DE69908123T2

DE69908123T2 - Nickelelektrode für alkalispeicherbatterien, verfahren zu deren herstellung und alkalispeicherbatterie

Info

Publication number: DE69908123T2
Application number: DE69908123T
Authority: DE
Inventors: Mitsuzou Moriguchi-shi NOGAMI; Reizo Moriguchi-shi MAEDA; Yoshinori Moriguchi-shi MATSUURA; Katsuhiko Moriguchi-shi SHINYAMA; Ikuo Moriguchi-shi YONEZU; Koji Moriguchi-shi NISHIO
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1998-02-20
Filing date: 1999-02-18
Publication date: 2004-04-08
Anticipated expiration: 2019-02-19
Also published as: EP1075031B1; KR100369217B1; CN1529371A; US20050053837A1; HK1034001A1; CN1307734C; CN1155130C; EP1075031A1; EP1075031A4; JP3717786B2; CA2321293C; CN1290406A; WO1999043035A1; US7112228B2; KR20010033703A; US7063915B1; DE69908123D1; CA2321293A1

Description

Erfindungsgebiet
Die vorliegende Erfindung betrifft eine Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, bei der ein aktives Material, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf ein porös gesintertes Nickelsubstrat aufgebracht ist, ein Verfahren zum Herstellen der Nickelelektrode für die Alkali-Speicherbatterie und eine Alkali-Speicherbatterie, die die Nickelelektrode als positive Elektrode verwendet. Die Erfindung ist gekennzeichnet durch die Verbesserung der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie zum Unterdrücken der Selbstladung für einen Fall, bei dem die Alkali-Speicherbatterie in einem geladenen Zustand bei hoher Temperatur gelagert wird, um die Speichercharakteristika der Batterie unter hohen Temperaturbedingungen zu verbessern und um die Sauerstoffentwicklung in den frühen Stadien für den Fall, bei dem die Alkali-Speicherbatterie unter hohen Temperaturbedingungen geladen ist, ausreichend zu unterdrücken um die Ladungscharakteristika der Batterie unter hohen Temperaturbedingungen zu verbessern.
Hintergrund der Erfindung
Eine Alkali-Speicherbatterie, wie beispielsweise eine Nickel-Metallhydrid-Batterie oder eine Nickel-Cadmium-Batterie, hat herkömmlicherweise eine gesinterte Nickelelektrode oder eine nicht gesinterte Nickelelektrode als die positive Elektrode verwendet.
Die nicht gesinterte Nickelelektrode wird durch direktes Aufbringen einer Paste aus aktivem Material, die hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf einen leitfähigen porösen Körper, wie beispielsweise geschäumtes Nickel, hergestellt. Obwohl sie leicht hergestellt werden kann, besteht ein Nachteil, dass sie bei hohem Strom eine schwache Ladungs-Entladungs-Charakteristik hat.
Andererseits verwendet die gesinterte Nickelelektrode ein poröses, gesintertes Nickelsubstrat, das durch Sintern erhalten worden ist, und wird durch chemisches Imprägnieren des porösen, gesinterten Nickelsubstrats mit einem Salz des aktiven Materials hergestellt. Das gesinterte Nickelsubstrat liefert eine höhere Leitfähigkeit. Zusätzlich hat die Elektrode wegen gute Haftung des aktiven Materials an dem porösen, gesinterten Nickelsubstrat ausgezeichnete Lade-Entlade-Charakteristika bei hohem Strom. In dieser Hinsicht ist eine Alkali-Speicherbatterie, bei der die gesinterte Nickelelektrode verwendet worden ist, bevorzugt in einem Starkstromwerkzeug verwendet worden, welches eine hohe Stromentladung erfordert.
Unglücklicherweise hat jedoch die gesinterte Nickelelektrode ein niedrigeres Auftragverhältnis des aktiven Materials als die nicht gesinterte Nickelelektrode und daher muss sie bei der Verwendung des aktiven Materials verbessert werden. Zusätzlich wird in einer Alkali-Speicherbatterie, die die gesinterte Nickelelektrode verwendet, dieses gesinterte Nickelsubstrat infolge des wiederholten Ladens und Entladens der Batterie schwach. Dies führt zu geringen Lade-/Entladezyklus-Charakteristika der Batterie.
In dieser Hinsicht ist herkömmlicherweise eine gesinterte Nickelelektrode vorgeschlagen worden, bei der eine Schicht, bestehend aus Kobalthydroxid, auf einer Oberfläche eines aktiven Materials ausgebildet ist, das auf ein poröses gesintertes Nickelsubstrat aufgebracht worden ist, wonach die Schicht bei Anwesenheit von Sauerstoff und einer Alkalilösung wärmebehandelt wird, so dass das Kobalthydroxid oxidiert wird, um die Leitfähigkeit des aktiven Materials zu verbessern, wodurch die Verwendung desselben verbessert wird, wie dies in der JP 1-200555, A, offenbart worden ist. Es ist auch eine gesinterte Nickelelektrode vorgeschlagen worden, bei der auf einer Oberfläche eines porösen, gesinterten Nickelsubstrats eine Schicht, bestehend aus Kobalthydroxid ausgebildet wird, wonach die Schicht bei Anwesenheit von Sauerstoff und einer Alkalilösung wärmebehandelt wird, und ein aktives Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, dann auf dieses gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht wird, um die Korrosion des gesinterten Nickelsubstrats während des Aufbringens des aktiven Materials zu unterbinden, so dass die Ladungs-/Entladungszyklus-Charakteristika der Batterie verbessert werden, wie dies in der JP 63-216286, A, offenbart ist.
Selbst für den Fall, bei dem die gesinterte Nickelelektrode, die auf die Art und Weise wie in dieser JP 1-200555, A, offenbart, hergestellt ist, als positive Elektrode einer Alkali-Speicherbatterie verwendet wird, leidet unglücklicherweise jedoch die Alkali-Speicherbatterie immer noch an dem Auftreten von Selbstentladung infolge der Sauerstoffentwicklung in der gesinterten Nickelelektrode, wenn die Batterie in einem geladenen Zustand bei einer hohen Temperatur von ungefähr 50°C für lange Zeit gelagert wird. Somit ist die Alkali-Speicherbatterie in ihrer Kapazität verringert.
Selbst in einem Fall, bei dem die gesinterte Nickelelektrode, die auf die Art und Weise, wie sie in der vorstehenden JP 63-216268, A (JP 5-50099, B) offenbart, hergestellt worden ist, als positive Elektrode einer Alkali-Speicherbatterie verwendet worden ist, tritt die Sauerstoffentwicklung in der Alkali-Speicherbatterie, welche bei hoher Temperatur von ungefähr 50°C geladen wird, auf, bevor die positive Elektrode vollständig geladen ist. Als ein Ergebnis wird die Ladungseffizienz vermindert.
Ferner ist eine gesinterte Nickelelektrode vorgeschlagen worden, bei der ein aktives Material für die positive Elektrode Yttriumhydroxid enthält, um die Verwendung derselben unter hohen Temperaturbedingungen zu verbessern, wie dies in der JP 48-50233, A, offenbart ist, und eine gesinterte Nickelelektrode vorgeschlagen worden, bei der ein Bestandteil, wie beispielsweise Yttrium, Indium, Antimon oder dergleichen, dem aktiven Material hinzugefügt ist, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, um die Verwendung desselben unter hohen Temperaturbedingungen zu verbessern, wie dies in der JP 5-28992, A, offenbart ist.
In jeder der gesinterten Nickelelektroden, die in diesen offiziellen Schriften offenbart sind, wird die Verbindung, wie beispielsweise Yttrium, jedoch einfach dem aktiven Material zugefügt. Daher sind das aktive Material und das gesinterte Nickelsubstrat nicht ausreichend mit dem Bestandteil, wie beispielsweise Yttrium, abgedeckt. Dies ermöglicht nachteiligerweise, dass Elektrolytlösungen mit dem aktiven Material und/oder dem gesinterten Nickelsubstrat in Berührung gelangen. Demgemäß tritt in der gesinterten Nickelelektrode unter hohen Temperaturbedingungen immer noch eine Sauerstoffentwicklung auf und eine ausreichende Erhöhung bei der Verwendung der aktiven Materialien kann somit nicht erzielt werden.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist es, in einer Alkali-Speicherbatterie, die als ihre positive Elektrode eine gesinterte Nickelelektrode verwendet, die ein poröses, gesintertes Nickelsubstrat aufweist, auf welchem ein aktives Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, aufgebracht ist, die Alkali-Speicherbatterie mit ausgezeichneten Speichercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen zu schaffen, indem die Selbstentladung infolge der Sauerstoffgasentwicklung in der vorstehenden Nickelelektrode selbst dann unterdrückt wird, wenn die Batterie in einem geladenen Zustand für eine lange Zeitdauer bei einer hohen Temperatur gelagert wird.
