JP3263603B2 - アルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池Info
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- nickel
- battery
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル極を正極
とするアルカリ蓄電池に係わり、詳しくは、正極の活物
質利用率が高いアルカリ蓄電池を提供することを目的と
した、アルカリ電解液の改良に関する。
とするアルカリ蓄電池に係わり、詳しくは、正極の活物
質利用率が高いアルカリ蓄電池を提供することを目的と
した、アルカリ電解液の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】正極活
物質に水酸化ニッケルを用いるアルカリ蓄電池では、充
電により生成するオキシ水酸化ニッケルの導電性は良好
であるが、放電生成物である水酸化ニッケルの導電性が
悪い。そのため、基板の集電能力が悪くなり、活物質利
用率が低下する。この傾向は、非焼結式のニッケル極に
おいて、顕著である。
物質に水酸化ニッケルを用いるアルカリ蓄電池では、充
電により生成するオキシ水酸化ニッケルの導電性は良好
であるが、放電生成物である水酸化ニッケルの導電性が
悪い。そのため、基板の集電能力が悪くなり、活物質利
用率が低下する。この傾向は、非焼結式のニッケル極に
おいて、顕著である。
【０００３】そこで、活物質利用率の高いニッケル極を
得るべく、ニッケル極にイットリウム化合物を添加して
正極側の酸素過電圧を高めることが特開平５−２８９９
２号公報に提案されている。このニッケル極は、いわゆ
る非焼結式である。
得るべく、ニッケル極にイットリウム化合物を添加して
正極側の酸素過電圧を高めることが特開平５−２８９９
２号公報に提案されている。このニッケル極は、いわゆ
る非焼結式である。
【０００４】しかしながら、本発明者らが試験した結
果、ニッケル極にイットリウム化合物を添加する上記の
方法では、活物質利用率、特に高温で充電した場合の活
物質利用率が充分でないことが分かった。
果、ニッケル極にイットリウム化合物を添加する上記の
方法では、活物質利用率、特に高温で充電した場合の活
物質利用率が充分でないことが分かった。
【０００５】したがって、本発明は、正極の活物質利用
率、特に高温で充電した場合の正極の活物質利用率が、
従来のものに比べて高いアルカリ蓄電池を提供すること
を目的とする。
率、特に高温で充電した場合の正極の活物質利用率が、
従来のものに比べて高いアルカリ蓄電池を提供すること
を目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るアルカリ蓄電池（本発明電池）は、正極
としてのニッケル極と、負極と、アルカリ電解液とを備
えるアルカリ蓄電池において、前記アルカリ電解液がイ
ットリウムを０．５〜１０重量ｐｐｍ含有していること
を特徴とする。
の本発明に係るアルカリ蓄電池（本発明電池）は、正極
としてのニッケル極と、負極と、アルカリ電解液とを備
えるアルカリ蓄電池において、前記アルカリ電解液がイ
ットリウムを０．５〜１０重量ｐｐｍ含有していること
を特徴とする。
【０００７】本発明に於けるアルカリ電解液のイットリ
ウム含有量が、０．５〜１０重量ｐｐｍに規制されるの
は、イットリウム含有量がこの範囲を外れると、正極の
活物質利用率、特に高温充電時の正極の活物質利用率が
低下するからである。
ウム含有量が、０．５〜１０重量ｐｐｍに規制されるの
は、イットリウム含有量がこの範囲を外れると、正極の
活物質利用率、特に高温充電時の正極の活物質利用率が
低下するからである。
【０００８】本発明は、ニッケル極を正極とするアルカ
リ蓄電池、例えば負極が水素吸蔵合金電極であるニッケ
ル−水素アルカリ蓄電池、負極がカドミウム電極である
ニッケル−カドミウムアルカリ蓄電池、負極が亜鉛電極
であるニッケル−亜鉛アルカリ蓄電池などに適用可能で
ある。
リ蓄電池、例えば負極が水素吸蔵合金電極であるニッケ
ル−水素アルカリ蓄電池、負極がカドミウム電極である
ニッケル−カドミウムアルカリ蓄電池、負極が亜鉛電極
であるニッケル−亜鉛アルカリ蓄電池などに適用可能で
ある。
【０００９】本発明電池においては、アルカリ電解液が
イットリウムを所定量含有しているので、正極の活物質
利用率が高い。この理由は定かでないが、アルカリ電解
液中のイットリウムが水酸化ニッケル粒子の細孔内に拡
散することにより、充電時の正極の酸素過電圧が上昇し
て酸素が発生しにくくなり、その結果、水酸化ニッケル
のオキシ水酸化ニッケルへの充電が効率良く行われるよ
うになるためと考えられる。正極にイットリウム化合物
を添加する特開平５−２８９９２号公報に開示されてい
る方法では、後述する実施例に示すように、本発明電池
の如き優れた特性を有するアルカリ蓄電池は得られな
い。
イットリウムを所定量含有しているので、正極の活物質
利用率が高い。この理由は定かでないが、アルカリ電解
液中のイットリウムが水酸化ニッケル粒子の細孔内に拡
散することにより、充電時の正極の酸素過電圧が上昇し
て酸素が発生しにくくなり、その結果、水酸化ニッケル
のオキシ水酸化ニッケルへの充電が効率良く行われるよ
うになるためと考えられる。正極にイットリウム化合物
を添加する特開平５−２８９９２号公報に開示されてい
る方法では、後述する実施例に示すように、本発明電池
の如き優れた特性を有するアルカリ蓄電池は得られな
い。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
【００１１】（実施例１） 〔ニッケル極の作製〕水酸化ニッケル１００重量部、金
属コバルト７重量部、水酸化コバルト５重量部、及び、
結着剤としての１重量％メチルセルロース水溶液２０重
量部を混練してペーストを調製し、このペーストをニッ
ケルめっきした発泡メタル（多孔度９５％；平均孔径２
００μｍ）からなる多孔性の基板に充填し、乾燥し、加
圧成形して、非焼結式のニッケル極を作製した。
属コバルト７重量部、水酸化コバルト５重量部、及び、
結着剤としての１重量％メチルセルロース水溶液２０重
量部を混練してペーストを調製し、このペーストをニッ
ケルめっきした発泡メタル（多孔度９５％；平均孔径２
００μｍ）からなる多孔性の基板に充填し、乾燥し、加
圧成形して、非焼結式のニッケル極を作製した。
【００１２】〔アルカリ電解液の調製〕比重１．３０の
水酸化カリウム水溶液１リットルにＬｉＯＨ・Ｈ2 Ｏを
４０ｇ、及び、三酸化二イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）を
８．５ｍｇ溶かしてアルカリ電解液を調製した。このア
ルカリ電解液のイットリウム含有量は５重量ｐｐｍであ
る。
水酸化カリウム水溶液１リットルにＬｉＯＨ・Ｈ2 Ｏを
４０ｇ、及び、三酸化二イットリウム（Ｙ2 Ｏ3 ）を
８．５ｍｇ溶かしてアルカリ電解液を調製した。このア
ルカリ電解液のイットリウム含有量は５重量ｐｐｍであ
る。
【００１３】〔アルカリ蓄電池の作製〕上記の非焼結式
のニッケル極（正極）、この正極よりも電気化学的容量
が大きい従来公知のペースト式カドミウム極（負極）、
上記のアルカリ電解液、ポリアミド不織布（セパレー
タ）、金属製の電池缶、金属製の電池蓋などを用いて、
ＡＡサイズのアルカリ蓄電池Ａ１（電池容量：約１００
０ｍＡｈ）を作製した。
のニッケル極（正極）、この正極よりも電気化学的容量
が大きい従来公知のペースト式カドミウム極（負極）、
上記のアルカリ電解液、ポリアミド不織布（セパレー
タ）、金属製の電池缶、金属製の電池蓋などを用いて、
ＡＡサイズのアルカリ蓄電池Ａ１（電池容量：約１００
０ｍＡｈ）を作製した。
【００１４】（比較例１） 〔ニッケル極の作製〕水酸化ニッケル１００重量部、金
属コバルト７重量部、水酸化コバルト５重量部、三酸化
二イットリウム３重量部、及び、結着剤としての１重量
％メチルセルロース水溶液２０重量部を混練してペース
トを調製し、このペーストをニッケルめっきした発泡メ
タル（多孔度９５％；平均孔径２００μｍ）からなる多
孔性の基板に充填し、乾燥し、加圧成形して、非焼結式
のニッケル極を作製した。
属コバルト７重量部、水酸化コバルト５重量部、三酸化
二イットリウム３重量部、及び、結着剤としての１重量
％メチルセルロース水溶液２０重量部を混練してペース
トを調製し、このペーストをニッケルめっきした発泡メ
タル（多孔度９５％；平均孔径２００μｍ）からなる多
孔性の基板に充填し、乾燥し、加圧成形して、非焼結式
のニッケル極を作製した。
【００１５】〔アルカリ電解液の調製〕比重１．３０の
水酸化カリウム水溶液１リットルにＬｉＯＨ・Ｈ2 Ｏを
