JP2001060463A - Alkaline secondary battery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明はニッケル極を正極と
するアルカリ二次電池に関し、更に詳しくは、正極活物
質の利用率が高く、高率放電特性に優れ、アルカリ電解
液の注液量が少ない状況下にあっても充放電サイクル寿
命特性が優れている高容量のアルカリ二次電池、とりわ
けニッケル・水素二次電池に関する。BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alkaline secondary battery having a nickel electrode as a positive electrode, and more particularly, to a high utilization rate of a positive electrode active material, excellent high-rate discharge characteristics, and an injection amount of an alkaline electrolyte. The present invention relates to a high-capacity alkaline secondary battery having excellent charge-discharge cycle life characteristics even under a small number of circumstances, particularly a nickel-hydrogen secondary battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】アルカリ二次電池の代表例として、ニッ
ケル・水素二次電池とニッケル・カドミウム二次電池が
ある。これらの電池には、いずれも、正極活物質である
水酸化ニッケルを主成分とするニッケル極が正極として
組み込まれている。そして、このニッケル極には、焼結
式のものと、非焼結式のものとの2種類が知られてい
る。2. Description of the Related Art As typical examples of alkaline secondary batteries, there are a nickel-hydrogen secondary battery and a nickel-cadmium secondary battery. In each of these batteries, a nickel electrode mainly containing nickel hydroxide as a positive electrode active material is incorporated as a positive electrode. There are known two types of nickel electrodes: a sintered type and a non-sintered type.
【0003】これらのうち、非焼結式ニッケル極は概ね
次のようにして製造されている。すなわちまず、正極活
物質として機能する水酸化ニッケルの粉末と、例えばカ
ルボキシメチルセルロース,メチルセルロース,ポリア
クリル酸ナトリウム,ポリテトラフルオロエチレンのよ
うな結着剤とを水で混練して粘稠な正極合剤のペースト
が調製される。ついで、この正極合剤のペーストが、例
えば発泡ニッケル基板,金属繊維の網状焼結基板または
不織布の表面にニッケルめっきを施した3次元基板や、
ニッケルパンチングシートまたはエキスパンドニッケル
のような2次元基板である集電体に充填または塗布さ
れ、更に乾燥処理、それに続く加圧成形が行われて乾燥
した前記正極合剤が集電体に充填・担持される。[0003] Among them, the non-sintered nickel electrode is generally manufactured as follows. That is, first, a powder of nickel hydroxide functioning as a positive electrode active material and a binder such as carboxymethylcellulose, methylcellulose, sodium polyacrylate, and polytetrafluoroethylene are kneaded with water to form a viscous positive electrode mixture. Is prepared. Then, the paste of the positive electrode mixture is applied to, for example, a foamed nickel substrate, a net-like sintered substrate of metal fibers, or a three-dimensional substrate in which the surface of a nonwoven fabric is nickel-plated,
Filled or coated on a current collector which is a two-dimensional substrate such as a nickel punched sheet or expanded nickel, further dried, and then subjected to pressure molding, and the dried positive electrode mixture is loaded and carried on the current collector Is done.
【0004】このようにして製造される非焼結式ニッケ
ル極は、焼結式のものに比べて水酸化ニッケル(活物
質)の充填密度が高くなるため、高放電容量の電池を提
供することができるという点で有利である。そして、上
記したニッケル極を正極とすることにより、アルカリ二
次電池が次のようにして組み立てられている。[0004] Since the non-sintered nickel electrode manufactured in this manner has a higher packing density of nickel hydroxide (active material) than that of the sintered type, it is necessary to provide a battery having a high discharge capacity. This is advantageous in that it can be performed. Then, by using the above-described nickel electrode as a positive electrode, an alkaline secondary battery is assembled as follows.
【0005】まず、上記したニッケル極と所定の負極と
の間に電気絶縁性と保液性を有するセパレータを介装し
て発電要素が製造される。ここで、製造目的のアルカリ
二次電池がニッケル・カドミウム二次電池である場合に
は、金属カドミウムや水酸化カドミウムのようなカドミ
ウム化合物を負極活物質とする負極合剤を担持した負極
が用いられ、また製造目的のアルカリ二次電池がニッケ
ル・水素二次電池である場合には、水素吸蔵合金を主成
分とする負極合剤を担持した負極が用いられる。また、
セパレータとしては、例えばポリアミド繊維の不織布
や、ポリエチレン繊維やポリプロピレン繊維などのポリ
オレフィン繊維の不織布に親水化処理を施したものなど
が一般に用いられている。First, a power generating element is manufactured by interposing a separator having electrical insulation and liquid retaining properties between the above-mentioned nickel electrode and a predetermined negative electrode. Here, when the alkaline secondary battery for manufacturing is a nickel-cadmium secondary battery, a negative electrode carrying a negative electrode mixture containing a cadmium compound such as metal cadmium or cadmium hydroxide as a negative electrode active material is used. Further, when the alkaline secondary battery for production is a nickel-hydrogen secondary battery, a negative electrode carrying a negative electrode mixture containing a hydrogen storage alloy as a main component is used. Also,
As the separator, for example, a nonwoven fabric of polyamide fiber or a nonwoven fabric of polyolefin fiber such as polyethylene fiber or polypropylene fiber which has been subjected to a hydrophilic treatment is generally used.
【0006】ついで、上記した発電要素は、負極端子も
兼ね、例えばニッケルめっき鋼板から成る有底電池缶の
中に配置され、更に所定のアルカリ電解液の所定量が注
液される。アルカリ電解液としては、通常、水酸化ナト
リウム水溶液,水酸化カリウム水溶液,水酸化リチウム
水溶液、およびそれらの適宜な混合水溶液が用いられて
いる。Next, the above-mentioned power generating element, which also serves as a negative electrode terminal, is disposed in a bottomed battery can made of, for example, a nickel-plated steel plate, and is further injected with a predetermined amount of a predetermined alkaline electrolyte. As the alkaline electrolyte, an aqueous solution of sodium hydroxide, an aqueous solution of potassium hydroxide, an aqueous solution of lithium hydroxide, and an appropriate mixed aqueous solution thereof are usually used.
【0007】そして、電池缶の開口に正極端子を配設し
たのち全体を封口して電池が組み立てられる。ついで、
組み立てられた電池に対しては、その出荷に先立ち、初
充電を行って活物質である水酸化ニッケルの活性化処理
が施される。そのときの初充電は、組み込まれているニ
ッケル極の理論容量に対し100%以上の電気量を充電
することが可能な条件下で行われるのが通例である。[0007] After the positive electrode terminal is provided in the opening of the battery can, the whole is sealed and the battery is assembled. Then
Prior to shipment, the assembled battery is subjected to an initial charge to activate nickel hydroxide as an active material. The initial charging at that time is usually performed under conditions that allow charging of 100% or more of the amount of electricity with respect to the theoretical capacity of the built-in nickel electrode.
【0008】ところで、前記したニッケル極の場合、活
物質(水酸化ニッケル)の相互間、および活物質と集電
体との間で導電性を高めることは、当該活物質の利用率
を向上せしめるという点で重要である。このような課題
を実現するために、従来から次のような対応策が採られ
ている。In the case of the above-mentioned nickel electrode, increasing the conductivity between the active materials (nickel hydroxide) and between the active material and the current collector improves the utilization rate of the active material. It is important in that. In order to realize such a problem, the following countermeasures have been conventionally taken.
【0009】まず、正極合剤のペースト調製時に、金属
コバルトや、水酸化コバルト,三酸化コバルト,四酸化
コバルト,一酸化コバルトのようなコバルト化合物、ま
たはそれらの混合物の粒子の所定量を導電材として添加
して、水酸化ニッケルの粉末と所定の割合で混合して成
る混合粉末を製造し、これを活物質として使用する方法
である。First, at the time of preparing a paste of a positive electrode mixture, a predetermined amount of particles of metal cobalt, a cobalt compound such as cobalt hydroxide, cobalt trioxide, cobalt tetroxide, cobalt monoxide, or a mixture thereof is added to a conductive material. , And mixed with a powder of nickel hydroxide at a predetermined ratio to produce a mixed powder, which is used as an active material.
【0010】このようにして製造した活物質粉末が担持
されているニッケル極をアルカリ二次電池の正極として
組み込むと、上記した活物質粉末に含有されている金属
コバルトやコバルト化合物は、いずれも、アルカリ電解
液に一旦錯イオンとなって溶解し、それが水酸化ニッケ
ル粉末の表面を覆い、そして、電池への初充電時に、こ
れら錯イオンは水酸化ニッケルよりも先に酸化されて導
電性のオキシ水酸化コバルトを主体とするコバルトの高
次酸化物に転化し、それが活物質である水酸化ニッケル
粉末相互の間と、活物質層と集電体との間に析出し、い
わば導電性のマトリックスが形成される。その結果とし
て、活物質の相互間および活物質と集電体の間における
導電性は向上し、もって活物質の利用率が向上する。When the nickel electrode carrying the active material powder produced as described above is incorporated as a positive electrode of an alkaline secondary battery, the metal cobalt and the cobalt compound contained in the active material powder are all Once dissolved in the alkaline electrolyte as complex ions, which cover the surface of the nickel hydroxide powder, and when the battery is first charged, these complex ions are oxidized before nickel hydroxide and become conductive. It is converted into a higher oxide of cobalt mainly composed of cobalt oxyhydroxide, which precipitates between the nickel hydroxide powder, which is the active material, and between the active material layer and the current collector. Is formed. As a result, the conductivity between the active materials and between the active material and the current collector is improved, and the utilization rate of the active material is improved.
【0011】また、上記したようにして製造された混合
粉末を熱アルカリ水溶液で処理する方法も知られてい
る。具体的には、前記混合粉末をアルカリ水溶液に浸漬
して当該アルカリ水溶液を混合粉末に付着または含浸せ
しめたのち全体を濾過し、濾取物を所定温度で加熱する
という方法である。この方法によれば、混合粉末に含有
されている金属コバルトまたはコバルト化合物の一部が
コバルト錯イオンとなって熱アルカリ水溶液に溶解し、
それが水酸化ニッケルを主成分とする粉末の表面を均一
に被覆することにより、前記した導電性マトリックスの
前駆体を備えた活物質粉末に変化することになる。A method of treating the mixed powder produced as described above with a hot alkaline aqueous solution is also known. Specifically, the mixed powder is immersed in an alkaline aqueous solution, and the alkaline aqueous solution is attached to or impregnated with the mixed powder, then the whole is filtered, and the collected material is heated at a predetermined temperature. According to this method, a part of the metal cobalt or the cobalt compound contained in the mixed powder is dissolved in the hot alkaline aqueous solution as a cobalt complex ion,
By uniformly covering the surface of the powder mainly composed of nickel hydroxide, it changes into an active material powder having the above-mentioned precursor of the conductive matrix.
【0012】したがって、活物質の利用率を高めるため
には、上記活物質粉末における金属コバルトやコバルト
化合物の含有量を高めることにより、導電性マトリック
スの形成量を多くすることが有利であると考えられる。
しかしながら、活物質の利用率を高めるために前記した
混合粉末における金属コバルトやコバルト化合物の含有
量を多くすると、ニッケル極としての製造コストが嵩む
だけではなく、正極活物質として機能する水酸化ニッケ
ル粉末の相対的な割合は減少するので、電池の高容量化
にとって不利となる。Therefore, in order to increase the utilization rate of the active material, it is considered advantageous to increase the content of the conductive matrix by increasing the content of metallic cobalt or a cobalt compound in the active material powder. Can be
However, when the content of the metal cobalt or the cobalt compound in the mixed powder is increased in order to increase the utilization rate of the active material, not only the production cost as the nickel electrode is increased, but also the nickel hydroxide powder functioning as the positive electrode active material. Is reduced, which is disadvantageous for increasing the capacity of the battery.
【0013】このようなことを考えると、活物質として
は、金属コバルトやコバルト化合物の含有量は最小限の
量であっても、それらの作用効果が発揮される状態にあ
る活物質が好ましいことになる。なお、金属コバルトや
コバルト化合物の含有量を多くしたニッケル極が組み込
まれている電池の場合は、過放電時に、これらコバルト
化合物が水酸化ニッケル粉末の結晶構造の中にも侵入し
てしまい、前記したコバルト化合物本来の作用効果、す
なわち導電性マトリックスの形成が進まず、活物質の利
用率向上を持続することが困難になるという問題もあ
る。In view of the above, it is preferable that the active material is such that even if the content of metallic cobalt or the cobalt compound is a minimum amount, the active material and the cobalt compound can exert their effects. become. In the case of a battery in which a nickel electrode having a high content of metallic cobalt or a cobalt compound is incorporated, at the time of overdischarge, the cobalt compound penetrates into the crystal structure of the nickel hydroxide powder. There is also a problem that the function and effect inherent to the cobalt compound, that is, the formation of the conductive matrix does not proceed, and it is difficult to continuously improve the utilization rate of the active material.
【0014】また、前記した熱アルカリ水溶液で処理す
る方法の場合、熱アルカリ水溶液に一旦溶解したコバル
ト錯イオンは熱アルカリ水溶液の冷却過程で再析出し、
そのとき、隣接する粉末を相互に粘結して粒子塊を生成
させる。そのため、得られた処理物は、前記粒子塊の集
合体となっているため、この処理物を用いて正極合剤ペ
ーストを調製すると、当該ペースト中における正極活物
質である水酸化ニッケル粉末の分布は不均一な状態にな
ってしまい、活物質としての有効利用が実現していない
という問題が生ずる。In the case of the above-mentioned method of treating with a hot alkaline aqueous solution, the cobalt complex ion once dissolved in the hot alkaline aqueous solution is reprecipitated in the cooling process of the hot alkaline aqueous solution,
At that time, the adjacent powders are mutually bonded to form a particle mass. Therefore, since the obtained processed material is an aggregate of the particle mass, when a positive electrode mixture paste is prepared using this processed material, the distribution of the nickel hydroxide powder as the positive electrode active material in the paste is determined. Is in a non-uniform state, and a problem arises in that effective utilization as an active material is not realized.
【0015】活物質の利用率を高める更に別の方法とし
ては、例えばpH11〜13に制御されているアルカリ水
溶液中に水酸化ニッケルを主成分とする粉末を投入し、
そこに例えば硫酸コバルト水溶液を徐々に添加すること
により、生成する水酸化コバルトのようなコバルト化合
物を前記粉末の表面に被着させて当該表面を前記した導
電性マトリックスの前駆体で被覆して成る粉末を活物質
として使用する方法もある。As still another method for increasing the utilization rate of the active material, for example, a powder containing nickel hydroxide as a main component is put into an aqueous alkaline solution controlled at pH 11 to 13,
For example, by gradually adding an aqueous solution of cobalt sulfate, a cobalt compound such as cobalt hydroxide to be produced is applied to the surface of the powder, and the surface is covered with the conductive matrix precursor described above. There is also a method of using powder as an active material.
【0016】この方法によれば、少量のコバルト化合物
で水酸化ニッケル粉末の表面を被覆できるが、前記した
導電性マトリックスの形成量もそれに応じて少なくなる
という問題がある。ところで、最近、各種電子機器のポ
ータブル化が進展することに伴い、それに用いる駆動電
源のニッケル・水素二次電池やニッケル・カドミウム二
次電池には、高容量であることは勿論のこと、更には、
放置後にあっても容量低下を起こさないこと、初期段階
から大電流放電特性を発揮すること、また低温環境下に
あっても優れた放電特性を示すことが強く要望されるに
至っている。According to this method, the surface of the nickel hydroxide powder can be coated with a small amount of the cobalt compound, but there is a problem that the formation amount of the above-mentioned conductive matrix is correspondingly reduced. By the way, recently, with the development of portable electronic devices, nickel-hydrogen rechargeable batteries and nickel-cadmium rechargeable batteries used as driving power sources have high capacity. ,
There has been a strong demand for a capacity not to be reduced even after standing, to exhibit a large current discharge characteristic from an initial stage, and to exhibit excellent discharge characteristics even in a low temperature environment.
【0017】その場合、大電流放電特性を高めるために
は、正極であるニッケル極における金属コバルトやコバ
ルト化合物の含有量を多くすることが有効であるという
ことが知られている。しかしながら、これらの方法は、
いずれも、前記したように電池の高容量化に逆行する対
応であり、高容量化を犠牲にすることなく大電流放電特
性を向上させるという方法であるとはいいがたい。In this case, it is known that it is effective to increase the content of metallic cobalt or a cobalt compound in the nickel electrode, which is the positive electrode, in order to enhance the large current discharge characteristics. However, these methods
All of these methods are countermeasures against the increase in the capacity of the battery as described above, and cannot be said to be a method of improving the large-current discharge characteristics without sacrificing the increase in the capacity.
【0018】一方、特開平8−195218号公報や特
開平8−236145号公報には、ニッケル極に含有さ
れている金属コバルトやコバルト化合物が完全にオキシ
水酸化コバルトに酸化されるまで、高温下において初充
電を行うという方法が開示されている。この方法によれ
ば、ニッケル極に含有せしめた金属コバルトやコバルト
化合物が無駄なく導電性マトリックスの形成に寄与する
ことができるため、金属コバルトやコバルト化合物の含
有量も少量化しながら電池の高容量化を実現でき、しか
も形成された導電性マトリックスは室温下の初充電時に
形成される導電性マトリックスよりも強固であるため、
放置後の容量低下も起こりづらいという効果が得られ
る。On the other hand, JP-A-8-195218 and JP-A-8-236145 disclose that the metal cobalt or the cobalt compound contained in the nickel electrode is kept at a high temperature until it is completely oxidized to cobalt oxyhydroxide. Discloses a method of performing initial charging. According to this method, the metal cobalt and the cobalt compound contained in the nickel electrode can contribute to the formation of the conductive matrix without waste, so that the content of the metal cobalt and the cobalt compound is reduced while increasing the capacity of the battery. Since the formed conductive matrix is stronger than the conductive matrix formed at the time of the first charge at room temperature,
The effect is obtained that the capacity is not easily reduced after standing.
【0019】しかしながら、この方法は、初充電時の環
境を高温雰囲気にしなければならず、また必要とする初
充電の時間も長くなるため、全体としての製造コストは
上昇するという問題がある。一方、電池の高容量化を実
現するためには、前記した活物質の利用率を高める対応
策と並んで、正極が担持する活物質粉末の量を多くする
ことも重要な対応策であると考えられる。正極としての
理論容量が増大するからである。However, this method has a problem that the environment at the time of the first charge must be set to a high-temperature atmosphere, and the required time for the first charge becomes longer, so that the manufacturing cost as a whole increases. On the other hand, in order to realize a higher capacity of the battery, it is important to increase the amount of the active material powder carried by the positive electrode, as well as the above-described measure for increasing the utilization rate of the active material. Conceivable. This is because the theoretical capacity as the positive electrode increases.
【0020】しかしながら、正極担持の活物質粉末量を
増量した場合には、電池缶の容量は一定であるため、電
池缶へのアルカリ電解液の注液量は減少することにな
り、その結果、電池反応を規定する単位活物質当たりの
アルカリ電解液の液量が少なくなる。このような状態下
においては、例えば活物質粉末の比表面積が大きい場
合、活物質の表面の全てが電池反応に関与するというこ
とにはならず、その一部が電池反応に寄与するというこ
とになるため、全体としての電池反応は不均一になり、
結局は高容量化の実現が困難になる。However, when the amount of the active material powder supported on the positive electrode is increased, the capacity of the battery can is constant, so that the amount of the alkaline electrolyte injected into the battery can is reduced. The amount of the alkaline electrolyte per unit active material that regulates the battery reaction is reduced. In such a state, for example, when the specific surface area of the active material powder is large, not all of the surface of the active material is involved in the battery reaction, and a part of the surface contributes to the battery reaction. As a result, the overall battery reaction becomes non-uniform,
Eventually, it is difficult to achieve a high capacity.
【0021】[0021]
【発明が解決しようとする課題】本発明は、金属コバル
トやコバルト化合物の含有量が可能な限り少量であり、
また初充電時に形成される前記導電性マトリックスも強
固であり、利用率も高い活物質粉末を有する正極(ニッ
ケル極)が組み込まれていて、高率放電特性に優れ、充
放電サイクル寿命特性も優れている高容量のアルカリ二
次電池の提供を目的とする。SUMMARY OF THE INVENTION According to the present invention, the content of metallic cobalt or a cobalt compound is as small as possible,
In addition, the conductive matrix formed at the time of the first charge is also strong, and incorporates a positive electrode (nickel electrode) having an active material powder having a high utilization rate, and has excellent high-rate discharge characteristics and excellent charge-discharge cycle life characteristics. To provide a high capacity alkaline secondary battery.
【0022】[0022]
【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、正極と負極の間にセパレー
タを配置してなる電極群が、アルカリ電解液と一緒に電
池缶の中に封入されているアルカリ二次電池において、
前記正極には、水酸化ニッケルを主体とする粉末の一部
または全部の表面に導電層が形成されていて、かつ、B
ET法で測定したときの比表面積が15m2/g以下で
ある活物質粉末が担持されており、同時に、前記正極の
理論容量(単位:Ah)に対する前記アルカリ電解液の液
比率が0.5〜2.0cm3/Ahであることを特徴とするア
ルカリ二次電池が提供される。In order to achieve the above object, according to the present invention, an electrode group having a separator disposed between a positive electrode and a negative electrode is placed in a battery can together with an alkaline electrolyte. In the enclosed alkaline secondary battery,
In the positive electrode, a conductive layer is formed on part or all of the surface of a powder mainly composed of nickel hydroxide;
An active material powder having a specific surface area of 15 m 2 / g or less as measured by the ET method is supported, and at the same time, the ratio of the alkaline electrolyte to the theoretical capacity (unit: Ah) of the positive electrode is 0.5. To 2.0 cm 3 / Ah is provided.
【0023】[0023]
【発明の実施の形態】本発明の電池では、まず、正極に
担持させる活物質粉末としては、水酸化ニッケルを主体
とする粉末の表面が、後述する導電層で被覆されている
ものが用いられる。そのため、この活物質粉末を用いた
正極を製造した時点では、当該正極には既に導電性マト
リックスが部分的または全体的に形成された状態になっ
ており、前記した従来の先行技術の場合のように、初充
電によって導電性マトリックスを生成させることを必ず
しも必要としない。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the battery of the present invention, first, as the active material powder to be supported on the positive electrode, a powder mainly composed of nickel hydroxide whose surface is coated with a conductive layer described later is used. . Therefore, at the time of manufacturing a positive electrode using this active material powder, the conductive matrix has already been partially or entirely formed on the positive electrode, as in the case of the above-described conventional prior art. In addition, it is not always necessary to generate a conductive matrix by initial charging.
【0024】また、本発明の電池では、この活物質粉末
の比表面積を、BET法で測定した比表面積として15
m2/g以下に規制し、かつ、注液するアルカリ電解液
の液比率を上記した範囲内に規制することにより、活物
質粉末の全表面を電池反応の場として有効に活用せし
め、もって活物質の利用率を高め、高率放電特性を高め
ている。In the battery of the present invention, the specific surface area of the active material powder is defined as 15 as the specific surface area measured by the BET method.
m 2 / g and regulations below, and, by regulating the liquid ratio of the alkaline electrolyte to liquid injection within the range shown above, effectively allowed use the entire surface of the active material powder as a place for the battery reaction, have been active The utilization rate of the substance is increased, and the high rate discharge characteristics are enhanced.
【0025】まず、上記した活物質粉末について詳細に
説明する。この活物質粉末は次のようにして製造するこ
とができる。まず、出発素材として、水酸化ニッケルを
主成分とする粉末と、金属コバルト,水酸化コバルト,
三酸化コバルト,四酸化コバルト,一酸化コバルト、も
しくはそれらの2種以上の混合物のようなコバルト化合
物の粉末とから成る混合粉末が用意される。また、出発
素材としては、pH11〜13に制御したアルカリ水溶液
の中に水酸化ニッケルを主成分とする粉末を投入し、そ
こに例えば硫酸コバルト水溶液を徐々に添加して当該粉
末の表面を水酸化コバルトのようなコバルト化合物で被
覆した粉末を用いることもできる。First, the above-mentioned active material powder will be described in detail. This active material powder can be manufactured as follows. First, as a starting material, a powder mainly composed of nickel hydroxide, metallic cobalt, cobalt hydroxide,
A mixed powder comprising a cobalt compound powder such as cobalt trioxide, cobalt tetroxide, cobalt monoxide, or a mixture of two or more thereof is prepared. As a starting material, a powder mainly composed of nickel hydroxide is charged into an alkaline aqueous solution controlled at pH 11 to 13, and, for example, an aqueous solution of cobalt sulfate is gradually added thereto to oxidize the surface of the powder. Powders coated with a cobalt compound such as cobalt can also be used.
【0026】その場合、上記粉末における金属コバルト
またはコバルト化合物の含有量は粉末全体の重量に対し
0.5〜20重量%の範囲に設定されることが好まし
い。0.5重量%より少ない場合は、得られた活物質を
担持する正極が組み込まれている電池の初充電時におけ
る前記した導電性マトリックスの形成が不充分となって
活物質の利用率は高くならず、また20重量%よりも多
くすると、活物質中の水酸化ニッケル粉末の相対的な割
合が減少して、電池の放電容量を低下させるようになる
からである。In this case, the content of metallic cobalt or a cobalt compound in the powder is preferably set in the range of 0.5 to 20% by weight based on the weight of the whole powder. If the amount is less than 0.5% by weight, the formation of the conductive matrix at the time of the first charge of the battery in which the positive electrode supporting the obtained active material is incorporated becomes insufficient, and the utilization rate of the active material is high. On the other hand, if the content is more than 20% by weight, the relative proportion of the nickel hydroxide powder in the active material decreases, and the discharge capacity of the battery decreases.
【0027】ついで、上記した粉末を混合撹拌容器内に
投入して混合・撹拌系を構成し、投入した粉末を撹拌し
ながら、ここにアルカリ水溶液を噴霧したり滴下したり
して両者を均一に混合する。そして、同時にこの混合・
撹拌系を酸素共存下で加熱する。このときに用いるアル
カリ水溶液としては、水酸化ナトリウム水溶液,水酸化
カリウム水溶液,またはそれらの混合水溶液,更に水酸
化リチウム水溶液を混合したものをあげることができ
る。Next, the above-mentioned powder is charged into a mixing and stirring vessel to form a mixing / stirring system. While stirring the charged powder, an alkaline aqueous solution is sprayed or dropped on the powder to uniformly mix the two. Mix. And at the same time,
The stirring system is heated in the presence of oxygen. Examples of the aqueous alkali solution used at this time include an aqueous sodium hydroxide solution, an aqueous potassium hydroxide solution, a mixed aqueous solution thereof, and a mixed aqueous solution of lithium hydroxide.
【0028】上記した粉末とアルカリ水溶液の混合・撹
拌の課程で、粉末に含有されているコバルト化合物の一
部がアルカリ水溶液に錯イオンとなって溶解し、それが
粉末の表面を被覆する状態で粉末間に分布して、前記し
た導電性マトリックスの前駆体を形成する。このときの
アルカリ水溶液の濃度は1〜14Nの範囲に設定するこ
とが好ましい。1Nより低濃度である場合には、粉末に
含有されている金属コバルトやコバルト化合物に対する
溶解能が低くなって前記した導電性マトリックスの前駆
体の形成が充分に進まず、活物質の利用率をあまり高め
られないからであり、また14Nより高濃度にすると、
当該アルカリ水溶液の粘度が高くなって粉末を充分に湿
潤させることが困難になり、もって金属コバルトやコバ
ルト化合物を充分に溶解できなくなるからである。In the process of mixing and stirring the above-mentioned powder and the aqueous alkali solution, a part of the cobalt compound contained in the powder is dissolved as a complex ion in the aqueous alkaline solution, and the cobalt compound is coated on the surface of the powder. It is distributed between the powders to form the precursor of the conductive matrix described above. At this time, the concentration of the alkaline aqueous solution is preferably set in a range of 1 to 14N. When the concentration is lower than 1N, the solubility of the metal cobalt or the cobalt compound contained in the powder becomes low, and the formation of the precursor of the conductive matrix does not proceed sufficiently. Because it is not so high, and when the concentration is higher than 14N,
This is because the viscosity of the alkaline aqueous solution becomes high and it becomes difficult to sufficiently wet the powder, and thus it becomes impossible to sufficiently dissolve the cobalt metal and the cobalt compound.
【0029】そして、この混合・撹拌系は、酸素共存下
(具体的には大気中)で加熱されることにより、前記し
た導電性マトリックスの前駆体の酸化が進み、粉末の表
面を被覆してコバルトの高次酸化物から成る導電層が形
成される。ここで、加熱手段としては格別限定されるも
のではなく、例えば、混合・撹拌系に対する外部加熱
や、混合・撹拌系に直接熱風を吹き当てる方法や、更に
は、マグネトロンからマイクロウェーブを混合・撹拌系
に照射する方法などをあげることができる。When the mixing / stirring system is heated in the presence of oxygen (specifically, in the air), the precursor of the conductive matrix is oxidized to cover the surface of the powder. A conductive layer composed of a higher oxide of cobalt is formed. Here, the heating means is not particularly limited, for example, external heating of the mixing / stirring system, a method of blowing hot air directly to the mixing / stirring system, and further mixing / stirring of microwaves from a magnetron. Examples of the method include irradiating the system.
【0030】これらの加熱手段のうち、マイクロウェー
ブ照射は活物質の利用率向上という点で有用である。す
なわち、マイクロウェーブは、混合・撹拌系において前
記粉末を組み込んで存在している水分子を振動させ、も
って当該粉末を均一に加熱する。そのため、粉末の表面
に形成されている導電性マトリックスの前駆体も均一に
加熱された状態で酸化されることになり、その結果、粉
末の表面には、導電層であるコバルトの高次酸化物の層
が均一に形成されることになる。またこのマイクロウェ
ーブの照射は、その投入されたエネルギーにより、水酸
化ニッケル粉末の結晶構造に欠陥を生じさせたり、また
細孔の状態も変化させたりして、処理後の水酸化ニッケ
ル粉末の表面活性を大きくするような働きもするのでは
ないかと考えられる。Of these heating means, microwave irradiation is useful in improving the utilization of the active material. That is, the microwave vibrates the water molecules in which the powder is incorporated in the mixing / stirring system, thereby uniformly heating the powder. Therefore, the precursor of the conductive matrix formed on the surface of the powder is also oxidized while being heated uniformly, and as a result, the higher oxide of cobalt, which is a conductive layer, is formed on the surface of the powder. Is uniformly formed. In addition, this microwave irradiation may cause defects in the crystal structure of the nickel hydroxide powder or change the state of the pores depending on the input energy, and may change the surface of the nickel hydroxide powder after the treatment. It is thought that it may also act to increase the activity.
【0031】このようなマイクロウェーブによる熱処理
は、混合・撹拌系に対して20分間程度行えばよい。こ
の過程において、粉末は常時撹拌され、またマイクロウ
ェーブにより常時均一に加熱されているので、前記した
ようなアルカリ水溶液の冷却に伴うコバルト錯イオンの
再析出のような事態は起こらなくなる。その結果、隣接
する水酸化ニッケル粉末間の粘結が抑制されることにな
り、得られた処理物には粒子塊が発生しなくなる。Such a heat treatment by microwave may be performed for about 20 minutes with respect to the mixing / stirring system. In this process, since the powder is constantly stirred and always uniformly heated by the microwave, the situation such as the reprecipitation of the cobalt complex ion accompanying the cooling of the alkaline aqueous solution does not occur. As a result, caking between the adjacent nickel hydroxide powders is suppressed, and no particle agglomerates are generated in the obtained processed product.
【0032】このときの熱処理温度は60〜160℃の
範囲に設定することが好ましい。60℃より低い温度の
場合には、この混合・撹拌系に含有されている金属コバ
ルトやコバルト化合物のアルカリ水溶液への溶解量が少
なくなって前記した導電性マトリックスの形成が不充分
となるため活物質の利用率はあまり高くならず、また1
60℃よりも高い温度にすると、水酸化ニッケル粉末そ
れ自体に構造変化が起こりはじめて活物質として劣化す
るようになるからである。The heat treatment temperature at this time is preferably set in the range of 60 to 160 ° C. When the temperature is lower than 60 ° C., the amount of metal cobalt or a cobalt compound contained in the mixing / stirring system dissolved in the aqueous alkali solution is reduced, and the formation of the above-described conductive matrix becomes insufficient. The utilization rate of the substance is not so high
If the temperature is higher than 60 ° C., the nickel hydroxide powder itself starts to undergo a structural change and deteriorates as an active material.
【0033】また、このマイクロウェーブを発振するマ
グネトロンは、その出力をミキサ内の粉末系1kgに対し
0.5〜12kWの範囲となるように作動させることが好
ましい。出力が0.5kWよりも低い状態で作動させる
と、マイクロウェーブから前記粉末系に投入されるエネ
ルギーは小さすぎて、当該粉末系に対して上記した温度
域で充分な均一加熱を行うということで難が生じ、また
出力を12kWよりも高くしても特性面で充分な効果が得
られないためである。It is preferable to operate the magnetron which oscillates the microwave so that the output is in the range of 0.5 to 12 kW per 1 kg of the powder system in the mixer. If the operation is performed in a state where the output is lower than 0.5 kW, the energy input from the microwave to the powder system is too small, and the powder system is sufficiently uniformly heated in the above temperature range. This is because difficulties arise, and a sufficient effect cannot be obtained in terms of characteristics even if the output is higher than 12 kW.
【0034】なお、混合・撹拌装置の外側に加熱・冷却
ジャケットが配置されているものを用い、このジャケッ
トの中に熱湯を送り込み、当該装置それ自体を高温状態
にし、更に前記したマイクロウェーブで粉末系を熱処理
してもよい。また装置の内部に高濃度の酸素を流しなが
ら前記した熱処理を行ってもよい。このようにして、活
物質として機能する水酸化ニッケルを主体とした粉末の
表面を被覆してコバルトの高次酸化物から成る導電層が
形成されている活物質粉末が得られる。A heating / cooling jacket having a heating / cooling jacket disposed outside the mixing / stirring apparatus is used. Hot water is fed into the jacket, the apparatus itself is brought to a high temperature state, and the powder is further microwaved. The system may be heat treated. Further, the above-described heat treatment may be performed while flowing high-concentration oxygen inside the apparatus. In this way, an active material powder is obtained in which a conductive layer made of a higher oxide of cobalt is formed by coating the surface of the powder mainly composed of nickel hydroxide functioning as an active material.
【0035】そして、本発明においては、上記した活物
質粉末の比表面積が、BET法による測定値で15m2
/g以下となるように設定される。この比表面積を15
m2/gより大きくすると、活物質粉末の単位容量当た
りに必要なアルカリ電解液の注液量(液比率)を多くし
なければならなくなり、そのため、一定容量の電池内に
収容可能な活物質粉末は減量し、もって電池の高容量化
の実現にとって難を生ずるからである。In the present invention, the specific surface area of the active material powder is 15 m 2 as measured by the BET method.
/ G or less. This specific surface area is 15
When it is larger than m 2 / g, the amount of the alkaline electrolyte injected per unit volume of the active material powder (liquid ratio) must be increased, and therefore, the active material that can be accommodated in a battery having a constant capacity. This is because the powder is reduced in weight, which makes it difficult to increase the capacity of the battery.
【0036】この比表面積は、例えば、出発素材である
水酸化ニッケルを主成分とする粉末として所定の比表面
積のものを用いたり、また上記した活物質粉末の製造過
程で、pH値,温度,撹拌の条件などを適宜に設定するこ
とによっても調整することができる。本発明のアルカリ
二次電池は次のようにして組み立てられる。The specific surface area can be determined, for example, by using a powder having a specific surface area as a powder mainly composed of nickel hydroxide as a starting material, or by using a pH value, temperature, It can also be adjusted by appropriately setting stirring conditions and the like. The alkaline secondary battery of the present invention is assembled as follows.
【0037】まず、上記したようにして製造された活物
質粉末を主成分にして正極合剤が調製され、更にこの正
極合剤を集電体に担持せしめて正極が製造され、この正
極と負極の間にセパレータを介装して発電要素が製造さ
れたのち、その発電要素が電池缶の中に収容される。こ
こで、正極合剤は、従来の場合と同じように、上記活物
質粉末と前記したような結着剤とを水で混練して製造さ
れる。また、負極としては、製造目的の電池がニッケル
・水素二次電池である場合は、水素吸蔵合金の粉末を主
成分とする負極合剤が集電体に担持されているものを用
い、また製造目的の電池がニッケル・カドミウム二次電
池である場合は、金属カドミウムや水酸化カドミウムの
ようなカドミウム化合物を負極活物質とするものを用い
る。First, a positive electrode mixture is prepared using the active material powder produced as described above as a main component, and the positive electrode mixture is supported on a current collector to produce a positive electrode. After the power generation element is manufactured with the separator interposed therebetween, the power generation element is housed in the battery can. Here, the positive electrode mixture is produced by kneading the above-mentioned active material powder and the above-mentioned binder with water, as in the conventional case. When the battery to be manufactured is a nickel-hydrogen secondary battery, a negative electrode having a negative electrode mixture mainly composed of a powder of a hydrogen storage alloy supported on a current collector is used as the negative electrode. When the target battery is a nickel-cadmium secondary battery, a battery using a cadmium compound such as metal cadmium or cadmium hydroxide as a negative electrode active material is used.
【0038】ついで、電池缶の中に所定のアルカリ電解
液を注液したのち、常法にしたがって、電池缶を封口し
て電池前駆体が組み立てられる。このとき、本発明にお
いては、注液するアルカリ電解液の量が次のように規定
される。すなわち、組み込まれている発電要素における
正極の理論容量(単位:Ah)に対する液比率が0.5〜
2.0cm3/Ahである注液量に規定されることである。Next, after a predetermined alkaline electrolyte is poured into the battery can, the battery can is sealed and a battery precursor is assembled according to a conventional method. At this time, in the present invention, the amount of the alkaline electrolyte to be injected is defined as follows. That is, the liquid ratio to the theoretical capacity (unit: Ah) of the positive electrode in the incorporated power generating element is 0.5 to 0.5.
It is defined as the injection volume of 2.0 cm 3 / Ah.
【0039】この液比率が2.0cm3/Ahを超えるような
注液量である場合には、電池の高容量化が阻害されるよ
うになる。そして、この液比率が小さくなればなるほど
電池の高容量化にとっては有利になるが、液比率が0.
5cm3/Ahより小さくなると、活物質の利用率は低下し
て電池の高率放電特性や放置後の放電特性の低下を招く
ようになる。If the amount of the solution exceeds 2.0 cm 3 / Ah, the increase in the capacity of the battery is hindered. The smaller the liquid ratio is, the more advantageous it is for increasing the capacity of the battery.
If it is less than 5 cm 3 / Ah, the utilization rate of the active material is reduced, and the high-rate discharge characteristics of the battery and the discharge characteristics after being left are lowered.
【0040】好ましくは、液比率が0.8〜1.5cm3/A
hであるような注液量にする。ついで、得られた電池前
駆体に対して初充電が行われる。この初充電では、従来
の場合のように、正極の理論容量に対して100%以上
の電気量を供給するような条件を採用することは必ずし
も必要としない。むしろ、供給する電気量が正極の理論
容量に対して100%以下となる初充電であることの方
が好ましい。これは次のような理由による。Preferably, the liquid ratio is 0.8 to 1.5 cm 3 / A.
Make the injection volume to be h. Next, initial charging is performed on the obtained battery precursor. In this initial charging, it is not always necessary to adopt a condition that supplies an amount of electricity of 100% or more with respect to the theoretical capacity of the positive electrode as in the conventional case. Rather, it is more preferable that the initial charge be such that the amount of electricity supplied is 100% or less of the theoretical capacity of the positive electrode. This is for the following reasons.
【0041】初充電は正・負極の活性化のために行われ
るものであるが、とくにコバルト成分を含有する正極に
対しては、このコバルト成分を酸化してコバルトの高次
酸化物から成る導電性マトリックスを形成させること
と、水酸化ニッケルを酸化してオキシ水酸化ニッケルに
転化させるために不可欠な処理としてある。そのため、
上記したコバルト成分の酸化も見込んで正極の理論容量
以上の充分な電気量を初充電時に供給することが必要な
のであった。また、水酸化ニッケルよりも先にコバルト
成分の酸化を完全に実現するためには低レートで初充電
を行うことが好適であるとされてきたのであった。The initial charge is performed to activate the positive and negative electrodes. Particularly, for a positive electrode containing a cobalt component, the cobalt component is oxidized to form a conductive material composed of a higher oxide of cobalt. It is an indispensable treatment for forming a conductive matrix and oxidizing nickel hydroxide to convert it to nickel oxyhydroxide. for that reason,
In view of the oxidation of the cobalt component, it was necessary to supply a sufficient amount of electricity at the time of the first charge, which was higher than the theoretical capacity of the positive electrode. Further, it has been considered that it is preferable to perform the initial charging at a low rate in order to completely realize the oxidation of the cobalt component before the nickel hydroxide.
【0042】しかしながら、本発明の電池に組み込まれ
ている正極の場合、電池前駆体を組み立てた時点で当該
正極には既にコバルトの高次酸化物から成る導電性マト
リックスが部分的または全面的に形成された状態になっ
ているので、従来の場合のように、初充電によって導電
性マトリックスを生成させることを必ずしも必要としな
い、すなわち、初充電の前段において既にある程度活性
化しているため、初充電時に必要とされる電気量は、正
極の理論容量の100%以下であっても充分になるので
ある。However, in the case of the positive electrode incorporated in the battery of the present invention, at the time of assembling the battery precursor, the positive electrode already partially or entirely has a conductive matrix composed of a higher oxide of cobalt. It is not always necessary to generate a conductive matrix by initial charging as in the conventional case, that is, since it has already been activated to some extent before the initial charging, The required quantity of electricity is sufficient even if it is 100% or less of the theoretical capacity of the positive electrode.
【0043】また水酸化ニッケルより先にコバルト成分
を酸化させるために低電流で初充電するということも必
要ではなくなり、充電レートは0.5C以上でも充分で
ある。In addition, it is not necessary to perform initial charging at a low current in order to oxidize the cobalt component prior to nickel hydroxide, and a charging rate of 0.5 C or more is sufficient.
【0044】[0044]
【実施例】実施例1〜4,比較例1〜3 1.活物質粉末の製造 平均粒径10μmの一定量の水酸化ニッケル粉末に対し
て平均粒径1μmの水酸化コバルト粒子(導電材)を1
0重量%混合して活物質粉末の素材である各種の混合粉
末を調製した。また、アルカリ水溶液としては濃度8N
の水酸化ナトリウム水溶液を選定した。EXAMPLES Examples 1-4 and Comparative Examples 1-3 1-3. Production of Active Material Powder Cobalt hydroxide particles (conductive material) having an average particle size of 1 μm were added to a certain amount of nickel hydroxide powder having an average particle size of 10 μm.
0% by weight was mixed to prepare various mixed powders as raw materials of the active material powder. The concentration of the aqueous solution is 8N.
Sodium hydroxide aqueous solution was selected.
【0045】流動造粒装置の入口に前記混合粉末を投入
して撹拌し、また、ここに水酸化ナトリウム水溶液を当
該粉粒体が浸潤できる量だけ噴霧して全体の撹拌・混合
を続けながら、同時に、マグネトロンを4.0kWで作動
してマイクロウェーブを照射し、約100℃で20分間
の熱処理を施して各種の活物質粉末を製造した。なお、
このとき、水酸化ニッケル粉末として比表面積が異なる
ものを用いることにより、得られた活物質粉末の比表面
積を表1で示したように変化させた。また、表1中のN
o.5の活物質粉末は、No.3の活物質粉末の出発素材そ
のものである。The mixed powder is charged into the inlet of the fluidized-granulation apparatus and stirred, and an aqueous sodium hydroxide solution is sprayed in such an amount that the powder and granules can be infiltrated, and the whole is stirred and mixed. At the same time, the magnetron was operated at 4.0 kW, irradiated with microwaves, and heat-treated at about 100 ° C. for 20 minutes to produce various active material powders. In addition,
At this time, the specific surface area of the obtained active material powder was changed as shown in Table 1 by using nickel hydroxide powder having different specific surface areas. Also, N in Table 1
The active material powder of o.5 is the starting material itself of the active material powder of No.3.
【0046】2.電極の製造 これらの活物質粉末を用いて、次のようなニッケル極を
製造した。まず、各活物質粉末100重量部に対し、カ
ルボキシメチルセルロース0.2重量部,PTFEディ
パージョン(比重1.5,固形分60重量%)1.0重量
部,水35重量部を配合して混練し、正極合剤ペースト
を調製した。2. Production of electrodes The following nickel electrodes were produced using these active material powders. First, 0.2 part by weight of carboxymethylcellulose, 1.0 part by weight of PTFE dispersion (specific gravity 1.5, solid content 60% by weight) and 35 parts by weight of water were mixed and kneaded with 100 parts by weight of each active material powder. Then, a positive electrode mixture paste was prepared.
【0047】このペーストを、多孔度95%,厚み1.
7mmのニッケルめっき多孔体シートに充填し、乾燥した
のちロール圧延してニッケル極にした。このとき、活物
質粉末の充填量は、ニッケル極としての理論容量が12
00mAhとなるように調整した。一方、負極を次のよう
にして製造した。This paste is made to have a porosity of 95% and a thickness of 1.
A 7 mm nickel-plated porous sheet was filled, dried, and roll-rolled to form a nickel electrode. At this time, the filling amount of the active material powder is such that the theoretical capacity as a nickel electrode is 12
It was adjusted to be 00 mAh. On the other hand, a negative electrode was manufactured as follows.
【0048】まず、市販のミッシュメタル,Ni,C
o,Mn,Alを重量比で4.0:0.4:0.3:0.3
の割合となるように混合し、この混合物を高周波溶解炉
で溶解したのちその溶湯を冷却し、組成:MmNi4.0
Co0.4Mn0.3Al0.3(Mmはミッシュメタル)の水
素吸蔵合金のインゴットを製造し、これを粉砕したのち
分級して粒径50μm以下の合金粉末にした。First, commercially available misch metal, Ni, C
o, Mn, Al in a weight ratio of 4.0: 0.4: 0.3: 0.3.
It was mixed so that the ratio of the melt was cooled After dissolving the mixture in a high-frequency melting furnace, composition: MmNi 4.0
An ingot of a hydrogen-absorbing alloy of Co 0.4 Mn 0.3 Al 0.3 (Mm is a misch metal) was manufactured, crushed and classified to obtain an alloy powder having a particle size of 50 μm or less.
【0049】この合金粉末95重量部に対し、カルボキ
シメチルセルロース1.0重量部,PTFEディスパー
ション(比重1.5,固形分60重量%)3.0重量部,
カーボンブラック1.0重量部,水50.0重量部を配合
し、負極合剤ペーストを調製した。このペーストを、開
口率45%のパンチングニッケルシートに塗布し、乾燥
したのちロール圧延して水素吸蔵合金電極(負極)にし
た。Based on 95 parts by weight of the alloy powder, 1.0 part by weight of carboxymethyl cellulose, 3.0 parts by weight of PTFE dispersion (specific gravity 1.5, solid content 60% by weight),
1.0 part by weight of carbon black and 50.0 parts by weight of water were blended to prepare a negative electrode mixture paste. This paste was applied to a punched nickel sheet having an aperture ratio of 45%, dried, and roll-rolled to form a hydrogen storage alloy electrode (negative electrode).
【0050】3.電池の組み立て まず、各活物質粉末を用いたニッケル極と前記水素吸蔵
合金電極の間に親水化処理が施されたポリオレフィン系
不織布をセパレータとして配置し、全体を渦巻状に巻回
して電極群(発電要素)を製造した。この電極群を電池
缶に収容し、濃度8.5Nの水酸化カリウム水溶液を表
1で示した液比率となるように注液したのち封口板を配
置して密閉式円筒形ニッケル・水素二次電池(AAサイ
ズ)を組み立てた。3. Battery assembly First, a polyolefin-based nonwoven fabric subjected to hydrophilic treatment is disposed as a separator between a nickel electrode using each active material powder and the hydrogen storage alloy electrode, and the whole is spirally wound to form an electrode group ( Power generation element). This electrode group was accommodated in a battery can, and an aqueous solution of potassium hydroxide having a concentration of 8.5 N was injected so as to have a liquid ratio shown in Table 1, and then a sealing plate was arranged to form a sealed cylindrical nickel-hydrogen secondary battery. A battery (AA size) was assembled.
【0051】[0051]
【表1】 [Table 1]
【0052】4.評価 (1)まず、実施例3の電池と比較例1の電池につき、
下記の仕様で単位活物質当たりの容量と高率放電特性を
測定した。 単位活物質当たりの容量測定:各電池につき、360
mAで5時間の充電を行い、ついで240mAで放電終止電
圧が1.0Vになるまで放電し、そのときの放電容量を
測定。4. Evaluation (1) First, regarding the battery of Example 3 and the battery of Comparative Example 1,
The capacity per unit active material and high rate discharge characteristics were measured according to the following specifications. Capacity measurement per unit active material: 360 for each battery
The battery was charged for 5 hours at mA and then discharged at 240 mA until the discharge end voltage reached 1.0 V, and the discharge capacity at that time was measured.
【0053】そして、測定値をニッケル極における正極
合剤の全重量で除算した値を単位活物質当たりの容量
(mAh/g)とする。 高率放電特性の測定:各電池につき、360mAで5時
間充電し、ついで2400mAで放電終止電圧が1.0V
になるまで放電(2C放電)を行い、そのときの放電容
量を測定。Then, the value obtained by dividing the measured value by the total weight of the positive electrode mixture in the nickel electrode is defined as the capacity per unit active material (mAh / g). Measurement of high rate discharge characteristics: Each battery is charged at 360 mA for 5 hours, and then at 2400 mA, the discharge end voltage is 1.0 V
Discharge (2C discharge) until is reached, and measure the discharge capacity at that time.
【0054】また、360mAで5時間充電し、ついで3
600mAで放電終止電圧が1.0Vになるまでの放電
(3C放電)を行い、そのときの放電容量を測定。 以上の結果を、比較例1の電池の測定結果を100とす
る相対値として表2に示した。The battery was charged at 360 mA for 5 hours, and then charged for 3 hours.
Discharge at 600 mA until the discharge end voltage reaches 1.0 V (3 C discharge), and measure the discharge capacity at that time. The above results are shown in Table 2 as relative values where the measurement result of the battery of Comparative Example 1 is 100.
【0055】[0055]
【表2】 [Table 2]
【0056】(2)表2で示した各電池につき、下記の
仕様で充放電サイクル試験を行い、各電池の初期容量を
100%としたとき、容量が80%になるまでのサイク
ル数を調べた。 充放電サイクル試験:充電は1Cで72分(−dV=10
mVで充電終了)。放電は1Cで1.0Vまで。(2) A charge / discharge cycle test was performed on each of the batteries shown in Table 2 in accordance with the following specifications, and when the initial capacity of each battery was 100%, the number of cycles until the capacity reached 80% was determined. Was. Charge / discharge cycle test: Charging was performed at 1 C for 72 minutes (−dV = 10
mV). Discharge up to 1.0V at 1C.
【0057】その結果を表3に示した。Table 3 shows the results.
【0058】[0058]
【表3】 [Table 3]
【0059】(3)以上の結果から次のことが明らかで
ある。 表2から明らかなように、実施例3の電池と比較例1
の電池では、用いている活物質粉末が異なることを除い
ては同じ液比率の電池であるにもかかわらず、単位活物
質当たりの容量,高率放電特性のいずれもが優れてい
る。活物質粉末No.3と活物質粉末No.5はいずれもその
比表面積が15m2/gと同じであるが、活物質粉末No.
3は活物質粉末No.5に対してマイクロウェーブ照射に
よる熱アルカリ処理を施したものであり、水酸化ニッケ
ル粉末の表面はコバルトの高次酸化物から成る導電層が
形成されているものであることを考えると、上記した測
定結果はマイクロウェーブ照射によって水素化ニッケル
粉末の表面に導電層を形成した活物質粉末を用いること
の有用性を立証するものである。(3) The following is clear from the above results. As is clear from Table 2, the battery of Example 3 and Comparative Example 1
The battery of the above is excellent in both the capacity per unit active material and the high-rate discharge characteristics, although the batteries have the same liquid ratio except that the active material powder used is different. Active material powder No. 3 and active material powder No. 5 both have the same specific surface area of 15 m 2 / g.
No. 3 is obtained by subjecting the active material powder No. 5 to a thermal alkali treatment by microwave irradiation. The surface of the nickel hydroxide powder has a conductive layer made of a higher oxide of cobalt formed thereon. Taking this into consideration, the above measurement results prove the usefulness of using an active material powder having a conductive layer formed on the surface of a nickel hydride powder by microwave irradiation.
【0060】表1と表3から明らかなように、用いる
活物質粉末の比表面積が15m2/gより大きくなると
充放電サイクル寿命特性が大幅に低下している(比較例
2,3)。As is clear from Tables 1 and 3, when the specific surface area of the active material powder used is larger than 15 m 2 / g, the charge-discharge cycle life characteristics are significantly reduced (Comparative Examples 2 and 3).
【0061】[0061]
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
アルカリ二次電池は、活物質の利用率が高く、高率放電
特性が優れており、また充放電サイクル寿命特性が優れ
ており、使用寿命の長い高容量電池として有用である。As is apparent from the above description, the alkaline secondary battery of the present invention has a high utilization rate of the active material, has excellent high-rate discharge characteristics, and has excellent charge-discharge cycle life characteristics. It is useful as a high-capacity battery with a long service life.
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Claims (2)
なる電極群が、アルカリ電解液と一緒に電池缶の中に封
入されているアルカリ二次電池において、 前記正極には、水酸化ニッケルを主体とする粉末の一部
または全部の表面に導電層が形成されていて、かつ、B
ET法で測定したときの比表面積が15m2/g以下で
ある活物質粉末が担持されており、同時に、 前記正極の理論容量(単位:Ah)に対する前記アルカリ
電解液の液比率が0.5〜2.0cm3/Ahであることを特
徴とするアルカリ二次電池。1. An alkaline secondary battery in which an electrode group comprising a separator disposed between a positive electrode and a negative electrode is enclosed in a battery can together with an alkaline electrolyte, wherein the positive electrode comprises nickel hydroxide. A conductive layer is formed on part or all of the surface of the powder mainly composed of
An active material powder having a specific surface area of 15 m 2 / g or less as measured by the ET method is supported, and at the same time, the ratio of the alkaline electrolyte to the theoretical capacity (unit: Ah) of the positive electrode is 0.5. An alkaline secondary battery having a density of about 2.0 cm 3 / Ah.
成る請求項1のアルカリ二次電池。2. The alkaline secondary battery according to claim 1, wherein said conductive layer is made of a higher oxide of cobalt.
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| JP11235605A JP2001060463A (en) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | Alkaline secondary battery |
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| JP11235605A JP2001060463A (en) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | Alkaline secondary battery |
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| JP2001060463A true JP2001060463A (en) | 2001-03-06 |
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| JP11235605A Pending JP2001060463A (en) | 1999-08-23 | 1999-08-23 | Alkaline secondary battery |
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| Country | Link |
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| JP (1) | JP2001060463A (en) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004068625A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Yuasa Corporation | Sealed alkaline storage battery, electrode structure thereof, charging method and charger for sealed alkaline storage battery |
-
1999
- 1999-08-23 JP JP11235605A patent/JP2001060463A/en active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2004068625A1 (en) * | 2003-01-31 | 2004-08-12 | Yuasa Corporation | Sealed alkaline storage battery, electrode structure thereof, charging method and charger for sealed alkaline storage battery |
| US7527890B2 (en) | 2003-01-31 | 2009-05-05 | Yuasa Corporation | Sealed alkaline storage battery, electrode structure and charging method for the same, and charger for sealed alkaline storage battery |
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