JPH0613075A - アルカリ蓄電池用ニッケル電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 高容量で、γ−ＮｉＯＯＨの生成による電極
膨潤の小さいニッケル極を提供することを目的にする。 【構成】 全細孔容積を０．１４ｍｌ／ｇ以下に制御し
た水酸化ニッケル粒子の表面に、II族元素を固溶した水
酸化ニッケル層を形成したものを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ニッケル電極とするこ
とにより上記目的が達成できる。

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−カドミウム蓄
電池やニッケル−金属水素化物蓄電池等に用いられるア
ルカリ蓄電池用ニッケル電極に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】近年、ポータブルエレクトロニクス機器
の小型・軽量化に伴い、これらに装着されている電池に
ついても高エネルギー密度化が要求されている。かかる
要求を満たすために、内部細孔を０．１４ｍｌ／ｇ以下
に制御した高密度水酸化ニッケル活物質を用いたペース
ト式ニッケル電極が開発された。

【０００３】しかし、ペースト式ニッケル電極では充放
電にともない低密度な活物質であるγ−ＮｉＯＯＨの生
成による電極膨潤が生じるという問題がある。かかる問
題を解決するため、水酸化ニッケル粉末にγ−ＮｉＯＯ
Ｈの生成を抑制する効果を持つ亜鉛、カドミウム等を固
溶体添加する方法が実用化されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】γ−ＮｉＯＯＨの生成
を抑制する効果は、亜鉛、カドミウム又はマグネシウム
の含有量が多いほど大きい。しかし、それらの含有量が
多くなれば、活物質の中のＮｉ（ＯＨ）₂ の比率が低下
し単位重量あたりの電気化学的容量が小さくなる。その
ために、現在その含有量は活物質全体の５重量％以下の
範囲で留められている。従って、これら元素の添加量を
多くすることなく、電極膨潤の原因であるγ−ＮｉＯＯ
Ｈの生成を効果的に抑制し、かつ、単位重量あたりの電
気化学的容量の大きな活物質の開発が望まれている。同
時に、高温時の充電効率のよい活物質の開発も望まれて
いる。

【０００５】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、水酸化ニッケル粉末表面上にII族元素の固溶体添加
層を形成したものを活物質として用いることを特徴とす
るものである。ここでII族元素が亜鉛の場合、カドミウ
ムの場合、マグネシウムの場合ともに、その含有量が固
溶体層中で１重量％以上、望ましくは３重量％以上の範
囲とするのがよい。また、高温時の充電効率の向上のた
めに、ホウ素及びコバルトを含有させた水酸化ニッケル
粒子を用いる。

【０００６】

【作用】ニッケル電極の、利用率低下と電極膨潤の原因
となる低密度なγ−ＮｉＯＯＨの生成は水酸化ニッケル
に亜鉛、カドミウム又はマグネシウムなどのII族元素を
固溶体添加することにより抑制されることがわかってい
る。ここでは、水酸化ニッケルの表面にこれら元素の固
溶体層を形成させることにより、前記と同様の効果を有
することを見い出した。このことにより、γ−ＮｉＯＯ
Ｈの生成を抑制するに必要な亜鉛などの添加量が従来の
活物質全体に添加する場合に比べて約半分の量でよく、
活物質の単位重量あたりの電気化学的容量を増大させる
ことが可能となった。

【０００７】一般にγ−ＮｉＯＯＨは、集電体と活物質
の境界部より、即ち活物質の表面部より生成すると考え
られている。本発明のように活物質の表面を亜鉛などの
固溶体層で被覆することにより、表面部でのγ−ＮｉＯ
ＯＨの生成が抑制され、その進行を阻止できたものと考
えられる。コバルトには高温時の充電効率を向上させる
作用はあるが、γ−ＮｉＯＯＨの生成を抑制する効果は
ない。しかし、コバルトを含有した水酸化ニッケル粒子
に、本発明の処理を行うことで、電極膨潤のない、高温
時の充電効率のよい活物質とすることが可能となる。ま
た、ホウ素にはコバルトと同様の作用のあることを見い
出した。

【０００８】

【実施例】以下、本発明の一実施例を説明する。 （水酸化ニッケル結晶への亜鉛の固溶体添加）温度４０
〜６０℃で硫酸ニッケルに、硫酸コバルトあるいはホウ
素を所定量溶解した水溶液に水酸化ナトリウム水溶液を
滴下、攪拌しながらｐＨを常時１１〜１４に保ち、空孔
容積の小さなコバルトあるいはホウ素を含有した水酸化
ニッケルを析出させた。その後これを硫酸ニッケルに、
硫酸亜鉛、硫酸カドミウムを所定比率溶解した水溶液中
に添加し、同様の操作を行なって粒子表面上に亜鉛、カ
ドミウムあるいはマグネシウムの固溶体添加層を有する
水酸化ニッケル粉末を得た。

【０００９】（ニッケル電極の作製）上記水酸化ニッケ
ル粉末９０重量％に一酸化コバルト粉末１０重量％を混
合した。この混合粉末に、１重量％カルボキシメチルセ
ルロース水溶液を加えてペースト液を作製し、これを多
孔度９５％の耐アルカリ繊維基板に所定量充填した。そ
の後、乾燥、プレス成型してニッケル電極を作製した。

【００１０】以上のようにして作製したニッケル電極
を、セパレータを介してカドミウム負極と対向させ、比
重１．２６の水酸化カリウム水溶液を電解液として用い
て開放系にて充放電試験を行なった。図１は、固溶体添
加層中の亜鉛、カドミウム、マグネシウム含有量に対す
るγ−ＮｉＯＯＨ生成率である。これらの含有量が大き
くなるにしたがってγ−ＮｉＯＯＨの生成率は小さくな
っている。

【００１１】図２は、コバルトまたはホウ素添加した水
酸化ニッケル粉末表面にＺｎの固溶体添加層を形成した
ものと、無添加の水酸化ニッケル粉末表面にＺｎ固溶体
添加層を形成したものの温度に対する利用率の変化であ
る。無添加の水酸化ニッケル粉末は温度が高くなると利
用率の低下が大きい。しかし、コバルトまたはホウ素添
加した水酸化ニッケル粉末は、温度変化による利用率の
変化は小さく高温でも約９０％の利用率を示した。

【００１２】

【発明の効果】本発明によれば、水酸化ニッケル粒子表
面上に固溶体添加層を形成して粒子表面でγ−ＮｉＯＯ
Ｈの生成を抑制することとしたので、添加剤の含有量が
小さいためより高容量で、γ−ＮｉＯＯＨの生成による
電極膨潤の小さいニッケル極を提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】固溶体添加層中の亜鉛、カドミウム、マグネシ
ウム含有量とγ−ＮｉＯＯＨ生成率の関係を示す。

【図２】コバルト、またはホウ素添加の水酸化ニッケル
と、無添加の水酸化ニッケルについて温度と活物質利用
率との関係を示す。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 全細孔容積を０．１４ｍｌ／ｇ以下に制
   御した水酸化ニッケル粒子の表面に、II族元素を固溶し
   た水酸化ニッケル層を形成したものを活物質として用い
   ることを特徴とするアルカリ蓄電池用ニッケル電極。
2. 【請求項２】 前記II族元素が、亜鉛、カドミウム又は
   マグネシウムであり、その含有量が固溶体層中で１重量
   ％以上の範囲である請求項１記載のアルカリ蓄電池用ニ
   ッケル電極。
3. 【請求項３】 前記水酸化ニッケル粒子として、ホウ素
   又はコバルトを含有させたことを特徴とする請求項１記
   載のアルカリ蓄電池用ニッケル電極。