JPH0640491B2 - 非焼結ニツケル電極 - Google Patents
非焼結ニツケル電極Info
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- JPH0640491B2 JPH0640491B2 JP61252114A JP25211486A JPH0640491B2 JP H0640491 B2 JPH0640491 B2 JP H0640491B2 JP 61252114 A JP61252114 A JP 61252114A JP 25211486 A JP25211486 A JP 25211486A JP H0640491 B2 JPH0640491 B2 JP H0640491B2
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- Japan
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- nickel
- electrode
- substrate
- dendrite
- activator
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/32—Nickel oxide or hydroxide electrodes
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 本発明はアルカリ電池のための非焼結ニッケル電極に関
し、さらに詳細には、かかる電極の活性物質のための改
良された基質に関する。
し、さらに詳細には、かかる電極の活性物質のための改
良された基質に関する。
アルカリ電池のためのニッケル電極は２つのタイプに大
別される。すなわち、焼結ニッケル電池と非焼結ニッケ
ル電極との２つである。焼結ニッケル電極には一般に水
酸化ニッケルで電気化学的に含浸された多孔質の焼結ニ
ッケル板が使用されておりそして反復使用後も優秀なピ
ーク電力保持能を示す。非焼結ニッケル電極はしばしば
『プラスチックボンド電極』とも呼称されており、伝導
性基質（たとえば、銅、ニッケルまたは鉄製のエキスパ
ンデッドメタル、金網、箔など）の上に活性体（活性物
質の混合物）を圧着（プレス）することによって製造さ
れる。焼結電極に比較してこの非焼結電極は一般にサイ
クル反復後のピーク電力保持能が劣る。
別される。すなわち、焼結ニッケル電池と非焼結ニッケ
ル電極との２つである。焼結ニッケル電極には一般に水
酸化ニッケルで電気化学的に含浸された多孔質の焼結ニ
ッケル板が使用されておりそして反復使用後も優秀なピ
ーク電力保持能を示す。非焼結ニッケル電極はしばしば
『プラスチックボンド電極』とも呼称されており、伝導
性基質（たとえば、銅、ニッケルまたは鉄製のエキスパ
ンデッドメタル、金網、箔など）の上に活性体（活性物
質の混合物）を圧着（プレス）することによって製造さ
れる。焼結電極に比較してこの非焼結電極は一般にサイ
クル反復後のピーク電力保持能が劣る。
非焼結プラスチックボンド電極の場合、その活性体は典
型的には下記の混合物である： 電気化学的活性物質としての水酸化ニッケル； 水酸化ニッケル全体にわたって分散された、その活性体
に伝導性を賦与するための伝導性希釈剤（たとえば、ニ
ッケルのまたは黒鉛の粉末）； その電極の充電効率を向上させるための水酸化コバルト
および 伝導性基質上に活性物質と稀釈剤とを相互に結合して保
持するためのプラスチック結合剤（たとえば、スチレン
またはポリテトラフルオロエチレン＝ＰＴＦＥ）。
型的には下記の混合物である： 電気化学的活性物質としての水酸化ニッケル； 水酸化ニッケル全体にわたって分散された、その活性体
に伝導性を賦与するための伝導性希釈剤（たとえば、ニ
ッケルのまたは黒鉛の粉末）； その電極の充電効率を向上させるための水酸化コバルト
および 伝導性基質上に活性物質と稀釈剤とを相互に結合して保
持するためのプラスチック結合剤（たとえば、スチレン
またはポリテトラフルオロエチレン＝ＰＴＦＥ）。
さらに詳細にいうと、このような活性体は粒子サイズが
約１０ミクロンまでの範囲である粉末粒子の形状の伝導
性稀釈剤としての黒鉛を好ましくは約２０乃至２５重量
％含有する。伝導性稀釈剤の量がこれより少ないと一般
的に活性物質の伝導性と電力性能が低下する傾向が表れ
る。逆に稀釈剤の量が上記範囲よりも大きすぎると活性
水酸化ニッケルのために利用できる空間が無益に消費さ
れることとなる。活性体内の結合剤の含有量は選択され
た特定の結合剤に応じて活性体の重量の約１乃至１０重
量％の範囲で選択しうる。たとえば、ＰＴＦＥ結合剤の
含有量は通常約３乃至５重量％である。さらに、ほとん
どの製造者は電極の充電特性を向上させるため水酸化コ
バルトを少量（たとえば存在するニッケルの約５％てい
ど）含有させている。
約１０ミクロンまでの範囲である粉末粒子の形状の伝導
性稀釈剤としての黒鉛を好ましくは約２０乃至２５重量
％含有する。伝導性稀釈剤の量がこれより少ないと一般
的に活性物質の伝導性と電力性能が低下する傾向が表れ
る。逆に稀釈剤の量が上記範囲よりも大きすぎると活性
水酸化ニッケルのために利用できる空間が無益に消費さ
れることとなる。活性体内の結合剤の含有量は選択され
た特定の結合剤に応じて活性体の重量の約１乃至１０重
量％の範囲で選択しうる。たとえば、ＰＴＦＥ結合剤の
含有量は通常約３乃至５重量％である。さらに、ほとん
どの製造者は電極の充電特性を向上させるため水酸化コ
バルトを少量（たとえば存在するニッケルの約５％てい
ど）含有させている。
非焼結ニッケル電極の活性体は金属基質（たとえばニッ
ケルまたはニッケルめっきされた銅）に（たとえばロー
ルプレスによって）圧着される。金属基質は電池の対向
電極に対して活性体を支持する役割を果たすだけでな
く、電極のための一次集電器としても働く。この伝導性
基質はエキスパンデドメタル、穿孔金属（たとえば両側
にパンチングによって形成された耳を有するパフォーレ
ーションシートなど）または開放セル形フォームメタル
等の各種形態をとることができる。
ケルまたはニッケルめっきされた銅）に（たとえばロー
ルプレスによって）圧着される。金属基質は電池の対向
電極に対して活性体を支持する役割を果たすだけでな
く、電極のための一次集電器としても働く。この伝導性
基質はエキスパンデドメタル、穿孔金属（たとえば両側
にパンチングによって形成された耳を有するパフォーレ
ーションシートなど）または開放セル形フォームメタル
