JPH02265165A - アルカリ蓄電池用ニッケル電極 - Google Patents
アルカリ蓄電池用ニッケル電極Info
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- JPH02265165A JPH02265165A JP1086299A JP8629989A JPH02265165A JP H02265165 A JPH02265165 A JP H02265165A JP 1086299 A JP1086299 A JP 1086299A JP 8629989 A JP8629989 A JP 8629989A JP H02265165 A JPH02265165 A JP H02265165A
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- 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
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/32—Nickel oxide or hydroxide electrodes
-
- 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
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
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Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、アルカリ蓄電池用ニッケｌｖ電極に関するも
のである。
のである。
従来技術とその問題点
ニッケルーカドミウム蓄電池用ニッケμ！極には、ニッ
ケル粉末を穿孔銅板に焼結した微孔基板（多孔度８０％
）にニッケμ塩を減圧含浸させた後、アルカリ水溶液中
で水酸化ニッケ〃に変換することによって活物質である
水酸化ニッケルを充填させたシンター式と称するものと
、芯金を持たない高多孔質（多孔度９０〜９８％）耐ア
ルカリ性金ｒ４繊維焼結体に水酸化ニッケル粉末をスラ
リー状にして直接充填させたペースト式と称するものが
ある。
ケル粉末を穿孔銅板に焼結した微孔基板（多孔度８０％
）にニッケμ塩を減圧含浸させた後、アルカリ水溶液中
で水酸化ニッケ〃に変換することによって活物質である
水酸化ニッケルを充填させたシンター式と称するものと
、芯金を持たない高多孔質（多孔度９０〜９８％）耐ア
ルカリ性金ｒ４繊維焼結体に水酸化ニッケル粉末をスラ
リー状にして直接充填させたペースト式と称するものが
ある。
周知のごとく前者のエネルギー密度は、基板多孔度が低
いことに起因し４００ｍＡＨ／Ｃｃ稈度が限界である。
いことに起因し４００ｍＡＨ／Ｃｃ稈度が限界である。
そのため、現在急速に進歩しつつあるポータプルエレク
トロニクス機器の軽量化に伴う市場ニーズ（６００１＊
Ａｈ ／ｃｃ程度を要求）に対応することが困難な状況
にある。更に、シンター式は製造法が煩雑な充填工程を
必要とするため、コスト高になるなどの欠点も併せ持っ
ていた。ペースト式はこれらの欠点を改良するべく開発
されたものであり、集電体・活物質・添加剤などの広い
観点からの改良・開発により、エネμギー密度的にはほ
ぼ現在の市場ニーズに対応できる高密度化が達成されて
いる。しかしながら、集電体である耐アルカリ性高多孔
度金属歇紋焼結体が高価なため材料価格の点で問題が残
されている。また、電池への多様化する市場ニーズには
、薄型ニッケル電極の要求も出現しつつある。
トロニクス機器の軽量化に伴う市場ニーズ（６００１＊
Ａｈ ／ｃｃ程度を要求）に対応することが困難な状況
にある。更に、シンター式は製造法が煩雑な充填工程を
必要とするため、コスト高になるなどの欠点も併せ持っ
ていた。ペースト式はこれらの欠点を改良するべく開発
されたものであり、集電体・活物質・添加剤などの広い
観点からの改良・開発により、エネμギー密度的にはほ
