JPH04179056A

JPH04179056A - アルカリ蓄電池

Info

Publication number: JPH04179056A
Application number: JP2305167A
Authority: JP
Inventors: Koji Yuasa; 浩次湯浅; Yasuko Ito; 康子伊藤; Shozo Fujiwara; 昌三藤原; Isao Matsumoto; 功松本
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Holdings Corp
Priority date: 1990-11-09
Filing date: 1990-11-09
Publication date: 1992-06-25

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、アルカリ蓄電池の正極、とくにその活物質に
関するものである。

従来の技術従来のニッケル・カドミウム蓄電池で代表されるアルカ
リ蓄電池用正極活物質としては、主に水酸化ニッケルが
用いられている。ニッケル極としては、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
結式ニッケル極や、より多孔度の高いニッケル基板に水
酸化ニッケルを生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実用化されている。

発明が解決しようとする課題しかしながら、上記焼結式ニッケル極は、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を起因する容量密度の不足等
の問題のため、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
である。

また、発泡メタル式ニッケル正極で代表される上記ペー
スト式ニッケル極は、焼結式ニッケル極と比較して基板
の多孔度が大きいため、高容量化が可能である。しかし
その反面基板である発泡ニッケルが高価であるため低コ
スト化が困難である。

また、焼結式ニッケル極、ペースト式ニッケル極とも活
物質が高価な水酸化ニッケルであるため、活物質の更な
る低コスト化は困難である。　　′正極活物質の低コス
ト化対策としては、従来よりアルカリ−次電池の正極活
物質として実用化されている二酸化マンガンの二次電池
用活物質への展開等が検討されているが、充放電の可逆
性等の面から未だ実用化されていない。

課題を解決するための手段このような課題を解決するため、本発明は、正極活物質
として、水酸化ニッケルと金属酸化物とが少なくとも一
部で互いに固溶状態を形成している混合物、より詳しく
は金属アルコキシドを加水分解して得たか、あるいはＡ
ｇ、Ｃｄ、Ｃｏ。

Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗのうちか
ら選ばれる少なくとも１種の金属とＮｉとの混合金属の
酸化物を用いたものである。

作用本発明は、上記した構成によって課題の解決を図るもの
である。

すなわち、正極活物質として金属アルコ牛ンドを加水分
解して得た、Ａｇ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ。

Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗのうちから選ば
れる少なくとも１種の金属とＮｉとの混合金属酸化物を
用いることにより正極の低コスト化を可能にする。また
、金属アルコキシドの加水分解により活物質を得ること
により、正極活物質の充放電時の可逆性を向上させるこ
ととなる。

実施例以下、本発明をその実施例により説明する。

正極活物質は、ニッケルとマンガンを１．１の組成比で
混合した混合酸化物（以後、ＮｉＭｎ０と称す）を使用
した。上記ＮｉＭｎ０はジェトキシニッケルとジェトキ
シマンガンのそれぞれのエタノール溶液を混合し、これ
に多量の水を加え、加水分解することによって得た。

負極活物質としては水素吸蔵合金を用いた。水素吸蔵合
金の組成は、ＭｍＮ　ｉ　：１．５５ＣＯｏ、７５Ｍ　
ｎａ４Ａｌｏ３とし、希土類元素の混合物であるＭｍ（
ミツシュメタル、Ｌａ、約２５ｗｔ％、Ｃｅ：約５Ｑｗ
ｔ％、Ｎｄ：約２０ｗｔ％、Ｐｒ：約５ｗｔ％）とＮｉ
、Ｃｏ、Ｍｎ、Ａｊ！の各試料をアーク溶解炉に入れて
、真空度を１０−４〜１０−５ｔ　ｏ　ｒ　ｒにした後
、アルゴンガス雰囲気下の減圧状態でアーク放電し、加
熱溶解させた。試料の均質化を図るため、真空中、１０
５０℃で６時間熱処理を行なった。得られた合金を粗粉
砕後、ボールミルで平均粒子径約２０μｍの微粉末とし
た。

以上のようにして得た正極活物質および負極活物質を、
それぞれ発泡メタルに充填して正極、負極とし、セパレ
ータを介して渦巻き状に巻き、容量１００１００ＯのＡ
Ａサイズの密閉形ニッケルーマンガン・水素蓄電池を作
成した。

第１図に作成した電池の構造を示す。水素吸蔵合金負極
１と、公知の発泡メタルにＮｉＭｎ０を充填した正極２
とをセパレータ３を介して渦巻き状に巻回し、負極端子
を兼ねるケース４に挿入した。その後、アルカリ電解液
を所定量注液して封口し、密閉形ニッケルーマンガン・
水素蓄電池を構成した。図中、正極キャップ５の内側に
形成した安全弁６は、電池内圧が１１〜１２ｋｇ／ｃ＋
＋１となると安全のため弁作動して、電池内のガスが散
逸するようにした。図中の７は封口板、８は絶縁ガスケ
ット、９は正極２と封口板７とを電気的に接続する正極
集電体を示す。

