JP3407983B2 - Method for producing non-sintered positive electrode for alkaline storage battery - Google Patents

Method for producing non-sintered positive electrode for alkaline storage battery

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JP3407983B2
JP3407983B2 JP17912094A JP17912094A JP3407983B2 JP 3407983 B2 JP3407983 B2 JP 3407983B2 JP 17912094 A JP17912094 A JP 17912094A JP 17912094 A JP17912094 A JP 17912094A JP 3407983 B2 JP3407983 B2 JP 3407983B2
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lithium
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nickel hydroxide
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雅行 寺坂
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル−カドミウム
蓄電池やニッケル−金属水素化物蓄電池などに使用され
るアルカリ蓄電池用非焼結式正極の製造方法に関し、詳
しくはそのような正極を構成する水酸化ニッケル活物質
の改良に関する。 【0002】 【従来の技術】従来、ニッケル−カドミウム蓄電池など
のニッケル極には、焼結式ニッケル正極が使用されてい
たが、この焼結式ニッケル正極は、焼結基板の細孔径が
小さいのでニッケル活物質粉末を直接充填することがで
きない。このため、ニッケルを硝酸ニッケル塩溶液とし
て焼結基板に含浸させた後、前記基板をアルカリ溶液に
浸漬して前記硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに変化させ
る操作を何回も繰り返すことにより、焼結基板に活物質
を充填することが行われている。しかし、この方法は工
程が煩雑であるため生産性が低い。しかも、焼結基板
は、多孔度が低いため極板の活物質充填密度を充分に高
めることができない。よって、高エネルギー密度の正極
となすのには限界がある。そこで、最近では、焼結式に
代え非焼結式ニッケル正極が使用されるようになってい
る。非焼結式では、スポンジ状またはフェルト状の金属
多孔体等の高多孔度の活物質保持体を使用可能なため、
ニッケル活物質をスラリー状として直接充填することが
できる。よって、非焼結式ニッケル正極は、焼結式に比
べ、製造方法が簡単であり、しかも電極の軽量化、高容
量化を図り得るという特徴がある。 【0003】ところで、ニッケル正極を備えるアルカリ
蓄電池において、電解液にリチウムを添加した場合、ニ
ッケル正極のエネルギー密度が向上することが知られて
いる。しかし、この効果は、単に電解液中にリチウムが
存在すれば発揮されるというものではなく、電解液に添
加されたリチウムがリチウムイオンとして水酸化ニッケ
ルの結晶格子内に取り込まれて初めてその効果を発揮す
るものである。このことから、特開昭60−21176
7号公報では、ニッケル塩溶液にリチウムを含むアルカ
リ金属を作用させることにより、水酸化ニッケルの集合
粒子中に予めリチウムを含有させたる技術が提案されて
いる。この技術によると、水酸化ニッケルの集合粒子が
形成される際に、リチウムがその内部に取り込まれるた
め、リチウムを電解液に添加する場合に比べ、充放電の
初期の段階からニッケル活物質の利用率や充電受入れ性
の改善を高めることができる。よって、このようなリチ
ウム含有ニッケル活物質を活物質として正極を構成する
と、電極の容量密度が向上する。 【0004】 【発明が解決しようとする課題】しかし、前記技術を適
用した場合であっても、ニッケル正極の初期充放電にお
ける容量密度を充分に高めることができない。何故な
ら、前記技術では、リチウムイオンを充分にニッケル活
物質の結晶格子内に取り込ませることができないため、
水酸化ニッケル粒子の集合体に含有せられたリチウムの
一部は単に水酸化ニッケル粒子に付着した状態で存在し
ているからである。よって、前記技術を適用したニッケ
ル正極は、電解液にリチウムを添加する方法に比べ初期
充放電特性の改善が見られものの、充分に容量密度が
高いものとはなっていない。 【0005】即ち、前記技術を適用したニッケル正極で
は、水酸化ニッケル結晶格子内に取り込まれていないリ
チウムが存在するために、何サイクルもの充放電サイク
ルを実行して、このようなリチウムを水酸化ニッケル結
晶格子内に取り込ませないと、リチウム添加の効果を充
分には引き出せないという問題があった。本発明は、前
記技術の問題点に鑑みなされたものであって、リチウム
イオンを水酸化ニッケル結晶格子内に充分取り込ませる
方法を見い出し、もって充放電初期から高エネルギー密
度を実現し得る非焼結式ニッケル正極の製造方法を提供
