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Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Description
【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。
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。
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)。
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)。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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
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)
- 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08127296A JP3209083B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | アルカリ蓄電池用ニッケル正極板の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP08127296A JP3209083B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | アルカリ蓄電池用ニッケル正極板の製造法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09274914A JPH09274914A (ja) | 1997-10-21 |
JP3209083B2 true JP3209083B2 (ja) | 2001-09-17 |
Family
ID=13741742
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP08127296A Expired - Fee Related JP3209083B2 (ja) | 1996-04-03 | 1996-04-03 | アルカリ蓄電池用ニッケル正極板の製造法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3209083B2 (ja) |
-
1996
- 1996-04-03 JP JP08127296A patent/JP3209083B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH09274914A (ja) | 1997-10-21 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |