JPH07114919A - ペースト式ニッケル極の製造方法 - Google Patents

ペースト式ニッケル極の製造方法

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JPH07114919A
JPH07114919A JP5280365A JP28036593A JPH07114919A JP H07114919 A JPH07114919 A JP H07114919A JP 5280365 A JP5280365 A JP 5280365A JP 28036593 A JP28036593 A JP 28036593A JP H07114919 A JPH07114919 A JP H07114919A
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JP
Japan
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mixture
paste
putty
solvent
nickel
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Pending
Application number
JP5280365A
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English (en)
Inventor
Koji Isawa
浩次 石和
Hideki Takahashi
秀樹 高橋
Hiroyuki Takahashi
浩之 高橋
Yoshihiko Uchiumi
良彦 内海
Yoshihiro Kiyama
義浩 木山
Masahiko Tsukiashi
雅彦 月脚
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FDK Twicell Co Ltd
Original Assignee
Toshiba Battery Co Ltd
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明はペースト式ニッケル極の製造方法に
おいて、ニッケルペーストを2回に分けて混練すること
により、水酸化コバルトの分散を均質とし、導電性を良
好にして、体積当りの電気容量の大きいニッケル極を製
造することを目的とする。 【構成】 本発明は水酸化ニッケルとコバルト酸化物か
らなる活物質と、増粘剤と溶媒とを混練したペースト
を、基板に充填するペースト式ニッケル極の製造であ
る。本発明は活物質と増粘剤と溶媒の一部とを混練し、
粘度の高いパテ状に調整する第1工程と、残りの溶媒を
加えてスラリー状に調整する第2工程とを有することを
特徴とするペースト式ニッケル極の製造方法である。本
発明は第1工程において、30000CP以上の粘度で
2分間以上混練してもよい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はニッケルカドミウム電
池、または水素吸蔵合金を負極とするニッケル水素電池
等のアルカリ蓄電池に使用するペースト式ニッケル極の
製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルカリ蓄電池に使用される電極として
は、従来、例えばカーボニルニッケルを成形、焼結して
得られた基板に溶液状の活物質を含浸、化成することに
よって製造されたいわゆる焼結方式による物が主流であ
った。しかしながら、前記焼結式電極は焼結基板の占め
る体積が全体の約20%と大きいため、活物質である水
酸化ニッケルの充填量を増やすことができず、近年要求
の高い高容量化への対応が困難である欠点があった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】このようなことから、
焼結式に代わるものとしして、粉末状活物質をペースト
状にしてこれを空隙率90%以上、孔径数100ミクロ
ンの三次元網状多孔体からなる基板に、直接充填して製
造されるいわゆるペースト式ニッケル極が提案され、実
用化されている。しかしながらニッケル極は水酸化ニッ
ケルの導電性が小さいため、活物質として水酸化ニッケ
ルのみでは利用率が大きく低下する現象がある。これを
解決するために導電助剤として、一酸化コバルトあるい
は水酸化コバルト等のコバルト酸化物を添加することが
一般的に行われている。しかし十分な効果を得るために
は、酸化物の種類にもよるが水酸化ニッケル量に対して
最低10%は添加する必要があり、その分水酸化ニッケ
ルの体積が減少してしまう問題がある。その結果体積あ
たり容量として焼結式の約20%増程度しか得られず、
ペースト式ニッケル極本来の長所が生かされていないの
が現状である。
【0004】本発明は上記従来の課題を解決するために
なされたもので、体積あたり容量の大きいペースト式ニ
ッケルの製造方法を提供するものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は水酸化ニッケル
とコバルト酸化物からなる活物質と、増粘剤と溶媒を混
練したペーストを基板に充填してなるペースト式ニッケ
ル極の製造方法において、第1工程として、活物質と増
粘剤と溶媒の一部を混練して、粘度の高いパテ状に調整
したのち、第2工程として、残りの溶媒を加えてスラリ
ー状に調整することを特徴とする。その際、上記増粘剤
としてはメチルセルロース、カルボキシメチルセルロー
ス、ヒドロキシプロピルセルロース、ポリアクリル酸、
ポリアクリル酸ナトリウムからなる群より選択した1種
類または2種類の混合物を使用し、かつ溶媒として水を
使用することが好ましい。また前記混練の第1工程にお
いて30000CP以上の粘度で2分間以上混練するこ
とが同様に好ましい。コバルト酸化物としてはいずれも
効果が認められるが、一般的には一酸化コバルト、四三
酸化コバルト、水酸化コバルトが使用される。
【0006】
【作用】水酸化ニッケルの利用率を焼結式と同程度まで
確保するために、コバルト酸化物の添加量として水酸化
ニッケルに対して10%以上が必要な理由の一つとし
て、両者の分散が十分でないことがあげられる。導電効
果を十分に得るためにはコバルト酸化物が水酸化ニッケ
ル結晶の周囲を被覆するような形状となっていることが
好ましく、そのような分散状態を形成するために、ペー
スト混練においてシェア(せん断)をかけてコバルト酸
化物の二次凝集を分解する必要がある。しかしながら、
通常スポンジ状やフェルト状の基板に充填するようなペ
ースト粘度であるところの1000〜10000CP程
度における混練ではシェアを十分に発生させることがで
