JPS59165370A - アルカリ蓄電池用陽極板の製造方法 - Google Patents

アルカリ蓄電池用陽極板の製造方法

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JPS59165370A
JPS59165370A JP58039778A JP3977883A JPS59165370A JP S59165370 A JPS59165370 A JP S59165370A JP 58039778 A JP58039778 A JP 58039778A JP 3977883 A JP3977883 A JP 3977883A JP S59165370 A JPS59165370 A JP S59165370A
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hydroxide
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Hideharu Yamamoto
英晴 山本
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Sanyo Denki Co Ltd
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/26Processes of manufacture
    • 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

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Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 (イ)産業上の利用分野 本発明は活物質表面に水酸化コバルトが単独で存在する
層を有するアルカリ蓄電池用陽極板の製造方法に関する
(ロ)従来技術 従来アルカリ蓄電池の陽極板は、カーボニルニッケル粉
末を主成分とするスラリーを芯体にコーティングし、こ
れを還元雰囲気下で焼結して得た多孔性ニッケル基板中
に、硝酸ニッケルを主成分とした含浸液を含浸し、次い
でアルカリ処理に浸漬して基板の孔中に活物質を充填さ
せる製造方法を用いて作成されている。しかし、最近の
市場要求は、前述の製造方法で得た陽極板を用いたアル
カリ蓄電池では満足できず、電池の容量アップを強く望
むものであシ、該市場要求を満たすためにも、極板容量
の大きな、また体積エネルギー密度の大きな陽極板を開
発する必要がある。極板容量をアップさせる基本的な方
法としては、活物質の利用率を増加させる方法が考えら
れ、一般に含浸液中に硝酸コバルトを添加しておき活物
質中にコバルトを均一に分散するコバルト添加が行なわ
れている。該コバルト添加は、利用率及び高温特性の向
上に有効であるが、陽極板での活物質の利用率は充分で
娘なかった。
(ハ)発明の目的 本発明はかかる点に鑑み、陽極活物質の利用率を向上さ
せることによシ極板容量を向上させ、また、充放電サイ
クルの増加に伴う容量劣化を抑制した陽極板を製造する
ことを目的とする。
に)発明の構成 本発明は陽極活物質である水酸化ニッケルを主成分とし
て保持した多孔性金属基板を、硝酸コバルトを含む硝酸
塩水溶液に浸漬し、次いでアルカリ処理を行ない前記活
物質表層に水酸化コバルトを形成した後、過酸化水素水
等の酸化剤を用いて前記水酸化コバルトを酸化させるこ
とにより活物質表層にコバルト添加した陽極板の充放電
サイクルによる容量劣化の防止及び容りの向上をはかる
ものであシ、また、前記水酸化コバルトを前記水% 酸化ニッケルに対し0.5〜5重量とし、前記硝^ 酸塩の75%以上を硝酸コバルトとし、また前記多孔性
金属基板の前記硝酸塩水溶液への浸漬を含浸時間X(分
)と含浸液温Y(C)との関係でX≦(95−Y)/2
.5 の範囲にすることで、より一層木きな容量を有するアル
カリ蓄電池用陽極板を作成するものである。
(ホ)実施例 本発明に関する実験及び実施例を以下に示し、図面を用
いて説明する。
実験1 硝酸ニッケルを主成分とする含浸液を用いて、化学含浸
法によシ焼結式ニッケル基板にニッケル゛陽極を保持せ
