JPH0393161A - 電池用ニッケル正極及びその製造法 - Google Patents
電池用ニッケル正極及びその製造法Info
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- JPH0393161A JPH0393161A JP1228535A JP22853589A JPH0393161A JP H0393161 A JPH0393161 A JP H0393161A JP 1228535 A JP1228535 A JP 1228535A JP 22853589 A JP22853589 A JP 22853589A JP H0393161 A JPH0393161 A JP H0393161A
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、電池用ニッケル正極に関するものであり、詳
しくはアルカリ電池用の非焼結式ニッケル正極に適用さ
れるものである。
しくはアルカリ電池用の非焼結式ニッケル正極に適用さ
れるものである。
従来の技術
電池用ニッケル正極は、金属製の筒状，袋状、または格
子状の支持体に活物質を充填したり、金属焼結体に活物
質を充填したものが一般的である。前者の筒状，袋状、
あるいは格子状の支持体を使用すねものは、充填容量が
大きくできるという利点があるが、反面高率での放電特
性が悪いという欠点がある。また後者の金属焼結体の支
持体を使用するものは、高率放電特性が優れているとい
う利点があるが、充填容量が小さいという欠点がある。
子状の支持体に活物質を充填したり、金属焼結体に活物
質を充填したものが一般的である。前者の筒状，袋状、
あるいは格子状の支持体を使用すねものは、充填容量が
大きくできるという利点があるが、反面高率での放電特
性が悪いという欠点がある。また後者の金属焼結体の支
持体を使用するものは、高率放電特性が優れているとい
う利点があるが、充填容量が小さいという欠点がある。
この両者の欠点を改善するために最近では高多孔度を有
する連続した三次元的な網目構造を持った発泡メタルを
支持体に使用する電池用電極が提案されている。この発
泡メタルに活物質を充填する方法は、高容量，高率放電
に適した電極と言える。
する連続した三次元的な網目構造を持った発泡メタルを
支持体に使用する電池用電極が提案されている。この発
泡メタルに活物質を充填する方法は、高容量，高率放電
に適した電極と言える。
発明が解決しようとする課題
発泡メタルに活物質を充填するような非焼結式の正極は
大きな充填容量が得られるが、一般に焼結式よりも活物
質利用率が若干低く、さらに高エネルギー密度を得るた
めには活物質利用率の向上が必要である。活物質の利用
率を高めるためには、活物質中にコバルトを添加すると
効果があることが一般に知られている。
大きな充填容量が得られるが、一般に焼結式よりも活物
質利用率が若干低く、さらに高エネルギー密度を得るた
めには活物質利用率の向上が必要である。活物質の利用
率を高めるためには、活物質中にコバルトを添加すると
効果があることが一般に知られている。
このため、コバルトの添加方法として特開昭５９−１６
５３７０号，５９−１６５３７１号に示されるように、
極板の芯体上に活物質層を形成した後、コバルトの硝酸
塩含有液に浸漬する方法が提案されている。しかしこの
ような添加方法では、コバルトが極板の表面に集中して
しまうため、芯材付近の活物質利用率向上には寄与でき
ず、十分な効果が得難く、特開昭５２−１５０５２６号
に示されるような、芯材へのコバルトメッキ処理等との
併用が必要になってくる。
５３７０号，５９−１６５３７１号に示されるように、
極板の芯体上に活物質層を形成した後、コバルトの硝酸
塩含有液に浸漬する方法が提案されている。しかしこの
ような添加方法では、コバルトが極板の表面に集中して
しまうため、芯材付近の活物質利用率向上には寄与でき
ず、十分な効果が得難く、特開昭５２−１５０５２６号
に示されるような、芯材へのコバルトメッキ処理等との
併用が必要になってくる。
また、特開昭５９−１６５３７１号に示されるように、
ニッケル粉末とコバルトが混晶状態で存在する粉末を活
物質として用いる方法も提案されているが、活物質粒子
内でコバルトが偏在してしまうため効率良く活物質の利
用率を向上させるのは難しい。
ニッケル粉末とコバルトが混晶状態で存在する粉末を活
物質として用いる方法も提案されているが、活物質粒子
内でコバルトが偏在してしまうため効率良く活物質の利
用率を向上させるのは難しい。
本発明は、前記のような従来の問題点を解決し、高容量
，高率放電に適した電池用ニッケル正極、並びにその製
造方法を提供するものである。
，高率放電に適した電池用ニッケル正極、並びにその製
造方法を提供するものである。
課題を解決するための手段
本発明は、非焼結式ニッケル正極に用いる水酸化ニッケ
ル活物質粉末に、表面層にコバルト化合物粉末層を形成
したものを使用したものである。
ル活物質粉末に、表面層にコバルト化合物粉末層を形成
したものを使用したものである。
また、水酸化ニッケル活物質粉末表面層へのコバルト化
合物粉末層の形成を、無電解メッキ法，ハイブリダイセ
ーション法，イオン注入法、または蒸着法のいずれかの
方法により行ったものである。
合物粉末層の形成を、無電解メッキ法，ハイブリダイセ
ーション法，イオン注入法、または蒸着法のいずれかの
方法により行ったものである。
作用
ニッケル活物質に添加され，たコバルトは、充電により
３価の化合物になる。この３価のコバルト化合物は非常
に安定であり、放電時にも２価の化合物に戻ることはな
く、また、活物質である水酸化ニッケルと比べて、高い
導電性を示す。このため、コバルトを添加することによ
りニッケル活物質粒子間の導電性が高まり、利用率が向
上するが、正極容量密度を確保するためには、コバルト
添加量は極力抑えなければならない。
３価の化合物になる。この３価のコバルト化合物は非常
に安定であり、放電時にも２価の化合物に戻ることはな
く、また、活物質である水酸化ニッケルと比べて、高い
導電性を示す。このため、コバルトを添加することによ
りニッケル活物質粒子間の導電性が高まり、利用率が向
上するが、正極容量密度を確保するためには、コバルト
添加量は極力抑えなければならない。
これに対し、本発明では、表面にコバルト化合物層が均
一に形成された水酸化ニッケル活物質粉末を非焼結式ニ
ッケル正極用の活物質として使用するため、コバルト化
合物の効果が効率的に発揮され、少量のコバルト化合物
の添加で活物質利用率を大幅に向上させることができる
。
一に形成された水酸化ニッケル活物質粉末を非焼結式ニ
ッケル正極用の活物質として使用するため、コバルト化
合物の効果が効率的に発揮され、少量のコバルト化合物
の添加で活物質利用率を大幅に向上させることができる
。
実施例
以下実施例をもって本発明を詳細に説明する。
平均粒径約２０μの水酸化ニッケル粉末の表面に、平均
粒径約１μのコバルト粉末の層を形成した活物質粉末を
用意する。水酸化ニッケル表面へのコバルト粉末層の形
成は、無電解メッキより行った。このとき、活物質粉末
の水酸化ニッケルとコバルトとの比率は、モル比率で８
５：１５〜１００：Ｏとした。
粒径約１μのコバルト粉末の層を形成した活物質粉末を
用意する。水酸化ニッケル表面へのコバルト粉末層の形
成は、無電解メッキより行った。このとき、活物質粉末
の水酸化ニッケルとコバルトとの比率は、モル比率で８
５：１５〜１００：Ｏとした。
上記活物質粉末を水で練合し、ペースト状として、多孔
度約９５％を有するスポンジ状の金属ニッケルに充填し
、その後加圧加工を行って正極単板に形成し、本発明に
よるニッケル正極（ａ）を得た。また比較例として、水
酸化ニッケル中に共晶の形でコバルトを含む活物質を用
いて同様な方法で得た正極を試作し、これを（ｂ）とし
た。また別の比較例として、水酸化ニッケル粉末をペー
ストとしたものを充填して得た正極をコバルトの硝酸塩
中に含浸してコバルト添加を行い、これを（Ｃ）とした
。
度約９５％を有するスポンジ状の金属ニッケルに充填し
、その後加圧加工を行って正極単板に形成し、本発明に
よるニッケル正極（ａ）を得た。また比較例として、水
酸化ニッケル中に共晶の形でコバルトを含む活物質を用
いて同様な方法で得た正極を試作し、これを（ｂ）とし
た。また別の比較例として、水酸化ニッケル粉末をペー
ストとしたものを充填して得た正極をコバルトの硝酸塩
