JP2003229131A - ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池およびその製造方法 - Google Patents

ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池およびその製造方法

Info

Publication number
JP2003229131A
JP2003229131A JP2002023878A JP2002023878A JP2003229131A JP 2003229131 A JP2003229131 A JP 2003229131A JP 2002023878 A JP2002023878 A JP 2002023878A JP 2002023878 A JP2002023878 A JP 2002023878A JP 2003229131 A JP2003229131 A JP 2003229131A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
compound
cobalt
active material
nickel
layer
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Granted
Application number
JP2002023878A
Other languages
English (en)
Other versions
JP3851179B2 (ja
Inventor
Makoto Ochi
誠 越智
Hiroshi Fukuda
博 福田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sanyo Electric Co Ltd
Original Assignee
Sanyo Electric Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Sanyo Electric Co Ltd filed Critical Sanyo Electric Co Ltd
Priority to JP2002023878A priority Critical patent/JP3851179B2/ja
Publication of JP2003229131A publication Critical patent/JP2003229131A/ja
Application granted granted Critical
Publication of JP3851179B2 publication Critical patent/JP3851179B2/ja
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Lifetime legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • 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

Landscapes

  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温の雰囲気下で充放電サイクルを繰り返し
ても、ニッケル電極の導電性の低下を防止して、高温で
のサイクル特性に優れたアルカリ蓄電池を得る。 【解決手段】 本発明のアルカリ蓄電池は、多孔性焼結
基板の細孔内に水酸化ニッケルを主体とする活物質が充
填されているとともに、この多孔性焼結基板に充填され
た水酸化ニッケルを主体とする活物質層の表面にコバル
ト化合物層を備え、かつこのコバルト化合物層中にニオ
ブ化合物、チタン化合物、タングステン化合物、モリブ
デン化合物から選択される少なくとも1種の化合物が添
加されている。これにより、水酸化ニッケルを主体とす
る活物質層の表面を被覆するコバルト化合物が、電解液
中に溶解して析出する速度を遅らせることができるよう
になるとともに、コバルト化合物層をより緻密な構造に
変化させて、ニッケル電極中に良好な導電ネットワーク
を維持できるようになる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明はニッケル−水素蓄電
池、ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池
に係り、特に、多孔性焼結基板に水酸化ニッケルを主体
とする活物質が充填されたニッケル電極を備えたアルカ
リ蓄電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】従来、アルカリ蓄電池の正極に使用され
るニッケル電極としては、活物質の利用率が高く、電極
の導電性に優れ、かつ放電性能やサイクル特性に優れる
などの特徴を有する焼結式ニッケル電極が広く使用され
ている。このような焼結式ニッケル電極はニッケル焼結
基板(例えばニッケル焼結基板)に、所謂、化学含浸法
により水酸化ニッケルを主体とする活物質を充填して製
造される。具体的には、まず、ニッケル粉末とカルボキ
シメチルセルロースなどの増粘剤を水で混練したスラリ
ーを導電性芯体に塗着した後、還元性雰囲気で焼結して
多孔性焼結基板を作製する。
【0003】この後、得られた多孔性焼結基板を酸性ニ
ッケル塩(例えば、硝酸ニッケル、硫酸ニッケルなど)
を主体とする溶液に浸漬して、酸性ニッケル塩を多孔性
焼結基板の細孔中に含浸する。ついで、乾燥した後、ア
ルカリ溶液中に浸漬して、多孔性焼結基板の細孔中に含
浸した酸性ニッケル塩を水酸化物に活物質化し、水洗、
乾燥する。このような化学含浸法にあっては、酸性ニッ
ケル塩の含浸→中間乾燥→活物質化するアルカリ処理→
水洗、乾燥の一連の処理が1サイクルとなるが、1サイ
クルだけでは必要な活物質量を多孔性焼結基板中に充填
することができず、通常、必要な充填量が得られるまで
充填サイクルを繰り返して行うようにしている。
【0004】近年、充放電が可能な二次電池(蓄電池)
の需要が高まり、小型の機器のみならず、電動工具、ア
シスト自転車、電気自動車などの大電流用途にも需要が
拡大するようになった。これに伴い、より大きな電流値
を取り出すことができるように、正極および負極の両面
から改良が進められている。例えば、正極面からの改良
としては、水酸化ニッケルを主成分とする活物質に、導
電剤として少量のコバルト化合物を添加することが一般
に行われている。
【0005】ところが、導電剤としてコバルト化合物を
添加するだけでは、高容量で高性能なアルカリ蓄電池が
得られないため、活物質となる水酸化ニッケル層の表面
にコバルト化合物層を形成することが特開2001−7
6717号公報にて提案されるようになった。この特開
2001−76717号公報にて提案された焼結式ニッ
ケル電極においては、焼結式ニッケル電極の最表面層を
コバルト化合物層で覆うことで、焼結式ニッケル電極の
導電性が向上して、正極活物質の利用率が向上し、初期
の放電時の作動電圧の低下も抑制できるようになる。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上述し
た焼結式ニッケル電極を使用したアルカリ蓄電池におい
ては、焼結式ニッケル電極の導電性が向上することか
ら、初期の放電時作動電圧が向上するものの、高温の雰
囲気下で充放電サイクルを繰り返すと、導電性が向上し
た効果が低下して、高温でのサイクル寿命特性が劣化す
る問題が生じた。これは、高温下で充放電を繰り返すこ
とにより、最表面層のコバルト化合物(コバルト水酸化
物)がダメージを受け、導電性が低下することで高温サ
イクル寿命特性が劣化したと考えられる。
【0007】即ち、最表面層のコバルト水酸化物は、初
回の充電で導電性の高いコバルト酸化物に高次化され
て、アルカリ水溶液中(電解液中)で安定になる。これ
を、高温の雰囲気下で充放電を繰り返すと、放電時に放
電深度が深くなるために、コバルト酸化物がコバルト水
酸化物に還元されてアルカリ水溶液中(電解液中)に溶
出し、析出するようになる。これにより、焼結式ニッケ
ル電極の導電性が次第に低下し、高温雰囲気下でのサイ
クル寿命が低下したと考えられる。
【0008】そこで、本発明はこのような問題点を改善
するためになされたものであって、高温の雰囲気下で充
放電サイクルを繰り返しても、焼結式ニッケル電極の導
電性の低下を防止して、高温でのサイクル特性に優れた
アルカリ蓄電池を提供することを目的とする。
【0009】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するた
め、本発明のアルカリ蓄電池は、多孔性焼結基板の細孔
内に水酸化ニッケルを主体とする活物質が充填されてい
るとともに、この多孔性焼結基板に充填された水酸化ニ
ッケルを主体とする活物質層の表面にコバルト化合物層
を備え、かつこのコバルト化合物層中にニオブ化合物、
チタン化合物、タングステン化合物、モリブデン化合物
から選択される少なくとも1種の化合物を添加するよう
にしている。
【0010】このように、コバルト化合物層中にニオブ
化合物、チタン化合物、タングステン化合物、モリブデ
ン化合物から選択される少なくとも1種の化合物が添加
されていると、水酸化ニッケルを主体とする活物質層の
表面を被覆するコバルト化合物が、電解液中に溶解して
析出する速度を遅らせることができる。これにより、コ
バルト化合物層をより緻密な構造に変化させて、焼結式
ニッケル電極中に良好な導電ネットワークを維持できる
ようになる。
【0011】この場合、コバルト化合物層に添加するニ
オブ化合物、チタン化合物、タングステン化合物、モリ
ブデン化合物の添加量がコバルト化合物層中のコバルト
化合物の質量に対して2質量%(2wt%)未満である
と、被覆したコバルト化合物が電解液中に溶解して析出
する速度を遅くする効果が十分に得られないことが分か
った。また、その添加量が多すぎると、ニッケル電極中
の活物質となる水酸化ニッケル量が相対的に少なくなっ
て、放電容量が減少する。このため、ニオブ化合物、チ
タン化合物、タングステン化合物、モリブデン化合物の
添加量は、コバルト化合物の質量に対して2質量%(2
wt%)以上にするのが望ましい。
【0012】なお、ニオブ化合物としては、NaNbO
3,LiNbO3,KNbO3,Nb25・xH2O等から
選択して用いるのが好ましい。また、チタン化合物とし
ては、Na2Ti37,Li2TiO3,K2TiO3等か
ら選択して用いるのが好ましい。また、タングステン化
合物としては、WO2,WO3,Na2WO4,Li2
2,K2WO4等から選択して用いるのが好ましい。さ
らに、モリブデン化合物としては、MoO3・H2O,M
oO3・2H2O,Na2MoO4・2H2O,Li6Mo7
24・12H2O,K2MoO4等から選択して用いるの
が好ましい。
【0013】そして、多孔性焼結基板の細孔中に水酸化
ニッケルを主体とする活物質を充填する活物質充填工程
と、活物質が充填された多孔性焼結基板をコバルト塩と
を含有する水溶液に浸漬して充填された活物質層の表面
にコバルト塩を保持させるコバルト塩保持工程と、コバ
ルト塩が保持された多孔性焼結基板をニオブ化合物、チ
タン化合物、タングステン化合物、モリブデン化合物か
ら選択される少なくとも1種の化合物を含有するアルカ
リ水溶液に浸漬するアルカリ浸漬工程とを備えるように
すると、水酸化ニッケルを主体とする活物質層の表面を
被覆するコバルト化合物層中にニオブ化合物、チタン化
合物、タングステン化合物、モリブデン化合物から選択
される少なくとも1種の化合物が添加されたニッケル電
極を簡単、容易に得ることができる。
【0014】この場合、アルカリ浸漬工程において、コ
バルト塩が保持された多孔性焼結基板をニオブ化合物、
チタン化合物、タングステン化合物、モリブデン化合物
から選択される少なくとも1種の化合物を含有するアル
カリ水溶液に浸漬して、活物質の表面に保持されたコバ
ルト塩を水酸化コバルトに転換させるとともに、該転換
された水酸化コバルト層中にニオブ化合物、チタン化合
物、タングステン化合物、モリブデン化合物から選択さ
れる少なくとも1種の化合物を析出させるようにすれば
よい。また、活物質充填工程において、多孔性焼結基板
をニッケル塩とコバルト塩とを含有する水溶液に浸漬し
た後、アルカリ溶液中に浸漬して水酸化ニッケルを主体
とする活物質を多孔性焼結基板の細孔中に充填する操作
を所定回数繰り返すようにすればよい。
【0015】
【発明の実施の形態】以下に、本発明の実施の形態を詳
細に説明するが、本発明はこれに限定されるものでな
く、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施する
ことができる。 1.焼結基板の作製 まず、ニッケル粉末にカルボキシメチルセルロース等の
増粘剤および水を混練してスラリーを調製し、このスラ
リーをパンチングメタルからなる導電性芯体に塗着し
た。この後、スラリーを塗着した導電性芯体を還元性雰
囲気下で焼結して、多孔度が約85%の多孔性ニッケル
焼結基板を作製した。
【0016】2.焼結式ニッケル電極の作製 ついで、得られた多孔性ニッケル焼結基板を比重が1.
75の硝酸ニッケルと硝酸コバルトの混合水溶液(ニッ
ケルとコバルトの原子比がNi:Co=10:1になる
ように調製している)に浸漬し、多孔性ニッケル焼結基
板の細孔内にニッケル塩およびコバルト塩を保持させ
た。この後、この多孔性ニッケル焼結基板を25wt%
の水酸化ナトリウム(NaOH)水溶液中に浸漬して、
ニッケル塩およびコバルト塩をそれぞれ水酸化ニッケル
および水酸化コバルトに転換させた。ついで、充分に水
洗してアルカリ溶液を除去した後、乾燥を行った。この
ような一連の活物質充填操作を6回繰り返して、多孔性
焼結基板の細孔内に水酸化ニッケルを主体とする活物質
が所定量だけ充填された活物質充填極板を得て、これを
ニッケル電極xとした。
【0017】ついで、得られたニッケル電極xを濃度が
4mol/lの硝酸コバルト水溶液に浸漬し、多孔性ニ
ッケル焼結基板の細孔内に充填された水酸化ニッケルを
主体とする活物質層の表面にコバルト塩を保持させた。
この場合、コバルト塩の保持量が少なすぎると導電性を
向上させる効果を発揮することができない。また、コバ
ルト塩の保持量が多すぎると相対的に活物質量が減少す
るようになる。このため、コバルト塩の保持量が活物質
となる水酸化ニッケルに対して0.5wt%〜5.0w
t%になるように、硝酸コバルト水溶液への浸漬時間を
調整する必要がある。
【0018】ついで、上述のように活物質層の表面にコ
バルト塩を保持させた多孔性ニッケル焼結基板を水酸化
ナトリウム(NaOH)水溶液に浸漬した。これによ
り、活物質層の表面に保持されたコバルト塩は、導電性
に優れた水酸化コバルトに転換するこことなる。このよ
うにして得られた極板をニッケル電極yとした。
【0019】一方、NaNbO3を溶解させた水酸化ナ
トリウム(NaOH)水溶液を用意し、この水酸化ナト
リウム(NaOH)水溶液中に活物質層の表面にコバル
ト塩を保持させた多孔性ニッケル焼結基板を浸漬した。
これにより、活物質層の表面に保持されたコバルト塩は
水酸化コバルトに転換するとともに、この水酸化コバル
ト層内に均一にニオブ化合物が点在することとなる。こ
の場合、活物質層の表面に形成された水酸化コバルトの
質量に対して所定の添加量になるように、ニオブ化合物
の濃度および浸漬時間を調整した。
【0020】ここで、活物質層の表面に形成された水酸
化コバルトの質量に対してニオブ化合物の添加量が1w
t%になるように調製し、所定の寸法になるように切断
した極板をニッケル電極aとした。同様に、2wt%に
なるように調製した極板をニッケル電極bとし、5wt
%になるように調製した極板をニッケル電極cとし、1
0wt%になるように調製した極板をニッケル電極dと
し、20wt%になるように調製した極板をニッケル電
極eとし、30wt%になるように調製した極板をニッ
ケル電極fとし、40wt%になるように調製した極板
をニッケル電極gとした。なおこの場合、水酸化ナトリ
ウムに溶解させるニオブ化合物としてはNaNbO3
LiNbO3,KNbO3,Nb25・xH2O等から選
択して用いるのが好ましい。
【0021】2.水素吸蔵合金電極の作製 ミッシュメタル(Mm)、ニッケル(Ni:純度99.
9%)、コバルト(Co)、アルミニウム(Al)、お
よびマンガン(Mn)を所定のモル比になるようにそれ
ぞれ混合し、この混合物をアルゴンガス雰囲気の高周波
誘導炉で誘導加熱して合金溶湯とした。この合金溶湯を
公知の方法で鋳型に流し込み、冷却して、組成式がMm
NiaCobMncAldで表される水素吸蔵合金のインゴ
ットを作製した。この水素吸蔵合金インゴットを機械的
粉砕法により、平均粒子径が約60μmになるまで粉砕
して、水素吸蔵合金粉末とした。ついで、得られた水素
吸蔵合金粉末100質量部に対して、結着剤としての5
wt%のポリエチレンオキサイド(PEO)の水溶液を
20質量部を混合して水素吸蔵合金ペーストを作製し
た。この水素吸蔵合金ペーストをパンチングメタルから
なる芯体の両面に塗布し、室温で乾燥させた後、所定の
厚みに圧延し、所定の寸法に切断して水素吸蔵合金電極
を作製した。
【0022】3.ニッケル−水素蓄電池の作製 上述のように作製した焼結式ニッケル電極a,b,c,
d,e,f,g,x,yと水素吸蔵合金負極を用い、こ
れらの間にポリプロピレン製不織布からなるセパレータ
を介在させ、これらをスパイラル状に巻回して電極群を
それぞれ作製した。ついで、各電極群を外装缶に挿入し
た後、各電極群の負極から延出する負極リードを外装缶
に接続するとともに、正極から延出する正極リードを封
口体に設けられた正極蓋に接続した。この後、外装缶内
に電解液(例えば、30wt%の水酸化カリウム水溶
液)を注入し、更に外装缶の開口部を封口体により封止
して、公称容量が1000mAhのニッケル−水素蓄電
池をそれぞれ作製した。
【0023】ここで、焼結式ニッケル電極aを用いたも
のを電池Aとし、焼結式ニッケル電極bを用いたものを
電池Bとし、焼結式ニッケル電極cを用いたものを電池
Cとし、焼結式ニッケル電極dを用いたものを電池Dと
し、焼結式ニッケル電極eを用いたものを電池Eとし、
焼結式ニッケル電極fを用いたものを電池Fとし、焼結
式ニッケル電極gを用いたものを電池Gとした。また、
