JPH0541213A - アルカリ蓄電池用非焼結式ニツケル正極 - Google Patents
アルカリ蓄電池用非焼結式ニツケル正極Info
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- JPH0541213A JPH0541213A JP3196588A JP19658891A JPH0541213A JP H0541213 A JPH0541213 A JP H0541213A JP 3196588 A JP3196588 A JP 3196588A JP 19658891 A JP19658891 A JP 19658891A JP H0541213 A JPH0541213 A JP H0541213A
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- nickel hydroxide
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- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 高エネルギー密度で膨化しにくいアルカリ蓄
電池用非焼結式ニッケル正極を得る。 【構成】 Ｘ線回折による（１０１）面に垂直方向の結
晶子の大きさが８０Å以上１２５Å以下の水酸化ニッケ
ル粉末を非焼結式ニッケル正極の主活物質として用い
る。
電池用非焼結式ニッケル正極を得る。 【構成】 Ｘ線回折による（１０１）面に垂直方向の結
晶子の大きさが８０Å以上１２５Å以下の水酸化ニッケ
ル粉末を非焼結式ニッケル正極の主活物質として用い
る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル−カドミウム
蓄電池やニッケル−水素蓄電池等のアルカリ蓄電池の正
極として広く用いられている非焼結式ニッケル正極に関
するものである。
蓄電池やニッケル−水素蓄電池等のアルカリ蓄電池の正
極として広く用いられている非焼結式ニッケル正極に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、アルカリ蓄電池用の正極として
は、水酸化ニッケルを活物質とするニッケル正極が広く
用いられている。そして、このニッケル正極において
は、一般にニッケル粉末を焼結して得た多孔性ニッケル
焼結基板に、硝酸ニッケル水溶液などの活物質の塩溶液
を含浸し、次いで、アルカリ水溶液に浸漬するなどし
て、前記基板中に水酸化ニッケル活物質を生成させて製
造する焼結式正極が用いられていた。
は、水酸化ニッケルを活物質とするニッケル正極が広く
用いられている。そして、このニッケル正極において
は、一般にニッケル粉末を焼結して得た多孔性ニッケル
焼結基板に、硝酸ニッケル水溶液などの活物質の塩溶液
を含浸し、次いで、アルカリ水溶液に浸漬するなどし
て、前記基板中に水酸化ニッケル活物質を生成させて製
造する焼結式正極が用いられていた。
【０００３】ところが、この焼結基板に所定量の活物質
を含浸するには、上記操作を数回繰り返さなければなら
なく、そのため製造工程が煩雑になり製造コストが高く
なるといった問題があった。
を含浸するには、上記操作を数回繰り返さなければなら
なく、そのため製造工程が煩雑になり製造コストが高く
なるといった問題があった。
【０００４】しかし、最近、製造工程が簡単であり、か
つ高エネルギー密度化及び軽量化が容易であるという理
由から、活物質粉末を糊料液などと共に混練してペース
ト状にして直接基板に保持させてなる非焼結式正極に対
する関心が高まっており、特にスポンジ状ニッケルやフ
ェルト状ニッケルなどの三次元多孔基板に活物質を保持
する非焼結式正極が注目されている。
つ高エネルギー密度化及び軽量化が容易であるという理
由から、活物質粉末を糊料液などと共に混練してペース
ト状にして直接基板に保持させてなる非焼結式正極に対
する関心が高まっており、特にスポンジ状ニッケルやフ
ェルト状ニッケルなどの三次元多孔基板に活物質を保持
する非焼結式正極が注目されている。
【０００５】そして、この非焼結式正極において、特開
昭６０−１３１７６５号公報、特開昭６０−１３１７６
６号公報等では、高充填密度を得るために活物質として
用いる水酸化ニッケル粉末の粒子形状が球状あるいはそ
れに類似した形状の水酸化ニッケル粉末を使用すること