中に含浸してコバルト添加を行い、これを（Ｃ）とした
。
第１図に、それぞれの正極の活物質粉末の概略の構成を
示す。第１図中（ａ）は、本発明による正極の活物質粉
末であり、１は水酸化ニッケル粉末、２はコバルト粉末
をそれぞれ示し、（ｂ），（Ｃ）は同様に、比較例の活
物質粉末の構成を示す。
示す。第１図中（ａ）は、本発明による正極の活物質粉
末であり、１は水酸化ニッケル粉末、２はコバルト粉末
をそれぞれ示し、（ｂ），（Ｃ）は同様に、比較例の活
物質粉末の構成を示す。
これらの正極を、液温２０℃，比重１．２６のＫＯＨ水
溶液中で充放電することにより、活物質利用率の評価を
行った。なお、利用率は、０．１Ｃ ｍ Ａで１５０％
充電した後、０．２ＣｍＡで放電を行い、放電容量と、
理論容量との比率で求めた。
溶液中で充放電することにより、活物質利用率の評価を
行った。なお、利用率は、０．１Ｃ ｍ Ａで１５０％
充電した後、０．２ＣｍＡで放電を行い、放電容量と、
理論容量との比率で求めた。
また、これらの正極と、通常のペースト式カドミウム負
極を用い、１．５Ａｈ相当の密閉型ニッケルカドミウム
蓄電池を試作し、放電特性の評価を行った。放電特性は
、２０℃での０．２ＣｍＡの放電容量で評価した。
極を用い、１．５Ａｈ相当の密閉型ニッケルカドミウム
蓄電池を試作し、放電特性の評価を行った。放電特性は
、２０℃での０．２ＣｍＡの放電容量で評価した。
第２図は、本発明による正極（ａ）、比較例の正極（ｂ
），（ｃ）についての水酸化ニッケル活物質に対するコ
バルトの添加量と、活物質利用率との関係を表した図で
ある。本発明の正極（ａ）の充電効率は、従来の比較例
（ｂ） ， （ｃ）よりも少ない量のコバルト添加量で
、高い活物質利用率が得られる。その添加物としては、
水酸化ニッケルに対するモル比率で約１％以上あればよ
いと考えられる。これは先に述べた通り、あるいは、第
１図に示す通り、添加したコバルトが最も有効に水酸化
ニッケル粉末に作用しているためと考えられる。
），（ｃ）についての水酸化ニッケル活物質に対するコ
バルトの添加量と、活物質利用率との関係を表した図で
ある。本発明の正極（ａ）の充電効率は、従来の比較例
（ｂ） ， （ｃ）よりも少ない量のコバルト添加量で
、高い活物質利用率が得られる。その添加物としては、
水酸化ニッケルに対するモル比率で約１％以上あればよ
いと考えられる。これは先に述べた通り、あるいは、第
１図に示す通り、添加したコバルトが最も有効に水酸化
ニッケル粉末に作用しているためと考えられる。
第３図は、本発明による正極を用いた電池Ａ、比較例の
正極（ロ）．Ｏを用いた電池Ｂ，Ｃについてのコバルト
の比率と２０℃．０．２ＣｍＡ放電での放電容量との関
係を表した図である。
正極（ロ）．Ｏを用いた電池Ｂ，Ｃについてのコバルト
の比率と２０℃．０．２ＣｍＡ放電での放電容量との関
係を表した図である。
電池Ａ，Ｂ，Ｃともコバルト添加量が多すぎると容量密
度が低下するため放電容量が低下するが、その限界値は
、本発明の正極の場合、コバルトのモル比率１０％、比
較例の場合は８％となっている。従って、水酸化ニッケ
ルと、コバルトの適正比率は、モル比率で９９：１〜９
０：１０程度であると考えられる。同様に、水酸化ニッ
ケルとコバルトの粒径についてみてみると、コバルトの
粒径が小さすぎる場合には、水酸化ニッケル上のコバル
トの層が緻密となり、水酸化ニッケル表面での電解液の
移動を妨害する形となり、放電特性が劣化する。また、
粒径が大きすぎる場合には、十分に水酸化ニッケル粒子
の表面を被覆できないため、活物質利用率に対する効果
が十分に得られなくなる。
度が低下するため放電容量が低下するが、その限界値は
、本発明の正極の場合、コバルトのモル比率１０％、比
較例の場合は８％となっている。従って、水酸化ニッケ
ルと、コバルトの適正比率は、モル比率で９９：１〜９
０：１０程度であると考えられる。同様に、水酸化ニッ
ケルとコバルトの粒径についてみてみると、コバルトの
粒径が小さすぎる場合には、水酸化ニッケル上のコバル
トの層が緻密となり、水酸化ニッケル表面での電解液の
移動を妨害する形となり、放電特性が劣化する。また、
粒径が大きすぎる場合には、十分に水酸化ニッケル粒子