焼結式ニッケル電極xを用いたものを電池Xとし、焼結
式ニッケル電極yを用いたものを電池Yとした。
【0024】4.電池試験 (1)放電容量の測定 ついで、上述のように作製した各電池A〜G,X,Yを
用いて、これらの各電池A〜G,X,Yを25℃の温度
条件で、100mAの充電電流で16時間充電した後、
1000mAの放電電流で、電池電圧が1.0Vになる
まで放電させて、放電時間から各電池A〜G,X,Yの
初期放電容量(mAh)を求めると、下記の表1に示す
ような結果になった。
【0025】(2)高温サイクル寿命の測定 また、上述のように作製した各電池A〜G,X,Yを用
いて、これらの各電池A〜G,X,Yを60℃の高温雰
囲気下で、500mAの充電電流で2時間充電した後、
500mAの放電電流で、電池電圧が1.0Vになるま
で放電させるというサイクルを1サイクルとする充放電
サイクル試験を繰り返し行った。そして、各サイクル後
の放電容量が60℃での初期放電容量の80%に達した
時点でのサイクル数を高温サイクル寿命として求める
と、下記の表1に示すような結果になった。
【0026】
【表1】
【0027】上記表1の結果から明らかなように、水酸
化ニッケルを主体とする活物質の表面にコバルト化合物
層を形成したニッケル電極yを用いた電池Yと、水酸化
ニッケルを主体とする活物質の表面にコバルト化合物層
を形成しなかったニッケル電極xを用いた電池Xとを比
較すると、電池Yの方が初期放電容量が大きいことが分
かる。これは、水酸化ニッケルを主体とする活物質の表
面にコバルト化合物層を形成すると、コバルト化合物層
は導電性が優れているので、ニッケル電極の導電性が向
上して活物質の利用率が向上したためである。この場
合、コバルト化合物量が活物質となる水酸化ニッケルに
対して0.5wt%より少なすぎると導電性を向上させ
る効果を発揮することができなくなる。逆に、コバルト
化合物量が活物質となる水酸化ニッケルに対して5.0
wt%より多すぎると相対的に活物質量が減少するよう
になる。このため、コバルト化合物量は活物質となる水
酸化ニッケルに対して0.5wt%〜5.0wt%にな
るように調整するのが望ましい。
【0028】また、コバルト化合物層にニオブ化合物を
添加したニッケル電極a〜gを用いた電池A〜Gと、コ
バルト化合物層にニオブ化合物を添加しなかったニッケ
ル電極yを用いた電池Yとを比較すると、コバルト化合
物層にニオブ化合物を添加した方が高温サイクル寿命が
向上することが分かる。これは、コバルト化合物層にニ
オブ化合物を添加すると、高温雰囲気下での放電時にコ
バルト化合物が電解液中に溶解して析出する速度を遅ら
せることができるようになり、良好な導電ネットワーク
を維持できるようになったためと考えられる。
【0029】この場合、電池Aのように、コバルト化合
物層に添加されたニオブ化合物の添加量が1wt%で少
ないと、充分に高温サイクル寿命の向上効果、即ち、コ
バルト化合物が電解液中に溶解して析出する速度を遅く
する効果を発揮できないことが分かる。このことから、
コバルト化合物層に添加するニオブ化合物の添加量はコ
バルト化合物量中のコバルト化合物量に対して2wt%
以上にするのが望ましいということができる。また、電
池Gのように、コバルト化合物層に添加されたニオブ化
合物の添加量が40wt%になっても、これ以上は高温
サイクル寿命の向上効果を発揮できなく、逆に、相対的
に活物質となる水酸化ニッケル量が少なくなって、初期
放電容量が減少する。このため、コバルト層に添加する
ニオブ化合物(Nb25)の添加量はコバルト量に対し
て30wt%以下にするのが望ましいということができ
る。
【0030】5.添加化合物の検討 上述した例においては、ニオブ化合物をコバルト層に添
加する例について説明したが、チタン化合物、タングス
テン化合物、モリブデン化合物をコバルト層に添加した
場合についても検討した。
【0031】(1)チタン化合物について Na2Ti37を溶解させた水酸化ナトリウム(NaO
H)水溶液を用意し、この水酸化ナトリウム(NaO
H)水溶液中に活物質層の表面にコバルト塩を保持させ
た多孔性ニッケル焼結基板を浸漬した。これにより、活
物質層の表面に保持されたコバルト塩は水酸化コバルト
に転換するとともに、この水酸化コバルト層内に均一に
チタン化合物が点在することとなる。
【0032】この場合、活物質層の表面に形成された水
酸化コバルトの質量に対して所定の添加量になるよう
に、チタン化合物の濃度およびアルカリ溶液への浸漬時
間を調整した。ここで、活物質層の表面に形成された水
酸化コバルトの質量に対してチタン化合物の添加量が1
wt%になるように調製し、所定の寸法になるように切
断した極板をニッケル電極hとした。同様に、2wt%
になるように調製した極板をニッケル電極iとし、5w
t%になるように調製した極板をニッケル電極jとし
た。なお、水酸化ナトリウムに溶解させるチタン化合物
としては、Na2Ti37,Li2TiO3,K2TiO3
等から選択して用いるのが好ましい。
【0033】上述のように作製した焼結式ニッケル電極
h,i,jと水素吸蔵合金負極を用い、これらの間にポ
リプロピレン製不織布からなるセパレータを介在させ、
これらをスパイラル状に巻回して電極群をそれぞれ作製
した。ついで、各電極群を外装缶に挿入した後、各電極
群の負極から延出する負極リードを外装缶に接続すると
ともに、正極から延出する正極リードを封口体に設けら
れた正極蓋に接続した。この後、外装缶内に電解液(例
えば、30質量%の水酸化カリウム水溶液)を注入し、
更に外装缶の開口部を封口体により封止して、公称容量
が1000mAhのニッケル−水素蓄電池H,I,Jを
それぞれ作製した。なお、焼結式ニッケル電極hを用い
たものを電池Hとし、焼結式ニッケル電極iを用いたも
のを電池Iとし、焼結式ニッケル電極jを用いたものを
電池Jとした。
【0034】ついで、上述のように作製した各電池H,
I,Jを用いて、これらの各電池H,I,Jを25℃の
温度条件で、100mAの充電電流で16時間充電した
後、1000mAの放電電流で、電池電圧が1.0Vに
