JPH07320736A - アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 - Google Patents

アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極

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JPH07320736A
JPH07320736A JP6131437A JP13143794A JPH07320736A JP H07320736 A JPH07320736 A JP H07320736A JP 6131437 A JP6131437 A JP 6131437A JP 13143794 A JP13143794 A JP 13143794A JP H07320736 A JPH07320736 A JP H07320736A
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JP
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powder
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JP6131437A
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English (en)
Inventor
Mutsumi Yano
睦 矢野
Mitsuzo Nogami
光造 野上
Shigekazu Yasuoka
茂和 安岡
Katsuhiko Niiyama
克彦 新山
Koji Nishio
晃治 西尾
Toshihiko Saito
俊彦 斎藤
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Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

(57)【要約】 【構成】水酸化ニッケル粒子の表面にCo(OH)2
被覆層を形成してなる複合化水酸化ニッケル粒子からな
る活物質粉末(A)、又は、水酸化ニッケルを主成分と
する固溶体粒子の表面にCo(OH)2 の被覆層を形成
してなる複合化固溶体粒子からなる活物質粉末(B)を
耐アルカリ性の基体に充填してなるアルカリ蓄電池用非
焼結式ニッケル極であって、下式(1)又は下式(2)
で定義される嵩比重比が0.85以上であることを特徴
とするアルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極。 嵩比重比=前記活物質粉末(A)の嵩比重÷前記水酸化
ニッケル粒子のみからなる粉末の嵩比重 …(1) 嵩比重比=前記活物質粉末(B)の嵩比重÷前記固溶体
粒子のみからなる粉末の嵩比重 …(2) 【効果】活物質粉末の嵩密度が大きいので、極板の活物
質充填密度が大きい。このため、本発明電極を正極に用
いることにより電池容量の大きいアルカリ蓄電池を得る
ことが可能になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ蓄電池用非焼結
式ニッケル極に関する。
【0002】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】アルカ
リ蓄電池用ニッケル極の代表的なものとしては、ニッケ
ル粉末を穿穴鋼板などに焼結させて得た焼結基板の細孔
内に溶液含浸法により活物質を充填してなる焼結式ニッ
ケル極と、耐アルカリ性金属繊維焼結体、又は、ニッケ
ル等の耐アルカリ性に優れた金属をめっきした炭素繊維
不織布などからなる多孔性の基体に、水酸化ニッケル粉
末のペーストを充填してなる非焼結式ニッケル極とがあ
る。
【0003】焼結式ニッケル極は、焼結基板の導電性が
良いため、活物質利用率が高い。しかし、焼結基板のニ
ッケル粒子間の結合が弱いため、多孔度の大きい焼結基
板を用いると活物質が焼結基板から脱落し易い。したが
って、実用可能な焼結基板は多孔度が80%程度以下の
ものに制限される。加えて、ニッケル焼結体を保持する
ための穿穴鋼板等の芯金が必要とされる。これらのため
に、焼結式ニッケル極には、充填密度が小さいという問
題があった。また、ニッケル焼結体の細孔が10μm以
下と小さいことから、活物質を充填するにあたって、溶
液含浸操作を繰り返し行う必要があり、極板製造が煩雑
であるという問題もあった。
【0004】非焼結式ニッケル極は、焼結式ニッケル極
が有する上述の問題を解決するべく提案されたものであ
る。この非焼結式ニッケル極では、芯金を持たない多孔
度の大きい耐アルカリ性金属繊維焼結体等の基体に活物
質を一回的に充填するので、充填密度の大きいニッケル
極が得られるとともに、極板の製造も簡便である。
【0005】しかしながら、水酸化ニッケル粉末(水酸
化ニッケル粒子のみからなる粉末)を基体に充填したの
では、極板の導電性が悪いために活物質利用率が著しく
低く、実用可能なものは得られない。
【0006】斯かる非焼結式ニッケル極の活物質利用率
