JPH02250905A - 多孔体およびその製造方法 - Google Patents
多孔体およびその製造方法Info
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- JPH02250905A JPH02250905A JP1070839A JP7083989A JPH02250905A JP H02250905 A JPH02250905 A JP H02250905A JP 1070839 A JP1070839 A JP 1070839A JP 7083989 A JP7083989 A JP 7083989A JP H02250905 A JPH02250905 A JP H02250905A
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- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
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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
本発明は例えばニッケル−カドミウム蓄電池のニッケル
電極、セパレータ等に適用する多孔体とその製造方法に
関するものである。
電極、セパレータ等に適用する多孔体とその製造方法に
関するものである。
従来の技術
従来、ニッケル−カドミウム蓄電池のニッケル電極は焼
結式極板が使用され、この焼結式極板はニッケル粉末を
焼結した微孔性基板の微孔中に活物質を沈澱析出させた
もので、正極板、負極板の両方に用いられている。そし
て焼結式基板の集電基体としては２０〜３０メツシユの
ニッケル網あるいはニッケルメッキを施した厚さ約０．
１露の穿孔鋼板が用いられる。また焼結用金属粉末とし
ては通常、ニッケルカルボニル粉が用いられ、これは見
かけ密度０．６〜Ｏ＊８９ｃｍ 、平均粒径３〜６μ
ｍの不整形の粉である。さらに極板の製造方法としては
、集電基体の両面にニッケル粉を水と粘結剤でペースト
状としたものを一定の厚さに塗布し、乾燥後還元性雰囲
気中で約１０ｏＯ℃に加熱して微孔性基板を作る。さら
に正極活物質の充填法は、前記微孔性基板を硝酸ニッケ
ルを主成分とした溶液中に浸漬し、乾燥後水酸化ナトリ
ウム水溶液中に浸漬し、基板の微孔中の硝酸ニッケルを
水酸化ニッケルに変化させ、その後水洗、乾燥する。こ
の操作を６〜６回繰り返して、必要量の活物質を充填す
る。このほか、硝酸ニッケル含浸基板を水酸化ナトリウ
ム水溶液中で電解する方法または含浸後加熱分解する方
法がある。また負極活物質の充填法は硝酸ニッケルの代
りに硝酸カドミウムを用いる以外、正極活物質の場合と
同様である。
結式極板が使用され、この焼結式極板はニッケル粉末を
焼結した微孔性基板の微孔中に活物質を沈澱析出させた
もので、正極板、負極板の両方に用いられている。そし
て焼結式基板の集電基体としては２０〜３０メツシユの
ニッケル網あるいはニッケルメッキを施した厚さ約０．
１露の穿孔鋼板が用いられる。また焼結用金属粉末とし
ては通常、ニッケルカルボニル粉が用いられ、これは見
かけ密度０．６〜Ｏ＊８９ｃｍ 、平均粒径３〜６μ
ｍの不整形の粉である。さらに極板の製造方法としては
、集電基体の両面にニッケル粉を水と粘結剤でペースト
状としたものを一定の厚さに塗布し、乾燥後還元性雰囲
気中で約１０ｏＯ℃に加熱して微孔性基板を作る。さら
に正極活物質の充填法は、前記微孔性基板を硝酸ニッケ
ルを主成分とした溶液中に浸漬し、乾燥後水酸化ナトリ
ウム水溶液中に浸漬し、基板の微孔中の硝酸ニッケルを
水酸化ニッケルに変化させ、その後水洗、乾燥する。こ
の操作を６〜６回繰り返して、必要量の活物質を充填す
る。このほか、硝酸ニッケル含浸基板を水酸化ナトリウ
ム水溶液中で電解する方法または含浸後加熱分解する方
法がある。また負極活物質の充填法は硝酸ニッケルの代
りに硝酸カドミウムを用いる以外、正極活物質の場合と
同様である。
つぎに従来のニッケル−カドミウム蓄電池は正負両極板
が接触するのを防ぐためにセパレータを挿入しているが
、これは合成樹脂製のビン、棒または多孔板が用いられ
ている。また焼結式極板の場合はナイロン、ポリプロピ
レンなどの合成樹脂製の布あるいは不織布またはそれら
に七ロノ１ンなどの微孔膜を重ねたものおよび合成樹脂
製多孔板が用いられている。
が接触するのを防ぐためにセパレータを挿入しているが
、これは合成樹脂製のビン、棒または多孔板が用いられ
ている。また焼結式極板の場合はナイロン、ポリプロピ
レンなどの合成樹脂製の布あるいは不織布またはそれら
に七ロノ１ンなどの微孔膜を重ねたものおよび合成樹脂
製多孔板が用いられている。
発明が解決しようとする課題
これら従来のニッケル−カドミウム蓄電池の正極板、負
極板はそれぞれ正極活物質、負極活物質を充填する微孔
性基板の強度、比表面積がまだ不十分であり、多孔体の
強度、比表面積を増大させることが課題である。これに
よシ多孔体の寿命。
極板はそれぞれ正極活物質、負極活物質を充填する微孔
性基板の強度、比表面積がまだ不十分であり、多孔体の
強度、比表面積を増大させることが課題である。これに
よシ多孔体の寿命。
電析効率を高めることが課題である。さらに従来のニッ
ケル−カドミウム蓄電池のセパレータは充電時に発生す
るガスの透過性が高く、充放電時に電解液の拡散性が高
いことが望ましいが、従来のセパレータは強度、比表面
積を増大することは前記多孔体と同様の課題であった。
ケル−カドミウム蓄電池のセパレータは充電時に発生す
るガスの透過性が高く、充放電時に電解液の拡散性が高
いことが望ましいが、従来のセパレータは強度、比表面
積を増大することは前記多孔体と同様の課題であった。
本発明は前記従来の課題を解決するものである。
課題を解決するための手段
そのだめの手段として、本発明は、金属１合金。
合成樹脂、ガラス、陶磁等のいずれかの保持材に配合し
た酸化亜鉛ウィスカーを、熱処理、酸処理。
た酸化亜鉛ウィスカーを、熱処理、酸処理。
アルカリ処理のいずれかにより昇華または溶出し、前記
保持材に気孔または連通気孔を形成したものである。
保持材に気孔または連通気孔を形成したものである。
なお酸化亜鉛ウィスガーは、基部から先端までの長さが
３μｍ以上である。また酸化亜鉛ウィスカーは、核部と
この核部から異なる軸方向に伸びた針状結晶部を具備し
たものである。さらに酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部
の軸数は４である。
３μｍ以上である。また酸化亜鉛ウィスカーは、核部と
この核部から異なる軸方向に伸びた針状結晶部を具備し
たものである。さらに酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部
の軸数は４である。
つぎに本発明の製造方法は、金属２合金１合成樹脂、ガ
ラス、陶磁等のいずれかの保持材に酸化亜鉛ウィスカー
を配合する第１工程と、前記第１工程後に前記酸化亜鉛
ウィスカーを熱処理、酸処理、アルカリ処理のいずれか
により昇華または溶出し、気孔または連通気孔を形成す
る第２工程を有することを特徴とするものである。
ラス、陶磁等のいずれかの保持材に酸化亜鉛ウィスカー
を配合する第１工程と、前記第１工程後に前記酸化亜鉛
ウィスカーを熱処理、酸処理、アルカリ処理のいずれか
により昇華または溶出し、気孔または連通気孔を形成す
る第２工程を有することを特徴とするものである。
なお酸化亜鉛ウィスカーは、基部から先端までの長さが
３μｍ以上である。また酸化亜鉛ウィスカーは、核部と
この核部から異なる軸方向に伸びた針状結晶部を具備し
たものである。さらに酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部
の軸数は４である。
３μｍ以上である。また酸化亜鉛ウィスカーは、核部と
この核部から異なる軸方向に伸びた針状結晶部を具備し
たものである。さらに酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部
の軸数は４である。
作 用
本発明に使用する酸化亜鉛ウィスカーは、テトラポット
状の立体的な特異な構造を有するために、金属１合金２
合成樹脂、ガラス、陶磁等のいずれかの保持材に配合し
た場合には、酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部が他の酸
化亜鉛ウィスカーの針状結晶部と極めて効率的な会合を
もたらす。そのため金属９合金９合成樹脂、ガラス、陶
磁等のいずれかの保持材の微粒子、短繊維と配合しても
少ない配合で安定した連通架橋を形成することが可能で
ある。これは従来の多孔体の気孔の比表面積を増大させ
るために有利だとされてきた単純な線状繊維体あるいは
フレーク状フィラーと比較しても連通架橋を作る確率は
高い。そして、テトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー自体
は融点１８０Ｃ）Ｃで昇華し酸（Ｈ２ＳＯ４）／フルカ
リ（ＮＨ４０Ｈ）に溶ける性質が有るため、熱処理、酸
処理、アルカリ処理のいずれかの処理により昇華または
溶出させることができる。したがって、金属１合金９合
成樹脂、ガラス、陶磁等のいずれかの保持材の微粒子。
状の立体的な特異な構造を有するために、金属１合金２
合成樹脂、ガラス、陶磁等のいずれかの保持材に配合し
た場合には、酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部が他の酸
化亜鉛ウィスカーの針状結晶部と極めて効率的な会合を
もたらす。そのため金属９合金９合成樹脂、ガラス、陶
磁等のいずれかの保持材の微粒子、短繊維と配合しても
少ない配合で安定した連通架橋を形成することが可能で
ある。これは従来の多孔体の気孔の比表面積を増大させ
るために有利だとされてきた単純な線状繊維体あるいは
フレーク状フィラーと比較しても連通架橋を作る確率は
高い。そして、テトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー自体
は融点１８０Ｃ）Ｃで昇華し酸（Ｈ２ＳＯ４）／フルカ
リ（ＮＨ４０Ｈ）に溶ける性質が有るため、熱処理、酸
処理、アルカリ処理のいずれかの処理により昇華または
溶出させることができる。したがって、金属１合金９合
成樹脂、ガラス、陶磁等のいずれかの保持材の微粒子。
短繊維間の気孔に加えて、酸化亜鉛ウィスカーが昇華ま
たは溶出して形成される連通架橋形気孔が加わり、多孔
体全体の気孔の比表面積は、少量の酸化亜鉛ウィスカー
によシ著しく増大するものである。しかも少量の酸化亜
鉛ウィスカーで、前記連通架橋形気孔が形成されること
から、多孔体自体の強度は、保持材の微粒子や短繊維同
志の接触結合により十分に維持される。
たは溶出して形成される連通架橋形気孔が加わり、多孔
体全体の気孔の比表面積は、少量の酸化亜鉛ウィスカー
によシ著しく増大するものである。しかも少量の酸化亜
鉛ウィスカーで、前記連通架橋形気孔が形成されること
から、多孔体自体の強度は、保持材の微粒子や短繊維同
志の接触結合により十分に維持される。
また本発明は、保持材に酸化亜鉛ウィスカーを配合し成
型加工する第１工程と、前記第１工程後に前記酸化亜鉛
ウィスカーを熱処理／酸処理／アルカリ処理のいずれか
の処理により昇華または溶出し多気孔を形成する第２工
程とを有することにより連続加工が可能である。特に第
１工程で、焼成する場合には酸化亜鉛ウィスカーの融点
１８００℃以上に加熱すれば、そのまま第２工程へ移行
したことになシ、第２工程は第１工程に含まれてしまう
場合もある。第２工程では酸処理、アルカリ処理により
酸化亜鉛ウィスカーを溶出させるが、第１工程の延長線
上にあり、残存温度が溶出を促進する。このように保持
材の融点が酸化亜鉛ウィスカーの融点１８ｏｏ℃より低
い場合には酸処理。
型加工する第１工程と、前記第１工程後に前記酸化亜鉛
ウィスカーを熱処理／酸処理／アルカリ処理のいずれか
の処理により昇華または溶出し多気孔を形成する第２工
程とを有することにより連続加工が可能である。特に第
１工程で、焼成する場合には酸化亜鉛ウィスカーの融点
１８００℃以上に加熱すれば、そのまま第２工程へ移行
したことになシ、第２工程は第１工程に含まれてしまう
場合もある。第２工程では酸処理、アルカリ処理により
酸化亜鉛ウィスカーを溶出させるが、第１工程の延長線
上にあり、残存温度が溶出を促進する。このように保持
材の融点が酸化亜鉛ウィスカーの融点１８ｏｏ℃より低
い場合には酸処理。
アルカリ処理が有効である。
実施例
以下、本発明の実施例につき、図面第１図〜第２図に沿
って詳細に説明する。
って詳細に説明する。
１は核部とこの核部から異なる複数軸方向に伸びた針状
結晶部を具備した酸化亜鉛ウィスカー（テトラボッド状
酸化亜鉛ウィスカー）で、このテトラボッド状酸化亜鉛
ウィスカー１は表面に酸化被覆を有する金属亜鉛粉末を
酸素を含む雰囲気下で加熱処理して生成することができ
る。得られたテトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー１はみ
かけの嵩比重が０．０２〜０．１を有し、７０ｗｔ％以
上の高収率で極めて量産的に生成できるものである。
結晶部を具備した酸化亜鉛ウィスカー（テトラボッド状
酸化亜鉛ウィスカー）で、このテトラボッド状酸化亜鉛
ウィスカー１は表面に酸化被覆を有する金属亜鉛粉末を
酸素を含む雰囲気下で加熱処理して生成することができ
る。得られたテトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー１はみ
かけの嵩比重が０．０２〜０．１を有し、７０ｗｔ％以
上の高収率で極めて量産的に生成できるものである。
第１図は前記テトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー１の電
子顕微鏡写真で生成品の一例を示しており、前記テトラ
ボッド状酸化亜鉛ウィスカーの形状。
子顕微鏡写真で生成品の一例を示しており、前記テトラ
ボッド状酸化亜鉛ウィスカーの形状。
寸法的特徴が明確に認められる。また前記テトラボッド
状酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部が、３軸、２軸、１
軸のものが混入する場合もあるが、これは元来４軸の結
晶の一部が折損したものである。このテトラボッド状酸
化亜鉛ウィスカーのＸ線回折図をとると、全てＺｎＯの
ピークを示し、また電子線回折の結果も、転移、格子欠
陥の少ない単結晶性を示した。また不純物の含有量も少
なく、原子吸光分析の結果、ＺｎＯが９９．９８％であ
った。
状酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部が、３軸、２軸、１
軸のものが混入する場合もあるが、これは元来４軸の結
晶の一部が折損したものである。このテトラボッド状酸
化亜鉛ウィスカーのＸ線回折図をとると、全てＺｎＯの
ピークを示し、また電子線回折の結果も、転移、格子欠
陥の少ない単結晶性を示した。また不純物の含有量も少
なく、原子吸光分析の結果、ＺｎＯが９９．９８％であ
った。
なお単純な針状の酸化亜鉛ウィスカーも生成することが
でき、例えば、金属亜鉛粉末を木炭等と同時に焼成して
坩堝の壁面等に生成させることができる。
でき、例えば、金属亜鉛粉末を木炭等と同時に焼成して
坩堝の壁面等に生成させることができる。
第２図は粉体状態のテトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー
１をニッケル粉末２に配合した焼成体の説明図である。
１をニッケル粉末２に配合した焼成体の説明図である。
そしてテトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー１は集合して
適度な空隙を備えた三次元メツシュ構造を容易に作り、
かつランダムに配向しておシ、ニッケル粉末２の間に針
状結晶部が伸びて隣接する酸化亜鉛ウィスカー１との間
に連通架橋を作る。したがって、焼成体を形成した第１
工程の後、硫酸（Ｈ２Ｓ０４）に浸漬すると、酸化亜鉛
ウィスカー１が溶出し、前記連通架橋も気孔になり、気
孔の比表面積は著しく増大する。すなわちニッケル粉末
２間の気孔３と、酸化亜鉛ウィスカー１が溶出して出来
た連設架橋形気孔４とにより、多孔体の気孔３，４の比
表面積は著しく増大する。したがって、ニッケル−カド
ミウム蓄電池のニッケル電極の正極にこの多孔体を使用
するため、硝酸ニッケルを主成分とする溶液中に浸漬し
、乾燥後水酸化す） ＩＪウム水溶液中に浸漬し、多孔
体の気孔中の硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに変化させ
、その後水洗、乾燥をする操作を６〜６回繰り返して、
必要量の活物質を充填したものである。
適度な空隙を備えた三次元メツシュ構造を容易に作り、
かつランダムに配向しておシ、ニッケル粉末２の間に針
状結晶部が伸びて隣接する酸化亜鉛ウィスカー１との間
に連通架橋を作る。したがって、焼成体を形成した第１
工程の後、硫酸（Ｈ２Ｓ０４）に浸漬すると、酸化亜鉛
ウィスカー１が溶出し、前記連通架橋も気孔になり、気
孔の比表面積は著しく増大する。すなわちニッケル粉末
２間の気孔３と、酸化亜鉛ウィスカー１が溶出して出来
た連設架橋形気孔４とにより、多孔体の気孔３，４の比
表面積は著しく増大する。したがって、ニッケル−カド
ミウム蓄電池のニッケル電極の正極にこの多孔体を使用
するため、硝酸ニッケルを主成分とする溶液中に浸漬し
、乾燥後水酸化す） ＩＪウム水溶液中に浸漬し、多孔
体の気孔中の硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに変化させ
、その後水洗、乾燥をする操作を６〜６回繰り返して、
必要量の活物質を充填したものである。
このようにして形成されたニッケル−カドミウム蓄電池
のニッケル正極は多気孔の比表面積が大きく、電析効率
が著しく増大し、高性能の充放電が可能となった。
のニッケル正極は多気孔の比表面積が大きく、電析効率
が著しく増大し、高性能の充放電が可能となった。
発明の効果
以上のように、本発明によれば、金属１合金。
合成樹脂、ガラス、陶磁等のいずれかの保持材に配合し
成型加工した酸化亜鉛ウィスカーを、熱処理、酸処理、
アルカリ処理のいずれかにより溶解または溶出し、前記
保持材に多気孔を形成したものであシ、保持材の微粒子
、短繊維等の間に形成される気孔に加えて、酸化亜鉛ウ
ィスカーが昇華または溶出して出来た連通架橋形の多気
孔による比表面積が著しく増大し、多孔体として高性能
化が実現される。このため、軸受その他の含油機械部品
、フィルター、絞り弁、接点、電極、灯芯。
成型加工した酸化亜鉛ウィスカーを、熱処理、酸処理、
アルカリ処理のいずれかにより溶解または溶出し、前記
保持材に多気孔を形成したものであシ、保持材の微粒子
、短繊維等の間に形成される気孔に加えて、酸化亜鉛ウ
ィスカーが昇華または溶出して出来た連通架橋形の多気
孔による比表面積が著しく増大し、多孔体として高性能
化が実現される。このため、軸受その他の含油機械部品
、フィルター、絞り弁、接点、電極、灯芯。
バッキング、防振材の構成部品等々に適用すれば、小形
軽量化、施工性、耐候性、耐久性を一段と向上させる優
れた効果を奏するものである。
軽量化、施工性、耐候性、耐久性を一段と向上させる優
れた効果を奏するものである。
第１図は本発明の実施例に用いる酸化亜鉛ウィスカー結
晶構造を示す電子顕微鏡写真、第２図は本発明の製造方
法の第１工程で製造される焼結体の説明図である。 １・・・・・・テトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー、２
・・・・・・ニッケル粉末、３・・・・・・気孔、４・
・・・・・連通気孔。
晶構造を示す電子顕微鏡写真、第２図は本発明の製造方
法の第１工程で製造される焼結体の説明図である。 １・・・・・・テトラボッド状酸化亜鉛ウィスカー、２
・・・・・・ニッケル粉末、３・・・・・・気孔、４・
・・・・・連通気孔。
Claims (10)
- （１）金属、合金、合成樹脂、ガラス、陶磁等のいずれ
かの保持材に配合した酸化亜鉛ウィスカーを、熱処理、
酸処理、アルカリ処理のいずれかにより昇華または溶出
し、前記保持材に気孔または連通気孔を形成した多孔体
。 - （２）酸化亜鉛ウィスカーは、基部から先端までの長さ
が３μｍ以上である請求項１記載の多孔体。 - （３）酸化亜鉛ウィスカーは、核部とこの核部から異な
る軸方向に伸びた針状結晶部を具備した請求項１または
２記載の多孔体。 - （４）酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部の軸数が４であ
る請求項３記載の多孔体。 - （５）保持材が、ニッケル−カドミウム蓄電池の電極用
金属またはセパレータ用合成樹脂である請求項１記載の
多孔体。 - （６）金属、合金、合成樹脂、ガラス、陶磁等のいずれ
かの保持材に酸化亜鉛ウィスカーを配合する第１工程と
、前記第１工程後に前記酸化亜鉛ウィスカーを熱処理、
酸処理、アルカリ処理のいずれかにより昇華または溶出
し、気孔または連通気孔を形成する第２工程を有するこ
とを特徴とする多孔体の製造方法。 - （７）酸化亜鉛ウィスカーは基部から先端までの長さが
３μｍ以上である請求項６記載の多孔体の製造方法。 - （８）酸化亜鉛ウィスカーは核部とこの核部から異なる
軸方向に伸びた針状結晶部を具備した請求項６または７
記載の多孔体の製造方法。 - （９）酸化亜鉛ウィスカーの針状結晶部の軸数が４であ
る請求項８記載の多孔体の製造方法。 - （１０）保持材が、ニッケル−カドミウム蓄電池の電極
用金属またはセパレータ用合成樹脂である請求項６記載
の多孔体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070839A JPH02250905A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 多孔体およびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1070839A JPH02250905A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 多孔体およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02250905A true JPH02250905A (ja) | 1990-10-08 |
Family
ID=13443135
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1070839A Pending JPH02250905A (ja) | 1989-03-23 | 1989-03-23 | 多孔体およびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH02250905A (ja) |
-
1989
- 1989-03-23 JP JP1070839A patent/JPH02250905A/ja active Pending
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