JPH10149826A - アルカリ蓄電池用水酸化ニッケル活物質の製造方法及びアルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池用水酸化ニッケル活物質の製造方法及びアルカリ蓄電池Info
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- JPH10149826A JPH10149826A JP8306780A JP30678096A JPH10149826A JP H10149826 A JPH10149826 A JP H10149826A JP 8306780 A JP8306780 A JP 8306780A JP 30678096 A JP30678096 A JP 30678096A JP H10149826 A JPH10149826 A JP H10149826A
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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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Abstract
つつ、充放電サイクル特性の優れた高容量のアルカリ蓄
電池を提供しようとすることを本発明の課題とする。 【解決手段】 水酸化ニッケルを主成分とする粒子の表
面にコバルト化合物を配し、次いで、該粒子をアルカリ
とハロゲンガスを含むガスの共存下で加熱処理すること
を特徴とする。
Description
電池、ニッケル水素蓄電池、ニッケル亜鉛蓄電池等のア
ルカリ蓄電池に使用される水酸化ニッケル活物質の改良
に関する。
ビデオカメラなどに代表されるポータブル電子機器は、
益々小型化、軽量化される傾向がある。そして、これら
電子機器に使用される電池についても、その利便性を更
に向上させるために、一層高性能なものが要請されてい
る。
しては、ニッケル粉末を主成分とするスラリーをパンチ
ングメタル等に塗着した後、焼結させて得た基板に、活
物質を含浸させて使用する所謂焼結式ニッケル正極が知
られている。しかし、この方式の電極は、基板を高多孔
度とした場合には強度が弱く、ニッケル粉末の脱落が生
じるために、実用上基板の多孔度を80%とするのが限
界であり、また、パンチングメタル等の芯体を必要とす
ることから活物質の充填密度が小さく、高エネルギー密
度を図る上では不利であるという欠点を有している。
さく、活物質の充填方法は、繁雑な工程を必要とする溶
液含浸法や電着含浸法に限定される欠点がある。
ば芯体を持たない多孔度約95%の発泡ニッケル等の金
属多孔体に水酸化ニッケル活物質粉末を結着剤とともに
直接充填するアルカリ蓄電池用の非焼結式ニッケル正極
が提案されている。
極の電極容量を正極の電極容量よりも大きくして構成す
ることによって密閉化を実現している。そして、負極
は、前記正極容量よりも大きな容量部分を用いて放電リ
ザーブと充電リザーブを確保している。
際に負極に残存する充電部分(未放電部分)を指し、放
電時における負極容量規制になることを防止している。
れた際に負極に残存する未充電部分を指す。このように
充電リザーブを確保することによって、充電時には、正
極が負極よりも先に満充電となって酸素ガスを発生する
ようになり、このような過充電時に正極から発生した酸
素ガスは、充電時に負極に吸蔵された水素と反応して消
費されるため電池内部のガス圧の上昇を抑制することが
可能となり、電池の密閉化を実現している。
後電池に組み込むなどして確保することができるが、正
極に水酸化コバルト(Co(OH)2)などの2価以下
のコバルト化合物を添加しておくことにより確保するこ
ともできる。この2価以下のコバルト化合物は、充電さ
れるが放電し難いという性質を持っており、電池を充電
すると、正極の前記コバルト化合物が充電される電気量
と、活物質である水酸化ニッケルが充電される電気量の
