JP3433039B2 - アルカリ蓄電池 - Google Patents
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Secondary Cells (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、非焼結式ニッケル
正極を備えるアルカリ蓄電池に係わり、詳しくは、電池
容量が大きく、しかも充放電サイクル特性に優れるアル
カリ蓄電池を提供することを目的とした、正極活物質に
添加する導電剤の改良に関する。
正極を備えるアルカリ蓄電池に係わり、詳しくは、電池
容量が大きく、しかも充放電サイクル特性に優れるアル
カリ蓄電池を提供することを目的とした、正極活物質に
添加する導電剤の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】近年、
コードレス機器の普及に伴い、ニッケル−水素化物蓄電
池、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−亜鉛蓄電
池等のアルカリ蓄電池の需要が急速に伸びている。
コードレス機器の普及に伴い、ニッケル−水素化物蓄電
池、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−亜鉛蓄電
池等のアルカリ蓄電池の需要が急速に伸びている。
【０００３】ところで、アルカリ蓄電池の正極活物質と
して使用されている水酸化ニッケルは電導度が低い。こ
のため、従来、金属ニッケル粉末の焼結体の空孔内に、
活物質を含浸させて得た焼結式ニッケル正極が汎用され
ている。焼結式ニッケル正極は、芯体（集電体）に電導
度の高い焼結体を用いることにより、活物質の電導度の
低さを補完したものである。
して使用されている水酸化ニッケルは電導度が低い。こ
のため、従来、金属ニッケル粉末の焼結体の空孔内に、
活物質を含浸させて得た焼結式ニッケル正極が汎用され
ている。焼結式ニッケル正極は、芯体（集電体）に電導
度の高い焼結体を用いることにより、活物質の電導度の
低さを補完したものである。
【０００４】しかしながら、焼結式ニッケル正極には、
焼結体の多孔度が一般に小さいことに起因して（通常、
８０％以下である）、活物質の充填量が多い、すなわち
高エネルギー密度な電極が無いという欠点がある。ま
た、焼結体の空孔部の孔径が極めて小さいために（通
常、１０μｍ以下である）、活物質の焼結基板への充填
を、煩雑な含浸工程を数回繰り返し行う必要がある溶液
含浸法により行わなければならないという欠点がある。
焼結体の多孔度が一般に小さいことに起因して（通常、
８０％以下である）、活物質の充填量が多い、すなわち
高エネルギー密度な電極が無いという欠点がある。ま
た、焼結体の空孔部の孔径が極めて小さいために（通
常、１０μｍ以下である）、活物質の焼結基板への充填
を、煩雑な含浸工程を数回繰り返し行う必要がある溶液
含浸法により行わなければならないという欠点がある。
【０００５】このようなことから、近年、非焼結式ニッ
ケル正極が提案されている。非焼結式ニッケル正極は、
通常、水酸化ニッケルと結着剤溶液との混練物（ペース
ト）を多孔度の大きい導電性の基板に充填することによ
り作製される。非焼結式ニッケル正極では、多孔度の大
きい基板を用いることができるので（多孔度９５％以上
の基板を用いることができる）、活物質の充填量を多く
することができるとともに、活物質の基板への充填が容
易である。
ケル正極が提案されている。非焼結式ニッケル正極は、
通常、水酸化ニッケルと結着剤溶液との混練物（ペース
ト）を多孔度の大きい導電性の基板に充填することによ
り作製される。非焼結式ニッケル正極では、多孔度の大
きい基板を用いることができるので（多孔度９５％以上
の基板を用いることができる）、活物質の充填量を多く
することができるとともに、活物質の基板への充填が容
易である。
【０００６】しかしながら、非焼結式ニッケル正極にお
いて基板の多孔度を大きくし、活物質の充填量を多くす
ると、電子伝導性が悪くなり、活物質利用率が低下す
る。活物質利用率の低下は、正極容量及び電池容量の低
下となって現れる。
いて基板の多孔度を大きくし、活物質の充填量を多くす
ると、電子伝導性が悪くなり、活物質利用率が低下す
る。活物質利用率の低下は、正極容量及び電池容量の低
下となって現れる。
【０００７】そこで、これを防止するべく、一般に、非
焼結式ニッケル正極では、活物質に導電剤が添加され
る。
焼結式ニッケル正極では、活物質に導電剤が添加され
る。
【０００８】導電剤としては、水酸化コバルト等のコバ
ルト化合物が汎用されているが、高価で、比重が大きい
という欠点がある。
ルト化合物が汎用されているが、高価で、比重が大きい
という欠点がある。
【０００９】安価で、比重の小さい導電剤としては、ア
セチレンブラック等の球状の無定形炭素が知られている
が、この種の導電剤では、充分な電子伝導性が得られな
いとともに、耐食性が良くないために充放電を繰り返す
と酸化劣化し、電子伝導性が次第に悪くなる。
セチレンブラック等の球状の無定形炭素が知られている
が、この種の導電剤では、充分な電子伝導性が得られな
いとともに、耐食性が良くないために充放電を繰り返す
と酸化劣化し、電子伝導性が次第に悪くなる。
【００１０】かなり良好な電子伝導性が得られる導電剤
としては、粒状の人造黒鉛（特開平７−２１１３１６号
公報参照）及び炭素繊維（特開平５−３１４９８２号公
報参照）が提案されているが、これらの導電剤でも、充
分満足のいく電子伝導性は得られないとともに、充放電
を長く繰り返すと酸化劣化して電子伝導性が次第に悪く
なる。
としては、粒状の人造黒鉛（特開平７−２１１３１６号
公報参照）及び炭素繊維（特開平５−３１４９８２号公
報参照）が提案されているが、これらの導電剤でも、充
分満足のいく電子伝導性は得られないとともに、充放電
を長く繰り返すと酸化劣化して電子伝導性が次第に悪く
なる。
【００１１】本発明は、以上の事情に鑑みなされたもの
であって、非焼結式ニッケル正極に使用する導電剤を改
良することにより、電池容量（初期の放電容量）が大き
く、しかも充放電サイクル特性に優れるアルカリ蓄電池
を提供することを目的とする。
であって、非焼結式ニッケル正極に使用する導電剤を改
良することにより、電池容量（初期の放電容量）が大き
く、しかも充放電サイクル特性に優れるアルカリ蓄電池
を提供することを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成するた
めの本発明に係るアルカリ蓄電池（本発明電池）は、活
物質としての水酸化ニッケル又はオキシ水酸化ニッケル
に、導電剤として、気相成長法により得た炭素繊維を焼
成して作製した黒鉛化炭素繊維が添加されている非焼結
式ニッケル正極を備える。
めの本発明に係るアルカリ蓄電池（本発明電池）は、活
物質としての水酸化ニッケル又はオキシ水酸化ニッケル
に、導電剤として、気相成長法により得た炭素繊維を焼
成して作製した黒鉛化炭素繊維が添加されている非焼結
式ニッケル正極を備える。
【００１３】本発明電池では、気相成長法により得た炭
素繊維を焼成して作製した黒鉛化炭素繊維が導電剤とし
て使用される。炭素繊維に限定した理由は、これが、球
状の炭素に比べて、炭素粒子間の電気的な接触抵抗が小
さいからであり、また基板から離れた位置にある活物質
と基板との間の電子伝導性を高める上で有利だからであ
る。黒鉛化した炭素に限定した理由は、これが、黒鉛化
していない炭素に比べて、電導度が高く、導電剤として
優れているからである。気相成長法により得た炭素に限
定される理由は、これが、液相成長法により得た炭素に
比べて、耐食性に優れるため、充放電を繰り返しても酸
化劣化しにくいからである。
素繊維を焼成して作製した黒鉛化炭素繊維が導電剤とし
て使用される。炭素繊維に限定した理由は、これが、球
状の炭素に比べて、炭素粒子間の電気的な接触抵抗が小
さいからであり、また基板から離れた位置にある活物質
と基板との間の電子伝導性を高める上で有利だからであ
る。黒鉛化した炭素に限定した理由は、これが、黒鉛化
していない炭素に比べて、電導度が高く、導電剤として
優れているからである。気相成長法により得た炭素に限
定される理由は、これが、液相成長法により得た炭素に
比べて、耐食性に優れるため、充放電を繰り返しても酸
化劣化しにくいからである。
【００１４】黒鉛化炭素繊維としては、結晶中（層間な
ど）にリチウムを含有するものが好ましい。黒鉛の結晶
中にリチウムを含有せしめることにより、電子伝導性が
向上すると考えられるからである。黒鉛の結晶中にリチ
ウムを含有せしめる方法としては、水酸化リチウム又は
リチウム塩を添加した水酸化カリウム水溶液を電解液に
使用して、充電時にリチウムを黒鉛化炭素繊維の結晶中
に取り込ませる方法が考えられる。別法として、アルカ
リ電解液に水酸化リチウム又はリチウム塩を添加してお
き、黒鉛化炭素繊維を陽極酸化して、リチウムが黒鉛化
炭素繊維の結晶中に取り込まれるようにする方法も考え
られる。
ど）にリチウムを含有するものが好ましい。黒鉛の結晶
中にリチウムを含有せしめることにより、電子伝導性が
向上すると考えられるからである。黒鉛の結晶中にリチ
ウムを含有せしめる方法としては、水酸化リチウム又は
リチウム塩を添加した水酸化カリウム水溶液を電解液に
使用して、充電時にリチウムを黒鉛化炭素繊維の結晶中
に取り込ませる方法が考えられる。別法として、アルカ