等の各種形態をとることができる。
非焼結ニッケル電極は焼結ニッケル電極よりも経済的に
製造でき、かつペースト鉛−酸電池電極のために常用さ
れているものと全く同様な製造技術ならびに製造装置が
利用できるという明瞭な利点がある。しかしながら、非
焼結ニッケル電極によって従来焼結ニッケル電極と同等
な電力性能レベルを達成することはできなかった。この
点についてさらに詳細に説明すると、非焼結ニッケル電
極は通常その初期ピーク電力が焼結ニッケル電極よりも
低い。しかも、焼結ニッケル電極とは異なり、サイクル
の繰り返しによりそのピーク電力［たとえば５０％放電
深度（ＤＯＤ＝depth of discharge）における］は急速
に減衰する。
製造でき、かつペースト鉛−酸電池電極のために常用さ
れているものと全く同様な製造技術ならびに製造装置が
利用できるという明瞭な利点がある。しかしながら、非
焼結ニッケル電極によって従来焼結ニッケル電極と同等
な電力性能レベルを達成することはできなかった。この
点についてさらに詳細に説明すると、非焼結ニッケル電
極は通常その初期ピーク電力が焼結ニッケル電極よりも
低い。しかも、焼結ニッケル電極とは異なり、サイクル
の繰り返しによりそのピーク電力［たとえば５０％放電
深度（ＤＯＤ＝depth of discharge）における］は急速
に減衰する。
非焼結ニッケル電極におけるこの電力減衰の主たる理由
の１つは、活性体と基質との間に存在する界面抵抗であ
り、この抵抗がサイクルのくり返しと共に急激に増加す
るためであると考えられている。そしてこのサイクル反
復にともなう界面抵抗の増加はつぎのような事象に関連
しているものと信じられる： 活性体と基質表面との間の界面接触が小さい； 活性体と基質との間の接着力が低下する； 基質表面に抵抗性酸化物膜が形成される。
の１つは、活性体と基質との間に存在する界面抵抗であ
り、この抵抗がサイクルのくり返しと共に急激に増加す
るためであると考えられている。そしてこのサイクル反
復にともなう界面抵抗の増加はつぎのような事象に関連
しているものと信じられる： 活性体と基質表面との間の界面接触が小さい； 活性体と基質との間の接着力が低下する； 基質表面に抵抗性酸化物膜が形成される。
これまで、他の研究者によって基質表面の粗さを増すと
非焼結電極の性能が向上することが見出されている。た
とえば、下記の文献が参照される。
非焼結電極の性能が向上することが見出されている。た
とえば、下記の文献が参照される。
V. Koudelka 等の論文；Plastic-Bonded Electrodes fo
t Nickel-Cadmium Accumulators.V.Influence of the C
urrent Collector and Mechanical Compression on the
Current Carrying Capability of the Nickel Oxide E
lectrode.Journal of Power Sources,6:(1981),161 -1
69頁。
t Nickel-Cadmium Accumulators.V.Influence of the C
urrent Collector and Mechanical Compression on the
Current Carrying Capability of the Nickel Oxide E
lectrode.Journal of Power Sources,6:(1981),161 -1
69頁。
この論文には”金属化された”（たとえばスプレーされ
た）ニッケル表面が電気メッキされたニッケル表面より
優れていることが報告されている。さらに別の研究者は
基質上にニッケルと黒鉛とを一緒に電着することによっ
て粗面化された基質面を提供している。これは”共着
（ｃｏｄｅｐ）”コーティングとも呼ばれており、非焼
結ニッケル電極の電力性能の改良のためにそれまで使用
されてきた電着物（たとえば、明輝、半明輝またはつや
消しニッケル電着物）よりも効果があることが立証され
ている。しかしながら、共着コーテイングはきわめて高
価につき、商業的生産規模でのコーテイング制御が困難
であり、しかも得られる面の粗さが実質的に伝導性物質
の粒子サイズに左右される。
た）ニッケル表面が電気メッキされたニッケル表面より
優れていることが報告されている。さらに別の研究者は
基質上にニッケルと黒鉛とを一緒に電着することによっ
て粗面化された基質面を提供している。これは”共着
（ｃｏｄｅｐ）”コーティングとも呼ばれており、非焼
結ニッケル電極の電力性能の改良のためにそれまで使用
されてきた電着物（たとえば、明輝、半明輝またはつや
消しニッケル電着物）よりも効果があることが立証され
ている。しかしながら、共着コーテイングはきわめて高
価につき、商業的生産規模でのコーテイング制御が困難
であり、しかも得られる面の粗さが実質的に伝導性物質
の粒子サイズに左右される。
したがって、本発明の目的は、少なくとも共着コーテイ
ングされた基質を使用してつくられた電極と実質的に同
等な電力性能を有しており、しかもその製品はより容易
に、より経済的に、より矛盾なく実施可能であり、そし
てその特性が時間、温度、濃度、電流密度のごとき容易
に制御可能なメッキのパラメータを変えることによって
容易に変更できる非焼結ニッケル電極を提供することで
ある。
ングされた基質を使用してつくられた電極と実質的に同
等な電力性能を有しており、しかもその製品はより容易
に、より経済的に、より矛盾なく実施可能であり、そし
てその特性が時間、温度、濃度、電流密度のごとき容易
に制御可能なメッキのパラメータを変えることによって
容易に変更できる非焼結ニッケル電極を提供することで
ある。
本発明のその他の目的および効果は以下の記載から明ら
かとなろう。
かとなろう。
本発明はプラスチック−ボンド形非焼結ニッケル電極を
含むアルカリ電池に関し、本発明による電極の特徴は電
気伝導性基質（たとえばニッケル、銅など）の上に電着
され、該基質の表面に強固に接着したニッケルデンドラ
イトの層を有する基質が使用されていることにある。こ
のデンドライト結晶のサイズおよび個数は活性体がその
メッキされた面に浸透しそしてデンドライトが活性体内
に突入した状態となり、その結果として活性体と接触す
る基質の有効面積が実質的に増加され（少なくとも２倍
に増加）、かつまた活性体が機械的に係止されて使用中
に活性体が基質から早期に分離してしまうのが防止され
るような十分なサイズおよび個数（密度）である。
