JPH0845508A - ニッケル電極用活物質およびニッケル電極 - Google Patents
ニッケル電極用活物質およびニッケル電極Info
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- JPH0845508A JPH0845508A JP6196315A JP19631594A JPH0845508A JP H0845508 A JPH0845508 A JP H0845508A JP 6196315 A JP6196315 A JP 6196315A JP 19631594 A JP19631594 A JP 19631594A JP H0845508 A JPH0845508 A JP H0845508A
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- 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
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 水酸化ニッケルの利用率を大幅に向上させる
とともに、ニッケル電極の膨潤率も大幅に低下させて、
アルカリ電池の寿命の延長と、高容量化を助長すること
を可能にする。 【構成】 アルカリ電池のニッケル活物質として、水酸
化ニッケル粉末活物質にランタノイド元素またはイット
リウムを０．５〜６．０重量％添加したものを用いる。
とともに、ニッケル電極の膨潤率も大幅に低下させて、
アルカリ電池の寿命の延長と、高容量化を助長すること
を可能にする。 【構成】 アルカリ電池のニッケル活物質として、水酸
化ニッケル粉末活物質にランタノイド元素またはイット
リウムを０．５〜６．０重量％添加したものを用いる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ電池用ニッケ
ル活物質およびニッケル電極の改良に関する。
ル活物質およびニッケル電極の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、その特性の優れているところか
ら、予備電源、移動用電源、各種電子機器電源、光学機
器用電源および非常灯用電源等に多く利用されているア
ルカリ電池の電極は、ニッケル質多孔体の凹所に各種の
活物質を充填し、乾燥後、加圧成形を行ったニッケル電
極が利用されるようになった。
ら、予備電源、移動用電源、各種電子機器電源、光学機
器用電源および非常灯用電源等に多く利用されているア
ルカリ電池の電極は、ニッケル質多孔体の凹所に各種の
活物質を充填し、乾燥後、加圧成形を行ったニッケル電
極が利用されるようになった。
【０００３】しかしながら、市場の高寿命・高容量化の
要望がますます強くなり、現状以上の高寿命・高容量の
ニッケル電極が望まれている。
要望がますます強くなり、現状以上の高寿命・高容量の
ニッケル電極が望まれている。
【０００４】アルカリ電池を構成するニッケル電極の寿
命劣化は、主にニッケル電極の膨潤と部分的な突起（ブ
リスタ）の生成とに起因するといわれている。
命劣化は、主にニッケル電極の膨潤と部分的な突起（ブ
リスタ）の生成とに起因するといわれている。
【０００５】さらに、アルカリ電池を構成するニッケル
電極の膨潤は、通常、ニッケル電極中の活物質である水
酸化ニッケルの体積変化が原因であると考えられてい
る。
電極の膨潤は、通常、ニッケル電極中の活物質である水
酸化ニッケルの体積変化が原因であると考えられてい
る。
【０００６】電池が通常の充放電を繰り返している場
合、ニッケル電極中の水酸化ニッケルは、充電によって
β−Ｎｉ（ＯＨ）2 からβ−ＮｉＯＯＨへと変化し、逆
に、放電によってβ−ＮｉＯＯＨからβ−Ｎｉ（ＯＨ）
2 へと変化すると考えられている。
合、ニッケル電極中の水酸化ニッケルは、充電によって
β−Ｎｉ（ＯＨ）2 からβ−ＮｉＯＯＨへと変化し、逆
に、放電によってβ−ＮｉＯＯＨからβ−Ｎｉ（ＯＨ）
2 へと変化すると考えられている。
【０００７】上記の反応のみが繰り返される場合には、
電極の体積変化は発生しにくいものであるが、電池が充
電と放電を繰り返している間に、電流密度の局部的な不
均一な場所が電池の内部に発生することがあり、これに
よって、高次酸化物であるγ−ＮｉＯＯＨが発生してく
る。
電極の体積変化は発生しにくいものであるが、電池が充
電と放電を繰り返している間に、電流密度の局部的な不
均一な場所が電池の内部に発生することがあり、これに
よって、高次酸化物であるγ−ＮｉＯＯＨが発生してく
る。
【０００８】γ−ＮｉＯＯＨは、電池の放電現象によっ
て、通常の変化のように、その一部分がβ−Ｎｉ（Ｏ
Ｈ）2 へと変化するものの、その大部分は非常に密度の
小さいα−Ｎｉ（ＯＨ）2 に変化する。
て、通常の変化のように、その一部分がβ−Ｎｉ（Ｏ
Ｈ）2 へと変化するものの、その大部分は非常に密度の
小さいα−Ｎｉ（ＯＨ）2 に変化する。
【０００９】そこで、γ−ＮｉＯＯＨが生成してくる
と、電極は放電時に低くなった密度を元へ戻すことがで
きなくなる。
と、電極は放電時に低くなった密度を元へ戻すことがで
きなくなる。
【００１０】この現象は、充電と放電の繰り返しが重な
るほど次第にひどくなり、結果的に電極の膨潤を招く。
るほど次第にひどくなり、結果的に電極の膨潤を招く。
【００１１】上記のようにして発生する電極の膨潤を少
なくするために、あらかじめ、電極内に、膨潤発生を吸
収できるような緩衝空間を設けておいて、活物質である
水酸化ニッケルの膨潤が電極の膨潤に直接つながらなく
する方法が開示されている。
なくするために、あらかじめ、電極内に、膨潤発生を吸
収できるような緩衝空間を設けておいて、活物質である
水酸化ニッケルの膨潤が電極の膨潤に直接つながらなく
する方法が開示されている。
【００１２】しかしながら、この場合には、結果とし
て、活物質である水酸化ニッケルの充填密度を下げるこ
とにつながり、これによって、逆に、ニッケル電極の容
