JPH02262244A - 密閉形アルカリ電池 - 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 本発明はペースト式水酸化ニッケル正極板を用いた密閉
形アルカリ電池に関するものである。

従来の技術 密閉形アルカリ電池は、一般に水酸化ニッケルを主成分
とする正極板と、正極板より容量の大きい負極板とで構
成される。そして、電池を充電したとき、負極板よりも
正極板の方が先に充電を終了し、負極板中に未充電の活
物質が存在するように、かつ、電池を放電したときに負
極板よりも正極板の方が先に放電を終了し、負極板中に
充電状態の活物質が残存するように容量のバランスがと
られている。

この容量のバランスを模式的に第１図に示す。

図中、縦の長さが電気量を表す、ａは正極板の放電容量
を、ｂは正極板の充電終了時に負極板中に残存する未充
電の活物質の容量を、Ｃは正極板の放電終了時に負極板
中に残存する充電状態の、活物質の容量を表す、ｂおよ
びＣの量は負極板の種類や電池の使用条件等によって変
えられるが、ニッケルーカドミウム電池の汎用品ではｂ
を正極板放電容量の４０％程度、Ｃを正極板放電容量の
６０％程度にするのが普通である。

従来、水酸化ニッケル正極板には、多孔度８０％程度の
焼結式ニッケル基板に硝酸ニッケル等のニッケル塩の水
溶液を含浸し、そこにアルカリ水溶液を反応させて水酸
化ニッケルを沈澱させて製造するいわゆる焼結式正極板
が使用されている。この焼結式正極板は製造工程中に混
入する硝酸根等つ不純物を取り除くため、電池に組み立
てる前にアルカリ電解液中で単独で充放電され、さらに
水洗、乾燥される。この工程は一般に化成工程と呼ばれ
る。焼結式正極板中の水酸化ニッケルは、化成前には２
僅の状態で存在しているが、水酸化ニッケルは１度充電
されると完全には放電されないため、化成後には２価以
上になっている。水酸化ニッケルの充電時および放電時
の酸化数はそこに添加される添加剤や電解液の種類等に
よって異なるが、一般の焼結式正極板では、充電時には
約３．２価に、放電時には約２．３価になる。このニッ
ケルの酸化数を考慮して、正極板に化成済みの焼結式極
板を用いた場合の密閉電池の容量バランスを第２図に示
す０図中ｄは化成によって電池外であらかじめ充電され
る水酸化ニッケルの電気量を表す。

焼結式正極板を用いた密閉電池では、第２図に示したよ
うな容量バランスを持つ電池を製作するために、負極板
をあらかじめ単独で充電して、極板中に第２図のＣに相
当する容量の充電状態の活物質を保持させた後、化成済
みの正極板と組み合わせて密閉する方法が取られている
。

また、負極板が活物質粉末を水等でペースト状にし、導
電芯体に塗着して製造する、いわゆるペースト式負極板
である場合には、活物質粉末に充電状態の活物質、例え
ば亜釦負極板では金属亜鉛を第２図のＣに相当する分だ
けあらかじめ添加しておき、この極板と化成済みの正極
板とを紹み合わせて密閉し、必要な容量バランスを持つ
電池とする方法が採られている 発明が解決しようとする課題 近年、新しい正極板として、水酸化ニッケル粉末を水等
でペースト状にし、これを導電性の多孔体に直接充填し
て製作する、いわゆるペースト式正極板が開発されてい
る。この正極板は、従来の焼結式正極板に比べて簡単な
工程で製作でき、また、硝酸根等の不純物が少ないので
化成することなく電池に組み立てることができるという
特徴を有している。化成工程は、多量の電力と時間を必
要とするので、この工程が不要であるということはペー
スト式正極板の大きな利点である。しかし、この正極板
と従来の負極板とを組み合わせて密閉形電池を製作しよ
うとするとき、次のような間趙が生じる。