含むアルカリ電池に関し、本発明による電極の特徴は電
気伝導性基質（たとえばニッケル、銅など）の上に電着
され、該基質の表面に強固に接着したニッケルデンドラ
イトの層を有する基質が使用されていることにある。こ
のデンドライト結晶のサイズおよび個数は活性体がその
メッキされた面に浸透しそしてデンドライトが活性体内
に突入した状態となり、その結果として活性体と接触す
る基質の有効面積が実質的に増加され（少なくとも２倍
に増加）、かつまた活性体が機械的に係止されて使用中
に活性体が基質から早期に分離してしまうのが防止され
るような十分なサイズおよび個数（密度）である。
このようにして基質の活性体との有効接触面積が増加さ
れることにより両者間の界面抵抗は減少する。活性体が
基質と機械的に係合することによって基質に対する活性
体の密着力は強められる。これらの結果として電極の有
効寿命は長くなる。
れることにより両者間の界面抵抗は減少する。活性体が
基質と機械的に係合することによって基質に対する活性
体の密着力は強められる。これらの結果として電極の有
効寿命は長くなる。
メッキされた表面に活性体が十分に浸透できるようにす
るため、基質表面上のデンドライトの密度はつぎのよう
に定めるのが好ましい。すなわち、デンドライト結晶間
空隙が活性体内の伝導性稀釈剤粒子の平均直径よりも大
きく、伝導性稀尺剤粒子が丁度その空隙に入り込みそし
てデンドライトの側面と接触するように選択するのであ
る。デンドライトとの最も効果的な接触を保証するため
には、このデンドライト間空隙が伝導性粒子の直径の数
倍（たどし通常約１０倍以下）であることが好ましい。
デンドライト間空間が伝導性粒子のサイズより小さい
と、稀釈剤粒子は、その空隙に入ることができず、した
がってデンドライト側面によって提供される付加的面と
接触することができない。他方、デンドライト間空隙が
大き過ぎると基質の有効表面積が減少されるばかりでな
く、その空隙に入りこんだ付加的活性体は、デンドライ
トと直接隣接する活性体に比較して、デンドライトとの
伝導関係が悪くなる。したがって界面抵抗を減少させる
ために全く寄与しなくなる。
るため、基質表面上のデンドライトの密度はつぎのよう
に定めるのが好ましい。すなわち、デンドライト結晶間
空隙が活性体内の伝導性稀釈剤粒子の平均直径よりも大
きく、伝導性稀尺剤粒子が丁度その空隙に入り込みそし
てデンドライトの側面と接触するように選択するのであ
る。デンドライトとの最も効果的な接触を保証するため
には、このデンドライト間空隙が伝導性粒子の直径の数
倍（たどし通常約１０倍以下）であることが好ましい。
デンドライト間空間が伝導性粒子のサイズより小さい
と、稀釈剤粒子は、その空隙に入ることができず、した
がってデンドライト側面によって提供される付加的面と
接触することができない。他方、デンドライト間空隙が
大き過ぎると基質の有効表面積が減少されるばかりでな
く、その空隙に入りこんだ付加的活性体は、デンドライ
トと直接隣接する活性体に比較して、デンドライトとの
伝導関係が悪くなる。したがって界面抵抗を減少させる
ために全く寄与しなくなる。
本発明によるデンドライトは好ましくは、約１０４／ｃ
ｍ２乃至１０７／ｃｍ２の密度、少なくとも２乃至約１
０のアスペクト比（すなわち、高さ／平均幅）を有し、
そして活性体と接触する集電器の有効表面積を少なくと
も２倍にすると共に活性体内へ比較的深く突入するもで
ある。デンドライトが集電器の有効表面積を１０倍増加
させることが好ましい。アスペクト比は２以下では活性
体の浸透がほとんどなくなり、１０以上になるとデンド
ライトは脆くなり、表面に密着しないでむしろ表面から
剥離しやすくなる。このため活性体は十分には基質に係
止されず、活性体と基質との間の界面における電気抵抗
は所望のごとくは減少されない。
ｍ２乃至１０７／ｃｍ２の密度、少なくとも２乃至約１
０のアスペクト比（すなわち、高さ／平均幅）を有し、
そして活性体と接触する集電器の有効表面積を少なくと
も２倍にすると共に活性体内へ比較的深く突入するもで
ある。デンドライトが集電器の有効表面積を１０倍増加
させることが好ましい。アスペクト比は２以下では活性
体の浸透がほとんどなくなり、１０以上になるとデンド
ライトは脆くなり、表面に密着しないでむしろ表面から
剥離しやすくなる。このため活性体は十分には基質に係
止されず、活性体と基質との間の界面における電気抵抗
は所望のごとくは減少されない。
デンドライトはデンドライト間空隙の約１乃至９倍の平
均胴回り長さを待つのが好ましい。これによって、各デ
ンドライトは十分大きい活性体との接触面積を持つよう
になる。
均胴回り長さを待つのが好ましい。これによって、各デ
ンドライトは十分大きい活性体との接触面積を持つよう
になる。
本発明によるデンドライト形ニッケルコーテイグによっ
てもたらされる基質と活性体との間の接触面積医の増加
ならびに両者の密着性の向上は本発明によりニッケル電
極の電力性能を顕著に向上させる。さらにいま１つの利
点として、デンドライト形ニッケルを使用してつくられ
た電極は他の基質コーティングを使用してつくられた電
極よりも電極積み重ね圧縮の影響を受けることが少なく
しそして電力出力の良好な電池が得られることが確認さ
れている。
てもたらされる基質と活性体との間の接触面積医の増加
ならびに両者の密着性の向上は本発明によりニッケル電
極の電力性能を顕著に向上させる。さらにいま１つの利
点として、デンドライト形ニッケルを使用してつくられ
た電極は他の基質コーティングを使用してつくられた電
極よりも電極積み重ね圧縮の影響を受けることが少なく
しそして電力出力の良好な電池が得られることが確認さ
れている。
本発明によるデンドライト形ニッケルコーテイングはこ
のような電着物を形成するための公知の任意技術を使用
して基質上に電着することができる。たとえば、不純物
レベルの銅を含有している、高電流密度で運転される低
温の静止ニッケルストライク浴が高性能（電力につい
て）集電器のメッキのために成功的に使用されうること
がわかっている。しかし残念なことに、銅不純物は最終
的にテスト電池を汚染させる。従って、電解ニッケル粉
末をつくるために使用される電解液とメッキパラメータ
を使用することが好ましい。たとえば、下記に示すよう
