JPH10284072A - アルカリ蓄電池の製造法 - Google Patents
アルカリ蓄電池の製造法Info
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- JPH10284072A JPH10284072A JP9084967A JP8496797A JPH10284072A JP H10284072 A JPH10284072 A JP H10284072A JP 9084967 A JP9084967 A JP 9084967A JP 8496797 A JP8496797 A JP 8496797A JP H10284072 A JPH10284072 A JP H10284072A
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- Y02P—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
- Y02P70/00—Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
- Y02P70/50—Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 放電特性に優れた正極を備えた高容量のアル
カリ蓄電池を提供する。 【解決手段】 活物質である水酸化ニッケルと金属コバ
ルトまたはコバルト化合物からなる混合物に、予め酸に
よりｐＨを６〜１３に調整したリチウム水溶液を加えて
調整したペーストを、発泡状金属基板内に充填して得ら
れる正極板を用いることで、放電特性に優れたアルカリ
蓄電池を提供する。
カリ蓄電池を提供する。 【解決手段】 活物質である水酸化ニッケルと金属コバ
ルトまたはコバルト化合物からなる混合物に、予め酸に
よりｐＨを６〜１３に調整したリチウム水溶液を加えて
調整したペーストを、発泡状金属基板内に充填して得ら
れる正極板を用いることで、放電特性に優れたアルカリ
蓄電池を提供する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ蓄電池の製
造法、特にそのニッケル正極の改良に関するものであ
る。
造法、特にそのニッケル正極の改良に関するものであ
る。
【０００２】
【従来の技術】近年、電気機器の軽薄短小化に伴い、そ
の電源として小型高容量電池の要望が高まってきてい
る。高信頼性電池であるアルカリ蓄電池においてもこの
流れに沿って、ニッケル−カドミウム蓄電池の高容量化
や、負極にエネルギー密度の高い水素吸蔵合金を用いた
金属酸化物−水素蓄電池の開発、改良が進められてい
る。この種のアルカリ蓄電池は、一般に正極と負極との
間にセパレータを介在させ、電解液としてアルカリ水溶
液を所定量注入して構成されている。
の電源として小型高容量電池の要望が高まってきてい
る。高信頼性電池であるアルカリ蓄電池においてもこの
流れに沿って、ニッケル−カドミウム蓄電池の高容量化
や、負極にエネルギー密度の高い水素吸蔵合金を用いた
金属酸化物−水素蓄電池の開発、改良が進められてい
る。この種のアルカリ蓄電池は、一般に正極と負極との
間にセパレータを介在させ、電解液としてアルカリ水溶
液を所定量注入して構成されている。
【０００３】殆どの電池の正極としては、水酸化ニッケ
ルを主構成材料とするニッケル極が用いられている。し
かし水酸化ニッケルはそれ自体の導電性が低いため、そ
のままの状態で正極を作成すると、正極の活物質利用率
は低いものとなる。
ルを主構成材料とするニッケル極が用いられている。し
かし水酸化ニッケルはそれ自体の導電性が低いため、そ
のままの状態で正極を作成すると、正極の活物質利用率
は低いものとなる。
【０００４】そこで特公平６−８５３２５号公報では、
正極板の導電性を高めるために、金属コバルトあるいは
コバルト化合物の添加や、水酸化ニッケル粒子表面への
それらのコートを行い、水酸化ニッケル相互間の導電性
を高めて正極の活物質利用率を向上させることが提案さ
れている。
正極板の導電性を高めるために、金属コバルトあるいは
コバルト化合物の添加や、水酸化ニッケル粒子表面への
それらのコートを行い、水酸化ニッケル相互間の導電性
を高めて正極の活物質利用率を向上させることが提案さ
れている。
【０００５】また、活物質利用率の向上の別な手段とし