しようとするものである。 【0006】 【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に請求項1記載の発明は、リチウムを含有する水酸化ニ
ッケル粉末を作製する工程を備えた非焼結式ニッケル正
極の製造方法において、前記工程が、酸性のリチウム塩
と酸性のニッケル塩の混合水溶液と、アルカリ水溶液と
を、反応槽内PHが8以上12以下に維持されるように
夫々の水溶液の導入量を制御しつつ、反応槽内に徐々
導入して混合することにより、リチウムを含有した水酸
化ニッケル結晶を析出させる工程を具備することを特徴
とする。 【0007】 【0008】 【作用】 請求項1の発明によれば、水酸化ニッケル結晶の格子
内にリチウムイオンを充分に取り込ませたリチウム含有
水酸化ニッケルを得ることができる。以下、このことを
詳説する。なお、単に「リチウム」と記す場合は、如何
なる形態であれリチウム元素が存在すればよいことを意
味し、リチウムの化学的形態を問わない。 【0009】既に説明したように、ニッケル正極を備え
るアルカリ蓄電池の電解液にリチウムが添加されている
場合、充放電の繰り返しによってニッケル正極のエネル
ギー密度が向上する(以下、このような効果をリチウム
添加効果という)。このリチウム添加効果は、リチウム
イオン半径がニッケルイオン半径より小さいので、電池
充電時にリチウムイオンが正極活物質である水酸化ニッ
ケルの結晶格子内に入り込み、水酸化ニッケルの電気化
学特性を改質し、充電受入れ性や利用率が向上するもの
と考えれる。このことから、リチウム添加効果を充分
に引き出すためには、当初から可能な限り多くのリチウ
ムイオンを水酸化ニッケルの結晶格子内に取り込ませる
のが良いといえる。 【0010】しかし、前記従来技術のように、ニッケル
塩とリチウム塩の酸性混合水溶液に、単に所定量のアル
カリ水溶液を注加したのでは、リチウムイオンが充分に
水酸化ニッケルの結晶格子内に取り込まれない。この理
由を以下に説明する。ニッケル塩とリチウム塩の酸性の
混合水溶液に酸アルカリ反応に必要な所定量のアルカリ
を添加すると、水酸化リチウムと水酸化ニッケルのゲル
状析出物が生成し、このゲル状析出物を乾燥すると、リ
チウムを含有した水酸化ニッケル粉末を得られる。しか
し、このように単に所定量のアルカリを作用させる方法
では、水酸化ニッケルと水酸化リチウムの析出が好都合
にはなされない。したがって、水酸化ニッケル結晶格子
内に充分にリチウムを取り込ませることができない。何
故なら、ニッケル塩とリチウム塩の酸性混合水溶液にア
ルカリを添加すると、直ちにニッケル塩及びリチウム塩
とアルカリとの反応が進行し、それに伴い溶液PHが変
化するため、水酸化ニッケルや水酸化リチウムの析出条
件が刻々と変化する。よって、水酸化ニッケル中のリチ
ウムの存在態様が一様でない不均一なものとなる。つま
り、水酸化ニッケル結晶にリチウムイオンとして取り込
まれるリチウムもあるが、水酸化ニッケル結晶とは別個
に単に水酸化ニッケルの周囲に水酸化リチウムとして析
出するものもある。したがって、このようにして作製さ
れたリチウム含有水酸化ニッケル粉末では、水酸化ニッ
ケル結晶格子内に存在するリチウムの割合が少ないの
で、含有せられたリチウムの一部のみが、活物質利用率
改善効果等を発揮するに過ぎない。 【0011】本発明では、共に酸性のニッケル塩とリチ
ウム塩の混合水溶液と、アルカリ水溶液とを混合してニ
ッケル含有水酸化ニッケルを析出させる工程において、
反応槽内の溶液PHが常に所定値に維持されるように、
両液の単位時間当たりの導入量をそれぞれ制御して反応
槽内に導入し、混合してリチウム含有水酸化ニッケルを
析出させるように構成した。このような構成であると、
反応槽内の溶液PHが常に所望の値に維持されているの
で、一定の好適な条件の下でリチウム含有水酸化ニッケ
ルを析出させることができ、これによりリチウムをその
結晶格子内に充分取り込んだ水酸化ニッケルを得ること
が可能となる。 【0012】ここで、前記所定のPHは、溶液の攪拌強
度や溶液温度を勘案した上、水酸化ニッケル結晶の格子
内にリチウムを取り込ませるのに好適な条件に設定すれ
ばよい。このようにして好適な条件の下で析出させた水
酸化ニッケルは、確実にその結晶格子内にリチウムイオ
ンを取り込むので、このようにして得たリチウム含有水
酸化ニッケル粉末でニッケル正極を構成すれば、従来技
術のように充放電操作を加えなくとも、当初から高いエ
ネルギー密度を有したものとなる。 【0013】請求項の発明では、反応槽内PHを8〜
12に規定したが、このようなPH範囲内で反応槽内P
Hを設定した場合、充分に水酸化ニッケル結晶格子内に
リチウムを取り込ませたリチウム含有水酸化ニッケルを
得ることができる。ここで、PHを8以上としたのは、
8未満のPHであると得られたリチウム含有水酸化ニッ
ケル粉末中に陰イオン根(不純物)が多く残存し、この
陰イオン根が電池反応に影響するからであり、PHを1
2以下としたのは、反応槽内PHが12を超過すると、
水酸化ニッケルの活性が低下する点で好ましくないから
である。このことから、反応槽内のPHは、8〜12の
範囲のPHに設定するのが好ましい。 【0014】 【実施例】以下、本発明を、実施例及び比較例に基づい
て説明する。 〔実施例1〜実施例5〕 (リチウム含有水酸化ニッケル粉末の作製)先ず、2.