な電解液とメッキ条件が使用しうる：電解液Ａ NiSO4・７H2O……… 20g/l (NH4)2SO4……… 20g/1 NaCl ……… 10g/l pH ……… 4 -4.5 電流密度 ……… 5アンペア/dm2 温度 ………… 30 - 35 ℃ 電解液Ｂ NiCl2 ……… 9- 18g/l NH4Cl ……… 20g/l NaCl ……… 10g/l pH …………… 5.5 -6.5 電流密度 ……30-60アンペア/dm2 電解液Ｃ Ni（NiSO4・7H2Oとして）… 20g/l NH４Cl …… 40g/l NaCl ……… 25g/l 温度 ……… 25℃ pH …………… ５ 電流密度 ……200ミリアンペア/cm2 時間 ………… ５分間 もちろん、他の電解液も使用方法に応じて使用可能であ
る。なお、デンドライト形電着物質形成のために好まし
い電解条件はつぎのとおりである： （１）低金属イオン濃度、 （２）不活性電解質（たとえばNaCl）の高濃度、 （３）静止電解液、 （４）高電流密度、 （５）低温度、 （６）長電着時間。
のような電着物を形成するための公知の任意技術を使用
して基質上に電着することができる。たとえば、不純物
レベルの銅を含有している、高電流密度で運転される低
温の静止ニッケルストライク浴が高性能（電力につい
て）集電器のメッキのために成功的に使用されうること
がわかっている。しかし残念なことに、銅不純物は最終
的にテスト電池を汚染させる。従って、電解ニッケル粉
末をつくるために使用される電解液とメッキパラメータ
を使用することが好ましい。たとえば、下記に示すよう
な電解液とメッキ条件が使用しうる：電解液Ａ NiSO4・７H2O……… 20g/l (NH4)2SO4……… 20g/1 NaCl ……… 10g/l pH ……… 4 -4.5 電流密度 ……… 5アンペア/dm2 温度 ………… 30 - 35 ℃ 電解液Ｂ NiCl2 ……… 9- 18g/l NH4Cl ……… 20g/l NaCl ……… 10g/l pH …………… 5.5 -6.5 電流密度 ……30-60アンペア/dm2 電解液Ｃ Ni（NiSO4・7H2Oとして）… 20g/l NH４Cl …… 40g/l NaCl ……… 25g/l 温度 ……… 25℃ pH …………… ５ 電流密度 ……200ミリアンペア/cm2 時間 ………… ５分間 もちろん、他の電解液も使用方法に応じて使用可能であ
る。なお、デンドライト形電着物質形成のために好まし
い電解条件はつぎのとおりである： （１）低金属イオン濃度、 （２）不活性電解質（たとえばNaCl）の高濃度、 （３）静止電解液、 （４）高電流密度、 （５）低温度、 （６）長電着時間。
基質として銅が使用される場合には、デンドライト層の
電着実施前に平滑ニッケル（たとえばスルファメートニ
ッケル）の連続層でまず基質をコーテイングして銅が完
全にニッケルで被覆されアルカリ性電解液に対して保護
されるようにするのが好ましい。この点においても粗面
化された基質はメッキ中のデンドライトの良好な核形成
を助長する。したがって、平滑な銅表面をメッキ前にサ
ンドブラストまたはグリットブラスト処理するのが好ま
しい。
電着実施前に平滑ニッケル（たとえばスルファメートニ
ッケル）の連続層でまず基質をコーテイングして銅が完
全にニッケルで被覆されアルカリ性電解液に対して保護
されるようにするのが好ましい。この点においても粗面
化された基質はメッキ中のデンドライトの良好な核形成
を助長する。したがって、平滑な銅表面をメッキ前にサ
ンドブラストまたはグリットブラスト処理するのが好ま
しい。
以下本発明を実施例と性能試験によってさらに説明す
る。
る。
デンドライトニッケル集電器をフルサイズの水酸化ニッ
ケル（ＮｉＯＯＨ）電極に組み込みそして３極カドミウ
ム／水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）電池内でテストを実
施した。このニッケル電極の電力性能を１００サイクル
以上にわたってパルス電力試験で調べた。その結果をス
ルファメートニッケル（すなわち、平滑ニッケルの中で
最も粗いもの）、半光沢ニッケル、光沢ニッケル、非電
解ニッケル、共着ニッケルでそれぞれメッキした集電器
について行った同様な試験の結果と比較した。比較の結
果はつぎのとおりであった。
ケル（ＮｉＯＯＨ）電極に組み込みそして３極カドミウ
ム／水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）電池内でテストを実
施した。このニッケル電極の電力性能を１００サイクル
以上にわたってパルス電力試験で調べた。その結果をス
ルファメートニッケル（すなわち、平滑ニッケルの中で
最も粗いもの）、半光沢ニッケル、光沢ニッケル、非電
解ニッケル、共着ニッケルでそれぞれメッキした集電器
について行った同様な試験の結果と比較した。比較の結
果はつぎのとおりであった。
１．半光沢ニッケルとスルファメートニッケルとは電力
性能が同じである； ２．光沢ニッケルと非電解ニッケルとはスルファメート
ニッケルと比較して電力性能が劣る； ３．共着ニッケルおよびデンドラアイトニッケルでそれ
ぞれメッキされた集電器において最良の性能が観察され
た。
性能が同じである； ２．光沢ニッケルと非電解ニッケルとはスルファメート
ニッケルと比較して電力性能が劣る； ３．共着ニッケルおよびデンドラアイトニッケルでそれ
ぞれメッキされた集電器において最良の性能が観察され
た。
さらに詳細に説明すると、水酸化ニッケル（ＮｉＯＯ
Ｈ）電極は厚さ約０．０１１ｃｍそして横１６ｃｍ×縦
１６ｃｍの電鋳銅箔からなる集電器を使用して製造され
た。この銅箔を孔明けダイスの上に置き、０．５ｃｍ間
隔で直径１．５ｍｍの孔をあけた。隣接する孔を向き合
った側から打ち抜きそしてこのパーフォレーション箔を
０．０７６ｃｍの一定厚さに圧延した。
Ｈ）電極は厚さ約０．０１１ｃｍそして横１６ｃｍ×縦
１６ｃｍの電鋳銅箔からなる集電器を使用して製造され
た。この銅箔を孔明けダイスの上に置き、０．５ｃｍ間
隔で直径１．５ｍｍの孔をあけた。隣接する孔を向き合
った側から打ち抜きそしてこのパーフォレーション箔を
０．０７６ｃｍの一定厚さに圧延した。
以上の方法で製作されたパーフォレーション箔の試料の
いくつかを下記条件でスルファメートニッケルでコーテ
ィングした： Ｎｉ …… 75g/l Ni(NH2SO3)2……… 450g/l NiCl2・3-1/2H2O…… 4g/l H3BO3 …………… 45g/l SNAP（湿潤剤）… 0.4g/l pH …………… 3.5- 4 温度 ……… 55℃ 電流密度 ……… 12ミリアンペア/cm2 時間 ………… 45 分間 撹拌 ………… 機械的 この試料をニッケルデンドライトでコーティングした基