しめた利用率′″16%の極板を、ニッケルとコバルト
の含有率を変化させてなる比重1.4の硝酸塩含浸液に
5分間浸漬した後、続いてアルカリ処理、水洗、乾燥を
行ない陽極板を作成し、利用率の測定を行なった。第1
図は硝酸塩含浸液中のニッケルとコバルトの組成と利用
率との関係を示した図面である。図面より明らかな様に
含浸液組成によって利用率は大きな影響を受け、コバル
トの比率が高くなる程利用率は高い値を示す。
すなわち、活物質表層のコバルト含有率は高い程良く含
浸液組成としてはコバルトは少なくとも75%以上、望
ましくは100%で高利用率が得られる。
実験2 実験1と同様の利用率76%の極板を、液温か20℃、
45℃、70℃である比重1.4の硝酸コバルト含浸液
に夫々任意時間浸漬後、アルカリ水溶液に浸漬して水酸
化コバルトに変換し、続いて水洗、乾燥を行ない活物質
表層にコバルトを析出させて陽極板を作成した。第2図
は硝酸コバルト含洗液での含浸時間と利用率との関係を
示した図面で、あり、第6図れ高利用率を得るための含
浸時間と含浸液温との関係を示した図面である。第2図
よシ含浸時間が増すにもかかわらず利用率が減少してい
ることがわかる。これは長時間極板を含浸液に浸漬する
ことによシ、活物質のニッケルが溶は出しコバルトとの
混合が進み活物質表層部の水酸化コバルトの含有率が減
少するためと考えられる。含浸液温か高い程利用率の減
少が早いことも同様な理由であシ、高温になる程ニッケ
ルのコバルトへの溶解混合が進行するためである。また
、含浸液温20°Cでは含浸時間60分以内、45℃で
は20分以内、70℃では10分以内で含浸を行なうと
利用率の大幅な向上が期待できることがわかる。すなわ
ち第6図の斜線部の範囲であシ、含浸液温をY (”C
! ) 、含浸時間をX(分)とすれば一般に X5(95−Y)i2.5 で好艮な効果が得られる。
実験6 実験1と同様の利用率76%の極板を、液温20℃の異
なる比重の硝酸コバルト水溶液に5分間浸漬した後、続
いてアルカリ処理、水洗、乾燥を行ない活物質表層への
コバルト添加量を変化させた陽極板を作成し、利用率を
測定した。第4図は硝酸コバルト含浸液の比重とコバル
ト添加率(活物質の水酸化ニッケルに対する活物質表層
の水酸化コーバルトの割合)との関係を示す図面であり
、第5図はコバルト添加率と利用率との関係を示す図面
である。第4図より硝酸コバルト含浸液の比重を変化さ
せることで、コバルトの添加量を変化させられることが
わかる。コバルトの添加量を変化させる方法として同じ
比重の含浸液を用い含浸時間を変化させる方法も考えら
れるが、前述のとおり、長時間の硝酸コバルト水溶液へ
の浸漬は利用率の低下を招き好ましくない。また第5図
かられかるように、コバルト添加が少ない場合は、コバ
ルトの添加に伴なう利用率の向上がうかがえるが、利用
率はまだ十分ではなく、それと同時に充放電サイクルで
の劣化が大きくなる(後述)。コバルト添加が多すぎる
場合は、コバルトの添加に伴ない利用率の低下がうかが
われ、またガス発生による極板の部分的剥離が生じ、コ
バルトのセパレーターへの移動が著しくなシミ池構成時
にシ璽−ト等の危険を伴なう。このコバルト添加が多す
ぎる場合の利用率の低下の原因は極板内の空孔の一部が
コバルトに閉録され、また活物質表層に存在するコバル
ト層が厚くなり過ぎ電解液の拡散、浸透が制限されるた
めと推測される。上述の様に活物質表層へのコバルトの
添加量には最適値があり0.5〜5.0重量%が望まし
い。
実験4 実験1乃至6の結果を考慮して極板A、Fを作成してサ
イクル特性を調べてた。
極板A 実験1で用いた利用率76%の極板をベース極板とし、
このベース極板を比重1.4の硝酸コバルト水溶液に室
温で5分間浸漬し、続いて乾燥、アルカリ処理、水洗、
乾燥を行なって水酸化コバルトの添加量が活物質に対し
て約6.0%となった陽極板である。
極板B 極板Aの作成条件のうち浸漬時間を60分とし、その他
の条件は同一で作成し、水酸化コバルトの添加量が活物
質に対して約6.55i6となった陽極板である。
極板C 極板Aの作成条件のうち硝酸コバルト水溶液の比重を1
.1とし、その他の条件は同一で作成し、水酸化コバル
トの添加量が活物質に対して約0.5%となった陽極板
