JPH0982354A - アルカリ二次電池の製造方法 - Google Patents

アルカリ二次電池の製造方法

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JPH0982354A
JPH0982354A JP7238382A JP23838295A JPH0982354A JP H0982354 A JPH0982354 A JP H0982354A JP 7238382 A JP7238382 A JP 7238382A JP 23838295 A JP23838295 A JP 23838295A JP H0982354 A JPH0982354 A JP H0982354A
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JP
Japan
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secondary battery
positive electrode
negative electrode
alkaline secondary
discharge
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JP7238382A
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English (en)
Inventor
Tetsuya Yamane
哲哉 山根
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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Publication date
Application filed by Toshiba Battery Co Ltd filed Critical Toshiba Battery Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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Abstract

(57)【要約】 【課題】 充放電サイクル寿命が向上されたアルカリ二
次電池を提供することを目的とする。 【解決手段】 金属コバルト及びコバルト化合物から選
ばれる1種以上からなる導電剤と水酸化ニッケルとを含
むペースト式正極と、負極と、前記正極と前記負極との
間に介在されるセパレータと、アルカリ電解液とを備え
たアルカリ二次電池の製造方法において、初充放電を施
した後、1カ月間以上貯蔵することを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ペースト式ニッケ
ル正極を備えたアルカリ二次電池の製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】アルカリ二次電池は、正極と負極との間
にセパレータを介装して電極群を作製し、これを容器内
に収納し、前記容器内にアルカリ電解液を収容し、封口
し、貯蔵エージングを施し、さらに初充放電による活性
化を行うことにより製造される。前記正極としては、ペ
ースト式正極が用いられている。このペースト式正極
は、水酸化ニッケルに導電材、結着剤および水を添加、
混合してペーストを調製した後、このペーストをスポン
ジ状金属多孔体、金属繊維マットのような3次元構造の
導電性芯体に充填することにより作製される。このよう
なアルカリ二次電池においては、低電解液、高容量、高
密度セル化が要望されている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、充放
電サイクル寿命が向上されたアルカリ二次電池を提供し
ようとするものである。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルカリ二
次電池の製造方法は、金属コバルト及びコバルト化合物
から選ばれる1種以上からなる導電剤と水酸化ニッケル
とを含むペースト式正極と、負極と、前記正極と前記負
極との間に介在されるセパレータと、アルカリ電解液と
を備えたアルカリ二次電池の製造方法において、初充放
電を施した後、1カ月間以上貯蔵することを特徴とする
ものである。
【0005】
【発明の実施の形態】以下、本発明に係る製造方法を説
明する。 <電池組立て工程>まず、例えば図1に示すような構造
を有するアルカリ二次電池を組立てる。
【0006】すなわち、有底円筒状の容器1内には、正
極2とセパレータ3と負極4とを積層してスパイラル状
に捲回することにより作製された電極群5が収納されて
いる。前記負極4は、前記電極群5の最外周に配置され
て前記容器1と電気的に接触している。アルカリ電解液
は、前記容器1内に収容されている。中央に孔6を有す
