JPH0619990B2 - アルカリ電池用ニツケル電極の製造法 - Google Patents
アルカリ電池用ニツケル電極の製造法Info
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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
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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、ニッケル−カドミウム、ニッケル−鉄蓄電池
などのアルカリ蓄電池に用いるニッケル電極、特に活物
質の支持体にスポンジ状金属多孔体を用いる電極の改良
に関する。
などのアルカリ蓄電池に用いるニッケル電極、特に活物
質の支持体にスポンジ状金属多孔体を用いる電極の改良
に関する。
従来例の構成とその問題点 従来、ニッケル−カドミウム蓄電池に代表されるアルカ
リ蓄電池用のニッケル電極は、電極の構造や製法によっ
て、ポケット式，焼結式，ペースト式があり、最近はそ
の他の活物質の支持体として三次元的に連続した構造を
もつ金属のスポンジ状多孔体を用いた発泡メタル式が提
案されている。
リ蓄電池用のニッケル電極は、電極の構造や製法によっ
て、ポケット式，焼結式，ペースト式があり、最近はそ
の他の活物質の支持体として三次元的に連続した構造を
もつ金属のスポンジ状多孔体を用いた発泡メタル式が提
案されている。
これらのうち、発泡メタル式は支持体となるスポンジ状
金属多孔体の構造が焼結式の基板と同様に三次元の網目
状であることから、焼結式電極の場合と同じく電子伝導
がすぐれているので、焼結式電極に匹敵する放電性能や
寿命特性が得られる。しかも、スポンジ状金属多孔体の
場合、孔径は数十μから数mmの範囲において任意のもの
が選択できるので、孔径が数百μの多孔体を基板として
選定し、活物質に粒径が数μから百数十μに分布した粉
末を用いれば直接充填することができる。したがって、
ペースト式電極の塗着に近い方法が採用でき、製法的に
簡単である。さらに、基板の空孔率は９５％前後と高く
焼結式よりも活物質の高密度充填が可能である。なお、
焼結式基板は空孔率が８０％前後で、孔数が数μか数十
μであるので活物質の直接充填は困難で、塩溶液による
充填が一般的である。
金属多孔体の構造が焼結式の基板と同様に三次元の網目
状であることから、焼結式電極の場合と同じく電子伝導
がすぐれているので、焼結式電極に匹敵する放電性能や
寿命特性が得られる。しかも、スポンジ状金属多孔体の
場合、孔径は数十μから数mmの範囲において任意のもの
が選択できるので、孔径が数百μの多孔体を基板として
選定し、活物質に粒径が数μから百数十μに分布した粉
末を用いれば直接充填することができる。したがって、
ペースト式電極の塗着に近い方法が採用でき、製法的に
簡単である。さらに、基板の空孔率は９５％前後と高く
焼結式よりも活物質の高密度充填が可能である。なお、
焼結式基板は空孔率が８０％前後で、孔数が数μか数十
μであるので活物質の直接充填は困難で、塩溶液による
充填が一般的である。
発泡メタル式電極は一般的に次に示す工程を経て製作さ
れていた。 基板に電極リード取付部を加圧による形
成、 水酸化ニッケル粉末を主とする活物質をペース
ト状混合物にして基板多孔部内部への充填、 加圧に
よる活物質の充填密度の向上と保持、 乾燥、 結
着剤の添加による充填物保持の補強、 乾燥、 リ
ード板取付 このようにして得られるニッケル電極は活物質である水
酸化ニッケルを直接充填しているので、焼結式の場合に
必要な転化処理および化成処理を施さずに電池に組み込
み用いることができる。
れていた。 基板に電極リード取付部を加圧による形
成、 水酸化ニッケル粉末を主とする活物質をペース
ト状混合物にして基板多孔部内部への充填、 加圧に
よる活物質の充填密度の向上と保持、 乾燥、 結
着剤の添加による充填物保持の補強、 乾燥、 リ
ード板取付 このようにして得られるニッケル電極は活物質である水
酸化ニッケルを直接充填しているので、焼結式の場合に
必要な転化処理および化成処理を施さずに電池に組み込
み用いることができる。
しかし、その反面活物質の水酸化ニッケルが電気化学的
な活性化を充分にされた状態ではない。
な活性化を充分にされた状態ではない。
電池で充放電を充分にくり返すことによって、活性化が
進行すると活物質の利用率は９０％をこえるが、初期の
充放電においては活物質の利用率が７５％から９０％の
範囲にあって、バラツキの幅が大きい。また、充放電を
繰り返しても利用率が向上しない場合もあった。
