JPH01209660A - 電池用カドミウム極の製造法 - Google Patents
電池用カドミウム極の製造法Info
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- JPH01209660A JPH01209660A JP63034201A JP3420188A JPH01209660A JP H01209660 A JPH01209660 A JP H01209660A JP 63034201 A JP63034201 A JP 63034201A JP 3420188 A JP3420188 A JP 3420188A JP H01209660 A JPH01209660 A JP H01209660A
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- Japan
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- electrode
- battery
- nickel
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/26—Processes of manufacture
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
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
従来の技術
各種の電源のうち二次電池としては、鉛蓄電池とアルカ
リ蓄電池とが広く使われている．後者のアルカリ蓄電池
では、最も広く使われているのがニッケルーカドミウム
蓄電池であり、密閉形構造の採用が実用の範囲を広げる
大きな要因になった。
リ蓄電池とが広く使われている．後者のアルカリ蓄電池
では、最も広く使われているのがニッケルーカドミウム
蓄電池であり、密閉形構造の採用が実用の範囲を広げる
大きな要因になった。
また電極としては、焼結式ニッケル極が開発されたこと
から放電特性とくに高率放電にすぐれ、また寿命も長い
．さらに過充電や放置などによる性能の劣化も少なく、
低温でも性能がよい．このような特性の上に密閉化が可
能になり、使い易さと信頼性が向上した．″ このような密閉形蓄電池を各種のボーダブル機器に用い
るようになってから、まず高エネルギー密度が要求され
る．これについては、電極に関する容量密度の向上によ
って対応している．最近では、その他に急速充電への要
望が強い。
から放電特性とくに高率放電にすぐれ、また寿命も長い
．さらに過充電や放置などによる性能の劣化も少なく、
低温でも性能がよい．このような特性の上に密閉化が可
能になり、使い易さと信頼性が向上した．″ このような密閉形蓄電池を各種のボーダブル機器に用い
るようになってから、まず高エネルギー密度が要求され
る．これについては、電極に関する容量密度の向上によ
って対応している．最近では、その他に急速充電への要
望が強い。
密閉形のニッケルーカドミウム蓄電池の密閉化の原理は
、いわゆるノイマン方式として知られ、充電完了時にニ
ッケル極から発生する酸素をカドミウム極で吸収し、カ
ドミウム極を過充電収態にしないことにより、酸素も水
素も発生させないことを基本としている。
、いわゆるノイマン方式として知られ、充電完了時にニ
ッケル極から発生する酸素をカドミウム極で吸収し、カ
ドミウム極を過充電収態にしないことにより、酸素も水
素も発生させないことを基本としている。
したがって、急速充電を可能にするためには、カドミウ
ム極による酸素ガスの吸収をできるだけ迅速に行なわせ
ることが必要である。事実、たとえば１時間充電を行な
い、充電完了を電圧や温度で検知して過充電収態になる
と充電電流を減少させる方式で急速充電が可能になって
いる。
ム極による酸素ガスの吸収をできるだけ迅速に行なわせ
ることが必要である。事実、たとえば１時間充電を行な
い、充電完了を電圧や温度で検知して過充電収態になる
