JPH079808B2 - 密閉形アルカリ蓄電池用負極の製造法 - Google Patents
密閉形アルカリ蓄電池用負極の製造法Info
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- JPH079808B2 JPH079808B2 JP61293939A JP29393986A JPH079808B2 JP H079808 B2 JPH079808 B2 JP H079808B2 JP 61293939 A JP61293939 A JP 61293939A JP 29393986 A JP29393986 A JP 29393986A JP H079808 B2 JPH079808 B2 JP H079808B2
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- 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
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/42—Methods or arrangements for servicing or maintenance of secondary cells or secondary half-cells
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- 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)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、密閉形アルカリ蓄電池における負極の改良に
関するものである。
関するものである。
従来の技術 現在工業的には、アルカリ蓄電池を代表する電池系はニ
ッケル正極とカドミウム負極で構成されるニッケル・カ
ドミウム蓄電池である。この電池の中で大半を占め、ポ
ータブル機器用電源等に広く使用され始めた円筒密閉形
ニッケル・カドミウム蓄電池には、最近、前記の用途面
からさらに高容量，短時間充電（急速充電）が切望され
ている。前者の要望に対しては電極の非焼結化などで対
応し、後者の要望に対しては過充電時に正極から発生す
る酸素ガスの吸収性能を改善した負極で対応してきた。
ッケル正極とカドミウム負極で構成されるニッケル・カ
ドミウム蓄電池である。この電池の中で大半を占め、ポ
ータブル機器用電源等に広く使用され始めた円筒密閉形
ニッケル・カドミウム蓄電池には、最近、前記の用途面
からさらに高容量，短時間充電（急速充電）が切望され
ている。前者の要望に対しては電極の非焼結化などで対
応し、後者の要望に対しては過充電時に正極から発生す
る酸素ガスの吸収性能を改善した負極で対応してきた。
一般的なペースト式カドミウム負極における酸素ガス吸
収性能は、これを適用した密閉電池で充電電流約1/3cmA
以下、つまり完全充電には33時間以上を要すといわれて
いる。この特性改善のための技術上の重要点は、正極か
ら移動する酸素ガスと金属カドミウムの接触を助ける構
成方法およびその反応速度の向上である。このため以下
の手段が提案されてきた。
収性能は、これを適用した密閉電池で充電電流約1/3cmA
以下、つまり完全充電には33時間以上を要すといわれて
いる。この特性改善のための技術上の重要点は、正極か
ら移動する酸素ガスと金属カドミウムの接触を助ける構
成方法およびその反応速度の向上である。このため以下
の手段が提案されてきた。
（１） 負極の多孔度を高めて、酸素ガスとカドミウム
の接触する有効面積を増加させる。
の接触する有効面積を増加させる。
（２） 負極全体にフッ素樹脂で撥水性をもたせ、酸素
ガス，カドミウムおよび電解液とで形成される三相界面
を適切な状態にし、反応有効部を増大させる。
ガス，カドミウムおよび電解液とで形成される三相界面
を適切な状態にし、反応有効部を増大させる。
（３） カーボン等の導電剤を負極の表面もしくは内部
に配し、電極全体の電気抵抗を低下させて、酸素ガスに
接触しやすい負極表面付近に金属のカドミウムが形成さ
れやすくする。
に配し、電極全体の電気抵抗を低下させて、酸素ガスに
接触しやすい負極表面付近に金属のカドミウムが形成さ
れやすくする。
（４） 負極に酸素イオン化触媒をメッキ酸素ガスのイ
オン化を促進させる。
オン化を促進させる。
発明が解決しようとする問題点 上記（１）の方法では酸素ガス吸収能は向上するが、多
孔度の増加は高容量密度化に不利である。（２），
（３），（４）の方法もそれぞれ役割りは異なるが、酸
素ガス吸収能の向上には有効な手段ではある。しかし、
（２），（３）においては負極表面を比較的多量の物質
で被覆するため、とくに高率での放電特性を低下させる
危険性を有している。これに対して（４）の方法は、少
量で有効なのでこのような危険性は少ないが、一般に有
効な還元触媒である白金族金属は極めて高価であるう
え、メッキ法のようにこの金属をそのまま負極と接触さ
せて用いたのでは、負極の水素発生過電圧が低下して充
電効率を減少させることが懸念される。
孔度の増加は高容量密度化に不利である。（２），
（３），（４）の方法もそれぞれ役割りは異なるが、酸
素ガス吸収能の向上には有効な手段ではある。しかし、
（２），（３）においては負極表面を比較的多量の物質
で被覆するため、とくに高率での放電特性を低下させる
危険性を有している。これに対して（４）の方法は、少
量で有効なのでこのような危険性は少ないが、一般に有
効な還元触媒である白金族金属は極めて高価であるう
え、メッキ法のようにこの金属をそのまま負極と接触さ
せて用いたのでは、負極の水素発生過電圧が低下して充
電効率を減少させることが懸念される。
本発明は、これら４方法のうち最も酸素ガス吸収性能に
有効な（４）の方法に着目し、微量の白金族金属を用い
て、酸素ガス吸収性能に優れ、充電効率および放電率に
支障のない負極を提供することを目的とする。
有効な（４）の方法に着目し、微量の白金族金属を用い
て、酸素ガス吸収性能に優れ、充電効率および放電率に
支障のない負極を提供することを目的とする。
問題点を解決するための手段 この問題点を解決するため本発明は、高価な白金族金属
をブラック状で極めて少量、酸素ガス吸収性能に最も有
効な負極表面に少量の結着剤とともに付着させるもので
ある。
をブラック状で極めて少量、酸素ガス吸収性能に最も有
効な負極表面に少量の結着剤とともに付着させるもので
ある。
作用 本発明の製造法によれば、（１）のような高容量密度の
低下をきたすことなく、また使用材料が少量であるから
（２），（３）の方法で懸念される高率放電特性を低下
させることもない酸素ガス吸収性能に優れる負極が得ら
れる。さらに（４）のメッキ法の欠点である反応に無関
係な電極内部への白金族金属の付着も防止できて使用量
が大幅に低減でき、しかも白金族金属のブラックは結着
剤中に混在しているため負極活物質と直接接触すること
が抑制されて負極の水素発生過電圧を低下させることも
ない。
低下をきたすことなく、また使用材料が少量であるから
（２），（３）の方法で懸念される高率放電特性を低下
させることもない酸素ガス吸収性能に優れる負極が得ら
れる。さらに（４）のメッキ法の欠点である反応に無関
係な電極内部への白金族金属の付着も防止できて使用量
が大幅に低減でき、しかも白金族金属のブラックは結着
剤中に混在しているため負極活物質と直接接触すること
が抑制されて負極の水素発生過電圧を低下させることも
ない。
実 施 例 市販のフッ素樹脂微粉末の懸濁液（樹脂分約60wt％の水
分散液）を100倍に希釈した液１に、市販のパラジウ
ムブラック微粒子5gを混入し、充分撹拌する。得られた
液中に酸化カドミウム粉末を主とする、一般のペースト
式カドミウム負極（厚さ約0.6mm）を約20秒間浸漬す
る。なお、この際の雰囲気温度は水溶液の含浸速度に支
障のない温度で良く、10℃〜30℃程度が好ましい。取り
出した負極を100℃で５分間乾燥したのち、比重1.30KOH
水溶液中で陰分極を行なって一部充電状態にするいわゆ
る化成工程を施し、水洗・乾燥する。ついでこの負極を
加圧ローラー間に通して加圧し、厚さ0.5mmのカドミウ
ム負極を得る。この過程で付着するパラジウムブラック
量は約0.2mg/cm2であった。
分散液）を100倍に希釈した液１に、市販のパラジウ
ムブラック微粒子5gを混入し、充分撹拌する。得られた
液中に酸化カドミウム粉末を主とする、一般のペースト
式カドミウム負極（厚さ約0.6mm）を約20秒間浸漬す
る。なお、この際の雰囲気温度は水溶液の含浸速度に支
障のない温度で良く、10℃〜30℃程度が好ましい。取り
出した負極を100℃で５分間乾燥したのち、比重1.30KOH
水溶液中で陰分極を行なって一部充電状態にするいわゆ
る化成工程を施し、水洗・乾燥する。ついでこの負極を
加圧ローラー間に通して加圧し、厚さ0.5mmのカドミウ
ム負極を得る。この過程で付着するパラジウムブラック
量は約0.2mg/cm2であった。
得られた負極の概略断面図と触媒の付着部の拡大図を第
１図に示す。１は触媒と結着剤の部分、２はカドミウム
活物質部、３は芯金を示し、１の部分は第２図の拡大図
に示すようにパラジウムブラック微粒子４とフッ素樹脂
５の混合物が多孔体を形成する主に酸化カドミウムより
成る粉末６の表面に付着している。パラジウムブラック
微粒子は直接酸化カドミウムと接触する機会が少ない。
１図に示す。１は触媒と結着剤の部分、２はカドミウム
活物質部、３は芯金を示し、１の部分は第２図の拡大図
に示すようにパラジウムブラック微粒子４とフッ素樹脂
５の混合物が多孔体を形成する主に酸化カドミウムより
成る粉末６の表面に付着している。パラジウムブラック
微粒子は直接酸化カドミウムと接触する機会が少ない。
本実施例に記載した方法で得られた、厚さ約0.5mmのペ
ースト式カドミウム負極を幅39mm,長さ80mmに切断し、
一般の厚さ0.7mm,幅39mm,長さ60mmの焼結式ニッケル正
極と組み合せてKR−AAサイズの円筒密閉形ニッケル・カ
ドミウム蓄電池を10セル試作した。これらの電池を、通
常の使用条件で最も過酷な０℃において、種々の充電率
で充電を公称容量（500mAhとする）の150％行ない、そ
れぞれの充電率における電池内圧の最大値を測定した。
各電池の平均値を第３図Ａに示す。同図には、本発明の
ような触媒を使用しない一般のカドミウム負極を用いた
電池10セルの平均電池内圧を比較例としてＢに示す。こ
の結果、安全弁が作動する圧力（約10kg/cm2）以下とな
るには、従来の電池では充電率は0.3〜0.4cmAが限界で
あったが、本発明の負極を用いた電池では2cmA近くまで
高めることができ、短時間充電に極めて良い効果を示し
た。
ースト式カドミウム負極を幅39mm,長さ80mmに切断し、
一般の厚さ0.7mm,幅39mm,長さ60mmの焼結式ニッケル正
極と組み合せてKR−AAサイズの円筒密閉形ニッケル・カ
ドミウム蓄電池を10セル試作した。これらの電池を、通
常の使用条件で最も過酷な０℃において、種々の充電率
で充電を公称容量（500mAhとする）の150％行ない、そ
れぞれの充電率における電池内圧の最大値を測定した。
各電池の平均値を第３図Ａに示す。同図には、本発明の
ような触媒を使用しない一般のカドミウム負極を用いた
電池10セルの平均電池内圧を比較例としてＢに示す。こ
の結果、安全弁が作動する圧力（約10kg/cm2）以下とな
るには、従来の電池では充電率は0.3〜0.4cmAが限界で
あったが、本発明の負極を用いた電池では2cmA近くまで
高めることができ、短時間充電に極めて良い効果を示し
た。
また本実施例のカドミウム負極に付着させるパラジウム
ブラック微粒子の量を変えた場合 の同電池の電池内圧
変化を第４図Ａに示す。横軸はパラジウム使用量を示
す。充電率は1cmA,充電深度は150％でいずれも０℃の条
件で測定した。各点は電池２個の平均値で示した。比較
として、通常の無電解メッキ方法を用いてパラジウムを
メッキしたカドミウム負極を使用した場合の同様な測定
値をＣで示した。この結果、本発明の負極の場合は単位
負極面積当りのパラジウム使用量約0.05mg/cm2では電池
内圧5.5kg/cm2であったが、Ｃの場合では0.5mg/cm2で10
kg/cm2の内圧を示した。従って本発明の場合は、高価格
のパラジウム使用量が著しく低減できることが明らかで
ある。この理由は、メッキの場合は酸素ガス吸収に関与
しない電極内部に多くのパラジウムが使用されると考え
られる。
ブラック微粒子の量を変えた場合 の同電池の電池内圧
変化を第４図Ａに示す。横軸はパラジウム使用量を示
す。充電率は1cmA,充電深度は150％でいずれも０℃の条
件で測定した。各点は電池２個の平均値で示した。比較
として、通常の無電解メッキ方法を用いてパラジウムを
メッキしたカドミウム負極を使用した場合の同様な測定
値をＣで示した。この結果、本発明の負極の場合は単位
負極面積当りのパラジウム使用量約0.05mg/cm2では電池
内圧5.5kg/cm2であったが、Ｃの場合では0.5mg/cm2で10
kg/cm2の内圧を示した。従って本発明の場合は、高価格
のパラジウム使用量が著しく低減できることが明らかで
ある。この理由は、メッキの場合は酸素ガス吸収に関与
しない電極内部に多くのパラジウムが使用されると考え
られる。
また本実施例のカドミウム負極を用いた電池では、触媒
やフッ素樹脂の使用量が極めて少ないので放電率に支障
をきたすことなく、かつフッ素樹脂と混在していること
からパラジウムが直接酸化カドミウムと接触することが
少なく、水素発生過電圧を下げて充電効率を低下させる
現象も認められなかった。
やフッ素樹脂の使用量が極めて少ないので放電率に支障
をきたすことなく、かつフッ素樹脂と混在していること
からパラジウムが直接酸化カドミウムと接触することが
少なく、水素発生過電圧を下げて充電効率を低下させる
現象も認められなかった。
なお、実施例ではカドミウム負極を一例に取り上げた
が、酸素ガス吸収現象を応用する亜鉛や水素吸蔵合金等
を負極に用いる密閉形アルカリ蓄電池にも適用できるも
ので、パラジウムの代りに白金を使用して前記負極と組
み合わせても同様の効果が得られる。
が、酸素ガス吸収現象を応用する亜鉛や水素吸蔵合金等
を負極に用いる密閉形アルカリ蓄電池にも適用できるも
ので、パラジウムの代りに白金を使用して前記負極と組
み合わせても同様の効果が得られる。
発明の効果 以上のように本発明によれば、微量の白金族金属ブラッ
クを結着剤とともに表面に付着した負極を用いた密閉形
アルカリ蓄電池は、急速充電特性に優れ、高価な白金族
金属の使用量も少なく、かつ充電効率，放電率等の特性
を低下させることがないという優れた効果を得られる。
クを結着剤とともに表面に付着した負極を用いた密閉形
アルカリ蓄電池は、急速充電特性に優れ、高価な白金族
金属の使用量も少なく、かつ充電効率，放電率等の特性
を低下させることがないという優れた効果を得られる。
第１図は本発明の実施例におけるパラジウムブラック微
粒子とフッ素樹脂の混合物を付着させたペースト式カド
ミウム負極の断面概略図、第２図は同要部の拡大図、第
３図および第４図はKR−AAサイズの電池における過充電
時の電池内圧の比較を示す。 １……カドミウム極に付着されたパラジウムブラック微
粒子とフッ素樹脂の層、２……活物質部、３……芯材、
４……パラジウムブラック微粒子、５……フッ素樹脂、
６……活物質粉末、７……空間。
粒子とフッ素樹脂の混合物を付着させたペースト式カド
ミウム負極の断面概略図、第２図は同要部の拡大図、第
３図および第４図はKR−AAサイズの電池における過充電
時の電池内圧の比較を示す。 １……カドミウム極に付着されたパラジウムブラック微
粒子とフッ素樹脂の層、２……活物質部、３……芯材、
４……パラジウムブラック微粒子、５……フッ素樹脂、
６……活物質粉末、７……空間。
Claims (3)
- 【請求項１】微量の酸素還元触媒粉末を分散させた結着
性樹脂を含む液中に負極を浸漬する工程を有することを
特徴とする密閉形アルカリ蓄電池用負極の製造法。 - 【請求項２】酸素還元触媒粉末が、白金ブラックまたは
パラジウムブラックの微粒子である特許請求の範囲第１
項に記載の密閉形アルカリ蓄電池用負極の製造法。 - 【請求項３】結着性樹脂を含む液は、フッ素樹脂微粉末
の懸濁液である特許請求の範囲第１項記載の密閉形アル
カリ蓄電池用負極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61293939A JPH079808B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 密閉形アルカリ蓄電池用負極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61293939A JPH079808B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 密閉形アルカリ蓄電池用負極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63148548A JPS63148548A (ja) | 1988-06-21 |
| JPH079808B2 true JPH079808B2 (ja) | 1995-02-01 |
Family
ID=17801126
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61293939A Expired - Fee Related JPH079808B2 (ja) | 1986-12-10 | 1986-12-10 | 密閉形アルカリ蓄電池用負極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH079808B2 (ja) |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5741067A (en) * | 1980-07-03 | 1982-03-06 | Post Office | Data transmitting method and device |
| JPS5796463A (en) * | 1980-12-05 | 1982-06-15 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Manufacture of cadmium electrode for sealed alkaline storage battery |
| JPS60100382A (ja) * | 1983-11-07 | 1985-06-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形ニツケル−水素蓄電池 |
| JPS60109183A (ja) * | 1983-11-17 | 1985-06-14 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 密閉形ニッケル−水素蓄電池 |
| JPH0821378B2 (ja) * | 1984-06-22 | 1996-03-04 | 松下電器産業株式会社 | ニツケル−水素蓄電池 |
-
1986
- 1986-12-10 JP JP61293939A patent/JPH079808B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63148548A (ja) | 1988-06-21 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| LAPS | Cancellation because of no payment of annual fees |