JPH05254847A - ニッケル電極用の水酸化ニッケル粉末の製造方法 - Google Patents

ニッケル電極用の水酸化ニッケル粉末の製造方法

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JPH05254847A
JPH05254847A JP4089599A JP8959992A JPH05254847A JP H05254847 A JPH05254847 A JP H05254847A JP 4089599 A JP4089599 A JP 4089599A JP 8959992 A JP8959992 A JP 8959992A JP H05254847 A JPH05254847 A JP H05254847A
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JP
Japan
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nickel
nickel hydroxide
powder
hydroxide powder
particle size
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Application number
JP4089599A
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English (en)
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Hirokazu Kido
宏和 貴堂
Osamu Ishida
修 石田
Hiroshi Hattori
浩 服部
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Maxell Holdings Ltd
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Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
  • Inorganic Compounds Of Heavy Metals (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 粒径のコントロールが容易で、かつ特性向上
のために添加する異種金属の種類や添加量を自由に選択
でき、しかも電極活物質としての利用率が高いニッケル
電極用の水酸化ニッケル粉末を提供する。 【構成】 ニッケル塩水溶液にアンモニアを作用させて
ニッケルのアンモニウム錯体を形成させた後、苛性アル
カリを作用させて平均粒径0.5μm以下の水酸化ニッ
ケルを沈殿させ、それを濾過、乾燥し、得られた水酸化
ニッケル粉末を造粒して平均粒径1〜100μmの水酸
化ニッケル粉末を製造する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル電極用の水酸
化ニッケル粉末の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ニッケル−水素吸蔵合金電池、ニッケル
−カドミウム電池などのアルカリ蓄電池の正極として
は、ニッケル電極が用いられている。
【0003】このニッケル電極では活物質として水酸化
ニッケル(ただし、放電時で、充電時にはオキシ水酸化
ニッケルになる)が用いられているが、従来、この水酸
化ニッケルの製造方法としては、ニッケル塩水溶液に水
酸化ナトリウムや水酸化カリウムなどの苛性アルカリの
水溶液を作用させて水酸化ニッケルを沈殿させる方法が
採用されていた(たとえば、”Alkaline St
orage Batteries”、Folks著)。
【0004】しかし、この方法によって得られる水酸化
ニッケル粉末は、非常に微細で、かさ(嵩)密度が低い
ため、電極基体に充填する際の充填容量密度が低く、か
つ電極基体との接触が悪いため、電極活物質としての利
用率が低いという問題があった。
【0005】しかも、この方法によって得られる水酸化
ニッケル粉末は、その形状、大きさなどが苛性アルカリ
水溶液による中和時の条件によって決まってしまうが、
反応が急激で制御するのがむつかしいため、均一な粉末
が得られにくいという問題もあった。
【0006】また、他の製造方法として、ニッケル塩水
溶液にアンモニアを作用させてニッケルのアンモニウム
錯体を形成させ、このニッケルのアンモニウム錯体より
得られる少量の水酸化ニッケルを核にしてアルカリ水溶
液中で水酸化ニッケルを生成させ、結晶成長させる方法
