JPS6161368A - NiまたはNio電極板の製造方法 - Google Patents

NiまたはNio電極板の製造方法

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JPS6161368A
JPS6161368A JP59183474A JP18347484A JPS6161368A JP S6161368 A JPS6161368 A JP S6161368A JP 59183474 A JP59183474 A JP 59183474A JP 18347484 A JP18347484 A JP 18347484A JP S6161368 A JPS6161368 A JP S6161368A
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nio
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sintering
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Hirozo Matsumoto
浩造 松本
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Fuji Electric Co Ltd
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Fuji Electric Co Ltd
Fuji Electric Corporate Research and Development Ltd
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    • H01M4/8875Methods for shaping the electrode into free-standing bodies, like sheets, films or grids, e.g. moulding, hot-pressing, casting without support, extrusion without support
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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】 (発明の屈する技術分野) 本発明は例えば燃料電池などに用いられるNiまたはN
iO@極板の製造方法に関する。
(従来技術とその間頂点) この種の電極板は一般に次のような性質を具備すること
が要求される。
(1)電気化学的に活性が高く放電特性に優れているこ
と (2)強度が大きく耐食性が良好であること(3) m
l極板の厚さが均一であること(4)長期間の使用に耐
えること その他低価格であることを必要とするが、Ni電極板ま
たはNiO電極板を製造するに当っては、これらは通常
主としてNiの粉末を使用して製造されるから、上記の
緒特性を付与させるためには原料粉末の種類、扁形焼結
および後加工などの条件を適切に設定しなければならな
い。例えば粉末の種類や製造条件などが異なるときは、
得られたNi を極板またはNiO電極板は空孔率、空
孔径。
細孔分布または比表面積などに大きく影響され、その結
果上記の緒特性も異なったものとなり、電気化学的な挙
動も違ってくる。したがって経済性に優れ、電気化学的
に高活性度を有する好ましいNi ml極板またはNi
O’liml極板造方法を見出すことが望まれる。
Niまたはyto 電極板の製造方法として従来下記の
方法が知られている。
(1)テープキャスティング法 (2)  Niメツシュの上にNi粉末のスラリーを塗
布して焼付ける方法 (3)海綿状NiにNi粉末スラリーを塗布し焼結する
方法 (4)黒鉛もしくはアルミナ容器にNi粉末を充填し、
これをそのまま焼結する方法 これらの製造方法のうち(1)の方法はNi電極板とN
io Ill極板のいずれにも用いられるが、(2)〜
(4)の方法はNi電極板に用いられる。(1)のテー
プキャスティング法は均一な厚さをもった電気化学的に
活性の高いHlまたはNiO@極板を得ることはできる
が、工程が複雑で経済性に劣ることに加えて原料粉末に
適した可塑剤2分散剤または溶剤などの種類や組成に未
だ十分満足すべきものが見出されていないという欠点を
もっている。
(2)もしくは(3)のNiメツシュや海綿状NiにN
i粉末のスラリーを塗布して焼き付ける方法は(1)の
テープキャスティング法より簡便であり経済性も高いが
Ni粉末スラリーを均一に塗布することがむづかしいた
めに、得られるNi電極板の表面性状と厚さの均一性に
問題を残すほか、NiメツシュまたはNi海綿体を支持
体として用いているので電極板の比表面積が小さく、電
気化学的な活性度が低下しやすいことが欠点である。(
4)の容器にNi粉末を充填し、そのままの状態で加圧
することなく焼結する方法は、従来知られている中では
最も簡便で経済的な方法であるが、このような手法では
得られるNi を極板の厚さと空孔率を合目的に制御す
ることが極めて困難であるばかりでなく、さらに大面積
の電極板を製造することができないという欠点がある。
(発明の目的) 本発明の目的は上述の欠点を除去し、経済的な電気化学
的活性度の高いNi1!極板またはNiOi極板の製造
方法を提供することにある。
(発明の要点) 本発明の方法はNi粉末またはNiO粉末とプラスチッ
ク粉末とからなる混合粉末を容器に充填した後、高温雰
囲気中で加熱することにより、プラスチック粉末を溶融
蒸発させ、同時にNiまたはNiO粉末を焼結して多孔
性のNiまたはNiO焼結板の骨格体を残留させること
により、空孔率などを制御することができる効率のよい
製造方法を提供するものである。
(発明の実施例) 以下本発明を実施例に基づき説明する。
平均粒径5μmのカーボニルNi粉末と平均粒径10μ
扉のABS樹脂粉末を容積比で95:5となるように秤
量し、これらをボールミルを用いて5時間混合した後、
深さl、9mm、−辺が200mmの正方形の黒鉛製容
器に充填する。これを水素雰囲気炉中で800°0,2
時間の加熱を行うことによりABS樹脂粉末を溶融蒸発
させて除去し、同時にNi粉末同志の焼結を進行させる
。このようにして厚さQ、55mm、空孔率68%、空
孔径5〜8μ痛、比表面積がO−7581/gを有する
Niのみの焼結板が得られる。
この際用いられる Ni粉末は一般に市販されている電
解Ni粉末やカーボニル粉末などでよいが、電極板とし
たとき電気化学的特性をあげるためにはより微細な粉末
の方が好ましく、またプラスチック粉末はポリエチレン
、ポリ塩化ビニール、AESなどの樹脂粉末がいずれも
使用可能であり、粉末の大きさはNi ili極板の用
途目的に応じて選択すればよい。またNi粉末とABS
樹脂粉末とを混合し充填する容器は例えばアルミナ製容
器を用いても、黒鉛容器を用いたときと同様の結果が得
られる。
次に、得られたNi焼結板を溶融炭酸塩燃料電池の単セ
ルに適用して電極板としての性能を調べた。使用した単
セルは炭酸リチウムを62モル%。
炭酸カリウムを38モル%の割合に配合したアルカリ炭
酸塩が電解質として含浸されたりチウムアル、ミネート
の電解質保持材を挾持してアノード側の燃料電極とカソ
ード側の酸化剤電極とからなり、本実施例によるNi焼
結板から直径35%%φに打ち抜いたものをアノード電
極板とし、従来法のテープキャスティング法により作製
した直径35島雇φ。
厚さ0.4mmのNiO焼結板をカソード電極板として
用いた。なおリチウムアルミネートのマトリツクスは直
径50痛痛φ、厚さ2.5 mm Cプレス成形したも
のであり、電極の有効面積はl Ocrrbである。
以上の単セルによる出力試験では燃料ガスとして水素に
20%炭酸ガスを混合したものを用い、また酸化剤ガス
として空気に30%炭酸ガスを混合したものを用い、常
圧650°Cの条件で稼動した。電流密度に対する単セ
ル出力電圧の変化を第1図の線図に示した。第1図にお
ける実線でプロットした曲線(1)が本発明によるNi
 を極板の場袷であり、破線でプロットした曲線(2)
は従来法によるNiメツシュにNi粉末のスラリーを塗
布して焼き付けたnxM、N板を用いた場合を比較のた
めに併記したものである。第1図のように本発明により
得られるNi電極板を泪いた方が従来法でつくられたN
i電極板よりも、電池の電流密度の増加本発明のNi電
極板の方が電気化学的活性度が高いからである。
一方溶融炭酸塩燃料電池のカソード電極には酸化剤ガス
が流通するからNi i[極板よりも初めから)rio
[極板を用いた方が空孔率や空孔径が変動することなく
有利であるが、このカソード電極板のNiO焼結板に対
しても本発明の手法を適用することができる。例えば平
均粒径3μ鶏のNi粉末と平均粒径7μ等のAES!脂
粉末とを容積比で90= 10に配合し大気中1500
°0,2時間焼結して得られるNiO電極板は空孔率5
5%で曲げ強度が1.8Kg/  2 のものが得られ
た。曲げ強度については同種のNiO粉末を用いてテー
プキャスティング法で製作した空孔率45%のNiO焼
結板は2.3K g/2であるからほぼ同等とみられ、
溶融炭酸塩燃料電池のカソード電極板として単セルの電
流−電圧特性で比較してもこのNiO電極板は従来電極
板とほとんど同様の結果が得られる。しかも従来方法に
比べて本発明による手法の方が製造条件や製造工数が簡
素化され、経済的に極めて有利であることもNi1!極
板の場合と同じである。
また本発明の方法を用いる際に、前述したNi粉末と樹
脂粉末との混合粉を圧粉成形体としだ後焼結しても同様
の効果が得られる例えばカーボニルNi粉末とABS樹
脂粉末を容積比で80 : 20に秤全混合した後、こ
の混合粉を金型に充填して0.2/2に加圧成形して得
られた成形体を水C等 素雰囲気中850°0.1時間加熱処理することにより
、厚さpl、空孔率85%のNi焼結板を作製する。こ
の際厚さと空孔率をやや大きくしたのは、後加工を施し
て、従来法のものより表面を均一にすることもできるか
らである。すなわちこのNi焼結板を圧延またはプレス
加工して厚さQ、 5 ms 。
空孔率58%、空孔径3〜5μ鴇、比表面積0.306
/のNi @極板とすることができた。これはさらに二
次加工による歪を除去し、導電性や耐食性をあげるため
に水素雰囲気中で65080,1時間の熱処理を施すの
がよいが、熱処理温度は焼結温度以上に高くするとさら
に焼結が進行しNi ′F&極板の空孔率や空孔径が変
化するので焼結温度以下とするのが好ましい。
このようにして得られたNi電極板の性能を調べるため
に、30%苛性カリ水溶液で水銀!極を用いて65°0
における電位を測定した。その結果を第2図に示す。第
2図はNi1!極板の電流密度と電位の関係を表わすa
図であるが、曲線(1)が本発明による加圧成形体から
つくられたNi電極板の特性を示し、曲線(2)は比較
のために併記した従来法の海綿状NiにNi粉末スラリ
ーを塗布して焼きつけたものを表わし、曲線3は参考と
して通常の圧延加工によるNi平板を電極板とした場合
を付記したものである。第2図にみられるキうに本発明
によるNi電極板を用いた曲# (1)が電流密度に対
して電位の変化が最も少なく優れた特性を有する。この
ことは本発明のNi ffi極が微細なNi粉末からな
り適度の空孔率と空孔径をもち比表面積が大きいからで
あり、これに対して従来電柵の曲線(2)は前述したよ
うに海綿状Niを主体としているので比表面積が小さく
、曲線(3)のNi 平板は当然のことながら比表面積
の観点からは最も劣るものである。
(発明の効果) 以上説明したように本発明によればNiまたはNi0粉
末と樹脂粉末とを混合し、これを高温焼結することによ
り、樹脂分は蒸発して失われ、そのあとにNiまたはN
iOだけの焼結体が形成されるようにしたものであり、
原料粉末の大きさや混合割合を適切に定めることにより
、得られる焼結体の空孔率、空孔径、比表面積および強
度など必要な材料特性を容易に制御することができ、使
用目的に対して′J1極として具備すべき要件を満たす
も(7) カTOラれる。しかも混合粉末を焼結するこ
とに基づく本発明の製造方法自体が従来方法に比べて複
雑な過程を経ることなく、簡素化されているから作業が
容易である上に、製造工数が低減し、安価な電極板を製
造することができる。また必要に応じて後加工、後熱処
理による材料特性の制御も容易に行われるという利点も
併せ有するものである。
【図面の簡単な説明】
第1図は本発明によるNi @極板と、従来方法による
Ni電極板を燃料電池に適用したときの電流−電圧特性
の比較を示した線図、第2図は同じく苛性カリ溶液を用
いたときの電解特性の比較を示した線図である。 電流密K  (cmA/cm2) 第1図 電流密度(mA/ cm2) 第2図

Claims (1)

  1. 【特許請求の範囲】 1)NiまたはNiO粉末とプラスチック粉末とからな
    る混合粉末体を高温雰囲気中で加熱することによりプラ
    スチック粉末を溶融蒸発させるとともにNiまたはNi
    Oを焼結させることを特徴とするNiまたはNiO電極
    板の製造方法。 2)特許請求の範囲第1項記載の方法において混合粉末
    体として圧粉成形体を用いることを特徴とするNiまた
    はNiO電極板の製造方法。
JP59183474A 1984-08-31 1984-08-31 NiまたはNio電極板の製造方法 Pending JPS6161368A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008166195A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Doosan Heavy Industries & Construction Co Ltd 溶融炭酸塩燃料電池の電解質含浸空気極製造方法

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2008166195A (ja) * 2006-12-28 2008-07-17 Doosan Heavy Industries & Construction Co Ltd 溶融炭酸塩燃料電池の電解質含浸空気極製造方法

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