JPH01248465A - 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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- JPH01248465A JPH01248465A JP63076708A JP7670888A JPH01248465A JP H01248465 A JPH01248465 A JP H01248465A JP 63076708 A JP63076708 A JP 63076708A JP 7670888 A JP7670888 A JP 7670888A JP H01248465 A JPH01248465 A JP H01248465A
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- 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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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
本発明は、電池用とくに密閉形のニッケルーカドミウム
蓄電池のカドミウム極に関する。
蓄電池のカドミウム極に関する。
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。
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■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。
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て吸収し、カ
ドミウム極を過充電状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て吸収し、カ
ドミウム極を過充電状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状態になる
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状態になる
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鋼の上にニッケルあ
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、晟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、晟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
、ｒｔｉ化カドミウム、水酸化カドミウムの順になる。
必要でない。そしてメツキのされやすさは、カドミウム
、ｒｔｉ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。ｉ！極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脱脂、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
。
ウムが用いられる。ｉ！極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脱脂、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。その際にメツキの電流密度を
通常ワット浴で採用されいる１ ０ Ａ／ ｄ ｍ２よ
り大きな好ましくは１２〜１６ Ａ／ ｄ ｍ２を採用
する。
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。その際にメツキの電流密度を
通常ワット浴で採用されいる１ ０ Ａ／ ｄ ｍ２よ
り大きな好ましくは１２〜１６ Ａ／ ｄ ｍ２を採用
する。
さらに、これに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。
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と、この際に電流密度をワット
浴で採用されている値よりも大きくすることにより見掛
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と、この際に電流密度をワット
浴で採用されている値よりも大きくすることにより見掛
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％（
ｆｆｆｆｆｔ）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＜０．６％の塩化ビニル
−アクリロニトリル短ｍ＆ｔｔなどを加えてペーストを
つくる。これを厚さ０．１５ｍｍ。
ｆｆｆｆｆｔ）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＜０．６％の塩化ビニル
−アクリロニトリル短ｍ＆ｔｔ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の帯状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。
キを施した幅３００ｍｍの帯状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問距Ｍ
１０ ｍ ｍ、 電流密度１５ Ａ／ ｄ ｍ２の条
件で１． ５分間電解ニッケルメッキを行なった。
０℃の温度で両面に同じ大きさのニッケル極を極問距Ｍ
１０ ｍ ｍ、 電流密度１５ Ａ／ ｄ ｍ２の条
件で１． ５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
１４Ａ／ｄｍ２の電流密度１時１ｍ５分、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。
１４Ａ／ｄｍ２の電流密度１時１ｍ５分、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。
この充Ｍ、ｆｉ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。
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。
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＠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＠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手極としては、公知の発泡式ニッケ
ル極を選び、幅３．３ｃｍ、 長さ１７ｃｍとした。
ル極を選び、幅３．３ｃｍ、 長さ１７ｃｍとした。
厚さは０．７ｍｍである。セパレータとしては、ボリア
ミド不Ｉｌ布、電解液としては、比ｆｆ１１． ２２の
苛性カリ水溶液に水酸化リチウムを２５３／Ｉ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。
ミド不Ｉｌ布、電解液としては、比ｆｆ１１． ２２の
苛性カリ水溶液に水酸化リチウムを２５３／Ｉ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、（Ａ）と同じ条件で電解ニッケ
ルメッキの電流密度を１０Ａ／ｄｍ２で行なったカドミ
ウム極を用いた電池を（Ｂ）とした。また、酸化カドミ
ウム極を作製後、空気中に１ケ月放置後（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浸漬を
行なっている。
ルメッキの電流密度を１０Ａ／ｄｍ２で行なったカドミ
ウム極を用いた電池を（Ｂ）とした。また、酸化カドミ
ウム極を作製後、空気中に１ケ月放置後（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浸漬を
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、０．２Ｃ充電−０，２Ｃ放雷では、い
ずれも２．３〜２．４Ａｂを示した。
った。たとえば、０．２Ｃ充電−０，２Ｃ放雷では、い
ずれも２．３〜２．４Ａｂ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５℃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、０．２Ｃに減少させて全体で放Ｍ、
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、０．２Ｃに減少させて全体で放Ｍ、
容量の１．５倍充電した。
まず、ＩＣ充ｆｆ１（２，３Ａ）時での各電池の最高内
圧は、電池（Ａ）では０． ４〜０． ６ ｋｇ／ｃｍ
’。
圧は、電池（Ａ）では０． ４〜０． ６ ｋｇ／ｃｍ
’。
電池（Ｂ）では、０． ７〜１ 、 １ ｋｇ／ｃｍ”
、 電池（Ｃ）では０． ６〜０． ９ ｋｇ／ａｍ
２であった。つぎに１゜２５Ｃ（２，８７５Ａ）にする
と電池（Ａ）では、２．２〜２． ６． （Ｂ）で２
．８〜４． ２． （Ｃ）では２．６〜３．３であっ
た。
、 電池（Ｃ）では０． ６〜０． ９ ｋｇ／ａｍ
２であった。つぎに１゜２５Ｃ（２，８７５Ａ）にする
と電池（Ａ）では、２．２〜２． ６． （Ｂ）で２
．８〜４． ２． （Ｃ）では２．６〜３．３であっ
た。
つまり、電池（Ａ）に比べて（Ｂ）および（Ｃ）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。
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。
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。
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ペースト式電極
作成後、特別の考［７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、およびメツキが困難で
あることを克服するために従来以上の電流密度でメツキ
を行なう。
作成後、特別の考［７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、およびメツキが困難で
あることを克服するために従来以上の電流密度でメツキ
を行なう。
このような二つの条件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。
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ｉ夜への
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。
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。
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と、この際に電流密度をワット
浴で採用されている１１αよりも大きくすることにより
、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と、この際に電流密度をワット
浴で採用されている１１αよりも大きくすることにより
、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、その状態で１０Ａ／ｄｍ＾２以上、好ましく
は１２〜１６Ａ／ｄｍ＾２の電流密度で電解ニッケルメ
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 |
|---|---|---|---|
| JP63076708A JPH01248465A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 電池用カドミウム極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63076708A JPH01248465A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 電池用カドミウム極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01248465A true JPH01248465A (ja) | 1989-10-04 |
Family
ID=13613029
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63076708A Pending JPH01248465A (ja) | 1988-03-30 | 1988-03-30 | 電池用カドミウム極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01248465A (ja) |
-
1988
- 1988-03-30 JP JP63076708A patent/JPH01248465A/ja active Pending
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