を向上させてその実用化を図る試みとしては、導電剤と
してのCo(OH)2 粉末を水酸化ニッケル粉末に添加
混合する方法(添加混合法)が提案されている(特開昭
61−49374号公報)。
【0007】ところで、水酸化コバルト粉末はペースト
中に偏在し易く、水酸化ニッケル粉末と均一に混合分散
しにくいので、活物質利用率を有効に向上させるために
は、多量の水酸化コバルト粉末を添加混合する必要があ
る。しかしながら、水酸化コバルト粉末を多量に添加す
ると活物質たる水酸化ニッケル粉末の充填量の減少を余
儀無くされるので極板容量が低下する。
【0008】このため、近年、上述の添加混合法に代わ
るものとして、水酸化ニッケル粒子の表面に水酸化コバ
ルトからなる被覆層を形成する方法(コーティング法)
が提案されている(特開昭62−237667号公報、
特開昭62−234867号公報、特開昭62−222
566号公報等)。このコーティング法は、被覆層を形
成して活物質粒子間の導電性を高めることにより活物質
利用率を改善せんとするものである。
【0009】しかしながら、これらのコーティング法に
よる活物質粉末を基板に充填したニッケル極は、活物質
利用率はかなり高いものの、これを用いて高容量のアル
カリ蓄電池を得ることは困難である。
【0010】そこで、これらのコーティング法によるニ
ッケル極を用いた場合に電池容量が低下する原因を鋭意
検討した結果、本発明者らは、その原因が粒子表面への
被覆層の形成により活物質粉末の嵩比重が水酸化ニッケ
ル粉末と比較して著しく低くなることにあることが分か
った。
【0011】本発明は、斯かる知見に基づきなされたも
のであって、その目的とするところは、高容量のアルカ
リ蓄電池を得ることを可能にする非焼結式ニッケル極を
提供するにある。
【0012】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
の本発明に係るアルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極
(以下、「本発明電極」と称する。)は、水酸化ニッケ
ル粒子の表面にCo(OH)2 の被覆層を形成してなる
複合化水酸化ニッケル粒子からなる活物質粉末(A)、
又は、水酸化ニッケルを主成分とする固溶体粒子の表面
にCo(OH)2の被覆層を形成してなる複合化固溶体
粒子からなる活物質粉末(B)を耐アルカリ性の基体に
充填してなるアルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極であ
って、下式(1)又は下式(2)で定義される嵩比重比
が0.85以上である。
【0013】嵩比重比=前記活物質粉末(A)の嵩比重
÷前記水酸化ニッケル粒子のみからなる粉末の嵩比重
…(1)
【0014】嵩比重比=前記活物質粉末(B)の嵩比重
÷前記固溶体粒子のみからなる粉末の嵩比重 …(2)
【0015】水酸化ニッケルを主成分とする固溶体粒子
としては、水酸化ニッケルとともに、水酸化亜鉛、水酸
化コバルト、水酸化カドミウム、水酸化カルシウム、水
酸化バリウム、水酸化マンガンなどを1種又は2種以上
共沈させたものが例示される。
【0016】活物質粉末(A)又は活物質粉末(B)の
嵩比重比が0.85以上に規制されるのは、それらの嵩
比重比が0.85未満の場合は、活物質たる水酸化ニッ
ケルの充填量が減少して、電池容量の極端な低下を招く
からである。
【0017】活物質粉末(A)又は活物質粉末(B)に
対する被覆層中の全Co量の比率は2〜10重量%が好
ましい。これは、同比率が2重量%未満と小さいと、被
覆不足により充分に導電性を高めることができなくなる
ため、活物質利用率を有意に向上させることができず、
一方同比率が10重量%を越えると、活物質たる水酸化
ニッケルの充填量の減少を余儀無くされて、容量低下を
招くからである。
【0018】
【作用】本発明電極における活物質粉末(A)及び活物
質粉末(B)は、従来のコーティング法による活物質粉
末に比し、上式(1)又は(2)で定義される嵩比重比
が大きいので、活物質粉末の基体への充填密度が高くな
る。
【0019】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例により何ら限定され
るものではなく、その要旨を変更しない範囲において適
宜変更して実施することが可能なものである。
【0020】〔活物質粉末の作製〕硫酸コバルト粉末5
0.6gをエチルアルコールと水との重量比1:9の混
合溶媒に溶かしたコバルト溶液1000mlに、水酸化
ニッケル粉末100gを投入した後、エチルアルコール
と水との重量比1:9の混合溶媒に水酸化ナトリウムを
1モル/リットル溶かしたアルカリ液を、液のpHが9
になるまで滴下した。その後、1時間攪拌混合した後、
濾過し、水洗し、真空乾燥して、順に活物質粉末A,
B,C,D,E,F,Gを作製した。活物質粉末A,
B,C,D,E,F,Gは、反応時の温度を順に0、
5、10、15、20、25、30°Cとして作製した
ものである。なお、pH測定には、自動温度補償機能を
備えたガラス電極pHメータを用いた(以下におけるp
H測定においても同じものを用いた。)。この作製法を