進行すると活物質の利用率は９０％をこえるが、初期の
充放電においては活物質の利用率が７５％から９０％の
範囲にあって、バラツキの幅が大きい。また、充放電を
繰り返しても利用率が向上しない場合もあった。
なお、このようなペースト式電極の利用率を大きくする
ためにコバルトイオンが有効であることが知られてお
り、しかも、コバルトを塩の形で添加するとコバルト粉
末の場合よりも少ない量で同様の効果が得られる。しか
し、その場合コバルト塩のアニオンイオン除去のための
水洗を十分に行う必要があり、水を多量に消費するとい
う問題点があった。
ためにコバルトイオンが有効であることが知られてお
り、しかも、コバルトを塩の形で添加するとコバルト粉
末の場合よりも少ない量で同様の効果が得られる。しか
し、その場合コバルト塩のアニオンイオン除去のための
水洗を十分に行う必要があり、水を多量に消費するとい
う問題点があった。
発明の目的 本発明は、スポンジ状金属多孔体内部に水酸化ニッケル
を主とする活物質粉末を直接充填して得るニッケル電極
の活物質の利用率向上と安定化を簡単な方法で提供する
ことを目的とする。
を主とする活物質粉末を直接充填して得るニッケル電極
の活物質の利用率向上と安定化を簡単な方法で提供する
ことを目的とする。
発明の構成 本発明は、少なくとも水酸化ニッケル粉末とニッケル粉
末およびコバルト粉末を含む混合物をスポンジ状金属多
孔体内部に充填後、酸およびコバルト塩の単独あるい
は、両者を少量含む溶液を含浸し、含水状態で高温雰囲
気に放置し、ついでアルカリ溶液中に浸漬してコバルト
塩を水酸化物に転化することを特徴とするものである。
末およびコバルト粉末を含む混合物をスポンジ状金属多
孔体内部に充填後、酸およびコバルト塩の単独あるい
は、両者を少量含む溶液を含浸し、含水状態で高温雰囲
気に放置し、ついでアルカリ溶液中に浸漬してコバルト
塩を水酸化物に転化することを特徴とするものである。
すなわち、この操作によりペースト中に酸を添加して、
ペーストに用いられたコバルトを酸によって一部をコバ
ルト塩にかえ、アルカリ中で水酸化物に転化することに
よって、コバルトを塩で添加した場合と同様の効果を得
ることができる。
ペーストに用いられたコバルトを酸によって一部をコバ
ルト塩にかえ、アルカリ中で水酸化物に転化することに
よって、コバルトを塩で添加した場合と同様の効果を得
ることができる。
この場合、添加する酸あるいはコバルト塩を少量にする
ことによって、転化後のアニオンイオンの除去を容易に
する。その反面転化後、直ちに転化した場合は、添加効
果が十分に発揮されない。そこで、添加後含水状態で少
なくとも１２時間放置することで、この問題は十分に解
決できることを見い出した。
ことによって、転化後のアニオンイオンの除去を容易に
する。その反面転化後、直ちに転化した場合は、添加効
果が十分に発揮されない。そこで、添加後含水状態で少
なくとも１２時間放置することで、この問題は十分に解
決できることを見い出した。
この放置においての温度は高い温度が望ましく、実用上
５０〜１００℃の範囲が適切であり、この範囲で任意に
設定すればよい。
５０〜１００℃の範囲が適切であり、この範囲で任意に
設定すればよい。
以下、本発明の実施例を説明する。
実施例の説明 活物質の支持体には、材質がニッケルからなる第１図に
示す構造の厚みが１．３mm、多孔度９５％、孔径１００
〜５００μのスポンジ状の多孔体を用いた。同図におい
て、１は芯材部のニッケル、２は空孔部を示す。
示す構造の厚みが１．３mm、多孔度９５％、孔径１００
〜５００μのスポンジ状の多孔体を用いた。同図におい
て、１は芯材部のニッケル、２は空孔部を示す。
上記多孔体に水酸化ニッケル粉末８１重量％、ニッケル
粉末１５重量％、コバルト粉末４重量％の混合物を含水
量約３５重量％のペースト状にして均一に充填し、多孔
体表面に付着した余剰ペーストを除去して活物質充填多
孔体として寸法８０×２４０mmを得た。これを加圧後、
酢酸コバルト０．１モル／の水溶液を含浸した電極Ａ
と、Ａに用いたのと同濃度の水溶液にさらに酢酸０．１
モル／を加えた溶液に含浸した電極Ｂ、および酢酸０．
１モル／の水溶液に含浸した電極Ｃを作成した。これら
Ａ，Ｂ，Ｃを含水状態で水分の蒸発を防止しながら２
０，５０，８０、１００℃の雰囲気に12時間放置した。
ついで乾燥後、比重１．０５のか性カリ水溶液中に１０
分間浸漬し、水洗、乾燥を行った。次いで結着剤として
４フッ化エチレンの懸濁液を添加し、寸法４０×６０mm
に切断加工を行った。
粉末１５重量％、コバルト粉末４重量％の混合物を含水
量約３５重量％のペースト状にして均一に充填し、多孔
体表面に付着した余剰ペーストを除去して活物質充填多