も提案されている(たとえば、特開昭51−86099
号公報)。
【0007】この方法によれば、高密度の水酸化ニッケ
ル粉末が得られるので、高容量のニッケル電極を得るの
に適しているが、この方法による場合、反応槽の制御が
繁雑であり、また、電極活物質としての利用率の向上や
電極の膨潤抑制などの目的でコバルト、亜鉛、カドミウ
ム、マグネシウム、鉛などの異種金属を添加する際に、
その種類や添加量がpHなどの反応条件により制約を受
けるという問題があった。
【0008】すなわち、上記方法によれば、水酸化ニッ
ケルの結晶を成長させる際のpH、温度を一定になるよ
うに制御する必要があり、しかも結晶を成長させるため
の熟成時間を要するなど、反応槽の制御が繁雑であり、
また、異種金属の種類によっては水酸化物として共沈で
きなかったり、あるいは共沈できる場合でも沈殿するp
Hが各金属によって決まっているため、異種金属の添加
に際してpHなどの反応条件により制約を受けるという
問題があった。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】上記のように、従来の
ニッケル電極用の水酸化ニッケル粉末の製造方法におい
ては、電極活物質としての利用率が低い水酸化ニッケル
粉末しか得られなかったり、あるいは製造時の反応槽の
制御が繁雑で、しかも電極活物質としての利用率の向上
や電極の膨潤抑制などのために添加する異種金属の種類
やその添加量がpHなどの反応条件によって制約を受け
るという問題があった。
【0010】したがって、本発明は、上記従来のニッケ
ル電極用の水酸化ニッケル粉末の製造方法における問題
点を解決し、粒径のコントロールが容易で、かつ添加す
る異種金属の種類やその添加量を自由に選べ、しかも電
極活物質としての利用率が高いニッケル電極用の水酸化
ニッケル粉末を製造する方法を提供することを目的とす
る。
【0011】
【課題を解決するための手段】本発明は、ニッケル塩水
溶液にアンモニアを作用させてニッケルのアンモニウム
錯体を形成させた後、苛性アルカリを作用させて水酸化
ニッケルを沈殿させ、それを濾過、乾燥し、得られた水
酸化ニッケル粉末を造粒することにより、上記目的を達
成したものである。
【0012】すなわち、ニッケル塩水溶液にアンモニア
水を加えてアンモニアを作用させると、ニッケル塩とア
ンモニアとの反応によりニッケルのアンモニウム錯体、
つまり、〔Ni(NH3 4 (H2 O)2 2+が生成す
るが、その後、苛性アルカリを作用させると、上記ニッ
ケルのアンモニウム錯体と苛性アルカリとの反応によ
り、生成速度が速い場合、粒径が1μm以下の微粒子状
の水酸化ニッケル粉末が生成する。
【0013】そこで、この水酸化ニッケル粉末を種々の
機械的造粒手段で造粒することによって、球状またはそ
れに類似した形状の水酸化ニッケル粉末が得られる。
【0014】造粒によって得られる水酸化ニッケル粉末
の粒径は、造粒前の水酸化ニッケル粉末の粒径および造
粒工程での運転条件でコントロール(制御)することが
できる。したがって、粒径のコントロールが容易であ
る。
【0015】異種金属を添加する場合は、共沈法により
水酸化ニッケルとの固溶体の形で添加することもできる
し、また、金属粉末、あるいは金属酸化物粉末または金
属水酸化物粉末として添加してもよい。本発明による場
合は、このように異種金属を微粉末状で添加することが
できるので、アルカリ水溶液中で生成させる場合のよう
に、その種類や添加量に制約を受けるようなことはな
い。
【0016】したがって、異種金属の種類およびその添
加量を自由に選択することができる。さらに、造粒方法
によっては、水酸化ニッケルと異種金属との層状構造に
するなど、不均一添加も可能である。
【0017】造粒前の水酸化ニッケル粉末は、ニッケル
塩水溶液にアンモニアを作用させて、ニッケルのアンモ
ニウム錯体を形成させた後、苛性アルカリを作用させる
ことによって得られるが、その際におけるニッケル塩水
溶液としては、たとえば硫酸ニッケル水溶液、硝酸ニッ
ケル水溶液などが用いられ、苛性アルカリとしては、た
とえば、水酸化ナトリウム、水酸化カリウム、水酸化リ
チウムなどが用いられる。
【0018】上記ニッケル塩水溶液におけるニッケル塩
の濃度としては、0.1〜2M(mol/l)程度が好
ましく、そのニッケル塩水溶液に作用させるアンモニア
は、濃度0.1〜1M程度のアンモニア水として使用す
るのが好ましい。また、苛性アルカリとしては、濃度が
0.2〜2M程度の苛性アルカリ水溶液として用いるの
が好ましい。
【0019】上記ニッケル塩水溶液へのアンモニアの作
用や、それに続く苛性アルカリの作用は、常温でよい
が、反応を促進させるために加熱してもよい。
