアルカ
リ蓄電池用電極であって、電池構成後にこの基体のニッ
ケルメッキの施されていない表面部分には、ニッケル層
が形成されるものとした。
空間を有する鉄焼結基体を改良して、安価な基体及びこ
れを用いた安価なアルカリ蓄電池を提供する。 【解決手段】 三次元的に連続した空間を有する鉄粉末
焼結基体に硫黄濃度の異なる多層ニッケルメッキを施
し、この基体の空間部分に活物質粉末を充填したアルカ
リ蓄電池用電極であって、電池構成後にこの基体のニッ
ケルメッキの施されていない表面部分には、ニッケル層
が形成されるものとした。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池に
関するもので、とくに三次元的に連続した空間を有する
鉄焼結基体を改良して、この安価な基体及びこれを用い
た安価なアルカリ蓄電池を提供するものである。
関するもので、とくに三次元的に連続した空間を有する
鉄焼結基体を改良して、この安価な基体及びこれを用い
た安価なアルカリ蓄電池を提供するものである。
【０００２】
【従来の技術】近年、機器のポータブル化、コードレス
化が急速に進む中、これらの電源として小形且つ軽量で
高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まりつ
つある。市場では、とくに高容量で、安価な二次電池が
要望されている。このため、ニッケル−カドミウム蓄電
池やニッケル−水素蓄電池などに代表されるアルカリ蓄
電池のコストダウンが強く要望されている。
化が急速に進む中、これらの電源として小形且つ軽量で
高エネルギー密度を有する二次電池への要望が高まりつ
つある。市場では、とくに高容量で、安価な二次電池が
要望されている。このため、ニッケル−カドミウム蓄電
池やニッケル−水素蓄電池などに代表されるアルカリ蓄
電池のコストダウンが強く要望されている。
【０００３】アルカリ蓄電池用電極には、三次元的に連
続した空間を有する純ニッケルを主成分としたスポンジ
状基体に活物質を充填したものが使用されている。しか
し、この基体は、それを用いた電池の材料、部品コスト
の約１／４を占める程、高価な材料である。
続した空間を有する純ニッケルを主成分としたスポンジ
状基体に活物質を充填したものが使用されている。しか
し、この基体は、それを用いた電池の材料、部品コスト
の約１／４を占める程、高価な材料である。
【０００４】このため、アルカリ蓄電池の材料コストを
下げるために上記の純ニッケルの基体の代替えとして、
表面をニッケルメッキした三次元的に連続した空間を有
する鉄粉末焼結基体を用い、これに活物質を充填したも
のが特開平９−４５３６６号公報などに提案されてい
る。
下げるために上記の純ニッケルの基体の代替えとして、
表面をニッケルメッキした三次元的に連続した空間を有
する鉄粉末焼結基体を用い、これに活物質を充填したも
のが特開平９−４５３６６号公報などに提案されてい
る。
【０００５】また、この鉄粉末焼結基体の製造方法は、
三次元的に連続した空間を有する合成樹脂芯体、例えば
発泡ポリウレタン樹脂芯体に鉄粉末スラリーを塗布後、
熱処理して発泡ウレタン樹脂芯体を除去するとともに残
った鉄粉末を焼結するものであった。
三次元的に連続した空間を有する合成樹脂芯体、例えば
発泡ポリウレタン樹脂芯体に鉄粉末スラリーを塗布後、
熱処理して発泡ウレタン樹脂芯体を除去するとともに残
った鉄粉末を焼結するものであった。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
ような鉄粉末焼結基体は、その表面にニッケルメッキを
施しているが、その複雑な３次元構造のため、完全には
鉄素地を被覆できておらず、一部にニッケルメッキの施
されてない部分（ピンホール部分）が存在する。このた
め、この鉄粉末焼結基体を用いて構成したアルカリ蓄電
池は、その基体のニッケルメッキの施されていない部
分、すなわち鉄露出部からアルカリ電解液に鉄が溶出す
ることによって、その電池の初期の充放電及び長期保存
後の電池特性に悪影響を及ぼす。
ような鉄粉末焼結基体は、その表面にニッケルメッキを
施しているが、その複雑な３次元構造のため、完全には
鉄素地を被覆できておらず、一部にニッケルメッキの施
されてない部分（ピンホール部分）が存在する。このた
め、この鉄粉末焼結基体を用いて構成したアルカリ蓄電
池は、その基体のニッケルメッキの施されていない部
分、すなわち鉄露出部からアルカリ電解液に鉄が溶出す
ることによって、その電池の初期の充放電及び長期保存
後の電池特性に悪影響を及ぼす。
【０００７】また、その電池の電極内に保護膜としての
鉄の酸化物を形成するためには、充電時に酸素過電圧を
低減し充電効率を下げることが必要となるが、このこと
が活物質の利用率を低減することにもなるため、電池と
して十分な出力が出せないという問題があった。
鉄の酸化物を形成するためには、充電時に酸素過電圧を
低減し充電効率を下げることが必要となるが、このこと
が活物質の利用率を低減することにもなるため、電池と
して十分な出力が出せないという問題があった。
【０００８】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、三次元的に連続した空間を有する鉄粉末焼
結基体の表面にニッケルメッキを施し、この基体の空間
部分に活物質粉末を充填したアルカリ蓄電池用電極であ
って、前記基体の表面には、ニッケルメッキに含まれる
