JPH0298047A - アルカリ蓄電池用カドミウム負極 - Google Patents
アルカリ蓄電池用カドミウム負極Info
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- JPH0298047A JPH0298047A JP63250193A JP25019388A JPH0298047A JP H0298047 A JPH0298047 A JP H0298047A JP 63250193 A JP63250193 A JP 63250193A JP 25019388 A JP25019388 A JP 25019388A JP H0298047 A JPH0298047 A JP H0298047A
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- Japan
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- negative electrode
- cadmium
- cadmium negative
- alkaline storage
- electrode plate
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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
- H01M4/36—Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
-
- 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
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- 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
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- 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
本発明は、アルカリ蓄電池用カドミウム負極、特にカド
ミウム活物質を導電性の支持体に塗着、あるいは、支持
体の内部に充填してなるペースト式カドミウム負極の改
良に関するものである。
ミウム活物質を導電性の支持体に塗着、あるいは、支持
体の内部に充填してなるペースト式カドミウム負極の改
良に関するものである。
従来の技術
従来、この種のカドミウム負極として広く用いられてい
るペースト式カドミウム負極は、一般に酸化カドミウム
あるいは水酸化カドミウムを主活物質とし、これに導電
材、結着剤、溶媒等を加えて混練したペーストを導電性
芯材に塗着、乾燥してなるものである。この極板は、焼
結式カドミウム負極板に比べて製法が簡単で低順であり
、かつ単位体積当りの活物質量も多くできる等の長所を
有している。しかしながら、この負板板は、密閉形電池
での過充電時に正極より発生する酸素ガスの吸収能力が
、焼結式に比べて低く、１／３ｃｍＡ程度の充電電流が
限度とされていた。一方、ポータプル機器等の用途面か
らは高率充電（急速充電）が可能な電池が求められてき
て、負極の酸素ガス吸収能を向上させる手段が次に述べ
るようにいくつが提案されてきた。
るペースト式カドミウム負極は、一般に酸化カドミウム
あるいは水酸化カドミウムを主活物質とし、これに導電
材、結着剤、溶媒等を加えて混練したペーストを導電性
芯材に塗着、乾燥してなるものである。この極板は、焼
結式カドミウム負極板に比べて製法が簡単で低順であり
、かつ単位体積当りの活物質量も多くできる等の長所を
有している。しかしながら、この負板板は、密閉形電池
での過充電時に正極より発生する酸素ガスの吸収能力が
、焼結式に比べて低く、１／３ｃｍＡ程度の充電電流が
限度とされていた。一方、ポータプル機器等の用途面か
らは高率充電（急速充電）が可能な電池が求められてき
て、負極の酸素ガス吸収能を向上させる手段が次に述べ
るようにいくつが提案されてきた。
（１）負極板の表面に撥水性樹脂を塗布して酸素ガスの
通過と反応面積を改善する。
通過と反応面積を改善する。
（２）負極板の表面に炭素粉末等の導電材を配し、極板
表面の導電性を高めて、酸素ガスに接触しやすい負極表
面付近に金属カドミウムが形成されやすくなる（特開昭
６０−６３８７５号公報）。
表面の導電性を高めて、酸素ガスに接触しやすい負極表
面付近に金属カドミウムが形成されやすくなる（特開昭
６０−６３８７５号公報）。
発明が解決しようとする課題
しかしながら、このような従来の構成では、次に述べる
ような課題があった。
ような課題があった。
前記（１）の方法では、樹脂の塗布により極板表面付近
の電解液量が減少するため、酸素ガス吸収能は改善され
るが、新たに活物質利用率が低下するという課題がある
。また＠）の方法は、酸素ガス吸収能を向上できるが、
極板表面を充放電反応に寄与しない物質で被覆するため
、ペースト式負極の特徴である高エネルギー密度を十分
に発揮できなくなる課題がある。
の電解液量が減少するため、酸素ガス吸収能は改善され
るが、新たに活物質利用率が低下するという課題がある
。また＠）の方法は、酸素ガス吸収能を向上できるが、
極板表面を充放電反応に寄与しない物質で被覆するため
、ペースト式負極の特徴である高エネルギー密度を十分
に発揮できなくなる課題がある。
本発明は、これらの課題を解決するもので、極板のエネ
ルギー密度を低下させることなく、良好な酸素ガス吸収
能を有するカドミウム負極を提供することを目的とする
ものである。
ルギー密度を低下させることなく、良好な酸素ガス吸収
能を有するカドミウム負極を提供することを目的とする
ものである。
課題を解決するための手段
この課題を解決するため本発明は、酸化カドミウムもし
くは水酸化カドミウムを主とする活物質中にアンチモン
酸化物と四三酸化鉄（Ｆ ｅ ３０４）の粉末を含有さ
せるものである。
くは水酸化カドミウムを主とする活物質中にアンチモン
酸化物と四三酸化鉄（Ｆ ｅ ３０４）の粉末を含有さ
せるものである。
作 用
この構成によって、カドミウム負極は、アンチモン酸化
物が充放電の繰り返しにより生ずるカドミウム活物質粒
子の凝集による酸素ガスとの反応面積の減少を防ぐこと
により、酸素ガス吸収能力が向上する。さらに、四三酸
化鉄（Ｆｅ３０４）が活物質中で導電材として作用し、
その結果負極表面付近に金属カドミウムが形成されやす
くなって、カドミウム負極の酸素ガス吸収能力がアンチ
モン酸化物による効果に重畳して飛躍的に向上すること
となる。
物が充放電の繰り返しにより生ずるカドミウム活物質粒
子の凝集による酸素ガスとの反応面積の減少を防ぐこと
により、酸素ガス吸収能力が向上する。さらに、四三酸
化鉄（Ｆｅ３０４）が活物質中で導電材として作用し、
その結果負極表面付近に金属カドミウムが形成されやす
くなって、カドミウム負極の酸素ガス吸収能力がアンチ
モン酸化物による効果に重畳して飛躍的に向上すること
となる。
実施例
以下本発明の実施例を詳述する。
主活物質としての酸化カドミウム粉末１００重量部に対
し、三酸化ニアンテモン（Ｓｂ２０３）粉末５重量部、
四三酸化鉄（Ｆｅ５Ｏ４）粉末１重量部および樹脂繊維
０．３重量部を加えた混合物を、ポリビニルアルコール
のエチレングリコール溶液でペースト状に混練する。こ
のペーストをニッケルメッキした開孔鉄板に塗着、乾燥
後、公知の方法で化成処理を行なって、厚さ約０．６１
ｒｕＲの極板を作製した。この本発明品の極板を極板Ａ
とする。
し、三酸化ニアンテモン（Ｓｂ２０３）粉末５重量部、
四三酸化鉄（Ｆｅ５Ｏ４）粉末１重量部および樹脂繊維