【0020】この造粒前の水酸化ニッケル粉末は、平均
粒径1μm以下で得ることができるが、高密度で形状が
安定した粉末を得るためには、平均粒径0.5μm以下
のものが好ましい。
【0021】造粒方法としては、たとえば転動造粒、押
出造粒、流動層造粒など、種々の造粒方法を採用するこ
とができる。この造粒により、水酸化ニッケル粉末は平
均粒径1〜100μm程度にするのが好ましい。
【0022】つまり、造粒後の水酸化ニッケル粉末の平
均粒径が1μmより小さい場合は、かさ密度が小さくな
って充填性が悪くなり、また平均粒径が100μmより
大きくなると、電極基体への充填性が悪くなるととも
に、電極活物質としての利用率が悪くなるからである。
【0023】異種金属としては、たとえばコバルト、亜
鉛、カドミウム、マグネシウム、鉛、バリウム、ストロ
ンチウム、その他の遷移金属、アルカリ土類金属、それ
らの酸化物、水酸化物などの化合物などの中から1種類
あるいは2種類以上を選ぶのが好ましく、その水酸化ニ
ッケル粉末に含有させる量としては、1〜20重量%が
適している。
【0024】つまり、異種金属が1重量%より少ない場
合は、電極活物質としての利用率を向上させたり、電極
の膨潤を抑制する効果が充分でなく、また異種金属が2
0重量%より多くなると、水酸化ニッケルの実質的な含
有量(充填容量密度)が低下することになって好ましく
ない。
【0025】上記のような造粒工程を経て得られる水酸
化ニッケル粉末は、適正な組成に制御でき、充填密度、
充填性も優れているので、電極活物質としての利用率が
高くなる。
【0026】
【実施例】つぎに、実施例をあげて本発明をより具体的
に説明する。
【0027】実施例1 1M(mol/l)の硫酸ニッケル水溶液にアンモニア
を3M含有するアンモニア水を等量加えて、硫酸ニッケ
ルにアンモニアを作用させてニッケルのアンモニウム錯
体を形成させた後、その溶液に2Mの水酸化ナトリウム
水溶液を2倍量加え水酸化ナトリウムを上記アンモニウ
ム錯体に作用させて水酸化ニッケルの沈殿を生じさせ、
それを濾過、水洗、乾燥して、平均粒径0.5μmの水
酸化ニッケル粉末を得た。
【0028】得られた水酸化ニッケル粉末をドラム型造
粒機により、80℃の加湿状態で転動造粒することによ
って、平均粒径10μmの球状の水酸化ニッケル粉末を
得た。
【0029】実施例2 実施例1におけるドラム型造粒機に代えて、流動層造粒
機を用いた以外は、実施例1と同様にして平均粒径10
μmの球状の水酸化ニッケル粉末を得た。
【0030】実施例3 実施例1によって得られた水酸化ニッケル粉末100重
量部に対し、同様の方法で製造した平均粒径0.5μm
の水酸化亜鉛粉末5重量部と平均粒径1μm以下のコバ
ルト粉末1重量部を添加し、その混合粉末をドラム型造
粒機で実施例1と同様に造粒して、水酸化ニッケル中に
水酸化亜鉛とコバルトを含有した平均粒径10μmの球
状の水酸化ニッケル粉末を得た。
【0031】実施例4 実施例1における1M硫酸ニッケル水溶液に硫酸亜鉛粉
末0.05Mおよび硫酸コバルト粉末0.01Mを添加
した溶液を用い、この溶液を用いたほかは実施例1と同
様にして、水酸化ニッケル中に亜鉛およびコバルトがそ
れぞれ4.8重量%および0.8重量%固溶した平均粒
径10μmの球状の水酸化ニッケル粉末を得た。
【0032】比較例1 1M硫酸ニッケル水溶液にアンモニア水をpHが11に
なるように加えて、ニッケルのアンモニウム錯体を形成
させた後、その溶液に2Mの水酸化ナトリウムをpHが
11〜12の範囲内になるように調整しながら混合、攪
拌し、さらに12時間熟成させて結晶を成長させること
により、平均粒径10μmの球状の水酸化ニッケル粉末
を得た。
【0033】比較例2 1M硫酸ニッケル水溶液に硫酸亜鉛粉末0.05Mおよ
び硫酸コバルト粉末0.01Mを加えた溶液にアンモニ
ア水をpHが11になるように加えて、アンモニウム錯
体を形成させた後、その溶液に2M水酸化ナトリウムを
pHが11〜12の範囲内になるように調整しながら混
合、攪拌し、さらに12時間熟成させて、水酸化ニッケ
ル中に亜鉛およびコバルトがそれぞれ4.8重量%およ
び1.0重量%固溶した平均粒径10μmの球状の水酸
化ニッケル粉末を得た。
【0034】上記実施例1〜4および比較例1〜2で得
た水酸化ニッケル粉末の特性を表1に示す。
【0035】
【表1】
【0036】表1に示すように、実施例1〜4の水酸化
ニッケル粉末は、かさ密度は比較例1〜2の水酸化ニッ
ケル粉末と同程度であるが、BET比表面積は比較例1
〜2の水酸化ニッケルより大きくなる傾向がある。
【0037】つぎに、上記実施例1〜4および比較例1
〜2の水酸化ニッケルを用いてニッケル電極を作成し、
電極活物質としての利用率を調べた結果について示す。