硫黄量がニッケルメッキ量１００に対して０．００１〜
０．００５重量％である第１のニッケルメッキ層と、こ
の第１のニッケルメッキ層上に、ニッケルメッキに含ま
れる硫黄量がニッケルメッキ量１００に対して０．０１
〜０．５重量％の第２のニッケルメッキ層とが形成され
ているものとした。
に本発明は、三次元的に連続した空間を有する鉄粉末焼
結基体の表面にニッケルメッキを施し、この基体の空間
部分に活物質粉末を充填したアルカリ蓄電池用電極であ
って、前記基体の表面には、ニッケルメッキに含まれる
硫黄量がニッケルメッキ量１００に対して０．００１〜
０．００５重量％である第１のニッケルメッキ層と、こ
の第１のニッケルメッキ層上に、ニッケルメッキに含ま
れる硫黄量がニッケルメッキ量１００に対して０．０１
〜０．５重量％の第２のニッケルメッキ層とが形成され
ているものとした。
【０００９】
【発明の実施の実態】本発明の請求項１に記載の発明
は、前記内容の電極を指向したものであり、とくに鉄粉
末焼結基体のニッケルメッキには硫黄が含まれており、
硫黄量の異なる２層のニッケルメッキ層が形成されてい
るものとした。この電極を用いてアルカリ蓄電池を構成
すると、ニッケルメッキで完全に被覆されていない鉄焼
結基体の表面は、アルカリ電解液の介在によって、ニッ
ケルメッキと鉄素地間に局部電池が形成され、第１層の
ニッケルメッキによって鉄素地が被覆され、第２層のニ
ッケルメッキが第１層から鉄素地被覆によって用いられ
た分のニッケルを補う。すなわち、ニッケルメッキまた
は局部電池の形成によって吸着したニッケルによって、
鉄焼結基体が完全に保護されるため、電池を充放電した
り長期に保存しても、鉄焼結基体からアルカリ電解液に
鉄が溶出することがない。
は、前記内容の電極を指向したものであり、とくに鉄粉
末焼結基体のニッケルメッキには硫黄が含まれており、
硫黄量の異なる２層のニッケルメッキ層が形成されてい
るものとした。この電極を用いてアルカリ蓄電池を構成
すると、ニッケルメッキで完全に被覆されていない鉄焼
結基体の表面は、アルカリ電解液の介在によって、ニッ
ケルメッキと鉄素地間に局部電池が形成され、第１層の
ニッケルメッキによって鉄素地が被覆され、第２層のニ
ッケルメッキが第１層から鉄素地被覆によって用いられ
た分のニッケルを補う。すなわち、ニッケルメッキまた
は局部電池の形成によって吸着したニッケルによって、
鉄焼結基体が完全に保護されるため、電池を充放電した
り長期に保存しても、鉄焼結基体からアルカリ電解液に
鉄が溶出することがない。
【００１０】このため、この鉄焼結基体は、ニッケル焼
結基体に代わって、アルカリ蓄電池の電極に用いること
ができ、従来のニッケル粉末焼結基体を用いた電池と同
等の特性を得ることができ、しかも鉄を使用しているの
で安価な基体及びアルカリ蓄電池を提供することができ
る。
結基体に代わって、アルカリ蓄電池の電極に用いること
ができ、従来のニッケル粉末焼結基体を用いた電池と同
等の特性を得ることができ、しかも鉄を使用しているの
で安価な基体及びアルカリ蓄電池を提供することができ
る。
【００１１】また、第２のニッケルメッキ層上に、防食
性の良好なクロムメッキ層を形成すると、ニッケルメッ
キに硫黄成分が含まれていても、鉄素地を被覆するため
に用いられたニッケル量以上にニッケルメッキの腐食が
進行することを抑制できるので好ましい。
性の良好なクロムメッキ層を形成すると、ニッケルメッ
キに硫黄成分が含まれていても、鉄素地を被覆するため
に用いられたニッケル量以上にニッケルメッキの腐食が
進行することを抑制できるので好ましい。
【００１２】請求項４に記載の発明は、ニッケル正極
と、負極と、セパレータと、アルカリ電解液とから構成
したアルカリ蓄電池であって、前記正極および／または
負極は、三次元的に連続した空間を有する鉄粉末焼結基
体にニッケルメッキを施し、その空間部分に活物質粉末
を充填した電極であって、前記基体表面にはニッケルメ
ッキの施されている部分と施されていない部分が存在
し、ニッケルメッキの施された部分には、ニッケルメッ
キに含まれる硫黄量がニッケルメッキ量１００に対して
０．００１〜０．００５重量％である第１のニッケルメ
ッキ層と、この第１のニッケルメッキ層上に、ニッケル
メッキに含まれる硫黄量がニッケルメッキ量１００に対
して０．０１〜０．５重量％の第２のニッケルメッキ層
とが形成されていて、ニッケルメッキの施されていない
部分には、電池構成時のアルカリ電解液注入後にニッケ
ル層が形成されているものとした。
と、負極と、セパレータと、アルカリ電解液とから構成
したアルカリ蓄電池であって、前記正極および／または
負極は、三次元的に連続した空間を有する鉄粉末焼結基
体にニッケルメッキを施し、その空間部分に活物質粉末
を充填した電極であって、前記基体表面にはニッケルメ
ッキの施されている部分と施されていない部分が存在
し、ニッケルメッキの施された部分には、ニッケルメッ
キに含まれる硫黄量がニッケルメッキ量１００に対して
０．００１〜０．００５重量％である第１のニッケルメ
ッキ層と、この第１のニッケルメッキ層上に、ニッケル
メッキに含まれる硫黄量がニッケルメッキ量１００に対
して０．０１〜０．５重量％の第２のニッケルメッキ層
とが形成されていて、ニッケルメッキの施されていない
部分には、電池構成時のアルカリ電解液注入後にニッケ
ル層が形成されているものとした。
