JPH0640490B2 - 可塑化カドミウム電極 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は電気化学的ゼネレーター用の電極に関し、さら
に詳しくは蓄電池用の酸化カドミウム電極に関する。

先行技術の説明 より高い性能へ導く新しい電極を目指してさまざまのそ
して数多くのルートが長年にわたって既に開拓されてい
る。この分野において、研究は主としてコレクターの重
量の軽減、活性物質の保持の増強、およびより良好な電
荷集積の確立によるそれらの電気化学的効果の増加に向
けられている。多孔質コレクターの使用は、最初焼結金
属構造の使用により、次に最近は９０％以上にも達し得
る開放孔を有する繊維質または細網金属化構造の使用に
よって、先行技術に比較して実質的な進歩へ達してい
る。

本発明の詳細な説明 本発明は、コレクターが高い多孔度の金属構造であるカ
ドミウム電極に関する。

好ましくは電荷コレクターおよび活性物質を保持するた
めのマトリックスの両方を形成する目的に使用される金
属基体は、細胞状空間の併列を形成し、かつ９５％をこ
える連続気泡の空隙率を有する細胞状細網構造である。

この「金属発泡体」は少なくともニッケルの表面層によ
って形成される。この構造はポリエーテルまたはポリエ
ステル発泡体上に形成された金属沈着によって通常得ら
れるので、前記沈着の厚みは有利に５ないし１０μｍの
オーダーである。平均孔直径は好ましくは０．３mmない
し１mmの範囲、そして特に０．７ないし０．８mm付近で
ある。前記基体の厚みは、製造されたカドミウム電極の
意図する用途の関数として選定される。特に、該厚みは
それがらせん状に巻かれるか否か、または小または大寸
法蓄電池に装着されるかによって異なる。該厚みはまた
作動条件および所望の電気化学的性能を考慮して決定す
ることもできる。多くの場合、基体の厚みは０．５ない
し３mm，好ましくは１ないし２mmの範囲であろう。

以上に規定した厚み２mmのコレクターは、見掛け表面積
約５０mg／cm²の質量を持つ。実際の表面積対見掛け表
面積の比は５付近である。

電極の活性物質、即ち酸化カドミウムはペーストの形で
コレクター（これは保持マトリックスを形成する機能を
も有する）の内部へ導入される。

このペーストは活性物質と、必要あれば増粘剤を添加し
てもよい可塑剤とを混合することによって得られる。

本発明によれば、酸化カドミウムへ好ましくはテフロン
（ポリテトラフロロエチレン）よりなる可塑剤を加える
ことが提案される。この可塑剤は有利には約６０％の濃
度を有する水性懸濁液の形で導入される。テフロン対酸
化カドミウムの比は２ないし４重量％の範囲であり、一
般に３％が採用される。次に混合物へアルコール希釈剤
が添加され、それは例えば変性したエタノールとするこ
とができる。ペーストの製造時、アルコール対酸化カド
ミウムの比は、CdO １００ｇに対しアルコール約８０ml
である。完成した電極へいわゆる可塑化電極性格を与え
る可塑剤の存在は、活性物質内に増強された機械的強度
特性を与える繊維状組織を生成させる効果を有する。こ
の結合剤は活性物質のもろさから生ずるもろさを減らす
効果を有し、そのため後者はある程度の可撓性を獲得す
る。

最後に、細網状マトリックス中へ活性物質を容易に充填
し得るためには、ペーストの製造時に増粘剤を導入する
ことが有用である。この増粘剤の機能は、ペースト化操
作の条件を満足するなめらかなねばり気を得ることであ
る。考慮される増粘剤は好ましくはメチルセルロースで
あり、これは有利には酸化カドミウムに関し約１重量％
の割合で活性物質中へ導入することができる。

細網状金属構造のペースト化が次に人手によりまたは機
械によって実施される。支持体の厚みおよびその細孔の
寸法に応じ、ペースト化作業は好ましくは１回または２
回で実施される。２回のペースト化作業の場合、１回目
は一方の面からペーストを導入し、２回目は反対側から
ペーストを導入するのが有利である。