ては、特開平５−１４４４６７号公報に、電池内にリチ
ウムイオンを添加して充電時の水酸化ニッケルの充電受
入れ性を高める方法が提案されている。これは、水酸化
ニッケルの結晶格子中にリチウムイオンが取り込まれ、
格子欠陥が増大するため、水酸化ニッケル自体の導電性
が高まることと、水酸化ニッケルの結晶格子内へのリチ
ウムイオンの取り込みにより格子が歪み、γ−ＮｉＯＯ
Ｈの生成を抑制できるためである。以上のような手段に
より正極の活物質利用率を高め、容量密度を向上させて
いる。
ては、特開平５−１４４４６７号公報に、電池内にリチ
ウムイオンを添加して充電時の水酸化ニッケルの充電受
入れ性を高める方法が提案されている。これは、水酸化
ニッケルの結晶格子中にリチウムイオンが取り込まれ、
格子欠陥が増大するため、水酸化ニッケル自体の導電性
が高まることと、水酸化ニッケルの結晶格子内へのリチ
ウムイオンの取り込みにより格子が歪み、γ−ＮｉＯＯ
Ｈの生成を抑制できるためである。以上のような手段に
より正極の活物質利用率を高め、容量密度を向上させて
いる。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】このリチウムの添加方
法としては、電解液中への添加が一般的であるが、その
添加量は、リチウムの溶解度が低いため制限される。こ
のため特開平６−１１１８１６号公報には正極中にリチ
ウムを添加した電池が開示されている。しかしそのよう
な電池では、正極の構成材料に金属コバルトおよびコバ
ルト化合物を用いた場合には、単純にリチウムを添加す
るだけではリチウム塩が強アルカリのためペースト全体
がアルカリ性となって、これらの金属コバルトおよびコ
バルト化合物がアルカリ電解液に溶出し、乾燥時に溶出
したコバルトイオンが酸化されて不活性な酸化物に変化
してしまい、正極の導電性が十分に確保されず、正極の
活物質利用率は改善されなかった。
法としては、電解液中への添加が一般的であるが、その
添加量は、リチウムの溶解度が低いため制限される。こ
のため特開平６−１１１８１６号公報には正極中にリチ
ウムを添加した電池が開示されている。しかしそのよう
な電池では、正極の構成材料に金属コバルトおよびコバ
ルト化合物を用いた場合には、単純にリチウムを添加す
るだけではリチウム塩が強アルカリのためペースト全体
がアルカリ性となって、これらの金属コバルトおよびコ
バルト化合物がアルカリ電解液に溶出し、乾燥時に溶出
したコバルトイオンが酸化されて不活性な酸化物に変化
してしまい、正極の導電性が十分に確保されず、正極の
活物質利用率は改善されなかった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明は上記課題を解決
するために、活物質である水酸化ニッケルと金属コバル
トまたはコバルト化合物からなる活物質混合物に予め酸
によりｐＨを６〜１３に調整したリチウム水溶液を加え
てペーストを調整した後、これを芯材に塗着するか、ま
たは発泡状基板内に充填して乾燥した正極を用いてアル
カリ蓄電池を構成するものである。
するために、活物質である水酸化ニッケルと金属コバル
トまたはコバルト化合物からなる活物質混合物に予め酸
によりｐＨを６〜１３に調整したリチウム水溶液を加え
てペーストを調整した後、これを芯材に塗着するか、ま
たは発泡状基板内に充填して乾燥した正極を用いてアル
カリ蓄電池を構成するものである。
【０００８】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、活物質
である水酸化ニッケルと金属コバルトまたはコバルト化
合物の混合粉末にｐＨを調整したリチウム水溶液を加え
て得たペーストを備えた正極であって、酸によりリチウ
ム水溶液をｐＨ６〜１３に調整する工程と、前記混合粉
末とｐＨ６〜１３の水酸化リチウム水溶液からペースト
を作製する工程と、作製したペーストを芯材あるいは発
泡状金属基板に塗布あるいは充填した後、乾燥する工程
を有する製造方法である。
である水酸化ニッケルと金属コバルトまたはコバルト化
合物の混合粉末にｐＨを調整したリチウム水溶液を加え
て得たペーストを備えた正極であって、酸によりリチウ
ム水溶液をｐＨ６〜１３に調整する工程と、前記混合粉
末とｐＨ６〜１３の水酸化リチウム水溶液からペースト
を作製する工程と、作製したペーストを芯材あるいは発
泡状金属基板に塗布あるいは充填した後、乾燥する工程
を有する製造方法である。
