JPH07135020A - ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池の製造方法 - Google Patents
ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池の製造方法Info
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- JPH07135020A JPH07135020A JP5281138A JP28113893A JPH07135020A JP H07135020 A JPH07135020 A JP H07135020A JP 5281138 A JP5281138 A JP 5281138A JP 28113893 A JP28113893 A JP 28113893A JP H07135020 A JPH07135020 A JP H07135020A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 ニッケル−カドミウム蓄電池やニッケル−水
素蓄電池に用いるニッケル電極の利用率を向上させて高
い容量のアルカリ蓄電池を得る。 【構成】 水酸化ニッケル粉末と酸化コバルト粉末を含
む活物質混合物を有するニッケル電極、負極およびセパ
レータにより電池を構成し、電解液を注入後１５℃から
４５℃で６時間から１８時間放置して初充電する。
素蓄電池に用いるニッケル電極の利用率を向上させて高
い容量のアルカリ蓄電池を得る。 【構成】 水酸化ニッケル粉末と酸化コバルト粉末を含
む活物質混合物を有するニッケル電極、負極およびセパ
レータにより電池を構成し、電解液を注入後１５℃から
４５℃で６時間から１８時間放置して初充電する。
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−水素蓄電池などのニッケル電極を備
えたアルカリ蓄電池の製造方法に関する。
蓄電池やニッケル−水素蓄電池などのニッケル電極を備
えたアルカリ蓄電池の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の電源として使われるアルカリ蓄電
池は、高信頼性が期待でき、小形軽量化も可能であるな
どの理由から小型電池は各種ポータブル機器用に、また
大型電池は産業用にそれぞれ広く使われてきた。このア
ルカリ蓄電池において、負極としてはカドミウム電極の
他に亜鉛電極、鉄電極、水素電極などが対象となってい
る。しかし、正極としては一部空気電極や酸化銀電極な
ども取り上げられているが、ほとんどの場合ニッケル電
極である。ポケット式から焼結式に代わって特性が向上
し、さらに密閉化が可能になるとともに用途も広がっ
た。しかし、焼結式電極は、基板の製法や活物質の充填
などの点で工程が煩雑であり、高価である。その上焼結
式では基板の多孔度を８３％以上にすると強度が大幅に
低下するので、活物質の充填に限界があり、したがって
高容量化にも限界がある。そこで、非焼結式ニッケル電
極として１つの方向は、９０％以上のような高多孔度の
基板として発泡状基板や繊維状基板が取り上げられ、高
容量化が図られ実用化されている。
池は、高信頼性が期待でき、小形軽量化も可能であるな
どの理由から小型電池は各種ポータブル機器用に、また
大型電池は産業用にそれぞれ広く使われてきた。このア
ルカリ蓄電池において、負極としてはカドミウム電極の
他に亜鉛電極、鉄電極、水素電極などが対象となってい
る。しかし、正極としては一部空気電極や酸化銀電極な
ども取り上げられているが、ほとんどの場合ニッケル電
極である。ポケット式から焼結式に代わって特性が向上
し、さらに密閉化が可能になるとともに用途も広がっ
た。しかし、焼結式電極は、基板の製法や活物質の充填
などの点で工程が煩雑であり、高価である。その上焼結
式では基板の多孔度を８３％以上にすると強度が大幅に
低下するので、活物質の充填に限界があり、したがって
高容量化にも限界がある。そこで、非焼結式ニッケル電
極として１つの方向は、９０％以上のような高多孔度の
基板として発泡状基板や繊維状基板が取り上げられ、高
容量化が図られ実用化されている。
【０００３】もう１つの方向は、低廉化であり、水素ニ
ッケル粉末に導電剤と結着剤を加えて２次元構造の多孔
体とともにシート状に加工して得られる方式が広く研究