【００１３】このことは、鉄粉末焼結基体に硫黄濃度の
異なるニッケルメッキを２重に施すことで、ニッケルメ
ッキの施されていない部分で第１のニッケルメッキ層と
鉄素地と間で局部電池が形成され、アルカリ電解液中に
おいてニッケルメッキ（−に帯電）からニッケルが溶出
し、ピンホール部の鉄素地（＋に帯電）をニッケルが被
覆するため、鉄素地が直接電解液に触れることはなくな
る。この被覆に要したニッケル分は第２のニッケルメッ
キ層からのニッケルの溶出によって補われる。これは、
基体の表面のニッケルメッキの施された部分には、ニッ
ケルメッキに含まれる硫黄量が０．００１〜０．００５
重量％である第１のニッケルメッキ層と、この第１のニ
ッケルメッキ層上に、ニッケルメッキに含まれる硫黄量
が０．０１〜０．５重量％の第２のニッケルメッキ層と
が形成されているので、電池構成時にアルカリ電解液注
入後瞬時に、第１のニッケルメッキ層と第２のニッケル
メッキ層との間で局部電池形成され、第２のニッケルメ
ッキ層からニッケルが溶出し、第１のニッケルメッキ層
へ移動するためである。
異なるニッケルメッキを２重に施すことで、ニッケルメ
ッキの施されていない部分で第１のニッケルメッキ層と
鉄素地と間で局部電池が形成され、アルカリ電解液中に
おいてニッケルメッキ（−に帯電）からニッケルが溶出
し、ピンホール部の鉄素地（＋に帯電）をニッケルが被
覆するため、鉄素地が直接電解液に触れることはなくな
る。この被覆に要したニッケル分は第２のニッケルメッ
キ層からのニッケルの溶出によって補われる。これは、
基体の表面のニッケルメッキの施された部分には、ニッ
ケルメッキに含まれる硫黄量が０．００１〜０．００５
重量％である第１のニッケルメッキ層と、この第１のニ
ッケルメッキ層上に、ニッケルメッキに含まれる硫黄量
が０．０１〜０．５重量％の第２のニッケルメッキ層と
が形成されているので、電池構成時にアルカリ電解液注
入後瞬時に、第１のニッケルメッキ層と第２のニッケル
メッキ層との間で局部電池形成され、第２のニッケルメ
ッキ層からニッケルが溶出し、第１のニッケルメッキ層
へ移動するためである。
【００１４】請求項７に記載の発明は、三次元的に連続
した空間を有する鉄粉末焼結基体にニッケルメッキを施
し、この基体の空間部分に活物質粉末を充填したアルカ
リ蓄電池用電極の製造方法であって、三次元的に連続し
た空間を有する鉄粉末焼結基体の表面に、０．００１〜
０．００５重量％の硫黄を含んだニッケルのメッキを施
して第１のニッケルメッキ層を形成し、この第１のニッ
ケルメッキ層上に０．０１〜０．５重量％の硫黄を含ん
だニッケルのメッキを施して第２のニッケルメッキ層を
形成するものである。
した空間を有する鉄粉末焼結基体にニッケルメッキを施
し、この基体の空間部分に活物質粉末を充填したアルカ
リ蓄電池用電極の製造方法であって、三次元的に連続し
た空間を有する鉄粉末焼結基体の表面に、０．００１〜
０．００５重量％の硫黄を含んだニッケルのメッキを施
して第１のニッケルメッキ層を形成し、この第１のニッ
ケルメッキ層上に０．０１〜０．５重量％の硫黄を含ん
だニッケルのメッキを施して第２のニッケルメッキ層を
形成するものである。
【００１５】
【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。
【００１６】まず、本発明の実施例における鉄粉末焼結
体の作成方法を、以下の第１〜第４の工程に分けた。
体の作成方法を、以下の第１〜第４の工程に分けた。
【００１７】第１の工程として、三次元的に連続した約
６００μｍの気孔を有するポリウレタン樹脂芯体をＦｅ
2０3の微粉末と金属鉄を７：３の比率（重量比）でフェ
ノール樹脂と混合し、このスラリーを発泡ポリウレタン
樹脂表面に塗布して、９０℃で乾燥した。
６００μｍの気孔を有するポリウレタン樹脂芯体をＦｅ
2０3の微粉末と金属鉄を７：３の比率（重量比）でフェ
ノール樹脂と混合し、このスラリーを発泡ポリウレタン
樹脂表面に塗布して、９０℃で乾燥した。
【００１８】第２の工程として、この鉄スラリーを表面
に塗布した発泡ポリウレタン樹脂を水素雰囲気で１１０
０℃，３０分間熱処理して、ポリウレタン樹脂芯体を除
去するとともに鉄粉末同士を焼結して鉄粉末焼結体１を
形成した。
に塗布した発泡ポリウレタン樹脂を水素雰囲気で１１０
０℃，３０分間熱処理して、ポリウレタン樹脂芯体を除
去するとともに鉄粉末同士を焼結して鉄粉末焼結体１を
形成した。
【００１９】第３の工程として、この焼結体１を塩酸水
溶液に浸漬して不純物除去の前処理を行い、ついで第１
槽目のメッキ浴に浸漬した。このメッキ浴では、チオ尿
素濃度０．５重量％の硫酸ニッケル浴であり、１０Ａ／
ｄｍ2の電流密度で２μｍのニッケルメッキを施して半
光沢の第１のニッケルメッキ層を形成した。
溶液に浸漬して不純物除去の前処理を行い、ついで第１
槽目のメッキ浴に浸漬した。このメッキ浴では、チオ尿
素濃度０．５重量％の硫酸ニッケル浴であり、１０Ａ／
ｄｍ2の電流密度で２μｍのニッケルメッキを施して半
光沢の第１のニッケルメッキ層を形成した。
【００２０】次に、これを第２槽目のメッキ浴に浸漬し
た。第２槽目のメッキ浴は、チオ尿素５重量％の硫酸ニ
ッケル浴であり、２０Ａ／ｄｍ2の電流密度で１０μｍ
のニッケルメッキを第１のニッケルメッキ層上に施して
光沢である第２のニッケルメッキ層を形成し、水洗を行
い基体ａを作製した。
た。第２槽目のメッキ浴は、チオ尿素５重量％の硫酸ニ