ぼ現在の市場ニーズに対応できる高密度化が達成されて
いる。しかしながら、集電体である耐アルカリ性高多孔
度金属歇紋焼結体が高価なため材料価格の点で問題が残
されている。また、電池への多様化する市場ニーズには
、薄型ニッケル電極の要求も出現しつつある。
そこで、ペースト式電極において、活物質に添加されて
いる二価コバルト化合物によって形成されるオキシ水酸
化コバルトの導電性ネットワークの有効距断を考慮する
ことで、ニッケル箔およびニッケルメツシュな集電体と
する安価な薄型のニッケル電極を得る方法が検討されて
いる。二価コバルト化合物添加剤による導電性ネットワ
ーク形成法には、活物質全体に−様なオキシ水酸化コバ
ルトの導電性ネットワークを得るには有効であるが、ニ
ッケル箔およびニッケルメツシュのような活物質と集電
体との距離が離れているものを使用する場合には十分と
は言えない。特に最も導電性が必要とされる集電体と活
物質の境界部分においてはこのことが顕著に現われ、高
エネルギー密度化を達成するうえで障害となっている。
いる二価コバルト化合物によって形成されるオキシ水酸
化コバルトの導電性ネットワークの有効距断を考慮する
ことで、ニッケル箔およびニッケルメツシュな集電体と
する安価な薄型のニッケル電極を得る方法が検討されて
いる。二価コバルト化合物添加剤による導電性ネットワ
ーク形成法には、活物質全体に−様なオキシ水酸化コバ
ルトの導電性ネットワークを得るには有効であるが、ニ
ッケル箔およびニッケルメツシュのような活物質と集電
体との距離が離れているものを使用する場合には十分と
は言えない。特に最も導電性が必要とされる集電体と活
物質の境界部分においてはこのことが顕著に現われ、高
エネルギー密度化を達成するうえで障害となっている。
その他にも、集電体と活物質との直接的な接触は集電体
である金属ニッケル表面が腐食を受けやすく、腐食生成
物に起因するγ−ＮｉＯＯＥの生成しやすさおよびこれ
に伴うサイクル寿命低下等の見地からも、この境界部分
におけるオキシ水酸化コバルトの堅固な層の形成を必要
としている。
である金属ニッケル表面が腐食を受けやすく、腐食生成
物に起因するγ−ＮｉＯＯＥの生成しやすさおよびこれ
に伴うサイクル寿命低下等の見地からも、この境界部分
におけるオキシ水酸化コバルトの堅固な層の形成を必要
としている。
発明の目的
本発明は、集電体と活物質との直接接触な防止した、高
性能で高容量かつ生産性の高い安価な薄形のアルカリ蓄
電池用ニッケμ電極を提供することを目的とする。
性能で高容量かつ生産性の高い安価な薄形のアルカリ蓄
電池用ニッケμ電極を提供することを目的とする。
発明の構成
本発明は上記目的を達成するべく、集電体とそれに接す
る活物質層の第一層との境界部に導電性を有する電気化
学的に不可逆な層を形成したことを特徴とするアμカリ
蓄電池用ニッケρ電極である。
る活物質層の第一層との境界部に導電性を有する電気化
学的に不可逆な層を形成したことを特徴とするアμカリ
蓄電池用ニッケρ電極である。
また、上記の集電体と活物質層との境界部に形成させる
導電性を有する電気化学的に不可逆な層がオキシ水酸化
コバルトを主体とする層であるアルカリ蓄電池用二、・
・ケ〃電極である。
導電性を有する電気化学的に不可逆な層がオキシ水酸化
コバルトを主体とする層であるアルカリ蓄電池用二、・
・ケ〃電極である。
なお、オキシ水酸化コバルトを主体とする層が、集電体
表面にメッキされた金属コバルトあるいは電解析出され
たコバルト化合物より形成されたアルカリ蓄電池用ニッ
ケ／Ｌ’電極である。
表面にメッキされた金属コバルトあるいは電解析出され
たコバルト化合物より形成されたアルカリ蓄電池用ニッ
ケ／Ｌ’電極である。
これらオキシ水酸化コバルトを主体とする層が集電体表
面にメッキされた金属コバルトより形成される場合、そ
の集電体表面のコバルトのメッキ厚みが２〜５ｐｍの範
囲にあるア〃カリ蓄電池用ニッケル電極である。
面にメッキされた金属コバルトより形成される場合、そ
の集電体表面のコバルトのメッキ厚みが２〜５ｐｍの範
