JPH0574482A - ニツケル電極及びその製造方法 - Google Patents
ニツケル電極及びその製造方法Info
- Publication number
- JPH0574482A JPH0574482A JP3236337A JP23633791A JPH0574482A JP H0574482 A JPH0574482 A JP H0574482A JP 3236337 A JP3236337 A JP 3236337A JP 23633791 A JP23633791 A JP 23633791A JP H0574482 A JPH0574482 A JP H0574482A
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- JP
- Japan
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- nickel
- electrode
- positive electrode
- foil
- sodium
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- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 ３０％を越えるニッケル正極使用効率を達成
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】 メルトスピン法によりニッケル箔あるいは線
を作成する。箔または線の厚さ（太さ）を１０μm 以上
２００μm 以下に規定する。この箔を使用し焼結法にて
ニッケル電極を作成する。 【効果】 ニッケル正極は適度な表面積（単位重量当
り）を持つ。また極の微細構造が均一であるためニッケ
ル極における充放電反応が均一に進行しほぼ全電極にお
いて導電性が確保される。以上の２点の理由によりニッ
ケルの使用効率が向上する。
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】 メルトスピン法によりニッケル箔あるいは線
を作成する。箔または線の厚さ（太さ）を１０μm 以上
２００μm 以下に規定する。この箔を使用し焼結法にて
ニッケル電極を作成する。 【効果】 ニッケル正極は適度な表面積（単位重量当
り）を持つ。また極の微細構造が均一であるためニッケ
ル極における充放電反応が均一に進行しほぼ全電極にお
いて導電性が確保される。以上の２点の理由によりニッ
ケルの使用効率が向上する。
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。ナトリウムアルミニウムハロゲン化化物電解質は
NaAlCl4で あり塩化ナトリウムを懸濁している。NaAlCl
4 電解質は１５３℃で溶解する。固体電解質はナトリウ
ムイオンを含む。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。ナトリウムアルミニウムハロゲン化化物電解質は
NaAlCl4で あり塩化ナトリウムを懸濁している。NaAlCl
4 電解質は１５３℃で溶解する。固体電解質はナトリウ
ムイオンを含む。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
量の測定値より算出される。）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−
鉄では高い電極使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
値が得られている。
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
量の測定値より算出される。）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−
鉄では高い電極使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
値が得られている。
【０００５】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
極使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
極使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。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のニッケル電極
は、厚さが１０μm以上、２００μm以下の箔あるいは線
により構成されることを特徴としする。また本発明のニ
ッケル電極の製造方法は、ニッケル箔あるいは線をメル
トスピニング法により作成し、これを焼結する。
は、厚さが１０μm以上、２００μm以下の箔あるいは線
により構成されることを特徴としする。また本発明のニ
ッケル電極の製造方法は、ニッケル箔あるいは線をメル
トスピニング法により作成し、これを焼結する。
【０００７】
【作用】高温型ナトリウム−塩化ニッケル電池のニッケ
ル正極において充電時にはニッケルが塩化ニッケルにな
る。この時ニッケルは反応物質であるとともに反応部か
ら電子を収集する導電体の役割をする。充電反応はニッ
ケル表面から進行するためニッケルの単位重量あたりの
表面積が大きければ大きいほど反応が素早く進行する。
表面積が小さいと充電反応の進行に伴いニッケルの表面
に生成する塩化ニッケルがニッケル表面への塩素の供給
を阻害し充電反応がほとんど進行しなくなる。この結果
ニッケル電極の使用効率は下がる。またニッケル電極の
単位重量あたりの表面積が大きすぎると微視的なニッケ
ルの組織は細く（薄く）なり反応の進行に伴い、ニッケ
ル電極の３次元骨格が各所で切断される。この結果電気
導伝性のないところが部分的に生じそこは利用されない
無駄な部分となる。この結果同じくニッケル正極の使用
効率は下がる。粉末冶金法にて製作されたニッケル正極
は粉体の細い部分でこのような反応がおき正極の利用効
率が向上しないと考えられる。
ル正極において充電時にはニッケルが塩化ニッケルにな
る。この時ニッケルは反応物質であるとともに反応部か
ら電子を収集する導電体の役割をする。充電反応はニッ
ケル表面から進行するためニッケルの単位重量あたりの
表面積が大きければ大きいほど反応が素早く進行する。
表面積が小さいと充電反応の進行に伴いニッケルの表面
に生成する塩化ニッケルがニッケル表面への塩素の供給
を阻害し充電反応がほとんど進行しなくなる。この結果
ニッケル電極の使用効率は下がる。またニッケル電極の
