JPH04296452A - 電池用電極及びその製造方法 - 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、電池用電極及びその製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来の電池用電極は、パンチングメタル
等の電極用基体に酸化物及び水酸化物などの活物質や水
素吸蔵合金粉末等（以下電極材料粉末と言う。）とバイ
ンダーとの混練物を塗布して製造するペースト式電極や
、焼結金属多孔体中に化学的または電気化学的に電極材
料粉末を充填する焼結式電極がある。しかしながら、ペ
ースト式電極では電極材料粉末とバインダーとの混練物
が電極用基体から剥離したり電極の集電性が劣る等の問
題点がある。また焼結式電極では製造に長い時間が必要
であり、また製造コストが高くなる上、電極材料粉末の
高密度充填が難しいという問題がある。そこで、特開昭
６３−２６１６７５号に示されるように、発泡ニッケル
あるいはニッケルフェルト等の三次元網目構造体からな
る基体に、電極材料粉末とバインダーとの混練物を充填
するペースト式の電池用電極が提案された。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、三次元
網目構造体を用いて強度を高めても、電極材料粉末とバ
インダーとの混練物を電極用基体に充填する電極では、
基体の多孔部内を占めるバインダー及び水分の占有率が
多くなり、電極材料粉末の充填密度を高めるには限界が
あった。本発明は、三次元網目構造体を電極用基体に用
いても電極材料粉末の充填密度を高めることができ、し
かも高率放電特性を向上させることのできる電池用電極
を提供するものである。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の電池用電極は、
三次元網目構造体に電極材料粉末が充填されてなる電池
用電極を改良の対象として、請求項１の発明では、三次
元網目構造体の表面層にバインダーと混練された電極材
料粉末を充填し、三次元網目構造体の内部層に電極材料
粉末のみを充填する。

【０００５】請求項２の発明では、内部層に充填された
電極材料粉末の粒径を、表面層に充填された電極材料粉
末の粒径の２分の１以下とする。

【０００６】請求項３の発明では、電池用電極の厚さに
占める表面層の厚さの割合を６０％未満とする。

【０００７】本発明の電池用電極の製造方法は、三次元
網目構造体に電極材料粉末を充填してなる電池用電極の
製造方法を改良の対象として、請求項４の発明では、三
次元網目構造体の一方の側面側からバインダーと混練さ
れた電極材料粉末を三次元網目構造体に充填して第１の
片側表面層を形成し、その後、三次元網目構造体の他方
の側面側から電極材料粉末を三次元網目構造体の内部に
充填し、その後、該他方の側面側からバインダーと混練
された電極材料粉末を三次元網目構造体に充填して第２
の片側表面層を形成する。

【０００８】請求項５の発明では、三次元網目構造体に
振動を加えながら三次元網目構造体の内部に電極材料粉
末を充填する。

【０００９】

【作用】請求項１の発明のように、内部層に電極材料粉
末のみを充填すると、三次元網目構造体の基体の有効空
間を効率良く活用でき、それによって高密度の充填が可
能となる。また、バインダーを含まないことで電極の電
気的抵抗も減少し、高率放電特性の向上が認められる。 しかも、表面層にはバインダーと混練された電極材料粉
末を充填しているため、内部層の脱落を防ぐことが可能
である。

【００１０】請求項２の発明のように、内部層に充填さ
れた電極材料粉末の粒径を、表面層に充填された電極材
料粉末の粒径の２分の１以下とすると、電極をプレスす
る際に電極材料粉末が高密度になり、集電性が向上し高
率放電特性の向上が促進される。

【００１１】請求項３の発明のように、電池用電極の厚
さに占める表面層の厚さの割合を６０％未満とすると、
電極中で内部層の占める割合が比較的高くなり高率放電
特性が向上する。

【００１２】請求項４の発明のように電池用電極を製造
すると、電極材料粉末の脱落をできるかぎり阻止して、
高率放電特性の向上した電極を容易に製造できる。

【００１３】請求項５の発明のように、三次元網目構造
体に振動を加えながら電極材料粉末を充填すると、電極
材料粉末を三次元網目構造体の内部に容易に高密度まで
充填することができる。

【００１４】

【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。

【００１５】図１は本発明の電池用電極をニッケル−水
素蓄電池の陰極に適用した場合の電極の概略構成を示す
図である。図１においては、１は発泡ニッケルあるいは
ニッケルフェルト等の図示しない三次元網目構造体の一
方の側面（厚み方向の一方の面）側からバインダーと混
練された電極材料粉末を充填して形成した第１の片側表
面層である。そして２は三次元網目構造体の他方の側面
（厚み方向の他方の面）側から三次元網目構造体に振動
を加えながら電極材料粉末を充填した内部層である。ま
た３は第１の片側表面層１と同様にしてバインダーと混
練された電極材料粉末を三次元網目構造体の他方の側面
側から充填した第２の片側表面層である。尚本実施例で
は、三次元網目構造体の両側面を除く他の面（外周面）
には、特にバインダ−と混練された電極材料粉末を充填
していないが、内部層に充填した電極材料粉末が外周面
から脱落するのを阻止するために、外周面からもバイン
ダーと混練された電極材料粉末を充填してもよい。尚内
部層２に充填した電極材料粉末の粒径は、第１及び第２
の片側表面層１及び３に充填した電極材料粉末の粒径の
２分の１以下とするのが好ましい。また電池用電極の厚
さに占める第１及び第２の片側表面層の厚みの割合を６
０％未満にするのが好ましい。

【００１６】次に、試験に用いたニッケル−水素蓄電池
に用いる陰極を例にして具体的な実施例の製造方法を説
明する。先ず、アーク溶解炉にてＭｍ（希土類元素の混
合物）を主成分とする水素吸蔵合金（Ｍｍ　　Ｎｉ　３
．６Ｃｏ　０．６Ａｌ　０．３Ｍｎ　０．５）を作成し
た。この水素吸蔵合金を機械的に粉砕して分級すること
により、電極の第１及び第２の片側表面層１及び３に用
いる２００メッシュアンダーの粒度を有する粉末と電極
の内部層２に用いる４４０メッシュアンダーの粒度を有
する粉末とを得た。 次に、多孔度９５％の発泡ニッケル板（三次元網目構造
体）の一方の側面にポリビニルアルコール（ＰＶＡ）水
溶液からなるバインダーと２００メッシュアンダーの粒
度を有する水素吸蔵合金粉末とを混練したペーストを塗
布して第１の片側表面層を形成した。尚、ＰＶＡに水素
吸蔵合金粉末を加えた重量に対するＰＶＡの重量比は２
．０ｗｔ％とした。その後、この発泡ニッケル板の他方
の側面に４４０メッシュアンダーの粒度を有する粉末を
超音波振動をあたえながら発泡ニッケル板の内部に充填
して内部層２を形成した。その後、発泡ニッケル板の該
他方の側面に上記と同じバインダーと粉末とを混練した
ペーストを塗布し第２の片側表面層３を形成し、乾燥後
プレスして電池用電極を製造した。

【００１７】次に本発明の実施例の電極の特性を調べる
ために、厚さ１ｍｍの電極を５種類作成した。電極Ａ，
Ｂ，Ｃは第１及びに第２の片側表面層がそれぞれ約０．
１ｍｍ，約０．２ｍｍ，約０．３ｍｍの厚さを有する本
発明の実施例の電極である。電極Ｄは４４０メッシュア
ンダーの粒度を有する粉末（本発明の実施例の電極の内
部層に相当）のみを基体に充填した電極である。電極Ｅ
はＰＶＡ水溶液からなるバインダーと２００メッシュア
ンダーの粒度を有する粉末とを混練したペ−スト（本発
明の実施例の電極の片側表面層に相当）のみを基体に充
填して乾燥後プレスした電極である。尚、電極Ｄは発泡
ニッケル板の一方の面に糊付けした紙片を貼り付け、他
方の面から合金粉末を超音波振動をあたえながら充填し
た後、該他方の面に上記と同じ紙片を貼りつけ、プレス
した後紙片を剥がして作成した電極である。このように
電極Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅは電池用電極の厚さに占めるバ
インダーと混練された電極材料粉末（表面層）の厚さの
割合がそれぞれ２０％，４０％，６０％，０％，１００
％を占めている。そして製造後の各電極の合金充填量（
ｇ／ｍｌ）　を測定した。測定結果は表１に示す通りで
あった。

【００１８】

【表１】

【００１９】上記表より本発明の実施例の電極Ａ，Ｂ，
Ｃの合金充填量が従来の電極Ｅより高いのが判る。尚、
電極Ｄの充填量が低いのは電極表面の粉末が脱落するた
めである。

