JP2975130B2 - Electrodes for alkaline storage batteries - Google Patents

Electrodes for alkaline storage batteries

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JP2975130B2
JP2975130B2 JP3006954A JP695491A JP2975130B2 JP 2975130 B2 JP2975130 B2 JP 2975130B2 JP 3006954 A JP3006954 A JP 3006954A JP 695491 A JP695491 A JP 695491A JP 2975130 B2 JP2975130 B2 JP 2975130B2
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coo
cobalt
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nickel
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明はペースト式のアルカリ蓄
電池用電極に関する。
The present invention relates to a paste type electrode for an alkaline storage battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルカリ蓄電池用電極、例えば正極(負
極についてもほぼ同様なので、以下正極について説明す
る)は、従来焼結式正極が用いられている。この焼結式
正極は、穿孔鋼板あるいはニッケル・ネット等の芯金に
ニッケル粉末を焼結し、その10数μmの孔にニッケル塩
水溶液を含浸し、ついでこれをアルカリ処理することに
よって前記含浸ニッケル塩を水酸化ニッケルに変化させ
て得ていた。しかし、この焼結式正極は製造の際にニッ
ケル塩の含浸やアルカリ処理といった複雑な操作が必要
であり、かつ所定量の活物質を含浸するためには上記操
作を通常4〜10回程度繰り返し行わなければならないの
で、製造コストが高くなってしまうという問題があっ
た。さらに、ニッケル粉末焼結体の機械的強度を維持で
きる多孔度が80%程度で限界となるため、活物質の充填
量そのものにも限界があるという問題もあった。
2. Description of the Related Art Conventionally, a sintered positive electrode is used as an electrode for an alkaline storage battery, for example, a positive electrode (the same applies to a negative electrode. This sintered positive electrode is obtained by sintering nickel powder on a core metal such as a perforated steel plate or a nickel net, impregnating a 10 μm or more hole with a nickel salt aqueous solution, and then subjecting the impregnated nickel to an alkali treatment. It was obtained by changing the salt to nickel hydroxide. However, this sintered type positive electrode requires a complicated operation such as impregnation of a nickel salt or alkali treatment at the time of production, and the above operation is usually repeated about 4 to 10 times to impregnate a predetermined amount of active material. Since it has to be performed, there is a problem that the manufacturing cost is increased. Furthermore, since the porosity at which the mechanical strength of the nickel powder sintered body can be maintained is limited to about 80%, there is also a problem that the amount of the active material itself is limited.

【0003】これらの問題を解決するために、水酸化ニ
ッケル粉末に導電粉末、結着剤および水を混合してペー
スト状となし、平均多孔度95%以上で平均孔径が数10〜
数 100μmの3次元スポンジ状金属多孔体や金属繊維マ
ット等に直接これを充填して正極を製造する方法が提案
されている。この方法は焼結式に対して非焼結式あるい
はペースト式と呼ばれている。
In order to solve these problems, nickel hydroxide powder is mixed with a conductive powder, a binder and water to form a paste, and has an average porosity of 95% or more and an average pore diameter of several tens to
There has been proposed a method of manufacturing a positive electrode by directly filling a three-dimensional sponge-like metal porous body or a metal fiber mat of several hundred μm with the material. This method is called a non-sintering method or a paste method as opposed to a sintering method.

【0004】このペースト式は金属多孔体の多孔度およ
び平均孔径が大きいので、活物質充填工程が容易であ
り、充填量を多くできるという点では非常に優れてい
る。しかし、金属多孔体の細孔が焼結式の場合より大き
いために、活物質と集電体バルクまでの距離が集電性を
悪くしており、活物質の利用率が、焼結式の95%に対し
て60%程度というように低く、実用化にまで至らなかっ
た。
[0004] This paste method is very excellent in that the porosity and average pore diameter of the porous metal body are large, so that the active material filling step is easy and the filling amount can be increased. However, since the pores of the porous metal body are larger than in the case of the sintering method, the distance between the active material and the current collector bulk deteriorates the current collecting property. It was as low as about 60% against 95%, and did not reach practical use.