なるまで放電させて、放電時間から各電池H,I,Jの
初期放電容量(mAh)を求めると、下記の表2に示す
ような結果になった。また、上述のように作製した各電
池H,I,Jを用いて、これらの各電池H,I,Jを6
0℃の高温雰囲気下で、500mAの充電電流で2時間
充電した後、500mAの放電電流で、電池電圧が1.
0Vになるまで放電させるというサイクルを1サイクル
とする充放電サイクル試験を繰り返し行った。そして、
各サイクル後の放電容量が60℃での初期放電容量の8
0%に達した時点でのサイクル数を高温サイクル寿命と
して求めると、下記の表2に示すような結果になった。
なお、下記の表2には、比較のために上述した電池Yの
結果も併せて示している。
【0035】
【表2】
【0036】上記表2の結果から明らかなように、コバ
ルト化合物層にチタン化合物を添加したニッケル電極
h,i,jを用いた電池H,I,Jと、コバルト化合物
層にチタン化合物を添加しなかったニッケル電極yを用
いた電池Yとを比較すると、コバルト化合物層にチタン
化合物を添加した方が高温サイクル寿命が向上すること
が分かる。これは、コバルト化合物層にチタン化合物を
添加すると、高温雰囲気下での放電時にコバルト化合物
が電解液中に溶解して析出する速度を遅らせることがで
きるようになり、良好な導電ネットワークを維持できる
ようになったためと考えられる。
【0037】この場合、電池Hのように、コバルト化合
物層に添加されたチタン化合物の添加量が1wt%で少
ないと、充分に高温サイクル寿命の向上効果、即ち、コ
バルト化合物が電解液中に溶解して析出する速度を遅く
する効果を発揮できないことが分かる。このことから、
コバルト化合物層に添加するチタン化合物の添加量はコ
バルト化合物層中のコバルト化合物量に対して2wt%
以上にするのが望ましいということができる。また、上
限値については上述したニオブ化合物の場合と同様に、
チタン化合物の添加量が30et%以下になるように添
加するのが望ましい。
【0038】(2)タングステン化合物について Na2WO4を溶解させた水酸化ナトリウム(NaOH)
水溶液を用意し、この水酸化ナトリウム(NaOH)水
溶液中に活物質層の表面にコバルト塩を保持させた多孔
性ニッケル焼結基板を浸漬した。これにより、活物質層
の表面に保持されたコバルト塩は水酸化コバルトに転換
するとともに、この水酸化コバルト層内に均一にタング
ステン化合物が点在することとなる。
【0039】この場合、活物質層の表面に形成された水
酸化コバルトの質量に対して所定の添加量になるよう
に、タングステン化合物の濃度およびアルカリ溶液への
浸漬時間を調整した。ここで、活物質層の表面に形成さ
れた水酸化コバルトの質量に対してタングステン化合物
の添加量が1wt%になるように調製し、所定の寸法に
なるように切断した極板をニッケル電極kとした。同様
に、2wt%になるように調製した極板をニッケル電極
lとし、5wt%になるように調製した極板をニッケル
電極mとした。なお、水酸化ナトリウムに溶解させるタ
ングステン化合物としては、WO2,WO3,Na2
4,Li2WO2、,K2WO4等から選択して用いるの
が好ましい。
【0040】上述のように作製した焼結式ニッケル電極
k,l,mと水素吸蔵合金負極を用い、これらの間にポ
リプロピレン製不織布からなるセパレータを介在させ、
これらをスパイラル状に巻回して電極群をそれぞれ作製
した。ついで、各電極群を外装缶に挿入した後、各電極
群の負極から延出する負極リードを外装缶に接続すると
ともに、正極から延出する正極リードを封口体に設けら
れた正極蓋に接続した。この後、外装缶内に電解液(例
えば、30質量%の水酸化カリウム水溶液)を注入し、
更に外装缶の開口部を封口体により封止して、公称容量
が1000mAhのニッケル−水素蓄電池K,L,Mを
それぞれ作製した。なお、焼結式ニッケル電極kを用い
たものを電池Kとし、焼結式ニッケル電極lを用いたも
のを電池Lとし、焼結式ニッケル電極mを用いたものを
電池Mとした。
【0041】ついで、上述のように作製した各電池K,
L,Mを用いて、これらの各電池K,L,Mを25℃の
温度条件で、100mAの充電電流で16時間充電した
後、1000mAの放電電流で、電池電圧が1.0Vに
なるまで放電させて、放電時間から各電池K,L,Mの
初期放電容量(mAh)を求めると、下記の表3に示す
ような結果になった。また、上述のように作製した各電
池K,L,Mを用いて、これらの各電池K,L,Mを6
0℃の高温雰囲気下で、500mAの充電電流で2時間
充電した後、500mAの放電電流で、電池電圧が1.
0Vになるまで放電させるというサイクルを1サイクル
とする充放電サイクル試験を繰り返し行った。そして、
各サイクル後の放電容量が60℃での初期放電容量の8
0%に達した時点でのサイクル数を高温サイクル寿命と
して求めると、下記の表3に示すような結果になった。
なお、下記の表3には、比較のために上述した電池Yの
結果も併せて示している。
【0042】
【表3】
【0043】上記表3の結果から明らかなように、コバ
ルト化合物層にタングステン化合物を添加したニッケル
電極k,l,mを用いた電池K,L,Mと、コバルト化
合物層にタングステン化合物を添加しなかったニッケル
電極yを用いた電池Yとを比較すると、コバルト化合物
層にタングステン化合物を添加した方が高温サイクル寿
命が向上することが分かる。これは、コバルト化合物層
にタングステン化合物を添加すると、高温雰囲気下での
放電時にコバルト化合物が電解液中に溶解して析出する
速度を遅らせることができるようになり、良好な導電ネ
ットワークを維持できるようになったためと考えられ
る。
【0044】この場合、電池Kのように、コバルト化合
物層に添加されたタングステン化合物の添加量が1wt
%で少ないと、充分に高温サイクル寿命の向上効果、即
ち、コバルト化合物が電解液中に溶解して析出する速度
を遅くする効果を発揮できないことが分かる。このこと
から、コバルト化合物層に添加するタングステン化合物
の添加量はコバルト化合物層中のコバルト化合物量に対
して2wt%以上にするのが望ましいということができ
