[發明專利]正極活性物質和堿性電池

有效

• 申請號: 201680050131.8
• 申請日: 2016-11-07
• 公開（公告）號: CN107925076B
• 公開（公告）日: 2021-12-28
• 發明（設計）人: 佐藤茂樹;近真紀雄;畑未來夫;安田太樹
• 申請（專利權）人: 豐田自動車株式會社;株式會社田中化學研究所
• 主分類號: H01M4/52
• 分類號: H01M4/52;C01G53/00
• 代理公司: 中國貿促會專利商標事務所有限公司 11038
• 代理人: 李英

本發明的目的在于提供能夠抑制容量隨著溫度變化的變化的正極活性物質和包含其的堿性電池。本發明的正極活性物質包含的鎳復合氫氧化物中，鋁和鐿至少部分地固溶于氫氧化鎳。

技術領域

本發明涉及正極活性物質和堿性電池。

背景技術

一般地，作為已在堿性電池中廣泛地使用的正極活性物質的氫氧化鎳在β型的氫氧化鎳(也稱為β-Ni(OH)₂，Ni的價數為2價)與β型的羥基氧化鎳(也稱為β-NiOOH，Ni的價數為3價)之間發生氧化還原反應，由此進行電池的充放電。該氧化還原反應能夠用下述的反應式表示。

用上述的反應式表示的氧化還原反應是可逆反應。即，該式中，向右邊側的反應為充電，向左邊側的反應為放電。另外，已知該反應為單電子反應，理論容量為289mAh/g。

與此相對，在α型的氫氧化鎳(也稱為α-Ni(OH)₂，Ni的價數為2價)與γ型的羥基氧化鎳(也稱為γ-NiOOH，Ni的價數為3價) 之間發生的氧化還原反應受到關注。其原因在于，該反應為多電子反應，進而其理論容量有可能成為上述的反應式的理論容量的至少1.5 倍以上，由此能夠實現電池的高容量化。

但是，α型的氫氧化鎳比較不穩定，進而在堿性水溶液中容易轉化為β型的氫氧化鎳。

進而，已知在β型的氫氧化鎳與γ型的羥基氧化鎳之間發生反應。但是，從氧化還原反應難以可逆地發生以及由于這些氫氧化鎳的結構的差異而發生氫氧化鎳的體積的增減出發，并不優選采用該反應。

因此，研究了在堿性水溶液中等條件下具有高穩定性的α型的氫氧化鎳。

專利文獻1的密閉型堿性鋅蓄電池中，作為正極活性物質采用氫氧化鎳，該氫氧化鎳中固溶有選自錳(Mn)、鋁(Al)、鈷(Co)、釔(Y)、鐿(Yb)、鉺(Er)和釓(Gd)中的至少一種元素。

專利文獻2的堿性電池含有：以α型的氫氧化鎳(α-Ni(OH)₂) 為主體的活性物質和含有選自鉺(Er)、銩(Tm)、鐿(Yb)和镥(Lu) 中的至少一種元素的氫氧化物和/或羥基氧化物。

專利文獻3的堿性電池用正極材料為Al置換型的Ni(OH)₂。該Al置換型的Ni(OH)₂的特征在于，由式(Al_xNi_1-x)(OH)₂Y(式中， x為0.15～0.3，Y為陰離子)表示，X射線衍射圖中的(003)的峰的d值為不到

再有，專利文獻4的堿性蓄電池用正極活性物質中，以氫氧化鎳為主成分的固溶體粒子被以氫氧化鈷為主成分、固溶有選自堿土金屬和過渡金屬中的至少一種金屬的鈷氧化物被覆。就專利文獻4的堿性蓄電池用正極活性物質而言，對采用該活性物質的電池充電時鈷氧化物被電化學氧化，進而構建多個固溶體粒子之間的導電性網絡，結果該電池中的活性物質的利用率提高。

現有技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2000-067910號公報

專利文獻2：日本特開2003-249214號公報

專利文獻3：日本特開平11-185746號公報

專利文獻4：日本特開2001-297759號公報

發明內容

發明要解決的課題

專利文獻1的密閉型堿性鋅蓄電池、專利文獻2的堿性電池以及專利文獻3的堿性電池用正極材料都是以提供具有高穩定性的α型的氫氧化鎳作為目的之一。但是，在這些使用α型氫氧化鎳作為正極活性物質的電池中，有可能容量隨著溫度變化而變化。