JPH09283129A - アルカリ蓄電池用カドミウム極板の製造方法 - Google Patents

アルカリ蓄電池用カドミウム極板の製造方法

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JPH09283129A
JPH09283129A JP8092331A JP9233196A JPH09283129A JP H09283129 A JPH09283129 A JP H09283129A JP 8092331 A JP8092331 A JP 8092331A JP 9233196 A JP9233196 A JP 9233196A JP H09283129 A JPH09283129 A JP H09283129A
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Toshiaki Konuki
利明 小貫
Tetsuo Ogoshi
哲郎 大越
Mitsuru Koseki
満 小関
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Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 化成極板の洗浄において、メチルセルロース
が洗浄液中に溶解する量(消失量)を少なくすることが
できるアルカリ蓄電池用カドミウム極板を製造する方法
を提供する。 【解決手段】 酸化カドミウムからなる活物質材料とメ
チルセルロースからなる結着剤とを含有する活物質ペー
ストを集電体に充填して集電体に未化成活物質層が形成
された未化成極板を作る。未化成活物質層の密度が2.
3〜3.6g/ccになるように未化成極板を厚み方向
に加圧した後に化成を行って化成極板を作る。化成極板
を所定の流速で流れる精製水中に浸漬して化成極板中の
化成溶液を除去する。これにより、化成極板を洗浄する
前のメチルセルロースの量に対する化成極板を洗浄した
後のメチルセルロースの量が80重量%以上になる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池用
カドミウム極板の製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】ニッケル−カドミウム蓄電池等のアルカ
リ蓄電池に用いるカドミウム極板は一般に次のようにし
て製造する。まず、酸化カドミウムからなる活物質材料
とメチルセルロースからなる結着剤とを混練して活物質
ペーストを作る。次に活物質ペーストをパンチングメタ
ル等の導電性芯材からなる集電体に充填して集電体に未
化成活物質層が形成された未化成極板を作り、これを乾
燥する。次に、未化成極板を圧延機により厚み方向に加
圧して未化成活物質層を所定の密度にする。次に未化成
極板を水酸化カリウム水溶液等のアルカリ水溶液(電解
液)中で一回以上の化成充放電を行って化成極板を作
る。次に、化成極板を精製水により洗浄して化成極板中
の電解液を除去した後、乾燥してカドミウム極板を完成
する。なお電解液を除去する具体的な方法としては、例
えば、化成極板を所定の流速で流れる精製水中に浸漬し
て行う方法がある。このように化成極板中の電解液を除
去しないと、放電生成物である水酸化カドミウムが充電
生成物であるカドミウムに変化し難くなり、活物質の不
活性化が生じるおそれがある。
【0003】また、カドミウム極板を製造する際におい
ては、酸素ガス吸収性能を高めるために電解液の除去を
終えて完成したカドミウム極板の活物質層表面にカーボ
ン層を形成する場合もある。カーボン層は、例えばカー
ボン粉末とメチルセルロースとを混練したペーストを極
板表面に塗布して形成する。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、活物質
の結着剤として用いるメチルセルロースは、水溶性であ
るため、化成極板を洗浄して化成極板中の電解液を除去
する際に、メチルセルロースが洗浄液中に溶解する。例
えば、流速0.07m/secで流れる温度20℃の精
製水中に化成極板を30分間浸漬するとメチルセルロー
スの溶解量(消失量)は30重量%になる。また、14
時間浸漬すると溶解量は55重量%になり、メチルセル
ロースの約半分が溶解してしまう。このようにメチルセ
ルロースが洗浄液中に溶解すると、活物質層の結着強度
が低下して、活物質が極板から脱落しやすくなる。従来
