JP3209083B2 - アルカリ蓄電池用ニッケル正極板の製造法 - Google Patents

アルカリ蓄電池用ニッケル正極板の製造法

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル−カドミ
ウム蓄電池等に用いられるニッケル正極板の製造法の改
良に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルカリ蓄電池用ニッケル正極の製造法
としては、従来より主にニッケル塩を微孔内に含浸した
多孔性基板をアルカリ溶液中で陰電解する方法、あるい
は陰電解せずにアルカリ溶液中で水酸化ニッケルに転換
処理を行う化学含浸法、熱分解法、電解析出法などが知
られている。
【0003】電池の用途拡大につれて小型化、高性能化
が要求されるようになり、消費熱エネルギー、電力が少
なく、活物質利用率が高く、高容量密度のニッケル正極
板を低コストで製造する方法が待望されてきている。そ
こで、必要とする水酸化ニッケルの過半量を電解析出法
によって充填し、これに引き続いて化学含浸法により、
残りの水酸化ニッケルを充填することによって高容量密
度で、なおかつ活物質利用率も高い水酸化ニッケル正極
を低コストで得る方法が提案されている(特公平2−4
1865号公報)。
【0004】また、アルカリ蓄電池を電源に用いる機器
の小型化につれて、電源としてより小さく、高容量密度
の電池が要望されていた。そこで、化学含浸法によって
得た水酸化ニッケルを主成分とする2つの層の間にサン
ドイッチ構造的に水酸化コバルトあるいはコバルト酸化
物を主成分とする層を形成することにより、活物質の利
用率、電池としての放電電位特性を向上させるという方
法も提案されている(特公平6−77452号公報)。
【0005】このようなニッケル正極板を用いたニッケ
ル−カドミウム蓄電池やニッケル−水素蓄電池は、室温
下で適宜の電流値で充放電する、サイクル用途で使用し
ている限りは、電解析出法と化学含浸法により、それぞ
れ水酸化ニッケルを一定重量比率ずつ充填したニッケル
正極板でも何ら問題なくその機能を発揮してきた。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】ところが最近では電池
用途の広がりや機器の小型化などが進み、例えば太陽電
池の起電力を貯える蓄電用バックアップ電池や、屋外に
設置された機器の駆動用電池等においては、単なる高容
量化だけでなく、長期間にわたる高信頼性、つまり長寿
命化が要求されるようになってきた。そこで、上記の電
池を高温下でJIS C 8705の7,3,9に規定
されている耐久特性試験を行ってみたところ、正極側の
導電性が低下していることがわかった。この導電性の低
下により、正極側の分極が大きくなり、早期に電池の容
量低下に至っていた。
【0007】また、水酸化ニッケルを主成分とする2つ
の層の間にサンドイッチ構造的に水酸化コバルトあるい
はコバルト酸化物を主成分とする層を形成する方法にし
ても、2つの層を形成する水酸化ニッケルの製造法が化
学含浸法であり、製法上から基板の孔内への活物質充填
量は制限されて高容量密度の極板が得難く、また充填し
た活物質も粒径的に大きく、その利用率が電解析出法で
得られる水酸化ニッケルと比較して低いという問題点が
あり、長期間にわたって放電容量を一定値以上に保つの
は難しかった。
【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、例えば焼結ニッケル基板などの多孔性金属
基板に活物質をなす水酸化ニッケルの一部を電解析出法
によって充填し、ついでコバルト酸化物層を化学含浸法
により形成し、その後必要とする総量のうち前記の一部
を除いた残りの水酸化ニッケルを化学含浸法により充填
するものである。
【0009】この際の水酸化ニッケルの充填は、電解析
出法によるそれは必要総量の40重量%以下とし、化学
含浸法によるそれを60重量%以上とするとよい。
【0010】
【発明の実施の形態】本発明の請求項1に記載の発明
は、電解析出法により必要とする水酸化ニッケルの一部
を充填し、ついでコバルト酸化物層を化学含浸法により
形成させ、その後に化学含浸法により必要総量のうちの
残りの水酸化ニッケルを充填するものであり、生成する
水酸化ニッケルの粒径や充填密度を利用して高容量密度
で、活物質量の利用率が高く、しかも高温下においても
長寿命化が図れるニッケル正極板とすることができる。
【0011】
【実施例】次に、本発明の具体例を説明する。
【0012】電解析出法における電解液として、濃度
3.5モル/l,pH2.0の硝酸ニッケル溶液を用
い、その液温度を80℃としてこれに多孔度80%のニ
ッケル焼結基板を浸漬し、これを陰極として電解析出を
行った。なお電解析出による硝酸ニッケルの充填量は、
アルカリ水溶液による転換後の水酸化ニッケル換算で必
要総量の約30重量%とした。この後、充填基板の乾燥
を行い、引き続いて、この基板を濃度3.0モル/l,
pH1.5、液温度80℃の硝酸コバルト水溶液中に浸
漬し、硝酸コバルトの含浸を行った後に、乾燥を施し、
濃度4.0モル/l、液温度60℃のか性ソーダ水溶液
中に浸漬し、引き続いて水洗処理を行った。その後、濃
度3.0モル/lの硝酸ニッケルと、濃度0.05モル
/lの硝酸コバルトとの混合液水溶液を用い、液温度を