【0005】このペースト式電極の活物質の利用率を向
上させる手段として、一般的には金属コバルト、コバル
ト酸化物、コバルト水酸化物の3種類のコバルト化合物
のうちの2種以上の組合せで活物質ペースト中に添加す
る方法がある。しかし、このコバルト化合物の添加によ
っても、活物質利用率は85%程度であり、しかも10%程
度のバラツキがあるので焼結式の活物質利用率のレベル
には達していない。
As a means for improving the utilization rate of the active material of the paste type electrode, generally, a combination of two or more of three kinds of cobalt compounds of metal cobalt, cobalt oxide and cobalt hydroxide is used. There is a method of adding to the substance paste. However, even with the addition of this cobalt compound, the active material utilization rate is about 85%, and there is a variation of about 10%, so that it does not reach the level of the sintering active material utilization rate.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点に
対処してなされたもので、アルカリ蓄電池のペースト式
電極において、活物質利用率を焼結式電極と同程度また
はそれ以上に向上させ、しかも安定性も向上させること
を目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and has been made to improve the utilization rate of an active material in a paste type electrode of an alkaline storage battery to about the same or higher than that of a sintered type electrode. Further, the object is to improve the stability.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明は、耐アルカリ性
金属多孔体に、正極活物質を主体としこれに酸化コバル
ト粉末を添加したペーストを充填してなるアルカリ蓄電
池用電極において、前記酸化コバルトが、化学式CoO
またはCo2 3 で示されるものの少なくとも1種以上
であり、その比表面積が5〜 50m2 /g 、タップ密度が
0.5〜1.5g/cm3 であることを特徴とするアルカリ蓄電
池用電極に関する。
According to the present invention, there is provided an electrode for an alkaline storage battery comprising a porous alkali-resistant metal body filled with a paste containing a positive electrode active material as a main component and a cobalt oxide powder added thereto. , The chemical formula of CoO
Or at least one of Co 2 O 3 having a specific surface area of 5 to 50 m 2 / g and a tap density of
The present invention relates to an electrode for an alkaline storage battery, which has an amount of 0.5 to 1.5 g / cm 3 .

【0008】[0008]

【作用】従来の方法において、活物質中にコバルト化合
物を添加すれば活物質の利用率をアップできることがわ
かっているにもかかわらず、まだ85%レベルで焼結式の
それに至らない理由の一つは、コバルト化合物そのもの
が不安定で貯蔵中に酸化反応が進行して微妙に違うコバ
ルト化合物になってしまうためである。一般に、コバル
ト化合物の添加によって活物質利用率を向上させるメカ
ニズムは、アルカリ電解液中でコバルト化合物が溶解
し、2価のいわゆるbluecomplex ion(HCoO2 -
を生成し、その後活物質表面にまとわりつくように水酸
化コバルト(Co(OH)2 )として吸着し、より貴な
電位において導電性の高いオキシ水酸化コバルト(Co
OOH)に変化し、活物質表面をコーティングするから
とされている。これに基づけば、先ずアルカリ溶液中で
速やかに溶解するようなコバルト化合物であることが絶
対条件であるし、さらにそれ以前の活物質を主体とする
ペースト調整時に、このコバルト化合物粒子が活物質粒
子によく混じるものでなければならない。
According to the conventional method, it is known that adding a cobalt compound to the active material can increase the utilization of the active material. One is that the cobalt compound itself is unstable and the oxidation reaction proceeds during storage, resulting in a slightly different cobalt compound. Generally, the mechanism of improving the utilization rate of an active material by adding a cobalt compound is that the cobalt compound dissolves in an alkaline electrolyte and a so-called divalent blue complex ion (HCoO 2 ) is formed.
And then adsorbed as cobalt hydroxide (Co (OH) 2 ) so as to cling to the surface of the active material.
OOH) and coats the surface of the active material. Based on this, it is an absolute condition that the cobalt compound is such that it rapidly dissolves in an alkaline solution, and further, when the paste containing mainly the active material is prepared, the cobalt compound particles become active material particles. Must be well mixed.

【0009】以上、コバルト化合物がアルカリ蓄電池用
電極の活物質利用率を従来(85%程度)を超えてより向
上させ安定とするためには、コバルト化合物が、(1) ア
ルカリ溶液に速やかに溶解すること、(2) ペースト調製
時に活物質とよく混ざること、(3) 保存安定性に優れて
いること、の3点を満たしていることが重要である。
As described above, in order for the cobalt compound to further improve and stabilize the utilization rate of the active material of the electrode for an alkaline storage battery beyond the conventional one (about 85%), the cobalt compound must be dissolved in (1) an alkaline solution promptly. It is important to satisfy the following three points: (2) good mixing with the active material during paste preparation, and (3) excellent storage stability.