従来の負極板には、化成済みの焼結式正極板と組み合わ
せるこことを前提として、密閉形電池として必要な負極
板中の充電状態の活物質（第２図Ｃ）があらかじめ添加
しである。ペースト式正極板は化成することなく負極板
と組み合わせて密閉されるため、単に焼結式正極板と同
じ容量を持つペースト式正極板を従来の負極板と組み合
わせると第３図に示したような容量バランスとなる。同
図から明らかなように、ｄに相当する電気量が電池内で
充電されてしまうため、電池の放電状態に負極板中に存
在する充電状態の活物質がＣからＣ′に増加し、電池の
充電状態に存在する未充電の活物質がｂからｂ′に減少
してしまい、目的とする容量バランスからずれた電池に
なる。特に未充電の活物質すの減少は電池充電時の負極
板からの水素発生の危険性を増すことになる。

また、説明を簡潔にするために第３図にはあえて示さな
かったが、ペースト式正極板には、通常、活物質利用率
を向上させるために水酸化コバルトや金属コバルトが添
加されている。これらは−度充電されると放電されにく
いため、ｂの量をさらに減少する方向に働く、第４図に
水酸化コバルトや金属コバルトを添加したペースト式正
極板を従来の負極板と組み合わぜな場合の容量のバラン
スを示す０図中ｅはコバルトの充電によって生成した電
気量を示す。

このように、ペースト式ｉｆＥ極板を用いると、焼結式
正極板と組み合わせるために製造された負極板をそのま
ま用いることができない。そこで従来は、ペースト式正
極板と組み合わせるべくＣの量をあらかじめ少なくした
専用の負極板を製作しなければならなかった。また、特
に負極板がペースト式カドミウム負極板である場合には
、あらかじめ添加する充電生成物である金属カドミウム
の量を減らすと、十分に充電が進行せず、未充電の活物
質があるにもかかわらず水素発生が充電初期から起こる
という問題点もあった。

課題を解決するための手段 本発明はペースト式の正極板を用いた場合でも専用の負
極板を製作することなく、焼結式負極板用に製作された
負極板と組み合わせて適切な容量のバランスを持つ密閉
電池を作ることを目的とするものである。

具体的には本発明は、オキシ水酸化ニッケルの粉末と２
価の水酸化ニッケルとの混合粉末を活物質に用いたペー
スト式正極板を（＋ｉえることを特徴とするものである
。これにより極板中の水酸化ニッケルがあらかじめ第４
図のｄとｅの合計に相当する量だけ充電状態になり、こ
の正極板を用いることによって、焼結式正極板と組み合
わせるために製作された負極板と組み合わせて用いても
、適切な容量バランスを持つ密閉形電池が得られる。

また、本発明では、硝酸ニッケルと過硫酸カリウムとを
反応させて、オキシ水酸化ニッケルを製作し、このオキ
シ水酸化ニッケルを用いることを特徴とするが、このよ
うにして製作したオキシ水酸化ニッケルはβ型のオキシ
水酸化ニッケルであり、γ型のオキシ水酸化ニッケル（
例えば、酸化剤として次亜塩素酸ナトリウムを用いた場
合にはγ型となる）に比べて比重が大きく、ペースト弐
極板に充填する際、高密度に充填でき有利である。

実施例 以下、好適な実施例を用いて説明する。

密閉形アルカリ電池としてはニッケルーカドミウム電池
が最も一般的であるので、本実施例では本発明をニッケ
ルーカドミウム電池に適用した場合について説明する。

［実施例１］ まず、硝酸ニッケルと過硫酸カリウムとを反応させてオ
キシ水酸化ニッケルの粉末を製作し、このオキシ水酸化
ニッケル粉末と２価の水酸化ニッケルとを重量比で４：
６の割合で混合し、さらにこの混合粉末と水酸化コバル
トを重量比で１０：１の割合で混合し、ここに練り液を
加えてペースト状とした。次に、このペーストをスポン
ジ状のニッケル多孔体に充填し、乾燥、プレスを行ない
水酸化ニッケルの理論容量が１３００ｎＡｈのペースト
式正極板（厚さ０．６８１１１．長さ１６０Ｉｌｎ、　
＠３２１ｍ　）を製作した。

