JPH10241698A - アルカリ蓄電池用電極及びその製造法 - Google Patents
アルカリ蓄電池用電極及びその製造法Info
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- JPH10241698A JPH10241698A JP9037577A JP3757797A JPH10241698A JP H10241698 A JPH10241698 A JP H10241698A JP 9037577 A JP9037577 A JP 9037577A JP 3757797 A JP3757797 A JP 3757797A JP H10241698 A JPH10241698 A JP H10241698A
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- nickel
- core material
- electrode
- substrate
- conductive core
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 焼結式基板のニッケル多孔体と芯材との密着
強度を高め、剥離を抑制する。 【解決手段】 基板の中央部に配した導電性芯材３とニ
ッケル多孔体２からなる焼結式基板に活物質を充填した
電極であって、導電性芯材の表面層には直径０．０１〜
１０μｍ、深さ０．１〜５μｍの微細な凹凸１が設け、
ニッケルとの密着強度を高めた。
強度を高め、剥離を抑制する。 【解決手段】 基板の中央部に配した導電性芯材３とニ
ッケル多孔体２からなる焼結式基板に活物質を充填した
電極であって、導電性芯材の表面層には直径０．０１〜
１０μｍ、深さ０．１〜５μｍの微細な凹凸１が設け、
ニッケルとの密着強度を高めた。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ蓄電池用電
極、特に焼結式電極とその製造法に関するものである。
極、特に焼結式電極とその製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルカリ蓄電池は通信機、ＯＡ機器ある
いは電動工具などの携帯化が進むとともに市場規模を拡
大してきたが、さらなる高容量化、高性能化の要求が強
い。
いは電動工具などの携帯化が進むとともに市場規模を拡
大してきたが、さらなる高容量化、高性能化の要求が強
い。
【０００３】アルカリ蓄電池用電極の形状は製造法によ
って二つに大別され、電極の芯材にカルボニルニッケル
粉末と増粘剤とを混練したペーストを塗着し、これを焼
結した基板に活物質を電気的、化学的に含浸することに
よって得られる焼結式と、発泡メタル、ニッケル不織布
などの金属多孔体あるいはパンチングメタル、エキスパ
ンドメタルなどの二次元芯材に活物質を含むペーストを
充填または塗着して得られるペースト式がある。焼結式
はペースト式と比較して、容量は低いが大電流での充放
電特性に優れているといった特徴がある。
って二つに大別され、電極の芯材にカルボニルニッケル
粉末と増粘剤とを混練したペーストを塗着し、これを焼
結した基板に活物質を電気的、化学的に含浸することに
よって得られる焼結式と、発泡メタル、ニッケル不織布
などの金属多孔体あるいはパンチングメタル、エキスパ
ンドメタルなどの二次元芯材に活物質を含むペーストを
充填または塗着して得られるペースト式がある。焼結式
はペースト式と比較して、容量は低いが大電流での充放
電特性に優れているといった特徴がある。
【０００４】焼結式基板においても高容量化の要求に応
えるため、基板の多孔度を向上させる試みがなされてい
る。しかし、多孔度を増加させると、芯材と多孔体との