る。また、上限値については上述したニオブ化合物の場
合と同様に、タングステン化合物の添加量が30wt%
以下になるように添加するのが望ましい。
【0045】(3)モリブデン化合物について Na2MoO4・2H2Oを溶解させた水酸化ナトリウム
(NaOH)水溶液を用意し、この水酸化ナトリウム
(NaOH)水溶液中に活物質層の表面にコバルト塩を
保持させた多孔性ニッケル焼結基板を浸漬した。これに
より、活物質層の表面に保持されたコバルト塩は水酸化
コバルトに転換するとともに、この水酸化コバルト層内
に均一にモリブデン化合物が点在することとなる。
【0046】この場合、活物質層の表面に形成された水
酸化コバルトの質量に対して所定の添加量になるよう
に、モリブデン化合物の濃度およびアルカリ溶液への浸
漬時間を調整した。ここで、活物質層の表面に形成され
た水酸化コバルトの質量に対してモリブデン化合物の添
加量が1wt%になるように調製し、所定の寸法になる
ように切断した極板をニッケル電極nとした。同様に、
2wt%になるように調製した極板をニッケル電極oと
し、5wt%になるように調製した極板をニッケル電極
pとした。なお、水酸化ナトリウムに溶解させるモリブ
デン化合物としては、MoO3・H2O,MoO3・2H2
O,Na2MoO4・2H2O,Li6Mo724・12H2
O,K2MoO4等から選択して用いるのが好ましい。
【0047】上述のように作製した焼結式ニッケル電極
n,o,pと水素吸蔵合金負極を用い、これらの間にポ
リプロピレン製不織布からなるセパレータを介在させ、
これらをスパイラル状に巻回して電極群をそれぞれ作製
した。ついで、各電極群を外装缶に挿入した後、各電極
群の負極から延出する負極リードを外装缶に接続すると
ともに、正極から延出する正極リードを封口体に設けら
れた正極蓋に接続した。この後、外装缶内に電解液(例
えば、30質量%の水酸化カリウム水溶液)を注入し、
更に外装缶の開口部を封口体により封止して、公称容量
が1000mAhのニッケル−水素蓄電池N,O,Pを
それぞれ作製した。なお、焼結式ニッケル電極nを用い
たものを電池Nとし、焼結式ニッケル電極oを用いたも
のを電池Oとし、焼結式ニッケル電極pを用いたものを
電池Pとした。
【0048】ついで、上述のように作製した各電池N,
O,Pを用いて、これらの各電池N,O,Pを25℃の
温度条件で、100mAの充電電流で16時間充電した
後、1000mAの放電電流で、電池電圧が1.0Vに
なるまで放電させて、放電時間から各電池N,O,Pの
初期放電容量(mAh)を求めると、下記の表4に示す
ような結果になった。また、上述のように作製した各電
池N,O,Pを用いて、これらの各電池N,O,Pを6
0℃の高温雰囲気下で、500mAの充電電流で2時間
充電した後、500mAの放電電流で、電池電圧が1.
0Vになるまで放電させるというサイクルを1サイクル
とする充放電サイクル試験を繰り返し行った。そして、
各サイクル後の放電容量が60℃での初期放電容量の8
0%に達した時点でのサイクル数を高温サイクル寿命と
して求めると、下記の表4に示すような結果になった。
なお、下記の表4には、比較のために上述した電池Yの
結果も併せて示している。
【0049】
【表4】
【0050】上記表4の結果から明らかなように、コバ
ルト化合物層にモリブデン化合物を添加したニッケル電
極n,o,pを用いた電池N,O,Pと、コバルト化合
物層にモリブデン化合物を添加しなかったニッケル電極
yを用いた電池Yとを比較すると、コバルト化合物層に
モリブデン化合物を添加した方が高温サイクル寿命が向
上することが分かる。これは、コバルト化合物層にモリ
ブデン化合物を添加すると、高温雰囲気下での放電時に
コバルト化合物が電解液中に溶解して析出する速度を遅
らせることができるようになり、良好な導電ネットワー
クを維持できるようになったためと考えられる。
【0051】この場合、電池Nのように、コバルト化合
物層に添加されたモリブデン化合物の添加量が1wt%
で少ないと、充分に高温サイクル寿命の向上効果、即
ち、コバルト化合物が電解液中に溶解して析出する速度
を遅くする効果を発揮できないことが分かる。このこと
から、コバルト化合物層に添加するモリブデン化合物の
添加量はコバルト化合物層中のコバルト化合物量に対し
て2wt%以上にするのが望ましいということができ
る。また、上限値については上述したニオブ化合物の場
合と同様に、モリブデン化合物の添加量が30wt%以
下になるように添加するのが望ましい。
【0052】
【発明の効果】上述したように、本発明においては、水
酸化ニッケルを主体とする活物質層の表面にコバルト化
合物層が形成されており、このコバルト化合物層にニオ
ブ化合物、チタン化合物、タングステン化合物、モリブ
デン化合物から選択される少なくとも1種の化合物が均
一に添加されている。このため、活物質層の表面を被覆
するコバルト化合物が、電解液中に溶解して析出する速
度を遅めることができる。これにより、コバルト化合物
層をより緻密な構造に変化させて、導電ネットワークを
向上させることが可能になる。
【0053】なお、ニッケル電極中にイットリウム、イ
ッテルビウム、カルシウム、アルミニウム、エルビウ
ム、ガドリニウム、ツリウム、ルテチウム、及び亜鉛よ
りなる群から選ばれた少なくとも1種の元素又はその化
合物が添加されているようにすると、高温雰囲気下にお
ける充放電特性がより一層向上されるようになる。特
に、イットリウム又はその化合物を添加されているよう
にすると、その作用が大きいため、高温雰囲気下におけ
る充放電サイクル特性が著しく向上し、なかでもイット
リウム化合物としてY23を用いることがより好まし
い。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H028 AA05 BB03 BB04 BB05 BB06 BB10 CC08 CC10 EE02 EE10 FF04 5H050 AA07 BA11 CA03 CB16 DA02 DA10 EA11 EA12 FA05 FA09 FA12 FA18 GA02 GA03 GA09 GA10 GA14 GA23 HA12