作製法と称する。
【0021】また、硫酸コバルト50.6gを水に溶か
したコバルト水溶液1000mlに、水酸化ニッケル粉
末100gを投入した後、1モル/リットルの水酸化ナ
トリウム水溶液を、液のpHが9になるまで滴下した。
その後、1時間攪拌混合した後、濾過し、水洗し、真空
乾燥して、順に活物質粉末H,I,J,K,L,M,N
を作製した。活物質粉末H,I,J,K,L,M,N
は、反応時の温度を順に0、5、10、15、20、2
5、30°Cとして作製したものである。この作製法を
作製法と称する。この作製法は、特開昭62−23
4867号公報等に開示の方法に準じた作製法である。
【0022】〔反応温度と嵩比重比との関係〕各活物質
粉末の嵩比重をJIS K−5101に準拠して求め、
活物質粉末の嵩比重と原料として用いた水酸化ニッケル
粉末(原粉)の嵩比重(1.60)との比の値(嵩比重
比)を上式(1)より算出した。結果を図1に示す。
【0023】図1は、活物質粉末作製時の反応温度と嵩
比重比との関係を、縦軸に嵩比重比を、また横軸に使用
した活物質粉末作製時の反応温度(°C)をとって示し
たグラフであり、同図より、作製法によれば嵩比重比
が0.85以上の活物質粉末が常に得られるのに対し
て、作製法では嵩比重比が0.85以上の活物質粉末
は得難いことが分かる。
【0024】〔嵩比重比と粒径(平均粒径)との関係〕
各活物質粉末の平均粒径をレーザー回折式測定装置を用
いて測定し、嵩比重比と平均粒径との関係を調べた。結
果を図2に示す。
【0025】図2は、活物質粉末の水酸化ニッケル粉末
に対する嵩比重比と粒径(平均粒径)との関係を、縦軸
に平均粒径を、また横軸に嵩比重比をとって示したグラ
フである。なお、平均粒径は、原粉(Ni(OH)2
の値を100とした指数で示している。同図より、作製
法によれば、作製法に比し、総じて平均粒径の小さ
い活物質粉末が得られることが分かる。特に、作製法
により作製した嵩比重比0.85以上の活物質粉末a,
b,c,dは、嵩比重比が0.85未満、例えば嵩比重
比0.80の活物質粉末eと比べて小さいことから、水
酸化ニッケル粒子の表面がCo(OH)2 により密に被
覆されていることが分かる。
【0026】〔ニッケル極の作製〕各活物質粉末80重
量部と1重量%メチルセルロース水溶液20重量部とを
混練してペーストを作製し、このペーストをニッケルめ
っきした発泡メタル(多孔度95%;平均粒径200μ
m)からなる多孔体(耐アルカリ性基体)に充填し、乾
燥し、成形して、ニッケル極を作製した。
【0027】〔アルカリ蓄電池の組立〕正極として各ニ
ッケル極を、負極として各ニッケル極に対して充分に大
きな電気化学容量を有する公知のペースト式カドミウム
極を、セパレータとしてポリアミド不織布を、電解液と
して水酸化カリウムと水酸化ナトリウムと水酸化リチウ
ムとを重量比8:1:1で含有する強アルカリ水溶液
(比重=1.285)を、それぞれ用いて、AAサイズ
のニッケル−カドミウム蓄電池A,B,C,D,E,
F,G及びH,I,J,K,L,M,N(理論容量:7
00mAh)を組み立てた。各蓄電池の符号は、使用し
た活物質粉末の符号に対応する。
【0028】〔充放電サイクル試験〕各ニッケル−カド
ミウム蓄電池について、0.1Cで深度160%まで充
電した後、1Cで1.0Vまで放電する工程を1サイク
ルとする充放電サイクル試験を行い、10サイクル目の
電池容量を求めた。結果を図3に示す。
【0029】図3は、嵩比重比と電池容量との関係を、
縦軸に電池容量を、また横軸に使用した活物質粉末の嵩
比重比をとって示したグラフである。なお、縦軸の電池
容量は、嵩比重比0.90のニッケル−カドミウム蓄電
池Bの電池容量を100とした指数で示したものであ
る。同図より、電池容量の大きいニッケル−カドミウム
蓄電池を得るためには、嵩比重比を0.85以上とする
必要があることが分かる。
【0030】〔活物質粉末に対する被覆層中の全Co量
の比率と電池容量との関係〕作製法においてNi(O
H)2 粉末に対するCo(OH)2 粉末の混合量を種々
変えて、活物質粉末に対する被覆層中の全Co量の比率
が異なる活物質粉末を作製した。なお、反応温度はいず
れも15°Cとした。これらの活物質粉末の嵩比重比
は、いずれも0.9であった。
【0031】次いで、これらの活物質粉末を用いたこと
以外は先の実施例と同様にしてニッケル−カドミウム蓄
電池を作製し、先と同じ条件で充放電サイクル試験を行
い、各蓄電池の10サイクル目の電池容量を求めて、活
物質粉末に対する被覆層中の全Co量の比率と電池容量
との関係を調べた。結果を図4に示す。
【0032】図4は、縦軸に電池容量を、また横軸に活
物質粉末に対する被覆層中の全Co量の比率(重量%)
をとって示したグラフである。なお、縦軸の電池容量
は、全Co量の比率が10重量%のときの電池容量を1
00とした指数で示したものである。同図より、高容量
のアルカリ蓄電池を得るためには、活物質粉末に対する
被覆層中の全Co量の比率を、2〜10重量%とするこ
とが好ましいことが分かる。
【0033】上記実施例では、水酸化ニッケル粒子の表
面を水酸化コバルト層で被覆した活物質粒子を用いる場