【０００９】この方法によれば、ペースト作製時にコバ
ルトあるいはコバルト化合物の溶解や酸化を抑制でき、
導電性、活物質利用率に優れたニッケル正極を提供でき
る。
ルトあるいはコバルト化合物の溶解や酸化を抑制でき、
導電性、活物質利用率に優れたニッケル正極を提供でき
る。
【実施例】以下本発明の詳細を、ニッケル−水素蓄電池
を例にとり説明する。
を例にとり説明する。
【００１０】正極は、水酸化ニッケル：酸化コバルト：
水酸化コバルト：酸化亜鉛を重量比率で１００：３：
７：２で混合した粉末に、和光純薬（株）製の水酸化リ
チウム一水和物を水酸化ニッケル１００重量部に対し
０．５重量部の割合で純水中に溶解した後、１４規定の
硫酸の滴下によりｐＨを各々７，５，１４に調整した水
酸化リチウムの水溶液を添加してペーストを作製した。
これらのペーストを発泡状ニッケル基板に充填して正極
板ａ，ｂ，ｃを作製した。比較のために同じ組成の混合
粉末に水酸化リチウムの水溶液ではなく、純水を加えて
ペーストを作製し、これらを充填した正極板ｄも同様な
方法で作製した。
水酸化コバルト：酸化亜鉛を重量比率で１００：３：
７：２で混合した粉末に、和光純薬（株）製の水酸化リ
チウム一水和物を水酸化ニッケル１００重量部に対し
０．５重量部の割合で純水中に溶解した後、１４規定の
硫酸の滴下によりｐＨを各々７，５，１４に調整した水
酸化リチウムの水溶液を添加してペーストを作製した。
これらのペーストを発泡状ニッケル基板に充填して正極
板ａ，ｂ，ｃを作製した。比較のために同じ組成の混合
粉末に水酸化リチウムの水溶液ではなく、純水を加えて
ペーストを作製し、これらを充填した正極板ｄも同様な
方法で作製した。
【００１１】セパレータには、厚み１００μｍ、目付重
量５０ｇ／ｍ2 のスルホン化ポリプロピレン繊維製不織
布セパレータを用いた。負極材料には、組成がＭｍＮｉ
3.55Ｃｏ0.75Ｍｎ0.4 Ａｌ0.3 （但しＭｍは希土類元素
の混合物を表す）の水素吸蔵合金を、湿式ボールミルに
て粉砕して、平均粒径が約３０μｍのものを用いた。こ
の合金粉末を、８０℃のＫＯＨ水溶液中で攪拌処理した
後、水素吸蔵合金粉末１００重量部に対してカルボキシ
メチルセルロースを０．１５重量部、カーボンブラック
を０．３重量部、スチレン−ブタジエン共重合体を０．
８重量部加え、分散剤として水を添加してペーストを作
成した。このペーストをパンチングメタルの両面に塗
布、乾燥した後、所定の厚みにプレスした。そしてこれ
らの極板を所定の寸法に切断した。
量５０ｇ／ｍ2 のスルホン化ポリプロピレン繊維製不織
布セパレータを用いた。負極材料には、組成がＭｍＮｉ
3.55Ｃｏ0.75Ｍｎ0.4 Ａｌ0.3 （但しＭｍは希土類元素
の混合物を表す）の水素吸蔵合金を、湿式ボールミルに
て粉砕して、平均粒径が約３０μｍのものを用いた。こ
の合金粉末を、８０℃のＫＯＨ水溶液中で攪拌処理した
後、水素吸蔵合金粉末１００重量部に対してカルボキシ
メチルセルロースを０．１５重量部、カーボンブラック
を０．３重量部、スチレン−ブタジエン共重合体を０．
８重量部加え、分散剤として水を添加してペーストを作
成した。このペーストをパンチングメタルの両面に塗
布、乾燥した後、所定の厚みにプレスした。そしてこれ
らの極板を所定の寸法に切断した。
【００１２】これらの正極板とセパレータと負極板を用
いて図１に示すような渦巻状極板群を作製した後、比重
１．３０のＫＯＨ水溶液を所定量注入して４／５Ａサイ
ズの電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを作製した。図中１は、ニッケ
ル正極板、２は水素吸蔵合金負極板、３はセパレータ、
４は電池ケースを示す。
いて図１に示すような渦巻状極板群を作製した後、比重
１．３０のＫＯＨ水溶液を所定量注入して４／５Ａサイ
ズの電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄを作製した。図中１は、ニッケ
ル正極板、２は水素吸蔵合金負極板、３はセパレータ、
４は電池ケースを示す。
【００１３】上記Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄの電池を用いて放電特
性の試験を行った。放電特性試験は、充電を２０℃、電
流値０．１ＣｍＡで電池容量の１５０％まで行い、一時