Claims (4)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔性焼結基板に水酸化ニッケルを主体
    とする活物質が充填されたニッケル電極を備えたアルカ
    リ蓄電池であって、 前記水酸化ニッケルを主体とする活物質層の表面にコバ
    ルト化合物層を備えるとともに、 前記コバルト化合物層中にニオブ化合物、チタン化合
    物、タングステン化合物、モリブデン化合物から選択さ
    れる少なくとも1種の化合物が添加されていることを特
    徴とするアルカリ蓄電池。
  2. 【請求項2】 前記コバルト化合物層中に添加された前
    記ニオブ化合物、チタン化合物、タングステン化合物、
    モリブデン化合物から選択される少なくとも1種の化合
    物の添加量は前記コバルト化合物層のコバルト化合物の
    質量に対して2質量%以上であることを特徴とする請求
    項1に記載のアルカリ蓄電池。
  3. 【請求項3】 多孔性焼結基板に水酸化ニッケルを主体
    とする活物質を充填して形成するニッケル電極を備えた
    アルカリ蓄電池の製造方法であって、 前記多孔性焼結基板の細孔中に水酸化ニッケルを主体と
    する活物質を充填する活物質充填工程と、 前記活物質が充填された多孔性焼結基板をコバルト塩と
    を含有する水溶液に浸漬して前記充填された活物質層の
    表面にコバルト塩を保持させるコバルト塩保持工程と、 前記コバルト塩が保持された多孔性焼結基板をニオブ化
    合物、チタン化合物、タングステン化合物、モリブデン
    化合物から選択される少なくとも1種の化合物を含有す
    るアルカリ水溶液に浸漬するアルカリ浸漬工程とを備
    え、 前記多孔性焼結基板の細孔中に充填された水酸化ニッケ
    ルを主体とする活物質層の表面にニオブ化合物、チタン
    化合物、タングステン化合物、モリブデン化合物から選
    択される少なくとも1種の化合物を含有するコバルト化
    合物層を形成するようにしたことを特徴とするアルカリ
    蓄電池の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記アルカリ浸漬工程において、前記コ
    バルト塩が保持された多孔性焼結基板をニオブ化合物、
    チタン化合物、タングステン化合物、モリブデン化合物
    から選択される少なくとも1種の化合物を含有するアル
    カリ水溶液に浸漬して、前記活物質の表面に保持された
    コバルト塩を水酸化コバルトに転換させるとともに、該
    転換された水酸化コバルト層中に前記ニオブ化合物、チ
    タン化合物、タングステン化合物、モリブデン化合物か
    ら選択される少なくとも1種の化合物を析出させるよう
    にしたことを特徴とする請求項3に記載のアルカリ蓄電
    池の製造方法。
JP2002023878A 2002-01-31 2002-01-31 ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池およびその製造方法 Expired - Lifetime JP3851179B2 (ja)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002023878A JP3851179B2 (ja) 2002-01-31 2002-01-31 ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池およびその製造方法