【0010】本発明において用いるコバルト化合物は、
化学式CoOまたはCo2 3 で示されるものの少なく
とも1種以上であり、その比表面積が5〜 50m2 /g 、
タップ密度が 0.5〜1.5g/cm3 である。これらを用いる
ことによって上記電極の活物質利用率を向上させ、焼結
式の活物質利用率と同程度またはそれ以上とすることが
できる。
The cobalt compound used in the present invention is
At least one of those represented by the chemical formula CoO or Co 2 O 3 , having a specific surface area of 5 to 50 m 2 / g;
Tap density of 0.5 to 1.5 g / cm 3. By using these, the active material utilization of the electrode can be improved, and can be made equal to or higher than the sintering active material utilization.

【0011】この場合、数多くあるコバルト化合物のう
ち、酸化コバルトCoOまたはCO2 3 の少なくとも
1種類以上と限定したのは、利用率向上のための添加剤
としてはm−コバルトおよび水酸化コバルトよりも酸化
コバルトの方が効果的であるということにある。また、
とりわけCoOまたはCo2 3 は、上記 (3)の(空気
中での)保存安定性に優れているという点で、電池製造
上量産ベースにのりやすい。
In this case, among the many cobalt compounds, at least one of cobalt oxide CoO and CO 2 O 3 is limited because the additive for improving the utilization factor is more than m-cobalt and cobalt hydroxide. Is that cobalt oxide is more effective. Also,
In particular, CoO or Co 2 O 3 is suitable for mass production in terms of battery production, because it is excellent in storage stability (in air) of the above (3).

【0012】すなわち、CoOのときはCo原子とO原
子のバランスが良く、空気中における化学ポテンシャル
が低く、結晶学的には比較的安定な斜方晶系をとってい
る。したがって、例えば空気中に放置しても酸化反応は
あまり進行しない。しかしながら、これをアルカリ溶液
に浸したときは、Co2+およびO2-の水和の化学ポテン
シャルの方が、CoOの格子の化学ポテンシャルよりも
はるかに低いので、HCo2 - としての溶解反応が起こ
る。Co2 3 は、結晶学的には六方晶系をとっており
CoOよりもさらに空気中では安定なので保存による変
質はほとんどない。また、アルカリ溶液ではCoOより
もやや溶解しにくいものの電池特性に与える影響はそれ
ほど大きくない。
That is, CoO has a well-balanced Co atom and O atom, a low chemical potential in air, and a crystallographically stable orthorhombic system. Therefore, for example, the oxidation reaction does not proceed very much even when left in the air. However, when immersed in an alkaline solution, the chemical potential of the hydration of Co 2+ and O 2− is much lower than the chemical potential of the lattice of CoO, so that the dissolution reaction as HCo 2 Occur. Co 2 O 3 has a hexagonal system in crystallography and is more stable in air than CoO, so that there is almost no deterioration due to storage. Further, although the alkaline solution is slightly less soluble than CoO, the effect on the battery characteristics is not so large.