2mol/l(リットル;以下同じ)の硫酸ニッケルと
0.03mol/lの硫酸リチウムとからなる混合水溶
液(Ni・Li混合液とする)と、6.0mol/lの
水酸化ナトリウム水溶液(アルカリ液とする)を調製す
ると共に、PH7.5、8、10、12、13の5通り
のPHの水酸化ナトリウム水溶液(予備アルカリ液とす
る)を調製する。 【0015】次に攪拌器付きの反応槽の中に前記PH
7.5の予備アルカリ液を適量入れ、この反応槽に前記
酸性混合液を一定流量で導入するとともに、これと平行
して反応槽内の溶液がPH7.5に維持されるようにペ
ハーメター等で槽内PHを監視しながら、前記アルカリ
液を反応槽内に導入する。アルカリ液の導入に当たって
は、反応槽内のPHが酸アルカリ反応の進行(水酸化ニ
ッケル、水酸化リチウムの析出)より変動するので、
これに合わせてアルカリ液の導入流量を適宜調整した。
なお、前記反応槽は約40℃に加温されているととも
に、反応槽内溶液は常に攪拌される状態にしてある。 【0016】このようにしてNi・Li混合液とアルカ
リ液を混合し、水酸化ニッケルを析出させ、この析出物
を採取して水洗した後、乾燥しリチウム含有水酸化ニッ
ケル粉末を得た。このような一連の操作を、PH8、1
0、12、13の予備アルカリ液を用いた場合について
も同様に行い、反応槽内PHの異なる、表1に示す5通
り(a1〜a5 )のリチウム含有水酸化ニッケル粉末を
作製した。なお、この5通りのリチウム含有水酸化ニッ
ケル粉末のリチウム含有量を原子吸光分析で測定したと
ころ、何れも約1重量%のリチウムが含まれていた。 【0017】(ニッケル正極の作製)前記リチウム含有
水酸化ニッケル粉末(a1 〜a5 )に重量比で0.2の
水酸化コバルト粉末を添加して活物質粉末とし、この活
物質粉末に0.5重量%濃度のメチルセルロース水溶液
を適量加えて混合し活物質スラリーを作製する。この活
物質スラリーを発泡ニッケル基体に充填し乾燥した後、
圧延してニッケル極板を作製した。 【0018】このようにして作製したニッケル極板を、
それぞれ使用したリチウム含有水酸化ニッケル粉末に対
応させて、本発明例ニッケル正極A1 〜A5 とする。 〔比較例1〕予備アルカリ液を用いず、Ni・Li混合
液とアルカリ液を反応槽内に投入し反応槽内PHを制御
することなく攪拌したこと以外は、上記実施例1〜5と
同様にして水酸化ニッケル粉末を作製した。 【0019】このようにして作製した粉末を、水酸化ニ
ッケル粉末b1 とする。このニッケル粉末b1 を用い、
実施例1〜5と同様にして比較例ニッケル正極B1 を作
製した。 〔比較例2〕6水塩の結晶硫酸ニッケル13kgを水に
溶解して全量を40lとし、これを約25℃の状態で攪
拌しながら、水酸化リチウム粉末6.5kgを加えたの
ち、約50℃で1時間放置する。その後、析出物を採取
し、乾燥後粉砕したのち、水洗し再度乾燥して水酸化ニ
ッケル粉末を得た。 【0020】このようにして作製した粉末を、比較例水
酸化ニッケル粉末b2 とする。この水酸化ニッケル粉末
2 を用い、実施例1〜5と同様にして、比較例ニッケ
ル正極B2 を作製した。。 〔比較例3〕前記Ni・Li混合液の代わりに2.2規
定の硫酸ニッケル水溶液を用い、かつ反応槽のPHを1
0としたこと以外は、実施例1〜5の方法と同様にし
て、水酸化ニッケル粉末b3 を作製した。なお、この水
酸化ニッケル粉末b3 はリチウムを全く含有していない
ものである。 【0021】この水酸化ニッケル粉末b3を用い、実施
例1〜5と同様にして比較例ニッケル正極B3を作製し
た。 [実験1] 前記各種水酸化ニッケル粉末について、残留硫酸根の濃
度を測定した。その結果を、表1に示す。なお、表1
は、水酸化ニッケル粉末b3の残留硫酸根濃度(w/
w)を100とし、これに対する%で表示してある。 【表1】 【0022】表1から、反応槽PHを8〜13とした場
合には、残留硫酸根濃度は水酸化ニッケル粉末b3 (対
照)と殆ど変わらない。一方、反応槽PHを8未満とす
ると顕著に残留硫酸根濃度が高まることが判る。このこ
とから、反応槽PHは8以上とするのが好ましい。 〔実験2〕前記各種水酸化ニッケル粉末を60℃のイオ
ン交換水で充分洗浄したのち乾燥して湯洗処理済水酸化
ニッケル粉末を作製し、この湯洗処理済水酸化ニッケル
粉末と湯洗処理前の各種水酸化ニッケル粉末についてリ
チウム量の測定を行った。測定結果は、湯洗前のリチウ
ム含有量を100とし、湯洗後のリチウム含有量を湯洗
前のリチウム含有量に対する割合を求め、水酸化ニッケ
ル粉末中におけるリチウムの存在状態を評価した。 【0023】表1右欄に湯洗後のリチウム含有量比率を
示す。表1より次のことが判る。反応槽を用い一定のP
Hに制御する方法で作製した本発明例ニッケル粉末a1
〜a 5 は、湯洗前後でリチウム含有量に殆ど差が認めら
れない。一方、PH制御を行わない方法で作製した比較
ニッケル粉末b1 、b2 では、湯洗によりリチウム含有
量が大きく減少している。 【0024】これらの結果は次の理由によるものと考え
られる。本発明に係る方法により作製したリチウム含有
水酸化ニッケル粉末は、リチウムが水酸化ニッケル結晶
内に充分に取り込まれた状態になっているため、湯洗に
よって失われることがない。これに対し、PH制御を行
わない方法で作製した水酸化ニッケル粉末では、湯洗に
よりリチウム含有量が大きく減少したのは、リチウムが
水酸化ニッケル結晶格子内に充分取り込まれていず、単
に水酸化ニッケル結晶の周囲に付着した状態で存在する
リチウムが多いためと考えられる。 【0025】〔実験3〕上記各種ニッケル正極を用いて
試験用電池を構成し、この電池を用いて各種ニッケル正
極の性能を比較した。試験用電池は次のように作製し
た。前記ニッケル正極A1 〜A5 の夫々と、前記ニッケ
ル正極より充分に容量の大きい公知のカドミウム負極と
を組合せ、電解液として水酸化カリウム水溶液を用い
て、公称容量1.2AhのAサイズの密閉型ニッケル−
カドミウム蓄電池とする。 【0026】このように構成した各試験用電池に対し、
0.1Cで16時間充電を行ったのち、1Cで電池電圧
が1.0Vになるまで放電するという充放電サイクル
を、10サイクル繰り返した。そして、1サイクル目と
10サイクル目の放電容量を測定した。その結果を表2
に示す。 【表2】 表2より、反応槽のPHを一定に制御する方法により作
製した本発明例ニッケル正極を使用した電池XA1 〜X
5 は何れも、比較ニッケル正極を使用したXB1 、X
2 及び対照としたXB3 (リチウムを全く含有せず)
に比べ、1サイクル目、10サイクル目とも高い放電容
量を示している。そして、特に注目すべきは、本発明に
係る電池電池XA1 〜XA5 では、1サイクル目から高
い放電容量が得られているのに対し、比較例電池X
1 、B2 では1サイクル目より10サイクル目の方が
放電容量が大きくなっている。このことは、本発明例ニ
ッケル正極では、当初からリチウムが水酸化ニッケル結
晶格子中に取り込まれているため、1サイクル目からリ
チウムの添加効果が発揮されるのに対し、比較ニッケル
正極では、水酸化ニッケル粉末が含有するリチウムのう
ちかなりの量のリチウムが水酸化ニッケルの結晶格子中
に取り込まれていないため、これらのリチウムが充放電
により除々にリチウムが水酸化ニッケルの結晶格子内に
取り込まれてリチウム添加効果を発揮するようになった
ためと考えられる。 【0027】なお、本発明例電池XA5 は、比較例電池
XA1 〜XA4 に比較すると、やや放電容量が低い。こ
れは、ニッケル正極A5 に用いた水酸化ニッケルの活性
度が低いことに起因していると考えられ、このことから
反応槽PHは12以下とするのが好ましいことが判る。 【0028】 【発明の効果】以上のように本発明製造方法を用いる
と、リチウムイオンを確実に水酸化ニッケルの結晶格子
内に取り込ませることができるので、リチウム添加効果
を最大に引き出すことが可能なリチウム含有水酸化ニッ
ケル粉末と成し得る。よって、本発明アルカリ蓄電池用
非焼結式正極の製造方法によれば、充放電の当初から高
い電池容量を実現できるニッケル正極を提供できる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION [0001] BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to nickel-cadmium.
