JP2001266868A - 非焼結式ニッケル極用の正極活物質粉末 - Google Patents
非焼結式ニッケル極用の正極活物質粉末Info
- Publication number
- JP2001266868A JP2001266868A JP2000079595A JP2000079595A JP2001266868A JP 2001266868 A JP2001266868 A JP 2001266868A JP 2000079595 A JP2000079595 A JP 2000079595A JP 2000079595 A JP2000079595 A JP 2000079595A JP 2001266868 A JP2001266868 A JP 2001266868A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- nickel
- active material
- positive electrode
- paste
- powder
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
- PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N Nickel Chemical compound [Ni] PXHVJJICTQNCMI-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 150
- 239000000843 powder Substances 0.000 title claims abstract description 75
- 229910052759 nickel Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 73
- 239000007774 positive electrode material Substances 0.000 title claims abstract description 30
- BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L nickel(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Ni+2] BFDHFSHZJLFAMC-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims abstract description 64
- 239000002245 particle Substances 0.000 claims abstract description 58
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 claims abstract description 28
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims abstract description 28
- 239000006104 solid solution Substances 0.000 claims abstract description 16
- 238000000634 powder X-ray diffraction Methods 0.000 claims description 11
- 239000006258 conductive agent Substances 0.000 claims description 7
- 239000000203 mixture Substances 0.000 claims description 6
- OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N Calcium Chemical compound [Ca] OYPRJOBELJOOCE-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052769 Ytterbium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 239000011230 binding agent Substances 0.000 claims description 5
- 239000011575 calcium Substances 0.000 claims description 5
- 229910052791 calcium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- 238000000034 method Methods 0.000 claims description 5
- NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N ytterbium Chemical compound [Yb] NAWDYIZEMPQZHO-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- 229910052727 yttrium Inorganic materials 0.000 claims description 5
- VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N yttrium atom Chemical compound [Y] VWQVUPCCIRVNHF-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 5
- HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N Zinc Chemical compound [Zn] HCHKCACWOHOZIP-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910017052 cobalt Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000010941 cobalt Substances 0.000 claims description 4
- GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N cobalt atom Chemical compound [Co] GUTLYIVDDKVIGB-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 4
