JP2000285922A - アルカリ蓄電池およびその電極の製造法 - Google Patents
アルカリ蓄電池およびその電極の製造法Info
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- JP2000285922A JP2000285922A JP11092577A JP9257799A JP2000285922A JP 2000285922 A JP2000285922 A JP 2000285922A JP 11092577 A JP11092577 A JP 11092577A JP 9257799 A JP9257799 A JP 9257799A JP 2000285922 A JP2000285922 A JP 2000285922A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極内の集電性を改良して、充放電特性に優
れたアルカリ蓄電池を提供する。 【解決手段】 正極と負極とセパレータとアルカリ電解
液とからなり、正，負極のうちの少なくとも一方の電極
は、活物質と、三次元金属ニッケル多孔体の基板と、導
電剤である多孔質金属ニッケル短繊維とからなるアルカ
リ蓄電池を構成する。
れたアルカリ蓄電池を提供する。 【解決手段】 正極と負極とセパレータとアルカリ電解
液とからなり、正，負極のうちの少なくとも一方の電極
は、活物質と、三次元金属ニッケル多孔体の基板と、導
電剤である多孔質金属ニッケル短繊維とからなるアルカ
リ蓄電池を構成する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、アルカリ蓄電池と
その電極の製造法に関するものである。
その電極の製造法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルカリ蓄電池は電解液にアルカリ水溶
液を使用するため、有機電解液を使用するリチウムイオ
ン電池などと比較して電解質の移動速度が大きく、大電
流での充放電特性が優れている。そのため、電動工具用
電源や電気自動車用電源など負荷の大きな用途では、主
にアルカリ蓄電池が使用されている。
液を使用するため、有機電解液を使用するリチウムイオ
ン電池などと比較して電解質の移動速度が大きく、大電
流での充放電特性が優れている。そのため、電動工具用
電源や電気自動車用電源など負荷の大きな用途では、主
にアルカリ蓄電池が使用されている。
【０００３】現在使用されているアルカリ蓄電池用電極
は、大別して、パンチングメタルなどの導電性芯材にニ
ッケル粉末を焼結した金属多孔体基板に活物質を含浸す
ることで得られる焼結式と、発泡メタルや金属不織布な
どの三次元構造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の導電性芯材に、
活物質を含むペーストを充填または塗着し、これを加圧
成型することで得られるペースト式とがある。
は、大別して、パンチングメタルなどの導電性芯材にニ
ッケル粉末を焼結した金属多孔体基板に活物質を含浸す
ることで得られる焼結式と、発泡メタルや金属不織布な
どの三次元構造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の導電性芯材に、
活物質を含むペーストを充填または塗着し、これを加圧
成型することで得られるペースト式とがある。
【０００４】焼結式基板と比較すると、ペースト式電極
に用いる基板は、活物質粒子と基板骨格とが接している
面積が小さいため、活物質からの集電性能が劣る。これ
を補うために、ペースト式ニッケル極では、電極内にコ
バルト酸化物などを添加し、これを電池内で化成するこ
とで導電性の高いオキシ水酸化コバルトを生成させる方
法が一般的に行われているが、これによっても大電流で
の充放電特性は焼結式には及ばない。
に用いる基板は、活物質粒子と基板骨格とが接している
面積が小さいため、活物質からの集電性能が劣る。これ
を補うために、ペースト式ニッケル極では、電極内にコ
バルト酸化物などを添加し、これを電池内で化成するこ
とで導電性の高いオキシ水酸化コバルトを生成させる方
法が一般的に行われているが、これによっても大電流で
の充放電特性は焼結式には及ばない。
【０００５】このようなペースト式電極の課題を解決す
るために、特開平８−２９８１２４号公報には、金属板
またはネットなどの多孔性素材からなる導電性芯材と、
この導電性芯材の両表面より起毛しているニッケル繊維
とが一体化した基板（以下、植毛型基板という）を用い
た電極が提案されている。この植毛型基板は、発泡メタ
ルなどの従来のペースト式電極基板と比較して基板抵抗
が低く、優れた充放電特性が得られる。
るために、特開平８−２９８１２４号公報には、金属板
またはネットなどの多孔性素材からなる導電性芯材と、
