JP3177311B2 - 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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- 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)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル正極と、負極
と、電解液とを備えたアルカリ蓄電池の製造方法に関
し、特にニッケル正極の製造方法の改良に関する。
と、電解液とを備えたアルカリ蓄電池の製造方法に関
し、特にニッケル正極の製造方法の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、蓄電池を使用する機器の多機能化
等に伴って、蓄電池の高容量化が望まれており、ニッケ
ル正極を備えたアルカリ蓄電池でも、特開平１−１８７
７６８号公報等に示すような提案がなされている。ここ
で、上記アルカリ蓄電池に用いられるニッケル正極の活
物質としては、水酸化ニッケルが用いられており、この
水酸化ニッケルは充電時にオキシ水酸化ニッケルとな
る。但し、当該オキシ水酸化ニッケルには、結晶形態の
違いにより、三価のβ型オキシ水酸化ニッケル（β−Ｎ
ｉＯＯＨ）と、それより高次（３．４価）のγ型オキシ
水酸化ニッケル（γ−ＮｉＯＯＨ）とが存在する。した
がって、価数の高いγ型オキシ水酸化ニッケルを活用す
れば、β型オキシ水酸化ニッケルを用いる場合に比べ
て、極板容量を大幅に増大（約４０％）させることが可
能となる。
等に伴って、蓄電池の高容量化が望まれており、ニッケ
ル正極を備えたアルカリ蓄電池でも、特開平１−１８７
７６８号公報等に示すような提案がなされている。ここ
で、上記アルカリ蓄電池に用いられるニッケル正極の活
物質としては、水酸化ニッケルが用いられており、この
水酸化ニッケルは充電時にオキシ水酸化ニッケルとな
る。但し、当該オキシ水酸化ニッケルには、結晶形態の
違いにより、三価のβ型オキシ水酸化ニッケル（β−Ｎ
ｉＯＯＨ）と、それより高次（３．４価）のγ型オキシ
水酸化ニッケル（γ−ＮｉＯＯＨ）とが存在する。した
がって、価数の高いγ型オキシ水酸化ニッケルを活用す
れば、β型オキシ水酸化ニッケルを用いる場合に比べ
て、極板容量を大幅に増大（約４０％）させることが可
能となる。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、γ型オ
キシ水酸化ニッケルは比較的不活性であるため放電され
難く、且つ充放電による膨化が大きいために焼結体に応
力が加わって極板強度が低下するといった課題を有して
いた。このため、従来は、前記特開平１−１８７７６８
号公報或いは特開平２−３００６１号公報，特開平２−
１０９２６１号公報等に示されるように、γ型オキシ水
酸化ニッケルの生成を抑制する提案がなされており、γ
型オキシ水酸化ニッケルを有効利用するような提案はな
されていないのが現状である。
キシ水酸化ニッケルは比較的不活性であるため放電され
難く、且つ充放電による膨化が大きいために焼結体に応
力が加わって極板強度が低下するといった課題を有して
いた。このため、従来は、前記特開平１−１８７７６８
号公報或いは特開平２−３００６１号公報，特開平２−
１０９２６１号公報等に示されるように、γ型オキシ水
酸化ニッケルの生成を抑制する提案がなされており、γ
型オキシ水酸化ニッケルを有効利用するような提案はな
されていないのが現状である。
【０００４】本発明は係る現状を考慮してなされたもの
であって、γ型オキシ水酸化ニッケルを有効利用して電
池容量を飛躍的に増大させることができるアルカリ蓄電
池の製造方法の提供を目的としている。
であって、γ型オキシ水酸化ニッケルを有効利用して電
池容量を飛躍的に増大させることができるアルカリ蓄電
池の製造方法の提供を目的としている。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は上記目的を達成
するために、水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質
を、金属多孔体に充填させてベース極板を作製する第１
ステップと、上記ベース極板をアルカリ電解液中で過充
電し、γ型オキシ水酸化ニッケルを生成させて正極を作
製する第２ステップと、上記正極の作製後、直ちに、正
極を負極と共に電池缶内に装填する第３ステップとを有
することを特徴とする。
するために、水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質
を、金属多孔体に充填させてベース極板を作製する第１
ステップと、上記ベース極板をアルカリ電解液中で過充
電し、γ型オキシ水酸化ニッケルを生成させて正極を作
