JPS6037655A - 電池用電極の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は電池用電極の製造方法薯こ関し、特に結着剤を
用いて活物質を保持する電池用電極の製造方法に関する
。

（ロ）従来技術 一般に電池用電極には、カーボニルニッケル粉末を含む
スラリーを導電芯体に塗着し、還元雰囲気下で焼結して
多孔性ニッケル焼結板を作成し、質に結着剤及び水など
を加えて混練してなるペーストを導電芯体１こ塗着、加
圧成形するペースト式電極がよく用いられている。これ
ら電極のうち焼結式電極は製造工程が複雑で高価であり
、また電極内に焼結ニッケルよりなる導電マトリックス
を持つためエネルギー密度が小さくなるという欠点を有
し、これに対してペースト式電極は焼結式電極に比し製
造工程が簡単であり安価に製造できる利点がある。しか
しながら、このペースト式電極は焼結式電極に比し機械
的強度が劣り極板より活物質の脱落及び剥離が生じるお
それがあり、蓄電池に用いた際には特にサイクル寿命に
悪影響を及ぼす。

以下にペースト式電極を用いた蓄電池について説明する
。ペースト式を用いた電極のうち特に活物質の保持力の
向上が強く要求されるものとしてアルカリ亜鉛蓄電池に
用いられる亜鉛極がある。

この負極活物質としての亜鉛は、単位重量あたりのエネ
ルギー密度が大きく且つ安価である利点を右ナス町面　
話常賎１ｒ皿処幇了ル＋１１常費体ｌど佼出して亜鉛酸
イオンとなり、充電時にその亜鉛酸イオンが亜鉛極表面
に樹枝状或いは海綿上に電析し、充放電を繰り返すと電
析亜鉛がセパレータを貫通して対極に接して内部短絡を
惹起するためサイクル寿命が短かい欠点がある。

このサイクル寿命を改善するために各種結着剤の検討が
なされている。最も良く用いられるのはフッ素系の樹脂
であり、例えば結着剤としてポリテトラフルオロエチレ
ン−を用いた場合には、活物質と共に混練されて繊維状
結合網を形成し、その複雑に互いに絡み合った網の中に
活物質を抱束するため、従来から用いられてきたカルボ
キシメチルセルロース或いはポリビニルアルコール等の
結着剤と比較して活物質の抱束力が強くサイクル特性も
飛躍的に向上する。

しかしながら、結着剤と活物質を混練して作製される従
来からのペースト式の亜鉛極ではフッ素系樹脂を用いた
場合に、その複雑に絡み合った樹脂の網の間に活物質が
挾持される様な形態をとるため、前記網と活物質との間
に空間が生じ、樹脂の網は活物質の表面と密に接して抱
束することができず、活物質の保持力はまだ充分とはい
えないため、更に充放電サイクルが進行すると前記繊維
状結合網に抱束された活物質が亜鉛酸イオンとなり繊維
状結合網内より抜は出してしまう。また、前記繊維状結
合網は必ずしも緊密な結合が行なわれていないため活物
質が脱落することもある。こうして繊維状結合網に抱束
される活物質が減少して容量低下を引き起こし、より長
期にわたるサイクル寿命を得ることはできなかった。

上述の他に、結着剤の含有率を大きくすることによって
極板強度を増加させると共ｌこ活物質の溶出及び脱落を
防止することも考えられるが、活物質の充填量が減少す
ると共に敬水性が増大するため充放電効率が減少し十分
な効果は得られない。

（ハ）発明の目的 本発明はかかる点に鑑み、結着剤を含有する電池用電極
の機械的強度並びに活物、質の保持力を向上させること
によって、活物質の逸散、脱落を防止し、また蓄電池に
用いた際の電池のサイクル寿命を向上せしめんとするも
のであるユ に）発明の構成 本発明は活物質の粒子群あるいは活物質を主体とする粒
子群の細孔に、重合若しくは共重合可能なｉｔ体あるい
は低級高分子化合物を含浸した後、前記細孔内で前記単
量体あるいは低級高分子化合物を重合若しくは共重合す
ることを特徴とする電池用電極の製造方法である。

（ホ）実施例 活物質としての酸化亜鉛８５重量部及び亜鉛１０重量部
と、添加剤としての酸化水銀２．５重量部とを混合して
なる粒子群の粒子間に形成される浸した後加熱してベン
ゼンを充分除去し、こうして得られた混合物を銅などの
集電体を中心として圧力１５０　ｋｙ／ｄ、金型温度１
８０’Ｃ，で圧縮成形して亜鉛極を作成した。

この亜鉛極を用いて公知の焼結式ニッケル極とこの蓄電
池の断面図を第１図に示す。この図面に於いて、（１）
は亜鉛極、（２）はニッケル極、（３）はセパレータ、
（４）は保液層、（５）は電槽、１Ｇ）は電槽蓋、（７
）（８）は正、負極端子である。

比較のため前述と同一の活物質と添加剤からなる粒子群
にポリテトラフルオロエチレン２．５ｉｉ部及び水を加
えて混練し、こうして得られた混合物を銅などよりなる
集電体を中心として圧力１５０に９／ｃｄ、金型温度１
８０℃で圧縮成形して亜鉛極を作成し、この亜鉛極を用
いることを除きその他は前述と同一でニッケルー亜鉛蓄
電池（Ｂｌを作成した。

第２図はこれら蓄電池のサイクル特性比較図であり、図
中（５）及び（５）は同一符号を付した蓄電池のサイク
ル特性である。サイクル条件は１５０ｍＡで５時間充電
した後１５０ｍＡで放電し、電池電圧が１．２■に達す
る時点で放電を停止するものである。

第３図は２００サイクル経過後の亜鉛極の状態を示す図
面であり、図中（勾及び但）は同一符号を付部、口０は
集電体であり、活物質が逸散、脱落した部分には結着剤
が膜状に残存している。

第２図及び＠３図より蓄電池（八は蓄電池（Ｂｌに比し
サイクル寿命並びに亜鉛活物質の抱束力が向上したこと
がわかる。これは蓄電池ｆＡｌの亜鉛極が、亜鉛活物質
を主体とする粒子群の粒子間に形成される細孔に結着剤
を含浸し単分子膜を形成させ、前記細孔内でそのま＼重
合して作成されているため、結着剤は亜鉛活物質の粒子
表面の凹所にまで入り込み活物質の粒子と結着剤との接
触が密なものとなり、亜鉛活物質は均一に且つ強固に抱
束され亜鉛極の機械的強度が向上し、この結果亜鉛活物
質の脱落及び電解液への溶出が抑制されたからと考えら
れ、またこれによってサイクル寿命が向上したものと考
えられる。

実施例に於いては活物質主体の粒子群へ結着剤を含浸し
、重合させた後に加圧成形したが、前記粒子群は活物質
のみからなるものであってもよく、前記粒子群を加圧成
形した後に結着剤の含浸、重合を行なってもよい。

また、結着剤としてスチレンのようなビニル系単量体を
使用したが、重合あるいは共重合が可能なものであれば
使用できる。例えばスチレンの他にビニル系のものとし
て、アクリロニトリル、アクリル酸、アクリル酸塩類（
ナトリウム、カリウム、カルシウム等）、メタクリル酸
、メタクリル酸塩類、塩化ビニル、酢酸ビニル、アクリ
ルアミド等が挙げられ、又ジエン系ではブタジェン、イ
ソプレン等が挙げられる。

低級高分子化合物としては平均分子量が１０００程度以
下のものが使用できる。例えばポリエチレン、ポリプロ
ピレン等のポリオレフィン系、ポリスチレン、ポリ塩化
ビニリデン、ポリ酢酸ビニル等ノヒニル系、ポリテトラ
フルオロエチレン、ポリトリフルオルクロエチレン等の
フッ素系、ポリアクリロニトリル、ポリアクリルアミド
、ポリアクリル酸及びそのエステル類、ポリメタクリル
酸及びそのエステル類等のアクリル系が挙げられる。

これら低級高分子化合物は適当な溶媒を使用することに
より亜鉛活物質の細孔に含浸され、より高級な高分子化
合物へと重合あるいは２種以上のものを共重合させて用
いられる。

尚、前記単量体または低級高分子化合物の亜鉛極に於け
る含有量は１５ｊｉ量部を越えると活物質の充填量が減
少して充分な容量が得られず、１重量部以下となると結
着剤としての効果を充分に果たすことができない。した
がって、前記単量体または低級高分子化合物の亜鉛極に
於ける含有量は１乃至１５重量部、好ましくは２乃至１
０重量部でより良１２３−な効果が得られる。、（へ）
発明の効果 本発明は活物質０粒子群あるいは活物質を主体とする粒
子群の細孔に、重合若しくは共重合可能な単量体あるい
は低級高分子化合物を含浸した後、前記細孔内で前記単
量体あるいは低級高分子化合物を重合若しくは共重合し
て電池用電極を製造するものであるから、活物質粒子と
結着剤との接触が密なものとなり、活物質は均一に且つ
強固に抱束され極板の機械的強度が向上し活物質の脱落
、電解液への逸散が少なくサイクル寿命が向上する・

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による亜鉛極を用いたニッケルー亜鉛蓄
電池の断面図、第２図はサイクル特性図、第３図は２０
０サイクル経過後の亜鉛極の状態説明図である。 （１）・・・亜鉛極、（２）・・−ニッケル極、（３）
・・・セパレータ、（４）・・・保液層、（５）・・・
電槽、＋６＋・・・＠槽蓋、＋７＋　［８１・・・正、
負極端子、＋１［１１・・・集電体、（９）・・・活物
質。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）活物質の粒子群あるいは活物質を主体とする粒子
   群の細孔に、重合若しくは共重合可能な単量体あるいは
   低級高分子化合物を含浸した後、前記細孔内で前記単量
   体あるいは低級高分子化合物を重合若しくは共重合せし
   めることを特徴とする電池用電極の製造方法。