JPH04248265A - 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、球状の水酸化
ニッケル、水、増粘剤、及び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活物質ペーストを調製する
工程と、前記活物質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
。

【０００８】前記水酸化ニッケルは、角（エッジ）のな
い球状の粒子からなり、通常、その粒径が比較的大きな
５〜５０μｍ程度に揃っている。かかる水酸化ニッケル
は、アルカリ水溶液中で種晶を出発点としてＮｉ（ＯＨ
）２　の結晶粒子をゆっくり成長させる沈殿法によって
製造できる。

【０００９】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。

【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】前記活物質ペースト中には、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。

【００１２】

【作用】本発明の製造方法によれば、球状の水酸化ニッ
ケル、水、増粘剤、及びＰＴＦＥディスパージョンを混
練することによって、ペースト中のＰＴＦＥを繊維化さ
せることなく活物質ペーストを調製できる。

【００１３】即ち、従来の製造方法では、活物質の水酸
化ニッケルとして粒径分布が１〜２００μｍ程度と広く
、かつ形状が不揃いで角（エッジ）のある粒子，いわゆ
る不定形の粒子からなるものを用いているため、前記ペ
ースト調製工程の混練時に、不定形の水酸化ニッケル同
士の衝突や摩擦によってペースト中のＰＴＦＥにせん断
力が加わり繊維化する。これに対し、本発明の製造方法
では、水酸化ニッケルとして球状のものを用いることに
よって、前記ペースト調製工程の混練時において水酸化
ニッケル粒子同士の衝突や摩擦を低減し、ペースト中の
ＰＴＦＥに加わるせん断力を小さくできるため、ＰＴＦ
Ｅの繊維化を抑制できる。更に、前記増粘剤として、粘
性が高いＣＭＣ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、かかる増粘剤が水酸化ニ
ッケル粒子を覆って該粒子同士の衝突や摩擦を効果的に
緩和できるため、ＰＴＦＥにかかるせん断力をより小さ
くできる。

【００１４】このような活物質ペーストを導電性基板に
充填する工程においても、水酸化ニッケル粒子同士の衝
突や摩擦が低減されてＰＴＦＥの繊維化を抑制できる。 その結果、前記活物質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。

【００１５】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。

【００１６】

【実施例】以下、本発明の実施例を詳細に説明する。 実施例１

【００１７】まず、粒径５〜５０μｍの球状水酸化ニッ
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、水６０重量部、ＰＴ
ＦＥ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５分間混練して活物
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

【００１８】
粒径５〜５０μｍの球状水酸化ニッケルに代えて粒径１
〜２００μｍの不定形水酸化ニッケルを用いた以外、実
施例１と同様にしてペースト式ニッケル極を作製した。 比較例２

【００１９】粒径１〜２００μｍの不定形水酸化ニッケ
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。づづいて、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ＰＴＦＥ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。

【００２０】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、活物質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　　ペーストに変化なし　　　　　　ペースト
に変化なし比較例１　　ペーストがやや硬くなる　　ペ
ーストが硬くなる比較例２　　ペーストに変化なし　　
　　　　ペーストに変化なし

【００２１】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
活物質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、この活物質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
に充填できなかった。

【００２２】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。

【００２３】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。

【００２４】

【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】　　球状の水酸化ニッケル、水、増粘剤、
   及びポリテトラフロロエチレンディスパージョンを混練
   して活物質ペーストを調製する工程と、前記活物質ペー
   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。