され、多くの製法上の提案がされている。これらに用い
る活物質は、ニッケルとコバルトあるいは酸化コバル
ト、それに対極活物質、たとえば酸化亜鉛や酸化カドミ
ウムなどの少量が加えられた水酸化ニッケル粉末であ
る。特に、コバルトあるいは酸化コバルトの添加条件や
量は、ニッケル電極の利用率に与える影響が大きいので
多くの提案がある。
ッケル粉末に導電剤と結着剤を加えて２次元構造の多孔
体とともにシート状に加工して得られる方式が広く研究
され、多くの製法上の提案がされている。これらに用い
る活物質は、ニッケルとコバルトあるいは酸化コバル
ト、それに対極活物質、たとえば酸化亜鉛や酸化カドミ
ウムなどの少量が加えられた水酸化ニッケル粉末であ
る。特に、コバルトあるいは酸化コバルトの添加条件や
量は、ニッケル電極の利用率に与える影響が大きいので
多くの提案がある。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】水酸化ニッケル粉末を
用いるニッケル電極は、焼結式電極に比べて水酸化ニッ
ケルの利用率がやや悪い。利用率を向上するためには、
焼結式も含めて、とくにコバルトあるいはコバルト化合
物の添加が有効であるが、これらを加えすぎると絶対容
量が減少する。いずれにしてもニッケル電極の利用率を
あげて体積効率や重量効率を大きくすることがこのニッ
ケル電極を正極に、負極にカドミウム電極や水素吸蔵合
金電極を用いたアルカリ蓄電池のエネルギー密度の向上
や低廉化のために重要である。
用いるニッケル電極は、焼結式電極に比べて水酸化ニッ
ケルの利用率がやや悪い。利用率を向上するためには、
焼結式も含めて、とくにコバルトあるいはコバルト化合
物の添加が有効であるが、これらを加えすぎると絶対容
量が減少する。いずれにしてもニッケル電極の利用率を
あげて体積効率や重量効率を大きくすることがこのニッ
ケル電極を正極に、負極にカドミウム電極や水素吸蔵合
金電極を用いたアルカリ蓄電池のエネルギー密度の向上
や低廉化のために重要である。
【０００５】本発明は、水酸化ニッケル粉末と酸化コバ
ルト粉末を含む活物質混合物を用いるニッケル電極を備
えるアルカリ蓄電池の初充電までの条件を適切にして、
ニッケル電極の利用率を向上し、自己放電を抑制するこ
とを目的とする。
ルト粉末を含む活物質混合物を用いるニッケル電極を備
えるアルカリ蓄電池の初充電までの条件を適切にして、
ニッケル電極の利用率を向上し、自己放電を抑制するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、酸化コバルト
（ＣｏＯ）粉末を加えた水酸化ニッケル粉末を主とする
活物質混合物を有するニッケル電極を負極およびセパレ
ータと組合わせて電池を構成し、電解液を注入した後１
５℃から４５℃の温度で６時間から１８時間放置後に初
充電することを特徴とする。ここで、水酸化ニッケル粉
末としては、充填密度が大きい球状の形状を持つ粉末が
好ましく、活物質混合物中の酸化コバルトの添加量は２
〜１０重量％程度がよい。
（ＣｏＯ）粉末を加えた水酸化ニッケル粉末を主とする
活物質混合物を有するニッケル電極を負極およびセパレ
ータと組合わせて電池を構成し、電解液を注入した後１
５℃から４５℃の温度で６時間から１８時間放置後に初
充電することを特徴とする。ここで、水酸化ニッケル粉
末としては、充填密度が大きい球状の形状を持つ粉末が
好ましく、活物質混合物中の酸化コバルトの添加量は２
〜１０重量％程度がよい。
【０００７】
【作用】水酸化ニッケルに酸化コバルト（ＣｏＯ）粉末
やコバルトを加えると、水酸化ニッケルの利用率が向上
することは広く知られている。酸化コバルトなどがニッ
ケル電極の利用率をあげる理由としては、酸化コバルト
が特に苛性アルカリ溶液中にコバルト酸イオンとして溶
解し、さらに水酸化ニッケルの粒子表面に拡散して析出
し、活物質の利用を高めているとされている。従って、
水酸化ニッケル粉末としては、球状構造のものが充填密
度を大きくできるのでコバルト酸イオンの拡散、析出が
容易となり好ましい。
やコバルトを加えると、水酸化ニッケルの利用率が向上
することは広く知られている。酸化コバルトなどがニッ
ケル電極の利用率をあげる理由としては、酸化コバルト
が特に苛性アルカリ溶液中にコバルト酸イオンとして溶
解し、さらに水酸化ニッケルの粒子表面に拡散して析出
