JPH01134859A - アルカリ電池用極板の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明はニッケル・カドミウム蓄電池などに代表される
アルカリ電池の極板を製造する方法に係り、特にペース
ト式極板への活物質の保持力を増強させることが可能な
アルカリ電池用極板の製造方法に関する。

［従来の技術］ アルカリ電池用極板の製法としては、導電粉末を焼結し
た基板に活物質を充填する焼結式や基板に活物質を電着
する電着式などが知られているが、製造が容易で、しか
も容積効率も良好な点でペースト式が多用されている。

このペースト式極板の製造は、活物質（例えば、カドミ
ウム負極板の場合には酸化カドミウム）を糊料なとの結
着剤や短繊維などの補強剤などと共に溶剤で混練してペ
ースト状に生成し、このペーストを基板に塗着して乾燥
するものである。そして、この極板をセパレーターおよ
び反極性の極板に積層した状態で巻回して電池缶内に収
納することで電池が組み立てられている。この場合、基
板としては集電機能と活物質の保持機能とを有する必要
があり、金属網体あるいはメタル発泡体や繊維複合体な
どの多孔質体が使用され、特に表面にニッケルメッキを
施して耐食性が付与されたシート状の多孔鋼製基板が多
用されている。

ところで、このようなシート状の多孔鋼製基板は本来、
活物質ペーストとは結着性が悪いものであり、ペースト
の保持はペーストが基板の孔を貫通して裏側のペースト
と継がれることによって行われるものである。このため
、孔数を多くしたりあるいは基板との接着が良好な結着
剤を選定することなどの工夫が種々なされて結着性の向
上が図られている。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、アルカリ電池では、このように形成され
た極板を巻回した状態で電池缶内に組み入れるので、巻
回時に活物質が脱落したり、あるいは巻回時に脱落しな
くても電池使用時に脱落する。特に近年の高容量化に伴
う活物質の高密度化および極板の大型化によって極板巻
回時の脱落頻度が多く、電池缶内への組み込み作業の大
きな問題となっている。又、基板はこのような活物質の
保持機能のみならず、集電機能も必要であり、活物質と
極板との間でスムーズな電気の受は渡しを行うことが要
件となっている。かかる電気の受は渡しは基板とペース
トとの間に肉眼では見ることができないミクロレベルの
剥離があっても、円滑に行うことができない。しかも、
このミクロレベルの剥離は電池使用の充放電サイクルを
繰り返す間に、徐々に大きくなり、最終的には活物質の
脱落を生じたり、充放電効率を低下させ、これらに起因
する発熱、ガス発生量の増大となっている。

本発明は上記事情を考慮してなされ、ペースト式極板か
らの活物質の脱落を抑制して充放電効率を向上させるこ
とが可能なアルカリ電池用極板の製造方法を提供するも
のである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明に係る製造方法は、導電体粉末が混合された硬化
性のバインダー樹脂を多孔基板の表面に塗布した後、前
記バインダー樹脂を硬化して前記基板面に導電性塗膜を
形成し、その後、活物質が混練されたペーストを導電性
塗膜に塗着することを特徴とするものである。

本発明に使用される導電体粉末としては、ニッケル、銅
、銀などの金属微粉末あるいはグラファイト系、カーボ
ン微粉末などを選択することができ、この内の１種又は
２種以上を混合して使用することができる。この導電体
粉末はバインダー樹脂および溶剤と共に均一に混合され
て、多孔基板の表面に塗布される。この場合、混合状態
は分散でもよく、懸濁でもよい。バインダー樹脂は基板
との接着性が良好で、しかも加熱・乾燥などの手段によ
って硬化する硬化性を有するものである。

例えば、基板がニッケルメッキされた鋼製基板であれば
、アクリル系樹脂、ポリウレタン系樹脂などを使用する
ことができる。バインダー樹脂の硬化性とは、常温放置
、高温加熱あるいは放射線などのエネルギーにより重合
などの硬化反応を起こして硬化した塗膜を形成する性質
をいい、単に溶媒の揮散だけで硬化反応を起こすことな
く塗膜を形成するものを含まない。硬化反応を生じない
塗膜は基板との接着性が悪いためである。一方、多孔基
板としては、従来から使用されているシート状の多孔鋼
製基板が選択でき、導電体粉末が混合されたバインダー
樹脂にこのような基板の表面に塗布される。塗布手段と
しては基板上にバインダー樹脂の塗膜を均一厚さで形成
するものであれば、へケ塗り、ロール塗り、噴霧塗布を
問わない。

次に、このようなバインダー樹脂を塗布した後、この樹
脂を硬化して基板に導電性塗膜を形成する。バインダー
樹脂の硬化手段は、使用する樹脂に応じて適宜、変更す
るものであり、加熱、紫外線などの放射線照射、さらに
は常温放置などが行われる。この硬化した導電性塗膜中
には導電体粉末が含まれており、良好な電気伝導性を有
しているので、基板と活物質との間で電気の受は渡しが
スムーズに行われる。又、導電性塗膜は活物質ペースト
とのなじみがよいため、活物質の保持力が向上する。

以上のようにして導電性塗膜で被覆された基盤を芯材と
して、活物質ペーストを塗着する。活物質ペーストは従
来のペーストと同一のものを使用でき、又、同一の方法
で塗着できる。このような構造では導電性塗膜によって
活物質の保持力が増大するので脱落がなく、充放電効率
が向上する。