【0013】例えば、ここでコバルト化合物のうち、水
酸化コバルト(α、β−Co(OH)2 が一般には良い
とされている)を直接活物質を主体とするペースト中に
添加することを想定すると、水酸化コバルトの量産時に
おける保存安定性を問われたとき疑問が生じる。すなわ
ち、水酸化コバルトを空気中に保存すれば必ずその一部
は保存中に酸化コバルトに変化してしまう。しかもその
酸化コバルトは前述のCoOやCo2 3 とは限らず保
存条件が悪ければ極めて安定で無用なCo3 4 ができ
てしまうことも考えられる。さらに、その酸化度は、バ
ッチ・スケールで見るとCo(OH)2 からCo3 4
まで極めて広いレンジを持つことになり、これが活物質
そのものの利用率にも広いレンジをもたらすので好まし
くない。水酸化コバルトを安定貯蔵するには、pHコン
トロールされたアルカリ溶液中に保存するという方法も
考えられるが、この場合は、アルカリ溶液の取扱いが比
較的困難であるため設備の面でコストが高くつくことに
なりやはり好ましくない。一方、活物質を主体とするペ
ースト中にm−Coを添加する場合を想定しても、同様
に、不活性ガス雰囲気に保存しない限りは、酸化反応が
進行し、その酸化度の微妙な差が活物質の利用率に差を
与えるので好ましくない。
For example, it is assumed here that, among the cobalt compounds, cobalt hydroxide (α, β-Co (OH) 2 is generally considered to be good) is directly added to a paste mainly composed of an active material. Then, a question arises when asked about the storage stability during the mass production of cobalt hydroxide. That is, if cobalt hydroxide is stored in the air, a part of it always changes to cobalt oxide during storage. Moreover, the cobalt oxide is not limited to the above-mentioned CoO and Co 2 O 3, and if storage conditions are poor, extremely stable and useless Co 3 O 4 may be produced. Further, the oxidation degree, Co 3 O 4 from when viewed in batch scale Co (OH) 2
This has an extremely wide range, which is not preferable because it leads to a wide range in the utilization rate of the active material itself. In order to stably store cobalt hydroxide, it is conceivable to store it in an alkaline solution whose pH is controlled, but in this case, the handling of the alkaline solution is relatively difficult, so the cost of equipment is high. This is not desirable either. On the other hand, even if it is assumed that m-Co is added to the paste mainly composed of the active material, the oxidation reaction proceeds similarly, and a slight difference in the degree of oxidation occurs unless stored in an inert gas atmosphere. Is not preferable because it gives a difference in the utilization rate of the active material.

【0014】[0014]

【実施例】以下本発明の実施例を実験1および実験2に
より説明する。
EXAMPLES Examples of the present invention will be described below with reference to Experiments 1 and 2.

【0015】〈実験1〉この実験における酸化コバルト
はCoOであり、タップ密度を0.75〜 1.25g/cm3 に限
定した上で、その比表面積および添加量の最適範囲を検
討した。
<Experiment 1> Cobalt oxide in this experiment was CoO. The tap density was limited to 0.75 to 1.25 g / cm 3 , and the optimum range of the specific surface area and the amount of addition were examined.

【0016】まず、金属コバルト(m−Co)を硫酸水
溶液に溶解させた後、水酸化ナトリウム水溶液を徐々に
加えて中和させ、α−水酸化コバルト(α−Co(O
H)2 )の結晶を得る。さらにこれを熟成させて空気中
でも比較的安定なβ−水酸化コバルト(β−Co(O
H)2 )に変換させる。水酸化コバルトの結晶の大きさ
は、水酸化ナトリウム水溶液で中和するときに結晶核を
あまり作らないようにして、結晶成長にその成分が使わ
れるようにpHをコントロールすることにより、大きく
することができる。逆に小さな結晶を作るには水酸化コ
バルトの結晶核が沢山できるようにpHコントロールす
ればよい。
First, after dissolving metallic cobalt (m-Co) in an aqueous sulfuric acid solution, an aqueous sodium hydroxide solution is gradually added to neutralize the solution, and α-cobalt hydroxide (α-Co (O
H) The crystals of 2 ) are obtained. This is further aged to make β-cobalt hydroxide (β-Co (O
H) Convert to 2 ). The size of the crystals of cobalt hydroxide should be increased by controlling the pH so that the components are used for crystal growth so as not to form too many crystal nuclei when neutralizing with sodium hydroxide aqueous solution. Can be. Conversely, in order to produce small crystals, the pH may be controlled so that a large number of crystal nuclei of cobalt hydroxide are formed.

【0017】このようにして得られた種々の大きさのβ
−水酸化コバルトを、任意の温度、任意の時間、不活性
ガス雰囲気のもとで焼成させることによって、任意のタ
ップ密度、任意の比表面積を有する酸化コバルトを得
た。なお、酸化コバルトがCoOであることの確認は、
X線粉末回折法によって行った。また、比表面積の測定
は公知の窒素吸着法によって、タップ密度の測定は公知
のタッピング法によって行った。
The thus obtained β of various sizes
-Cobalt hydroxide was fired at an arbitrary temperature and an arbitrary time under an inert gas atmosphere to obtain cobalt oxide having an arbitrary tap density and an arbitrary specific surface area. The confirmation that cobalt oxide is CoO is as follows.
Performed by X-ray powder diffraction. The specific surface area was measured by a known nitrogen adsorption method, and the tap density was measured by a known tapping method.