【0038】ニッケル電極は、水酸化ニッケル粉末90
重量部、ニッケル粉末8重量部、コバルト粉末2重量部
および増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを含む
ペーストを作製し、この活物質ペーストを繊維状ニッケ
ル基体中に充填し、ついで乾燥、圧縮することによって
作製した。
【0039】そして、このニッケル電極を正極として用
い、負極には正極より大過剰の容量を持つ水素吸蔵合金
電極を用い、セパレータにはポリアミド不織布を用い、
電解液には濃度30重量%の水酸化カリウム水溶液を用
いて、開放系のモデルセルを組み立て、そのモデルセル
を0.1C相当の電流で15時間充電した後、0.2C
相当の電流で1.0Vまで放電して、放電容量を測定
し、その放電容量と使用した水酸化ニッケル粉末の理論
電気容量から電極活物質としての利用率を求めた。
【0040】電極活物質としての利用率は水酸化ニッケ
ル粉末中への添加物の有無によって大きく異なるため、
その添加物の有無によって分け、表2には添加物を添加
していない実施例1〜2の水酸化ニッケル粉末と比較例
1の水酸化ニッケル粉末の電極活物質としての利用率に
ついて示し、表3には添加物を添加した実施例3〜4の
水酸化ニッケル粉末と比較例2の水酸化ニッケル粉末の
電極活物質としての利用率について示す。
【0041】
【表2】
【0042】
【表3】
【0043】表2〜3に示すように、本発明の実施例の
水酸化ニッケル粉末は、それぞれ対応する比較例の水酸
化ニッケル粉末に比べて、電極活物質としての利用率が
高く、電極活物質として優れている。
【0044】
【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
粒径のコントロールが容易で、かつ特性向上のために添
加する異種金属の種類や添加量を自由に選択でき、しか
も電極活物質としての利用率が高いニッケル電極用の水
酸化ニッケル粉末を提供することができる。

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニッケル塩水溶液にアンモニアを作用さ
    せてニッケルのアンモニウム錯体を形成させた後、苛性
    アルカリを作用させて水酸化ニッケルを沈殿させ、それ
    を濾過、乾燥し、得られた水酸化ニッケル粉末を造粒す
    ることを特徴とするニッケル電極用の水酸化ニッケル粉
    末の製造方法。
  2. 【請求項2】 造粒前の水酸化ニッケル粉末の粒径が
    0.5μm以下で、造粒後の水酸化ニッケル粉末の粒径
    が1〜100μmである請求項1記載のニッケル電極用
    の水酸化ニッケル粉末の製造方法。
  3. 【請求項3】 水酸化ニッケル粉末が異種金属を1〜2
    0重量%含有している請求項1または2記載のニッケル
    電極用の水酸化ニッケル粉末の製造方法。
  4. 【請求項4】 異種金属がコバルト、亜鉛、カドミウ
    ム、マグネシウム、鉛、バリウム、ストロンチウム、そ
    の他の遷移金属、アルカリ土類金属およびそれらの酸化
    物、水酸化物などの化合物よりなる群から選ばれた少な
    くとも1種である請求項3記載のニッケル電極用の水酸
    化ニッケル粉末の製造方法。
JP4089599A 1992-03-13 1992-03-13 ニッケル電極用の水酸化ニッケル粉末の製造方法 Pending JPH05254847A (ja)

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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2004214210A (ja) * 1998-08-17 2004-07-29 Ovonic Battery Co Inc 複合陽極材料およびその製法
JP2004531872A (ja) * 2001-06-29 2004-10-14 オヴォニック バッテリー カンパニー インコーポレイテッド 水素貯蔵電池、ニッケル正電極、正電極活物質、並びに製法
JP2005194156A (ja) * 2004-01-09 2005-07-21 Ishikawajima Harima Heavy Ind Co Ltd 水酸化ニッケル粉末の製造方法
CN102887551A (zh) * 2012-10-12 2013-01-23 金川集团股份有限公司 一种多孔球形氧化亚镍及其制备方法

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Effective date: 20020830