製する第２ステップと、上記正極の作製後、直ちに、正
極を負極と共に電池缶内に装填する第３ステップとを有
することを特徴とする。
【０００６】
【作用】上記の方法で蓄電池を作製すると、過充電時に
生成されるγ型オキシ水酸化ニッケルがその形態を変え
ることなく電池内に装填されるので、不活性となるのを
抑制することができ、放電が容易となる。したがって、
従来用いられていたβ型オキシ水酸化ニッケルより価数
の高い分、極板容量を増大させることが可能となる。具
体的には、以下に示す理由によるものと考えられる。
生成されるγ型オキシ水酸化ニッケルがその形態を変え
ることなく電池内に装填されるので、不活性となるのを
抑制することができ、放電が容易となる。したがって、
従来用いられていたβ型オキシ水酸化ニッケルより価数
の高い分、極板容量を増大させることが可能となる。具
体的には、以下に示す理由によるものと考えられる。
【０００７】即ち、水酸化ニッケルを金属多孔体に充填
させたニッケル正極を過充電すると、γ型オキシ水酸化
ニッケルが生成されるが、通常の方法で電池を作製した
場合には、一度放電し再度充電を行ってもγ型オキシ水
酸化ニッケルに変化し難く、しかも生成したγ型オキシ
水酸化ニッケルが放電し難いものとなるため、価数の高
いγ型オキシ水酸化ニッケルを有効利用できなかった。
させたニッケル正極を過充電すると、γ型オキシ水酸化
ニッケルが生成されるが、通常の方法で電池を作製した
場合には、一度放電し再度充電を行ってもγ型オキシ水
酸化ニッケルに変化し難く、しかも生成したγ型オキシ
水酸化ニッケルが放電し難いものとなるため、価数の高
いγ型オキシ水酸化ニッケルを有効利用できなかった。
【０００８】そこで、本発明者が種々の実験を行ったと
ころ、再充電時のγ型オキシ水酸化ニッケルの生成を阻
害する原因と放電性を阻害する原因は、電極の水洗工程
と乾燥工程に起因していることが判明した。これは、以
下に示す２つの理由によるものと考えられる。 水洗工程による原因 過充電時に、活物質の結晶格子中にドープされたアルカ
リ金属イオン或いは活物質に保持されたアルカリが、水
洗工程で活物質から放出されるため、活物質の結晶形態
が変化するという理由。 乾燥工程による原因 高温で極板を乾燥させると、活性な活物質が不活性なも
のに変化し、しかも空気中雰囲気で乾燥させた場合には
活物質或いは活物質保持体に酸化被膜が生成し、導電性
が低下するという理由。
ころ、再充電時のγ型オキシ水酸化ニッケルの生成を阻
害する原因と放電性を阻害する原因は、電極の水洗工程
と乾燥工程に起因していることが判明した。これは、以
下に示す２つの理由によるものと考えられる。 水洗工程による原因 過充電時に、活物質の結晶格子中にドープされたアルカ
リ金属イオン或いは活物質に保持されたアルカリが、水
洗工程で活物質から放出されるため、活物質の結晶形態
が変化するという理由。 乾燥工程による原因 高温で極板を乾燥させると、活性な活物質が不活性なも
のに変化し、しかも空気中雰囲気で乾燥させた場合には
活物質或いは活物質保持体に酸化被膜が生成し、導電性
が低下するという理由。
【０００９】そこで、上記方法の如く、正極の作製後、
直ちに（即ち、水洗工程，乾燥工程を経ることなく）電
池を作製すれば、活物質の結晶形態が変化したり、活物
質が不活化したり、更に活物質或いは活物質保持体に酸
化被膜が生成するのを防止することが可能となる。した
がって、γ型オキシ水酸化ニッケルを有効利用できるの
で、放電容量を飛躍的に増大させることが可能となる。
直ちに（即ち、水洗工程，乾燥工程を経ることなく）電
池を作製すれば、活物質の結晶形態が変化したり、活物
質が不活化したり、更に活物質或いは活物質保持体に酸
化被膜が生成するのを防止することが可能となる。した
がって、γ型オキシ水酸化ニッケルを有効利用できるの
で、放電容量を飛躍的に増大させることが可能となる。
【００１０】加えて、円筒型の蓄電池の場合には、過充
電時には極板強度がある程度低下するため、焼結体や活
物質が脱落することも考えられる。しかし、上記方法の
如く、乾燥しない湿った状態で電極を電池缶内に装填す
れば、焼結体や活物質が脱落するのを抑制することも可
能となる。
電時には極板強度がある程度低下するため、焼結体や活
物質が脱落することも考えられる。しかし、上記方法の
如く、乾燥しない湿った状態で電極を電池缶内に装填す
れば、焼結体や活物質が脱落するのを抑制することも可
能となる。
【００１１】
【実施例】本発明の一実施例を、図１に基づいて、以下
に説明する。 〔実施例１〕図１は本発明の一実施例に係る密閉型ニッ
ケル−カドミウム蓄電池の断面図であり、焼結式ニッケ
ルから成る正極１と、酸化カドミウム及び水酸化カドミ
ウムを主成分とする負極２と、これら正負両極１・２間
に介挿されたセパレータ３とから成る電極群４は渦巻状
に巻回されている。この電極群４は負極端子兼用の外装
缶６内に配置されており、この外装缶６と上記負極２と