Storage batteries and nickelmetalUsed for hydride storage batteries
Production method for non-sintered positive electrodes for alkaline storage batteries
Or nickel hydroxide active material constituting such a positive electrode
Regarding improvement. [0002] 2. Description of the Related Art Conventionally, nickel-cadmium storage batteries, etc.
For the nickel electrode, a sintered nickel positive electrode is used.
However, this sintered nickel positive electrode has a pore diameter of the sintered substrate.
Nickel because it is smallActive materialPowder can be filled directly
I can't. For this reason, nickel is converted to a nickel nitrate solution.
After impregnating the sintered substrate with
Immersion to change the nickel nitrate to nickel hydroxide
By repeating the operation several times, the active material
Filling has been done. However, this method
The productivity is low because the process is complicated. Moreover, the sintered substrate
Has a sufficiently high active material packing density in the electrode plate due to its low porosity.
I can't do it. Therefore, high energy density cathode
There are limits to what you can do. Therefore, recently, the sintering method
Instead, non-sintered nickel cathodes are being used.
You. For non-sintered type, sponge-like or felt-like metal
Because a high porosity active material holder such as a porous body can be used,
Nickel active material can be directly filled as slurry
it can. Therefore, the non-sintered nickel positive electrode is
In addition, the manufacturing method is simple, and the weight and capacity of the electrodes are reduced.
There is a feature that quantification can be achieved. By the way, an alkali having a nickel positive electrode
In a storage battery, when lithium is added to the electrolyte,
It is known that the energy density of
I have. However, the effect is simply that lithium is
It is not something that is exhibited if it is present.
The added lithium becomes nickel hydroxide as lithium ions.
Effect only when incorporated into the crystal lattice of
Things. From this, Japanese Patent Application Laid-Open No. 60-21176
No. 7 discloses an alkali containing lithium in a nickel salt solution.
Aggregation of nickel hydroxide by the action of metal
A technology has been proposed to pre-contain lithium in the particles.
I have. According to this technology, the aggregated particles of nickel hydroxide
As it is formed, lithium is trapped inside
Charging and discharging compared to adding lithium to the electrolyte
Nickel active material utilization and charge acceptance from the early stages
Can be improved. Therefore, such a Lichi
Of positive electrode using nickel-containing nickel active material as active material
Thus, the capacitance density of the electrode is improved. [0004] However, the above technique is not suitable.
Even when used, the initial charge and discharge of the nickel positive electrode
Capacity density can not be sufficiently increased. Why
According to the above technology, lithium ions are sufficiently
Because it cannot be taken into the crystal lattice of the substance,
Of lithium contained in the aggregate of nickel hydroxide particles
Some simply exist on the nickel hydroxide particles
Because it is. Therefore, Nickel that applied the above technology
Initially, the positive electrode has an initial
Improved charge / discharge characteristicsToHowever, the capacity density is sufficient
It is not expensive. That is, with a nickel positive electrode to which the above-described technology is applied,
Is not incorporated in the nickel hydroxide crystal lattice.
Multiple cycles of charge and discharge due to the presence of
To form such lithium into nickel hydroxide.
If they are not incorporated in the crystal lattice, the effect of lithium
There was a problem that it could not be withdrawn. The present invention
Considering the problems of the above-mentioned technology, lithium
Incorporate ions well into the nickel hydroxide crystal lattice
We found a method to achieve high energy density from the beginning of charging and discharging.
Of non-sintered nickel positive electrode manufacturing method
What you want to do. [0006] [MEANS FOR SOLVING THE PROBLEMS] To achieve the above object
The invention according to claim 1 is characterized in that a lithium hydroxide containing lithium is provided.
Non-sintered nickel positive with process to make nickel powder
In the method for producing an electrode, the step may be an acidic lithium salt.
And a mixed aqueous solution of an acidic nickel salt and an aqueous alkaline solution
And PH in the reaction tank8 or more and 12 or lessTo be maintained
Controlling the amount of each aqueous solution introduced into the reactorgraduallyTo
Hydrogen containing lithium by introducing and mixing
Characterized by comprising a step of depositing nickel halide crystals
And [0007] [0008] [Action] According to the invention of claim 1, a lattice of nickel hydroxide crystal
Contains lithium with sufficient lithium ions incorporated
Nickel hydroxide can be obtained. In the following,
I will elaborate. In addition, when simply writing “lithium”,
Means that lithium element should be present in any form.
Tastes, regardless of the chemical form of lithium. As already described, a nickel positive electrode is provided.