量を低下させてしまうことになっていた。
て、活物質である水酸化ニッケルの充填密度を下げるこ
とにつながり、これによって、逆に、ニッケル電極の容
量を低下させてしまうことになっていた。
【００１３】一方、γ−ＮｉＯＯＨ自体の生成を抑制す
ることも試みられ、これにはＣｄの添加が有効であるこ
とがすでに見出されている。さらに、最近では、Ｃｄだ
けでなく、ＺｎやＭｇを添加しても同様な効果があるこ
とが報告されている（電池便覧、丸善株式会社、平成２
年８月２０日発行、第２３３頁）。
ることも試みられ、これにはＣｄの添加が有効であるこ
とがすでに見出されている。さらに、最近では、Ｃｄだ
けでなく、ＺｎやＭｇを添加しても同様な効果があるこ
とが報告されている（電池便覧、丸善株式会社、平成２
年８月２０日発行、第２３３頁）。
【００１４】しかしながら、これらの元素を添加して
も、γ−ＮｉＯＯＨ自体の生成を完全に抑制することは
容易でなく、結果的に、アルカリ電池のニッケル電極の
寿命を延ばすことができないでいる。
も、γ−ＮｉＯＯＨ自体の生成を完全に抑制することは
容易でなく、結果的に、アルカリ電池のニッケル電極の
寿命を延ばすことができないでいる。
【００１５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、アルカリ電
池に使用されているニッケル電極の寿命延長を妨げる原
因となっているといわれるγ−ＮｉＯＯＨの生成を抑制
し、高エネルギー密度を持ち、長寿命のニッケル電極用
活物質およびニッケル電極を提供することを目的とす
る。
池に使用されているニッケル電極の寿命延長を妨げる原
因となっているといわれるγ−ＮｉＯＯＨの生成を抑制
し、高エネルギー密度を持ち、長寿命のニッケル電極用
活物質およびニッケル電極を提供することを目的とす
る。
【００１６】
【課題を解決するための手段】本発明は、アルカリ電池
を構成する活物質の主成分として、水酸化ニッケル粉末
活物質にランタノイド元素またはイットリウム０．５〜
６．０重量％添加されたニッケル電極用活物質を提供す
る。
を構成する活物質の主成分として、水酸化ニッケル粉末
活物質にランタノイド元素またはイットリウム０．５〜
６．０重量％添加されたニッケル電極用活物質を提供す
る。
【００１７】この場合、ランタノイド元素やイットリウ
ムが水酸化ニッケルの結晶中で固溶状態にあることが好
ましい。
ムが水酸化ニッケルの結晶中で固溶状態にあることが好
ましい。
【００１８】また、ランタノイド元素やイットリウムが
酸化物もしくは水酸化物の微細粒子として水酸化ニッケ
ル中に分散されていることが好ましい。
酸化物もしくは水酸化物の微細粒子として水酸化ニッケ
ル中に分散されていることが好ましい。
【００１９】さらに、ランタノイド元素がＬａ、Ｃｅ、
Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙｂの１種以上であることが好ましい。。
Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙｂの１種以上であることが好ましい。。
【００２０】そして、ニッケル電極用活物質の平均粒子
径が１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。
径が１０μｍ〜１００μｍであることが好ましい。
【００２１】本発明は、また、多孔性の耐アルカリ金属
基板の凹所に、主成分として、水酸化ニッケル粉末活物
質にランタノイド元素やイットリウムが０．５〜６．０
重量％添加されたニッケル電極用活物質、ランタノイド
元素やイットリウムが水酸化ニッケルの結晶中で固溶状
態にあるニッケル電極用活物質、ランタノイド元素やイ
ットリウムが酸化物もしくは水酸化物の微細粒子として
水酸化ニッケル中に分散されているニッケル電極用活物
質、これらのニッケル電極用活物質が充填されているニ
ッケル電極を提供する。
基板の凹所に、主成分として、水酸化ニッケル粉末活物
質にランタノイド元素やイットリウムが０．５〜６．０
重量％添加されたニッケル電極用活物質、ランタノイド
元素やイットリウムが水酸化ニッケルの結晶中で固溶状
態にあるニッケル電極用活物質、ランタノイド元素やイ
ットリウムが酸化物もしくは水酸化物の微細粒子として
水酸化ニッケル中に分散されているニッケル電極用活物
質、これらのニッケル電極用活物質が充填されているニ
ッケル電極を提供する。
【００２２】この場合、多孔性の耐アルカリ金属基板
が、樹脂製スポンジにニッケルめっきを施し、これを培
焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニッケル多孔体であり、
その凹所に、上記各種のニッケル電極用活物質が充填さ
れているニッケル電極であることが好ましい。
が、樹脂製スポンジにニッケルめっきを施し、これを培
焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニッケル多孔体であり、
その凹所に、上記各種のニッケル電極用活物質が充填さ
れているニッケル電極であることが好ましい。
【００２３】
【作用】本発明では、アルカリ電池を構成するニッケル
電極に使用されているニッケル電極用活物質として、水
酸化ニッケルを主成分とし、ランタノイド元素やイット
リウムが０．５〜６．０重量％添加されたニッケル電極
用活物質を提供するが、この場合、水酸化ニッケルの結
晶中に配されたランタノイド元素やイットリウムは、水
酸化ニッケルの結晶に歪みを与えることとなり、これが
プロトンの動きに自由性を増させ、結果的にγ−ＮｉＯ
ＯＨの生成を抑制させて、ニッケル電極の膨潤を抑制
し、電池の寿命を延長させる。
電極に使用されているニッケル電極用活物質として、水
酸化ニッケルを主成分とし、ランタノイド元素やイット
リウムが０．５〜６．０重量％添加されたニッケル電極
用活物質を提供するが、この場合、水酸化ニッケルの結
晶中に配されたランタノイド元素やイットリウムは、水
酸化ニッケルの結晶に歪みを与えることとなり、これが
プロトンの動きに自由性を増させ、結果的にγ−ＮｉＯ
ＯＨの生成を抑制させて、ニッケル電極の膨潤を抑制
し、電池の寿命を延長させる。
【００２４】本発明の場合、水酸化ニッケルに添加され
るランタノイド元素やイットリウムの量を０．５〜６．
０重量％と限定するのは、水酸化ニッケルに添加される
ランタノイド元素やイットリウムが０．５重量％未満で
はニッケル電極の膨潤を抑制するという添加の効果が十
分に発揮されず、また、その添加量が６．０重量％を超
えると、添加の効果は一向に増進しないまま、水酸化ニ
ッケル中のニッケル品位が低下してきて、ニッケル電極
の容量を低下させてしまうためである。
るランタノイド元素やイットリウムの量を０．５〜６．
０重量％と限定するのは、水酸化ニッケルに添加される
ランタノイド元素やイットリウムが０．５重量％未満で
はニッケル電極の膨潤を抑制するという添加の効果が十
分に発揮されず、また、その添加量が６．０重量％を超
えると、添加の効果は一向に増進しないまま、水酸化ニ
ッケル中のニッケル品位が低下してきて、ニッケル電極
の容量を低下させてしまうためである。
【００２５】ランタノイド元素やイットリウムが水酸化
ニッケルの結晶中で固溶状態におくことで、添加物の局
所反応をさける割合を高められる。
ニッケルの結晶中で固溶状態におくことで、添加物の局
所反応をさける割合を高められる。
【００２６】また、ランタノイド元素やイットリウムが
酸化物もしくは水酸化物の微細粒子として水酸化ニッケ
ル中に分散されていることでも、添加物の局所反応をさ
ける割合を高められる。
酸化物もしくは水酸化物の微細粒子として水酸化ニッケ
ル中に分散されていることでも、添加物の局所反応をさ
ける割合を高められる。
【００２７】さらに、上記の添加物による効果は、ラン
タノイド元素がＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙｂである場
合に好ましい結果として示されている。
タノイド元素がＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙｂである場
合に好ましい結果として示されている。
【００２８】そして、ニッケル電極用活物質の平均粒子
径が１０μｍ〜１００μｍであることにより、より好ま
しい結果が提示される。
径が１０μｍ〜１００μｍであることにより、より好ま
しい結果が提示される。
【００２９】本発明は、また、多孔性の耐アルカリ金属
基板の凹所に、主成分として、水酸化ニッケル粉末活物
質にランタノイド元素やイットリウムが０．５〜６．０
重量％添加されたニッケル電極用活物質、ランタノイド
元素やイットリウムが水酸化ニッケルの結晶中で固溶状
態にあるニッケル電極用活物質、ランタノイド元素やイ
ットリウムが酸化物もしくは水酸化物の微細粒子として
水酸化ニッケル中に分散されているニッケル電極用活物
質、ランタノイド元素がＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙｂ
であるニッケル電極用活物質のいずれかが充填されてい
るニッケル電極を提供するので、電池の寿命を延長する
ことを可能にする。。
基板の凹所に、主成分として、水酸化ニッケル粉末活物
質にランタノイド元素やイットリウムが０．５〜６．０
重量％添加されたニッケル電極用活物質、ランタノイド
元素やイットリウムが水酸化ニッケルの結晶中で固溶状
態にあるニッケル電極用活物質、ランタノイド元素やイ
ットリウムが酸化物もしくは水酸化物の微細粒子として
水酸化ニッケル中に分散されているニッケル電極用活物
質、ランタノイド元素がＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、Ｎｄ、Ｙｂ
であるニッケル電極用活物質のいずれかが充填されてい
るニッケル電極を提供するので、電池の寿命を延長する
ことを可能にする。。
【００３０】本発明の場合、多孔性の耐アルカリ金属基
板が、樹脂製スポンジにニッケルめっきを施し、これを
培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニッケル多孔体の凹所
に、上記各種のニッケル電極用活物質を充填したことに
よって、ニッケル電極の寿命を延長させ、電池の寿命を
延長させる。
板が、樹脂製スポンジにニッケルめっきを施し、これを
培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニッケル多孔体の凹所
に、上記各種のニッケル電極用活物質を充填したことに
よって、ニッケル電極の寿命を延長させ、電池の寿命を
延長させる。
【００３１】本発明では、さらに、ニッケル電極を構成
する多孔性の耐アルカリ金属基板の平均空間部径を１０
０μｍ〜１０００μｍとすることにより、その理由は解
明されないものの電池の寿命延長をより長くさせ得る。
する多孔性の耐アルカリ金属基板の平均空間部径を１０
０μｍ〜１０００μｍとすることにより、その理由は解
明されないものの電池の寿命延長をより長くさせ得る。
【００３２】本発明において、水酸化ニッケル活物質に
添加されるランタノイド元素とは、一般的にランタノイ
ド元素として総称されるスカンジウム、イットリウム、
および元素表でランタンに始まり、ルテニウムに終わる
ランタノイド系列に含まれる元素を意味するものであっ
て、水酸化ニッケル活物質に添加される場合、これらの
中の１種類もしくは２種類以上の複数の元素が併存する
状態であっても良好な結果が示される。
添加されるランタノイド元素とは、一般的にランタノイ
ド元素として総称されるスカンジウム、イットリウム、
および元素表でランタンに始まり、ルテニウムに終わる
ランタノイド系列に含まれる元素を意味するものであっ
て、水酸化ニッケル活物質に添加される場合、これらの
中の１種類もしくは２種類以上の複数の元素が併存する
状態であっても良好な結果が示される。
【００３３】
【実施例】本発明の実施例について、以下に詳述する。
【００３４】［実施例１］硫酸ニッケル溶液にランタン
の硝酸塩を添加した水溶液を用意し、この溶液にアンモ
ニア水を滴下してニッケルのアンミン錯イオンを形成
し、さらに、水酸化ナトリウムの水溶液を滴下しながら
激しく攪拌することによって、錯イオンを分解させて、
ランタノイドが固溶体化した水酸化ニッケル粒子を徐々
に析出させた。
の硝酸塩を添加した水溶液を用意し、この溶液にアンモ
ニア水を滴下してニッケルのアンミン錯イオンを形成
し、さらに、水酸化ナトリウムの水溶液を滴下しながら
激しく攪拌することによって、錯イオンを分解させて、
ランタノイドが固溶体化した水酸化ニッケル粒子を徐々
に析出させた。
【００３５】上記のランタノイドが固溶体化した水酸化
ニッケル粒子を水洗し、その表面に付着している陰イオ
ンおよびナトリウムイオンを取り除いた後、攪拌造粒機
を用いて、Ｌａの添加量が３．７７％である平均粒径３
０μｍの水酸化ニッケル粒子を造粒した。
ニッケル粒子を水洗し、その表面に付着している陰イオ
ンおよびナトリウムイオンを取り除いた後、攪拌造粒機
を用いて、Ｌａの添加量が３．７７％である平均粒径３
０μｍの水酸化ニッケル粒子を造粒した。
【００３６】この水酸化ニッケル粒子のタップ密度は
１．８０ｇ／ｍｌであった。
１．８０ｇ／ｍｌであった。
【００３７】一方、多孔性の耐アルカリ金属基板を用意
し、この金属基板の凹所に、上記の水酸化ニッケル粒子
を９０重量部、ニッケル粉末を８重量部、コバルト粉末
を２重量部、さらに、造粘剤としてカルボキシメチルセ
ルロースを含んで構成されたペーストを充填し、乾燥
し、圧縮してニッケル電極を作製した。
し、この金属基板の凹所に、上記の水酸化ニッケル粒子
を９０重量部、ニッケル粉末を８重量部、コバルト粉末
を２重量部、さらに、造粘剤としてカルボキシメチルセ
ルロースを含んで構成されたペーストを充填し、乾燥
し、圧縮してニッケル電極を作製した。
【００３８】そして、上記のニッケル電極を正極とし、
負極には正極に比して過剰容量を保有するカドミウム電
極を配し、ガラスフィルターで仕切られたガラス製の二
極電解セルを用い、濃度３０重量％の水酸化カリウム水
溶液を電解液として、開放系のモデルセルを組み立て
た。
負極には正極に比して過剰容量を保有するカドミウム電
極を配し、ガラスフィルターで仕切られたガラス製の二
極電解セルを用い、濃度３０重量％の水酸化カリウム水
溶液を電解液として、開放系のモデルセルを組み立て
た。
【００３９】上記のモデルセルに、０．１ｃ相当の電流
を１２時間にわたって流す充電処理を行った後、０．５
ｃ相当の電流で１．０ｖまで放電した後、放電容量を測
定して、その放電容量と、この場合に使用した水酸化ニ
ッケル粉末の理論電気容量とから、ニッケル電極活物質
としての利用率を算出したところ９４％の利用率が求め
られた。
を１２時間にわたって流す充電処理を行った後、０．５
ｃ相当の電流で１．０ｖまで放電した後、放電容量を測
定して、その放電容量と、この場合に使用した水酸化ニ
ッケル粉末の理論電気容量とから、ニッケル電極活物質
としての利用率を算出したところ９４％の利用率が求め
られた。
【００４０】また、上記の充放電サイクルを１００回繰
り返した後のニッケル電極活物質としての利用率を算出
したところ９２％の利用率が求められた。
り返した後のニッケル電極活物質としての利用率を算出
したところ９２％の利用率が求められた。
【００４１】この場合に測定されたニッケル電極の膨潤
率は１３１％に止まった。
率は１３１％に止まった。
【００４２】以下、一連の計測値として提示される膨潤
率とは、それぞれ、充電後の電極の厚さを充電前の電極
の厚さで割った値（×１００）で示される。
率とは、それぞれ、充電後の電極の厚さを充電前の電極
の厚さで割った値（×１００）で示される。
【００４３】［実施例２］Ｌａの添加量３．７７重量％
をＣｅの添加量３．９４重量％に変更し、また、多孔性
の耐アルカリ金属基板を、樹脂製スポンジにニッケルめ
っきを施し、これを培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニ
ッケル多孔体に変更した以外は、実施例１と同様にして
開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同様に充電
と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッケル
粒子のタップ密度は１．８１ｇ／ｍｌであり、１サイク
ル目の活物質の利用率は９２％、１００サイクル目の活
物質の利用率は９１％であって、電極の膨潤率は１３４
％に止まった。
をＣｅの添加量３．９４重量％に変更し、また、多孔性
の耐アルカリ金属基板を、樹脂製スポンジにニッケルめ
っきを施し、これを培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニ
ッケル多孔体に変更した以外は、実施例１と同様にして
開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同様に充電
と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッケル
粒子のタップ密度は１．８１ｇ／ｍｌであり、１サイク
ル目の活物質の利用率は９２％、１００サイクル目の活
物質の利用率は９１％であって、電極の膨潤率は１３４
％に止まった。
【００４４】［実施例３］Ｌａの添加量３．７７重量％
をＰｒの添加量３．９４重量％に変更した以外は、実施
例１と同様にして開放系のモデルセルを組み立て、実施
例１と同様に充電と放電を繰り返しながら計測した結
果、水酸化ニッケル粒子のタップ密度は１．７８ｇ／ｍ
ｌであり、１サイクル目の活物質の利用率は９４％、１
００サイクル目の活物質の利用率は９２％であって、電
極の膨潤率は１３５％に止まった。
をＰｒの添加量３．９４重量％に変更した以外は、実施
例１と同様にして開放系のモデルセルを組み立て、実施
例１と同様に充電と放電を繰り返しながら計測した結
果、水酸化ニッケル粒子のタップ密度は１．７８ｇ／ｍ
ｌであり、１サイクル目の活物質の利用率は９４％、１
００サイクル目の活物質の利用率は９２％であって、電
極の膨潤率は１３５％に止まった。
【００４５】［実施例４］Ｌａの添加量３．７７重量％
をＮｄの添加量３．３４重量％に変更した以外は、実施
例１と同様にして開放系のモデルセルを組み立て、実施
例１と同様に充電と放電を繰り返しながら計測した結
果、水酸化ニッケル粒子のタップ密度は１．７６ｇ／ｍ
ｌであり、１サイクル目の活物質の利用率は９４％、１
００サイクル目の活物質の利用率は９３％であって、電
極の膨潤率は１３４％に止まった。
をＮｄの添加量３．３４重量％に変更した以外は、実施
例１と同様にして開放系のモデルセルを組み立て、実施
例１と同様に充電と放電を繰り返しながら計測した結
果、水酸化ニッケル粒子のタップ密度は１．７６ｇ／ｍ
ｌであり、１サイクル目の活物質の利用率は９４％、１
００サイクル目の活物質の利用率は９３％であって、電
極の膨潤率は１３４％に止まった。
【００４６】［実施例５］Ｌａの添加量３．７７重量％
をＹｂの添加量３．８９重量％に変更し、また、多孔性
の耐アルカリ金属基板を、樹脂製スポンジにニッケルめ
っきを施し、これを培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニ
ッケル多孔体に変更した以外は、実施例１と同様にして
開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同様に充電
と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッケル
粒子のタップ密度は１．７５ｇ／ｍｌであり、１サイク
ル目の活物質の利用率は９３％、１００サイクル目の活
物質の利用率は９１％であって、電極の膨潤率は１３３
％に止まった。
をＹｂの添加量３．８９重量％に変更し、また、多孔性
の耐アルカリ金属基板を、樹脂製スポンジにニッケルめ
っきを施し、これを培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニ
ッケル多孔体に変更した以外は、実施例１と同様にして
開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同様に充電
と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッケル
粒子のタップ密度は１．７５ｇ／ｍｌであり、１サイク
ル目の活物質の利用率は９３％、１００サイクル目の活
物質の利用率は９１％であって、電極の膨潤率は１３３
％に止まった。
【００４７】［実施例６］Ｌａの添加量３．７７重量％
を０．９２重量％に変更した以外は、実施例１と同様に
して開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同様に
充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッ
ケル粒子のタップ密度は１．８３ｇ／ｍｌであり、１サ
イクル目の活物質の利用率は８９％、１００サイクル目
の活物質の利用率は８３％であって、電極の膨潤率は１
５２％であった。
を０．９２重量％に変更した以外は、実施例１と同様に
して開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同様に
充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッ
ケル粒子のタップ密度は１．８３ｇ／ｍｌであり、１サ
イクル目の活物質の利用率は８９％、１００サイクル目
の活物質の利用率は８３％であって、電極の膨潤率は１
５２％であった。
【００４８】［実施例７］Ｃｅの添加量３．９４重量％
を０．９４重量％に変更した以外は、実施例２と同様に
して開放系のモデルセルを組み立て、実施例２と同様に
充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッ
ケル粒子のタップ密度は１．８５ｇ／ｍｌであり、１サ
イクル目の活物質の利用率は８８％、１００サイクル目
の活物質の利用率は８５％であって、電極の膨潤率は１
４９％であった。
を０．９４重量％に変更した以外は、実施例２と同様に
して開放系のモデルセルを組み立て、実施例２と同様に
充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッ
ケル粒子のタップ密度は１．８５ｇ／ｍｌであり、１サ
イクル目の活物質の利用率は８８％、１００サイクル目
の活物質の利用率は８５％であって、電極の膨潤率は１
４９％であった。
【００４９】［実施例８］Ｐｒの添加量３．８２重量％
を０．９５重量％に変更した以外は、実施例３と同様に
して開放系のモデルセルを組み立て、実施例３と同様に
充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッ
ケル粒子のタップ密度は１．８４ｇ／ｍｌであり、１サ
イクル目の活物質の利用率は８８％、１００サイクル目
の活物質の利用率は８４％であって、電極の膨潤率は１
５０％であった。
を０．９５重量％に変更した以外は、実施例３と同様に
して開放系のモデルセルを組み立て、実施例３と同様に
充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッ
ケル粒子のタップ密度は１．８４ｇ／ｍｌであり、１サ
イクル目の活物質の利用率は８８％、１００サイクル目
の活物質の利用率は８４％であって、電極の膨潤率は１
５０％であった。
【００５０】［実施例９］Ｎｄの添加量３．３４重量％
を０．９１重量％に変更した以外は、実施例４と同様に
して開放系のモデルセルを組み立て、実施例４と同様に
充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッ
ケル粒子のタップ密度は１．８２ｇ／ｍｌであり、１サ
イクル目の活物質の利用率は８７％、１００サイクル目
の活物質の利用率は８１％であって、電極の膨潤率は１
４９％であった。
を０．９１重量％に変更した以外は、実施例４と同様に
して開放系のモデルセルを組み立て、実施例４と同様に
充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッ
ケル粒子のタップ密度は１．８２ｇ／ｍｌであり、１サ
イクル目の活物質の利用率は８７％、１００サイクル目
の活物質の利用率は８１％であって、電極の膨潤率は１
４９％であった。
【００５１】［実施例１０］Ｙｂの添加量３．８９重量
％を０．８９重量％に変更した以外は、実施例５と同様
にして開放系のモデルセルを組み立て、実施例５と同様
に充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニ
ッケル粒子のタップ密度は１．８０ｇ／ｍｌであり、１
サイクル目の活物質の利用率は８９％、１００サイクル
目の活物質の利用率は８４％であって、電極の膨潤率は
１５１％であった。
％を０．８９重量％に変更した以外は、実施例５と同様
にして開放系のモデルセルを組み立て、実施例５と同様
に充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニ
ッケル粒子のタップ密度は１．８０ｇ／ｍｌであり、１
サイクル目の活物質の利用率は８９％、１００サイクル
目の活物質の利用率は８４％であって、電極の膨潤率は
１５１％であった。
【００５２】［比較例１］Ｌａの添加量３．７７重量％
を０．４重量％に変更し、また、多孔性の耐アルカリ金
属基板を、樹脂製スポンジにニッケルめっきを施し、こ
れを培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニッケル多孔体に
変更した以外は、実施例１と同様にして開放系のモデル
セルを組み立て、実施例１と同様に充電と放電を繰り返
しながら計測した結果、水酸化ニッケル粒子のタップ密
度は１．８２ｇ／ｍｌであって実施例とほとんど変化が
なかった。
を０．４重量％に変更し、また、多孔性の耐アルカリ金
属基板を、樹脂製スポンジにニッケルめっきを施し、こ
れを培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニッケル多孔体に
変更した以外は、実施例１と同様にして開放系のモデル
セルを組み立て、実施例１と同様に充電と放電を繰り返
しながら計測した結果、水酸化ニッケル粒子のタップ密
度は１．８２ｇ／ｍｌであって実施例とほとんど変化が
なかった。
【００５３】ただし、１サイクル目の活物質の利用率は
８２％、１００サイクル目の活物質の利用率はわずかに
５２％であって、電極の膨潤率は１８３％に達した。
８２％、１００サイクル目の活物質の利用率はわずかに
５２％であって、電極の膨潤率は１８３％に達した。
【００５４】［比較例２］Ｌａの添加量３．７７重量％
をＣｅ０．３８重量％に変更し、また、多孔性の耐アル
カリ金属基板を、樹脂製スポンジにニッケルめっきを施
し、これを培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニッケル多
孔体に変更した以外は、実施例１と同様にして開放系の
モデルセルを組み立て、実施例１と同様に充電と放電を
繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッケル粒子のタ
ップ密度は１．８１ｇ／ｍｌであって実施例とほとんど
変化がなかった。
をＣｅ０．３８重量％に変更し、また、多孔性の耐アル
カリ金属基板を、樹脂製スポンジにニッケルめっきを施
し、これを培焼し、焼鈍してなるスポンジ状ニッケル多
孔体に変更した以外は、実施例１と同様にして開放系の
モデルセルを組み立て、実施例１と同様に充電と放電を
繰り返しながら計測した結果、水酸化ニッケル粒子のタ
ップ密度は１．８１ｇ／ｍｌであって実施例とほとんど
変化がなかった。
【００５５】ただし、１サイクル目の活物質の利用率は
８１％、１００サイクル目の活物質の利用率はわずかに
５０％であって、電極の膨潤率は１８２％に達した。
８１％、１００サイクル目の活物質の利用率はわずかに
５０％であって、電極の膨潤率は１８２％に達した。
【００５６】［比較例３］Ｌａの添加量３．７７重量％
をＹｂ０．３６重量％に変更した以外は、実施例１と同
様にして開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同
様に充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化
ニッケル粒子のタップ密度は１．８２ｇ／ｍｌであって
実施例とほとんど変化がなかった。
をＹｂ０．３６重量％に変更した以外は、実施例１と同
様にして開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同
様に充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化
ニッケル粒子のタップ密度は１．８２ｇ／ｍｌであって
実施例とほとんど変化がなかった。
【００５７】ただし、１サイクル目の活物質の利用率は
８３％、１００サイクル目の活物質の利用率はわずかに
５１％であって、電極の膨潤率は１８４％に達した。
８３％、１００サイクル目の活物質の利用率はわずかに
５１％であって、電極の膨潤率は１８４％に達した。
【００５８】［比較例４］Ｌａの添加量３．７７重量％
をＺｎ３．９５重量％に変更した以外は、実施例１と同
様にして開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同
様に充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化
ニッケル粒子のタップ密度は１．７６ｇ／ｍｌであって
実施例とほとんど変化がなかった。
をＺｎ３．９５重量％に変更した以外は、実施例１と同
様にして開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同
様に充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化
ニッケル粒子のタップ密度は１．７６ｇ／ｍｌであって
実施例とほとんど変化がなかった。
【００５９】ただし、１サイクル目の活物質の利用率は
９４％、１００サイクル目の活物質の利用率は８９％で
あって、電極の膨潤率は１５２％に達した。
９４％、１００サイクル目の活物質の利用率は８９％で
あって、電極の膨潤率は１５２％に達した。
【００６０】［比較例５］Ｌａの添加量３．７７重量％
を全く添加しないで製品とした以外は、実施例１と同様
にして開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同様
に充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニ
ッケル粒子のタップ密度は１．８３ｇ／ｍｌであって実
施例とほとんど変化がなかった。
を全く添加しないで製品とした以外は、実施例１と同様
にして開放系のモデルセルを組み立て、実施例１と同様
に充電と放電を繰り返しながら計測した結果、水酸化ニ
ッケル粒子のタップ密度は１．８３ｇ／ｍｌであって実
施例とほとんど変化がなかった。
【００６１】ただし、１サイクル目の活物質の利用率は
８３％、１００サイクル目の活物質の利用率はわずかに
５１％であって、電極の膨潤率は１８５％に達した。
８３％、１００サイクル目の活物質の利用率はわずかに
５１％であって、電極の膨潤率は１８５％に達した。
【００６２】以上に述べたように、本発明の実施は、ニ
ッケル電極活物質として必要なタップ密度を従来品とほ
とんど変えずに済ませながら、充放電の繰り返しが１０
０サイクル目の活物質の利用率を一部を除いてほぼ２倍
の値へと向上させ、さらに、この場合の電極の膨潤率を
２／３に止めることを容易にした。
ッケル電極活物質として必要なタップ密度を従来品とほ
とんど変えずに済ませながら、充放電の繰り返しが１０
０サイクル目の活物質の利用率を一部を除いてほぼ２倍
の値へと向上させ、さらに、この場合の電極の膨潤率を
２／３に止めることを容易にした。
【００６３】以上の結果をまとめて表１および図１に示
す。
す。
【００６４】
【表１】 添加 添加量 タッフ゜密度 1サイクル目の 100サイクル目の 電極の膨 元素 (重量％) (g/ml) 利用率(%) 利用率(%) 潤率(%) 実施例１ Ｌａ 3.77 1.80 ９４ ９２ １３１ 実施例２ Ｃｅ 3.94 1.81 ９２ ９１ １３４ 実施例３ Ｐｒ 3.82 1.78 ９４ ９２ １３５ 実施例４ Ｎｄ 3.34 1.76 ９４ ９３ １３４ 実施例５ Ｙｂ 3.89 1.75 ９３ ９１ １３３ 実施例６ Ｌａ 0.92 1.83 ８９ ８３ １５２ 実施例７ Ｃｅ 0.94 1.85 ８８ ８５ １４９ 実施例８ Ｐｒ 0.95 1.84 ８８ ８４ １５０ 実施例９ Ｎｄ 0.91 1.82 ８７ ８１ １４９ 実施例10 Ｙｂ 0.89 1.80 ８９ ８４ １５１ 比較例１ Ｌａ 0.4 1.82 ８２ ５２ １８３ 比較例２ Ｃｅ 0.38 1.81 ８１ ５０ １８２ 比較例３ Ｙｂ 0.36 1.82 ８３ ５１ １８４ 比較例４ Ｚｎ 3.95 1.76 ９４ ８９ １５２ 比較例５ なし 0 1.83 ８３ ５１ １８５
【００６５】
【発明の効果】以上に詳述したように、本発明を実施
し、アルカリ電池用のニッケル活物質にランタノイド元
素やイットリウムを添加することによって、水酸化ニッ
ケルの利用率を大幅に向上させるとともに、ニッケル電
極の膨潤率も大幅に低下させて、アルカリ電池の寿命の
延長と、高容量化を助長することを可能にした。
し、アルカリ電池用のニッケル活物質にランタノイド元
素やイットリウムを添加することによって、水酸化ニッ
ケルの利用率を大幅に向上させるとともに、ニッケル電
極の膨潤率も大幅に低下させて、アルカリ電池の寿命の
延長と、高容量化を助長することを可能にした。
【図１】アルカリ電池用のニッケル活物質に、ランタ
ン、セリウムあるいはイッテリビウムを添加した場合
の、１００サイクル目の電極利用率を示すグラフであ
る。
ン、セリウムあるいはイッテリビウムを添加した場合
の、１００サイクル目の電極利用率を示すグラフであ
る。
Claims (9)
- 【請求項１】 アルカリ電池を構成する活物質の主成分
が、水酸化ニッケル粉末活物質にランタノイド元素また
はイットリウムを０．５〜６．０重量％添加されたもの
であることを特徴とするニッケル電極用活物質。 - 【請求項２】 ランタノイド元素が水酸化ニッケルの結
晶中で固溶状態にあることを特徴とする請求項１に記載
のニッケル電極用活物質。 - 【請求項３】 ランタノイド元素が酸化物の微細粒子と
して水酸化ニッケル中に分散されていることを特徴とす
る請求項１または２に記載のニッケル電極用活物質。 - 【請求項４】 ランタノイド元素が水酸化物の微細粒子
として水酸化ニッケル中に分散されていることを特徴と
する請求項１〜３のいずれかに記載のニッケル電極用活
物質。 - 【請求項５】 ランタノイド元素がＬａ、Ｃｅ、Ｐｒ、
Ｎｄ、Ｙｂの１種以上であることを特徴とする請求項１
〜４のいずれかに記載のニッケル電極用活物質。 - 【請求項６】 平均粒子径が１０μｍ〜１００μｍであ
ることを特徴とする請求項１〜５のいずれかに記載のニ
ッケル電極用活物質。 - 【請求項７】 多孔性の耐アルカリ金属基板の凹所に、
請求項１〜６のいずれかに記載のニッケル電極用活物質
が充填されていることを特徴とするニッケル電極。 - 【請求項８】 多孔性の耐アルカリ金属基板が樹脂製ス
ポンジにニッケルめっきを施し、これを培焼し、焼鈍し
てなるスポンジ状ニッケル多孔体の凹所に、請求項１〜
６のいずれかに記載のニッケル電極用活物質が充填され
ていることを特徴とするニッケル電極。 - 【請求項９】 多孔性の耐アルカリ金属基板の平均空間
部径が１００μｍ〜１０００μｍであることを特徴とす
る請求項７または８に記載のニッケル電極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6196315A JPH0845508A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | ニッケル電極用活物質およびニッケル電極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6196315A JPH0845508A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | ニッケル電極用活物質およびニッケル電極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0845508A true JPH0845508A (ja) | 1996-02-16 |
Family
ID=16355775
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP6196315A Pending JPH0845508A (ja) | 1994-07-29 | 1994-07-29 | ニッケル電極用活物質およびニッケル電極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0845508A (ja) |
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| EP0834945A1 (en) * | 1996-09-30 | 1998-04-08 | Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. | Nickel positive electrode and alkaline storage battery using the same |
| WO1998034290A1 (en) * | 1997-01-30 | 1998-08-06 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Enclosed alkali storage battery |
| EP0863562A1 (fr) * | 1997-03-06 | 1998-09-09 | Alcatel | Matière active positive pour électrode de nickel d'accumulateur à électrolyte alcalin |
| WO1999017388A1 (fr) * | 1997-09-30 | 1999-04-08 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Accumulateur au nickel-hydrogene |
| US6566008B2 (en) | 1997-01-30 | 2003-05-20 | Sanyo Electric Co., Ltd. | Sealed alkaline storage battery |
| JP2006525645A (ja) * | 2003-05-02 | 2006-11-09 | テキサコ オヴォニック バッテリー システムズ エルエルシー | アルカリ蓄電池における水酸化ニッケル正電極用の性能向上添加材料 |
| JP2007265670A (ja) * | 2006-03-27 | 2007-10-11 | Panasonic Ev Energy Co Ltd | 電池 |
-
1994
- 1994-07-29 JP JP6196315A patent/JPH0845508A/ja active Pending
Cited By (13)
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| FR2760567A1 (fr) * | 1997-03-06 | 1998-09-11 | Alsthom Cge Alcatel | Matiere active positive pour electrode de nickel d'accumulateur a electrolyte alcalin |
| EP0863562A1 (fr) * | 1997-03-06 | 1998-09-09 | Alcatel | Matière active positive pour électrode de nickel d'accumulateur à électrolyte alcalin |
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| JP2006525645A (ja) * | 2003-05-02 | 2006-11-09 | テキサコ オヴォニック バッテリー システムズ エルエルシー | アルカリ蓄電池における水酸化ニッケル正電極用の性能向上添加材料 |
| JP2013243142A (ja) * | 2003-05-02 | 2013-12-05 | Ovonic Battery Co Inc | アルカリ蓄電池における水酸化ニッケル正電極用の性能向上添加材料 |
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Legal Events
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|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20040309 |
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| A02 | Decision of refusal |
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