JPH03133057A - ペースト式カドミウム負極の製造法 - Google Patents
ペースト式カドミウム負極の製造法Info
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- JPH03133057A JPH03133057A JP1270634A JP27063489A JPH03133057A JP H03133057 A JPH03133057 A JP H03133057A JP 1270634 A JP1270634 A JP 1270634A JP 27063489 A JP27063489 A JP 27063489A JP H03133057 A JPH03133057 A JP H03133057A
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- hydroxide
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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
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- 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
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- 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、ニッケルカドミウム電池等に用いられるペー
スト式カドミウム負極の製造法の改良に関する。
スト式カドミウム負極の製造法の改良に関する。
従来の技術
アルカリ蓄電池用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体とし、
これにカーボニルニッケル、グラファイト等の導電性粉
末、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロー
ス等の結着剤及び水やエチレングリコール等の溶媒を加
え、混練してペーストとし、これをニッケルメッキした
開孔鋼板等の導電性芯材に塗着し、乾燥した後、アルカ
リ溶液中で化成することによって製造される。
酸化カドミウムあるいは水酸化カドミウムを主体とし、
これにカーボニルニッケル、グラファイト等の導電性粉
末、ポリビニルアルコール、カルボキシメチルセルロー
ス等の結着剤及び水やエチレングリコール等の溶媒を加
え、混練してペーストとし、これをニッケルメッキした
開孔鋼板等の導電性芯材に塗着し、乾燥した後、アルカ
リ溶液中で化成することによって製造される。
前記の化成工程の目的は、活物質材料に用いる酸化カド
ミウム、水酸化カドミウムなどの放電状態のカドミウム
化合物の一部または全部を充電状態の金属カドミウムに
変換し、負極内に予備充電部分を付与することにある。
ミウム、水酸化カドミウムなどの放電状態のカドミウム
化合物の一部または全部を充電状態の金属カドミウムに
変換し、負極内に予備充電部分を付与することにある。
負極内に予備充電部分が存在・しない場合は、負極の利
用率が正極に比べ低いため、放電が負極支配となり、電
池の高率放電特性が悪くなり、また負極が完全放電を受
けるため電池の特性劣化が著しくなる。このような理由
で化成が行われる。
用率が正極に比べ低いため、放電が負極支配となり、電
池の高率放電特性が悪くなり、また負極が完全放電を受
けるため電池の特性劣化が著しくなる。このような理由
で化成が行われる。
しかし、化成時に生成する金属カドミウムは、導電性芯
材付近に集中し、極板表面まで成長しにくい。密閉形ニ
ッケルーカドミウム蓄電池のように密閉構造を採る電池
では、過充電時に正極より発生する酸素ガスを負極の金
属カドミウムで吸収するので、酸素の吸収をよくするに
は、金属カドミウムが極板の表面に存在することが望ま
しい。
材付近に集中し、極板表面まで成長しにくい。密閉形ニ
ッケルーカドミウム蓄電池のように密閉構造を採る電池
では、過充電時に正極より発生する酸素ガスを負極の金
属カドミウムで吸収するので、酸素の吸収をよくするに
は、金属カドミウムが極板の表面に存在することが望ま
しい。
発明が解決しようとする課題
以上の問題を解決するために特開昭５４１０９１４３号
に示されるように、ペースト式カドミウム負極の両面に
集電体を密着させることにより、極板表面に金属カドミ
ウムを形成させる化成方法が提案されているが、この場
合、極板表面のみに金属カドミウムが集中するため、酸
素ガス吸収性は向上するが、放電の際重要となる芯材付
近の金属カドミウム量が低下するために、放電特性が劣
化する。
に示されるように、ペースト式カドミウム負極の両面に
集電体を密着させることにより、極板表面に金属カドミ
ウムを形成させる化成方法が提案されているが、この場
合、極板表面のみに金属カドミウムが集中するため、酸
素ガス吸収性は向上するが、放電の際重要となる芯材付
近の金属カドミウム量が低下するために、放電特性が劣
化する。
本発明は以上の問題点を解決し、高性能のペースト式カ