間放置した後、放電を２０℃、電流値０．２ＣｍＡで
１．０Ｖまで行い、１．０Ｖに低下するまでの放電容量
で評価を行った。その結果を（表１）に示す。
性の試験を行った。放電特性試験は、充電を２０℃、電
流値０．１ＣｍＡで電池容量の１５０％まで行い、一時
間放置した後、放電を２０℃、電流値０．２ＣｍＡで
１．０Ｖまで行い、１．０Ｖに低下するまでの放電容量
で評価を行った。その結果を（表１）に示す。
【００１４】
【表１】
【００１５】（表１）の結果から明らかなように、ｐＨ
７の水酸化リチウムの水溶液を添加して調整したペース
トを用いた電池Ａは、水酸化リチウムの水溶液を添加し
なかったペーストを用いた電池Ｄに比べ活物質利用率が
向上していた。また、ペースト中にｐＨ１４の水酸化リ
チウムの水溶液を添加した電池Ｃおよびペースト中にｐ
Ｈ５の水酸化リチウムの水溶液を添加した電池Ｂに比べ
ても、Ａは正極の活物質利用率が向上していた。
７の水酸化リチウムの水溶液を添加して調整したペース
トを用いた電池Ａは、水酸化リチウムの水溶液を添加し
なかったペーストを用いた電池Ｄに比べ活物質利用率が
向上していた。また、ペースト中にｐＨ１４の水酸化リ
チウムの水溶液を添加した電池Ｃおよびペースト中にｐ
Ｈ５の水酸化リチウムの水溶液を添加した電池Ｂに比べ
ても、Ａは正極の活物質利用率が向上していた。
【００１６】この要因については以下のように推測し
た。通常アルカリ蓄電池の正極は、水酸化ニッケルの導
電性が低いので活物質間の導電性を確保するために金属
コバルト等を添加している。そして活物質間に分散させ
たコバルトは、充電時に電気化学的に酸化されて導電性
の高いＣｏＯＯＨとなり、活物質間の導電性を高めて、
水酸化ニッケル粉末間の電子の授受をスムーズにして活
物質である水酸化ニッケルの利用率を向上させている。
また水酸化リチウムは、充電時に水酸化ニッケルの結晶
格子内に取り込まれるため、水酸化ニッケルは格子欠陥
を生じ、これにより水酸化ニッケルの粒子内の電子の移
動がスムーズになって水酸化ニッケルの利用率を向上さ
せている。
た。通常アルカリ蓄電池の正極は、水酸化ニッケルの導
電性が低いので活物質間の導電性を確保するために金属
コバルト等を添加している。そして活物質間に分散させ
たコバルトは、充電時に電気化学的に酸化されて導電性
の高いＣｏＯＯＨとなり、活物質間の導電性を高めて、
水酸化ニッケル粉末間の電子の授受をスムーズにして活
物質である水酸化ニッケルの利用率を向上させている。
また水酸化リチウムは、充電時に水酸化ニッケルの結晶
格子内に取り込まれるため、水酸化ニッケルは格子欠陥
を生じ、これにより水酸化ニッケルの粒子内の電子の移
動がスムーズになって水酸化ニッケルの利用率を向上さ
せている。
【００１７】本発明のｐＨを７に調整した水酸化リチウ
ムをペースト中に添加して得た正極板を用いた電池Ａ
は、上記のコバルトとリチウムによる相乗効果のために
放電特性が優れている。しかしながら水酸化リチウムを
添加しない極板を用いた電池Ｄは、リチウムによる効果
が得られないために正極利用率が若干低下していた。
ムをペースト中に添加して得た正極板を用いた電池Ａ
は、上記のコバルトとリチウムによる相乗効果のために
放電特性が優れている。しかしながら水酸化リチウムを
添加しない極板を用いた電池Ｄは、リチウムによる効果
が得られないために正極利用率が若干低下していた。
【００１８】またｐＨ１４のリチウム水溶液を添加した
ペーストを用いた電池Ｃは、水酸化ニッケルの結晶格子
内へのリチウムの取り込みは十分に行われるが、水酸化
リチウム水溶液が強アルカリであるため、ペースト全体
がアルカリ性となって、電解液中に金属コバルトおよび
コバルト化合物が溶出して、このペーストを発泡状セル
メットに充填して乾燥した際に、溶出したコバルトが酸
化され不活性なコバルト酸化物になるため、水酸化ニッ
ケル相互間の導電性を十分に確保できず、水酸化ニッケ
ルの利用率が低下したと推定できる。
ペーストを用いた電池Ｃは、水酸化ニッケルの結晶格子
内へのリチウムの取り込みは十分に行われるが、水酸化
リチウム水溶液が強アルカリであるため、ペースト全体
がアルカリ性となって、電解液中に金属コバルトおよび
コバルト化合物が溶出して、このペーストを発泡状セル
メットに充填して乾燥した際に、溶出したコバルトが酸
化され不活性なコバルト酸化物になるため、水酸化ニッ
ケル相互間の導電性を十分に確保できず、水酸化ニッケ