この導電性芯材の両表面より起毛しているニッケル繊維
とが一体化した基板（以下、植毛型基板という）を用い
た電極が提案されている。この植毛型基板は、発泡メタ
ルなどの従来のペースト式電極基板と比較して基板抵抗
が低く、優れた充放電特性が得られる。
【０００６】この他に、コバルト酸化物以外の導電剤を
添加することによって、基板の集電性能を補うことも検
討されている。特許２６２３４１３号公報には、平均直
径１．３μｍ以下の鎖状ニッケル粉末の添加が提案され
ている。また、特開平７−１４５７８号公報、特開平９
−７５８７号公報あるいは特開平９−１１５５２１号公
報などには、それぞれ結晶性などを規定したカーボン粉
末を添加することが提案されている。
添加することによって、基板の集電性能を補うことも検
討されている。特許２６２３４１３号公報には、平均直
径１．３μｍ以下の鎖状ニッケル粉末の添加が提案され
ている。また、特開平７−１４５７８号公報、特開平９
−７５８７号公報あるいは特開平９−１１５５２１号公
報などには、それぞれ結晶性などを規定したカーボン粉
末を添加することが提案されている。
【０００７】また、水素吸蔵合金極あるいはカドミウム
極には、カーボンの繊維，粉末が導電剤として添加され
ている。
極には、カーボンの繊維，粉末が導電剤として添加され
ている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】植毛型基板を使用した
ペースト式電極は、基板抵抗が低いために大電流での充
放電特性が従来のペースト式電極より優れたものとなる
が、焼結式電極には及ばない。さらに充放電特性を改良
するためには、金属ニッケル、カーボンなどの高い導電
性を持った導電剤を添加する必要がある。
ペースト式電極は、基板抵抗が低いために大電流での充
放電特性が従来のペースト式電極より優れたものとなる
が、焼結式電極には及ばない。さらに充放電特性を改良
するためには、金属ニッケル、カーボンなどの高い導電
性を持った導電剤を添加する必要がある。
【０００９】しかし、導電剤として粉末状あるいは繊維
状カーボンをニッケル極に添加すると、充電時にニッケ
ル極から発生する酸素によって酸化されて炭酸根を生成
する。炭酸根は水素吸蔵合金極、カドミウム極の劣化を
促進するため、充放電を繰り返すと電池容量が著しく低
下する。
状カーボンをニッケル極に添加すると、充電時にニッケ
ル極から発生する酸素によって酸化されて炭酸根を生成
する。炭酸根は水素吸蔵合金極、カドミウム極の劣化を
促進するため、充放電を繰り返すと電池容量が著しく低
下する。
【００１０】また粉末状あるいは鎖状ニッケルを添加し
た場合は、電解液と反応して水酸化ニッケルを生成す
る。そのため、充放電を繰り返すうちに電解液が不足し
て内部抵抗が上昇し、カーボンを添加したときほど甚大
な影響を与えるものではないが、電池容量が低下する。
繊維状ニッケルには、延伸して繊維状にしたもの、機械
的に切削したものがあるが、これらは繊維表面が平滑で
あるため、活物質との接触面積が少なく、大量に添加し
なければ集電能力の向上はみられない。
た場合は、電解液と反応して水酸化ニッケルを生成す
る。そのため、充放電を繰り返すうちに電解液が不足し
て内部抵抗が上昇し、カーボンを添加したときほど甚大
な影響を与えるものではないが、電池容量が低下する。
繊維状ニッケルには、延伸して繊維状にしたもの、機械
的に切削したものがあるが、これらは繊維表面が平滑で
あるため、活物質との接触面積が少なく、大量に添加し
なければ集電能力の向上はみられない。
【００１１】本発明は、このような課題を解決するもの
で、少ない添加量で極板内の集電能力を大幅に改善する
ことが可能で、かつ電池内で安定な導電剤を添加した、
大電流での充放電特性に優れたペースト式電極を提供す
ることを目的とする。
で、少ない添加量で極板内の集電能力を大幅に改善する
ことが可能で、かつ電池内で安定な導電剤を添加した、
大電流での充放電特性に優れたペースト式電極を提供す
ることを目的とする。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、植毛型基板、あるいは従来からペースト
式電極基板として使用されてきた発泡メタルなどの三次
元金属ニッケル多孔体を基板とし、かつ導電剤として多
孔質金属ニッケル繊維が添加されている電極を使用した
アルカリ蓄電池を提供するものである。
に、本発明は、植毛型基板、あるいは従来からペースト
式電極基板として使用されてきた発泡メタルなどの三次
元金属ニッケル多孔体を基板とし、かつ導電剤として多
孔質金属ニッケル繊維が添加されている電極を使用した
アルカリ蓄電池を提供するものである。
【００１３】また、この電極の製造法は金属ニッケル粉
末、酸化ニッケル粉末のいずれか、あるいはこれらの混
合物と樹脂との混合物を溶融紡糸し、これを熱処理によ
って樹脂を分解して除去し、さらに還元雰囲気で焼結し
た後、所定の長さに切断して得られる金属ニッケルから
なる多孔質の短繊維と、活物質粉末とを混練したペース
トを、三次元金属ニッケル多孔体に充填した後、加圧成
型して得られるものである。
末、酸化ニッケル粉末のいずれか、あるいはこれらの混
合物と樹脂との混合物を溶融紡糸し、これを熱処理によ
って樹脂を分解して除去し、さらに還元雰囲気で焼結し
た後、所定の長さに切断して得られる金属ニッケルから
なる多孔質の短繊維と、活物質粉末とを混練したペース
トを、三次元金属ニッケル多孔体に充填した後、加圧成
型して得られるものである。
【００１４】
【発明の実施の形態】本発明の請求項１に記載の発明
は、正極と負極とセパレータとアルカリ電解液とからな
るアルカリ蓄電池であって、正，負極のうちの少なくと
も一方の電極は、三次元金属ニッケル多孔体を基板と
し、この基板に多孔質金属ニッケル繊維と活物質が充填
されているものである。
は、正極と負極とセパレータとアルカリ電解液とからな
るアルカリ蓄電池であって、正，負極のうちの少なくと
も一方の電極は、三次元金属ニッケル多孔体を基板と
し、この基板に多孔質金属ニッケル繊維と活物質が充填
されているものである。
【００１５】請求項２に記載の発明は、基板として金属
板またはこれに穿孔した導電性芯材と、この導電性芯材
の両表面から起毛している多孔質金属繊維とが一体化し
た構造を持ち、かつ少なくともその表面層はニッケルか
らなる三次元多孔体を使用し、この基板に多孔質金属ニ
ッケル繊維と活物質が充填されているアルカリ蓄電池と
したものである。
板またはこれに穿孔した導電性芯材と、この導電性芯材
の両表面から起毛している多孔質金属繊維とが一体化し
た構造を持ち、かつ少なくともその表面層はニッケルか
らなる三次元多孔体を使用し、この基板に多孔質金属ニ
ッケル繊維と活物質が充填されているアルカリ蓄電池と
したものである。
【００１６】請求項７に記載の発明は、金属ニッケル粉
末，酸化ニッケル粉末のいずれか、あるいはこれらの混
合物と、樹脂との混合物を溶融紡糸し、これを熱処理に
よって樹脂を分解して除去し、さらに還元雰囲気下で焼
結した後、切断して得られる多孔質金属ニッケル短繊維
と活物質粉末とを混練したペーストを、三次元金属ニッ
ケル多孔体に充填した後、加圧成型して得られるアルカ
リ蓄電池用電極の製造方法としたものである。
末，酸化ニッケル粉末のいずれか、あるいはこれらの混
合物と、樹脂との混合物を溶融紡糸し、これを熱処理に
よって樹脂を分解して除去し、さらに還元雰囲気下で焼
結した後、切断して得られる多孔質金属ニッケル短繊維
と活物質粉末とを混練したペーストを、三次元金属ニッ
ケル多孔体に充填した後、加圧成型して得られるアルカ
リ蓄電池用電極の製造方法としたものである。
【００１７】請求項８に記載の発明は、金属ニッケル粉
末，酸化ニッケル粉末のいずれか、あるいはこれらの混
合物と樹脂との混合物を溶融紡糸し、これを熱処理によ
って樹脂を分解して除去し、さらに還元雰囲気で焼結し
た後、切断して得られる多孔質金属ニッケル短繊維と活
物質粉末とを混練したペーストを、活物質と金属板また
はこれに穿孔した導電性芯材と前記導電性芯材の両表面
から起毛している多孔質金属繊維とが一体化した構造を
持った金属ニッケルとからなる三次元金属ニッケル多孔
体に充填した後、加圧成型して得られるアルカリ蓄電池
用電極の製造法としたものである。
末，酸化ニッケル粉末のいずれか、あるいはこれらの混
合物と樹脂との混合物を溶融紡糸し、これを熱処理によ
って樹脂を分解して除去し、さらに還元雰囲気で焼結し
た後、切断して得られる多孔質金属ニッケル短繊維と活
物質粉末とを混練したペーストを、活物質と金属板また
はこれに穿孔した導電性芯材と前記導電性芯材の両表面
から起毛している多孔質金属繊維とが一体化した構造を
持った金属ニッケルとからなる三次元金属ニッケル多孔
体に充填した後、加圧成型して得られるアルカリ蓄電池
用電極の製造法としたものである。
【００１８】焼結式基板と比較すると、ペースト式電極
に用いる基板は活物質粒子と基板骨格との接触面積が小
さいため、活物質からの集電性能が劣る。これを補うた
めに、ニッケル極では活物質粉末中に金属コバルト、コ
バルト酸化物などを添加し、これを電池内で充放電によ
り化成することで、比較的導電性の高いオキシ水酸化コ
バルトを活物質粒子表面に析出させて極板内に導電網を
形成する方法が一般的に行われている。しかし、このよ
うにしても大電流での充放電特性はシンター式電極より
低下する。
に用いる基板は活物質粒子と基板骨格との接触面積が小
さいため、活物質からの集電性能が劣る。これを補うた
めに、ニッケル極では活物質粉末中に金属コバルト、コ
バルト酸化物などを添加し、これを電池内で充放電によ
り化成することで、比較的導電性の高いオキシ水酸化コ
バルトを活物質粒子表面に析出させて極板内に導電網を
形成する方法が一般的に行われている。しかし、このよ
