JP2000306576A - アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極 - Google Patents
アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極Info
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Classifications
-
- 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
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Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 充電効率特性、高率放電特性に優れ、活物質
利用率が高く、且つ充分な電極板強度を有する焼結式ニ
ッケル電極を提供することを目的とする。 【構成】 金属ニッケル粉末を焼結した多孔体に、ニッ
ケルの一部が２Ａ、２Ｂ族元素で置換された水酸化ニッ
ケル活物質を充填してなるアルカリ蓄電池用焼結式ニッ
ケル電極において、極板の表面に希土類元素の化合物の
被覆層を形成させたアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電
極とすることで、上記目的を達成できる。
利用率が高く、且つ充分な電極板強度を有する焼結式ニ
ッケル電極を提供することを目的とする。 【構成】 金属ニッケル粉末を焼結した多孔体に、ニッ
ケルの一部が２Ａ、２Ｂ族元素で置換された水酸化ニッ
ケル活物質を充填してなるアルカリ蓄電池用焼結式ニッ
ケル電極において、極板の表面に希土類元素の化合物の
被覆層を形成させたアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電
極とすることで、上記目的を達成できる。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケルカドミウ
ム蓄電池やニッケル水素化物蓄電池のようなアルカリ蓄
電池に用いられる電極に関するものである。
ム蓄電池やニッケル水素化物蓄電池のようなアルカリ蓄
電池に用いられる電極に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】焼結式ニッケル電極は、ニッケル粉末を
焼結させた高多孔度を有する集電体の細孔内部に直接水
酸化ニッケル活物質を析出・成長させて得られる。一般
には、焼結集電体に硝酸ニッケルなどの溶融塩を含浸
し、ついで水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ液中
で水酸化ニッケルに転化させる一連の操作を、所望の充
填量が得られるまで繰り返すことによって製造されてい
る。
焼結させた高多孔度を有する集電体の細孔内部に直接水
酸化ニッケル活物質を析出・成長させて得られる。一般
には、焼結集電体に硝酸ニッケルなどの溶融塩を含浸
し、ついで水酸化ナトリウム水溶液などのアルカリ液中
で水酸化ニッケルに転化させる一連の操作を、所望の充
填量が得られるまで繰り返すことによって製造されてい
る。
【０００３】焼結式電極に用いる焼結集電体の細孔径は
１０数μｍと非常に小さく、活物質と集電体間の距離が
短く、これにより導電性が確保されるため、電動工具な
どの大電流放電用途に使用する電池に不可欠である。し
かしながら、先に述べたように焼結式集電体の細孔径は
非常に小さいため、逆にこの電極に充分な量の水酸化ニ
ッケルを充填するには上記含浸、中和、洗浄、乾燥とい
った煩雑な一連の工数を多数回繰り返す必要がある。ま
た、集電体の細孔入り口近傍が目詰まりを起こすなどし
て、電極内の電解液拡散を阻害するため、電池出力が低
下するなどの問題があった。そこで、これを改善する目
的で予め焼結集電体の多孔度を大きくするという手法が
一般に行われているものの、必要以上に集電体の多孔度
を大きくすると集電体自体の強度が著しく低下するた
め、限界があった。
１０数μｍと非常に小さく、活物質と集電体間の距離が
短く、これにより導電性が確保されるため、電動工具な
どの大電流放電用途に使用する電池に不可欠である。し
かしながら、先に述べたように焼結式集電体の細孔径は
非常に小さいため、逆にこの電極に充分な量の水酸化ニ
ッケルを充填するには上記含浸、中和、洗浄、乾燥とい
った煩雑な一連の工数を多数回繰り返す必要がある。ま
た、集電体の細孔入り口近傍が目詰まりを起こすなどし
て、電極内の電解液拡散を阻害するため、電池出力が低
下するなどの問題があった。そこで、これを改善する目
的で予め焼結集電体の多孔度を大きくするという手法が
一般に行われているものの、必要以上に集電体の多孔度
を大きくすると集電体自体の強度が著しく低下するた
め、限界があった。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】本発明は前記の問題点
を解決するために、充電効率特性、高率放電特性に優
れ、活物質利用率が高く、且つ充分な電極板強度を有す
る焼結式ニッケル電極を提供するものである。