密着性が低下し、活物質含浸工程、化成工程など各工程
での基板の変形、ニッケル多孔体及び活物質の脱落が問
題となる。
えるため、基板の多孔度を向上させる試みがなされてい
る。しかし、多孔度を増加させると、芯材と多孔体との
密着性が低下し、活物質含浸工程、化成工程など各工程
での基板の変形、ニッケル多孔体及び活物質の脱落が問
題となる。
【０００５】そこで、芯材と多孔体との密着性を向上さ
せる試みとして、特開昭５１−５９３４８号公報には、
鉄板に５〜２０Ａ／ｄｍ2 の電流密度でニッケルメッキ
して鉄板表面に粗大なメッキ析出物を生成させた芯材に
粉末ニッケルを付着して焼結する方法が提案されてい
る。また、特公昭６０−４１４２６号公報には、芯材に
平均粒径０．１μｍ以下の焼結用金属粉と粘着剤とから
なるスラリーを塗布した後、これを乾燥、焼結し、次い
でこの焼結層の表面に平均粒径１．５〜４．５μｍの焼
結用金属粉と粘着剤とからなるスラリーを塗布した後、
これを乾燥、焼結する方法が提案されている。また特開
昭５５−９７４０３号公報には、芯材に線径２０μｍ以
下のニッケルまたはニッケルメッキした金属繊維を予め
焼結し、その上にニッケル粉末を焼結する方法が提案さ
れている。
せる試みとして、特開昭５１−５９３４８号公報には、
鉄板に５〜２０Ａ／ｄｍ2 の電流密度でニッケルメッキ
して鉄板表面に粗大なメッキ析出物を生成させた芯材に
粉末ニッケルを付着して焼結する方法が提案されてい
る。また、特公昭６０−４１４２６号公報には、芯材に
平均粒径０．１μｍ以下の焼結用金属粉と粘着剤とから
なるスラリーを塗布した後、これを乾燥、焼結し、次い
でこの焼結層の表面に平均粒径１．５〜４．５μｍの焼
結用金属粉と粘着剤とからなるスラリーを塗布した後、
これを乾燥、焼結する方法が提案されている。また特開
昭５５−９７４０３号公報には、芯材に線径２０μｍ以
下のニッケルまたはニッケルメッキした金属繊維を予め
焼結し、その上にニッケル粉末を焼結する方法が提案さ
れている。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】上記の試みのうち鉄板
表面に粗大なメッキ析出物を生成させた芯材を使用する
方法では、芯材表面の凹凸が小さいため多孔体と芯材と
の密着性は向上しない。また、０．１μｍ以下の焼結用
金属粉、あるいは線径２０μｍ以下の金属繊維を焼結す
る方法では芯材近傍に基板多孔度の低い焼結体層が形成
され、基板全体の多孔度が減少するため電池容量が低下
する問題点を有している。
表面に粗大なメッキ析出物を生成させた芯材を使用する
方法では、芯材表面の凹凸が小さいため多孔体と芯材と
の密着性は向上しない。また、０．１μｍ以下の焼結用
金属粉、あるいは線径２０μｍ以下の金属繊維を焼結す
る方法では芯材近傍に基板多孔度の低い焼結体層が形成
され、基板全体の多孔度が減少するため電池容量が低下
する問題点を有している。
【０００７】本発明は、上述したような問題点を解決す
るものであって、芯材と多孔体との密着強度を向上させ
ることにより、活物質含浸、化成、電池群構成時の極板
の変形あるいは活物質の脱落の抑制、さらに効率放電特
性の向上を目的とする。
るものであって、芯材と多孔体との密着強度を向上させ
ることにより、活物質含浸、化成、電池群構成時の極板
の変形あるいは活物質の脱落の抑制、さらに効率放電特
性の向上を目的とする。
【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、本発明では導電性芯材の表面層に直径０．０１〜１
０μｍ、深さ０．１〜５μｍの微細な凹凸が設けてある
焼結式基板を用いたアルカリ蓄電池用電極を使用する。
芯材表面の微細な凹凸にニッケルスラリーに含まれるニ
ッケル粉末が引掛かり、芯材とニッケル粉末との接触面
