JPH04248269A

JPH04248269A - アルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法

Info

Publication number: JPH04248269A
Application number: JP3023932A
Authority: JP
Inventors: Kazuaki Ozaki; 尾崎　和昭; Etsuya Fujisaka; 悦也藤阪
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-01-23
Filing date: 1991-01-23
Publication date: 1992-09-03

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、アルカリ蓄電池の極板
に活物質保持体として用いられる焼結基板の製造方法に
関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来よりアルカリ蓄電地用焼結基板は、
スラリーを金属支持体に塗着し、乾燥した後、７００〜
１０００℃で焼結して製造されている。スラリーには、
ニッケルパウダーと、水と、バインダーとが混合される
。焼結工程において、ニッケル粉末は互いに焼結される
。また、ニッケル粉末と金属支持体も結合される。スラ
リーに添加された有機バインダーは、焼結工程において
分解して消失される。この製法で作成された焼結基板は
無数の空隙を有する多孔質となる。多孔質焼結基板の空
隙には、硝酸ニッケルや硝酸カドミウム等の活物質の塩
溶液を含液する。その後、硝酸ニッケルや硝酸カドミウ
ムを、ニッケルまたはカドミウムの水酸化物または酸化
物に変化させることにより、活物質を保持した電極とす
る。

【０００３】上述したこの製法によると、焼結基板の多
孔度は７５〜８０％となる。焼結基板の多孔度は、活物
質の保持量を規制する。多孔度を高くできるなら、活物
質の保持量を増加できる。活物質の保持量を増加させ、
極板の高容量をはかるために、焼結基板の多孔度を増加
させることが大切である。このことを実現するために、
種々の製法が提案されている。

【０００４】特開昭５８−６６２６７号公報には、焼結
基板の多孔度を増加させる方法が記載されている。この
公報に記載される製法は、スラリーにマイクロバルーン
を添加して多孔質な状態に焼結している。この方法は、
ニッケル粉末とバインダーとからなるスラリーに、造孔
剤としての有機高分子樹脂のマイクロバルーンを混和し
、これを金属支持体に塗着した後焼結している。焼結工
程において、マイクロバルーンが消失し、その部分に空
隙ができて多孔質の焼結基板となる。

【０００５】この方法は、マイクロバルーンを造孔剤と
して使用するので、発泡させて多孔質とする方法に比較
して、気孔率を高く、また、強度を改善できる。しかし
ながら、マイクロバルーンは、スラリーに均一に混和す
るのが難しい欠点がある。それは、マイクロバルーンの
比重が、ニッケルパウダーに対してあまりにも小さいこ
とが理由である。このため、マイクロバルーンの周囲に
、ニッケルパウダーを均一に分散させてからませるのに
時間がかかる。このことは、ニッケルパウダーとマイク
ロバルーンとを混練する時に、ニッケルパウダーのチェ
ーンを壊して気孔率を低下させる。それは、混和時間が
長すぎるからである。ニッケルパウダーは、通常、チェ
ーン状につながっているが、混練時間が長くなると、バ
ラバラに壊れる物性がある。さらにまた、軽いマイクロ
バルーンは、静置すると浮上して分離し易く、放置時に
も遂時かくはんする必要がある。このため、この公報に
記載される焼結基板の製造方法は、気孔径が不均一とな
りやすく、また、基板は部分的に強度むらができる欠点
がある。

【０００６】これらの欠点を解消する方法が、特開昭６
１−３４８６１号公報に記載されている。この公報には
、金属メッキを施したマイクロバルーンを使用して焼結
基板を製造する方法が提案されている。この方法は、焼
結工程において、金属メッキで被覆されたマイクロバル
ーンを消失し、マイクロバルーンのあった部分を空隙と
して焼結基板の気孔率を高くする。焼結工程において、
金属メッキで被覆されたマイクロバルーンは、ガスとな
って焼結基板から消失される。ガス化したマイクロバル
ーンは、金属メッキの極めて微細な隙間から消失される
。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】この方法は、マイクロ
バルーンによって無数の微細な孔を形成できる。ただ、
この方法で作られた気孔は、表面に薄膜の金属メッキ層
がある。いいかえると、気孔は金属メッキ層で囲まれた
状態となっている。気孔を囲む金属メッキは、内部に活
物質が浸透するのを制限する。それは、気孔を囲む金属
メッキが、ガスを透過できても、粘性のある含浸液を自
由に透過できないからである。このため、気孔がデット
スペースとなり、かえって高容量化に対しては不利とな
る。

【０００８】電池の高容量化を図るには、極板の高容量
化が必要である。極板の高容量化を達成するには、単位
体積当りの活物質量の多い極板の製造手法が不可決であ
る。具体的には、焼結基板自体を、より多孔質なものに
することが必要であり、９０％程度の気孔率が要求され
る。

【０００９】さらに、焼結基板には、高い気孔率に加え
て、充分な強度が要求される。脆い焼結基板は、製造過
程において変形あるいは崩壊し、さらに、巻き取り工程
において、一部が脱落する等の欠点がある。

【００１０】この発明は、従来のこれ等の欠点を解決す
ることを目的に開発されたもので、この発明の重要な目
的は、気孔率を高くして強靱にでき、さらに、気孔を均
一に分散できるアルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法を
提供するにある。

【００１１】

【課題を解決する為の手段】この発明は、前述の目的を
達成するために、下記の工程でアルカリ蓄電池用焼結基
板を製造する。表面にニッケルパウダーをコーティング
した１０μ以上の粒径を有する有機中空球体と、ニッケ
ルパウダーと、水及びバインダーとを混合してスラリー
とする。このスラリーを、金属支持体に塗着、乾燥した
後、焼結する。

【００１２】有機中空球体の表面にカーボニルニッケル
粉末をコーティングするには、バインダーにより塗着す
る方法、静電的に付着してコーティングする等の方法が
利用できる。

【００１３】ニッケルパウダーには、平均粒径が３０μ
程度のものが適当である。ただし、ニッケルパウダーは
、チェーン構造であるため長径を粒径として測定した。ニッケルパウダーを有機中空球体に充分にからまるため
には、有機中空球体の粒径は１０μ以上とするのがよい
。

【００１４】

【実施例】以下、この発明の実施例を説明する。但し、
以下に示す実施例は、この発明の技術思想を具体化する
為の製法を例示すものであって、この発明の方法は、製
造条件や使用材料を下記のものに特定するものでない。この発明の方法は、特許請求の範囲において、種々の変
更を加えることができる。

【００１５】［実施例１］■　　マイクロバルーンの表
面に、カーボニルニッケル粉末をコーティングする。マ
イクロバルーンは、熱可塑性樹脂モノマー（ポリメチル
メタアクリレートとアクリロントリル１：１の共重合体
）に、液化ガスを分散懸濁させて、加熱、加圧下で重合
して製造する。■　　カーボニルニッケル粉末でコーテ
ィングしたマイクロバルーン５部（有機物量として）に
対して、カーボニルニッケル粉末４７部（マイクロバル
ーンの表面のニッケル分も含む）と、増粘剤として３％
のカルボキシメチルセルローズ４７部とを混合する。■
　　ニーダーを使用して、１０分かくはんしてスラリー
を作成する。■　　その後、スラリーの溶液中に金属支
持体を通して、表面にスラリーを塗着し、スリットに通
して、厚み調整を行う。■　　金属支持体の表面に塗布
されたスラリーを乾燥し、５００〜６００℃で５分間加
熱して、有機成分を分解して除去した後、９００℃の還
元雰囲気中で１０分間焼結して焼結基板とする。

【００１６】［実施例２］スラリーのかくはん時間を１
０分から３０分とする以外、実施例１と同様にして、焼
結基板を製作する。

【００１７】［実施例３］スラリーのかくはん時間を１
０分から６０分とする以外、実施例１と同様にして、焼
結基板を製作する。実施例１で得られた焼結基板の優れ
た特性を明示するために、下記の工程で比較例１〜４の
焼結基板を試作した。

【００１８】［比較例１］実施例１に使用したマイクロ
バルーンであって、ニッケル粉末を付着しないマイクロ
バルーン５部に対して、カーボニルニッケル粉末４７部
、増粘剤として３％のカルボキシメチルセルローズ４７
部を混合し、ニーダーにて１０分かくはんしてスラリー
を作成する。その後の工程は、実施例１と同様にして焼
結基板を製作した。

【００１９】［比較例２］スラリーのかくはん時間を１
０分から３０分とする以外、比較例１と同様にして、焼
結基板を製作する。

【００２０】［比較例３］スラリーのかくはん時間を１
０分から６０分とする以外、比較例１と同様にして、焼
結基板を製作する。

【００２１】［比較例４］スラリーのかくはん時間を１
０分から１２０分とする以外、比較例１と同様にして、
焼結基板を製作する。

【００２２】［比較例５］ニッケルメッキをしたマイク
ロバルーンを使用すると共に、スラリーのかくはん時間
を１０分から６０分とする以外、比較例１と同様にして
、焼結基板を製作する。ニッケルメッキ量は、実施例１
のマイクロバルーンにコーティングした量と同量とした
。

【００２３】上記の方法で得られた焼結基板の多孔度と
、三点強度とを測定した。三点強度は１０カ所の平均値
とした。測定結果を表１に示す。

【００２４】

【発明の効果】表１は、本発明の方法で製造した焼結基
板が、充分な強度を有することを明示している。とくに
、スラリーのかくはん時間を著しく短くして、充分な強
度を持たせることができる。このように、短時間のスラ
リーかくはんで焼結基板を強靱にできるのは、簡単にマ
イクロバルーンを均一分散できるからである。実施例１
で得られた焼結基板は、スラリーのかくはん時間を１０
分と、きわめて短時間として、三点強度のバラツキを極
めて少なくできる。とくに製造工程で問題となる最小強
度を、０．９４ｋｇ／ｍｍ２と相当に強くできる特長が
ある。ちなみに、スラリーのかくはん時間を同じとする
比較例１の焼結基板は、最小強度が０．５０ｋｇ／ｍｍ
２と、本発明品の約半分になる。

【００２５】このように、この発明の方法は、短時間の
かくはんで、増孔剤であるマイクロバルーンを均一に分
散できるので、気孔率を高くして、強度のバラツキを少
なくでき、さらに、気孔径を均一にできる特長がある。

【００２６】本発明の方法に対して、従来の方法で製造
された比較例は、かくはん時間を６０分以下とすると、
三点強度のバラツキが大きく、特に最小強度が弱くなる
欠点がある。さらに、マイクロバルーンを均一に分散さ
せるために、かくはん時間を１２０分と長くすると、ニ
ッケルパウダーのチェーンが破壊されて強度が低下し、
さらに、気孔率も低下してしまう欠点がある。

【００２７】

【表１】

【００２８】さらに、実施例２と、比較例２および５で
試作した焼結基板に、化学含浸を６回行い、含浸率と、
極板の利用率とを測定した。測定結果を表２に示してい
る。この表に示すように、この発明の方法で製造した実
施例２の焼結基板は、活物質の含浸率が高く、また、利
用率も高くできる特長がある。これに対して、比較例２
の焼結基板は、利用率が著しく低くなる欠点がある。そ
れは、気孔径のバラツキが大きく、部分的に導電度が低
下してくることが理由である。

【００２９】また、この発明の方法で製造された実施例
２の焼結基板に比較すると、比較例５の焼結基板は、活
物質の含浸率が低下する。それは、金属メッキに被覆さ
れる気孔がデッドスペースとなり、活物質が充填されな
いことが理由である。これに対して、この発明で製造し
た焼結基板は、有機中空球体の表面に、金属メッキにか
わって、ニッケルパウダーを付着することによって、活
物質の含浸率を著しく増加できる特長がある。

【００３０】

【表２】

【００３１】ただし、この表において、「※１の含浸率
」は、基板の空間体積当りの活物質充填量を示し、「※
２の利用率」は、０．１Ｃ×１６時間で充電し、１／３
Ｃで放電した時の、実容量／理論容量×１００で計算し
た数値である。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　表面にニッケルパウダーをコーティン
グした１０μ以上の粒径を有する有機中空球体と、ニッ
ケルパウダーと、水及びバインダーとを混合してなるス
ラリーを、金属支持体に塗着、乾燥した後、焼結するこ
とを特徴とするアルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法。