JPH0513078A - アルカリ蓄電池用ニツケル正極 - Google Patents

アルカリ蓄電池用ニツケル正極

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JPH0513078A
JPH0513078A JP3158136A JP15813691A JPH0513078A JP H0513078 A JPH0513078 A JP H0513078A JP 3158136 A JP3158136 A JP 3158136A JP 15813691 A JP15813691 A JP 15813691A JP H0513078 A JPH0513078 A JP H0513078A
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JP
Japan
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positive electrode
nickel
electrode plate
active material
nickel positive
Prior art date
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Pending
Application number
JP3158136A
Other languages
English (en)
Inventor
Kazuaki Ozaki
和昭 尾崎
Makoto Kanbayashi
誠 神林
Takuya Tamagawa
卓也 玉川
Takeo Hamamatsu
太計男 浜松
Masayuki Terasaka
雅行 寺坂
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
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Publication date
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    • 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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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 正極活物質の利用率の向上を図ると共に、極
板或いは電池としてのエネルギー密度の向上を図ること
が可能なアルカリ蓄電池用ニッケル正極を提供すること
を目的とする。 【構成】 アルカリ蓄電池用ニッケル正極における活物
質中に、酸化コバルト層が表面に形成された水酸化コバ
ルト物質を含有させたことを特徴としている。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ蓄電池で使用
されるニッケル正極に関する。
【0002】
【従来の技術】アルカリ蓄電池は、か性カリ等のアルカ
リ性電解質を使用した二次電池であり、電極を形成する
活物質の種類によって種々の蓄電池に分類される。ま
た、代表的なアルカリ蓄電池として、ニッケル正極及び
カドミウム負極をもち、高率放電特性、優れた低温特
性、長寿命性等の特徴をもつニッケル−カドミウム蓄電
池がある。
【0003】ニッケル−カドミウム蓄電池の起電反応は
次の化学反応式で示される。
【0004】
【化1】 ところで、ニッケル−カドミウム蓄電池で使用される
ニッケル正極としては、その製法上の分類から焼結式、
ポケット式、ペースト式等の電極がある。いずれの電極
もアルカリ蓄電池で使用される活物質を保持するために
必要となるものであるが、特に、寿命が長いこと、高率
放電特性が優れている等の点から、焼結式の電極が広く
使用されている。この電極は、カーボニルニッケル粉末
をニッケルメッキされた鉄製のパンチングメタル上に塗
着した後、焼結して電極基体を得、更に、ニッケル塩溶
液をかかる基体中にしみ込ませた後、加熱或いは化学的
方法によって水酸化ニッケルに転化させたものである。
【0005】しかしながら、上記焼結式のニッケル正極
を得るには、その製造工程がかなり複雑である。そこ
で、これに代わる電極として、スポンジニッケル、ニッ
ケル繊維焼結体等の金属多孔体を用いた電極が提案され
ている(特開昭58−161252)。ここで使用され
る金属多孔体としては、多孔度が95〜98%であり、
孔径としては数十〜数百ミクロンを有する。このため、
水酸化ニッケル等の活物質粉末をそのまま充填すること
が可能である。しかし、その反面、孔径が大きいため、
前記焼結式のニッケル正極に比べて集電能力が小さくな
ってしまう欠点がある。その結果、活物質の利用率とし
ては焼結式に比べ20〜30%の低下を来してしまうこ
とになる。
【0006】かかる欠点を改善するために、金属コバル
トを添加する方法が提案されている(特開昭58−97
267)。この方法によればNi(OH)2を主成分と
して、コバルト粉末とニッケル粉末を混合し、Ni(O
H)2 の表面にニッケルとコバルトの固溶体水酸化物が
形成される。この形成された化学物質は電位的には充電
され易い性質をもっているため、活物質の利用率が若干
ではあるが改良されるのである。しかし、正極に充填さ
れた活物質全体としての本質的な電導性を変化させるも
のではないため、ニッケル粉末は必ず必要であり、エネ
ルギー密度の向上を図る上では不利となる。
【0007】一方、金属コバルトの代わりに水酸化コバ
ルト(Co(OH)2 )を添加する方法が提案されてい
る(特開昭61−124061)。この方法によれば、
水酸化物の粒子が金属粒子に比べてはるかに微粒子であ
り、その比表面積が大きいことから、活物質との接触部
分を多くすることができる。また、Co(OH)2 は正
極充電時にCoOOHに酸化されるものの、放電時には
放電され難く、高電導性のCoOOH粒子によるマトリ
ックスが形成され、活物質の利用率が向上される利点が
ある。しかし、Co(OH)2 は比表面積が大きいもの
の、その嵩密度が低いという問題点がある。このため、
極板としてのエネルギー密度を向上させる上では不利と
なる。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】上述したように、活物
質の利用率を向上させるには、金属コバルトや水酸化コ
バルトを添加することによってその目的を達成すること
ができるが、電導性を十分に付与するためには、金属コ
バルトや水酸化コバルトの多量の添加が必要となる。従
って、このような方法によっては、極板或いは電池とし
てのエネルギー密度を向上させることはかなり困難であ
る。
【0009】本発明はかかる現状を鑑みてなされたもの
であり、正極活物質の利用率の向上を図ると共に、極板
或いは電池としてのエネルギー密度の向上を図ることが
可能なアルカリ蓄電池用ニッケル正極を提供することを
目的とする。
【0010】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルカリ蓄電
池用ニッケル正極における活物質中に、酸化コバルト層
が表面に形成された水酸化コバルト物質を含有させたこ
とを特徴としている。
【0011】
【作用】上記構成によれば、水酸化コバルトの物質表面
には、酸化コバルト層が形成される。そして、これがア
ルカリ蓄電池のニッケル正極における活物質中に含有さ
れる。
