JPH10255786A - Nickel hydrogen secondary battery - Google Patents

Nickel hydrogen secondary battery

Info

Publication number
JPH10255786A
JPH10255786A JP9059247A JP5924797A JPH10255786A JP H10255786 A JPH10255786 A JP H10255786A JP 9059247 A JP9059247 A JP 9059247A JP 5924797 A JP5924797 A JP 5924797A JP H10255786 A JPH10255786 A JP H10255786A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
nickel
positive electrode
hydroxide
secondary battery
active material
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP9059247A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Hiroshi Kitayama
浩 北山
Masaaki Yamamoto
雅秋 山本
Hirotaka Hayashida
浩孝 林田
Junichi Takabayashi
純一 高林
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Toshiba Corp
Original Assignee
Toshiba Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Toshiba Corp filed Critical Toshiba Corp
Priority to JP9059247A priority Critical patent/JPH10255786A/en
Publication of JPH10255786A publication Critical patent/JPH10255786A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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
    • 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

PROBLEM TO BE SOLVED: To enhance charging efficiency under high temperature atmosphere while suppressing formation of γ type oxy-nickel hydroxide by making oxide and/or hydroxide of at least one kind among a zinc atom and 4b group elements contained. SOLUTION: A nickel hydrogen secondary battery is equipped with a positive electrode 2 with a structure in which paste containing an active material particle with nickel hydroxide as a main ingredient is filled in a collector. The active material particle contains oxide and/or hydroxide of at least one kind among a zinc atom and 4b group elements (Si, Ge, Sn, Pb). Since electric potential difference between a balanced voltage and oxygen excess voltage can be made large in the secondary battery equipped with the positive electrode 2 when it is charged under high temperature atmosphere, timing to generate oxygen gas can be delayed, so that charging efficiency can be enhanced. In addition, the secondary battery can reduce a formation quantity of γ oxy-nickel hydroxide.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、正極を改良したニ
ッケル水素二次電池に係わる。
The present invention relates to a nickel-hydrogen secondary battery having an improved positive electrode.

【0002】[0002]

【従来の技術】アルカリ二次電池用の正極としては、従
来、孔径が数〜10μmと非常に微細な細孔構造を有
し、集電能力や寿命特性に優れた焼結式正極が多用され
ていた。しかしながら、焼結式正極に使用される基板の
多孔度は約80%が上限であるため、活物質の充填量が
制限されてしまい、容量密度は高くてもせいぜい450
mAh/cc程度であり、より高い容量密度のものをと
いう要望に対して十分な対応ができなかった。
2. Description of the Related Art Conventionally, as a positive electrode for an alkaline secondary battery, a sintered positive electrode having a very fine pore structure having a pore size of several to 10 μm and having excellent current collecting ability and life characteristics has been frequently used. I was However, since the upper limit of the porosity of the substrate used for the sintered positive electrode is about 80%, the filling amount of the active material is limited, and even if the capacity density is high, it is at most 450.
It was about mAh / cc, and it was not possible to sufficiently respond to a demand for a capacitor having a higher capacity density.

【0003】このようなことから、ペースト式ニッケル
正極が提案されている。この正極は、例えば、活物質で
ある水酸化ニッケル粉末を結着剤(例えば、カルボキシ
メチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム)と共に
溶媒に分散させ、ペースト状にし、前記ペーストを基板
(例えば、95%程度の高い多孔度を有するスポンジ状
あるいはフェルト状金属多孔体)に充填し、乾燥、加圧
することにより作製される。このような正極は、基板の
多孔度が高いため、活物質の充填量が増加され、容量密
度に換算すると600mAh/cc程度と焼結式正極に
比べて充填量が30〜50%向上される。ところで、前
記水酸化ニッケル粉末は、一般的に、硝酸ニッケルや、
硫酸ニッケルなどのニッケル塩の水溶液を過剰の水酸化
ナトリウムや、水酸化カリウムなどのアルカリ水溶液と
反応、結晶化させ、得られた沈殿物を水洗、乾燥するこ
とにより作製される。
[0003] Under such circumstances, a paste-type nickel positive electrode has been proposed. This positive electrode is formed, for example, by dispersing nickel hydroxide powder, which is an active material, in a solvent together with a binder (for example, carboxymethylcellulose, sodium polyacrylate), and forming the paste into a paste. It is prepared by filling into a sponge-like or felt-like metal porous body having a high porosity, drying and pressing. In such a positive electrode, the filling amount of the active material is increased due to the high porosity of the substrate, and the filling amount is increased to about 600 mAh / cc in terms of capacity density, which is 30 to 50% higher than that of the sintered positive electrode. . Incidentally, the nickel hydroxide powder is generally nickel nitrate,
It is prepared by reacting and crystallizing an aqueous solution of a nickel salt such as nickel sulfate with an excess aqueous solution of sodium hydroxide or potassium hydroxide, and then washing and drying the resulting precipitate.

【0004】しかしながら、前述したペースト式正極と
水素吸蔵合金負極の間にセパレータを介在して電極群を
作製し、これをアルカリ電解液と共に容器内に収納して
組み立てられたニッケル水素二次電池は、正極として焼
結式正極を使用した場合に比べて正極活物質の利用率が
低く、充放電サイクル寿命が短いという問題点がある。
前記二次電池のサイクル寿命が劣るのは、過充電の際、
低密度で、かつ電解液を吸収しやすいγタイプのオキシ
水酸化ニッケルが正極に生成して前記正極が膨脹し、セ
パレータが圧縮され、前記正極に電解液が偏在するため
である。そのうえ、前記二次電池は、高温環境下(40
℃以上)で充電すると、酸素過電圧が低くなるため、こ
の電圧と正極の平衡電圧との電位差が小さくなる。その
結果、充電の途中で酸素ガスが発生して水酸化ニッケル
の充電が不十分になり、充電効率が低下するため、この
ような環境下で使用した際の利用率及びサイクル寿命が
著しく低い。
However, a nickel-hydrogen secondary battery assembled by preparing a group of electrodes by interposing a separator between the above-mentioned paste-type positive electrode and the hydrogen-absorbing alloy negative electrode and storing it in a container together with an alkaline electrolyte is known. In addition, as compared with the case where a sintered positive electrode is used as the positive electrode, there is a problem that the utilization rate of the positive electrode active material is low and the charge and discharge cycle life is short.
The cycle life of the secondary battery is inferior during overcharge.
This is because γ-type nickel oxyhydroxide having a low density and easily absorbing the electrolyte is generated on the positive electrode, the positive electrode expands, the separator is compressed, and the electrolyte is unevenly distributed on the positive electrode. In addition, the secondary battery is operated in a high temperature environment (40
(° C. or higher), the oxygen overvoltage is reduced, and the potential difference between this voltage and the positive electrode equilibrium voltage is reduced. As a result, oxygen gas is generated during charging, and the charging of nickel hydroxide becomes insufficient, and the charging efficiency is reduced. Therefore, the utilization factor and cycle life when used in such an environment are extremely low.

【0005】前述したγタイプのオキシ水酸化ニッケル
の生成を抑制する手段として、正極に亜鉛の酸化物や、
水酸化物を添加したり、あるいは水酸化ニッケルと水酸
化亜鉛とが共沈された粉末を使用することが提案されて
いる。しかしながら、亜鉛化合物の添加は、高温雰囲気
下での充電効率の低下を助長するという問題点がある。
[0005] As means for suppressing the production of the γ-type nickel oxyhydroxide described above, zinc oxide,
It has been proposed to add a hydroxide or use a powder in which nickel hydroxide and zinc hydroxide are coprecipitated. However, there is a problem in that the addition of a zinc compound promotes a decrease in charging efficiency under a high-temperature atmosphere.

