JPH04248264A - ペースト式ニッケル極の製造方法 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はペースト式ニッケル極の
製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、ニッケルカドミウム電池やニッケ
ル水素電池では、一般に焼結式ニッケル極が使用されて
いる。近年、前記焼結式ニッケル極に代わる電極として
ペースト式ニッケル極が提案され、一部実用化されてい
る。かかるペースト式ニッケル極は、活物質の水酸化ニ
ッケルをペースト状にしてこれを三次元網状多孔体から
なる導電性基板に充填して製造される。ところが、前記
ペースト式ニッケル極は、焼結式のものに比べて活物質
（水酸化ニッケル）間の結着性が著しく劣っており、電
池に組込んで充放電サイクルを繰り返すと活物質が脱落
して容量が低下したり、内部短絡を招くという問題点が
あった。

【０００３】上述した問題点を解消するために、以下に
説明するポリテトラフロロエチレン（ＰＴＦＥ）ディス
パージョンを結着剤として含む活物質ペーストを導電性
基板に充填してペースト式ニッケル極を製造することが
行われている。即ち、前記ＰＴＦＥディスパージョンを
活物質と共に混練して活物質ペーストを調製した後、該
ペーストを導電性基板に充填し、更に該導電性基板をロ
ーラプレスで圧延してせん断力を加えることによって、
前記ＰＴＦＥを繊維化して活物質粒子をこの繊維化ＰＴ
ＦＥに絡み付け、それら粒子の結着力を高めたペースト
式ニッケルを製造する方法である。

【０００４】しかしながら、前記ＰＴＦＥディスパージ
ョンを活物質と共に混練したペーストを導電性基板に充
填すると、この活物質ペースト調製の混練時や導電性基
板への充填時にペーストにせん断力が加わるためペース
ト中のＰＴＦＥを繊維化させる。その結果、前記活物質
ペーストを導電性基板に充填することが著しく困難とな
る。

【０００５】このようなことから、特開昭５４−１５２
１３３　号にはＰＴＦＥディスパージョンを含まない活
物質ペーストを導電性基板に充填した後、この導電性基
板にＰＴＦＥディスパージョンを含浸させる方法が開示
されている。しかしながら、かかる方法により得られる
ペースト式ニッケル極では、ＰＴＦＥの薄膜が表面に形
成されるため、電池に組込んだ際の電解液の浸透が妨げ
られて活物質の利用率が低下するという問題点がある。 更に、ＰＴＦＥディスパージョンの含浸量の制御が困難
であるため電極性能に大きなバラツキを生じるという問
題点もある。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、従来の問題
点を解決するためになされたもので、導電性基板への活
物質ペーストの充填性を損なうことなく、活物質粒子間
の結着性を向上したペースト式ニッケル極を製造し得る
方法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】本発明は、水酸化ニッケ
ル、水、及び増粘剤を混練して第１のペーストを調製し
た後、前記第１のペーストにポリテトラフロロエチレン
ディスパージョンを混練して第２のペーストを調製する
工程と、前記第２のペーストを導電性基板に充填し、乾
燥した後、ローラプレスで圧延する工程とを具備するこ
とを特徴とするペースト式ニッケル極の製造方法である
。前記水酸化ニッケルとしては、例えば粒径１〜２００
μｍのＮｉ（ＯＨ）２　結晶粉末が挙げられる。

【０００８】前記増粘剤としては、例えばカルボキシメ
チルセルロース（ＣＭＣ）、メチルセルロース（ＭＣ）
、ポリアクリル酸ナトリウム（ＳＰＡ）、及びポリアク
リル酸（ＰＡＡ）などが挙げられる。特にＣＭＣ及びＭ
Ｃのうちの少なくとも１種とＳＰＡ及びＰＡＡのうちの
少なくとも１種とを組合わせた増粘剤を用いることが望
ましい。

【０００９】前記第１のペースト中には、前記成分の他
に必要に応じて一酸化コバルト、水酸化コバルト、金属
コバルトなどの電極性能を向上させる添加剤を配合して
もよい。

【００１０】前記導電性基板としては、網状、スポンジ
状、繊維状、フェルト状などの三次元多孔質構造のもの
が挙げられ、更にパンチドメタルのような二次元多孔質
構造のものでもよい。その材質としては、ニッケル、又
はステンレス等の金属や樹脂にニッケルメッキを施した
ものなどが挙げられる。

【００１１】

【作用】本発明の方法によれば、まず、水酸化ニッケル
、水、及び増粘剤を混練することによって、前記増粘剤
で水酸化ニッケル粒子が覆われるため、該粒子同士の衝
突や摩擦を緩和させる緩衝効果を有する第１のペースト
を調製できる。特に、前記増粘剤として、粘性が高いＣ
ＭＣ及びＭＣのうちの少なくとも１種と、保水性が高い
ＳＰＡ及びＰＡＡのうちの少なくとも１種とを組合わせ
たものを用いれば、前記緩衝効果がより顕著に現われる
。こうした増粘剤の緩衝効果が現われた第１のペースト
にＰＴＦＥディスパージョンを混練することによって、
ＰＴＦＥに加わるせん断力を小さくできるため繊維化さ
れないＰＴＦＥを含む第２のペーストを調製できる。

【００１２】このような第２のペーストを導電性基板に
充填する工程においても、前記増粘剤の緩衝効果によっ
てＰＴＦＥの繊維化を抑制できる。その結果、前記第２
のペーストを導電性基板に良好に充填することができる
。この後、前記導電性基板をローラプレスで圧延してせ
ん断力を加えることによって、前記ＰＴＦＥを繊維化し
て活物質粒子をこの繊維化ＰＴＦＥに絡み付け、それら
粒子の結着力を高めたペースト式ニッケルを製造できる
。

【００１３】また、上述した製造方法により得られるペ
ースト式ニッケル極は、従来のＰＴＦＥディスパージョ
ンを含浸させる方法のようにＰＴＦＥ膜が表面に形成さ
れることがないため、電池に組込んだ際の電解液の浸透
性が良好で活物質の利用率を十分に高めることができる
。従って、かかるペースト式ニッケル極を組込んだ電池
は、充放電サイクル寿命に優れ、かつ高容量化を実現で
きる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例１

【００１５】まず、粒径１〜２００μｍの水酸化ニッケ
ル９０重量部、一酸化コバルト１０重量部、ＣＭＣ０．
３重量部、ＳＰＡ０．３重量部、及び水６０重量部をミ
キサーで５分間混練して第１のペーストを調製した。つ
づいて、この第１のペーストにＰＴＦＥを６０重量％含
有するＰＴＦＥディスパージョン（三井デュポンフロロ
ケミカル社製商品名；テフロン３０−Ｊ）４重量部を加
えてミキサーで２分間混練して第２のペーストを調製し
た。ひきつづき、前記第２のペーストを厚さ１．５ｍｍ
のフェルト状ニッケル基板にローラ式充填機を用いて充
填し、これを１００℃で３０分間乾燥した後、ローラプ
レスで０．６ｍｍの厚さになるまで圧延した。その後、
成形加工、集電体溶接加工を施してペースト式ニッケル
極を作製した。 比較例１

【００１６】水酸化ニッケル、一酸化コバルト、ＣＭＣ
、ＳＰＡ、水、及びＰＴＦＥディスパージョンを配合し
、これをミキサーで７分間混練して活物質ペーストを調
製した。その後、実施例１と同様にして活物質ペースト
をフェルト状ニッケル基板に充填し、乾燥した後、ロー
ラプレスで圧延し、更に成形加工、集電体溶接加工を施
してペースト式ニッケル極を作製した。 比較例２

【００１７】水酸化ニッケル、一酸化コバルト、ＣＭＣ
、ＳＰＡ、及び水をミキサーで５分間混練してＰＴＦＥ
ディスパージョンを含まない活物質ペーストを調製した
。つづいて、この活物質ペーストをフェルト状ニッケル
基板に充填し、これを乾燥した後、実施例１で用いたＰ
ＴＦＥディスパージョンを水で１５倍に希釈した分散液
に浸漬し、更に１００℃で３０分間乾燥した。その後、
実施例１と同様にしてローラプレスで圧延し、更に成形
加工、集電体溶接加工を施してペースト式ニッケル極を
作製した。