が提案されている。
昭６０−１３１７６５号公報、特開昭６０−１３１７６
６号公報等では、高充填密度を得るために活物質として
用いる水酸化ニッケル粉末の粒子形状が球状あるいはそ
れに類似した形状の水酸化ニッケル粉末を使用すること
が提案されている。
【０００６】また、非焼結式正極において、充放電サイ
クルや過充電に伴う極板の膨化が問題となり、この対策
として、特開昭６１−１８３８６８号公報、特開平２−
３００６１号公報では、カドミウムや亜鉛等が固溶した
水酸化ニッケル粉末を用いることが提案されている。
クルや過充電に伴う極板の膨化が問題となり、この対策
として、特開昭６１−１８３８６８号公報、特開平２−
３００６１号公報では、カドミウムや亜鉛等が固溶した
水酸化ニッケル粉末を用いることが提案されている。
【０００７】しかしながら、上記の方法によっても充分
な高充填、高エネルギー密度（高利用率）で極板の膨化
抑制効果を有する正極を得ることができない。
な高充填、高エネルギー密度（高利用率）で極板の膨化
抑制効果を有する正極を得ることができない。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上述の如き
問題点に鑑みて成されたものであって、水酸化ニッケル
粉末の結晶子の大きさの好ましい条件を提案し、高充
填、高エネルギー密度で極板の膨化抑制効果を有するニ
ッケル正極を提供するものである。
問題点に鑑みて成されたものであって、水酸化ニッケル
粉末の結晶子の大きさの好ましい条件を提案し、高充
填、高エネルギー密度で極板の膨化抑制効果を有するニ
ッケル正極を提供するものである。
【０００９】
【課題を解決するための手段】本発明のアルカリ蓄電池
用非焼結式ニッケル正極は、Ｘ線回折による（１０１）
面に垂直方向の結晶子の大きさが８０Å以上１２５Å以
下である球状もしくはそれに類似する形状を有する水酸
化ニッケル粉末を主活物質として用いるものである。
用非焼結式ニッケル正極は、Ｘ線回折による（１０１）
面に垂直方向の結晶子の大きさが８０Å以上１２５Å以
下である球状もしくはそれに類似する形状を有する水酸
化ニッケル粉末を主活物質として用いるものである。
【００１０】
【作用】Ｘ線回折により求められる水酸化ニッケル粉末
の結晶子の大きさは、結晶性の乱れの度合いを示す指標
である。結晶子の大きさが小さいということは、結晶性
の乱れが大きいことを示し、また結晶子の大きさが大き
いということは、結晶性の乱れが小さいことを示す目安
となる。
の結晶子の大きさは、結晶性の乱れの度合いを示す指標
である。結晶子の大きさが小さいということは、結晶性
の乱れが大きいことを示し、また結晶子の大きさが大き
いということは、結晶性の乱れが小さいことを示す目安
となる。
【００１１】そして、水酸化ニッケル粉末の利用率は、
この結晶性の乱れが大きい（結晶子の大きさが小さい）
場合に高くなる。この理由としては、結晶性の乱れが大
きくなるということは、プロトンの出入りが容易になる
ことであり、充放電反応がスムーズに進むからであると
考えられる。しかし、充電反応が過度にスムーズである
と水酸化ニッケルの結晶は、崩壊しやすくなる。つま
り、結晶性の乱れが大きくなることにより、充電反応が
スムーズに進み、より深く充電されるため、結晶が崩壊
し、極板を膨化させる原因となる。そこで、水酸化ニッ
ケル粉末の結晶性の乱れの指標となる結晶子の大きさを
利用率及び極板膨化の両特性において適正な範囲に限定
することにより、上述の問題点を解決することが可能と
なる。
この結晶性の乱れが大きい（結晶子の大きさが小さい）
場合に高くなる。この理由としては、結晶性の乱れが大
きくなるということは、プロトンの出入りが容易になる
ことであり、充放電反応がスムーズに進むからであると
考えられる。しかし、充電反応が過度にスムーズである
と水酸化ニッケルの結晶は、崩壊しやすくなる。つま
り、結晶性の乱れが大きくなることにより、充電反応が
スムーズに進み、より深く充電されるため、結晶が崩壊
し、極板を膨化させる原因となる。そこで、水酸化ニッ
ケル粉末の結晶性の乱れの指標となる結晶子の大きさを
利用率及び極板膨化の両特性において適正な範囲に限定
することにより、上述の問題点を解決することが可能と
なる。
【００１２】尚、Ｘ線回折による（１０１）面は、ピー
クの回折強度が大きく半価幅を評価する上で適当である
ことより、水酸化ニッケル粉末の結晶性の乱れの評価に
