JPH0555986B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、三次元網状構造を有するスポンジ状
金属多孔体基板の内部に活物質を充填してなる蓄
電池用極板の改良された製造方法に関するもので
ある。

（従来の技術） Ni−Cd蓄電池に代表されるアルカリ蓄電池は、
寿命や高率放電などの特性において優れた性能を
発揮するため各種電気機器や防災用電源などに広
く利用されており、特に密閉化された電池は高信
頼性の点から宇宙開発用電池としても多くの実績
を有している。

アルカリ蓄電池として最も重要な評価特性は、
寿命特性及びエネルギー密度であるが、Ni−Cd
電池では、このエネルギー密度の値は他のアルカ
リ電池のそれよりやや低いため、ニツケル正極の
改良による高容量化が開発の大きな目的になつて
いる。

従来、一般に、アルカリ蓄電池用ニツケル正極
は、ニツケル粉末の焼結によつて得られた焼結基
板に活物質を含浸充填して製造されており、例え
ば、電池用極板の活物質保持体にスポンジ状金属
体基板を適用した電極においてはスポンジ状金属
の空〓内に粉末状の活物質混合体と増粘剤との混
練活物質を機械的に充填した後、加圧する方法が
提案されている。

（発明が解決しようとする問題点） ところが前記混練活物質を充填する方法におけ
るスポンジ状金属多孔体基板の多孔質空〓部の平
均孔径は、常法で使用されているスポンジ状金属
多孔体基板の平均孔径の10倍以上の大きさである
ため、蓄電池として用いられる際に、充放電時に
おいて発生するガスによつて、活物質が前記スポ
ンジ状金属多孔体基板電極から著しく脱落する現
像が生じる。

このような欠点を解消するために、活物質の充
填されたスポンジ状金属多孔体基板電極体の表面
層の活物質を除去して、スポンジ金属面を露出
し、これに加圧を施して所望の電極とする提案が
なされているが、この方法では一旦充填された活
物質の一部を除去しなければならないという余分
の工程に加えて、除去された活物質のロスが直接
製造コストのアツプをもたらすという不利な点が
ある。

さらに他の重要な問題点として、従来技術にお
いては、電池として充放電サイクルを繰り返して
いるうちに電極体内部に充填されている活物質が
膨張して表面へ伸び出し、結果的には電極表面か
らの活物質の脱落を招くということがある。

（問題点を解決するための手段） 本発明は以上の問題点にに鑑みてなされたもの
で、その要点は、厚みが最終所望電極厚よりも厚
く、平均孔径が一様なスポンジ状金属多孔体基板
に対して、活物質を充填する前に、予め所望の電
極板の厚さにまで軽くスキンパス圧延を施すこと
により、前記スポンジ状金属多孔体基板の表面層
の金属骨格の重なり合いを密にして、表面層の平
均孔径を小さくすることと、このようにして得ら
れたスポンジ状金属多孔体基板をその後、非酸化
性の雰囲気中で、その金属の融点よりも低い温度
で加熱処理を施して、前記金属骨格の重なり合い
の部分を相互拡散により接合して機械的強度を高
め、そしてその後、該加熱処理されたスポンジ状
金属多孔体基板に活物質を充填して蓄電池用電極
とすることである。

すなわち本発明は、三次元網状構造のスポンジ
状金属多孔体基板を電極基板とする蓄電池用極板
の製造方法において、まず前記スポンジ状金属多
孔体基板にスキンパス圧延を施した後、非酸化性
雰囲気中で、加熱処理を施し、しかる後該スポン
ジ状金属多孔体基板に活物質を充填することを特
徴とする蓄電池用極板の製造方法である。

スキンパス圧延は、焼なまし後の冷延鋼板の歪
み模様を除去したり、硬度を高める等のために、
0.5〜２％の軽圧力をかける冷間圧延であるが、
本発明方法では該技術を電極用スポンジ状金属多
孔体基板へ巧みに適用して、表面層のみの多孔質
孔径を縮小し、そして加熱による拡散接合を施し
て機械的に強固な表面層とし、もつて内部に充填
された活物質の電極表面からの脱落防止を計つた
のである なお、スキンパス圧延を施した後、加熱処理を
しない場合は、電極表面からの活物質の脱落防止
が十分に達成されず、優良なものでないことが実
験により確認された。

（実施例） 以下本発明の実施例について詳述する。

実施例 １ 材質がニツケルである厚さ1.3mm、平均孔径が
約130μｍのスポンジ状多孔シートを電極体の基
板として準備した。まず1.3mm厚のスポンジ状多
孔シートについて、これにスキンパス圧延を施し
て厚さ0.9mmの多孔体を製作した。その後、この
0.9mmの多孔体を900℃の還元雰囲気中で加熱し
て、熱処理済のスポンジ状多孔シートを得、これ
に水酸化ニツケル、ニツケル粉、CMC及び水か
らなるペースト状の活物質を機械的に加圧充填し
て、ニツケル極板とした。

