JP3428305B2 - アルカリ蓄電池用ニッケル電極 - Google Patents
アルカリ蓄電池用ニッケル電極Info
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Description
化物電池やニッケルカドミウム電池等に用いられるアル
カリ蓄電池用ニッケル電極に関するものである。
に伴い、その電源である二次電池も高エネルギー密度
化，高性能化が要求されている。中でも、正極にニッケ
ル電極を用いたニッケル水素化物電池は、高エネルギー
密度を有すること、サイクル寿命が長いこと、などの理
由からコードレス電子機器用電源として多くの機器に用
いられている。また、最近ではコードレス電子機器用だ
けでなく、電気自動車用電源としても有望視されてい
る。
機器の小型化は、電池の収納スペース周辺部の密集化を
要求する。そして、機器内の空間をより有効に利用する
目的から、角形電池なども開発されてきた。この電池の
収納スペース周辺部の密集化に伴い、コードレス電子機
器内に納められた電池の放熱性は低下することとなり、
これら電池は充放電による発熱の影響を受ける条件下で
使用されることとなった。
は、充電末期に正極から発生する酸素ガスを負極で吸収
することにより密閉化を達成している。高温下での使用
により電池の充電効率が低下すると、正極から酸素ガス
の発生量が増加し、負極での酸素ガス吸収量も増加する
ことになる。そして、負極での酸素ガス吸収反応が発熱
反応であることから、電池内の温度は環境温度よりも上
昇し、場合によってはこの発熱により更に充電効率が低
下し、酸素ガスの発生量が更に増加するという悪循環を
生じる。特に、電気自動車用電源の場合には、多くのセ
ルが接続されていることから、セルの位置によって温度
分布が異なることによるセル毎の充電量のバラツキを生
じるので、より深刻な問題となっている。更に、夏季に
おける使用等を考慮すると、５０℃以上の高温において
も高い充電効率が要求される。
支配されることから、ニッケル電極には高温時において
も高い充電効率が要求されている。ニッケル電極の高温
における充電効率を向上させるには、酸素過電圧を高
め、充電時の副反応である酸素発生反応を抑制すること
が必要である。従来この酸素過電圧を高めることは、ニ
ッケル電極の主活物質である水酸化ニッケルにコバルト
を固溶状態で添加し、電極の充電電位を卑にシフトさせ
ることによって達成されていた。しかしながら、この方
法だけでは５０℃以上の高温においては不十分であり、
更に充電効率を高めることが重要な課題となっている。
間は２〜３時間程度であり、機器内のモーター作動時に
は更に負荷が大きくなるので、これらセルの高エネルギ
ー密度を充分に活用するには、比較的高い放電率におい
ても放電容量が十分確保されなければならない。特に、
電気自動車用電源の場合には、登坂時や加速時に高い負
荷が加わることから、高負荷状態においても放電容量が
確保されなければならず、ニッケル電極の高率放電特性
を高めることも重要な課題となっている。
あり、高温性能および高率放電特性に優れたアルカリ蓄
電池用ニッケル電極を提供するものである。
は、ニッケル電極の主活物質である水酸化ニッケルに、
希土類元素の酸化物と水酸化物のうちの一方または両
方、あるいはアルカリ電解液中において希土類元素の酸
化物もしくは水酸化物を生成する希土類元素の単体また
は化合物（酸化物と水酸化物を除く）、一酸化コバルト
およびα水酸化コバルトもしくはβ水酸化コバルトが添
加されていることを特徴とするアルカリ蓄電池用ニッケ
ル電極である。また、前記希土類元素が、Ｈｏ、Ｅｒ、
Ｔｍ、Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙの内の少なくとも１種以上である
アルカリ蓄電池用ニッケル電極である。
を向上させるには、電極の充電電位と酸素発生電位の間
の電位差を増加させる必要がある。我々は、従来のコバ
ルト固溶体添加以外に更に酸素過電圧を増加させる方法
として、希土類元素であるHo,Er,Tm,Yb,Lu,Yの１種以上
の添加が酸素発生電位を貴にシフトさせ、高温時の充電
効率を顕著に向上させるる作用があることを見出した。
し、青色のHCoH2-イオンを経て水酸化コバルトとして再
析出し、これが初充電によりオキシ水酸化コバルトから
なる導電性ネットワークを形成する。しかし、希土類化
合物が水酸化ニッケル粒子表面を一部被覆した状態で存
在すると、その部分へのコバルトイオンの析出ができに
くくなり、強固な導電性ネットワークの形成が阻害さ
れ、その結果高率放電特性が低下する。そこで、溶解析
出を経ることなく初充電により直接オキシ水酸化コバル
トに変化するα水酸化コバルトもしくはβ水酸化コバル
トを共存させることにより、希土類化合物が存在する場
合にも強固な導電性ネットワークを形成し、活物質利用
率や高率放電特性を高めることができる。
発明のニッケル電極は、次の様に作製した。即ち、５重
量部のコバルトを固溶体添加した水酸化ニッケルを準備
し、その水酸化ニッケル８７重量部，一酸化コバルト６
重量部，α水酸化コバルト 5重量部および酸化イッテル
ビウム２重量部を混合する。次に、この混合物に増粘剤
としてカルボキシメチルセルロースの２重量部水溶液を
２７重量部加えてペースト状とする。このペーストを約
９５％の多孔度のニッケル金属多孔基板に所定量充填し
