JPH061696B2 - カドミウム陰極の製造方法 - Google Patents
カドミウム陰極の製造方法Info
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- JPH061696B2 JPH061696B2 JP60133658A JP13365885A JPH061696B2 JP H061696 B2 JPH061696 B2 JP H061696B2 JP 60133658 A JP60133658 A JP 60133658A JP 13365885 A JP13365885 A JP 13365885A JP H061696 B2 JPH061696 B2 JP H061696B2
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Description
【発明の詳細な説明】 <産業上の利用分野> この発明はカドミウム陰極の製造方法に関し、詳しく
は、ニッケル・カドミウム蓄電池の如きアルカリ蓄電池
等の陰極として用いられるカドミウム陰極の製造方法に
関するものである。
は、ニッケル・カドミウム蓄電池の如きアルカリ蓄電池
等の陰極として用いられるカドミウム陰極の製造方法に
関するものである。
<従来の技術> ニッケル・カドミウム蓄電池等に用いられるカドミウム
陰極としては、工程が比較的簡易で製造コストの安いペ
ースト式カドミウム陰極が工業的に広く用いられてい
る。この種のペースト式カドミウム陰極は、酸化カドミ
ウム粉末や水酸化カドミウム粉末等の活物質を糊料液と
共に混練して形成したペーストを導電芯体に塗着し充填
し、次いで乾燥及び化成処理を施した後、水洗及び乾燥
を行なって製造されるものであるが、活物質と導電芯体
との結着力がかなり弱いことから製造工程、特に化成工
程時における活物質の剥がれや脱落が著しく、またそれ
故、充放電におけるサイクル劣化が大きいという欠点が
ある。
陰極としては、工程が比較的簡易で製造コストの安いペ
ースト式カドミウム陰極が工業的に広く用いられてい
る。この種のペースト式カドミウム陰極は、酸化カドミ
ウム粉末や水酸化カドミウム粉末等の活物質を糊料液と
共に混練して形成したペーストを導電芯体に塗着し充填
し、次いで乾燥及び化成処理を施した後、水洗及び乾燥
を行なって製造されるものであるが、活物質と導電芯体
との結着力がかなり弱いことから製造工程、特に化成工
程時における活物質の剥がれや脱落が著しく、またそれ
故、充放電におけるサイクル劣化が大きいという欠点が
ある。
このため、上記ペースト中に含有さすべき活物質として
主活物質としての酸化カドミウム粉末等と予備充電生成
物としての金属カドミウム粉末との混合物を用いること
で、ペースト式カドミウム陰極における化成工程を省略
し、もって上記の欠点を解消することが、例えば特公昭
58-32744号公報に開示されているように提案されてい
る。
主活物質としての酸化カドミウム粉末等と予備充電生成
物としての金属カドミウム粉末との混合物を用いること
で、ペースト式カドミウム陰極における化成工程を省略
し、もって上記の欠点を解消することが、例えば特公昭
58-32744号公報に開示されているように提案されてい
る。
<発明が解決しようとする問題点> ところで、本発明者の研究によれば、このような目的で
用いる金属カドミウム粉末として、上記特公昭58-32744
号公報に開示されているように、亜鉛粉末とニッケル粉
末との混合粉末をカドミウム塩溶液中に分散し、カドミ
ウムと亜鉛とのイオン化傾向の差を利用した置換反応に
より生成したニッケルを含む海綿状金属カドミウムを粉
砕処理するという方法(以下「亜鉛置換製法」という)
で得たものを用いた場合、金属カドミウム粉末の一次粒
子径がかなり大きいものとなり(平均粒子2.5μm)、
これがカドミウム極板におけるカドミウム利用率低下の
一因となっていという問題点があることがわかった。ま
た、従来の亜鉛置換製法を用いた場合には、得られた金