合計分だけ負極が充電されるが、放電時には、水酸化ニ
ッケルが放電される電気量分しか負極が放電されないた
め、前記コバルト化合物が放電されない電気量に相当す
る充電部分が負極に確保され、これが放電リザーブとな
る。
充電時に正極から発生した酸素ガスが、負極に含まれる
結着剤等の有機物やセパレータの酸化に使用され、負極
に吸蔵された水素で酸素ガスを消費しない分だけ、負極
の充電が進行して充電リザーブが減少していく。更に、
負極に水素吸蔵合金電極を用いた場合には、充放電を繰
り返していくと、負極の水素吸蔵合金が酸化されて、水
素吸蔵合金を構成する金属の水酸化物に変化し、水素の
吸蔵量が低下し、この結果、充電リザーブが減少してい
く。そして、このように充電リザーブが減少していく
と、ついには、負極が満充電されるようになり、負極か
ら水素ガスが発生するという問題が生じる。この水素ガ
スは電池内に蓄積され、電池内圧を高めるため、ついに
は電池の安全弁が作動してガスとともに電解液等の電池
構成要素が電池外に漏洩する事態を招来し、電池の充放
電サイクル寿命の低下につながってしまう。
ザーブを減らし、これによって、電池内に収納する正極
の電極容量を増加させることにより、電池容量を向上さ
せようとする試みがなされているが、この場合には、特
に上記充電リザーブの減少による問題が顕著に生じるよ
うになっている。
公報及び特開平8−148146号公報では、水酸化ニ
ッケル粒子表面をコバルト化合物で被覆した後、酸素と
アルカリ共存下で加熱処理する方法が提案されている。
この方法では、水酸化ニッケルの利用率及び過放電特性
が向上させることが可能となるが、同時に、水酸化ニッ
ケル粒子表面のコバルト化合物は、加熱処理時に酸化さ
れるため、充電時に酸化されるコバルト化合物の量が減
少し、放電リザーブを低減することが可能である。つま
り、放電リザーブを低減できる分だけ充電リザーブを確
保することが可能となる。
で加熱処理するだけでは、放電リザーブの低減による充
電リザーブの確保の効果を充分に得ることができないと
いう問題がある。
うな問題点に鑑みてなされたものであり、水酸化ニッケ
ル活物質の利用率を充分に高めつつ、充放電サイクル寿
命特性の優れた高容量のアルカリ蓄電池を提供しようと
することを本発明の課題とする。
用水酸化ニッケル活物質の製造方法は水酸化ニッケルを
主成分とする粒子の表面にコバルト化合物を配し、次い
で、該粒子をアルカリとハロゲンガスを含むガスの共存
下で加熱処理することを特徴とする。前記ガスはハロゲ
ンガスのみ、ハロゲンガスと不活性ガスでも使用できる
が、更に酸素ガスを含むことが好ましい。
により、水酸化ニッケルの表面に形成されたコバルト化
合物層を電子導電性の優れた高次コバルト酸化物とする
ことができるため、水酸化ニッケル活物質の利用率を高
くすることができる。
に、酸素より酸化力が強いハロゲンガスを含むガス中で
行うことにより、水酸化コバルトを酸化するだけでな
く、水酸化ニッケルの一部がオキシ水酸化ニッケルに酸
化するために放電リザーブが更に低減される。その結
果、正負極容量比を削減できるため高容量で、且つ、サ
イクル寿命が更に向上したアルカリ蓄電池を提供するこ
とができる。
ルに対して2モル%の硫酸亜鉛水溶液と水酸化ナトリウ
ム水溶液とを、アンモニア水でpHを調整しながら徐々
に加えて、固溶状態の亜鉛が2モル%添加された水酸化
ニッケル粉末を析出させた。
酸化ニッケル粉末に、硫酸コバルト水溶液と水酸化ナト
リウム水溶液とを添加し、その添加量を調整しつつ、p
H10に維持したアルカリ溶液中で反応させた。これに
より、水酸化ニッケル粉末の表面にコバルト化合物層が
析出した。この際、水酸化ニッケルに対するコバルト化
合物の割合は10モル%であった。その後、水洗、乾燥
工程を経てコバルトでコーティングされた活物質を作製
した。
に10重量%の水酸化ナトリウム水溶液を滴下して水酸
化ナトリウム液含浸活物質とした。その後、下記表1に