０．３重量部を加えた混合物を、ポリビニルアルコール
のエチレングリコール溶液でペースト状に混練する。こ
のペーストをニッケルメッキした開孔鉄板に塗着、乾燥
後、公知の方法で化成処理を行なって、厚さ約０．６１
ｒｕＲの極板を作製した。この本発明品の極板を極板Ａ
とする。
次に、三酸化ニアンテモン（Ｓｂ２０３）粉末と四三酸
化鉄（Ｆｅ３ｏ４）粉末を表１に示す割合で酸化カドミ
ウム粉末と混合して、前記極板Ａと同じ工程により比較
例の極板Ｂ 、Ｃ，Ｄを作製した。
化鉄（Ｆｅ３ｏ４）粉末を表１に示す割合で酸化カドミ
ウム粉末と混合して、前記極板Ａと同じ工程により比較
例の極板Ｂ 、Ｃ，Ｄを作製した。
さらにまた、従来の改善策の比較例として極板りを日本
黒鉛工業（株）製溝電性塗料バニーノ・イトＢＰ−３３
３に浸漬した後乾燥して、極板全体に炭素粉末層を設け
て、前記極板Ａと同様の工程により厚さ約０．６５ ｔ
ｒａｎの極板Ｅを作製した。
黒鉛工業（株）製溝電性塗料バニーノ・イトＢＰ−３３
３に浸漬した後乾燥して、極板全体に炭素粉末層を設け
て、前記極板Ａと同様の工程により厚さ約０．６５ ｔ
ｒａｎの極板Ｅを作製した。
このようにして作製した極板Ａ、Ｂ、Ｃ，Ｄ。
Ｅを３９Ｘ４０ｍの大きさに切断し、公知の構成方法に
よって汎用のニッケル正極と組み合わせて、公称容量６
００ ｍＡ ｈの単玉形の密閉形ニッケルーカドミウム
蓄電池Ａ’ 、Ｂ’ 、Ｃ’ 、Ｄ’ 、Ｅ’を各６ケ
づつ試作し、過充電時の酸素ガス吸収能を評価する電池
内圧試験を行なった。その結果を第１図に示す。
よって汎用のニッケル正極と組み合わせて、公称容量６
００ ｍＡ ｈの単玉形の密閉形ニッケルーカドミウム
蓄電池Ａ’ 、Ｂ’ 、Ｃ’ 、Ｄ’ 、Ｅ’を各６ケ
づつ試作し、過充電時の酸素ガス吸収能を評価する電池
内圧試験を行なった。その結果を第１図に示す。
表 １
第１図は、周囲温度０℃において種々の充電電流での過
充電時における電池内圧の平衡圧を示したものである。
充電時における電池内圧の平衡圧を示したものである。
第１図から明らかなように本発明の５ｂ２０３とＦｅ５
ｏ４を混合添加した負極板Ａを用いた本発明電池Ａ′は
、いずれの充電率においても、比較電池Ｂ／ 、Ｃ／
、ｐ／ 、ＩＩ：／ よりも低い電池内圧の値を示した
。特に、充電率が１ＣｍＡの急速充電時の酸素ガス吸収
能力が大幅に向上していることが認められる。これは、
５ｂ２０３のカドミウム活物質粒子の粗大化抑制の作用
に、Ｆ ｅ ３０４の導電性向上の作用が重畳して、混
合添加による相乗作用の効果によるものと推察すること
ができる。
ｏ４を混合添加した負極板Ａを用いた本発明電池Ａ′は
、いずれの充電率においても、比較電池Ｂ／ 、Ｃ／
、ｐ／ 、ＩＩ：／ よりも低い電池内圧の値を示した
。特に、充電率が１ＣｍＡの急速充電時の酸素ガス吸収
能力が大幅に向上していることが認められる。これは、
５ｂ２０３のカドミウム活物質粒子の粗大化抑制の作用
に、Ｆ ｅ ３０４の導電性向上の作用が重畳して、混
合添加による相乗作用の効果によるものと推察すること
ができる。
また、比較電池Ｅ′の電池内圧が充電率が大きくなるに
したがって、本発明電池Ａ′よりも大幅に高くなるのは
、負極板表面の炭素粉末層が酸素ガスの極板への拡散を
阻害し、酸素ガス吸収が遅れるためと考えられる。
したがって、本発明電池Ａ′よりも大幅に高くなるのは
、負極板表面の炭素粉末層が酸素ガスの極板への拡散を
阻害し、酸素ガス吸収が遅れるためと考えられる。
また、極板Ａ、Ｄ、Ｅを３９Ｘ８０思の大きさに切断し
、ＫＯＨ水溶液中で１２０ｍＡで１６時間充電、１２０
ｍＡで単極電位で酸水銀電極に対して−７５０ｍＶまで
の放電という充放電サイクルを６サイクル行ない、６サ
イクル目の放電容量密度を比較した。その結果を第２表
に示す。
、ＫＯＨ水溶液中で１２０ｍＡで１６時間充電、１２０
ｍＡで単極電位で酸水銀電極に対して−７５０ｍＶまで
の放電という充放電サイクルを６サイクル行ない、６サ
イクル目の放電容量密度を比較した。その結果を第２表
に示す。
表
第２表からも明らかなように、本発明のカドミウム負極
は単位体積当りのカドミウム活物質量は減少するが、Ｆ
ｅ ３０４の添加により活物質利用率を向上できるの
で高容量密度を維持できることが判明した。
は単位体積当りのカドミウム活物質量は減少するが、Ｆ
ｅ ３０４の添加により活物質利用率を向上できるの
で高容量密度を維持できることが判明した。
第２図は、Ｆ ｅ ３０４の含有量を１．０ｗｔ％に固
定して、５ｂ２０３の含有量と周囲温度Ｏ℃における充
電率ＩＣｍＡ での過充電時の電池内圧の最大圧との関
係を示す。５ｂ２０３の含有量としては０．５ｗｔ％以
上加えると酸素ガス吸収能力が向上し、その量の増加と
ともにさらに向上する傾向が認められる。しかし、１０
ｗｔ％以上では酸素ガス吸収能がほぼ平坦性を示すこと
と、５ｂ２０３とＦｅ３Ｏ４の総量が１０ｗｔ％を超え
ることは極板の容量密度の低下となることから、５ｂ２
０３の含有量は０．５〜９ 、 Ｏｗ ｔヂの範囲が適
切である。
定して、５ｂ２０３の含有量と周囲温度Ｏ℃における充
電率ＩＣｍＡ での過充電時の電池内圧の最大圧との関
係を示す。５ｂ２０３の含有量としては０．５ｗｔ％以
上加えると酸素ガス吸収能力が向上し、その量の増加と
ともにさらに向上する傾向が認められる。しかし、１０
ｗｔ％以上では酸素ガス吸収能がほぼ平坦性を示すこと
と、５ｂ２０３とＦｅ３Ｏ４の総量が１０ｗｔ％を超え
ることは極板の容量密度の低下となることから、５ｂ２
０３の含有量は０．５〜９ 、 Ｏｗ ｔヂの範囲が適
切である。
第３図は、５ｂ２０３の含有量を５，０ｗｔ％に固定し
て、Ｆｅ５０，４の含有量と周囲温度０″Ｃにおける充
電率ＩＣｍＡで過充電時の電池内圧の最大圧との関係を
示す。同図からＦｅ５ｏ４を１，０ｗｔ％以上含有すれ
ば、カドミウム負極の酸素ガス吸収能に向上効果が認め
られる。しかし、充放電反応に直接寄与しない添加物の
量が１０ｗｔ％ を超えることは、極板の容量密度の関
点から望ましくない。したがって、Ｆｅ３０４の含有量
は１．０〜９．５ｗｔ％の範囲が適切である。
て、Ｆｅ５０，４の含有量と周囲温度０″Ｃにおける充
電率ＩＣｍＡで過充電時の電池内圧の最大圧との関係を
示す。同図からＦｅ５ｏ４を１，０ｗｔ％以上含有すれ
ば、カドミウム負極の酸素ガス吸収能に向上効果が認め
られる。しかし、充放電反応に直接寄与しない添加物の
量が１０ｗｔ％ を超えることは、極板の容量密度の関
点から望ましくない。したがって、Ｆｅ３０４の含有量
は１．０〜９．５ｗｔ％の範囲が適切である。
なお、前記実施例では、アンチモン酸化物として三酸化
ニアンチモン（Ｓｂ２０３）を用いたが、四酸化ニアン
チモン（Ｓｂ２０４）、五酸化ニアンチモン（Ｓｂ２０
．）等の粉末でも同様の効果が得られた。
ニアンチモン（Ｓｂ２０３）を用いたが、四酸化ニアン
チモン（Ｓｂ２０４）、五酸化ニアンチモン（Ｓｂ２０
．）等の粉末でも同様の効果が得られた。
発明の効果
以上のように本発明によれば、ベーヌト式カドミウム負
極にアンチモン酸化物と四三酸化鉄の粉末を含有させる
ことにより、負極板の容量密度を低下させることなく酸
素ガス吸収能力を向上させたアルカリ蓄電池用カドミウ
ム負極が得られる。
極にアンチモン酸化物と四三酸化鉄の粉末を含有させる
ことにより、負極板の容量密度を低下させることなく酸
素ガス吸収能力を向上させたアルカリ蓄電池用カドミウ
ム負極が得られる。
第１図は本発明の実施例における充電電流と電池内圧の
関係を示す図、第２図はＦｅ３Ｏ４を１．０ｗｔ％に固
定した時の本発明極板の５ｂ２０３含有量と電池内圧と
の関係を示す図、第３図は５ｂ２０３を５．Ｏｗｔ ％
に固定した時の本発明極板のＦｅ３Ｏ４含有量と電池内
圧の関係を示す図である。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名＜Ｃ
ｍＡ） Ｆｅ３０４ ／）８ Ｉ ｔ （ｗｔ外ン 第 図 ５ｂ２０３の８手を （ｗｔタノ 手続補正書 平成元イ「３ Ｊｉ０ １事件の表示 昭和６３年特許 願 発明の名称 アルカリ蓄電池用力 補正をする者 事件との関係 住 所 名 称 代表者
関係を示す図、第２図はＦｅ３Ｏ４を１．０ｗｔ％に固
定した時の本発明極板の５ｂ２０３含有量と電池内圧と
の関係を示す図、第３図は５ｂ２０３を５．Ｏｗｔ ％
に固定した時の本発明極板のＦｅ３Ｏ４含有量と電池内
圧の関係を示す図である。 代理人の氏名 弁理士 粟 野 重 孝 ほか１名＜Ｃ
ｍＡ） Ｆｅ３０４ ／）８ Ｉ ｔ （ｗｔ外ン 第 図 ５ｂ２０３の８手を （ｗｔタノ 手続補正書 平成元イ「３ Ｊｉ０ １事件の表示 昭和６３年特許 願 発明の名称 アルカリ蓄電池用力 補正をする者 事件との関係 住 所 名 称 代表者
Claims (3)
- （１）酸化カドミウムもしくは水酸化カドミウムを主と
する活物質層を導伝性芯材に支持させてなるペースト式
カドミウム負極において、前記活物質層がアンチモン酸
化物と四三酸化鉄（Ｆｅ＿３Ｏ＿４）の粉末を含有する
ことを特徴とするアルカリ蓄電池用カドミウム負極。 - （２）アンチモン酸化物と四三酸化鉄の総量が、全活物
質量に対して、１０ｗｔ％以下である特許請求の範囲第
１項記載のアルカリ蓄電池用カドミウム負極。 - （３）全活物質量に対して、アンチモン酸化物が少なく
とも０．５ｗｔ％で、四三酸化鉄が少なくとも１．０ｗ
ｔ％である特許請求の範囲第１項記載のアルカリ蓄電池
用カドミウム負極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250193A JPH0298047A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | アルカリ蓄電池用カドミウム負極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63250193A JPH0298047A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | アルカリ蓄電池用カドミウム負極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0298047A true JPH0298047A (ja) | 1990-04-10 |
Family
ID=17204201
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63250193A Pending JPH0298047A (ja) | 1988-10-04 | 1988-10-04 | アルカリ蓄電池用カドミウム負極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0298047A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5801084A (en) * | 1992-06-17 | 1998-09-01 | Harris Corporation | Bonded wafer processing |
-
1988
- 1988-10-04 JP JP63250193A patent/JPH0298047A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5801084A (en) * | 1992-06-17 | 1998-09-01 | Harris Corporation | Bonded wafer processing |
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