リ電解液に水酸化リチウム又はリチウム塩を添加してお
き、黒鉛化炭素繊維を陽極酸化して、リチウムが黒鉛化
炭素繊維の結晶中に取り込まれるようにする方法も考え
られる。
【００１５】黒鉛化炭素繊維としては、嵩密度が０．０
１５〜０．４ｇ／ｃｍ3 のものが好ましい。嵩密度が
０．０１５ｇ／ｃｍ3 未満の場合は、黒鉛化炭素繊維同
士の接触が悪くなるため、また嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ
3 を超えた場合は、水酸化ニッケルと均一に混合するこ
とが困難となるため、いずれの場合も優れた電子伝導性
が得られにくくなる。さらに、黒鉛化炭素繊維の繊維長
としては、１０μｍ〜１ｍｍが好ましい。繊維長が１０
μｍ未満の場合は、黒鉛化炭素繊維同士の接触が悪くな
るため電子伝導性が得られにくい。一方、繊維長が１ｍ
ｍを超えた場合は、活物質の基板への充填量が減少して
電池容量が低下する。さらにまた、黒鉛化炭素繊維の繊
維径としては、０．１〜５０μｍが好ましい。繊維径が
０．１μｍ未満の場合は、細すぎて優れた電子伝導性が
得られにくい。一方、繊維径が５０μｍを超えた場合
は、活物質の基板への充填量が減少して電池容量が減少
する。
１５〜０．４ｇ／ｃｍ3 のものが好ましい。嵩密度が
０．０１５ｇ／ｃｍ3 未満の場合は、黒鉛化炭素繊維同
士の接触が悪くなるため、また嵩密度が０．４ｇ／ｃｍ
3 を超えた場合は、水酸化ニッケルと均一に混合するこ
とが困難となるため、いずれの場合も優れた電子伝導性
が得られにくくなる。さらに、黒鉛化炭素繊維の繊維長
としては、１０μｍ〜１ｍｍが好ましい。繊維長が１０
μｍ未満の場合は、黒鉛化炭素繊維同士の接触が悪くな
るため電子伝導性が得られにくい。一方、繊維長が１ｍ
ｍを超えた場合は、活物質の基板への充填量が減少して
電池容量が低下する。さらにまた、黒鉛化炭素繊維の繊
維径としては、０．１〜５０μｍが好ましい。繊維径が
０．１μｍ未満の場合は、細すぎて優れた電子伝導性が
得られにくい。一方、繊維径が５０μｍを超えた場合
は、活物質の基板への充填量が減少して電池容量が減少
する。
【００１６】水酸化ニッケル又はオキシ水酸化ニッケル
に対する黒鉛化炭素繊維の好適な添加量は、水酸化ニッ
ケル又はオキシ水酸化ニッケル１００重量部に対して１
〜２０重量部である。添加量が１重量部未満の場合は、
充分な電子伝導性が得られず、一方添加量が２０重量部
を超えた場合は、活物質の基板への充填量が減少して、
電池容量が低下する。
に対する黒鉛化炭素繊維の好適な添加量は、水酸化ニッ
ケル又はオキシ水酸化ニッケル１００重量部に対して１
〜２０重量部である。添加量が１重量部未満の場合は、
充分な電子伝導性が得られず、一方添加量が２０重量部
を超えた場合は、活物質の基板への充填量が減少して、
電池容量が低下する。
【００１７】本発明は、活物質と基板との間の電子伝導
性が充分に確保されにくいパンチングメタルを基板とし
て用いた非焼結式ニッケル正極を備えるアルカリ蓄電池
に適用した場合に、特に有意義である。本発明の効果が
顕著に現れるからである。
性が充分に確保されにくいパンチングメタルを基板とし
て用いた非焼結式ニッケル正極を備えるアルカリ蓄電池
に適用した場合に、特に有意義である。本発明の効果が
顕著に現れるからである。
【００１８】本発明電池の非焼結式ニッケル正極は、電
導度が高く、しかも耐食性に優れる導電剤を使用してい
るので、充放電サイクルの長期にわたって、電子伝導性
が良い。
導度が高く、しかも耐食性に優れる導電剤を使用してい
るので、充放電サイクルの長期にわたって、電子伝導性
が良い。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいてさらに詳細
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
に説明するが、本発明は下記実施例に何ら限定されるも
のではなく、その要旨を変更しない範囲において適宜変
更して実施することが可能なものである。
【００２０】（実施例１）
〔正極の作製〕ベンゼンと触媒としての鉄微粒子（平均
粒径２０ｎｍ）とを均一に混合して得た混合液を、装置
内温度を１２００°Ｃに設定した反応装置内の水素ガス
気流中に噴霧してベンゼンを熱分解し、熱分解生成物を
気相反応させて、炭素繊維を作製した。なお、混合液の
供給速度は１ｃｍ3 ／秒、水素ガスの供給速度は、１０
０ｃｍ3 ／秒とした。図１は、使用した反応装置Ｓを模
式的に示す断面図である。反応装置Ｓの円筒状の装置本
体１の外周壁には混合液供給管２が、底壁には水素ガス
供給管３が、上壁には排出管４が、それぞれ取り付けら
れている。混合液供給管２にはベンゼンと鉄微粒子の混
合液を貯留する貯留槽５が接続されている。装置本体１
の中に水素ガスを矢符方向に通流させるとともに、ベン
ゼンと鉄微粒子との混合液を混合液供給管２を介して装
置本体１の中に噴霧すると、鉄微粒子を核として炭素が
繊維状に成長した炭素繊維が生成するように構成されて
いる。排出管４より排出された炭素繊維は、他の成分
（未反応のベンゼン、鉄微粒子など）と分離され、収集
される。
粒径２０ｎｍ）とを均一に混合して得た混合液を、装置
内温度を１２００°Ｃに設定した反応装置内の水素ガス
気流中に噴霧してベンゼンを熱分解し、熱分解生成物を
気相反応させて、炭素繊維を作製した。なお、混合液の
供給速度は１ｃｍ3 ／秒、水素ガスの供給速度は、１０
０ｃｍ3 ／秒とした。図１は、使用した反応装置Ｓを模
式的に示す断面図である。反応装置Ｓの円筒状の装置本
体１の外周壁には混合液供給管２が、底壁には水素ガス
供給管３が、上壁には排出管４が、それぞれ取り付けら
れている。混合液供給管２にはベンゼンと鉄微粒子の混
合液を貯留する貯留槽５が接続されている。装置本体１
の中に水素ガスを矢符方向に通流させるとともに、ベン
ゼンと鉄微粒子との混合液を混合液供給管２を介して装
置本体１の中に噴霧すると、鉄微粒子を核として炭素が
繊維状に成長した炭素繊維が生成するように構成されて
いる。排出管４より排出された炭素繊維は、他の成分
（未反応のベンゼン、鉄微粒子など）と分離され、収集
される。
【００２１】上記の如くして得た炭素繊維を２９００°
Ｃで１時間焼成して、導電剤としての黒鉛化炭素繊維を
得た。この黒鉛化炭素繊維の嵩密度を求めたところ、
０．０４ｇ／ｃｍ3 であった。次いで、この黒鉛化炭素
繊維８重量部と、水酸化ニッケル７２重量部と、メチル
セルロースの１重量％水溶液２０重量部とを混練して、
ペーストを調製し、このペーストを２．４ｇのニッケル
の発泡メタル（寸法４２ｍｍ×８５ｍｍ）からなる多孔
性基板に充填し、乾燥し、加圧成型して、重さ６．４ｇ
の非焼結式ニッケル正極を作製した。
Ｃで１時間焼成して、導電剤としての黒鉛化炭素繊維を
得た。この黒鉛化炭素繊維の嵩密度を求めたところ、
０．０４ｇ／ｃｍ3 であった。次いで、この黒鉛化炭素
繊維８重量部と、水酸化ニッケル７２重量部と、メチル
セルロースの１重量％水溶液２０重量部とを混練して、
ペーストを調製し、このペーストを２．４ｇのニッケル
の発泡メタル（寸法４２ｍｍ×８５ｍｍ）からなる多孔
性基板に充填し、乾燥し、加圧成型して、重さ６．４ｇ
の非焼結式ニッケル正極を作製した。
【００２２】〔負極の作製〕組成式ＭｍＮｉ3.2 ＣｏＡ
ｌ0.2 Ｍｎ0.6 で表される水素吸蔵合金１００重量部
に、ポリエチレンオキシド０．５重量部を添加し、さら
に適量の水を加えて、ペーストを調製し、このペースト
の中に基板としての鉄にニッケルめっきしたパンチング
メタルを通過させて引き上げ、乾燥し、加圧成型して、
水素吸蔵合金負極を作製した。
ｌ0.2 Ｍｎ0.6 で表される水素吸蔵合金１００重量部
に、ポリエチレンオキシド０．５重量部を添加し、さら
に適量の水を加えて、ペーストを調製し、このペースト
の中に基板としての鉄にニッケルめっきしたパンチング
メタルを通過させて引き上げ、乾燥し、加圧成型して、
水素吸蔵合金負極を作製した。
【００２３】〔アルカリ蓄電池の作製〕上記の正極と負
極とを、間にセパレータを配置して重ね合わせ、渦巻き
状に巻回して、渦巻電極体を作製した。次いで、この渦
巻電極体をＡＡサイズの電池缶に挿入し、８モル／リッ
トルの水酸化カリウム水溶液２．４ｇをアルカリ電解液
として注液した後、封口して、密閉型のアルカリ蓄電池
Ｘ（本発明電池）を作製した。
極とを、間にセパレータを配置して重ね合わせ、渦巻き
状に巻回して、渦巻電極体を作製した。次いで、この渦
巻電極体をＡＡサイズの電池缶に挿入し、８モル／リッ
トルの水酸化カリウム水溶液２．４ｇをアルカリ電解液
として注液した後、封口して、密閉型のアルカリ蓄電池
Ｘ（本発明電池）を作製した。
【００２４】（実施例２）アルカリ電解液として、水酸
化カリウムを７モル／リットル及び水酸化リチウムを１
モル／リットル含有するアルカリ水溶液を使用したこと
以外は実施例１と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電池
Ｙ（本発明電池）を作製した。
化カリウムを７モル／リットル及び水酸化リチウムを１
モル／リットル含有するアルカリ水溶液を使用したこと
以外は実施例１と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電池
Ｙ（本発明電池）を作製した。
【００２５】（比較例１）正極の作製において、導電剤
として、黒鉛化炭素繊維８重量部に代えて、アセチレン
ブラック８重量部を使用したこと以外は実施例１と同様
にして、密閉型のアルカリ蓄電池Ａ（比較電池）を作製
した。
として、黒鉛化炭素繊維８重量部に代えて、アセチレン
ブラック８重量部を使用したこと以外は実施例１と同様
にして、密閉型のアルカリ蓄電池Ａ（比較電池）を作製
した。
【００２６】（比較例２）正極の作製において、導電剤
として、黒鉛化炭素繊維８重量部に代えて、粒状の人造
黒鉛（Ｌｏｎｚａ ＳＦＧ７５）８重量部を使用したこ
と以外は実施例１と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電
池Ｂ（比較電池）を作製した。
として、黒鉛化炭素繊維８重量部に代えて、粒状の人造
黒鉛（Ｌｏｎｚａ ＳＦＧ７５）８重量部を使用したこ
と以外は実施例１と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電
池Ｂ（比較電池）を作製した。
【００２７】（比較例３）正極の作製において、導電剤
として、黒鉛化炭素繊維８重量部に代えて、焼成してい
ない炭素繊維を８重量部そのまま使用したこと以外は実
施例１と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電池Ｃ（比較
電池）を作製した。
として、黒鉛化炭素繊維８重量部に代えて、焼成してい
ない炭素繊維を８重量部そのまま使用したこと以外は実
施例１と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電池Ｃ（比較
電池）を作製した。
【００２８】（比較例４）正極の作製において、導電剤
として、気相成長法により得た炭素繊維を焼成して作製
した黒鉛化炭素繊維８重量部に代えて、液相成長法によ
り得た炭素繊維を焼成して作製した黒鉛化炭素繊維８重
量部を使用したこと以外は実施例１と同様にして、密閉
型のアルカリ蓄電池Ｄ（比較電池）を作製した。上記の
液相成長法により得た炭素繊維を焼成して作製した黒鉛
化炭素繊維としては、液相成長法により作製された炭素
繊維を炭化・黒鉛化して作製された黒鉛化炭素繊維から
なる市販の不織布（ペトカ社製、商品コード「メルブロ
ンＦ−１０４」）を、乳鉢中で平均繊維長３００μｍ、
平均繊維径７μｍの大きさに粉砕したものを使用した。
として、気相成長法により得た炭素繊維を焼成して作製
した黒鉛化炭素繊維８重量部に代えて、液相成長法によ
り得た炭素繊維を焼成して作製した黒鉛化炭素繊維８重
量部を使用したこと以外は実施例１と同様にして、密閉
型のアルカリ蓄電池Ｄ（比較電池）を作製した。上記の
液相成長法により得た炭素繊維を焼成して作製した黒鉛
化炭素繊維としては、液相成長法により作製された炭素
繊維を炭化・黒鉛化して作製された黒鉛化炭素繊維から
なる市販の不織布（ペトカ社製、商品コード「メルブロ
ンＦ−１０４」）を、乳鉢中で平均繊維長３００μｍ、
平均繊維径７μｍの大きさに粉砕したものを使用した。
【００２９】〈各電池の電池容量及び充放電サイクル特
性〉本発明電池Ｘ，Ｙ及び比較電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにつ
いて、１Ａで１．２時間充電した後、１Ａで１Ｖまで放
電する工程を１サイクルとする充放電サイクル試験を行
い、各電池の電池容量（１サイクル目の放電容量）及び
充放電サイクル特性を調べた。結果を図２に示す。図２
は、各電池の充放電サイクル特性を、横軸に充放電サイ
クルを、縦軸に各充放電サイクルにおける放電容量をと
って示したグラフである。
性〉本発明電池Ｘ，Ｙ及び比較電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄにつ
いて、１Ａで１．２時間充電した後、１Ａで１Ｖまで放
電する工程を１サイクルとする充放電サイクル試験を行
い、各電池の電池容量（１サイクル目の放電容量）及び
充放電サイクル特性を調べた。結果を図２に示す。図２
は、各電池の充放電サイクル特性を、横軸に充放電サイ
クルを、縦軸に各充放電サイクルにおける放電容量をと
って示したグラフである。
【００３０】図２に示すように、本発明電池Ｘ，Ｙは、
比較電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに比べて、電池容量が大きいと
ともに、充放電サイクル特性に優れる。比較電池Ａの電
池容量が小さく、充放電サイクル特性が良くないのは、
導電剤として使用したアセチレンブラックの電導度が低
いとともに、耐食性も悪いからである。比較電池Ｂ，
Ｃ，Ｄは電池容量はさほど小さくないが、使用した導電
剤の耐食性がいずれも良くないために充放電サイクル特