４０ｇ溶かしてアルカリ電解液を調製した。
水酸化カリウム水溶液１リットルにＬｉＯＨ・Ｈ2 Ｏを
４０ｇ溶かしてアルカリ電解液を調製した。
【００１６】〔アルカリ蓄電池の作製〕上記の非焼結式
のニッケル極及びアルカリ電解液を使用したこと以外は
実施例１と同様にして、比較電池Ｂ１を作製した。
のニッケル極及びアルカリ電解液を使用したこと以外は
実施例１と同様にして、比較電池Ｂ１を作製した。
【００１７】（実施例２） 〔ニッケル極の作製〕水酸化ニッケル９０重量部、水酸
化コバルト１０重量部、及び、結着剤としての１重量％
メチルセルロース水溶液２０重量部を混練してペースト
を調製し、このペーストをニッケルめっきした発泡メタ
ル（多孔度９５％；平均孔径２００μｍ）からなる多孔
性の基板に充填し、乾燥し、加圧成形して、非焼結式の
ニッケル極を作製した。
化コバルト１０重量部、及び、結着剤としての１重量％
メチルセルロース水溶液２０重量部を混練してペースト
を調製し、このペーストをニッケルめっきした発泡メタ
ル（多孔度９５％；平均孔径２００μｍ）からなる多孔
性の基板に充填し、乾燥し、加圧成形して、非焼結式の
ニッケル極を作製した。
【００１８】〔アルカリ電解液の調製〕比重１．２０の
水酸化カリウム水溶液１リットルに三酸化二イットリウ
ムを７．６ｍｇ溶かしてアルカリ電解液を調製した。こ
のアルカリ電解液のイットリウム含有量は５重量ｐｐｍ
である。
水酸化カリウム水溶液１リットルに三酸化二イットリウ
ムを７．６ｍｇ溶かしてアルカリ電解液を調製した。こ
のアルカリ電解液のイットリウム含有量は５重量ｐｐｍ
である。
【００１９】〔アルカリ蓄電池の作製〕上記の非焼結式
のニッケル極及びアルカリ電解液を使用したこと以外は
実施例１と同様にして、本発明電池Ａ２を作製した。
のニッケル極及びアルカリ電解液を使用したこと以外は
実施例１と同様にして、本発明電池Ａ２を作製した。
【００２０】（比較例２）アルカリ電解液の調製におい
て、三酸化二イットリウムを配合しなかったこと以外は
実施例２と同様にして、比較電池Ｂ２を作製した。
て、三酸化二イットリウムを配合しなかったこと以外は
実施例２と同様にして、比較電池Ｂ２を作製した。
【００２１】〈各電池の正極の活物質利用率〉各電池に
ついて、２５°Ｃにて０．１Ｃで１６０％充電した後、
２５°Ｃにて１Ｃで１．０Ｖまで放電する充放電を９サ
イクル行った。その後、２５°Ｃ、４５°Ｃ又は６０°
Ｃにて０．１Ｃで１６０％充電した後、２５°Ｃにて１
Ｃで１．０Ｖまで放電して、各電池の正極の１０サイク
ル目の活物質利用率を求めた。活物質利用率は、下式に
基づき算出した。
ついて、２５°Ｃにて０．１Ｃで１６０％充電した後、
２５°Ｃにて１Ｃで１．０Ｖまで放電する充放電を９サ
イクル行った。その後、２５°Ｃ、４５°Ｃ又は６０°
Ｃにて０．１Ｃで１６０％充電した後、２５°Ｃにて１
Ｃで１．０Ｖまで放電して、各電池の正極の１０サイク
ル目の活物質利用率を求めた。活物質利用率は、下式に
基づき算出した。
【００２２】活物質利用率（％）＝｛１０サイクル目の
放電容量（ｍＡｈ）／〔水酸化ニッケル量（ｇ）×２８
８（ｍＡｈ／ｇ）〕｝×１００
放電容量（ｍＡｈ）／〔水酸化ニッケル量（ｇ）×２８
８（ｍＡｈ／ｇ）〕｝×１００
【００２３】結果を表１に示す。但し、表１の上欄中の
活物質利用率は、本発明電池Ａ１の正極の１０サイクル
目の活物質利用率を１００としたときの指数で示したも
のであり、また表１の下欄中の活物質利用率は、本発明
電池Ａ２の正極の１０サイクル目の活物質利用率を１０
０としたときの指数で示したものである。
活物質利用率は、本発明電池Ａ１の正極の１０サイクル
目の活物質利用率を１００としたときの指数で示したも
のであり、また表１の下欄中の活物質利用率は、本発明
電池Ａ２の正極の１０サイクル目の活物質利用率を１０
０としたときの指数で示したものである。
【００２４】
【表１】
【００２５】表１に示すように、本発明電池Ａ１は、比
較電池Ｂ１に比べて、試験した全ての充電温度に関して
正極の１０サイクル目の活物質利用率が高い。この事実
から、正極の活物質利用率を高めるためには、ニッケル
極にイットリウムを添加するよりも、アルカリ電解液に
イットリウムを含有せしめる方が有効であることが分か
る。
較電池Ｂ１に比べて、試験した全ての充電温度に関して
正極の１０サイクル目の活物質利用率が高い。この事実
から、正極の活物質利用率を高めるためには、ニッケル