の表面を被覆できないため、活物質利用率に対する効果
が十分に得られなくなる。
第１表は、本発明によって、平均粒径約２０μの水酸化
ニッケル粉末の表面にコバルト粉末をモル比率で９５＝
５の割合で設けたときのコバルトの平均粒径と、活物質
利用率、ならびに電池の放電容量との関係を示す。
ニッケル粉末の表面にコバルト粉末をモル比率で９５＝
５の割合で設けたときのコバルトの平均粒径と、活物質
利用率、ならびに電池の放電容量との関係を示す。
（以 下 余 白）
先に述べた通り、水酸化ニッケル粉末の表面に設ける水
酸化カドミウムの平均粒径が大きすぎる場合、活物質利
用率が低下するため、その平均粒径の上限は水酸化ニッ
ケルの平均粒径の約１／１０程度であり、また、平均粒
径が小さすぎる場合は、放電特性が劣化するため、その
下限は、水酸化ニッケル平均粒径の杓１／１ ００程度
であると考えられる。従って、コバルトの平均粒径は、
水酸化ニッケルの平均粒径に対して、１／１０〜１／１
００程度が適当であると考えられる。
酸化カドミウムの平均粒径が大きすぎる場合、活物質利
用率が低下するため、その平均粒径の上限は水酸化ニッ
ケルの平均粒径の約１／１０程度であり、また、平均粒
径が小さすぎる場合は、放電特性が劣化するため、その
下限は、水酸化ニッケル平均粒径の杓１／１ ００程度
であると考えられる。従って、コバルトの平均粒径は、
水酸化ニッケルの平均粒径に対して、１／１０〜１／１
００程度が適当であると考えられる。
本実施例では、金属コバルトを添加した場合について述
べてきたが、酸化コバルト、あるいは水酸化コバルト、
あるいは又これらの混合物でも同様な効果が得られる。
べてきたが、酸化コバルト、あるいは水酸化コバルト、
あるいは又これらの混合物でも同様な効果が得られる。
また、本実施例ではコバルト層を水酸化ニッケル粉末上
に形成するのに、無電解メッキ法を用いたが、ハイブリ
ダイゼーション法，イオン注入法，蒸着法によっても同
様の効果が得られる。
に形成するのに、無電解メッキ法を用いたが、ハイブリ
ダイゼーション法，イオン注入法，蒸着法によっても同
様の効果が得られる。
発明の効果
以上のように本発明によれば、従来の非焼結式の欠点を
改良し、高容量，高性能のニッケル正極が得られる。
改良し、高容量，高性能のニッケル正極が得られる。
第１図ａ，ｂ，ｃは、ニッケル正極活物質粉末の概略図
、第２図はコバルトのモル比率と活物質利用率との関係
を示す図、第３図は同様に、コバルトのモル比率と放電
容量との関係を示す図である。
、第２図はコバルトのモル比率と活物質利用率との関係
を示す図、第３図は同様に、コバルトのモル比率と放電
容量との関係を示す図である。
Claims (4)
- （１）水酸化ニッケル粉末を主体とする活物質粉末混合
物を、金属基板または支持体内部に充填したニッケル正
極であり、前記水酸化ニッケル粉末の粒子の表面にコバ
ルト粉末、酸化コバルト粉末、あるいは水酸化コバルト
粉末のうちいずれか一種、あるいはこれらの混合物の粉
末層が形成されていることを特徴とする電池用ニッケル
正極。 - （２）コバルト粉末、酸化コバルト粉末、水酸化コバル
ト粉末の平均粒径が、水酸化ニッケル粉末の平均粒径の
１／１０〜１／１００の範囲であることを特徴とする、
請求項（１）記載の電池用ニッケル正極。 - （３）水酸化ニッケル粉末と、水酸化ニッケル表面に形
成されたコバルト化合物との比率が、モル比率で９９：
１〜９０：１０の範囲であることを特徴とする、請求項
（１）又は（２）記載の電池用ニッケル正極。 - （４）水酸化ニッケル粉末粒子の表面にコバルト粉末、
酸化コバルト粉末、あるいは水酸化コバルト粉末のうち
いずれか一種、あるいはこれらの混合物の粉末層を形成
する過程において、無電解メッキ法、ハイブリダイゼー
ション法、イオン注入法、または蒸着法のうちのいずれ
