JPH04160757A - ペースト式ニッケル正極 - 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】 ［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使用されるペースト式ニッケ
ル正極に関する。

（従来の技術） アルカリ蓄電池の代表的なものに、正極としてニッケル
を使用し、負極としてカドミウムまたは水素などを使用
したものがある。このようなアルカリ蓄電池のニッケル
正極は、従来例えばカーボニルニッケルを成形、焼結し
て得られた基板にニッケル塩の水溶液を含浸し、ついで
アルカリ水溶液中でニッケル塩を水酸化ニッケルに転化
せ［７めることにより製造された、いわゆる焼結式ニッ
ケル正極が一般的であった。

しかし、近年各種電気製品のボークプル化が進む中で、
この焼結式ニッケル極は、高容量化に限界があること、
またこのニッケル極の製造工程が活物質の含浸、転化工
程など極めて複雑で経済的でないこと等が問題とされ、
焼結式ニッケル正極に代わるものとして、例えばニッケ
ル繊維不織布などの３次元構造を有する多孔体基板に、
水酸化ニッケルを主成分とするペーストを直接充填して
得られるいわゆるペースト式ニッケル正極が提案され、
一部製晶化されている。

（発明が解決しようとする課題） 一般にペースト式ニッケル正極は、芯体である３次元多
孔体基板内部にペーストを充填し、３次光条孔体基板よ
り溢れたペーストをスリットなどによって規制後、乾燥
、圧延の工程を行って作製している。そしてこのように
して得られた正極をセパレータを介して負極と捲回して
電極群としている。

ところが、このときニッケル正極の表面は芯体が露出し
た状態であるので、これをこのまま対極と捲回すると、
ニッケル正極が捲回されたときに起きるクラックによっ
て、芯体が電極から遊離し、電池内短絡が生じやすいと
いう問題がある。

本発明は上記問題点に対処してなされたもので、電極を
捲回したときにニッケル極の芯体が遊離することなく、
また活物質層の脱落を生じない、しかも電極性能の優れ
たペースト式ニッケル正極を提供することを目的とする
ものである。

［発明の構成］ （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成分とする活物質ペース
トを３次元の網状多孔体基板に充填してなるペースト式
ニッケル正極において、該正極の表面に、水酸化ニッケ
ルを主成分とする活物質層が基板の存在しない状態で形
成されており、上記活物質層は基板内部に充填した活物
質ペースト層よりも導電助剤の含有比率が高いことを特
徴とするペースト式ニッケル正極に関する。

なお、上記活物質層の厚みは１０μｍ〜１００μｍ程度
がよい。１０μｍ以下では芯体の遊離防止が不十分であ
り、また１００μｍ以上では電極性能に悪影響を及ぼす
おそれがあるからである。

上記導電助剤としては、Ｃｏｏ、金属コバルト、Ｃ０（
ＯＨ）２、ニッケル粉末等があり、その添加量は３〜２
０重量％が望ましい。この範囲以下であると電極特性の
改善が不十分であり、これ以上であると活物質量が減少
して電極容量に影響を及ぼしてしまうからである。

また、３次元構造を有する多孔体基板としては、ニッケ
ル繊維焼結体、ニッケルフェルト多孔体。

スポンジ状ニッケル多孔体等が挙げられる。

（作用） 本発明は、多孔体基板からなる芯体に水酸化ニッケルを
主体とするペーストを充填してなる従来のペースト式ニ
ッケル正極に、その表面に水酸化ニッケルを主成分とす
る活物質層を、基板を存在させない状態で形成させたの
で、電極を捲回したときに芯体が露出せず、電極のクラ
ックにより芯体が遊離するという現象が生じない。した
がって電極短絡を防止することができる。

ところが、電極性能の面からみると、この電極表面の活
物質層は集電体がないので集電効率が悪く電極性能が低
下する。そこで、活物質層に導電助剤を多く添加するこ
とによって活物質粒子同土間および集電体と粒子間の導
電性を向上させ、その結果活物質のプロトンの移動がス
ムーズとなって活物質の結晶内部まで十分に利用される
ようになり、電極の利用率が向上する。

（実施例） 本発明の詳細な説明する。

実施例　１ まず、水酸化ニッケル９０重量％、およびニッケル粉１
０％からなる混合粉体に、水酸化ニッケルに対しカルボ
キシメチルセルロース０．３重量％を添加し、さらに純
水を４５重量％添加して混練し、ペーストを作製した。

このペーストを焼結繊維基板内へ充填した。つづいて上
記ペーストに、添加剤として２価の酸化コバルトを２０
重量％（水酸化ニッケルに対して、以下同じ）、導電助
剤としてニッケル粉末を５重量％、ＰＴＦＥを３重量％
加えたペーストを電極表面両側に２０μｍの厚さ（完成
電極の状態で）に塗布した。