【0006】また、前記二次電池の充放電特性を向上さ
せる手段として、コバルトやカドミウムが共沈された水
酸化ニッケル粒子を活物質として使用することが提案さ
れている。このような方法を採用すると、充電時の正極
の平衡電位と、酸素過電圧との電位差が大きくなるた
め、酸素ガス発生反応が抑制され、充電効率が向上され
る。しかしながら、この方法で高温環境下における充電
効率を改善しようとすると、充放電反応に関与しないコ
バルトやカドミウムを相当量添加する必要があり、結果
として正極の水酸化ニッケル量が減少し、電池容量が低
下するという問題点がある。
As a means for improving the charge and discharge characteristics of the secondary battery, it has been proposed to use nickel hydroxide particles in which cobalt and cadmium are coprecipitated as an active material. When such a method is adopted, the potential difference between the equilibrium potential of the positive electrode during charging and the oxygen overvoltage increases, so that the oxygen gas generation reaction is suppressed and the charging efficiency is improved. However, in order to improve the charging efficiency under a high temperature environment by this method, it is necessary to add a considerable amount of cobalt or cadmium which does not participate in the charge / discharge reaction, and as a result, the amount of nickel hydroxide in the positive electrode decreases, and the battery capacity decreases. There is a problem that it decreases.

【0007】[0007]

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、正極
を改良することによりγタイプのオキシ水酸化ニッケル
の生成を抑制しつつ、高温雰囲気下での充電効率が改善
されたニッケル水素二次電池を提供しようとするもので
ある。
SUMMARY OF THE INVENTION It is an object of the present invention to provide a nickel-hydrogen secondary battery having improved charging efficiency in a high-temperature atmosphere while suppressing the generation of γ-type nickel oxyhydroxide by improving the positive electrode. It is intended to provide a battery.

【0008】[0008]

【課題を解決するための手段】本発明に係わるニッケル
水素二次電池は、水酸化ニッケルを主成分とする活物質
粒子を含むペーストが集電体に充填された構造を有する
正極と、水素吸蔵合金を含む負極と、アルカリ電解液を
具備し、前記活物質粒子は、亜鉛原子と、4b族元素
(Si、Ge、Sn、Pb)のうち少なくとも1種の酸
化物及び/又は水酸化物を含有することを特徴とするも
のである。
A nickel-hydrogen secondary battery according to the present invention comprises: a positive electrode having a structure in which a current collector is filled with a paste containing active material particles containing nickel hydroxide as a main component; A negative electrode containing an alloy and an alkaline electrolyte are provided, and the active material particles contain a zinc atom and at least one oxide and / or hydroxide of a Group 4b element (Si, Ge, Sn, Pb). It is characterized by containing.

【0009】本発明に係わるニッケル水素二次電池は、
水酸化ニッケルを主成分とする活物質粒子を含むペース
トが集電体に充填された構造を有する正極と、水素吸蔵
合金を含む負極と、アルカリ電解液を具備し、前記活物
質粒子は、亜鉛原子を1〜10重量%含有し、かつ4b
族元素(Si、Ge、Sn、Pb)のうち少なくとも1
種の酸化物及び/又は水酸化物を0.1〜10重量%含
有し、この酸化物及び/又は水酸化物を含む層が前記活
物質粒子表面に存在することを特徴とするものである。
The nickel-hydrogen secondary battery according to the present invention comprises:
A positive electrode having a structure in which a paste containing active material particles containing nickel hydroxide as a main component is filled in a current collector, a negative electrode containing a hydrogen storage alloy, and an alkaline electrolyte are provided. Containing 1 to 10% by weight of atoms and 4b
At least one of group elements (Si, Ge, Sn, Pb)
0.1 to 10% by weight of a kind of oxide and / or hydroxide, and a layer containing this oxide and / or hydroxide is present on the surface of the active material particles. .

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下、本発明に係わるニッケル水
素二次電池の一例(円筒形ニッケル水素二次電池)を図
1を参照して説明する。有底円筒状の容器1内には、ペ
ースト式正極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を有する円形の第1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からなる円形の
押え板12は、前記正極端子10上に前記正極端子10
の突起部がその押え板12の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1
2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。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS An example of a nickel-metal hydride secondary battery (cylindrical nickel-metal hydride secondary battery) according to the present invention will be described below with reference to FIG. An electrode group 5 produced by laminating a paste-type positive electrode 2, a separator 3, and a negative electrode 4 and winding them in a spiral shape is accommodated in a cylindrical container 1 having a bottom. The negative electrode 4 is arranged at the outermost periphery of the electrode group 5 and is in electrical contact with the container 1. The alkaline electrolyte is contained in the container 1. A circular first sealing plate 7 having a hole 6 in the center is arranged at the upper opening of the container 1. The ring-shaped insulating gasket 8 is disposed between the peripheral edge of the sealing plate 7 and the inner surface of the upper opening of the container 1, and the sealing plate is formed on the container 1 by caulking to reduce the diameter of the upper opening inward. 7 is hermetically fixed via the gasket 8. Positive electrode lead 9
Has one end connected to the positive electrode 2 and the other end connected to the lower surface of the sealing plate 7. The positive electrode terminal 10 having a hat shape is
It is mounted on the sealing plate 7 so as to cover the hole 6. A rubber safety valve 11 is disposed so as to close the hole 6 in a space surrounded by the sealing plate 7 and the positive electrode terminal 10. A circular holding plate 12 made of an insulating material having a hole in the center is provided on the positive terminal 10 on the positive terminal 10.
Are arranged so as to protrude from the holes of the holding plate 12. The outer tube 13 is provided with the holding plate 1.
2, the side of the container 1 and the bottom of the container 1.

【0011】次に、前記ペースト式正極2、負極4、セ
パレータ3および電解液について説明する。 1)ペースト式正極2 前記正極は、水酸化ニッケル(Ni(OH)2 )を主成
分とする活物質粒子を含むペーストが集電体に充填され
た構造を有する。前記活物質粒子は、亜鉛原子(Zn)
を含有すると共に、(A)4b族元素(Si、Ge、S
n、Pb)のうち少なくとも1種の酸化物、または
(B)前記4b族元素のうち少なくとも1種の水酸化
物、あるいは(C)前記酸化物と前記水酸化物の両方の
化合物を含有する。
Next, the paste type positive electrode 2, negative electrode 4, separator 3, and electrolyte will be described. 1) Paste-type positive electrode 2 The positive electrode has a structure in which a paste containing active material particles containing nickel hydroxide (Ni (OH) 2 ) as a main component is filled in a current collector. The active material particles include a zinc atom (Zn).
And (A) a 4b group element (Si, Ge, S
n, Pb), or (B) at least one hydroxide of the group 4b element, or (C) a compound of both the oxide and the hydroxide. .

【0012】前記活物質粒子には、(a)亜鉛原子を含
有し、かつ表面の一部、もしくは全体に前述した4b族
元素のうち少なくとも1種の酸化物を含む層が存在する
活物質粒子、(b)亜鉛原子を含有し、かつ表面の一
部、もしくは全体に前記4b族元素のうち少なくとも1
種の水酸化物を含む層が存在する活物質粒子、(c)亜
鉛原子を含有し、かつ表面の一部、もしくは全体に前記
酸化物と前記水酸化物を含む層が存在する活物質粒子が
包含される。
The active material particles include (a) a layer containing zinc atoms and having a layer partially or wholly containing an oxide of at least one of the aforementioned Group 4b elements. , (B) containing a zinc atom and partially or entirely at least one of the group 4b elements
Active material particles in which a layer containing a kind of hydroxide is present, (c) active material particles containing a zinc atom and having a layer containing the oxide and the hydroxide on a part or the whole of the surface Is included.

【0013】前記4b族元素の中でも、Sn、Siが好
ましい。前記活物質粒子の亜鉛原子の含有量は、1〜1
0重量%の範囲にすることが好ましい。これは次のよう
な理由によるものである。前記含有量を1重量%未満に
すると、γタイプのオキシ水酸化ニッケルの生成量を低
減することが困難になる恐れがある。一方、前記含有量
が10重量%を越えると、正極の水酸化ニッケル含有量
の低下による正極容量の低下が顕在化する恐れがある。
より好ましい含有量は、3〜6重量%の範囲である。
[0013] Of the Group 4b elements, Sn and Si are preferable. The content of zinc atoms in the active material particles is 1 to 1
It is preferable that the content be in the range of 0% by weight. This is due to the following reasons. If the content is less than 1% by weight, it may be difficult to reduce the production amount of γ-type nickel oxyhydroxide. On the other hand, when the content exceeds 10% by weight, a decrease in the positive electrode capacity due to a decrease in the nickel hydroxide content of the positive electrode may become apparent.
A more preferred content is in the range of 3-6% by weight.

【0014】前記活物質粒子の4b族元素の酸化物及び
/又は水酸化物の含有量は、0.1〜10重量%の範囲
にすることが好ましい。前記含有量が前記範囲を外れる
と、高温環境下における充電効率を高めることが困難に
なる恐れがある。また、前記含有量が10重量%を越え
ると、正極の水酸化ニッケル含有量の低下による正極容
量の低下が顕在化する恐れがある。特に、これら化合物
の添加による容量低下を最小限に抑えつつ、高温の充電
効率を改善する観点から、前記含有量は、1〜6重量%
の範囲にすると良い。
The content of the oxide and / or hydroxide of the Group 4b element in the active material particles is preferably in the range of 0.1 to 10% by weight. If the content is out of the range, it may be difficult to increase the charging efficiency under a high temperature environment. On the other hand, when the content exceeds 10% by weight, a decrease in the capacity of the positive electrode due to a decrease in the nickel hydroxide content of the positive electrode may become apparent. In particular, from the viewpoint of improving the high-temperature charging efficiency while minimizing the capacity reduction due to the addition of these compounds, the content is 1 to 6% by weight.
Should be within the range.

【0015】前記活物質粒子の平均粒径は、5〜20μ
mの範囲にすると良い。前記活物質粒子は、例えば、以
下の(1)、(2)に説明する方法によって作製するこ
とができる。
The average particle size of the active material particles is 5 to 20 μm.
m. The active material particles can be produced, for example, by the methods described in the following (1) and (2).

【0016】(1)硫酸水溶液にニッケルと亜鉛を溶解
させ、硫酸塩水溶液を調製する。得られた硫酸塩水溶液
にアンモニア水及び水酸化カリウム水溶液を前記硫酸塩
水溶液のpHが所望の範囲になるように滴下しながら攪
拌し、亜鉛が共沈された水酸化ニッケル粒子を析出成長
させる。得られた粒子を水洗、乾燥させた後、水中に分
散させる。水酸化錫への加水分解を防止するために少量
の硫酸が添加された硫酸錫水溶液を用意し、前述した水
酸化ニッケル粒子が分散された水中にこの硫酸錫水溶液
を少量ずつ滴下しながら攪拌する。この溶液に過酸化水
素水を少量ずつ加えながら十分に攪拌し、得られた沈殿
物を濾過し、水洗し、乾燥することによって、前記水酸
化ニッケル粒子の表面の一部、または全体に第2酸化錫
(SnO2 )層を形成し、前記活物質粒子を作製する。
(1) Nickel and zinc are dissolved in a sulfuric acid aqueous solution to prepare a sulfate aqueous solution. Aqueous ammonia and an aqueous solution of potassium hydroxide are added dropwise to the obtained aqueous solution of the sulfate while stirring so that the pH of the aqueous solution of the sulfate is in a desired range, and nickel hydroxide particles on which zinc is coprecipitated are deposited and grown. The obtained particles are washed with water, dried, and then dispersed in water. Prepare an aqueous solution of tin sulfate to which a small amount of sulfuric acid is added in order to prevent hydrolysis to tin hydroxide, and stir while dropping the aqueous solution of tin sulfate little by little into the water in which the nickel hydroxide particles are dispersed. . Hydrogen peroxide solution was added to the solution little by little, and the mixture was sufficiently stirred, and the resulting precipitate was filtered, washed with water, and dried to obtain a second or partial surface of the nickel hydroxide particles. A tin oxide (SnO 2 ) layer is formed to produce the active material particles.

【0017】(2)80〜100℃に加熱した水酸化カ
リウム水溶液に、二酸化ケイ素(SiO2 )粉末を溶解
させ、静置する。この二酸化ケイ素溶液に前述した
(1)で説明した方法で得られた亜鉛が共沈された水酸
化ニッケル粒子を少量ずつ添加する。次いで、この溶液
の温度を徐々に室温まで下げることにより前記水酸化ニ
ッケル粒子の表面の一部、または全体に二酸化ケイ素
(SiO2 )層を形成し、前記活物質粒子を作製する。
(2) Dissolve silicon dioxide (SiO 2 ) powder in an aqueous solution of potassium hydroxide heated to 80 to 100 ° C., and allow to stand. To this silicon dioxide solution, nickel hydroxide particles obtained by co-precipitating zinc obtained by the method described in the above (1) are added little by little. Next, the temperature of the solution is gradually lowered to room temperature to form a silicon dioxide (SiO 2 ) layer on a part or the entire surface of the nickel hydroxide particles, thereby producing the active material particles.

【0018】前記ペースト式正極2は、例えば、表面の
少なくとも一部に4b族元素の酸化物を含む層が存在
し、水酸化ニッケルを主成分とし、かつ亜鉛原子を含有
する活物質粒子に導電材料を添加し、結着剤および水と
共に混練してペーストを調製し、このペーストを集電体
に充填し、乾燥した後、圧延することにより作製でき
る。
The paste-type positive electrode 2 has, for example, a layer containing an oxide of a Group 4b element on at least a part of its surface, and is electrically conductive to active material particles containing nickel hydroxide as a main component and containing a zinc atom. The paste can be prepared by adding a material, kneading the mixture with a binder and water to prepare a paste, filling the paste into a current collector, drying, and rolling.

【0019】前記導電材料としては、例えばコバルト酸
化物、コバルト水酸化物等を挙げることができる。前記
結着剤としては、例えばカルボキシメチルセルロース、
メチルセルロース、ポリアクリル酸ナトリウム、ポリテ
トラフルオロエチレン等を挙げることができる。
Examples of the conductive material include cobalt oxide and cobalt hydroxide. Examples of the binder include carboxymethyl cellulose,
Methyl cellulose, sodium polyacrylate, polytetrafluoroethylene and the like can be mentioned.

【0020】前記集電体としては、例えばニッケル、ス
テンレスまたはニッケルメッキが施された金属から形成
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。
Examples of the current collector include a mesh-like, sponge-like, fiber-like, or felt-like porous metal body made of nickel, stainless steel, or nickel-plated metal.

【0021】このような方法で作製された正極を備えた
ニッケル水素二次電池においては、前記活物質粒子の表
面に存在する4b族元素の酸化物のうち、一部分、また
は全部が充放電サイクルや、アルカリ電解液の影響で4
b族元素の水酸化物に変化していることがある。
In the nickel-metal hydride secondary battery provided with the positive electrode manufactured by such a method, part or all of the oxides of the group 4b element present on the surface of the active material particles are partially or completely charged or discharged. , 4 due to the effect of alkaline electrolyte
It may be changed to a hydroxide of a group b element.

【0022】2)負極4 この負極4は、例えば、水素吸蔵合金粉末に導電材を添
加し、高分子結着剤および水と共に混練してペーストを
調製し、このペーストを導電性基板に充填し、乾燥した
後、成形することにより製造される。
2) Negative electrode 4 The negative electrode 4 is prepared, for example, by adding a conductive material to a hydrogen storage alloy powder, kneading the mixture with a polymer binder and water to prepare a paste, and filling the paste into a conductive substrate. It is manufactured by drying and molding.

【0023】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。この水素吸蔵合金としては、
例えばLaNi5 、MmNi5 (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、C
o、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、TiF
e系のものを挙げることができる。中でも、一般式Lm
Nix 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)で表されるも
のを用いることが好ましい。このような水素吸蔵合金を
含む負極は、充放電サイクルの進行に伴う微粉化を抑制
することができるため、前記二次電池の充放電サイクル
寿命を向上することができる。
The hydrogen storage alloy is not particularly limited as long as it can store hydrogen electrochemically generated in an electrolytic solution and can easily release the stored hydrogen during discharge. . As this hydrogen storage alloy,
For example LaNi 5, MmNi 5 (Mm; misch metal), LmNi 5 (Lm; lanthanum enriched misch metal), or some of these Ni Al, Mn, C
o, Ti, Cu, Zn, Zr, Cr, B, etc.
e-type ones can be mentioned. Among them, the general formula Lm
Ni x Mn y A z (However, A is shown Al, at least one metal selected from Co, the atomic ratio x, y, z is the total value of 4.8 ≦ x + y + z ≦ 5.4) is represented by It is preferable to use one. Since the negative electrode containing such a hydrogen storage alloy can suppress the pulverization accompanying the progress of the charge / discharge cycle, the charge / discharge cycle life of the secondary battery can be improved.