【0018】上記で得られた任意の比表面積2〜 60m2
/g、タップ密度0.75〜 1.25g/cm3 を有する酸化コバ
ルトを、保存安定性をみるために意図的に25℃で2週間
空気中に放置した後、水酸化ニッケルの粉末 100重量%
に対して5〜30%重量加え、カルボキシメチルセルロー
ス等の増粘剤および水と共に混練してペースト状とし、
これを多孔度95%、平均孔径 200μmのニッケルメッキ
金属多孔体に充填し、乾燥および成形することによって
ニッケル正極板とした。
Any specific surface area of 2 to 60 m 2 obtained above
/ G, a cobalt oxide having a tap density of 0.75 to 1.25 g / cm 3 was left in air at 25 ° C. for 2 weeks intentionally to check the storage stability.
5 to 30% by weight, and kneaded with a thickener such as carboxymethyl cellulose and water to form a paste,
This was filled into a nickel-plated metal porous body having a porosity of 95% and an average pore diameter of 200 μm, and dried and molded to obtain a nickel positive electrode plate.

【0019】こうして得られた正極に、公知のペースト
式カドミウム極、ナイロン不織布セパレータ、水酸化カ
リウムを主体とする電解液、金属電池容器、金属蓋の各
パーツを組み合わせてニッケル・カドミウム電池を作製
した。なお、電池作製から初充電までのエージング条件
は、25℃、19時間とした。
A nickel-cadmium battery was fabricated by combining the thus obtained positive electrode with a known paste-type cadmium electrode, a nylon nonwoven fabric separator, an electrolyte mainly composed of potassium hydroxide, a metal battery container, and a metal lid. . The aging conditions from battery production to first charge were 25 ° C. and 19 hours.

【0020】この電池を 0.5cの電流で 150%の深度ま
で充電し、1c放電することを10サイクル繰り返して、
放電容量が十分に安定した10サイクル目の利用率を調べ
た。結果を図1に示す。
This battery was charged to a depth of 150% with a current of 0.5c and discharged at a rate of 1c, which was repeated 10 cycles.
The utilization rate at the 10th cycle when the discharge capacity was sufficiently stable was examined. The results are shown in FIG.

【0021】図1から、CoOの比表面積が5〜 50m2
/gのものは、添加量が(水酸化ニッケル粉末90重量%
に対して)5重量%以上の場合、利用率が95%を超えて
いることが分かる。これは、すでに述べた焼結式のニッ
ケル極利用率95%に対して同程度あるいはそれ以上とみ
なすことができる。このことは、CoOの表面積がこの
範囲の場合に、CoOが25℃で2週間空気中放置で変質
しないことを示し、かつアルカリ電解液中への溶解もエ
ージング中に十分行われることを示している。しかし、
かかる比表面積を有するCoOで添加量30重量%のもの
は20重量%のものと利用率が同じであり、過剰添加にな
っていることがわかる。
FIG. 1 shows that the specific surface area of CoO is 5 to 50 m 2.
/ G, the addition amount is (nickel hydroxide powder 90% by weight
In the case of 5% by weight or more, it can be seen that the utilization rate exceeds 95%. This can be considered to be equal to or greater than the 95% nickel electrode utilization rate of the sintering method described above. This indicates that, when the surface area of CoO is in this range, CoO does not deteriorate when left in air at 25 ° C. for 2 weeks, and that the dissolution in the alkaline electrolyte is sufficiently performed during aging. I have. But,
The usage rate of CoO having such a specific surface area and having an addition amount of 30% by weight is the same as that of 20% by weight, indicating that the addition is excessive.

