JPH07320742A - アルカリ蓄電池用電極およびその製造方法 - Google Patents
アルカリ蓄電池用電極およびその製造方法Info
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- JPH07320742A JPH07320742A JP6106535A JP10653594A JPH07320742A JP H07320742 A JPH07320742 A JP H07320742A JP 6106535 A JP6106535 A JP 6106535A JP 10653594 A JP10653594 A JP 10653594A JP H07320742 A JPH07320742 A JP H07320742A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 高温環境下での使用において電池容量の低下
を抑制できるアルカリ蓄電池用電極を提供する。 【構成】 ホウ素を０．００１〜３重量％含有するニッ
ケル−ホウ素合金の多孔体から形成される集電体に活物
質を充填してなるアルカリ蓄電池用電極。ニッケル−ホ
ウ素合金の多孔体は、多孔性ポリマーからなる基体の表
面に、ホウ素化合物を還元剤として用いた無電解めっき
によりニッケルを析出させて形成することができる。
を抑制できるアルカリ蓄電池用電極を提供する。 【構成】 ホウ素を０．００１〜３重量％含有するニッ
ケル−ホウ素合金の多孔体から形成される集電体に活物
質を充填してなるアルカリ蓄電池用電極。ニッケル−ホ
ウ素合金の多孔体は、多孔性ポリマーからなる基体の表
面に、ホウ素化合物を還元剤として用いた無電解めっき
によりニッケルを析出させて形成することができる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ蓄電池用電極
およびその製造方法に関し、特に、寿命の長いアルカリ
蓄電池を提供するために有用な電極およびその製造方法
に関する。
およびその製造方法に関し、特に、寿命の長いアルカリ
蓄電池を提供するために有用な電極およびその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、各種電子機器、特に携帯用機器の
電源としてニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池
などの高容量のアルカリ蓄電池が用いられるようになっ
てきた。このような高容量のアルカリ蓄電池において、
正極には、容量を向上させるためニッケルの発泡金属
に、たとえば水酸化ニッケルなどの活物質を充填したも
のが用いられてきた。
電源としてニッケルカドミウム電池やニッケル水素電池
などの高容量のアルカリ蓄電池が用いられるようになっ
てきた。このような高容量のアルカリ蓄電池において、
正極には、容量を向上させるためニッケルの発泡金属
に、たとえば水酸化ニッケルなどの活物質を充填したも
のが用いられてきた。
【０００３】発泡金属は、従来、たとえば特公昭５７−
３９３１７号公報に開示される技術によって作製され
る。この方法では、多孔質の絶縁体にカーボン等を被覆
することにより導電性を付与した多孔体を、回転する給
電ロールに密着させながらめっき浴中に浸漬してめっき
を行なう。その後、めっきされた多孔体を陰極として、
両面から電気めっきを施すことにより金属（たとえばニ
ッケル）からなる多孔体が形成される。
３９３１７号公報に開示される技術によって作製され
る。この方法では、多孔質の絶縁体にカーボン等を被覆
することにより導電性を付与した多孔体を、回転する給
電ロールに密着させながらめっき浴中に浸漬してめっき
を行なう。その後、めっきされた多孔体を陰極として、
両面から電気めっきを施すことにより金属（たとえばニ
