JPH0326903B2 - - Google Patents

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JPH0326903B2
JPH0326903B2 JP59223525A JP22352584A JPH0326903B2 JP H0326903 B2 JPH0326903 B2 JP H0326903B2 JP 59223525 A JP59223525 A JP 59223525A JP 22352584 A JP22352584 A JP 22352584A JP H0326903 B2 JPH0326903 B2 JP H0326903B2
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JP
Japan
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nickel
powder
active material
sulfate
utilization rate
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JP59223525A
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JPS61101958A (ja
Inventor
Isao Matsumoto
Shoichi Ikeyama
Shingo Tsuda
Hideo Kaiya
Ryoji Tsuboi
Minoru Yamaga
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Application filed by Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/48Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
    • H01M4/52Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
    • 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

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Inorganic Chemistry (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電池のニツケル正極用活物質である
水酸化ニツケル粉末の製造法に関するものであ
る。
従来例の構成とその問題点 電池用ニツケル正極の代表的製法には、ニツケ
ルの焼結基板内にニツケル塩溶液を含浸させてこ
れを放電状態の活物質である水酸化ニツケルに転
化する焼結式(1)、および多数の微孔を有する金属
のポケツトに活物質粉末を充填するポケツト式(2)
がある。また最近では、発泡メタルや金属の不織
布のように三次元網状構造のシートが市販され、
これを基板に用いて水酸化ニツケル粉末を直接基
板の孔の中に充填する方式(3)のニツケル正極が注
目されている。これらのうち(2)と(3)は水酸化ニツ
ケル粉末を直接充填する簡単な製法であり、とく
に(3)は(2)の方式では不適であつた渦巻状の電極構
成も可能で、現在主流の円筒形密閉電池への適用
性も十分にある。ところが(3)の方式によるニツケ
ル正極は基板の多孔度が大きいので高密度充填が
できる反面、電極としての活物質利用率が(1)の焼
結式ニツケル正極にやや劣る欠点を有している。
とくに45℃以上での高温雰囲気における活物質利
用率が(1)のニツケル正極よりも大きく劣る傾向が
みられる。つまり、20℃程度の常温では高容量で
あつても雰囲気温度が高くなると高容量の特長が
減じる問題点を有している。実際の電池使用の際
は、さらに高温下で使用することが考えられ、こ
の温度上昇に対して活物質利用率がさらに低下す
ることが予想される。
一方、前記(2)、(3)の方式のニツケル正極に使用
する水酸化ニツケルを主成分とする粉末は、現在
工業的には次の方法で製造されている。
まず (1) 硫酸ニツケル水溶液の調整として、金属ニツ
ケル(たとえばブリケツト)を濃硫酸中に溶解
する。そして所望量の水を加える。
(2) か性ソーダ粉末と硫酸ニツケル水溶液とを撹
拌混合して中和させ、Ni(OH)2の沈殿物を
過して得る。
(3) これを水洗し、ついで乾燥して粉末を得る。
ここで得られる粉末は比較的粒径が小さいの
で、粒径調整を必要とする場合は、(2)と(3)の工
程間に次の(4)、(5)の操作を加える。
(4) 沈澱物を過した後、ゆるやかに乾燥して固
める。
(5) 粉砕しながら所望のメツシユを有する篩を通
過させ、粒径を調整する。
第1図はこの製法のフローチヤートを示す。