性が良くない。本発明電池Ｙの電池容量が、本発明電池
Ｘのそれに比べて大きいのは、導電剤として電導度が極
めて高いリチウムを含有する黒鉛化炭素繊維を使用した
ためと考えられる。
比較電池Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄに比べて、電池容量が大きいと
ともに、充放電サイクル特性に優れる。比較電池Ａの電
池容量が小さく、充放電サイクル特性が良くないのは、
導電剤として使用したアセチレンブラックの電導度が低
いとともに、耐食性も悪いからである。比較電池Ｂ，
Ｃ，Ｄは電池容量はさほど小さくないが、使用した導電
剤の耐食性がいずれも良くないために充放電サイクル特
性が良くない。本発明電池Ｙの電池容量が、本発明電池
Ｘのそれに比べて大きいのは、導電剤として電導度が極
めて高いリチウムを含有する黒鉛化炭素繊維を使用した
ためと考えられる。
【００３１】（実施例３）正極の作製において、多孔性
基板として、発泡メタルに代えて、１．２ｇのパンチン
グメタルを使用したこと以外は実施例１（導電剤：本発
明の導電剤）と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電池Ｅ
（本発明電池）を作製した（非焼結式ニッケル正極の重
量：５．２ｇ）。
基板として、発泡メタルに代えて、１．２ｇのパンチン
グメタルを使用したこと以外は実施例１（導電剤：本発
明の導電剤）と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電池Ｅ
（本発明電池）を作製した（非焼結式ニッケル正極の重
量：５．２ｇ）。
【００３２】（比較例５）正極の作製において、多孔性
基板として、発泡メタルに代えて、１．２ｇのパンチン
グメタルを使用したこと以外は比較例２（導電剤：Ｌｏ
ｎｚａ ＳＦＧ７５）と同様にして、密閉型のアルカリ
蓄電池Ｆ（比較電池）を作製した（非焼結式ニッケル正
極の重量：５．２ｇ）。
基板として、発泡メタルに代えて、１．２ｇのパンチン
グメタルを使用したこと以外は比較例２（導電剤：Ｌｏ
ｎｚａ ＳＦＧ７５）と同様にして、密閉型のアルカリ
蓄電池Ｆ（比較電池）を作製した（非焼結式ニッケル正
極の重量：５．２ｇ）。
【００３３】（比較例６）正極の作製において、多孔性
基板として、発泡メタルに代えて、１．２ｇのパンチン
グメタルを使用したこと以外は比較例３（導電剤：焼成
していない炭素繊維）と同様にして、密閉型のアルカリ
蓄電池Ｇ（比較電池）を作製した（非焼結式ニッケル正
極の重量：５．２ｇ）。
基板として、発泡メタルに代えて、１．２ｇのパンチン
グメタルを使用したこと以外は比較例３（導電剤：焼成
していない炭素繊維）と同様にして、密閉型のアルカリ
蓄電池Ｇ（比較電池）を作製した（非焼結式ニッケル正
極の重量：５．２ｇ）。
【００３４】〈各電池の電池容量及び充放電サイクル特
性〉本発明電池Ｅ及び比較電池Ｆ，Ｇについて、先と同
じ条件の充放電サイクル試験を行い、各電池の電池容量
及び充放電サイクル特性を調べた。結果を図２と同じ座
標系の図３に示す。
性〉本発明電池Ｅ及び比較電池Ｆ，Ｇについて、先と同
じ条件の充放電サイクル試験を行い、各電池の電池容量
及び充放電サイクル特性を調べた。結果を図２と同じ座
標系の図３に示す。
【００３５】図２と図３の比較から、本発明電池Ｅは対
応する本発明電池Ｘに比べて電池容量が少し小さい程度
であるのに対して、比較電池Ｆ，Ｇは対応する比較電池
Ｂ，Ｃに比べて、電池容量が格段小さいとともに、充放
電サイクル特性が格段良くないことが分かる。この事実
から、本発明は、パンチングメタルを多孔性基板として
使用した非焼結式ニッケル正極を備えるアルカリ蓄電池
に適用した場合に、特に有意義であることが分かる。
応する本発明電池Ｘに比べて電池容量が少し小さい程度
であるのに対して、比較電池Ｆ，Ｇは対応する比較電池
Ｂ，Ｃに比べて、電池容量が格段小さいとともに、充放
電サイクル特性が格段良くないことが分かる。この事実
から、本発明は、パンチングメタルを多孔性基板として
使用した非焼結式ニッケル正極を備えるアルカリ蓄電池
に適用した場合に、特に有意義であることが分かる。
【００３６】〈黒鉛化炭素繊維の嵩密度と高率放電特性
の関係〉正極の作製において、導電剤として、気相成長
法により得た炭素繊維を焼成して作製した表１に示す種
々の嵩密度の黒鉛化炭素繊維を使用したこと以外は実施
例１と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電池Ｈ，Ｉ，
Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｑを作製した。なお、ア
ルカリ蓄電池Ｋは本発明電池Ｘと同じ電池である。
の関係〉正極の作製において、導電剤として、気相成長
法により得た炭素繊維を焼成して作製した表１に示す種
々の嵩密度の黒鉛化炭素繊維を使用したこと以外は実施
例１と同様にして、密閉型のアルカリ蓄電池Ｈ，Ｉ，
Ｊ，Ｋ，Ｌ，Ｍ，Ｎ，Ｏ，Ｐ，Ｑを作製した。なお、ア
ルカリ蓄電池Ｋは本発明電池Ｘと同じ電池である。
【００３７】
【表１】
【００３８】各電池を、１００ｍＡで１６時間充電した
後、１００ｍＡで１Ｖまで放電して、放電容量Ｃ１を求
め、次いで、各電池を、１００ｍＡで１６時間充電した
後、２０００ｍＡで１Ｖまで放電して、放電容量Ｃ２を
求めた。放電容量Ｃ１及び放電容量Ｃ２から、下式で定
義される放電率Ｒを求めた。放電率Ｒが大きいほど、高
率放電特性に優れていることを示す。結果を図４に示
す。図４は、黒鉛化炭素繊維の嵩密度と高率放電特性の
関係を、縦軸に放電率Ｒ（％）を、横軸に各電池に使用
した黒鉛化炭素繊維の嵩密度（ｇ／ｃｍ3 ）をとって示
したグラフである。なお、横軸は、常用対数目盛であ
る。
後、１００ｍＡで１Ｖまで放電して、放電容量Ｃ１を求
め、次いで、各電池を、１００ｍＡで１６時間充電した
後、２０００ｍＡで１Ｖまで放電して、放電容量Ｃ２を
求めた。放電容量Ｃ１及び放電容量Ｃ２から、下式で定
義される放電率Ｒを求めた。放電率Ｒが大きいほど、高
率放電特性に優れていることを示す。結果を図４に示
す。図４は、黒鉛化炭素繊維の嵩密度と高率放電特性の
関係を、縦軸に放電率Ｒ（％）を、横軸に各電池に使用
した黒鉛化炭素繊維の嵩密度（ｇ／ｃｍ3 ）をとって示
したグラフである。なお、横軸は、常用対数目盛であ
る。
【００３９】放電率Ｒ（％）＝Ｃ２／Ｃ１×１００
【００４０】図４に示すように、嵩密度が０．０１５〜
０．４ｇ／ｃｍ3 のアルカリ蓄電池Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，
Ｍ，Ｎ，Ｏの放電率Ｒが他のアルカリ蓄電池のそれらに
比べて大きい。この事実から、高率放電特性にも優れた
アルカリ蓄電池を得るためには、嵩密度が０．０１５〜
０．４ｇ／ｃｍ3 の黒鉛化炭素繊維を使用することが好
ましいことが分かる。
０．４ｇ／ｃｍ3 のアルカリ蓄電池Ｉ，Ｊ，Ｋ，Ｌ，
Ｍ，Ｎ，Ｏの放電率Ｒが他のアルカリ蓄電池のそれらに
比べて大きい。この事実から、高率放電特性にも優れた
アルカリ蓄電池を得るためには、嵩密度が０．０１５〜
０．４ｇ／ｃｍ3 の黒鉛化炭素繊維を使用することが好
ましいことが分かる。
【００４１】上記の実施例では非焼結式ニッケル正極の
活物質として水酸化ニッケルを使用したが、オキシ水酸
化ニッケルを正極活物質として使用した放電スタートの
アルカリ蓄電池（充電することなく初回の放電を行うア
ルカリ蓄電池）の場合も、本発明を適用することによ
り、上記と同様の優れた効果が得られることを別途確認
した。
活物質として水酸化ニッケルを使用したが、オキシ水酸
化ニッケルを正極活物質として使用した放電スタートの
アルカリ蓄電池（充電することなく初回の放電を行うア
ルカリ蓄電池）の場合も、本発明を適用することによ
り、上記と同様の優れた効果が得られることを別途確認
した。
【００４２】
【発明の効果】本発明は、電池容量が大きく、しかも充
放電サイクル特性に優れるアルカリ蓄電池を提供する。
放電サイクル特性に優れるアルカリ蓄電池を提供する。
【図１】気相成長法により炭素繊維を作製するための反
応装置の断面図である。
応装置の断面図である。
【図２】本発明電池及び比較電池の充放電サイクル特性
を示したグラフである。
を示したグラフである。
【図３】本発明電池及び比較電池の充放電サイクル特性
を示したグラフである。
を示したグラフである。
【図４】黒鉛化炭素繊維の嵩密度と高率放電特性の関係
を示したグラフである。
を示したグラフである。
【符号の説明】
Ｓ 反応装置
１ 装置本体
２ 混合液供給管
３ 水素ガス供給管
４ 排出管
５ 貯留槽
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 矢野 睦
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 野上 光造
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 米津 育郎
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(72)発明者 西尾 晃治
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号
三洋電機株式会社内
(56)参考文献 特開 平５−314982（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 4/62
H01M 4/24 - 4/32
H01M 10/26
Claims (3)
- 【請求項１】活物質としての水酸化ニッケル又はオキシ
水酸化ニッケルに、導電剤として、気相成長法により得
た炭素繊維を焼成して作製した黒鉛化炭素繊維が添加さ
れている非焼結式ニッケル正極と、負極と、アルカリ電
解液とを備えるアルカリ蓄電池。 - 【請求項２】前記アルカリ電解液に水酸化リチウム又は
リチウム塩が添加されている請求項１記載のアルカリ蓄
電池。 - 【請求項３】前記黒鉛化炭素繊維の嵩密度が０．０１５
〜０．４ｇ／ｃｍ 3 である請求項１又は２記載のアルカ
リ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03998497A JP3433039B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP03998497A JP3433039B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10223228A JPH10223228A (ja) | 1998-08-21 |
| JP3433039B2 true JP3433039B2 (ja) | 2003-08-04 |
Family
ID=12568218
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP03998497A Expired - Fee Related JP3433039B2 (ja) | 1997-02-06 | 1997-02-06 | アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3433039B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160121556A (ko) | 2014-02-10 | 2016-10-19 | 엑서지 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 알칼리 2차전지 |
Families Citing this family (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE10220486C1 (de) * | 2002-05-07 | 2003-09-18 | Nbt Gmbh | Alkalischer Akkumulator |
| US6991875B2 (en) | 2002-08-28 | 2006-01-31 | The Gillette Company | Alkaline battery including nickel oxyhydroxide cathode and zinc anode |
| JP5470700B2 (ja) * | 2007-12-10 | 2014-04-16 | 住友大阪セメント株式会社 | 電極材料およびその製造方法、並びに、電極および電池 |
| JP6727264B2 (ja) * | 2018-09-18 | 2020-07-22 | 株式会社キャタラー | 燃料電池用アノード触媒層及びそれを用いた燃料電池 |
| CN111463499B (zh) * | 2020-03-18 | 2021-12-28 | 山东合泰新能源有限公司 | 二次锌镍电池用电解液 |
-
1997
- 1997-02-06 JP JP03998497A patent/JP3433039B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR20160121556A (ko) | 2014-02-10 | 2016-10-19 | 엑서지 파워 시스템즈 가부시키가이샤 | 알칼리 2차전지 |
| US20160351907A1 (en) * | 2014-02-10 | 2016-12-01 | Exergy Power Systems, Inc. | Alkaline secondary cell |
| US10381647B2 (en) * | 2014-02-10 | 2019-08-13 | Exergy Power Systems, Inc. | Alkaline secondary cell |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH10223228A (ja) | 1998-08-21 |
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