極にイットリウムを添加するよりも、アルカリ電解液に
イットリウムを含有せしめる方が有効であることが分か
る。
【００２６】また、表１に示すように、本発明電池Ａ２
は、比較電池Ｂ２に比べて、試験した全ての充電温度に
関して正極の１０サイクル目の活物質利用率が高い。こ
の事実から、アルカリ電解液にイットリウムを含有せし
めることにより、正極の活物質利用率が向上することが
分かる。
は、比較電池Ｂ２に比べて、試験した全ての充電温度に
関して正極の１０サイクル目の活物質利用率が高い。こ
の事実から、アルカリ電解液にイットリウムを含有せし
めることにより、正極の活物質利用率が向上することが
分かる。
【００２７】〈アルカリ電解液のイットリウム含有量と
活物質利用率の関係〉比重１．３０の水酸化カリウム水
溶液１リットルにＬｉＯＨ・Ｈ2 Ｏを４０ｇ、及び、三
酸化二イットリウムを０．２ｍｇ、０．４ｍｇ、０．９
ｍｇ、１．７ｍｇ、３．４ｍｇ、１２．８ｍｇ、１７．
０ｍｇ又は２０．４ｍｇ溶かしてアルカリ電解液を調製
した。これらのアルカリ電解液のイットリウム含有量
は、順に０．１重量ｐｐｍ、０．２５重量ｐｐｍ、０．
５重量ｐｐｍ、１重量ｐｐｍ、２重量ｐｐｍ、７．５重
量ｐｐｍ、１０重量ｐｐｍ、１２重量ｐｐｍである。こ
れらのアルカリ電解液を、それぞれ使用したこと以外は
実施例１と同様にして、順に比較電池Ｂ３、Ｂ４、本発
明電池Ａ３〜Ａ７、比較電池Ｂ５を作製し、先と同様に
して、各電池の充電温度２５°Ｃ、４５°Ｃ及び６０°
Ｃに於ける正極の１０サイクル目の活物質利用率を求め
た。結果を表２に示す。表２には、本発明電池Ａ１（ア
ルカリ電解液のイットリウム含有量：５重量ｐｐｍ）の
充電温度が２５°Ｃ、４５°Ｃ及び６０°Ｃに於ける正
極の１０サイクル目の活物質利用率も示してあり、表２
中の活物質利用率は、本発明電池Ａ１の正極の活物質利
用率を１００とした指数で示したものである。
活物質利用率の関係〉比重１．３０の水酸化カリウム水
溶液１リットルにＬｉＯＨ・Ｈ2 Ｏを４０ｇ、及び、三
酸化二イットリウムを０．２ｍｇ、０．４ｍｇ、０．９
ｍｇ、１．７ｍｇ、３．４ｍｇ、１２．８ｍｇ、１７．
０ｍｇ又は２０．４ｍｇ溶かしてアルカリ電解液を調製
した。これらのアルカリ電解液のイットリウム含有量
は、順に０．１重量ｐｐｍ、０．２５重量ｐｐｍ、０．
５重量ｐｐｍ、１重量ｐｐｍ、２重量ｐｐｍ、７．５重
量ｐｐｍ、１０重量ｐｐｍ、１２重量ｐｐｍである。こ
れらのアルカリ電解液を、それぞれ使用したこと以外は
実施例１と同様にして、順に比較電池Ｂ３、Ｂ４、本発
明電池Ａ３〜Ａ７、比較電池Ｂ５を作製し、先と同様に
して、各電池の充電温度２５°Ｃ、４５°Ｃ及び６０°
Ｃに於ける正極の１０サイクル目の活物質利用率を求め
た。結果を表２に示す。表２には、本発明電池Ａ１（ア
ルカリ電解液のイットリウム含有量：５重量ｐｐｍ）の
充電温度が２５°Ｃ、４５°Ｃ及び６０°Ｃに於ける正
極の１０サイクル目の活物質利用率も示してあり、表２
中の活物質利用率は、本発明電池Ａ１の正極の活物質利
用率を１００とした指数で示したものである。
【００２８】
【表２】
【００２９】表２より、幅広い充電温度領域において正
極の活物質利用率が高いアルカリ蓄電池を得るために
は、アルカリ電解液のイットリウム含有量を０．５重量
ｐｐｍ〜１０重量ｐｐｍとする必要があることが分か
る。
極の活物質利用率が高いアルカリ蓄電池を得るために
は、アルカリ電解液のイットリウム含有量を０．５重量
ｐｐｍ〜１０重量ｐｐｍとする必要があることが分か
る。
【００３０】上記の実施例では、ニッケル極の活物質と
して水酸化ニッケルを使用したが、水酸化ニッケルに、
コバルト、亜鉛、カドミウム、カルシウム、マンガン、
マグネシウム、ビスマス、アルミニウム及びイットリウ
ムから選ばれた少なくとも１種の元素が固溶した固溶体
を用いてもよい。水酸化ニッケルにこれらの元素を固溶
させることにより充放電時の水酸化ニッケルの膨化を抑
制することができる。
して水酸化ニッケルを使用したが、水酸化ニッケルに、
コバルト、亜鉛、カドミウム、カルシウム、マンガン、
マグネシウム、ビスマス、アルミニウム及びイットリウ
ムから選ばれた少なくとも１種の元素が固溶した固溶体
を用いてもよい。水酸化ニッケルにこれらの元素を固溶
させることにより充放電時の水酸化ニッケルの膨化を抑
制することができる。
【００３１】また、上記の実施例では、イットリウム原