孔体として寸法８０×２４０mmを得た。これを加圧後、
酢酸コバルト０．１モル／の水溶液を含浸した電極Ａ
と、Ａに用いたのと同濃度の水溶液にさらに酢酸０．１
モル／を加えた溶液に含浸した電極Ｂ、および酢酸０．
１モル／の水溶液に含浸した電極Ｃを作成した。これら
Ａ，Ｂ，Ｃを含水状態で水分の蒸発を防止しながら２
０，５０，８０、１００℃の雰囲気に12時間放置した。
ついで乾燥後、比重１．０５のか性カリ水溶液中に１０
分間浸漬し、水洗、乾燥を行った。次いで結着剤として
４フッ化エチレンの懸濁液を添加し、寸法４０×６０mm
に切断加工を行った。
つぎに、これらの電極板Ａ，Ｂ，Ｃと無処理の電極Ｄを
正極とし、負極に公知のカドミウム極、セパレータにポ
リアミド不織布、電解液に水酸化リチウムを含む３０％
濃度のか性カリ水溶液を用いて、単３形の電池を構成し
た。
正極とし、負極に公知のカドミウム極、セパレータにポ
リアミド不織布、電解液に水酸化リチウムを含む３０％
濃度のか性カリ水溶液を用いて、単３形の電池を構成し
た。
電池は周囲温度２０℃で充電を1/10Ｃの電流で１６０
％、放電を電流1/5Ｃで、１．０Ｖまでの条件として充
放電試験をくり返した。それぞれの電池について、放電
容量から、正極の理論容量（Ni(OH)2１ｇ当り２８９ｍ
ｈとして算出）に対する活物質利用率を求めて性能を評
価した。
％、放電を電流1/5Ｃで、１．０Ｖまでの条件として充
放電試験をくり返した。それぞれの電池について、放電
容量から、正極の理論容量（Ni(OH)2１ｇ当り２８９ｍ
ｈとして算出）に対する活物質利用率を求めて性能を評
価した。
第２図は本発明における電極Ｂの放置温度と活物質利用
率との関係を示した図である。
率との関係を示した図である。
同図において、活物質利用率は十分に安定した10サイク
ル目を示す。同図からも明らかなように高温の雰囲気に
放置することで放電特性が向上する。これは、５０〜８
０℃の高温の条件ではペースト中のコバルトの溶解が促
進された結果であり、室温附近の温度では同様の効果を
得るには２日以上を要する。また、１００℃の雰囲気で
は電極板中の水分蒸発が多くなるので、逆に放電特性が
若干低下する傾向にある。
ル目を示す。同図からも明らかなように高温の雰囲気に
放置することで放電特性が向上する。これは、５０〜８
０℃の高温の条件ではペースト中のコバルトの溶解が促
進された結果であり、室温附近の温度では同様の効果を
得るには２日以上を要する。また、１００℃の雰囲気で
は電極板中の水分蒸発が多くなるので、逆に放電特性が
若干低下する傾向にある。
第３図は、本発明の電極板Ａ，Ｂ，Ｃを雰囲気８０℃で
１２時間放置した条件の電池と、従来処方の電極板Ｄの
充放電サイクルと活物質利用率との関係を示した図であ
る。Ａ，Ｂ，Ｃの本発明の電極を用いた電池は、いずれ
も９５％前後の性能を示し、１００サイクルの時点にお
いても放電性能の低下はほとんど認められない。一方、
従来処方の電極Ｄを用いた電池は利用率が８５％前後と
充放電のくり返しで放電特性の向上は認められず、低い
性能で安定化する。含浸するコバルト塩や酸の水溶液の
濃度が高すぎる場合、電極中のアニオンの残留により自
己放電特性の劣化などの不具合いを生じるため、濃度は
０．２モル／以下が適切である。電極性能に及ぼす含
浸後の放置時間は放置温度により変化するが、１２時間
以上であれば高い活物質利用率が安定して得られる。
１２時間放置した条件の電池と、従来処方の電極板Ｄの
充放電サイクルと活物質利用率との関係を示した図であ
る。Ａ，Ｂ，Ｃの本発明の電極を用いた電池は、いずれ
も９５％前後の性能を示し、１００サイクルの時点にお
いても放電性能の低下はほとんど認められない。一方、
従来処方の電極Ｄを用いた電池は利用率が８５％前後と
充放電のくり返しで放電特性の向上は認められず、低い
性能で安定化する。含浸するコバルト塩や酸の水溶液の
濃度が高すぎる場合、電極中のアニオンの残留により自
己放電特性の劣化などの不具合いを生じるため、濃度は
０．２モル／以下が適切である。電極性能に及ぼす含
浸後の放置時間は放置温度により変化するが、１２時間
以上であれば高い活物質利用率が安定して得られる。
また、前記実施例ではコバルト塩および酸は酢酸コバル
トおよび酢酸を用いたが、他に一般の酸である硝酸，塩
酸，リン酸，ギ酸などのコバルトを溶解する酸および、
それらのコバルト塩を用いても同様の効果が得られる。
トおよび酢酸を用いたが、他に一般の酸である硝酸，塩
酸，リン酸，ギ酸などのコバルトを溶解する酸および、
それらのコバルト塩を用いても同様の効果が得られる。
発明の効果 以上述べたように本発明の方法はこれまで簡単ではある
が活物質利用率で問題があった、スポンジ状金属多孔体
に活物質をペースト状で充填するニッケル電極の性能
を、簡単な方法で容易に向上させることができるもので
ある。
が活物質利用率で問題があった、スポンジ状金属多孔体
に活物質をペースト状で充填するニッケル電極の性能
を、簡単な方法で容易に向上させることができるもので
ある。
第１図は本発明の実施例に用いたスポンジ状金属多孔体
の拡大図、第２図は本発明の電極の放置雰囲気温度と活
物質利用率との関係を示した図、第３図は本発明の電極
と従来処方の電極を用いた電池の充放電に伴う活物質利
用率の変化を示した図である。
の拡大図、第２図は本発明の電極の放置雰囲気温度と活
物質利用率との関係を示した図、第３図は本発明の電極
と従来処方の電極を用いた電池の充放電に伴う活物質利
用率の変化を示した図である。
フロントページの続き (72)発明者 増井 基秀 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 山賀 実 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 海谷 英男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (4)
- 【請求項１】導電性多孔体に少なくとも水酸化ニッケル
粉末，ニッケル粉末，コバルト粉末を含むペースト状混
合物を塗着した後、コバルト塩あるいは酸およびこれら
の混合物を含む溶液を含浸し、その後含水状態で５０〜
１００℃の雰囲気に少なくとも１２時間放置し、次いで
アルカリ中に浸漬することを特徴とするアルカリ電池用
ニッケル電極の製造法。 - 【請求項２】コバルト塩が酢酸コバルト，硝酸コバル
ト，リン酸コバルト，塩酸コバルト，硫酸コバルトより
なる群から選択されたいずれかである特許請求の範囲第
１項記載のアルカリ電池用ニッケル電極の製造法。 - 【請求項３】酸が酢酸，硝酸，リン酸，塩酸，硫酸より
なる群から選択されたいずれかである特許請求の範囲第
１項記載のアルカリ電池用ニッケル電極の製造法。 - 【請求項４】コバルト塩および酸の水溶液の濃度が０．
２モル／以下である特許請求の範囲第１項から第３項
のいずれかに記載のアルカリ電池用ニッケル電極の製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59002235A JPH0619990B2 (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | アルカリ電池用ニツケル電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59002235A JPH0619990B2 (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | アルカリ電池用ニツケル電極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS60146453A JPS60146453A (ja) | 1985-08-02 |
| JPH0619990B2 true JPH0619990B2 (ja) | 1994-03-16 |
Family
ID=11523687
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59002235A Expired - Lifetime JPH0619990B2 (ja) | 1984-01-10 | 1984-01-10 | アルカリ電池用ニツケル電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0619990B2 (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| FR2670609B1 (fr) * | 1990-12-13 | 1995-07-07 | Sorapec | Electrode positive de nickel. |
| JPH04126339U (ja) * | 1991-05-01 | 1992-11-18 | 船井電機株式会社 | ビデオテープレコーダ |
-
1984
- 1984-01-10 JP JP59002235A patent/JPH0619990B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS60146453A (ja) | 1985-08-02 |
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