し、活物質の利用を高めているとされている。従って、
水酸化ニッケル粉末としては、球状構造のものが充填密
度を大きくできるのでコバルト酸イオンの拡散、析出が
容易となり好ましい。
【０００８】本発明は、電池を構成し、電解液を注入し
てから放置という工業的には最も簡便な手段により、前
記のような溶解と析出を行わせることによって、酸化コ
バルトの添加効果を最もよく発揮する条件を作り出すも
のである。すなわち、放置時間を長くすると、酸化コバ
ルトの溶解で生成したコバルトイオンがニッケル電極か
らセパレータや負極に拡散して析出し、その結果として
自己放電を大きくする。また、高温で放置すると、酸化
コバルトの溶解、析出が急激に発生し、生成した水酸化
コバルトの層が非晶質となる。このためサイクル寿命試
験を実施すると、非晶質層が容易に破壊され性能低下が
発生する。本発明は、上記のような放置条件にすること
によって、前述のような弊害がなくニッケル電極の利用
率を高めることができることを見出したことに基づくも
のである。
てから放置という工業的には最も簡便な手段により、前
記のような溶解と析出を行わせることによって、酸化コ
バルトの添加効果を最もよく発揮する条件を作り出すも
のである。すなわち、放置時間を長くすると、酸化コバ
ルトの溶解で生成したコバルトイオンがニッケル電極か
らセパレータや負極に拡散して析出し、その結果として
自己放電を大きくする。また、高温で放置すると、酸化
コバルトの溶解、析出が急激に発生し、生成した水酸化
コバルトの層が非晶質となる。このためサイクル寿命試
験を実施すると、非晶質層が容易に破壊され性能低下が
発生する。本発明は、上記のような放置条件にすること
によって、前述のような弊害がなくニッケル電極の利用
率を高めることができることを見出したことに基づくも
のである。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。市販の水
酸化ニッケル粉末９２重量部と酸化コバルト粉末（Ｃｏ
Ｏ）８重量部との混合物にカルボキシメチルセルロース
の２重量％の水溶液を加えてペーストを得る。このペー
ストを厚さ１．５ｍｍ、孔径２００μｍ、多孔度９５％
の発泡状ニッケル基板に塗着充填し、１２０℃で１時間
乾燥する。次いで、加圧して厚さを０．６５ｍｍに調製
する。このようにして得られた発泡式ニッケル電極をフ
ッ素樹脂の水性ディスパージョン（樹脂分２重量％）に
浸漬し、乾燥後ＳｕｂＣ形用として幅３３ｍｍ、長さ２
００ｍｍに裁断し、リード板をスポット溶接により取り
付ける。このニッケル電極の理論放電容量は、０．２Ｃ
放電で２．８Ａｈである。
酸化ニッケル粉末９２重量部と酸化コバルト粉末（Ｃｏ
Ｏ）８重量部との混合物にカルボキシメチルセルロース
の２重量％の水溶液を加えてペーストを得る。このペー
ストを厚さ１．５ｍｍ、孔径２００μｍ、多孔度９５％
の発泡状ニッケル基板に塗着充填し、１２０℃で１時間
乾燥する。次いで、加圧して厚さを０．６５ｍｍに調製
する。このようにして得られた発泡式ニッケル電極をフ
ッ素樹脂の水性ディスパージョン（樹脂分２重量％）に
浸漬し、乾燥後ＳｕｂＣ形用として幅３３ｍｍ、長さ２
００ｍｍに裁断し、リード板をスポット溶接により取り
付ける。このニッケル電極の理論放電容量は、０．２Ｃ
放電で２．８Ａｈである。
【００１０】一方、負極として水素吸蔵合金電極を用い
る。ＭｍＮｉ5系合金の一つであるＭｍＮｉ3.7Ｍｎ0.4
Ａｌ0.3Ｃｏ0.6合金を粉砕して得た、３６０メッシュの
ふるいを通過する粒径の粉末にカルボキシメチルセルロ
ースの１．５重量％水溶液を加えてペーストをつくる。
次いで、このペーストを多孔度９５％、厚さ０．８ｍｍ
の発泡状ニッケル板に充填し、加圧する。さらに、減圧
で乾燥後、フッ素樹脂の水性ディスパージョン（樹脂分
５重量％）に浸漬し、乾燥する。こうして得たペースト
式水素吸蔵合金電極を幅３３ｍｍ、長さ２３０ｍｍに裁
断し、リード板をスポット溶接により取り付ける。
る。ＭｍＮｉ5系合金の一つであるＭｍＮｉ3.7Ｍｎ0.4
Ａｌ0.3Ｃｏ0.6合金を粉砕して得た、３６０メッシュの
ふるいを通過する粒径の粉末にカルボキシメチルセルロ
ースの１．５重量％水溶液を加えてペーストをつくる。
次いで、このペーストを多孔度９５％、厚さ０．８ｍｍ
の発泡状ニッケル板に充填し、加圧する。さらに、減圧
で乾燥後、フッ素樹脂の水性ディスパージョン（樹脂分