用いた。
クの回折強度が大きく半価幅を評価する上で適当である
ことより、水酸化ニッケル粉末の結晶性の乱れの評価に
用いた。
【００１３】
【実施例】（１）球状水酸化ニッケル粉末の作製 希硫酸ニッケル水溶液に希水酸化ナトリウム水溶液と希
アンモニア水溶液とを種々の濃度及び混合速度を変化さ
せることにより（１０１）面に垂直方向の結晶子の大き
さが異なる球状水酸化ニッケル粉末ａを作製した。
アンモニア水溶液とを種々の濃度及び混合速度を変化さ
せることにより（１０１）面に垂直方向の結晶子の大き
さが異なる球状水酸化ニッケル粉末ａを作製した。
【００１４】また、希硫酸ニッケル−硫酸カドミウム水
溶液あるいは希硫酸ニッケル−硫酸亜鉛水溶液を前記希
硫酸ニッケル水溶液の代わりに用い上記と同様の方法で
（１０１）面に垂直方向の結晶子の大きさをが異なるカ
ドミウムを固溶化させた球状水酸化ニッケル粉末ｂある
いは亜鉛を固溶化させた球状水酸化ニッケル粉末ｃを作
製した。
溶液あるいは希硫酸ニッケル−硫酸亜鉛水溶液を前記希
硫酸ニッケル水溶液の代わりに用い上記と同様の方法で
（１０１）面に垂直方向の結晶子の大きさをが異なるカ
ドミウムを固溶化させた球状水酸化ニッケル粉末ｂある
いは亜鉛を固溶化させた球状水酸化ニッケル粉末ｃを作
製した。
【００１５】（２）球状水酸化ニッケル粉末の特性 表１に、（１）で作製した水酸化ニッケル粉末の物性を
示した。
示した。
【００１６】
【表１】
【００１７】表１より、いずれの水酸化ニッケル粉末も
タップ密度が２．００ｇ／ｃｃ以上であり、高密度充填
可能な粉末であることがわかる。
タップ密度が２．００ｇ／ｃｃ以上であり、高密度充填
可能な粉末であることがわかる。
【００１８】また、図１に水酸化ニッケル粉末のＸ線回
折図を示す。尚、Ｘ線回折はＣｕＫα線を使用して行
い、測定条件は、管電圧３０ｋＶ，管電流１２．５ｍ
Ａ，走査速度５ｄｅｇ／ｍｉｎで行った。
折図を示す。尚、Ｘ線回折はＣｕＫα線を使用して行
い、測定条件は、管電圧３０ｋＶ，管電流１２．５ｍ
Ａ，走査速度５ｄｅｇ／ｍｉｎで行った。
【００１９】また、（１０１）面に垂直方向の結晶子の
大きさは、図１のＸ線回折図から（１０１）面に相当す
るピーク（２θ＝約３８．５°）の半価幅を求め、この
値とＳｃｈｅｒｒｅｒの式１を用いて算出した。
大きさは、図１のＸ線回折図から（１０１）面に相当す
るピーク（２θ＝約３８．５°）の半価幅を求め、この
値とＳｃｈｅｒｒｅｒの式１を用いて算出した。
【００２０】
【数１】
【００２１】次に（１）において作製した球状水酸化ニ
ッケル粉末６５重量部と水酸化コバルト粉末５重量部及
び１重量％メチルセルロース水溶液３０重量部からなる
活物質スラリーをニッケル発泡体に充填、乾燥、圧延す
ることによって充填密度２．７５ｇ／ｃｃの非焼結式ニ
ッケル正極ａ′，ｂ′及びｃ′を作製した。符号はそれ
ぞれ（１）で作製したニッケル粉末の符号と一致する。
ッケル粉末６５重量部と水酸化コバルト粉末５重量部及
び１重量％メチルセルロース水溶液３０重量部からなる
活物質スラリーをニッケル発泡体に充填、乾燥、圧延す
ることによって充填密度２．７５ｇ／ｃｃの非焼結式ニ
ッケル正極ａ′，ｂ′及びｃ′を作製した。符号はそれ
ぞれ（１）で作製したニッケル粉末の符号と一致する。
【００２２】さらに、この正極板の両側に焼結式カドミ
ウム負極をナイロン不織布製セパレータを介し重ね合わ
せた極板群をポリエチレン袋に入れ、両側より構成圧を
加えた後、３０重量％水酸化カリウム水溶液を注液して
開放型ニッケル−カドミウム蓄電池Ａ，Ｂ及びＣを作製
した。尚、符号はそれぞれ非焼結式ニッケル正極の符号
と一致する。
ウム負極をナイロン不織布製セパレータを介し重ね合わ
せた極板群をポリエチレン袋に入れ、両側より構成圧を
加えた後、３０重量％水酸化カリウム水溶液を注液して
開放型ニッケル−カドミウム蓄電池Ａ，Ｂ及びＣを作製
した。尚、符号はそれぞれ非焼結式ニッケル正極の符号
と一致する。
【００２３】図２に電池Ａ，Ｂ及びＣを用いて測定した
正極の利用率と（１０１）面に垂直方向の結晶子の大き
さの関係を示した。
正極の利用率と（１０１）面に垂直方向の結晶子の大き
さの関係を示した。
【００２４】図２より、結晶子の大きさが１２５Å以下
で利用率が良好となることがわかる。尚、正極の利用率
は、０．２Ｃの電流で１６０％（ｖｓ正極理論容量）充
電した後、０．５Ｃの電流で電池電圧が０．８Ｖに達す