ッケル浴であり、２０Ａ／ｄｍ2の電流密度で１０μｍ
のニッケルメッキを第１のニッケルメッキ層上に施して
光沢である第２のニッケルメッキ層を形成し、水洗を行
い基体ａを作製した。
【００２１】この基体ａの鉄粉末焼結体の表面の模式断
面図を図１に示す。図１中、１は鉄粉末焼結体、２は半
光沢の第１のニッケルメッキ層、３は光沢の第２のニッ
ケルメッキ層を示す。
面図を図１に示す。図１中、１は鉄粉末焼結体、２は半
光沢の第１のニッケルメッキ層、３は光沢の第２のニッ
ケルメッキ層を示す。
【００２２】このメッキ層を溶出試験にてＩＣＰ分析す
ると、第１のニッケルメッキ層に含まれる硫黄量は、ニ
ッケルメッキ量１００に対して０．００５重量％、第２
のニッケルメッキ層に含まれる硫黄量は、同じく０．０
１重量％であった。
ると、第１のニッケルメッキ層に含まれる硫黄量は、ニ
ッケルメッキ量１００に対して０．００５重量％、第２
のニッケルメッキ層に含まれる硫黄量は、同じく０．０
１重量％であった。
【００２３】また、そのメッキ厚みは、透過電子顕微鏡
を用いて観察することにより、第１のニッケルメッキ層
の厚みは２μｍ、第２のニッケルメッキ層の厚みは１０
μｍであることを確認した。
を用いて観察することにより、第１のニッケルメッキ層
の厚みは２μｍ、第２のニッケルメッキ層の厚みは１０
μｍであることを確認した。
【００２４】第４の工程として、上記の基体ａの強度を
増すために、６００℃で加熱して、焼き鈍し（アニー
ル）処理を行った。
増すために、６００℃で加熱して、焼き鈍し（アニー
ル）処理を行った。
【００２５】上記の基体ａを用いて、実施例のアルカリ
蓄電池用正極４を以下の方法で作製した。まず、水酸化
ニッケルを主体とする活物質と水とを混合してペースト
状活物質を作製し、これを基体に充填し、乾燥した後、
プレス成型し、所定の寸法に切断した。ついでリード片
の一端を溶接して、実施例のアルカリ蓄電池用正極４を
作製した。
蓄電池用正極４を以下の方法で作製した。まず、水酸化
ニッケルを主体とする活物質と水とを混合してペースト
状活物質を作製し、これを基体に充填し、乾燥した後、
プレス成型し、所定の寸法に切断した。ついでリード片
の一端を溶接して、実施例のアルカリ蓄電池用正極４を
作製した。
【００２６】次に、三次元的に連続した約６００μｍの
気孔を有する発泡ポリウレタン樹脂芯体をＦｅ2０3の微
粉末と金属鉄を７：３の比率（重量比）でフェノール樹
脂と混合し、このスラリーを樹脂表面に塗布して、水素
雰囲気中で１１００℃，３０分間熱処理して、ポリウレ
タン樹脂芯体を除去するとともに鉄粉末が焼結した鉄焼
結基体を作製した。この鉄焼結基体にも上記と同じ方法
でニッケルメッキを施し、アルカリ水溶液への浸漬なし
に６００℃で加熱して焼き鈍し処理を加え、比較例の鉄
焼結基体ｂを作製した。
気孔を有する発泡ポリウレタン樹脂芯体をＦｅ2０3の微
粉末と金属鉄を７：３の比率（重量比）でフェノール樹
脂と混合し、このスラリーを樹脂表面に塗布して、水素
雰囲気中で１１００℃，３０分間熱処理して、ポリウレ
タン樹脂芯体を除去するとともに鉄粉末が焼結した鉄焼
結基体を作製した。この鉄焼結基体にも上記と同じ方法
でニッケルメッキを施し、アルカリ水溶液への浸漬なし
に６００℃で加熱して焼き鈍し処理を加え、比較例の鉄
焼結基体ｂを作製した。
【００２７】このとき、基体ｂのニッケルメッキの施さ
れていない部分は、オージェ電子分光装置を用いて分析
したところ、金属鉄、つまり鉄素地が露出していること
を確認した。
れていない部分は、オージェ電子分光装置を用いて分析
したところ、金属鉄、つまり鉄素地が露出していること
を確認した。
【００２８】この基体ｂに水酸化ニッケルを主体とする
活物質を充填し、乾燥した後、プレス成型し、所定の寸
法に切断した。この後、リード片の一端を溶接した比較
例のアルカリ蓄電池用正極９を作製した。
活物質を充填し、乾燥した後、プレス成型し、所定の寸
法に切断した。この後、リード片の一端を溶接した比較
例のアルカリ蓄電池用正極９を作製した。
【００２９】負極５は、酸化カドミウムを主体とするペ
ーストを、鉄にニッケルメッキしたパンチングメタル芯
材に塗着し、乾燥後、水洗、乾燥させ、所定の寸法に切
断して作製した。
ーストを、鉄にニッケルメッキしたパンチングメタル芯
材に塗着し、乾燥後、水洗、乾燥させ、所定の寸法に切
断して作製した。
【００３０】上記で作製した正極４と負極５と、この両
者間にポリプロピレン製セパレータ６を介在させて渦巻
状に捲回して極板群を構成し、これを鉄にニッケルメッ
キを施した電池ケース７に挿入し、このケース７内にア
ルカリ電解液を所定量注入後、このケース７の上部を正
極端子を兼ねる封口板８で密閉し、公称容量１４００ｍ
ＡｈをもったＡサイズの実施例における円筒型ニッケル
−カドミウム蓄電池Ａを構成した。この電池Ａの半裁断
面図を図２に示す。
者間にポリプロピレン製セパレータ６を介在させて渦巻
状に捲回して極板群を構成し、これを鉄にニッケルメッ
キを施した電池ケース７に挿入し、このケース７内にア
ルカリ電解液を所定量注入後、このケース７の上部を正
極端子を兼ねる封口板８で密閉し、公称容量１４００ｍ
ＡｈをもったＡサイズの実施例における円筒型ニッケル
−カドミウム蓄電池Ａを構成した。この電池Ａの半裁断
面図を図２に示す。
【００３１】この正極Ａの代わりに、正極９を用いた以
外は、電池Ａと同様な構成とした比較例電池Ｂを構成し