【0022】一方、比表面積5 m2 /g に満たないもの
および 50m2 /g を超えるものは、5重量%の添加でも
高々80〜85%程度の利用率で頭打ちとなってしまい、添
加量を増やしてみても利用率は下降するばかりであっ
た。すなわち、比表面積5 m2/g に満たないものは、
表面積が小さいためにアルカリ電解液に対する溶解速度
が小さくて、注液後の同時間エージングに対するCoO
の溶解絶対量が少ない。そのため水酸化ニッケル粒子表
面に十分な導電性の皮膜(CoOOH)ができなかった
ためと思われる。比表面積が 50m2 /g を超えるものに
関しては、その表面積が広すぎて空気中では比較的安定
なCoOでも貯蔵中に酸化反応が進行し、その表面近傍
が例えばCo3 4 のような不導体のものに変わったた
めに、結果として比表面積5 m2 /g に満たないものと
同様な現象を招いたものと思われる。Co3 4 は結晶
構造的にはスピネル型と称されるもので、極めて安定で
アルカリ溶液にはほとんど溶けない。また、いずれの場
合も5重量%以上の添加で利用率が下降していくのは、
エージング中にアルカリ電解液中に溶解できなかった酸
化コバルトが絶縁抵抗として働いているためと思われ
る。
On the other hand, those having a specific surface area of less than 5 m 2 / g and those having a specific surface area of more than 50 m 2 / g, even at 5% by weight, reach a peak at a utilization rate of at most about 80 to 85%. Even if we increased the number, the utilization rate only decreased. That is, those having a specific surface area of less than 5 m 2 / g are:
Since the surface area is small, the dissolution rate with respect to the alkaline electrolyte is low, and CoO with respect to aging for the same time after injection
The absolute amount of dissolution is small. This is probably because a sufficient conductive film (CoOOH) was not formed on the surface of the nickel hydroxide particles. With respect to those having a specific surface area of more than 50 m 2 / g, even if the surface area is too large and CoO is relatively stable in the air, the oxidation reaction proceeds during the storage, and the vicinity of the surface is not stable such as Co 3 O 4. It is considered that the same phenomenon as that having a specific surface area of less than 5 m 2 / g was caused as a result of the change to the conductor. Co 3 O 4 has a crystal structure called a spinel type and is extremely stable and hardly soluble in an alkaline solution. Also, in any case, the usage rate decreases with the addition of 5% by weight or more.
This is probably because cobalt oxide, which could not be dissolved in the alkaline electrolyte during aging, worked as insulation resistance.

【0023】以上、要約すると、酸化コバルトがCoO
であり、タップ密度が0.75〜 1.25g/cm3 のときは、C
oOの比表面積は5〜 50m2 /g のものが空気中での保
存安定性に優れており、CoOの添加量は水酸化ニッケ
ル 100重量%に対して5〜20重量%でニッケル極の利用
率を従来の焼結式ニッケル極と同程度あるいはそれ以上
にまで高めることができる。
In summary, in summary, cobalt oxide is CoO
When the tap density is 0.75 to 1.25 g / cm 3 , C
The oO having a specific surface area of 5 to 50 m 2 / g is excellent in storage stability in air, and the addition amount of CoO is 5 to 20% by weight with respect to 100% by weight of nickel hydroxide. The rate can be increased to the same level as or higher than that of a conventional sintered nickel electrode.

【0024】〈実験2〉この実験では、酸化コバルトを
CoOとし、原則として比表面積は10〜 40m2 /g 、酸
化コバルトの添加量は水酸化ニッケル粉末 100重量%に
対して15%と限定した上で、そのタップ密度の最適範囲
を検討した。
<Experiment 2> In this experiment, cobalt oxide was CoO, the specific surface area was limited to 10 to 40 m 2 / g, and the amount of cobalt oxide was limited to 15% with respect to 100% by weight of nickel hydroxide powder. Above, the optimal range of the tap density was examined.

【0025】比表面積を10〜 40m2 /g 、酸化コバルト
の添加量を水酸化ニッケル粉末 100重量%に対して15
%、タップ密度を 0.3〜2.0g/cm3 とした以外は上記実
験1とまったく同様にして電池を組立て、同様な充放電
条件で評価した。本実験でのタップ密度とニッケル極利
用率との関係を図2に示す。
The specific surface area is 10 to 40 m 2 / g, and the amount of cobalt oxide added is 15 to 100% by weight of nickel hydroxide powder.
% And a tap density of 0.3 to 2.0 g / cm 3 , a battery was assembled in exactly the same manner as in Experiment 1, and evaluated under the same charge / discharge conditions. FIG. 2 shows the relationship between the tap density and the nickel pole utilization rate in this experiment.