合を例に挙げて説明したが、水酸化ニッケルを主成分と
する固溶体粒子の表面に水酸化コバルト層を形成した活
物質粒子を用いた場合にも、同様の優れた効果が得られ
ることを確認した。
【0034】
【発明の効果】本発明に係る非焼結式ニッケル極は、活
物質粉末の嵩密度が大きいので、極板の活物質充填密度
が大きい。このため、本発明電極を正極に用いることに
より電池容量の大きいアルカリ蓄電池を得ることが可能
になる。
【図面の簡単な説明】
【図1】活物質粉末作製時の反応温度と嵩比重比との関
係を示したグラフである。
【図2】嵩比重比と平均粒径との関係を示したグラフで
ある。
【図3】嵩比重比と電池容量との関係を示したグラフで
ある。
【図4】活物質粉末に対する被覆層中の全Co量の比率
と電池容量との関係を示したグラフである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 新山 克彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 西尾 晃治 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内 (72)発明者 斎藤 俊彦 大阪府守口市京阪本通2丁目5番5号 三 洋電機株式会社内

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】水酸化ニッケル粒子の表面にCo(OH)
    2 の被覆層を形成してなる複合化水酸化ニッケル粒子か
    らなる活物質粉末(A)、又は、水酸化ニッケルを主成
    分とする固溶体粒子の表面にCo(OH)2 の被覆層を
    形成してなる複合化固溶体粒子からなる活物質粉末
    (B)を耐アルカリ性の基体に充填してなるアルカリ蓄
    電池用非焼結式ニッケル極であって、下式(1)又は下
    式(2)で定義される嵩比重比が0.85以上であるこ
    とを特徴とするアルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極。 嵩比重比=前記活物質粉末(A)の嵩比重÷前記水酸化
    ニッケル粒子のみからなる粉末の嵩比重 …(1) 嵩比重比=前記活物質粉末(B)の嵩比重÷前記固溶体
    粒子のみからなる粉末の嵩比重 …(2)
  2. 【請求項2】前記活物質粉末(A)又は前記活物質粉末
    (B)に対する前記被覆層中の全Co量の比率が2〜1
    0重量%である請求項1記載のアルカリ蓄電池用非焼結
    式ニッケル極。
  3. 【請求項3】水酸化ニッケル粒子の表面にCo(OH)
    2 の被覆層を形成してなる複合化水酸化ニッケル粒子か
    らなる活物質粉末(A)、又は、水酸化ニッケルを主成
    分とする固溶体粒子の表面にCo(OH)2 の被覆層を
    形成してなる複合化固溶体粒子からなる活物質粉末
    (B)からなるアルカリ蓄電池用活物質であって、 下式(1)又は下式(2)で定義される嵩比重比が0.
    85以上であることを特徴とするアルカリ蓄電池用活物
    質。 嵩比重比=前記活物質粉末(A)の嵩比重÷前記水酸化
    ニッケル粒子のみからなる粉末の嵩比重 …(1) 嵩比重比=前記活物質粉末(B)の嵩比重÷前記固溶体
    粒子のみからなる粉末の嵩比重 …(2)
  4. 【請求項4】前記活物質粉末(A)又は前記活物質粉末
    (B)に対する前記被覆層中の全Co量の比率が2〜1
    0重量%である請求項3記載のアルカリ蓄電池用活物
    質。
JP6131437A 1994-05-20 1994-05-20 アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 Pending JPH07320736A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6040007A (en) * 1996-06-19 2000-03-21 Tanaka Chemical Corporation Nickel hydroxide particles having an α- or β-cobalt hydroxide coating layer for use in alkali batteries and a process for producing the nickel hydroxide

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6040007A (en) * 1996-06-19 2000-03-21 Tanaka Chemical Corporation Nickel hydroxide particles having an α- or β-cobalt hydroxide coating layer for use in alkali batteries and a process for producing the nickel hydroxide

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