JPS63211563A - アルカリ電池 - Google Patents
アルカリ電池Info
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- JPS63211563A JPS63211563A JP62044860A JP4486087A JPS63211563A JP S63211563 A JPS63211563 A JP S63211563A JP 62044860 A JP62044860 A JP 62044860A JP 4486087 A JP4486087 A JP 4486087A JP S63211563 A JPS63211563 A JP S63211563A
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
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- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
- H01M4/52—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides of nickel, cobalt or iron
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Secondary Cells (AREA)
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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
本発明はニッケルとコバルトの水酸化物を主体とする活
物質を用いた正極板を備えるアルカリ電池に閏づるむの
である。
物質を用いた正極板を備えるアルカリ電池に閏づるむの
である。
従来の技術
現在、−次電池の正極活物質には二酸化マンガンや酸化
銀等が、二次電池の正極活物質には二酸化鉛や水酸化ニ
ッケル等が使用されている。これらの活物質はそれぞれ
用途に応じて選択されている。近年、電子機器の小形化
、軒ｍ化にともなって新しい高性能−次電池や二次電池
の出現が期待されている。
銀等が、二次電池の正極活物質には二酸化鉛や水酸化ニ
ッケル等が使用されている。これらの活物質はそれぞれ
用途に応じて選択されている。近年、電子機器の小形化
、軒ｍ化にともなって新しい高性能−次電池や二次電池
の出現が期待されている。
最近、正極活物質としてニッケルとコバルトとに対する
コバルトの含有率が３０ｗｔ％以上の水酸化ニッケルを
主体とづる活物質を用いた正極板と亜鉛やカドミウムよ
り成る負極板とで構成したアルカリ電池が開発され、従
来の水酸化ニッケル正極板を用いた電池に比して、△ｈ
効率がほぼ１００％と極めて高く、かつ、放電や充電時
にその開路電圧が大きく変化する特徴を持ち、その開路
電圧で電池の容ωを容易に知ることができることが見出
された（特許公開公報 昭６０−１１３３３８２ ）。
コバルトの含有率が３０ｗｔ％以上の水酸化ニッケルを
主体とづる活物質を用いた正極板と亜鉛やカドミウムよ
り成る負極板とで構成したアルカリ電池が開発され、従
来の水酸化ニッケル正極板を用いた電池に比して、△ｈ
効率がほぼ１００％と極めて高く、かつ、放電や充電時
にその開路電圧が大きく変化する特徴を持ち、その開路
電圧で電池の容ωを容易に知ることができることが見出
された（特許公開公報 昭６０−１１３３３８２ ）。
このような新しい機能を有した電池の高性能化がさらに
期待されている。
期待されている。
ブを明が解決しようとする問題点
正極活物質として、ニッケルとコバルトとに対するコバ
ルトの含有率が３０ｗｔ％以」ニの水酸化物を主体とし
た正極板を用いたアルカリ電池、例えばＮｉ （ｃｏ
） −Ｚｎ ？ｔ２池、Ｎｉ （Ｇｏ＞−Ｆｅ電池
は充放電に伴う電圧変化や開路電圧の変化が大さいこと
から、その電圧変化によって充電電気間や１１ｉ電゛市
気間あるいは残存容量を容易に知ることができるという
優れた特徴のあることがわかってきたが、さらに充放電
に伴う電圧変化が大きく現われる電池が望まれている。
ルトの含有率が３０ｗｔ％以」ニの水酸化物を主体とし
