JPH01279563A - ペースト式ニッケル極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ニッケル・カドミウム電池又はニッケル水素
電池等のアルカリ蓄電池に使用されるペースト式ニッケ
ル極に関する。

［従来の技術及び課題］ 従来のアルカリ蓄電池用ニッケル極は、ニッケル粉末を
焼結した基板に活物質溶液を含浸充填した、いわゆる焼
結式ニッケル極が主に使用させている。かかる焼結式ニ
ッケル極は、数多くの優れた特性を有するものの、同時
に製造工程の繁雑さに起因するコスト高やニッケル極を
構成する基板の占める体積が大きいことに起因する絶対
容積の不足等の問題がため、近年需要が増大している低
コスト、高容量タイプのニッケル・カドミウム蓄電池へ
の対応が困難となっていた。

このようなことから、近年、より多孔度の高い基板に水
酸化ニッケルを主活物質とするペーストを直接充填した
、いわゆるペースト式ニッケル極が開発され、一部実用
化されている。ががるペースト式ニッケル極は、焼結式
のものに比べて製造工程が簡略化できるため、より低コ
ストで製造することが可能であり、しがち基板の多孔度
が大きいためそれだけ活物質を多量に充填でき、本質的
に焼結式のものに比べてより高容量のニッケル極を得る
ことが可能となる。

しかしながら、上記ペースト式ニッケル極にあっては放
電時の電流を上げると、急激な容量低下を招き、実用上
３Ｃ率以上の放電においては焼結式のものの方が高容量
の電極であるという現象が起こっている。この原因は、
主にペースト式ニッケル極内部におけるペースト−基板
間の集電効率の低さに起因するものである。ペースト式
ニッケル極の基板には、主にスポンジ状ニッケルやニッ
ケル短繊維の焼結体などが使用され、いずれも基板とし
ての孔径が焼結式の基板のそれに比べて１０倍以上も大
きい数１００μｍという値であるため、集電効率が低い
ものとなっていた。

上述した問題を解決するために導電材としてニッケル粉
末、コバルト粉末、β−Ｃｏ（ＯＨ）２、Ｃｏｏ等を夫
々単独に水酸化ニッケルに配合した組成のペーストを用
いることが行われている。しかしながら、これらの導電
材はいずれも水酸化ニッケルに対して少量の配合では充
分な集電効率の向上化を達成できず、一方多量に配合す
るとその分、ペースト中に占める水酸化ニッケルの量が
減少して絶対容量が不足するという問題があった。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、放電性能の優れたペースト式ニッケル極を提供し
ようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 本発明は、水酸化ニッケルを主活物質とするペーストを
基板に充填してなるペースト式ニッケル極において、前
記ペーストは水酸化ニッケル１００重量部にＣｏ粉末５
〜２０重量部とβ−Ｃ。

（ＯＨ）２又はＣｏＯを５〜２０重量部（但し両者の和
が３０重量部を越えない範囲とする）とを配合した組成
を有することを特徴とするペースト式ニッケル極である
。

上記基板としては、例えばスポンジ状ニッケル、ニッケ
ル短繊維の焼結体などの三次元構造のものの他に網体や
パンチトメタル等の二次元構造を有するもの等を挙げる
ことができる。

上記水酸化ニッケルは、少なくとも前記基板の孔内に充
填可能な大きさのもの、より好ましくは直径１０〜７０
μｍのものが好ましい。

上記導電材としてのＣｏ粉末は粒径１０μｍ以下の微細
のものが望ましく、またβ−Ｃ。

（ＯＨ）２又はＣｏｏは粒径１μｍ以下の微細なものが
望ましい。このようにＣｏ粉末やβ−Ｃ。

（ＯＨ）２又はＣｏＯの粒径を限定した理由は、前記粒
径を越えた大きさにするとＣｏ粉末及びβ−Ｃｏ（ＯＨ
）２又はＣｏｏを水酸化ニッケル粒子間に良好に配列で
きなくなる恐れがあるためである。

上記水酸化ニッケルに対する各導電材の配合量を限定し
た理由は、Ｃｏ粉末とβ−Ｃ。

（ＯＨ）　２又はＣｏＯを夫々水酸化ニッケル１００重
量部に対して　５重量部未満にするとそれらの添加効果
を発揮できない。一方、Ｃｏ粉末とβ−ＣＯ（ＯＨ）２
又はＣｏＯを夫々水酸化ニッケル１００　ｆｆｉ量部に
対して２０重量部を越え、又はそれら両者の和が３０重
量部を越えると、ペースト中に占める水酸化ニッケルの
絶対量が減少して容量低下を招くからである。

上記ペーストは、上述した水酸化ニッケルと導電材の他
にカルボキシルメチルセルロース、メチルセルロースな
どの結着剤と水などの分散剤を配合することにより調製
される。