質と比較するための対照として使用した。
いくつかを下記条件でスルファメートニッケルでコーテ
ィングした： Ｎｉ …… 75g/l Ni(NH2SO3)2……… 450g/l NiCl2・3-1/2H2O…… 4g/l H3BO3 …………… 45g/l SNAP（湿潤剤）… 0.4g/l pH …………… 3.5- 4 温度 ……… 55℃ 電流密度 ……… 12ミリアンペア/cm2 時間 ………… 45 分間 撹拌 ………… 機械的 この試料をニッケルデンドライトでコーティングした基
質と比較するための対照として使用した。
その他のパーフォレーション箔試料を密度を変化させて
次ぎのようにニッケルデンドライトで被覆した。
次ぎのようにニッケルデンドライトで被覆した。
Ｎｉ …… 60g/l NiCl2・3-1/2H2O…… 24g/l HCl …………… 55g/l Cu …………… 30ppm pH …………… ＜ 1 温度 …… 25℃ 撹拌 ………… なし 電圧： 試料Ａ ・・・・５ 試料Ｂ ・・・１４ 試料Ｃ ・・・・５ 試料Ｄ ・・・・５ 電流密度： 試料Ａ ・・・・５０ｍＡ／ｃｍ２ 試料Ｂ ・・・２５０ｍＡ／ｃｍ２ 試料Ｃ ・・・・５０ｍＡ／ｃｍ２ 試料Ｄ ・・・・５０ｍＡ／ｃｍ２ 時間： 試料Ａ ・・・・３０分間 試料Ｂ ・・・・１０分間 試料Ｃ ・・・・３０分間 試料Ｄ ・・・・３０分間 試料Ａの上に形成された電着物の模様は第４図に示され
ており、これは約２×１０５デンドライト／ｃｍ２のデ
ンドライト密度を有していた。試料Ｂの上に形成された
電着物のデンドライト密度はそれよりも低く、場所によ
っては１０５デンドライト／ｃｍ２以下であった。
ており、これは約２×１０５デンドライト／ｃｍ２のデ
ンドライト密度を有していた。試料Ｂの上に形成された
電着物のデンドライト密度はそれよりも低く、場所によ
っては１０５デンドライト／ｃｍ２以下であった。
さらにまた対照として、共着ニッケル被覆パーフォレー
ション箔試料も製作してニッケルデンドライト被覆基質
と比較した。すなわち、集電器、すなわち基質の表面に
最適化した特定メッキ浴を使用して黒鉛と電解ニッケル
の層（黒鉛約７重量％）を共着して共着ニッケル電着物
を形成した。この試料の顕微鏡写真が第１図と第２図で
ある。共着層は黒鉛層で被覆された。この黒鉛層は共着
層内の黒鉛と接触するようにスチレンバインダー（約１
２．５重量％）によって保持された。これは活性体への
酸化抵抗性ブリッジとして機能する。
ション箔試料も製作してニッケルデンドライト被覆基質
と比較した。すなわち、集電器、すなわち基質の表面に
最適化した特定メッキ浴を使用して黒鉛と電解ニッケル
の層（黒鉛約７重量％）を共着して共着ニッケル電着物
を形成した。この試料の顕微鏡写真が第１図と第２図で
ある。共着層は黒鉛層で被覆された。この黒鉛層は共着
層内の黒鉛と接触するようにスチレンバインダー（約１
２．５重量％）によって保持された。これは活性体への
酸化抵抗性ブリッジとして機能する。
スルファメートニッケル約４ｇを電着して形成されたス
ルファメートニッケル被覆層は約１３ミクロンの厚さを
有しそして鈍い灰色を呈していた。これに対して、平均
２ｇを電着して形成されたニッケルデンドライト被覆層
は厚さが平均約３８ミクロンで、濃い灰色乃至黒色を呈
し、明らかに粗いと認知される粗面を有していた（第３
図、４図、６図，７図、８図および９図参照）。また、
３ｇを電着して形成された共着ニッケル層は平均厚さが
約２５ミクロンで、黒く見え、粗い感触を有していた
（第１図および第２図参照）。
ルファメートニッケル被覆層は約１３ミクロンの厚さを
有しそして鈍い灰色を呈していた。これに対して、平均
２ｇを電着して形成されたニッケルデンドライト被覆層
は厚さが平均約３８ミクロンで、濃い灰色乃至黒色を呈
し、明らかに粗いと認知される粗面を有していた（第３
図、４図、６図，７図、８図および９図参照）。また、
３ｇを電着して形成された共着ニッケル層は平均厚さが
約２５ミクロンで、黒く見え、粗い感触を有していた
（第１図および第２図参照）。
以上により製作されたニッケル被覆集電器試料にそれぞ
れ下記組成の水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）活性体を約
０．１８ｃｍの厚さそして約１２アンペアー時（ＡＨ）
の容量となるよう接合した。
れ下記組成の水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）活性体を約
０．１８ｃｍの厚さそして約１２アンペアー時（ＡＨ）
の容量となるよう接合した。
水酸化ニッケル ・・・６２．９重量％ 水酸化コバルト ・・・ ３．３重量％ 黒鉛（２ミクロン）・・・２２．０重量％ カーボンファイバー・・・ ５．９重量％ ＰＴＦＥ ・・・ ５．９重量％ 得られた水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）電極のいくつか
を３極Ｃｄ／ＮｉＯＯＨ電池に入れて試験した。この電
池は２つの市販形焼結カドミウム陰極（たとえばゼネラ
ルエレクトリック社、カタログ番号Ｎｏ．ＸＣ０２）の
間に１つの陽極がはさまれている３極電池である。
を３極Ｃｄ／ＮｉＯＯＨ電池に入れて試験した。この電
池は２つの市販形焼結カドミウム陰極（たとえばゼネラ
ルエレクトリック社、カタログ番号Ｎｏ．ＸＣ０２）の
間に１つの陽極がはさまれている３極電池である。
Ｃｄ電極は約１２ＡＨの容量を有しており、したがって
電池は約２の理論比で陽極制限される。各陽極と陰極は
“Pellon 2501 ”の商品名で市販されている不織ポリア
ミドセパレータで１巻きされそして電池ケースのサイズ
いっぱいに積み重ねられた。圧縮前の幅の約９０％まで
プレキシガラス板を使用してこの電極束を圧縮した。こ
の電池に２５重量％水酸化カリウム（ＫＯＨ）２００ml
を充填し（電極束は完全に液面下となる）そして完全に
排気した状態でテストを実施した。電池は１日間放置し
て含浸され、それから電池形成がつぎの手順で実施され
た： Ｃ／１０のレートで２０時間充電； Ｃ／３のレートで０．０２ボルトのカットオフレベルま
で放電； ０ボルトまで一晩短絡； Ｃ／６のレートで６時間充電。
電池は約２の理論比で陽極制限される。各陽極と陰極は
“Pellon 2501 ”の商品名で市販されている不織ポリア
ミドセパレータで１巻きされそして電池ケースのサイズ
いっぱいに積み重ねられた。圧縮前の幅の約９０％まで
