JPH10199539A - アルカリ蓄電池用電極とその製造方法 - Google Patents

アルカリ蓄電池用電極とその製造方法

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JPH10199539A
JPH10199539A JP9002653A JP265397A JPH10199539A JP H10199539 A JPH10199539 A JP H10199539A JP 9002653 A JP9002653 A JP 9002653A JP 265397 A JP265397 A JP 265397A JP H10199539 A JPH10199539 A JP H10199539A
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JP
Japan
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cobalt
nickel
skeleton
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porous body
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JP9002653A
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English (en)
Inventor
Hiroki Saito
弘樹 齋藤
Hideji Asano
秀二 淺野
Ryoji Tsuboi
良二 坪井
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Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial 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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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ニッケルの発泡状多孔体の骨格表面へのコバ
ルト処理により、骨格と活物質との電子導電性を向上さ
せ、低率高温充電時における活物質利用率を向上させ
る。 【解決手段】 ニッケルの発泡状多孔体を硝酸コバルト
水溶液に浸漬して骨格表面に硝酸コバルトを付着させて
からアルカリ水溶液に浸漬し、硝酸コバルトを水酸化コ
バルトに変化させる。このコバルト水溶液への浸漬時
に、コバルトは骨格表面のニッケルと固溶体層を形成
し、骨格と活物質間の電子伝導性を向上させ、高温下で
の低率充電における活物質の利用率を向上させる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池、
特にトリクル充電式のアルカリ蓄電池の正極の基体をな
すニッケルの発泡金属多孔体およびその製造方法に関す
るものである。
【0002】
【従来の技術】非常灯や誘導灯には商用電源停電の際の
非常時においてもこれが正常に機能するように、非常用
電源が搭載され、その電源には一般にニッケル−カドミ
ウム蓄電池が使用されている。この非常用電源としての
ニッケル−カドミウム蓄電池は機器内で常時、低率電流
で充電(トリクル充電)されており、非常時のみ放電す
る使用形態がとられている。さらに、機器内では約40
℃以上の比較的高温の下で使用されるため、トリクル充
電式アルカリ蓄電池は低率高温充電時での利用率が高い
ことが必要である。
【0003】近年の市場背景からこのような用途へのニ
ッケル−カドミウム蓄電池の高容量化の要望が大きくな
ってきている。高容量化を図る場合、焼結式基板では、
その基板多孔度が約80%であるため、充填できる活物
質量に限界がある。
【0004】そこで、基板多孔度が約95%であるニッ
ケルの発泡多孔体が電極基体として用いられている。こ
れを使用すると、基板に充填できる正極容量は増加する
が、反面基体の骨格と活物質との間の接触が少ないた
め、焼結式基板と比較して骨格と活物質の間の導電性が
悪くなり、低率高温充電時での活物質利用率は低くな
る。その改善策としてニッケルの発泡多孔体と活物質間
の導電性を高めるために、この多孔体の骨格表面にコバ
ルトのメッキ、蒸着、スパッタ、塗布等の方法でコバル
ト層を形成する方法が提案されている(特開平8−69
799号公報)。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】しかし、ニッケルの発
泡多孔体に、メッキ、蒸着、スパッタ、塗布等の方法で
コバルト層を形成した場合では、金属多孔体の骨格部分
と水酸化コバルトとが物理的に接触しているのみである
ため、電池充電時に生成するオキシ水酸化コバルトと多
孔体骨格表面のニッケルとの間の電子導電性の改善は十
分になされていなく、特に低率高温で充電した際の活物
質利用率は、焼結式基板を用いた場合のそれに比べて低
いという欠点があった。
【0006】本発明の目的は、このような課題を解決す
るものであり、特に正極活物質を支持するニッケルの発
泡多孔体の骨格部分を改良して、低率高温充電時におい
ても活物質の利用率が高い電極を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めに、本発明のアルカリ蓄電池の電極は、三次元的に連
続した孔部を有するニッケルの発泡状多孔体の骨格表面
に、このニッケルと化学的結合性の高いニッケルとコバ
ルトの固溶体領域を薄膜状に介在させて、その外側にオ
キシ水酸化コバルトを存在させたものであり、このよう
な多孔体の孔部に活物質を充填したものである。
【0008】また、その電極の製造方法は、三次元的に
連続した孔部を有するニッケルの発泡状多孔体の骨格表
面にコバルト塩を付着させ、これをアルカリ浸漬処理に
より転換してニッケルと化学的結合性の高い水酸化コバ
ルトを形成させることを特徴とする。
【0009】
【発明の実施の形態】このようなニッケルの発泡状多孔
体であれば、その多孔体の骨格表面にニッケルと化学結
合性の強いニッケルとコバルトの固溶体を介在させて、
オキシ水酸化コバルト層が存在するので、骨格と活物質
との間の電子伝導性を改善でき、低率高温充電時、例え
ば1/30CmAで40℃の雰囲気下で充電した場合で
も、ニッケル活物質の利用率は、焼結式基板を使用した
場合と比較して同等かそれ以上に向上させることができ
る。
【0010】三次元的に連続した気孔を有するニッケル
の発泡状多孔体の骨格表面に、ニッケルと化学的結合性
の高いオキシ水酸化コバルトを形成させる方法として
は、ニッケルの発泡状多孔体を、濃度が2Mから3M程
度の硝酸コバルト水溶液に浸漬してニッケルの骨格表面
にコバルト塩を付着させ、その後に水酸化ナトリウムま
たは水酸化リチウムの水溶液からなるアルカリ溶液中に
浸漬することによって、硝酸コバルトを水酸化コバルト
に変化させ、その後に水洗、乾燥させて得ることができ
る。
【0011】骨格表面に生成した水酸化コバルトは、電
池内に組み込まれ、電池充電時に導電性の高いオキシ水
酸化コバルトに変化するが、このオキシ水酸化コバルト
とニッケルの骨格との間には、ニッケルと強く結びつ
き、オキシ水酸化コバルトととも一部一体化したコバル
トとニッケルの固溶体が存在しているので、ニッケルの
骨格と活物質との間の電子導電性は大幅に向上する。ま
た、充電時において完全にはオキシ水酸化コバルトに変
化しない可能性もあるので、多孔体の骨格表面に生成し
た水酸化コバルトを、例えば110℃の温度の空気中で
12時間乾燥させ、水酸化コバルトの一部を四酸化三コ
バルトまたはオキシ水酸化コバルトに変化させて、充電
時に生成する高導電性のオキシ水酸化コバルトの生成率
を高めるとよい。
【0012】ニッケル正極は、上記の方法により製造さ
れたニッケルの発泡状多孔体に活物質を充填して得られ
る。ここでの活物質としては水酸化ニッケルを主成分と
し、これに水酸化コバルト、水酸化カドミウムを2〜5
重量%添加した混合物が一般に用いられる。
【0013】
【実施例】以下、本発明の実施例について図面を参照し
ながら説明する。図1は、高容量のトリクル充電式ニッ
ケル−カドミウム蓄電池のニッケル正極の模式図を示す
ものである。図1において、1はニッケルの発泡状多孔
体の骨格、2はその骨格表面に約0.5μmの厚さで形
成されたニッケルとコバルトとの固溶体層、3はオキシ
水酸化コバルト、4は孔部に充填した活物質を示す。図
2は拡大して示した骨格部の断面構造図である。
【0014】目付重量450g/m2のニッケルの発泡
状多孔体を3Mの濃度の硝酸コバルト水溶液中に浸漬
し、骨格表面にコバルト塩を付着させる。その後、水酸
化ナトリウム水溶液中に浸漬し、多孔体骨格の表面のコ
バルト塩を水酸化コバルトに転換させた。その後、水洗
し、110℃の温度の空気中で12時間乾燥させた。つ
いで、水酸化ニッケルを主成分とする活物質を充填して
所定厚さにプレスした後、所定の大きさに切断し、正極
を作製した。得られた正極とカドミウム負極およびポリ
プロピレン不織布セパレータを用いて4/5Aサイズで
公称容量1200mAhの電池を構成した。得られた電
池をAとする。
【0015】(比較例1)焼結式ニッケル基板を、前記
同様3M濃度の硝酸コバルト水溶液中、アルカリ溶液中
の順に浸漬し、水洗、乾燥して図3に示す状態に基板の
骨格1上に水酸化コバルト2を生成させた。その後、硝
酸ニッケル:水のモル比が1:6の溶液、アルカリ溶液
に含浸させて、水酸化ニッケルを生成させる。この操作
を数サイクル繰り返し、活物質を最大限に詰め込んだ。
最後に濃度が2.5Mの硝酸カドミウム水溶液、アルカ
リ溶液に含浸し、水洗、乾燥させて、活物質表面を水酸
化カドミウムで被覆して、正極を作製した。得られた正
極とカドミウム負極、ポリプロピレン不織布セパレ−タ
を用いて、4/5Aサイズの電池を構成した。得られた
電池をBとする。
【0016】(比較例2)目付重量450g/m2のニ
ッケルの発泡状多孔体にコバルトの電気メッキを行い、