【００１８】実施例１及び比較例１，２のペースト式ニ
ッケル極の作製において、ペースト調製工程で混練した
時のペースト状態、及びフェルト状ニッケル基板に充填
した時のペースト状態を観察した。その結果を下記表１
に示す。 表１ 　　　　　　　　　　　　　　　　　　混練時　　　　
　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　　充
填時　　　　　　　　　　実施例１　　第１，２のペー
ストの両方に変化なし　　第２のペーストに変化なし比
較例１　　活物質ペーストがやや硬くなる　　　　　　
　　活物質ペーストが硬くなる比較例２　　活物質ペー
ストに変化なし　　　　　　　　　　　　活物質ペース
トに変化なし

【００１９】表１から明らかなように実施例１のペース
ト式ニッケル極の作製においては、混練時，充填時でも
第２のペーストに変化がなくＰＴＦＥが繊維化しないこ
とがわかる。事実、この第２のペーストはフェルト状ニ
ッケル基板に良好に充填できた。また、比較例２のペー
スト式ニッケル極の作製においても、活物質ペーストに
ＰＴＦＥが含まれていないためその状態に変化がなく、
この活物質ペーストをフェルト状ニッケル基板に良好に
充填できた。これに対し、比較例１のペースト式ニッケ
ル極の作製においては、活物質ペーストが次第に硬くな
って混練時では既に繊維化の兆候が見られ、充填時では
ＰＴＦＥが明らかに繊維化していることがわかる。事実
、このペーストをフェルト状ニッケル基板に良好に充填
できなかった。

【００２０】更に、実施例１及び比較例２のペースト式
ニッケル極をそれぞれ１００個作製し、カドミウム極と
組み合わせてＡＡサイズのニッケルカドミウム電池を組
立てた。得られたニッケルカドミウム電池について、そ
れぞれ充放電サイクルを繰返して１００サイクル毎に放
電容量を測定してその平均値を求めたところ、図１に示
す特性図を得た。なお、図１の各特性線から延出される
縦線は、放電容量の測定値のバラツキ範囲を示す。

【００２１】図１から明らかなように実施例１及び比較
例２の電池は、放電容量に大きな変化がなく充放電サイ
クル寿命に優れることがわかる。これは、ペースト式ニ
ッケル極中でＰＴＦＥが繊維化しているため活物質（水
酸化ニッケル）粒子間の結着力が高いことによる。また
、実施例１の電池は、放電容量が高く、しかも放電容量
のバラツキが小さいことがわかる。これに対し、比較例
２の電池は、放電容量が低く、しかも放電容量のバラツ
キが大きいことがわかる。これは、ペースト式ニッケル
極のＰＴＦＥが含浸法で充填されているため、その充填
量にバラツキがあると共にＰＴＦＥ膜が電極表面に形成
されて活物質の利用率に悪影響を及ぼしていることによ
る。なお、上述したペースト式ニッケル極は、ニッケル
カドミウム電池のほかに水素吸蔵合金を負極活物質とす
るニッケル水素電池などにも適用できる。

【００２２】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば導電
性基板への活物質ペーストの充填性を損なうことなく、
活物質粒子間の結着性を向上したペースト式ニッケル極
を製造でき、ひいては電池の正極として組込んだ場合に
充放電サイクル寿命の向上及び高容量化を実現できる等
の顕著な効果を奏する。

【図面の簡単な説明】

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　水酸化ニッケル、水、及び増粘剤を混
   練して第１のペーストを調製した後、前記第１のペース
   トにポリテトラフロロエチレンディスパージョンを混練
   して第２のペーストを調製する工程と、前記第２のペー
   ストを導電性基板に充填し、乾燥した後、ローラプレス
   で圧延する工程とを具備することを特徴とするペースト
   式ニッケル極の製造方法。