るまで放電した時の放電容量に対する正極理論容量の比
率を表す。
で利用率が良好となることがわかる。尚、正極の利用率
は、０．２Ｃの電流で１６０％（ｖｓ正極理論容量）充
電した後、０．５Ｃの電流で電池電圧が０．８Ｖに達す
るまで放電した時の放電容量に対する正極理論容量の比
率を表す。
【００２５】次に、図３に開放型ニッケル−カドミウム
蓄電池を用いて測定した正極の膨化特性と（１０１）面
に垂直方向の結晶子の大きさの関係を示した。
蓄電池を用いて測定した正極の膨化特性と（１０１）面
に垂直方向の結晶子の大きさの関係を示した。
【００２６】図３より、結晶子の大きさが８０Å以下に
なると膨化率が大きくなることがわかる。尚、膨化率
は、０℃にて０．２Ｃの電流で１０００％充電した後、
電池を解体し、正極の厚みを測定して、初期厚み（電池
組立前の厚み）との比率として示した。
なると膨化率が大きくなることがわかる。尚、膨化率
は、０℃にて０．２Ｃの電流で１０００％充電した後、
電池を解体し、正極の厚みを測定して、初期厚み（電池
組立前の厚み）との比率として示した。
【００２７】
【発明の効果】本発明のようにＸ線回折による（１０
１）面に垂直方向の結晶子の大きさが８０Å以上１２５
Å以下の水酸化ニッケル粉末を用いることによって高エ
ネルギー密度を有し、なおかつ膨化抑制効果を有する非
焼結式水酸化ニッケル正極を得ることができる。
１）面に垂直方向の結晶子の大きさが８０Å以上１２５
Å以下の水酸化ニッケル粉末を用いることによって高エ
ネルギー密度を有し、なおかつ膨化抑制効果を有する非
焼結式水酸化ニッケル正極を得ることができる。
【図１】球状水酸化ニッケル粉末のＸ線回折図である。
【図２】正極利用率と球状水酸化ニッケル粉末の（１０
１）面に垂直方向の結晶子の大きさとの関係を示す図で
ある。
１）面に垂直方向の結晶子の大きさとの関係を示す図で
ある。
【図３】正極膨化率と球状水酸化ニッケル粉末の（１０
１）面に垂直方向の結晶子の大きさとの関係を示す図で
ある。
１）面に垂直方向の結晶子の大きさとの関係を示す図で
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】 Ｘ線回折による（１０１）面に垂直方向
の結晶子の大きさが８０Å以上１２５Å以下である球状
もしくはそれに類似する形状を有する水酸化ニッケル粉
末を主活物質として用いることを特徴とするアルカリ蓄
電池用非焼結式ニッケル正極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3196588A JPH0541213A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | アルカリ蓄電池用非焼結式ニツケル正極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3196588A JPH0541213A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | アルカリ蓄電池用非焼結式ニツケル正極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0541213A true JPH0541213A (ja) | 1993-02-19 |
Family
ID=16360239
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3196588A Pending JPH0541213A (ja) | 1991-08-06 | 1991-08-06 | アルカリ蓄電池用非焼結式ニツケル正極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0541213A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0709905A1 (en) * | 1994-10-28 | 1996-05-01 | Furukawa Denchi Kabushiki Kaisha | Nickel electrode for an alkaline secondary battery |
| EP0730315A1 (fr) * | 1995-03-03 | 1996-09-04 | Saft | Electrode au nickel pour accumulateur alcalin |
| WO1999017389A1 (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Eveready Battery Company, Inc. | Controlled crystallite size electrode |
| JP2001357845A (ja) * | 2000-06-16 | 2001-12-26 | Canon Inc | ニッケル系二次電池及び該二次電池の製造方法 |
| JP2002522893A (ja) * | 1998-08-17 | 2002-07-23 | 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 | 改良された伝導度と設計活性化エネルギーを示す水酸化ニッケル陽極材料 |
-
1991
- 1991-08-06 JP JP3196588A patent/JPH0541213A/ja active Pending
Cited By (10)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0709905A1 (en) * | 1994-10-28 | 1996-05-01 | Furukawa Denchi Kabushiki Kaisha | Nickel electrode for an alkaline secondary battery |
| EP0730315A1 (fr) * | 1995-03-03 | 1996-09-04 | Saft | Electrode au nickel pour accumulateur alcalin |
| FR2731297A1 (fr) * | 1995-03-03 | 1996-09-06 | Accumulateurs Fixes | Electrode au nickel pour accumulateur alcalin |
| WO1996027909A1 (fr) * | 1995-03-03 | 1996-09-12 | Saft | Electrode au nickel pour accumulateur alcalin |
| WO1999017389A1 (en) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Eveready Battery Company, Inc. | Controlled crystallite size electrode |
| US6110620A (en) * | 1997-09-30 | 2000-08-29 | Eveready Battery Company, Inc. | Controlled crystallite size electrode |
| JP2002522893A (ja) * | 1998-08-17 | 2002-07-23 | 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 | 改良された伝導度と設計活性化エネルギーを示す水酸化ニッケル陽極材料 |
| EP1110258A4 (en) * | 1998-08-17 | 2006-06-28 | Ovonic Battery Co | POSITIVE ELECTRODE MATERIAL OF NICKEL HYDROXIDE WITH INCREASED CONDUCTIVITY AND MANIPULATED ACTIVATION ENERGY |
| EP1672724A3 (en) * | 1998-08-17 | 2006-10-25 | Ovonic Battery Company, Inc. | Nickel hydroxide positive electrode material exhibiting improved conductivity and engineered activation energy |
| JP2001357845A (ja) * | 2000-06-16 | 2001-12-26 | Canon Inc | ニッケル系二次電池及び該二次電池の製造方法 |
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