水洗、乾燥させてから、水酸化ニッケルを主成分とする
活物質を充填してプレスした後、所定の大きさに切断し
て、正極を作製した。得られた正極とカドミウム負極、
ポリプロピレン不織布セパレータを用いて、4/5Aサ
イズの電池を構成した。得られた電池をCとする。
【0017】(比較例3)目付重量450g/m2のニ
ッケルの発泡状多孔体に水酸化ニッケルを主成分とする
活物質を充填後、プレスして所定の大きさに切断し、正
極を作製した。得られた正極とカドミウム負極、ポリプ
ロピレン不織布セパレータを用いて4/5Aサイズの電
池を構成した。得られた電池をDとする。
【0018】まず、これらA〜Dの電池の正極活物質充
填密度を活物質充填量より算出した。ついで、各電池を
25℃、45℃にて、1/30CmA(40mA)で4
8時間充電し、1CmA(1200mA)にて1.0V
になるまで放電を行った。これらの結果を(表1)に示
す。
【0019】
【表1】
【0020】(表1)に示すように電池Aの正極充填密
度は、電池C、Dに比べ、ニッケルの発泡状多孔体の骨
格表面にコバルト化合物の層が存在するので、活物質充
填前の多孔度が低下し正極充填密度が低くなっている
が、焼結式基板を使用した電池Bと比較すると充填密度
は大幅に向上している。
【0021】また、電池Aのトリクル充電特性試験の結
果から、焼結式基板を使用した電池Bと比較して各温度
において、同等の性能が得られている。骨格表面にコバ
ルト化合物が存在しない発泡状多孔体を使用した電池D
と比較すると大幅に特性は向上し、骨格表面にコバルト
メッキ処理した電極基体を使用した電池Cと比較しても
特性は向上している。骨格表面に生成した水酸化コバル
トは、充填後の空気酸化および電池充電時によって、最
終的に導電性の高いオキシ水酸化コバルトに変化する
が、このオキシ水酸化コバルトとニッケルの骨格表面と
の間には、コバルト塩水溶液中への浸漬過程で生じたニ
ッケルとコバルトの固溶体層が存在し、化学結合性の強
い状態にあるので多孔体の骨格表面と活物質との間の電
子導電性を大きく向上させる。骨格表面へのコバルトメ
ッキでは、骨格表面と物理的な接触のみであって、先の
実施例で得られる電極基体ほどの電子導電性は得られな
い。実施例で作製した電極基体は、導電性骨格の多い焼
結式基板と同等の電子導電性をニッケル発泡状多孔体で
確保でき、かつ焼結式基板と比較して活物質を多く充填
できる。
【0022】これらの結果から、本発明によるニッケル
の発泡状多孔体の骨格表面へのコバルト処理により、低
率高温充電時における活物質利用率を向上させることが
できる。
【0023】
【発明の効果】以上のように本発明は、ニッケルの発泡
状多孔体の骨格表面へのコバルト処理により、低率高温
充電時の活物質利用率を向上させ、高容量密度のトリク
ル充電式ニッケル−カドミウム蓄電池を提供できる。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の実施例における電極の構成を示す断面
模式図
【図2】同電極基体の構成を示す断面構造図
【図3】比較例の電極基体の構成を示す断面構造図
【符号の説明】
1 ニッケルの発泡状多孔体 2 ニッケルとコバルトの固溶体層 3 オキシ水酸化コバルト 4 活物質

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】ニッケルからなり、三次元的に連続した孔
    部をもった発泡状多孔体に活物質を充填した電極であ
    り、前記孔部を形成するニッケル骨格部分の表面にはオ
    キシ水酸化コバルトの薄層があり、このオキシ水酸化コ
    バルトとニッケル骨格との境界には、ニッケルとコバル
    トの固溶体が存在しているアルカリ蓄電池用電極。
  2. 【請求項2】ニッケルからなり、三次元的に連続した孔
    部をもった発泡状多孔体を、コバルト塩水溶液中に浸漬
    して多孔体の骨格表面にコバルト塩を付着させて乾燥し
    た後、これをアルカリ液中に浸漬処理して水酸化コバル
    トを生成させ、ついで空気酸化により水酸化コバルト表
    面をオキシ水酸化コバルトに転換処理するアルカリ蓄電
    池用電極の製造方法。
JP9002653A 1997-01-10 1997-01-10 アルカリ蓄電池用電極とその製造方法 Pending JPH10199539A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012114094A (ja) * 2000-07-18 2012-06-14 Ovonic Battery Co Inc 水酸化ニッケル電極材料及びその製法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2012114094A (ja) * 2000-07-18 2012-06-14 Ovonic Battery Co Inc 水酸化ニッケル電極材料及びその製法

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