Lithium is added to the electrolyte of alkaline storage batteries
In this case, the nickel positive electrode energy is
Energy density is improved.
Addition effect). This effect of adding lithium
Since the ion radius is smaller than the nickel ion radius, the battery
At the time of charging, lithium ion
Nickel hydroxide penetrates into the crystal lattice of KelElectrification
To improve the physical properties,Those that improve charge acceptance and utilization
ThoughtLaIt is. From this, the effect of lithium addition is sufficient
In order to draw out as much as possible from the beginning
The ions into the crystal lattice of nickel hydroxide
Is good. However, as in the prior art, nickel
A predetermined amount of alcohol is simply added to the acidic mixed aqueous solution of salt and lithium salt.
When the potash solution is poured, lithium ions are sufficient
Not incorporated into the crystal lattice of nickel hydroxide. This reason
The reason will be described below. Nickel and lithium salts
Predetermined amount of alkali required for acid-alkali reaction in mixed aqueous solution
When added, a gel of lithium hydroxide and nickel hydroxide
When the gel-like precipitate is dried,
A nickel hydroxide powder containing titanium can be obtained. Only
And a method of simply acting a predetermined amount of alkali in this way.
Is convenient for precipitation of nickel hydroxide and lithium hydroxide
Is not done. Therefore, the nickel hydroxide crystal lattice
Lithium cannot be sufficiently taken in. what
Because of this, it is necessary to use an acidic mixed aqueous solution of nickel salt and lithium salt.
Immediately after the addition of Lucari, nickel and lithium salts
The reaction between the solution and the alkali proceeds, and the solution PH changes accordingly.
Precipitation of nickel hydroxide or lithium hydroxide
The matter changes every moment. Therefore, lithium hydroxide in nickel hydroxide
The presence of um is not uniform and non-uniform. Toes
And incorporated into nickel hydroxide crystals as lithium ions
Some lithium, but separate from nickel hydroxide crystals
Deposited as lithium hydroxide around nickel hydroxide
Some are issued. Therefore, it is made in this way.
The lithium-containing nickel hydroxide powder
Low percentage of lithium in the Kel crystal lattice
And only a part of the contained lithium is
It merely shows an improvement effect. In the present invention, the acidic nickel salt and the lithium
The mixed aqueous solution of calcium salt and alkaline aqueous solution
In the step of depositing nickel-containing nickel hydroxide,
In order to always maintain the solution PH in the reaction tank at a predetermined value,
Reaction by controlling the amount of both solutions introduced per unit time
Introduced into the tank and mixed to remove lithium-containing nickel hydroxide
It was configured to precipitate. With such a configuration,
The solution PH in the reactor is always maintained at the desired value
Under certain suitable conditions
To deposit lithium, thereby converting lithium
Obtaining nickel hydroxide sufficiently incorporated in the crystal lattice
Becomes possible. [0012] Here, the predetermined PH is determined by the intensity of stirring of the solution.
Considering the temperature and solution temperature, the lattice of nickel hydroxide crystal
Set conditions suitable for incorporating lithium into
I just need. Water thus precipitated under suitable conditions
Nickel oxide ensures that lithium ion
The lithium-containing water thus obtained.
If the nickel cathode is composed of nickel oxide powder,
Even if no charge / discharge operation is added as in
It has an energy density. Claims1In the invention of, AntiPH in the tank is 8 ~
12, but within such a pH range, P
When H is set, the nickel hydroxide crystal lattice
Lithium-containing nickel hydroxide with lithium incorporated
Obtainable. Here, the reason why the PH is set to 8 or more is that
The lithium-containing nickel hydroxide obtained at a pH of less than 8
Many anion roots (impurities) remain in the Kel powder,
This is because the anion root affects the battery reaction,
The reason for setting it to 2 or less is that if the PH in the reaction tank exceeds 12,
It is not preferable because the activity of nickel hydroxide decreases.
It is. From this, PH in the reaction tank is 8-12.
It is preferable to set the pH in a range. [0014] The present invention will now be described based on examples and comparative examples.
Will be explained. [Examples 1 to 5] (Preparation of lithium-containing nickel hydroxide powder)
2mol / l (liter; same hereafter) nickel sulfate
Mixed aqueous solution consisting of 0.03 mol / l lithium sulfate
Liquid (Ni / Li mixed liquid) and 6.0 mol / l
Prepare an aqueous solution of sodium hydroxide (referred to as alkaline solution)
And PH7.5, 8, 10, 12, 13
Sodium hydroxide aqueous solution of PH
Is prepared. Next, the above-mentioned pH was introduced into a reaction vessel equipped with a stirrer.
7.5An appropriate amount of the preliminary alkaline solution of
Introduce the acidic mixture at a constant flow rate and
And the solution in the reaction tank7.5To be maintained in
While monitoring the PH in the tank with a
The liquid is introduced into the reaction tank. When introducing the alkaline solution
Means that the pH in the reaction tank is
Nickel, precipitation of lithium hydroxide)ToMore variable,
In accordance with this, the introduction flow rate of the alkaline solution was appropriately adjusted.
The reaction vessel is heated to about 40 ° C.
The solution in the reaction tank is always stirred. Thus, the Ni / Li mixed solution and the alkali
The mixture was mixed to precipitate nickel hydroxide.
The sample is washed with water, dried, and
Kel powder was obtained. Such a series of operations is performed on PH8, 1
About the case of using 0, 12, and 13 preliminary alkaline liquids
Is performed in the same manner as described above, and the five
Ri (a1~ AFive) Lithium-containing nickel hydroxide powder
Produced. Note that these five types of lithium-containing nickel hydroxide
The lithium content of Kel powder was measured by atomic absorption spectrometry.
At this time, all contained about 1% by weight of lithium. (Preparation of Nickel Positive Electrode)
Nickel hydroxide powder (a1~ AFive) To 0.2 by weight
Cobalt hydroxide powder is added to form an active material powder.
0.5% by weight methylcellulose aqueous solution in substance powder
Are added and mixed to prepare an active material slurry. This activity
After filling the material slurry into the foamed nickel substrate and drying,
Rolling produced a nickel electrode plate. The nickel plate thus produced is
For each lithium-containing nickel hydroxide powder used,
In response, the present invention example nickel positive electrode A1~ AFiveAnd [Comparative Example 1] Ni / Li mixed without using a preliminary alkaline liquid
Liquid and alkaline solution are charged into the reaction tank to control the pH in the reaction tank
Except for stirring without performing, the above Examples 1-5
Similarly, a nickel hydroxide powder was produced. The powder produced in this manner is added to
Hackel powder b1And This nickel powder b1Using
Comparative Example Nickel Positive Electrode B as in Examples 1 to 51Make
Made. [Comparative Example 2] 13 kg of hexahydrated crystalline nickel sulfate was converted to water.
Dissolve to a total volume of 40 l, and stir at about 25 ° C.
While stirring, 6.5 kg of lithium hydroxide powder was added.
Then, it is left at about 50 ° C. for 1 hour. After that, collect the precipitate
After drying, pulverizing, washing with water and drying again,
Thus, a nickel powder was obtained. The powder thus prepared was used as a comparative water
Nickel oxide powder bTwoAnd This nickel hydroxide powder
bTwoComparative Example Nickel in the same manner as in Examples 1 to 5
Positive electrode BTwoWas prepared. . [Comparative Example 3] Instead of the Ni / Li mixed solution, 2.2 standard
Use a fixed nickel sulfate aqueous solution and adjust the pH of the reaction tank to 1
Except having set to 0, it carried out similarly to the method of Examples 1-5.
And nickel hydroxide powder bThreeWas prepared. In addition, this water
Nickel oxide powder bThreeContains no lithium
Things. This nickel hydroxide powder bThreeUsing
Comparative Example Nickel Positive Electrode B as in Examples 1 to 5ThreeMake
Was. [Experiment 1] Regarding the various nickel hydroxide powders,
The degree was measured. Table 1 shows the results. Table 1
Is nickel hydroxide powder bThreeConcentration of residual sulfate (w /
w) is assumed to be 100, and is expressed in% with respect to this. [Table 1] From Table 1, when the reaction tank PH was set to 8 to 13,
In this case, the concentration of residual sulfate is nickel hydroxide powder bThree(versus
) And almost the same. On the other hand, the reaction tank PH is set to less than 8.
As a result, it can be seen that the concentration of residual sulfate radicals is significantly increased. this child
Therefore, the reaction tank PH is preferably set to 8 or more. [Experiment 2] The above various nickel hydroxide powders were treated with
After washing thoroughly with exchange water, dry and wash with hot water
Nickel hydroxide is prepared by preparing nickel powder
The powder and various nickel hydroxide powders before hot water washing
The measurement of the amount of titanium was performed. The measurement results are as follows:
And the lithium content after hot water washing as 100
Calculate the ratio to the previous lithium content, and
The state of lithium in the powder was evaluated. The right column of Table 1 shows the lithium content ratio after hot water washing.
Show. Table 1 shows the following. Constant P using a reaction tank
Inventive nickel powder a produced by the method of controlling H1
~ A FiveShowed little difference in lithium content before and after hot water washing.
Not. On the other hand, comparison made by a method without PH control
Nickel powder b1, BTwoThen, it contains lithium by washing with hot water
The amount has dropped significantly. It is considered that these results are due to the following reasons.