である。
極板り 前記ベース極板をコバルトとニッケルのモル比で6対1
である比重1.4の硝酸塩水溶液に室温で5分間浸漬し
、続いて乾燥、アルカリ処理、水洗、乾燥を行なって水
酸化コバルトの添加量が活物質に対して約2.8%とな
った陽極板である。
極板E 極板りの作成条件のうち比重1.4の硝酸塩水溶液のコ
バルトとニッケルのモル比を1対3とし、その他の条件
は同一で作成し、水酸化コバルトの添加fi1′カ活物
質に対して約1.6%となった陽極板である。
尚、ベース極板を極板Fとする。
これらの極板のサイクル試験は、ニッケル板を対極とし
て電解液過剰の下で電解液に比重1.26のNORを用
い、充電は理論容量の0.10X16時間、また放電は
0.2Cで行なった。第6図にこの試験によシ得られた
サイクル数と容量との関係を示す。第6図より極板ム乃
至Eはいずれもベース極板Fに比較して賽量アップがう
ががわれるが、極板り及びEは活物質量が他の極板より
4〜8%増加しているので活物質の利用率では低下して
おシ、またコバルト添加の少ない極板Cではサイクル劣
化が他の極板に比し極端に大きくなっている。次いで極
板A及びloの体積効率並びに充放電時のニッケルの価
数の測定を行なうと、体積効率では極板F−が43 Q
 m A H/ ccであるのに対し、極板Aは54Q
mAH/ccと大幅に増加している仁とがわかシ、また
ニッケルの価数では充電時に両極板とも約6.1でほぼ
同等であるが、放電時には極板Aが価数的2.1まで放
電されるのに対し、極板Fは価数約2.6までしか放電
されず、との0.2の価数の差が容量アップにつながっ
ているものと考えられる。これは極板Fの場合放電時に
活物質表面層より充電生成物のNi0OHが導電性の低
いN1(OR)2に変化し、放電が進行するのに従い活
物質表面層がN1(OR)2におおわれ、内部のNi0
OHの反応が進みにくくなるのに対し、極板Aの場合は
活物質表面層に放電し雌いCo00Hが存在し、このC
o00HはN1(OR)2よシ導電性が高いため表面層
にN1(OR)2の様な不働態層が生成しにくく、内部
までN 100Hの反応が進むからと考えられる。
しかしながら前述の活物質表層にコバルトを添加した極
板は、充放電サイクルが進むにつれ容量が劣化すること
がわかった。以下に本発明の実施例を示し、本発明によ
る極板と、前述のMIA及びFとを比較しながら説明す
る。
実施例1 実験4で用いた極板Aを2%過酸化水素水に60分間浸
漬し、活物質表層のコバルトを酸化した。
この極板をGとする。
実施例2 前述の極板Aを2%次亜塩素酸ソーダ溶液に60分間浸
漬し、活物質表層のコバルト−を酸化した。
この極板をHとする。
実施例6 前述の極板人を減圧容器内で減圧及び空気注入の操作を
数回繰シ返し、活物質表層のコバルトを酸化した。この
極板を1とする。
尚、比較例として前記極板A及びFを用いる。
前記極板A及びF乃至lt実験4と同一条件で0.2C
で放電した時の放電容量と放電電圧との関係を第7図に
示す。ここに於いて極板Hと極板Gは同一のカーブを、
極板工と極板Aも同一のカーブを示した。次いで実験4
と同一条件でサイクル試験を行ない、サイクル数と極板
容量の関係を第8図に示す。
極板ムは第7図より放電電圧が極板F、G及び旦より全
体的に若干低く、特に放電末期に放電電圧が低くなり、
なだらかなカーブを描いて減少していることがわかる。
これは充電によって高次酸化物となったコバルトの一部
が放電によって2価に変化し、活物質表層の導電性が悪
くなるからと考えられる。また第8図よシ極板Aは30
サイクル程度まで拡容量劣化ははとんどなく艮好である
が、それ以降のサイクルでは容量劣化が大きく生じてい
ることがわかる、 次に実施例に於ける極板G乃至工を見ると、第7図よシ
わかる様に極板G及びHは放it圧が極板Aに比し若干
ではあるが全体的に高くなっている。また放電末期にも
放電電圧の低下は#1とんど表われず極板Fとほぼ同様
なカーブを描いている。
しかし、空気で酸化を行なった極板lは極板Aと類似し
たカーブを描き、極板G及びHのような効果は得られな
かった。これは活物質表層に添加したコバルトを完全に
酸化できなかったためと考えられる。また第8図よシ、
極板Gは全般的にFtとんど容量劣化はみられず高容量
