DE19844158A1 - Process for producing a positive electrode for a nickel battery and slurry composition therefor - Google Patents

Process for producing a positive electrode for a nickel battery and slurry composition therefor

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Description

Bezugnahme auf verwandte AnmeldungenReference to related applications

Diese Anmeldung beansprucht die Priorität der koreanischen Patentanmeldung Nr. 97-48988, die am 26. September 1997 angemeldet wurde, und deren Inhalt hiermit vollständig durch Bezugnahme in die vorliegende Anmeldung aufgenommen wird.This application claims Korean priority Patent Application No. 97-48988, filed September 26, 1997 has been registered and the content of which is Reference is incorporated into the present application.

Hintergrund der ErfindungBackground of the Invention (a) Gebiet der Erfindung(a) Field of the Invention

Die vorliegende Erfindung betrifft eine positive Elektrode für eine auf Nickel basierende Batterie und ein Verfahren zur Herstellung derselben, sowie vor allem ein Herstellungsverfahren für eine positive Elektrode, das kein Alterungsverfahren und kein elektrochemisches Oxidationsverfahren benötigt.The present invention relates to a positive electrode for a nickel-based battery and a method for Manufacture of the same, and above all a manufacturing process for a positive electrode that has no aging process and no electrochemical oxidation process required.

(b) Beschreibung des Standes der Technik(b) Description of the Prior Art

Im allgemeinen verwenden auf Nickel basierende Batterien Nickelhydroxid als Aktivmaterial für die positive Elektrode. Da Nickelhydroxid eine niedrigere Leitfähigkeit aufweist, wird als leitendes Mittel für gewöhnlich eine Cobaltverbindung wie beispielsweise Co, CoO, CoOOH, Co2O3, Co3O4, CoSO4 und CoCl2 hinzugegeben. Beispielsweise kann während des Herstellungsverfahrens für das positive Aktivmaterial Cobalthydroxid mit dem Nickelhydroxid zusammen ausgefällt oder einfach dazugegegeben werden. Darüberhinaus können zusätzlich zur Cobaltverbindung Zink, Calcium, Magnesium und Mangan zusammen mit dem Nickelhydroxid ausgefällt werden, um die Struktur des Nickelhydroxids zu stabilisieren und seine Leitfähigkeit zu erhöhen.Generally, nickel-based batteries use nickel hydroxide as the positive electrode active material. Since nickel hydroxide has a lower conductivity, a cobalt compound such as Co, CoO, CoOOH, Co 2 O 3 , Co 3 O 4 , CoSO 4 and CoCl 2 is usually added as the conductive agent. For example, during the manufacturing process for the positive active material, cobalt hydroxide can be co-precipitated with the nickel hydroxide or simply added. In addition to the cobalt compound, zinc, calcium, magnesium and manganese can be precipitated together with the nickel hydroxide in order to stabilize the structure of the nickel hydroxide and to increase its conductivity.

Anschließend wird mit Cobalthydroxid versetztes Nickelhydroxid mit Wasser vermischt, um eine Aufschlämmung für das positive Aktivmaterial herzustellen. Die Aufschlämmung des positiven Aktivmaterials wird auf ein Substrat aufgetragen und getrocknet, um eine positive Elektrode herzustellen. Die erhaltene positive Elektrode wird zusammen mit einer negativen Elektrode montiert, wobei ein alkalischer Elektrolyt dazwischengeschaltet wird, um ein auf Nickel basierendes Element herzustellen. Die negative Elektrode kann aus Cadmium oder aus einer als Wasserstoffspeicher dienenden Metallegierung ausgebildet sein.Cobalt hydroxide is then added Nickel hydroxide mixed with water to make a slurry for to produce the positive active material. The slurry of the positive active material is applied to a substrate and dried to make a positive electrode. The obtained positive electrode is combined with a negative one Electrode mounted, using an alkaline electrolyte is interposed to a nickel-based element to manufacture. The negative electrode can be made of or made of cadmium a metal alloy serving as a hydrogen storage be trained.

Nach der Elementherstellung sollte ein Überführungsverfahren von Cobalthydroxid in Cobaltoxyhydroxid durchgeführt werden, um auf der Oberfläche des positiven Aktivmaterials ein leitendes Netzwerk zu bilden. Dieses leitende Netzwerk verbessert die Leitfähigkeit des positiven Aktivmaterials.After the element manufacture, one should Conversion process from cobalt hydroxide to cobalt oxyhydroxide to be done on the surface of the positive Active material to form a conductive network. This senior Network improves the conductivity of the positive Active material.

Als erstes löst sich das dem Nickelhydroxid zugesetzte Cobalthydroxid im alkalischen Elektrolyten auf und eluiert über ein Alterungsverfahren von der Oberfläche des Aktivmaterials. Das von der Oberfläche des positiven Aktivmaterials eluierte Cobalthydroxid wird dann über ein elektrochemisches Oxidations- Reaktionsverfahren in Cobaltoxyhydroxid überführt. Auf diese Weise wird auf der Oberfläche des positiven Aktivmaterials ein leitendes Netzwerk ausgebildet. Für gewöhnlich wird das Alterungsverfahren durchgeführt, indem das Element über eine Zeitspanne von ein oder zwei Tagen bei einer hohen Temperatur von etwa 80°C stehen gelassen wird. Das elektrochemische Oxidationsverfahren wird durch Ladungen und Entladungen des Elements mit geringer Geschwindigkeit durchgeführt.The first thing that is released is the addition of nickel hydroxide Cobalt hydroxide in the alkaline electrolyte and elutes over an aging process from the surface of the active material. That eluted from the surface of the positive active material Cobalt hydroxide is then subjected to an electrochemical oxidation Reaction process converted into cobalt oxyhydroxide. To this Way is on the surface of the positive active material leading network. Usually it will Aging process performed by using the item through a Period of a day or two at a high temperature of about 80 ° C is left. The electrochemical Oxidation process is caused by charges and discharges of the Element performed at low speed.

Mit dem oben beschriebenen Verfahren erfordern jedoch das Alterungsverfahren und das elektrochemische Oxidationsverfahren, die nach der Elementherstellung durchgeführt werden, eine längere Zeitspanne - bis hin zu zwei Tagen. Das bedeutet, daß eine mühsame und ineffiziente Arbeitsweise durchgeführt werden muß. Überdies neigen diese Verfahren dazu, Lebensdauer und verfügbare Kapazität des erhaltenen Elementes zu senken.With the method described above, however, this requires  Aging process and the electrochemical oxidation process, which are carried out after the element production, a longer period - up to two days. It means that a tedious and inefficient way of working got to. Moreover, these methods tend to last and last lower available capacity of the received element.

Zusammenfassung der ErfindungSummary of the invention

Es ist eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung, eine positive Elektrode bereitzustellen, die dazu geeignet ist, die Lebensdauer und die verfügbaren Kapazitätsmerkmale einer auf Nickel basierenden Batterie zu verbessern.It is an object of the present invention provide positive electrode, which is suitable for the Lifespan and the available capacity characteristics on one Improve nickel-based battery.

Es ist eine weitere Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Verfahren zur Herstellung einer positiven Elektrode für ein auf Nickel basierendes Element bereitzustellen, das kein Alterungsverfahren und kein elektrochemisches Oxidationsverfahren benötigt.It is another object of the present invention Process for making a positive electrode for a To provide a nickel based element that is not Aging process and no electrochemical Oxidation process needed.

Um diese und andere Aufgaben zu lösen, stellt die vorliegende Erfindung eine positive Elektrode für eine auf Nickel basierende Batterie bereit, die eine Aufschlämmung für das positive Aktivmaterial verwendet, die Nickelhydroxid, eine Cobaltverbindung, ein viskositätserhöhendes Mittel und eine alkalische Lösung umfaßt.To solve these and other tasks, the present invention a positive electrode for a Nickel based battery ready which is a slurry for uses the positive active material, the nickel hydroxide, a Cobalt compound, a viscosity increasing agent and a includes alkaline solution.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen der positiven Elektrode für eine auf Nickel basierende Batterie durchgeführt, indem ein Nickelhydroxidpulver, das Nickelhydroxid, eine Cobaltverbindung und ein viskositätserhöhendes Mittel enthält, mit einer alkalischen Lösung vermischt wird, um eine Aufschlämmung für ein positives Aktivmaterial zu bilden, wobei die Aufschlämmung für das positive Aktivmaterial über eine Zeitspanne von 0,5 bis 2 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 150°C umgewälzt wird und wobei die umgerührte positive Aktivmaterialaufschlämmung auf ein Substrat aufgetragen wird.According to one aspect of the present invention, a Method of making the positive electrode for one Nickel based battery performed by a Nickel hydroxide powder, the nickel hydroxide, a cobalt compound and contains a viscosity increasing agent, with a alkaline solution is mixed to form a slurry for a to form positive active material, the slurry for the positive active material over a period of 0.5 to 2 Hours at a temperature in the range of 50 to 150 ° C is circulated and being the stirred positive Active material slurry is applied to a substrate.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird ein Verfahren zum Herstellen der positiven Elektrode für eine auf Nickel basierende Batterie durchgeführt, indem eine positive Aktivmaterialaufschlämmung, die Nickelhydroxid, eine Cobaltverbindung, ein viskositätserhöhendes Mittel und Wasser enthält, auf ein Substrat aufgetragen wird und indem die positive Aktivmaterialaufschlämmung mit einer alkalischen Lösung behandelt wird.According to another aspect of the present invention  a method of manufacturing the positive electrode for a nickel based battery performed by a positive Active material slurry, the nickel hydroxide, a Cobalt compound, a viscosity increasing agent and water contains, is applied to a substrate and by the positive active material slurry with an alkaline solution is treated.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Eine vollständigere Wahrnehmung der Erfindung und viele daraus erwachsende Vorteile werden sofort offenbar, sofern dieselbe unter Bezugnahme auf die folgende detaillierte Beschreibung besser verstanden wird, wenn diese in Verbindung mit der begleitenden Zeichnung betrachtet wird, in der:A more complete perception of the invention and many advantages arising therefrom are immediately apparent, provided the same with reference to the following detailed Description is better understood when combined is viewed with the accompanying drawing, in which:

Fig. 1 eine graphische Darstellung ist, die die Spannungen der Elemente aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 in ihren anfänglichen Ladungszuständen als eine Funktion der Zeit darstellt. Fig. 1 is a graph illustrating the voltages of the elements of Example 1 and Comparative Example 1 in their initial states of charge as a function of time.

Detaillierte Beschreibung der ErfindungDetailed description of the invention

Es ist bekannt, daß sich die Cobaltverbindung, die als ein leitendes Mittel für ein auf Nickel basierendes Element wie beispielsweise ein Nickel-Metallhydridelement und ein Nickel- Cadmiumelement verwendet wird, für gewöhnlich in einer alkalischen Lösung in der Form von (Co(OH)4)2⁻ auflöst und in Form von Co(OH)2 vorliegt. Wie in Formel 1 gezeigt, erleidet Co(OH)2 in Anwesenheit von OH- eine Oxidationsreaktion und wird in CoOOH umgewandelt.It is known that the cobalt compound used as a conductive agent for a nickel-based element such as a nickel-metal hydride element and a nickel-cadmium element is usually in an alkaline solution in the form of (Co (OH) 4 ) 2 ⁻ dissolves and is in the form of Co (OH) 2 . As shown in Formula 1, Co (OH) 2 undergoes an oxidation reaction in the presence of OH - and is converted to CoOOH.

Formel 1:
Formula 1:

Co(OH)2+OH⁻ → CoOOH+H2O+e⁻ E° = 0,17 V.Co (OH) 2 + OH⁻ → CoOOH + H 2 O + e⁻ E ° = 0.17 V.

Herkömmlicherweise wird der chemische Reaktionsvorgang nach Formel 1 durch das Alterungsverfahren und das elektrochemische Verfahren nach der Elementherstellung durchgeführt. Dahingegen wird im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung die Cobaltverbindung bei der Herstellung der positiven Aktivmaterialaufschlämmung zu Cobaltoxyhydroxid oxidiert, so daß es nicht mehr länger erforderlich ist, nach der Elementherstellung das Alterungs- und das elektrochemische Oxidationsverfahren durchzuführen.Traditionally, the chemical reaction process is carried out after Formula 1 through the aging process and the electrochemical Process carried out after element manufacture. On the other hand is in connection with the present invention  Cobalt compound in the manufacture of the positive Active material slurry oxidized to cobalt oxyhydroxide so that it is no longer required after the Element manufacturing the aging and electrochemical Perform oxidation processes.

Gemäß einem Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine Cobaltverbindung wie beispielsweise Cobalt, Cobaltoxid und Cobalthydroxid für das leitende Mittel als erstes zum Nickelhydroxid dazugegeben, um ein vermischtes Nickelhydroxidpulver zu bilden. Zu diesem Zeitpunkt ist es vorzuziehen, daß Metalle wie beispielsweise Zink, Cobalt, Magnesium, Mangan, Cadmium oder Calcium mit dem Nickelhydroxid zusammen ausgefällt werden.According to one aspect of the present invention, a Cobalt compound such as cobalt, cobalt oxide and Cobalt hydroxide for the conductive agent first to Nickel hydroxide added to a mixed To form nickel hydroxide powder. At this point it is preferred that metals such as zinc, cobalt, Magnesium, manganese, cadmium or calcium with the nickel hydroxide be precipitated together.

Das Gewichtsverhältnis der Cobaltverbindung beträgt vorzugsweise 2 bis 10 Gewichtsprozent, bezogen auf das gesamte vermischte Nickelhydroxidpulver. Wenn das Gewichtsverhältnis weniger als 2 Gewichtsprozent beträgt, weist die erhaltene positive Elektrode eine vergleichsweise niedrige Leitfähigkeit auf, so daß deren verfügbare Kapazität vermindert ist. Wenn das Gewichtsverhältnis 10 Gewichtsprozent übersteigt, ist zwangsläufig die Menge der Nickelhydroxidverbindung verringert, so daß die Kapazität des Elementes abnimmt.The weight ratio of the cobalt compound is preferably 2 to 10 percent by weight, based on the total mixed nickel hydroxide powder. If the weight ratio is less than 2 percent by weight, the obtained positive electrode a comparatively low conductivity so that their available capacity is reduced. If that Weight ratio exceeds 10 weight percent inevitably reduces the amount of nickel hydroxide compound, so that the capacity of the element decreases.

Um die Viskosität des vermischten Nickelhydroxidpulvers zu verbessern, wird ein viskositätserhöhendes Mittel dazugegeben. Die Menge des hinzugegebenen viskositätserhöhenden Mittels wird derart gesteuert, daß das vermischte Nickelhydroxidpulver mit einer Viskosität bereitgestellt werden kann, die ausreicht, damit es auf den gesamten Abschnitt eines positiven Substrats aufgetragen werden kann. Vorzugsweise wird es in einer Menge von 0,5 Gewichtsprozent des vermischten Nickelhydroxidpulvers hinzugegeben. Das viskositätserhöhende Mittel kann Hydroxypropylmethylzellulose oder Methylzellulose umfassen.To increase the viscosity of the mixed nickel hydroxide powder improve, a viscosity-increasing agent is added. The amount of the viscosity increasing agent added becomes controlled so that the mixed nickel hydroxide powder with a viscosity can be provided that is sufficient so it's on the entire section of a positive substrate can be applied. It is preferably used in an amount of 0.5 percent by weight of the mixed nickel hydroxide powder added. The viscosity-increasing agent can Hydroxypropylmethyl cellulose or methyl cellulose.

Danach wird eine alkalische Lösung zum vermischten Nickelhydroxidpulver hinzugegeben, so daß die entstandene Nickelhydroxidaufschlämmung mit einem Gesamt-Feuchtigkeitsgehalt von 20 bis 30 Gewichtsprozent bereitgestellt wird. Die alkalische Lösung kann hergestellt werden, indem eine alkalische Verbindung wie beispielsweise Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Lithiumhydroxid in deionisiertem Wasser aufgelöst wird. Die alkalische Verbindung beträgt vorzugsweise 1 bis 5 Gewichtsprozent, bezogen auf die alkalische Lösung. Wenn das Gewichtsverhältnis der alkalischen Verbindung weniger als 1 Gewichtsprozent beträgt, tritt keine ausreichende Umwandlung der Cobaltverbindung in Cobaltoxyhydroxid ein, so daß es schwer wird, die erwünschte Leitfähigkeit zu erhalten. Wenn das Gewichtsverhältnis der alkalischen Verbindung 5 Gewichtsprozent übersteigt, verliert das erhaltene positive Aktivmaterial an Bindungskraft gegenüber dem Substrat im alkalischen Elektrolyten und kann sich vom Substrat lösen.Then an alkaline solution is mixed Nickel hydroxide powder added so that the resulting Nickel hydroxide slurry with a total moisture content  from 20 to 30 weight percent is provided. The Alkaline solution can be made by an alkaline Compound such as potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide is dissolved in deionized water. The alkaline compound is preferably 1 to 5 Weight percent, based on the alkaline solution. If that Weight ratio of the alkaline compound less than 1 Weight percent is not sufficient conversion occurs Cobalt compound in cobalt oxyhydroxide, making it difficult will maintain the desired conductivity. If that Weight ratio of the alkaline compound 5 weight percent exceeds the positive active material obtained loses Binding force to the substrate in the alkaline electrolyte and can detach from the substrate.

Die erhaltene positive Aktivmaterialaufschlämmung wird dann über eine Zeitspanne von 0,5 bis 2 Stunden bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 150°C umgewälzt. Die umgewälzte positive Aktivmaterialaufschlämmung wird auf ein Nickel-Schwammsubstrat aufgetragen und getrocknet, um eine positive Elektrode herzustellen. Wenn der Umwälzvorgang außerhalb der oben angegebenen Bedingungen durchgeführt wird, kann die Cobaltverbindung nicht zufriedenstellend in Cobaltoxyhydroxid umgewandelt werden.The positive active material slurry obtained is then over a period of 0.5 to 2 hours at a temperature circulated in the range of 50 to 150 ° C. The circulated positive Active material slurry is placed on a nickel sponge substrate applied and dried to a positive electrode to manufacture. If the circulation is outside of the above specified conditions, the Cobalt compound unsatisfactory in cobalt oxyhydroxide being transformed.

Gemäß einem anderen Aspekt der vorliegenden Erfindung wird eine positive Aktivmaterialaufschlämmung, die Nickelhydroxid, eine Cobaltverbindung, ein viskositätserhöhendes Mittel und Wasser enthält, zunächst auf ein Nickel-Schwammsubstrat aufgetragen und dann mit einer alkalischen Lösung behandelt. Zu diesem Zeitpunkt wird das mit der positiven Aktivmaterialaufschlämmung versehene Substrat vorzugsweise in einem hermetisch abgedichteten Raum 0,5 bis 2 Stunden lang unter Bedingungen stehen lassen, unter denen die relative Feuchtigkeit der alkalischen Lösung auf 60 bis 100% gehalten wird und unter denen die Temperatur der Atmosphäre im Bereich von 60 bis 100°C liegt. Außerhalb dieser Bedingungen wird die Umwandlung der Cobaltverbindung zu Cobaltoxyhydroxid nicht ausreichend vollzogen. Die alkalische Lösung wird hergestellt, indem eine alkalische Verbindung wie beispielsweise Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Lithiumhydroxid in deionisiertem Wasser aufgelöst wird. Das Gewichtsverhältnis der in der alkalischen Lösung aufgelösten alkalischen Verbindung beträgt vorzugsweise 20 bis 30 Gewichtsprozent. Wenn das Gewichtsverhältnis der alkalischen Verbindung weniger als 20 Gewichtsprozent beträgt, bildet sich leitende CoOOH-Netzwerk nicht ausreichend, so daß die verfügbare Elementkapazität vermindert ist. Im Gegensatz dazu sollte, wenn das Gewichtsverhältnis der alkalischen Verbindung 35 Gewichtsprozent übersteigt, ein zusätzliches Wasser-Reinigungsverfahren eingeführt werden, das zu einer verminderten Herstellungsrentabilität führt.According to another aspect of the present invention a positive active material slurry, the nickel hydroxide, a cobalt compound, a viscosity increasing agent and Contains water, first on a nickel sponge substrate applied and then treated with an alkaline solution. To at this point the positive Active material slurry provided substrate preferably in in a hermetically sealed room for 0.5 to 2 hours Leave conditions under which the relative humidity the alkaline solution is kept at 60 to 100% and below which the temperature of the atmosphere in the range of 60 to 100 ° C. lies. Outside of these conditions, the conversion of the  Cobalt compound to cobalt oxyhydroxide not sufficient accomplished. The alkaline solution is made by a alkaline compound such as potassium hydroxide, Sodium hydroxide and lithium hydroxide in deionized water is dissolved. The weight ratio of those in the alkaline Solution dissolved alkaline compound is preferably 20 to 30 percent by weight. If the weight ratio of alkaline compound is less than 20 percent by weight conductive CoOOH network does not form sufficiently so that the available element capacity is reduced. In contrast to do this if the weight ratio of alkaline Compound exceeds 35 weight percent, an additional Water purification processes are introduced that lead to a reduced profitability.

Beispiel 1example 1

Ein Nickelhydroxidpulver, das 3 Gewichtsprozent Zink und 3 Gewichtsprozent Cobalt enthält, wurde mit 5 Gewichtsprozent Cobaltoxid und 0,5 Gewichtsprozent Hydroxypropylmethylzellulose vermischt, um ein vermischtes Nickelhydroxidpulver zu bilden. Eine Lösung von 2 Gewichtsprozent Kaliumhydroxid wurde zum vermischten Nickelhydroxidpulver hinzugegeben, um eine vermischte Nickelhydroxidaufschlämmung zu bilden, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 27,5 Gewichtsprozent aufweist. Die vermischte Nickelhydroxidaufschlämmung wurde in einen Kreiselmischer gegossen und eine Stunde lang bei 100°C umgewälzt. Zu diesem Zeitpunkt änderte sich die Farbe der umgewälzten Lösung von grün nach blaßbraun. Die erhaltene Nickelhydroxidaufschlämmung wurde auf ein Nickel-Schwammsubstrat aufgetragen und getrocknet, um eine positive Elektrode herzustellen.A nickel hydroxide powder containing 3% by weight zinc and 3 Containing weight percent cobalt was 5 percent by weight Cobalt oxide and 0.5 weight percent hydroxypropylmethyl cellulose mixed to form a mixed nickel hydroxide powder. A solution of 2 weight percent potassium hydroxide was used mixed nickel hydroxide powder added to a mixed nickel hydroxide slurry to form one Has moisture content of 27.5 percent by weight. The mixed nickel hydroxide slurry was mixed into one Centrifugal mixer poured and at 100 ° C for one hour circulated. At that point the color of the circulated solution from green to pale brown. The received Nickel hydroxide slurry was applied to a nickel sponge substrate applied and dried to a positive electrode to manufacture.

Die negative Aktivmaterialaufschlämmung wurde hergestellt, indem eine Wasserstoffspeicher-Metallegierung vom AB5-Typ als Aktivmaterial, Ketjen-Schwarz als leitendes Mittel, Styrol- Butadien-Kautschuk als Bindemittel, Carboxymethylcellulose als viskositätserhöhendes Mittel und Wasser als Lösungsmittel vermischt wurden. Diese Aufschlämmung wurde auf ein Substrat aufgetragen und getrocknet, um eine negative Elektrode herzustellen. Die positive und negative Elektrode mit einem Separator dazwischen wurden um eine mittige Wicklungsachse herum aufgewickelt und in einen Elementbehälter eingesetzt. Eine Lösung mit 31 Gewichtsprozent Kaliumhydroxid als Elektrolyt wurde in den Elementbehälter eingespritzt und der Elementbehälter wurde montiert, um ein Element herzustellen.The negative active material slurry was prepared by mixing an AB 5 type hydrogen storage metal alloy as the active material, Ketjen black as the conductive agent, styrene-butadiene rubber as the binder, carboxymethyl cellulose as the viscosity increasing agent, and water as the solvent. This slurry was applied to a substrate and dried to produce a negative electrode. The positive and negative electrodes with a separator between them were wound around a central winding axis and inserted into an element container. A solution containing 31% by weight of potassium hydroxide as an electrolyte was injected into the element container, and the element container was assembled to produce an element.

Beispiel 2Example 2

Eine positive Aktivmaterialaufschlämmung wurde hergestellt, indem 3,000 g Nickelhydroxid als Aktivmaterial, 25 g Cobaltoxid als leitendes Mittel, 16 g Hydroxypropylmethylcellulose als viskositätserhöhendes Mittel, und 615 g Wasser als Lösungsmittel vermischt wurden. Diese Aufschlämmung wurde auf ein Nickel- Schwammsubstrat aufgetragen und getrocknet, um eine positive Elektrode herzustellen. Die positive Elektrode wurde 15 Stunden lang bei 80°C unter alkalischer Atmosphäre stehen lassen, indem eine Lösung von 30 Gewichtsprozent Kaliumhydroxid verwendet wurde und die Feuchtigkeit auf 90 Prozent geregelt wurde. Gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 wurde mit der so erhaltenen positiven Elektrode ein Element hergestellt.A positive active material slurry was made by 3,000 g of nickel hydroxide as active material, 25 g of cobalt oxide as a conductive agent, 16 g of hydroxypropylmethyl cellulose as viscosity increasing agent, and 615 g water as solvent were mixed. This slurry was applied to a nickel Sponge substrate applied and dried to a positive Manufacture electrode. The positive electrode was 15 hours Let stand at 80 ° C in an alkaline atmosphere by used a solution of 30 weight percent potassium hydroxide and the humidity was regulated to 90 percent. According to the procedure according to Example 1 was followed by that positive electrode made an element.

Vergleichsbeispiel 1Comparative Example 1

Ein Nickelhydroxidpulver, das 3 Gewichtsprozent Zink und 3 Gewichtsprozent Cobalt enthält, wurde mit 5 Gewichtsprozent Cobaltoxid und 0,5 Gewichtsprozent Hydroxypropylmethylcellulose vermischt, um ein vermischtes Nickelhydroxidpulver zu bilden. Wasser wurde zu dem vermischten Nickelhydroxidpulver hinzugegeben, um eine vermischte Nickelhydroxidaufschlämmung zu bilden, die einen Feuchtigkeitsgehalt von 27,5 Gewichtsprozent aufwies. Die vermischte Nickelhydroxidaufschlämmung wurde auf ein Nickel-Schwammsubstrat aufgetragen und getrocknet, um eine positive Elektrode herzustellen. Gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 wurde mit der positiven Elektrode ein Element hergestellt. Das Element ließ man zwei Tage lang bei 80°C stehen.A nickel hydroxide powder containing 3% by weight zinc and 3 Containing weight percent cobalt was 5 percent by weight Cobalt oxide and 0.5 weight percent hydroxypropylmethyl cellulose mixed to form a mixed nickel hydroxide powder. Water became the mixed nickel hydroxide powder added to a mixed nickel hydroxide slurry form that have a moisture content of 27.5 percent by weight exhibited. The mixed nickel hydroxide slurry was on a nickel sponge substrate is applied and dried to form a to produce positive electrode. According to the procedure  Example 1 became an element with the positive electrode manufactured. The element was allowed to stand at 80 ° C for two days.

Vergleichsbeispiel 2Comparative Example 2

Eine positive Aktivmaterialaufschlämmung wurde hergestellt, indem 3,000 g Nickelhydroxid als Aktivmaterial, 25 g Cobaltoxid als leitendes Mittel, 16 g Hydroxypropylmethylcellulose als viskositätserhöhendes Mittel, und 615 g Wasser als Lösungsmittel vermischt wurden. Diese Aufschlämmung wurde auf ein Nickel- Schwammsubstrat aufgetragen und getrocknet, um eine positive Elektrode herzustellen. Gemäß dem Verfahren nach Beispiel 1 wurde mit der positiven Elektrode ein Element hergestellt. Das Element wurde zwei Tage lang bei 80°C stehen lassen.A positive active material slurry was made by 3,000 g of nickel hydroxide as active material, 25 g of cobalt oxide as a conductive agent, 16 g of hydroxypropylmethyl cellulose as viscosity increasing agent, and 615 g water as solvent were mixed. This slurry was applied to a nickel Sponge substrate applied and dried to a positive Manufacture electrode. Following the procedure of Example 1 an element was made with the positive electrode. The Element was left at 80 ° C for two days.

Fig. 1 ist eine graphische Darstellung, die die Spannungen der Elemente aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 darstellt, wenn die Elemente bei 0,1C zu 150% aufgeladen werden. Wie in Fig. 1 in Zusammenhang mit dem Element aus Beispiel 1 gezeigt, tritt, da während des Herstellungsverfahrens einer positiven Aktivmaterialaufschlämmung ein leitendes Netzwerk aus Cobaltoxyhydroxid gebildet worden ist, in Zusammenhang mit dem Element aus Beispiel 1 das Potential des Cobalthydroxids um 0,8 V bis 1,0 V herum bei der anfänglichen Ladung nicht auf, sondern es wird nur die Oxidationsreaktion des Nickelhydroxids beobachtet. Im Gegensatz dazu wird bei der anfänglichen Ladung in Zusammenhang mit dem Element aus dem Vergleichsbeispiel 1 der Bildungsbereich des Cobaltoxyhydroxids um 0,8 V bis 1,0 V beobachtet. Um ein leitendes Netzwerk aus Cobaltoxyhydroxid zu bilden, muß das Element des Vergleichsbeispiels nach der Elementherstellung notwendigerweise dem elektrochemischen Oxidationsverfahren unterworfen werden. Fig. 1 is a graph showing the voltages of the elements of Example 1 and Comparative Example 1 when the elements are charged 150% at 0.1C. As shown in FIG. 1 in connection with the element from Example 1, since a conductive network of cobalt oxyhydroxide was formed during the process of manufacturing a positive active material slurry, in connection with the element from Example 1 the potential of the cobalt hydroxide around 0.8 V occurs up to 1.0 V at the initial charge, only the oxidation reaction of the nickel hydroxide is observed. In contrast, in the initial charge related to the element of Comparative Example 1, the range of formation of the cobalt oxyhydroxide around 0.8 V to 1.0 V is observed. In order to form a conductive network of cobalt oxyhydroxide, the element of the comparative example must be subjected to the electrochemical oxidation process after the element preparation.

Überdies wurden die Lebensdauereigenschaften der Elemente aus dem Beispiel 1 und dem Vergleichsbeispiel 1 auf folgende Weise gemessen.Furthermore, the life characteristics of the elements from Example 1 and Comparative Example 1 to the following Way measured.

Das Element aus Vergleichsbeispiel 1 wurde bei 0,1C um 150% aufgeladen und wiederum mit einer Abklingzeit von einer Stunde bei 0,2C um 1,0 V auf Abschaltung entladen. Danach wurden die Elemente aus Beispiel 1 und Vergleichsbeispiel 1 mit einer Abschaltspannung von ΔV = -10 mV wieder aufgeladen und mit einer Abklingzeitzeit von 30 Minuten bei 1C um 1 V auf Abschaltung entladen. Die Lade- und Entladevorgänge wurden 500 Mal wiederholt und daraufhin wurde die Elementkapazität gemessen. Die Kapazität des Elements aus Beispiel 1 wies 85% der anfänglichen Kapazität auf, während das Element aus Vergleichsbeispiel 1 83% der anfänglichen Kapazität aufwies. Daher kann man rückschließen, daß das Element aus Beispiel 1 verglichen mit dem aus dem Vergleichsbeispiel 1 eine bessere Lebensdauereigenschaft aufweist.The element from Comparative Example 1 was reduced by 150% at 0.1C charged and again with a cooldown of one hour  Discharged at 0.2C by 1.0 V on shutdown. After that, the Elements from Example 1 and Comparative Example 1 with a Shutdown voltage of ΔV = -10 mV recharged and with a Cooldown time of 30 minutes at 1C by 1 V on shutdown unload. The loading and unloading operations were 500 times repeated and then the element capacitance was measured. The capacity of the element from Example 1 was 85% of that initial capacity while the item is off Comparative Example 1 had 83% of the initial capacity. It can therefore be concluded that the element from Example 1 compared to that from Comparative Example 1, a better one Has lifetime property.

Außerdem wurden die Lebensdauer und die verfügbare Kapazität der Elemente aus Beispiel 2 und Vergleichsbeispiel 2 gemessen, und die Ergebnisse sind in Tabelle 1 gezeigt.In addition, the lifespan and the available Capacity of the elements from Example 2 and Comparative Example 2 measured, and the results are shown in Table 1.

Tabelle 1 Table 1

Die verfügbare Kapazität des positiven Aktivmaterials wurde durch die folgende Division bestimmt: (praktische Entladungskapazität bei 0,2C×100(%))/(theoretische elektrochemische Reaktionskapazität von Nickelhydroxid).The capacity of the positive active material became available determined by the following division: (practical Discharge capacity at 0.2C × 100 (%)) / (theoretical electrochemical reaction capacity of nickel hydroxide).

Wie in Tabelle 1 gezeigt, wird die verfügbare Kapazität des Elements aus Beispiel 2 im Vergleich zu der aus Vergleichsbeispiel 2 um 2% verbessert. Die Elementkapazität des Beispiels 2 weist verglichen mit der aus dem Vergleichsbeispiel eine bessere Lebensdauereigenschaft auf. Da das Alterungsverfahren und das elektrochemische Oxidationsverfahren nach der Elementherstellung weggelassen werden können, kann im Zusammenhang mit der vorliegenden Erfindung darüberhinaus die Zeit zur Herstellung des Elements gegenüber der herkömmlichen Elementherstellung um 1,5 Tage verkürzt werden.As shown in Table 1, the available capacity of the Elements from example 2 compared to that from Comparative Example 2 improved by 2%. The element capacity of the Example 2 compares with that from the comparative example a better lifespan. Since that  Aging process and the electrochemical oxidation process can be omitted after the element production, can in In connection with the present invention, the Time to make the item over the conventional one Element production can be shortened by 1.5 days.

Obwohl die vorliegende Erfindung detailliert mit Bezug auf die bevorzugten Ausführungsformen beschrieben wurde, wird der Fachmann erkennen, daß verschiedene Abwandlungen und Substitutionen an dieser vorgenommen werden können, ohne vom Erfindungsgedanken und vom Schutzumfang der vorliegenden Erfindung abzuweichen, wie er in den beigefügten Ansprüchen definiert ist.Although the present invention is detailed with reference to FIG the preferred embodiments have been described, the Those skilled in the art will recognize that various modifications and Substitutions can be made on this without the Inventive ideas and the scope of the present Deviate invention as set out in the appended claims is defined.

Claims (17)

1. Ein Verfahren zur Herstellung einer positiven Elektrode für eine auf Nickel basierende Batterie, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
das Vermischen eines Nickelhydroxidpulvers, das Nickelhydroxid, eine Cobaltverbindung und ein viskositätserhöhendes Mittel enthält, mit einer alkalischen Lösung, um eine positive Aktivmaterialaufschlämmung zu bilden;
das Umwälzen der positiven Aktivmaterialaufschlämmung bei einer Temperatur im Bereich von 50 bis 150°C über eine Zeitspanne von 0,5 bis 2 Stunden; und
das Auftragen der umgewälzten positiven Aktivmaterialaufschlämmung auf ein Substrat.1. A method of making a positive electrode for a nickel-based battery, the method comprising the steps of:
mixing a nickel hydroxide powder containing nickel hydroxide, a cobalt compound and a viscosity increasing agent with an alkaline solution to form a positive active material slurry;
circulating the positive active material slurry at a temperature in the range of 50 to 150 ° C over a period of 0.5 to 2 hours; and
applying the circulated positive active material slurry to a substrate. 2. Verfahren nach Anspruch 1, worin die Cobaltverbindung aus der Gruppe gewählt ist, die aus Cobalt, Cobaltoxid und Cobalthydroxid besteht.2. The method of claim 1, wherein the cobalt compound is selected from the group consisting of cobalt, cobalt oxide and Cobalt hydroxide exists. 3. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Nickelhydroxidpulver 2 bis 10 Gewichtsprozent der Cobaltverbindung umfaßt.3. The method of claim 1, wherein the Nickel hydroxide powder 2 to 10 weight percent of Cobalt compound comprises. 4. Verfahren nach Anspruch 1, worin die alkalische Lösung mindestens eine alkalische Verbindung umfaßt, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Lithiumhydroxid besteht.4. The method of claim 1, wherein the alkaline solution comprises at least one alkaline compound from the group is selected from potassium hydroxide, sodium hydroxide and Lithium hydroxide exists. 5. Verfahren nach Anspruch 4, worin die alkalische Lösung 1 bis 5 Gewichtsprozent der alkalischen Verbindung umfaßt.5. The method of claim 4, wherein the alkaline solution 1 comprises up to 5% by weight of the alkaline compound. 6. Verfahren nach Anspruch 1, worin die positive Aktivmaterialaufschlämmung einen Gesamtfeuchtigkeitsgehalt von 20 bis 30 Gewichtsprozent aufweist. 6. The method of claim 1, wherein the positive Active material slurry a total moisture content of Has 20 to 30 weight percent.   7. Verfahren nach Anspruch 1, worin das viskositäts­ erhöhende Mittel aus der Gruppe gewählt ist, die aus Hydroxypropylmethylcellulose und Methylcellulose besteht.7. The method of claim 1, wherein the viscosity increasing agent is selected from the group consisting of Hydroxypropylmethyl cellulose and methyl cellulose exist. 8. Verfahren nach Anspruch 1, worin das Nickelhydroxid mit mindestens einer Substanz gemeinsam ausgefällt wird, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Zink, Cobalt, Magnesium, Mangan, Cadmium und Calcium besteht.8. The method of claim 1, wherein the nickel hydroxide with at least one substance is precipitated jointly from the Group is selected, which consists of zinc, cobalt, magnesium, manganese, Cadmium and calcium exist. 9. Verfahren zur Herstellung einer positiven Elektrode für eine auf Nickel basierende Batterie, wobei das Verfahren folgende Schritte umfaßt:
das Auftragen einer positiven Aktivmaterialaufschlämmung, die Nickelhydroxid, eine Cobaltverbindung, ein viskositäts­ erhöhendes Mittel und Wasser enthält, auf ein Substrat; und
das Behandeln der positiven Aktivmaterialaufschlämmung mit einer alkalischen Lösung.9. A method of making a positive electrode for a nickel-based battery, the method comprising the steps of:
applying a positive active material slurry containing nickel hydroxide, a cobalt compound, a viscosity increasing agent and water to a substrate; and
treating the positive active material slurry with an alkaline solution. 10. Verfahren nach Anspruch 9, worin die Cobaltverbindung aus der Gruppe gewählt ist, die aus Cobalt, Cobaltoxid und Cobalthydroxid besteht.10. The method of claim 9, wherein the cobalt compound is selected from the group consisting of cobalt, cobalt oxide and Cobalt hydroxide exists. 11. Verfahren nach Anspruch 9, worin der Schritt der Behandlung der positiven Aktivmaterialaufschlämmung mit der alkalischen Lösung durchgeführt wird, indem das Substrat, auf dem die positive Aktivmaterialaufschlämmung aufgetragen ist, 1 bis 24 Stunden lang in einem hermetisch abgedichteten Raum unter Bedingungen stehen gelassen wird, bei denen die relative Feuchtigkeit der alkalischen Lösung bei 60 bis 100% gehalten wird, und bei denen die Temperatur der Atmosphäre im Bereich von 60 bis 100°C liegt.11. The method of claim 9, wherein the step of Treatment of the positive active material slurry with the alkaline solution is carried out by the substrate, on to which the positive active material slurry is applied, 1 for up to 24 hours in a hermetically sealed room Conditions are left where the relative Moisture of the alkaline solution kept at 60 to 100% and where the temperature of the atmosphere is in the range of 60 to 100 ° C is. 12. Verfahren nach Anspruch 11, worin die alkalische Lösung mindestens eine alkalische Verbindung umfaßt, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Lithiumhydroxid besteht.12. The method of claim 11, wherein the alkaline solution comprises at least one alkaline compound from the group is selected from potassium hydroxide, sodium hydroxide and  Lithium hydroxide exists. 13. Verfahren nach Anspruch 11, worin die alkalische Lösung 20 bis 35 Gewichtsprozent der alkalischen Verbindung umfaßt.13. The method of claim 11, wherein the alkaline solution 20 to 35 percent by weight of the alkaline compound. 14. Positive Aktivmaterialaufschlämmung für eine auf Nickel basierende Batterie, die folgendes umfaßt:
Nickelhydroxid;
eine Cobaltverbindung;
ein viskositätserhöhendes Mittel; und
eine alkalische Lösung.14. A positive active material slurry for a nickel-based battery comprising:
Nickel hydroxide;
a cobalt compound;
a viscosity increasing agent; and
an alkaline solution. 15. Positive Aktivmaterialaufschlämmung nach Anspruch 14, worin das Nickelhydroxid mit mindestens einer Substanz gemeinsam ausgefällt ist, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Zink, Cobalt, Magnesium, Mangan, Cadmium und Calcium besteht, und worin die Cobaltverbindung aus der Gruppe gewählt ist, die aus Cobalt, Cobaltoxid und Cobalthydroxid besteht.15. A positive active material slurry according to claim 14. wherein the nickel hydroxide is shared with at least one substance which is selected from the group consisting of zinc, There is cobalt, magnesium, manganese, cadmium and calcium, and wherein the cobalt compound is selected from the group consisting of Cobalt, cobalt oxide and cobalt hydroxide exist. 16. Positive Aktivmaterialaufschlämmung nach Anspruch 14, worin die alkalische Lösung mindestens eine alkalische Verbindung umfaßt, die aus der Gruppe gewählt ist, die aus Kaliumhydroxid, Natriumhydroxid und Lithiumhydroxid besteht.16. A positive active material slurry according to claim 14. wherein the alkaline solution is at least one alkaline Compound which is selected from the group consisting of Potassium hydroxide, sodium hydroxide and lithium hydroxide. 17. Positive Aktivmaterialaufschlämmung nach Anspruch 16, worin die alkalische Lösung 1 bis 5 Gewichtsprozent der alkalischen Verbindung umfaßt.17. A positive active material slurry according to claim 16. wherein the alkaline solution 1 to 5 weight percent of includes alkaline compound.
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