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2002023878A JP3851179B2 (ja) 2002-01-31 2002-01-31 ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池およびその製造方法

Publications (2)

Publication Number Publication Date
JP2003229131A true JP2003229131A (ja) 2003-08-15
JP3851179B2 JP3851179B2 (ja) 2006-11-29

Family

ID=27746471

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2002023878A Expired - Lifetime JP3851179B2 (ja) 2002-01-31 2002-01-31 ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池およびその製造方法

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP3851179B2 (ja)

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013132818A1 (ja) * 2012-03-05 2013-09-12 パナソニック株式会社 アルカリ蓄電池用正極およびそれを用いたアルカリ蓄電池
JP2015103374A (ja) * 2013-11-25 2015-06-04 三洋電機株式会社 アルカリ蓄電池及びその製造方法

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013132818A1 (ja) * 2012-03-05 2013-09-12 パナソニック株式会社 アルカリ蓄電池用正極およびそれを用いたアルカリ蓄電池
JPWO2013132818A1 (ja) * 2012-03-05 2015-07-30 パナソニックIpマネジメント株式会社 アルカリ蓄電池用正極およびそれを用いたアルカリ蓄電池
US10079385B2 (en) 2012-03-05 2018-09-18 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Positive electrode for alkaline storage battery and alkaline storage battery using the same
JP2015103374A (ja) * 2013-11-25 2015-06-04 三洋電機株式会社 アルカリ蓄電池及びその製造方法

Also Published As

Publication number Publication date
JP3851179B2 (ja) 2006-11-29

Similar Documents

Publication Publication Date Title
KR100385480B1 (ko) 알칼리축전지용비소결식니켈전극의제조방법및알칼리축전지
JP5743780B2 (ja) 円筒型ニッケル−水素蓄電池
JP4496704B2 (ja) ニッケル水素電池の製造方法
JP5405167B2 (ja) アルカリ蓄電池システム
JP3976482B2 (ja) アルカリ蓄電池用正極活物質の製造方法およびこの正極活物質を用いたニッケル電極ならびにこのニッケル電極を用いたアルカリ蓄電池
JP4159161B2 (ja) アルカリ蓄電池用正極活物質およびその製造方法ならびにこの正極活物質を用いたアルカリ蓄電池用正極の製造方法
JP5322392B2 (ja) 水素吸蔵合金電極およびその製造方法ならびにアルカリ蓄電池
JP4458725B2 (ja) アルカリ蓄電池
KR100596117B1 (ko) 알칼리 축전지 및 그의 제조 방법
JP4474722B2 (ja) アルカリ蓄電池とそれに用いるアルカリ蓄電池用正極
JP3851179B2 (ja) ニッケル電極を備えたアルカリ蓄電池およびその製造方法
JP4458713B2 (ja) アルカリ蓄電池
JPH08148146A (ja) アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル電極及びその製造方法並びにアルカリ蓄電池
JP3976520B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル電極の製造方法
JPH0950805A (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル電極及びニッケル電極用活物質並びにその製造方法、アルカリ蓄電池
JP2005050580A (ja) アルカリ蓄電池およびその製造方法
JP4436574B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル極及びアルカリ蓄電池
JP6263983B2 (ja) アルカリ蓄電池及びその製造方法
JP2001236959A (ja) アルカリ蓄電池非焼結式正極
JP3691281B2 (ja) アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極の製造方法
JP3685704B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル極の製造方法
JP3702107B2 (ja) アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極の製造方法
JP3619703B2 (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル電極の製造方法
JP3744306B2 (ja) アルカリ蓄電池用燒結式ニッケル電極の製造法
JP3695982B2 (ja) アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル電極の製造方法

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20040405

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20051003

TRDD Decision of grant or rejection written
A01 Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01

Effective date: 20060815

A61 First payment of annual fees (during grant procedure)

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61

Effective date: 20060831

R151 Written notification of patent or utility model registration

Ref document number: 3851179

Country of ref document: JP

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R151

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100908

Year of fee payment: 4

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20110908

Year of fee payment: 5

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20120908

Year of fee payment: 6

FPAY Renewal fee payment (event date is renewal date of database)

Free format text: PAYMENT UNTIL: 20130908

Year of fee payment: 7

EXPY Cancellation because of completion of term