比較例として水酸化ニッケルと二酸化マンガンの混合物
（組成比Ｎｉ　：Ｍｎ＝１　：　１）をそれぞれ正極活
物質として用いたニッケルーマンガン・水素蓄電池につ
いても検討を行った。

第２図に充放電寿命試験の結果を示す。この際、２０℃
の環境下で、充電率０．２ＣｍＡで正極容量の１５０％
まで充電し、その後、放電率Ｉ　ＣｍＡで０．８Ｖまで
放電を行った。

この第２図から明らかなように、実施例は、２５０サイ
クル経過時においても放電容量の劣化は初期放電容量に
対して２０％に過ぎず、正極活物質として同様に充放電
の可逆性に乏しい二酸化マンガンを含む比較例と比較し
て良好な結果を示した。これは、実施例においては、比
較例と比較し、正極活物質中の二酸化マンガンの充放電
の可逆性が向上したためと考えられる。その理由は、は
っきりと解明はしていないが、正極活物質中の二酸化マ
ンガン粒子がニッケル酸化物と固溶状態を形成すること
とにより、充放電時におけるマンガン酸化物の酸化・還
元反応がよりスムーズに進行したためであると考えられ
る。

以上は、水素吸蔵合金電極を負極として用いたアルカリ
蓄電池を例として記述したが、カドミウム極、亜鉛極、
鉄極等他の負極を用いたアルカリ蓄電池においても同様
な効果が得られることはいうまでもない。

また、正極活物質として本実施例においてはニッケルと
マンガンの組成比か１１の混合酸化物を用いたが、その
他の組成比の混合酸化物、または、マンガン酸化物以外
のＡｇ、Ｃｄ、Ｃｏ。

Ｃｒ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗの金属酸化物を
用いても同様な効果が得られることはいうまでもない。

発明の効果以上のように、本発明によれば、正極活物質に金属アル
コキシドを加水分解して得た、Ａｇ、Ｃｄ。

Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍｏ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｔｉ。

Ｖ、Ｗのうちから選ばれる少なくとも１種の金属酸化物
とＮｉとの混合物を用いることにより、低コストで充放
電サイクル寿命にすぐれたアルカリニ次電池の提供牽可
能にするという効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明で作成したアルカリ蓄電池の断面図、第
２図は実施例、比較例の２種類の電池をそれぞれ２０℃
の環境下で、充電率０．２ＣｍＡで正極容量の１５０％
まで充電し、放電率ｌＣｍＡで０．８■まで放電を行っ
た際の充放電サイクル数と放電容量との関係を表す図で
ある。１・・・・・・水素吸蔵合金負極、２・・・・・・正極
、３・・・・・・セパレータ、４・・・用ケース、５・
・・・・・キャップ、６・・・・・・安全弁、７・・・
・・・封口板、８・・・・・・絶縁ガスケット、９・・
・・・・正極集電体。代理人の氏名　弁理士小鍜治明　ほか２名ｌ・−東身［
ｌル合欽負冬ｉ？−−−こ掻５・・−へ−資・リゾＣ−ン全を７−−−圭、丁０航にｌＲ″″ 手続補正書１事件の表示 ←２年特許願第３０５１６７号平成２発明の名称アルカリ蓄電池３補正をする者事件との関係　　　　　　特　　　許　　　出　　　願
　　人任　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地名
　称　（５８２）松下電器産業株式会社代表者　　　　
谷　　井　　昭　　雄４代理人　〒５７１住　所　　大阪府門真市大字門真１００６番地６、補正
の内容（１）明細書の第４頁第２０行の［ＮｉＭｎ０　Ｊを［
ＮｉＭｎ−０ｘｉｄｅ　Ｊに補正します。（２）同第６頁第１行の［ＮｉＭｎ０　Ｊを［ＮｉＭｎ
−０ｘｉｄａ　Ｊに補正します。（３）同第６頁第３行の「ＮｉＭｎ０　Ｊを「ＮｉＭｎ
−０ｘｉｄｅ　Ｊに補正します。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）金属酸化物を主たる構成材料とする正極と、金属
または合金を主たる構成材料とする負極と、アルカリ電
解液と、セパレータとから成る発電要素を備え、前記正
極は、水酸化ニッケルと金属酸化物とが少なくとも一部
で互いに固溶状態を形成している混合物であることを特
徴とするアルカリ蓄電池。
（２）正極活物質がＡｇ、Ｃｄ、Ｃｏ、Ｃｒ、Ｍｎ、Ｍ
ｏ、Ｎｂ、Ｐｂ、Ｔｉ、Ｖ、Ｗのうちから選ばれた少な
くとも１種の金属とＮｉとの混合金属の酸化物であるこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルカリ蓄
電池。
（３）正極活物質が一般式Ｍ（ＯＲ）＿ｎで表される金
属アルコキシド（但し、Ｍは金属元素、Ｒはアルキル基
及びフェニル基）を含む溶液を加水分解して得られた混
合金属の酸化物であることを特徴とする特許請求の範囲
第１項記載のアルカリ蓄電池。