JPH01289067A

JPH01289067A - アルカリ蓄電池用ニッケル極

Info

Publication number: JPH01289067A
Application number: JP63118301A
Authority: JP
Inventors: Yuji Sato; 優治佐藤; Motoi Kanda; 基神田; Kenichi Sugano; 菅野　憲一; Hirotaka Hayashida; 浩孝林田
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1988-05-17
Filing date: 1988-05-17
Publication date: 1989-11-21

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】［発明の目的］（産業上の利用分野）本発明はアルカリ蓄電池に係わり、特に、その正極であ
る非焼結式ニッケル極に関する。

（従来の技術）従来、ニッケルーカドミウム蓄電池に代表されるアルカ
リ蓄電池用のニッケル正極は、構造や製法によってポケ
ット式、焼結式およびペースト式とがある。最近は、そ
の他に活物質の支持体として、スポンジ状金属多孔体や
焼結繊維多孔体を用いた非焼結式ニッケル極が提案され
ている。

この非焼結式ニッケル極は、スポンジ状金属多孔体や焼
結繊維多孔体の構造が焼結式の基板と同様に三次元の網
目状であることから、焼結式ニッケル正極の場合と同じ
く電子伝導に優れ、焼結式ニッケル極に匹敵する放電性
能や寿命特性が得られる。また、支持体として用いる多
孔体の孔径は平均数百μｍで焼結式ニッケル極の基板に
おける数μ瓦から数十μｍという孔径に比べて大ぎいの
で、適当な大ぎさの粒径を有する活物質を選定すること
により、直接充填法が採用できる。従って、この正極の
製法は金属の穴あき板ヤスクリーンに活物質を塗着する
ペースト式と同様に簡単である。

ざらに、支持体の空孔率が９５％前後と焼結式基板の空
孔率の８０％前後に比べて高く、活物質の高密度充填が
できる。

これらの長所を持つ非焼結式ニッケル正極は、活物質の
かたちで直接充填しているので、焼結式正極の製造過程
において行われている化成を行わずに電池に組込んで用
いることができる。その反面、活物質は電気化学的な活
性化を受けずに電池に構成されるので、利用率が低い。

即ち、電池の初充電において充電電気量が不足すると、
活物質の利用率が低く、充電の２サイクル目以降の充電
を十分に行っても回復しない場合がある。なお、初充電
を公称容量の２００％以上の電気量、しかも１／ＩＯＣ
前後の比較的低電流で行えば、利用率を高めることがで
きるが、この方法は多量の電力と時間を要し生産性が劣
り、電池製造コストの上昇となるので、その改善が望ま
れている。

この活物質の利用率を高めるために、オキシ水酸化ニッ
ケルを含む水酸化ニッケル粉末とコバルトあるいはマン
ガン等の水酸化ニッケルよりも卑な酸化電位を示す金属
粉末との混合粉末を用いたニッケル正極が提案されてい
る（特開昭５９−１６２６９号公報、特開昭５９−１６
２７１号公報、特開昭６０−２５４５６４号公報参照）
。しかしながら、この種の正極においても、初充電での
未充電活物質の担を十分に減少させることができず、活
物質の利用率を十分に高めることができない。

（発明が解決しようとする課題）前述した様に、これまでのアルカリ蓄電池用ニッケル正
極は活物質の利用率が低いという問題があった。

本発明の目的は、初充電での未充電活物質の量を十分に
減少させることにより、活物質の利用率を向上したアル
カリ蓄電池用ニッケル極を提供することにある。

［発明の構成］（課題を解決するための手段および作用）本発明は、支
持体に水酸化ニッケルを主成分とする活物質を充填した
アルカリ蓄電池用ニッケル極において、前記活物質が水
酸化ニッケルよりも真な電位を有する金属化合物を含有
することを特徴とするアルカリ蓄電池用ニッケル極であ
る。

非焼結式ニッケル正極における活物質は、水酸化ニッケ
ルの他に、導電材としてのニッケル粉末と、活物質の利
用率を向上するためのコバルト化合物およびカドミウム
化合物とを含有している。

しかし、このニッケル正極では、コバルト化合物の酸化
の電位が水酸化ニッケルが高次の酸化物へ酸化される電
位よりも低いために、電池の初充電において、その大部
分が高次に酸化されてしまい、水酸化ニッケルの酸化が
十分に行われない。そのため、ニッケル正極への初充電
が所定の電気化であっても、放電した場合の容量が充電
量に比べて非常に小さくなり、活物質の利用率が低くな
る。

これに対して、本発明のニッケル極は活物質として、水
酸化ニッケルよりも貴な電位を示す金属化合物粉末を含
有する水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末を用い
、この活物質を支持体である導電芯体に充填した後に電
解液であるアルカリ水溶液に接触させることにより、正
極中で局部電池反応が起り、水酸化ニッケルを酸化させ
る。このため、その後の初充電での未充電活物質の量を
減少させ、活物質の利用率が向上する。

本発明に用いられる水酸化ニッケルよりも真な電位を示
す金属化合物としては、２価および３価の酸化銀を用い
ることができる。水酸化ニッケル粉末と２価の酸化銀と
の混合粉末をアルカリ水溶液に接触させると、以下に示
す酸化還元反応が生じ、オキシ水酸化ニッケルが生成さ
れて、初充電での充電不足がなく、活物質の利用率が向
上する。