と充電電流を減少させる方式で急速充電が可能になって
いる。
さらに、カドミウム極の酸素との反応を助けるために、
白金、パラジウムなどの酸素イオン化触媒を加える試み
があるがこの場合は高価になる。
白金、パラジウムなどの酸素イオン化触媒を加える試み
があるがこの場合は高価になる。
その他にカドミウム極の表面に銅や銅の上にニッケルあ
るいは炭素などの導電性の層を形成することも効果があ
ることが明らかにされている。
るいは炭素などの導電性の層を形成することも効果があ
ることが明らかにされている。
発明が解決しようとする課題
急速充電特性を向上させるための、カドミウム極の表面
への導電性多孔体層としては、特に耐アルカリ性に優れ
たニッケルが好ましい、このニッケル層の形成法として
は、最も工業的に簡単なのは化学メツキあるいは電解メ
ツキである。ところが、化学メツキの場合は、操作は比
較的簡単であるが、貴金属を含む活性化処理が必要であ
り高価になる。
への導電性多孔体層としては、特に耐アルカリ性に優れ
たニッケルが好ましい、このニッケル層の形成法として
は、最も工業的に簡単なのは化学メツキあるいは電解メ
ツキである。ところが、化学メツキの場合は、操作は比
較的簡単であるが、貴金属を含む活性化処理が必要であ
り高価になる。
一方、電解メツキの場合には、このような活性化処理は
必要でない、そしてメツキのされやすさは、カドミウム
、酸化カドミウム、水酸化カドミウムの順になる。とこ
ろが最も工業的に優れたペースト式では酸化カドミウム
が用いられる。？！ｌＱｉ製造時に特別な注意を払うこ
となく、酸化カドミウムの表面に電解メツキを行なった
ところ、単に電解メツキで行なわれるような鋭脂、洗浄
のみでは均一にメツキ層を形成することが困難であった
。
必要でない、そしてメツキのされやすさは、カドミウム
、酸化カドミウム、水酸化カドミウムの順になる。とこ
ろが最も工業的に優れたペースト式では酸化カドミウム
が用いられる。？！ｌＱｉ製造時に特別な注意を払うこ
となく、酸化カドミウムの表面に電解メツキを行なった
ところ、単に電解メツキで行なわれるような鋭脂、洗浄
のみでは均一にメツキ層を形成することが困難であった
。
本発明はこれらの問題を解決し、高エネルギー密度で急
速充電特性に優れた電池用カドミウム極の製造法を提供
することを目的とする。
速充電特性に優れた電池用カドミウム極の製造法を提供
することを目的とする。
課題を解決するための手段
そこでペースト式で得られた酸化カドミウム極を、実質
的に長時間放置することなく、好ましくは酸化カドミウ
ムペーストを芯材に塗着、平滑化、乾燥後直ちに電解ニ
ッケルメッキ工程に移る。
的に長時間放置することなく、好ましくは酸化カドミウ
ムペーストを芯材に塗着、平滑化、乾燥後直ちに電解ニ
ッケルメッキ工程に移る。
さらに、その後の工程として酸化カドミウムの大部分を
水酸化カドミウムに転化させるための苛性アルカリ水溶
液への浸漬や、ガス吸収特性に効果のあるフッ素樹脂デ
ィスバージョンの添加の併用が好ましい。
水酸化カドミウムに転化させるための苛性アルカリ水溶
液への浸漬や、ガス吸収特性に効果のあるフッ素樹脂デ
ィスバージョンの添加の併用が好ましい。
作用
酸化カドミウムを主とする電極を可及的速かに電解ニッ
ケルメッキを行なうことにより見掛は上電極内および電
極間で均一性に優れしかも微小ピンホールを持つニッケ
ル層が形成できた。またこの後の苛性アルカリ水溶液へ
の浸漬やフッ素樹脂添加を併用することにより充電時の
ガス吸収特性の改善と同じく電池間の信頼性の向上が可
能になる。
ケルメッキを行なうことにより見掛は上電極内および電
極間で均一性に優れしかも微小ピンホールを持つニッケ
ル層が形成できた。またこの後の苛性アルカリ水溶液へ
の浸漬やフッ素樹脂添加を併用することにより充電時の
ガス吸収特性の改善と同じく電池間の信頼性の向上が可
能になる。
実施例
市販の酸化カドミウムをポリビニルアルコールの３％（
重欝のエチレングリコール溶液９重量比で５％のポリエ
