JPS60124368A - 密閉型ニッケルカドミウム蓄電池 - Google Patents
密閉型ニッケルカドミウム蓄電池Info
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- JPS60124368A JPS60124368A JP58231739A JP23173983A JPS60124368A JP S60124368 A JPS60124368 A JP S60124368A JP 58231739 A JP58231739 A JP 58231739A JP 23173983 A JP23173983 A JP 23173983A JP S60124368 A JPS60124368 A JP S60124368A
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- Japan
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- nickel
- hydroxide
- positive electrode
- cadmium
- active material
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/32—Nickel oxide or hydroxide electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
-
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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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- Manufacturing & Machinery (AREA)
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、高容量を有する密閉型皿ノケル力トーミウム
蓄電池に関するものである。
蓄電池に関するものである。
従来例の構成とその問題点
密閉型ニッケルカドミウム蓄電池は、水酸化ニッケルを
主体とする正極と、水酸化カドミウムを主体とする負極
と、正負極を隔離するセパレータと、電解液としてのア
ルかり水溶液とから構成されている。
主体とする正極と、水酸化カドミウムを主体とする負極
と、正負極を隔離するセパレータと、電解液としてのア
ルかり水溶液とから構成されている。
負極としては、一般に焼結式、ペースト式のカドミウム
極が用いられ、ベース１一式は焼結式に比べて放電特性
はやや劣るが、製造工程が簡単なこと、および容量が大
きいことなどの特徴かある。
極が用いられ、ベース１一式は焼結式に比べて放電特性
はやや劣るが、製造工程が簡単なこと、および容量が大
きいことなどの特徴かある。
正極としては、多孔性ニッケ／Ｖ焼結基板に、電解法、
化学含浸法等の手段によって、正極活物質となる水酸化
ニッケル、水酸化コバルト等を充填したものが用いられ
ている。また最近ではスポンジ状の金属ニッケル基板に
、水酸化ニッケルを主体とした活物質ペーストを充填し
た、高容量を有するニッケル正極も提案されている。
化学含浸法等の手段によって、正極活物質となる水酸化
ニッケル、水酸化コバルト等を充填したものが用いられ
ている。また最近ではスポンジ状の金属ニッケル基板に
、水酸化ニッケルを主体とした活物質ペーストを充填し
た、高容量を有するニッケル正極も提案されている。
従来の焼結式ニッケル正４？ｆｉの活物質充填工程は、
例えば化学含浸法のように含浸工程、アルカリ処理工程
、水洗工程、乾燥工程等、数多くの工程が必要であシ、
高容量の正極を得るだめには１、これらの工程の数回に
及ぶくり返えしが必要となり、非常に煩雑となっている
。
例えば化学含浸法のように含浸工程、アルカリ処理工程
、水洗工程、乾燥工程等、数多くの工程が必要であシ、
高容量の正極を得るだめには１、これらの工程の数回に
及ぶくり返えしが必要となり、非常に煩雑となっている
。
一方、多孔度９０〜９６％のスポンジ状の金属ニッケル
基板を用いる方法（以下スポンジメタル正（；貿という
）は、孔径の大きいものが選択できることにより、基板
中にペースト状の活物質を直接充填でき、しかも充填後
、加圧加工を行なうだけの簡単な工程で、高容量を有す
るニッケル正極の製造が可能である。まだ正極板の特性
としては、容量面では、従来の焼結式の正極板の単位体
積当りの容量密度が３５０〜４５０ｍＡｈ７７程度であ
るのに対し、４７０〜５２０ ｍＡｈΔゴ程度の高容量
が得られ、大電流での放電特性も、焼結式のものと同等
の性能が得られる。
基板を用いる方法（以下スポンジメタル正（；貿という
）は、孔径の大きいものが選択できることにより、基板
中にペースト状の活物質を直接充填でき、しかも充填後
、加圧加工を行なうだけの簡単な工程で、高容量を有す
るニッケル正極の製造が可能である。まだ正極板の特性
としては、容量面では、従来の焼結式の正極板の単位体
積当りの容量密度が３５０〜４５０ｍＡｈ７７程度であ
るのに対し、４７０〜５２０ ｍＡｈΔゴ程度の高容量
が得られ、大電流での放電特性も、焼結式のものと同等
の性能が得られる。
しかし、スポンジメタル正極は、使用する活物質ペース
ト組成により特性が犬きく変化すること、’ｉｈ：解′
／色も従来の焼結式正極のものと同様なものでは十分に
特ＩＩＡが発揮され々いこと、などがあり、これらの最
適条件がこれ才では明確になっていなかった。
ト組成により特性が犬きく変化すること、’ｉｈ：解′
／色も従来の焼結式正極のものと同様なものでは十分に
特ＩＩＡが発揮され々いこと、などがあり、これらの最
適条件がこれ才では明確になっていなかった。
発明の目的
本発明は、前記の最適条件を明確にし、高容量の密閉型
ニッケルカドミウム蓄電池の処決を提供するものである
。
ニッケルカドミウム蓄電池の処決を提供するものである
。
発明の構成
本発明は正極活物質としての水酸化ニッケルと、この水
酸化ニッケルに対し重量比で５〜２０係の導電剤として
の金属ニッケル粉末と、３〜了係の活物質利用率向」二
のだめの金属コバルト粉末と、０〜１５％のザイクル寿
命向上のだめの水酸化カトミウムヲ混合したペーストを
スポンジ状のニッケル基板に充填した正極と、比重１２
７〜１．３５の水酸化カリウム水溶液１β当り水酸化リ
チウム１水塩を１５〜４５ノ溶解させたものをアルカリ
電解液に用いたことを特徴とする密閉型ニソヶル力トー
ミウム蓄電ｌ巾である。
酸化ニッケルに対し重量比で５〜２０係の導電剤として
の金属ニッケル粉末と、３〜了係の活物質利用率向」二
のだめの金属コバルト粉末と、０〜１５％のザイクル寿
命向上のだめの水酸化カトミウムヲ混合したペーストを
スポンジ状のニッケル基板に充填した正極と、比重１２
７〜１．３５の水酸化カリウム水溶液１β当り水酸化リ
チウム１水塩を１５〜４５ノ溶解させたものをアルカリ
電解液に用いたことを特徴とする密閉型ニソヶル力トー
ミウム蓄電ｌ巾である。
以下に本発明の特徴を詳述する。
スポンジメタル正極に使用する活物質ベーストは、水酸
化ニッケル、金属ニッケル粉末、金属コバルト粉末、水
酸化カドミウムから成る。水酸化ニッケルは、ニッケル
正価の本質的な活物質であシ、金属ニッケル粉末は基板
と活物質との間の導′ｔＬ性を良好にし、かつ放電特性
の向上、あるいは活物質の利用率の向上に寄与するもの
である。しかしその添加量が少ない場合には上記の効果
が少なく、また多すきる場合には、電極中に存在し得る
水酸化ニッケ／Ｖ活物質の量の実質的な低下を生じ、逆
に７１ｊ： ４ｉの容量密度の低下を招く。丑だ、金属
コバルトは初期充電段階で酸化コバルトに酸化され、以
後は安定するが、その際理由は明確ではないが、活物質
の結晶形が利用率の高い、βタイプとなる。金属コバ／
Ｉ／１−はこのように、水酸化ニッケル活物質の利用率
向上の目的で添加されるが、その量が少ない場合はその
効果が少なく、捷だ活物質利用率の増加は、添加する金
属コバルト粉末が一定量に達すると飽和状態となる。
化ニッケル、金属ニッケル粉末、金属コバルト粉末、水
酸化カドミウムから成る。水酸化ニッケルは、ニッケル
正価の本質的な活物質であシ、金属ニッケル粉末は基板
と活物質との間の導′ｔＬ性を良好にし、かつ放電特性
の向上、あるいは活物質の利用率の向上に寄与するもの
である。しかしその添加量が少ない場合には上記の効果
が少なく、また多すきる場合には、電極中に存在し得る
水酸化ニッケ／Ｖ活物質の量の実質的な低下を生じ、逆
に７１ｊ： ４ｉの容量密度の低下を招く。丑だ、金属
コバルトは初期充電段階で酸化コバルトに酸化され、以
後は安定するが、その際理由は明確ではないが、活物質
の結晶形が利用率の高い、βタイプとなる。金属コバ／
Ｉ／１−はこのように、水酸化ニッケル活物質の利用率
向上の目的で添加されるが、その量が少ない場合はその
効果が少なく、捷だ活物質利用率の増加は、添加する金
属コバルト粉末が一定量に達すると飽和状態となる。
従って、添加する金属コバルト粉末量にも適正範囲を設
定する必要がある。密閉型ニッケルカドミウム蓄′屯池
の重要な特性の一つに、充放電のくり返しによる特性の
劣化（サイクル寿命特性）がある。このサイクル寿命特
性は特に劣化のはげしい。低温側で問題となる。正極に
添加する水酸化カドミウムは、低温のサイクル寿命特性
の向上に寄与するが、その添加量が極端に多い場合は、
正極の容量密度の低下を招く。
定する必要がある。密閉型ニッケルカドミウム蓄′屯池
の重要な特性の一つに、充放電のくり返しによる特性の
劣化（サイクル寿命特性）がある。このサイクル寿命特
性は特に劣化のはげしい。低温側で問題となる。正極に
添加する水酸化カドミウムは、低温のサイクル寿命特性
の向上に寄与するが、その添加量が極端に多い場合は、
正極の容量密度の低下を招く。
密閉型ニッケルカドミウムに用いる負極は、その密閉性
を保つために、正極容量以上の充電可能な未充電部分を
持ったカドミウム負部が用いられるが、スポンジメタル
正極の場合は、先に述べたように、正極中の金属コバル
トか初期の充電で酸化される際、負極の未充電部分が減
少するため、焼結式正極の場合とは異った比率の充電可
能な未充電部分の設定を行なう必要がある。
を保つために、正極容量以上の充電可能な未充電部分を
持ったカドミウム負部が用いられるが、スポンジメタル
正極の場合は、先に述べたように、正極中の金属コバル
トか初期の充電で酸化される際、負極の未充電部分が減
少するため、焼結式正極の場合とは異った比率の充電可
能な未充電部分の設定を行なう必要がある。
また、電解液の組成も、従来の焼結式で使用されている
ものでは、電池特性か十分に発揮されない。これは水酸
化ニッケル活物質の充填密度の差、あるいは結晶形状の
差によるものと思われる。
ものでは、電池特性か十分に発揮されない。これは水酸
化ニッケル活物質の充填密度の差、あるいは結晶形状の
差によるものと思われる。
実施例の説明
以下に前述した正負極の構成、ならびに電解液条件の適
正範囲を実施例を持って説明する。
正範囲を実施例を持って説明する。
正仮基板としては、多孔度９５％を有するスポンジ状の
金属ニッケルを用い、正極合剤は水とＧＭＣからなる結
着剤を用いてベーヌト状として占（板に充填し、その後
加圧加工を行って正極単板に形成した。負（ｊとしては
通常のベースト負極を用いた。」−記正極、負（章を用
い、公称客員１５００ｍＡｈ杜当の密閉型ニッケルカド
ミウム蓄電池を試作し、電池の特性評価を行った。
金属ニッケルを用い、正極合剤は水とＧＭＣからなる結
着剤を用いてベーヌト状として占（板に充填し、その後
加圧加工を行って正極単板に形成した。負（ｊとしては
通常のベースト負極を用いた。」−記正極、負（章を用
い、公称客員１５００ｍＡｈ杜当の密閉型ニッケルカド
ミウム蓄電池を試作し、電池の特性評価を行った。
以丁に、第１図〜第４図を用い、正極合剤組成を説明す
る。第１図〜第ρ図に特接を示す：電池の′電解液は、
比重１．３０の水酸化カリウム水容液１βに水酸化リチ
ウム１水塩を３０］溶解したものを使用した。
る。第１図〜第ρ図に特接を示す：電池の′電解液は、
比重１．３０の水酸化カリウム水容液１βに水酸化リチ
ウム１水塩を３０］溶解したものを使用した。
第１図は、水酸化ニッケル活物質に対する金属ニッケル
粉末の比率と、正極容量密度との関係を示す。正極容量
密度は、電池を２０℃で０．１Ｃイ１１尚の充電率で１
６時間充電し、０．２０相当の電流で電池′電圧１．Ｏ
Ｖ −ｊで放電したときの容量を正極体積で割った値で
ある。金属ニッケル粉末比率が少ない場合は、先に述べ
たニッケル粉末の効果が表われず、逆に多ずぎる場合は
正極活物質である水酸化ニッケルの単位体積中の量が減
少するため、容量密度の低下がみられる。従って、その
適正比率は、５〜２０係程度であると思われる。
粉末の比率と、正極容量密度との関係を示す。正極容量
密度は、電池を２０℃で０．１Ｃイ１１尚の充電率で１
６時間充電し、０．２０相当の電流で電池′電圧１．Ｏ
Ｖ −ｊで放電したときの容量を正極体積で割った値で
ある。金属ニッケル粉末比率が少ない場合は、先に述べ
たニッケル粉末の効果が表われず、逆に多ずぎる場合は
正極活物質である水酸化ニッケルの単位体積中の量が減
少するため、容量密度の低下がみられる。従って、その
適正比率は、５〜２０係程度であると思われる。
なお、ここでは金属コバルト比率は６係一定としだ。
第２図は、金属コバル）−の比率と、正極容量密度との
関係を示したものである。金属コバ／ｌ／ ｌ・比率が
増加すると、活物質の利用率か向」ニし、容量密度も増
大するが、その傾向は６〜γ係付近の添加率で飽和し、
それ以上添加すると、ニッケル粉末の場合と同様の理由
で、容量密度は低下する傾向にある。
関係を示したものである。金属コバ／ｌ／ ｌ・比率が
増加すると、活物質の利用率か向」ニし、容量密度も増
大するが、その傾向は６〜γ係付近の添加率で飽和し、
それ以上添加すると、ニッケル粉末の場合と同様の理由
で、容量密度は低下する傾向にある。
従って、金属コバルトの水酸化ニッケルに対する比率の
適正量は、３〜７％であると思われる。
適正量は、３〜７％であると思われる。
なお、ここで用いた活物質ベーストは、金属ニッケル粉
末の比率が１５％一定のものを使用した。
末の比率が１５％一定のものを使用した。
第３図、第４図は水酸化カドミウムの添加量に関するも
のである。第３図は水酸化カドミウム量と低温寿命との
関係を、第４図は同様に、正極容量密度との関係を示し
だものである。
のである。第３図は水酸化カドミウム量と低温寿命との
関係を、第４図は同様に、正極容量密度との関係を示し
だものである。
サイクル寿命試験は、０℃で、ＶｓＣ相当の電流で４
、５１＋：Ｊ間充′１１シ、 １Ｃ相当の電流で放電を
行ない、その放電時間が初期の６０係以下となったとき
の充放電ザイクル回数を充放電サイク／ｌ／寿命数とし
だ。第３図に示すように水酸化カドミウムは低温のザイ
クル寿命特性の向上に寄与するが、逆に第４図に示すよ
うに、正極容量密度の低下をもたらすため、０〜１５％
程度の添加範囲から選択するのが適当である。
、５１＋：Ｊ間充′１１シ、 １Ｃ相当の電流で放電を
行ない、その放電時間が初期の６０係以下となったとき
の充放電ザイクル回数を充放電サイク／ｌ／寿命数とし
だ。第３図に示すように水酸化カドミウムは低温のザイ
クル寿命特性の向上に寄与するが、逆に第４図に示すよ
うに、正極容量密度の低下をもたらすため、０〜１５％
程度の添加範囲から選択するのが適当である。
第５図は、アルカリ電解液中の水酸化リチウム１１１表
、ｊＪ−１屓容邦密度との関係を示すものである。６水
酸化リチウムは、正極活物質の利用率向上に寄与し、そ
の効果は水酸化カリウム電解Ｉ＆ １β当り水酸化リチ
ウム１水塩１５ノ以上で顕著となる。
、ｊＪ−１屓容邦密度との関係を示すものである。６水
酸化リチウムは、正極活物質の利用率向上に寄与し、そ
の効果は水酸化カリウム電解Ｉ＆ １β当り水酸化リチ
ウム１水塩１５ノ以上で顕著となる。
しかし、その溶解度の制限から水酸化リチウム量が多聞
になりすぎると低温で水酸化リチウムが析出し、電池に
悪影響を及ぼすことからその適正範囲は、水酸化カリウ
ム電解液１１当シ１６〜４５ｙである。なお、この際の
水酸化カリウム比重は１．３０のものを用いた。第６図
は同様に１水酸化カリウム？■解液濃度と、正極容量密
度との関係を示しだものである。水酸化カリウム電解液
濃度も、正極容量密度に大きな影響を与え、その比重が
１．２７以下となると容量密度低下が著しくなる。比重
が大きくなるに従って、容量密度は増大するが、比重が
大きすぎるとその粘度が上昇し、電池への注液が困齢と
なること、あるいはザイクル寿命特性に悪影響を及ぼす
ことなどから、その上限比重は、１．３５程度である。
になりすぎると低温で水酸化リチウムが析出し、電池に
悪影響を及ぼすことからその適正範囲は、水酸化カリウ
ム電解液１１当シ１６〜４５ｙである。なお、この際の
水酸化カリウム比重は１．３０のものを用いた。第６図
は同様に１水酸化カリウム？■解液濃度と、正極容量密
度との関係を示しだものである。水酸化カリウム電解液
濃度も、正極容量密度に大きな影響を与え、その比重が
１．２７以下となると容量密度低下が著しくなる。比重
が大きくなるに従って、容量密度は増大するが、比重が
大きすぎるとその粘度が上昇し、電池への注液が困齢と
なること、あるいはザイクル寿命特性に悪影響を及ぼす
ことなどから、その上限比重は、１．３５程度である。
なお、 この際の水酸化リチウム量は、水酸化カリウム
電解液１β当り２０ノ一定とした。
電解液１β当り２０ノ一定とした。
発明の効果
ベースト状の正イ寅活物質組成、電解液組成を以上に述
べたような適正範囲に設定することによりスポンジメタ
ル正極はその特性を最大限に発揮し、高容量で信頼性の
高い密閉型ニッケルカドミウム蓄電池が得られる。
べたような適正範囲に設定することによりスポンジメタ
ル正極はその特性を最大限に発揮し、高容量で信頼性の
高い密閉型ニッケルカドミウム蓄電池が得られる。
第１図は活物質中の水酸化ニッケルに対する金属ニッケ
ル粉末の重量比による混入比率と正極容量密度との関係
を示す図、第２図は同様に金属コバルト比率と正（″１
γ容量密度との関係を示す図、第３図、第４図は活物質
中の水酸化ニッケルに対する水酸化力Ｆミウム比率と充
放電サイク）Ｖ寿命数との関係を示す図及び正極容量密
度との関係を示す図であり、第５図、第６図は電解液中
の水酸化リチウム量と正極容量密度との関係を示す図及
び水酸化カリウム濃度−と正極容量密度との関係を示す
図である。 代理人の氏老 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｔＡコバルトの比率（ｉ賢２） 第３図 ７１〈出９イと朴′ミ・シムらｌｔ学 （望ｉ −／、
１第４図 Ａ（呟１こカドミウムｍｌ尤卆（Ｉｔγ・）帽育φ←御
釈５ 己
ル粉末の重量比による混入比率と正極容量密度との関係
を示す図、第２図は同様に金属コバルト比率と正（″１
γ容量密度との関係を示す図、第３図、第４図は活物質
中の水酸化ニッケルに対する水酸化力Ｆミウム比率と充
放電サイク）Ｖ寿命数との関係を示す図及び正極容量密
度との関係を示す図であり、第５図、第６図は電解液中
の水酸化リチウム量と正極容量密度との関係を示す図及
び水酸化カリウム濃度−と正極容量密度との関係を示す
図である。 代理人の氏老 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 ｔＡコバルトの比率（ｉ賢２） 第３図 ７１〈出９イと朴′ミ・シムらｌｔ学 （望ｉ −／、
１第４図 Ａ（呟１こカドミウムｍｌ尤卆（Ｉｔγ・）帽育φ←御
釈５ 己
Claims (1)
- 水酸化ニッケルに対し重量比でそれぞれら〜２０係の金
属ニッケル粉末と、３〜７％の金属コノクルシト粉末と
、０〜１６係の水酸化カドミウムを混入した活物質を、
スポンジ状の金属ニラクール基板に充填した正極と、比
重１．２７〜１．３６の水酸化カリウム水溶液１β当シ
水酸化リチウム１水塩を１６〜４５ｙ−含むアルカリ水
溶液を電解液に用いることを特徴とした密閉型ニッケル
カドミウム蓄′屯池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58231739A JPS60124368A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 密閉型ニッケルカドミウム蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58231739A JPS60124368A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 密閉型ニッケルカドミウム蓄電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60124368A true JPS60124368A (ja) | 1985-07-03 |
Family
ID=16928276
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58231739A Pending JPS60124368A (ja) | 1983-12-08 | 1983-12-08 | 密閉型ニッケルカドミウム蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60124368A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0303793A2 (de) * | 1987-08-20 | 1989-02-22 | VARTA Batterie Aktiengesellschaft | Gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator |
| EP0336102A2 (en) * | 1988-03-07 | 1989-10-11 | Hitachi, Ltd. | Secondary battery |
| US5079110A (en) * | 1988-10-19 | 1992-01-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Alkaline storage cell |
| JPH0645002A (ja) * | 1992-06-15 | 1994-02-18 | Furukawa Battery Co Ltd:The | 密閉型アルカリ蓄電池 |
-
1983
- 1983-12-08 JP JP58231739A patent/JPS60124368A/ja active Pending
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0303793A2 (de) * | 1987-08-20 | 1989-02-22 | VARTA Batterie Aktiengesellschaft | Gasdicht verschlossener alkalischer Akkumulator |
| JPS6467878A (en) * | 1987-08-20 | 1989-03-14 | Varta Batterie | Airtight enclosed alkali battery |
| JP2677622B2 (ja) * | 1987-08-20 | 1997-11-17 | ヴアルタ・バツテリー・アクチエンゲゼルシヤフト | 気密々閉形アルカリ蓄電池 |
| EP0336102A2 (en) * | 1988-03-07 | 1989-10-11 | Hitachi, Ltd. | Secondary battery |
| US5079110A (en) * | 1988-10-19 | 1992-01-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Alkaline storage cell |
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