JPH09161796A - アルカリ蓄電池用ニッケル正極 - Google Patents

アルカリ蓄電池用ニッケル正極

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JPH09161796A
JPH09161796A JP7314229A JP31422995A JPH09161796A JP H09161796 A JPH09161796 A JP H09161796A JP 7314229 A JP7314229 A JP 7314229A JP 31422995 A JP31422995 A JP 31422995A JP H09161796 A JPH09161796 A JP H09161796A
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nickel
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行広 岡田
Hiromu Matsuda
宏夢 松田
Kazuhiro Ota
和宏 太田
Yoshinori Toyoguchi
▲吉▼徳 豊口
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 容量密度、利用率、γ化抑制等の特性を改善
されたアルカリ蓄電池用ニッケル正極を提供することを
目的とする。 【解決手段】 水酸化ニッケル活物質粒子を主成分とす
る正極であって、その正極が、組成の異なる少なくとも
2種類の活物質粒子から構成されたアルカリ蓄電池用ニ
ッケル正極。同じ添加元素を含み、その含有比率が異な
る少なくとも2種類の水酸化ニッケル活物質粒子あるい
は添加元素の種類が異なる少なくとも2種類の水酸化ニ
ッケル活物質粒子から構成されるアルカリ蓄電池用ニッ
ケル正極。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池用
ニッケル正極の改良に関する。
【0002】
【従来の技術】アルカリ蓄電池用ニッケル正極は、その
利用率改善やγ化抑制等の目的で、活物質粒子内に、コ
バルトを固溶状態で粒子全体に含ませる方法(特開昭5
6−147367公報)や、活物質粒子内に2族元素を
固溶状態で粒子全体に含ませる方法(特開平6−130
75公報)が提案されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかし、正極に用いる
活物質粒子全体に固溶状態でコバルト等の元素を添加し
た場合、添加する元素の量を多くしなければ特性を向上
する効果が得られにくいという問題があった。すなわ
ち、正極自体が内部まで十分な特性を得るためには、添
加元素の量を多くしなければならず、そうすることによ
り容量密度が小さくなるか、あるいは添加元素分のコス
トがかかるという問題があった。本発明は、このような
問題を解決するもので、容量密度を小さくせずに利用率
の改善およびγ化の抑制を可能にし、コスト的にも優れ
たアルカリ蓄電池用ニッケル正極を提供することを目的
とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】この課題を解決するため
に本発明は、水酸化ニッケルを主成分とする正極で、組
成の異なる少なくとも2種類の活物質粒子から構成され
るアルカリ蓄電池用ニッケル正極を提供するものであ
る。前記の活物質粒子は、溶液中で析出成長させて得ら
れる球状粒子あるいは球状に類似した形状の晶析物粒子
が好適に用いられる。
【0005】本発明のアルカリ蓄電池用ニッケル正極
は、同じ添加元素を含み、その含有比率が異なる少なく
とも2種類の水酸化ニッケル活物質粒子から構成され
る。前記含有比率の最も少ない活物質粒子における添加
元素の含有割合は、3wt%以下であることが好まし
い。また、前記添加元素がCoであり、2wt%以上の
Coを含む活物質粒子が30wt%以下で、1wt%以
下のCoを含む活物質粒子が70wt%以上であること
が好ましい。
【0006】さらに、本発明のアルカリ蓄電池用ニッケ
ル正極は、添加元素の種類が異なる少なくとも2種類の
水酸化ニッケル活物質粒子から構成される。1種類の活
物質粒子は化2で表される反応の平衡電位を下げる元素
を含み、他の種類の活物質粒子は前記平衡電位を上げる
元素を含むことが好ましい。
【0007】
【化2】
【0008】また、前記平衡電位を下げる元素として
は、CoおよびMnの少なくとも1種が、前記平衡電位
を上げる元素としては、Fe、Al、Zn、Cr、C
d、Y、Cu、La、Ce、およびPbからなる群より
