[发明专利]碱蓄电池、碱蓄电池用正极材料和碱蓄电池用正极材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及碱蓄电池、其正极材料以及正极材料的制造方法。

背景技术

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α-Ni(OH)₂(α相的氢氧化镍)作为正极活性物质的技术进行了研究。

此外，为了使α-Ni(OH)₂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固溶于媒介中的方案(例如参照JP2010-111522)。在该情况下，Ni：Al的原子比为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WO2006／064979A1)。

JP2007-335154中公开了使Zn、Ca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β-Ni(OH)₂为前提。

发明内容

本发明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。

本发明的一个方案所述的碱蓄电池用正极材料含有氢氧化镍，在该氢氧化镍的微晶中固溶有A元素和Zn，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]+[Zn])为5—16％，[Zn]／([Ni]+[A]+[Zn])为1—10％，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]表示上述正极材料中的上述A元素的mol浓度，[Ni]表示镍的mol浓度，[Zn]表示锌的mol浓度。

附图说明

图1为表示锌固溶量与反应电子数的关系的特性图(图表)(Al的固溶量为0、3、5、10、15、20mol％六种)。

图2为表示铝固溶量与氢氧化镍的振实密度(tap density)的关系的特性图(图表)。

图3为表示钴固溶量与反应电子数的关系的特性图(图表)(Al和Zn的固溶量为Al10mol％-Zn3mol％、Al10mol％-Zn0mol％、Al3mol％-Zn0mol％三种)。

具体实施方式

本发明的一个方案所述的碱蓄电池用正极材料含有氢氧化镍，在该氢氧化镍的微晶中固溶有A元素和Zn，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]+[Zn])为5—16％，[Zn]／([Ni]+[A]+[Zn])为1—10％，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]表示上述正极材料中的上述A元素的mol浓度，[Ni]表示镍的mol浓度，[Zn]表示锌的mol浓度。

此外，本发明的一个方案所述的碱蓄电池具有正极、负极和碱性的电解液。正极含有正极材料和基材。正极材料含有氢氧化镍，在该氢氧化镍的微晶中固溶有由Al、Ga、Mn及Mo组成的组中的至少一种元素(A元素)和Zn。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1个1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1。与此相对，据报道在α相中可以得到1个以上的反应电子数。若在这种固溶有Al等的氢氧化镍中还固溶有Zn，则氧生成电位上升。因此，在充电时能够将氢氧化镍充分氧化。结果使Ni的反应电子数增加。因此，能够得到大容量的正极材料及大容量的碱蓄电池。