JPH05314982A - アルカリ蓄電池およびその製造法 - Google Patents
アルカリ蓄電池およびその製造法Info
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- JPH05314982A JPH05314982A JP4114524A JP11452492A JPH05314982A JP H05314982 A JPH05314982 A JP H05314982A JP 4114524 A JP4114524 A JP 4114524A JP 11452492 A JP11452492 A JP 11452492A JP H05314982 A JPH05314982 A JP H05314982A
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- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
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- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/32—Nickel oxide or hydroxide electrodes
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 アルカリ蓄電池の正極活物質中に炭素繊維を
加えることによりコストダウンし、高率放電特性を改良
する。 【構成】 正極活物質である水酸化ニッケルに導電剤と
してアスペクト比３〜１０の炭素繊維と、結着剤として
ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体または水ガラスを
用いて正極板を作成する。 【効果】 高価な水酸化コバルトの量を大幅に低減して
電池の低コスト化が可能となり、また本発明の導電剤と
結着剤を組み合わせて、正極活物質を作成することによ
り、高率放電特性が向上する。
加えることによりコストダウンし、高率放電特性を改良
する。 【構成】 正極活物質である水酸化ニッケルに導電剤と
してアスペクト比３〜１０の炭素繊維と、結着剤として
ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体または水ガラスを
用いて正極板を作成する。 【効果】 高価な水酸化コバルトの量を大幅に低減して
電池の低コスト化が可能となり、また本発明の導電剤と
結着剤を組み合わせて、正極活物質を作成することによ
り、高率放電特性が向上する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は負極に水素吸蔵合金やカ
ドミウム、正極活物質に水酸化ニッケルを用い、安価で
高率放電特性に優れたアルカリ蓄電池および製造法に関
する。
ドミウム、正極活物質に水酸化ニッケルを用い、安価で
高率放電特性に優れたアルカリ蓄電池および製造法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】負極に水素吸蔵合金やカドミウム、正極
活物質に水酸化ニッケルを用いるアルカリ蓄電池は、高
率放電に優れた電池として良く知られている。負極の水
素吸蔵合金やカドミウムは、放電時の導電性が良好な物
質である。一方、正極では充電により生成するオキシ水
酸化ニッケルの導電性は良好であるが、放電生成物であ
る水酸化ニッケルは導電性が悪い。そこで正極中の水酸
化ニッケル粒子同士あるいは水酸化ニッケル粒子から集
電体であるニッケル基板、特によく使用されている発泡
ニッケルまでの導電性をよくするために、正極合剤中に
水酸化コバルトが添加される。水酸化コバルトは充電時
に導電性の良好なオキシ水酸化コバルトになり、水酸化
ニッケル粒子同士およびニッケル集電体の間の導電性を
改善し、高率放電が可能となっていた。しかしコバルト
化合物を用いることによる高コスト化と、一層の高率放
電特性の改良が課題となっていた。そこで、正極合剤中
に導電剤として人造黒鉛などのカーボンを添加し、カル
ボキシメチルセルロースを結着剤として水性ペーストに
して、これより正極板を作ることが試みられたが、高率
放電特性の改良にはいたらなかった。
活物質に水酸化ニッケルを用いるアルカリ蓄電池は、高
率放電に優れた電池として良く知られている。負極の水
素吸蔵合金やカドミウムは、放電時の導電性が良好な物
質である。一方、正極では充電により生成するオキシ水
酸化ニッケルの導電性は良好であるが、放電生成物であ
る水酸化ニッケルは導電性が悪い。そこで正極中の水酸
化ニッケル粒子同士あるいは水酸化ニッケル粒子から集
電体であるニッケル基板、特によく使用されている発泡
ニッケルまでの導電性をよくするために、正極合剤中に
水酸化コバルトが添加される。水酸化コバルトは充電時
に導電性の良好なオキシ水酸化コバルトになり、水酸化
ニッケル粒子同士およびニッケル集電体の間の導電性を
改善し、高率放電が可能となっていた。しかしコバルト
化合物を用いることによる高コスト化と、一層の高率放
電特性の改良が課題となっていた。そこで、正極合剤中
に導電剤として人造黒鉛などのカーボンを添加し、カル
ボキシメチルセルロースを結着剤として水性ペーストに
して、これより正極板を作ることが試みられたが、高率
放電特性の改良にはいたらなかった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来のカルボキシメチルセルロースを結着剤とした水性ペ
ーストでは、カーボンの分散がよく、活物質である水酸
化ニッケルの回りにうまく配置されている。しかしなが
ら、カルボキシメチルセルロースがアルカリ電解液に徐
々に溶解し、分解するため、折角うまく分散配置された
カーボンが活物質のまわりから遊離し、脱落するので、
活物質に導電性を付与できなくなるという問題があっ
た。
来のカルボキシメチルセルロースを結着剤とした水性ペ
ーストでは、カーボンの分散がよく、活物質である水酸
化ニッケルの回りにうまく配置されている。しかしなが
ら、カルボキシメチルセルロースがアルカリ電解液に徐
々に溶解し、分解するため、折角うまく分散配置された
カーボンが活物質のまわりから遊離し、脱落するので、
活物質に導電性を付与できなくなるという問題があっ
た。
【０００４】本発明はこの課題を解決するもので、正極
活物質を形成する水性ペーストを改良し、アルカリ蓄電
池の低コスト化とともに、高率放電特性の改良を図るこ
とを目的とするものである。
活物質を形成する水性ペーストを改良し、アルカリ蓄電
池の低コスト化とともに、高率放電特性の改良を図るこ
とを目的とするものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、水素吸蔵合金やカドミウムなど可逆性を有
する負極、水酸化ニッケルよりなる正極、電解質にアル
カリ水溶液を用いたアルカリ蓄電池において、正極に導
電剤としてアスペクト比が３〜１０の炭素繊維を用いる
ようにしたものである。
に本発明は、水素吸蔵合金やカドミウムなど可逆性を有
する負極、水酸化ニッケルよりなる正極、電解質にアル
カリ水溶液を用いたアルカリ蓄電池において、正極に導
電剤としてアスペクト比が３〜１０の炭素繊維を用いる
ようにしたものである。
【０００６】また、正極の製造法として、予め導電剤と
しての炭素繊維と、結着剤としてポリ塩化ビニル−酢酸
ビニル共重合体を用いる場合は有機溶媒を用いてペース
トにし、水ガラスの場合には水を用いてペーストにし、
このペーストに水酸化ニッケルを加え混合したペースト
を活物質保持体に充填乾燥して正極を作成するようにし
たものである。
しての炭素繊維と、結着剤としてポリ塩化ビニル−酢酸
ビニル共重合体を用いる場合は有機溶媒を用いてペース
トにし、水ガラスの場合には水を用いてペーストにし、
このペーストに水酸化ニッケルを加え混合したペースト
を活物質保持体に充填乾燥して正極を作成するようにし
たものである。
【０００７】
【作用】従来のアルカリ蓄電池用正極合剤は、例えば水
酸化ニッケル１００ｇ、金属コバルト８ｇ、水酸化コバ
ルト６ｇ、酸化亜鉛３ｇからなっており、２８．９Ａｈ
／１１７ｇつまり０．２４７Ａｈ／ｇの理論放電容量と
なる。金属コバルトは負極を正極に較べて余分に充電さ
れた状態すなわち正極容量規制の電池とするために添加
されている。水酸化コバルトは、電池の高率放電特性を
よくするために、酸化亜鉛は水酸化ニッケルのガンマ−
水酸化ニッケルへの構造変化を抑制して長寿命化を図る
ために添加されている。
酸化ニッケル１００ｇ、金属コバルト８ｇ、水酸化コバ
ルト６ｇ、酸化亜鉛３ｇからなっており、２８．９Ａｈ
／１１７ｇつまり０．２４７Ａｈ／ｇの理論放電容量と
なる。金属コバルトは負極を正極に較べて余分に充電さ
れた状態すなわち正極容量規制の電池とするために添加
されている。水酸化コバルトは、電池の高率放電特性を
よくするために、酸化亜鉛は水酸化ニッケルのガンマ−
水酸化ニッケルへの構造変化を抑制して長寿命化を図る
ために添加されている。
【０００８】本発明では、水酸化コバルトの量を減量し
つつ、高率放電特性を改良するために、正極に導電剤と
してアスペクト比が３〜１０の炭素繊維を用いる。従来
の人造黒鉛やアセチレンブラックなどのカーボンはその
形状が球に近いため、活物質である水酸化ニッケル粒子
同士、あるいは水酸化ニッケルとニッケル集電体との導
電接触を良好にするためには、その粒子同士の間にうま
く介在することが必要になる。このため、水酸化コバル
トを使用しないときには水酸化ニッケル１００重量部に
対して１０重量部を越えるカーボン量が必要であった。
一方、本発明の炭素繊維では、細長い形状により水酸化
ニッケル粒子同士が少し離れて存在していても、あるい
は水酸化ニッケルとニッケル集電体との距離が少しあっ
ても導電接触を良好にすることが可能となり、水酸化コ
バルトを使用しないときでも水酸化ニッケル１００重量
部に対して１重量部以上１０重量部以下の添加量でよ
い。無論１０重量部を越えても高率放電時特性には何等
支障はないが、体積当りの放電容量からみると不利にな
るからである。
つつ、高率放電特性を改良するために、正極に導電剤と
してアスペクト比が３〜１０の炭素繊維を用いる。従来
の人造黒鉛やアセチレンブラックなどのカーボンはその
形状が球に近いため、活物質である水酸化ニッケル粒子
同士、あるいは水酸化ニッケルとニッケル集電体との導
電接触を良好にするためには、その粒子同士の間にうま
く介在することが必要になる。このため、水酸化コバル
トを使用しないときには水酸化ニッケル１００重量部に
対して１０重量部を越えるカーボン量が必要であった。
一方、本発明の炭素繊維では、細長い形状により水酸化
ニッケル粒子同士が少し離れて存在していても、あるい
は水酸化ニッケルとニッケル集電体との距離が少しあっ
ても導電接触を良好にすることが可能となり、水酸化コ
バルトを使用しないときでも水酸化ニッケル１００重量
部に対して１重量部以上１０重量部以下の添加量でよ
い。無論１０重量部を越えても高率放電時特性には何等
支障はないが、体積当りの放電容量からみると不利にな
るからである。
【０００９】また本発明では、水酸化コバルトの量を減
量しつつ、高率放電特性を改良するために、正極に導電
剤として炭素繊維、結着剤としてポリ塩化ビニル−酢酸
ビニル共重合体または水ガラスを用いている。
量しつつ、高率放電特性を改良するために、正極に導電
剤として炭素繊維、結着剤としてポリ塩化ビニル−酢酸
ビニル共重合体または水ガラスを用いている。
【００１０】ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体を結
着剤とし、有機溶媒を使用したペーストでは炭素繊維は
よく分散する。水ガラスを結着剤とし、水を使用したペ
ーストでも炭素繊維はよく分散する。これらのペースト
に水酸化ニッケルを加えたペーストをニッケル集電体に
充填し乾燥することにより、活物質の周囲に炭素繊維は
強固に固着される。しかも一旦乾燥した結着剤は、従来
のカルボキシメチルセルロースとは異なりアルカリ電解
液に対しても安定であるため炭素繊維は遊離することは
なく、十分な導電性を活物質に付与するため、さらに高
率放電特性を改良できる。
着剤とし、有機溶媒を使用したペーストでは炭素繊維は
よく分散する。水ガラスを結着剤とし、水を使用したペ
ーストでも炭素繊維はよく分散する。これらのペースト
に水酸化ニッケルを加えたペーストをニッケル集電体に
充填し乾燥することにより、活物質の周囲に炭素繊維は
強固に固着される。しかも一旦乾燥した結着剤は、従来
のカルボキシメチルセルロースとは異なりアルカリ電解
液に対しても安定であるため炭素繊維は遊離することは
なく、十分な導電性を活物質に付与するため、さらに高
率放電特性を改良できる。
【００１１】また本発明では上記物質を用いて正極を作
る際には、予め導電剤としての炭素繊維と結着剤として
のポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体または水ガラス
に溶媒を用いてペーストにし、これに水酸化ニッケルを
加え混合したペーストを充填乾燥して正極を作る。
る際には、予め導電剤としての炭素繊維と結着剤として
のポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体または水ガラス
に溶媒を用いてペーストにし、これに水酸化ニッケルを
加え混合したペーストを充填乾燥して正極を作る。
【００１２】水酸化ニッケル、導電剤としての炭素繊
維、結着剤としてのポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合
体や水ガラスを混合、溶媒を加えて一度にペーストと
し、これを充填乾燥して正極を作るのは好ましくない。
この方法で作った正極を用いた電池では、高率放電特性
の改善の程度が小さくなるからである。活物質である水
酸化ニッケル表面の一部が結着剤により覆われるためと
考えられる。
維、結着剤としてのポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合
体や水ガラスを混合、溶媒を加えて一度にペーストと
し、これを充填乾燥して正極を作るのは好ましくない。
この方法で作った正極を用いた電池では、高率放電特性
の改善の程度が小さくなるからである。活物質である水
酸化ニッケル表面の一部が結着剤により覆われるためと
考えられる。
【００１３】一方、本発明の予め導電剤としての炭素繊
維と結着剤に溶媒を加えてペーストにし、これに水酸化
ニッケルを加え混合する方法では、結着剤と活物質との
作用がある程度小さくなり良好な高率放電特性が得られ
ると考えられる。
維と結着剤に溶媒を加えてペーストにし、これに水酸化
ニッケルを加え混合する方法では、結着剤と活物質との
作用がある程度小さくなり良好な高率放電特性が得られ
ると考えられる。
【００１４】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００１５】（実施例１）正極の作成は、導電剤として
アスペクト比５．２の炭素繊維１ｇに結着剤としてカル
ボキシメチルセルロース１ｇを加え、溶媒として水を加
え混練してペーストを作った。これとは別に水酸化ニッ
ケルと金属コバルト、酸化亜鉛を重量比で１００：８：
３に秤量した粉末を良く混合した。混合粉末２０ｇを先
のペーストに加えて混練したのち、横６０mm、縦８１m
m、重量３．１ｇの発泡ニッケル中に、このペーストを
充填し４５℃で乾燥後、厚み１．７４mmに圧縮し正極板
とした。正極板の上部角にリードとしてのニッケル板を
スポット溶接した。この時正極板１枚の水酸化ニッケル
量は１８．０ｇで理論放電容量は５．２１Ａｈである。
試験用電池はこの正極板を５枚用いて構成した。
アスペクト比５．２の炭素繊維１ｇに結着剤としてカル
ボキシメチルセルロース１ｇを加え、溶媒として水を加
え混練してペーストを作った。これとは別に水酸化ニッ
ケルと金属コバルト、酸化亜鉛を重量比で１００：８：
３に秤量した粉末を良く混合した。混合粉末２０ｇを先
のペーストに加えて混練したのち、横６０mm、縦８１m
m、重量３．１ｇの発泡ニッケル中に、このペーストを
充填し４５℃で乾燥後、厚み１．７４mmに圧縮し正極板
とした。正極板の上部角にリードとしてのニッケル板を
スポット溶接した。この時正極板１枚の水酸化ニッケル
量は１８．０ｇで理論放電容量は５．２１Ａｈである。
試験用電池はこの正極板を５枚用いて構成した。
【００１６】負極の水素吸蔵合金としてＡＢ5合金であ
るランタン含量１０％のミッシュメタル（Ｍｍ）を用い
たＭｍＮｉ3.55Ｍｎ0.4Ａｌ0.3Ｃｏ0.75を使用した。こ
の合金１９．４ｇに水を加えてペーストとした。横６０
mm、縦８１mm、重量３．１ｇの発泡ニッケル中に、この
ペーストを充填し乾燥後、厚み１．２０mmに圧縮し負極
板とした。負極板の角にリードとしてのに板をスポット
溶接した。この負極板１枚の理論放電容量は５．６３Ａ
ｈである。試験用電池はこの負極板を６枚用いて構成し
た。
るランタン含量１０％のミッシュメタル（Ｍｍ）を用い
たＭｍＮｉ3.55Ｍｎ0.4Ａｌ0.3Ｃｏ0.75を使用した。こ
の合金１９．４ｇに水を加えてペーストとした。横６０
mm、縦８１mm、重量３．１ｇの発泡ニッケル中に、この
ペーストを充填し乾燥後、厚み１．２０mmに圧縮し負極
板とした。負極板の角にリードとしてのに板をスポット
溶接した。この負極板１枚の理論放電容量は５．６３Ａ
ｈである。試験用電池はこの負極板を６枚用いて構成し
た。
【００１７】本実施例の電池は、図１のようにスルフォ
ン化処理を行ったポリプロピレン不織布セパレータを介
して、負極、正極の順に外側に負極がくるように配置し
た。負極のリードをニッケル製負極端子に、正極のリー
ドをニッケル製正極端子にスポット溶接した。これらの
極板郡を厚み３mmのアクリロニトリル−スチレン樹脂か
らなる内寸で縦１０８mm、横６９mm、幅１８mmのケース
に入れた。比重１．３の水酸化カリウム水溶液を電解質
として５４cc加えた。
ン化処理を行ったポリプロピレン不織布セパレータを介
して、負極、正極の順に外側に負極がくるように配置し
た。負極のリードをニッケル製負極端子に、正極のリー
ドをニッケル製正極端子にスポット溶接した。これらの
極板郡を厚み３mmのアクリロニトリル−スチレン樹脂か
らなる内寸で縦１０８mm、横６９mm、幅１８mmのケース
に入れた。比重１．３の水酸化カリウム水溶液を電解質
として５４cc加えた。
【００１８】２気圧で作動する安全弁を取り付けたアク
リロニトリル−スチレン樹脂からなる封口板をケースに
エポキシ樹脂で接着した。その後正極端子、負極端子を
封口板にオーリングを介して圧接固定し、密閉電池とし
た。この本発明の電池を電池Ａとする。
リロニトリル−スチレン樹脂からなる封口板をケースに
エポキシ樹脂で接着した。その後正極端子、負極端子を
封口板にオーリングを介して圧接固定し、密閉電池とし
た。この本発明の電池を電池Ａとする。
【００１９】従来例の電池は、水酸化ニッケルと金属コ
バルト、水酸化コバルト、酸化亜鉛、金属コバルトを重
量比で１００：８：６：３に秤量した粉末を良く混合し
た後、混合粉末２０ｇに水を添加しペースト状にした。
電池Ａと同様に横６０mm、縦８１mm、重量３．１ｇの発
泡ニッケル中に、このペーストを充填し乾燥後、厚み
１．７４mmに圧縮し正極板とした。正極板の角にリード
としてのニッケル板をスポット溶接した。この正極板１
枚の理論放電容量は４．９４Ａｈである。比較例の電池
はこの正極板を５枚用いて構成した。また負極は電池Ａ
と同じ極板を用いた。他は発明の電池Ａと同様に電池を
構成した。この従来例を電池Ｂとする。
バルト、水酸化コバルト、酸化亜鉛、金属コバルトを重
量比で１００：８：６：３に秤量した粉末を良く混合し
た後、混合粉末２０ｇに水を添加しペースト状にした。
電池Ａと同様に横６０mm、縦８１mm、重量３．１ｇの発
泡ニッケル中に、このペーストを充填し乾燥後、厚み
１．７４mmに圧縮し正極板とした。正極板の角にリード
としてのニッケル板をスポット溶接した。この正極板１
枚の理論放電容量は４．９４Ａｈである。比較例の電池
はこの正極板を５枚用いて構成した。また負極は電池Ａ
と同じ極板を用いた。他は発明の電池Ａと同様に電池を
構成した。この従来例を電池Ｂとする。
【００２０】また従来例の電池として正極の水酸化ニッ
ケルと金属コバルト、酸化亜鉛の重量比は本発明のＡと
同じで、この混合粉２０ｇを、予め同量の１ｇの人造黒
鉛と１ｇの結着剤としてのカルボキシメチルセルロース
に水を加えて作成したペースト中に加え、本発明のＡと
同様に正極板を作り、電池Ａと同じ負極板を用いて作っ
た電池をＣとする。正極板１枚当りの理論放電容量は
５．２１Ａｈである。
ケルと金属コバルト、酸化亜鉛の重量比は本発明のＡと
同じで、この混合粉２０ｇを、予め同量の１ｇの人造黒
鉛と１ｇの結着剤としてのカルボキシメチルセルロース
に水を加えて作成したペースト中に加え、本発明のＡと
同様に正極板を作り、電池Ａと同じ負極板を用いて作っ
た電池をＣとする。正極板１枚当りの理論放電容量は
５．２１Ａｈである。
【００２１】これらの電池を封口後、１０時間率で１５
時間充電し５時間率で電圧が１．０Ｖになるまで放電し
た。そしてこの充放電を繰り返した。
時間充電し５時間率で電圧が１．０Ｖになるまで放電し
た。そしてこの充放電を繰り返した。
【００２２】放電電流はＡ，Ｃの電池で５．２１Ａ、Ｂ
で４．９４Ａであった。（表１）にこの電池の正極利用
率と放電容量を示す。
で４．９４Ａであった。（表１）にこの電池の正極利用
率と放電容量を示す。
【００２３】
【表１】
【００２４】（表１に）より、炭素繊維を導電剤に用い
ることにより、高価な水酸化コバルトを使用せず、良好
な放電特性が得られることがわかる。また従来のカーボ
ンを導電剤に使用する場合よりも良好である。
ることにより、高価な水酸化コバルトを使用せず、良好
な放電特性が得られることがわかる。また従来のカーボ
ンを導電剤に使用する場合よりも良好である。
【００２５】（実施例２）つぎに、結着剤および正極の
製造法について述べる。
製造法について述べる。
【００２６】正極を作成するために、まず、導電剤とし
てのアスペクト比５．２の炭素繊維１ｇに結着剤として
塩化ビニル成分が７５モル％のポリ塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合体１ｇを加え、溶媒としてブチルセソルブル
アセテートを加えペーストを作った。これとは別に水酸
化ニッケルと金属コバルト、酸化亜鉛を重量比で１０
０：８：３に秤量した粉末を良く混合した。混合粉末２
０ｇを先のペーストに加えて混練したのち、横６０mm、
縦８１mm、重量３．１ｇの発泡ニッケル中に、このペー
ストを充填し４５℃で乾燥後、厚み１．７４mmに圧縮し
正極板とした。正極板の上部角にリードとしてのニッケ
ル板をスポット溶接した。このとき、正極板１枚の水酸
化ニッケル量は１８．０ｇで理論放電容量は５．２１Ａ
hである。試験用電池にはこの正極板５枚用いた。実施
例１の電池Ａと同じ負極を用い、同様な電池を構成し
た。この実施例２の電池をＤとする。
てのアスペクト比５．２の炭素繊維１ｇに結着剤として
塩化ビニル成分が７５モル％のポリ塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合体１ｇを加え、溶媒としてブチルセソルブル
アセテートを加えペーストを作った。これとは別に水酸
化ニッケルと金属コバルト、酸化亜鉛を重量比で１０
０：８：３に秤量した粉末を良く混合した。混合粉末２
０ｇを先のペーストに加えて混練したのち、横６０mm、
縦８１mm、重量３．１ｇの発泡ニッケル中に、このペー
ストを充填し４５℃で乾燥後、厚み１．７４mmに圧縮し
正極板とした。正極板の上部角にリードとしてのニッケ
ル板をスポット溶接した。このとき、正極板１枚の水酸
化ニッケル量は１８．０ｇで理論放電容量は５．２１Ａ
hである。試験用電池にはこの正極板５枚用いた。実施
例１の電池Ａと同じ負極を用い、同様な電池を構成し
た。この実施例２の電池をＤとする。
【００２７】電池Ｄと同様であるが結着剤として水ガラ
ス１号を使用して固形分である硅酸ナトリウムが１ｇに
なるようにし、水を加えてペーストを調製し、これに水
酸化ニッケルなどを加えて正極を作成した。この正極板
１枚の理論放電容量も５．２１Ａｈである。電池Ｄと同
じ負極を用い、同様に電池を構成した。この電池をＥと
する。
ス１号を使用して固形分である硅酸ナトリウムが１ｇに
なるようにし、水を加えてペーストを調製し、これに水
酸化ニッケルなどを加えて正極を作成した。この正極板
１枚の理論放電容量も５．２１Ａｈである。電池Ｄと同
じ負極を用い、同様に電池を構成した。この電池をＥと
する。
【００２８】電池Ｄ，Ｅの正極とそれぞれ同じ成分、量
に調整し、ただ正極のペーストを作る際に、導電体剤、
結着剤、水酸化ニッケル、金属コバルト、酸化亜鉛、溶
媒を一度に加えて混練してペーストを作成し、このペー
ストを発泡ニッケル中に充填して正極を作成する。この
正極を用いた電池をそれぞれ比較例の電池Ｆ，Ｇとす
る。
に調整し、ただ正極のペーストを作る際に、導電体剤、
結着剤、水酸化ニッケル、金属コバルト、酸化亜鉛、溶
媒を一度に加えて混練してペーストを作成し、このペー
ストを発泡ニッケル中に充填して正極を作成する。この
正極を用いた電池をそれぞれ比較例の電池Ｆ，Ｇとす
る。
【００２９】さらに本実施例の比較例として、実施例１
の電池Ａと同じ電池を作った。つまり炭素繊維を導電剤
に用い結着剤にカルボキシメチルセルロースを使用した
正極を使った電池である。この電池をＨとする。
の電池Ａと同じ電池を作った。つまり炭素繊維を導電剤
に用い結着剤にカルボキシメチルセルロースを使用した
正極を使った電池である。この電池をＨとする。
【００３０】また従来例の電池として実施例１の従来例
Ｂと同じ電池を作った。この電池をＩとする。
Ｂと同じ電池を作った。この電池をＩとする。
【００３１】これらの電池を封口後、１０時間率で１５
時間充電し２時間率で電圧が１．０Ｖになるまで放電す
る初期充放電を５サイクル行った。その後２０℃で２時
間率で３時間充電し、０．５時間率で端子間電圧が１Ｖ
になるまで放電する充放電サイクルを繰り返した。
時間充電し２時間率で電圧が１．０Ｖになるまで放電す
る初期充放電を５サイクル行った。その後２０℃で２時
間率で３時間充電し、０．５時間率で端子間電圧が１Ｖ
になるまで放電する充放電サイクルを繰り返した。
【００３２】放電電流はＤ，Ｅ，Ｆ，Ｇ，Ｈの電池で５
２．１Ａ、Ｉで４９．４Ａであった。
２．１Ａ、Ｉで４９．４Ａであった。
【００３３】（表２）にこれらの電池の正極利用率と放
電容量を示す。
電容量を示す。
【００３４】
【表２】
【００３５】（表２）の結果より、本実施例の電池Ｄ，
Ｅは従来例の電池Ｉに較べ、高価な水酸化コバルトを用
いなくてもより良好な高率放電特性が得られることがわ
かる。
Ｅは従来例の電池Ｉに較べ、高価な水酸化コバルトを用
いなくてもより良好な高率放電特性が得られることがわ
かる。
【００３６】また、従来の結着剤カルボキシメチルセル
ロースと本発明の炭素繊維を組み合わせたペーストより
構成した正極を用いた比較例の電池Ｈでは、実施例１と
異なる本実施例の高率放電で特性は悪いことがわかる。
図２に電池Ｄ，Ｅ，Ｈ，Ｉの放電曲線を示す。電池Ｈは
放電電圧が低く、導電剤と活物質の接触が不十分である
ことを示している。これは作用の項で述べたように結着
剤カルボキシメチルセルロースがアルカリ電解液を溶解
してしまったためと考えている。
ロースと本発明の炭素繊維を組み合わせたペーストより
構成した正極を用いた比較例の電池Ｈでは、実施例１と
異なる本実施例の高率放電で特性は悪いことがわかる。
図２に電池Ｄ，Ｅ，Ｈ，Ｉの放電曲線を示す。電池Ｈは
放電電圧が低く、導電剤と活物質の接触が不十分である
ことを示している。これは作用の項で述べたように結着
剤カルボキシメチルセルロースがアルカリ電解液を溶解
してしまったためと考えている。
【００３７】さらに比較例の電池Ｆ，Ｇと本実施例の電
池Ｄ，Ｅの比較より、本実施例の製造法、つまり予めペ
ーストを作成しこれに活物質を加える方法の方が、作用
の項で述べた理由により良好な高率放電特性を得られる
ことがわかる。
池Ｄ，Ｅの比較より、本実施例の製造法、つまり予めペ
ーストを作成しこれに活物質を加える方法の方が、作用
の項で述べた理由により良好な高率放電特性を得られる
ことがわかる。
【００３８】（実施例３）つぎに、炭素繊維のアスペク
ト比について検討した。
ト比について検討した。
【００３９】アスペクト比の大きい炭素繊維を用いるほ
ど正極の嵩が増して、同じ重量のペーストを充填しても
１．７４mmに圧縮できなくなる。そこで、各種アスペク
ト比を変えた炭素繊維を用いて、実施例２の電池Ｄの組
成になるようにペーストをつくり、同じ大きさの発泡ニ
ッケルに、同じ重量のペーストを充填し、１．７４mmに
圧縮できるものは、そのまま１．７４mmにして使用し
た。圧縮できないものについてはペースト重量を減らし
て充填し、１．７４mmに圧縮できる最大量のペーストを
充填した。これらの正極を用いて実施例２の電池Ｄと同
じように電池を作成し、充放電を繰り返した後、同じよ
うに高率放電特性を調べた。
ど正極の嵩が増して、同じ重量のペーストを充填しても
１．７４mmに圧縮できなくなる。そこで、各種アスペク
ト比を変えた炭素繊維を用いて、実施例２の電池Ｄの組
成になるようにペーストをつくり、同じ大きさの発泡ニ
ッケルに、同じ重量のペーストを充填し、１．７４mmに
圧縮できるものは、そのまま１．７４mmにして使用し
た。圧縮できないものについてはペースト重量を減らし
て充填し、１．７４mmに圧縮できる最大量のペーストを
充填した。これらの正極を用いて実施例２の電池Ｄと同
じように電池を作成し、充放電を繰り返した後、同じよ
うに高率放電特性を調べた。
【００４０】図２に、用いた炭素繊維のアスペクト比と
正極利用率、放電容量の関係を示す。アスペクト比が３
未満では、正極利用率が低く、１０を越えると正極利用
率は高いが容量が低下する。これは、嵩が多角なり活物
質の充填量が低下するためである。この結果より、用い
る炭素繊維のアスペクト比は３から１０が適当であるこ
とがわかる。
正極利用率、放電容量の関係を示す。アスペクト比が３
未満では、正極利用率が低く、１０を越えると正極利用
率は高いが容量が低下する。これは、嵩が多角なり活物
質の充填量が低下するためである。この結果より、用い
る炭素繊維のアスペクト比は３から１０が適当であるこ
とがわかる。
【００４１】(実施例４）つぎに、炭素繊維の添加量に
ついて検討した。炭素繊維の添加量が大になると先の実
施例３と同じく、正極が嵩ばり、正極活物質の充填量が
低下する。
ついて検討した。炭素繊維の添加量が大になると先の実
施例３と同じく、正極が嵩ばり、正極活物質の充填量が
低下する。
【００４２】正極の作成するために、導電剤としてアス
ペクト比５．２の炭素繊維１ｇに結着剤として水ガラス
１号を使用して固形分である硅酸ナトリウムが１ｇにな
るようにし、水を加えてペーストを調製した。これとは
別に水酸化ニッケルと金属コバルト、酸化亜鉛を重量比
で１００：８：３に秤量した粉末を良く混合した。混合
粉末２０ｇを先のペーストに加えて混練したのち、横６
０mm、縦８１mm、重量３．１ｇの発泡ニッケル中に、こ
のペーストを充填し４５℃で乾燥後、厚み１．７４mmに
圧縮し正極板とした。
ペクト比５．２の炭素繊維１ｇに結着剤として水ガラス
１号を使用して固形分である硅酸ナトリウムが１ｇにな
るようにし、水を加えてペーストを調製した。これとは
別に水酸化ニッケルと金属コバルト、酸化亜鉛を重量比
で１００：８：３に秤量した粉末を良く混合した。混合
粉末２０ｇを先のペーストに加えて混練したのち、横６
０mm、縦８１mm、重量３．１ｇの発泡ニッケル中に、こ
のペーストを充填し４５℃で乾燥後、厚み１．７４mmに
圧縮し正極板とした。
【００４３】なお、１．７４mmに圧縮できないものにつ
いては、実施例３と同様にペースト量を減じて、１．７
４mmに圧縮できる最大量を充填した。この正極板を用い
て実施例３と同様に電池を構成し、１０時間率で１５時
間充電し５時間率で電圧が１．０Ｖになるまで放電し
た。そしてこの充放電を繰り返した。
いては、実施例３と同様にペースト量を減じて、１．７
４mmに圧縮できる最大量を充填した。この正極板を用い
て実施例３と同様に電池を構成し、１０時間率で１５時
間充電し５時間率で電圧が１．０Ｖになるまで放電し
た。そしてこの充放電を繰り返した。
【００４４】図３に、正極活物質である水酸化ニッケル
１００重量部に対する用いた炭素繊維の重量と正極利用
率、放電容量の関係を示す。
１００重量部に対する用いた炭素繊維の重量と正極利用
率、放電容量の関係を示す。
【００４５】炭素繊維添加量が１重量部未満では、導電
剤としての量が不十分で利用率は低く、放電容量も小さ
い。１０重量部を越えると利用率は高いが、放電容量が
低下するのは充電量が減少するためである。これより炭
素繊維の添加量は１重量部以上、１０以下が適当と考え
られる。
剤としての量が不十分で利用率は低く、放電容量も小さ
い。１０重量部を越えると利用率は高いが、放電容量が
低下するのは充電量が減少するためである。これより炭
素繊維の添加量は１重量部以上、１０以下が適当と考え
られる。
【００４６】またこの時に加える結着剤の重量としては
炭素繊維の量に比例して１から１０重量部が適切であっ
た。結着剤としてポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体
を用いるとき、その種類としては、その成分中に塩化ビ
ニルが９５ないし６０モル％の含むものが良好であっ
た。塩化ビニル成分が９５％を越えると結着力が低下
し、より多くの結着剤量が必要となるからである。また
６０％未満では、作成した正極板が柔らかくなりすぎ
て、電池を高温に置くと正極合剤が動流するので好まし
くない。
炭素繊維の量に比例して１から１０重量部が適切であっ
た。結着剤としてポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体
を用いるとき、その種類としては、その成分中に塩化ビ
ニルが９５ないし６０モル％の含むものが良好であっ
た。塩化ビニル成分が９５％を越えると結着力が低下
し、より多くの結着剤量が必要となるからである。また
６０％未満では、作成した正極板が柔らかくなりすぎ
て、電池を高温に置くと正極合剤が動流するので好まし
くない。
【００４７】ペーストを作成するのに使う有機溶媒とし
ては、ブチルセルソルブアセテートやメチルエチルケト
ンなどのカルボニル化合物が良好であった。
ては、ブチルセルソルブアセテートやメチルエチルケト
ンなどのカルボニル化合物が良好であった。
【００４８】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなように
本発明によれば、水酸化ニッケルを活物質とし、正極に
導電剤としてのアスペクト比が３〜１０の炭素繊維を、
結着剤としてポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ま
たは水ガラスを使用することにより、アルカリ蓄電池の
正極に添加する水酸化コバルト量を大幅に減量すること
ができ低コスト化を図れるとともに高率放電特性が良好
になる。
本発明によれば、水酸化ニッケルを活物質とし、正極に
導電剤としてのアスペクト比が３〜１０の炭素繊維を、
結着剤としてポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体、ま
たは水ガラスを使用することにより、アルカリ蓄電池の
正極に添加する水酸化コバルト量を大幅に減量すること
ができ低コスト化を図れるとともに高率放電特性が良好
になる。
【図１】本発明の一実施例のアルカリ蓄電池の放電特性
を示す図
を示す図
【図２】同炭素繊維のアスペクト比と正極利用率、放電
容量の関係を示す図
容量の関係を示す図
【図３】同炭素繊維の添加量と正極利用率、放電容量の
関係を示す図
関係を示す図
Ｄ 本発明の電池 Ｅ 本発明の電池 Ｈ 比較例の電池 Ｉ 従来例の電池
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 児守 克典 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 木村 忠雄 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】可逆性を有する負極と、水酸化ニッケルを
主体とする正極と、アルカリ水溶液を主体とする電解質
を備え、前記正極の導電剤としてアスペクト比が３〜１
０の炭素繊維を用いてなるアルカリ蓄電池。 - 【請求項２】可逆性を有する負極と、水酸化ニッケルを
主体とする正極と、アルカリ水溶液を主体とする電解質
を備え、前記正極の導電剤としてアスペクト比が３〜１
０の炭素繊維と、結着剤としてポリ塩化ビニル−酢酸ビ
ニル共重合体または水ガラスを用いてなるアルカリ蓄電
池。 - 【請求項３】ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体中の
塩化ビニル含有率が９５〜６０モル％である請求項２記
載のアルカリ蓄電池。 - 【請求項４】予め導電剤として炭素繊維を、結着剤とし
てポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体または水ガラス
を用いてペーストを作製し、前記ペーストに水酸化ニッ
ケルを加え混合したペーストを活物質保持体に充填乾燥
して正極を作製する請求項２記載のアルカリ蓄電池の製
造法。 - 【請求項５】ポリ塩化ビニル−酢酸ビニル共重合体中の
塩化ビニル含有率が９５〜６０モル％である請求項４記
載のアルカリ蓄電池の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114524A JPH05314982A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | アルカリ蓄電池およびその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4114524A JPH05314982A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | アルカリ蓄電池およびその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05314982A true JPH05314982A (ja) | 1993-11-26 |
Family
ID=14639914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4114524A Pending JPH05314982A (ja) | 1992-05-07 | 1992-05-07 | アルカリ蓄電池およびその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05314982A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110165173A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-23 | 华南理工大学 | 一种钠离子电池柔性过渡金属硫化物负极材料的制备方法 |
-
1992
- 1992-05-07 JP JP4114524A patent/JPH05314982A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN110165173A (zh) * | 2019-05-17 | 2019-08-23 | 华南理工大学 | 一种钠离子电池柔性过渡金属硫化物负极材料的制备方法 |
| CN110165173B (zh) * | 2019-05-17 | 2022-03-29 | 华南理工大学 | 一种钠离子电池柔性过渡金属硫化物负极材料的制备方法 |
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