選ばれる少なくとも1種が用いられる。前記1種類の活
物質粒子は少なくともCoを1wt%以上含み、他の種
類の活物質粒子はZn、Mg、Cd、およびBaのうち
少なくとも1種を2wt%以上含むことが好ましい。
【0009】上記のように組成の異なる少なくとも2種
類以上の活物質粒子から構成される正極を用いること
で、正極の容量密度、利用率、γ化抑制等の特性を改善
させることが可能となる。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に特定の実施例について説明
するが、本発明は、γ化抑制のためのZn等の元素が活
物質粒子全体に入っている系や、Co等が全体に入って
いる系に適用しても効果を発揮する。また、2種類の活
物質粒子の組成を異ならせるのに、同じ添加元素の含有
比率を異ならせる方法と、異なる元素を添加する方法を
組み合わせてもよいし、活物質粒子の組成が異なるだけ
でなく、結晶性、比表面積等の物性が異なっていてもよ
い。
【0011】
【実施例】硫酸ニッケル、およびCo、Zn、Alの硫
酸塩の1種または2種を含む水溶液aと苛性アルカリと
アンモニア水を連続的に反応槽に導入して撹拌し、活物
質粒子とその他の反応生成物の懸濁液をオーバーフロー
させ、この懸濁液より活物質粒子を分離した。ここで、
反応槽での反応時間(反応槽容積/全溶液の流速)、流
量、量比等を調整することで、活物質粒子の大きさ、密
度、比表面積、細孔分布、結晶性等を制御することが可
能である。ここに用いた溶液aの組成と得られた活物質
粒子の添加元素の含有比率を表1に示す。
【0012】
【表1】
【0013】上記の活物質粒子単独または2種を組み合
わせた混合活物質粒子100重量部に、それぞれ水酸化
コバルト10重量部と水とを添加しペースト状にした。
このペーストを支持体である厚さ1.6mm、多孔度9
5%、面密度600g/m2の発泡ニッケル基板中に充
填し、乾燥後、加圧成型し、さらにフッ素樹脂粉末の水
分散液に浸漬処理した。この後乾燥し、90×70mm
に切断して、厚さ0.9mm、水酸化ニッケルの充填密
度約600mAh/cc、理論容量3.5Ahのニッケ
ル正極(実施例1〜4、比較例1〜2)をそれぞれ得
た。表2は、それぞれの正極に用いた活物質粒子の組み
合わせと混合割合、および混合した活物質粒子全体にお
ける添加元素の比率を示している。
【0014】
【表2】
【0015】図1は、本発明による実施例1の正極の断
面を模式的に示す。この正極は2種類の活物質粒子、す
なわちCoを固溶状態で1wt%含む活物質粒子1とC
oを固溶状態で3wt%含む活物質粒子2の集合体とし
て構成された構造となっている。3は支持体の骨格を示
す。
【0016】これらの正極1枚を正極よりも大きな理論
容量を持つ公知の水素吸蔵合金負極2枚ではさみ、比重
1.30の水酸化カリウム水溶液を電解液とした電池
(フラッデッドセル)を作製した。これらの電池につい
て、20℃において、10時間率(0.35A)で15
時間充電し、1時間休止の後、5時間率(0.70A)
で端子間電圧が1Vになるまで放電する試験を行った。
また、放電条件を1時間率(3.5A)として同様の試
験を行った。表3に、5時間率と1時間率でのそれぞれ
の正極の容量密度と利用率を示した。
【0017】
【表3】
【0018】正極全体のCo量が等しい実施例1と実施
例2の正極を比較すると、容量密度は等しいが、6wt
%のCoを含む活物質粒子を10wt%含んだ実施例2
の正極は、3wt%のCoを含む活物質粒子を50wt
%含んだ実施例1の正極より急速放電特性に優れている
ことが分かる。また、Coを多く含んだ活物質粒子を持
つ実施例1および2の正極と、同量のCoをすべての活
物質粒子に均一に含有する比較例1の正極とを比較する
と、実施例1と2の方が、容量密度を変えずに急速放電
効率に優れていることが分かる。実用と特性のかねあい
から、正極中の活物質粒子として、Coの含有比率の最
も少ない活物質粒子におけるCoの含有割合が3wt%
以下であることが望ましく、特に、2wt%以上のCo
を含む活物質粒子が30wt%以下で、1wt%以下の
Coを含む活物質粒子が70wt%以上であることが望
ましい。
【0019】実施例3の正極内には、低充放電電位部、
すなわち前記化2の酸化還元平衡電位を下げるCoを含
む粒子部分と、高充放電電位部、すなわち前記平衡電位
を上げる元素Alを含む粒子部分とが存在する。このた
め放電の際、高充放電電位部からの放電後、低充放電電
位部の放電が起こる。従って、実施例3の正極を用いた
場合、比較例2の正極を用いた通常の放電と比べて、放
電曲線の平坦部が少なくなり、電池の残存容量の確認が
しやすくなる。Coの代わりにMn、Alの代わりにF
e、Zn、Cr、Cd、Y、Cu、La、Ce、Pbの
うちの少なくとも1種の元素を用いても同様の傾向であ
った。
【0020】実施例4の正極と比較例2の正極を用い
て、0℃において、10時間率(0.35A)で24時
間の充電を行ったときの水酸化ニッケルのγ構造の生成
率を調べた。その結果を表4に示す。ここで、γ構造の
生成率は、γ−Ni(OH)2の(003)面における
X線回折強度とβ−Ni(OH)2の(001)面のX
線回折強度との比γ/βで表した。
【0021】
【表4】
【0022】この結果から、正極全体としては同量のC
oとZnを含んでいるにもかかわらず、本発明による実
施例4の正極を用いた方が水酸化ニッケルのγ化を抑制
する効果が大きい。また、この正極は、表3から、急速
放電効率にも優れていることが分かる。ここで、Znの
代わりに、Mg、Cd、Ba等の2族元素のうち少なく
とも1種の元素を用いても同様の効果が見られた。ま
た、実験から、これらの添加元素は2wt%以上含むこ
とが効果的であった。以上のように本発明によると、同
量の添加元素量で、大幅な特性の向上を図ることができ
る。また、従来より少ない添加元素量でも特性の向上を
図ることができる。
【0023】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、アルカ
リ蓄電池用ニッケル正極の容量密度、利用率、γ化抑制
等の特性を改善することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における正極の断面構成を示す
模式図である。
【符号の説明】
1、2 活物質粒子 3 支持体
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 豊口 ▲吉▼徳 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 (9)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水酸化ニッケル活物質粒子を主成分とす
    る正極であって、組成の異なる少なくとも2種類の活物
    質粒子から構成されることを特徴としたアルカリ蓄電池
    用ニッケル正極。
  2. 【請求項2】 前記活物質粒子が、球状粒子あるいは球
    状に類似した形状の晶析物粒子である請求項1記載のア
    ルカリ蓄電池用ニッケル正極。
  3. 【請求項3】 同じ添加元素を含み、その含有比率が異
    なる少なくとも2種類の水酸化ニッケル活物質粒子から
    構成されることを特徴としたアルカリ蓄電池用ニッケル
    正極。
  4. 【請求項4】 前記添加元素がCoであり、Coの含有
    比率の最も少ない活物質粒子におけるCoの含有割合
    が、3wt%以下である請求項3記載のアルカリ蓄電池
    用ニッケル正極。
  5. 【請求項5】 前記添加元素がCoであり、2wt%以
    上のCoを含む活物質粒子が30wt%以下で、1wt
    %以下のCoを含む活物質粒子が70wt%以上である
    請求項4記載のアルカリ蓄電池用ニッケル正極。
  6. 【請求項6】 添加元素の種類が異なる少なくとも2種
    類の水酸化ニッケル活物質粒子から構成されることを特
    徴としたアルカリ蓄電池用ニッケル正極。
  7. 【請求項7】 1種類の活物質粒子は化1で表される反
    応の平衡電位を下げる元素を含み、他の種類の活物質粒
    子は前記平衡電位を上げる元素を含む請求項6記載のア
    ルカリ蓄電池用ニッケル正極。 【化1】
  8. 【請求項8】 前記平衡電位を下げる元素が、Coおよ
    びMnの少なくとも1種であり、前記平衡電位を上げる
    元素が、Fe、Al、Zn、Cr、Cd、Y、Cu、L
    a、Ce、およびPbからなる群より選ばれる少なくと
    も1種である請求項7記載のアルカリ蓄電池用ニッケル
    正極。
  9. 【請求項9】 前記1種類の活物質粒子は少なくともC
    oを1wt%以上含み、他の種類の活物質粒子はZn、
    Mg、Cd、およびBaのうち少なくとも1種を2wt
    %以上含む請求項6記載のアルカリ蓄電池用ニッケル正
    極。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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