属カドミウム粉末中に亜鉛が残留し混合し易く、その除
去に手間がかかるという問題もある。
用いる金属カドミウム粉末として、上記特公昭58-32744
号公報に開示されているように、亜鉛粉末とニッケル粉
末との混合粉末をカドミウム塩溶液中に分散し、カドミ
ウムと亜鉛とのイオン化傾向の差を利用した置換反応に
より生成したニッケルを含む海綿状金属カドミウムを粉
砕処理するという方法(以下「亜鉛置換製法」という)
で得たものを用いた場合、金属カドミウム粉末の一次粒
子径がかなり大きいものとなり(平均粒子2.5μm)、
これがカドミウム極板におけるカドミウム利用率低下の
一因となっていという問題点があることがわかった。ま
た、従来の亜鉛置換製法を用いた場合には、得られた金
属カドミウム粉末中に亜鉛が残留し混合し易く、その除
去に手間がかかるという問題もある。
<問題点を解決するための手段> 本発明者は亜鉛置換製法に代わる金属カドミウム粉末の
製法について研究し考察した結果、以下の方法に依った
場合には好適な結果が得られることを知得し本発明を完
成した。
製法について研究し考察した結果、以下の方法に依った
場合には好適な結果が得られることを知得し本発明を完
成した。
即ち、この発明のカドミウム陰極の製造方法は、主活物
質としての酸化カドミウム粉末または水酸化カドミウム
粉末と、予備充電生成物としての金属カドミウム粉末と
を含有した混練物を導電芯体に塗着し、乾燥してなるカ
ドミウム陰極の製造方法であって、金属カドミウム粉末
は、塩化カドミウムを15〜80g/含む水溶液に水
酸化ニッケル粉末を0.2〜5.0g/分散させてなる電解
液を、pH4.5〜6.5の範囲に保持し電気分解して陰極に析
出させて得たものであることを要旨とする。
質としての酸化カドミウム粉末または水酸化カドミウム
粉末と、予備充電生成物としての金属カドミウム粉末と
を含有した混練物を導電芯体に塗着し、乾燥してなるカ
ドミウム陰極の製造方法であって、金属カドミウム粉末
は、塩化カドミウムを15〜80g/含む水溶液に水
酸化ニッケル粉末を0.2〜5.0g/分散させてなる電解
液を、pH4.5〜6.5の範囲に保持し電気分解して陰極に析
出させて得たものであることを要旨とする。
上記電解液における塩化カドミウムの含有量(濃度)を
上記範囲とすることにより、得られた金属カドミウム粉
末をその一次粒子径を小さく抑え、微細なものとなるこ
とができ、この範囲外であると一次粒子径が大きくな
り、金属カドミウム粉末の結晶の表面積が小さくなるた
め、カドミウム利用率の低下を招いてしまう。
上記範囲とすることにより、得られた金属カドミウム粉
末をその一次粒子径を小さく抑え、微細なものとなるこ
とができ、この範囲外であると一次粒子径が大きくな
り、金属カドミウム粉末の結晶の表面積が小さくなるた
め、カドミウム利用率の低下を招いてしまう。
また、電解液中に0.2g/以上の水酸化ニッケルを添
加することにより電解液のpHを高く維持でき微細化した
金属カドミウム粉末が得られるが、添加量が5.0g/
を超えると金属カドミウム粉末中における水酸化ニッケ
ル残留量が多くなり、極板がサイクル劣化し易くなる。
加することにより電解液のpHを高く維持でき微細化した
金属カドミウム粉末が得られるが、添加量が5.0g/
を超えると金属カドミウム粉末中における水酸化ニッケ
ル残留量が多くなり、極板がサイクル劣化し易くなる。
一方、pHの管理は水酸化ニッケルの添加量に応じ、水酸
化ニッケル添加により上昇したpHを例えば塩酸を加える
ことにより小さくする方法等を用いればよく、ph4.5〜
6.5の範囲とすることにより微細化した金属カドミウム
粉末が得られる。
化ニッケル添加により上昇したpHを例えば塩酸を加える
ことにより小さくする方法等を用いればよく、ph4.5〜
6.5の範囲とすることにより微細化した金属カドミウム
粉末が得られる。
また、上記電気分解は、例えば陽極に金属カドミウム
板、陰極にニッケル板を用いて行ない、電流は30〜5