て、乾燥後プレス加圧を行ない本発明のＹｂ2 Ｏ3 添加
ニッケル電極を作製した。
ルテチウムを用いた以外は、上記と同様の方法で本発明
のＬｕ2 Ｏ3 添加ニッケル電極を作製した。
加した水酸化ニッケル９０重量部に一酸化コバルト１０
重量部を混合する。次に、この混合物に増粘剤としてカ
ルボキシメチルセルロースの２重量部水溶液を２７重量
部加えてペースト状とする。このペーストを約９５％の
多孔度のニッケル金属多孔基板に所定量充填して、乾燥
後プレス加圧を行ない比較電極（Ａ）を作製した。
加した水酸化ニッケル８８重量部に一酸化コバルト１０
重量部、酸化イッテルビウム２重量部を混合する。次
に、この混合物に増粘剤としてカルボキシメチルセルロ
ースの２重量部水溶液を２７重量部加えてペースト状と
する。このペーストを約９５％の多孔度のニッケル金属
多孔基板に所定量充填して、乾燥後プレス加圧を行ない
比較電極（Ｂ）を作製した。
び高温時の充電効率を調べるために、対極として水素吸
蔵合金電極を用い、セパレータを介して開放形セルを構
成した。これに、6.8Nの水酸化カリウム水溶液からなる
電解液を注液し、20℃で24時間放置（エージング）した
後、初充電を行なった。その後、充電は0.1C率で基準容
量の105%まで行ない、放電は0.2C率で水銀／酸化水銀参
照電極に対して0.1Vまで行った。
度で上記充電条件にて充電を行ない、40℃及び50℃の各
温度で上記放電条件にて放電容量を測定して求めた。ま
た、高率放電特性は、20℃で上記充電条件にて充電を行
ない、20℃にて１Ｃ〜３Ｃ率で水銀／酸化水銀参照電極
に対して0.1Vまで放電して放電容量を測定して求めた。
量に対する比率で示す。本発明電極及び比較電極Ｂは、
比較電極Ａに比べて高温充電効率が顕著に向上すること
がわかる。これは、希土類元素の添加による効果であ
る。
量を、0.2C率の放電容量に対する比率で示す。本発明電
極及び比較電極Ａは、比較電極Ｂに比べて高率放電特性
に優れていることがわかる。なお、比較電極Ｂの高率放
電特性が悪いのは、希土類元素を単に添加したことによ
る弊害である。
ウム又は酸化ルテチウム、一酸化コバルトおよびα水酸
化コバルトを組み合わせて添加することにより、高温時
の充電効率および高率放電特性の両方に優れたニッケル
電極を提供することができる。
コバルトを用いても同様の効果があった。更に、酸化イ
ッテルビウム、酸化ルテチウム以外にも、酸化ホルミウ
ム、酸化エルビウム、酸化ツリウム、酸化イットリウム
を用いても同様の効果があった。
に希土類元素，一酸化コバルトおよびα水酸化コバルト
もしくはβ水酸化コバルトを添加することにより、高温
性能および高率放電特性ともに優れたアルカリ蓄電池用
ニッケル電極を提供することができるので、その工業的
価値は極めて大である。
Claims (2)
- 【請求項１】 ニッケル電極の主活物質である水酸化ニ
ッケルに、希土類元素の酸化物と水酸化物のうちの一方
または両方、あるいはアルカリ電解液中において希土類
元素の酸化物もしくは水酸化物を生成する希土類元素の
単体または化合物（酸化物と水酸化物を除く）、一酸化
コバルトおよびα水酸化コバルトもしくはβ水酸化コバ
ルトが添加されていることを特徴とするアルカリ蓄電池
用ニッケル電極。 - 【請求項２】 前記希土類元素が、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍ、
Ｙｂ、Ｌｕ、Ｙの内の少なくとも１種以上である請求項
１記載のアルカリ蓄電池用ニッケル電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22334696A JP3428305B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | アルカリ蓄電池用ニッケル電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP22334696A JP3428305B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | アルカリ蓄電池用ニッケル電極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH1064535A JPH1064535A (ja) | 1998-03-06 |
| JP3428305B2 true JP3428305B2 (ja) | 2003-07-22 |
Family
ID=16796730
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP22334696A Expired - Lifetime JP3428305B2 (ja) | 1996-08-26 | 1996-08-26 | アルカリ蓄電池用ニッケル電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
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-
1996
- 1996-08-26 JP JP22334696A patent/JP3428305B2/ja not_active Expired - Lifetime
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