【0012】
【実施例】以下、本発明の実施例を実験1〜4並びに反
応機構の研究によって説明する。 〔実験1〕Ni(OH)2 の粉末及びCo(OH)2
粉末をNi(OH)2 :Co(OH)2 =95:5の配
合比で混合した後、水、糊、テフロンを加えてスラリー
とした。更に、これをスポンジニッケルへ充填して乾燥
させた後、所定厚みに迄プレスして極板を形成した。→
これを極板(a)とする。
【0013】次に、極板(a)を140℃で20分間熱
処理した。→これを極板(b)とする。更に、極板
(a)を180℃で20分間熱処理した。→これを極板
(c)とする。続いて上記3つの極板(a)、(b)、
(c)を夫々0.1C×16hrで充電し、1/3Cで
放電を行った後、活物質の利用率を測定した。その結果
は次のとおりである。
【0014】 極板(a) 極板(b) 極板(c) 利用率・・・ 87% 92% 75% この結果から、極板(b)を使用した場合には、同一の
活物質において、5%の容量向上が図れることがわか
る。なお、重量効率としては、約6%の向上が図れるこ
とになる。 〔実験2〕極板(b)及び極板(c)について、X線回
折による観察を実施した。その結果は次のとおりであ
る。
【0015】極板(b)については、Co(OH)2
表面に、Co3 4 層が形成されており、内部にCo
(OH)2 が残存していた。極板(c)については、C
o(OH)2 が全てCo3 4 に変化していた。なお、
Co(OH)2 の表面におけるCo3 4 層の量につい
ては、熱処理条件(保持温度及び保持時間)によって調
整することが可能である。 〔反応機構の研究〕サイクリックボルタンメトリ等によ
り、本発明に係るアルカリ蓄電池用ニッケル正極の充電
作用による化学変化を解析した。その結果は次のとおり
である。
【0016】・・・Co(OH)2 は、120℃未満
の温度では安定であるが、120℃以上の温度では酸化
してCo3 4 に化学変化する。 ・・・一般に、ニッケル正極に添加されたCo3 4
は充電を行ってもCoOOHには変化し難い物質である
が、本発明に係るニッケル正極において形成されたCo
3 4 については、充電を行うことにより、容易にCo
OOHに化学変化することが分かった。
【0017】・・・また、Co3 4 がCoOOHに
化学変化した後、Co(OH)2 がCoOOHに化学変
化することも分かった。 ・・・単に、Co(OH)2 粉末とCo3 4 粉末を
混合させるだけでは、Co3 4 のCoOOHへの化学
変化を観察することができなかった。また、Co(O
H)2 を完全にCo3 4 に変化させた場合において
も、かかる化学変化を観察することができなかった。
【0018】以上の結果から、Co(OH)2 の表面に
Co3 4 層が連続形成されたことにより、これら両物
質間で何らかの相乗効果が発揮され、各々のCoOOH
への化学変化が容易に進行するようになったものと推測
される。 〔実験3〕Ni(OH)2 :Co(OH)2 =90:1
0の配合比で混合して極板を形成した。→これを極板
(d)とする。
【0019】極板(d)について、実験1における充放
電実験を実施したところ、極板(b)並みの利用率を得
ることができた。これは、Co(OH)2 の添加比率を
増加させた結果である。しかながら、Co(OH)2
その嵩密度が低いため、極板形成においてプレスがかか
り難く、活物質の充填密度が下がる傾向にあり、体積効
率としては4%の低下を来すことになってしまった。 〔実験4〕Ni(OH)2 :Co:Ni=80:10:
10の配合比で混合して極板を形成した。→これを極板
(e)とする。
【0020】極板(e)について、実験1における充放
電実験を実施したところ、極板(b)並みの利用率を得
ることができた。これは、Co(OH)2 の代わりにC
oを添加させる効果を狙ったものであるが、この場合、
容量に寄与しないNi粉末を多量に使用しなければなら
ず、重量効率としては10%以上の低下を来すことにな
ってしまった。
【0021】
【発明の効果】以上の本発明によれば、水酸化コバルト
表面に酸化コバルト層を形成させることにより、アルカ
リ蓄電池用ニッケル正極における活物質利用率を向上さ
せることができる。また、水酸化コバルトの添加量を極
力少なくすることができるため、重量効率、体積効率等
のエネルギー密度の一段の向上を図ることが可能とな
る。
フロントページの続き (72)発明者 浜松 太計男 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内 (72)発明者 寺坂 雅行 守口市京阪本通2丁目18番地 三洋電機株 式会社内

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 【請求項1】 正極活物質中に、酸化コバルト層が表面
    に形成された水酸化コバルト物質を含有させたことを特
    徴とするアルカリ蓄電池用ニッケル正極。
JP3158136A 1991-06-28 1991-06-28 アルカリ蓄電池用ニツケル正極 Pending JPH0513078A (ja)

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JP3158136A JPH0513078A (ja) 1991-06-28 1991-06-28 アルカリ蓄電池用ニツケル正極

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JP3158136A JPH0513078A (ja) 1991-06-28 1991-06-28 アルカリ蓄電池用ニツケル正極

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JPH0513078A true JPH0513078A (ja) 1993-01-22

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ID=15665062

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0721229A1 (en) * 1994-12-19 1996-07-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Alkaline storage battery and method of producing Ni/Co hydroxide active mass for positive electrode

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0721229A1 (en) * 1994-12-19 1996-07-10 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Alkaline storage battery and method of producing Ni/Co hydroxide active mass for positive electrode
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CN1075670C (zh) * 1994-12-19 2001-11-28 松下电器产业株式会社 碱性蓄电池及其制造方法

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