る円形の封口板7は、前記容器1の上部開口部に配置さ
れている。リング状の絶縁性ガスケット8は、前記封口
板7の周縁と前記容器1の上部開口部内面の間に配置さ
れ、前記上部開口部を内側に縮径するカシメ加工により
前記容器1に前記封口板7を前記ガスケット8を介して
気密に固定している。正極リード9は、一端が前記正極
2に接続、他端が前記封口板7の下面に接続されてい
る。帽子形状をなす正極端子10は、前記封口板7上に
前記孔6を覆うように取り付けられている。ゴム製の安
全弁11は、前記封口板7と前記正極端子10で囲まれ
た空間内に前記孔6を塞ぐように配置されている。中央
に穴を有する絶縁材料製の押え板12は、前記正極端子
10上に前記正極端子10の突起部が前記穴から突出さ
れるように配置されている。外装チューブ13は、前記
押え板12の周縁、前記容器1の側面及び前記容器1の
底部周縁を被覆している。
【0007】次に、正極2、負極4、セパレータ3及び
アルカリ電解液について説明する。 1)正極2 この正極2は、金属コバルト及びコバルト化合物から選
ばれる1種以上からなる導電剤と水酸化ニッケルとを含
むペーストが集電体に充填された構造を有する。
【0008】前記正極2は、例えば、前記水酸化ニッケ
ルと、前記導電剤と、結着剤と、水とを含むペーストを
調製した後、前記ペーストを前記集電体に充填し、これ
を乾燥し、必要に応じて加圧成形を施すことにより作製
される。
【0009】前記水酸化ニッケルとしては、亜鉛及びコ
バルトが共沈された水酸化ニッケルを用いることを許容
する。前記導電剤は、コバルト化合物及び金属コバルト
から選ばれる1種以上からなるものが用いられる。前記
コバルト化合物としては、例えば、水酸化コバルト(C
o(OH)2 )、一酸化コバルト(CoO)等を挙げる
ことができる。特に、水酸化コバルトか、一酸化コバル
ト、もしくは水酸化コバルト及び一酸化コバルトの両方
からなる導電剤を用いるのが好ましい。
【0010】前記結着剤としては、例えば、ポリテトラ
フルオロエチレン(PTFE)、ポリエチレン、ポリプ
ロピレン等の疎水性ポリマー、例えばカルボキシメチル
セルロース(CMC)、メチルセルロース(MC)、ヒ
ドロキシプロピルメチルセルロース(HPMC)、例え
ばポリアクリル酸ナトリウム(SPA)などのポリアク
リル酸塩、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリエチ
レンオキシド等の親水性ポリマー、例えばラテックス等
のゴム系ポリマー等を挙げることができる。
【0011】前記集電体としては、例えばニッケル、ス
テンレスのような金属や、ニッケルメッキが施された樹
脂などの耐アルカリ性材料から形成された網状、スポン
ジ状、繊維状、もしくはフェルト状の金属多孔体等を挙
げることができる。 2)負極4 前記負極4は、負極活物質が導電性基板に担持された構
造を有することが好ましい。
【0012】前記負極4は、例えば、負極活物質と結着
剤と導電性材料と水とを含むペーストを調製し、前記ペ
ーストを導電性基板に充填し、乾燥した後、必要に応じ
て加圧成形することにより製造される。
【0013】前記活物質としては、充放電反応に直接関
与する物質や、充放電反応に直接関与する物質を吸蔵・
放出する物質を用いることができる。前者の例として
は、例えば、金属カドミウム、水酸化カドミウムなどの
カドミウム化合物の粉末等を挙げることができる。後者
の例としては、例えば、水素を吸蔵放出する水素吸蔵合
金等を挙げることができる。中でも、前記水素吸蔵合金
を含む負極を備えた二次電池は、前記カドミウム化合物
の粉末を含む負極を備えた二次電池に比べて大電流での
放電が可能で、かつ環境汚染の恐れが少ないため、好適
である。
【0014】前記水素吸蔵合金としては、格別制限され
るものではなく、電解液中で電気化学的に発生させた水
素を吸蔵でき、かつ放電時にその吸蔵水素を容易に放出
できるものであればよい。例えば、LaNi5 、MmN
5 (Mm;ミッシュメタル)、LmNi5 (Lm;ラ
ンタン富化したミッシュメタル)、またはこれらのNi
の一部をAl、Mn、Co、Ti、Cu、Zn、Zr、
Cr、Bのような元素で置換した多元素系のもの、もし
くはTiNi系、TiFe系、ZrNi系、MgNi系
のものを挙げることができる。中でも、一般式LmNi
x Mnyz (ただし、AはAl,Coから選ばれる少
なくとも一種の金属、原子比x,y,zはその合計値が
4.8≦x+y+z≦5.4を示す)で表される水素吸
蔵合金を用いることが望ましい。
【0015】前記結着剤としては、前述した正極で説明
したのと同様なものを用いることができる。前記導電性
材料としては、例えば、ニッケル粉末、酸化コバルト、
酸化チタン、カーボンブラック等を挙げることができ
る。特に、前記カーボンブラックを導電性材料として用
いることが好ましい。
【0016】前記導電性基板としては、例えば、パンチ