を解決するために、充電効率特性、高率放電特性に優
れ、活物質利用率が高く、且つ充分な電極板強度を有す
る焼結式ニッケル電極を提供するものである。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明の第一は、金属ニ
ッケル粉末を焼結した多孔体に、ニッケルの一部が２
Ａ、２Ｂ族元素で置換された水酸化ニッケル活物質を充
填してなるアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極におい
て、極板の表面に希土類元素の化合物の被覆層を形成さ
せたことを特徴とするアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル
電極であって、前記希土類元素がＨｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕ，Ｙの少なくとも一種以上の元素であることを
特徴とするものである。
ッケル粉末を焼結した多孔体に、ニッケルの一部が２
Ａ、２Ｂ族元素で置換された水酸化ニッケル活物質を充
填してなるアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極におい
て、極板の表面に希土類元素の化合物の被覆層を形成さ
せたことを特徴とするアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル
電極であって、前記希土類元素がＨｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙ
ｂ，Ｌｕ，Ｙの少なくとも一種以上の元素であることを
特徴とするものである。
【０００６】本発明の第二は、前記アルカリ蓄電池用焼
結式ニッケル電極において、さらに極板の表面にコバル
ト及び／または２Ａ，２Ｂ族元素の被覆層を形成せし
め、さらに前記複合被覆層を化学的酸化または電気化学
酸化によってコバルト高次酸化物とするものである。
結式ニッケル電極において、さらに極板の表面にコバル
ト及び／または２Ａ，２Ｂ族元素の被覆層を形成せし
め、さらに前記複合被覆層を化学的酸化または電気化学
酸化によってコバルト高次酸化物とするものである。
【０００７】上記の２Ａ、２Ｂ族元素でニッケルの一部
を置換することによって、電極膨潤を抑制する効果があ
る。また、同時に希土類元素で被覆することにより、ニ
ッケル電極の酸素発生過電圧が増大させられることか
ら、充電効率の優れた電極とすることができる。さら
に、前記のニッケル電極の表面にコバルト化合物の被覆
層を形成させることにより、高い導電性を持つコバルト
高次酸化物がその後の充電過程により形成される。その
結果、活物質間の導電性が向上し、活物質利用率、高率
放電特性が向上する。
を置換することによって、電極膨潤を抑制する効果があ
る。また、同時に希土類元素で被覆することにより、ニ
ッケル電極の酸素発生過電圧が増大させられることか
ら、充電効率の優れた電極とすることができる。さら
に、前記のニッケル電極の表面にコバルト化合物の被覆
層を形成させることにより、高い導電性を持つコバルト
高次酸化物がその後の充電過程により形成される。その
結果、活物質間の導電性が向上し、活物質利用率、高率
放電特性が向上する。
【０００８】
【発明の実施の形態】本発明の第一は、金属ニッケル粉
末を焼結した多孔体に、ニッケルの一部が２Ａ、２Ｂ族
元素で置換された水酸化ニッケル活物質を充填してなる
アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極において、極板の
表面に希土類元素の化合物の被覆層を形成させたことを
特徴とするアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極であっ
て、前記希土類元素がＨｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，
Ｙの少なくとも一種以上の元素であることを特徴とする
ものであり、環境に優しく、幅広い温度範囲での充電効
率に優れた電極を提供することができる。
末を焼結した多孔体に、ニッケルの一部が２Ａ、２Ｂ族
元素で置換された水酸化ニッケル活物質を充填してなる
アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極において、極板の
表面に希土類元素の化合物の被覆層を形成させたことを
特徴とするアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極であっ
て、前記希土類元素がＨｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，Ｙｂ，Ｌｕ，
Ｙの少なくとも一種以上の元素であることを特徴とする
ものであり、環境に優しく、幅広い温度範囲での充電効
率に優れた電極を提供することができる。
【０００９】また、本発明の第二は、前記アルカリ蓄電
池用焼結式ニッケル電極において、さらに極板の表面に
コバルト及び／または２Ａ，２Ｂ族元素の化合物の複合
被覆層を形成せしめ、さらに前記複合被覆層を化学的酸
化または電気化学酸化によって高次酸化物とするもので
あり、充電効率に優れるとともに、活物質利用率及び高
率放電性能を高めた電極を提供できる。
池用焼結式ニッケル電極において、さらに極板の表面に
コバルト及び／または２Ａ，２Ｂ族元素の化合物の複合
被覆層を形成せしめ、さらに前記複合被覆層を化学的酸
化または電気化学酸化によって高次酸化物とするもので
あり、充電効率に優れるとともに、活物質利用率及び高
率放電性能を高めた電極を提供できる。
【００１０】
【実施例】以下に、本発明の実施例を説明するが、本発
明はこれに限定されるものではない。
明はこれに限定されるものではない。
【００１１】ニッケル粉末を焼結して得られた多孔度約
８０％の焼結式ニッケル集電体を、８０℃、比重１．８
の溶融硝酸ニッケル溶液に硝酸亜鉛および硝酸コバルト
を所定比で加えた含浸液に５分間浸漬し、乾燥後、８０
℃、比重１．３の苛性ソーダ中にて水酸化物に転化する
一連の工程を繰り返して所定の充填量とし、引き続いて
イッテルビウム硝酸塩水溶液に浸漬して、乾燥後、比重
１．３の苛性ソーダ中にて遊離状態のイッテルビウム水
酸化物被覆層を形成させた本発明焼結式電極を作成し
た。以下これを本発明電極（Ａ）とする。
８０％の焼結式ニッケル集電体を、８０℃、比重１．８
の溶融硝酸ニッケル溶液に硝酸亜鉛および硝酸コバルト
を所定比で加えた含浸液に５分間浸漬し、乾燥後、８０
℃、比重１．３の苛性ソーダ中にて水酸化物に転化する
一連の工程を繰り返して所定の充填量とし、引き続いて
イッテルビウム硝酸塩水溶液に浸漬して、乾燥後、比重
１．３の苛性ソーダ中にて遊離状態のイッテルビウム水
酸化物被覆層を形成させた本発明焼結式電極を作成し
た。以下これを本発明電極（Ａ）とする。
【００１２】一方、イッテルビウム硝酸塩を加えない以
外は全く同様の操作で、希土類元素を含まない比較電極
（Ｃ）を作成した。
外は全く同様の操作で、希土類元素を含まない比較電極
（Ｃ）を作成した。
【００１３】さらに、本発明電極（Ａ）を比重１．２の
硝酸コバルト水溶液に浸漬して、乾燥後、比重１．３の
苛性ソーダ中にて遊離状態のコバルト水酸化物被覆層を
形成させた希土類元素を含む本発明電極（Ｂ）を作成し
た。
硝酸コバルト水溶液に浸漬して、乾燥後、比重１．３の
苛性ソーダ中にて遊離状態のコバルト水酸化物被覆層を
形成させた希土類元素を含む本発明電極（Ｂ）を作成し
た。
【００１４】このようにして作成した各種電極を、セパ
レータを介して水素吸蔵合金負極と対向させ、比重１．
２８の水酸化カリウムを電解液とし、開放系にて充放電
試験を行い、容量が安定した５サイクル経過後性能を評
価した。
レータを介して水素吸蔵合金負極と対向させ、比重１．
２８の水酸化カリウムを電解液とし、開放系にて充放電
試験を行い、容量が安定した５サイクル経過後性能を評
価した。
【００１５】図１に５０℃における本発明電極（Ａ）、
比較電極（Ｃ）の充電効率を示す。希土類元素を表面に
被覆することにより、充電効率が高くなっていることが
分かる。また、２０℃における本発明電極（Ａ）および
比較電極（Ｃ）の充電曲線を図２に示す。本発明電極
（Ａ）では充電初期の水酸化ニッケルの酸化分解反応に
よる電圧平坦部とそれに引き続く充電末期の酸素発生反
応による電圧平坦部が明確に区別されているが、比較電
極（Ｃ）では酸化ニッケルの酸化分解反応と充電末期の
酸素発生反応の区別がはっきりしない。充電末期におい
てこの２つの競争反応の電位が区別されることにより、
通電電気量の大部分が水酸化ニッケルの酸化反応に使わ
れるため、充電効率が向上する。
比較電極（Ｃ）の充電効率を示す。希土類元素を表面に
被覆することにより、充電効率が高くなっていることが
分かる。また、２０℃における本発明電極（Ａ）および
比較電極（Ｃ）の充電曲線を図２に示す。本発明電極
（Ａ）では充電初期の水酸化ニッケルの酸化分解反応に
よる電圧平坦部とそれに引き続く充電末期の酸素発生反
応による電圧平坦部が明確に区別されているが、比較電
極（Ｃ）では酸化ニッケルの酸化分解反応と充電末期の
酸素発生反応の区別がはっきりしない。充電末期におい
てこの２つの競争反応の電位が区別されることにより、
通電電気量の大部分が水酸化ニッケルの酸化反応に使わ
れるため、充電効率が向上する。
【００１６】また、本発明電極（Ａ）および本発明電極
（Ｂ）の放電率と利用率変化を図３に示す。図より明ら
かなように、電極の表面にコバルト水酸化物の被覆層を
形成した場合には、高率放電においても高い利用率を示
すことがわかる。これは、活物質表面に高次コバルト合
物の導電性ネットワークが形成され、深放電が可能にな
ったためと考えられる。
（Ｂ）の放電率と利用率変化を図３に示す。図より明ら
かなように、電極の表面にコバルト水酸化物の被覆層を
形成した場合には、高率放電においても高い利用率を示
すことがわかる。これは、活物質表面に高次コバルト合
物の導電性ネットワークが形成され、深放電が可能にな
ったためと考えられる。
【００１７】以上、実施例では主にイッテルビウムの効
果について説明したが、ここに挙げた他の希土類元素で
も同様の効果を示した。
果について説明したが、ここに挙げた他の希土類元素で
も同様の効果を示した。
【００１８】
【発明の効果】以上のように、本発明の第一によれば、
金属ニッケル粉末を焼結した多孔体に、ニッケルの一部
が２Ａ、２Ｂ族元素で置換された水酸化ニッケル活物質
を充填してなるアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極の
表面をさらに希土類元素で置換することにより、環境に
優しく、充電効率に優れるとともに、電極膨潤を防止し
てサイクル寿命を向上させ、且つ電池の自己放電を抑制
する電極を提供することができる。
金属ニッケル粉末を焼結した多孔体に、ニッケルの一部
が２Ａ、２Ｂ族元素で置換された水酸化ニッケル活物質
を充填してなるアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極の
表面をさらに希土類元素で置換することにより、環境に
優しく、充電効率に優れるとともに、電極膨潤を防止し
てサイクル寿命を向上させ、且つ電池の自己放電を抑制
する電極を提供することができる。
【００１９】また、本発明の第二によれば、前記アルカ
リ蓄電池用焼結式ニッケル電極において、さらに極板の
表面にコバルト及び／または２Ａ，２Ｂ族元素や希土類
元素の化合物の複合被覆層を形成せしめ、さらに前記複
合被覆層を化学的酸化または電気化学酸化によって高次
酸化物とすることにより活物質利用率及び高率放電性能
を高めた電極を提供できる。
リ蓄電池用焼結式ニッケル電極において、さらに極板の
表面にコバルト及び／または２Ａ，２Ｂ族元素や希土類
元素の化合物の複合被覆層を形成せしめ、さらに前記複
合被覆層を化学的酸化または電気化学酸化によって高次
酸化物とすることにより活物質利用率及び高率放電性能
を高めた電極を提供できる。
【図１】５０℃における各種電極の充電効率を示した図
である。
である。
【図２】２０℃における各種電極の充電曲線を示した図
である。
である。
【図３】各種電極の放電率と利用率の関係を示した図で
ある。
ある。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 押谷 政彦 大阪府高槻市城西町６番６号 株式会社ユ アサコーポレーション内 Ｆターム(参考） 5H003 AA02 BB04 BB13 BB14 5H016 AA06 BB08 BB11 CC00 EE01 EE04 EE05 5H017 AA02 BB08 BB16 CC27 DD05 EE04
Claims (4)
- 【請求項１】 金属ニッケル粉末を焼結した多孔体に、
ニッケルの一部が２Ａ、２Ｂ族元素で置換された水酸化
ニッケル活物質を充填してなるアルカリ蓄電池用焼結式
ニッケル電極において、極板の表面に希土類元素の化合
物の被覆層を形成させたことを特徴とするアルカリ蓄電
池用焼結式ニッケル電極。 - 【請求項２】 前記希土類元素が、Ｈｏ，Ｅｒ，Ｔｍ，
Ｙｂ，Ｌｕ，Ｙの少なくとも一種以上の元素である請求
項１記載のアルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極。 - 【請求項３】 前記希土類元素の化合物の被覆層を形成
した極板の表面にさらにコバルト及び／または２Ａ，２
Ｂ族元素の被覆層を形成させたアルカリ蓄電池用焼結式
ニッケル電極。 - 【請求項４】 前記複合被覆層を化学的酸化または電気
化学酸化によって高次酸化物とした請求項３記載のアル
カリ蓄電池用焼結式ニッケル電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11115763A JP2000306576A (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11115763A JP2000306576A (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000306576A true JP2000306576A (ja) | 2000-11-02 |
Family
ID=14670451
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11115763A Pending JP2000306576A (ja) | 1999-04-23 | 1999-04-23 | アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000306576A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075346A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 焼結式ニッケル電極およびその製造方法 |
-
1999
- 1999-04-23 JP JP11115763A patent/JP2000306576A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002075346A (ja) * | 2000-08-30 | 2002-03-15 | Sanyo Electric Co Ltd | 焼結式ニッケル電極およびその製造方法 |
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