80℃としてこれに浸漬した後に、乾燥を行い、濃度
4.0モル/l、液温度60℃のか性ソーダ水溶液中に
浸漬し、硝酸ニッケル、硝酸コバルトをそれぞれ水酸化
ニッケル、水酸化コバルトに転換した後に水洗処理を行
った。さらにこのニッケル塩およびコバルト塩の化学含
浸、アルカリ浸漬、水洗の一連の工程を複数回くり返し
て必要総量の約70重量%の水酸化ニッケルを充填し
た。この活物質充填後の基板を35×150mmに裁断
し、本発明の実施例によるニッケル正極板aを作製し
た。この正極板を用い公知のカドミウム負極、及びセパ
レータと組み合わせて、公称容量700mAhのAサイ
ズの密閉型ニッケル−カドミウム蓄電池Aを作製した。
【0013】比較例として、上記実施例と同様に電解析
出法により必要総量の70重量%相当の水酸化ニッケル
の充填を行った後、硝酸ニッケルと硝酸コバルトとの混
合溶液に浸漬し、残りの30重量%相当の水酸化ニッケ
ルを充填して作製した正極板を比較例によるニッケル正
極板bとし、実施例同様にAサイズの密閉型ニッケル−
カドミウム蓄電池を作製し、比較例による電池Bを得
た。また、化学含浸法により総活物質量の約60重量%
を充填した後、硝酸コバルトの含浸を行い、残りの約4
0重量%の水酸化ニッケルをやはり化学含浸法により充
填して作製した正極板を比較例cとし、これを用いて実
施例同様に密閉型ニッケル−カドミウム蓄電池を構成
し、比較例による電池Cを得た。
【0014】これらA,B,Cの各電池の活物質充填密
度と20℃の一定温度で0.1Cで15時間充電し、
0.2Cで終止電圧1.0Vまで放電するサイクルを1
サイクルとしたモードで充放電して、2サイクル目の放
電容量により電池特性を評価した。その結果を(表1)
に示す。
【0015】
【表1】
【0016】(表1)から明らかなように、コバルト酸
化物の層を電解析出法で得られる水酸化ニッケルと化学
含浸法で得られる水酸化ニッケルとの間に形成させた電
池Aは、コバルト酸化物の層がない比較例の電池Bより
も活物質の利用率が高い。これは、コバルト酸化物は電
解析出法で得られる水酸化ニッケルと化学含浸で得られ
る水酸化ニッケルの周りにコバルト酸イオンとして拡散
してゆき、充電時に導電性が良好なオキシ水酸化コバル
トになって、活物質の利用率が向上していると考えられ
る。また、化学含浸法で得られる水酸化ニッケルの層
間、粒子間にコバルト酸化物を形成させた比較例電池C
よりも、高容量密度で、活物質利用率も高い。これは、
化学含浸法で得られる水酸化ニッケルと比較して、電解
析出法で得られる水酸化ニッケルの接触面積が大きく、
水酸化ニッケル粒子の表面部分にコバルト酸化物層を形
成させる効果が大きくなるためと考えられる。
【0017】また、電池A、B、CのJIS C 87
05の7,3,9に規定されているサイクルの耐久特性
評価を行った。図1に雰囲気温度50℃でのサイクル数
と1サイクル目の容量を100としたときの各サイクル
の容量比率(標準容量比率)との関係を示す。極板中に
おける導電性が高い電池Aは長期間にわたって特性が良
好である。しかし、電池Bでは水酸化ニッケル相互間で
の導電性が不十分なために早いサイクルで特性劣化が起
こっている。また、電池Cにおいてもコバルト酸化物層
の存在により水酸化ニッケル相互間にある程度の導電性
は確保されているが、不十分であり、特性劣化が起こっ
ている。なお、本実施例ではニッケルとコバルトの塩と
して硝酸塩を用いたが、硫酸塩を用いた場合においても
ほぼ同様の効果が得られることはいうまでもない。
【0018】
【発明の効果】以上のように、本発明では電解析出法で
得られる水酸化ニッケルを必要とする活物質総量の一部
として充填した後に、コバルト酸化物層を化学含浸で形
成させ、ついで必要とする残りの活物質である水酸化ニ
ッケルを化学含浸法により充填することにより、高容量
密度で、活物質の利用率が高く、長寿命なニッケル極板
を得ることができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例における電池のサイクル数と1サイクル
目の容量を100としたときの各サイクルでの標準容量
比率との関係を示す図
フロントページの続き (56)参考文献 特開 昭63−102165(JP,A) 特開 昭59−27457(JP,A) 特公 平2−41865(JP,B2) 特公 平6−77452(JP,B2) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/26 H01M 4/32

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】多孔性金属基板の孔内に活物質をなす水酸
    化ニッケルの一部を電解析出法によって充填し、ついで
    コバルト酸化物層を化学含浸法により形成し、その後、
    必要とする総量のうち前記の一部を除いた残りの水酸化
    ニッケルを化学含浸法によって充填することを特徴とす
    るアルカリ蓄電池用ニッケル正極板の製造法。
  2. 【請求項2】電解析出法による水酸化ニッケルの充填量
    よりも化学含浸法による水酸化ニッケルの充填量が多い
    請求項1記載のアルカリ蓄電池用ニッケル正極板の製造
    法。
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