【0026】図2から、タップ密度が 0.5〜1.5g/cm3
のときは、利用率が95%になっており、0.5g/cm3 に満
たないときは、その利用率が85%程度になっている。ま
た、タップ密度が1.5g/cm3 を超えると、80%程度まで
下がっている。このことからタップ密度が 0.3〜1.5g/
cm3 のときは、CoO粒子のペースト調製時における水
酸化ニッケル粒子の表面でのCoOの溶解から(初充電
時における)導電性皮膜CoOOHの形成が速やかにか
つスムーズに起こっているものと思われる。
FIG. 2 shows that the tap density is 0.5 to 1.5 g / cm 3.
In the case of, the utilization rate is 95%, and when less than 0.5 g / cm 3 , the utilization rate is about 85%. Further, when the tap density exceeds 1.5 g / cm 3 , it is reduced to about 80%. From this, the tap density is 0.3-1.5g /
In the case of cm 3 , it is considered that the formation of the conductive film CoOOH (at the time of the first charge) is quickly and smoothly caused by the dissolution of CoO on the surface of the nickel hydroxide particles during the preparation of the paste of the CoO particles. .

【0027】一方、タップ密度が0.5g/cm3 に満たない
CoOはCoO粒子のペースト調製時における水酸化ニ
ッケル粒子との分散性が悪いため、電池組立て後のエー
ジングから初充電までの間に水酸化ニッケル粒子の表面
にCoOOHの導電性の皮膜が十分に形成されなかった
ために集電効率が上がらず、その利用率が85%程度に止
まったものと思われる。また、CoOOHの導電性の皮
膜が均一でないために、充電時に水酸化ニッケルの一部
に電流が集中してしまい、放電しにくいとされているγ
−オキシ水酸化ニッケル(γ−NiOOH)を形成して
しまったので、利用率が低くなっているとも考えられ
る。さらに、タップ密度が1.5g/cm3 を超えたものの利
用率が80%程度に落ちたのは、タップ密度と比表面積の
相反する物性によるものである。すなわち、タップ密度
が大きくなるということは、結晶そのものが小さくて詰
まりやすいということを意味しており、それは結晶の比
表面積が小さくなるということである。因みに、タップ
密度2.0g/cm3 のものは比表面積が2 m2 /g 程度のも
のしか作れなかった。すなわち、利用率が低い理由は、
実験1で述べたものと同様で、CoOの溶解度に帰着す
る。
On the other hand, CoO having a tap density of less than 0.5 g / cm 3 has poor dispersibility with nickel hydroxide particles at the time of preparing the paste of CoO particles. It is considered that the current collection efficiency did not increase because the CoOOH conductive film was not sufficiently formed on the surface of the nickel oxide particles, and the utilization rate was limited to about 85%. In addition, since the conductive film of CoOOH is not uniform, current is concentrated on a part of nickel hydroxide at the time of charging, and γ is considered to be difficult to discharge.
Since nickel oxyhydroxide (γ-NiOOH) has been formed, it is considered that the utilization factor is low. Furthermore, the reason why the utilization rate dropped to about 80% although the tap density exceeded 1.5 g / cm 3 was due to the contradictory physical properties of the tap density and the specific surface area. That is, an increase in the tap density means that the crystal itself is small and easily clogged, which means that the specific surface area of the crystal becomes small. By the way, only those having a specific surface area of about 2 m 2 / g could be produced with a tap density of 2.0 g / cm 3 . In other words, the reason for the low utilization rate is that
Similar to that described in Experiment 1, which results in solubility of CoO.

【0028】以上の結果から、酸化コバルトをCoOと
し、比表面積を5〜 50m2 /g 、CoOの添加量を水酸
化ニッケル粉末 100重量%に対して15重量%と限定した
ときは、タップ密度が 0.3〜1.5g/cm3 のときが、ニッ
ケル極の利用率を従来の焼結式ニッケル極と同程度ある
いはそれ以上にまで高めることができることがわかっ
た。
From the above results, when the cobalt oxide was CoO, the specific surface area was 5 to 50 m 2 / g, and the amount of CoO added was limited to 15% by weight with respect to 100% by weight of nickel hydroxide powder, the tap density was It was found that when the value was 0.3 to 1.5 g / cm 3 , the utilization rate of the nickel electrode could be increased to the same level as or higher than that of the conventional sintered nickel electrode.