示すように種々のガス中で100℃にて30分間加熱処
理し、更に水洗、乾燥することによって本発明活物質a
1〜a5及び比較活物質x1〜x2を作製した。
重量部と0.2重量部のヒドロキシプロピルセルロース
(以下HPCと云う)を溶解させた水溶液50重量部と
を混合してスラリーを調整した後、多孔度95%の発泡
体ニッケルに充填、保持、乾燥した。その後、これを圧
延して正極を作製した。
着剤としてポリテトラフルオロエチレン粉末を合金重量
に対して5重量%加えて混練し、ペーストを作製した。
このペーストをパンチングメタルからなる集電体の両面
に圧着後プレスして負極を作製した。
レフィン樹脂からなる不織布を主体とするセパレータと
をそれぞれ所定の寸法に切断した後、正極と負極とをセ
パレータを介して巻回し、渦巻型の電極体を得た。次
に、この電極体を外装缶に挿入した後、アルカリ電解液
を注液し、更に密閉することにより種々の円筒型ニッケ
ル水素蓄電池(公称容量1200mAh)を作製し、各
活物質a1〜x2の符号に対応させて電池A1〜X2と
称する。 [電池特性試験]前記のように作製した各電池A1〜X
2を以下の条件で室温3サイクル充放電を行い、電池の
活性化を行った。
時間休止し、電流240mAで放電終止電圧1.0Vに
なるまで放電した後、1時間休止するというサイクルを
1サイクルとした。
電流240mAで放電終止電圧が1.0Vになるまで放
電した後、1時間休止するという条件で充放電を行い、
電池容量を測定した。この電池容量を正極活物質重量で
除し、単位活物質重量当りの容量を測定し、その結果を
下記表2に示す。
液中で正負極を過放電させることにより、負極残存容量
を測定し、その結果を下記表2に示す。
0mAで放電終止負極電位が−0.3V(v.s.水銀/酸
化水銀電極)まで放電した。
電流1200mAで放電終止電圧が1.0Vになるまで
放電した後、1時間休止するという条件で充放電サイク
ル試験を行い、電池容量が600mAに達した時点を寿
命として評価しし、その結果を下記表2に示す。
ルカリ存在下で加熱処理した比較電池X1は、水酸化ニ
ッケル粒子の表面に形成されたコバルト化合物層が高次
の酸化物となり、導電性が向上するために比較電池X2
に比べて単位容量が増加し、また、負極の残存容量(放
電リザーブ)が低下し、充電リザーブを充分確保できる
ために比較電池X2に比べてサイクル寿命特性が向上し
ていることがわかる。
1とを比較すると、本発明電池は酸素より酸化力の大き
いハロゲンガス中で処理しているために、水酸化ニッケ
ルの一部がより高次のニッケル酸化物となっているため
に、負極の残存容量が低減し、充電リザーブを充分確保
できるために、サイクル寿命特性がX1と比較して顕著
に向上したものと考えられる。
よりも酸化力の大きいハロゲンガスの共存下でアルカリ
熱処理を施しているために、負極の残存容量が低減し、
充電リザーブを充分確保できるために、サイクル寿命特
性の優れた高容量のアルカリ蓄電池を提供することがで
きる。
Claims (3)
- 【請求項1】 水酸化ニッケルを主成分とする粒子の表
面にコバルト化合物を配し、次いで、該粒子をアルカリ
とハロゲンガスを含むガスの共存下で加熱処理すること
を特徴とするアルカリ蓄電池用水酸化ニッケル活物質の
製造方法。 - 【請求項2】 前記ハロゲンガスを含むガス中に酸素ガ
スを含有させたことを特徴とする請求項1記載のアルカ
リ蓄電池用水酸化ニッケル活物質の製造方法。 - 【請求項3】 請求項1で作製した水酸化ニッケル活物
質を備えたことを特徴とするアルカリ蓄電池。
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JP30678096A JP3573885B2 (ja) | 1996-11-18 | 1996-11-18 | アルカリ蓄電池用水酸化ニッケル活物質の製造方法及びアルカリ蓄電池 |
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