積が増加する。そのため焼結後の基板強度が向上し、活
物質含浸などの各工程での極板の変形あるいは活物質の
脱落を抑制することができる。ニッケル粉末の平均粒径
が２〜３μｍであるのに対して、芯材表面の凹凸の直径
が０．０１μｍ以下の場合は孔径が小さすぎ、逆に１０
μｍ以上では大きすぎるため、ニッケル粉末を芯材表面
に効率よく繋留することができない。
に、本発明では導電性芯材の表面層に直径０．０１〜１
０μｍ、深さ０．１〜５μｍの微細な凹凸が設けてある
焼結式基板を用いたアルカリ蓄電池用電極を使用する。
芯材表面の微細な凹凸にニッケルスラリーに含まれるニ
ッケル粉末が引掛かり、芯材とニッケル粉末との接触面
積が増加する。そのため焼結後の基板強度が向上し、活
物質含浸などの各工程での極板の変形あるいは活物質の
脱落を抑制することができる。ニッケル粉末の平均粒径
が２〜３μｍであるのに対して、芯材表面の凹凸の直径
が０．０１μｍ以下の場合は孔径が小さすぎ、逆に１０
μｍ以上では大きすぎるため、ニッケル粉末を芯材表面
に効率よく繋留することができない。
【０００９】また導電性芯材の表面の凹凸は焼結後にも
形状が維持されるため、この凹凸へも活物質が充填され
る。そのため、従来の焼結式基板とほぼ同等の活物質充
填量を確保することができる。
形状が維持されるため、この凹凸へも活物質が充填され
る。そのため、従来の焼結式基板とほぼ同等の活物質充
填量を確保することができる。
【００１０】本発明の電極の製造法は次の通りである。
水溶性ポリマーを添加したメッキ液を用いて導電性芯材
に電気メッキを施し、導電性芯材の両面を水溶性ポリマ
ーとニッケルとが共存する共析メッキ膜で被覆する。そ
の後焼成して水溶性ポリマーをメッキ膜から脱離させて
芯材表面に微細な凹凸を形成する。次いで、この芯材の
両面にニッケル粉末と増粘剤とからなるニッケルスラリ
ーを塗布し、乾燥、焼結工程を経ることで焼結式基板が
得られる。この焼結式基板に電気的、あるいは化学的手
法により活物質を含浸することでアルカリ蓄電池用電極
が得られる。
水溶性ポリマーを添加したメッキ液を用いて導電性芯材
に電気メッキを施し、導電性芯材の両面を水溶性ポリマ
ーとニッケルとが共存する共析メッキ膜で被覆する。そ
の後焼成して水溶性ポリマーをメッキ膜から脱離させて
芯材表面に微細な凹凸を形成する。次いで、この芯材の
両面にニッケル粉末と増粘剤とからなるニッケルスラリ
ーを塗布し、乾燥、焼結工程を経ることで焼結式基板が
得られる。この焼結式基板に電気的、あるいは化学的手
法により活物質を含浸することでアルカリ蓄電池用電極
が得られる。
【００１１】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の発明は、アルカ
リ蓄電池用電極について規定したものであり、基板中央
部に配された導電性芯材とニッケル多孔体からなる焼結
式基板に活物質を充填した電極であって、導電性芯材の
表面層には直径０．０１〜１０μｍ、深さ０．１〜５μ
ｍの微細な凹凸が設けてある焼結式基板を用いたアルカ
リ蓄電池用電極が得られる。
リ蓄電池用電極について規定したものであり、基板中央
部に配された導電性芯材とニッケル多孔体からなる焼結
式基板に活物質を充填した電極であって、導電性芯材の
表面層には直径０．０１〜１０μｍ、深さ０．１〜５μ
ｍの微細な凹凸が設けてある焼結式基板を用いたアルカ
リ蓄電池用電極が得られる。
【００１２】請求項３に記載の発明は、請求項１のアル
カリ蓄電池用電極の製造法について規定したものであ
り、基板多孔度を減少させることなく芯材とニッケル多
孔体との密着性が改善できるため、基板の集電効率が向
上する。その結果、この基板を使用した電池の大電流で
の充放電特性が向上する。
