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Info
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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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- 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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
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
ニッケル正極の改良に関する。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
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。
模式図である。
Claims (9)
- 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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。 - 【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】 - 【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。 - 【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。
Priority Applications (1)
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---|---|---|---|
JP31422995A JP3877179B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | アルカリ蓄電池用ニッケル正極 |
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Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
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Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
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JPH09161796A true JPH09161796A (ja) | 1997-06-20 |
JP3877179B2 JP3877179B2 (ja) | 2007-02-07 |
Family
ID=18050846
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP31422995A Expired - Lifetime JP3877179B2 (ja) | 1995-12-01 | 1995-12-01 | アルカリ蓄電池用ニッケル正極 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3877179B2 (ja) |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2003026054A1 (fr) * | 2001-09-19 | 2003-03-27 | Kawasaki Jukogyo Kabushiki Kaisha | Cellule hybride |
JP2015173068A (ja) * | 2014-03-12 | 2015-10-01 | 株式会社Gsユアサ | アルカリ蓄電池用の水酸化ニッケル水酸化ニッケルおよびアルカリ蓄電池 |
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-
1995
- 1995-12-01 JP JP31422995A patent/JP3877179B2/ja not_active Expired - Lifetime
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