囲にあるア〃カリ蓄電池用ニッケル電極である。
更に、集電体がニッケルメツシュ１ニツケル箔、金属繊
維焼結体、発泡メタ〃より選ばれたものであるアルカリ
蓄電池用ニッケ！電極である０ 実施例 以下、本発明の一実施例について詳述する◇水酸化ニッ
ケ〃粉末単独からなる活物質ムと水酸化ニッケμ粉末９
０ｗｔ％と一酸化コパμト１０ｗｔ％を混合した活物質
Ｂのそれぞれに、力μボキシメチ〃セμロースを増粘剤
とする水溶液を加えて２種類のスラリー状活物質とする
。
維焼結体、発泡メタ〃より選ばれたものであるアルカリ
蓄電池用ニッケ！電極である０ 実施例 以下、本発明の一実施例について詳述する◇水酸化ニッ
ケ〃粉末単独からなる活物質ムと水酸化ニッケμ粉末９
０ｗｔ％と一酸化コパμト１０ｗｔ％を混合した活物質
Ｂのそれぞれに、力μボキシメチ〃セμロースを増粘剤
とする水溶液を加えて２種類のスラリー状活物質とする
。
集電体には、厚さ１０／Ｊ＃！のニッケル箔およびその
表面に片側１〜８μｍの厚さでコバルトメッキをほどこ
したものを使用した。第１図に充放電試験前のニッケル
箔のＸ線チャート図を示す。
表面に片側１〜８μｍの厚さでコバルトメッキをほどこ
したものを使用した。第１図に充放電試験前のニッケル
箔のＸ線チャート図を示す。
図中の値はニッケ〃の（２００）面と（１００）面との
強度比である。
強度比である。
この集電体に、上記の２種類の活物質スラリ−を片側１
００μｍの厚さで塗着・乾燥し、薄形のニッケ／Ｌ’電
極を得た。
００μｍの厚さで塗着・乾燥し、薄形のニッケ／Ｌ’電
極を得た。
このニッケル電極と対極としてペースト式カドミウム［
ｍを組み合わせて、Ｉｉ −１，２６ＫＯＨを注液し、
液ダブ式の電池を得た。この電池を２４時間放置後、湿
度２０ｕにおいて充電０．１ＯＡ１１５時間、放！０．
２ＯＡ（終止電圧１． ＯＯＶ ）を１０サイクμ繰り
返し試験した。集電体表面のコバルトメッキの厚さと活
物質利用率の関係を調べた結果を第２図に示した。活物
質Ａについて、集電体表面にほどこしたコバルトメッキ
単独の効果を検討すると、コバルトのメッキ厚さが４μ
ｍまではメッキ厚さの増加に伴い活物質利用率が向上し
ている。これは集電体表面にほどこしたコバルトメッキ
によって集電体と活物質との境界部分にオキシ水酸化コ
バルトの強力な導電性ネットワーク層が形成されたため
である。
ｍを組み合わせて、Ｉｉ −１，２６ＫＯＨを注液し、
液ダブ式の電池を得た。この電池を２４時間放置後、湿
度２０ｕにおいて充電０．１ＯＡ１１５時間、放！０．
２ＯＡ（終止電圧１． ＯＯＶ ）を１０サイクμ繰り
返し試験した。集電体表面のコバルトメッキの厚さと活
物質利用率の関係を調べた結果を第２図に示した。活物
質Ａについて、集電体表面にほどこしたコバルトメッキ
単独の効果を検討すると、コバルトのメッキ厚さが４μ
ｍまではメッキ厚さの増加に伴い活物質利用率が向上し
ている。これは集電体表面にほどこしたコバルトメッキ
によって集電体と活物質との境界部分にオキシ水酸化コ
バルトの強力な導電性ネットワーク層が形成されたため
である。
しかし、メッキ厚さが５μｍを越えると逆にメッキ厚さ
の増加と共に活物質層ｍ率は低下している。これはメッ
キされたコバルトが全てオキシ水酸化コバルトに変化で
きず、非導電性の一酸化コバルトに起因する不ＷＩＪＷ
ＪＡ化した状態でニッケル表面に残存するためである。
の増加と共に活物質層ｍ率は低下している。これはメッ
キされたコバルトが全てオキシ水酸化コバルトに変化で
きず、非導電性の一酸化コバルトに起因する不ＷＩＪＷ
ＪＡ化した状態でニッケル表面に残存するためである。
活物質Ｂについては活物質Ａと比較して更に活物質利用
率が向上していることがわかる。これは、集電体表面の
コバルトメッキによって集電体と活物質の境界部に形成
される強力な導電性ネットワーク層と活物質に添加した
一酸化コバ〃トによって活物質粒子間に一様１こ形成、
される導電性ネットワークの相乗効果によるものである
。しかし、活物質Ｂの場合にも活物質Ａと同様に活物質
利用率の向上に有効なコバルトのメッキ厚みは４μｍま
でであって、それ以上のメッキ厚みでは逆に活物質利用
率の低下を招く。活物質Ａに比べ活物質Ｂの方が活物質
利用率の低下の度合いが大きい。これは活物質に添加さ
れている一酸化コバルトが２４時間放置により溶解し集
電体表面に再析出したためにコバルトメッキの効果に付
加されることによるものと推定される。
率が向上していることがわかる。これは、集電体表面の
コバルトメッキによって集電体と活物質の境界部に形成
される強力な導電性ネットワーク層と活物質に添加した
一酸化コバ〃トによって活物質粒子間に一様１こ形成、
される導電性ネットワークの相乗効果によるものである
。しかし、活物質Ｂの場合にも活物質Ａと同様に活物質
利用率の向上に有効なコバルトのメッキ厚みは４μｍま
でであって、それ以上のメッキ厚みでは逆に活物質利用
率の低下を招く。活物質Ａに比べ活物質Ｂの方が活物質
利用率の低下の度合いが大きい。これは活物質に添加さ
れている一酸化コバルトが２４時間放置により溶解し集
電体表面に再析出したためにコバルトメッキの効果に付
加されることによるものと推定される。
第１表にそれぞれのニッケル箔集電体の充放電後のニッ
ケルの（２００）面と（１００）面との強度比を示す。
ケルの（２００）面と（１００）面との強度比を示す。
メッキ厚さの小さいものほど強度比の変化が大きくなっ
ており、ニッケル箔集電体の腐食が激しいことを示して
いる。この結果から集電体表面に形成されるオキシ水酸
化コバルト層が集電体の防食に効果的であることがわか
るＯ 第 １ 表 以上の結果から添加剤との相乗効果を考慮して、集電体
表面のコバ／Ｌ’）メッキの厚みは２〜５μｍの範囲に
あるものが最も適切である。
ており、ニッケル箔集電体の腐食が激しいことを示して
いる。この結果から集電体表面に形成されるオキシ水酸
化コバルト層が集電体の防食に効果的であることがわか
るＯ 第 １ 表 以上の結果から添加剤との相乗効果を考慮して、集電体
表面のコバ／Ｌ’）メッキの厚みは２〜５μｍの範囲に
あるものが最も適切である。
尚、上記実施例において、集電体とそれに接する活物質
層の第一層との境界部に導電性を有する電気化学的に不
可逆な層を形成する方法として、集電体表面にコバルト
メッキを行なったが、集電体表面にコバρト化合物を電
解析出させても同様の結果が得られた。また、活物質に
加える添加剤として一酸化コパＡ／）を用いた実施例を
示したが、ａ −００（ＯＨ）２ 、β−００（ＯＨ）
２を用いても同様の結果を示した。
層の第一層との境界部に導電性を有する電気化学的に不
可逆な層を形成する方法として、集電体表面にコバルト
メッキを行なったが、集電体表面にコバρト化合物を電
解析出させても同様の結果が得られた。また、活物質に
加える添加剤として一酸化コパＡ／）を用いた実施例を
示したが、ａ −００（ＯＨ）２ 、β−００（ＯＨ）
２を用いても同様の結果を示した。
上述した如く、集電体とそれに接する活物質層の第一層
との境界部に導電性を有する電気化学的に不可逆な層を
形成することにより集電体と活物質との直接接触を防止
することで、高利用率で各種特性の優れた安価な薄型ニ
ッケル電極を得ることができる。特に境界部に形成する
導電性を有する電気化学的に不可逆な層がオキシ水酸化
コバρトであり、その層形成が集電体表面にほどこされ
たコバルトメッキを出発物質とする場合、メッキ厚が２
〜５μｍの範囲が効果の点で非常に大である。
との境界部に導電性を有する電気化学的に不可逆な層を
形成することにより集電体と活物質との直接接触を防止
することで、高利用率で各種特性の優れた安価な薄型ニ
ッケル電極を得ることができる。特に境界部に形成する
導電性を有する電気化学的に不可逆な層がオキシ水酸化
コバρトであり、その層形成が集電体表面にほどこされ
たコバルトメッキを出発物質とする場合、メッキ厚が２
〜５μｍの範囲が効果の点で非常に大である。
発明の効果
本発明は、集電体と活物質との両液接触を防１ｎ−
止した、高性能で高容量かつ生産性の高い安価な薄形ニ
ッケル電極を提供することができるので、その工業的価
値は極めて大である。
ッケル電極を提供することができるので、その工業的価
値は極めて大である。
第１図は充放電試験前のニッケμ箔のＸ線チャート図を
、第２図は集電体表面のコバルトのメッキ厚ざと活物質
利用率の関係を示した図である。
、第２図は集電体表面のコバルトのメッキ厚ざと活物質
利用率の関係を示した図である。
Claims (5)
- （１）集電体とそれに接する活物質層の第一層との境界
部に導電性を有する電気化学的に不可逆な層を形成した
ことを特徴とするアルカリ蓄電池用ニッケル電極。 - （２）不可逆な層がオキシ水酸化コバルトを主体とする
層である請求項１記載のアルカリ蓄電池用ニッケル電極
。 - （３）オキシ水酸化コバルトを主体とする層が、集電体
表面にメッキされた金属コバルトあるいは電解析出され
たコバルト化合物より形成された請求項２記載のアルカ
リ蓄電池用ニッケル電極。 - （４）コバルトのメッキ厚みが２〜５μｍの範囲にある
請求項３記載のアルカリ蓄電池用ニッケル電極。 - （５）集電体がニッケルメッシュ、ニッケル箔、金属繊
維焼結体、発泡メタルより選ばれたものである請求項１
記載のアルカリ蓄電池用ニッケル電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1086299A JPH02265165A (ja) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | アルカリ蓄電池用ニッケル電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1086299A JPH02265165A (ja) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | アルカリ蓄電池用ニッケル電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02265165A true JPH02265165A (ja) | 1990-10-29 |
Family
ID=13882956
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1086299A Pending JPH02265165A (ja) | 1989-04-04 | 1989-04-04 | アルカリ蓄電池用ニッケル電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02265165A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5984982A (en) * | 1997-09-05 | 1999-11-16 | Duracell Inc. | Electrochemical synthesis of cobalt oxyhydroxide |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61263047A (ja) * | 1985-05-16 | 1986-11-21 | Yuasa Battery Co Ltd | アルカリ電池用ニツケル極 |
| JPS6258566A (ja) * | 1985-09-06 | 1987-03-14 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用水酸化ニツケル電極の製造方法 |
| JPS63114061A (ja) * | 1986-10-30 | 1988-05-18 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用焼結式ニツケル極の製法 |
-
1989
- 1989-04-04 JP JP1086299A patent/JPH02265165A/ja active Pending
Patent Citations (3)
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