カリ蓄電池用電極の製造法について規定したものであ
り、基板多孔度を減少させることなく芯材とニッケル多
孔体との密着性が改善できるため、基板の集電効率が向
上する。その結果、この基板を使用した電池の大電流で
の充放電特性が向上する。
【００１３】
【実施例】厚み６０μｍ、開孔径が１ｍｍ、開孔率が１
８％の穿孔鋼板の両面に２．０μｍのニッケルメッキを
施した。さらに、電解メッキにより、この両面を厚さ
２．０μｍのニッケル−水溶性ポリマー複合メッキ膜で
被覆した。電解メッキの条件は浴組成：硫酸ニッケル六
水和物２４０ｇ／ｌ、塩化ニッケル六水和物４５ｇ／
ｌ、ほう酸３５ｇ／ｌ、ポリエーテルアミン２５ｇ／
ｌ、浴温度：５０℃、電流密度：１０Ａ／ｄｍ2 で行っ
た。この芯材の両面にＩＮＣＯ社製のカルボニルニッケ
ル粉末（Ｔｙｐｅ２５５）１００部と３ｗｔ％濃度のメ
チルセルロース水溶液１００部とを混練したスラリーを
全体の厚みが１．３ｍｍになるように塗布し、１００℃
で１０分間乾燥した。これを窒素−水素雰囲気において
９００℃で５分間焼結することで焼結式基板ａを作製し
た。この基板断面の拡大模式図を図１に示す。図中１は
ニッケル−水溶性ポリマー複合メッキおよび焼成により
形成された芯材表面の凹凸、２はニッケル多孔体、３は
芯材の主体をなす穿孔鋼板である。 次に得られた基板
ａを、硝酸ニッケルに対して体積比で２％の硝酸コバル
トを添加した硝酸ニッケル／コバルト水溶液（ｐＨ：
２．０、液温度：８０℃）に１０分間浸漬した後、１０
０℃で１０分間乾燥し、水酸化ナトリウム水溶液（比
重：１．２ｇ／ｃｃ、液温度８０℃）に２０分間浸漬す
るサイクルを８サイクル繰り返して活物質である水酸化
ニッケルを含浸した。このようにして得られたニッケル
極を幅３５ｍｍ、長さ２００ｍｍに裁断し、一部にリー
ド板をスポット溶接してニッケル極４とした。このニッ
ケル極４の容量は１６００ｍＡｈである。
８％の穿孔鋼板の両面に２．０μｍのニッケルメッキを
施した。さらに、電解メッキにより、この両面を厚さ
２．０μｍのニッケル−水溶性ポリマー複合メッキ膜で
被覆した。電解メッキの条件は浴組成：硫酸ニッケル六
水和物２４０ｇ／ｌ、塩化ニッケル六水和物４５ｇ／
ｌ、ほう酸３５ｇ／ｌ、ポリエーテルアミン２５ｇ／
ｌ、浴温度：５０℃、電流密度：１０Ａ／ｄｍ2 で行っ
た。この芯材の両面にＩＮＣＯ社製のカルボニルニッケ
ル粉末（Ｔｙｐｅ２５５）１００部と３ｗｔ％濃度のメ
チルセルロース水溶液１００部とを混練したスラリーを
全体の厚みが１．３ｍｍになるように塗布し、１００℃
で１０分間乾燥した。これを窒素−水素雰囲気において
９００℃で５分間焼結することで焼結式基板ａを作製し
た。この基板断面の拡大模式図を図１に示す。図中１は
ニッケル−水溶性ポリマー複合メッキおよび焼成により
形成された芯材表面の凹凸、２はニッケル多孔体、３は
芯材の主体をなす穿孔鋼板である。 次に得られた基板
ａを、硝酸ニッケルに対して体積比で２％の硝酸コバル
トを添加した硝酸ニッケル／コバルト水溶液（ｐＨ：
２．０、液温度：８０℃）に１０分間浸漬した後、１０
０℃で１０分間乾燥し、水酸化ナトリウム水溶液（比
重：１．２ｇ／ｃｃ、液温度８０℃）に２０分間浸漬す
るサイクルを８サイクル繰り返して活物質である水酸化
ニッケルを含浸した。このようにして得られたニッケル
極を幅３５ｍｍ、長さ２００ｍｍに裁断し、一部にリー
ド板をスポット溶接してニッケル極４とした。このニッ
ケル極４の容量は１６００ｍＡｈである。
【００１４】負極にはカドミウム極５を用い、ニッケル
極４とカドミウム極５との間にナイロン不織布セパレー
タ６を介在させて渦巻状に捲回し、ＳＣ型の電池ケース
７に収納した。その後、比重１．３０の水酸化カリウム
に３０ｇ／ｌの水酸化リチウム一水和物を溶解したアル
カリ電解液を所定量注入し、正極端子を固定した封口板
８でケース開口部を封口して図２に示すような密閉型ニ
ッケル−カドミウム蓄電池Ａを構成した。
極４とカドミウム極５との間にナイロン不織布セパレー
タ６を介在させて渦巻状に捲回し、ＳＣ型の電池ケース
７に収納した。その後、比重１．３０の水酸化カリウム
に３０ｇ／ｌの水酸化リチウム一水和物を溶解したアル
カリ電解液を所定量注入し、正極端子を固定した封口板
８でケース開口部を封口して図２に示すような密閉型ニ
ッケル−カドミウム蓄電池Ａを構成した。
【００１５】比較例として次のような基板および電池を
作製した。厚み６０μｍ、開孔径が１ｍｍ、開孔率が１
８％の穿孔鋼板の両面に３．０μｍのニッケルメッキを
施した。この芯材の両面に実施例と同様にニッケルスラ
リーを塗布し、乾燥、焼結を経て焼結式基板ｂを作製
し、この基板ｂを使用して電池Ｂを作製した。
作製した。厚み６０μｍ、開孔径が１ｍｍ、開孔率が１
８％の穿孔鋼板の両面に３．０μｍのニッケルメッキを
施した。この芯材の両面に実施例と同様にニッケルスラ
リーを塗布し、乾燥、焼結を経て焼結式基板ｂを作製
し、この基板ｂを使用して電池Ｂを作製した。
【００１６】得られた焼結式基板ａ，ｂについて次のよ
うな試験を行い、芯材とニッケル多孔体との密着強度を
評価した。
うな試験を行い、芯材とニッケル多孔体との密着強度を
評価した。
【００１７】（試験１）基板ａ，ｂを１０×１００ｍｍ
に裁断し、これを直径２ｍｍの鉄線にずらしながら巻き
つけることを１０回繰り返した。試験前後の重量減少率
は、基板ａでは３％、基板ｂでは１０％であった。この
結果から基板ａは基板ｂに比べて芯材とニッケル多孔体
との密着強度が向上したことがわかる。
に裁断し、これを直径２ｍｍの鉄線にずらしながら巻き
つけることを１０回繰り返した。試験前後の重量減少率
は、基板ａでは３％、基板ｂでは１０％であった。この
結果から基板ａは基板ｂに比べて芯材とニッケル多孔体
との密着強度が向上したことがわかる。
【００１８】（試験２）碁盤目試験に準じて基板ａ，ｂ
を５０×５０ｍｍに裁断し、基板の片面のニッケル多孔
体に２ｍｍ幅の格子状の切れ目を入れた。この場合は基
板ａ，ｂともにニッケル多孔体の剥離は観察されなかっ
た。次に、これにガムテープを貼り付け、剥がすことを
３回繰り返した。このときの重量減少率は、基板ａでは
０．１％、基板ｂでは３０％であった。このことからも
基板ａは基板ｂと比較して芯材とニッケル多孔体との密
着強度が向上したことがわかる。
を５０×５０ｍｍに裁断し、基板の片面のニッケル多孔
体に２ｍｍ幅の格子状の切れ目を入れた。この場合は基
板ａ，ｂともにニッケル多孔体の剥離は観察されなかっ
た。次に、これにガムテープを貼り付け、剥がすことを
３回繰り返した。このときの重量減少率は、基板ａでは
０．１％、基板ｂでは３０％であった。このことからも
基板ａは基板ｂと比較して芯材とニッケル多孔体との密
着強度が向上したことがわかる。
【００１９】次に電池Ａ，Ｂの放電特性の評価を行っ
た。１ＣｍＡで７２分間充電した後、１０Ａで０．８Ｖ
まで放電したときの放電曲線を図３に示す。この結果よ
り電池Ａでは芯材とニッケル多孔体との密着性が改善さ
れたため集電機能が高まり、電池Ｂよりも放電特性が向
上したことがわかる。
た。１ＣｍＡで７２分間充電した後、１０Ａで０．８Ｖ
まで放電したときの放電曲線を図３に示す。この結果よ
り電池Ａでは芯材とニッケル多孔体との密着性が改善さ
れたため集電機能が高まり、電池Ｂよりも放電特性が向
上したことがわかる。
【００２０】
【発明の効果】本発明によれば、従来の焼結式基板と比
較して基板多孔度を低下させることなく導電性芯材とニ
ッケル多孔体との密着性を改善することで、基板強度が
向上して極板作製時のニッケル多孔体の剥離が抑制され