ドメタル、エキスパンデッドメタル、穿孔剛板、ニッケ
ルネットなどの二次元基板や、フェルト状金属多孔体
や、スポンジ状金属基板などの三次元基板を挙げること
ができる。 3)セパレータ3 前記セパレータ3としては、例えば、ポリエチレン繊維
製不織布、エチレン−ビニルアルコール共重合体繊維製
不織布、ポリプロピレン繊維製不織布などのポリオレフ
ィン繊維製不織布に親水性官能基が付与されたものや、
例えばナイロン6,6などのポリアミド繊維製不織布を
挙げることができる。前記ポリオレフィン繊維製不織布
に親水性官能基を付与する方法としては、例えば、コロ
ナ放電処理、スルホン化処理、グラフト共重合、界面活
性剤や親水性樹脂の塗布などを挙げることができる。 4)アルカリ電解液 前記アルカリ電解液としては、例えば、水酸化ナトリウ
ム(NaOH)の水溶液、水酸化リチウム(LiOH)
の水溶液、水酸化カリウム(KOH)の水溶液、NaO
HとLiOHの混合液、KOHとLiOHの混合液、K
OHとLiOHとNaOHの混合液等を用いることがで
きる。 <初充電工程>このようにして組立てられたアルカリ二
次電池は必要に応じて貯蔵エージングが施された後、初
充放電が施される。
【0017】前記初充放電は、例えば、1.3V以下の
定電圧か、または0.05CmA〜0.1CmAの定電
流で充電した後、1CmAの電流で電池作動電圧が1V
になるまで放電するサイクルを1サイクル施し、次いで
0.05CmA〜1.2CmAの定電流で充電した後、
1CmAの電流で電池作動電圧が1Vになるまで放電す
るサイクルを1サイクル以上施すことによって行うこと
ができる。 <貯蔵工程>初充放電が施された二次電池を1カ月間以
上貯蔵する。
【0018】前記貯蔵期間を1カ月未満にすると、充放
電サイクルの進行に伴って内圧及びインピーダンス上昇
がはやいため、サイクル寿命が短くなる。貯蔵温度は、
0℃〜45℃にすることが好ましい。
【0019】本発明のアルカリ二次電池の製造方法は、
金属コバルト及びコバルト化合物から選ばれる1種以上
からなる導電剤と水酸化ニッケルとを含むペースト式正
極と、負極と、前記正極と前記負極との間に介在される
セパレータと、アルカリ電解液とを備えたアルカリ二次
電池の製造方法であって、初充放電を施した後、1カ月
間以上貯蔵することを特徴とする。前記方法で製造され
た二次電池は、充放電サイクルの進行に伴う内圧上昇及
びインピーダンスの上昇を抑制することができるため、
充放電サイクル寿命を向上することができる。このよう
な製造方法によって前述した目的を達成できる理由は明
らかではないが、1カ月間以上の貯蔵により正極と負極
との接触性が向上して正極及び負極の有効接触面積が増
加すると共に正極及び負極へ電解液が均一に浸透される
ためであると考えられる。
【0020】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。 実施例1 水酸化ニッケル粉末90重量部に対して導電材として一
酸化コバルト粉末10重量部を添加し、さらに結着剤と
してカルボキシメチルセルロース0.25重量部、ポリ
アクリル酸ナトリウム0.25重量部、ポリテトラフル
オロエチレン3重量部、水30重量部を添加して混練す
ることによりペーストを調製した。つづいて、このペー
ストを集電体としてのニッケル繊維基板内に充填した
後、乾燥し、加圧成形することによりペースト式正極を
作製した。
【0021】ランタン富化したミッシュメタルLmと、
Ni、Co、Mn、Alを用いて高周波炉によって、L
mNi4.0 Co0.4 Mn0.3 Al0.3 の組成からなる水
素吸蔵合金を作製した。前記水素吸蔵合金を機械粉砕
し、これを200メッシュのふるいを通過させた。得ら
れた合金粉末100重量部に対してポリアクリル酸ナト
リウム0.5重量部、カルボキシメチルセルロース(C
MC)0.125重量部、ポリテトラフルオロエチレン
のディスパージョン(比重1.5,固形分60wt%)
を固形分換算で1.5重量部および導電性材料としてカ
ーボン粉末1重量部を水50重量部と共に混合すること
によって、ペーストを調製した。このペーストを導電性
基板としてのパンチドメタルに塗布、乾燥した後、加圧
成形することによってペースト式負極を作製した。
【0022】セパレータとしてポリプロピレン繊維とポ
リエチレン繊維からなる複合繊維製不織布に親水化処理
が施されたものを用い、前記セパレータを前記負極と前
記正極との間に介装し、渦巻状に捲回して電極群を作製
した。この電極群を有底円筒状容器に収納した。前記容
器内に8Nの水酸化カリウムからなるアルカリ電解液を
収容し、封口することにより前述した図1に示す構造を
有し、4/5Aサイズで、公称容量が1500mAhの
円筒形アルカリ二次電池を組み立てた。
【0023】組立てられた二次電池を25℃で放置エー
ジングを行った後、0.1Cで15時間充電する初充電
を施した後、1.0Cで1.0Vまで放電した。更に、