きない。
【0007】そこで発明者らは検討の結果30000C
P以上の粘度で一定時間以上混練を行うことで、ペース
トにシェアが十分にかかりコバルト酸化物の分散状態が
最適になることを見いだした。前記1000〜1000
0CPのペーストにおいても増粘剤と溶媒の溶解が十分
でない混練初期には、30000CP以上の粘度になる
時間が存在するが10秒程度と瞬間的なものであり、好
ましくは混練方法や練り速度にもよるが少なくとも2分
間以上の混練が必要となる。しかし30000CP以上
の粘度では前記基板への充填ができないため、これを解
決するために前記混練を第1工程としさらに溶媒を追加
して基板に充填可能な1000〜10000CPの粘度
になるまで混練する第2工程からなる製造方法を考案
し、本特許を構成した。
【0008】
【実施例】活物質として平均粒径15ミクロンの水酸化
ニッケル10kgと一酸化コバルト0.8kg(水酸化
ニッケル量に対する重量比で8%)、増粘剤としてカル
ボキシメチルセルロース20gとポリアクリル酸ナトリ
ウム20gの混合粉末を使用した。混練には容積10l
の公転する円筒型容器と容器中心から偏心して取り付け
られた自転するアジテータからなるミキサーを使用し
た。ミキサーの模式図を図1に示す。上記粉末をミキサ
ーに投入し均一に予備撹拌した後、溶媒としてイオン交
換水3.0kgを投入し自転200rpm、公転20r
pmの条件にて第1工程の混練を行った。
【0009】その際初期において粉体と溶媒が混合する
にしたがい性状は顆粒状→粘度状→パテ状に変化してゆ
くが、1分後、2分後、3分後のペースト粘度は、それ
ぞれ80000,50000,30000CPであっ
た。混練時間の経過とともに粘度が低下する現象はおも
にペーストにかかるシェアのために増粘剤の保水量が低
下し水が遊離するためである。上記第1工程の混練を1
分間、2分間、3分間行ったのち3種類のペーストを作
成し、このペーストに0.3kgのイオン交換水を加え
て第2工程の混練を同じ混練条件で粘度が5000CP
になるまで行った。これを厚み1.1mm、空隙率95
%のフェルト状ニッケルに充填し、乾燥後カレンダ−ロ
ールにて厚み0.6mmに圧縮して、本特許のペースト
式ニッケル極を作成した。
【0010】比較例として、実施例と同じ活物質および
増粘剤を同じミキサーで予備撹拌したのち前記第1工程
と第2工程で投入した合計に相当する3.3kgのイオ
ン交換水で粘度5000CPになるまで混練したペース
トを作成したが、混練中ペースト性状は初期に粘度状→
パテ状を5〜10秒間、その後直ちに20000CP未
満のスラリー状態となった。このペーストを実施例と同
じ基板に充填し、同様の方法でペースト式ニッケル極を
作成した。実施例と比較例のペースト式ニッケル極の断
面を500倍に拡大したときの模式図を図2および図3
に示す。実施例のペースト式ニッケル極の場合、一酸化
コバルトの二次凝集がときほぐされ水酸化ニッケル粒子
の表面を覆うように分布しているのに対し、比較例では
二次凝集が残ったまま認められ、水酸化ニッケルの表面
にはほとんど分布していない。
【0011】上記作成したペースト式ニッケル極の評価
は次に示す方法で実施した。集電体を溶接した該ペース
ト式ニッケル極をナイロン製セパレータ、水素吸蔵合金
負極とともに渦巻状に捲回し、AAサイズの缶に挿入し
た。これに水酸化カリウムを主成分とするアルカリ電解
液を注入し、正極端子を兼ねた封口板をクリンプしてニ
ッケル水素蓄電池を作成し、この電池の容量を測定し
た。容量の測定は活性化のために数回充放電を繰り返し
た電池を0.1C相当の電流で15時間充電し、1時間
放置後1C相当の電流で電池電圧が1.0Vに低下する
までの放電時間と電流値の積を算出して求めた。
【0012】この電池の容量とあらかじめ計測したニッ
ケル極の理論容量との比、すなわちニッケル極の利用率
を比較した結果を図4に示す。比較例が84%程度であ
るのに対し、実施例においては87〜95%であり、特
に第1工程の混練を2分以上行った場合は93〜95%
と高い利用率を示した。この利用率を体積効率に置き換
え、焼結式によるニッケル極の体積効率450mAh/
ccと比較すると、比較例は20%増である540mA
h/ccが実施例は26〜37%増に相当する570〜
620mAh/ccであった。またコバルト酸化物とし
て今回使用した一酸化コバルトに替えて水酸化コバルト
を使用したところ同様の効果が得られた。
【0013】
【発明の効果】以上詳述したごとく、本発明よれば体積
効率の高いペースト式ニッケル極の製造方法を提供する
ことができ、その工業的価値は大である。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明のペーストを混練するミキサーの模式図
である。
【図2】本発明の実施例のペースト式ニッケル極の拡大
図である。
【図3】比較例のペースト式ニッケル極の拡大図であ
る。
【図4】本発明の混練時間別の実施例と比較例のニッケ
ル極の利用率を示す図である。
【符号の説明】
11 水酸化ニッケル粒子 12 一酸化コバルト粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 内海 良彦 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 木山 義浩 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内 (72)発明者 月脚 雅彦 東京都品川区南品川3丁目4番10号 東芝 電池株式会社内

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水酸化ニッケルとコバルト酸化物からな
    る活物質と、増粘剤と溶媒とを混練したペーストを、基
    板に充填するペースト式ニッケル極の製造において、 活物質と増粘剤と溶媒の一部とを混練し、粘度の高いパ
    テ状に調整する第1工程と、 残りの溶媒を加えてスラリー状に調整する第2工程とを
    有することを特徴とするペースト式ニッケル極の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 該第1工程において、30000CP以
    上の粘度で2分間以上混練することを特徴とする請求項
    1記載のペースト式ニッケル極の製造方法。
JP5280365A 1993-10-14 1993-10-14 ペースト式ニッケル極の製造方法 Pending JPH07114919A (ja)

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