５重量％）に浸漬し、乾燥する。こうして得たペースト
式水素吸蔵合金電極を幅３３ｍｍ、長さ２３０ｍｍに裁
断し、リード板をスポット溶接により取り付ける。
【００１１】上記の正極および負極と親液処理したポリ
プロピレン不織布からなるセパレータを用いて密閉形ニ
ッケル−水素蓄電池を構成し、比重１．３０の苛性カリ
水溶液に３０ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解した電解液
を注入する。電池はＳｕｂＣ型である。この電池を複数
個作成し、電解液の注入時から初充放電迄の放置温度お
よび時間を変えて初充放電を行った。その後、以下に示
す電池特性の評価を行った。なお、初充放電の条件は以
下に示す。 （初充放電条件） 温度；２５℃ 充電条件； ０．３Ａ、１３時間 放電条件； ０．６Ａ、１．０Ｖ終止 サイクル数；上記充放電を３サイクル
プロピレン不織布からなるセパレータを用いて密閉形ニ
ッケル−水素蓄電池を構成し、比重１．３０の苛性カリ
水溶液に３０ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解した電解液
を注入する。電池はＳｕｂＣ型である。この電池を複数
個作成し、電解液の注入時から初充放電迄の放置温度お
よび時間を変えて初充放電を行った。その後、以下に示
す電池特性の評価を行った。なお、初充放電の条件は以
下に示す。 （初充放電条件） 温度；２５℃ 充電条件； ０．３Ａ、１３時間 放電条件； ０．６Ａ、１．０Ｖ終止 サイクル数；上記充放電を３サイクル
【００１２】図１に放置温度を２５℃に固定して、放置
時間を２時間から２４時間まで変えた電池の水酸化ニッ
ケルの利用率を示した。水酸化ニッケルの利用率は、
０．６Ａで１．０Ｖ終止の実電気容量の水酸化ニッケル
の理論電気容量に対する百分率で表した。放置６時間以
上で９０％以上の良好な水酸化ニッケルの利用率を示
す。図２は図１に示した各放置時間における電池を再度
充電し、４５℃で２週間保存した後の容量残存率を示し
たものである。この図より、放置時間が２４時間になる
と、容量残存率が著しく低下していることがわかる。こ
れは、放置時間が長すぎると、酸化コバルトから溶解し
たコバルトイオンがセパレータに析出し、自己放電を加
速したためと考えられる。
時間を２時間から２４時間まで変えた電池の水酸化ニッ
ケルの利用率を示した。水酸化ニッケルの利用率は、
０．６Ａで１．０Ｖ終止の実電気容量の水酸化ニッケル
の理論電気容量に対する百分率で表した。放置６時間以
上で９０％以上の良好な水酸化ニッケルの利用率を示
す。図２は図１に示した各放置時間における電池を再度
充電し、４５℃で２週間保存した後の容量残存率を示し
たものである。この図より、放置時間が２４時間になる
と、容量残存率が著しく低下していることがわかる。こ
れは、放置時間が長すぎると、酸化コバルトから溶解し
たコバルトイオンがセパレータに析出し、自己放電を加
速したためと考えられる。
【００１３】次に、放置時間を１２時間に固定し、放置
温度を５℃から６０℃まで変えて水酸化ニッケルの利用
率の評価を行った。その結果を図３に示す。この図よ
り、放置温度１５℃以上で９０％の良好な利用率を示す
ことがわかる。放置温度１０℃以下で利用率の低下が発
生したのは、酸化コバルトからコバルト酸イオンへの溶
解が不十分であったためと考えられる。低温領域におい
ても放置時間を延長すれば利用率の向上は可能である
が、工業的には極めて非現実的な方法である。図４は図
３に示した各温度で放置した電池のサイクル寿命試験結
果を示したものである。試験条件は下記の通りである。 （サイクル試験条件） 温度；２５℃ 充電条件； ２．８Ａ、１．３時間 放電条件； ２．８Ａ、１．０Ｖ終止 図４より、放置温度６０℃において、寿命が大きく低下
していることがわかる。これは、高温で酸化コバルトの
溶解、析出を行わせると、析出層が非晶質になり、この
層が充放電を繰り返すことにより破壊されたためと考え
られる。
温度を５℃から６０℃まで変えて水酸化ニッケルの利用
率の評価を行った。その結果を図３に示す。この図よ
り、放置温度１５℃以上で９０％の良好な利用率を示す
ことがわかる。放置温度１０℃以下で利用率の低下が発
生したのは、酸化コバルトからコバルト酸イオンへの溶
解が不十分であったためと考えられる。低温領域におい