【0029】以上、実験1および実験2では、水酸化コ
バルトから合成された酸化コバルトがCoOの場合を説
明したが、CoOの代わりにCo2 3 またはこれとC
oOとの混合物であっても同様な結果が得られることが
確認された。
As described above, in Experiments 1 and 2, the case where the cobalt oxide synthesized from cobalt hydroxide was CoO was described. Instead of CoO, Co 2 O 3 or C 2 O 3 was used.
It was confirmed that similar results were obtained even with a mixture with oO.

【0030】また、実験1および実験2以外に、CoO
またはCo2 3 で示されるものの少なくとも1種以上
の添加を、水酸化ニッケル粉末 100重量%に対して5〜
20重量%で行い、しかも酸化コバルトの比表面積および
タップ密度をそれぞれ3〜 50m2 /g 、 0.5〜1.5g/cm
3 とすることによって、ニッケル極の利用率を95%以上
に向上することができることを確認した。
In addition to Experiments 1 and 2, CoO
Alternatively, at least one of Co 2 O 3 is added in an amount of 5 to 100% by weight of the nickel hydroxide powder.
20 wt%, and the specific surface area and tap density of cobalt oxide are 3 to 50 m 2 / g and 0.5 to 1.5 g / cm, respectively.
It was confirmed that by setting 3 , the utilization rate of the nickel electrode can be improved to 95% or more.

【0031】また、活物質は水酸化ニッケルについて説
明したが、これに限定されるものではなく、例えば、負
極活物質のCd(OH)2 、金属Cd、CdO等が挙げ
られる。さらに活物質ペーストを充填する耐アルカリ性
金属多孔体もニッケル・メッキ金属多孔体に限定される
ものではない。
Although the active material has been described as nickel hydroxide, the present invention is not limited to this, and examples thereof include Cd (OH) 2 , metal Cd, and CdO as negative electrode active materials. Further, the alkali-resistant metal porous body filled with the active material paste is not limited to the nickel-plated metal porous body.

【0032】[0032]

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
ペースト式のアルカリ蓄電池用電極の利用率を焼結式の
それと同程度またはそれ以上に向上させることができ
る。
As described above, according to the present invention,
The utilization rate of the paste-type alkaline storage battery electrode can be improved to the same level as or higher than that of the sintered type.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】酸化コバルトのタップ密度を一定にした場合の
酸化コバルトの比表面積および酸化コバルト添加量とニ
ッケル極利用率の関係を示す図。
FIG. 1 is a graph showing the relationship between the specific surface area of cobalt oxide, the amount of cobalt oxide added, and the nickel electrode utilization rate when the tap density of cobalt oxide is constant.

【図2】酸化コバルトの比表面積および酸化コバルト添
加量を一定にした場合の酸化コバルトのタップ密度とニ
ッケル極利用率の関係を示す図。
FIG. 2 is a diagram showing the relationship between the tap density of cobalt oxide and the nickel electrode utilization rate when the specific surface area of cobalt oxide and the amount of cobalt oxide added are constant.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 秦 勝幸 東京都品川区南品川三丁目4番10号 東 芝電池株式会社内 (58)調査した分野(Int.Cl.6,DB名) H01M 4/62 H01M 4/24 - 4/32 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Katsuyuki Hata Inventor Toshiba Battery Co., Ltd., 3-4-10 Minamishinagawa, Shinagawa-ku, Tokyo (58) Field surveyed (Int. Cl. 6 , DB name) H01M 4 / 62 H01M 4/24-4/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 耐アルカリ性金属多孔体に、正極活物質
を主体としこれに酸化コバルト粉末を添加したペースト
を充填してなるアルカリ蓄電池用電極において、前記酸
化コバルトが、化学式CoOまたはCo2 3 で示され
るものの少なくとも1種以上であり、その比表面積が5
〜 50m2 /g 、タップ密度が 0.5〜1.5g/cm3 であるこ
とを特徴とするアルカリ蓄電池用電極。
1. An alkaline storage battery electrode comprising an alkali-resistant metal porous body filled with a paste mainly composed of a positive electrode active material and a cobalt oxide powder added thereto, wherein the cobalt oxide has a chemical formula of CoO or At least one of Co 2 O 3 , whose specific surface area is 5
~ 50m 2 / g, the alkaline storage battery electrode tap density, characterized in that a 0.5 to 1.5 g / cm 3.
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