は負極用導電タブ５により接続されている。上記外装缶
６の上部開口にはパッキング７を介して封口体８が装着
されており、この封口体８の内部にはコイルスプリング
９が設けられている。このコイルスプリング９は電池内
部の内圧が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧されて
内部のガスが大気中に放出されるように構成されてい
る。また、上記封口体８と前記正極１とは正極用導電タ
ブ１０にて接続されている。
に説明する。 〔実施例１〕図１は本発明の一実施例に係る密閉型ニッ
ケル−カドミウム蓄電池の断面図であり、焼結式ニッケ
ルから成る正極１と、酸化カドミウム及び水酸化カドミ
ウムを主成分とする負極２と、これら正負両極１・２間
に介挿されたセパレータ３とから成る電極群４は渦巻状
に巻回されている。この電極群４は負極端子兼用の外装
缶６内に配置されており、この外装缶６と上記負極２と
は負極用導電タブ５により接続されている。上記外装缶
６の上部開口にはパッキング７を介して封口体８が装着
されており、この封口体８の内部にはコイルスプリング
９が設けられている。このコイルスプリング９は電池内
部の内圧が異常上昇したときに矢印Ａ方向に押圧されて
内部のガスが大気中に放出されるように構成されてい
る。また、上記封口体８と前記正極１とは正極用導電タ
ブ１０にて接続されている。
【００１２】ここで、上記構造の密閉型ニッケル−カド
ミウム蓄電池を、以下のようにして作製した。先ず、ニ
ッケル粉末に水及び増粘剤を添加してスラリーを作成し
た。次に、ニッケルメッキが施された導電芯体上に上記
スラリーを塗布した後、還元性雰囲気下で焼結を行っ
て、焼結基板を作製した。次いで、化学含浸法により、
上記焼結基板に活物質を充填して、ＡＡサイズ（公称容
量：６００mAh ）のベース極板を作製した。尚、上記活
物質の組成は、水酸化ニッケル〔Ｎｉ（ＯＨ）2 〕と、
水酸化コバルト〔Ｃｏ（ＯＨ）2 〕と、水酸化カドミウ
ム〔Ｃｄ（ＯＨ）2 〕とが、９２：３：５の割合で混合
されているものを用いた。
ミウム蓄電池を、以下のようにして作製した。先ず、ニ
ッケル粉末に水及び増粘剤を添加してスラリーを作成し
た。次に、ニッケルメッキが施された導電芯体上に上記
スラリーを塗布した後、還元性雰囲気下で焼結を行っ
て、焼結基板を作製した。次いで、化学含浸法により、
上記焼結基板に活物質を充填して、ＡＡサイズ（公称容
量：６００mAh ）のベース極板を作製した。尚、上記活
物質の組成は、水酸化ニッケル〔Ｎｉ（ＯＨ）2 〕と、
水酸化コバルト〔Ｃｏ（ＯＨ）2 〕と、水酸化カドミウ
ム〔Ｃｄ（ＯＨ）2 〕とが、９２：３：５の割合で混合
されているものを用いた。
【００１３】この後、上記ベース極板を、２５％のＫＯ
Ｈ水溶液中で充電（電流２Ｃで２時間）を行った後、電
流１Ｃで十分に放電を行って、ニッケル正極を作製し
た。しかる後、このニッケル正極の水洗や乾燥を行うこ
となく、ニッケル正極と通常のカドミウム負極とをセパ
レータを介して巻回し、密閉型ニッケル−カドミウム蓄
電池を作製した。
Ｈ水溶液中で充電（電流２Ｃで２時間）を行った後、電
流１Ｃで十分に放電を行って、ニッケル正極を作製し
た。しかる後、このニッケル正極の水洗や乾燥を行うこ
となく、ニッケル正極と通常のカドミウム負極とをセパ
レータを介して巻回し、密閉型ニッケル−カドミウム蓄
電池を作製した。
【００１４】このようにして作製した電池を、以下
（Ａ）電池と称する。 〔比較例〕充放電終了後に、ニッケル正極を水洗、乾燥
する他は、上記実施例と同様にして電池を作成した。こ
のようにして作製した電池を、以下（Ｘ）電池と称す
る。 〔実験〕上記本発明の方法により作製した（Ａ）電池と
比較例の方法により作製した（Ｘ）電池とにおける、電
池容量の測定を行ったので、その結果を下記表１に示
す。尚、実験条件は、電流７５０mAで１．５時間充電し
た後、電流７５０mAで電池電圧が１．０Ｖまで放電する
という条件である。
（Ａ）電池と称する。 〔比較例〕充放電終了後に、ニッケル正極を水洗、乾燥
する他は、上記実施例と同様にして電池を作成した。こ
のようにして作製した電池を、以下（Ｘ）電池と称す
る。 〔実験〕上記本発明の方法により作製した（Ａ）電池と
比較例の方法により作製した（Ｘ）電池とにおける、電
池容量の測定を行ったので、その結果を下記表１に示
す。尚、実験条件は、電流７５０mAで１．５時間充電し
た後、電流７５０mAで電池電圧が１．０Ｖまで放電する
という条件である。
【００１５】また、（Ａ）電池、（Ｘ）電池における電
解液の濃度及び量は同一となるように調整している。
解液の濃度及び量は同一となるように調整している。
【００１６】
【表１】
【００１７】上記表１から明らかなように、本発明の方
法により作製した（Ａ）電池は比較例の方法により作製
した（Ｘ）電池に比べて容量が格段に向上していること
が認められる。尚、化成処理時の充電条件を、電流０．