ルの利用率が低下したと推定できる。
【００１９】さらにｐＨ５のリチウム水溶液を添加した
ペーストを用いた電池Ｂは、ペーストが弱酸性となり、
正極活物質である水酸化ニッケルの溶解が起きるため、
正極活物質の利用率が低下したと推定した。
ペーストを用いた電池Ｂは、ペーストが弱酸性となり、
正極活物質である水酸化ニッケルの溶解が起きるため、
正極活物質の利用率が低下したと推定した。
【００２０】本発明者らは種々検討の結果、正極のペー
ストに添加する水酸化リチウム水溶液のｐＨは６〜１３
が望ましいことを見出した。
ストに添加する水酸化リチウム水溶液のｐＨは６〜１３
が望ましいことを見出した。
【００２１】上記の実施例では、ニッケル−水素蓄電池
を例にとり説明を行ったが、アルカリ電解液を用いる他
のアルカリ蓄電池であっても、本発明の正極を用いるこ
とにより同様の効果を得ることができる。
を例にとり説明を行ったが、アルカリ電解液を用いる他
のアルカリ蓄電池であっても、本発明の正極を用いるこ
とにより同様の効果を得ることができる。
【００２２】また本発明の電池に用いた正極板および負
極板の形式は、発泡メタル式、塗着式のいずれであって
もよく、その極板形式に左右されることなく同様の効果
を得ることができる。
極板の形式は、発泡メタル式、塗着式のいずれであって
もよく、その極板形式に左右されることなく同様の効果
を得ることができる。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、水酸化ニ
ッケルと金属コバルトまたはコバルト化合物からなる活
物質混合物に予め酸によりｐＨを６〜１３に調整したリ
チウム水溶液を加えてペーストを調整し、これを発泡状
金属基板内に充填するかあるいは芯材両面に塗着した正
極を用いることで、放電特性に優れたアルカリ蓄電池を
提供する。
ッケルと金属コバルトまたはコバルト化合物からなる活
物質混合物に予め酸によりｐＨを６〜１３に調整したリ
チウム水溶液を加えてペーストを調整し、これを発泡状
金属基板内に充填するかあるいは芯材両面に塗着した正
極を用いることで、放電特性に優れたアルカリ蓄電池を
提供する。
【図１】本発明の実施例による電池の破断図
１ ニッケル正極板 ２ 水素吸蔵合金負極板 ３ セパレータ ４ 電池ケース
Claims (1)
- 【請求項１】ニッケル正極、負極、セパレータおよびア
ルカリ電解液より構成するアルカリ蓄電池の製造法であ
って、正極は活物質である水酸化ニッケルと金属コバル
トまたはコバルト化合物との混合物に予めｐＨを６〜１
３に調整した水酸化リチウム水溶液を加えてペーストを
調整する工程と、このペーストを芯材あるいは発泡状金
属基板に塗布または充填した後、乾燥する工程とから得
られたものを用いることを特徴とするアルカリ蓄電池の
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9084967A JPH10284072A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | アルカリ蓄電池の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9084967A JPH10284072A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | アルカリ蓄電池の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284072A true JPH10284072A (ja) | 1998-10-23 |
Family
ID=13845404
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9084967A Pending JPH10284072A (ja) | 1997-04-03 | 1997-04-03 | アルカリ蓄電池の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10284072A (ja) |
-
1997
- 1997-04-03 JP JP9084967A patent/JPH10284072A/ja active Pending
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