【0024】前記高分子結着剤としては、前記正極2で
用いたのと同様なものを挙げることができる。前記導電
材としては、例えばカーボンブラック等を用いることが
できる。
Examples of the polymer binder include those similar to those used in the positive electrode 2. As the conductive material, for example, carbon black or the like can be used.

【0025】前記導電性基板としては、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。
Examples of the conductive substrate include a two-dimensional substrate such as a punched metal, an expanded metal, a perforated rigid plate, and a nickel net, and a three-dimensional substrate such as a felt-like metal porous body and a sponge-like metal substrate. be able to.

【0026】3)セパレータ3 このセパレータ3は、例えばポリプロピレン不織布、ナ
イロン不織布、ポリプロピレン繊維とナイロン繊維を混
繊した不織布のような高分子不織布からなる。特に、表
面が親水化処理されたポリプロピレン不織布はセパレー
タとして好適である。
3) Separator 3 The separator 3 is made of, for example, a polymer non-woven fabric such as a polypropylene non-woven fabric, a nylon non-woven fabric, or a non-woven fabric obtained by mixing polypropylene fibers and nylon fibers. In particular, a polypropylene nonwoven fabric whose surface has been hydrophilized is suitable as a separator.

【0027】4)アルカリ電解液 このアルカリ電解液としては、例えば水酸化ナトリウム
(NaOH)と水酸化リチウム(LiOH)の混合液、
水酸化カリウム(KOH)とLiOHの混合液、KOH
とLiOHとNaOHの混合液等を用いることができ
る。
4) Alkaline Electrolyte As the alkaline electrolyte, for example, a mixed solution of sodium hydroxide (NaOH) and lithium hydroxide (LiOH),
A mixture of potassium hydroxide (KOH) and LiOH, KOH
And a mixed solution of LiOH and NaOH.

【0028】なお、前述した図1では正極2と負極4の
間にセパレータ3を介在して渦巻状に捲回し、有底円筒
状の容器1内に収納したが、本発明のニッケル水素二次
電池はこのような構造に限定されない。例えば、正極と
負極とをその間にセパレータを介在して複数枚積層した
積層物を有底矩形筒状の容器内に収納して角形ニッケル
水素二次電池を構成してもよい。
In FIG. 1 described above, the separator 3 is interposed between the positive electrode 2 and the negative electrode 4 and spirally wound and accommodated in the bottomed cylindrical container 1. The battery is not limited to such a structure. For example, a prismatic nickel-metal hydride secondary battery may be configured by housing a laminate in which a plurality of positive and negative electrodes are laminated with a separator interposed therebetween in a bottomed rectangular cylindrical container.

【0029】以上詳述したように本発明に係るニッケル
水素二次電池は、水酸化ニッケルを主成分とする活物質
粒子を含むペーストが集電体に充填された構造を有する
正極を具備する。前記活物質粒子は、亜鉛原子と、4b
族元素(Si、Ge、Sn、Pb)のうち少なくとも1
種の酸化物及び/又は水酸化物を含有する。このような
正極を備えた二次電池は、高温雰囲気での充電の際、正
極の平衡電圧と酸素過電圧との電位差を大きくすること
ができるため、酸素ガス発生の時機を遅らせることがで
き、充電効率を向上することができる。また、前記二次
電池は、γ−オキシ水酸化ニッケルの生成量を低減する
ことができる。従って、前記二次電池は、常温付近での
使用時のみならず、高温雰囲気においても高容量と長寿
命を実現することができる。
As described in detail above, the nickel-metal hydride secondary battery according to the present invention includes a positive electrode having a structure in which a current collector is filled with a paste containing active material particles containing nickel hydroxide as a main component. The active material particles include a zinc atom and 4b
At least one of group elements (Si, Ge, Sn, Pb)
Contains species of oxides and / or hydroxides. A secondary battery equipped with such a positive electrode can increase the potential difference between the equilibrium voltage of the positive electrode and the oxygen overvoltage during charging in a high-temperature atmosphere, so that the timing of oxygen gas generation can be delayed, Efficiency can be improved. Further, the secondary battery can reduce the amount of γ-nickel oxyhydroxide generated. Therefore, the secondary battery can achieve high capacity and long life not only when used at around normal temperature but also in a high-temperature atmosphere.

【0030】また、本発明に係るニッケル水素二次電池
は、水酸化ニッケルを主成分とする活物質粒子を含むペ
ーストが集電体に充填された構造を有する正極を具備す
る。前記活物質粒子は、亜鉛原子を1〜10重量%含有
し、かつ4b族元素(Si、Ge、Sn、Pb)のうち
少なくとも1種の酸化物及び/又は水酸化物を0.1〜
10重量%含有する。また、前記活物質粒子は、表面に
前記酸化物及び/又は前記水酸化物を含む層が存在す
る。このような正極を備えた二次電池は、高温環境下に
おける充電の際、正極の平衡電圧と酸素過電圧との電位
差を大幅に拡大させることができる。これは、前述した
酸化物層や、水酸化物層によって前記活物質粒子表面の
電気導電性が変化したことによるものと推測される。従
って、前記二次電池は、高温での正極の充電効率を飛躍
的に向上することができるため、高温雰囲気で使用した
際の放電容量とサイクル寿命を飛躍的に向上することが
できる。
The nickel-hydrogen secondary battery according to the present invention includes a positive electrode having a structure in which a current collector is filled with a paste containing active material particles containing nickel hydroxide as a main component. The active material particles contain zinc atoms in an amount of 1 to 10% by weight and at least one oxide and / or hydroxide of a Group 4b element (Si, Ge, Sn, Pb) in an amount of 0.1 to 10%.
Contains 10% by weight. The active material particles have a layer containing the oxide and / or the hydroxide on the surface. A secondary battery provided with such a positive electrode can greatly increase the potential difference between the equilibrium voltage of the positive electrode and the oxygen overvoltage during charging in a high-temperature environment. This is presumably due to the fact that the electrical conductivity of the surface of the active material particles was changed by the above-described oxide layer or hydroxide layer. Therefore, the secondary battery can dramatically improve the charging efficiency of the positive electrode at a high temperature, so that the discharge capacity and cycle life when used in a high-temperature atmosphere can be significantly improved.

【0031】[0031]

【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) <ペースト式正極の作製> (活物質粒子の作製)ニッケルと亜鉛を(ニッケルと亜
鉛の重量比は100:5である)50℃の硫酸水溶液に
溶解させ、この硫酸塩水溶液に、アンモニア水及び水酸
化カリウム水溶液を前記硫酸塩水溶液のpHが12にな
るように滴下しつつ、攪拌することによって亜鉛が共沈
された水酸化ニッケル粒子を析出させ、成長させた。次
いで、得られた水酸化ニッケル粒子を水洗した後、乾燥
させた。濃度が0.071wt.%の硫酸錫水溶液10
0mlに、濃度が96wt.%の硫酸水溶液を0.1m
lを添加した。前記水酸化ニッケル粒子50gを600
mlの水に分散させ、これに前記硫酸錫水溶液を少量ず
つ滴下しつつ、攪拌した。この溶液に濃度が20wt.
%の過酸化水素水10mlを少量ずつ添加しながら十分
に攪拌した後、得られた沈殿物を濾過し、水洗し、乾燥
させることによって、表面の一部に酸化錫(SnO2
層が形成され、亜鉛が共沈された水酸化ニッケル粒子
(活物質粒子)を作製した。前記粒子の亜鉛原子の含有
量は、5重量%であった。前記粒子の酸化錫の含有量
は、0.1重量%であった。また、前記粒子の平均粒径
は、10μmであった。
Embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. (Example 1) <Preparation of paste-type positive electrode> (Preparation of active material particles) Nickel and zinc were dissolved in a 50 ° C aqueous sulfuric acid solution (the weight ratio of nickel and zinc was 100: 5), and the aqueous sulfate solution was dissolved. Then, ammonia water and an aqueous solution of potassium hydroxide were added dropwise so that the pH of the aqueous solution of the sulfate became 12, and the mixture was stirred to precipitate nickel hydroxide particles on which zinc was coprecipitated and grown. Next, the obtained nickel hydroxide particles were washed with water and dried. When the concentration is 0.071 wt. % Tin sulfate aqueous solution 10
0 ml, the concentration is 96 wt. 0.1% aqueous sulfuric acid solution
1 was added. 50 g of the nickel hydroxide particles is added to 600
The mixture was dispersed in ml of water, and stirred while the tin sulfate aqueous solution was added dropwise little by little. A concentration of 20 wt.
The resulting precipitate was filtered, washed with water, and dried by adding 10 ml of a 10% aqueous hydrogen peroxide solution little by little, and tin oxide (SnO 2 ) was partially applied to the surface.
Nickel hydroxide particles (active material particles) on which a layer was formed and zinc was coprecipitated were produced. The content of zinc atoms in the particles was 5% by weight. The tin oxide content of the particles was 0.1% by weight. The average particle size of the particles was 10 μm.

