JP2000228190A - アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極およびそれを用いたアルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極およびそれを用いたアルカリ蓄電池Info
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Abstract
結式ニッケル正極およびそれを用いたアルカリ蓄電池を
提供する。 【解決手段】 多孔性焼結基板をニッケル塩主体の酸性
水溶液中に浸漬して含浸する工程と、乾燥工程およびア
ルカリ浸漬処理工程を経て形成された焼結式ニッケル正
極において、前記正極は細孔を有し、この細孔は、水銀
ポロシメータを用いて測定した細孔径が0.1μm以上
である細孔の容積が、総細孔容積の50〜80%であ
り、かつ微分細孔容積が最大となる細孔径が0.1〜5
μmである焼結式ニッケル正極を作製し、これを用いた
アルカリ蓄電池を構成する。
Description
焼結式ニッケル正極およびそれを用いたアルカリ蓄電池
に関する。
電流放電が要求される二次電池としては、焼結式ニッケ
ル正極を用いたニッケルカ−ドミウム蓄電池やニッケル
−水素蓄電池などのアルカリ蓄電池が使用されている。
焼結式ニッケル正極は、活物質保持体としての多孔性ニ
ッケル焼結基板を、硝酸ニッケルを主成分とした含浸液
中に浸漬し、この基板の孔中にニッケル塩を含浸した
後、乾燥し、アルカリ中への浸漬を行い、ニッケル塩を
水酸化ニッケルに変化させることにより活物質を基板中
に充填し、さらに、コバルトや亜鉛の硝酸塩水溶液中に
基板を含浸し、乾燥後、アルカリ溶液中に浸漬すること
により添加剤であるコバルト化合物や亜鉛化合物を基板
中に添加する工程を経て形成される。
正極を負極であるカドミウム電極や水素吸蔵合金電極と
組み合わせ、親水化処理を行ったポリプロピレン製やナ
イロン製のセパレータとからなる電極群を作製し、この
電極群を金属ケースに挿入後、苛性カリを主成分とする
アルカリ電解液を注入し、ケース上部を封口板で密閉し
た後、初充放電を施すことにより、アルカリ蓄電池が構
成されている。
焼結式ニッケル正極を用いたアルカリ蓄電池は、その製
造工程において、電池ケースに電極群を収納後、アルカ
リ電解液を注入し、電池を構成した後、初充放電に至る
までに1〜2日程度の放置期間をおく必要があった。電
池の出荷に至るまでの生産時間の短縮という観点から放
置期間は短い方が望ましいが、放置期間を十分に取らず
に初充放電を行うと、正極の活性化が十分になされず、
電池の放電容量の低下や出力特性の低下につながるとい
う問題を有していた。
液を電解液として用いるため、焼結式ニッケル正極全体
に電解液が均一に浸透するまでには、数十時間程度の放
置が必要とされることに起因している。
のであり、アルカリ蓄電池において、焼結式ニッケル正
極中への電解液の浸透性を向上させることにより、電池
ケース内にアルカリ電解液を注入後、短い放置期間であ
っても、高容量、高出力を得ることができるアルカリ蓄
電池用焼結式ニッケル正極およびこれを用いたアルカリ
蓄電池を提供するものである。
に本発明のアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極は、多
孔性焼結基板をニッケル塩主体の酸性水溶液中に浸漬し
て含浸する工程と、乾燥工程およびアルカリ浸漬処理工
程を経て形成された焼結式ニッケル正極であり、前記正
極は細孔を有し、前記細孔は、水銀ポロシメータを用い
て測定した細孔径が0.1μm以上である細孔の容積
が、総細孔容積の50〜80%であり、かつ微分細孔容
積が最大となる細孔径が0.1〜5μmであるものとし
た。
セパレータおよびアルカリ電解液とからなるアルカリ蓄
電池を構成することにより、高率放電特性に優れたアル
カリ蓄電池を提供できる。
は、アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極であり、その
細孔分布として、水銀ポロシメータを用いて測定した細
孔径が0.1μm以上である細孔の容積が、全細孔容積
の50〜80%であり、かつ微分細孔容積が最大となる
細孔径が0.1〜5μmの範囲に規定したものである。
構成することによって、アルカリ蓄電池の製造工程での
アルカリ電解液を電池ケースに注入後の放置期間が短時
間であっても、高容量で高出力なアルカリ蓄電池を得る
ことができる。
した正極の細孔分布測定において、0.1μm以上の細
孔径の容積が、全細孔容積の50%以上を占めており、
なおかつ微分細孔容積が最大となる細孔径が5μm以下
である正極は、従来の正極よりアルカリ電解液の浸透性
に優れるため、アルカリ電解液を注入されると短時間の
放置で、アルカリ電解液が正極板の深部に至るまで均一
に分散する。
は、正極内部に至るまでの電解液の拡散性が高いため、
正極活物質と電解液との反応性が高く、高率放電時の電
圧の分極が小さい。したがって、大電流放電時における
放電電圧、放電容量の低下が小さい、出力特性に優れた
電池を得ることができる。
μm以上である細孔の容積が、全細孔容積に占める割合
の上限を80%、微分細孔容積が最大となる細孔径の下
限値を0.1μmとしたのは、この範囲を外れるニッケ
ル正極は量産上困難である。
に説明するが、本発明は下記実施例に限定されるもので
なく、その要旨を変更しない範囲において適宜変更して
実施することが可能なものである。
い、作製した。
0.4mol/lの硝酸コバルトを混合した水溶液の温
度を80℃にしてさらに硝酸を加えてpHを1.5に調
製した。
ケル多孔体を、一定時間浸漬して含浸した後、乾燥し、
苛性ソーダ水溶液中に浸漬することにより、水酸化ニッ
ケルを主体とする活物質粉末をこの多孔体の孔内に析出
させ、この焼結式ニッケル多孔体を含浸し、乾燥、苛性
ソーダ水溶液中に浸漬する一連の工程を複数回繰り返
し、所望とする量の活物質粉末を充填した基板を作製し
た。
バルトと濃度1.0mol/lの硝酸亜鉛との混合塩水
溶液中に含浸し、乾燥工程、苛性ソーダ水溶液中への浸
漬処理工程を複数回繰り返し、添加剤である水酸化コバ
ルトと水酸化亜鉛の所望とする量を基板中に充填し焼結
式ニッケル正極1を作製した。
て、含浸液中への浸漬時間や含浸後の乾燥温度や苛性ソ
ーダの濃度などを変化させることにより、正極の細孔径
分布の異なる様々なニッケル正極である実施例の正極
(1a〜1h)8種類と比較例の正極(6a〜6t)2
0種類を作製した。
比較例の正極6a〜6tのそれぞれを縦20mm×横3
0mmのサイズに切断し、水銀ポロシメータを用いて正
極の細孔分布を測定し、それぞれの細孔径が0.1μm
以上の細孔容積の割合並びに微分最大細孔容積が最大と
なる細孔径を求め、その結果を(表1)に示す。
作所製(ポアサイザ9320)を用いた。
式ニッケル正極の代表として正極1cの微分細孔分布を
示す。図1に示した正極1cにおいては、その細孔径が
0.1μm以下の細孔容積の割合が56.1%、微分細
孔容積が最大となる細孔径が4μmである。
おけるニッケル正極1a〜1hは、水銀ポロシメータよ
り求めた正極の細孔分布において、細孔径が0.1μm
以上である細孔の容積が全細孔容積の50%以上80%
以下であり、かつ微分細孔容積が最大となる細孔径が
0.1μm以上5μm以下である。この範囲以外が比較
例のニッケル正極6a〜6tである。
0.3Mn0.3である水素吸蔵合金粉末に、水とCMC(カ
ルボキシメチルセルロース)を加えてペースト状にし、
パンチングメタル芯材に塗布し、これを乾燥、プレス圧
延、切断することにより水素吸蔵合金負極2を作製し
た。
親水化処理を施したポリプロピレン製不織布からなるセ
パレータ3を介在させて渦巻き状に捲回して電極群を作
製した。この電極群を円筒状電池ケース4に挿入して、
6NのKOHと1NのLiOHからなるアルカリ電解液
を電極群に注入してケースの上部を封口板5で密閉し
て、理論容量2000mAhでSCサイズの本発明の実
施例における円筒型ニッケル−水素蓄電池Aを構成し
た。この電池Aの半裁断面図を図2に示す。
ぞれを用いた以外は、電池Aと同じ構成とした本発明の
実施例におけるニッケル−水素蓄電池B〜Hをそれぞれ
作製した。
のそれぞれを用いた以外は、電池Aと同じ構成とした比
較例における円筒型ニッケル−水素蓄電池6A〜6Tを
それぞれ作製した。
例の電池6A〜6Tのそれぞれを、上記のアルカリ電解
液注入後24時間放置した後、0.2Aの電流値で15
時間充電後、2Aの電流値で電池電圧が1.0Vに至る
まで放電することにより初充放電を行った。
値で1.5h充電後、2Aの電流値で電池電圧が1.0
Vに至るまで放電する充放電を1サイクルとし、この充
放電を10サイクル繰り返し、電池の初期活性化を行っ
た。
囲気下で2Aの電流値で1.2h充電し、1h休止した
後、2Aの電流値で電池電圧が1.0Vに至るまで放電
させた場合の電池の放電容量(Da)と放電時の平均電
池電圧(Va)を算出した。
電池電圧を復帰させた後、25℃の雰囲気下で同様に2
Aの電流値で1.2h充電し、1h休止した後、10A
の電流値で終止電圧が1.0Vに達するまで放電させた
場合の電池の放電容量(Db)と放電時の平均電池電圧
(Vb)を算出した。
(放電容量の比)=(Db/Da)×100と(平均電
圧の差)=Va−Vbの値により評価を行い、放電容量
の比が大きく、平均電圧の差が小さいほど、大電流放電
時の容量低下や電圧低下の少ない高率放電特性に優れた
ものである。
に示す。
Hは、比較例の電池6A〜6Tと比べて高率放電特性が
優れていることがわかる。
6Pについて、上記の電池構成にてアルカリ電解液を注
入した後の放置時間を2〜72時間まで変化させた場合
の高率放電特性に及ぼす影響について評価を行い、その
評価結果を(表3)に示す。
Cはアルカリ電解液を注入後、短時間の放置時間であっ
ても優れた高率放電特性を示すことがわかる。
正極よりアルカリ電解液の浸透性に優れるため、アルカ
リ電解液を注入されると短時間の放置で、アルカリ電解
液が正極板の深部に至るまで均一に分散するためであ
る。
より高率放電特性が優れているのは、実施例で用いた正
極が、その正極内部に至るまでアルカリ電解液の拡散性
が高いため、正極活物質と電解液との反応性が高く、高
率放電時の電圧の分極が小さいためである。
素吸蔵合金としてMmNi4.0Co0 .4Al0.3Mn0.3の
組成で示される負極を用いたが、負極使用する水素吸蔵
合金としては、これに限定されるものではない。
合金負極を用いたが、カドミウム負極や亜鉛負極を用い
てもほぼ同様の効果が得られる。
焼結式ニッケル正極は細孔を有し、その細孔は、水銀ポ
ロシメータを用いて測定した細孔径が0.1μm以上で
ある細孔の容積が、総細孔容積の50〜80%であり、
かつ微分細孔容積が最大となる細孔径が0.1〜5μm
に規定したもので、従来の正極よりアルカリ電解液の浸
透性に優れるため、アルカリ電解液を注入後、短時間の
放置で、アルカリ電解液を正極の深部に至るまで均一に
分散させることができる。
池は、大電流放電時の放電容量向上と高出力化を達成す
ることができる。
示す図
Claims (5)
- 【請求項1】多孔性焼結基板をニッケル塩主体の酸性水
溶液中に浸漬して含浸する工程と、乾燥工程およびアル
カリ浸漬処理工程を経て形成された焼結式ニッケル正極
であり、前記正極は細孔を有し、前記細孔は、水銀ポロ
シメータを用いて測定した細孔径が0.1μm以上であ
る細孔の容積が、総細孔容積の50〜80%であり、か
つ微分細孔容積が最大となる細孔径が0.1〜5μmで
あるアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極。 - 【請求項2】多孔性焼結基板をニッケル塩主体の酸性水
溶液中に浸漬して含浸する工程と、乾燥工程と、アルカ
リ浸漬処理工程とを経て形成された焼結式ニッケル正極
と、負極と、セパレータおよびアルカリ電解液とからな
るアルカリ蓄電池において、前記正極は細孔を有し、前
記細孔は、水銀ポロシメータを用いて測定した細孔径が
0.1μm以上である細孔の容積が、総細孔容積の50
〜80%であり、かつ微分細孔容積が最大となる細孔径
が0.1〜5μmであるアルカリ蓄電池。 - 【請求項3】負極は、水素吸蔵合金負極である請求項2
記載のアルカリ蓄電池。 - 【請求項4】負極は、カドミウム負極である請求項2記
載のアルカリ蓄電池。 - 【請求項5】負極は、亜鉛負極である請求項2記載のア
ルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02956799A JP3708350B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02956799A JP3708350B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000228190A true JP2000228190A (ja) | 2000-08-15 |
| JP3708350B2 JP3708350B2 (ja) | 2005-10-19 |
Family
ID=12279715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02956799A Expired - Lifetime JP3708350B2 (ja) | 1999-02-08 | 1999-02-08 | アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3708350B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006510172A (ja) * | 2002-12-12 | 2006-03-23 | ユニヴァーシティ・オブ・サウザンプトン | 電気化学セル |
| US7611804B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-11-03 | Hitachi Maxell, Ltd. | Nonaqueous secondary battery and electronic equipment using the same |
-
1999
- 1999-02-08 JP JP02956799A patent/JP3708350B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006510172A (ja) * | 2002-12-12 | 2006-03-23 | ユニヴァーシティ・オブ・サウザンプトン | 電気化学セル |
| US7611804B2 (en) | 2004-03-31 | 2009-11-03 | Hitachi Maxell, Ltd. | Nonaqueous secondary battery and electronic equipment using the same |
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|---|---|
| JP3708350B2 (ja) | 2005-10-19 |
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