チレン微粉末、同じく０．６％の塩化ビニル−アクリロ
ニトリル短繊維などを加えてペーストをつくる。これを
厚さ０．１５ｍｍ。
重欝のエチレングリコール溶液９重量比で５％のポリエ
チレン微粉末、同じく０．６％の塩化ビニル−アクリロ
ニトリル短繊維などを加えてペーストをつくる。これを
厚さ０．１５ｍｍ。
孔径１．８ｍｍ、開孔度５０％の鉄製でニッケルメッキ
を施した幅３００ｍｍの帝釈のパンチングメタル板に連
続的に塗着する。スリットを通して平滑化し、厚さを０
．６ｍｍに調整する。その後、１２０℃で２時間乾燥し
てペースト式カドミウム極を得る。
を施した幅３００ｍｍの帝釈のパンチングメタル板に連
続的に塗着する。スリットを通して平滑化し、厚さを０
．６ｍｍに調整する。その後、１２０℃で２時間乾燥し
てペースト式カドミウム極を得る。
ついで、直ちに硫酸ニッケル、塩化ニッケル。
硼酸などを主とする市販の電解メツキ用ワット浴中で３
０℃の温度で両面に同じ大きさのニッケル極を極間距離
１０ｍｍ、電流密度は公知のワット浴で採用されている
８Ａ／ｄＩ１１２の条件とし、２分間電解ニッケルメッ
キを行なった。これによりメツキは電極全面に均一に行
なわれた。
０℃の温度で両面に同じ大きさのニッケル極を極間距離
１０ｍｍ、電流密度は公知のワット浴で採用されている
８Ａ／ｄＩ１１２の条件とし、２分間電解ニッケルメッ
キを行なった。これによりメツキは電極全面に均一に行
なわれた。
ついで、放電補償用容量を保持させるために、この極を
１２Ａ／ｄｍ２の電流密度９時間６分間。
１２Ａ／ｄｍ２の電流密度９時間６分間。
電解浴、比重１．１５の苛性カリ水溶液、温度２５℃の
条件で対極にニッケル板を用いて充電した。
条件で対極にニッケル板を用いて充電した。
この充電量は、計算の上では、全体のカドミウム理論容
量の約１８〜２０％に相当するが、充電効率が低いので
実際には約１０％が充電されたとみてよい。
量の約１８〜２０％に相当するが、充電効率が低いので
実際には約１０％が充電されたとみてよい。
その後、比重１．２０の苛性カリ水溶液中に、室温で２
０時間浸漬した。その後水洗、乾燥して、カドミウム極
を得た。
０時間浸漬した。その後水洗、乾燥して、カドミウム極
を得た。
電池としては、５ｕｂＣ形の密閉形ニッケルーカドミウ
ム蓄電池を例にした。したがって、このようにして得ら
れた帯状のカドミウム極を幅３゜３ｃｍ、長さ２０ｃｍ
に裁断して、リード板を所定の２ケ所にスポット溶接に
より取り付けた。
ム蓄電池を例にした。したがって、このようにして得ら
れた帯状のカドミウム極を幅３゜３ｃｍ、長さ２０ｃｍ
に裁断して、リード板を所定の２ケ所にスポット溶接に
より取り付けた。
電池構成のための相平衡としては、公知の発泡式ニッケ
ル極を選び、幅３．３ｃｍ、長さ１７Ｃｒｎとした。厚
さは３．７ｍｍである。セパレータとしては、ボリアミ
ド不織布、電解液としては、比重１．２２の苛性カリ水
溶液に水酸化リチウムを２５ｇ／ｌ溶解して用いた。公
称容量は２．３Ａｈである。この電池を（Ａ）とする。
ル極を選び、幅３．３ｃｍ、長さ１７Ｃｒｎとした。厚
さは３．７ｍｍである。セパレータとしては、ボリアミ
ド不織布、電解液としては、比重１．２２の苛性カリ水
溶液に水酸化リチウムを２５ｇ／ｌ溶解して用いた。公
称容量は２．３Ａｈである。この電池を（Ａ）とする。
つぎに、比較のために、酸化カドミウム極を作製後、空
気中に１ケ月放置＊（Ａ）と同じ条件で電解ニッケルメ
ッキを施したカドミウム極を用いた電池を（Ｂ）として
加えた。また電極作成後、直ちにパラジウムイオンを主
とする公知のアクチベータ液に浸漬後（Ａ）と同じ条件
で電解ニッケルメッキを施したカドミウム極を用いた電
池を（Ｃ）として加えた。これら（Ｂ）、（Ｃ）は、い
ずれも（Ａ）と同様に苛性アルカリ水溶液へのｆ！！涜
を行なっている。
気中に１ケ月放置＊（Ａ）と同じ条件で電解ニッケルメ
ッキを施したカドミウム極を用いた電池を（Ｂ）として
加えた。また電極作成後、直ちにパラジウムイオンを主
