[發明專利]非燒結式正極以及具備該非燒結式正極的堿性二次電池

有效

• 申請號: 201810587312.5
• 申請日: 2018-06-08
• 公開（公告）號: CN109037600B
• 公開（公告）日: 2021-11-23
• 發明（設計）人: 山根哲哉;谷本雄哉;井本雄三;淺沼英之
• 申請（專利權）人: FDK株式會社
• 主分類號: H01M4/24
• 分類號: H01M4/24;H01M4/62;H01M10/28
• 代理公司: 上海專利商標事務所有限公司 31100
• 代理人: 高宏偉;馮雅

本發明涉及用于堿性二次電池的非燒結式正極以及具備該非燒結式正極的堿性二次電池。用于堿性二次電池的非燒結式正極(24)具備具有正極芯材(44)和填充于所述正極芯材(44)中的正極合劑(46)的正極主體(40)、以及存在于所述正極主體(40)的表面部(41)上的表層(42)，所述正極合劑(46)含有作為正極活性物質的氫氧化鎳，所述表層(42)含有鎳。堿性二次電池(2)具備外殼(10)、以及與堿性電解液一同收容于所述外殼(10)內的電極組(22)，所述電極組(22)包含隔著隔膜(28)重疊的正極(24)和負極(26)，所述正極(24)為上述非燒結式正極(24)。

技術領域

本發明涉及用于堿性二次電池的非燒結式正極以及具備該非燒結式正極的堿性二次電池。

背景技術

用于堿性二次電池中的正極已知的有燒結式正極和非燒結式正極。

燒結式正極可按照例如以下方式來制造。

首先，準備多孔鎳燒結基板，其通過將鎳粉固定在由進行了鍍鎳的沖孔金屬板形成的正極芯材上并使其燒結來得到。將該多孔鎳燒結基板浸漬于硝酸鎳水溶液等鎳鹽溶液中，隨后浸漬于堿性水溶液中。經過這樣的工序，通過在多孔鎳燒結基板中生成作為正極活性物質的氫氧化鎳，能夠制得燒結式正極。由于多孔鎳燒結基板的集電性能高，該燒結式正極的優點在于具有優異的大電流放電特性，另一方面，由于難以增大基板的孔隙率，因而難以增加作為正極活性物質的氫氧化鎳的量，在高容量化方面具有極限。此外，由于燒結式正極的制造需要多階段工序，制造作業變得繁雜。因此，燒結式正極的制造存在制造成本高的問題。

另一方面，非燒結式正極可通過以下方式來制造(例如日本專利特開昭60-131765號公報)：將含有作為正極活性物質的氫氧化鎳微粒的正極活性物質漿料填充于三維網絡結構的發泡鎳(正極芯材)中，干燥后加壓成形。該非燒結式正極能夠增加氫氧化鎳的填充量，因此每單位體積的容量增大，能夠實現比燒結式正極更高的高容量化。此外，其制造作業相比于燒結式正極更加簡便，能夠壓低制造成本。因此，在堿性二次電池中，非燒結式正極被廣泛使用。

這里，作為堿性二次電池的一種，已知的是密閉型鎳氫二次電池。該密閉型鎳氫二次電池通過以下方式來制造：將電極組與堿性電解液一同收容于有底的筒形外殼內，利用封口件對外殼的上端開口進行密封以使其密閉。所述電極組通過使正極與負極以隔著位于它們之間的隔膜的狀態重疊而形成。

然而，如果鎳氫二次電池處于過充電狀態，則正極中會產生氧氣。如果該氧氣的產生量增加，則密閉型電池內的壓力上升，安全閥移位而發生堿性電解液滲漏的不良情況。為了避免這樣的不良情況，在密閉型鎳氫二次電池中，將負極容量設定得比正極容量更大，即采用正極限制方式。通過采用該正極限制方式，過充電時在正極產生的氧氣穿過隔膜而到達負極，通過與負極的過剩容量部分相應的氫吸儲合金的表面上發生的吸收反應而被吸收。由此，在密閉型鎳氫二次電池中，具備即使處于過充電狀態也能夠發生氧氣吸收反應的功能，因此能夠抑制電池內壓的上升。

近年來，堿性二次電池被用于各種用途中，其中一個使用例可例舉備用電源。

備用電源中通常進行連續充電。如果像這樣進行連續充電，則正極一直處于過充電狀態，一直是產生氧氣的狀態。

這里，非燒結式正極與燒結式正極相比，正極芯材與正極活性物質之間、以及正極活性物質之間的結合強度弱。如果結合強度較弱的非燒結式正極中像這樣一直產生氧氣，則正極芯材與正極活性物質之間、以及正極活性物質之間的一些部位會發生剝離，容易在正極內產生大量較大的氣泡狀空間。如果像這樣在正極內產生較大的氣泡狀空間，則正極膨脹，堿性電解液進入該空間中，發生所謂的正極溶脹。如果發生正極溶脹，則隔膜中的堿性電解液會隨之減少，產生所謂的干涸現象。其結果是電池壽命縮短。