この正極板と理論容Ｊｉ　２４００ｎＡｈ　　（厚さ０
．５５ｎｉ、長さ１８０ｎｎ、幅３２旧−）の焼結式カ
ドミウム負極板とをナイロンの不織布を介して捲回し、
電池ケースに挿入した後、電解液（比重１．３０（２０
°Ｃ）の水酸化カリウム水溶液３．１ｎｊ　）を入れて
密閉し、本発明による密閉形電池Ａを製作した。なお、
この焼結式負極板は化成済みで、活物質の内？２０ｎＡ
ｈが充電状態にあるものである。

また、この電池では、第４図のｄおよびｅに相当する量
だけ水酸化ニッケル粉末が充電状態にある。

［比較例１］ ２僅の水酸化ニッケルと水酸化コバルト粉末とを重量比
で１０：１の割合で混合し、これを用いて実施例１と同
じ方法で理論容量が１３００ｎＡｈのペースト式正極板
を製作した。この正極板と実施例１と同じ焼結式負極板
を組み合わせて比較のための密閉形電池Ｂを製作した。

［比較例２］ 理論容量が１３００ｎＡｈの焼結式正極板をアルカリ電
解液中で充放電した後、水洗、乾燥し、この正極板と実
施例１と同じ焼結式負極板を組み合わせて比較のための
密閉形電池Ｃを製作した。この電池は、適量な容量バラ
ンスをもった従来型の電池である。

なお、酸化剤として、次亜塩素酸ナトリウムを用いて製
作したオキシ水酸化ニッケルを用いて、実施例１と同様
の方法で極板を製作したところ、極板に必要な活物質を
充填することができなかった。

次に、電池Ａ、ＢおよびＣを１２０１への電流で１６時
間充電し、２４０ｎＡの電流で１．Ｏｖまで放電した。

この充放電を繰り返した場合の電池容量の推移を第５図
に示す、同図から、本発明による電池Ａは化成済みの正
極板を用いた電池Ｃと同様に充放電を繰り返しても容量
の低下がなく、密閉形電池として成り立っていることが
明らかである。一方、２価の水酸化ニッケルのみを用い
て製作した電池Ｂは、充放電の進行にともない容量が低
下しておリ、これは、電池の容量バランスが崩れている
ため、負極から水素が発生し、電解液が減少したためで
あると考えられる。

なお、実施例ではニッケルーカドミウム電池を用いて説
明したが、本発明はこれに限定されず、ニッケルー亜鉛
電池、ニッケルー水素電池等の水酸化ニッケル正極板を
用いた電池に適用することができる。また、負極板とし
ては焼結式に限らず、ペースト式負極板等も使用できる
。

発明の効果 以上述べたように本発明によれば、ペースト式正極板を
現行の負極板を変えることなく密閉形電池に適用できる
。このことは実用上極めて有効である。

【図面の簡単な説明】

第１図は密閉形アルカリ電池の容量バランスを模式的に
示した図、第２図は化成済みの焼結式ニッケル正極板を
用いた従来の電池の容量のバランスを模式的に示した図
、第３図は未化成のペースト式正極板を用いた場合の容
量のバランスを模式的に示した図、第４図は水酸化コバ
ルトや金属コバルトを添加した未化成のペースト式正極
板を用いた場合の容量のバランスを模式的に示した図、
第５図は本発明の電池と比教用の電池の充放電サイクル
での容量推移を示した図である。 く口り 考 蜘 各 □ 刺 づ λ 苫 第 酊

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １、硝酸ニッケルと過硫酸カリウムとを反応させて製作
   したオキシ水酸化ニッケルの粉末と２価の水酸化ニッケ
   ルとの混合粉末を活物質に用いたペースト式正極板を備
   えることを特徴とする密閉形アルカリ電池。