とする公知のアクチベータ液に浸漬後（Ａ）と同じ条件
で電解ニッケルメッキを施したカドミウム極を用いた電
池を（Ｃ）として加えた。これら（Ｂ）、（Ｃ）は、い
ずれも（Ａ）と同様に苛性アルカリ水溶液へのｆ！！涜
を行なっている。
これら電池の通常の充放電での放電容量はほぼ同じであ
った。たとえば、０．２０充電−０，２０放電では、い
ずれも２．３〜２．４Ａｈを示した。
った。たとえば、０．２０充電−０，２０放電では、い
ずれも２．３〜２．４Ａｈを示した。
そこでつぎに各電池の急速充電特性を調べた。
電池は、いずれも１０セル用いた。周囲温度を３℃とし
、各充電率で充電した際の電池内の圧力の変化を測定し
た。なお充電は、放電容量の１．４倍まで各充電率で行
ない、その後は、０．２０に減少させて全体で放電容量
の１．５倍充電した。
、各充電率で充電した際の電池内の圧力の変化を測定し
た。なお充電は、放電容量の１．４倍まで各充電率で行
ない、その後は、０．２０に減少させて全体で放電容量
の１．５倍充電した。
まず、ＩＣ充電（２，３Ａ）時での各電池の最高内圧は
、電池（Ａ）では０．４〜０．７ｋｇ／ｃｍ２゜電池（
Ｂ）では、０．７〜１．２ｋｇ／Ｃｍ２．電池（Ｃ）で
は０．４〜０．７ｋｇ／ｃｍ２であった。つぎに１゜２
５Ｃ（２，８７５Ａ）にすると電池（Ａ）では、２．３
〜２．７．（Ｂ）で２．８〜４．３．（Ｃ）では２．２
〜２．７であった。
、電池（Ａ）では０．４〜０．７ｋｇ／ｃｍ２゜電池（
Ｂ）では、０．７〜１．２ｋｇ／Ｃｍ２．電池（Ｃ）で
は０．４〜０．７ｋｇ／ｃｍ２であった。つぎに１゜２
５Ｃ（２，８７５Ａ）にすると電池（Ａ）では、２．３
〜２．７．（Ｂ）で２．８〜４．３．（Ｃ）では２．２
〜２．７であった。
つまり、電池（Ａ）および（Ｃ）に比べて（Ｂ）ではガ
ス吸収の点でやや劣り、またバラツキが多かったのは、
多孔性ニッケルのメツキ層の形成がやや困難であると共
に電極内および電極間の不均一さによる。また、電池（
Ａ）では（Ｃ）のような前処理を必要とせずに同様の優
れたガス吸収特性を得た。
ス吸収の点でやや劣り、またバラツキが多かったのは、
多孔性ニッケルのメツキ層の形成がやや困難であると共
に電極内および電極間の不均一さによる。また、電池（
Ａ）では（Ｃ）のような前処理を必要とせずに同様の優
れたガス吸収特性を得た。
なお、本実施例では、多孔性ニッケル層形成とアルカリ
浸漬の併用について詳述したが、もちろん単に多孔性ニ
ッケル層形成、多孔性ニッケル層形成とフッ素樹脂添加
、多孔性ニッケル層形成とアルカリ浸漬とフッ素樹脂添
加についても同様にガス吸収特性の向上が可能である。
浸漬の併用について詳述したが、もちろん単に多孔性ニ
ッケル層形成、多孔性ニッケル層形成とフッ素樹脂添加
、多孔性ニッケル層形成とアルカリ浸漬とフッ素樹脂添
加についても同様にガス吸収特性の向上が可能である。
このように、本願の電池（Ａ）では、メツキの前に前処
理を必要とせず、ガス吸収特性の向上と均一性が可能に
なった。
理を必要とせず、ガス吸収特性の向上と均一性が可能に
なった。
これまでは、酸化カドミウムを主とするベースト式電極
作成後、特別の考慮を払うことなくつぎのメツキ工程に
移っていたので、例えば放置時に酸化カドミウムの一部
が空気中の水蒸気などにより水酸化カドミウムに転化し
てメツキが困難で不均一になることがあった。そこで電
解メツキ前の処理を省略できる工程として、水酸化カド
ミウムの生成を抑制するためにペースト作製後、可及的
速かにメツキ工程に入ることにより、実施例に示したよ
うに酸化カドミウム極に前処理を加えることなく、ガス
吸収能を大幅に向上できる多孔性のニッケル層を形成で
きることを見出した。
作成後、特別の考慮を払うことなくつぎのメツキ工程に
移っていたので、例えば放置時に酸化カドミウムの一部
が空気中の水蒸気などにより水酸化カドミウムに転化し
てメツキが困難で不均一になることがあった。そこで電
解メツキ前の処理を省略できる工程として、水酸化カド
ミウムの生成を抑制するためにペースト作製後、可及的