うにしても大電流での充放電特性はシンター式電極より
低下する。
【００１９】そこで、上記の本発明で示したように、導
電剤として電極内に多孔質金属ニッケル繊維を添加する
ものである。この多孔質金属ニッケル繊維は、繊維中の
空間割合が５〜２５％になるまで粉末状ニッケルを焼結
したものである。そのため、導電剤である繊維の比表面
積は粉末状ニッケルより小さく、電解液との反応による
影響が少なくなり、充放電を繰り返した後にも大きな容
量低下はみられない。しかし繊維中の空間割合が２５％
を超えると、繊維の比表面積が大きくなって容量低下も
大きくなる。また一般的に使用されている機械的に作製
した金属ニッケル繊維と比べれば比表面積が大きく、活
物質との接触面積が増加するため、より少ない添加量で
集電能力を向上させることができる。
電剤として電極内に多孔質金属ニッケル繊維を添加する
ものである。この多孔質金属ニッケル繊維は、繊維中の
空間割合が５〜２５％になるまで粉末状ニッケルを焼結
したものである。そのため、導電剤である繊維の比表面
積は粉末状ニッケルより小さく、電解液との反応による
影響が少なくなり、充放電を繰り返した後にも大きな容
量低下はみられない。しかし繊維中の空間割合が２５％
を超えると、繊維の比表面積が大きくなって容量低下も
大きくなる。また一般的に使用されている機械的に作製
した金属ニッケル繊維と比べれば比表面積が大きく、活
物質との接触面積が増加するため、より少ない添加量で
集電能力を向上させることができる。
【００２０】また、効果的に集電能力を向上させるため
には、導電剤が極板内に均一に分散されていることが重
要である。添加する多孔質金属ニッケル繊維の形状が、
直径１０〜５０μｍ、長さ０．２〜１．０ｍｍである
と、均一に分散することができる。特に植毛型基板を使
用する場合は、基板と一体化した多孔質金属繊維と、電
極内に導電剤として添加されている多孔質金属ニッケル
短繊維とは、繊維の長軸に対する垂直断面の形状がほぼ
同じであると、多孔質金属ニッケル短繊維がより均一に
分散された電極が得られる。
には、導電剤が極板内に均一に分散されていることが重
要である。添加する多孔質金属ニッケル繊維の形状が、
直径１０〜５０μｍ、長さ０．２〜１．０ｍｍである
と、均一に分散することができる。特に植毛型基板を使
用する場合は、基板と一体化した多孔質金属繊維と、電
極内に導電剤として添加されている多孔質金属ニッケル
短繊維とは、繊維の長軸に対する垂直断面の形状がほぼ
同じであると、多孔質金属ニッケル短繊維がより均一に
分散された電極が得られる。
【００２１】この多孔質金属ニッケル短繊維の添加量
が、活物質重量に対して０．２〜５重量％の範囲では焼
結式電極と同等の充放電特性が得られる。この添加量が
０．２重量％より少なければ集電能力は向上せず、効果
は得られない。また５重量％以上添加しても、それ以上
充放電特性は向上しない。
が、活物質重量に対して０．２〜５重量％の範囲では焼
結式電極と同等の充放電特性が得られる。この添加量が
０．２重量％より少なければ集電能力は向上せず、効果
は得られない。また５重量％以上添加しても、それ以上
充放電特性は向上しない。
【００２２】
【実施例】以下、本発明の具体例を示す。
【００２３】（実施例１）導電剤として使用する多孔質
金属ニッケル短繊維１は、次のように作製した。粒径１
μｍの金属ニッケル粉８０重量％と、ポリビニルアセタ
ール樹脂２０重量％とを混練してペレットを作製し、こ
のペレットを加熱してポリビニルアセタール樹脂を溶解
させながら、口径５０μｍのノズルから押し出し、さら
に延伸して直径４０μｍの金属ニッケルを主成分とする
長繊維を作製した。この長繊維を大気中において４００
℃で１５分間保持して、繊維中のポリビニルアセタール
樹脂を熱分解して除去し、続いて水素気流中で１０００
℃で５分間保持して、金属ニッケル粉末を焼結した。こ
の多孔質金属ニッケル長繊維の直径は、３０μｍであっ
た。これを０．３ｍｍに切断して、多孔質金属ニッケル
短繊維１を作製した。
金属ニッケル短繊維１は、次のように作製した。粒径１
μｍの金属ニッケル粉８０重量％と、ポリビニルアセタ
ール樹脂２０重量％とを混練してペレットを作製し、こ
のペレットを加熱してポリビニルアセタール樹脂を溶解
させながら、口径５０μｍのノズルから押し出し、さら
に延伸して直径４０μｍの金属ニッケルを主成分とする
長繊維を作製した。この長繊維を大気中において４００
℃で１５分間保持して、繊維中のポリビニルアセタール
樹脂を熱分解して除去し、続いて水素気流中で１０００
℃で５分間保持して、金属ニッケル粉末を焼結した。こ
の多孔質金属ニッケル長繊維の直径は、３０μｍであっ
た。これを０．３ｍｍに切断して、多孔質金属ニッケル
短繊維１を作製した。
【００２４】続いて水酸化ニッケル９０重量部，水酸化
コバルト１０重量部，および多孔質金属ニッケル短繊維
