JP2553624B2 - ペースト式カドミウム負極 - Google Patents
ペースト式カドミウム負極Info
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- JP2553624B2 JP2553624B2 JP63084718A JP8471888A JP2553624B2 JP 2553624 B2 JP2553624 B2 JP 2553624B2 JP 63084718 A JP63084718 A JP 63084718A JP 8471888 A JP8471888 A JP 8471888A JP 2553624 B2 JP2553624 B2 JP 2553624B2
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- negative electrode
- cadmium
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- self
- powder
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/62—Selection of inactive substances as ingredients for active masses, e.g. binders, fillers
- H01M4/621—Binders
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
- H01M4/26—Processes of manufacture
-
- 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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Description
【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、アルカリ蓄電池等に使用するペースト式カ
ドミウム負極の性能向上に関する。
ドミウム負極の性能向上に関する。
従来の技術 アルカリ蓄電池等に使用するカドミウム負極には、ニ
ッケル粉末ペーストを導電性芯材に塗着，焼結を行った
ものを基板とする焼結式カドミウム負極と、酸化カドミ
ウムあるいは水酸化カドミウムを主とする活物質ペース
トを直接導電性芯材に塗着したペースト式カドミウム負
極とが主に使用されている。
ッケル粉末ペーストを導電性芯材に塗着，焼結を行った
ものを基板とする焼結式カドミウム負極と、酸化カドミ
ウムあるいは水酸化カドミウムを主とする活物質ペース
トを直接導電性芯材に塗着したペースト式カドミウム負
極とが主に使用されている。
ペースト式カドミウム負極は、焼結式に比べて製造が
容易で、高い容量密度が得られることから近年その改良
が進んでいる。
容易で、高い容量密度が得られることから近年その改良
が進んでいる。
特にニッケルカドミウム蓄電池等、アルカリ蓄電池に
使用するペースト式カドミウム負極の改良は著しく、こ
れを用いたニッケルカドミウム蓄電池は、その信頼性，
経済性から従来のマンガン乾電池等の一次電池に代りそ
の需要が急激に高まりつつある。
使用するペースト式カドミウム負極の改良は著しく、こ
れを用いたニッケルカドミウム蓄電池は、その信頼性，
経済性から従来のマンガン乾電池等の一次電池に代りそ
の需要が急激に高まりつつある。
発明が解決しようとする課題 しかし、ニッケルカドミウム蓄電池は、マンガン電池
等に比べ、その自己放電特性が劣るという欠点がある。
自己放電の主な原因は、極板中、特に正極活物質に存在
する硝酸銀の酸化還元反応、及び、セパレータの分解に
よる不純物の酸化還元反応によることが知られている。
等に比べ、その自己放電特性が劣るという欠点がある。
自己放電の主な原因は、極板中、特に正極活物質に存在
する硝酸銀の酸化還元反応、及び、セパレータの分解に
よる不純物の酸化還元反応によることが知られている。
自己放電特性を改良するため、極板活物質の不純物の
低減、あるいはアルカリ中で安定なセパレータ材質の検
討が行なわれているが、さらに改良の余地が残されてい
る。
低減、あるいはアルカリ中で安定なセパレータ材質の検
討が行なわれているが、さらに改良の余地が残されてい
る。
本発明は、ペースト式カドミウム負極の改良により、
ニッケルカドミウム蓄電池等の自己放電特性の改善を行
なうものである。
ニッケルカドミウム蓄電池等の自己放電特性の改善を行
なうものである。
課題を解決するための手段 本発明は、酸化カドミウム，水酸化カドミウムあるい
は、金属カドミウムを主とするペースト活物質を導電性
芯材に塗布したペースト式カドミウム負極において、そ
の結着剤として表面をスルホン化したポリエチレン粉
末、ポリプロピレン粉末あるいはポリビニルアルコール
粉末のいずれかを単独で用いたペースト式カドミウム負