の方法では、洗浄によるメチルセルロースの消失量が多
く、化成極板を洗浄する前のメチルセルロースの量に対
する化成極板を洗浄した後のメチルセルロースの量は7
0重量%程度であった。そのため、活物質の脱落量が多
くなりアルカリ蓄電池の寿命が短くなるという問題があ
る。また、メチルセルロースが消失すると、メチルセル
ロースが有している活物質膨脹抑制効果が低下する。こ
れによっても、アルカリ蓄電池の寿命が短くなる。また
活物質層表面にローラ転写等の塗布によりカーボン層を
形成する場合には、カーボン層を形成する際に活物質層
に力が加わり、活物質層が極板から剥離するという問題
があった。
【0005】本発明の目的は、化成極板の洗浄におい
て、メチルセルロースが洗浄液中に溶解する量を少なく
できるアルカリ蓄電池用カドミウム極板の製造方法を提
供することにある。
【0006】本発明の他の目的は、化成極板の洗浄にお
けるメチルセルロースの溶解によって、活物質が脱落す
るのを抑制できるアルカリ蓄電池用カドミウム極板の製
造方法を提供することにある。
【0007】本発明の他の目的は、化成極板の洗浄にお
けるメチルセルロースの溶解によって、活物質層表面に
カーボン層を形成する際に活物質層が極板から剥離する
のを抑制できるアルカリ蓄電池用カドミウム極板の製造
方法を提供することにある。
【0008】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明は、酸化カドミウムからなる活物質材料とメ
チルセルロースからなる結着剤とを含有する活物質ペー
ストを集電体に充填して集電体に未化成活物質層が形成
された未化成極板を作り、未化成極板を厚み方向に加圧
してから化成して化成極板を作り、化成極板を洗浄液に
より洗浄して化成極板中の化成溶液を除去して集電体に
活物質層が形成されたアルカリ蓄電池用カドミウム極板
を製造する方法を対象にする。第1の発明では、未化成
活物質層の密度が2.3〜3.6g/ccになるように
未化成極板を厚み方向に加圧してメチルセルロースの溶
解を抑制する。洗浄は従来と同じでもよい。このように
すると、化成極板を洗浄する前のメチルセルロースの量
に対する化成極板を洗浄した後のメチルセルロースの量
(以下、単にメチルセルロースの残存量という)が80
重量%以上になる。
【0009】第1の発明では、メチルセルロースの残存
量を多く(80重量%以上に)して活物質の極板からの
脱落を抑制し、カーボン層を形成する際の活物質層の極
板からの剥離を抑制する。未化成活物質層の密度が2.
3g/ccを下回ると活物質層の細孔容積が大きくな
り、洗浄液との接触面積が多くなるために、洗浄による
メチルセルロースの溶解量が多くなる。また、未化成活
物質層の密度が3.6g/ccを上回るように未化成極
板を加圧すると極板が反り返るおそれがある。
【0010】第2の発明では、未化成極板の加圧は従来
と同じにして、洗浄条件を従来と変えることによりメチ
ルセルロースの溶解を抑制する。洗浄の条件の選択でメ
チルセルロースの残存量を多くするには、化成極板を温
度25〜50℃の精製水からなる洗浄液中に0.5〜1
時間浸漬して化成極板の洗浄を行えばよい。この条件で
洗浄を行う場合の洗浄液の流速は、従来と同じでもよい
が、この条件の範囲であれば、従来よりも流速を速める
ことができる。実験によると0.7m/secまで流速
を速めても、メチルセルロース残存量を80重量%以上
に維持できることが分っている。温度が25℃を下回る
と、洗浄によるメチルセルロースの溶解量が多くなる。
なお、未化成極板の加圧を第1の発明のように、従来よ
りも高くした場合に第2の発明を適用すれば、両発明の
相乗的な効果が得られるのは勿論である。
【0011】また、第3の発明は、洗浄液としてアルカ
リ性の液を用いることにより、メチルセルロースの残存
量を多くする。即ち、化成極板をpH11〜13のアル
カリ水溶液からなる洗浄液中に0.5〜1時間浸漬して
化成極板の洗浄を行う。pHが11を下回ると、洗浄に
よるメチルセルロースの溶解量が多くなる。また、pH
が13を上回ると極板中にアルカリ分が多く残存するた
め、活物質の炭酸化が生じる問題がある。
【0012】活物質の脱落を十分に防ぐには、活物質ペ
ーストに配合するメチルセルロースの量を適宜に選択し
た上でメチルセルロースの残存量を80重量%以上にし
て、洗浄後における活物質層中のメチルセルロースの含
有量を0.3重量%以上にするのが好ましい。但し3.