１Ｃで１６時間行うという条件とする他は、上記（Ａ）
電池及び（Ｘ）電池と同様の電池を作製し、これら電池
の容量を測定したところ、両電池には余り差異が認めら
れなかった。これは、小さな電流で充電をした場合に
は、γ型オキシ水酸化ニッケルが余り生成しないという
理由によるものと考えられる。したがって、本発明を実
施する場合には、γ型オキシ水酸化ニッケルが十分に生
成するように充電条件を設定する必要がある。
法により作製した（Ａ）電池は比較例の方法により作製
した（Ｘ）電池に比べて容量が格段に向上していること
が認められる。尚、化成処理時の充電条件を、電流０．
１Ｃで１６時間行うという条件とする他は、上記（Ａ）
電池及び（Ｘ）電池と同様の電池を作製し、これら電池
の容量を測定したところ、両電池には余り差異が認めら
れなかった。これは、小さな電流で充電をした場合に
は、γ型オキシ水酸化ニッケルが余り生成しないという
理由によるものと考えられる。したがって、本発明を実
施する場合には、γ型オキシ水酸化ニッケルが十分に生
成するように充電条件を設定する必要がある。
【００１８】
【発明の効果】以上説明したように本発明によれば、水
洗工程，乾燥工程を経ることなく電池を作製しているの
で、活物質の結晶形態が変化したり、活物質が不活化し
たり、更に活物質或いは活物質保持体に酸化被膜が生成
するのを防止することが可能となる。したがって、γ型
オキシ水酸化ニッケルを有効利用できるので、電池の放
電容量を飛躍的に増大させることが可能となるという効
果を奏する。
洗工程，乾燥工程を経ることなく電池を作製しているの
で、活物質の結晶形態が変化したり、活物質が不活化し
たり、更に活物質或いは活物質保持体に酸化被膜が生成
するのを防止することが可能となる。したがって、γ型
オキシ水酸化ニッケルを有効利用できるので、電池の放
電容量を飛躍的に増大させることが可能となるという効
果を奏する。
【００１９】加えて、円筒型の蓄電池を作製する場合に
おいて、乾燥しない湿った状態で電極を電池缶内に装填
するので、焼結体や活物質が脱落するのを抑制すること
も可能となり、この点からも電池容量が増大するといっ
た優れた効果を奏する。
おいて、乾燥しない湿った状態で電極を電池缶内に装填
するので、焼結体や活物質が脱落するのを抑制すること
も可能となり、この点からも電池容量が増大するといっ
た優れた効果を奏する。
【図１】本発明の製造方法で作製したニッケル−カドミ
ウム蓄電池の一例を示す断面図である。
ウム蓄電池の一例を示す断面図である。
１ 正極 ２ 負極 ３ セパレータ
Claims (1)
- 【請求項１】 水酸化ニッケルを主成分とする正極活物
質を、金属多孔体に充填させてベース極板を作製する第
１ステップと、 上記ベース極板をアルカリ電解液中で過充電し、γ型オ
キシ水酸化ニッケルを生成させて正極を作製する第２ス
テップと、 上記正極の作製後、直ちに、正極を負極と共に電池缶内
に装填する第３ステップと、 を有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 |
|---|---|---|---|
| JP24183692A JP3177311B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | アルカリ蓄電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24183692A JP3177311B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | アルカリ蓄電池の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0696761A JPH0696761A (ja) | 1994-04-08 |
| JP3177311B2 true JP3177311B2 (ja) | 2001-06-18 |
Family
ID=17080224
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24183692A Expired - Fee Related JP3177311B2 (ja) | 1992-09-10 | 1992-09-10 | アルカリ蓄電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3177311B2 (ja) |
-
1992
- 1992-09-10 JP JP24183692A patent/JP3177311B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0696761A (ja) | 1994-04-08 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |