JPH05343063A - ニッケル電極の製造方法 - Google Patents
ニッケル電極の製造方法Info
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- JPH05343063A JPH05343063A JP4144435A JP14443592A JPH05343063A JP H05343063 A JPH05343063 A JP H05343063A JP 4144435 A JP4144435 A JP 4144435A JP 14443592 A JP14443592 A JP 14443592A JP H05343063 A JPH05343063 A JP H05343063A
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- Japan
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- nickel
- electrode
- positive electrode
- sodium
- oxygen content
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- Pending
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/36—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34
- H01M10/39—Accumulators not provided for in groups H01M10/05-H01M10/34 working at high temperature
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ３０％を越えるニッケル正極利用効率を達成
し高エネルギー密度、高出力密度を有する高温型ナトリ
ウム−塩化ニッケル電池を提供する。 【構成】 含有酸素量が２００ｐｐｍ以下のニッケル粉
体を焼結しこれを高温型ナトリウム−塩化金属電池の正
極とする。 【効果】 ニッケル焼結体中で焼結性が悪い部分は集電
体と電気的接触が悪いので活物質として有効に利用され
ない。ニッケル粉の酸素含有量が少ないと焼結性が良好
となり電極全体の電気的接触が良好となり無駄な活物質
がなくなり電極利用効率が向上する事が判明した。
し高エネルギー密度、高出力密度を有する高温型ナトリ
ウム−塩化ニッケル電池を提供する。 【構成】 含有酸素量が２００ｐｐｍ以下のニッケル粉
体を焼結しこれを高温型ナトリウム−塩化金属電池の正
極とする。 【効果】 ニッケル焼結体中で焼結性が悪い部分は集電
体と電気的接触が悪いので活物質として有効に利用され
ない。ニッケル粉の酸素含有量が少ないと焼結性が良好
となり電極全体の電気的接触が良好となり無駄な活物質
がなくなり電極利用効率が向上する事が判明した。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主にナトリウム−塩化
ニッケル二次電池のニッケル正極に関する。
ニッケル二次電池のニッケル正極に関する。
【０００２】
【従来の技術】高温型の二次電池であるナトリウム−塩
化ニッケル電池は、エネルギー密度及び出力密度が高い
という特徴を有し、電気自動車用あるいは電力平滑化用
二次電池として注目されている。ナトリウム−塩化ニッ
ケル電池は微細な孔を多数有する導電性の正極、ナトリ
ウム−アルミニウム塩化物の溶融塩からなる液体電解
質、正極および溶融塩電解質を負極から分離する固体電
解質、および液体状のナトリウムから構成される。（U.
S.Patent 4,626,483） 正極は塩化ニッケル、ニッケル
あるいは主成分がニッケルである程度固く不溶性の金
属、及び他の少量の遷移金属から構成されている。本電
池において放電時における正極活物質は塩化ニッケルで
ある。電解質はNaAlCl4で あり塩化ナトリウムを懸濁し
ている。NaAlCl4 電解質は１５３℃で溶解する。固体電
解質はナトリウムイオンを含み、代表的なものとして
β”−アルミナがある。（実際の組成は Na6Al32O51）
ナトリウム塩化ニッケル電池の代表的な構造を１図に
示す。１０１はアノードの集電体として機能する金属性
の容器。１０２は溶融ナトリウム。１０３はナトリウム
透過性の固体電解質。１０４は溶融テトラクロロアルミ
ン酸ナトリウム。１０５はニッケルと塩化ニッケルの複
合体。１０６はアノードとカソードの集電体を絶縁して
いる電気絶縁性のセラミックス。１０７は正極の集電
体。
化ニッケル電池は、エネルギー密度及び出力密度が高い
という特徴を有し、電気自動車用あるいは電力平滑化用
二次電池として注目されている。ナトリウム−塩化ニッ
ケル電池は微細な孔を多数有する導電性の正極、ナトリ
ウム−アルミニウム塩化物の溶融塩からなる液体電解
質、正極および溶融塩電解質を負極から分離する固体電
解質、および液体状のナトリウムから構成される。（U.
S.Patent 4,626,483） 正極は塩化ニッケル、ニッケル
あるいは主成分がニッケルである程度固く不溶性の金
属、及び他の少量の遷移金属から構成されている。本電
池において放電時における正極活物質は塩化ニッケルで
ある。電解質はNaAlCl4で あり塩化ナトリウムを懸濁し
ている。NaAlCl4 電解質は１５３℃で溶解する。固体電
解質はナトリウムイオンを含み、代表的なものとして
β”−アルミナがある。（実際の組成は Na6Al32O51）
ナトリウム塩化ニッケル電池の代表的な構造を１図に
示す。１０１はアノードの集電体として機能する金属性
の容器。１０２は溶融ナトリウム。１０３はナトリウム
透過性の固体電解質。１０４は溶融テトラクロロアルミ
ン酸ナトリウム。１０５はニッケルと塩化ニッケルの複
合体。１０６はアノードとカソードの集電体を絶縁して
いる電気絶縁性のセラミックス。１０７は正極の集電
体。
【０００３】従来より報告されている多孔質のニッケル
正極の製造方法を以下に記す。まず減圧下にてニッケル
の粉末と塩化ナトリウム粉末の混合粉末を焼結する。次
に新しい電池中に設置して、充電プロセス中でニッケル
を電気化学的に酸化し、活性な塩化ニッケルにする。
（U.S.Patent 4,626,483）この製造法により約１００Ｗ
ｈ／Ｋｇの高エネルギー密度を有する電池ができる。
正極の製造方法を以下に記す。まず減圧下にてニッケル
の粉末と塩化ナトリウム粉末の混合粉末を焼結する。次
に新しい電池中に設置して、充電プロセス中でニッケル
を電気化学的に酸化し、活性な塩化ニッケルにする。
（U.S.Patent 4,626,483）この製造法により約１００Ｗ
ｈ／Ｋｇの高エネルギー密度を有する電池ができる。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】しかし前記従来の製造
方により製作された電極では、ニッケル−ナトリウム塩
化物焼結体中における電気化学的に有効利用できるニッ
ケルは最大２８％にすぎない。（この値はカソード量の
制限された電池において、カソード重量および充放電容
量の電気化学的測定値より算出される。この値をニッケ
ルの利用効率と呼ぶ。）利用効率は電池のエネルギー密
度と密接な関係があり、利用率を向上させるとエネルギ
ー密度が向上する。
方により製作された電極では、ニッケル−ナトリウム塩
化物焼結体中における電気化学的に有効利用できるニッ
ケルは最大２８％にすぎない。（この値はカソード量の
制限された電池において、カソード重量および充放電容
量の電気化学的測定値より算出される。この値をニッケ
ルの利用効率と呼ぶ。）利用効率は電池のエネルギー密
度と密接な関係があり、利用率を向上させるとエネルギ
ー密度が向上する。
【０００５】一方、他の電気化学的電池、例えば酸化銀
−亜鉛、酸化ニッケル−亜鉛、空気−鉄では高い電極利
用効率が得られており、銀電極（５０％）ニッケル電極
（４６％）鉄電極（６５％）という数値が得られてお
り、これらと比較して従来のナトリウム−塩化ニッケル
二次電池のニッケル正極電極の利用効率は低い。
−亜鉛、酸化ニッケル−亜鉛、空気−鉄では高い電極利
用効率が得られており、銀電極（５０％）ニッケル電極
（４６％）鉄電極（６５％）という数値が得られてお
り、これらと比較して従来のナトリウム−塩化ニッケル
二次電池のニッケル正極電極の利用効率は低い。
【０００６】そこで本発明は、この様な問題点を解決す
るもので、その目的とするところは、３０％を越える正
極利用効率を達成し高エネルギー密度、高出力密度を有
する高温型ナトリウム−塩化ニッケル電池を提供すると
ころにある。
るもので、その目的とするところは、３０％を越える正
極利用効率を達成し高エネルギー密度、高出力密度を有
する高温型ナトリウム−塩化ニッケル電池を提供すると
ころにある。
【０００７】
【課題を解決するための手段】含有酸素量が２００ｐｐ
ｍ以下のニッケル粉末を焼結することを特徴とするニッ
ケル電極の製造方法。
ｍ以下のニッケル粉末を焼結することを特徴とするニッ
ケル電極の製造方法。
【０００８】
【作用】ニッケル焼結体中で焼結性が悪い部分は集電体
と電気的接触が悪いので活物質として有効に利用されな
く電極の利用効率低下の原因になることが判明した。従
来焼結用原料のニッケル粉の酸素含有量は注目されなか
ったが我々の実験の結果原料ニッケル粉の酸素含有量が
少ないと焼結性が良好となり電極全体の電気的接触が良
好となり無駄な活物質がなくなり電極利用効率が向上す
る事が判明した。
と電気的接触が悪いので活物質として有効に利用されな
く電極の利用効率低下の原因になることが判明した。従
来焼結用原料のニッケル粉の酸素含有量は注目されなか
ったが我々の実験の結果原料ニッケル粉の酸素含有量が
少ないと焼結性が良好となり電極全体の電気的接触が良
好となり無駄な活物質がなくなり電極利用効率が向上す
る事が判明した。
【０００９】
【実施例】以下に実施例に基づき本発明を説明する。ま
ず種々の方法にて酸素含有量の異なるニッケル粉体を用
意する。酸化ニッケル粉を水素還元した還元ニッケルを
含有酸素量の異なる３水準作製した。水素還元時間を調
整することにより含有酸素量を調整した。溶融ニッケル
を水にアトマイズした水アトマイズニッケル、Ａｒガス
にてアトマイズしたＡｒガスアトマイズニッケルを作製
した。ニッケル粉体中の含有酸素量を赤外吸収方式によ
る検出装置の付いた酸素分析装置にて分析する。還元ニ
ッケル粉の含有酸素量はそれぞれ９００ｐｐｍ、７００
ｐｐｍ、５２０ｐｐｍである。水アトマイズニッケルの
酸素含有量は２００ｐｐｍであった。ガスアトマイズニ
ッケルの酸素含有量は８０ｐｐｍであった。合計５種類
の酸素含有量のニッケル粉を準備した。 次に作製した
ニッケル粉を乾燥したＮａＣｌと混合し（混合比率、Ｎ
ｉ粉：ＮａＣｌ粉＝０．６：０．４）、次に７９０℃３
０分間、水素雰囲気中にて焼結し直径１ｃｍの円板とし
た。この結果５種類の含有酸素量の異なるニッケル焼結
円板を用意した。これをニッケル電極とする。
ず種々の方法にて酸素含有量の異なるニッケル粉体を用
意する。酸化ニッケル粉を水素還元した還元ニッケルを
含有酸素量の異なる３水準作製した。水素還元時間を調
整することにより含有酸素量を調整した。溶融ニッケル
を水にアトマイズした水アトマイズニッケル、Ａｒガス
にてアトマイズしたＡｒガスアトマイズニッケルを作製
した。ニッケル粉体中の含有酸素量を赤外吸収方式によ
る検出装置の付いた酸素分析装置にて分析する。還元ニ
ッケル粉の含有酸素量はそれぞれ９００ｐｐｍ、７００
ｐｐｍ、５２０ｐｐｍである。水アトマイズニッケルの
酸素含有量は２００ｐｐｍであった。ガスアトマイズニ
ッケルの酸素含有量は８０ｐｐｍであった。合計５種類
の酸素含有量のニッケル粉を準備した。 次に作製した
ニッケル粉を乾燥したＮａＣｌと混合し（混合比率、Ｎ
ｉ粉：ＮａＣｌ粉＝０．６：０．４）、次に７９０℃３
０分間、水素雰囲気中にて焼結し直径１ｃｍの円板とし
た。この結果５種類の含有酸素量の異なるニッケル焼結
円板を用意した。これをニッケル電極とする。
【００１０】この円板を、面積２００ｃｍ2のアルミニ
ウム製の対極、アルミニウム線の参照電極、重量４３０
ｇのソディウムテトラクロロアルミネートの溶融塩の電
解質、作用電極（ニッケル正極）を支えるニッケル線か
ら構成されている電気化学電池中の作用極に取り付け
る。この電気化学電池の温度は約３００℃である。ニッ
ケル正極をアルミニウム参照極に対し電圧１．２Ｖにて
過度に充電する。充電されたニッケル電極を５ｍＡの定
電流で放電する。電圧が６００ｍＶまで低下したところ
で放電を停止とする。放電したクーロン量を放電したク
ーロン量としてニッケル正極の利用効率を算出する。
ウム製の対極、アルミニウム線の参照電極、重量４３０
ｇのソディウムテトラクロロアルミネートの溶融塩の電
解質、作用電極（ニッケル正極）を支えるニッケル線か
ら構成されている電気化学電池中の作用極に取り付け
る。この電気化学電池の温度は約３００℃である。ニッ
ケル正極をアルミニウム参照極に対し電圧１．２Ｖにて
過度に充電する。充電されたニッケル電極を５ｍＡの定
電流で放電する。電圧が６００ｍＶまで低下したところ
で放電を停止とする。放電したクーロン量を放電したク
ーロン量としてニッケル正極の利用効率を算出する。
【００１１】表１に原料ニッケル粉の酸素含有量と電極
利用効率の関係を記す。
利用効率の関係を記す。
【００１２】
【表１】
【００１３】このように含有酸素量が２００ｐｐｍ以下
だと利用効率が３０％を超え高効率となる。
だと利用効率が３０％を超え高効率となる。
【００１４】
【発明の効果】以上説明したような本発明のニッケル電
極の製造方法使用することにより、高温型ナトリウム−
塩化ニッケル電池のニッケル正極利用効率が向上すると
いう効果を有する。
極の製造方法使用することにより、高温型ナトリウム−
塩化ニッケル電池のニッケル正極利用効率が向上すると
いう効果を有する。
【図１】 ナトリウム塩化ニッケル電池の代表的な構造
を示した図。
を示した図。
１０１ 導電性容器 １０２ ナトリウム １０３ ナトリウム透過性固体電解質 １０４ 溶融テトラクロロアルミン酸ナトリウム １０５ ニッケルと塩化物の複合体 １０６ 電気絶縁性のセラミックス １０７ 正極集電体
Claims (1)
- 【請求項１】含有酸素量が２００ｐｐｍ以下のニッケル
粉末を焼結することを特徴とするニッケル電極の製造方
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4144435A JPH05343063A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | ニッケル電極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4144435A JPH05343063A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | ニッケル電極の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05343063A true JPH05343063A (ja) | 1993-12-24 |
Family
ID=15362141
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4144435A Pending JPH05343063A (ja) | 1992-06-04 | 1992-06-04 | ニッケル電極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH05343063A (ja) |
-
1992
- 1992-06-04 JP JP4144435A patent/JPH05343063A/ja active Pending
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