Eine weitere Aufgabe der Erfindung ist es, in einer Alkali-Speicherbatterie, die als ihre positive Elektrode eine gesinterte Nickelelektrode verwendet, bestehend aus einem porösen gesinterten Nickelsubstrat, auf welchem ein aktives Material, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, aufgebracht ist, die Alkali-Speicherbatterie mit einer ausreichenden Batteriekapazität unter hohen Temperaturbedingungen zu schaffen, indem die Sauerstoffentwicklung unterdrückt wird, bevor die vorstehend genannte Nickelelektrode vollständig geladen wird, wenn die Batterie unter hohen Temperaturbedingungen geladen wird.
Offenbarung der Erfindung
Eine erste Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie mit einem porösen, gesinterten Nickelsubstrat, auf welches ein aktives Material, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, aufgebracht ist, wobei auf einer Oberfläche des aktiven Materials, das so auf das poröse, gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden ist, eine Beschichtungsschicht ausgebildet ist, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes enthält, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi.
Beim Herstellen dieser Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie wird das aktive Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf das poröse, gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht, wonach die Beschichtungsschicht, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes, gewählt aus einer Gruppe bestehend aus Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi enthält, auf dem aktiven Material, das so auf das poröse, gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden ist, ausgebildet wird.
Wenn eine Alkali-Speicherbatterie unter Verwendung dieser ersten Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie als deren positive Elektrode hergestellt wird, dient diese Beschichtungsschicht, die auf der Oberfläche des aktiven Materials ausgebildet wird, welches auf das poröse, gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden ist, dazu, zu verhindern, dass das aktive Material und/oder das gesinterte Nickelsubstrat mit einer Elektrolytlösung in Kontakt gelangen. Selbst in einem Fall, bei dem die Alkali-Speicherbatterie in einem geladenen Zustand bei hoher Temperatur gelagert wird, unterdrückt daher diese Beschichtungsschicht die Sauerstoffgasentwicklung, die bei Reaktion der Elektrolytlösung mit dem aktiven Material und dergleichen induziert wird, wodurch die Speichercharakteristika der Batterie unter hohen Temperaturbedingungen verbessert sind.
Beispiele eines Hydroxids von Lanthanoid, das in dieser Beschichtungsschicht verwendet wird, umfassen ein Hydroxid von wenigstens einem Element, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Lanthan La, Cer Ce, Praseodym Pr, Neodym Nd, Europium Eu und Ytterbium Yb.
Ferner ist es bei der vorstehenden ersten Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie vorzuziehen, dass in diesen Hydroxiden in der Beschichtungsschicht Kobalt enthalten ist. Wenn eine Alkali-Speicherbatterie die Nickelelektrode verwendet, in welcher Kobalt in diesen Hydroxiden in der Beschichtungsschicht enthalten ist, wird das Kobalt oxidiert, um die Leitfähigkeit der Nickelelektrode zu verbessern, wodurch die Alkali-Speicherbatterie in den Batteriecharakteristika verbessert ist.
Beim Ausbilden der Beschichtungsschicht, die somit Kobalt enthält, wird, wenn die Beschichtungsschicht bei Anwesenheit von Alkali und Sauerstoff wärmebehandelt wird, dieses Kobalt durch die Wärmebehandlung geeigneterweise oxidiert, um die Leitfähigkeit der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie weiter zu verbessern. Ferner ist anders als im Fall, in welchem Kobalt bei dem ersten Mal des Ladens elektrochemisch oxidiert wird, wenn die Nickelelektrode in einer Alkali-Speicherbatterie verwendet wird, die Batteriekapazität nicht vermindert. Da weiterhin das so oxidierte Kobalt verhindert, dass das aktive Material während der Lagerung bei hoher Temperatur zersetzt wird, wodurch die Alkali-Speicherbatterie in ihren Lagercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen weiter verbessert ist. Beim Durchführen der Wärmebehandlung können, wenn die Temperatur zu niedrig ist, die Wirkungen, wie vorstehend beschrieben, nicht ausreichend erzielt werden. Wenn andererseits die Temperatur zu hoch ist, wird das aktive Material, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht ist, zersetzt und das gesinterte Nickelsubstrat korrodiert. Daher ist die Temperatur der Wärmebehandlung vorzugsweise im Bereich von 60°C bis 100°C zu setzen.
Beim Ausbilden der Beschichtungsschicht unter Verwendung der vorstehend genannten Hydroxide kann ferner, wenn die Menge des vorstehend genannten Hydroxids oder der Hydroxide zu klein ist, die Reaktion zwischen der Elektrolytlösung und dem aktiven Material und dergleichen nicht ausreichend genug unterdrückt werden. Wenn andererseits die Menge des vorstehend genannten Hydroxids oder der Hydroxide zu groß ist, wird ein Verhältnis des aktiven Materials, welches auf die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie aufgebracht worden ist, gering, wodurch die Batterie nicht eine ausreichende Batteriekapazität erzielen kann. Daher ist die Menge des vorstehend genannten Hydroxids oder der Hydroxide vorzugsweise im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller angewandten Materialien, die das aktive Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, enthält, bemessen.
Bei dieser ersten Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie ist es vorzuziehen, dass Zink, Cadmium, Magnesium, Kobalt, Mangan oder dergleichen in das aktive Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, als feste Lösung inkorporiert wird, um die Ausdehnung der Nickelelektrode während der Lade-/Entladevorgänge der Batterie zu verhindern.
Eine zweite Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung ist eine Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, bestehend aus einem porösen, gesinterten Nickelsubstrat, auf welches ein aktives Material, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, aufgebracht worden ist, wobei zwischen dem porösen, gesinterten Nickelsubstrat und dem aktiven Material eine Zwischenschicht ausgebildet ist, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes enthält, das aus der Gruppe ausgewählt ist, die besteht aus Calcium Ca, Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi.
Beim Herstellen dieser Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie ist die Zwischenschicht, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Calcium Ca, Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi, enthält, auf dem porösen, gesinterten Nickelsubstrat ausgebildet, wonach das aktive Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf das poröse, gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht wird, auf welchem die Zwischenschicht so ausgebildet worden ist.
Wenn eine Alkali-Speicherbatterie diese zweite Nickelelektrode als ihre positive Elektrode verwendet, dient die Zwischenschicht, welche das vorstehend genannte Hydroxid oder die Hydroxide enthält, dazu, zu verhindern, dass ein Sauerstoffgasentwicklungspotential zusammen mit dem Anstieg der Temperatur niedriger wird. Demgemäß wird, wenn die Alkali-Speicherbatterie unter hohen Temperaturbedingungen geladen wird, verhindert, dass Sauerstoffgas von der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie erzeugt wird, woraus eine verbesserte Ladungseffizienz der Batterie unter hohen Temperaturbedingungen resultiert.
Beispiele eines Hydroxids von Lanthanoid, welches in dieser Zwischenschicht verwendet wird, umfassen ein Hydroxid von wenigstens einem Element, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Lanthan La, Cer Ce, Praseodym Pr, Neodym Nd, Europium Eu und Ytterbium Yb.
Weiterhin ist es bei der zweiten Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie vorzuziehen, dass Kobalt zusammen mit dem vorstehend genannten Hydroxid oder den Hydroxiden in der Zwischenschicht enthalten ist oder dass eine zweite Zwischenschicht, bestehend aus Kobalthydroxid auf der Zwischenschicht ausgebildet wird. Wenn Kobalt in der Zwischenschicht enthalten ist oder die zweite Zwischenschicht, bestehend aus Kobalthydroxid, auf der Zwischenschicht ausgebildet worden ist, wie diese vorstehend beschrieben worden ist, ist verhindert, dass das gesinterte Nickelsubstrat während des Aufbringens des aktiven Materials korrodiert, um oxidiert zu werden. Wenn darüber hinaus die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie in einer Alkali-Speicherbatterie verwendet wird, wird das Kobalt, welches in der Zwischenschicht enthalten ist, oder das Kobalthydroxid in der zweiten Zwischenschicht oxidiert, um die Leitfähigkeit der Nickelelektrode zu verbessern, woraus verbesserte Batteriecharakteristika resultieren. Insbesondere werden für einen Fall größere Effekte erzielt, bei dem die zweite Zwischenschicht auf der Zwischenschicht ausgebildet ist.
Beim Ausbilden der Zwischenschicht, die Kobalt enthält, oder beim Ausbilden der zweiten Zwischenschicht, bestehend aus Kobalthydroxid, auf der Zwischenschicht, wie dies jeweils vorstehend beschrieben worden ist, wird, wenn die Zwischenschicht oder die zweite Zwischenschicht bei Anwesenheit von Alkali und Sauerstoff wärmebehandelt wird, das Kobalt, welches in der Zwischenschicht enthalten ist, oder das Kobalthydroxid in der zweiten Zwischenschicht geeigneterweise durch die Wärmebehandlung oxidiert, um die Leitfähigkeit der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie weiter zu verbessern. Im Gegensatz zu einem Fall, bei dem bei der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, die in der Alkali-Speicherbatterie verwendet wird, bei der das Kobalt, welches in der Zwischenschicht oder das Kobalthydroxid in der zweiten Zwischenschicht bei dem ersten Mal Laden elektrochemisch oxidiert wird, wird die Batteriekapazität nicht gesenkt. Beim Ausführen der Wärmebehandlung können, wenn die Temperatur zu niedrig ist, die Effekte, wie vorstehend beschrieben, nicht ausreichend erzielt werden. Andererseits korrodiert das gesinterte Nickelsubstrat, wenn die Temperatur zu hoch ist. Daher ist die Temperatur der Wärmebehandlung vorzugsweise im Bereich von 60°C bis 100°C zu setzen.
Bei der zweiten Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie ist es weiterhin vorzuziehen, dass Zink, Cadmium, Magnesium, Kobalt, Mangan oder dergleichen in das aktive Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, als feste Lösung eingebaut ist, um die Ausdehnung der Nickelelektrode während der Lade-/Entladevorgänge der Batterie zu verhindern.
Kurze Beschreibung der Figuren
1 ist eine schematische Darstellung im Schritt eines Zustandes, bei dem eine Beschichtungsschicht, bestehend aus verschiedenen Hydroxiden, auf dem aktiven Material ausgebildet ist, welches auf ein poröses, gesintertes Nickelsubstrat aufgebracht ist, gemäß den vorliegenden Beispielen; und
2 ist eine schematische Ansicht im Schnitt eines Zustandes, bei dem eine Zwischenschicht, bestehend aus verschiedenen Hydroxiden, auf einem porösen, gesinterten Nickelsubstrat ausgebildet ist und aktives Material dann auf das gesin terte Nickelsubstrat mit der darauf ausgebildeten Zwischenschicht aufgebracht ist, gemäß den vorliegenden Beispielen.
Beste Art für die Durchführung der Erfindung
Eine Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, ein Verfahren zum Herstellen der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie und eine Alkali-Speicherbatterie gemäß den Beispielen der vorliegenden Erfindung werden im Einzelnen beschrieben und die ausgezeichneten Merkmale derselben werden durch Vergleich mit Vergleichsbeispielen klargestellt. Die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, das Verfahren zum Herstellen der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie und die Alkali-Speicherbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung sind nicht besonders auf diese in den folgenden Beispielen beschriebene begrenzt und können durch geeignete Änderungen innerhalb eines Bereiches, in welchem der Kern nicht geändert ist, verkörpert sein.
(Beispiel A1 bis A11)
Bei den vorliegenden Beispielen wurde ein poröses, gesintertes Nickelsubstrat, das auf die folgende Art und Weise hergestellt worden war, verwendet, um jede Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie herzustellen.
Bei der Herstellung des porösen, gesinterten Nickelsubstrats wurden ein Carbonyl-Nickel-Pulver und ein Bindemittel verknetet, um einen Nickelschlamm zu erzeugen, und der Nickelschlamm wurde auf ein Perforiermetall mit einer Dicke von 50 μm aufgebracht. Der Schlamm auf dem Perforiermetall wurde getrocknet und dann unter reduzierender Atmosphäre gesintert, um das poröse, gesinterte Nickelsubstrat zu erhalten. Das so erhaltene poröse, gesinterte Nickelsubstrat hatte eine Porosität von ungefähr 85% und eine Dicke von 0,65 mm.
Als Nächstes wurde das poröse, gesinterte Nickelsubstrat in ein Lösungsgemisch aus Nickelnitrat und Kobaltnitrat (spezifisches Gewicht: 1,75, Atomverhältnis zwischen Nickel und Kobalt: 10 : 1) getaucht, so dass das poröse, gesinterte Nickelsubstrat mit dem Lösungsgemisch imprägniert wurde, wonach das gesinterte Nickelsubstrat in eine 25%ige wässrige Lösung von KOH eingetaucht wurde, so dass Hydroxide von Nickel und Kobalt auf dem gesinterten Nickelsubstrat abgeschieden wurden. Dieser vorstehend genannte Vorgang wurde 6-mal wiederholt, um ein aktives Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf diesem gesinterten Nickelsubstrat aufzubringen.
Darauf folgend wurde jede Beschichtungsschicht 3, bestehend aus einem entsprechenden Hydroxid, wie in der folgenden Tabelle 1 gezeigt, auf dem aktiven Material 2, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat 1 aufgebracht worden war, wie in der 1 gezeigt, ausgebildet.
Es wurden wässrige Lösungen von 3 Gew.-% Nitraten jeweils unter Verwendung von Calciumnitrat beim Beispiel A1; Strontiumnitrat beim Beispiel A2; Scandiumnitrat beim Beispiel A3; Yttriumnitrat beim Beispiel A4; Lanthannitrat bei Beispiel A5; Cernitrat beim Beispiel A6; Praseodymnitrat bei Beispiel A7; Neodymnitrat beim Beispiel A8; Europiumnitrat beim Beispiel A9; Ytterbiumnitrat beim Beispiel A10; und Wismutnitrat beim Beispiel A11 hergestellt.
Jedes der gesinterten Nickelsubstrate mit dem darauf aufgebrachten aktiven Material, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, wurde in die vorstehend genannten entsprechenden wässrigen Nitratlösungen eingetaucht und dann in eine 25%ige wässrige Lösung von NaOH bei 80°C eingetaucht, um jeweils eine Beschichtungsschicht, bestehend aus dem Hydroxid des vorstehend genannten entsprechenden Elementes auf dem aktiven Material auszubilden, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden war. Jede der Nickelelektrode für die Alkali-Speicherbatterien war somit hergestellt. Jede Beschichtungsschicht jedes Hydroxids, welches auf dem aktiven Material auf die vorstehend beschriebene Art und Weise ausgebildet worden war, hatte ein konstantes Gewicht pro Einheitsfläche von 5 bis 6 mg/cm². Ferner betrugt die Menge des Hydroxids in jeder Beschichtungsschicht ungefähr 3 Gew.-%, basierend auf der Gesamtmenge aller aufgebrachten Materialien, die das aktive Material enthalten.
Wenn ferner jedes der aktiven Materialien, welches die Beschichtungsschichten bildete, wie dies vorstehend beschrieben worden war, durch ein röntgenstrahl-spektografisches Verfahren analysiert worden war, wurde eine Spitze des Hydroxids des vorstehend genannten jeweiligen Elementes zusätzlich zu einer Spitze des Nickelhydroxids beobachtet. Es wurde somit bestätigt, dass die Beschichtungsschicht, bestehend aus dem Hydroxid des vorstehend genannten jeweiligen Elements, auf dem aktiven Material ausgebildet worden war.
Obwohl 1 als eine schematische Schnittansicht der vorliegenden Beispiele präsentiert worden ist, ist anzumerken, dass das aktive Material 2, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, und die Beschichtungsschicht 3, die aus dem Hydroxid zusammengesetzt ist, teilweise unterbrochen sein können oder nicht als vollständig unabhängige Schicht beobachtet werden können.
(Vergleichsbeispiel a1)
Bei dem Vergleichsbeispiel a1 wurde ein gesintertes Nickelsubstrat mit einem darauf aufgebrachten aktiven Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, als eine Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie wie bei den vorstehend beschriebenen Beispielen A1 bis A11 verwendet und auf dem auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebrachten aktiven Material wurde keine Beschichtungsschicht ausgebildet.
(Vergleichsbeispiel a2)
Bei dem Vergleichsbeispiel a2 wurde ein aktives Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehend genannten Beispielen A1 bis A11 auf das poröse, gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht. Darauf folgend wurde das gesinterte Nickelsubstrat in eine wässrige Lösung aus 3 Gew.-% Kobaltnitrat eingetaucht und dann in eine wässrige NaOH-Lösung eingetaucht, so dass Kobalthydroxid auf dem aktiven Material, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden war, abgeschieden wurde. Danach wurde das mit der wässrigen NaOH-Lösung benässte, gesinterte Nickelsubstrat in der Atmosphäre, das heißt bei Anwesenheit von Sauerstoff, bei einer Temperatur von 80°C wärmebehandelt, so dass das Kobalthydroxid oxidiert wurde. Auf diese Art und Weise wurde eine Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie hergestellt, bei der eine Schicht, bestehend aus Kobalthydroxid auf dem aktiven Material ausgebildet worden war. Anzumerken ist, dass die Nickelelektrode für eine so hergestellte Alkali-Speicherbatterie äquivalent der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, wie sie in der vorstehend genannten JP 1-200555 , A, offenbart ist, ist.
(Vergleichsbeispiel a3)
Bei dem Vergleichsbeispiel a3 wurde beim Aufbringen eines aktiven Materials auf ein poröses, gesintertes Nickelsubstrat, welches auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehend genannten Beispielen A1 bis A11 erhalten worden war, eine gemischte wässrige Lösung von Nickelnitrat, Kobaltnitrat und Yttriumnitrat (spezifisches Gewicht 1,75, Atomverhältnis zwischen Nickel, Kobalt und Yttrium: 10 : 1 : 0,81) verwendet und das gesinterte Nickelsubstrat wurde in die gemischte wässrige Lösung eingetaucht, so dass das poröse, gesinterte Nickelsubstrat mit der gemischten Lösung imprägniert wurde. Ein aktives Material, das hauptsächlich Nickelhydroxid und zusätzlich Kobalthydroxid und Yttriumhydroxid enthielt, wurde dann auf das gesinterte Nickelsubstrat auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehend genannten Beispielen A1 bis A11 aufgebracht, um die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie zu erzeugen. Auf dem aktiven Material, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden war, wurde keine Beschichtungsschicht ausgebildet. Hierbei ist anzumerken, dass die so hergestellte Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie äquivalent der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie ist, wie sie in der vorstehend genannten JP 48-50233 , A, offenbart ist.
Als Nächstes wurde jede der Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien gemäß der vorstehenden Beispiele A1 bis A11 und der Vergleichsbeispiele a1 bis a3, die auf die vorstehend beschriebene Art und Weise hergestellt worden waren, als eine positive Elektrode verwendet, eine Elektrode aus Wasserstoff absorbierender Legierung wurde als eine negative Elektrode verwendet und als eine Elektrolytlösung wurde eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid mit einer Konzentration 6 verwendet, um jede Alkali-Speicherbatterie mit einer Batteriekapazität von 1,0 Ah zu erzeugen.
Jede dieser Alkali-Speicherbatterien wurde mit einem Ladestrom von 100 mA für 16 Stunden geladen und dann mit einem Entladestrom von 200 mA auf eine Batteriespannung von 1,0 V entladen. Das vorstehend genannte Laden und Entladen wurde als ein Zyklus betrachtet. Es wurden Zyklen Laden und Entladen bei Zimmertemperatur durchgeführt. Nachdem der elfte Zyklus Laden durchgeführt worden war, wurde jede dieser Alkali-Speicherbatterien einer zweiwöchigen Lagerung bei einer Temperatur von 50°C ausgesetzt und danach an einen Ort bei Zimmertemperatur zurückgebracht. Jede dieser Alkali-Speicherbatterien wurde auf eine Batteriespannung von 1,0 V entladen, um eine Entladekapazität Q₁₁ zum elften Zykluszeitpunkt zu finden. Die Entladekapazität Q₁₁ zum Zeitpunkt des elften Zyklus wurde mit einer Entladekapazität Q₁₀ zum Zeitpunkt des zehnten Zyklus verglichen, der vor der Lagerung liegt, und die Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen wurden auf der Basis der folgenden Gleichung berechnet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 1 gezeigt.
Speichercharakteristika (%) = (Q₁₁/Q₁₀) × 100
Tabelle 1
Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, sind die Alkali-Speicherbatterien der Beispiele A1 bis A11, bei denen die Nickelelektrode für Alkali-Speicherbatterien verwendet sind, in welchen Beschichtungsschichten jeweils bestehend aus Hydroxiden von Ca, Sr, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Yb und Bi auf den aktiven Materialien ausgebildet worden waren, die hauptsächlich Nickelhydroxide enthielten, welche auf die gesinterten Nickelsubstrate aufgebracht waren, bezüglich ihrer Speichercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen signifikant verbessert, verglichen mit der Alkali-Speicherbatterie in dem Vergleichsbeispiel a1, bei dem die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendet ist, wobei keine Beschichtungsschicht ausgebildet worden war, der Alkali-Speicherbatterie gemäß dem Vergleichsbeispiel a2, bei der die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendet worden war, bei der die Beschichtungsschicht, bestehend aus dem wärmebehandelten Kobalthydroxid, ausgebildet worden war, und verglichen mit der Alkali-Speicherbatterie in dem Vergleichsbeispiel a3, bei dem die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendet worden war, bei der in dem aktiven Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, Kobalthydroxid und Yttriumhydroxid enthalten waren.
(Beispiele A4.1 bis A4.9)
In jedem der Beispiele A4.1 bis A4.9 wurde ein aktives Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, auf ein gesintertes Nickelsubstrat auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen A1 bis A11 aufgebracht. Darauf folgend wurde beim Ausbilden einer Beschichtungsschicht auf dem so auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebrachten aktiven Material eine wässrige Nitratlösung von Yttrium verwendet, um eine Beschichtungsschicht aus Yttriumhydroxid Y(OH)₃ wie bei dem vorstehenden Beispiel A4 auszubilden.
Bei den Beispielen A4.1 bis A4.9 wurden die wässrigen Nitratlösungen von Yttrium in der Konzentration (W1) des Yttriumnitrats innerhalb eines Bereiches von 0,1 bis 7 Gew.-% variiert, wie dies in der folgenden Tabelle 2 gezeigt ist. Die Beschichtungsschichten wurden unter Verwendung derartiger wässriger Nitratlösungen von Yttrium ausgebildet, um jede Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie zu erzeugen, die Yttriumhydroxid in Gewichtsprozent (W2) von 0,1 bis 7 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge des Yttriumhydroxids, und des aktiven Materials, wie dies in derselben Tabelle gezeigt ist.
Jede der Nickelelektroden für die Alkali-Speicherbatterien der Beispiele A4.1 bis A4.9, die auf die vorstehend beschriebene Art und Weise erzeugt worden waren, wurden als eine positive Elektrode verwendet, um jede Alkali-Speicherbatterie mit einer Batteriekapazität von 1,0 Ah auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen A1 bis A11 herzustellen. Die Entladekapazitäten Q₁₀ zum Zeitpunkt des zehnten Zyklus und Q₁₁ zum Zeitpunkt des elften Zyklus wurden gemessen, um die Speichercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen herauszufinden. Die Ergebnisse sind zusammen mit denjenigen des vorstehend genannten Beispiels A4 in der folgenden Tabelle 2 gezeigt.
Tabelle 2
Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, war die Batterie in ihren Speichercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen verbessert und erzielte eine hohe Entladekapazität, wenn beim Ausbilden der Beschichtungsschicht, bestehend aus Yttriumhydroxid auf dem aktiven Material, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht war, das Yttriumhydroxid mit einem Gewichtsprozentsatz von 0,5 bis 5 Gew.-% basierend auf der Gesamtmenge von Yttriumhydroxid und aktivem Material enthalten war. Obwohl die vorstehenden Beispiele A4.1 bis A4.9 einen Fall präsentieren, bei dem eine Beschichtungsschicht, bestehend aus Yttriumhydroxid auf dem aktiven Material, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden war, ausgebildet worden ist, werden im Wesentlichen die gleichen Ergebnisse erhalten, wenn eine Beschichtungsschicht aus einem Hydroxid eines Elementes besteht, das ausgewählt ist aus der Gruppe, die besteht aus Calcium, Strontium, Scandium, Lanthanoid und Wismut.
(Beispiele B1 bis B4)
In jedem der Beispiele B1 bis B4 wurde ein aktives Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, auf ein gesintertes Nickelsubstrat auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen A1 bis A11 aufgebracht.
Beim Ausbilden der Beschichtungsschichten auf den aktiven Materialien, die so auf die gesinterten Nickelsubstrate aufgebracht worden sind, wurden wässrige Lösungen von 3 Gew.-% Nitrat verwendet, die durch Vermischen von Calciumnitrat und Strontiumnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 beim Beispiel B1; Calciumnitrat und Kobaltnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 beim Beispiel B2; Yttriumnitrat und Kobaltnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 beim Beispiel B3; und Wismutnitrat und Kobaltnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 beim Beispiel B4 erhalten worden waren.
Die Beschichtungsschicht wurde auf den aktiven Materialien auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen A1 bis A11 ausgebildet. Wie in der folgenden Tabelle 3 gezeigt, wurden Beschichtungsschichten gebildet, die jeweils aus einem Gemisch aus Ca(OH)₂ und Sr(OH)₂ beim Beispiel B1; einem Gemisch aus Ca(OH)₂ und Co(OH)₂ beim Beispiel B2; einem Gemisch aus Y(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel B3; und einem Gemisch aus Bi(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel B4 zusammengesetzt waren, um Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien zu erhalten.
Jede der Nickelelektroden für die Alkali-Speicherbatterien der Beispiele B1 bis B4, die auf die vorstehend beschriebene Art und Weise hergestellt worden waren, wurde als eine positive Elektrode verwendet, um eine Alkali-Speicherbatterie mit einer Batteriekapazität von 1,0 Ah auf dieselbe Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen A1 bis A11 herzustellen. Die Entladekapazitäten Q₁₀ zum Zeitpunkt des zehnten Zyklus und Q₁₁ zum Zeitpunkt des elften Zyklus wurden gemessen, um die Speichercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen herauszufinden. Die Ergebnisse sind zusammen mit den der vorstehenden Beispiele A1, A4 und A11 in der folgenden Tabelle 3 gezeigt.
Tabelle 3
Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, wurden beim Ausbilden der Beschichtungsschicht auf dem aktiven Material, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden war, verglichen mit den Alkali-Speicherbatterien der Beispiele A1, A4 und A11, bei denen Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien verwendet worden waren, bei denen die Beschichtungsschichten jeweils bestehend aus Hydroxid von Calcium, Yttrium und Wismut ausgebildet worden waren, bei jeder der Alkali-Speicherbatterien der Beispiele B1 und B4 die Speichercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen verbessert, bei denen die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendet worden war, bei der die Beschichtungsschicht aus einem Gemisch aus zwei Arten von Hydroxiden ausgebildet worden war.
Insbesondere hatte jede der Alkali-Speicherbatterien der Beispiele B2 und B4, die die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendeten, bei der die Beschichtungsschicht mit einer Beimischung von Kobalthydroxid ausgebildet worden war, weiter verbesserte Speichercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen. Obwohl die Beispiele B1 bis B4 einen Fall präsentieren, bei dem zwei Arten von Hydroxiden vermischt waren, um eine Beschichtungsschicht zu bilden, ist anzumerken, dass auch mehr als zwei Arten von Hydroxiden vermischt werden können, um eine Beschichtungsschicht zu bilden.
(Beispiel C1 bis C6)
In jedem der Beispiele C1 bis C6 wurde ein aktives Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, auf ein gesintertes Nickelsubstrat auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen A1 bis A11 aufgebracht. Darauf folgend wurden beim Ausbilden von Beschichtungsschichten auf den aktiven Materialien, die so auf die gesinterten Nickelsubstrate aufgebracht worden waren, Beschichtungsschichten ausgebildet, die aus einem Gemisch aus Ca(OH)₂ und Co(OH)₂ beim Beispiel C1 wie beim vorstehenden Beispiel B2 bestanden; aus Y(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel C2 wie bei dem vorstehenden Beispiel B3 bestanden; aus Bi(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel C3 wie bei dem vorstehenden Beispiel B4 bestanden; aus Sc(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel C4 auf ähnliche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen B1 bis B4 bestanden; aus La(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel C5; und Yb(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel C6 bestanden.
Bei den Beispielen C1 bis C6 wurde beim Ausbilden jeder Beschichtungsschicht, wie vorstehend beschrieben, jedes der gesinterten Nickelsubstrate mit den darauf aufgebrachten aktiven Materialien in die vorstehend genannte entsprechende wässrige Nitratlösung und dann in eine wässrige NaOH-Lösung eingetaucht, so dass jedes Hydroxid auf dem aktiven Material, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden war, abgeschieden wurde. Darauf folgend wurde jedes der gesinterten Nickelsubstrate mit den wässrigen NaOH-Lösungen benetzt und wurde in Atmosphäre, das heißt bei Anwesenheit von Sauerstoff, bei einer Temperatur von 80°C wärmebehandelt, so dass das Kobalthydroxid in jedem vorstehend genannten Hydroxid oxidiert wurde, um jede Beschichtungsschicht zu bilden.
Jede der Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien der Beispiele C1 bis C6, die auf die vorstehend beschriebene Art und Weise hergestellt worden war, wurde als eine positive Elektrode zum Herstellen einer Alkali-Speicherbatterie mit einer Speicherkapazität von 1,0 Ah auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen A1 bis A11 verwendet. Die Entladekapazitäten Q₁₀ zum Zeitpunkt des zehnten Zyklus und Q₁₁ zum Zeitpunkt des elften Zyklus wurden gemessen, um die Speichercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen herauszufinden. Die Ergebnisse sind zusammen mit denen der vorstehenden Beispiele B2 bis B4 in der folgenden Tabelle 4 gezeigt.
Tabelle 4
Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, hatten beim Ausbilden der Beschichtungsschicht auf dem aktiven Material, welches auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden war, die Alkali-Speicherbatterien der Beispiele C1 bis C6, die die Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien verwendeten, bei denen die Beschichtungsschichten jeweils aus Calciumhydroxid, Yttriumhydroxid, Wismuthydroxid und dergleichen, gemischt mit Kobalthydroxiden, bestehend auf den aktiven Materialien, welche auf die gesinterten Nickelsubstrate aufgebracht worden waren, mittels Wärmebehandlung bei Anwesenheit von Alkali und Sauerstoff ausgebildet worden waren, weiter verbesserte Speichercharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen, verglichen mit den Alkali-Speicherbatterien der Beispiele B2 bis B4, die Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien verwendeten, bei denen die Beschichtungsschicht ohne Durchführung von Wärmebehandlungen ausgebildet worden waren.
(Beispiel D1 bis D11)
In den Beispielen D1 bis D11 wurden poröse gesinterte Nickelsubstrate auf die gleiche Art und Weise, wie bei den vorstehenden Beispielen A1 bis A11 hergestellt, verwendet.
In den Beispielen D1 bis D11 wurde jede Zwischenschicht 4, bestehend aus einem entsprechenden Hydroxid, das in der folgenden Tabelle 5 gezeigt ist, auf diesem gesinterten Nickelsubstrat 1 ausgebildet und ein aktives Material 3, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, wurde dann auf das gesinterte Nickelsubstrat 1, auf welchem so die Zwischenschicht 4 ausgebildet worden war, aufgebracht, wie dies in der 2 gezeigt ist.
Beim Ausbilden jeder Zwischenschicht 4, bestehend aus dem entsprechenden Hydroxid, wie in der folgenden Tabelle 5 gezeigt, wurden wässrige Lösungen von 10 Gew.-% Nitraten jeweils unter Verwendung von Calciumnitrat beim Beispiel D1; Strontiumnitrat beim Beispiel D2; Scandiumnitrat beim Beispiel D3; Yttriumnitrat beim Beispiel D4; Lanthannitrat beim Beispiel D5; Cernitrat beim Beispiel D6; Praseodymnitrat beim Beispiel D7; Neodymnitrat beim Beispiel D8; Europiumnitrat beim Beispiel D9; Ytterbiumnitrat beim Beispiel D10; und Wismutnitrat beim Beispiel D11 hergestellt.
Dann wurde jedes der vorstehend genannten gesinterten Nickelsubstrate in diese entsprechende wässrige Nitratlösung eingetaucht und dann in eine 25%ige wässrige NaOH-Lösung bei 80°C eingetaucht, um auf dem Substrat jede Zwischenschicht, bestehend aus dem entsprechenden Hydroxid, wie in der folgenden Tabelle 5 gezeigt, auszubilden. Die Anwesenheit der vorstehend beschriebenen Zwischenschicht wurde durch Röntgenstrahl-Spektralanalyse bestätigt. Jede Zwischenschicht aus diesem entsprechenden Hydroxid, die auf dem gesinterten Nickelsubstrat auf die vorstehend beschriebene Art und Weise ausgebildet worden war, hatte ein konstantes Gewicht pro Einheitsfläche von 8 bis 10 mg/cm².
Als Nächstes wurde beim Aufbringen des aktiven Materials, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, auf jedes gesinterte Nickelsubstrat, auf welchem die Zwischenschicht derart ausgebildet worden war, jedes gesinterte Nickelsubstrat in ein Lösungsgemisch aus Nickelnitrat und Kobaltnitrat (spezifisches Gewicht: 1,75, Atomverhältnis zwischen Nickel und Kobalt: 10 : 1) eingetaucht, so dass das poröse, gesinterte Nickelsubstrat mit dem Lösungsgemisch imprägniert wurde, wonach das gesinterte Nickelsubstrat in eine 25%ige wässrige NaOH-Lösung eingetaucht wurde, so dass die Hydroxide von Nickel und Kobalt auf dem gesinterten Nickelsubstrat abgeschieden wurden. Der gleiche Vorgang wurde 6-mal wiederholt, um das aktive Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, auf dem vorstehenden, gesinterten Nickelsubstrat aufzubringen. Jede der Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien wurde so hergestellt. Die Menge des Hydroxids in jeder Zwischenschicht betrug ungefähr 5 Gew.-%, bezogen auf die Gesamtmenge aller aufgebrachten Materialien, die das aktive Material enthält.
Obwohl 2 als eine schematische Schnittansicht der vorliegenden Beispiele präsentiert ist, ist anzumerken, dass die Zwischenschicht 4, bestehend aus dem Hydroxid, und das aktive Material 3, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, teilweise unterbrochen sein können oder nicht als eine vollständig unabhängige Schicht betrachtet werden können.
(Vergleichsbeispiel d1)
In dem Vergleichsbeispiel d1 wurde ein gesintertes Nickelsubstrat mit einem darauf aufgebrachten aktiven Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, als eine Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie wie bei dem vorstehend genannten Vergleichsbeispiel a1 verwendet und auf dem gesinterten Nickelsubstrat war keine Zwischenschicht ausgebildet.
(Vergleichsbeispiel d2)
Bei dem Vergleichsbeispiel d2 wurde ein poröses, gesintertes Nickelsubstrat, das auf die gleiche Art und Weise, wie bei den vorstehenden Beispielen A1 bis A11 hergestellt worden war, verwendet. Das gesinterte Nickelsubstrat wurde dann in eine wässrige Lösung von 3 Gew.-% Kobaltnitrat und dann in eine wässrige NaOH-Lösung eingetaucht, so dass Kobalthydroxid auf dem gesinterten Nickelsubstrat abgeschieden wurde. Darauf folgend wurde das mit der wässrigen NaOH-Lösung benetzte, gesinterte Nickelsubstrat in Atmosphäre, das heißt bei Anwesenheit von Sauerstoff, bei einer Temperatur von 80°C wärmebehandelt, so dass das Kobalthydroxid des vorstehenden Kobalthydroxids oxidiert wurde, um eine Zwischenschicht zu bilden. Danach wurde auf das gesinterte Nickelsubstrat mit der darauf ausgebildeten Zwischenschicht ein aktives Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, ausgebildet, um eine Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie wie bei den vorstehenden Beispielen D1 bis D11 herzustellen. Anzumerken ist, dass die für eine Alkali-Speicherbatterie so hergestellte Nickelelektrode ein Äquivalent zu der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie ist, wie sie in der vorstehend genannten JP 63-216268, A (JP 5-50099, C) offenbart ist.
Als Nächstes wurde jede der Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien der vorstehenden Beispiele D1 bis D11 und der Vergleichsbeispiele d1 und d2, die auf die vorstehend beschriebene Art und Weise hergestellt worden waren, als eine positive Elektrode verwendet, als negative Elektrode wurde eine Wasserstoff absorbierende Legierungselektrode verwendet und eine wässrige Lösung von Kaliumhydroxid mit einer Konzentration von 6 wurde als eine Elektrolytlösung verwendet, um jeweils eine Alkali-Speicherbatterie mit einer Batteriekapazität von 1,0 Ah herzustellen.
Jede der vorstehenden Alkali-Speicherbatterien wurde mit einem Ladungsstrom von 100 mA für 16 Stunden geladen und dann mit einem Entladestrom von 200 mA auf eine Batteriespannung von 1,0 V entladen. Das vorstehende Laden und Entladen wurde als ein Zyklus betrachtet. Es wurden bei Zimmertemperatur 10 Zyklen Laden und Entladen durchgeführt, wonach der elfte Zyklus Laden bei hoher Temperatur von 50°C durchge führt wurde. Darauf folgend wurde jede dieser Alkali-Speicherbatterien an einen Ort bei Zimmertemperatur zurückgebracht, so dass jede dieser Alkali-Speicherbatterien auf eine Batteriespannung von 1,0 V entladen wurde. Eine Entladekapazität q₁₀ zum Zeitpunkt des zehnten Zyklus wurde mit einer Entladekapazität q₁₁ zum Zeitpunkt des elften Zyklus verglichen und die Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen wurden auf der Basis der folgenden Gleichung berechnet. Die Ergebnisse sind in der folgenden Tabelle 5 gezeigt.
Ladungscharakteristika (%) = (q₁₁/q₁₀) × 100
Tabelle 5
Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, hatten die Alkali-Speicherbatterien der Beispiele D1 und D11, bei denen die Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien verwendet wurden, in welchen das aktive Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthielt, auf das gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden war, welches die Zwischenschichten, jeweils bestehend aus Hydroxiden von Ca, Sr, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Yb und Bi ausgebildet hatte, verbesserte Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen, verglichen mit der Alkali-Speicherbatterie des Vergleichsbeispie les d1, bei der die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendet worden war, in welcher keine Zwischenschicht ausgebildet worden war, und verglichen mit der Alkali-Speicherbatterie des Vergleichsbeispiels d2, bei der die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendet worden war, in welcher die Zwischenschicht aus wärmebehandeltem Kobalthydroxid ausgebildet worden war. Ferner hatten die Batterien beim Ausbilden der Zwischenschichten, bestehend aus einem Hydroxid des Elementes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Ca, Sr, Sc, Y, La, Ce, Pr, Nd, Eu, Yb und Bi auf dem gesinterten Nickelsubstrat, wenn das Gewichtsverhältnis des Hydroxids zur Gesamtmenge des Hydroxids und des aktiven Materials im Bereich von 0,5 bis 5 Gew.-% lag, verbesserte Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen, und erzielten große Entladekapazitäten.
(Beispiele E1 bis E3)
Bei den Beispielen E1 bis E3 wurde beim Ausbilden der Zwischenschichten auf den vorstehenden porösen, gesinterten Nickelsubstraten beim Beispiel E1 wie beim vorstehenden Beispiel D1 eine wässrige Calciumnitratlösung verwendet; beim Beispiel E2 wie bei dem vorstehenden Beispiel D4 eine wässrige Yttriumnitratlösung; und bei dem Beispiel E3 wie bei dem vorstehenden Beispiel D11 eine wässrige Wismutnitratlösung verwendet.
Bei den Beispielen E1 bis E3 wurden die gesinterten Nickelsubstrate jeweils in die vorstehend genannten entsprechenden wässrigen Nitratlösungen eingetaucht und dann in 25%ige wässrige NaOH-Lösung eingetaucht, wonach die mit der wässrigen NaOH-Lösung benetzten gesinterten Nickelsubstrate in Atmosphäre, das heißt bei Anwesenheit von Sauerstoff, bei einer Temperatur von 80°C für eine Stunde wärmebehandelt wurden, um die Zwischenschichten, jeweils bestehend aus Ca(OH)₂, Y(OH)₃ und Bi(OH)₃ aus zubilden, wie dies in der folgenden Tabelle 6 gezeigt ist. Danach wurde jede Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen D1 bis D11 hergestellt.
Jede der Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien der Beispiele E1 bis E3, die wie vorstehend hergestellt worden waren, wurde als eine positive Elektrode verwendet, um jeweils eine Alkali-Speicherbatterie mit einer Batteriekapazität von 1,0 Ah auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen D1 bis D11 herzustellen. Die Entladekapazitäten q₁₀ zum Zeitpunkt des zehnten Zyklus und q₁₁ zum Zeitpunkt des elften Zyklus wurden ebenfalls auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen D1 bis D11 gemessen, um die Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen herauszufinden. Die Ergebnisse sind zusammen mit denjenigen der vorstehenden Beispiele D1, D4 und D11 in der folgenden Tabelle 6 gezeigt.
Tabelle 6
Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, hatten die Alkali-Speicherbatterien der Beispiele E1 bis E3, bei denen die Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien verwendet worden waren, bei denen Wärmebehandlungen beim Ausbilden der Zwischenschichten durchgeführt worden waren, die jeweils aus Hydroxiden von Calcium, Yttrium und Wismut bestanden, verbesserte Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedin gungen, verglichen mit den Alkali-Speicherbatterien der entsprechenden Beispiele D1 bis D3, bei denen Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien verwendet worden waren, bei denen beim Ausbilden der Zwischenschichten keine Wärmebehandlungen durchgeführt worden waren. Beim Durchführen der Wärmebehandlung konnte, wenn die Temperatur zu niedrig war, keine weitere Verbesserung der Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen erzielt werden. Wenn andererseits die Temperatur zu hoch war, korrodierten die gesinterten Nickelsubstrate, um die Batteriecharakteristika zu verschlechtern. Daher ist die Temperatur der Wärmebehandlung vorzugsweise im Bereich von 60°C bis 100°C anzugeben.
(Beispiele F1 bis F7)
Bei den Beispielen F1 bis F7 wurden beim Ausbilden der Zwischenschichten an den vorstehenden porösen, gesinterten Nickelsubstraten jeweils wässrige Lösungen von 10 Gew.-% Nitraten verwendet, die beim Beispiel F1 durch Vermischen von Calciumnitrat und Strontiumnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1, beim Beispiel F2 durch Vermischen von Calciumnitrat und Kobaltnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1, beim Beispiel F3 durch Vermischen von Scandiumnitrat und Kobaltnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1, beim Beispiel F4 durch Vermischen von Yttriumnitrat und Kobaltnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1, beim Beispiel F5 durch Vermischen von Lanthannitrat mit Kobaltnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1, beim Beispiel F6 durch Vermischen von Ytterbiumnitrat und Kobaltnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 bzw. beim Beispiel F7 durch Vermischen von Wismutnitrat und Kobaltnitrat im Gewichtsverhältnis von 1 : 1 erhalten worden waren.
Dann wurde, wie bei den vorstehenden Beispielen E1 bis E3 jedes der gesinterten Nickelsubstrate in die vorstehend genannte entsprechende wässrige Nitratlösung und dann in eine 25%ige wässrige NaOH-Lösung eingetaucht, wonach das mit der wässrigen NaOH-Lösung benetzte gesinterte Nickelsubstrat in Atmosphäre bei einer Temperatur von 80°C für eine Stunde wärmebehandelt wurde. Wie in der folgenden Tabelle gezeigt, wurden Zwischenschichten jeweils bestehend aus einem Gemisch Ca(OH)₂ und Sr(OH)₂ beim Beispiel F1; Ca(OH)₂ und Co(OH)₂ beim bei F2; aus Sc(OH)₂ und Co(OH)₂ beim Beispiel F3; Y(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel F4; La(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel F5; Yb(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel F6 und aus Bi(OH)₃ und Co(OH)₂ beim Beispiel F7 ausgebildet. Danach wurde jede Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen D1 bis D11 hergestellt.
Jede der Nickelelektroden für die Alkali-Speicherbatterien der Beispiele F1 bis F7, die wie vorstehend hergestellt worden war, wurde als eine positive Elektrode verwendet und es wurde jeweils eine Alkali-Speicherbatterie mit einer Batteriekapazität von 1,0 Ah auf die gleiche Art und Weise wie bei den vorstehenden Beispielen D1 bis D11 hergestellt. Die Entladekapazitäten q₁₀ zum Zeitpunkt des zehnten Zyklus und q₁₁ zum Zeitpunkt des elften Zyklus wurden gemessen, um die Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen herauszufinden. Die Ergebnisse sind zusammen mit denjenigen der vorstehenden Beispiele E1 bis E3 in der folgenden Tabelle 7 gezeigt.
Tabelle 7
Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, hatte jede Alkali-Speicherbatterie der Beispiele F1 bis F7, die die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendete, bei der die vorstehend beschriebenen zwei Arten von Hydroxiden wärmebehandelt worden waren, um die Zwischenschicht zu bilden, verbesserte Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen, verglichen mit jeder Alkali-Speicherbatterie der Beispiele E1 bis E3, die die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendeten, bei der eine Art von Hydroxid eines Elementes, ausgewählt aus der Gruppe, bestehend aus Calcium, Yttrium und Wismut, wärmebehandelt worden war, um die Zwischenschicht zu bilden. Insbesondere hatte jede der Alkali-Speicherbatterien der Beispiele F2 bis F7, bei denen die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendet worden war, in welcher Hydroxide, die Hydroxide von Kobalt enthielten, wärmbehandelt worden wa ren, um die Zwischenschicht zu bilden, weiter verbesserte Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen. Ferner war beim Ausbilden der Zwischenschicht mit Kobalthydroxid zusätzlich zu einem Hydroxid von Calcium oder dergleichen eine Menge von Kobalthydroxid vorzugsweise im Bereich von 1 bis 5 Gew.-% bemessen, basierend auf der Gesamtmenge des Hydroxids und des aktiven Materials.
(Beispiele G1 bis G6)
Bei den Beispielen G1 bis G6 wurden beim Ausbilden der Zwischenschichten auf den vorstehend beschriebenen porösen, gesinterten Nickelsubstraten wässrige Lösungen von 5 Gew.-% Nitraten jeweils hergestellt, wobei Calciumnitrat beim Beispiel G1; Scandiumnitrat beim Beispiel G2; Yttriumnitrat beim Beispiel G3; Lanthan-(La)-Nitrat beim Beispiel G4; Ytterbiumnitrat beim Beispiel G5 und Wismutnitrat beim Beispiel G6 verwendet wurden. Dann wurden die gesinterten Nickelsubstrate in diese entsprechenden wässrigen Nitratlösungen und dann in 25%ige wässrige NaOH-Lösungen bei 80°C eingetaucht, um auf den gesinterten Nickelsubstraten die Zwischenschichten zu bilden, die jeweils aus Ca(OH)₂, Sc(OH)₃, Y(OH)₃, La(OH)₃, Yb(OH)₃ oder Bi(OH)₃ bestanden.
Darauf folgend wurde jedes gesinterte Nickelsubstrat mit der darauf ausgebildeten Zwischenschicht in die wässrige Lösung von 5 Gew.-% Kobaltnitrat und dann in eine 25%ige wässrige NaOH-Lösung eingetaucht, wonach das mit der wässrigen NaOH-Lösung benetzte gesinterte Nickelsubstrat in Atmosphäre bei einer Temperatur von 80°C für eine Stunde wärmebehandelt wurde, um eine zweite Zwischenschicht, bestehend aus Hydroxid von Kobalt auf der vorstehend beschriebenen Zwischenschicht auszubilden. Danach wurde jede Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie auf die gleiche Art und Weise wie bei den Beispielen D1 bis D11 hergestellt.
Jede der Nickelelektroden für Alkali-Speicherbatterien der Beispiele G1 bis G6, die, wie vorstehend beschrieben, hergestellt worden waren, wurde als eine positive Elektrode verwendet und jede Alkali-Speicherbatterie mit einer Batteriekapazität von 1,0 Ah wurde auf die gleiche Art und Weise wie bei den Beispielen D1 bis D11 hergestellt. Die Entladekapazitäten q₁₀ zum Zeitpunkt des zehnten Zyklus und q₁₁ zum Zeitpunkt des elften Zyklus wurden gemessen, um die Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen herauszufinden. Die Ergebnisse sind zusammen mit denjenigen der vorstehenden Beispiele F2 bis F7 in der folgenden Tabelle 8 gezeigt.
Tabelle 8
Wie aus den Ergebnissen zu ersehen ist, hatte jede der Alkali-Speicherbatterien der Beispiele G1 bis G7, die die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie verwendete, bei der die Zwischenschicht aus dem Hydroxid von Calcium oder dergleichen auf dem gesinterten Nickelsubstrat und die zweite Zwischenschicht aus dem Hydroxid von Kobalt auf die Zwischenschicht auflaminiert worden war, weiter verbesserte Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen, verglichen mit jeder Alkali-Speicherbatterie der Beispiele F2 bis F7, die Nickelelektroden für eine Alkali-Speicherbatterie verwendeten, bei denen die Zwischenschicht, bestehend aus dem Gemisch aus Hydroxid von Calcium oder dergleichen, und Hydroxid von Kobalt ausgebildet worden war.
Die vorstehend beschriebenen Beispiele illustrieren nur einen Fall, bei dem eine Beschichtungsschicht, die ein Hydroxid von Calcium oder dergleichen enthält, auf einer Oberfläche eines aktiven Materials ausgebildet wird, das auf einem porösen, gesinterten Nickelsubstrat ausgebildet worden ist, und einen Fall, bei dem eine Zwischenschicht, bestehend aus Hydroxid von Calcium oder dergleichen, zwischen einem porösen, gesinterten Nickelsubstrat und einem aktiven Material ausgebildet worden ist. Es ist jedoch auch möglich, eine Zwischenschicht, die ein Hydroxid von Calcium oder dergleichen enthält, zwischen einem porösen, gesinterten Nickelsubstrat und einem aktiven Material zusammen mit dem Ausbilden einer Beschichtungsschicht, die ein Hydroxid von Calcium oder dergleichen auf der Oberfläche des aktiven Materials, welches so auf dem gesinterten Nickelsubstrat ausgebildet worden ist, auszubilden.
Industrielle Anwendbarkeit
Wie im Einzelnen vorstehend beschrieben, ist bei der ersten Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung eine Beschichtungsschicht, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes enthält, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus Calcium Ca, Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi, auf einer Oberfläche eines aktiven Materials ausgebildet, welches auf ein poröses, gesintertes Nickelsubstrat aufgebracht worden ist. Wenn daher eine Alkali-Speicherbatterie unter Verwendung der ersten Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung als positive Elektrode hergestellt wird, dient die vorstehend beschriebene Beschichtungsschicht dazu, zu verhindern, dass das aktive Material und/oder das gesinterte Nickelsubstrat mit einer Elektrolytlösung in Berührung gelangt. Selbst in einem Fall, bei dem die Alkali-Speicherbatterie in einem geladenen Zustand unter hohen Temperaturbedingungen gelagert wird, unterbindet demgemäß die vorstehend beschriebene Beschichtungsschicht die Sauerstoffgasentwicklung, die durch Reaktion der Elektrolytlösung mit dem aktiven Material und dergleichen hervorgerufen wird, wodurch die Alkali-Speicherbatterie mit ausgezeichneten Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen erhalten wird.
Ferner ist bei der zweiten Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung eine Zwischenschicht, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes enthält, das ausgewählt ist aus einer Gruppe, bestehend aus Calcium Ca, Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi, zwischen einem porösen, gesinterten Nickelsubstrat und einem aktiven Material ausgebildet. Wenn daher eine Alkali-Speicherbatterie unter Verwendung der zweiten Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie gemäß der vorliegenden Erfindung als positive Elektrode hergestellt wird, dient die Zwischenschicht, welche das oder die vorstehend genannte(n) Hydroxid(e) enthält, dazu, zu verhindern, dass ein Sauerstoffgasentwicklungspotential zusammen mit dem Anstieg der Temperatur niedriger ist. Wenn daher die Alkali-Speicherbatterie unter hohen Temperaturbedingungen geladen wird, ist verhindert, dass Sauerstoffgas von der Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie erzeugt wird, wodurch die Alkali-Speicherbatterie mit ausgezeichneten Ladungscharakteristika unter hohen Temperaturbedingungen erhalten ist.

Claims

Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, bei der ein aktives Material, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf ein porös gesintertes Nickelsubstrat aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtungsschicht, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes, ausgewählt aus einer Gruppe, bestehend aus Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi ausgewählt ist, besteht, auf einer Oberfläche des aktiven Materials, das auf dem porösen, gesinterten Nickelsubstrat ausgebildet ist, ausgebildet ist.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, in welcher ein aktives Material, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf ein porös gesintertes Nickelsubstrat aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass eine Beschichtungsschicht, die Kobalt zusammen mit wenigstens einem Hydroxid eines Elementes, das aus einer Gruppe, bestehend aus Kalzium Ca, Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi besteht, ausgewählt worden ist, auf einer Oberfläche des aktiven Materials, das auf dem porös gesinterten Nickelsubstrat ausgebildet ist, ausgebildet ist.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, gemäß Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsschicht, welche Kobalt enthält, bei Anwesenheit von Alkali und Sauerstoff wärmebehandelt worden ist.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass Lanthanoid wenigstens ein Element ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Lanthan La, Cer Ce, Praseodym Pr, Neodym Nd, Europium Eu und Ytterbium Yb ausgebildet ist.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Hydroxids in der Beschichtungsschicht im Bereich von 0,5–5 Gewichts-% liegt, basierend auf der Gesamtmenge aller verwendeten Materialien, die das aktive Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, enthält.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: Aufbringen eines aktiven Materials, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf ein porös gesintertes Nickelsubstrat; und Ausbilden einer Beschichtungsschicht, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes enthält, das aus einer Gruppe, bestehend aus Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi ausgewählt worden ist, auf einer Oberfläche des aktiven Materials, das so auf das porös gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden ist.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterrie, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: Aufbringen eines aktiven Materials, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf ein porös gesintertes Nickelsubstrat; und Ausbilden einer Beschichtungsschicht, die Kobalt zusammen mit wenigstens einem Hydroxid eines Elementes enthält, das aus der Gruppe, bestehend aus Kalzium Ca, Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi, ausgewählt worden ist, auf einer Oberfläche des aktiven Materials, das so auf das porös gesinterte Nickelsubstrat aufgebracht worden ist.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterie nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Beschichtungsschicht, welche Kobalt enthält, bei Anwesenheit von Alkali und Sauerstoff wärmebehandelt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterie gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanthanoid wenigstens ein Element ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Lanthan La, Cer Ce, Praseodym Pf Neodym Nd, Europium Eu und Ytterbium Yb, ausgewählt worden ist.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterie gemäß Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, dass die Menge des Hydroxids in der Beschichtungsschicht im Bereich von 0,5–5 Gewichts-% gesetzt ist, basierend auf der Gesamtmenge aller verwendeten Materialien, die das aktive Material, welches hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, enthält.
Alkali-Speicherbatterie, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie gemäß Anspruch 1 als deren positive Elektrode verwendet wird.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie, bei der ein aktives Material, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf ein porös gesintertes Nickelsubstrat aufgebracht ist, dadurch gekennzeichnet, dass zwischen dem porös gesinterten Nickelsubstrat und dem aktiven Material eine Zwischenschicht ausgebildet ist, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes enthält, ausgewählt aus der Gruppe, die besteht aus Kalzium Ca, Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht auf der Oberfläche des porös gesinterten Nickelsubstrats ausgebildet ist.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht Kobalt enthält.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht, welche Kobalt enthält, bei Anwesenheit von Alkali und Sauerstoff wärmebehandelt ist.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass auf der Zwischenschicht eine zweite Zwischenschicht, bestehend aus Kobalthydroxid ausgebildet ist.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie nach Anspruch 16, dadurch gekennzeichnet, dass die zweite Zwischenschicht, die aus Kobaldhydroxid besteht, bei Anwesenheit von Alkali und Sauerstoff wärmebehandelt ist.
Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie nach Anspruch 12, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanthanoid wenigstens ein Element ist, das aus der Gruppe ausgewählt ist, welche besteht aus Lanthan La, Cer Ce, Praseodym Pr, Neodym Nd, Europium Eu und Ytterbium By.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterrie, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren die Schritte aufweist: Ausbilden einer Zwischenschicht, die wenigstens ein Hydroxid eines Elementes, ausgewählt aus einer Gruppe, die besteht aus Kalzium Ca, Strontium Sr, Scandium Sc, Yttrium Y, Lanthanoid und Wismut Bi auf einem porös gesinterten Nickelsubstrat enthält; und Aufbringen eines aktiven Materials, das hauptsächlich Nickelhydroxid enthält, auf das porös gesinterte Nickelsubstrat mit der darauf ausgebildeten Zwischenschicht.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterrie gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass die Zwischenschicht Kobalt enthält.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterrie gemäß Anspruch 20, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausbilden der Zwischenschicht, die Kobalt enthält, die Zwischenschicht bei Anwesenheit von Alkali und Sauerstoff wärmebehandelt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterrie nach Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Verfahren den Schritt aufweist: Ausbilden einer zweiten Zwischenschicht, bestehend aus Kobalthydroxid, auf der Zwischenschicht.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterrie nach Anspruch 22, dadurch gekennzeichnet, dass beim Ausbilden der zweiten Zwischenschicht die zweite Zwischenschicht bei Anwesenheit bei Alkali und Sauerstoff wärmebehandelt wird.
Verfahren zum Herstellen einer Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbaterrie gemäß Anspruch 19, dadurch gekennzeichnet, dass das Lanthanoid, welches für das Ausbilden der Zwischenschicht verwendet wird, wenigstens ein Element ist, das aus der Gruppe, bestehend aus Lanthan La, Cer Ce, Praseodym Pr, Neodym Nd, Europium Eu und Ytterium Yb ausgewählt wird.
Alkali-Speicherbatterie, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie gemäß Anspruch 12 als deren positive Elektrode verwendet wird.
Alkali-Speicherbatterie, dadurch gekennzeichnet, dass die Nickelelektrode für eine Alkali-Speicherbatterie gemäß Anspruch 2 als deren positive Elektrode verwendet wird.