プレキシガラス板を使用してこの電極束を圧縮した。こ
の電池に２５重量％水酸化カリウム（ＫＯＨ）２００ml
を充填し（電極束は完全に液面下となる）そして完全に
排気した状態でテストを実施した。電池は１日間放置し
て含浸され、それから電池形成がつぎの手順で実施され
た： Ｃ／１０のレートで２０時間充電； Ｃ／３のレートで０．０２ボルトのカットオフレベルま
で放電； ０ボルトまで一晩短絡； Ｃ／６のレートで６時間充電。
その後、規定の充電・放電サイクル試験、即ち、（充電
で始まる）Ｃ／６レート６時間充電、Ｃ／３レートで
０．０６ボルトのカットオフまでの放電サイクルが開始
された各充電および放電後に３０分間の開放回路休止期
間を置いた。
で始まる）Ｃ／６レート６時間充電、Ｃ／３レートで
０．０６ボルトのカットオフまでの放電サイクルが開始
された各充電および放電後に３０分間の開放回路休止期
間を置いた。
ＮｉＯＯＨ電極の電力性能はパルス電力試験によって決
定される値である、５０％放電深度（ＤＯＤ）における
ピーク電力出力で表される。すなわち、電池をＣ／３の
レートで９０分間（すなわち、理論的容量を基準にして
５０％ＤＯＤまで）放電する。１５分間の開放回路休止
期間を置いた後、６０アンペア放電パルスを引き出す。
このパルスの前と後に電圧測定を行なう。ピーク電力計
算前に各Ｃｄ／ＮｉＯＯＨ測定電圧に０．４ボルトを加
えて補正する。これはそのＮｉＯＯＨ電極がＣｄ／Ｎｉ
ＯＯＨ電池でなくＺｎ／ＮｉＯＯＨ電池に組み込まれた
と仮定した場合の電力出力を推定するためである。
定される値である、５０％放電深度（ＤＯＤ）における
ピーク電力出力で表される。すなわち、電池をＣ／３の
レートで９０分間（すなわち、理論的容量を基準にして
５０％ＤＯＤまで）放電する。１５分間の開放回路休止
期間を置いた後、６０アンペア放電パルスを引き出す。
このパルスの前と後に電圧測定を行なう。ピーク電力計
算前に各Ｃｄ／ＮｉＯＯＨ測定電圧に０．４ボルトを加
えて補正する。これはそのＮｉＯＯＨ電極がＣｄ／Ｎｉ
ＯＯＨ電池でなくＺｎ／ＮｉＯＯＨ電池に組み込まれた
と仮定した場合の電力出力を推定するためである。
この補正された電圧測定値からピーク電力出力が下記式
によって計算される。
によって計算される。
Ｐmax ＝Ｅ２Ｉ／４（Ｅ−Ｖ） （式中、Ｅはパルス前の開放回路電圧、Ｉパルス中の放
電電流、 Ｖは２０秒パルス終了時における最終電圧である） 第１０図はこれらの試験の結果を示すグラフであり、ス
ルファメートニッケル対照電極と共着ニッケル対照電極
の性能曲線（最適、直線）ならびにニッケルデンドライ
トすなわちデンドライト形ニッケル電極（前記試料Ａ〜
Ｄ）の実データが示されている。第１０図から明らかな
ように、ニッケルデンドライト電極試料Ａ，ＣおよびＤ
は対照のスルファメート電極および共着電極の両者より
も優れている。そして試料Ｂのニッケルデンドライト電
極は対照の共着電極と実質的に同等な性能を有してい
る。
電電流、 Ｖは２０秒パルス終了時における最終電圧である） 第１０図はこれらの試験の結果を示すグラフであり、ス
ルファメートニッケル対照電極と共着ニッケル対照電極
の性能曲線（最適、直線）ならびにニッケルデンドライ
トすなわちデンドライト形ニッケル電極（前記試料Ａ〜
Ｄ）の実データが示されている。第１０図から明らかな
ように、ニッケルデンドライト電極試料Ａ，ＣおよびＤ
は対照のスルファメート電極および共着電極の両者より
も優れている。そして試料Ｂのニッケルデンドライト電
極は対照の共着電極と実質的に同等な性能を有してい
る。
さらに、Ｃｄ／ＮｉＯＯＨ電池内で試験されたものと同
種のニッケルデンドライトメッキＮｉＯＯＨ電極が亜鉛
／水酸化ニッケル電池内でも試験された。使用されたＺ
ｎ／ＮｉＯＯＨ電池は２つのＮｉＯＯＨ電極と３つの亜
鉛電極からなるものであった。
種のニッケルデンドライトメッキＮｉＯＯＨ電極が亜鉛
／水酸化ニッケル電池内でも試験された。使用されたＺ
ｎ／ＮｉＯＯＨ電池は２つのＮｉＯＯＨ電極と３つの亜
鉛電極からなるものであった。
ＮｉＯＯＨ電極はそれぞれ１層のPellon 2501で包ま
れ、亜鉛電極は”Celgard 3401”の商品名で市販されて
いる多孔質ポリプロピレンでそれぞれ３層に包まれた。
亜鉛電極はエキスパンデッドメタルグリッドの上にＰＴ
ＦＥ結合剤中ＺｎＯから実質的になる混合物を被覆して
製造され、得られた電極の名目容量は約２２ＡＨであっ
た。したがって試験に供された電池は陽極（すなわちＮ
ｉＯＯＨ）により制限され、約２５ＡＨの理論的容量を
もち、そして化学量論的比は約２．６であった。
れ、亜鉛電極は”Celgard 3401”の商品名で市販されて
いる多孔質ポリプロピレンでそれぞれ３層に包まれた。
亜鉛電極はエキスパンデッドメタルグリッドの上にＰＴ
ＦＥ結合剤中ＺｎＯから実質的になる混合物を被覆して
製造され、得られた電極の名目容量は約２２ＡＨであっ
た。したがって試験に供された電池は陽極（すなわちＮ
ｉＯＯＨ）により制限され、約２５ＡＨの理論的容量を
もち、そして化学量論的比は約２．６であった。
Ｎｉ−Ｚｎ電池試験に使用された銅箔集電器はすべてデ
ンドライトＮｉ層の電着に先立ってスルファメートニッ
ケルの連続下層（厚さ０．００１ｃｍ）でメッキされて
いた。この連続したスルファメートＮｉの下塗り層の存
在により銅はアルカリ性電解液の作用から完全に保護さ
れ、したがってデンドライト層が連続した被覆を与えな
い場合でも電池が銅で汚染される心配はなくなる。
ンドライトＮｉ層の電着に先立ってスルファメートニッ
ケルの連続下層（厚さ０．００１ｃｍ）でメッキされて
いた。この連続したスルファメートＮｉの下塗り層の存
在により銅はアルカリ性電解液の作用から完全に保護さ
れ、したがってデンドライト層が連続した被覆を与えな
い場合でも電池が銅で汚染される心配はなくなる。
このあと、デンドライトＮｉ層がアンモニア性メッキ浴
から電着された。すなわち、試料Ｆが下記条件で３．７
ｇのニッケルでメッキされた： Ni(NiSO4として）・・・ ９ｇ／ｌ NH4Cl ・・・・ １８ｇ／ｌ NaCl ・・・・ １４ｇ／ｌ pH ・・・・ ５〜６ 電流密度 ・・・・１００mA／cm2 時間 ・・・・ ５分間 温度 ・・・・ 環境温度 撹拌 ・・・・ なし これによって形成されたニッケルデンドライト電着層が
第６図および第７図に示されており、そのデンドライト
密度は約７×１０５デンドライト／ｃｍ２である。
から電着された。すなわち、試料Ｆが下記条件で３．７