このニツケル極板を正極とし、正極の理論容量
の150％相当の容量を有するカドミウム負極と組
み合わせて、Ｃタイプの円筒状密閉電池をつく
り、充放電サイクル寿命試験を行なつた。

第１図に、充放電サイクル数と放電容量の関係
を示す。図中の曲線Ａは上記本発明実施例のニツ
ケル極板を使用した電池、曲線Ｂは従来のニツケ
ル極板、すなわちスポンジ状金属多孔体基板にペ
ースト状活物質を充填後、表面層の活物質を除去
して、スポンジを形成している骨格金属を露出
し、これを加圧して得たニツケル極板を用いた電
池、曲線Ｃは、比較のためのもので、元厚1.3mm
のスポンジ状ニツケル多孔体をスキンパス圧延し
て0.9mmとした後、熱処理は加えず、これに前記
ペースト活物質を充填したものである。

実施例 ２ 材質がニツケルである厚さ1.2mm、平均孔径が
約100μｍのスポンジ状多孔シートを電極体の基
板として用意した。

まず1.2mm厚のスポンジ状多孔シートについて、
これにスキンパス圧延を施して厚さ0.8mmの多孔
体を製作した。その後、この0.8mmの多孔体を850
℃の還元雰囲気中で加熱して、熱処理済のスポン
ジ状多孔シートとした。

この熱処理済スポンジ状シートを陰極として、
PH約2.5の硝酸ニツケル水溶液中において、陽極
に金属ニツケル板を用いて30ｍＡ／cm²の電流密度
で電解した。電解時間は５時間である。

このようにして得られたニツケル極板を正極と
し、正極の理論容量の160％の容量を有するカド
ミウム負極と組み合わせて、Ｃタイプの円筒状密
閉電池をつくり、充放電サイクル試験を行つた。

第２図に、充放電サイクル数と放電容量の関係
を示す。図中の曲線A′は本発明実施例のニツケ
ル極板を使用した電池、曲線Ｄは従来のニツケル
極板、すなわち厚さ1.2mmのスポンジ状ニツケル
多孔体シートを厚さ0.8mmにまでスキンパス圧延
した後加熱処理をせず、そのまま活物質の電析充
填を行つたものである。

この図から、本発明の電池の充放電サイクル試
験における容量低下が従来の電池に比べて小さ
く、したがつて本発明の電池はエネルギー密度が
大きく、しかも寿命特性に優れていることがわか
る。

（発明の効果） 本発明は、三次元網状構造のスポンジ状金属多
孔体基板を電極基板とする蓄電池用極板の製造方
法において、まず前記スポンジ状金属多孔体基板
にスキンパス圧延を施した後、非酸化性雰囲気中
で、加熱処理を施し、しかる後該スポンジ状金属
多孔体基板に活物質を充填するものであるため、
本発明方法によつて製造された電極基板を用いた
蓄電池においては、活物質が電極表面から脱落す
ることは抑えられ、したがつて電池のエネルギー
密度が向上し、製品電池の寿命が延びるという優
れた効果を発揮する。

【図面の簡単な説明】

第１図は、実施例１における本発明によるスポ
ンジ状ニツケル電極を用いた蓄電池及び従来のス
ポンジ状ニツケル極板を用いた蓄電池の充放電サ
イクル数と放電容量の関係を示すグラフ、第２図
は、実施例２における本発明による電極を用いた
アルカリ蓄電池、従来のスポンジ状ニツケル電極
を用いたアルカリ蓄電池、及び本発明実施例の比
較例電極を用いたアルカリ蓄電池の各電池の充放
電サイクル数と放電容量の関係を示すグラフであ
る。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 三次元網状構造のスポンジ状金属多孔体基板
   を電極基板とする蓄電池用極板の製造方法におい
   て、まず前記スポンジ状金属多孔体基板にスキン
   パス圧延を施した後、非酸化性雰囲気中で、加熱
   処理を施し、しかる後該スポンジ状金属多孔体基
   板に活物質を充填することを特徴とする蓄電池用
   極板の製造方法。 ２ 活物質の充填が、ペースト状活物質を機械的
   にスポンジ状金属多孔体基板へ押入れることによ
   り行なわれる特許請求の範囲第１項記載の蓄電池
   用極板の製造方法。 ３ 活物質の充填が、ニツケル塩電解液中で電析
   により行なわれる特許請求の範囲第１項記載の蓄
   電池用極板の製造方法。