［作用］ 導電材として配合されるＣｏ粉末は、初期充電時にＣｏ
　−＋Ｃｏ　　（ＯＨ）２−＋Ｃｏ　ＯＯＨと酸化反応
する際、互いに隣接したＣｏ粉末同志が結合−体化する
ことによって、ニッケル極全体に強固な導電ネットワー
クを形成する効果があると共に、活物質である二酸化ニ
ッケルの基板からの脱落を防ぐバインダとしての作用も
有する。但し、Ｃ。

粉末は粒径を微細（１μｍ以下）にすることが困難であ
るため、水酸化ニッケル粒子表面との接触面積を充分大
きくすることができない。一方、β−Ｃｏ（ＯＨ）２又
はＣｏｏは非常に微細な粒径（約０．１μｍ）のものを
製造することが可能であり、かつ濃アルカリ溶液中に放
置すると、錯イオンを形成して溶解、水酸化ニッケル表
面上への再析出がなされる性質を有するため、水酸化ニ
ッケルとコバルトイオンとの接触面積は極めて大きくな
り、円滑なＮｉ−Ｃｏ間の電子移動が可能となる。しか
しながら、これらβ−Ｃｏ（ＯＨ）２等は微粉末の集合
体であるため、水酸化ニッケル表面から基板に至る導電
経路における抵抗が非常に大きいという欠点を有する。

本発明は、上記Ｃｏ粉末とβ−Ｃｏ（ＯＨ）２又はＣｏ
ｏの両者を水酸化ニッケルに配合すると共に、それらの
配合量を規定することによって、β−Ｃｏ　　（ＯＨ）
　２又はＣｏＯが水酸化ニッケル表面で効率的に電子授
受を行ない、更にＣｏ粉末の酸化物により形成された強
固な集電ネットワークにより基板との良好な導電（集電
作用）を図ることが可能となり、結果的には大電流放電
時であっても大きな容量低下を起こさない良好なペース
ト式ニッケル極を得ることができる。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を詳細に説明する。

まず、水酸化ニッケル１００重量部に対して平均粒径的
３μｍのＣｏ粉末及び平均粒径的０．１μｍのβ−Ｃｏ
　　（ＯＨ）２を夫々下記第１表に割合で配合し、更に
カルボキシメチルセルロースと水を添加して３６種のペ
ーストを調製した。つづいて、これらペーストを多孔度
９５％の焼結ニッケル繊維からなる基板に夫々充填、乾
燥した後、ロールプレスを行なって３６種のペースト式
ニッケル極を作製した。

得られた各ニッケル極を過剰容量を有するカドミウム極
と共に巻回してＡＡタイプのニッケルやカドミウム電池
を製作した。これら電池について１００サイクルの充放
電サイクル試験を行ない、１００サイクルロにおける３
、ＯＣ放電容量を測定した。その結果、同第１表に併記
した。

上記第１表から明らかなように、Ｃｏ粉末又はβ−Ｃｏ
（ＯＨ）２のいずれかの配合量が２重量部の電池では容
量が低い。また、Ｃｏ粉末又はβ−Ｃｏ（ＯＨ）２のい
ずれかの配合量が２０重量部を越えた電池、並びに両者
の和がａｏ重量部を越えた電池ではペースト中に占める
水酸化ニッケルの絶対量の減少により再び容量が低下す
る。これに対し、Ｃｏ粉末とβ−Ｃｏ（ＯＨ）２の両者
を５〜２０重量部（但し両者の和で３０重量部を越えな
い範囲）で配合した電池では５６３ｍＡｈ以上の高い容
量を有することがわかる。なお、比較例として同サイズ
の焼結式ニッケル極を組込んだニッケル・カドミウム電
池における３、０Ｃ容量を測定したところ、５３７ｍＡ
ｈであり、Ｃｏ粉末とβ−Ｃｏ（ＯＨ）２の両者を水酸
化ニッケルに特定の範囲で配合゛したペーストを用いて
調製したペースト式ニッケル極を組込んだ本実施例の電
池は大電流放電時でも優れた特性を冑することがわかる
。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば水酸化ニッケル１０
０重量部にＣｏ粉末５〜２０重量部とβ−Ｃｏ　　（Ｏ
Ｈ）２又は０００５〜２０重量部（但し両者の和が３０
重量部を越えない範囲とする）とを配合した４（１成を
有するペーストを基板に充填することによって、大電流
放電時であっても優れた性能を有するペースト式ニッケ
ル極を提供できる。

出願人代理人　弁理士　鈴江武彦

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水酸化ニッケルを主活物質とするペーストを基板に充填
   してなるペースト式ニッケル極において、前記ペースト
   は水酸化ニッケル１００重量部にＣｏ粉末５〜２０重量
   部とβ−Ｃｏ（ＯＨ）＿２又はＣｏＯを５〜２０重量部
   （但し両者の和が３０重量部を越えない範囲とする）と
   を配合した組成を有することを特徴とするペースト式ニ
   ッケル極。