ドミウム負極を提供するものである。極板内部に導電性
ネットワークが確保されている場合、電池充電時にはそ
の導電性ネットワークに沿って金属カドミウムが表面ま
で均一に形成され、酸素ガス吸収特性が向上し、放電特
性も良好となる。ペースト式カドミウム負極の場合、導
電性ネットワークを確保するためにカーボン、ニッケル
等の導電材を添加する方法もあるが、この場合、カドミ
ウム活物質量が低下し、エネルギー密度が低下する。本
発明は以上のような問題点を解決し、エネルギー密度の
低下を招かずに、導電性ネットワークが確保された、高
性能のペースト式カドミウム負極を提供するものである
。
ドミウム負極を提供するものである。極板内部に導電性
ネットワークが確保されている場合、電池充電時にはそ
の導電性ネットワークに沿って金属カドミウムが表面ま
で均一に形成され、酸素ガス吸収特性が向上し、放電特
性も良好となる。ペースト式カドミウム負極の場合、導
電性ネットワークを確保するためにカーボン、ニッケル
等の導電材を添加する方法もあるが、この場合、カドミ
ウム活物質量が低下し、エネルギー密度が低下する。本
発明は以上のような問題点を解決し、エネルギー密度の
低下を招かずに、導電性ネットワークが確保された、高
性能のペースト式カドミウム負極を提供するものである
。
課題を解決するための手段
本発明は、酸化カドミウムを主体とする活物質層を導電
性芯体上に形成し、その中の一部を導電性の悪い水酸化
カドミウムに変換し、次の化成工程で導電性の良い酸化
カドミウムに沿って金属カドミウムを形成させるもので
ある。これにより、均一な導電性ネットワークが確保で
き、酸素ガス吸収性、放電特性ともに良好なペースト式
カドミウム負極が得られる。
性芯体上に形成し、その中の一部を導電性の悪い水酸化
カドミウムに変換し、次の化成工程で導電性の良い酸化
カドミウムに沿って金属カドミウムを形成させるもので
ある。これにより、均一な導電性ネットワークが確保で
き、酸素ガス吸収性、放電特性ともに良好なペースト式
カドミウム負極が得られる。
作用
前記のように、芯材集電方式で化成を行った場合金属カ
ドミウムは芯材付近のみに集中し、酸素ガス吸収性に対
しては、不利となる。また、極板表面から集電して化成
を行った場合、金属カドミウムは極板表面に集中するた
め、芯材との導電性ネットワークが確保されず、放電特
性が劣化する。従って酸素ガス吸収性、放電特性ともに
良好なペースト式カドミウム負極を得るためには、極板
内部に均一な導電性ネットワークを確保する必要がある
。
ドミウムは芯材付近のみに集中し、酸素ガス吸収性に対
しては、不利となる。また、極板表面から集電して化成
を行った場合、金属カドミウムは極板表面に集中するた
め、芯材との導電性ネットワークが確保されず、放電特
性が劣化する。従って酸素ガス吸収性、放電特性ともに
良好なペースト式カドミウム負極を得るためには、極板
内部に均一な導電性ネットワークを確保する必要がある
。
本発明は、化成工程の前に極板中の酸化カドミウムの一
部を導電性の悪い水酸化カドミウムに変換して均一に分
散させ、化成工程で導電性の良い酸化カドミウムに沿っ
て金属カドミウムを形成させることにより、極板内部に
均一な導電性ネットワークを形成するものである。
部を導電性の悪い水酸化カドミウムに変換して均一に分
散させ、化成工程で導電性の良い酸化カドミウムに沿っ
て金属カドミウムを形成させることにより、極板内部に
均一な導電性ネットワークを形成するものである。
活物質として水酸化カドミウムを用いた場合、水酸化カ
ドミウムの導電性が悪いため、化成効率が低下するとと
もに、金属カドミウムの分布も不均一になる。また、活
物質として酸化カドミウムと水酸化カドミウムを混合し
て用いる場合、水酸化カドミウムの比重が小さいために
、酸化カドミウムのみを用いる場合よりも、エネルギー
密度が低下する。しかし、本発明のように極板状態で酸
化カドミウムを水酸化カドミウムに変換する場合、変換
に伴う体積膨張は極板内部の細孔を埋める形で進行する
ため、エネルギー密度は変化しない。
ドミウムの導電性が悪いため、化成効率が低下するとと
もに、金属カドミウムの分布も不均一になる。また、活
物質として酸化カドミウムと水酸化カドミウムを混合し
て用いる場合、水酸化カドミウムの比重が小さいために
、酸化カドミウムのみを用いる場合よりも、エネルギー
密度が低下する。しかし、本発明のように極板状態で酸
化カドミウムを水酸化カドミウムに変換する場合、変換
に伴う体積膨張は極板内部の細孔を埋める形で進行する
ため、エネルギー密度は変化しない。
実施例
以下、本発明の詳細な説明する。
平均粒径１μｍの酸化カドミウム粉末をポリビニルアル
コールのエチレングリコール溶液で練合してペーストと
し、これをニッケルメッキした開孔鉄板に塗着し、乾燥
して約０ 、５ ｍｍ厚の極板とした。
コールのエチレングリコール溶液で練合してペーストと
し、これをニッケルメッキした開孔鉄板に塗着し、乾燥
して約０ 、５ ｍｍ厚の極板とした。
次に、上記塗着板を２０℃において比重１．２０のＫＯ
Ｈ水溶液に１分間浸漬し、極板中の酸化カドミウムの一
部を水酸化カドミウムに変換し、水洗乾燥後、極板中の
酸化カドミウム量の理論電気容量の３０％に相当する電
気量で、アルカリ中で陰電解を行い、予備充電量として