速かにメツキ工程に入ることにより、実施例に示したよ
うに酸化カドミウム極に前処理を加えることなく、ガス
吸収能を大幅に向上できる多孔性のニッケル層を形成で
きることを見出した。
なお、電解メツキ後に加える苛性アルカリ水溶液への浸
漬効果についても、その理由ははっきりしない、しかし
、酸化カドミウムの場合では、水酸化カドミウムへの添
加のための水の必要性から電池組立て後の電解液の濃度
が、不均一になるが、アルカリ水溶液浸漬により、大部
分を水酸化カドミウムにしておけば水は必要なく、この
ような電解液の不均一化が防止できることが理由である
と推定される。
漬効果についても、その理由ははっきりしない、しかし
、酸化カドミウムの場合では、水酸化カドミウムへの添
加のための水の必要性から電池組立て後の電解液の濃度
が、不均一になるが、アルカリ水溶液浸漬により、大部
分を水酸化カドミウムにしておけば水は必要なく、この
ような電解液の不均一化が防止できることが理由である
と推定される。
さらに、フッ素樹脂によるカドミウム極への撥水性の付
与は、ガス吸収特性の向上に効果があり、本願の電解メ
ツキ、アルカリ水溶液浸漬と併用することは好ましい。
与は、ガス吸収特性の向上に効果があり、本願の電解メ
ツキ、アルカリ水溶液浸漬と併用することは好ましい。
発明の効果
酸化カドミウムを主とする電極を可及的速かに電解ニッ
ケルメッキを行なうことにより、またこの後の苛性アル
カリ水溶液への浸漬やフッ素樹□脂添加を併用すること
により充電時のガス吸収特性の改善と同じく電池間の信
頼性の向上が可能になった。
ケルメッキを行なうことにより、またこの後の苛性アル
カリ水溶液への浸漬やフッ素樹□脂添加を併用すること
により充電時のガス吸収特性の改善と同じく電池間の信
頼性の向上が可能になった。
Claims (3)
- （１）酸化カドミウムを主とするペーストを芯材に塗着
後乾燥し、予備処理することなく電解ニッケルメッキに
より電極表面に多孔性のニッケルを主とする層を形成す
ることを特徴とする電池用カドミウム極の製造法。 - （２）電解ニッケルメッキにより電極表面に多孔性のニ
ッケルを主とする層を形成し、ついで苛性アルカリ水溶
液に浸漬することを特徴とする請求項１に記載の電池用
カドミウム極の製造法。 - （３）フッ素樹脂ディスパージョンを添加した請求項１
または２記載の電池用カドミウム極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63034201A JPH01209660A (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 電池用カドミウム極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63034201A JPH01209660A (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 電池用カドミウム極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01209660A true JPH01209660A (ja) | 1989-08-23 |
Family
ID=12407552
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63034201A Pending JPH01209660A (ja) | 1988-02-17 | 1988-02-17 | 電池用カドミウム極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01209660A (ja) |
-
1988
- 1988-02-17 JP JP63034201A patent/JPH01209660A/ja active Pending
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