【0032】(正極の作製)前記活物質粒子、一酸化コ
バルト、カルボキシメチルセルロース及び水を、10
0:5:0.3:30の重量比で混練し、ペーストを調
製した。前記ペーストをスポンジ状ニッケル多孔体に充
填し、乾燥し、圧延した後、リードを溶接することによ
ってペースト式ニッケル正極を作製した。 <ペースト式負極の作製>市販のランタン富化したミッ
シュメタルLmおよびNi、Co、Mn、Alを用いて
高周波炉によって、LmNi4.0 Co0.4 Mn0.3 Al
0.3 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メッシュの篩を通
過させた。得られた水素吸蔵合金粉末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(CMC)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%)2.5重量部および導電材とし
てカーボン粉末1.0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
をパンチドメタルに塗布、乾燥した後、加圧成型するこ
とによってペースト式負極を作製した。 <電池の組み立て>前記正極と前記負極の間にセパレー
タとしてポリプロピレン繊維を主体とする不織布を介
し、これらを渦巻状に捲回することにより電極群を作製
した。有底円筒形容器内に得られた電極群を収納し、8
NのKOH水溶液からなるアルカリ電解液を収容し、密
閉し、前述した図1に示す構造を有し、理論容量が1.
2Ahで、AAサイズのニッケル水素二次電池を組み立
てた。 (実施例2)以下に説明する活物質粒子を正極に用いる
こと以外は、実施例1と同様な構成のニッケル水素二次
電池を組み立てた。
(Preparation of Positive Electrode) The active material particles, cobalt monoxide, carboxymethyl cellulose and water were mixed with 10
The mixture was kneaded at a weight ratio of 0: 5: 0.3: 30 to prepare a paste. The paste was filled in a sponge-like nickel porous body, dried, rolled, and then a lead was welded to produce a paste-type nickel positive electrode. <Preparation of Paste-Type Negative Electrode> LmNi 4.0 Co 0.4 Mn 0.3 Al using a commercially available lanthanum-enriched misch metal Lm and Ni, Co, Mn, and Al by a high frequency furnace.
A hydrogen storage alloy having a composition of 0.3 was prepared. The hydrogen storage alloy was mechanically pulverized and passed through a 200-mesh sieve. 0.5 part by weight of sodium polyacrylate, 0.125 part by weight of carboxymethylcellulose (CMC), and a dispersion of polytetrafluoroethylene (specific gravity: 1.50 parts by weight) based on 100 parts by weight of the obtained hydrogen storage alloy powder.
5, a solid content of 60 wt%) and a paste were prepared by mixing 2.5 parts by weight of carbon powder as a conductive material and 1.0 part by weight of carbon powder together with 50 parts by weight of water. This paste was applied to punched metal, dried and then molded under pressure to produce a paste type negative electrode. <Assembly of Battery> An electrode group was prepared by spirally winding a nonwoven fabric mainly composed of polypropylene fiber as a separator between the positive electrode and the negative electrode. The obtained electrode group is housed in a bottomed cylindrical container, and 8
An alkaline electrolyte comprising an aqueous KOH solution of N is accommodated and sealed, and has the above-described structure shown in FIG.
At 2 Ah, an AA size nickel-metal hydride secondary battery was assembled. (Example 2) A nickel-metal hydride secondary battery having the same structure as that of Example 1 except that the active material particles described below were used for the positive electrode was assembled.

【0033】実施例1と同様な亜鉛が共沈された水酸化
ニッケル粒子50gを600mlの水に分散させた。ま
た、濃度が0.71wt.%の硫酸錫水溶液100ml
に、濃度が96wt.%の硫酸水溶液0.1mlを添加
した。前述した水酸化ニッケル粒子が分散された水に前
記硫酸錫水溶液を少量ずつ滴下しつつ、攪拌した。この
溶液に濃度が20wt.%の過酸化水素水100mlを
少量ずつ添加しながら十分に攪拌した後、得られた沈殿
物を濾過し、水洗し、乾燥させることによって、表面の
一部に酸化錫(SnO2 )層が形成され、亜鉛が共沈さ
れた水酸化ニッケル粒子(活物質粒子)を作製した。前
記粒子の酸化錫の含有量は、1重量%であった。 (実施例3)以下に説明する活物質粒子を正極に用いる
こと以外は、実施例1と同様な構成のニッケル水素二次
電池を組み立てた。
As in Example 1, 50 g of nickel hydroxide particles in which zinc was coprecipitated were dispersed in 600 ml of water. When the concentration is 0.71 wt. 100ml of tin sulfate aqueous solution
At a concentration of 96 wt. 0.1 ml of a 10% aqueous sulfuric acid solution was added. The aqueous solution of tin sulfate was added dropwise to the water in which the nickel hydroxide particles were dispersed, and the mixture was stirred. A concentration of 20 wt. The resulting precipitate was filtered, washed with water and dried by adding 100 ml of a 100% aqueous hydrogen peroxide solution little by little, and a tin oxide (SnO 2 ) layer was formed on a part of the surface. Thus, nickel hydroxide particles (active material particles) on which zinc was coprecipitated were produced. The tin oxide content of the particles was 1% by weight. (Example 3) A nickel-metal hydride secondary battery having the same configuration as in Example 1 except that the active material particles described below were used for the positive electrode was assembled.

【0034】実施例1と同様な亜鉛が共沈された水酸化
ニッケル粒子50gを600mlの水に分散させた。ま
た、濃度が2.1wt.%の硫酸錫水溶液100ml
に、濃度が96wt.%の硫酸水溶液0.3mlを添加
した。前述した水酸化ニッケル粒子が分散された水に前
記硫酸錫水溶液を少量ずつ滴下しつつ、攪拌した。この
溶液に濃度が20wt.%の過酸化水素水100mlを
少量ずつ添加しながら十分に攪拌した後、得られた沈殿
物を濾過し、水洗し、乾燥させることによって、表面の
一部に酸化錫(SnO2 )層が形成され、亜鉛が共沈さ
れた水酸化ニッケル粒子(活物質粒子)を作製した。前
記粒子の酸化錫の含有量は、3重量%であった。 (実施例4)以下に説明する活物質粒子を正極に用いる
こと以外は、実施例1と同様な構成のニッケル水素二次
電池を組み立てた。
50 g of nickel hydroxide particles in which zinc was coprecipitated as in Example 1 were dispersed in 600 ml of water. When the concentration is 2.1 wt. 100ml of tin sulfate aqueous solution
At a concentration of 96 wt. 0.3 ml of a 10% aqueous sulfuric acid solution was added. The aqueous solution of tin sulfate was added dropwise to the water in which the nickel hydroxide particles were dispersed, and the mixture was stirred. A concentration of 20 wt. The resulting precipitate was filtered, washed with water and dried by adding 100 ml of a 100% aqueous hydrogen peroxide solution little by little, and a tin oxide (SnO 2 ) layer was formed on a part of the surface. Thus, nickel hydroxide particles (active material particles) on which zinc was coprecipitated were produced. The tin oxide content of the particles was 3% by weight. (Example 4) A nickel-metal hydride secondary battery having the same configuration as that of Example 1 except that the active material particles described below were used for the positive electrode was assembled.