た。
外は、電池Ａと同様な構成とした比較例電池Ｂを構成し
た。
【００３２】次に実施例の電池Ａと比較例の電池Ｂの正
極活物質の利用率を求めた。この試験方法は電池Ａ，Ｂ
をそれぞれ、２０℃の雰囲気下で、０．１Ｃ（１４０ｍ
Ａ）の電流の大きさで１２時間充電を行い、０．２Ｃ
（２８０ｍＡ）の電流の大きさで端子電圧が１Ｖに低下
するまで放電を行ったときの放電容量を求めた。各電池
における正極活物質の充填容量（水酸化ニッケルは２９
８ｍＡｈ／ｇ）に対する上記放電容量の割合を正極活物
質の利用率として求めた。この結果を（表１）に示す。
極活物質の利用率を求めた。この試験方法は電池Ａ，Ｂ
をそれぞれ、２０℃の雰囲気下で、０．１Ｃ（１４０ｍ
Ａ）の電流の大きさで１２時間充電を行い、０．２Ｃ
（２８０ｍＡ）の電流の大きさで端子電圧が１Ｖに低下
するまで放電を行ったときの放電容量を求めた。各電池
における正極活物質の充填容量（水酸化ニッケルは２９
８ｍＡｈ／ｇ）に対する上記放電容量の割合を正極活物
質の利用率として求めた。この結果を（表１）に示す。
【００３３】
【表１】
【００３４】（表１）に示すように、実施例の電池Ａは
正極活物質の利用率が９５％以上を示しており、９０％
弱の電池Ｂよりも５％以上向上している。
正極活物質の利用率が９５％以上を示しており、９０％
弱の電池Ｂよりも５％以上向上している。
【００３５】次に、２０℃雰囲気下で、電池Ａ、Ｂそれ
ぞれを０．２Ｃ（２８０ｍＡ）の電流の大きさで放電し
た状態で保存放置し、ついで充電する方式で２ヵ月毎の
初期容量に対しての充電回復特性を測定した。回復特性
の試験条件は、２０℃で、０．１Ｃ（１４０ｍＡ）の電
流の大きさで充電を１２時間行い、０．２Ｃ（２８０ｍ
Ａ）の大きさの電流で端子電圧が１Ｖに低下するまで放
電を行ったときの放電容量を求め、当初の公称容量を１
００％としたときの放電容量比を回復特性とした。この
結果を図３に示す。
ぞれを０．２Ｃ（２８０ｍＡ）の電流の大きさで放電し
た状態で保存放置し、ついで充電する方式で２ヵ月毎の
初期容量に対しての充電回復特性を測定した。回復特性
の試験条件は、２０℃で、０．１Ｃ（１４０ｍＡ）の電
流の大きさで充電を１２時間行い、０．２Ｃ（２８０ｍ
Ａ）の大きさの電流で端子電圧が１Ｖに低下するまで放
電を行ったときの放電容量を求め、当初の公称容量を１
００％としたときの放電容量比を回復特性とした。この
結果を図３に示す。
【００３６】図３に示すように、約１年保存しても実施
例の電池Ａは当初容量の約８５％まで容量が回復してお
り、電池Ｂよりも３０％以上も回復特性が向上してい
る。
例の電池Ａは当初容量の約８５％まで容量が回復してお
り、電池Ｂよりも３０％以上も回復特性が向上してい
る。
【００３７】つづいて、電池Ａ，Ｂのそれぞれを、４０
℃で、１Ｃ（１４００ｍＡ）の電流の大きさで充電を
１．２時間行い、１Ｃ（１４００ｍＡ）の電流の大きさ
で端子電圧が１Ｖに低下するまで放電を行うことを１サ
イクルとして、それぞれの電池の充放電を繰り返したと
きの初期容量に対する容量維持率を求め、これを電池の
寿命特性とした。その結果を図４に示す。
℃で、１Ｃ（１４００ｍＡ）の電流の大きさで充電を
１．２時間行い、１Ｃ（１４００ｍＡ）の電流の大きさ
で端子電圧が１Ｖに低下するまで放電を行うことを１サ
イクルとして、それぞれの電池の充放電を繰り返したと
きの初期容量に対する容量維持率を求め、これを電池の
寿命特性とした。その結果を図４に示す。
【００３８】図４に示すように、充放電を８００サイク
ル行った時点でも、実施例の電池Ａは初期容量の８５％
を確保している。しかし、電池Ｂは充放電を１００サイ
クル行った時点で、すでに初期容量の８０％にまで容量
が低下しており、さらに充放電を８００サイクルまで行
った時点では初期容量の約３０％まで大幅に低下してい
る。
ル行った時点でも、実施例の電池Ａは初期容量の８５％
を確保している。しかし、電池Ｂは充放電を１００サイ
クル行った時点で、すでに初期容量の８０％にまで容量
が低下しており、さらに充放電を８００サイクルまで行
った時点では初期容量の約３０％まで大幅に低下してい
る。
【００３９】この理由としては、比較例の電池Ｂは、そ
の基体ｂにはニッケルメッキの施されていない部分、つ
まり鉄素地の露出部分があり、この部分が電池内部で直
接アルカリ電解液に触れ、充放電時に容易に鉄がアルカ
リ電解液中に溶出し、さらに正極の活物質中に取り込ま
れ、絶縁物質であるＦｅＯＯＨが形成される。そのた
め、電池Ｂは、正極活物質の利用率の低下および酸素過
電圧低下による充電効率の低下を招き、その結果、放電
特性、寿命特性、及び放電放置した後の容量回復特性が
電池Ａよりも大きく低下したものである。
の基体ｂにはニッケルメッキの施されていない部分、つ
まり鉄素地の露出部分があり、この部分が電池内部で直
接アルカリ電解液に触れ、充放電時に容易に鉄がアルカ
リ電解液中に溶出し、さらに正極の活物質中に取り込ま
れ、絶縁物質であるＦｅＯＯＨが形成される。そのた
め、電池Ｂは、正極活物質の利用率の低下および酸素過
電圧低下による充電効率の低下を招き、その結果、放電
特性、寿命特性、及び放電放置した後の容量回復特性が
電池Ａよりも大きく低下したものである。
【００４０】これに対して、電池Ａは、鉄粉末焼結基体
に硫黄濃度の異なるニッケルメッキを２重に施すこと
で、ニッケルメッキの施されていない部分において第１
のニッケルメッキ層と鉄素地との間で局部電池が形成さ