［作　用コ 本発明は硬化した導電性塗膜により活物質の保持力が増
大するようになっている。

［実施例］ 実施例１ 多孔基板としてニッケルメッキを施した厚さ０．１ｍｍ
の多孔鋼板を用意した。

平均粒子径的２μｍのニッケル粉末をアクリル系バイン
ダー樹脂および溶剤中で混練して、ペースト状とし、こ
れを前記基板に塗布した。そして、溶剤を揮散させ、一
定温度下に置き、バインダ樹脂を硬化した。この硬化に
よって形成された導電性塗膜は厚さが約２５μｍであっ
た。次に、活物質として平均粒子径５μｍの酸化カドミ
ウム１００重量部、ポリビニルアルコール樹脂１重量部
、塩化ビニル・アクリルニトリル共重合体からなる短繊
維１重量部をエチレングリコール３０ｍｍ部に加えて混
練して活物質ペーストを調整し、従来と同様な方法で導
電性塗膜に塗着した。そして、これを乾燥して厚さ約０
．６ｍｍのカドミウム負極板（極板Ａ）を作製した。

さらに、導電体粉末としてニッケル粉に代えて、平均粒
子径１μｍの銀粉末、平均粒子径２μｍの銅粉末、平均
粒子径０．５μｍのカーボンブラック粉末をそれぞれ使
用し、上記と同様な処理を施して極板Ｂ、極板Ｃ５極板
りを作製した。

又、導電塗膜を形成することなく、上記と同様な処理を
施して極板Ｅを作製し、比較例とした。

これらの極板Ａ−Ｅを通常の焼結式ニッケル陽極板にセ
パレータを介して積層し、巻回して電池缶内に組み込ん
で電池を作製した。この場合、電池は公称容量５００　
ｍＡｈのＪＩＳ　Ｃ８７０５ＫＲ−ＡＡに適合すべく作
製した。そして、これらの電池を充放電効率試験、サイ
クル試験に供し、その結果を第１表に示す。

（以下余白） なお、充放電効率は、０．２Ｃで５時間充電を行い、こ
れを直ちに０．２Ｇで放電したとき、電圧１．ＯＶに達
するまでの時間を測定して行った場合の放電容量／充電
容量である。ここで、充電容量は充電電流×充電時間で
求められ、放電容量は放電電流×放電時間で求められる
。又、サイクル試験は、０．２Ｃで４時間充電し、０．
５Ｃで１時間放電をする操作を繰り返し、規定サイクル
毎に測定した容量値の初期容量に対する百分率で表わし
である。

考察 一般に電池の充放電は反応が理想的に進行すれば、充電
した電気量を放電時に全て取り出すことができる（充放
電効率１００％）。ところが活物質と基板と、の電気伝
導性が劣っていると充電した電気量は一部がガス発生エ
ネルギや熱エネルギに消費されると共に、放電時にも充
電された全ての電気量を取り出すことができない。従っ
て、充放電効率の数値が大きい程、良好な電池であり、
掻板Ａ−Ｄはいずれも極板Ｅよりも優れていることが裏
付けられている。

次に、基板と活物質との機械的結着性が劣っていると充
放電の繰り返し中に活物質が剥離したり、脱落して電池
の容量が低下する。従って、サイクル試験における初期
容量に対する比が大きな程、結着性が良好であることを
示唆するものであり、いずれの極板Ａ−Ｄも極板Ｅより
も優れていることが裏付けられている。

実施例２ ニッケル粉と２液性ポリウレタン系樹脂を主成分とする
導電性塗料（商品名シントロンＥ　−３０７３シントー
ケミトロン（社）製）を実施例１と同一の基板に約２０
１．Ｌｍの厚さで塗布し、溶剤を揮発し、乾燥させ、そ
の後、約８０℃で１時間、硬化させて導電性塗膜を形成
した。次に、カルボニルニッケル２０重量部、ＰＴＦＥ
粉末２重量部を懸濁させた水溶液３０重量部を平均粒子
径１０μｍの水酸化ニッケル粉末８０重量部に加えて混
練して活物質ペーストを調整した。このペーストを通常
の方法で導電性塗膜に塗着し、乾燥させて約０．７ｍｍ
の厚さのニッケル正極板を作製した。

比較例として上記導電性塗料を塗布することなく、他は
上記と同一の操作でニッケル正極板を作製した。

これらの正極板を活物質脱落試験、単板容量試験に供し
たところ本実施例は比較例に比べて、脱落が少なく、又
、容量の大きな正極板である。

なお、上記実施例ではニッケル・カドミウム電池の極板
について説明したが、本発明は他のアルカリ電池、例え
ば、銀・亜鉛電池、銀・カドミウム電池などにも適用で
きるものである。又、円筒型以外の極板を巻回しない電
池にも適用することができる。

［発明の効果］ 以上説明した通り、本発明は活物質ペーストの塗着に先
立って、導電材粉末を有するバインダー樹脂を基板に塗
布、硬化して導電性塗膜を形成するので、基板と活物質
との決着性が良好で、電気伝導性も良好となり、充放電
特性が優れ、サイクル寿命が長くなる、効果がある。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １　導電体粉末が混合された硬化性のバインダ樹脂を多
   孔基板の表面に塗布した後、前記バインダー樹脂を硬化
   して前記基板面に導電性塗膜を形成し、その後、活物質
   が混練されたペーストを導電性塗膜に塗着することを特
   徴とするアルカリ電池用極板の製造方法。 ２　前記導電体粉末はニッケル、銅、銀あるいはカーボ
   ンのいずれか１又は２以上を混合したものである特許請
   求の範囲第１項記載のアルカリ電池用極板の製造方法。