0重量%を超えると活物質充填量が低下するので、洗浄
後における活物質層中のメチルセルロースの含有量は、
3.0重量%以下とするのが好ましい。
【0013】また化成極板を洗浄して化成極板中の化成
溶液を除去した後に活物質層の表面にカーボンを含有す
るカーボン層を形成するカドミウム極板の製造方法に本
発明を適用すれば、カーボン層を形成する際に生じる活
物質層の極板からの剥離を抑制することができる。
【0014】
【発明の実施の形態】以下のようにして、試験に用いた
各カドミウム極板を製造した。まず、酸化カドミウム粉
末からなる活物質材料66.76重量部と水32重量部
とナイロン繊維からなる補強材1重量部とメチルセルロ
ースからなる結着剤0.24重量部とを混練して活物質
ペーストを作った。次に活物質ペースト49gをパンチ
ングメタルからなる集電体に充填して集電体に未化成活
物質層が形成された未化成極板を作った。次に、これを
140℃の雰囲気中に0.5時間放置して乾燥した。次
に、未化成極板を圧延機により厚み方向に加圧して未化
成活物質層を表1に示すそれぞれの密度にした。なお、
未化成活物質層の密度を2.3〜3.6g/ccにする
には、未化成極板を50〜400 kg/cm2 の圧力で加圧
すればよい。またこの時点(洗浄前)での活物質層の中
のメチルセルロースの量は0.35重量%である。
【0015】次に未化成極板を濃度30重量%の水酸化
カリウム水溶液に浸漬して、210mAで15時間充電
した後に、420mAで4時間放電する化成充放電を2
回繰り返して化成極板を作った。次に、化成極板を流速
0.07m/secで流れる洗浄液中に30分間浸漬し
て化成極板中の電解液を除去した。この洗浄に用いた洗
浄液は、表1に示す温度及びpHを有するものをそれぞ
れ用いた。なお、pH6.9の洗浄液は精製水を用い、
pH10〜12の洗浄液は水酸化カリウム溶液を用い
た。その後、化成極板を80℃の雰囲気中に30分時間
放置して乾燥して試験に用いたカドミウム極板をそれぞ
れ完成した。
【0016】次に各極板を40×40mmの寸法に切断
してから、300mmの高さから10回落下させて極板
からの活物質の脱落量を測定した。
【0017】また各極板の活物質層表面にカーボン粉末
とメチルセルロースとの混合物をロール転写して厚み1
0μmのカーボン層を形成し、このカーボン層を形成す
る際に生じる活物質層の剥離発生率を調べた(試験数各
50枚)。これらの試験結果は表1に併せて示す。な
お、剥離発生率は剥離が発生した個数の割合である。
【0018】
【表1】 上記表1の実施例1〜3が第1の発明の実施例であり、
実施例4〜7が第2の発明の実施例であり、第8及び9
が第3の実施例である。本表より、本実施例のカドミウ
ム極板は、メチルセルロースの洗浄液中への溶解を抑制
できるため、比較例のカドミウム極板に比べて、活物質
の脱落量及びカーボン層を形成する際に生じる活物質層
の剥離発生率を低くできるのが分る。
【0019】次に上記各極板(負極板)を容量600m
Ahの焼結式ニッケル極板(正極板)と水酸化カリウム
溶液からなる電解液とを組み合わせてAA型アルカリ蓄
電池をそれぞれ作った。そして、各電池を1CmAで9
0分間充電してから1CmAで放電する充放電を繰り返
すサイクル寿命試験を行った。図1はその測定結果を示
している。本図より、本実施例のカドミウム極板を用い
た電池は、比較例のカドミウム極板を用いた電池に比べ
てサイクル寿命を延ばせるのが分る。
【0020】次に活物質ペーストに含有するメチルセル
ロースを変え、その他は実施例1と同様にして、洗浄後
における活物質層中のメチルセルロースの含有量が異な
る種々の極板を作った。そして、各極板の活物質の脱落
量及びカーボン層を形成する際に生じる活物質層の剥離
発生率を調べた(試験数3枚)。図2はメチルセルロー
ス含有量と極板の活物質の脱落量との関係を示してい
る。また図3はメチルセルロース含有量と活物質層の剥
離発生率との関係を示している。両図より、洗浄後にお
ける活物質層中のメチルセルロースの含有量が0.3重
量%を下回ると活物質の脱落量が増加する上、カーボン
層を形成する際に活物質層が剥離しやすくなるのが分
る。
【0021】次に未化成極板を加圧する圧力を変え、そ
の他は実施例1と同様にして、未化成活物質層の密度が
異なる種々の極板を作った。そして、各極板を洗浄液中
に浸漬した際のメチルセルロースの溶解量(極板中のメ
チルセルロースが消失した量)を測定して、未化成活物
質層の密度とメチルセルロースの溶解量との関係を調べ
た。図4はその測定結果を示している。本図より、未化
成活物質層の密度が高くなるとメチルセルロースの溶解
量が低下し、未化成活物質層の密度が2.3g/cc以
上になるとメチルセルロースの溶解量が20重量%を下
回るのが分る。これより、未化成活物質層の密度を2.
3g/cc以上にするとメチルセルロースの残存量を8
0重量%以上にできるのが分る。
【0022】次に化成極板を洗浄する洗浄液の温度を変
え、その他は実施例4と同様にして種々の極板を作っ
た。そして、各極板を洗浄液中に浸漬した際のメチルセ
ルロースの溶解量を測定して、洗浄液の温度とメチルセ
ルロースの溶解量との関係を調べた。図5はその測定結
果を示している。本図より、洗浄液の温度が高くなると
メチルセルロースの溶解量が低下し、洗浄液の温度が2
5℃以上になるとメチルセルロースの溶解量が20重量
%を下回るのが分る。これより、洗浄液の温度を25℃
以上にするとメチルセルロースの残存量を80重量%以
上にできるのが分る。
【0023】次に化成極板を洗浄する洗浄液のpHを変
え、その他は実施例8と同様にして種々の極板を作っ
た。そして、各極板を洗浄液中に浸漬した際のメチルセ
ルロースの溶解量を測定して、洗浄液のpHとメチルセ
ルロースの溶解量との関係を調べた。図6はその測定結
果を示している。本図より、洗浄液のpHが高くなると
メチルセルロースの溶解量が低下し、pHが11以上に
なるとメチルセルロースの溶解量が20重量%を下回る
のが分る。これより、洗浄液のpHを11以上にすると
メチルセルロースの残存量を80重量%以上にできるの
が分る。
【0024】
【発明の効果】本発明によれば、化成極板の洗浄におい
て、メチルセルロースが洗浄液中に溶解する量(消失
量)を少なくして、メチルセルロースを活物質層中に多
く残存させることができるので、活物質の極板からの脱
落を抑制し、カーボン層を形成する際の活物質層の極板
からの剥離を抑制することができる。その結果、本発明
のカドミウム極板を用いれば、アルカリ蓄電池のサイク
ル寿命を延ばすことができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】 試験に用いた各電池のサイクル寿命特性を示
す図である。
【図2】 メチルセルロース含有量と活物質の脱落量と
の関係を示す図である。
【図3】 メチルセルロース含有量ととカーボン層を形
成する際に生じる活物質層の剥離発生率との関係を示す
図である。
【図4】 未化成活物質層の密度とメチルセルロースの
溶解量(消失量)との関係を示す図である。
【図5】 洗浄液の温度とメチルセルロースの溶解量
(消失量)との関係を示す図である。
【図6】 洗浄液のpHとメチルセルロースの溶解量
(消失量)との関係を示す図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 酸化カドミウムからなる活物質材料とメ