還元反応：　　２ＡｇＯ＋！−１ｚ　Ｏ＋２６−ＡＱ２
　ｏ　＋　２ｏ＋−１，− 酸化反応：　　Ｎ　！　（ＯＨ）２　＋０ｆ−１−Ｎ　
ｉ　ＯＯＨ＋１−１２０＋ｅ− この反応は３価の酸化銀（ＡＣ＋２０３　＞を含有する
水酸化ニッケルを主成分とする活物質でも生じ、要する
に、水酸化ニッケルよりも貴な電位を示す金属化合物を
含有する水酸化ニッケルを主成分とする活物質を用いる
ことにより、活物質の利用率を向上させることができる
。

この２価または３価の酸化銀等の水酸化ニッケルよりも
貴な電位を示す金属化合物の含有量は５ｗｔ％〜５０ｗ
　ｔ％であり、好ましくは、１０ｗｔ％〜４０ｗｔ％で
ある。含有量が５ｗｔ％未満の場合は水酸化ニッケルを
酸化する量が少ないために充電不足が十分に解消されず
、また、５０ｗｔ％を超えると水酸化ニッケルの割合い
が小さくなるために電極容量が少なくなるので、好まし
くない。

ざらに、この金属化合物の粉末は、水酸化ニッケルへの
分散性を考慮すると、水酸化ニッケル粉末と同じ粒径で
あることが、望ましい。

本発明は焼結繊維多孔体を支持体とするニッケル正極ば
かりでなく、ポケット式やペースト式等の他の非焼結式
のアルカリ蓄電池用ニッケル正極にも適用できる。

（実施例）以下、本発明の実施例について図面を参照して説明する
。第１図は本発明の詳細な説明するための断面図である
。

まず、平均粒径５０μｍの水酸化ニッケル粉末と２価の
酸化銀粉末とを重量比で９：１の割合で混合する。この
混合粉末８３重６部にニッケル粉末５型邑部と水酸化コ
バルト粉末１０重口部および水酸化カドミウム粉末２重
量部を加えて活物質混合粉末をつくり、これに結着剤と
してカルボキシメチルセルロースの粉末１重量部と７．
５％ポリ４フツ化エチレンの水性懸濁液を加えてペース
トを作成した。

活物質の支持体として、ニッケルからなり、厚す１．３
ｍ、多孔度９５％、孔径１００〜５００μｍの焼結繊維
多孔体を用いて、このペーストを充填し、乾燥後、加圧
して厚さ０．６ｍの電極板を１がた。この電極板につい
て、乾燥１変の重囲測定から活物質の充填量を求め、理
論容量を算出した。

また、比較例として、２価の酸化銀を含まない活物質混
合粉末を用いた電極板を上記と同様に作成した。

これらの電極板を用いて、第１図に示すフラツデッドセ
ルを作成した。即ち、このセルは、容器（１）内に、上
述の電極板からなる正極（２）と、焼結式カドミウム電
極からなる負極（３ａ）（３ｂ）と、これらの電極を絶
縁しナイロン不織布からなるセパレータ（４）と、水酸
化カリウムの３０重量部水溶液からなる電解液（５）と
を有する。このセルにおいて、負極（３ａ）　（３ｂ）
の電極容量は、充電不足が生じない様に、正極（２）に
比べて十分過剰にしである。

これら正極（２）および負極（３ａ）　（３ｂ）にはそ
れぞれリード線（６Ｈ７）が接続されている。

電解液を注入して組立てたこれらのセルについて、４５
℃の温度にて４８時間のエージングを施した俊、温度２
５°Ｃ１１１５Ｃの電流で１５０％まで充電し、１／３
Ｃの電流で０．９５　Ｖまで放電する条件で、充放電試
験を行った。それぞれのセルについて、この試験から得
られる放電容量と使用した正極の理論容量とから活物質
の利用率を求めた。この結果を第２図に示した。第２図
は充放電サイクルと活物質の利用率の関係を示す１４性
図であって、曲線Ａは本発明の正極を用いたセルの特性
曲線を、また、曲線Ｂは比較例の正極を用いたセルの特
性曲線を、それぞれ示す。この特性図から分る様に、比
較例のセルでは、活物質の利用率が初期は４５％と低く
、充放電を繰返しても利用率は８５％前後で低く、しか
もばらつきの幅も８０〜９０％と大きい。

これに対して、本発明のセルでは活物質の利用率が初期
から高く、充放電を５〜６回繰返した時には９５％と高
くなり、しかもばらつきの幅も小さく安定している。こ
の結果から分る様に、本発明の正極は初期から高い活物
質の利用率を有し、しかも安定した特性を有する。

［発明の効果］以上の様に、本発明によれば、初充電での未充電活物質
の母を十分に減少させることにより、活物質の利用率を
向上したアルカリ蓄電池用ニッケル極を提供できる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の詳細な説明する断面図、第２図はセル
の充放電サイクルに伴う活物質の利用率の変化を示す特
性図である。２・・・正極３ａ１３ｂ・・・負極４・・・セパレータ５・・・電解液代理人　弁理士　大　胡　典　夫

Claims

【特許請求の範囲】

支持体に水酸化ニッケルを主成分とするニッケル活物質
を充填したアルカリ蓄電池用ニッケル極において、前記
ニッケル活物質が水酸化ニッケルよりも貴な電位を有す
る金属化合物を含有することを特徴とするアルカリ蓄電
池用ニッケル極。