れ、アルカリ電解液中においてニッケルメッキ（−に帯
電）からニッケルが溶出し、鉄素地の露出部（＋に帯
電）をニッケルが被覆するため、鉄素地が直接電解液に
触れることはなくなる。この被覆に要したニッケル分は
第２のニッケルメッキ層からのニッケルの溶出によって
補われる。このように基体の鉄焼結体の表面のニッケル
メッキの施されていない部分にも、予めニッケル層が形
成されているために、電池の電位変化に左右されること
なく、電池Ａは、基体の鉄素地がアルカリ電解液中に溶
出しないために、正極活物質の利用率の低下および酸素
過電圧低下による充電効率の低下はほとんどなく、電池
としての放電特性、寿命特性及び放電放置した後の容量
回復特性がよくなったものである。
に硫黄濃度の異なるニッケルメッキを２重に施すこと
で、ニッケルメッキの施されていない部分において第１
のニッケルメッキ層と鉄素地との間で局部電池が形成さ
れ、アルカリ電解液中においてニッケルメッキ（−に帯
電）からニッケルが溶出し、鉄素地の露出部（＋に帯
電）をニッケルが被覆するため、鉄素地が直接電解液に
触れることはなくなる。この被覆に要したニッケル分は
第２のニッケルメッキ層からのニッケルの溶出によって
補われる。このように基体の鉄焼結体の表面のニッケル
メッキの施されていない部分にも、予めニッケル層が形
成されているために、電池の電位変化に左右されること
なく、電池Ａは、基体の鉄素地がアルカリ電解液中に溶
出しないために、正極活物質の利用率の低下および酸素
過電圧低下による充電効率の低下はほとんどなく、電池
としての放電特性、寿命特性及び放電放置した後の容量
回復特性がよくなったものである。
【００４１】上記の実施例では、鉄焼結体の表面に、第
１のニッケルメッキ層を２μｍ、第２のニッケルメッキ
層を１０μｍであり、この第１と第２のニッケルメッキ
層の総厚みが１２μｍとしたが、この第１と第２のニッ
ケルメッキ層の総厚みとしては１〜３０μｍの範囲であ
るのが好ましい。
１のニッケルメッキ層を２μｍ、第２のニッケルメッキ
層を１０μｍであり、この第１と第２のニッケルメッキ
層の総厚みが１２μｍとしたが、この第１と第２のニッ
ケルメッキ層の総厚みとしては１〜３０μｍの範囲であ
るのが好ましい。
【００４２】また、上記の実施例では、ニッケルメッキ
層を形成するためにチオ尿素を使用したが、その他に
も、サッカリン、ナフタレン、窒素環状化合物、窒化物
及びポリアミン、クマリン、キノリン、ピリジン等を使
用しても同様の効果が得られる。
層を形成するためにチオ尿素を使用したが、その他に
も、サッカリン、ナフタレン、窒素環状化合物、窒化物
及びポリアミン、クマリン、キノリン、ピリジン等を使
用しても同様の効果が得られる。
【００４３】さらに、上記の実施例では、第１のニッケ
ルメッキ層に含まれる硫黄量は、そのニッケルメッキ量
１００に対して０．００５重量％、第２のニッケルメッ
キ層に含まれる硫黄量は、そのニッケルメッキ量１００
に対して０．０１重量％としたが、この第１のニッケル
メッキ層に含まれる硫黄量としてはそのニッケルメッキ
量１００に対して０．００１〜０．００５重量％、また
第２のニッケルメッキ層に含まれる硫黄量としてはその
ニッケルメッキ量１００に対して０．０１〜０．５重量
％の範囲であれば実施例と同様な効果が得られる。
ルメッキ層に含まれる硫黄量は、そのニッケルメッキ量
１００に対して０．００５重量％、第２のニッケルメッ
キ層に含まれる硫黄量は、そのニッケルメッキ量１００
に対して０．０１重量％としたが、この第１のニッケル
メッキ層に含まれる硫黄量としてはそのニッケルメッキ
量１００に対して０．００１〜０．００５重量％、また
第２のニッケルメッキ層に含まれる硫黄量としてはその
ニッケルメッキ量１００に対して０．０１〜０．５重量
％の範囲であれば実施例と同様な効果が得られる。
【００４４】さらに、上記の実施例において第２のニッ
ケルメッキ層を形成した後に硫酸クロム浴に浸漬し、１
０Ａ／ｄｍ2 の電流密度で第２のニッケルメッキ層上に
１〜３μｍの範囲でクロムメッキ層を形成すると、基体
の耐食性が向上するので好ましい。
ケルメッキ層を形成した後に硫酸クロム浴に浸漬し、１
０Ａ／ｄｍ2 の電流密度で第２のニッケルメッキ層上に
１〜３μｍの範囲でクロムメッキ層を形成すると、基体
の耐食性が向上するので好ましい。
【００４５】なお、実施例では、基体ａを用いて正極４
を作製したが、負極に基体ａを用いてもよく、また正極
と負極の両方の基体として基体ａを用いてもよい。
を作製したが、負極に基体ａを用いてもよく、また正極
と負極の両方の基体として基体ａを用いてもよい。
【００４６】
【発明の効果】以上のように本発明は、三次元的に連続
した空間を有する鉄粉末焼結基体にニッケルメッキを施
し、この基体の空間部分に活物質粉末を充填したアルカ
リ蓄電池用電極であって、この基体のニッケルメッキの
施されていない表面部分には、電池構成時にニッケルメ
ッキから溶出したニッケルが鉄素地表面に析出して得ら
れたニッケル層が形成されているものとした。したがっ
て、この電極を用いて、アルカリ蓄電池を構成しても、
その中の基体からは、鉄が溶出しないため、正極活物質
の利用率、および長期間にわたる信頼性の向上を図った
安価なアルカリ蓄電池を提供することができる。
した空間を有する鉄粉末焼結基体にニッケルメッキを施
し、この基体の空間部分に活物質粉末を充填したアルカ