単位重量あたりの表面積が大きすぎると微視的なニッケ
ルの組織は細く（薄く）なり反応の進行に伴い、ニッケ
ル電極の３次元骨格が各所で切断される。この結果電気
導伝性のないところが部分的に生じそこは利用されない
無駄な部分となる。この結果同じくニッケル正極の使用
効率は下がる。粉末冶金法にて製作されたニッケル正極
は粉体の細い部分でこのような反応がおき正極の利用効
率が向上しないと考えられる。
【０００８】このためニッケル正極の部分的な組織を均
一で適当な厚さ（太さ）とすると、ニッケルの高い利用
効率が得られる。
一で適当な厚さ（太さ）とすると、ニッケルの高い利用
効率が得られる。
【０００９】
【実施例】以下に実施例に基づき本発明を説明する。
【００１０】まずメルトスピン法によりニッケルの箔
（リボン）を製作する。本実施例においては単ロール式
薄体製造装置にて製造した。まずニッケルの粒状の試料
を下部に穴のあいた石英ガラス管に設置する。石英ガラ
ス管中の周りには誘導加熱用コイルがありそれにより試
料を加熱溶解する。石英管上部よりＡｒガスにより圧力
を加えるとニッケル融液は、底面の細孔より回転してい
る単ロール上に落下、ロールにより急冷されリボン状と
なる。以上の工程は全てＡｒ中にて行なわれる。ロール
の回転速度を変えることによりリボンの厚さを変化させ
る。ロールの回転は１０００〜６０００回転／分と変化
させた。作成されたリボンを圧縮成形後、７９０℃３０
分間、水素雰囲気中にて焼結し直径１ｃｍの円板とし
た。
（リボン）を製作する。本実施例においては単ロール式
薄体製造装置にて製造した。まずニッケルの粒状の試料
を下部に穴のあいた石英ガラス管に設置する。石英ガラ
ス管中の周りには誘導加熱用コイルがありそれにより試
料を加熱溶解する。石英管上部よりＡｒガスにより圧力
を加えるとニッケル融液は、底面の細孔より回転してい
る単ロール上に落下、ロールにより急冷されリボン状と
なる。以上の工程は全てＡｒ中にて行なわれる。ロール
の回転速度を変えることによりリボンの厚さを変化させ
る。ロールの回転は１０００〜６０００回転／分と変化
させた。作成されたリボンを圧縮成形後、７９０℃３０
分間、水素雰囲気中にて焼結し直径１ｃｍの円板とし
た。
【００１１】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。充電された多孔質のニッケル−塩化ニ
ッケルを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。充電された多孔質のニッケル−塩化ニ
ッケルを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。
【００１２】表１にニッケルリボンの厚みと利用効率の
関係を記す。
関係を記す。
【００１３】
【表１】
【００１４】１０μm以上、２００μm以下において特に
利用効率が高い。
利用効率が高い。
【００１５】（比較例）ニッケル粉（重量０．０６ｇ、
粒径２〜５μm）と乾燥した塩化ナトリウム（重量０．
０４ｇ、粒径５３〜１２５μm）を混合する。混合粉体
を直径１ｃｍのニッケルメッシュの円板上に圧縮成形す
る。（０．１４ｇ） この円板を水素還元雰囲気中にて
７９０℃、３０分間焼結する。次に塩化ニッケルの円板
を上記の電気化学電池に設置する。アルミニウム参照極
電圧で１．２Ｖにて過度に充電する。充電された多孔質
のニッケル塩化ニッケル電極を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
する。放電したクーロン量を充電したクーロン総量とす
ると活性な塩化ニッケルとして実際に利用されたニッケ
ルは２８％である。
粒径２〜５μm）と乾燥した塩化ナトリウム（重量０．
０４ｇ、粒径５３〜１２５μm）を混合する。混合粉体
を直径１ｃｍのニッケルメッシュの円板上に圧縮成形す
る。（０．１４ｇ） この円板を水素還元雰囲気中にて
７９０℃、３０分間焼結する。次に塩化ニッケルの円板
を上記の電気化学電池に設置する。アルミニウム参照極
電圧で１．２Ｖにて過度に充電する。充電された多孔質
のニッケル塩化ニッケル電極を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
する。放電したクーロン量を充電したクーロン総量とす
ると活性な塩化ニッケルとして実際に利用されたニッケ
ルは２８％である。
【００１６】
【発明の効果】以上説明したような本発明の電極を使用
し本発明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。
し本発明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 (2)
- 【請求項１】 厚さが１０μm以上、２００μm以下の箔
あるいは線により構成されることを特徴とするニッケル
電極。 - 【請求項２】 ニッケル箔あるいは線をメルトスピニン
グ法により作成し、これを焼結することを特徴とする請
求項第１項記載のニッケル電極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236337A JPH0574482A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | ニツケル電極及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3236337A JPH0574482A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | ニツケル電極及びその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0574482A true JPH0574482A (ja) | 1993-03-26 |
Family
ID=16999314
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3236337A Pending JPH0574482A (ja) | 1991-09-17 | 1991-09-17 | ニツケル電極及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0574482A (ja) |
-
1991
- 1991-09-17 JP JP3236337A patent/JPH0574482A/ja active Pending
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