料として三酸化二イットリウムを使用したが、炭酸イッ
トリウム、フッ化イットリウムなどを使用した場合に
も、上記と同様の優れた効果が得られることを確認し
た。
料として三酸化二イットリウムを使用したが、炭酸イッ
トリウム、フッ化イットリウムなどを使用した場合に
も、上記と同様の優れた効果が得られることを確認し
た。
【００３２】さらに、上記の実施例では、非焼結式のニ
ッケル極を使用したが、公知の焼結式ニッケル極を使用
した場合にも、上記と同様の効果が得られることを確認
した。
ッケル極を使用したが、公知の焼結式ニッケル極を使用
した場合にも、上記と同様の効果が得られることを確認
した。
【００３３】
【発明の効果】本発明電池は、アルカリ電解液がイット
リウムを所定量含有しているので、幅広い充電温度領域
において正極の活物質利用率が高い。
リウムを所定量含有しているので、幅広い充電温度領域
において正極の活物質利用率が高い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 矢野 睦 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 野上 光造 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 米津 育郎 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三洋電機株式会社内 (56)参考文献 特開 平４−121975（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/24 - 10/34
Claims (2)
- 【請求項１】正極としてのニッケル極と、負極と、アル
カリ電解液とを備えるアルカリ蓄電池において、前記ア
ルカリ電解液がイットリウムを０．５〜１０重量ｐｐｍ
含有していることを特徴とするアルカリ蓄電池。 - 【請求項２】前記負極が、水素吸蔵合金電極、カドミウ
ム電極又は亜鉛電極である請求項１記載のアルカリ蓄電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19299696A JP3263603B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP19299696A JP3263603B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1021904A JPH1021904A (ja) | 1998-01-23 |
| JP3263603B2 true JP3263603B2 (ja) | 2002-03-04 |
Family
ID=16300491
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP19299696A Expired - Fee Related JP3263603B2 (ja) | 1996-07-03 | 1996-07-03 | アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3263603B2 (ja) |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3866884B2 (ja) | 1998-10-08 | 2007-01-10 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ電池 |
| JP4747536B2 (ja) * | 2004-09-06 | 2011-08-17 | トヨタ自動車株式会社 | アルカリ蓄電池 |
| BR112017005655B1 (pt) | 2014-10-02 | 2021-09-21 | Dow Global Technologies Llc | Composição e artigo |
-
1996
- 1996-07-03 JP JP19299696A patent/JP3263603B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH1021904A (ja) | 1998-01-23 |
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