JPS60143569A - アルカリ電池用正極板 - Google Patents
アルカリ電池用正極板Info
- Publication number
- JPS60143569A JPS60143569A JP58251003A JP25100383A JPS60143569A JP S60143569 A JPS60143569 A JP S60143569A JP 58251003 A JP58251003 A JP 58251003A JP 25100383 A JP25100383 A JP 25100383A JP S60143569 A JPS60143569 A JP S60143569A
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- Japan
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- cobalt
- powder
- nickel
- electrode plate
- positive electrode
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/624—Electric conductive fillers
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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
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】
本発明は、水酸化ニッケルを主体とする活物質をニッケ
ル網あるいは多孔状ニッケル板等の活物質支持体に保持
させて成るアルカリ電池用正極板の改良に関するもので
、導電材として耐アルカリ性の導電性繊維を用い、結着
剤としてコバルト粉末を用いることによって極板の強度
を著しく向上させて性能の極めてすぐれた正極板を提供
ごとを目的とするものである。
ル網あるいは多孔状ニッケル板等の活物質支持体に保持
させて成るアルカリ電池用正極板の改良に関するもので
、導電材として耐アルカリ性の導電性繊維を用い、結着
剤としてコバルト粉末を用いることによって極板の強度
を著しく向上させて性能の極めてすぐれた正極板を提供
ごとを目的とするものである。
従来、アルカリ電池の正極板の基板としては、ニッケル
粉末の焼結体が用いられているが、その多孔度は７０〜
８０％稈麿であり、これ以上に多孔度を上げると、その
機械的強度が著しく減少し、したがってその空隙内に正
極活物質を充填した場合に、基板の変形、亀裂や活物質
の剥離等を招来する欠点があった。また、活物質を充填
する場合、通常、減圧含浸法とよばれる方法、すなわち
硝酸ニッケルや硫酸ニッケル等の塩の水溶液を基板に減
圧含浸したのち、アルカリ水溶液で処理し、ざらに湯洗
、乾燥するという操作を繰り返す方法がとられている。
粉末の焼結体が用いられているが、その多孔度は７０〜
８０％稈麿であり、これ以上に多孔度を上げると、その
機械的強度が著しく減少し、したがってその空隙内に正
極活物質を充填した場合に、基板の変形、亀裂や活物質
の剥離等を招来する欠点があった。また、活物質を充填
する場合、通常、減圧含浸法とよばれる方法、すなわち
硝酸ニッケルや硫酸ニッケル等の塩の水溶液を基板に減
圧含浸したのち、アルカリ水溶液で処理し、ざらに湯洗
、乾燥するという操作を繰り返す方法がとられている。
しかしながら、−回の操作によって充填される邑は少く
、しかも、２回目から充填される量は次第に減少してく
るので通常４〜１０回の操作を繰り返す必要がある。そ
のため製造工程が複雑で製造コストが高くなるという欠
点があった。
、しかも、２回目から充填される量は次第に減少してく
るので通常４〜１０回の操作を繰り返す必要がある。そ
のため製造工程が複雑で製造コストが高くなるという欠
点があった。
そこで近年、ニッケル網、多孔状ニッケル板や三次元的
に連続した構造を有するスポンジ状ニッケル多孔体等の
活物質支持体に、ペースト状にした正極活物質を直接塗
布するものが注目されてきている。
に連続した構造を有するスポンジ状ニッケル多孔体等の
活物質支持体に、ペースト状にした正極活物質を直接塗
布するものが注目されてきている。
例えば三次元的に連続した構造を有するスポンジ状ニッ
ケル多孔体は、その多孔度が９０〜９８％と高く、しか
も機械的強度が大きいのでこの多孔体に活物質を充填す
ると正極板の高容量化を図る事が出来ると共に充填が極
めて簡便になり連続工程が可能で経済的にも有利となる
。しかしながらこの多孔体の孔径が大ぎい活物質粒子か
らの導電性が悪くなるために、性能の高い正極板を得る
ためにはできる限り孔径の小さいスポンジ状ニッケル多
孔体を用いる必要がある。どころが、多孔体の孔径が小
さすき゛るど活物質が充填しにくいために、その充填Ｔ
稈に長時間を要Ｊ−るという欠点がある。
ケル多孔体は、その多孔度が９０〜９８％と高く、しか
も機械的強度が大きいのでこの多孔体に活物質を充填す
ると正極板の高容量化を図る事が出来ると共に充填が極
めて簡便になり連続工程が可能で経済的にも有利となる
。しかしながらこの多孔体の孔径が大ぎい活物質粒子か
らの導電性が悪くなるために、性能の高い正極板を得る
ためにはできる限り孔径の小さいスポンジ状ニッケル多
孔体を用いる必要がある。どころが、多孔体の孔径が小
さすき゛るど活物質が充填しにくいために、その充填Ｔ
稈に長時間を要Ｊ−るという欠点がある。
一方、ニッケルｌＡ１′）多孔状ニッケル板等の両面に
活物質を結着剤とともに塗布して２．７る正極板は製造
工程が極めて簡便であり、短時間で安価な極板を製）告
することができる。しかしながら、このような正極板は
結着剤によってのみ活物質が保持されているので極板の
強度が小さく、充放電によって生じる活物質の膨張のた
めに活物質が脱落しやＪく極板の寿命が極めて短いとい
う欠点がある。
活物質を結着剤とともに塗布して２．７る正極板は製造
工程が極めて簡便であり、短時間で安価な極板を製）告
することができる。しかしながら、このような正極板は
結着剤によってのみ活物質が保持されているので極板の
強度が小さく、充放電によって生じる活物質の膨張のた
めに活物質が脱落しやＪく極板の寿命が極めて短いとい
う欠点がある。
また、極板内の導電性は導電材の接触によってのみ保た
れているので、焼結式正極板やスポンジ状ニッケル多孔
体を用いた正極板と比較して極板の導電性が悪く、した
がって特に高率放電性能が悪いという欠点もある。
れているので、焼結式正極板やスポンジ状ニッケル多孔
体を用いた正極板と比較して極板の導電性が悪く、した
がって特に高率放電性能が悪いという欠点もある。
本発明は、ニッケル網や多孔状ニッケル板等に活物質を
塗布して成る正極板の上記のような欠点を解決すべくな
されたものであり、導電材として耐アルカリ性の導電性
繊維を用い、結着剤とじてコバルト粉末を用いると極板
の強度が著しく向上して性能のすぐれた正極板が得られ
ることを見出したことに基づくものである。
塗布して成る正極板の上記のような欠点を解決すべくな
されたものであり、導電材として耐アルカリ性の導電性
繊維を用い、結着剤とじてコバルト粉末を用いると極板
の強度が著しく向上して性能のすぐれた正極板が得られ
ることを見出したことに基づくものである。
以下、本発明の実施例ならびにその効果を詳述する。
本発明にＪ：る正極板は次のようにして製作した。
まず、水酸化コバルトを３％含む粒子径が１００μ以下
の水酸化ニッケル粉末６０部ど、導電材としてニッケル
板を刃物で切削して製作した太さ約５μ。
の水酸化ニッケル粉末６０部ど、導電材としてニッケル
板を刃物で切削して製作した太さ約５μ。
長さ約５０μのニラクル繊維２０部と、結着剤としてコ
バルト粉末、例えばシュウ酸コバルトを水素還元して得
たコバルト粉末２０部どの混合粉末を、親水性高分子、
例えばポリビニルアルコールの水溶液でペースト化勢し
た。つぎにこのペーストを、開孔率７０％の多孔状ニッ
ケル板の両面に塗布した後、８０℃で１時間乾燥して本
発明による正極板Ａを得た。
バルト粉末、例えばシュウ酸コバルトを水素還元して得
たコバルト粉末２０部どの混合粉末を、親水性高分子、
例えばポリビニルアルコールの水溶液でペースト化勢し
た。つぎにこのペーストを、開孔率７０％の多孔状ニッ
ケル板の両面に塗布した後、８０℃で１時間乾燥して本
発明による正極板Ａを得た。
比較のために導電材としてカーボニルニッケル粉末を用
い結着剤としてコバルト粉末を用いた正極板Ｂおよび導
電材としてニッケル繊組を用いて５− 結着剤どしてポリエチレン粉末を用いた正極板Ｃを製作
した。
い結着剤としてコバルト粉末を用いた正極板Ｂおよび導
電材としてニッケル繊組を用いて５− 結着剤どしてポリエチレン粉末を用いた正極板Ｃを製作
した。
これらの正極板１枚と対極として焼結式カドミウム負極
板２枚とをナイロン不織布のセパレータを介して密着さ
仕て、電解液としてＳ、 Ｇ、１．２５０（２０℃）水
酸化カリウム水溶液を用いてフラッデッドタイプの電池
を製作し、０．ＩＯＡで２０時間充電した後、０．２Ｃ
Ａ ｒ酸化第二水銀電極に対してＯＶまで放電して活物
質利用率をめた。放電特性の比較を第１図に示す。図か
ら本発明による正極板の放電特性が最もすぐれており、
活物質利用率はほぼ１００％に達することがわかる。
板２枚とをナイロン不織布のセパレータを介して密着さ
仕て、電解液としてＳ、 Ｇ、１．２５０（２０℃）水
酸化カリウム水溶液を用いてフラッデッドタイプの電池
を製作し、０．ＩＯＡで２０時間充電した後、０．２Ｃ
Ａ ｒ酸化第二水銀電極に対してＯＶまで放電して活物
質利用率をめた。放電特性の比較を第１図に示す。図か
ら本発明による正極板の放電特性が最もすぐれており、
活物質利用率はほぼ１００％に達することがわかる。
ここで結着剤としてコバルト粉末をもちいた正極板Ａお
よびＢは充電後に極板の硬度が高くなっており、特に本
発明による正極板Ａの硬度が高く活物質の脱落や剥離は
全く見られなかった。
よびＢは充電後に極板の硬度が高くなっており、特に本
発明による正極板Ａの硬度が高く活物質の脱落や剥離は
全く見られなかった。
一方、結着剤としてポリエチレン粉末を用いた正極板Ｃ
は充電後の活物質の脱落が著しかった。
は充電後の活物質の脱落が著しかった。
また、これらの電池を上記の充放電条件で充放電を繰り
返した場合の活物質利用率の変化を第２６− 図に示す。図から、本発明による正極板△を用いた電池
の利用率の低下が極めた少く、寿命性能も極めてづぐれ
ていることがわかる。
返した場合の活物質利用率の変化を第２６− 図に示す。図から、本発明による正極板△を用いた電池
の利用率の低下が極めた少く、寿命性能も極めてづぐれ
ていることがわかる。
次に本発明による正極板に対するコバルトの添加量を変
えた場合の活物質利用率の変化を第３図に示づ。図から
コバルトの添加ｍが１０％で利用率が８０％を越え、コ
バルトの間が３０％で利用率が１００％に達している。
えた場合の活物質利用率の変化を第３図に示づ。図から
コバルトの添加ｍが１０％で利用率が８０％を越え、コ
バルトの間が３０％で利用率が１００％に達している。
コバル１への量が多くなると極板の硬度が大ぎくなるた
めに寿命↑１能は向上するど考えられるが、エネルギー
密度が低下するのでコバルトの添加量は３０％以下にす
ることが望ましいと考えられる このように本発明によって極板の性能が茗しく向上する
理由はつぎのにうに考えられる。
めに寿命↑１能は向上するど考えられるが、エネルギー
密度が低下するのでコバルトの添加量は３０％以下にす
ることが望ましいと考えられる このように本発明によって極板の性能が茗しく向上する
理由はつぎのにうに考えられる。
すなわち、結着剤としてボリエチレン粉末等の耐アルカ
リ性絶縁性樹脂を用いた場合はその樹脂の結着力によっ
てのみ極板の強度が保たれているので、充放電による活
物質の膨張あるいは充電終期の酸素発生によって活物質
が容易に脱落してしまう。
リ性絶縁性樹脂を用いた場合はその樹脂の結着力によっ
てのみ極板の強度が保たれているので、充放電による活
物質の膨張あるいは充電終期の酸素発生によって活物質
が容易に脱落してしまう。
一方、コバルト粉末を用いた場合には充電時にコバル１
〜が酸化されて水酸化コバルト、さらにＡキシ水酸化コ
バル１−に変化する際にその結晶成長によってコバルト
の粒子同士が結合すると考えられる。また、水酸化コバ
ルトが生成する際に活物質である水酸化ニッケルとその
一部分が固溶体を形成することによっても極板の強度が
向」ニするものと考えられる。さらに、充電時には導電
材であるニッケル粉末ヤ）ニッケル！！紐の表面の一部
分が水酸化ニッケルに変化すると考えられるために、導
電Ｉの表面とコバルトの粒子とが固溶体を形成して極板
の強度が向上することも考えられる。この場合に用いる
導電材としてはその長さが長いほど極板内の導電性が良
好になるため好ましいと考えられる。
〜が酸化されて水酸化コバルト、さらにＡキシ水酸化コ
バル１−に変化する際にその結晶成長によってコバルト
の粒子同士が結合すると考えられる。また、水酸化コバ
ルトが生成する際に活物質である水酸化ニッケルとその
一部分が固溶体を形成することによっても極板の強度が
向」ニするものと考えられる。さらに、充電時には導電
材であるニッケル粉末ヤ）ニッケル！！紐の表面の一部
分が水酸化ニッケルに変化すると考えられるために、導
電Ｉの表面とコバルトの粒子とが固溶体を形成して極板
の強度が向上することも考えられる。この場合に用いる
導電材としてはその長さが長いほど極板内の導電性が良
好になるため好ましいと考えられる。
カーボニルニッケル粉末の場合も連鎖状の構造を有して
いるためその長さは比較的長いものであるが、その連鎖
は球状の粒子の一部分が焼結された形状であるので外力
によって容易に切断されてしまう。非焼結式正極板を製
作する場合には、活物質粉末の混合やペースト化の際に
大きな外力を加える必要があるため、このような粉末は
短く切断されることになる。ところが、本発明に用いた
ニッケルｍ１ｌｌｉは強度が大きく、混合等の操作にお
いて切断されることは極めて少ないと考えられる。
いるためその長さは比較的長いものであるが、その連鎖
は球状の粒子の一部分が焼結された形状であるので外力
によって容易に切断されてしまう。非焼結式正極板を製
作する場合には、活物質粉末の混合やペースト化の際に
大きな外力を加える必要があるため、このような粉末は
短く切断されることになる。ところが、本発明に用いた
ニッケルｍ１ｌｌｉは強度が大きく、混合等の操作にお
いて切断されることは極めて少ないと考えられる。
また、長さも極めて長いものが得られる。
したがって本発明のように導電材としてニッケル繊維を
用いて結着剤としてコバルト粉末を用いるとニッケル繊
維同士をコバルトがつなぐ形になって極板内に導電性の
網目構造ができるために活物質利用率が高くなり、また
その網目構造によって活物質が保持されるために極板の
強度が高く寿命性能のりぐれた正極板を得ることができ
るものと考えられる。
用いて結着剤としてコバルト粉末を用いるとニッケル繊
維同士をコバルトがつなぐ形になって極板内に導電性の
網目構造ができるために活物質利用率が高くなり、また
その網目構造によって活物質が保持されるために極板の
強度が高く寿命性能のりぐれた正極板を得ることができ
るものと考えられる。
なお、導電材として伯の金属繊維や炭素！ｌ維を用いた
場合にも、それぞれの導電材の粉末を用いた場合よりも
はるかにすぐれた性能の１９られることを確認している
。
場合にも、それぞれの導電材の粉末を用いた場合よりも
はるかにすぐれた性能の１９られることを確認している
。
また、本発明で添加したコバルト粉末は結着剤としての
働きを持つのであり、水酸化ニッケル粒−〇− 子と一部分固溶体を形成しているがそれは粒子表面のみ
で形成されていると考えられるため、本来のコバルトの
効果である酸素過電圧を高めて充電効率を向上させると
いう働きは少なかった。
働きを持つのであり、水酸化ニッケル粒−〇− 子と一部分固溶体を形成しているがそれは粒子表面のみ
で形成されていると考えられるため、本来のコバルトの
効果である酸素過電圧を高めて充電効率を向上させると
いう働きは少なかった。
したがって特に高温で用いる場合等には水酸化ニッケル
としては水酸化コバル１へを含ｌνだものを用いること
が望ましい。
としては水酸化コバル１へを含ｌνだものを用いること
が望ましい。
さらに、用いるコバルト粉末としては、製造過程におけ
るコバルト粒子の表面酸化が最小になることを目的とす
る場合には空気中での耐酸化性の高いシュウ酸コバルト
を水素還元して得たコバルト粉末を用いることが望まし
い。
るコバルト粒子の表面酸化が最小になることを目的とす
る場合には空気中での耐酸化性の高いシュウ酸コバルト
を水素還元して得たコバルト粉末を用いることが望まし
い。
以上述べたように本発明によると活物質支持体に活物質
粉末を直接塗布して成る正極板の性能を著しく向上させ
ることができる。
粉末を直接塗布して成る正極板の性能を著しく向上させ
ることができる。
第１図および第２図はそれぞれ本発明による正極板と従
来法による正極板との放電特性の比較および寿命性能の
比較を示したものであり、第３図は本発明による正極板
に対するコバルトの添加量１０− を変えた場合の活物質利用率の変化を示した図である。 Ａ・・・・・・本発明品、Ｂ、Ｃ・・・・・・従来品−
１１＝ 鴇 １ 図 ン舌拘賀利用卑／２ 糖 ２回 九故電サイクル歓／回
来法による正極板との放電特性の比較および寿命性能の
比較を示したものであり、第３図は本発明による正極板
に対するコバルトの添加量１０− を変えた場合の活物質利用率の変化を示した図である。 Ａ・・・・・・本発明品、Ｂ、Ｃ・・・・・・従来品−
１１＝ 鴇 １ 図 ン舌拘賀利用卑／２ 糖 ２回 九故電サイクル歓／回
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １、水酸化ニッケル粉末と耐アルカリ性の導電性繊維、
例えばニッケル繊維あるいは炭素！ｌ維等と結着剤とし
てのコバルト粉末とを主体とする混合粉末を、活物質支
持体、例えばニッケル網あるいは多孔状ニッケル板等に
保持させて成るアルカリ電池用正極板。 ２、前記コバルト粉末がシュウ酸コバルトを水素還元し
て得たコバルト粉末であることを特徴とする特許請求の
範囲第１項記載のアルカリ電池用正極板。 ３、前記コバルト粉末の添加量が１０〜３０重量％であ
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルカ
リ電池用正極板。 ４、前記水酸化ニッケル粉末が水酸化コバルトを含むこ
とを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルカリ電
池用正極板。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58251003A JPS60143569A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | アルカリ電池用正極板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58251003A JPS60143569A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | アルカリ電池用正極板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60143569A true JPS60143569A (ja) | 1985-07-29 |
Family
ID=17216193
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58251003A Pending JPS60143569A (ja) | 1983-12-28 | 1983-12-28 | アルカリ電池用正極板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS60143569A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6489056B1 (en) | 2000-09-18 | 2002-12-03 | The Gillette Company | Battery including a hydrogen-absorbing cathode material |
| US6492062B1 (en) | 2000-08-04 | 2002-12-10 | The Gillette Company | Primary alkaline battery including nickel oxyhydroxide |
| US6740451B2 (en) | 2001-12-20 | 2004-05-25 | The Gillette Company | Gold additive for a cathode including nickel oxyhydroxide for an alkaline battery |
| US7081319B2 (en) | 2002-03-04 | 2006-07-25 | The Gillette Company | Preparation of nickel oxyhydroxide |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57165962A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of nickel electrode for alkaline cell |
| JPS57165966A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of nickel electrode for alkaline battery |
-
1983
- 1983-12-28 JP JP58251003A patent/JPS60143569A/ja active Pending
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS57165962A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Production of nickel electrode for alkaline cell |
| JPS57165966A (en) * | 1981-04-07 | 1982-10-13 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of nickel electrode for alkaline battery |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6492062B1 (en) | 2000-08-04 | 2002-12-10 | The Gillette Company | Primary alkaline battery including nickel oxyhydroxide |
| US6489056B1 (en) | 2000-09-18 | 2002-12-03 | The Gillette Company | Battery including a hydrogen-absorbing cathode material |
| US6740451B2 (en) | 2001-12-20 | 2004-05-25 | The Gillette Company | Gold additive for a cathode including nickel oxyhydroxide for an alkaline battery |
| US7081319B2 (en) | 2002-03-04 | 2006-07-25 | The Gillette Company | Preparation of nickel oxyhydroxide |
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