この粉末中には、原料の金属ニツケル中にコバ
ルトが0.01wt%以下の微量含まれているが、たん
にこの粉末をニツケル正極の主活物質として使用
するだけでは、高温での活物質利用率はもちろ
ん、20℃程度の常温での利用率も60〜70%と低い
値を示す。そこで本発明者らはこの粉末の他にカ
ーボニルニツケル、カーボニルコバルト、グラフ
アイト等の粉末を添加したり、これらを添加した
後に含水状態で熟成する方法等を検討した結果、
活物質利用率も90〜95%程度に向上できる可能性
を見出し、その提案も行なつてきた。しかし、上
記の方法では、まだ45℃以上の高温での活物質利
用率が60〜65%と低い値を示す。そこでさらに酸
化カドミウム粉末などを添加して活物質利用率を
75%程度にまで引き上げる提案がなされている。
それでも、まだ現在主流の焼結式ニツケル正極
と比較すると、20℃での活物質利用率に対する45
℃のそれは5〜10%低く、従来の製法による水酸
化ニツケル粉末を主活物質粉末として用いたニツ
ケル正極では、高温での活物質利用率が充分でな
く、エネルギー密度の低下が、焼結式ニツケル正
極の場合と比べて大きいという問題があつた。
発明の目的 本発明は、上記の問題点を解決するため、コバ
ルト酸化物を内部に均一に有する水酸化ニツケル
粉末を提供するものであり、これをニツケル正極
に用いることにより、とくに高温雰囲気での活物
質利用率の改善をはかることを目的とする。
発明の構成 本発明は上記の目的を達するため、硫酸ニツケ
ル水溶液中に硫酸コバルトを所定量(1wt%≧硫
酸コバルト/硫酸ニツケル+硫酸コバルト≧
0.2wt%)加えた混合溶液をアルカリで中和し、
主に水酸化ニツケルよりなる粉末を析出させる。
ついでこの析出物を取り出し、必要に応じて水
洗、粉砕、乾燥の操作を施して、所望の粒径を有
する水酸化ニツケルを主成分とする電池のニツケ
ル正極用活物質粉末を製造する方法を提供するも
のである。
実施例の説明 本発明によるニツケル正極用活物質粉末、つま
り水酸化ニツケルを主成分とする粉末の製造法の
具体的に以下に述べる。
実施例 1 金属ニツケルのブロツクを熱濃硫酸に溶解し、
冷却して硫酸ニツケル(6水塩の結晶水を含む)
を得る。この硫酸ニツケル13Kgを水に溶解して全
容積を40とする。この水溶液に硫酸コバルト約
40を溶解する。得られた混合溶液を約25℃に保
ち、充分撹拌しながらか性ソーダ粉末8Kgを加え
て中和する。得た沈澱分を吸引過し、ついでこ
れを約100℃で乾燥する。乾燥後粉砕機で粉砕し、
100メツシユの篩を通過させる。通過しないもの
は再度この操作を繰り返す。ついでこの粉末を水
洗し、再度100℃で乾燥してコバルトの酸化物を
内部に均一に有する水酸化ニツケル粉末を得る。
この粉末の最大粒径は約150μmであつた。
実施例 2 実施例1における40の硫酸ニツケル溶液に、
硫酸コバルト25gを溶解する。以下実施例1と同
様の操作で水酸化ニツケル粉末を得る。
実施例 3 実施例1における40の硫酸ニツケル溶液に、
硫酸コバルト130gを溶解する。以下実施例1と
同様の操作で水酸化ニツケル粉末を得る。
第2図は本発明の製法によるフローチヤートを
示し、第1図の従来法との相違は、液調整2の過
程を硫酸ニツケルに硫酸コバルトを加えた混合液
調整2′とすることである。
次に実施例1で得た水酸化ニツケル粉末と、ニ
ツケル粉末およびコバルト粉末を重量比で100:
15:5になるように混合し、この混合物に水を加
え、全体の重量に占める水の重量を約30wt%と
してペースト状にする。このペーストを多孔度約
95%、厚さ約1.2mm、平均球状空間径が約450μm
の発泡メタルシートに充填する。ついで乾燥し、
加圧して厚さ約0.7mmのニツケル正極をする。こ
のニツケル正極を幅39mm、長さ55mmに切断して得
られるニツケル正極板と、汎用のカドミウム負極
板(幅39mm、長さ75mm、厚さ0.5mm)とを組み合
わせてKR−AA型の電池を構成した。この電池
10セルの0℃、20℃、45℃の各雰囲気温度におけ
る活物質利用率(充電条件70mA×16H、放電条
件140mA、終止1.0V)の平均値を第3図のAで
示した。比較のため従来製法で得られる水酸化ニ
ツケル粉末を使用し同条件で構成した電池におけ
る活物質利用率の平均値をBで示した。またBの
正極中に、現在高温での活物質利用率向上に効果
が大きいといわれているCdOを、Ni(OH)2に対
し約5wt%添加した電極を用いた電池の同条件の
活物質利用率の平均値をCで示した。
この結果、本発明による水酸化ニツケル粉末を
使用したニツケル正極を適用した電池は、45℃の
高温での活物質利用率が大きく改善された。この
値は焼結式ニツケル正極の値とほぼ同等であり、
とくに酸化カドミウム(CdO)を添加する必要も
なく、製法も極めて簡単である。
本発明による水酸化ニツケル粉末中へのコバル
