JPS6334852A - 電池用カドミウム極 - Google Patents
電池用カドミウム極Info
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- JPS6334852A JPS6334852A JP61178036A JP17803686A JPS6334852A JP S6334852 A JPS6334852 A JP S6334852A JP 61178036 A JP61178036 A JP 61178036A JP 17803686 A JP17803686 A JP 17803686A JP S6334852 A JPS6334852 A JP S6334852A
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
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- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/66—Selection of materials
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- H—ELECTRICITY
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
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- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
- H01M4/742—Meshes or woven material; Expanded metal perforated material
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- H—ELECTRICITY
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
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- H01M4/661—Metal or alloys, e.g. alloy coatings
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Materials Engineering (AREA)
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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。
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、アルカリ蓄電池のカドミウム極の改良に関す
る。
る。
従来の技術
各種の電源として使われている蓄電池には、よく知られ
ているように鉛酸電池とアルカリ電池がある。アルカリ
電池の代表的な系は、ニッケルーカドミウム蓄電池であ
る。
ているように鉛酸電池とアルカリ電池がある。アルカリ
電池の代表的な系は、ニッケルーカドミウム蓄電池であ
る。
このニッケルーカドミウム蓄電池は、焼結式電極の開発
によシ充・放電特性、寿命、低温特性などの大幅な改良
が可能になシ、密閉形の採用は、取扱い性を向上させた
。
によシ充・放電特性、寿命、低温特性などの大幅な改良
が可能になシ、密閉形の採用は、取扱い性を向上させた
。
ところが、エネルギー密度の向上や低コスト化への努力
については、進められてはいるが未だ十分ではない。た
とえばエネルギー密度の向上のためには、ニッケル極に
ついては発泡式電極の開発で対応しているが、十分な低
コスト化は解決したとはいえない。一方、カドミウム極
については、焼結式の代りにペースト式を開発、実用化
したことにより若干のコストダウンは可能になったが、
カドミウムの利用率の向上は十分でないのが現状である
。
については、進められてはいるが未だ十分ではない。た
