JPH0722026A - ニッケル極板の製造方法 - Google Patents

ニッケル極板の製造方法

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JPH0722026A
JPH0722026A JP5187463A JP18746393A JPH0722026A JP H0722026 A JPH0722026 A JP H0722026A JP 5187463 A JP5187463 A JP 5187463A JP 18746393 A JP18746393 A JP 18746393A JP H0722026 A JPH0722026 A JP H0722026A
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JP
Japan
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nickel
electrode plate
active material
current collector
positive electrode
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Pending
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JP5187463A
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English (en)
Inventor
Takehito Bougauchi
丈仁 坊ケ内
Mitsuo Yamane
三男 山根
Noriyoshi Kishimoto
知徳 岸本
Hiroe Nakagawa
裕江 中川
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Yuasa Corp
Original Assignee
Yuasa Corp
Yuasa Battery Corp
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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】 生産性が向上でき、低コスト化が図れるニッ
ケル極板の製造方法を得る。 【構成】 水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質粉
末とコバルト化合物粉末との混合物をアルカリ性溶液中
で攪拌後酸化剤により酸化して水洗、乾燥させた後、バ
インダーを加えて混練し、この混練物を、集電体として
の、ニッケルメッキされた穿孔綱板、ネット、エキスパ
ンドメタルまたはニッケル箔に塗着、またはシート状に
加工して前記集電体に圧着してなる。 【効果】 正極活物質粉末とコバルト化合物粉末との混
合物を溶液中で酸化してから集電体に塗着、またはシー
ト状に加工して圧着しているので、エージングのための
時間を省略することができ、また、集電体の価格を低下
させることができるので、コストの低減を図ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はニッケル極板の製造方法
に関するもので、さらに詳しく言えば、ニッケル−亜鉛
蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−カドミウム
蓄電池等のアルカリ蓄電池の正極に用いられ、その生産
性の向上、低コスト化に寄与できる製造方法に関するも
のである。
【0002】
【従来の技術】近年、ポータブルエレクトロニクス機器
などの軽量化が急速に進む中で、その電源として用いら
れるアルカリ蓄電池にも軽量化、小型化が要求されてい
る。即ち、アルカリ蓄電池には高エネルギー密度化が要
求されている。
【0003】上記したアルカリ蓄電池の正極として用い
られるニッケル極板には、シンター式、ペースト式、ボ
タン式、ポケット式などの形式のものが知られている。
【0004】シンター式ニッケル極板は、穿孔綱板また
はニッケルネットなどの多孔性基板にニッケル粉末を焼
結させて多孔性焼結基板とし、この多孔性焼結基板に水
酸化ニッケルを主成分とする正極活物質を充填したもの
である。この極板では、焼結させたニッケル粉末の相互
間の結合を良好にしておく必要性から、多孔度が80%
以下の基板が用いられている。
【0005】ボタン式ニッケル極板は、上記した正極活
物質の粉末にカーボン粉末等の導電性付加剤を加え、プ
レスしてペレット状にしたものであり、ポケット式ニッ
ケル極板は、穿孔綱板に設けたポケット部に上記した正
極活物質の粉末を充填したものである。
【0006】ペースト式ニッケル極板は、上記した正極
活物質の粉末に1〜30重量%のCoO(一酸化コバル
ト)の粉末を混合し、この混合物をメチルセルロースや
カルボキシメチルセルロースなどの水溶液中で混練し、
この混練物を集電体としてのニッケル繊維多孔体に充填
したものである。この極板では、電解液を注液して1〜
3日間程度静置するエージングという工程によって電解
液中にCoOを溶解させ、β−Co(OH)2 として上
記多孔体および正極活物質の周囲に析出させてから充電
を行い、導電性の高いβ−CoOOHからなる導電性ネ
ットワークを形成し、放電性能の改善を図っている。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】上記したシンター式ニ
ッケル極板は、基板の多孔度を80%以上にすることが
困難であるため、電池のエネルギー密度は400mAh
/cc程度が限界であるという問題があり、基板の細孔
が10μm以下であるため、正極活物質は含浸法という
複雑な程度によらなければならないという問題があっ
た。
【0008】また、上記したボタン式ニッケル極板やポ
ケット式ニッケル極板は、正極活物質を直接穿孔綱板に
充填しているので、集電性能が不十分で、50〜60%
程度の活物質の利用率しか得られないという問題があっ
た。
【0009】また、上記したペースト式ニッケル極板
は、放電性能の改善を図ることはできるが、負極に亜鉛
極を用いた場合には、溶出したコバルトイオンが亜鉛と
反応して水素を発生させるため、自己放電が増加すると
いう問題や、CoOの電解液に対する溶解度が低いため
にエージングに時間がかかるという問題があった。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、水酸化ニッケルを主成分とする正極活物
質粉末にコバルト化合物粉末を混合し、この混合物をア
ルカリ性溶液中で攪拌後酸化剤により酸化して水洗、乾
燥させた後、バインダーを加えて混練し、この混練物
を、集電体としての、ニッケルメッキされた穿孔綱板、
ネット、エキスパンドメタルまたはニッケル箔に塗着、
またはシート状に加工して集電体としての、ニッケルメ
ッキされた穿孔綱板、ネット、エキスパンドメタルまた
はニッケル箔に圧着することを特徴とするものである。
【0011】
【作 用】従って、本発明は、正極活物質粉末とコバル
ト化合物粉末との混合物を溶液中で酸化剤により酸化し
て導電性の高いβ−CoOOHに変化させてから集電体
に塗着または圧着しているので、負極に亜鉛極を用いて
も、前記β−CoOOHが生成するまでに至る中間生成
物によって自己放電を生じることはない。
【0012】また、本発明は、コバルト化合物粉末をあ
らかじめ溶解させているので、エージングのための時間
を短縮することができ、生産性を向上させることができ
る。
【0013】
【実施例】以下、本発明を実施例に基づいて説明する。
【0014】本発明の製造方法は、正極活物質としての
水酸化カドミウムを5重量%含有した球状水酸化ニッケ
ル粉末と、コバルト化合物としての平均粒径が約1μ
m、表面積が70m2 /gの一酸化コバルト粉末とを重
量比95:5の割合で、水酸化カリウムを主体とする比
重が1.25の水溶液中で混合し、十分に撹拌した後酸
化剤としてのK2 2 8 (ペルオキソニ硫酸カリウ
ム)を、CoOのモル数以上であって酸素が発生するま
で加え、反応後、得られた混合物を濾過し、水洗し、乾
燥した後、20重量%の導電材料としての繊維長が1m
m程度のニッケル短繊維と、3重量%のバインダーとし
てのテトラフルオロエチレンとを加え、溶媒としてのエ
タノールによって混練した。こうして得られた混練物
を、表面に厚さが3μmのコバルトメッキを施した、ニ
ッケルメッキされた集電体としての穿孔綱板に塗着し、
乾燥し、プレスして厚さが約1mmのニッケル極板A1
としてなるものである。
【0015】一方、他の本発明の製造方法は、前記混練
物を厚さが0.5mmのシート状に加工し、表面に厚さ
が3μmのコバルトメッキを施した、ニッケルメッキさ
れた集電体としての穿孔綱板に両面により圧着し、厚さ
が約1mmのニッケル極板A2としてなるものである。
【0016】上記した本発明の製造方法に対し、従来の
製造方法は、上記球状水酸化ニッケル粉末と一酸化コバ
ルト粉末との混合物に、上記した導電材料とバインダー
とを混合し、溶媒としてのエタノールによって混練し、
この混練物を上記した穿孔綱板に塗着し、乾燥し、プレ
スして厚さが約1mmのニッケル極板B1としてなるも
のである。
【0017】一方、他の従来の製造方法は、前記混練物
を厚さが0.5mmのシート状に加工し、表面に厚さが
3μmのコバルトメッキを施した、ニッケルメッキされ
た集電体としての穿孔綱板に両面より圧着し、厚さが約
1mmのニッケル極板B2としてなるものである。
【0018】上記した各ニッケル極板を正極として用
い、ペースト式カドミウム極板からなる負極、ポリアミ
ド系不織布からなるセパレータを組み合わせ、電解液と
して比重が1.25の水酸化カリウム水溶液を正極、負
極およびセパレータの90%を満たす量だけ注液し、公
称容量が2.0Ahのニッケル−カドミウム蓄電池A
1,A2,B1,B2を作製した。なお、蓄電池B1,
B2は電解液の注液後、エージングを行ってから化成し
ている。
【0019】前記した各電池について、0.1Cで15
時間充電し、0.2Cで放電する充放電サイクル試験を
行い、充放電サイクルと活物質利用率との関係を調査
し、結果を図1に示す。
【0020】図1から、ニッケル−カドミウム蓄電池B
1,B2は、その活物質利用率が安定化するまで3サイ
クル程度要しているのに対し、ニッケル−カドミウム蓄
電池A1,A2は最初からその活物質利用率が安定化し
ていることがわかる。
【0021】次に、上記した各電池について、1サイク
ル目、3サイクル目の放電容量を調査するため、活物質
利用率の変化とニッケル極板の電位の変化との関係を調
査し、結果を図2に示す。
【0022】図2から、ニッケル−カドミウム蓄電池B
1,B2は、放電容量が安定化するまで3サイクル程度
要しているのに対し、ニッケル−カドミウム蓄電池A
1,A2は、最初から放電容量が安定化していることが
わかる。
【0023】上記した如く、本発明の製造方法によって
得られたニッケル極板は、導電性の高いβ−CoOOH
によって正極活物質相互間や正極活物質と集電体との間
に導電性ネットワークが形成されるため、充放電サイク
ルの初期から高い活物質利用率を実現することができ
る。
【0024】次に、集電体の表面に施したコバルトメッ
キ層の厚さを0μm〜7μmまで変化させたものを準備
し、上記した本発明の製造方法によってニッケル極板を
製造し、そのニッケル極板を用いて作製したニッケル−
カドミウム蓄電池A1,A2について、1サイクル目の
活物質利用率を調査し、結果を図3に示す。
【0025】図3から、コバルトメッキ層の厚さを5μ
m以下にすれば、活物質利用率を90%以上にできるこ
とがわかる。
【0026】上記した如く、本発明の製造方法によって
得られたニッケル極板は、化成時にコバルトメッキ層を
β−CoOOHに変化させて集電体と正極活物質とを強
固に結合させることができるので、集電体に5μm以下
のコバルトメッキ層を施すことによって充放電サイクル
の初期から高い活物質利用率を実現することができる。
なお、コバルトメッキ層の厚さを5μm以上にすると、
一部のコバルトがβ−CoOOHに変化せずに残留し、
集電体の表面を不働態化するので、コバルトメッキ層の
厚さは5μm以下にするのが好ましい。
【0027】
【発明の効果】上記した如く、本発明は、集電体に、ニ
ッケルメッキされた穿孔綱板、ネット、エキスパンドメ
タルまたはニッケル箔を用い、正極活物質粉末とコバル
ト化合物との混合物を溶液中で酸化してから前記集電体
に塗着、またはシート状に加工して圧着しているので、
エージングのための時間を省略することができ、生産性
を向上させることができる。
【0028】また、本発明は、集電体の価格を低下させ
ることができるので、コストの低減を図ることができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の製造方法によって得られたニッケル極
板を用いたニッケル−カドミウム蓄電池と従来の製造方
法によって得られたニッケル極板を用いたニッケル−カ
ドミウム蓄電池とについて、充放電サイクル数と活物質
利用率との関係を比較した図である。
【図2】前記各ニッケル−カドミウム蓄電池について、
1サイクル目と3サイクル目の放電特性を比較した図で
ある。
【図3】本発明の製造方法に用いる集電体の表面に施し
たコバルトメッキ層の厚さと活物質利用率との関係を示
す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 中川 裕江 大阪府高槻市城西町6番6号 株式会社ユ アサコーポレーション内

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水酸化ニッケルを主成分とする正極活物
    質粉末にコバルト化合物粉末を混合し、この混合物をア
    ルカリ性溶液中で攪拌後酸化剤により酸化して水洗、乾
    燥させた後、バインダーを加えて混練し、この混練物を
    集電体としての、ニッケルメッキされた穿孔綱板、ネッ
    ト、エキスパンドメタルまたはニッケル箔に塗着、また
    はシート状に加工して集電体としての、ニッケルメッキ
    された穿孔綱板、ネット、エキスパンドメタルまたはニ
    ッケル箔に圧着することを特徴とするニッケル極板の製
    造方法。
  2. 【請求項2】 正極活物質に、耐アルカリ性金属、耐ア
    ルカリ性合金、耐アルカリ性金属酸化物、表面が耐アル
    カリ性金属によってコーティングされた導電材料または
    カーボン等の導電性付加剤を混合させたことを特徴とす
    る請求項第1項記載のニッケル極板の製造方法。
  3. 【請求項3】 酸化剤がK2 2 8 、Na2
    2 8 、(NH4 2 、S2 8 またはH2 2 である
    ことを特徴とする請求項第1項記載のニッケル極板の製
    造方法。
  4. 【請求項4】 バインダーがテトラフルオロエチレンま
    たはポリビニルアルコールであることを特徴とする請求
    項第1項記載のニッケル極板の製造方法。
  5. 【請求項5】 集電体の表面に厚さが5μm以下のコバ
    ルトメッキ層を設けたことを特徴とする請求項第1項記
    載のニッケル極板の製造方法。
JP5187463A 1993-06-29 1993-06-29 ニッケル極板の製造方法 Pending JPH0722026A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104103858A (zh) * 2014-06-18 2014-10-15 河南创力新能源科技有限公司 一种包覆式铁电极及其制备方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN104103858A (zh) * 2014-06-18 2014-10-15 河南创力新能源科技有限公司 一种包覆式铁电极及其制备方法

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