0A/dm2とすればよい。そして、陰極のニッケル板に
析出したカドミウム(二次凝集している海綿状カドミウ
ム粉末;一次粒子径平均1μm)をニッケル板から取り
除き、水洗・乾燥後、例えば乳鉢などで粉砕すれば所望
の金属カドミウム粉末が得られる。更に、例えば、こう
して得た金属カドミウム粉末10〜30重量部と酸化カ
ドミウム90〜70重量部とを混合し、これに補強材料
である化学繊維と結着剤であるメチルセルロース及び水
を加え混練したものを、パンチング鉄芯体に塗着し乾燥
して、カドミウム陰極板を作製する訳である。
板、陰極にニッケル板を用いて行ない、電流は30〜5
0A/dm2とすればよい。そして、陰極のニッケル板に
析出したカドミウム(二次凝集している海綿状カドミウ
ム粉末;一次粒子径平均1μm)をニッケル板から取り
除き、水洗・乾燥後、例えば乳鉢などで粉砕すれば所望
の金属カドミウム粉末が得られる。更に、例えば、こう
して得た金属カドミウム粉末10〜30重量部と酸化カ
ドミウム90〜70重量部とを混合し、これに補強材料
である化学繊維と結着剤であるメチルセルロース及び水
を加え混練したものを、パンチング鉄芯体に塗着し乾燥
して、カドミウム陰極板を作製する訳である。
<作 用> 以上の手段を用いることにより、金属カドミウム粉末の
一次粒子径を小さなものとし、カドミウム陰極における
カドミウム利用率の向上を図ることができる。また、こ
の金属カドミウム粉末中には従来の亜鉛置換製法を用い
た場合のような亜鉛の混入は皆無であり、煩雑な亜鉛除
去作業も不要となる。
一次粒子径を小さなものとし、カドミウム陰極における
カドミウム利用率の向上を図ることができる。また、こ
の金属カドミウム粉末中には従来の亜鉛置換製法を用い
た場合のような亜鉛の混入は皆無であり、煩雑な亜鉛除
去作業も不要となる。
<実施例> 塩化カドミウム70g/溶解した水溶液に水酸化ニッ
ケルを1g/添加し分散させ、更に塩酸を添加してpH
5.0に調整し保持した電解液を作り、この電解液中に金
属カドミウム板を陽極として、またニッケル板を陰極と
して入れ、40A/dm2の電流を通じることによって陰
極に海綿状の金属カドミウムを析出させた。この海綿状
金属カドミウムを水洗し、乾燥した後、乳鉢で粉下し20
0メッシュの篩に通過させて本発明に係る金属カドミウ
ム粉末を得た。
ケルを1g/添加し分散させ、更に塩酸を添加してpH
5.0に調整し保持した電解液を作り、この電解液中に金
属カドミウム板を陽極として、またニッケル板を陰極と
して入れ、40A/dm2の電流を通じることによって陰
極に海綿状の金属カドミウムを析出させた。この海綿状
金属カドミウムを水洗し、乾燥した後、乳鉢で粉下し20
0メッシュの篩に通過させて本発明に係る金属カドミウ
ム粉末を得た。
この金属カドミウム粉末20重量部に酸化カドミウム粉
末80重量部、アクリルニトリル繊維1重量部、メチル
セルロース0.5重量部、水25重量部を加え混合して作
った混練物をパンチング鉄芯体に塗着し乾燥した後、所
定寸法に切断してカドミウム陰極を作った。このカドミ
ウム陰極と公知のニッケル陽極とを組合せ、7規定の水
酸化カリウム水溶液を注入して公称容量1.2AHのニッ
ケル−カドミウム蓄電池(本発明品A)を作製した。特
公昭58-32744号公報に開示された方法で製造した金属カ
ドミウム粉末を用いた他は上記と同様にして公称容量1.
2AHのニッケル−カドミウム蓄電池(従来品B)を作
製した。
末80重量部、アクリルニトリル繊維1重量部、メチル
セルロース0.5重量部、水25重量部を加え混合して作
った混練物をパンチング鉄芯体に塗着し乾燥した後、所
定寸法に切断してカドミウム陰極を作った。このカドミ
ウム陰極と公知のニッケル陽極とを組合せ、7規定の水
酸化カリウム水溶液を注入して公称容量1.2AHのニッ
ケル−カドミウム蓄電池(本発明品A)を作製した。特
公昭58-32744号公報に開示された方法で製造した金属カ
ドミウム粉末を用いた他は上記と同様にして公称容量1.