とえばエネルギー密度の向上のためには、ニッケル極に
ついては発泡式電極の開発で対応しているが、十分な低
コスト化は解決したとはいえない。一方、カドミウム極
については、焼結式の代りにペースト式を開発、実用化
したことにより若干のコストダウンは可能になったが、
カドミウムの利用率の向上は十分でないのが現状である
。
このようなカドミウム極の利用率の向上のための手段と
して、カドミウム活物質の表面に導電性で多孔性の層を
形成することが提案され、これを可能にした。この表面
への多孔層の形成には、無電解メッキが最も簡単で工業
的である。カドミウム活物質としては、金属カドミウム
、酸化カドミウム、水酸化カドミウムその他のカドミウ
ム化合物があるが、経済性や電極への充てん性を考慮す
ると酸化カドミウムを主とする材料構成が最も好ましい
。
して、カドミウム活物質の表面に導電性で多孔性の層を
形成することが提案され、これを可能にした。この表面
への多孔層の形成には、無電解メッキが最も簡単で工業
的である。カドミウム活物質としては、金属カドミウム
、酸化カドミウム、水酸化カドミウムその他のカドミウ
ム化合物があるが、経済性や電極への充てん性を考慮す
ると酸化カドミウムを主とする材料構成が最も好ましい
。
発明が解決しようとする問題点
アルカリ電池用カドミウム極の、とくに利用率や寿命の
向上に対してカドミウム活物質の表面に導電性で多孔性
の層を形成することによシ効果が大きいことを明らかに
し、カドミウム活物質の材料としては、酸化カドミウム
が有力であり、また表面の層の形成は、無電解メッキに
より銅やニッケル層を形成することが好ましいことが判
明した。
向上に対してカドミウム活物質の表面に導電性で多孔性
の層を形成することによシ効果が大きいことを明らかに
し、カドミウム活物質の材料としては、酸化カドミウム
が有力であり、また表面の層の形成は、無電解メッキに
より銅やニッケル層を形成することが好ましいことが判
明した。
とぐにこのような金属によるメッキを行なうことにより
、カドミウムの利用率の向上や、充放電のくり返しによ
るカドミウム極の性能の低下の抑制、つまり長寿命など
に効果があることが明らかになった。
、カドミウムの利用率の向上や、充放電のくり返しによ
るカドミウム極の性能の低下の抑制、つまり長寿命など
に効果があることが明らかになった。
ところが、金属として銅を用いた場合には、実用時に充
放電のサイクルよりもむしろ長期間放置を含む使用条件
、あるいは高温での充放電、過放電を含む使用条件など
通常の使用よりも苛酷な条件になると銅の腐食や溶解を
生じてその形成効果が失なわれてくることがある。
放電のサイクルよりもむしろ長期間放置を含む使用条件
、あるいは高温での充放電、過放電を含む使用条件など
通常の使用よりも苛酷な条件になると銅の腐食や溶解を
生じてその形成効果が失なわれてくることがある。
一方、それに対してニッケルを用いると、そのような間
層はほとんどないが、ニッケルが直接カドミウムに接触
しているとカドミウムの自己放電をやや促進する問題が
ある。これは、水素過電圧の差によりニッケルに接した
カドミウムが電解液と反応して水素を発生しつつ、カド
ミウムが酸化することによる。
層はほとんどないが、ニッケルが直接カドミウムに接触
しているとカドミウムの自己放電をやや促進する問題が
ある。これは、水素過電圧の差によりニッケルに接した
カドミウムが電解液と反応して水素を発生しつつ、カド
ミウムが酸化することによる。
問題点を解決するための手段
そこで、本発明では、カドミウム極のカドミウム表面に
まず銅メッキを施し、その上にニッケルメッキを施すこ
とを提案するものである。
まず銅メッキを施し、その上にニッケルメッキを施すこ
とを提案するものである。
なお、銅メッキ、ニッケルメッキとも無電解。
電解の両方式があるが、銅は無電解メッキが容易である
ことから、前者の方式を採用し、ニッケルば、電解の方
が均一性の点ですぐれているので後者の方式を採用する
のが一つの有効な手段である。
ことから、前者の方式を採用し、ニッケルば、電解の方
が均一性の点ですぐれているので後者の方式を採用する
のが一つの有効な手段である。
したがって、銅メッキは、カドミウム極のたとえば酸化
カドミウム粉末にメッキを行なっても、また、カドミウ
ム極を製造後に行なってもよいが、二１７ケルメッキは
電極の形で行なう方がよい。なお、酸化カドミウムを出
発物質として用いる場合に、水酸化カドミウムへの転化
をできるだけ抑制するために、メッキの工程中に各メッ
キのための浴中に水に相溶性の溶媒であるメタノール、
エタノール、アセトン、エチレングリコールなどを添加
することは有効な方法である。
カドミウム粉末にメッキを行なっても、また、カドミウ
ム極を製造後に行なってもよいが、二１７ケルメッキは
電極の形で行なう方がよい。なお、酸化カドミウムを出
発物質として用いる場合に、水酸化カドミウムへの転化
をできるだけ抑制するために、メッキの工程中に各メッ
キのための浴中に水に相溶性の溶媒であるメタノール、
エタノール、アセトン、エチレングリコールなどを添加
することは有効な方法である。
作 用
このようにカドミウム極をまず多孔性の銅で被覆し、つ
いで多孔性のニッケルで被覆することにより、銅自身の
耐久性は向上し、ニッケルはもともと耐久性にすぐれて
いるので長寿命が可能であり、カドミウムの利用率の向
上も可能となり、加えてカドミウムがニッケルに直接触
れることによる自己放電の問題も大きく解決できるので
ある。
いで多孔性のニッケルで被覆することにより、銅自身の
耐久性は向上し、ニッケルはもともと耐久性にすぐれて
いるので長寿命が可能であり、カドミウムの利用率の向
上も可能となり、加えてカドミウムがニッケルに直接触
れることによる自己放電の問題も大きく解決できるので
ある。
実施例
本発明が最も大きな効果を発揮する１つの例であるペー
スト式カドミウム極へのメッキを例として詳述する。な
お、メッキは電極作成後に行なう場合を実施例とした０ まず、市販の酸化カドミウムをポリビニルアルコールの
３ ｗ ｔ％のエチレングリコール溶液１重量比で６％
のポリエチレン微粉末、同じく０．６チの塩化ビニル−
アクリロニトリル共重合短繊維などを加えてペーストを
つくる０これを厚さ０．１５ｍｍ 。
スト式カドミウム極へのメッキを例として詳述する。な
お、メッキは電極作成後に行なう場合を実施例とした０ まず、市販の酸化カドミウムをポリビニルアルコールの
３ ｗ ｔ％のエチレングリコール溶液１重量比で６％
のポリエチレン微粉末、同じく０．６チの塩化ビニル−
アクリロニトリル共重合短繊維などを加えてペーストを
つくる０これを厚さ０．１５ｍｍ 。
孔径１．８ｍ、開孔度５０％の鉄のニッケルメッキバン
チング板を芯材としてその両面に塗着し、スリットを通
して平滑化し、厚さ０．６順に調整する。
チング板を芯材としてその両面に塗着し、スリットを通
して平滑化し、厚さ０．６順に調整する。
その後１２０℃で２時間乾燥してペースト式カドミウム
極を得た。
極を得た。
その後、このペースト式カドミウム極に銅の無電解メッ
キを行なった０まず市販のシンセタイザー処理を行な；
た後に、アクチベータ液をメタノールにより６倍に希釈
した浴中に浸せきした。２分間浸せき後これを６０℃で
１５分間乾燥し、ついで、市販の銅無電解メッキ浴にて
銅メッキを行なった。この際、電極としては、単２サイ
ズ１０枚相当の大きさを用い、アクチベータ液は８ＣＣ
を用いこれにメタノール４０ｃｃ加えた。この浴中に電
極を浸せきした。銅メッキ浴としては、市販のメッキ浴
を７０ｃｃ用い、これを水４００ｃｃで希釈して用いた
。メッキは４０℃で１６分間行なった。その後に常温の
流水で１０分間水洗し、アセトンで置換した後に８０℃
で乾燥した。この処理による重量増は、酸化カドミウム
に対して０．５％増であった。
キを行なった０まず市販のシンセタイザー処理を行な；
た後に、アクチベータ液をメタノールにより６倍に希釈
した浴中に浸せきした。２分間浸せき後これを６０℃で
１５分間乾燥し、ついで、市販の銅無電解メッキ浴にて
銅メッキを行なった。この際、電極としては、単２サイ
ズ１０枚相当の大きさを用い、アクチベータ液は８ＣＣ
を用いこれにメタノール４０ｃｃ加えた。この浴中に電
極を浸せきした。銅メッキ浴としては、市販のメッキ浴
を７０ｃｃ用い、これを水４００ｃｃで希釈して用いた
。メッキは４０℃で１６分間行なった。その後に常温の
流水で１０分間水洗し、アセトンで置換した後に８０℃
で乾燥した。この処理による重量増は、酸化カドミウム
に対して０．５％増であった。
ついで公知の二”ケルワット浴を用い、４０℃。
電流密度２０ ｒｎＡ／Ｍ ＊時間２０分の条件でニッ
ケルの電解メッキを行なった０その後同様に常温の流水
で２０分間水洗し、アセトンで置換した後に８ｃ℃で乾
燥した。この処理による重量増は酸化カドミウムに対し
て約１．６チであった。
ケルの電解メッキを行なった０その後同様に常温の流水
で２０分間水洗し、アセトンで置換した後に８ｃ℃で乾
燥した。この処理による重量増は酸化カドミウムに対し
て約１．６チであった。
電池としては、単２形の密閉式ニッケルーカドミウム蓄
電池を例にした。したがって、このようにして得られた
カドミウム極を幅３９ｍ、長さ２６１閣に裁断し、リー
ド板を所定の２ケ所にスポット溶接により取りつけた。
電池を例にした。したがって、このようにして得られた
カドミウム極を幅３９ｍ、長さ２６１閣に裁断し、リー
ド板を所定の２ケ所にスポット溶接により取りつけた。
これをあらかじめ１０Ａの電流、比重１．１５のか性か
り水溶液の条件で９分間部分充電し、水洗、乾燥した。
り水溶液の条件で９分間部分充電し、水洗、乾燥した。
相手極として、公知の高容量形の焼結式二ソケル極をえ
らび、同じく幅３９頽とし、長さは２２０馴として用い
た。この場合もリード板を２ケ所取り付けた０ セパレータとしては、ポリアミド不織布、電解液として
は、比重１．１８のか性カリ水溶液に水酸化リチウムを
２ｔｓｑ／ｌ）溶解して用いた。この電池をＡとする。
らび、同じく幅３９頽とし、長さは２２０馴として用い
た。この場合もリード板を２ケ所取り付けた０ セパレータとしては、ポリアミド不織布、電解液として
は、比重１．１８のか性カリ水溶液に水酸化リチウムを
２ｔｓｑ／ｌ）溶解して用いた。この電池をＡとする。
その公称容量は２．４５ Ａ ｈである。
つぎに比較のために、無電解メッキで銅のみを被覆させ
て得られたカドミウム極を用いた電池をＢとして加えた
。この場合に銅による重量増加を２．０％になるように
した。１だ、Ａ、Ｂと同じカドミウム極を充電によりカ
ドミウムとし、これにニッケルの電解メッキを施したカ
ドミウム極を用いた電池をＣとして加えた。この場合も
メッキによる重量増は２．０％とした。
て得られたカドミウム極を用いた電池をＢとして加えた
。この場合に銅による重量増加を２．０％になるように
した。１だ、Ａ、Ｂと同じカドミウム極を充電によりカ
ドミウムとし、これにニッケルの電解メッキを施したカ
ドミウム極を用いた電池をＣとして加えた。この場合も
メッキによる重量増は２．０％とした。
まず、これら電池Ａ−Ｃに用いるカドミウム極自体の利
用率を調べたところ、充電は２６℃で０．１Ｃ、１４時
間、放電も同じ２５℃で０．３０とし、カドミウム極律
則のニッケルーカドミウム試験電池の端子電圧Ｏ，ＳＶ
までの条件とした。充電後ただちに行なった放電での容
量密度は、いずれも３８０ｒｎ Ａ ｈ ／ＣＩであっ
た。しかし、０．Ｉ Ｃで充電後２５日間放置した後に
同様にＯ，ａＣで放電したところ、Ａは５．５％、Ｂは
３．２チの利用率の低下であったのにＣでは約１０％の
容量低下があった。すなわち、自己放電に関しては、カ
ドミウム極にニッケルメッキを直接性なったＣが劣って
いた０ また、同様に、充電は２５℃で０．ＩＣ，１４時間とし
、放電は２６℃で０．３０と同じであるが、端子電圧を
一〇、２Ｖまでとして行なった。その結果、２Ｑサイク
ルで、Ａは３５６ｍＡｈ、Ｃは３４９ ｍＡｌ１であっ
たのに対してＢでは３１５ ｍＡｈにまで低下し、銅メ
ッキの酸化や部分的な剥離が観察された。つまり、この
ような苛酷な使用条件のもとでは、単なる銅メッキより
もその上にニッケルメッキを施すことが性能の低下に対
して抑制効果が大きい。
用率を調べたところ、充電は２６℃で０．１Ｃ、１４時
間、放電も同じ２５℃で０．３０とし、カドミウム極律
則のニッケルーカドミウム試験電池の端子電圧Ｏ，ＳＶ
までの条件とした。充電後ただちに行なった放電での容
量密度は、いずれも３８０ｒｎ Ａ ｈ ／ＣＩであっ
た。しかし、０．Ｉ Ｃで充電後２５日間放置した後に
同様にＯ，ａＣで放電したところ、Ａは５．５％、Ｂは
３．２チの利用率の低下であったのにＣでは約１０％の
容量低下があった。すなわち、自己放電に関しては、カ
ドミウム極にニッケルメッキを直接性なったＣが劣って
いた０ また、同様に、充電は２５℃で０．ＩＣ，１４時間とし
、放電は２６℃で０．３０と同じであるが、端子電圧を
一〇、２Ｖまでとして行なった。その結果、２Ｑサイク
ルで、Ａは３５６ｍＡｈ、Ｃは３４９ ｍＡｌ１であっ
たのに対してＢでは３１５ ｍＡｈにまで低下し、銅メ
ッキの酸化や部分的な剥離が観察された。つまり、この
ような苛酷な使用条件のもとでは、単なる銅メッキより
もその上にニッケルメッキを施すことが性能の低下に対
して抑制効果が大きい。
このような評価を行なった後に電池ＡとＢの特性を調べ
た。すなわち、通常の充放電のくり返しでは、放電性能
や寿命については、本発明はもとより比較例でも問題が
なかった。
た。すなわち、通常の充放電のくり返しでは、放電性能
や寿命については、本発明はもとより比較例でも問題が
なかった。
ところが、４０℃でｏ、１ｃ、１４時間充電後に、４５
℃で３か月間放置し、その後４０℃で０．２０で放電の
ような条件で充放電を行なったところ、とくに放電終止
電圧をＯＶとした条件では銅被覆層の酸化溶解が認めら
れた。
℃で３か月間放置し、その後４０℃で０．２０で放電の
ような条件で充放電を行なったところ、とくに放電終止
電圧をＯＶとした条件では銅被覆層の酸化溶解が認めら
れた。
発明の効果
このようにカドミウム極上に銅メッキを施し、サラにニ
ッケルメッキをカドミウム活物質粉末かあるいは電極形
成後に行なうことにより、寿命が長くて利用率が大きく
、また自己放電の少ない電池用カドミウム極が提供でき
る。
ッケルメッキをカドミウム活物質粉末かあるいは電極形
成後に行なうことにより、寿命が長くて利用率が大きく
、また自己放電の少ない電池用カドミウム極が提供でき
る。
Claims (3)
- （１）銅メッキ上にさらにニッケルメッキを施したこと
を特徴とする電池用カドミウム極。 - （２）銅メッキが無電解メッキにより、ニッケルメッキ
が電解メッキによりそれぞれ形成されている特許請求の
範囲第１項記載の電池用カドミウム極。 - （３）酸化カドミウムと結着剤を主とするカドミウム極
に無電解メッキにより銅の多孔層が形成され、その上に
電解メッキによりニッケルの多孔層が形成されている特
許請求の範囲第１項記載の電池用カドミウム極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61178036A JPS6334852A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 電池用カドミウム極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61178036A JPS6334852A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 電池用カドミウム極 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6334852A true JPS6334852A (ja) | 1988-02-15 |
Family
ID=16041463
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61178036A Pending JPS6334852A (ja) | 1986-07-29 | 1986-07-29 | 電池用カドミウム極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6334852A (ja) |
-
1986
- 1986-07-29 JP JP61178036A patent/JPS6334852A/ja active Pending
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