かを用いることを特徴とする電池用ニッケル正極の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1228535A JPH0393161A (ja) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | 電池用ニッケル正極及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1228535A JPH0393161A (ja) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | 電池用ニッケル正極及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0393161A true JPH0393161A (ja) | 1991-04-18 |
Family
ID=16877926
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1228535A Pending JPH0393161A (ja) | 1989-09-04 | 1989-09-04 | 電池用ニッケル正極及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0393161A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5984982A (en) * | 1997-09-05 | 1999-11-16 | Duracell Inc. | Electrochemical synthesis of cobalt oxyhydroxide |
| US6013390A (en) * | 1997-04-01 | 2000-01-11 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Alkaline storage battery |
| US6066416A (en) * | 1995-11-22 | 2000-05-23 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nickel hydroxide positive electrode active material having a surface layer containing a solid solution nickel hydroxide with manganese incorporated therein |
| US6261720B1 (en) | 1996-09-20 | 2001-07-17 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Positive electrode active material for alkaline storage batteries |
| JP2004214210A (ja) * | 1998-08-17 | 2004-07-29 | Ovonic Battery Co Inc | 複合陽極材料およびその製法 |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5659460A (en) * | 1979-10-03 | 1981-05-22 | Lucas Industries Ltd | Nickel electrode and method of manufacturing same |
| JPS62139261A (ja) * | 1985-12-12 | 1987-06-22 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ電池用ニツケル電極 |
| JPS62222566A (ja) * | 1986-03-24 | 1987-09-30 | Yuasa Battery Co Ltd | アルカリ電池用ニッケル極の製造法 |
| JPS63150857A (ja) * | 1986-12-12 | 1988-06-23 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用陽極 |
-
1989
- 1989-09-04 JP JP1228535A patent/JPH0393161A/ja active Pending
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