【0035】実施例1と同様な亜鉛が共沈された水酸化
ニッケル粒子50gを600mlの水に分散させた。ま
た、濃度が4.2wt.%の硫酸錫水溶液100ml
に、濃度が96wt.%の硫酸水溶液0.5mlを添加
した。前述した水酸化ニッケル粒子が分散された水に前
記硫酸錫水溶液を少量ずつ滴下しつつ、攪拌した。この
溶液に濃度が20wt.%の過酸化水素水150mlを
少量ずつ添加しながら十分に攪拌した後、得られた沈殿
物を濾過し、水洗し、乾燥させることによって、表面の
一部に酸化錫(SnO2 )層が形成され、亜鉛が共沈さ
れた水酸化ニッケル粒子(活物質粒子)を作製した。前
記粒子の酸化錫の含有量は、6重量%であった。 (実施例5)以下に説明する活物質粒子を正極に用いる
こと以外は、実施例1と同様な構成のニッケル水素二次
電池を組み立てた。
The same nickel coprecipitated nickel hydroxide particles as in Example 1 (50 g) were dispersed in 600 ml of water. When the concentration is 4.2 wt. 100ml of tin sulfate aqueous solution
At a concentration of 96 wt. 0.5 ml of an aqueous sulfuric acid solution at 0.5% were added. The aqueous solution of tin sulfate was added dropwise to the water in which the nickel hydroxide particles were dispersed, and the mixture was stirred. A concentration of 20 wt. The resulting precipitate was filtered, washed with water and dried by adding 150 ml of a 150% hydrogen peroxide solution little by little, and a tin oxide (SnO 2 ) layer was formed on a part of the surface. Thus, nickel hydroxide particles (active material particles) on which zinc was coprecipitated were produced. The tin oxide content of the particles was 6% by weight. (Example 5) A nickel-metal hydride secondary battery having the same configuration as that of Example 1 except that the active material particles described below were used for the positive electrode was assembled.

【0036】実施例1と同様な亜鉛が共沈された水酸化
ニッケル粒子50gを600mlの水に分散させた。ま
た、濃度が7.1wt.%の硫酸錫水溶液100ml
に、濃度が96wt.%の硫酸水溶液0.5mlを添加
した。前述した水酸化ニッケル粒子が分散された水に前
記硫酸錫水溶液を少量ずつ滴下しつつ、攪拌した。この
溶液に濃度が20wt.%の過酸化水素水150mlを
少量ずつ添加しながら十分に攪拌した後、得られた沈殿
物を濾過し、水洗し、乾燥させることによって、表面の
一部に酸化錫(SnO2 )層が形成され、亜鉛が共沈さ
れた水酸化ニッケル粒子(活物質粒子)を作製した。前
記粒子の酸化錫の含有量は、10重量%であった。 (比較例1)以下に説明する正極に用いること以外は、
実施例1と同様な構成のニッケル水素二次電池を組み立
てた。
As in Example 1, 50 g of nickel hydroxide particles in which zinc was coprecipitated were dispersed in 600 ml of water. When the concentration is 7.1 wt. 100ml of tin sulfate aqueous solution
At a concentration of 96 wt. 0.5 ml of an aqueous sulfuric acid solution at 0.5% were added. The aqueous solution of tin sulfate was added dropwise to the water in which the nickel hydroxide particles were dispersed, and the mixture was stirred. A concentration of 20 wt. The resulting precipitate was filtered, washed with water and dried by adding 150 ml of a 150% hydrogen peroxide solution little by little, and a tin oxide (SnO 2 ) layer was formed on a part of the surface. Thus, nickel hydroxide particles (active material particles) on which zinc was coprecipitated were produced. The tin oxide content of the particles was 10% by weight. (Comparative Example 1) Except for use in the positive electrode described below,
A nickel-metal hydride secondary battery having the same configuration as in Example 1 was assembled.

【0037】実施例1と同様な亜鉛が共沈された水酸化
ニッケル粒子、一酸化コバルト、カルボキシメチルセル
ロース及び水を、100:5:0.3:30の重量比で
混練し、ペーストを調製した。前記ペーストをスポンジ
状ニッケル多孔体に充填し、乾燥し、圧延した後、リー
ドを溶接することによってペースト式ニッケル正極を作
製した。 (比較例2)以下に説明する正極に用いること以外は、
実施例1と同様な構成のニッケル水素二次電池を組み立
てた。
As in Example 1, zinc hydroxide co-precipitated nickel hydroxide particles, cobalt monoxide, carboxymethyl cellulose and water were kneaded at a weight ratio of 100: 5: 0.3: 30 to prepare a paste. . The paste was filled in a sponge-like nickel porous body, dried, rolled, and then a lead was welded to produce a paste-type nickel positive electrode. (Comparative Example 2) Except for use in the positive electrode described below,
A nickel-metal hydride secondary battery having the same configuration as in Example 1 was assembled.

【0038】実施例1と同様な亜鉛が共沈された水酸化
ニッケル粒子100重量%に対して3重量%の第2酸化
錫粉末を添加し、これらを混合した。得られた混合粉
末、一酸化コバルト、カルボキシメチルセルロース及び
水を、100:5:0.3:30の重量比で混練し、ペ
ーストを調製した。前記ペーストをスポンジ状ニッケル
多孔体に充填し、乾燥し、圧延した後、リードを溶接す
ることによってペースト式ニッケル正極を作製した。
As in Example 1, 3% by weight of tin oxide powder was added to 100% by weight of nickel hydroxide particles in which zinc was coprecipitated, and these were mixed. The obtained mixed powder, cobalt monoxide, carboxymethyl cellulose and water were kneaded at a weight ratio of 100: 5: 0.3: 30 to prepare a paste. The paste was filled in a sponge-like nickel porous body, dried, rolled, and then a lead was welded to produce a paste-type nickel positive electrode.

【0039】得られた実施例1〜5及び比較例1〜2の
二次電池について、常温(20℃)にて0.2CmAで
充電した後、0.2CmAか、あるいは0.1CmAで
放電する充放電を8サイクル繰り返し、電池の充放電特
性を安定化させた。次いで、60℃の高温雰囲気下にお
いて0.2CmAで150%充電した後、20℃に放置
して前記二次電池の温度が20℃になった後、1.0C
mAで1.0Vまで放電した際の放電容量を測定した。
得られた放電容量の正極理論容量に対する利用率を算出
し、その結果を図2に示す。
The obtained secondary batteries of Examples 1 to 5 and Comparative Examples 1 and 2 were charged at room temperature (20 ° C.) at 0.2 CmA and then discharged at 0.2 CmA or 0.1 CmA. The charge / discharge was repeated for 8 cycles to stabilize the charge / discharge characteristics of the battery. Next, the battery was charged at 150% with 0.2 CmA in a high-temperature atmosphere of 60 ° C., left at 20 ° C., and after the temperature of the secondary battery reached 20 ° C., 1.0 C
The discharge capacity at the time of discharging to 1.0 V at mA was measured.
The utilization ratio of the obtained discharge capacity to the theoretical capacity of the positive electrode was calculated, and the result is shown in FIG.

【0040】図2から明らかなように、水酸化ニッケル
を主成分とする活物質粒子を含むペーストが集電体に充
填された構造を有し、前記粒子が亜鉛原子と錫酸化物を
含有する正極から組み立てられた実施例1〜5の二次電
池は、高温雰囲気で充電した際の利用率を向上できる、
つまり高温での充電効率を向上できることがわかる。こ
れに対し、錫酸化物を含有していない活物質粒子を含む
正極から組み立てられた比較例1の二次電池と、錫酸化
物が粉末の形態で添加された正極から組み立てられた比
較例2の二次電池は、実施例1〜5に比べて高温充電時
の利用率が低いことがわかる。 (実施例6)以下に説明する活物質粒子を正極に用いる
こと以外は、実施例1と同様な構成のニッケル水素二次
電池を組み立てた。
As is apparent from FIG. 2, the current collector has a structure in which a paste containing active material particles containing nickel hydroxide as a main component is filled in a current collector, and the particles contain zinc atoms and tin oxide. The secondary batteries of Examples 1 to 5 assembled from the positive electrodes can improve the utilization rate when charged in a high-temperature atmosphere.
That is, it is understood that the charging efficiency at a high temperature can be improved. On the other hand, the secondary battery of Comparative Example 1 assembled from the positive electrode including the active material particles containing no tin oxide, and Comparative Example 2 assembled from the positive electrode to which tin oxide was added in the form of powder. It can be seen that the secondary battery has a lower utilization factor during high-temperature charging than Examples 1 to 5. (Example 6) A nickel-metal hydride secondary battery having the same configuration as that of Example 1 except that the active material particles described below were used for the positive electrode was assembled.