0.3Cで5時間充電した後、1.0Cで1.0Vまで
放電する充放電サイクルを3回繰り返すことにより初充
放電を施した。次いで、25℃で1カ月間貯蔵すること
により円筒形アルカリ二次電池を製造した。 実施例2 貯蔵期間を3カ月間にすること以外は実施例1と同様な
方法により円筒形アルカリ二次電池を製造した。 実施例3 貯蔵期間を6カ月間にすること以外は実施例1と同様な
方法により円筒形アルカリ二次電池を製造した。 比較例1 初充放電工程後に貯蔵を行わなかったこと以外は実施例
1と同様な方法により円筒形アルカリ二次電池を製造し
た。 比較例2 貯蔵期間を2週間にすること以外は実施例1と同様な方
法により円筒形アルカリ二次電池を製造した。
【0024】実施例1〜3及び比較例1〜2の二次電池
について、1Cで150%充電を行った後、1Cで1V
まで放電する充放電サイクルを繰り返し、各サイクル毎
の電池内圧を測定し、その結果を図2に示す。
【0025】図2から明らかなように、実施例1〜3の
二次電池は、充放電サイクルの進行に伴う内圧上昇を低
く抑えることができることがわかる。また、実施例1〜
3及び比較例1〜2の二次電池について、0.3Cで1
25%充電を行った後、1Cで1Vまで放電する充放電
サイクルを1000サイクル繰り返し、各サイクル毎の
インピーダンスを測定し、その結果を図3に示す。
【0026】図3から明らかなように、実施例1〜3の
二次電池は、充放電サイクルの進行に伴うインピーダン
スの上昇を低く抑えることができることがわかる。更
に、実施例1〜3及び比較例1〜2の二次電池につい
て、0.3Cで125%充電した後、1Cで電池電圧が
1.0Vに達するまで放電する充放電サイクルを100
0サイクル繰り返し、各サイクル毎に1Cで電池電圧が
1.0Vに達するまでの時間から放電容量を算出した。
【0027】前記充放電サイクル特性試験の結果を図4
に示す。図4の縦軸の放電容量比は、実施例1の1サイ
クル目の放電容量を100とし、実施例1〜3および比
較例1〜2の二次電池のそれ以降のサイクルにおける放
電容量を示している。
【0028】図4から明らかなように、本発明の実施例
1〜3の二次電池は比較例1〜2の二次電池に比べて充
放電サイクル寿命が長いことがわかる。なお、前記実施
例では円筒形アルカリ二次電池に適用した例を説明した
が、電池形状はこれに限定されるものではなく、短冊状
の正極と負極とをその間にセパレータを介在して交互に
重ね合わせて作製された電極群を備える角形アルカリ二
次電池にも同様に適用することができる。
【0029】
【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、充
放電サイクルの進行に伴う内圧上昇及びインピーダンス
の上昇を抑えられ、充放電サイクル寿命が向上されたア
ルカリ二次電池の製造方法を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係るアルカリ二次電池を示す斜視図。
【図2】本発明の実施例1〜3および比較例1〜2のア
ルカリ二次電池におけるサイクル数と内圧との関係を示
す特性図。
【図3】本発明の実施例1〜3および比較例1〜2のア
ルカリ二次電池におけるサイクル数とインピーダンスと
の関係を示す特性図。
【図4】本発明の実施例1〜3および比較例1〜2のア
ルカリ二次電池におけるサイクル数と放電容量比との関
係を示す特性図。
【符号の説明】
1…容器、2…正極、3…セパレータ、4…負極、5…
電極群、7…封口板、8…絶縁ガスケット。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属コバルト及びコバルト化合物から選
    ばれる1種以上からなる導電剤と水酸化ニッケルとを含
    むペースト式正極と、負極と、前記正極と前記負極との
    間に介在されるセパレータと、アルカリ電解液とを備え
    たアルカリ二次電池の製造方法において、初充放電を施
    した後、1カ月間以上貯蔵することを特徴とするアルカ
    リ二次電池の製造方法。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006049149A (ja) * 2004-08-05 2006-02-16 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極、該電極を用いたアルカリ蓄電池及び該電極の製造方法。

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2006049149A (ja) * 2004-08-05 2006-02-16 Sanyo Electric Co Ltd アルカリ蓄電池用水素吸蔵合金電極、該電極を用いたアルカリ蓄電池及び該電極の製造方法。

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