[發明專利]堿性蓄電池以及用于堿性蓄電池的正極

有效

• 申請號: 01111843.1
• 申請日: 2001-03-21
• 公開（公告）號: CN1314721A
• 公開（公告）日: 2001-09-26
• 發明（設計）人: 鈴木達彥;暖水慶孝;笠原英樹;湯淺浩次
• 申請（專利權）人: 松下電器產業株式會社
• 主分類號: H01M4/32
• 分類號: H01M4/32;H01M10/30
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 王茂華

本發明涉及一種堿性蓄電池，尤其涉及對用于該電池的正極的改進。

隨著近來便攜式器件的廣泛應用，要求堿性蓄電池具有更高的容量。具體地，鎳金屬氫化物蓄電池是包括主要由氫氧化鎳構成的正極和主要由吸氫合金構成的負極的二次電池，鎳金屬氫化物蓄電池作為高容量和高可靠性的二次電池已得到廣泛應用。

以下解釋用于堿性蓄電池的正極。

用于堿性蓄電池的正極大致分為兩種類型：燒結型和非燒結型。前者通過以下方法制備：燒結諸如穿孔金屬的核芯材料以及鎳粉得到孔隙率約為80％的鎳燒結基片；把諸如硝酸鎳水溶液的鎳鹽水溶液注入所得到的基片中；然后把基片浸入到堿性水溶液中；由此在多孔鎳燒結基片中產生氫氧化鎳。由于正極內基片的孔隙率不能超過上述孔隙率，因此不能再增加氫氧化鎳的量，從而限制電池容量的增加。

后者，即非燒結型正極，通過在三維持續發泡的多孔基片內包含作為活性材料的氫氧化鎳顆粒而制備，該多孔基片的孔隙率不小于95％，這在JP-A-50-36935中已公開，目前這種正極廣泛用作高容量二次電池的正極。在這些非燒結型正極中，為獲得高容量而用球形氫氧化鎳填充多孔基片。

而且，一般提倡使用諸如鈷、鎘、或鋅等的金屬離子，它們溶解在氫氧化鎳顆粒中，局部形成固溶體，以便改進放電特性、充電接受性和壽命特性。

發泡多孔基片的孔徑約為200-500μm，這些孔用粒徑為幾微米到幾十微米的球形氫氧化鎳填充。在鎳金屬構架附近的氫氧化鎳中，電聚集得以保持并且充放電反應可順利進行。但是，遠離構架的氫氧化鎳的反應不能充分進行。因此，為提高氫氧化鎳的利用率，對遠離構架的氫氧化鎳顆粒使用導電劑進行滿意的電連接。

諸如氫氧化鈷和一氧化鈷的鈷化合物、金屬鈷以及金屬鎳等用作導電劑。因而，與燒結型正極相比，有可能在非燒結型正極中高密度地填充活性材料并且提高利用率和增加容量。

進而，JP-A-8-148145公開一種生產用于高容量鎳氫蓄電池的正極的活性材料的方法，該蓄電池有優秀的過放電特性且滿足市場上對提高循環特性的要求，此方法包括：在氫氧化鎳活性材料上涂敷鈷化合物，并使鈷化合物經受堿性氧化處理而把該化合物轉變成更高階的鈷化合物，另外，JP-A-9-73900公開對上述方法的改進。

根據這些方法，涂敷有鈷化合物的氫氧化鎳粉末在加熱空氣中用堿性水溶液在流態化或彌散作用下進行濺射。從而，有可能制作高能量密度的堿性蓄電池，與其中添加鈷化合物作為外部添加劑的常規方法相比，該蓄電池在活性材料的利用率和諸如高速放電特性的電池特性方面均得到改進。

而且，在堿性蓄電池中，當電池溫度較高時發生充電效率下降的現象。為解決此問題，對在鎳氫蓄電池中使用的電解質進行優化，或者，把能提高高溫充電效率的鈣化合物或諸如氧化釔和氧化鐿的稀土氧化物添加到正極活性材料中。這在例如JP-A-9-92279中公開。

上述結構可提供高容量并且在高溫下能提高充電效率，但仍然存在使放電特性下降的問題。

本發明的主要目的在于提供一種其放電特性得到提高且在高溫下維持其放電效率的堿性蓄電池。從本發明的描述中容易明白本發明的這些和其它的目的。

為達到上述目的，本發明提供一種使用包含活性材料的正極的堿性蓄電池，該活性材料包含氫氧化鎳顆粒和稀土元素或者含微量Fe或Fe化合物的稀土元素化合物，

根據上述結構，有可能提供一種其放電特性得到提高且在高溫下維持其充電效率的堿性蓄電池。

圖1示出在實例1中充電溫度和利用率之間的關系曲線圖。

圖2示出在實例1中每種放電條件和利用率之間的關系曲線圖。

圖3示出實例2中在55℃的氣氛下充電時氫氧化鐵(Ⅲ)的含量和利用率之間的關系曲線圖。

圖4示出實例2中在1C和0℃下充電時氫氧化鐵(Ⅲ)的含量和利用率之間的關系曲線圖。

在本發明第一實施例中，用于堿性蓄電池的正極的活性材料包含氫氧化鎳顆粒和稀土元素或含有Fe或Fe化合物的稀土元素化合物，Fe或Fe化合物的含量是稀土元素或其化合物的0.1-100ppm。

在本發明第二實施例中，用于堿性蓄電池的正極的活性材料包含氫氧化鎳顆粒、稀土元素或其化合物以及Fe或Fe化合物的混合物。Fe或Fe化合物的含量是稀土元素或其化合物的0.1-100ppm。