【0041】80〜100℃に加熱した1規定の水酸化
カリウム水溶液1lに、二酸化ケイ素(SiO2 )粉末
をその濃度が0.0002wt.%になるように溶解さ
せ、静置した。この二酸化ケイ素溶液に実施例1と同様
な亜鉛が共沈された水酸化ニッケル粒子50gを少量ず
つ添加した。次いで、この溶液の温度を徐々に室温まで
下げることにより前記水酸化ニッケル粒子の表面の一部
に二酸化ケイ素(SiO2 )層を形成し、活物質粒子を
作製した。前記粒子の二酸化ケイ素の含有量は、0.1
重量%であった。 (実施例7)以下に説明する活物質粒子を正極に用いる
こと以外は、実施例1と同様な構成のニッケル水素二次
電池を組み立てた。
Silicon dioxide (SiO 2 ) powder was added to 1 liter of 1N aqueous potassium hydroxide solution heated to 80 to 100 ° C. at a concentration of 0.0002 wt. % And dissolved. To this silicon dioxide solution, 50 g of nickel hydroxide particles in which zinc was coprecipitated as in Example 1, were added little by little. Next, the temperature of the solution was gradually lowered to room temperature to form a silicon dioxide (SiO 2 ) layer on a part of the surface of the nickel hydroxide particles, thereby producing active material particles. The silicon dioxide content of the particles is 0.1
% By weight. (Example 7) A nickel-metal hydride secondary battery having the same configuration as in Example 1 except that the active material particles described below were used for the positive electrode was assembled.

【0042】80〜100℃に加熱した1規定の水酸化
カリウム水溶液1lに、二酸化ケイ素(SiO2 )粉末
をその濃度が0.0031wt.%になるように溶解さ
せ、静置した。この二酸化ケイ素溶液に実施例1と同様
な亜鉛が共沈された水酸化ニッケル粒子50gを少量ず
つ添加した。次いで、この溶液の温度を徐々に室温まで
下げることにより前記水酸化ニッケル粒子の表面の一部
に二酸化ケイ素(SiO2 )層を形成し、活物質粒子を
作製した。前記粒子の二酸化ケイ素の含有量は、3重量
%であった。 (実施例8)以下に説明する活物質粒子を正極に用いる
こと以外は、実施例1と同様な構成のニッケル水素二次
電池を組み立てた。
One liter of a 1 N aqueous solution of potassium hydroxide heated to 80 to 100 ° C. was added with silicon dioxide (SiO 2 ) powder having a concentration of 0.0031 wt. % And dissolved. To this silicon dioxide solution, 50 g of nickel hydroxide particles in which zinc was coprecipitated as in Example 1, were added little by little. Next, the temperature of the solution was gradually lowered to room temperature to form a silicon dioxide (SiO 2 ) layer on a part of the surface of the nickel hydroxide particles, thereby producing active material particles. The content of silicon dioxide in the particles was 3% by weight. (Example 8) A nickel-metal hydride secondary battery having the same configuration as that of Example 1 except that the active material particles described below were used for the positive electrode was assembled.

【0043】80〜100℃に加熱した1規定の水酸化
カリウム水溶液1lに、二酸化ケイ素(SiO2 )粉末
をその濃度が0.0031wt.%になるように溶解さ
せ、静置した。この二酸化ケイ素溶液に実施例7と同様
にして得られた活物質粒子50gを少量ずつ添加した。
次いで、この溶液の温度を徐々に室温まで下げることに
より前記水酸化ニッケル粒子の表面の一部に二酸化ケイ
素(SiO2 )層を形成し、活物質粒子を作製した。前
記粒子の二酸化ケイ素の含有量は、6重量%であった。 (実施例9)以下に説明する活物質粒子を正極に用いる
こと以外は、実施例1と同様な構成のニッケル水素二次
電池を組み立てた。
One liter of a 1 N aqueous potassium hydroxide solution heated to 80 to 100 ° C. was mixed with silicon dioxide (SiO 2 ) powder at a concentration of 0.0031 wt. % And dissolved. To this silicon dioxide solution, 50 g of active material particles obtained in the same manner as in Example 7 were added little by little.
Next, the temperature of the solution was gradually lowered to room temperature to form a silicon dioxide (SiO 2 ) layer on a part of the surface of the nickel hydroxide particles, thereby producing active material particles. The content of silicon dioxide in the particles was 6% by weight. (Example 9) A nickel-metal hydride secondary battery having the same structure as in Example 1 except that the active material particles described below were used for the positive electrode was assembled.

【0044】80〜100℃に加熱した1規定の水酸化
カリウム水溶液1lに、二酸化ケイ素(SiO2 )粉末
をその濃度が0.0041wt.%になるように溶解さ
せ、静置した。この二酸化ケイ素溶液に実施例8と同様
にして得られた活物質粒子50gを少量ずつ添加した。
次いで、この溶液の温度を徐々に室温まで下げることに
より前記水酸化ニッケル粒子の表面の一部に二酸化ケイ
素(SiO2 )層を形成し、活物質粒子を作製した。前
記粒子の二酸化ケイ素の含有量は、10重量%であっ
た。 (比較例3)以下に説明する正極に用いること以外は、
実施例1と同様な構成のニッケル水素二次電池を組み立
てた。
One liter of a 1 N aqueous solution of potassium hydroxide heated to 80 to 100 ° C. was mixed with silicon dioxide (SiO 2 ) powder at a concentration of 0.0041 wt. % And dissolved. To this silicon dioxide solution, 50 g of active material particles obtained in the same manner as in Example 8 were added little by little.
Next, the temperature of the solution was gradually lowered to room temperature to form a silicon dioxide (SiO 2 ) layer on a part of the surface of the nickel hydroxide particles, thereby producing active material particles. The content of silicon dioxide in the particles was 10% by weight. (Comparative Example 3) Except for use in the positive electrode described below,
A nickel-metal hydride secondary battery having the same configuration as in Example 1 was assembled.

【0045】実施例1と同様な亜鉛が共沈された水酸化
ニッケル粒子100重量%に対して3重量%の二酸化ケ
イ素粉末を添加し、これらを混合した。得られた混合粉
末、一酸化コバルト、カルボキシメチルセルロース及び
水を、100:5:0.3:30の重量比で混練し、ペ
ーストを調製した。前記ペーストをスポンジ状ニッケル
多孔体に充填し、乾燥し、圧延した後、リードを溶接す
ることによってペースト式ニッケル正極を作製した。
As in Example 1, 3% by weight of silicon dioxide powder was added to 100% by weight of nickel hydroxide particles in which zinc was coprecipitated, and these were mixed. The obtained mixed powder, cobalt monoxide, carboxymethyl cellulose and water were kneaded at a weight ratio of 100: 5: 0.3: 30 to prepare a paste. The paste was filled in a sponge-like nickel porous body, dried, rolled, and then a lead was welded to produce a paste-type nickel positive electrode.