2AHのニッケル−カドミウム蓄電池(従来品B)を作
製した。
以上の2つのニッケル−カドミウム蓄電池を、夫々20
℃、400mAで5時間充電した後、1.2Aで終止電圧1.0
Vまで放電するという充放電サイクルを繰り返した時の
サイクル数と放電時間との関係は第2図に示す通りであ
る。同図より本発明品Aの方が従来品よりサイクル特性
が優れていることがわかる。これは、本発明品に用いた
金属カドミウム粉末の利用率が従来品のものよりも大き
く、このため、本発明品の電池の方が陰極劣化しにく
く、サイクル劣化の原因の一つである陰極支配電池とな
り難いことに依るものと思われる。尚、本発明品に用い
た金属カドミウム粉末の利用率は77%であったのに対
し、従来品のものは52%であった。
℃、400mAで5時間充電した後、1.2Aで終止電圧1.0
Vまで放電するという充放電サイクルを繰り返した時の
サイクル数と放電時間との関係は第2図に示す通りであ
る。同図より本発明品Aの方が従来品よりサイクル特性
が優れていることがわかる。これは、本発明品に用いた
金属カドミウム粉末の利用率が従来品のものよりも大き
く、このため、本発明品の電池の方が陰極劣化しにく
く、サイクル劣化の原因の一つである陰極支配電池とな
り難いことに依るものと思われる。尚、本発明品に用い
た金属カドミウム粉末の利用率は77%であったのに対
し、従来品のものは52%であった。
一方、本発明の製造方法において、電解液中の塩化カド
ミウム濃度、水酸化ニッケル粉末添加量、pHを夫々変化
させた場合の、得られた金属カドミウム粉末の利用率の
それぞれの場合における変化を第1図(A)〜(C)に示す。
尚、これらのカドミウム利用率は次のようにして測定し
た。
ミウム濃度、水酸化ニッケル粉末添加量、pHを夫々変化
させた場合の、得られた金属カドミウム粉末の利用率の
それぞれの場合における変化を第1図(A)〜(C)に示す。
尚、これらのカドミウム利用率は次のようにして測定し
た。
即ち、各々の金属カドミウム粉末にメチルセルロース
(結着剤)とアクリルニトリル繊維と水とを繰萎えて混
練して作ったペーストを、パンチング鉄芯対に塗着し、
乾燥してカドミウム陰極を各々作り、これらのカドミウ
ム陰極にニッケル板を対極として比重1.25の水酸化カリ
ウム水溶液中で所定の充放電を行なって夫々の放電容量
を測定し、カドミウム利用率(%)=放電容量(mAH)/(金
属カドミウム粉末重量(g)×476.9(mAH/g))に基づいて
カドミウム利用率を算出した。
(結着剤)とアクリルニトリル繊維と水とを繰萎えて混
練して作ったペーストを、パンチング鉄芯対に塗着し、
乾燥してカドミウム陰極を各々作り、これらのカドミウ
ム陰極にニッケル板を対極として比重1.25の水酸化カリ
ウム水溶液中で所定の充放電を行なって夫々の放電容量
を測定し、カドミウム利用率(%)=放電容量(mAH)/(金
属カドミウム粉末重量(g)×476.9(mAH/g))に基づいて
カドミウム利用率を算出した。
また、第1図(A)は水酸化ニッケル添加量を1g/と
し、pH5.5に保持した状態において塩化カドミウム濃度
を変えた場合の測定結果、第1図(B)は塩化カドミウム
濃度を70g/とし、pH5.5に保持した状態において
水酸化ニッケル添加量を変えた場合の測定結果、第1図
(C)は塩化カドミウム濃度を70g/とし、水酸化ニ
ッケル添加量を1g/とした状態において、pHを変え
た場合の測定結果である。
し、pH5.5に保持した状態において塩化カドミウム濃度
を変えた場合の測定結果、第1図(B)は塩化カドミウム
濃度を70g/とし、pH5.5に保持した状態において
水酸化ニッケル添加量を変えた場合の測定結果、第1図
(C)は塩化カドミウム濃度を70g/とし、水酸化ニ
ッケル添加量を1g/とした状態において、pHを変え
た場合の測定結果である。
第1図(A)より、塩化カドミウムを15〜80g/含
有させた場合にはカドミウム利用率が70%前後とな
り、高い利用率の金属カドミウム粉末が得られることが
わかる(尚、従来の亜鉛置換製法による金属カドミウム
粉末は利用率が50%程度である)。
有させた場合にはカドミウム利用率が70%前後とな
り、高い利用率の金属カドミウム粉末が得られることが
わかる(尚、従来の亜鉛置換製法による金属カドミウム
粉末は利用率が50%程度である)。
また、第1図(B)より、添加する水酸化ニッケルは0.2g
/以上あればカドミウム利用率が向上することがわか
る。尚、水酸化ニッケル添加量が5.0g/を超える
と、金属カドミウム粉末に残留する水酸化ニッケルによ
って陰・陽極間の充電容量差が減り易くなり、電池がサ
イクル劣化し易くなることが知得された。
/以上あればカドミウム利用率が向上することがわか
る。尚、水酸化ニッケル添加量が5.0g/を超える
と、金属カドミウム粉末に残留する水酸化ニッケルによ
って陰・陽極間の充電容量差が減り易くなり、電池がサ
イクル劣化し易くなることが知得された。
更に、第1図(C)より、電解液のpHが4.5〜6.5の範囲が
最もカドミウム利用率が高いことがわかる。
最もカドミウム利用率が高いことがわかる。
<発明の効果> 以上のように構成されるこの発明のカドミウム陰極の製
造方法によれば、従来の亜鉛置換製法のような手間のか
かる亜鉛除去作業は不用なことは勿論、使用する金属カ
ドミウム粉末の一次粒子径を小さなものとすることがで
き、金属カドミウム粉末の利用率が高まる結果、カドミ
ウム陰極におけるカドミウム利用率向上を図ることがで
きるという効果を奏する。また、このようなカドミウム
陰極を用いることにより、アルカリ蓄電池の充放電サイ
クル特性を向上させることができるという効果もあり、
その工業上利用価値は大きい。
造方法によれば、従来の亜鉛置換製法のような手間のか
かる亜鉛除去作業は不用なことは勿論、使用する金属カ
ドミウム粉末の一次粒子径を小さなものとすることがで
き、金属カドミウム粉末の利用率が高まる結果、カドミ
ウム陰極におけるカドミウム利用率向上を図ることがで
きるという効果を奏する。また、このようなカドミウム
陰極を用いることにより、アルカリ蓄電池の充放電サイ
クル特性を向上させることができるという効果もあり、
その工業上利用価値は大きい。
第1図(A)は塩化カドミウム濃度と金属カドミウム粉末
の利用率との関係を示したグラフ、第1図(B)は水酸化
ニッケル添加量と金属カドミウム粉末の利用率との関係
を示したグラフ、第1図(C)はpHと金属カドミウム粉末
の利用率との関係を示したグラフ、第2図は本発明の方
法及び従来法により作製したニッケル−カドミウム蓄電
池のサイクル数と放電時間との関係を示したグラフであ
る。
の利用率との関係を示したグラフ、第1図(B)は水酸化
ニッケル添加量と金属カドミウム粉末の利用率との関係
を示したグラフ、第1図(C)はpHと金属カドミウム粉末
の利用率との関係を示したグラフ、第2図は本発明の方
法及び従来法により作製したニッケル−カドミウム蓄電
池のサイクル数と放電時間との関係を示したグラフであ
る。
Claims (1)
- 【請求項1】主活物質としての酸化カドミウム粉末また
は水酸化カドミウム粉末と、予備充電生成物としての金
属ガドミウム粉末とを含有した混練物を導電芯体に塗着
し、乾燥してなるカドミウム陰極の製造方法であって、
前記金属カドミウム粉末は、塩化カドミウムを15〜8
0g/含む水溶液に水酸化ニッケル粉末を0.2〜5.0g
/分散させてなる電解液を、pH4.5〜6.5の範囲に保持
し電気分解して陰極に析出させて得たものであることを
特徴とするカドミウム陰極の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60133658A JPH061696B2 (ja) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | カドミウム陰極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP60133658A JPH061696B2 (ja) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | カドミウム陰極の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS61292856A JPS61292856A (ja) | 1986-12-23 |
| JPH061696B2 true JPH061696B2 (ja) | 1994-01-05 |
Family
ID=15109914
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP60133658A Expired - Lifetime JPH061696B2 (ja) | 1985-06-19 | 1985-06-19 | カドミウム陰極の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH061696B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012178296A (ja) * | 2011-02-28 | 2012-09-13 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池 |
-
1985
- 1985-06-19 JP JP60133658A patent/JPH061696B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS61292856A (ja) | 1986-12-23 |
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