た正極板を用いたアルカリ電池、例えばＮｉ （ｃｏ
） −Ｚｎ ？ｔ２池、Ｎｉ （Ｇｏ＞−Ｆｅ電池
は充放電に伴う電圧変化や開路電圧の変化が大さいこと
から、その電圧変化によって充電電気間や１１ｉ電゛市
気間あるいは残存容量を容易に知ることができるという
優れた特徴のあることがわかってきたが、さらに充放電
に伴う電圧変化が大きく現われる電池が望まれている。
従来、ニッケル・カドミウム電池に使用される水酸化ニ
ッケル正極板の活物質は、通常ニッケルとコバルトとに
対するコバルトの含有率が２〜１０Ｗ【％のものが用い
られている。この正極板とリチウムイオンを含むアルカ
リ電解液を用いると、リチウムイオンを含まない電解液
を用いた場合に比して充電時の競争反応である酸素過電
圧が上昇し、充電効率が向上づる利点があるが、充放電
時の電位が変動し、とくに放電時の電位は平坦性が失わ
れ、大きく変動するという欠点があるとされてきた。と
ころが、前述したようにニッケルとコバルトとに対する
コバルトの含有率が３０ｗｔ％以上の水酸化物を主体と
した正極板は、そのΔｈ効率が高く、また充ＩＩｉ電時
の電圧変化が大きく、開路電位の変化し極めて大きいこ
とが見い出された。従って、この正極板を用いた二次電
池は、その電圧変化によって残存容ｆｉｇを容易に知る
ことができるという利点のあることが認識されるように
なった。
ッケル正極板の活物質は、通常ニッケルとコバルトとに
対するコバルトの含有率が２〜１０Ｗ【％のものが用い
られている。この正極板とリチウムイオンを含むアルカ
リ電解液を用いると、リチウムイオンを含まない電解液
を用いた場合に比して充電時の競争反応である酸素過電
圧が上昇し、充電効率が向上づる利点があるが、充放電
時の電位が変動し、とくに放電時の電位は平坦性が失わ
れ、大きく変動するという欠点があるとされてきた。と
ころが、前述したようにニッケルとコバルトとに対する
コバルトの含有率が３０ｗｔ％以上の水酸化物を主体と
した正極板は、そのΔｈ効率が高く、また充ＩＩｉ電時
の電圧変化が大きく、開路電位の変化し極めて大きいこ
とが見い出された。従って、この正極板を用いた二次電
池は、その電圧変化によって残存容ｆｉｇを容易に知る
ことができるという利点のあることが認識されるように
なった。
この特徴は従来のニッケル・カドミウム電池や鉛電池に
はない大きな利点である。しかしながらその電圧変化、
例えば放電時の開路電圧の変化は、コバルトの含有率が
３０ｗｔ％の正極板を用いた電池で２５０１１Ｖ 、
ｓｏｗｔ％のもので４００１１１Ｖ Ｐｌｉ！度テあり
、さらに電位の変化が大きな電池が望まれている。
はない大きな利点である。しかしながらその電圧変化、
例えば放電時の開路電圧の変化は、コバルトの含有率が
３０ｗｔ％の正極板を用いた電池で２５０１１Ｖ 、
ｓｏｗｔ％のもので４００１１１Ｖ Ｐｌｉ！度テあり
、さらに電位の変化が大きな電池が望まれている。
問題点を解決するための手段
本発明は従来のアルカリ電池における電解液の添加剤と
して用いられている水酸化リチウムの好ましくないとさ
れている効果、即ち、リチウムイオンを含むアルカリ電
解液を用いると正極板の充放電時の電位変動が大きくな
る現象をコバルトの含有率との関係で調べた結果、コバ
ルトの含有率が１５〜９５ｗｔ％の範囲で、従来のリチ
ウムイオンの添加による電位変動にりも著しく大きな電
位変化が起ることを児出し、アルカリ電池に利用したも
のである。
して用いられている水酸化リチウムの好ましくないとさ
れている効果、即ち、リチウムイオンを含むアルカリ電
解液を用いると正極板の充放電時の電位変動が大きくな
る現象をコバルトの含有率との関係で調べた結果、コバ
ルトの含有率が１５〜９５ｗｔ％の範囲で、従来のリチ
ウムイオンの添加による電位変動にりも著しく大きな電
位変化が起ることを児出し、アルカリ電池に利用したも
のである。
即ち、本発明はニッケルとコバルトとに対するコバルト
の含有率が１５〜９５ｗｔ％の水酸化物を主体とする活
物質を用いた正極板とリチウムイオンを含むアルカリ水
溶液、例えば水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム
水溶液とを組合せたことを特徴とするものであり、これ
により従来のリチウムイオンの添加による電位変動より
も著しく大きな電位変動が得られ、かつ、この電池の負
極板に亜１°狛、カドミウム、鉄を用いたアルカリ電池
は従来の電池よりも、充放電時の電圧変化から充電電気
間や放電電気量あるいは残存容量を容易に知ることがで
き、ざらにはその充電電圧の上昇を容易に検出す”るこ
とができるため、充電制御が簡単になるという利点を有
するしのである。
の含有率が１５〜９５ｗｔ％の水酸化物を主体とする活
物質を用いた正極板とリチウムイオンを含むアルカリ水
溶液、例えば水酸化カリウム水溶液、水酸化ナトリウム
水溶液とを組合せたことを特徴とするものであり、これ
により従来のリチウムイオンの添加による電位変動より
も著しく大きな電位変動が得られ、かつ、この電池の負
極板に亜１°狛、カドミウム、鉄を用いたアルカリ電池
は従来の電池よりも、充放電時の電圧変化から充電電気
間や放電電気量あるいは残存容量を容易に知ることがで
き、ざらにはその充電電圧の上昇を容易に検出す”るこ
とができるため、充電制御が簡単になるという利点を有
するしのである。
実施例
以下本発明を実ｔＳ例を用いて説明する。
まず、本発明電池に使用する正極活物質は、例えば次の
方法で製作することができる。尚、コバルトの含ｆｉ率
は活物質中の金属ニッケルおよび金属コバルトの総量に
対する金属コバルトの含有率で表示する。即ら、コバル
トの含有率＝ （Ｃｏ ／（Ｎｉ ＋Ｃｏ ） ） ｘ
１０１００（％）（ａ）コバルトの含有率が１５〜
８０Ｗｊ％の混合溶液、例えば硝酸ニッケルと硝酸コバ
ルトの混合）Ｒ液、塩化ニッケルと塩化コバルトの混合
溶液、硫酸ニッケルとＴａ酸コバルトの混合溶液あるい
はこれらの混合溶液を水酸化ナトリウム水溶液等のアル
カリ水溶液で処理してから水洗・乾燥する。
方法で製作することができる。尚、コバルトの含ｆｉ率
は活物質中の金属ニッケルおよび金属コバルトの総量に
対する金属コバルトの含有率で表示する。即ら、コバル
トの含有率＝ （Ｃｏ ／（Ｎｉ ＋Ｃｏ ） ） ｘ
１０１００（％）（ａ）コバルトの含有率が１５〜
８０Ｗｊ％の混合溶液、例えば硝酸ニッケルと硝酸コバ
ルトの混合）Ｒ液、塩化ニッケルと塩化コバルトの混合
溶液、硫酸ニッケルとＴａ酸コバルトの混合溶液あるい
はこれらの混合溶液を水酸化ナトリウム水溶液等のアル
カリ水溶液で処理してから水洗・乾燥する。
（ｂ）コバルトの含有率が１５〜８０ｗｔ％の硝酸ニッ
ケルと硝酸コバルトの混合溶液を、１１０〜３５０℃で
加熱処理したのち、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して
から水洗・乾燥する。
ケルと硝酸コバルトの混合溶液を、１１０〜３５０℃で
加熱処理したのち、水酸化ナトリウム水溶液に浸漬して
から水洗・乾燥する。
次に具体的な正極板の製作例ならびに、これを用いた本
発明電池の実施例について詳述する。
発明電池の実施例について詳述する。
［正極板１］
コバルトの含有率が４０％になるような硝酸コバルトと
硝酸ニッケルとの混合溶液［ＰＨ＝１．比重１．６０
（２０℃〉〕に、比重１．２０ （２０℃）の水酸
化ナトリウム水溶液を加える。生じた沈澱物を湯洗した
のち、２２０℃で２時間乾燥し、ボールミルで粉砕して
１００メツシユ以下の正極活物質粉末を １！ノ Ｉこ
。
硝酸ニッケルとの混合溶液［ＰＨ＝１．比重１．６０
（２０℃〉〕に、比重１．２０ （２０℃）の水酸
化ナトリウム水溶液を加える。生じた沈澱物を湯洗した
のち、２２０℃で２時間乾燥し、ボールミルで粉砕して
１００メツシユ以下の正極活物質粉末を １！ノ Ｉこ
。
この活物質粉末１００部と導電材としてのコバルト粉末
１０部との混合粉末を１ｗｔ％のカルボキシメチルセル
［１−スの水溶液４０部で混練してペースト状にする。
１０部との混合粉末を１ｗｔ％のカルボキシメチルセル
［１−スの水溶液４０部で混練してペースト状にする。
次にこのペーストを厚さ１ ｍｍの発泡ニッケル（Ｕ友
電工ＫＫ製、商品名セルメット）に充填したのち、１０
０℃で１時間乾燥して３０Ｘ ４０ｍｍの正極板を得た
。
電工ＫＫ製、商品名セルメット）に充填したのち、１０
０℃で１時間乾燥して３０Ｘ ４０ｍｍの正極板を得た
。
［正極板２〕
多孔度が約８０％の焼結式ニッケル基板に、コバルトの
含有率が４０％の硝酸コバルトと硝酸ニッケルとの混合
水溶液［ＰＨ＝２、比重１．６０ （２０℃）］を減
ＪＩ曾浸したのら、２２０℃で１時開加熱処理を行う。
含有率が４０％の硝酸コバルトと硝酸ニッケルとの混合
水溶液［ＰＨ＝２、比重１．６０ （２０℃）］を減
ＪＩ曾浸したのら、２２０℃で１時開加熱処理を行う。
その後、比重１．２００ ＜ ２０’Ｃ’）の水酸化す
１−リウム水溶液に浸漬処理してから水洗し、１００℃
で１時間乾燥することによって正極板を１！？た。
１−リウム水溶液に浸漬処理してから水洗し、１００℃
で１時間乾燥することによって正極板を１！？た。
尚、−１：配圧極板では（ｂ ）の活物質製造法を用い
ているが（ａ ）の製造法を用いても同様に製作でさる
。
ているが（ａ ）の製造法を用いても同様に製作でさる
。
これらの正極板と電解液に２０７／見の１−ｉｏｌ−１
を含む比ｍ １．２５０（２０℃）の水酸化カリウム水
溶液、ｆ１極板に焼結式カドミウム負極板を用い、公称
容１ｆｉ １００１Ａ ｈの本発明による電池△（正極
板１を使Ｊｌｌ ’）および巳く正極板２を使用〉を製
作した。
を含む比ｍ １．２５０（２０℃）の水酸化カリウム水
溶液、ｆ１極板に焼結式カドミウム負極板を用い、公称
容１ｆｉ １００１Ａ ｈの本発明による電池△（正極
板１を使Ｊｌｌ ’）および巳く正極板２を使用〉を製
作した。
尚、比較のため、同一仕様でリチウムイオンを含まない
比重１．２５０ （２０℃）の水酸化カリウム水溶液を
用いた従来の電池Ｃ（正極板１を使用〉およびＤ（正極
板２を使用）も製作した。
比重１．２５０ （２０℃）の水酸化カリウム水溶液を
用いた従来の電池Ｃ（正極板１を使用〉およびＤ（正極
板２を使用）も製作した。
これらの電池を２０℃、１ＣＡで酸素の発生が目視で検
出されるまで充電した後、１ＣΔでＯＶまで放電したと
きの充放電特性を第１図に示す。
出されるまで充電した後、１ＣΔでＯＶまで放電したと
きの充放電特性を第１図に示す。
次に上記正極板１と５％／見ＬｉＯＨを含み、かつＺｎ
Ｏを飽和した比重１．２９ （２０℃）の水酸化カリ
ウム水溶液より成る電解液と、ポリテトラフルオロエチ
レン粉末を結着剤とし銅の綱状の集電体を用いた通常の
ロール式亜鉛負電極を用い、廿パレータとしてセにｌフ
ァンを正電極に三重に巻イ］けた公称容量が１００ｍＡ
ｈの本発明による電池Ｅを製作した。また比較のため
にリチウムイオンを含まない同様の電池Ｆを製作した。
Ｏを飽和した比重１．２９ （２０℃）の水酸化カリ
ウム水溶液より成る電解液と、ポリテトラフルオロエチ
レン粉末を結着剤とし銅の綱状の集電体を用いた通常の
ロール式亜鉛負電極を用い、廿パレータとしてセにｌフ
ァンを正電極に三重に巻イ］けた公称容量が１００ｍＡ
ｈの本発明による電池Ｅを製作した。また比較のため
にリチウムイオンを含まない同様の電池Ｆを製作した。
これらの電池を１Ｃ△で、酸素の発生が目視で検出され
るまで充電したのら、１ＣΔで０．５ＶまでｔＩｌ電し
たときの充放電特性を第２図に示す。
るまで充電したのら、１ＣΔで０．５ＶまでｔＩｌ電し
たときの充放電特性を第２図に示す。
第１図および第２図より、本発明による電池Ａ。
ＢおよびＥは従来の電池Ｃ、ＤおよびＦよりも充ｔｌｉ
電時の電圧変化が大きく、放電容量も大ぎいことがわか
る。また、本発明ににる電池Ｅと１：とを同一条件で、
充放電サイクル試験を行ったところ、本発明の電池Ｅの
放電容量の低下は従来の電池よりも少なかった。これは
リチウムイオンが正極活物質の安定化にｙＦ与している
ものと考えられる。
電時の電圧変化が大きく、放電容量も大ぎいことがわか
る。また、本発明ににる電池Ｅと１：とを同一条件で、
充放電サイクル試験を行ったところ、本発明の電池Ｅの
放電容量の低下は従来の電池よりも少なかった。これは
リチウムイオンが正極活物質の安定化にｙＦ与している
ものと考えられる。
従って、本発明による電池は充放電時の電圧によっで、
その充放電電見出や残存放電容量を従来の電池よりも容
易に知ることができ、性能面においても帰れている。
その充放電電見出や残存放電容量を従来の電池よりも容
易に知ることができ、性能面においても帰れている。
表１に放電開始前と放電終了侵の開路電圧の変化幅を示
す。
す。
表１
表１より、本発明による電池△ 、Ｂ 、Ｅは従来の
電池Ｃ，Ｄ、Ｆよりも開路電圧の変化が大きいことがわ
かる。従って、本発明による電池はイの開路電圧の変化
によっても、残存放電客間をより容易に知ることができ
る。
電池Ｃ，Ｄ、Ｆよりも開路電圧の変化が大きいことがわ
かる。従って、本発明による電池はイの開路電圧の変化
によっても、残存放電客間をより容易に知ることができ
る。
以上のように本発明による電池は従来の電池よりも放電
容量が大ぎく、しかもその充放電時の電圧や開路電圧を
測定することにより、その充電電気聞、放１電気量ある
いは残存容量を容易に知ることができる。また電圧検出
素子を電池に組合せ、その起電力を容ポに換算して表示
させることもできる。さらに充電電圧を検出して電流を
遮断したり電流の値を減少させたりする充電シ制御法す
従来の電池に比較して容易にできる。
容量が大ぎく、しかもその充放電時の電圧や開路電圧を
測定することにより、その充電電気聞、放１電気量ある
いは残存容量を容易に知ることができる。また電圧検出
素子を電池に組合せ、その起電力を容ポに換算して表示
させることもできる。さらに充電電圧を検出して電流を
遮断したり電流の値を減少させたりする充電シ制御法す
従来の電池に比較して容易にできる。
このような優れた特性がコバルトの含有率によって、ど
のように変化するのか調べるため、硝酸ニッケルと硝Ｍ
＝＋バルトとの混合割合を変えて、コバルトの含有率
が異なる正極板を製作し、ＬｌｏＨを５１／２含む比！
Ｔｌ １，２５ （２０℃）の水酸化カリウム水溶液
と通常の焼結式カドミウム負極板を用いたフラツデッド
タイプの電池を製作した。
のように変化するのか調べるため、硝酸ニッケルと硝Ｍ
＝＋バルトとの混合割合を変えて、コバルトの含有率
が異なる正極板を製作し、ＬｌｏＨを５１／２含む比！
Ｔｌ １，２５ （２０℃）の水酸化カリウム水溶液
と通常の焼結式カドミウム負極板を用いたフラツデッド
タイプの電池を製作した。
この電池を０．ＩＯＡで１２時間充電した後、０．２Ｃ
Δで０Ｖ（ｖｓ、ｌ→ａ／ｌ−１ｇ０＞まで放電した。
Δで０Ｖ（ｖｓ、ｌ→ａ／ｌ−１ｇ０＞まで放電した。
またＬｉ ＯＨを５７／又含む比重１．２２ （２０
℃）の水酸化ナトリウム水溶液を用いた同様の電池を製
作し、同一条件の充放電を行った。さらにリチウムイオ
ンの添加効果を調べるために、電解液にリチウムイオン
を含まない電池も製作して正極板の電位挙動を調べた。
℃）の水酸化ナトリウム水溶液を用いた同様の電池を製
作し、同一条件の充放電を行った。さらにリチウムイオ
ンの添加効果を調べるために、電解液にリチウムイオン
を含まない電池も製作して正極板の電位挙動を調べた。
リチウムイオンの効果とコバルトの含有率との関係を明
確にするために、放電持続時間の７０％放電したときの
電位を測定し、すｆラムイオンの添加による電位差（リ
チウムイオンを含まない電解液を用いた正極板の電位と
リチウムイオンを含む電解液を用いた正極板の電位差）
を求めた。
確にするために、放電持続時間の７０％放電したときの
電位を測定し、すｆラムイオンの添加による電位差（リ
チウムイオンを含まない電解液を用いた正極板の電位と
リチウムイオンを含む電解液を用いた正極板の電位差）
を求めた。
その結果を第３図に示す。図において、Ｇは電解液とし
て水酸化カリウム水溶液を用いたもの。
て水酸化カリウム水溶液を用いたもの。
１−１は電解液として水酸化ナトリウム水溶液を用いた
ものである。図より、いずれの電解液を用いた場合にお
いても、コバルトの含有率が１０ｗｔ％程度のｆＡ合は
リチウムイオンの添加によって１１ ｍＶ程度の電位差
が現われるが、コバルトの含イｉ＊が１５Ｗ【％以上、
特に１７ｗ【％以上になると急激に電位差が大きくなっ
ている。このことは、コバルトの含有率が１５ｗｔ％以
上になるとリチウムイオンの添加の効果が著しく大きく
なることを意味している。
ものである。図より、いずれの電解液を用いた場合にお
いても、コバルトの含有率が１０ｗｔ％程度のｆＡ合は
リチウムイオンの添加によって１１ ｍＶ程度の電位差
が現われるが、コバルトの含イｉ＊が１５Ｗ【％以上、
特に１７ｗ【％以上になると急激に電位差が大きくなっ
ている。このことは、コバルトの含有率が１５ｗｔ％以
上になるとリチウムイオンの添加の効果が著しく大きく
なることを意味している。
このリチウムイオンの顕著な効果はコバルトの含有率が
１５〜ａｏｗｔ％の範囲で認められることがわかる。
１５〜ａｏｗｔ％の範囲で認められることがわかる。
次に前記ＧおＪ：び１−１の電池について充電開始後３
時間目の正極電位を測定して、先の場合と同様にリチウ
ム、イオンの添加の効果を調べた。その結果を第４図に
示す。リチウムイオンの添加の効果は先のＭ電１．１の
場合はど大きくないが、コバルトの含有率が１５・〜７
０ｗｔ％の範囲で明らかに大きくなることがわかる。従
って、コバルトの含有率が１５〜８０ｗｔ％の正極板は
リチウム添加の彰胃を著しく受け、充放電時の電圧変化
が大きくなるといえる。
時間目の正極電位を測定して、先の場合と同様にリチウ
ム、イオンの添加の効果を調べた。その結果を第４図に
示す。リチウムイオンの添加の効果は先のＭ電１．１の
場合はど大きくないが、コバルトの含有率が１５・〜７
０ｗｔ％の範囲で明らかに大きくなることがわかる。従
って、コバルトの含有率が１５〜８０ｗｔ％の正極板は
リチウム添加の彰胃を著しく受け、充放電時の電圧変化
が大きくなるといえる。
このことはニッケルとコバルトに対するコバルトの含有
率が１５〜８０ｗｔ％の水酸化物を主体とする活物質を
用いた正極板とリチウムを含むアルカリ水溶液、例えば
水酸化ナトリウムや水酸化カリウム水溶液を用いたアル
カリ電池は、その充放電電圧から、充電電気量、放電電
気量、残存ｔｌｉ電容量を容易に知ることがでさること
を意味する。このようなリチウムイオンの添加の効果は
水酸化リチウムの濃度が１〜４０ｓ／Ｑの範囲で大きか
った。
率が１５〜８０ｗｔ％の水酸化物を主体とする活物質を
用いた正極板とリチウムを含むアルカリ水溶液、例えば
水酸化ナトリウムや水酸化カリウム水溶液を用いたアル
カリ電池は、その充放電電圧から、充電電気量、放電電
気量、残存ｔｌｉ電容量を容易に知ることがでさること
を意味する。このようなリチウムイオンの添加の効果は
水酸化リチウムの濃度が１〜４０ｓ／Ｑの範囲で大きか
った。
また第３図および第４図において、水酸化カリウム水溶
液と水酸化ナトリウム水溶液とを比較すると、水酸化ナ
トリウム水溶液の場合の方がコバルトの含有率１５〜８
０ｗｔ％の範囲でその効果がやや大ぎい傾向があること
がわかる。またリチウムイオンを含まない水酸化カリウ
ム水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とを比較したところ
、リチウムイオンを含んだ場合と同様に水酸化ナトリウ
ム水溶液を用いた方がとくにコバルトの含有率が１５〜
９５ｗｔ％範囲で電位の変動は大きい傾向にあった。
液と水酸化ナトリウム水溶液とを比較すると、水酸化ナ
トリウム水溶液の場合の方がコバルトの含有率１５〜８
０ｗｔ％の範囲でその効果がやや大ぎい傾向があること
がわかる。またリチウムイオンを含まない水酸化カリウ
ム水溶液と水酸化ナトリウム水溶液とを比較したところ
、リチウムイオンを含んだ場合と同様に水酸化ナトリウ
ム水溶液を用いた方がとくにコバルトの含有率が１５〜
９５ｗｔ％範囲で電位の変動は大きい傾向にあった。
本発明アルカリ電池の充放電時の電圧や開路電圧の変化
が大きく現われる理由は定かでないが、次のように考え
ることができる。コバルトの含有率が１５ｗｔ％未満の
場合の活物質の状態は大部分βＮｉ（ＯＨ）２であるが
一部にα−Ｎｉ （ＯＨ）２が存在する。そして充電時
にはβ−ＮｉＯＯＨとγ−ＮｉＯＯ！−１とが生成する
ものと考えられる。
が大きく現われる理由は定かでないが、次のように考え
ることができる。コバルトの含有率が１５ｗｔ％未満の
場合の活物質の状態は大部分βＮｉ（ＯＨ）２であるが
一部にα−Ｎｉ （ＯＨ）２が存在する。そして充電時
にはβ−ＮｉＯＯＨとγ−ＮｉＯＯ！−１とが生成する
ものと考えられる。
即ち、充ｔＪ！ｉ電時の電位はβＮｉ０ＯＨ／βＮ１（
ＯＨ） ２ 、 γ −Ｎｉ００Ｈ／ α
Ｎｉ （ＯＨ）２、γ−Ｎｉ ＯＯＨ／βＮｉ
ＯＯＨ等の複雑な混成電位となり、不均一な充放電反応
が起っている。
ＯＨ） ２ 、 γ −Ｎｉ００Ｈ／ α
Ｎｉ （ＯＨ）２、γ−Ｎｉ ＯＯＨ／βＮｉ
ＯＯＨ等の複雑な混成電位となり、不均一な充放電反応
が起っている。
一方、コバルトの含有率が１５〜９５ｗｔ％の場合には
、反応に関与する活物質は水酸化コバルトを固溶したβ
−Ｎｉ（ＯＮ＞２であり、充電生成物はβ−１ＮｉＯ○
）−１である。従って充Ｍ電時の電位はβ−Ｎｉ００１
１／βＮ１（ＯＮ）２に塁いている。この系の反応は充
放電に伴って開路電位が大きく変化することから、均一
同相反応であると考えられるので、電位４１次式によっ
て表示できる。
、反応に関与する活物質は水酸化コバルトを固溶したβ
−Ｎｉ（ＯＮ＞２であり、充電生成物はβ−１ＮｉＯ○
）−１である。従って充Ｍ電時の電位はβ−Ｎｉ００１
１／βＮ１（ＯＮ）２に塁いている。この系の反応は充
放電に伴って開路電位が大きく変化することから、均一
同相反応であると考えられるので、電位４１次式によっ
て表示できる。
Ｅ ＝Ｅｏ ＋Ｒ’ｌ−／Ｆ Ｑｎ （Ｎｉ （Ｃ
Ｏ）” 固相／Ｎ１（Ｃｏ）”固相） この均一同相反応の充放電電位変化は明確なＳ字形曲線
の形状となる。このような均一な活物質の結晶内にリチ
ウムイオンが入り込むと、従来知られているリチウムイ
オンの効果、即ら、充電時にはプ［１トンの拡散を容易
にし、放電時にはプロトンの拡散を困難にするという作
用が、不均質な結晶の場合よりし茗しく大きく現われる
ものと推定される。また、水酸化カリウム水溶液よりも
水酸化ナトリウム水溶液の場合の方が電圧変化が大きい
のは、ナトリウムイオンはカリウムイオンに比較してイ
オン半径が小さいため、活物質の結晶に入り込みやすく
、リチウムイオンと同様な効果が牛するしのと考えられ
る。
Ｏ）” 固相／Ｎ１（Ｃｏ）”固相） この均一同相反応の充放電電位変化は明確なＳ字形曲線
の形状となる。このような均一な活物質の結晶内にリチ
ウムイオンが入り込むと、従来知られているリチウムイ
オンの効果、即ら、充電時にはプ［１トンの拡散を容易
にし、放電時にはプロトンの拡散を困難にするという作
用が、不均質な結晶の場合よりし茗しく大きく現われる
ものと推定される。また、水酸化カリウム水溶液よりも
水酸化ナトリウム水溶液の場合の方が電圧変化が大きい
のは、ナトリウムイオンはカリウムイオンに比較してイ
オン半径が小さいため、活物質の結晶に入り込みやすく
、リチウムイオンと同様な効果が牛するしのと考えられ
る。
発明の効果
以上述べたＪ：うに、本発明にＪ：るアルカリ電池は従
来のアルカリ電池に比して、充放電時の電圧ａ３ Ｊ、
び充放７８に伴う開路雷；−１−の変化が大きいので、
その電圧変化によって電池の充電電気量、ｔＩｌ電電気
Ｈ’ｒ Ｊ３よび残存容量を容易に知ることがでさると
ともに、放電容量が増加する。さらに本発明の電池を用
いることによって電圧を検出して充電制御をおこなうこ
とが容易となることＡｂ 、電圧を検出して表示づる１
ｖ池容１０計の精度し向上する。
来のアルカリ電池に比して、充放電時の電圧ａ３ Ｊ、
び充放７８に伴う開路雷；−１−の変化が大きいので、
その電圧変化によって電池の充電電気量、ｔＩｌ電電気
Ｈ’ｒ Ｊ３よび残存容量を容易に知ることがでさると
ともに、放電容量が増加する。さらに本発明の電池を用
いることによって電圧を検出して充電制御をおこなうこ
とが容易となることＡｂ 、電圧を検出して表示づる１
ｖ池容１０計の精度し向上する。
第１図はカドミウムを負極板とした本発明による電池と
従来の電池の充放電特性の比較図、第２図は亜鉛を０４
４ｉ扱とした本発明にＪ：る電池と従来の電池の充放電
特性の比較図、第３図は′電解液へのリチウムイオンの
添加の有無にＪ：る正極板の放電電位の差とコバルトの
含有率との関係を示した図、第４図は電解液へのリチウ
ムイオンの添加の有無による正極板の充電電位の差とコ
バルトの含有率との関係を示した図である。 λ １ 回 時 間 ／勿ｔ’ｎ ７２’ Σ １？ｆ 問 ／− うヤ う ジゴ コハルトの含膚年／ｗｔ、乙
従来の電池の充放電特性の比較図、第２図は亜鉛を０４
４ｉ扱とした本発明にＪ：る電池と従来の電池の充放電
特性の比較図、第３図は′電解液へのリチウムイオンの
添加の有無にＪ：る正極板の放電電位の差とコバルトの
含有率との関係を示した図、第４図は電解液へのリチウ
ムイオンの添加の有無による正極板の充電電位の差とコ
バルトの含有率との関係を示した図である。 λ １ 回 時 間 ／勿ｔ’ｎ ７２’ Σ １？ｆ 問 ／− うヤ う ジゴ コハルトの含膚年／ｗｔ、乙
Claims (3)
- （１）ニッケルとコバルトとに対するコバルトの含有率
が１５〜８０ｗｔ％の水酸化物を主体とする活物質を用
いた正極板と、負極板と、リチウムイオンを含む水酸化
ナトリウム水溶液あるいは水酸化カリウム水溶液よりな
る電解液とを用いたことを特徴とするアルカリ電池。 - （２）亜鉛を主体とする活物質を備えた負極板を用いた
ことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のアルカリ
電池。 - （３）カドミウムを主体とする活物質を備えた負極板を
用いたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載のア
ルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62044860A JP2625706B2 (ja) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP62044860A JP2625706B2 (ja) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | アルカリ電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63211563A true JPS63211563A (ja) | 1988-09-02 |
| JP2625706B2 JP2625706B2 (ja) | 1997-07-02 |
Family
ID=12703236
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP62044860A Expired - Lifetime JP2625706B2 (ja) | 1987-02-26 | 1987-02-26 | アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2625706B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5079110A (en) * | 1988-10-19 | 1992-01-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Alkaline storage cell |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5882716A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-18 | Sony Corp | 金型装置における成形品取出し装置 |
| JPS62180969A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形ニツケル・カドミウム蓄電池 |
-
1987
- 1987-02-26 JP JP62044860A patent/JP2625706B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5882716A (ja) * | 1981-11-11 | 1983-05-18 | Sony Corp | 金型装置における成形品取出し装置 |
| JPS62180969A (ja) * | 1986-02-05 | 1987-08-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形ニツケル・カドミウム蓄電池 |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5079110A (en) * | 1988-10-19 | 1992-01-07 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Alkaline storage cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2625706B2 (ja) | 1997-07-02 |
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