を維持し、活物質表層のコバルト添加の効果が表われて
いることがわかる。一方次亜塩素酸ソーダで酸化させた
極板■では、むしろサイクル劣化が極板Aより大きくな
ってしまった。これは次亜塩素酸ソーダの様な強力な酸
化剤を用いると、コバルトの酸化と共に極板をも腐食さ
せてしまうためと考えられる。しかし、酸化力の強いオ
ゾンを用いて実施例6と同様にして極板を作成しサイク
ル試験を行なったところ極板Gと同様な特性が得られた
ことから、次亜塩素酸ソーダを用いて酸化させる際にも
極板を腐食させない条件でコバルトを充分酸化させれば
艮好な効果が得られると考えられる。また他の酸化剤を
用いた場合も同様である。
これらの実験により、活物質表層へのコバルト添加によ
る前述の欠点は極板表面のコバルトを酸化することによ
)解消されることがわかったが、この理由は活物質のニ
ッケルと直接接触するコバルトが活性な2gkである可
能性があるため、この状態で充放電を行なうとニッケル
とコバルトの固溶体が形成され易く、さらにサイクル数
の増加と共にコバルトの拡散も進むからと考えられ、充
放電の前にコバルトを酸化させ3価にしておくことで前
記固溶体の生成が抑制され、同時にコバルトの拡散も抑
制され艮好な効果が得られるものと考えられる。
(へ)発明の効果 本発明により陽極活物質表面にコバルトを添加し、この
コバルトを酸化することで、充放電サイクルの増加に伴
う容量劣化が抑制されると共に、極板容量が向上し、ま
た、活物質表層の水酸化コバルトを活物質である水酸化
ニッケルに対して0.5〜5重景%とし、前記水酸化コ
バルト添加に際する含浸液の硝酸塩の75%以上を硝酸
コバルトとし、また前記含浸液での含浸を含浸時間X(
分)と含浸液温Y (”C)との関係で X≦(95−Y)/2.5 の範囲にすることで、よシ一層極板春景が向上したアル
カリ蓄電池用陽極板を作成できる効果がある。
【図面の簡単な説明】
第1図社含浸液中のコバルトとニッケルの組成と利用率
との関係を示す図面、第2図は硝酸コバルト含浸液への
含浸時間と利用率との関係を示す図面、第6図は高利用
率を得るための含浸時間と含浸液温との関係を示す図面
、第4図は含浸液の比重とコバルト添加率との関係を示
す図面、第5図はコバルト添加率と利用率との関係を示
す図面、第6図及び第8図は、サイクル数と極板容量と
の関係を示す図面、第7図は放電容量と放電電圧との関
係を示す図面である。 含浸液、組成゛ 第41 舎邊綺閉(射 合浸綺FJ を分) 図 欄綾コバルト舎層清句比丈 コバルト流力alP  (xン 第6図 第7図 第8図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 (1)水酸化ニッケルを主成分とする陽極活物質または
    水酸化ニッケルのみの陽極活物質を保持した多孔性金属
    基板を、硝酸コバルトを含む硝酸塩水溶液に浸漬し、次
    いでアルカリ処理を行ない前記活物質の表面に水酸化コ
    バルトが単独で存在する層を形成した後、過酸化水素水
    等の酸化剤を用いて前記水酸化コバルトを激化させるこ
    とを特徴とするアルカリ蓄電池用陽極板の製造方法。 (21m配水酸化コバルトが前記水酸化ニッケルに対し
    0.5〜5重量%である特許請求の範囲第1項記載のア
    ルカリ蓄電池用陽極板の製造方法。 (3)前記硝酸塩の75%以上が硝酸コバルトである特
    許請求の範囲第1項または第2項記載のアルカリ蓄電池
    用陽極板の製造方法。 (4)前記多孔性金属基板の前記硝酸塩水溶液への浸漬
    亦含浸時間をX(分)、また含浸液温をY(”C)とす
    ると、 XS< 95−Y )、/2.5 の関係である特許請求の範囲第1項、第2項又は第6項
    に記載のアルカリ蓄電池用陽極板の製造方法。
JP58039778A 1983-03-09 1983-03-09 アルカリ蓄電池用陽極板の製造方法 Granted JPS59165370A (ja)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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