ｇのニッケルでメッキされた： Ni(NiSO4として）・・・ ９ｇ／ｌ NH4Cl ・・・・ １８ｇ／ｌ NaCl ・・・・ １４ｇ／ｌ pH ・・・・ ５〜６ 電流密度 ・・・・１００mA／cm2 時間 ・・・・ ５分間 温度 ・・・・ 環境温度 撹拌 ・・・・ なし これによって形成されたニッケルデンドライト電着層が
第６図および第７図に示されており、そのデンドライト
密度は約７×１０５デンドライト／ｃｍ２である。
また、別に試料Ｅを下記条件で６．２ｇのニッケルでメ
ッキした： Ni(NiSO4として）・・１８．５ｇ／ｌ NH4Cl ・・・・ ３７ｇ／ｌ NaCl ・・・・ ２８ｇ／ｌ pH ・・・・ ５〜６ 電流密度 ・・・・１５０mA／cm2 時間 ・・・・ ５分間 温度 ・・・・ 環境温度 撹拌 ・・・・ なし これによって形成されたニッケルデンドライト電着層が
第８図および第９図に示されており、そのデンドライト
密度は約２×１０６デンドライト／ｃｍ２である。
ッキした： Ni(NiSO4として）・・１８．５ｇ／ｌ NH4Cl ・・・・ ３７ｇ／ｌ NaCl ・・・・ ２８ｇ／ｌ pH ・・・・ ５〜６ 電流密度 ・・・・１５０mA／cm2 時間 ・・・・ ５分間 温度 ・・・・ 環境温度 撹拌 ・・・・ なし これによって形成されたニッケルデンドライト電着層が
第８図および第９図に示されており、そのデンドライト
密度は約２×１０６デンドライト／ｃｍ２である。
このＺｎ／ＮｉＯＯＨ電池に真空下で２５重量％水酸化
カリウム約２００mlを充填し、この状態で電池は３日放
置して含浸させ、そしてこのあと電池形成を行ない、し
かるのちフル充填／排気された状態で運転された。
カリウム約２００mlを充填し、この状態で電池は３日放
置して含浸させ、そしてこのあと電池形成を行ない、し
かるのちフル充填／排気された状態で運転された。
電池形成はつぎの手順で実施された： ２アンペアで２０時間充電； ６アンペアで０ボルトまで放電； 一晩短絡； ２アンペアで２０時間充電。
このあと、通常の充電−放電サイクル実験を、６アンペ
アで１ボルトまでの放電から開始した。この放電後３．
５アンペアで６時間再充電する。そして各充電と放電の
後に５乃至１０分間の開放回路休止期間を置いた。
アで１ボルトまでの放電から開始した。この放電後３．
５アンペアで６時間再充電する。そして各充電と放電の
後に５乃至１０分間の開放回路休止期間を置いた。
Ｚｎ／ＮｉＯＯＨ電極の電力性能はパルス電力試験によ
って決定される値である、５０％放電深度におけるピー
ク電力出力で表される。すなわち、電池を充電後、６ア
ンペアのレートで９０分間放電する。３０分間の開放回
路休止期間を置いた後、電池から１２０アンペアパルス
を２０秒間放電させる。そしてＣｄ／ＮｉＯＯＨ電池の
電力計算のために前記した方程式と同じ式を用いてピー
ク電力を計算する。
って決定される値である、５０％放電深度におけるピー
ク電力出力で表される。すなわち、電池を充電後、６ア
ンペアのレートで９０分間放電する。３０分間の開放回
路休止期間を置いた後、電池から１２０アンペアパルス
を２０秒間放電させる。そしてＣｄ／ＮｉＯＯＨ電池の
電力計算のために前記した方程式と同じ式を用いてピー
ク電力を計算する。
第１１図はこれらの試験の結果を示すグラフであり、デ
ンドライト形ニッケル電極の好ましい性能が明示されて
いる。すなわち、第１１図には共着ニッケル対照電極の
場合ならびに平均的スルファメートニッケル対照電極の
場合の最適性能曲線が２つのデンドライト形ニッケル電
極（試料ＥとＦ）の実データと対比されて示されてい
る。第１１図から明らかなように、ニッケルデンドライ
ト電極試料Ｅは対照のスルファメート電極および共着電
極の両者よりも優れている。そして試料Ｆはスルファメ
ート対照電極よりは優れておりそして対照の共着電極と
実質的に同等な性能を有している。
ンドライト形ニッケル電極の好ましい性能が明示されて
いる。すなわち、第１１図には共着ニッケル対照電極の
場合ならびに平均的スルファメートニッケル対照電極の
場合の最適性能曲線が２つのデンドライト形ニッケル電
極（試料ＥとＦ）の実データと対比されて示されてい
る。第１１図から明らかなように、ニッケルデンドライ
ト電極試料Ｅは対照のスルファメート電極および共着電
極の両者よりも優れている。そして試料Ｆはスルファメ
ート対照電極よりは優れておりそして対照の共着電極と
実質的に同等な性能を有している。
デンドライト密度を低くしてさらにＮｉ−Ｚｎ電池テス
トを実施したが、この試験条件のもとでは平滑ニッケル
集電器をもつ対照電池に比較して見るべき性能向上はな
かった。この試験結果は、本試験条件下では、Ｎｉ−Ｚ
ｎ電池の場合には本発明の効果がフルスケール電池ベー
スで認知できるようになるまでにはＮｉ−Ｃｄの場合よ
りも高いデンドライト密度が必要であることを示してい
る。このことはまた、Ｎｉ−Ｚｎ電池の全体的電力性能
に影響を与えそして高いデンドライト密度の場合を除い
てニッケル電極によってもっぱら寄与された改良を隠蔽
してしまうようなより強力な要素（たとえば電極束の圧
縮力、亜鉛塩イオンの作用など）が存在しているのでは
ないかという推論を裏付けている。個別的電極試験（す
なわち直接基準電極と比較した試験）を実施することに
よって低デンドライト密度においてもＮｉ−Ｚｎ電池内
でのデンドライトコーテイングの電力性能向上効果が立
証されるであろう。
トを実施したが、この試験条件のもとでは平滑ニッケル
集電器をもつ対照電池に比較して見るべき性能向上はな
かった。この試験結果は、本試験条件下では、Ｎｉ−Ｚ
ｎ電池の場合には本発明の効果がフルスケール電池ベー
スで認知できるようになるまでにはＮｉ−Ｃｄの場合よ
りも高いデンドライト密度が必要であることを示してい
る。このことはまた、Ｎｉ−Ｚｎ電池の全体的電力性能
に影響を与えそして高いデンドライト密度の場合を除い
てニッケル電極によってもっぱら寄与された改良を隠蔽
してしまうようなより強力な要素（たとえば電極束の圧
縮力、亜鉛塩イオンの作用など）が存在しているのでは
ないかという推論を裏付けている。個別的電極試験（す
なわち直接基準電極と比較した試験）を実施することに
よって低デンドライト密度においてもＮｉ−Ｚｎ電池内
でのデンドライトコーテイングの電力性能向上効果が立
証されるであろう。
第５図、第７図および第９図は本発明によるニッケルデ
ンドライトの樹枝状特徴を示している。また第４図（第
３図と対比）および第５図（上下対比）は予め粗面化さ