リ蓄電池用電極であって、この基体のニッケルメッキの
施されていない表面部分には、電池構成時にニッケルメ
ッキから溶出したニッケルが鉄素地表面に析出して得ら
れたニッケル層が形成されているものとした。したがっ
て、この電極を用いて、アルカリ蓄電池を構成しても、
その中の基体からは、鉄が溶出しないため、正極活物質
の利用率、および長期間にわたる信頼性の向上を図った
安価なアルカリ蓄電池を提供することができる。
【図１】本発明の実施例における鉄焼結基体の表面を示
す模式断面図
す模式断面図
【図２】同ニッケル−カドミウム蓄電池の半裁断面図
【図３】同電池の保存期間と容量回復率との関係を示す
図
図
【図４】同電池の充放電サイクルと容量維持率を示す図
１ 鉄粉末焼結体 ２ 第１のニッケルメッキ層 ３ 第２のニッケルメッキ層 ４ 正極 ５ 負極 ６ セパレータ ７ 電池ケース ８ 封口板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/80 H01M 4/66
Claims (8)
- 【請求項１】三次元的に連続した空間を有する鉄粉末焼
結基体の表面にニッケルメッキを施し、この基体の空間
部分に活物質粉末を充填したアルカリ蓄電池用電極であ
って、前記基体の表面には、ニッケルメッキに含まれる
硫黄量がそのニッケルメッキ量１００に対して０．００
１〜０．００５重量％である第１のニッケルメッキ層
と、この第１のニッケルメッキ層上に、ニッケルメッキ
に含まれる硫黄量がそのニッケルメッキ量１００に対し
て０．０１〜０．５重量％の第２のニッケルメッキ層と
が形成されているアルカリ蓄電池用電極。 - 【請求項２】前記基体の２層のニッケルメッキの総厚み
は、１〜３０μｍである請求項１記載のアルカリ蓄電池
用電極。 - 【請求項３】前記第２のニッケルメッキ層上には１〜３
μｍのクロムメッキ層が形成されている請求項１記載の
アルカリ蓄電池用電極。 - 【請求項４】ニッケル正極と、負極と、セパレータと、
アルカリ電解液とから構成したアルカリ蓄電池であっ
て、前記正極および／または負極は、三次元的に連続し
た空間を有する鉄粉末焼結基体にニッケルメッキを施
し、その空間部分に活物質粉末を充填した電極であっ
て、前記基体表面にはニッケルメッキの施されている部
分と施されていない部分が存在し、ニッケルメッキの施
された部分には、ニッケルメッキに含まれる硫黄量がそ
のニッケルメッキ量１００に対して０．００１〜０．０
０５重量％である第１のニッケルメッキ層と、この第１
のニッケルメッキ層上に、ニッケルメッキに含まれる硫
黄量がそのニッケルメッキ量１００に対して０．０１〜
０．５重量％の第２のニッケルメッキ層とが形成されて
いて、ニッケルメッキの施されていない部分には、電池
構成時のアルカリ電解液注入後にニッケル層が形成され
ているアルカリ蓄電池。 - 【請求項５】前記基体の２層のニッケルメッキの総厚み
は、１〜３０μｍである請求項４記載のアルカリ蓄電
池。 - 【請求項６】前記第２のニッケルメッキ層上に１〜３μ
ｍクロムメッキ層が形成されている請求項４記載のアル
カリ蓄電池。 - 【請求項７】三次元的に連続した空間を有する鉄粉末焼
結基体にニッケルメッキを施し、この基体の空間部分に
活物質粉末を充填したアルカリ蓄電池用電極の製造方法
であって、三次元的に連続した空間を有する鉄粉末焼結
基体の表面に、ニッケルメッキ量１００に対して０．０
０１〜０．００５重量％の硫黄を含んだニッケルのメッ
キを施して第１のニッケルメッキ層を形成し、この第１
のニッケルメッキ層上に、ニッケルメッキ量１００に対
して０．０１〜０．５重量％の硫黄を含んだニッケルの
メッキを施して第２のニッケルメッキ層を形成するアル
カリ蓄電池用電極の製造方法。 - 【請求項８】三次元的に連続した空間を有する鉄粉末焼
結基体にニッケルメッキを施し、この基体の空間部分に
活物質粉末を充填したアルカリ蓄電池用電極の製造方法
であって、三次元的に連続した空間を有する鉄粉末焼結
基体の表面に、ニッケルメッキ量１００に対して０．０
０１〜０．００５重量％の硫黄を含んだニッケルのメッ
キを施して第１のニッケルメッキ層を形成し、この第１
のニッケルメッキ層上に、ニッケルメッキ量１００に対
して０．０１〜０．５重量％の硫黄を含んだニッケルの
メッキを施して第２のニッケルメッキ層を形成し、さら
にこの第２のニッケルメッキ層上にクロムメッキを形成
するアルカリ蓄電池用電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10194034A JP2959560B1 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | アルカリ蓄電池用電極とその製造方法およびアルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10194034A JP2959560B1 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | アルカリ蓄電池用電極とその製造方法およびアルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2959560B1 true JP2959560B1 (ja) | 1999-10-06 |
| JP2000030713A JP2000030713A (ja) | 2000-01-28 |
Family
ID=16317846
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10194034A Expired - Fee Related JP2959560B1 (ja) | 1998-07-09 | 1998-07-09 | アルカリ蓄電池用電極とその製造方法およびアルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2959560B1 (ja) |
Families Citing this family (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP5156175B2 (ja) * | 2004-10-29 | 2013-03-06 | Ｆｄｋエナジー株式会社 | ニッケル光沢メッキを施した電池 |
| CN100362680C (zh) * | 2004-11-15 | 2008-01-16 | 天津大学 | 镍氢电池负极表面处理方法 |
| JP4919225B2 (ja) * | 2007-02-02 | 2012-04-18 | 住友電気工業株式会社 | 電気二重層キャパシタ用電極 |
| JP5108342B2 (ja) * | 2007-03-15 | 2012-12-26 | Ｆｄｋエナジー株式会社 | 電池用金属部品及び電池 |
| JP4919226B2 (ja) * | 2007-03-15 | 2012-04-18 | 住友電気工業株式会社 | 電気二重層キャパシタ用分極性電極及びその製造方法 |
| CN103703591B (zh) | 2011-07-28 | 2016-04-27 | 株式会社杰士汤浅国际 | 碱性蓄电池用负极、碱性蓄电池用外装罐和碱性蓄电池 |
-
1998
- 1998-07-09 JP JP10194034A patent/JP2959560B1/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2000030713A (ja) | 2000-01-28 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP5624323B2 (ja) | 充電可能なニッケル・亜鉛バッテリセルおよび陰極 | |
| JP2007012572A (ja) | ニッケル水素電池 | |
| JP2993886B2 (ja) | アルカリ蓄電池用の陽極と陰極及びその製造方法 | |
| CA2321293C (en) | Nickel electrode for alkali storage battery, method of producing nickel electrode for alkali storage battery, and alkali storage battery | |
| CN1087510C (zh) | 碱性蓄电池 | |
| JP2959560B1 (ja) | アルカリ蓄電池用電極とその製造方法およびアルカリ蓄電池 | |
| JP3019094B2 (ja) | アルカリ蓄電池用電極の製造方法 | |
| EP0607806A2 (en) | Alkaline storage battery and method for producing the same | |
| JP2743416B2 (ja) | 二次電池用亜鉛極板 | |
| US5547784A (en) | Alkaline storage battery and method for producing the same | |
| JP3644427B2 (ja) | カドミウム負極とそれを含むニッケルカドミウム蓄電池 | |
| JPH11288726A (ja) | アルカリ蓄電池用電極とその製造方法およびアルカリ蓄電池 | |
| JP4030381B2 (ja) | ニッケル水素蓄電池 | |
| JPH11288725A (ja) | アルカリ蓄電池用電極とその製造方法およびアルカリ蓄電池 | |
| JPH0275160A (ja) | 亜鉛電極 | |
| JP4357133B2 (ja) | 電極用水素吸蔵合金、水素吸蔵合金電極及びアルカリ蓄電池 | |
| JP3651324B2 (ja) | アルカリ蓄電池とそれに用いる水素吸蔵合金粉末およびその製造法 | |
| JPH0794181A (ja) | 非焼結式ニッケル極とその製造法 | |
| JP3371734B2 (ja) | アルカリ蓄電池用電極の製造方法 | |
| JP4530555B2 (ja) | 電極用水素吸蔵合金、水素吸蔵合金電極及びアルカリ蓄電池 | |
| JP2589750B2 (ja) | ニッケルカドミウム蓄電池 | |
| WO2001075993A1 (fr) | Plaque d'electrode positive de nickel et accumulateur alcalin | |
| JP2005116381A (ja) | アルカリ蓄電池 | |
| JP2004055494A (ja) | ニッケル・水素蓄電池 | |
| JPH11273684A (ja) | アルカリ蓄電池及びその電極基板の製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |