碱蓄电池和碱蓄电池用正极材料制造技术

本发明专利技术提供的碱蓄电池用正极材料含有：氢氧化镍，和由Y及原子序数为62(Sm)-71(Lu)的镧系元素组成的组中的至少一种元素的化合物、Ca的化合物或Sr的化合物中的任意一种以上。在上述氢氧化镍的微晶中固溶有A元素，所述A元素为由Al、Ga、Mn及Mo组成的组中的至少一种元素。A元素的含量即[A]／([Ni]+[A])为5％以上且16％以下。进而，氢氧化镍包含α相的氢氧化镍和β相的氢氧化镍。其中，[A]表示微晶中的A元素的mol浓度，[Ni]表示Ni的mol浓度。在该正极材料中，反应电子数大且单位容积的容量大。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术提供的碱蓄电池用正极材料含有：氢氧化镍，和由Y及原子序数为62(Sm)-71(Lu)的镧系元素组成的组中的至少一种元素的化合物、Ca的化合物或Sr的化合物中的任意一种以上。在上述氢氧化镍的微晶中固溶有A元素，所述A元素为由Al、Ga、Mn及Mo组成的组中的至少一种元素。A元素的含量即／(+)为5％以上且16％以下。进而，氢氧化镍包含α相的氢氧化镍和β相的氢氧化镍。其中，表示微晶中的A元素的mol浓度，表示Ni的mol浓度。在该正极材料中，反应电子数大且单位容积的容量大。【专利说明】碱蓄电池和碱蓄电池用正极材料
本专利技术涉及碱蓄电池及其正极材料。
技术介绍
在镍氢蓄电池、镍镉蓄电池等碱蓄电池中，为了增大反应电子数和蓄电池的放电容量，对将a -Ni (OH)2作为正极活性物质的技术进行了研究。此外，为了使a-Ni(0H)2(a相的氢氧化镍)在碱性的媒介中稳定化，提出了使相当于Ni元素的5-20mol%的Al固溶于a-Ni (OH)2中的方案(例如参照JP2010-111522)。在该情况下，Ni与Al的摩尔比为95:5?80:20。此外，由于正极活性物质的Ni (OH)2的导电性低，因此用CoOOH的微粒对Ni (OH)2粒子的表面进行了被覆(例如参照W02006 / 064979A1)。JP2007-335154中公开了通过使Y、Ca、Sr、Sc等元素分散于CoOOH中来提高高温下的Ni的利用率(每个Ni原子的放电反应的电子数)的技术。此外，该文献中公开了使ZnXa等元素固溶于氢氧化镍中的技术。但是，在该文献中并未记载Zn和Ca在正极材料中的作用。另外，在该文献中并未记载Ni (OH)2的相。进而，也并未记载Al等的固溶。因此，可以推定在该文献的技术中以使用P-Ni(OH)2S前提。
技术实现思路
本专利技术的目的在于增加正极活性物质的反应电子数以及增大正极材料的单位容积的放电容量。本专利技术的碱蓄电池用正极材料含有:氢氧化镍和任选自以下化合物中的一种以上，所述化合物包括由Y及原子序数为62(Sm)-71(Lu)的镧系元素组成的组中的至少一种元素的化合物、Ca的化合物或Sr的化合物，在上述氢氧化镍的微晶中固溶有A元素，所述A元素为由Al、Ga、Mn及Mo组成的组中的至少一种元素，A元素的含量即 / (+ )为5%以上且16%以下，并且氢氧化镍包含α相的氢氧化镍和β相的氢氧化镍。其中，表示上述微晶中的上述A元素的mol浓度，表示Ni的mol浓度。【专利附图】【附图说明】图1为表示镧系元素的含量与反应电子数的关系的特性图(坐标图)(Al的固溶量为IOmol%。镧系元素通过同时析出法而包含于正极材料中)。图2为表示Yb的含量与反应电子数的关系的特性图(坐标图)(Al的固溶量为IOmol % )。图3为表示Al固溶量对Yb的反应电子数的影响的特性图(坐标图)(Yb通过粉体混合法而包含于正极材料中)。图4为表示Al的固溶量与氢氧化镍的振实密度的关系的特性图(坐标图)。图5为表示Yb及Ce对充电曲线的影响的特性图(坐标图)(Al的固溶量为10mOl%。镧系元素通过同时析出法而包含于正极材料中)。图6为表示Ce、Sm及Dy对充电曲线的影响的特性图(坐标图)(Al的固溶量为IOmol%。镧系元素通过粉体混合法而包含于正极材料中)。图7为表示镧系元素的种类与镍的反应电子数的关系的特性图(坐标图)(Al的固溶量为10mOl%。镧系元素通过粉体混合法而包含于正极材料中。镧系元素的含量以金属换算计为0.5质量％ )。图8为表示镧系元素的种类与氧生成电位及Ni的平均氧化电位的关系的特性图(坐标图)(Al的固溶量为IOmol%。镧系元素通过粉体混合法而包含于正极材料中。镧系元素的含量以金属换算计为0.5质量％ )。图9为表示Ga固溶量对Yb的反应电子数的影响的特性图(坐标图)(Yb通过粉体混合法而包含于正极材料中)。图10为表示与CaO的有无相对应的反应电子数的变化的特性图(坐标图)。图11为表示铝固溶量与氢氧化镍的振实密度的关系的特性图(坐标图)。图12为表示与碱土类元素的种类相对应的反应电子数的变化的特性图(坐标图)。Al在正极材料中的固溶量为IOmol%。图13为表示与碱土类元素的种类相对应的充电曲线的变化的特性图(坐标图)。Al在正极材料中的固溶量为IOmol%。图14为表示CaO含量对反应电子数的影响的特性图(坐标图)。Al在正极材料中的固溶量为IOmol%。图15为表示在含有2mol%的Yb2O3的氢氧化镍中的锌固溶量与反应电子数的关系的特性图(坐标图)(以mol%为单位在图中同时记载了铝固溶量和钴固溶量)。【具体实施方式】本专利技术的一个方案所述的碱蓄电池用正极材料(本专利技术正极材料)含有氢氧化镍和任选自以下化合物中的一种以上，所述化合物包括由Y及原子序数为62(Sm)-71(Lu)的镧系元素组成的组中的至少一种元素的化合物、Ca的化合物或Sr的化合物，在上述氢氧化镍的微晶中固溶有A元素，所述A元素为由Al、Ga、Mn及Mo组成的组中的至少一种元素，A元素的含量即 / (+ )为5%以上且16%以下，并且氢氧化镍包含α相的氢氧化镍和β相的氢氧化镍。其中，表示上述微晶中的上述A元素的mol浓度，表示Ni的mol浓度。此外，本专利技术的一个方案所述的碱蓄电池具有:含有本专利技术正极材料及基材的正极、负极和碱性的电解液。另外，该说明书中关于正极材料的记载也直接适用于碱蓄电池。以下的说明涉及到正极材料和碱蓄电池这两者。能够作为A元素的Al、Ga、Mn及Mo均置换氢氧化镍的微晶中的部分镍原子、或者存在于氢氧化镍的微晶中的层间。A元素在氢氧化镍的微晶中的固溶包括A元素置换部分镍原子的情况以及A元素位于层间的情况。通过将A元素固溶于氢氧化镍的微晶中，从而使α-氢氧化镍稳定化。已知通常对Ni固溶20mol%左右的这些元素而使α相被单相化。若固溶量低于20mOl%，则产生α相和β相的混相状态。在此，本申请中的混相状态是指在I个I次粒子内混存α相和β相的状态。此外，在β相中，充放电过程中发生反应的电子数通常为I。与此相对，据报道在α相中可以得到I个以上的反应电子数。若在包含这种固溶有Al等的氢氧化镍的正极材料中含有镧系元素化合物、钙化合物、锶化合物或它们的混合物，则氧的生成电位增加。因此，在充电时能够将氢氧化镍充分氧化。结果使Ni的反应电子数上升。因此，能够得到大容量的正极材料及大容量的碱蓄电池。本专利技术正极材料中， / ( + )为5—16%。其中，表示A元素的mol浓度，所述A元素为由Al、Ga、Mn及Mo组成的组中的至少一种元素。此外，表示Ni的mol浓度。在 / ( + )为5-16%的情况下，由A元素的固溶、和Y或镧系元素的化合物的含有所致的反应电子数的增加变得显著。在为O的情况下，即使含有Y或镧系元素的化合物,反应电子数的增加也极其微小。如上所述,通过使浓度5-16mol%的A元素的固溶、和Y或镧系元素的化合物的含有的协同效果，从而使反应电子数增加。此外，由Al、Ga、Mn及Mo组成的组中的至少一种元素即A元素优选为Al。使氢氧化镍含有钙化合物和/或锶化合物的效果与氢氧化镍中的A元素的固溶量具有密切的关系。即使本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碱蓄电池用正极材料，其含有：氢氧化镍和任选自以下化合物中的一种以上，所述化合物包括由Y及原子序数为62(Sm)?71(Lu)的镧系元素组成的组中的至少一种元素的化合物、Ca的化合物或Sr的化合物，在所述氢氧化镍的微晶中固溶有A元素，所述A元素为由Al、Ga、Mn及Mo组成的组中的至少一种元素，A元素的含量即[A]／([Ni]+[A])为5％以上且16％以下，并且氢氧化镍包含α相的氢氧化镍和β相的氢氧化镍，其中，[A]表示所述微晶中的所述A元素的mol浓度，[Ni]表示Ni的mol浓度。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：挂谷忠司，渡边荣人，金本学，儿玉充浩，
申请(专利权)人：株式会社杰士汤浅国际，
类型：发明
国别省市：