本発明による電極の最適な形成を確実にするためには、
ペースト化後追加の作業を実施するのが有用である。

このためペースト化操作の直後、電極を例えばゴム被膜
ローラーによって低圧カレンダー処理にかけるのが有利
である。

次に活性物質中に含まれる水およびアルコールを除去す
るため、乾燥することが好ましい。急激な乾燥はクラッ
クを発生するから、乾燥作業はあまり急激に実施しない
よう注意すべきである。この要件は乾燥工程を好ましく
は１００℃より高くない低温度で実施することを必要と
する。

本発明の次の工程において、電極をニッケルでドーピン
グすることよりなる作業を実施することが特に有利であ
る。このニッケルドーピング作業は、電極は硝酸ニッケ
ル溶液へ浸漬することによって実施され、その際の最適
濃度は５０ｇ／付近である。浸漬時間は好ましくは１
分のオーダーであり、その間に電極の含浸が行われる。

ドーピング作業の目的は、本発明に従って形成したカド
ミウム電極へサイクル中の電気化学的安定性を与えるこ
とである。実際問題として、もしこのドーピング作業を
実施しなければ、数１０サイクルの後に電極電圧低下が
観察され、電極容量が次第に低下する。電極をニッケル
によるドーピング処理する時、それはその容量の損失な
しに数１０００回もの充電／放電サイクルに耐えること
ができる。

この製造工程の後、１回目の乾燥作業に関して既に述べ
たのと類似の条件で２回目の乾燥を実施するのが有用で
ある。

本発明による最終の有益な工程は、電極をコンパクト化
作業へかけることよりなる。この作業には二つの基本的
理由が存在する。一つには、電極の厚みの減少を許容す
ることにより、簡単な機械的作業によってオーム容量の
増加を許容する。加えてコンパクト化は電極の一体化の
効果を有し、そのため高い機械的強度が得られる。この
コンパクト化作業は好ましく見掛け表面積cm²当たり約
２００kgの圧力で実施され、その結果電極の厚みを半分
にすることが可能である。

本発明に従って製作し、そして以上規定した工程すへて
を含む製造方法にかけたカドミウム電極は、約７００Ah
／の容積容量および約２５０Ah／kgの質量容量を提供
する。このタイプの電極は放電深さ８０％におけるＣ／
２における充電／放電１０００サイクル後、容量の損失
を少しも示さない。

以上から明瞭なように、本発明は前記の特定な実施例に
限定されるものではなく、すべの代替形をも含む。

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】活性物質として酸化カドミウムと、可塑剤
   として酸化カドミウムの２ないし４重量％のポリテトラ
   フロロエチレンとを混合して活性物質ペーストを調製
   し、連続気泡の空隙率９５％をこえる細網状金属構造を
   有する電荷コレクターの全厚みにわたって前記活性物質
   を充填し、このようにして得た電極をカレンダー掛け
   し、前記電極を乾燥した後硝酸ニッケル溶液で浸漬およ
   び含浸することによってドーピングし、そして次に該電
   極を乾燥し、最後にその厚みを減少するためコンパクト
   化することを特徴とする可塑化カドミウム電極の製造方
   法。
2. 【請求項２】前記活性物質ペーストは、酸化カドミウム
   粉末とポリテトラフロロエチレンをアルコールで練合す
   ることによって調製される第１項の方法。
3. 【請求項３】前記アルコールはエタノールであり、酸化
   カドミウム粉末１００ｇあたり約８ml使用される第２項
   の方法。
4. 【請求項４】前記活性物質ペースとは、増粘剤として酸
   化カドミウムの約１重量％のメチルセルロースを含んで
   いる第１項の方法。
5. 【請求項５】前記硝酸ニッケル溶液で浸漬および含浸す
   るドーピング工程は、約１分間続けられる第１項の方
   法。
6. 【請求項６】前記細網状金属構造を有する電荷コレクタ
   ーは、０．７ないし０．８mmの平均孔径を有し、約０．
   ５ないし３mmの厚みを有する少なくとも一層のニッケル
   層が形成されている第１項の方法。