るとともに、優れた高率放電特性を持つアルカリ蓄電池
用電極が得られる。
較して基板多孔度を低下させることなく導電性芯材とニ
ッケル多孔体との密着性を改善することで、基板強度が
向上して極板作製時のニッケル多孔体の剥離が抑制され
るとともに、優れた高率放電特性を持つアルカリ蓄電池
用電極が得られる。
【図１】本発明の実施例での基板の拡大断面模式図
【図２】同実施例での電池の概略断面図
【図３】同電池の放電曲線図
１ 芯材表面の凹凸 ２ ニッケル多孔体 ３ 穿孔鋼板 ４ ニッケル極 ５ カドミウム極 ６ セパレータ ７ 電池ケース ８ 封口板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 海谷 英男 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (3)
- 【請求項１】基板中央部に配された導電性芯材とニッケ
ル多孔体からなる焼結式基板に活物質を充填した電極で
あって、前記導電性芯材の表面層には直径０．０１〜１
０μｍ、深さ０．１〜５μｍの微細な凹凸が設けてある
焼結式基板を用いたアルカリ蓄電池用電極。 - 【請求項２】前記導電性芯材は、金属ニッケルからなる
平板、あるいは金属ニッケルで被覆されている鉄製平
板、またはこれらに穿孔した部材のうちの１つである請
求項１に記載のアルカリ蓄電池用電極。 - 【請求項３】基板中央部に配された導電性芯材とニッケ
ル多孔体からなる焼結式基板に活物質を充填した電極の
製造法であって、電気メッキによりニッケルと水溶性ポ
リマーとを共析させて、金属ニッケル、金属ニッケルで
被覆されている鉄製平板、またはこれらに穿孔した部材
のうちの１つである導電性芯材の表面を被覆する工程
と、この導電性芯材を焼成して水溶性ポリマーを脱離す
る工程を経た多孔質ニッケル被覆芯材の両面に、ニッケ
ル粉末と増粘剤からなるスラリーを塗布する工程と、こ
れを還元雰囲気において８００〜１１００℃で焼結する
工程とから焼結式基板を形成し、この焼結式基板に活物
質を充填してなるアルカリ蓄電池用電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9037577A JPH10241698A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | アルカリ蓄電池用電極及びその製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP9037577A JPH10241698A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | アルカリ蓄電池用電極及びその製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10241698A true JPH10241698A (ja) | 1998-09-11 |
Family
ID=12501401
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP9037577A Pending JPH10241698A (ja) | 1997-02-21 | 1997-02-21 | アルカリ蓄電池用電極及びその製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH10241698A (ja) |
-
1997
- 1997-02-21 JP JP9037577A patent/JPH10241698A/ja active Pending
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