の金属カドミウムを持つ極板を得た。この極板をａとす
る。なお化成のための集電は、極板芯材から行った。
Ｈ水溶液に１分間浸漬し、極板中の酸化カドミウムの一
部を水酸化カドミウムに変換し、水洗乾燥後、極板中の
酸化カドミウム量の理論電気容量の３０％に相当する電
気量で、アルカリ中で陰電解を行い、予備充電量として
の金属カドミウムを持つ極板を得た。この極板をａとす
る。なお化成のための集電は、極板芯材から行った。
次に、比較例として上記塗着板を、アルカリ処理せずに
化成したものを作成した。この極板をｂとする。
化成したものを作成した。この極板をｂとする。
次に、上記塗着板を、アルカリ処理せず、極板表面にニ
ッケルネットを密着させ、表面からの集電方式による化
成を行った。この極板をＣとする。
ッケルネットを密着させ、表面からの集電方式による化
成を行った。この極板をＣとする。
これらのカドミウム負極ａ、ｂ、ｃを焼結式ニッケル正
極と組み合わせて１２００ｍＡｈ相当の密閉型蓄電池Ａ
、Ｂ、Ｃを試作し、負極の放電特性を評価する放電率特
性と、過充電時の酸素ガス吸収能を評価する電池内圧試
験を行った。
極と組み合わせて１２００ｍＡｈ相当の密閉型蓄電池Ａ
、Ｂ、Ｃを試作し、負極の放電特性を評価する放電率特
性と、過充電時の酸素ガス吸収能を評価する電池内圧試
験を行った。
放電率特性は、電池を充電した後各種のレートで放電し
たときの放電容量と、０．２Ｃ相当の電流で放電したと
きの放電容量との比率で評価した。
たときの放電容量と、０．２Ｃ相当の電流で放電したと
きの放電容量との比率で評価した。
また過充電時の電池内圧は、２０℃で１〜３Ｃ相当の電
流で過充電したときのピーク値で評価した。
流で過充電したときのピーク値で評価した。
第１図は放電レートと放電容量比率との関係を示す。図
中のＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ前記の負極ａ、ｂ、ｃを用い
た電池の特性を示す。
中のＡ、Ｂ、Ｃはそれぞれ前記の負極ａ、ｂ、ｃを用い
た電池の特性を示す。
芯材付近の導電性ネットワークが確保されている負極ａ
、ｂは放電特性が良好であるが、金属カドミウムが表面
に集中している負極Ｃは放電特性がやや劣化している。
、ｂは放電特性が良好であるが、金属カドミウムが表面
に集中している負極Ｃは放電特性がやや劣化している。
第２図は充電レートと電池内圧のピーク値との関係を示
す。負極ａ、Ｃを用いた電池は内圧が低い。これは、極
板表面での金属カドミウムの分布が多いためであると考
えられる。負極すを用いた電池内圧はやや高い。これは
、負極中の金属カドミウムが芯材付近に集中し、極板表
面にまで出てきていないためであると思われる。
す。負極ａ、Ｃを用いた電池は内圧が低い。これは、極
板表面での金属カドミウムの分布が多いためであると考
えられる。負極すを用いた電池内圧はやや高い。これは
、負極中の金属カドミウムが芯材付近に集中し、極板表
面にまで出てきていないためであると思われる。
次に、極板中の酸化カドミウムと水酸化カドミウムの適
正比率を求めるために、ａと同様な方法で、アルカリ浸
漬条件を変えることにより、酸化カドミウムと水酸化カ
ドミウムの比率を変化させた極板を試作した。なお、水
酸化カドミウムの比率は、アルカリ浸漬後の重量変化か
ら測定した。
正比率を求めるために、ａと同様な方法で、アルカリ浸
漬条件を変えることにより、酸化カドミウムと水酸化カ
ドミウムの比率を変化させた極板を試作した。なお、水
酸化カドミウムの比率は、アルカリ浸漬後の重量変化か
ら測定した。
同様な測定法により極板ａの酸化カドミウムと水酸化カ
ドミウムの比率を測定した結果は、カドミウムに対する
モル比率で、９０：１０であった。
ドミウムの比率を測定した結果は、カドミウムに対する
モル比率で、９０：１０であった。
極板の特性は電池の内圧で評価した。第１表にその結果
を示す。なお、内圧は２０’Ｃ，３ＣｍＡ充電時のピー
ク内圧を示す。
を示す。なお、内圧は２０’Ｃ，３ＣｍＡ充電時のピー
ク内圧を示す。
水酸化カドミウムの比率が少ない場合は、導電ネットワ
ーク形成の効果が低く、内圧が高くなる。その比率は酸
化カドミウムに対して２％程度であると考えられる。ま
た、水酸化カドミウムの比率が高すぎる場合、極板全体
の導電性が悪（なるために、金属カドミウムは芯材付近
に集中するため、内圧が高くなる。その上限は酸化カド
ミウムに対して約８０？６であると考えられる。従って
、酸化カドミウムと水酸化カドミウムの比率は９８：２
〜２０．８０が適当であると考えられる。なお、本実施
例において、酸化カドミウムから水酸化カドミウムへの
変換はアルカリ浸漬により行ったが、塗着極板を高温多
湿雰囲気に放置すること、あるいは水中に放置すること
等によっても可能であり、同様な効果が得られる。
ーク形成の効果が低く、内圧が高くなる。その比率は酸
化カドミウムに対して２％程度であると考えられる。ま
た、水酸化カドミウムの比率が高すぎる場合、極板全体
の導電性が悪（なるために、金属カドミウムは芯材付近
に集中するため、内圧が高くなる。その上限は酸化カド
ミウムに対して約８０？６であると考えられる。従って
、酸化カドミウムと水酸化カドミウムの比率は９８：２
〜２０．８０が適当であると考えられる。なお、本実施