【0046】得られた実施例6〜9の二次電池及び比較
例3の二次電池について、常温(20℃)にて0.2C
mAで充電した後、0.2CmAか、あるいは0.1C
mAで放電する充放電を8サイクル繰り返し、電池の充
放電特性を安定化させた。次いで、60℃の高温雰囲気
下において0.2CmAで150%充電した後、20℃
に放置して前記二次電池の温度が20℃になった後、
1.0CmAで1.0Vまで放電した際の放電容量を測
定した。得られた放電容量の正極理論容量に対する利用
率を算出し、その結果を図3に示す。なお、図3には、
前述した比較例1の結果を併記する。
With respect to the obtained secondary batteries of Examples 6 to 9 and Comparative Example 3, 0.2 C at normal temperature (20 ° C.) was obtained.
After charging with mA, 0.2CmA or 0.1C
The charging / discharging discharging at mA was repeated eight cycles to stabilize the charging / discharging characteristics of the battery. Then, after charging 150% at 0.2 CmA in a high temperature atmosphere of 60 ° C.,
After the temperature of the secondary battery reaches 20 ° C.,
The discharge capacity at the time of discharging to 1.0 V at 1.0 CmA was measured. The utilization ratio of the obtained discharge capacity to the theoretical capacity of the positive electrode was calculated, and the result is shown in FIG. In FIG. 3,
The results of Comparative Example 1 described above are also shown.

【0047】図3から明らかなように、亜鉛原子とケイ
素の酸化物とを含有する水酸化ニッケルを主成分とする
活物質粒子を含む正極から組み立てられた実施例6〜9
の二次電池は、高温での充電効率を向上できることがわ
かる。これに対し、ケイ素酸化物を含有していない活物
質粒子を含む正極から組み立てられた比較例1の二次電
池と、ケイ素酸化物が粉末の形態で添加された正極から
組み立てられた比較例3の二次電池は、実施例6〜9に
比べて高温充電時の利用率が低いことがわかる。
As is apparent from FIG. 3, Examples 6 to 9 were assembled from positive electrodes containing active material particles mainly composed of nickel hydroxide containing zinc atoms and silicon oxides.
It can be seen that the rechargeable battery can improve the charging efficiency at high temperatures. In contrast, the secondary battery of Comparative Example 1 assembled from the positive electrode including the active material particles containing no silicon oxide, and Comparative Example 3 assembled from the positive electrode to which silicon oxide was added in the form of powder. It can be understood that the secondary battery of No. has a lower utilization rate at the time of high-temperature charging as compared with Examples 6 to 9.

【0048】[0048]

【発明の効果】以上詳述したように本発明によれば、高
温環境下においても放電容量が高く、かつサイクル寿命
が長いニッケル水素二次電池を提供することができる。
As described above in detail, according to the present invention, a nickel-metal hydride secondary battery having a high discharge capacity and a long cycle life even in a high-temperature environment can be provided.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明に係るニッケル水素二次電池の一例を示
す部分切欠斜視図。
FIG. 1 is a partially cutaway perspective view showing an example of a nickel-metal hydride secondary battery according to the present invention.

【図2】本発明の実施例1〜5の二次電池及び比較例1
〜2の二次電池における第2酸化錫の含有量と利用率と
の関係を示す特性図。
FIG. 2 shows the secondary batteries of Examples 1 to 5 of the present invention and Comparative Example 1.
6 is a characteristic diagram showing the relationship between the content of the second tin oxide and the utilization rate in the secondary batteries of Nos. 1 to 2.

【図3】本発明の実施例6〜9の二次電池及び比較例
1、3の二次電池における二酸化ケイ素の含有量と利用
率との関係を示す特性図。
FIG. 3 is a characteristic diagram showing the relationship between silicon dioxide content and utilization in the secondary batteries of Examples 6 to 9 of the present invention and the secondary batteries of Comparative Examples 1 and 3.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1…容器、2…正極、3…セパレータ、4…負極、7…
封口板、8…絶縁ガスケット。
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... container, 2 ... positive electrode, 3 ... separator, 4 ... negative electrode, 7 ...
Sealing plate, 8 ... insulating gasket.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 高林 純一 神奈川県川崎市幸区堀川町72番地 株式会 社東芝川崎事業所内 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Junichi Takabayashi 72 Horikawa-cho, Saiwai-ku, Kawasaki-shi, Kanagawa Inside Toshiba Kawasaki Plant

Claims (2)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 水酸化ニッケルを主成分とする活物質粒
子を含むペーストが集電体に充填された構造を有する正
極と、水素吸蔵合金を含む負極と、アルカリ電解液を具
備し、 前記活物質粒子は、亜鉛原子と、4b族元素(Si、G
e、Sn、Pb)のうち少なくとも1種の酸化物及び/
又は水酸化物を含有することを特徴とするニッケル水素
二次電池。
1. A positive electrode having a structure in which a paste containing active material particles containing nickel hydroxide as a main component is filled in a current collector, a negative electrode containing a hydrogen storage alloy, and an alkaline electrolyte. The material particles consist of zinc atoms and 4b group elements (Si, G
e, Sn, Pb) at least one oxide and / or
Alternatively, a nickel-hydrogen secondary battery containing a hydroxide.
【請求項2】 水酸化ニッケルを主成分とする活物質粒
子を含むペーストが集電体に充填された構造を有する正
極と、水素吸蔵合金を含む負極と、アルカリ電解液を具
備し、 前記活物質粒子は、亜鉛原子を1〜10重量%含有し、
かつ4b族元素(Si、Ge、Sn、Pb)のうち少な
くとも1種の酸化物及び/又は水酸化物を0.1〜10
重量%含有し、この酸化物及び/又は水酸化物を含む層
が前記活物質粒子表面に存在することを特徴とするニッ
ケル水素二次電池。
2. A positive electrode having a structure in which a paste containing active material particles containing nickel hydroxide as a main component is filled in a current collector, a negative electrode containing a hydrogen storage alloy, and an alkaline electrolyte. The material particles contain 1 to 10% by weight of zinc atoms,
And at least one oxide and / or hydroxide among the Group 4b elements (Si, Ge, Sn, Pb) is 0.1 to 10
A nickel-hydrogen secondary battery, characterized in that a layer containing this oxide and / or hydroxide is present on the surface of the active material particles by weight.
JP9059247A 1997-03-13 1997-03-13 Nickel hydrogen secondary battery Pending JPH10255786A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9059247A JPH10255786A (en) 1997-03-13 1997-03-13 Nickel hydrogen secondary battery

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP9059247A JPH10255786A (en) 1997-03-13 1997-03-13 Nickel hydrogen secondary battery

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JPH10255786A true JPH10255786A (en) 1998-09-25

Family

ID=13107875

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP9059247A Pending JPH10255786A (en) 1997-03-13 1997-03-13 Nickel hydrogen secondary battery

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JPH10255786A (en)

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP4309494B2 (en) Nickel metal hydride secondary battery
JP3925963B2 (en) Alkaline secondary battery
JP2000311704A (en) Sealed nickel hydrogen secondary battery
JPH09274932A (en) Manufacture of alkaline secondary battery
JP3352338B2 (en) Manufacturing method of alkaline storage battery
JPH11288735A (en) Alkaline secondary battery
JP3393978B2 (en) Alkaline secondary battery
JPH11260360A (en) Positive electrode for alkaline storage battery and alkaline storage battery
JPH10255786A (en) Nickel hydrogen secondary battery
JPH10255789A (en) Nickel hydrogen secondary battery
JP3392700B2 (en) Alkaline secondary battery
JP2000030702A (en) Nickel-hydrogen secondary battery
JPH1040950A (en) Alkaline secondary battery
JP3742149B2 (en) Alkaline secondary battery
JP2000277101A (en) Positive electrode for alkaline secondary battery and alkaline secondary battery
JPH10177858A (en) Paste type positive electrode for alkali secondary battery and manufacture of alkali secondary battery
JP2000188106A (en) Alkaline secondary battery
JP2002042802A (en) Sealed nickel-hydrogen secondary battery
JPH1196999A (en) Sealed nickel-hydrogen secondary battery
JPH1140183A (en) Battery
JPH10302792A (en) Alkaline secondary battery
JPH11176445A (en) Paste-type nickel positive electrode alkaline storage battery, and manufacture thereof
JPH1197003A (en) Nickel hydrogen secondary cell
JP2000299124A (en) Nickel-hydrogen secondary battery
JP2000149957A (en) Paste-type positive electrode for alkaline secondary battery, alkaline secondary battery and its manufacture

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040305

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20060221

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20061219

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070215

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20070626

A521 Written amendment

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523

Effective date: 20070823

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20071002