    チルセルロースからなる結着剤とを含有する活物質ペー
    ストを集電体に充填して前記集電体に未化成活物質層が
    形成された未化成極板を作り、前記未化成極板を厚み方
    向に加圧してから化成して化成極板を作り、前記化成極
    板を洗浄液により洗浄して前記化成極板中の化成溶液を
    除去して前記集電体に活物質層が形成されたアルカリ蓄
    電池用カドミウム極板を製造する方法において、 前記未化成活物質層の密度が2.3〜3.6g/ccに
    なるように前記未化成極板を厚み方向に加圧して、 前記化成極板を洗浄する前のメチルセルロースの量に対
    する前記化成極板を洗浄した後の前記活物質層中に残存
    するメチルセルロースの量が80重量%以上になるよう
    にしたことを特徴とするアルカリ蓄電池用カドミウム極
    板の製造方法。
  2. 【請求項2】 酸化カドミウムからなる活物質材料とメ
    チルセルロースからなる結着剤とを含有する活物質ペー
    ストを集電体に充填して前記集電体に未化成活物質層が
    形成された未化成極板を作り、前記未化成極板を厚み方
    向に加圧してから化成して化成極板を作り、前記化成極
    板を洗浄液により洗浄して前記化成極板中の化成溶液を
    除去して前記集電体に活物質層が形成されたアルカリ蓄
    電池用カドミウム極板を製造する方法において、 前記化成極板の洗浄は、温度25〜50℃の精製水から
    なる洗浄液中に0.5〜1時間浸漬して行い、 前記化成極板を洗浄する前のメチルセルロースの量に対
    する前記化成極板を洗浄した後の前記活物質層中に残存
    するメチルセルロースの量が80重量%以上になるよう
    にしたことを特徴とするアルカリ蓄電池用カドミウム極
    板の製造方法。
  3. 【請求項3】 酸化カドミウムからなる活物質材料とメ
    チルセルロースからなる結着剤とを含有する活物質ペー
    ストを集電体に充填して前記集電体に未化成活物質層が
    形成された未化成極板を作り、前記未化成極板を厚み方
    向に加圧してから化成して化成極板を作り、前記化成極
    板を洗浄液により洗浄して前記化成極板中の化成溶液を
    除去して前記集電体に活物質層が形成されたアルカリ蓄
    電池用カドミウム極板を製造する方法において、 前記化成極板の洗浄は、pH11〜13のアルカリ水溶
    液からなる洗浄液中に0.5〜1時間浸漬して行い、 前記化成極板を洗浄する前のメチルセルロースの量に対
    する前記化成極板を洗浄した後の前記活物質層中に残存
    するメチルセルロースの量が80重量%以上になるよう
    にしたことを特徴とするアルカリ蓄電池用カドミウム極
    板の製造方法。
  4. 【請求項4】 前記活物質層に対する前記化成極板を洗
    浄した後のメチルセルロースの量が0.3〜3.0重量
    %になるように前記活物質ペースト中のメチルセルロー
    スの量を定めたことを特徴とする請求項1〜3に記載の
    アルカリ蓄電池用カドミウム極板の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記化成極板を洗浄して前記化成極板中
    の化成溶液を除去した後に、前記活物質層の表面にカー
    ボンを含有するカーボン層を形成することを特徴とする
    請求項1〜4に記載のアルカリ蓄電池用カドミウム極板
    の製造方法。
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