例において、酸化カドミウムから水酸化カドミウムへの
変換はアルカリ浸漬により行ったが、塗着極板を高温多
湿雰囲気に放置すること、あるいは水中に放置すること
等によっても可能であり、同様な効果が得られる。
発明の効果
以上のように本発明により、高＋＋Ｌ能なペースト式カ
ドミウム負極を得ることができる。
ドミウム負極を得ることができる。
第１図は密閉型ニッケルカドミウム蓄電池の放電レート
と放電容量比率との関係を示す図、第２図は充電レート
と電池内部圧力との関係を示す図である。
と放電容量比率との関係を示す図、第２図は充電レート
と電池内部圧力との関係を示す図である。
Claims (2)
- （１）酸化カドミウムを主体とする活物質層を導電性芯
体上に形成する工程と、次に上記塗着極板中の酸化カド
ミウムの一部を水酸化カドミウムに変換する工程と、次
に上記塗着極板をアルカリ溶液中で陰電解して予備充電
量としての金属カドミウムを形成する工程を有すること
を特徴とするペースト式カドミウム負極の製造法。 - （２）酸化カドミウムを水酸化カドミウムに変換する量
が、変換後の酸化カドミウムと水酸化カドミウムとのモ
ル比率で９８：２〜２０：８０であることを特徴とする
特許請求の範囲第１項記載のペースト式カドミウム負極
の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1270634A JP2773308B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | ペースト式カドミウム負極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1270634A JP2773308B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | ペースト式カドミウム負極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03133057A true JPH03133057A (ja) | 1991-06-06 |
| JP2773308B2 JP2773308B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=17488820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1270634A Expired - Fee Related JP2773308B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | ペースト式カドミウム負極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773308B2 (ja) |
Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01146253A (ja) * | 1987-12-03 | 1989-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用カドミウム極の製造法 |
| JPH01239766A (ja) * | 1988-03-21 | 1989-09-25 | Furukawa Battery Co Ltd:The | カドミウム負極板の製造方法 |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP1270634A patent/JP2773308B2/ja not_active Expired - Fee Related
Patent Citations (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01146253A (ja) * | 1987-12-03 | 1989-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用カドミウム極の製造法 |
| JPH01239766A (ja) * | 1988-03-21 | 1989-09-25 | Furukawa Battery Co Ltd:The | カドミウム負極板の製造方法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2773308B2 (ja) | 1998-07-09 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20080424 Year of fee payment: 10 |
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| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20090424 Year of fee payment: 11 |
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| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |