JPS60258855A - ペ−スト式カドミウム負極の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルカリ蓄電池用ペースト式カドミウム負極
の製造法に関する。

従来例の構成とその問題点 アルカリ蓄電池用ペースト式カドミウム負極は、一般に
酸化カドミウムあるいは水酸化カドミウムを主体とし、
これにカーボニルニッケル、グラファイト等の導電性粉
末、ポリビニルアルコール。

カルボキシメチルセルロース等の結着剤及び水や２　／
、−７ エチレングリコール等の溶媒を加え、混練してペースト
とし、これをニッケルメッキしだ開孔鋼板等の導電性芯
材に塗着し、乾燥した後、アルカリ溶液中で化成子るこ
とによって製造される。

前記の化成工程の目的は、活物質材料に用いる酸化カド
ミウム、水酸化カドミウムなどの放電状態のカドミウム
化合物の一部または全部を充電状態の金属カドミウムに
変換し、負極内に予備充電部分を付与することにある。

負極内に予備充電部分が存在しない場合は、負極の利用
率が正極に比べ低いため、放電が負極支配となり、電池
の高率放電特性が悪くなり、また負極が完全放電を受け
るため電池の特性劣化が著しくなる。このような理由で
化成が行われる。この化成工程では、負極容量の２０〜
１００％の充電を行うだめ、要する電力は大きい。まだ
、化成工程で、充電状態の金属カドミウムを電極内に均
一に分布させることは容易でなく、特性のバラツキを生
じやすい。この傾向は、ペースト式電極において著しい
。

このような問題を解決するだめに、特公昭６了−３７９
８６，特開昭５７−５２６５にみられるように、活性な
金属カドミウム粉末を予備充電量相当として活物質混合
時に添加することにより、化成工程を不要とする方法が
提案されている。しかし、このような構成の電極では、
金属カドミウム粉末が、導電性の低い酸化カドミウム粉
末あるいは水酸化カドミウム粉末の間に介在し、金属カ
ドミウム相互の電気的接触が少ないだめ、化成によって
生成するマトリクス状の金属カドミウムよりも充放電に
寄与する割合が小さい。言い換えれば、添加した金属カ
ドミウムの利用率は低い。また、充電時に生成する金属
カドミウムは、導電性芯材付近に集中し、極板表面捷で
成長しにくい。

密閉形ニッケルーカドミウム蓄電池のように密閉構造を
採る電池では、過充電時に正極より発生する酸素ガスを
負極の金属カドミウムで吸収するので、酸素の吸収をよ
くするには、金属カドミウム′　が極板の表面に存在す
ることが望せしい。しかし、擢 金属カドミウム粉末を添加する前述の方式の電極では、
そのような望ましいものとはならない。

発明の目的 本発明は、以上のような問題を解決し、化成工程が不要
な高性能のベースト式カドミウム負極を提供することを
目的とする。

発明の構成 本発明は、金属カドミウム粉末を含む活物質混合物のペ
ーストを導電性芯材に塗着する工程と、前記の塗着極板
をニッケルイオンを含む溶液中に浸漬することにより、
置換反応で金属ニッケルを極板に析出させ、ニッケルに
よる導電７１・１１クスを形成する工程とを有するペー
スト式カドミウム負極の製造法である。

以下に本発明の詳細な説明する。

化成工程を不要にする目的で予備充電量部分として添加
した金属カドミウム粉末は、先にも述べたように、導電
率の低い酸化カドミウムや水酸化カドミウムの間に散在
しており、相互の電気的接触が少ないため、充放電に寄
与する割合が少なく、利用率の低い状態となっている。

壕だ、化成工程で得られるような金属カドミウムの導電
マトリクスかないため、充電時に生成する金属カドミウ
ムは芯材付近に集中し、正極から発生する酸素ガスを効
率的に吸収できる極板表面にあまり分布しない。

本発明では、極板内に導電性の７１−リクスを形成し、
以上のような問題を解決するものである。

この導電性マトリクスの形成方法として、あらかじめ添
加した金属カドミウムを含有する極板を、ニッケルイオ
ンを含む溶液中に浸漬し、置換反応悴より金属カドミウ
ムの一部を溶解させ、金属ニッケルを極板に析出させる
方法を採る。こうして析出させた金属ニッケルは、極板
表面から内部にわたり、金属カドミウム粉末を経由して
導電性のマトリクスを形成するため、金属カドミウム間
の相互の導電性が良好となり、利用率が大幅に向上する
。まだ、金属カドミウム粉末を添加しているが導電性マ
ｌ−Ｉ＋クスを有しない極板では、充電による金属カド
ミウムの生成が導電性芯材付近に集中し、表面層まで成
長しないため、正極で発生する酸素ガスの吸収能力が低
いのに対し、本発明に６　べ−１ よる極板では、金属カドミウムの生成が金属ニッケルの
導電性マＩ−１１クスに沿って極板表面にまで達するた
め、酸素ガスの吸収能力が大きい。

実施例の説明 平均粒径約１μｍの酸化カドミウム粉末７０重量部と平
均粒径約２μｍの金属カドミウム粉末３０重量部とを混
合し、これにポリビニルアルコールのエチレングリコー
ル溶液を加え、混練してペースト状にする。このペース
トを厚さｏ、１ａｍのニッケルメッキしだ開孔鉄板に塗
着し、約１４０°Ｃで３０分間乾燥し、厚さ約０．５朋
の極板を得た。

次にこの極板をｐＨ３，５、液温約５０′Ｃに調整した
硫酸ニッケルの１モル／ｌ水溶液に約２０秒間浸漬して
置換反応を行わせた後、水洗、乾燥して所定の寸法に切
断した。なお、分析結果によると、金属ニッケルに置換
した金属カドミウムは、初期の混合物中の量の１ｏ重量
％程度であった。

上記のカドミウム負極、及び硫酸ニッケル水溶液への浸
漬処理を行わない他は同様の処決による比較例の負極を
妓結式ニッケル正極と組み合わせて密閉形蓄電池を試作
し、放電率特性と、過充電時の電池内圧試験を行った。

放電率特性は、電池を２０°Ｃでｏ、１Ｃ相当の電流で
１５時間充電し、１〜５　Ｃｌｌｌ当の電流で放電した
ときの放電容量と、０．２　Ｇ相当の電流で放電したと
きの放電容量との比率で評価した。寸だ過充電時の内圧
特性は、２０°Ｃで１／１〜３Ｃ相当の電流で過充電し
たときの電池内圧のピーク値で評価した。

第１図は放電１ノートと放電容量比率の関係を示す。ａ
は本発明による負極を用いた電池、ｂは比較例の負極を
用いた電池を示す。一般に放電率特性は、予備放電量と
しての金属カドミウム量の増加とともに向上するが、金
属カドミウム量を同一とした上記の負極を用いた場合の
特性の差は、充放電の電気化学反応に寄与する金属カド
ミウムの割合、すなわち利用率の差によるものと考えら
れる。本発明による負極では、金属ニッケルの導電〆 １　マトリクスを有しているので、金属カドミウム相ｌ 互の電気的接触が良好となり、利用率が向上し、放電率
特性が向上したものと考えられる。

第２図は充電レートと電池内圧の関係を示す。

電池内圧においても本発明の効果が表われている。

すなわち、導電マトリクスが存在するため、充電時に金
属カドミウムが極板の表面まで成長し、正極から発生す
る酸素ガスを効率的に吸収するためである。

なお、実施例では、結着剤としてポリビニルアルコール
を用いたが、本発明の効果は結着剤の種類に左右され々
いことは明らかである。

発明の効果 以上のように、本発明によれば、添加金属カドミウムの
利用率を向」ニするとともに、酸素ガス吸収能の優れた
化成不要のペースト式カドミウム負極を得ることができ
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はニッケルーカドミウム蓄電池の放電レートと放
電容量比率との関係を示す図、第２図は斤 充電レー■・と電池内のピーク値との関係を示す図であ
る。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名区　
眞Ｉ冒φ−Ｅ艷区

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 金属カドミウム粉末を含む活物質混合物のペーストを導
   電性芯材に塗着する工程と、前記の塗着極板をニッケル
   イオンを含む溶液中に浸漬して、極板に析出する金属ニ
   ッケルのマｌ−リクスを形成する工程とを有するペース
   ト式カドミウム負極の製造法。