れた基質が特定の１組の条件下で形成されるデンドライ
トの性状ならびに密度に影響を与えることを示してい
る。たとえば、第５図は同一電解液内で４００ｍＡ／ｃ
ｍ２で３０分間両側を同時メッキされた電鋳箔１の断面
の走査電子顕微鏡写真（５００倍）である。この箔１の
上側２は電鋳マンドレルに対向形成された側であり、し
たがって高度につやのある（すなわち光沢のある）なめ
らかな面を有している。これに対して、箔の下側３は電
気鋳造法の結果としてきわめて粗くなっている。図から
明らかなように、箔の粗面側すなち下側３に形成された
デンドライト形ニッケル層Ａは箔１の平滑面側すなわち
上側２に形成されたデンドライト形ニッケル層Ｂよりも
はるかにデンドライト密度が高い。
ンドライトの樹枝状特徴を示している。また第４図（第
３図と対比）および第５図（上下対比）は予め粗面化さ
れた基質が特定の１組の条件下で形成されるデンドライ
トの性状ならびに密度に影響を与えることを示してい
る。たとえば、第５図は同一電解液内で４００ｍＡ／ｃ
ｍ２で３０分間両側を同時メッキされた電鋳箔１の断面
の走査電子顕微鏡写真（５００倍）である。この箔１の
上側２は電鋳マンドレルに対向形成された側であり、し
たがって高度につやのある（すなわち光沢のある）なめ
らかな面を有している。これに対して、箔の下側３は電
気鋳造法の結果としてきわめて粗くなっている。図から
明らかなように、箔の粗面側すなち下側３に形成された
デンドライト形ニッケル層Ａは箔１の平滑面側すなわち
上側２に形成されたデンドライト形ニッケル層Ｂよりも
はるかにデンドライト密度が高い。
本発明により電極の活性体内にのびるニッケルデンドラ
イトを使用するとまず第一に活性体と基質との間の接触
面が増加される。第二には活性体が基質に係止されしっ
かりと確保されるという利点が得られる。
イトを使用するとまず第一に活性体と基質との間の接触
面が増加される。第二には活性体が基質に係止されしっ
かりと確保されるという利点が得られる。
第１図は電鋳銅の光沢面側のＮｉ−Ｃ共着電着層の走査
電子顕微鏡写真（１０００倍）； 第２図は電鋳銅のくもり面（すなわち粗い面）側のＮｉ
−Ｃ共着電着層の走査電子顕微鏡写真（１０００倍）； 第３図は電鋳銅の光沢面側のデンドライト形ニッケル電
着層の走査電子顕微鏡写真（１０００倍）； 第４図は電鋳銅のくもり面側のデンドライト形ニッケル
電着層の走査電子顕微鏡写真（１０００倍）； 第５図は両側（すなわち、光沢面側とくもり面側）がデ
ンドライト形ニッケルメッキされた電鋳銅箔の断面の走
査電子顕微鏡写真（５００倍）； 第６図と第７図はテスト試料Ｆの走査電子顕微鏡写真
（上面図と断面図）； 第８図と第９図はテスト試料Ｅの走査電子顕微鏡写真
（上面図と断面図）； である； 第１０図はニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池を
使用したいくつかの試験の結果を示すグラフ； 第１１図はニッケル−亜鉛（Ｎｉ−Ｚｎ）電池を使用し
たいくつかの試験の結果を示すグラフである。 ［主要部分の符号の説明］ １は電鋳金属箔基質、 ２はその箔の上側光沢面、 ３はその箔の下側粗面、 Ａは下側粗面上に形成されたデンドライト形ニッケル
層、 Ｂは上側平滑面上に形成されたデンドライト形ニッケル
層である。
電子顕微鏡写真（１０００倍）； 第２図は電鋳銅のくもり面（すなわち粗い面）側のＮｉ
−Ｃ共着電着層の走査電子顕微鏡写真（１０００倍）； 第３図は電鋳銅の光沢面側のデンドライト形ニッケル電
着層の走査電子顕微鏡写真（１０００倍）； 第４図は電鋳銅のくもり面側のデンドライト形ニッケル
電着層の走査電子顕微鏡写真（１０００倍）； 第５図は両側（すなわち、光沢面側とくもり面側）がデ
ンドライト形ニッケルメッキされた電鋳銅箔の断面の走
査電子顕微鏡写真（５００倍）； 第６図と第７図はテスト試料Ｆの走査電子顕微鏡写真
（上面図と断面図）； 第８図と第９図はテスト試料Ｅの走査電子顕微鏡写真
（上面図と断面図）； である； 第１０図はニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃｄ）電池を
使用したいくつかの試験の結果を示すグラフ； 第１１図はニッケル−亜鉛（Ｎｉ−Ｚｎ）電池を使用し
たいくつかの試験の結果を示すグラフである。 ［主要部分の符号の説明］ １は電鋳金属箔基質、 ２はその箔の上側光沢面、 ３はその箔の下側粗面、 Ａは下側粗面上に形成されたデンドライト形ニッケル
層、 Ｂは上側平滑面上に形成されたデンドライト形ニッケル
層である。
Claims (2)
- 【請求項１】アルカリ電池の非焼結ニッケル電極であっ
て、該電極が金属基質上にプレスされた電気化学的活性
体を包含し、該活性体は実質的に水酸化ニッケルと、該
水酸化ニッケル全体にわたって分散された直径１０ミク
ロン以下の不活性伝導性粉末粒子と、該水酸化物と伝導
性粉末粒子とを相互に結合するためのプラスチック結合
剤とよりなっている非焼結ニッケル電極において、該基
質表面上には密着性ニッケル電着物が存在しており、こ
の電着物は該粉末粒子間を該活性体内にのび、そして該
活性体と接触する基質の有効面積を少なくとも倍加する
とともに該活性体と係合して電極使用中に該活性体が早
期に該基質から分離しないよう係止する、十分な量のニ
ッケルデンドライトからなることを特徴とする非焼結ニ
ッケル電極。 - 【請求項２】前記ニッケルデンドライトは、 （ｉ）２乃至約１０のアスペクト比， （ii）少なくとも１０４／ｃｍ２、ただし１０７／ｃｍ
２より少ない該表面上の個数、 （iii）該粒子の平均直径より大きいデンドライト間面
間隔、および （iv）該基質面積の少なくとも２倍である、該活性体と
接触する有効表面積、 を有していることを特徴とする特許請求の範囲第１項に
記載の非焼結ニッケル電極。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US06/791,446 US4663256A (en) | 1985-10-25 | 1985-10-25 | Nonsintered nickel electrode |
| US791446 | 1985-10-25 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS62100944A JPS62100944A (ja) | 1987-05-11 |
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