ても放置時間を延長すれば利用率の向上は可能である
が、工業的には極めて非現実的な方法である。図４は図
３に示した各温度で放置した電池のサイクル寿命試験結
果を示したものである。試験条件は下記の通りである。 （サイクル試験条件） 温度；２５℃ 充電条件； ２．８Ａ、１．３時間 放電条件； ２．８Ａ、１．０Ｖ終止 図４より、放置温度６０℃において、寿命が大きく低下
していることがわかる。これは、高温で酸化コバルトの
溶解、析出を行わせると、析出層が非晶質になり、この
層が充放電を繰り返すことにより破壊されたためと考え
られる。
【００１４】次に、酸化コバルトの添加量を検討した結
果、２重量％で実用上十分な利用率が得られることがわ
かった。また、１０重量％より多量添加すると、水酸化
ニッケルの極板への充填量が減少し実容量が減少する。
実施例では負極に水素吸蔵合金を用いた場合を示した
が、本発明は、ニッケル電極の改良に関するものであ
り、負極にカドミウム電極を用いても同じ効果を発揮
し、そのほか鉄電極や亜鉛電極などにも同じ効果が得ら
れる。
果、２重量％で実用上十分な利用率が得られることがわ
かった。また、１０重量％より多量添加すると、水酸化
ニッケルの極板への充填量が減少し実容量が減少する。
実施例では負極に水素吸蔵合金を用いた場合を示した
が、本発明は、ニッケル電極の改良に関するものであ
り、負極にカドミウム電極を用いても同じ効果を発揮
し、そのほか鉄電極や亜鉛電極などにも同じ効果が得ら
れる。
【００１５】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、高い利
用率と低い自己放電を示すニッケル電極を備えたアルカ
リ蓄電池が得られる。
用率と低い自己放電を示すニッケル電極を備えたアルカ
リ蓄電池が得られる。
【図１】電池注液後の放置時間と水酸化ニッケルの利用
率の関係を示した図である。
率の関係を示した図である。
【図２】電池注液後の放置時間と保存後の容量残存率の
関係を示した図である。
関係を示した図である。
【図３】放置温度と水酸化ニッケルの利用率の関係を示
した図である。
した図である。
【図４】放置温度による寿命特性の変化を示した図であ
る。
る。
フロントページの続き (72)発明者 秋元 道代 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 (3)
- 【請求項１】 水酸化ニッケル粉末および酸化コバルト
粉末を含む活物質混合物を有するニッケル電極と負極と
セパレータを組合せて電池を構成し、電解液を注入した
後、１５〜４５℃の温度で６〜１８時間放置後に初充電
することを特徴とするニッケル電極を備えたアルカリ蓄
電池の製造方法。 - 【請求項２】 水酸化ニッケル粉末が球状であり、活物
質混合物中の酸化コバルトの添加量が２〜１０重量％で
ある請求項１記載のニッケル電極を備えたアルカリ蓄電
池の製造方法。 - 【請求項３】 負極がカドミウム電極または水素吸蔵合
金電極である請求項１記載のニッケル電極を備えたアル
カリ蓄電池の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5281138A JPH07135020A (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5281138A JPH07135020A (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07135020A true JPH07135020A (ja) | 1995-05-23 |
Family
ID=17634900
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5281138A Pending JPH07135020A (ja) | 1993-11-10 | 1993-11-10 | ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH07135020A (ja) |
-
1993
- 1993-11-10 JP JP5281138A patent/JPH07135020A/ja active Pending
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