- 229910052725 zinc Inorganic materials 0.000 claims description 4
- 239000011701 zinc Substances 0.000 claims description 4
- FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N Magnesium Chemical compound [Mg] FYYHWMGAXLPEAU-UHFFFAOYSA-N 0.000 claims description 3
- 239000011777 magnesium Substances 0.000 claims description 3
- 229910052749 magnesium Inorganic materials 0.000 claims description 3
- WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L manganese(2+);methyl n-[[2-(methoxycarbonylcarbamothioylamino)phenyl]carbamothioyl]carbamate;n-[2-(sulfidocarbothioylamino)ethyl]carbamodithioate Chemical compound [Mn+2].[S-]C(=S)NCCNC([S-])=S.COC(=O)NC(=S)NC1=CC=CC=C1NC(=S)NC(=O)OC WPBNNNQJVZRUHP-UHFFFAOYSA-L 0.000 claims description 3
- 238000001035 drying Methods 0.000 claims 1
- 239000011149 active material Substances 0.000 abstract description 33
- 239000000243 solution Substances 0.000 abstract description 9
- 239000007864 aqueous solution Substances 0.000 description 18
- HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M Sodium hydroxide Chemical compound [OH-].[Na+] HEMHJVSKTPXQMS-UHFFFAOYSA-M 0.000 description 15
- 238000004458 analytical method Methods 0.000 description 15
- 238000011049 filling Methods 0.000 description 15
- DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H aluminium sulfate (anhydrous) Chemical compound [Al+3].[Al+3].[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O.[O-]S([O-])(=O)=O DIZPMCHEQGEION-UHFFFAOYSA-H 0.000 description 14
- LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L nickel sulfate Chemical compound [Ni+2].[O-]S([O-])(=O)=O LGQLOGILCSXPEA-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 11
- 229910000363 nickel(II) sulfate Inorganic materials 0.000 description 11
- 239000000758 substrate Substances 0.000 description 10
- XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N water Substances O XLYOFNOQVPJJNP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 10
- IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N cobalt(II) oxide Inorganic materials [Co]=O IVMYJDGYRUAWML-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 8
- 239000013078 crystal Substances 0.000 description 8
- 238000010521 absorption reaction Methods 0.000 description 7
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 7
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 7
- QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N ammonia Natural products N QGZKDVFQNNGYKY-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 6
- 238000006243 chemical reaction Methods 0.000 description 6
- 230000000052 comparative effect Effects 0.000 description 6
- 230000007423 decrease Effects 0.000 description 5
- 238000003795 desorption Methods 0.000 description 5
- 238000003780 insertion Methods 0.000 description 5
- 230000037431 insertion Effects 0.000 description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 238000002474 experimental method Methods 0.000 description 3
- 239000006260 foam Substances 0.000 description 3
- 229910052739 hydrogen Inorganic materials 0.000 description 3
- 239000001257 hydrogen Substances 0.000 description 3
- 229920000609 methyl cellulose Polymers 0.000 description 3
- 239000001923 methylcellulose Substances 0.000 description 3
- 239000011148 porous material Substances 0.000 description 3
- 239000002244 precipitate Substances 0.000 description 3
- 239000002994 raw material Substances 0.000 description 3
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 3
- NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N Ammonium chloride Substances [NH4+].[Cl-] NLXLAEXVIDQMFP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N Ammonium hydroxide Chemical compound [NH4+].[OH-] VHUUQVKOLVNVRT-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 229910021529 ammonia Inorganic materials 0.000 description 2
- 235000011114 ammonium hydroxide Nutrition 0.000 description 2
- 239000002585 base Substances 0.000 description 2
- 229910052793 cadmium Inorganic materials 0.000 description 2
- BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N cadmium atom Chemical compound [Cd] BDOSMKKIYDKNTQ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N cadmium nickel Chemical compound [Ni].[Cd] OJIJEKBXJYRIBZ-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N calcium nitrate Chemical compound [Ca+2].[O-][N+]([O-])=O.[O-][N+]([O-])=O ZCCIPPOKBCJFDN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000004020 conductor Substances 0.000 description 2
- 238000007599 discharging Methods 0.000 description 2
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 2
- 238000005245 sintering Methods 0.000 description 2
- 238000012360 testing method Methods 0.000 description 2
- 229910021503 Cobalt(II) hydroxide Inorganic materials 0.000 description 1
- 101100321670 Fagopyrum esculentum FA18 gene Proteins 0.000 description 1
- UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N Hydrogen Chemical compound [H][H] UFHFLCQGNIYNRP-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M Ilexoside XXIX Chemical compound C[C@@H]1CC[C@@]2(CC[C@@]3(C(=CC[C@H]4[C@]3(CC[C@@H]5[C@@]4(CC[C@@H](C5(C)C)OS(=O)(=O)[O-])C)C)[C@@H]2[C@]1(C)O)C)C(=O)O[C@H]6[C@@H]([C@H]([C@@H]([C@H](O6)CO)O)O)O.[Na+] DGAQECJNVWCQMB-PUAWFVPOSA-M 0.000 description 1
- 239000004952 Polyamide Substances 0.000 description 1
- ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N Potassium Chemical compound [K] ZLMJMSJWJFRBEC-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L Sulfate Chemical compound [O-]S([O-])(=O)=O QAOWNCQODCNURD-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 102100031083 Uteroglobin Human genes 0.000 description 1
- 108090000203 Uteroglobin Proteins 0.000 description 1
- 239000003513 alkali Substances 0.000 description 1
- 239000000956 alloy Substances 0.000 description 1
- 229910045601 alloy Inorganic materials 0.000 description 1
- 150000001869 cobalt compounds Chemical class 0.000 description 1
- -1 cobalt oxyhydroxide Chemical compound 0.000 description 1
- ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L cobalt(ii) hydroxide Chemical compound [OH-].[OH-].[Co+2] ASKVAEGIVYSGNY-UHFFFAOYSA-L 0.000 description 1
- 230000003247 decreasing effect Effects 0.000 description 1
- 230000000694 effects Effects 0.000 description 1
- 239000003792 electrolyte Substances 0.000 description 1
- 238000004993 emission spectroscopy Methods 0.000 description 1
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 1
- 238000001914 filtration Methods 0.000 description 1
- 230000033444 hydroxylation Effects 0.000 description 1
- 238000005805 hydroxylation reaction Methods 0.000 description 1
- 238000011835 investigation Methods 0.000 description 1
- 238000004898 kneading Methods 0.000 description 1
- 239000000463 material Substances 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N nickel zinc Chemical compound [Ni].[Zn] QELJHCBNGDEXLD-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 239000004745 nonwoven fabric Substances 0.000 description 1
- 229920002647 polyamide Polymers 0.000 description 1
- 239000011591 potassium Substances 0.000 description 1
- 229910052700 potassium Inorganic materials 0.000 description 1
- 238000004080 punching Methods 0.000 description 1
- 239000011734 sodium Substances 0.000 description 1
- 229910052708 sodium Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- 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
-
- 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
-
- 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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
- H01M4/48—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of inorganic oxides or hydroxides
-
- 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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Inorganic Chemistry (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Abstract
元素として、アルミニウムを、ニッケルとアルミニウム
との総量に基づいて、0.5〜9原子%含有し、且つ粉
末X線回折パターンの(101)面のピークの半価幅が
0.8°/2θ以上であるβ型水酸化ニッケル粒子から
なる。 【効果】活物質利用率が高く、しかも放電容量の大きい
非焼結式ニッケル極を得ることを可能にする正極活物質
粉末が提供される。
Description
極に用いる正極活物質粉末に係わり、詳しくは、活物質
利用率が高く、しかも放電容量が大きい非焼結式ニッケ
ル極を得ることを可能にする正極活物質粉末に関する。
ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池な
どの正極として、ニッケル粉末を穿孔鋼板等に焼結させ
て得た焼結基板に活物質(水酸化ニッケル)を含浸させ
てなる焼結式ニッケル極がよく知られている。
を多くするためには、多孔度の大きい焼結基板を用いる
必要がある。しかし、焼結によるニッケル粒子間の結合
は弱いので、焼結基板の多孔度を80%より大きくする
ことができず、それゆえ焼結式ニッケル極には、活物質
の充填量が少ないという問題がある。また、一般に、ニ
ッケル粉末の焼結体の孔径は10μm以下と小さいた
め、活物質の焼結基板への充填を、煩雑な含浸工程を数
回繰り返し行う必要がある溶液含浸法により行わなけら
ばならないという問題もある。
ケル極が提案されている。非焼結式ニッケル極は、例え
ば、活物質(水酸化ニッケル)と結着剤(メチルセルロ
ース水溶液など)と導電剤(一酸化コバルトなど)との
混練物(ペースト)を多孔度の大きい基板に充填するこ
とにより作製される。非焼結式ニッケル極では、多孔度
の大きい基板を用いることができるので(多孔度95%
以上の基板を用いることができる)、活物質の充填量を
多くすることができるとともに、活物質の基板への充填
が容易である。
質の充填量を多くするべく多孔度の大きい基板を用いる
と、基板の集電性が悪くなり、活物質利用率が低下す
る。
率を高めるべく、活物質として組成式Ni1-2XAl
2X(OH)2 (CO3 )x で表されるα型水酸化ニッケ
ルを用いることが提案されている(特開平10−172
561号公報)。
のα型水酸化ニッケルでは、プロトンの脱離・挿入速度
が遅いために、活物質利用率を充分に高めることができ
ないことが分かった。
であって、活物質利用率が高く、しかも放電容量の大き
い非焼結式ニッケル極を得ることを可能にする正極活物
質粉末を提供することを目的とする。
粉末は、固溶元素として、アルミニウムを、ニッケルと
アルミニウムとの総量に基づいて、0.5〜9原子%含
有し、且つ粉末X線回折パターンの(101)面のピー
クの半価幅が0.8°/2θ以上であるβ型水酸化ニッ
ケル粒子からなる。
は、固溶元素として、アルミニウムを、ニッケルとアル
ミニウムとの総量に基づいて、0.5〜9原子%含有す
る固溶体粒子である。アルミニウム含有量が0.5原子
%未満の場合は、アルミニウムを固溶せしめることに依
るプロトンの脱離・挿入速度を速くする効果が充分に発
現されず、一方アルミニウム含有量が9原子%を越えた
場合は、活物質たる水酸化ニッケルの含有量が減少する
ので、正極活物質粉末の比容量が低下する。
粒子粉末の粉末X線回折パターンの(101)面のピー
クの半価幅は、0.8°/2θ以上に規制される。同半
価幅が0.8°/2θ未満のβ型水酸化ニッケル粒子を
用いた場合は、結晶構造の歪みが小さいために、プロト
ンの脱離・挿入速度が遅くなるからである。
硫酸ニッケルと硫酸アルミニウムとを水に溶かし、得ら
れた水溶液に、水酸化ナトリウム水溶液とアンモニア水
溶液との混液を滴下して水溶液のpHを調整した後、所
定時間攪拌混合することにより、沈殿物として得ること
ができる。(101)面のピークの半価幅は、上記のp
Hにより変動する。pHを高くすると、得られるβ型水
酸化ニッケルの半価幅が大きくなる。
して、さらに、マンガン、コバルト、亜鉛、カルシウ
ム、マグネシウム、イットリウム及びイッテルビウムよ
りなる群から選ばれた少なくとも1種の元素Mを含有す
るものが好ましい。これらの元素Mを固溶元素として含
有することにより、さらにプロトンの挿入・脱離速度が
大きくなり、活物質利用率が高くなる。元素Mの含有量
は10原子%以下が好ましい。同含有量が10原子%を
越えた場合は、β型水酸化ニッケルの水酸化ニッケル含
有量の減少により、放電容量が減少する。
な非焼結式ニッケル極としては、正極活物質粉末、導電
剤と、結着剤との混合物からなるペーストを導電性芯体
に塗布し、乾燥してなるペースト式ニッケル極が挙げら
れる。ペースト式ニッケル極に用いる導電性芯体として
は、ニッケル発泡体、フェルト状金属繊維多孔体及びパ
ンチングメタルが挙げられる。この外、本発明に係る正
極活物質粉末は、正極活物質粉末をチューブ状の金属導
電体の中に充填するチューブ式ニッケル極及び正極活物
質粉末を網目状の金属導電体とともに加圧成形するボタ
ン型電池用ニッケル極にも用いて好適である。
なアルカリ蓄電池としては、ニッケル−水素蓄電池(負
極:水素吸蔵合金電極)、ニッケル−カドミウム蓄電池
(負極:カドミウム電極)及びニッケル−亜鉛蓄電池
(負極:亜鉛電極)が挙げられる。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
用いたペースト式ニッケル極と比較例としての正極活物
質粉末を用いたペースト式ニッケル極とを作製し、電池
試験によりそれぞれの電極の活物質利用率及び放電容量
を調べた。
9.71gとを水に溶かした水溶液5リットルに、温度
を50°Cに保持し攪拌しながら1モル/リットル水酸
化ナトリウム水溶液と10重量%アンモニア水溶液との
重量比1:1の混液を加えてpHを11.5に調整した
後、1時間攪拌を続けて反応させた。なお、pHが若干
低下した時点で上記の混液を適宜滴下してpHを11.
5に保持した。次いで、沈殿物をろ別し、水洗し、真空
乾燥し、粉砕して、正極活物質粉末としての平均粒径1
0μmの水酸化ニッケル粒子粉末(a1)を作製した。
原子吸光分析により、水酸化ニッケル粒子粉末(a1)
が、固溶元素として、アルミニウムを、ニッケルとアル
ミニウムとの総量に基づいて、5原子%含有しているこ
とを確認した。また、下記の条件の粉末X線回折分析に
より(101)面のピークの半価幅を求めたところ、
1.0°/2θであった。この半価幅の値から、水酸化
ニッケル粒子粉末(a1)がβ型の結晶構造を有するこ
とを確認した。なお、以下の粉末X線回折分析も、全
て、下記の条件で行った。
1)88重量部と、導電剤としての一酸化コバルト12
重量部と、結着剤としてのメチルセルロースの1重量%
水溶液20重量部とを混練してペーストを調製し、この
ペーストをニッケル発泡体(多孔度95%、平均孔径2
00μm)からなる多孔性基板に充填し、乾燥し、加圧
成形して、縦70mm、横40mm、厚み0.70mm
のペースト式ニッケル極(aa1)を作製した。以下の
実施例及び比較例で作製した非焼結式ニッケル極の寸法
も、全て、ペースト式ニッケル極(aa1)の寸法と同
一にした。
1)(正極)、この正極の1.5倍の容量を有する従来
公知のペースト式カドミウム極(負極;縦85mm、横
40mm、厚み0.35mm)、ポリアミド不織布(セ
パレータ)、30重量%水酸化カリウム水溶液(アルカ
リ電解液)、金属製の電池缶、金属製の電池蓋などを用
いて、AAサイズのアルカリ蓄電池(A1)(電池容
量:約1000mAh)を作製した。負極容量を正極容
量の約1.5倍とした。なお、以下の実施例及び比較例
で作製したアルカリ蓄電池も、負極容量を正極容量の約
1.5倍とした。
ッケル167gと硫酸アルミニウム9.71gとを水に
溶かした水溶液5リットルに代えて、硫酸ニッケル16
7gと硫酸アルミニウム0.92gとを水に溶かした水
溶液5リットルを使用したこと以外は実施例1と同様に
して、水酸化ニッケル粒子粉末(a2)、ペースト式ニ
ッケル極(aa2)、アルカリ蓄電池(A2)を作製し
た。水酸化ニッケル粒子粉末(a2)の充填量を実施例
1に於ける水酸化ニッケル粒子粉末(a1)の充填量と
同じにした。原子吸光分析により、水酸化ニッケル粒子
粉末(a2)が、固溶元素として、アルミニウムを、ニ
ッケルとアルミニウムとの総量に基づいて、0.5原子
%含有していることを確認した。また、粉末X線回折分
析により(101)面のピークの半価幅を求めたとこ
ろ、1.0°/2θであった。この半価幅の値から、水
酸化ニッケル粒子粉末(a2)がβ型の結晶構造を有す
ることを確認した。
ッケル167gと硫酸アルミニウム9.71gとを水に
溶かした水溶液5リットルに代えて、硫酸ニッケル16
7gと硫酸アルミニウム18.3gとを水に溶かした水
溶液5リットルを使用したこと以外は実施例1と同様に
して、β型水酸化ニッケル粒子粉末(a3)、ペースト
式ニッケル極(aa3)、アルカリ蓄電池(A3)を作
製した。水酸化ニッケル粒子粉末(a3)の充填量を実
施例1に於ける水酸化ニッケル粒子粉末(a1)の充填
量と同じにした。原子吸光分析により、水酸化ニッケル
粒子粉末(a3)が、固溶元素として、アルミニウム
を、ニッケルとアルミニウムとの総量に基づいて、9原
子%含有していることを確認した。また、粉末X線回折
分析により(101)面のピークの半価幅を求めたとこ
ろ、1.0°/2θであった。この半価幅の値から、水
酸化ニッケル粒子粉末(a3)がβ型の結晶構造を有す
ることを確認した。
11.5ではなく10.8に保持したこと以外は実施例
1と同様にして、水酸化ニッケル粒子粉末(a4)、ペ
ースト式ニッケル極(aa4)、アルカリ蓄電池(A
4)を作製した。水酸化ニッケル粒子粉末(a4)の充
填量を実施例1に於ける水酸化ニッケル粒子粉末(a
1)の充填量と同じにした。原子吸光分析により、水酸
化ニッケル粒子粉末(a4)が、固溶元素として、アル
ミニウムを、ニッケルとアルミニウムとの総量に基づい
て、5原子%含有していることを確認した。また、粉末
X線回折分析により(101)面のピークの半価幅を求
めたところ、0.8°/2θであった。この半価幅の値
から、水酸化ニッケル粒子粉末(a4)がβ型の結晶構
造を有することを確認した。
1)88重量部と、一酸化コバルト12重量部とをメカ
ニカルチャージ法により2時間混練して、基体粒子粉末
としての水酸化ニッケル粒子粉末(a1)の粒子表面に
導電剤層が形成された正極活物質粉末としての水酸化ニ
ッケル粒子粉末(a5)を作製した。基体粒子粉末とし
ての水酸化ニッケル粒子粉末(a1)の充填量を実施例
1に於ける水酸化ニッケル粒子粉末(a1)の充填量と
同じにした。次いで、水酸化ニッケル粒子粉末(a5)
と結着剤としてのメチルセルロースの1重量%水溶液2
0重量部とを混練してペーストを調製し、このペースト
をニッケル発泡体(多孔度95%、平均孔径200μ
m)からなる多孔性基板に充填し、乾燥し、加圧成形し
て、縦70mm、横40mm、厚み0.70mmのペー
スト式ニッケル極(aa5)を作製した。次いで、ペー
スト式ニッケル極(aa1)に代えてペースト式ニッケ
ル極(aa5)を使用したこと以外はステップ3と同様
にして、アルカリ蓄電池(A5)を作製した。
ッケル167gと硫酸アルミニウム9.71gとを水に
溶かした水溶液5リットルに代えて、硫酸ニッケル16
7gと硫酸アルミニウム0.18gとを水に溶かした水
溶液5リットルを使用したこと以外は実施例1と同様に
して、水酸化ニッケル粒子粉末(b1)、ペースト式ニ
ッケル極(bb1)、アルカリ蓄電池(B1)を作製し
た。水酸化ニッケル粒子粉末(b1)の充填量を実施例
1に於ける水酸化ニッケル粒子粉末(a1)の充填量と
同じにした。原子吸光分析により、水酸化ニッケル粒子
粉末(b1)が、固溶元素として、アルミニウムを、ニ
ッケルとアルミニウムとの総量に基づいて、0.1原子
%含有していることを確認した。また、粉末X線回折分
析により(101)面のピークの半価幅を求めたとこ
ろ、1.0°/2θであった。この半価幅の値から、水
酸化ニッケル粒子粉末(b1)がβ型の結晶構造を有す
ることを確認した。
11.5ではなく10.2に保持したこと以外は実施例
1と同様にして、水酸化ニッケル粒子粉末(b2)、ペ
ースト式ニッケル極(bb2)、アルカリ蓄電池(B
2)を作製した。水酸化ニッケル粒子粉末(b2)の充
填量を実施例1に於ける水酸化ニッケル粒子粉末(a
1)の充填量と同じにした。原子吸光分析により、水酸
化ニッケル粒子粉末(b2)が、固溶元素として、アル
ミニウムを、ニッケルとアルミニウムとの総量に基づい
て、5原子%含有していることを確認した。また、粉末
X線回折分析により(101)面のピークの半価幅を求
めたところ、0.6°/2θであった。この半価幅の値
から、水酸化ニッケル粒子粉末(b2)がβ型の結晶構
造を有することを確認した。
溶液と15.3モル%アンモニア水溶液とを、ニッケル
とアンモニアのモル比1:0.6で混合槽にて予め混合
し、得られた混液を反応槽に連続的に供給した。次い
で、反応槽内の混液に硫酸アルミニウム水溶液と水酸化
ナトリウム水溶液とを沈殿剤として添加し、得られた沈
殿物を、ろ過し、水洗し、60°Cで乾燥して、アルミ
ニウムを、ニッケルとアルミニウムとの総量に基づい
て、15原子%含有し、組成式Ni85Al15(OH)2
(CO3)7.5 で表される水酸化ニッケル粒子粉末(b
3)を作製した。粉末X線回折分析の結果、プロファイ
ルに(003)面のピークが存在することから、水酸化
ニッケル粒子粉末(b3)がα型の結晶構造を有するこ
とを確認した。各沈殿剤は、それぞれ定速循環ポンプを
使用して供給した。水酸化ナトリウム水溶液を供給する
定速循環ポンプをpH調節装置に連結し、pH調節装置
で水酸化ナトリウム水溶液の供給速度を自動調節するこ
とにより、反応槽内の溶液のpHを11に保持した。反
応槽としては、上部に溶液を連続的に排出するためのス
リットを設けた5リットルのビーカーを用いた。反応槽
内の攪拌は、直流モーターを使用して、900rpmの
回転速度で行った。溶液を十分に攪拌するとともに、生
成した沈殿物を円滑に排出するために、インペラ(攪拌
子)を反応槽内の下部及び中央部に、円筒型バッフルを
反応槽内の中央部に、円板型バッフルを反応槽内の上部
に、それぞれ設置した。反応槽は恒温槽を利用して一定
温度に保持した。次いで、正極活物質粉末として水酸化
ニッケル粒子粉末(b3)を用いて、正極活物質粉末の
みがそれぞれペースト式ニッケル極(aa1)及びアル
カリ蓄電池(A1)と異なるペースト式ニッケル極(b
b3)及びアルカリ蓄電池(B3)を作製した。水酸化
ニッケル粒子粉末(b3)の充填量を実施例1に於ける
水酸化ニッケル粒子粉末(a1)の充填量と同じにし
た。
(B1)〜(B3)について、25°Cにて0.1Cで
16時間充電した後、25°Cにて1Cで1.0Vまで
放電する充放電を5サイクル行い、各電池に使用したペ
ースト式ニッケル極の5サイクル目の、下式で定義され
る活物質利用率及び放電容量を求めた。結果を表1に示
す。表1中の活物質利用率及び放電容量は、ペースト式
ニッケル極(aa1)の活物質利用率及び放電容量を1
00としたときの相対指数である。
h)/〔水酸化ニッケル量(g)×288(mAh/
g)〕}×100
3)の活物質利用率及び放電容量とペースト式ニッケル
極(bb1)のそれらとの比較から、活物質利用率が高
く、しかも放電容量が大きい非焼結式ニッケル極を得る
ためには、アルミニウムを、ニッケルとアルミニウムと
の総量に基づいて、0.5〜9原子%含有するβ型水酸
化ニッケル粒子粉末を正極活物質粉末として用いる必要
があることが分かる。
(aa4)の活物質利用率及び放電容量とペースト式ニ
ッケル極(bb2)のそれらとの比較から、活物質利用
率が高く、しかも放電容量が大きい非焼結式ニッケル極
を得るためには、(101)面のピークの半価幅が0.
8°/2θ以上であるβ型水酸化ニッケル粒子粉末を正
極活物質粉末として用いる必要があることが分かる。
5)に比べてペースト式ニッケル極(bb3)の活物質
利用率が低く、放電容量が小さいのは、正極活物質粉末
がプロトンの脱離・挿入速度が遅いα型水酸化ニッケル
粒子粉末であるためである。
元素として含有せしめる元素Mについて検討した。
gと硫酸アルミニウム9.71gとを水に溶かした水溶
液5リットルに代えて、硫酸ニッケル167gと硫酸ア
ルミニウム9.71gと表2に示す各元素Mとを水に溶
かした水溶液5リットルを用いたこと以外は実施例1と
同様にして、正極活物質粉末のみが、それぞれペースト
式ニッケル極(aa1)及びアルカリ蓄電池(A1)と
異なるペースト式ニッケル極(cc1)〜(cc10)
及びアルカリ蓄電池(C1)〜(C10)を作製した。
なお、カルシウムの原材料としては、硝酸カルシウム
を、カルシウム以外の元素Mの原材料としては硫酸塩
を、それぞれ用いた。表2に、元素Mの原材料の使用量
(g)を示す。表2中のかっこ内の数字は、ニッケルと
元素Mとの総量に対する元素Mの原子%であり、正極活
物質粉末を分析することにより求めた値である。イット
リウム及びイッテルビウム含有量(原子%)は発光分析
(ICP)により、イットリウム及びイッテルビウム以
外の元素Mの含有量(原子%)は原子吸光分析により、
それぞれ求めた。
ものと同じ条件の充放電試験を行い5サイクル目の活物
質利用率及び放電容量を求めた。結果を表3に示す。表
3には、ペースト式ニッケル極(aa1)の活物質利用
率及び放電容量も表1より転記して示してあり、表3中
の活物質利用率及び放電容量は、ペースト式ニッケル極
(aa1)の5サイクル目の、活物質利用率及び放電容
量を100としたときの相対指数である。
素として、アルミニウムの外にさらに、マンガン、コバ
ルト、亜鉛、カルシウム、マグネシウム、イットリウム
及びイッテルビウムよりなる群から選ばれた少なくとも
1種の元素Mを含有せしめることにより、より高い活物
質利用率及びより大きな放電容量が得られることが分か
る。また、ペースト式ニッケル極(cc9)の放電容量
が他に比べて小さいことから、元素Mの含有量として
は、10原子%以下が好ましいことが分かる。
ルトを使用したが、金属コバルト、水酸化コバルト、オ
キシ水酸化コバルト、ナトリウム含有コバルト化合物な
どを用いてもよい。
大きい非焼結式ニッケル極を得ることを可能にする正極
活物質粉末が提供される。
Claims (5)
- 【請求項1】固溶元素として、アルミニウムを、ニッケ
ルとアルミニウムとの総量に基づいて、0.5〜9原子
%含有し、且つ粉末X線回折パターンの(101)面の
ピークの半価幅が0.8°/2θ以上であるβ型水酸化
ニッケル粒子からなる非焼結式ニッケル極用の正極活物
質粉末。 - 【請求項2】前記β型水酸化ニッケル粒子の表面に導電
剤層が形成されている請求項1記載の非焼結式ニッケル
極用の正極活物質粉末。 - 【請求項3】前記β型水酸化ニッケル粒子が、固溶元素
として、さらに、マンガン、コバルト、亜鉛、カルシウ
ム、マグネシウム、イットリウム及びイッテルビウムよ
りなる群から選ばれた少なくとも1種の元素Mを、ニッ
ケルと元素Mとの総量に基づいて、10原子%以下含有
する請求項1又は2記載の非焼結式ニッケル極用の正極
活物質粉末。 - 【請求項4】請求項1〜3のいずれかに記載の正極活物
質粉末と、導電剤と、結着剤との混合物からなるペース
トを導電性芯体に塗布し、乾燥して成るペースト式ニッ
ケル極。 - 【請求項5】請求項4記載のペースト式ニッケル極を正
極として有するアルカリ蓄電池。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000079595A JP2001266868A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 非焼結式ニッケル極用の正極活物質粉末 |
| EP01107061A EP1137084A3 (en) | 2000-03-22 | 2001-03-21 | Positive electrode active material powder for nonsintered nickel electrode |
| US09/813,835 US20010044048A1 (en) | 2000-03-22 | 2001-03-22 | Positive electrode active material powder for nonsintered nickel electrode |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000079595A JP2001266868A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 非焼結式ニッケル極用の正極活物質粉末 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001266868A true JP2001266868A (ja) | 2001-09-28 |
Family
ID=18596826
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000079595A Pending JP2001266868A (ja) | 2000-03-22 | 2000-03-22 | 非焼結式ニッケル極用の正極活物質粉末 |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US20010044048A1 (ja) |
| EP (1) | EP1137084A3 (ja) |
| JP (1) | JP2001266868A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001325953A (ja) * | 2000-05-17 | 2001-11-22 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ二次電池用の正極活物質、およびそれを用いたアルカリ二次電池 |
| US6991875B2 (en) | 2002-08-28 | 2006-01-31 | The Gillette Company | Alkaline battery including nickel oxyhydroxide cathode and zinc anode |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN100347886C (zh) * | 2006-01-20 | 2007-11-07 | 东南大学 | 用于碱性二次电池的正电极材料和正电极及其制备方法 |
| JP4481282B2 (ja) * | 2006-09-07 | 2010-06-16 | 住友電気工業株式会社 | 電池用電極基板、電池用電極、及びそれを用いたアルカリ二次電池 |
| CN101944606B (zh) * | 2010-08-31 | 2012-09-19 | 东南大学 | 一种超级碱性二次电池正极及其制备方法 |
| CN103715419B (zh) * | 2012-09-28 | 2018-06-26 | 株式会社杰士汤浅国际 | 碱蓄电池和碱蓄电池用正极材料 |
| JP6090673B2 (ja) * | 2012-09-28 | 2017-03-08 | 株式会社Gsユアサ | アルカリ蓄電池とアルカリ蓄電池用の正極材 |
| WO2016201339A1 (en) * | 2015-06-12 | 2016-12-15 | The Regents Of The University Of California | Spinodal-based co-continuous composites for high performance battery electrodes |
| US10644311B2 (en) * | 2015-11-06 | 2020-05-05 | Toyota Jidosha Kabushiki Kaisha | Positive electrode active material and alkaline battery |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3191752B2 (ja) * | 1996-12-26 | 2001-07-23 | 松下電器産業株式会社 | ニッケル−水素二次電池およびその電極の製造方法 |
| JP3489960B2 (ja) * | 1997-04-01 | 2004-01-26 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ蓄電池 |
| EP0940865A3 (en) * | 1998-03-05 | 2004-11-03 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd | Active materials for the positive electrode in alkaline storage battery and the manufacturing method of them |
| JP2001043855A (ja) * | 1999-07-30 | 2001-02-16 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 |
-
2000
- 2000-03-22 JP JP2000079595A patent/JP2001266868A/ja active Pending
-
2001
- 2001-03-21 EP EP01107061A patent/EP1137084A3/en not_active Withdrawn
- 2001-03-22 US US09/813,835 patent/US20010044048A1/en not_active Abandoned
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2001325953A (ja) * | 2000-05-17 | 2001-11-22 | Toshiba Battery Co Ltd | アルカリ二次電池用の正極活物質、およびそれを用いたアルカリ二次電池 |
| US6991875B2 (en) | 2002-08-28 | 2006-01-31 | The Gillette Company | Alkaline battery including nickel oxyhydroxide cathode and zinc anode |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| EP1137084A3 (en) | 2004-05-06 |
| EP1137084A2 (en) | 2001-09-26 |
| US20010044048A1 (en) | 2001-11-22 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| JP2001266868A (ja) | 非焼結式ニッケル極用の正極活物質粉末 | |
| JP3433050B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP3469766B2 (ja) | 密閉型アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極及び電池 | |
| JP3433049B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP4320521B2 (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル電極活物質、ニッケル電極およびアルカリ蓄電池。 | |
| JP3249366B2 (ja) | アルカリ蓄電池用のペースト式ニッケル極 | |
| JP3481068B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極の製造方法 | |
| JP2001043855A (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP3272151B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極及びその製造方法 | |
| JP3249414B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極の製造方法 | |
| JP3490825B2 (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル極 | |
| JP3249398B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP3433043B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP3234491B2 (ja) | アルカリ蓄電池用導電剤及びそれを用いたアルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP3229801B2 (ja) | アルカリ蓄電池用導電剤及びそれを用いたアルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JPH11176432A (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP3229800B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP3263601B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP2002093414A (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP2001250538A (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP3433062B2 (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JP3233013B2 (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル極 | |
| JP2002008649A (ja) | アルカリ蓄電池用ニッケル正極およびこれを用いたアルカリ蓄電池 | |
| JPH1021909A (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 | |
| JPH10270040A (ja) | アルカリ蓄電池用非焼結式ニッケル極 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20040513 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20050720 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060404 |
|
| A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20060525 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20071023 |