このようにして得られた電極を乾燥し、ローラープレス
によって圧延し、０．６ｍｍに調厚した状態で電極の単
位体積当りの容量が６５０ｍＡＨ／　ｃｃとなるように
ペースト式ニッケル正極を作製した。

このペースト式ニッケル正極に、通常の方法で得られた
カドミウム極をセパレータを介して捲回し、適量の電解
液を加え、電極の理論容量的６００ｍＡＨのニッケルカ
ドミウム電池を作製した。

作成した電池について、電池特性の評価を行った。電極
特性の評価方法は、０．２ＣＡで１５０％充電を行い、
０．２ＣＡで１．ＧＶまで放電を行い、各レートで放電
を行い、１．ＧＶ時の容量から理論容量に対する利用率
を求めた。

実施例　２ 次に、上記実施例と同様にして、ただし導電助剤として
ＣｏＯを５．１０，３０．５０重量％を添加した電極を
作製し、同様な評価を行った。

実施例　３ 実施例１と同様にして、ただし導電助剤として金属コバ
ルトを５．１０．３０．５０重量％添加した電極を作製
し、同様な評価を行った。

実施例　４ 実施例１と同様にして、ただし導電助剤としてＣｏ　（
ＯＨ）　２を５．１０，３０．５０重量％添加した電極
を作製し、同様な評価を行った。

実施例　５ 実施例１と同様にして、ただし導電助剤としてニッケル
粉末を１０．３０．５０重量％添加した電極を作製し、
同様な評価を行った。

比較例　１ また、比較のため、上記実施例と同様にして、ただし電
極表面の活物質層が電極内部に充填された活物質と同じ
組成のものである（すなわち導電助剤が添加されていな
い）場合について上記と同様な評価を行った。

上記試験の結果を第１〜４図に示す。

第１図は電極表面の活物質層に添加されたＣｏｏの添加
量と電池のレート特性および電池の実容量との関係を示
す図、第２図は電極表面の活物質層に添加された金属コ
バルトの添加量とレート特性および電池の実容量との関
係を示す図、第３図は電極表面の活物質層に添加された
Ｃ　ｏ　（ＯＨ）　２の添加量とレート特性および電池
の実容量との関係を示す図、第４図は電極表面の活物質
層に添加されたニッケル粉末の添加量とレート特性およ
び電池の実容量との関係を示す図である。

第１〜４図から明らかなように、電極表面の活物質層に
導電助剤を添加することによって電極の利用率が大幅に
増加する。その利用率の向上の度合は少量添加で効果が
大きく、それ以上添加してもあまり利用率は上昇しない
。むしろ過剰に添加すると主活物質の減量を招き、実容
量の低下を引き起こしてしまうことがわかった。また、
ニッケル粉末はコバルト化合物に比べ容量向上の度合が
少ないが、ニッケル粉末とコバルト粉末の混合添加によ
ってさらに効果を向上することが期待できる。

なお、上記実施例では３次元の網状多孔体基板として焼
結繊維基板を用いたが、フェルト状ニッケル多孔体、ス
ポンジ状ニッケル多孔体を用いても同様の効果が得られ
た。また、導電助剤は種々組み合わせて添加することが
できる。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のペースト式ニッケル正極
は、負極と捲回した時の基板の遊離がなく、しかも電極
性能が優れているという効果を有する。

【図面の簡単な説明】

第１−図は電極表面の活物質層に添加されたＣｏｏの添
加量と電池のレート特性および電池の実容量との関係を
示す図、第２図は電極表面の活物質層に添加された金属
コバルトの添加量とレート特性および電池の実容量との
関係を示す図、第３図は電極表面の活物質層に添加され
たＣｏ（ＯＨ）２の添加量とレート特性および電池の実
容量との関係を示す図、第４図は電極表面の活物質層に
添加されたニッケル粉末の添加量とレート特性および電
池の実容量との関係を示す図である。 代理人　弁理士（８７３３）猪　股　祥　晃（ほか１名
） ０　　　　＋０　　　２０　　　３０　　４０Ｃｏｏ帰
匍還　（Ｗｔ″ｌ・） 第１図 娯＝し、ルレブトｔｍｔ（ｗ＋＠ん） 第２図 ＯＴｏ　　　２０　　　３０　　　４０ＣＯ（ＯＨ）２
ＬＰｌ命蚤連　（ｗｔ　％）第３図 ニーｌｉル豫育末シト→　（ｗｔｏｌ・）第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）水酸化ニッケルを主成分とする活物質ペーストを
   ３次元の網状多孔体基板に充填してなるペースト式ニッ
   ケル正極において、該正極の表面に、水酸化ニッケルを
   主成分とする活物質層が基板の存在しない状態で形成さ
   れており、上記活物質層は基板内部に充填した活物質ペ
   ースト層よりも導電助剤の含有比率が高いことを特徴と
   するペースト式ニッケル正極。