Can be Lithium-containing prepared by the method according to the present invention
Nickel hydroxide powder, lithium is nickel hydroxide crystal
Because it is fully taken into the inside,
Therefore, it is not lost. In response, PH control
Nickel hydroxide powder produced by a method that does not
The reason for the much lower lithium content is that lithium
Not sufficiently incorporated in the nickel hydroxide crystal lattice,
Exists around nickel hydroxide crystals
This is probably due to the large amount of lithium. [Experiment 3] Using the above various nickel positive electrodes
A test battery was constructed, and various nickel positive batteries were
The pole performance was compared. The test battery was made as follows.
Was. The nickel positive electrode A1~ AFiveAnd each of the above
A well-known cadmium negative electrode with a capacity much larger than
And using an aqueous solution of potassium hydroxide as the electrolyte
A sealed nickel of A size with a nominal capacity of 1.2 Ah
Cadmium storage battery. For each of the test batteries thus configured,
After charging for 16 hours at 0.1C, battery voltage at 1C
Charge-discharge cycle of discharging until the voltage reaches 1.0 V
Was repeated for 10 cycles. And in the first cycle
The discharge capacity at the tenth cycle was measured. Table 2 shows the results.
Shown in [Table 2] From Table 2, it is possible to control the pH of the reactor by a constant method.
XA using a nickel positive electrode manufactured according to the present invention1~ X
AFiveAre all XB using a comparative nickel positive electrode.1, X
BTwoAnd XB as a controlThree(Contains no lithium)
Higher discharge capacity at 1st cycle and 10th cycle
Indicates the amount. Of particular note is the invention
Such a battery XA1~ XAFiveThen, high from the first cycle
Battery capacity of Comparative Example X
B1, BTwoSo the 10th cycle is better than the 1st cycle
The discharge capacity has increased. This is the case with the present invention.
In the nickel positive electrode, lithium is formed from nickel hydroxide from the beginning.
Since it is taken into the crystal lattice,
While the effect of adding titanium is exhibited, the comparison nickel
In the positive electrode, the lithium hydroxide powder contained in the nickel hydroxide powder
A significant amount of lithium in the crystal lattice of nickel hydroxide
These lithiums are charged and discharged
Gradually introduces lithium into the crystal lattice of nickel hydroxide
Incorporated to show the effect of lithium addition
It is thought to be. The battery XA of the present inventionFiveIs a comparative battery
XA1~ XAFour, The discharge capacity is slightly lower. This
This is a nickel positive electrode AFiveOf Nickel Hydroxide Used for Iron
Is considered to be due to the low degree,
It is understood that the reaction tank PH is preferably set to 12 or less. [0028] The production method of the present invention is used as described above.
And lithium ions ensure the crystal lattice of nickel hydroxide
Lithium addition effect
Lithium hydroxide
Kel powder. Therefore, for the alkaline storage battery of the present invention
According to the method for manufacturing a non-sintered positive electrode, high
It is possible to provide a nickel positive electrode that can realize a high battery capacity.

フロントページの続き (56)参考文献 特開 平5−62673(JP,A) 特開 平1−267957(JP,A) 特開 昭60−211767(JP,A) 特開 昭61−104565(JP,A) 特開 昭63−16556(JP,A) (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/26 H01M 4/32 Continuation of the front page (56) References JP-A-5-62673 (JP, A) JP-A-1-267957 (JP, A) JP-A-60-211767 (JP, A) JP-A-61-104565 (JP) , A) JP-A-63-16556 (JP, A) (58) Fields investigated (Int. Cl. 7 , DB name) H01M 4/26 H01M 4/32

Claims (1)

(57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 リチウムを含有する水酸化ニッケル粉末
を作製する工程を備えた非焼結式ニッケル正極の製造方
法において、 前記工程が、少なくとも、酸性のリチウム塩と酸性のニ
ッケル塩の混合水溶液と、アルカリ水溶液とを、反応槽
内PHが8以上12以下に維持されるように夫々の水溶
液の導入量を制御しつつ、反応槽内に徐々に導入して混
合することにより、リチウムを含有した水酸化ニッケル
結晶を析出させる工程を具備する、 ことを特徴とするアルカリ蓄電池用非焼結式正極の製造
方法。
(57) [Claim 1] In a method for producing a non-sintered nickel positive electrode comprising a step of producing lithium hydroxide-containing nickel hydroxide powder, the step comprises at least an acidic lithium salt And a mixed aqueous solution of an acidic nickel salt and an alkaline aqueous solution are gradually introduced into the reaction tank while controlling the introduction amount of each aqueous solution so that the PH in the reaction tank is maintained at 8 or more and 12 or less. A method for producing a non-sintered positive electrode for an alkaline storage battery, comprising a step of precipitating lithium-containing nickel hydroxide crystals by mixing.
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