JPH04101367U - ペースト式ニツケル極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 体積あたり電気容量が大きく、利用率が高
く、かつ量産性に富むペースト式ニッケル極を提供す
る。 【構成】 三次元網状ないし多孔状構造体を基板とする
ペースト式ニッケル極において、該ニッケル極の上端全
面の基板があらかじめ空隙率５０％以下に加圧され、か
つ活物質の存在しない無地部を有し、該無地部上に集電
タブが溶接されていることを特徴とするペースト式ニッ
ケル極。

Description

【考案の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】

本考案は、ペースト式ニッケル極に関し、とくにニッケルカドニウム電池、ニ ッケル水素電池などのアルカリ蓄電池用のペースト式ニッケル極に関する。

【０００２】

【従来の技術】

従来、アルカリ蓄電池のニッケル正極は、パンチドメタルを芯材とし、これに カルボニルニッケルを焼結して得られた基板に、ニッケル塩の水溶液を含浸し、 続いてアルカリ水溶液中でニッケル塩を水酸化ニッケルに転化することによって 製造する焼結式ニッケル極が知られている。しかしながら、このようなニッケル 正極の体積あたりの電気用量は、３５０〜４００ｍＡｈ／ｍｌが限界とされてい る。その理由は、電極中の基板の体積占有率が２０〜２５％と大きいこと、なら びに化学含浸・電気化学含浸いずれの方法においても、多くの空隙を残して、充 填量が飽和してしまうことによる。

【０００３】 このような事情から、焼結式ニッケル極に代わるものとして、スポンジ状メタ ル、フェルト状メタル、又は金属焼結繊維などの三次元網状ないし多孔状構造体 を基板として、これにペースト状に調製した水酸化ニッケルを充填し、乾燥、加 圧して得られるペースト式ニッケル正極が提案され、一部で実用化されている。 このような電極は基板の体積占有率を１０％未満に抑え、また加圧工程において 空隙率を自由に調節することができるので、その分だけ活物質の充填密度を増加 させることが可能である。その結果、体積あたりの電気容量が６００ｍＡｈ／ｍ ｌ以上のニッケル極が得られる。

【０００４】 しかし、上記のように体積あたり電気容量の大きいペースト式ニッケル正極を 、渦巻状に巻回して電池を作成する場合、次のような問題を生ずる。すなわち、 スポンジ状・繊維状・フェルト状ニッケルなどの三次元網状ないし多孔状構造体 は、従来のパンチドメタルに比べて耐曲げ柔軟性が劣り、巻回する際にニッケル 極上にクラックが発生し、基板が折断されてしまう。そのため、集電効果が著し く低下し、電池全体の容量が低下する。

【０００５】 この対策として、クラックの発生を防ぐために、電極の充填密度を下げること により柔軟性を高める方法と、巻回方向と平行にあらかじめ金属補強板を溶接す る方法がある。しかし、前者は高容量化が図れないので、ペースト式ニッケル極 の本来の長所を生かせない。また後者は電極の長手方向に連続した溶接を必要と し、量産性が低下する。また多くの作業時間を要し、不良率も高い。このような ことが、ペースト式ニッケル極の実用化を妨げる大きな障害となっていた。

【０００６】

【考案が解決しようとする課題】

本考案は、このような問題を解決して、体積あたり電気容量が大きく、利用率 が高く、かつ量産性に富むペースト式ニッケル極を提供しようとするものである 。

【０００７】

【課題を解決するための手段】

本考案は三次元網状ないし多孔状構造体を基板とするペースト式ニッケル極に おいて、該ニッケル極の上端全面の基板があらかじめ空隙率５０％以下に加圧さ れ、かつ活物質の存在しない無地部を有し、該無地部上に集電タブが溶接されて いることを特徴とするペースト式ニッケル極に関する。

【０００８】 上記の三次元網状ないし多孔状構造体には、スポンジ状、繊維状及びフェルト 状のニッケルが代表として挙げられる。

【０００９】 このような構造体からなる基板の一部を、ローラープレスなどによって加圧し て、帯状に無地部を形成し、無地部の空隙率を５０％以下になるまで下げる。こ のことによって、無地部は金属板と同等の柔軟性及び導電性を示すようになる。 空隙率が５０％を越えると、このような性質は期待できず、巻回の際に折断され る。

【００１０】 ついで、形成した無地部以外の上記基板に、ペースト状活物質を充填する。こ の活物質は、水酸化ニッケルを主成分とし、酸化コバルトのような補助成分；カ ルボキシメチルセルロース、メチルセルロースのような粘結剤；及び水を混練し て得られたものである。充填後、乾燥して、無地部上に付着した余分の活物質は 、研磨などの方法で除去する。ついで、無地部がニッケル極の上端に位置するよ うに、裁断などの方法で成形する。

【００１１】 最後に、集電タブを無地部の上に溶接して、ペースト式ニッケル極を完成する 。溶接はスポット溶接が好ましく、抵抗溶接、超音波溶接などの方法が用いられ る。前述の無地部は、柔軟性や導電性の点で実用上問題はないが、引張強度が補 強板に比べて弱いので、集電タブに過大な引張力がかかると無地部から裂断する 可能性がある。これを防止するために、無地部と集電タブの間の溶接部分の長さ は、巻回方向に５ｍｍ以上あることが好ましい。この長さが５ｍｍ未満、たとえ ば３ｍｍではタブを折り曲げる際にタブの取付部の基板が裂断することがある。 また、集電タブの断面は、図１及び図２に示すように、Ｔ字状、Ｌ字状などの形 状を示す。

【００１２】

【作用】

巻回の際のクラックは縦方向に生ずる。そのため、横方向の集電性が低下する 。あらかじめ金属補強板を横方向に溶接するのは、金属板が柔軟性と導電性を維 持するからである。無地部の空隙率を５０％以下にすることによって、上記の金 属板と同じ効果が期待できる。

【００１３】 このような無地部を設け、それに集電タブを溶接するという、比較的容易で量 産性の高い方法により、従来の補強板と比較して、実用上問題のない性能が得ら れる。

【００１４】

【考案の効果】 本考案により、高性能でかつ量産性に優れたペースト式ニッケル極を提供する ことができた。その工業的価値は大きい。

【００１５】 本考案のペースト式ニッケル極は、各種のアルカリ蓄電池のニッケル正極に用 いることができる。

【００１６】

【実施例】

以下、本考案を実施例及び比較例によって説明する。これらの例で、部はすべ て重量部を示す。

【００１７】 実施例１、２、比較例１ 目付け量５００ｇ／ｍ² 、幅１００ｍｍのフープ状のフェルト状ニッケルを基 板として用い、その中心に、ローラープレスによって幅４ｍｍの連続無地部を作 成した。その際、プレス圧を変えて、無地部の空隙率をそれぞれ３０％（実施例 １）、５０％（実施例２）及び７０％（比較例１）に調節した。

【００１８】 この基板に、水酸化ニッケル９０部、酸化コバルト１０部、カルボキシメチル セルロース０．５部、水４０部からなるペースト状活物質を充填し、乾燥した後 、無地部上に付着したペーストを研磨によって除去した。ついで、幅７５mmに裁 断し、無地部が進行方向と垂直になるようにローラープレスをかけ、電気容量が ６００mAh/mlになるように充填密度を調節した。無地部を二分するように裁断し て、幅４０mm（うち２mmが無地部）、長さ７０mmに成形した。

【００１９】 このように成形したニッケル極本体の無地部に、縦の長さ１５mm、横の長さ５ mmの、断面がＬ字状のニッケル製集電タブをあてがい、超音波によるワンショッ ト溶接を行って、ペースト式ニッケル極を作製した。外観を図１に示す。

【００２０】 比較例２ 無地部を静圧プレスによって作製し、その形状が幅４mm、 長さ８mmの非連続で あり、空隙率が５０％であることを除いては実施例と同様にして、ペースト式ニ ッケル極を作成した。外観を図３に示す。

【００２１】 比較例３ 無地部を作成する代わりに、幅４mm、厚さ０．１mm のニッケル板をあてがい 、連続的に溶接した以外は実施例と同様にして、ペースト式ニッケル極を作成し た。外観を図４に示す。

【００２２】 試験例及び評価結果 実施例１、２及び比較例１〜３で作製したペースト式ニッケル極の評価を、次 のようにして行った。すなわち、パンチドメタルを基板とするペースト式カドミ ウム極を対極として、ＡＡサイズのニッケルカドミウム電池を作成した。これら の電池のそれぞれを、ニッケル極の理論容量に対して１Ｃ，３Ｃ及び５Ｃのハイ レート放電を行い、ニッケル極の利用率を測定した。放電レートと利用率の関係 を図３に示す。無地部の空隙率が３０％及び５０％の実施例１及び２のニッケル 極を用いた電池は、補強板を有する比較例３のニッケル極を用いた電池とほぼ同 等の特性を示した。このことは、作業性及び不良率を勘案すると、本発明のペー スト式ニッケル極の優位性を表している。これに対して、無地部の空隙率が７０ ％である比較例１と、非連続の無地部を有する比較例２のニッケル極を含む電池 は、３Ｃ及び５Ｃ放電におけるニッケル極の利用率の低下が他に比べて大きい。

【００２３】 実施例３ 図２のように、集電板が溶接部中央から出ている、すなわちＴ字状の集電タブ について、同様の実験を行った。Ｌ字状の集電タブを用いた実施例１、２及び比 較例１と同様な結果を得た。

【図面の簡単な説明】

【図１】本考案のペースト式ニッケル極の外観を示す図
である。

【図２】本考案のペースト式ニッケル極の外観を示す図
である。

【図３】比較例２のペースト式ニッケル極の外観を示す
図である。

【図４】比較例３のペースト式ニッケル極の外観を示す
図である。

【図５】実施例及び比較例のペースト式ニッケル極から
なるニッケルカドミウム電池の放電レートと利用率の関
係を示すグラフである。

【符号の説明】

１．集電タブ ２．無地部 ３．非連続無地部 ４．スポット溶接部 ５．連続溶接部 ６．ニッケル板 ７．ペースト充填部

Claims (2)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 【請求項１】 三次網状ないし多孔状構造体を基板とす
   るペースト式ニッケル極において、該ニッケル極の上端
   全面の基板があらかじめ空隙率５０％以下に加圧され、
   かつ活物質の存在しない無地部を有し、該無地部に集電
   タブが溶接されていることを特徴とするペースト式ニッ
   ケル極。
2. 【請求項２】 前記集電タブとニッケル極上の無地部の
   溶接部分が少なくともニッケル極の長さ方向に５ｍｍ以
   上であるペースト式ニッケル極。