１を３重量部と、これらのペースト中の水分率が３０％
となる量の水を加えて混練したペーストを、１ｍ2あた
りの重量が４００ｇ，孔径がおよそ５００μｍ程度の発
泡状ニッケル板に充填し、９０℃で３０分間乾燥した
後、加圧して厚さ０．７ｍｍに調整した。これを幅３５
ｍｍ、長さ１１０ｍｍに裁断して、理論電気容量１６０
０ｍＡｈの本発明の実施例１におけるニッケル電極３を
作製した。このニッケル電極３の拡大断面図を図１に示
す。
コバルト１０重量部，および多孔質金属ニッケル短繊維
１を３重量部と、これらのペースト中の水分率が３０％
となる量の水を加えて混練したペーストを、１ｍ2あた
りの重量が４００ｇ，孔径がおよそ５００μｍ程度の発
泡状ニッケル板に充填し、９０℃で３０分間乾燥した
後、加圧して厚さ０．７ｍｍに調整した。これを幅３５
ｍｍ、長さ１１０ｍｍに裁断して、理論電気容量１６０
０ｍＡｈの本発明の実施例１におけるニッケル電極３を
作製した。このニッケル電極３の拡大断面図を図１に示
す。
【００２５】負極には水素吸蔵合金極４を用いた。これ
は、ＭｍＮｉ3.55Ｍｎ0.4Ａｌ0.3Ｃｏ0.75からなる組成
の水素吸蔵合金を粉砕して５０μｍ以下の粉末を用意
し、これを８０℃の３１重量％のＫＯＨに１時間入れ
て、合金粉末表面の酸化被膜を取り除く活性化処理を行
った。次いでこの粉末に１．５ｗｔ％のカルボキシメチ
ルセルロース水溶液を加えて調整したペーストを、ニッ
ケル電極に使用したものと同様な発泡状ニッケル板に充
填し、９０℃で３０分間乾燥した後、加圧して厚さ０．
４ｍｍに調整した。その後５重量％のフッ素樹脂ディス
パージョンでコーティングし、乾燥した後、幅３５ｍ
ｍ、長さ１４５ｍｍに裁断して水素吸蔵合金極４を作製
した。
は、ＭｍＮｉ3.55Ｍｎ0.4Ａｌ0.3Ｃｏ0.75からなる組成
の水素吸蔵合金を粉砕して５０μｍ以下の粉末を用意
し、これを８０℃の３１重量％のＫＯＨに１時間入れ
て、合金粉末表面の酸化被膜を取り除く活性化処理を行
った。次いでこの粉末に１．５ｗｔ％のカルボキシメチ
ルセルロース水溶液を加えて調整したペーストを、ニッ
ケル電極に使用したものと同様な発泡状ニッケル板に充
填し、９０℃で３０分間乾燥した後、加圧して厚さ０．
４ｍｍに調整した。その後５重量％のフッ素樹脂ディス
パージョンでコーティングし、乾燥した後、幅３５ｍ
ｍ、長さ１４５ｍｍに裁断して水素吸蔵合金極４を作製
した。
【００２６】このニッケル電極３と水素吸蔵合金極４と
の間に親水化処理したポリプロピレン製不織布セパレー
タ５を介在させて渦巻き状に捲回して電極群を作製し、
この電極群を４／５Ａサイズの電池ケース６に収納し
た。その後、比重１．３０の水酸化カリウム水溶液に３
０ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解した電解液を注入し、
正極端子を兼ねた封口板７でケース６の上部を封口して
本発明の実施例１における密閉型ニッケル−水素蓄電池
Ａを作製した。この電池Ａの半裁断面図を図２に示す。
の間に親水化処理したポリプロピレン製不織布セパレー
タ５を介在させて渦巻き状に捲回して電極群を作製し、
この電極群を４／５Ａサイズの電池ケース６に収納し
た。その後、比重１．３０の水酸化カリウム水溶液に３
０ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解した電解液を注入し、
正極端子を兼ねた封口板７でケース６の上部を封口して
本発明の実施例１における密閉型ニッケル−水素蓄電池
Ａを作製した。この電池Ａの半裁断面図を図２に示す。
【００２７】（実施例２）導電剤としては、実施例１で
作製した多孔質金属ニッケル短繊維１を使用した。
作製した多孔質金属ニッケル短繊維１を使用した。
【００２８】基板には次のように作製した植毛型基板８
を使用した。厚さ５０μｍのニッケルメッキ鋼板の表面
に、接着剤としてメチルエチルケトンで溶解したポリビ
ニルアセタール樹脂をスプレー塗布した。この塗布量は
ポリビニルアセタール樹脂分で１０ｇ／ｍ2とした。こ
れをソレノイドコイル中に配置し、この上から実施例１
で作製した多孔質金属ニッケル長繊維を１．０ｍｍに切
断した多孔質金属ニッケル繊維９を篩い（メッシュ）を
通して供給した。篩い（メッシュ）の目開きは１００μ
ｍとした。
を使用した。厚さ５０μｍのニッケルメッキ鋼板の表面
に、接着剤としてメチルエチルケトンで溶解したポリビ
ニルアセタール樹脂をスプレー塗布した。この塗布量は
ポリビニルアセタール樹脂分で１０ｇ／ｍ2とした。こ
れをソレノイドコイル中に配置し、この上から実施例１
で作製した多孔質金属ニッケル長繊維を１．０ｍｍに切
断した多孔質金属ニッケル繊維９を篩い（メッシュ）を
通して供給した。篩い（メッシュ）の目開きは１００μ
ｍとした。
【００２９】多孔質金属ニッケル繊維９を供給するとき
に、ソレノイドコイルによって１５Ｈｚの交番磁界を印
加して、ニッケルメッキ鋼板に繊維９を植毛した。磁界
を印加すると磁力線に沿って繊維９が垂直になって鋼板
上に供給され、接着剤に突き刺さって植毛された。その
後、９０℃で２分間保持して接着剤を乾燥させて、植毛
した繊維９をニッケルメッキ鋼板に固定した。続いて、
大気中において４００℃で１０分間保持してポリビニル
アセタール樹脂を熱分解させて除去し、さらに水素気流
中において１０００℃で５分間保持することで焼結を行
って、植毛型基板８を作製した。この基板８を用いた以
外は、実施例１と同じ構成とした理論電容量１６００ｍ
Ａｈの本発明の実施例２におけるニッケル電極１０を作
製した。この電極１０の拡大断面図を図３に示す。
に、ソレノイドコイルによって１５Ｈｚの交番磁界を印
加して、ニッケルメッキ鋼板に繊維９を植毛した。磁界
を印加すると磁力線に沿って繊維９が垂直になって鋼板
上に供給され、接着剤に突き刺さって植毛された。その
後、９０℃で２分間保持して接着剤を乾燥させて、植毛
した繊維９をニッケルメッキ鋼板に固定した。続いて、
大気中において４００℃で１０分間保持してポリビニル
アセタール樹脂を熱分解させて除去し、さらに水素気流
中において１０００℃で５分間保持することで焼結を行
って、植毛型基板８を作製した。この基板８を用いた以
外は、実施例１と同じ構成とした理論電容量１６００ｍ
Ａｈの本発明の実施例２におけるニッケル電極１０を作
製した。この電極１０の拡大断面図を図３に示す。
【００３０】次に、ニッケル電極１０を用いた以外は、
実施例１と同じ構成とした本発明の実施例２におけるニ
ッケル−水素蓄電池Ｂを作製した。
実施例１と同じ構成とした本発明の実施例２におけるニ
ッケル−水素蓄電池Ｂを作製した。
【００３１】（比較例）水酸化ニッケル９０重量部と水
酸化コバルト１０重量部に、ペースト中の水分率が３０
％となる量の水を加えて混練したペーストを、１ｍ2あ
たりの重量が４００ｇ、孔径がおよそ５００μｍ程度の
発泡状ニッケル板に充填し、９０℃で３０分間乾燥した
後、加圧して厚さ０．７ｍｍに調整した。これを幅３５
ｍｍ、長さ１１０ｍｍに裁断し、理論電気容量は、１６
００ｍＡｈの比較例のニッケル電極を作製した。
酸化コバルト１０重量部に、ペースト中の水分率が３０
％となる量の水を加えて混練したペーストを、１ｍ2あ
たりの重量が４００ｇ、孔径がおよそ５００μｍ程度の
発泡状ニッケル板に充填し、９０℃で３０分間乾燥した
後、加圧して厚さ０．７ｍｍに調整した。これを幅３５
ｍｍ、長さ１１０ｍｍに裁断し、理論電気容量は、１６
００ｍＡｈの比較例のニッケル電極を作製した。
【００３２】次に、比較例のニッケル電極を用いた以外
は、実施例１と同じ構成とした比較例の電池Ｃを作製し
た。
は、実施例１と同じ構成とした比較例の電池Ｃを作製し
た。
【００３３】次に実施例の電池Ａ，Ｂと比較例の電池Ｃ
を各１０個ずつ放電特性を評価した。２０℃で１．６Ａ
で７２分間充電した後、０．３２Ａ，１．６Ａ，４．８
Ａのそれぞれの電流で１．０Ｖまで放電したときのそれ
ぞれの電池の平均電池容量、平均放電電圧を（表１）に
示す。
を各１０個ずつ放電特性を評価した。２０℃で１．６Ａ
で７２分間充電した後、０．３２Ａ，１．６Ａ，４．８
Ａのそれぞれの電流で１．０Ｖまで放電したときのそれ
ぞれの電池の平均電池容量、平均放電電圧を（表１）に
示す。
【００３４】
【表１】
【００３５】（表１）に示したように実施例の電池Ａ，
Ｂは比較例の電池Ｃに比較して、大電流での放電時の放
電容量、平均放電電圧ともに大幅に向上した。
Ｂは比較例の電池Ｃに比較して、大電流での放電時の放
電容量、平均放電電圧ともに大幅に向上した。
【００３６】次に、電池Ａ，Ｂ，Ｃの各３個について、
２０℃で１．６Ａの充電電流で７２分間充電し、１．６
Ａの電流で０．９Ｖまで放電することを１サイクルとし
て、充放電サイクルを繰り返し、電池の放電容量が初期
容量の６０％まで低下したときのサイクル数を充放電サ
イクル寿命とした充放電サイクル寿命試験を行い、その
結果を（表２）に示す。
２０℃で１．６Ａの充電電流で７２分間充電し、１．６
Ａの電流で０．９Ｖまで放電することを１サイクルとし
て、充放電サイクルを繰り返し、電池の放電容量が初期
容量の６０％まで低下したときのサイクル数を充放電サ
イクル寿命とした充放電サイクル寿命試験を行い、その
結果を（表２）に示す。
【００３７】
【表２】
【００３８】（表２）に示すように実施例による電池
Ａ，Ｂは、比較例の電池Ｃに比較して充放電サイクル寿
命特性が向上したことがわかる。これは、導電剤である
多孔質金属ニッケル短繊維が電池においても電解液と反
応せず安定であること、電極としての集電機能が良好で
あることによるものと考えられる。
Ａ，Ｂは、比較例の電池Ｃに比較して充放電サイクル寿
命特性が向上したことがわかる。これは、導電剤である
多孔質金属ニッケル短繊維が電池においても電解液と反
応せず安定であること、電極としての集電機能が良好で
あることによるものと考えられる。
【００３９】なお、上記の実施例ではニッケル電極につ
いて述べたが、カドミウム極，水素吸蔵合金極に使用し
た場合も同様な効果が得られる。
いて述べたが、カドミウム極，水素吸蔵合金極に使用し
た場合も同様な効果が得られる。
【００４０】
【発明の効果】本発明によれば、アルカリ蓄電池および
その電極において、電池内でも化学的に安定な多孔質金
属ニッケル短繊維を導電剤として使用することによっ
て、電極としての集電性能が大幅に改善でき、充放電特
性，充放電サイクル寿命特性が向上したアルカリ蓄電池
を提供できる。
その電極において、電池内でも化学的に安定な多孔質金
属ニッケル短繊維を導電剤として使用することによっ
て、電極としての集電性能が大幅に改善でき、充放電特
性，充放電サイクル寿命特性が向上したアルカリ蓄電池
を提供できる。
【図１】本発明の実施例１におけるニッケル極３の拡大
断面図
断面図
【図２】本発明の実施例１における電池Ａの半裁断面図
【図３】本発明の実施例２におけるニッケル極１０の拡
大断面図
大断面図
１ 多孔質金属ニッケル短繊維 ２ 発泡状ニッケル芯材 ３ ニッケル電極 ４ 水素吸蔵合金極 ５ セパレータ ６ 電池ケース ７ 封口板 ８ 植毛型基板 ９ 多孔質金属ニッケル繊維 １０ ニッケル電極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 齊藤 弘樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 柴田 礎一 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Ｆターム(参考） 5H003 AA01 AA04 BA00 BB14 BC02 BD02 BD03 BD04 5H016 AA05 BB05 BB09 CC03 EE01 EE04 HH01 HH13 5H017 AA02 CC05 DD01 EE04 HH03
Claims (8)
- 【請求項１】正極と負極とセパレータとアルカリ電解液
とからなり、正，負極のうちの少なくとも一方の電極
は、活物質と、三次元金属ニッケル多孔体の基板と、導
電剤である多孔質金属ニッケル短繊維とからなるアルカ
リ蓄電池。 - 【請求項２】正極と負極とセパレータとアルカリ電解液
とからなり、正，負極のうちの少なくとも一方の電極
は、活物質と、金属板またはこれに穿孔した導電性芯材
と、前記導電性芯材の両表面から起毛している多孔質金
属繊維とが一体化した構造を持った金属ニッケルからな
る三次元多孔体の基板と、導電剤である多孔質金属ニッ
ケル短繊維とからなるアルカリ蓄電池。 - 【請求項３】基板と一体化した多孔質金属繊維と、電極
内に導電剤として添加されている多孔質金属ニッケル短
繊維とは、繊維の長軸に対する垂直断面の形状が同様で
ある請求項２記載のアルカリ蓄電池。 - 【請求項４】多孔質金属ニッケル短繊維の体積に対する
多孔質金属ニッケル短繊維中の空間体積の割合は、５〜
２５％である請求項１または２記載のアルカリ蓄電池。 - 【請求項５】多孔質金属ニッケル短繊維は、直径１０〜
５０μｍ、長さ０．２〜１．０ｍｍである請求項１また
は２記載のアルカリ蓄電池。 - 【請求項６】多孔質金属ニッケル短繊維の量は、活物質
重量に対して０．２〜５重量％である請求項１または２
記載のアルカリ蓄電池。 - 【請求項７】金属ニッケル粉末，酸化ニッケル粉末のい
ずれか、あるいはこれらの混合物と、樹脂との混合物を
溶融紡糸し、これを熱処理によって樹脂を分解して除去
し、さらに還元雰囲気下で焼結した後、切断して得られ
る多孔質金属ニッケル短繊維と活物質粉末とを混練した
ペーストを、三次元金属ニッケル多孔体に充填した後、
加圧成型して得られるアルカリ蓄電池用電極の製造法。 - 【請求項８】金属ニッケル粉末，酸化ニッケル粉末のい
ずれか、あるいはこれらの混合物と樹脂との混合物を溶
融紡糸し、これを熱処理によって樹脂を分解して除去
し、さらに還元雰囲気で焼結した後、切断して得られる
多孔質金属ニッケル短繊維と活物質粉末とを混練したペ
ーストを、活物質と金属板またはこれに穿孔した導電性
芯材と前記導電性芯材の両表面から起毛している多孔質
金属繊維とが一体化した構造を持った金属ニッケルとか
らなる三次元金属ニッケル多孔体に充填した後、加圧成
型して得られ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 |
|---|---|---|---|
| JP11092577A JP2000285922A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | アルカリ蓄電池およびその電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11092577A JP2000285922A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | アルカリ蓄電池およびその電極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000285922A true JP2000285922A (ja) | 2000-10-13 |
Family
ID=14058298
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11092577A Pending JP2000285922A (ja) | 1999-03-31 | 1999-03-31 | アルカリ蓄電池およびその電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000285922A (ja) |
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002260647A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Toshiba Battery Co Ltd | ニッケル・水素二次電池用の正極、それを用いたニッケル・水素二次電池 |
| JP2002260648A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Toshiba Battery Co Ltd | ニッケル・水素二次電池用正極とその製造方法、その正極が組み込まれているニッケル・水素二次電池 |
| KR100399339B1 (ko) * | 2001-04-30 | 2003-09-26 | 한국과학기술원 | 고면적의 Ni 분말을 이용한 Ni/MH 2차 전지용 음극의 제조방법 |
| KR20190072469A (ko) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 도요타 지도샤（주） | 축전 디바이스용 전극의 제조 방법, 축전 디바이스용 전극 및 축전 디바이스 |
| US20210262062A1 (en) * | 2019-09-12 | 2021-08-26 | Sumitomo Electric Toyama Co., Ltd. | Metal porous body and method for manufacturing metal porous body |
-
1999
- 1999-03-31 JP JP11092577A patent/JP2000285922A/ja active Pending
Cited By (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2002260647A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Toshiba Battery Co Ltd | ニッケル・水素二次電池用の正極、それを用いたニッケル・水素二次電池 |
| JP2002260648A (ja) * | 2001-02-28 | 2002-09-13 | Toshiba Battery Co Ltd | ニッケル・水素二次電池用正極とその製造方法、その正極が組み込まれているニッケル・水素二次電池 |
| JP4723737B2 (ja) * | 2001-02-28 | 2011-07-13 | 株式会社東芝 | ニッケル・水素二次電池用の正極、それを用いたニッケル・水素二次電池 |
| KR100399339B1 (ko) * | 2001-04-30 | 2003-09-26 | 한국과학기술원 | 고면적의 Ni 분말을 이용한 Ni/MH 2차 전지용 음극의 제조방법 |
| KR20190072469A (ko) * | 2017-12-15 | 2019-06-25 | 도요타 지도샤（주） | 축전 디바이스용 전극의 제조 방법, 축전 디바이스용 전극 및 축전 디바이스 |
| KR102236768B1 (ko) | 2017-12-15 | 2021-04-06 | 도요타 지도샤（주） | 축전 디바이스용 전극의 제조 방법, 축전 디바이스용 전극 및 축전 디바이스 |
| US20210262062A1 (en) * | 2019-09-12 | 2021-08-26 | Sumitomo Electric Toyama Co., Ltd. | Metal porous body and method for manufacturing metal porous body |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20040706 |