ト酸化物の添加量を、製造工程における硫酸ニツ
ケル中への硫酸コバルト量で表現し、その量に対
する45℃でのニツケル正極の活物質利用率を、同
様にKR−AA電池で調べた。その結果を第4図
に示す。各プロツトは電池数3個の平均値を示
す。この結果、硫酸コバルト/硫酸ニツケル+硫
酸コバルトが0.2wt%付近(実施例2に相当)で
活物質利用率の向上が顕著になることがわかる。
さらに硫酸コバルト量を増加してゆくと、0.3wt
%付近(実施例1に相当)まで活物質利用率の比
例的な向上がみられるが、それ以上加えても顕著
な向上はみられない。この場合硫酸コバルトの添
加量の増加とともに活物質粉末中に占めるNi
(OH)2量が減少し、利用率は同等でも、反応に
関与する活物質量が実質的に減少する。またコバ
ルトはニツケルの約5倍という高価格材料である
ことから、工業的には活物質粉末1wt%(実施例
3に相当)の添加が限界であろうと思われる。つ
まり好ましい硫酸コバルトの添加量は0.2〜1wt%
である。
本発明の水酸化ニツケル粉末が前記した効果を
有する理由としては、一般に言われている水酸化
ニツケルの反応律速である固体内の水素原子の拡
散速度(水素が減じると充電状態になる)を従来
の粉末よりも早めるためと考えられる。つまり活
物質利用率の向上は、粉末の内部に充電が進行す
る水素を放出する)度合で決まる。この度合は、
充電中に粉末の表面から発生するO2ガスに充電
の電気エネルギーが消費される量と反比例する。
高温雰囲気では、一般に固体内の水素原子の拡散
速度は向上し、充電受入れ性は向上するのである
が、逆に酸素発生の過電圧が低下し酸素は発生し
やすくなる。その優先順位は、後者が上でありそ
の結果高温雰囲気になるほど、水酸化ニツケル粉
末粒子の内部が充電されにくくなるが、本発明に
よる水酸化ニツケル粉末は、従来粉末よりも前者
の水素原子の拡散速度を早めるため、従来粉末よ
り粒子の内部まで充電されやすくなつて、活物質
利用率が向上すると考えられる。
発明の効果 本発明のコバルト酸化物を内部に均一に有する
水酸化ニツケル粉末の製法は極めて簡単であり、
この粉末を活物質をするニツケル正極を適用した
電池は、従来製法の粉末を適用した場合の電池と
比較してとくに高温での活物質利用率が高くでき
る。
【図面の簡単な説明】
第1図は従来の活物質粉末の製法を示すフロー
チヤート、第2図は本発明の活物質粉末の製法を
示すフローチヤート、第3図は本発明の水酸化ニ
ツケル粉末を活物質とするニツケル正極を用いた
電池の雰囲気温度と活物質利用率との関係を示す
図、第4図は本発明の水酸化ニツケル粉末の製造
工程における硫酸コバルトの添加量と45℃での活
物質利用率との関係を示す図である。

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1 硫酸ニツケルを主成分とする水溶液にアルカ
    リを加えて中和し、主に水酸化ニツケルよりなる
    粉末を析出させた後この析出物を取り出し、必要
    に応じて水洗、粉砕、乾燥の操作を施して所望の
    粒径の水酸化ニツケル粉末を得る製造法であつ
    て、 前記硫酸ニツケルを主成分とする水溶液中に硫
    酸コバルトを、硫酸コバルト/硫酸ニツケル+硫
    酸コバルトの配合割合で0.2〜1wt%溶解すること
    を特徴とする電池のニツケル正極用活物質粉末の
    製造法。
JP59223525A 1984-10-24 1984-10-24 電池のニツケル正極用活物質粉末の製造法 Granted JPS61101958A (ja)

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JPS61101958A JPS61101958A (ja) 1986-05-20
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP1890350A2 (en) 1997-02-03 2008-02-20 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. The manufacturing method of active materials for the positive electrode in alkaline storage batteries

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JPS5250621B2 (ja) * 1972-05-31 1977-12-26
JPS58165247A (ja) * 1982-03-25 1983-09-30 Japan Storage Battery Co Ltd アルカリ電池用正極板の製造法

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