【００２０】次に電極Ａ〜Ｅに６７ｍｍ×４０ｍｍ×０
．５６ｍｍの焼結式ニッケル陽極板をそれぞれ組合わせ
て電池を作製し、各電池に充放電を繰返し、電極Ａ〜Ｅ
の高率放電特性を調べた。充電電流、放電電流はともに
０．２ＣｍＡで３００サイクルまで試験を実施した（終
止電位−０．５Ｖｖｓ．Ｈｇ／ＨｇＯ）尚、２０サイク
ル終了時点で３ＣｍＡ放電を実施した。図２は測定結果
を示している。図において、縦軸は高率放電特性（３Ｃ
ｍＡ放電容量／０．２ＣｍＡ放電容量）を示し、横軸は
電池用電極の厚さに占めるバインダーと混練された電極
材料粉末層（表面層）の厚さの割合（以下、単に表面層
割合という）を示している。図より表面層割合が６０％
未満の本実施例の電極の場合、高率放電特性が向上して
いるのが判る。電極Ｄの高率放電特性が低いのは充電時
に陰極が膨脹して充填された微粉末が脱落するためであ
る。 尚、３００サイクル終了時点では脱落の激しいＤを除い
て放電特性（３００サイクル後放電容量／初期放電容量
）は略同程度であった。

【００２１】尚、本発明の電極及び電極の製造方法は、
ニッケル−水素蓄電池の陰極に限定されるものではなく
、陽極を含む全ての二次電池の電極に適用することがで
きる。

【００２２】

【発明の効果】請求項１の発明によれば、内部層に電極
材料粉末のみを充填するため、電極材料粉末の高密度充
填が可能となり、高率放電特性が向上する上、表面層に
はバインダーと混練された電極材料粉末を充填している
ため、内部層の脱落を防ぐことができる。

【００２３】請求項２の発明によれば、内部層に充填さ
れた電極材料粉末の粒径を、表面層に充填された電極材
料粉末の粒径の２分の１以下とするため、電極材料粉末
が高密度になり、電極の集電性が向上して高率放電特性
の向上が促進される。

【００２４】請求項３の発明によれば、電池用電極の厚
さに占める表面層の厚さの割合を６０％未満とするため
、電極中の内部層の占める割合が比較的高くなり高率放
電特性が向上する。

【００２５】請求項４の発明によれば、高率放電特性の
向上した電極を容易に製造できる。請求項５の発明によ
れば、三次元網目構造体を振動させながら電極材料粉末
を三次元網目構造体の内部に充填するため、電極材料粉
末の充填が容易である。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電池用電極の概略構成を示す断面図で
ある。

【図２】各電極の高率放電特性を示す図である。

【符号の説明】

１　　第１の片側表面層 ２　　内部層 ３　　第２の片側表面層

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】三次元網目構造体に電極材料粉末が充填さ
   れてなる電池用電極において、前記三次元網目構造体の
   表面層にはバインダーと混練された電極材料粉末が充填
   されており、前記三次元網目構造体の内部層には電極材
   料粉末のみが充填されていることを特徴とする電池用電
   極。
2. 【請求項２】前記内部層に充填された電極材料粉末の粒
   径が、前記表面層に充填された電極材料粉末の粒径の２
   分の１以下であることを特徴とする請求項１に記載の電
   池用電極。
3. 【請求項３】前記電池用電極の厚さに占める前記表面層
   の厚さの割合が６０％未満であることを特徴とする請求
   項１に記載の電池用電極。
4. 【請求項４】三次元網目構造体に電極材料粉末を充填し
   てなる電池用電極の製造方法において、前記三次元網目
   構造体の一方の側面側からバインダーと混練された電極
   材料粉末を前記三次元網目構造体に充填して第１の片側
   表面層を形成し、その後前記三次元網目構造体の他方の
   側面側から電極材料粉末を前記三次元網目構造体の内部
   に充填し、その後前記他方の側面側からバインダーと混
   練された電極材料粉末を前記三次元網目構造体に充填し
   て第２の片側表面層を形成することを特徴とする電池用
   電極の製造方法。
5. 【請求項５】前記三次元網目構造体に振動を加えながら
   前記三次元網目構造体の内部に前記電極材料粉末を充填
   することを特徴とする請求項４に記載の電池用電極の製
   造方法。