ッケル）からなる多孔体が形成される。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】上述したニッケルから
なる集電体に活物質を充填してなる電極をアルカリ蓄電
池に用いた場合、原因は不明であるが、高温において充
放電サイクルを繰り返すと電池の容量が低下してくると
いう問題があった。
なる集電体に活物質を充填してなる電極をアルカリ蓄電
池に用いた場合、原因は不明であるが、高温において充
放電サイクルを繰り返すと電池の容量が低下してくると
いう問題があった。
【０００５】本発明の目的は、比較的高温である環境下
での使用において、電池容量の低下を抑制できるアルカ
リ蓄電池用電極を提供することにある。
での使用において、電池容量の低下を抑制できるアルカ
リ蓄電池用電極を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明のアルカリ蓄電池
用電極は、ホウ素を０．００１〜３重量％含有するニッ
ケル−ホウ素合金の多孔体から形成される集電体に活物
質を充填してなることを特徴とする。
用電極は、ホウ素を０．００１〜３重量％含有するニッ
ケル−ホウ素合金の多孔体から形成される集電体に活物
質を充填してなることを特徴とする。
【０００７】多孔体である集電体には、内部に３次元連
続孔を有するものであれば、あらゆる形態のものを用い
ることができ、たとえば、スポンジ状、フェルト状のも
のを用いることができる。
続孔を有するものであれば、あらゆる形態のものを用い
ることができ、たとえば、スポンジ状、フェルト状のも
のを用いることができる。
【０００８】集電体としての多孔体は、多孔性ポリマー
からなる基体上に、無電解めっきにより導電層を析出さ
せることによって形成することができる。無電解めっき
においてニッケルを析出させるが、このとき、還元剤と
してホウ素化合物を用いる。したがって、本発明のアル
カリ蓄電池用電極の製造方法は、多孔性ポリマーからな
る基体の表面に、ホウ素化合物を還元剤として用いた無
電解めっきによりニッケルを析出させて基体上にホウ素
を０．００１〜３重量％含有するニッケル−ホウ素合金
の多孔体を形成する工程と、ニッケル−ホウ素合金の多
孔体に活物質を充填する工程とを備える。
からなる基体上に、無電解めっきにより導電層を析出さ
せることによって形成することができる。無電解めっき
においてニッケルを析出させるが、このとき、還元剤と
してホウ素化合物を用いる。したがって、本発明のアル
カリ蓄電池用電極の製造方法は、多孔性ポリマーからな
る基体の表面に、ホウ素化合物を還元剤として用いた無
電解めっきによりニッケルを析出させて基体上にホウ素
を０．００１〜３重量％含有するニッケル−ホウ素合金
の多孔体を形成する工程と、ニッケル−ホウ素合金の多
孔体に活物質を充填する工程とを備える。
【０００９】基体となる多孔性ポリマーとして、たとえ
ばウレタンフォーム、または、ポリエチレンもしくはポ
リプロピレン等からなるポリマー不織布などを用いるこ
とができる。無電解めっきのための還元剤として用いら
れるホウ素化合物には、水素化ホウ素（ボラン）、ジメ
チルアシルボラン等が用いられる。ニッケルおよびホウ
素化合物還元剤を含むめっき液に基体が浸漬され、無電
解めっきが行なわれる。無電解めっきの後、必要に応じ
て、目付重量やホウ素濃度を調節する目的で、電気ニッ
ケルめっきを行なってもよい。基体上に形成されたニッ
ケル−ホウ素合金からなる多孔体は、水素などの還元性
雰囲気下において熱処理され、集電体としての多孔体を
もたらす。
ばウレタンフォーム、または、ポリエチレンもしくはポ
リプロピレン等からなるポリマー不織布などを用いるこ
とができる。無電解めっきのための還元剤として用いら
れるホウ素化合物には、水素化ホウ素（ボラン）、ジメ
チルアシルボラン等が用いられる。ニッケルおよびホウ
素化合物還元剤を含むめっき液に基体が浸漬され、無電
解めっきが行なわれる。無電解めっきの後、必要に応じ
て、目付重量やホウ素濃度を調節する目的で、電気ニッ
ケルめっきを行なってもよい。基体上に形成されたニッ
ケル−ホウ素合金からなる多孔体は、水素などの還元性
雰囲気下において熱処理され、集電体としての多孔体を
もたらす。
【００１０】電極形成のため、集電体としての多孔体に
活物質が充填される。活物質には、たとえば水酸化ニッ
ケルを主成分とする混合物が用いられる。混合物におけ
る他の成分としては、たとえばコバルト３〜１５重量
％、水酸化コバルト１〜５重量％、酸化亜鉛１〜５重量
％を挙げることができる。そのほかに、ポリビニルアル
コールやカルボキシメチルセルロースなどを水に加えて
なる結着剤等を用いてもよい。
活物質が充填される。活物質には、たとえば水酸化ニッ
ケルを主成分とする混合物が用いられる。混合物におけ
る他の成分としては、たとえばコバルト３〜１５重量
％、水酸化コバルト１〜５重量％、酸化亜鉛１〜５重量
％を挙げることができる。そのほかに、ポリビニルアル
コールやカルボキシメチルセルロースなどを水に加えて
なる結着剤等を用いてもよい。
【００１１】本発明に従う電極は、ニッケル−カドミウ
ム電池、ニッケル−水素電池、などのアルカリ蓄電池に
適用される。
ム電池、ニッケル−水素電池、などのアルカリ蓄電池に
適用される。
【００１２】
【作用】本発明の電極を用いたアルカリ蓄電池は、原因
は明らかではないが以下の実施例で示すとおり、ニッケ
ル多孔体を電極に用いたものに比べて、特に高温での充
放電サイクルに対して容量の劣化が少ない。本発明にお
いて、ニッケル−ホウ素合金のホウ素濃度は、０．００
１重量％〜３重量％であり、より好ましくは０．０１重
量％〜１重量％である。この範囲において、本発明の電
極は、電池において高温での充放電サイクルにおける容
量の劣化を、従来の電極よりも抑制することができる。
この範囲の外では、容量の劣化を抑制する効果はそれほ
ど顕著ではない。一方、ホウ素濃度が０．０１〜１重量
％の範囲では、容量の劣化を抑制する効果はより顕著で
ある。また、ホウ素を０．００１〜３重量％含むニッケ
ル合金は、電気抵抗が低く、集電能力に優れている。
は明らかではないが以下の実施例で示すとおり、ニッケ
ル多孔体を電極に用いたものに比べて、特に高温での充
放電サイクルに対して容量の劣化が少ない。本発明にお
いて、ニッケル−ホウ素合金のホウ素濃度は、０．００
１重量％〜３重量％であり、より好ましくは０．０１重
量％〜１重量％である。この範囲において、本発明の電
極は、電池において高温での充放電サイクルにおける容
量の劣化を、従来の電極よりも抑制することができる。
この範囲の外では、容量の劣化を抑制する効果はそれほ
ど顕著ではない。一方、ホウ素濃度が０．０１〜１重量
％の範囲では、容量の劣化を抑制する効果はより顕著で
ある。また、ホウ素を０．００１〜３重量％含むニッケ
ル合金は、電気抵抗が低く、集電能力に優れている。
【００１３】
【実施例】以下に実施例を示すが、これらは本発明を何
ら限定するものではない。
ら限定するものではない。
【００１４】実施例１ １インチあたり５０個の連続気孔を有する厚さ１．４ｍ
ｍ、幅２００ｍｍ、長さ３００ｍｍのウレタン発泡体
に、塩化パラジウムと塩化錫によるコロイド触媒にて前
処理を施し、水素化ホウ素を還元剤とするニッケルめっ
き液を用いて、無電解めっきを施した。次いで、ニッケ
ル−ホウ素合金が表面に析出された発泡体に、ニッケル
電気めっきを施した後、水素気流下で１０００℃におい
て熱処理を行なうことにより、密度５８０ｇ／ｍ2 のス
ポンジ状ニッケル−ボロン合金多孔体を得た。多孔体内
に含まれるホウ素の含量は０．０３重量％であった。得
られた多孔体に、水酸化ニッケル８８重量％、金属コバ
ルト７重量％、水酸化コバルト２重量％、酸化亜鉛３重
量％からなる活物質を充填し、アルカリ蓄電池用の正極
を得た。
ｍ、幅２００ｍｍ、長さ３００ｍｍのウレタン発泡体
に、塩化パラジウムと塩化錫によるコロイド触媒にて前
処理を施し、水素化ホウ素を還元剤とするニッケルめっ
き液を用いて、無電解めっきを施した。次いで、ニッケ
ル−ホウ素合金が表面に析出された発泡体に、ニッケル
電気めっきを施した後、水素気流下で１０００℃におい
て熱処理を行なうことにより、密度５８０ｇ／ｍ2 のス
ポンジ状ニッケル−ボロン合金多孔体を得た。多孔体内
に含まれるホウ素の含量は０．０３重量％であった。得
られた多孔体に、水酸化ニッケル８８重量％、金属コバ
ルト７重量％、水酸化コバルト２重量％、酸化亜鉛３重
量％からなる活物質を充填し、アルカリ蓄電池用の正極
を得た。
【００１５】比較例１ 実施例１で用いたウレタンに、特公昭５７−３９３１７
号公報に記載されるとおり、カーボン粉末を塗布した
後、給電ロールに接触させながら、ニッケル電気めっき
を施した。次いで、ニッケルを析出させたウレタンを、
水素気流下１０００℃で熱処理することにより、密度５
８０ｇ／ｍ2 のスポンジ状純ニッケル多孔体を得た。得
られた多孔体に実施例１と同じ活物質を充填し正極を得
た。
号公報に記載されるとおり、カーボン粉末を塗布した
後、給電ロールに接触させながら、ニッケル電気めっき
を施した。次いで、ニッケルを析出させたウレタンを、
水素気流下１０００℃で熱処理することにより、密度５
８０ｇ／ｍ2 のスポンジ状純ニッケル多孔体を得た。得
られた多孔体に実施例１と同じ活物質を充填し正極を得
た。
【００１６】ＭｍＮｉ3.8 Ｍｎ0.4 Ａｌ0.3 Ｃｏ0.5
（Ｍｍはミッシュメタルを示す）からなる水素吸蔵合金
を主成分とする活物質を比較例１で作製したスポンジ状
純ニッケル多孔体に充填して負極を作製した。この負極
と、実施例１、比較例１で得られたそれぞれの正極とを
組合わせ、スルホン化処理を行なったポリプロピレン不
織布からなるセパレータおよび比重１．２の水酸化カリ
ウム水溶液である電解液を用いて、直径２２．５ｍｍ、
高さ４９．２ｍｍのニッケル−水素電池を作製した。そ
れぞれの正極を用いた２種類の電池について、４５℃に
おいて１Ｃの充放電サイクルを行ない、容量の変化を調
査した。結果を図１に示す。図において容量には初期容
量を１．０として規格化されたものが示されている。図
から明らかなように、ニッケル−ホウ素合金多孔体を用
いた電極を備える電池は容量の劣化が少ない。
（Ｍｍはミッシュメタルを示す）からなる水素吸蔵合金
を主成分とする活物質を比較例１で作製したスポンジ状
純ニッケル多孔体に充填して負極を作製した。この負極
と、実施例１、比較例１で得られたそれぞれの正極とを
組合わせ、スルホン化処理を行なったポリプロピレン不
織布からなるセパレータおよび比重１．２の水酸化カリ
ウム水溶液である電解液を用いて、直径２２．５ｍｍ、
高さ４９．２ｍｍのニッケル−水素電池を作製した。そ
れぞれの正極を用いた２種類の電池について、４５℃に
おいて１Ｃの充放電サイクルを行ない、容量の変化を調
査した。結果を図１に示す。図において容量には初期容
量を１．０として規格化されたものが示されている。図
から明らかなように、ニッケル−ホウ素合金多孔体を用
いた電極を備える電池は容量の劣化が少ない。
【００１７】実施例２ 無電解めっきの析出量を変えた以外は、実施例１と全く
同じ方法でニッケル−ホウ素合金多孔体を作製した。多
孔体に含まれるホウ素濃度が０．００１重量％となるよ
うめっきが行なわれた。その後、実施例１と同様にして
正極を作製した。
同じ方法でニッケル−ホウ素合金多孔体を作製した。多
孔体に含まれるホウ素濃度が０．００１重量％となるよ
うめっきが行なわれた。その後、実施例１と同様にして
正極を作製した。
【００１８】実施例３ 無電解めっきの析出量以外は、実施例１と同様の方法で
ニッケル−ホウ素合金多孔体を作製した。多孔体に含ま
れるホウ素濃度が０．０１重量％となるようめっきが行
なわれた。その後、実施例１と同様にして正極を作製し
た。
ニッケル−ホウ素合金多孔体を作製した。多孔体に含ま
れるホウ素濃度が０．０１重量％となるようめっきが行
なわれた。その後、実施例１と同様にして正極を作製し
た。
【００１９】実施例４ 無電解めっきの析出量以外は実施例１と同様の方法でニ
ッケル−ホウ素合金多孔体を作製した。多孔体に含まれ
るホウ素濃度が１重量％となるようめっきが行なわれ
た。その後、実施例１と同様にして正極を作製した。
ッケル−ホウ素合金多孔体を作製した。多孔体に含まれ
るホウ素濃度が１重量％となるようめっきが行なわれ
た。その後、実施例１と同様にして正極を作製した。
【００２０】実施例５ 無電解めっきの析出量以外は実施例１と同様の方法でニ
ッケル−ホウ素合金多孔体を作製した。多孔体に含まれ
るホウ素濃度が３重量％となるようめっきが行なわれ
た。得られた多孔体を用いて、実施例１と同様に正極を
作製した。
ッケル−ホウ素合金多孔体を作製した。多孔体に含まれ
るホウ素濃度が３重量％となるようめっきが行なわれ
た。得られた多孔体を用いて、実施例１と同様に正極を
作製した。
【００２１】比較例２ 実施例１と同様の方法において、ホウ素濃度が０．００
０１％となるようめっきを行ない、ニッケル−ホウ素合
金多孔体を形成した。得られた多孔体を用いて実施例１
と同様の方法で正極を作製した。
０１％となるようめっきを行ない、ニッケル−ホウ素合
金多孔体を形成した。得られた多孔体を用いて実施例１
と同様の方法で正極を作製した。
【００２２】比較例３ 実施例１と同様の方法において、ホウ素濃度が５重量％
となるようめっきを行ない、ニッケル−ホウ素合金多孔
体を形成した。得られた多孔体を用いて実施例１と同様
の方法で正極を作製した。
となるようめっきを行ない、ニッケル−ホウ素合金多孔
体を形成した。得られた多孔体を用いて実施例１と同様
の方法で正極を作製した。
【００２３】ホウ素濃度がそれぞれ０．０３、０．００
１、０．０１、１、３重量％のニッケル−ホウ素合金多
孔体を用いた実施例１〜５の正極、ホウ素濃度が０．０
００１、５重量％のニッケル−ホウ素合金多孔体を用い
た比較例２および３の正極をそれぞれ用いて、上述した
と同様にニッケル−水素電池を作製した。得られた７種
類の電池について、４５℃で１Ｃの充放電サイクルを行
ない、容量変化を調査した。６００サイクルの充放電を
行なった後の電池容量として初期の容量を１．０として
規格化したものを図２に示す。図での比較において、比
較例１以上の規格化容量を有するものは、ホウ素濃度が
０．００１〜３重量％のニッケル−ホウ素合金多孔体を
用いたものである。ホウ素濃度が０．１〜１重量％で
は、比較例１に比べて容量の劣化がより顕著に抑制され
ている。
１、０．０１、１、３重量％のニッケル−ホウ素合金多
孔体を用いた実施例１〜５の正極、ホウ素濃度が０．０
００１、５重量％のニッケル−ホウ素合金多孔体を用い
た比較例２および３の正極をそれぞれ用いて、上述した
と同様にニッケル−水素電池を作製した。得られた７種
類の電池について、４５℃で１Ｃの充放電サイクルを行
ない、容量変化を調査した。６００サイクルの充放電を
行なった後の電池容量として初期の容量を１．０として
規格化したものを図２に示す。図での比較において、比
較例１以上の規格化容量を有するものは、ホウ素濃度が
０．００１〜３重量％のニッケル−ホウ素合金多孔体を
用いたものである。ホウ素濃度が０．１〜１重量％で
は、比較例１に比べて容量の劣化がより顕著に抑制され
ている。
【００２４】なお、発泡ウレタンの代わりに繊維径２０
μｍ、厚み１．５ｍｍのポリエステル不織布を用いて実
施例１〜５および比較例１と同様にニッケル−水素電池
を作製し同様に評価を行なったが、図１および２と同様
の結果が得られた。
μｍ、厚み１．５ｍｍのポリエステル不織布を用いて実
施例１〜５および比較例１と同様にニッケル−水素電池
を作製し同様に評価を行なったが、図１および２と同様
の結果が得られた。
【００２５】
【発明の効果】以上説明したように、ニッケル−ホウ素
合金の多孔体を用いたアルカリ蓄電池用電極は、電池に
おいて、特に高温での使用における充放電サイクル時の
容量劣化を抑制し、電池の寿命を延ばすことができる。
また、本発明に従って、ホウ素化合物を還元剤とする無
電解ニッケルめっきを行なうことにより、容易に上述し
た性能を有するアルカリ蓄電池用電極を作製することが
できる。
合金の多孔体を用いたアルカリ蓄電池用電極は、電池に
おいて、特に高温での使用における充放電サイクル時の
容量劣化を抑制し、電池の寿命を延ばすことができる。
また、本発明に従って、ホウ素化合物を還元剤とする無
電解ニッケルめっきを行なうことにより、容易に上述し
た性能を有するアルカリ蓄電池用電極を作製することが
できる。
【図１】本発明に従う電極を用いたアルカリ蓄電池の性
能を示す図であり、横軸に示す充放電サイクル時の電池
容量を縦軸に規格化して示すものである。
能を示す図であり、横軸に示す充放電サイクル時の電池
容量を縦軸に規格化して示すものである。
【図２】ホウ素濃度を変えて作製された７種類のニッケ
ル−ホウ素合金多孔体を用いた電極をそれぞれ備える７
種類のアルカリ蓄電池について、それらの性能を比較す
る図である。
ル−ホウ素合金多孔体を用いた電極をそれぞれ備える７
種類のアルカリ蓄電池について、それらの性能を比較す
る図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 庁内整理番号 ＦＩ 技術表示箇所 Ｈ０１Ｍ 10/24 (72)発明者 假家 彩生 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 (72)発明者 寺尾 徹 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内
Claims (3)
- 【請求項１】 ホウ素を０．００１〜３重量％含有する
ニッケル−ホウ素合金の多孔体から形成される集電体に
活物質を充填してなることを特徴とする、アルカリ蓄電
池用電極。 - 【請求項２】 前記活物質が水酸化ニッケルを主成分と
することを特徴とする、請求項１に記載のアルカリ蓄電
池用電極。 - 【請求項３】 多孔性ポリマーからなる基体の表面に、
ホウ素化合物を還元剤として用いた無電解めっきにより
ニッケルを析出させて、前記基体上にホウ素を０．００
１〜３重量％含有するニッケル−ホウ素合金の多孔体を
形成する工程と、 前記ニッケル−ホウ素合金の多孔体に活物質を充填する
工程とを備えることを特徴とする、アルカリ蓄電池用電
極の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP6106535A JPH07320742A (ja) | 1994-05-20 | 1994-05-20 | アルカリ蓄電池用電極およびその製造方法 |
| DE69511003T DE69511003T2 (de) | 1994-05-20 | 1995-05-18 | Elektrode für alkalische Speicherbatterie und Verfahren zu dessen Herstellung |
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