極を用いることにより、ニッケルカドミウム蓄電池等の
アルカリ蓄電池の自己放電特性を改善するものである。
は、金属カドミウムを主とするペースト活物質を導電性
芯材に塗布したペースト式カドミウム負極において、そ
の結着剤として表面をスルホン化したポリエチレン粉
末、ポリプロピレン粉末あるいはポリビニルアルコール
粉末のいずれかを単独で用いたペースト式カドミウム負
極を用いることにより、ニッケルカドミウム蓄電池等の
アルカリ蓄電池の自己放電特性を改善するものである。
作 用 通常アルカリ蓄電池の自己放電を引き起こす原因とし
て、主に硝酸イオン（NO3 -）があり、負極での反応は、
次式のように言われている。
て、主に硝酸イオン（NO3 -）があり、負極での反応は、
次式のように言われている。
Cd＋H2O＋NO3 -→Cd（OH）２＋NO2 - ……（１） ここで生成したNO2 -イオンが正極で酸化されて再びNO
3 -となり、（１）式の反応を繰り返し、自己放電が進行
する。NO3 -イオンは、正極活物質である水酸化ニッケル
を硝酸ニッケルから製造する際の不純物として、電池に
混入したり、あるいはポリアミド不織布をセパレータと
して用いた場合、電池内でのポリアミドの分解により生
成される。従って、自己放電を低減させるためには不純
物としてのNO3 -イオン量を低減するか、その正負極での
酸化還元反応を低下することが必要である。しかし、不
純物として混入するNO3 -イオンの低減には限界があり、
最終的にはその酸化還元反応速度の低減が必要となる。
本発明者らは、結着剤としてポリエチレン等の粉末をそ
の表面をスルホン化して負極中に１〜５重量％添加する
ことにより、自己放電が大巾に低減されることを見出し
た。その理由は以下に述べる通りであると考えられる。
3 -となり、（１）式の反応を繰り返し、自己放電が進行
する。NO3 -イオンは、正極活物質である水酸化ニッケル
を硝酸ニッケルから製造する際の不純物として、電池に
混入したり、あるいはポリアミド不織布をセパレータと
して用いた場合、電池内でのポリアミドの分解により生
成される。従って、自己放電を低減させるためには不純
物としてのNO3 -イオン量を低減するか、その正負極での
酸化還元反応を低下することが必要である。しかし、不
純物として混入するNO3 -イオンの低減には限界があり、
最終的にはその酸化還元反応速度の低減が必要となる。
本発明者らは、結着剤としてポリエチレン等の粉末をそ
の表面をスルホン化して負極中に１〜５重量％添加する
ことにより、自己放電が大巾に低減されることを見出し
た。その理由は以下に述べる通りであると考えられる。
表面をスルホン化した結着剤粉末は、負極中で−SO3H
を形成する。その−SO3H基はカチオン交換樹脂として作
用し、負の電荷を持つ硝酸イオン（NO3 -）及び亜硝酸イ
オン（NO2 -）は、−SO3H基と反発し合うため、負極表面
及び負極内部でのNO3 -及びNO2 -の移動を大巾に低減さ
せ、（１）式で示す反応を低減させていると考えられ
る。
を形成する。その−SO3H基はカチオン交換樹脂として作
用し、負の電荷を持つ硝酸イオン（NO3 -）及び亜硝酸イ
オン（NO2 -）は、−SO3H基と反発し合うため、負極表面
及び負極内部でのNO3 -及びNO2 -の移動を大巾に低減さ
せ、（１）式で示す反応を低減させていると考えられ
る。
実施例 平均粒径約１μの酸化カドミウム粉末に、スルホン化
処理を行ったポリエチレン粉末を酸化カドミウム粉末に
対し、２重量％添加し、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。このペーストを導電性
支持体である厚さ0.1mmのニッケルメッキした開孔鋼板
に塗着し、約140℃で30分間乾燥し、厚さ約0.5mmの電極
を得た。ポリエチレン粉末は温度40℃の20％の発煙硫酸
中で約５分間撹拌しながら浸漬し、後に水洗乾燥するこ
とによりスルホン化処理を行った。
処理を行ったポリエチレン粉末を酸化カドミウム粉末に
対し、２重量％添加し、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。このペーストを導電性
支持体である厚さ0.1mmのニッケルメッキした開孔鋼板
に塗着し、約140℃で30分間乾燥し、厚さ約0.5mmの電極
を得た。ポリエチレン粉末は温度40℃の20％の発煙硫酸
中で約５分間撹拌しながら浸漬し、後に水洗乾燥するこ
とによりスルホン化処理を行った。
また、同様にスルホン化処理を行なわないポリエチレ
ンを用いた負極を比較品として作成した。
ンを用いた負極を比較品として作成した。
次に、上記で得た塗着電極をアルカリ溶液中で理論容
量の約40％陰電解し、部分充電量を付与する化成を行な
い、アルカリ蓄電池用ペースト式カドミウム負極を得
た。
量の約40％陰電解し、部分充電量を付与する化成を行な
い、アルカリ蓄電池用ペースト式カドミウム負極を得
た。
これらペースト式カドミウム負極と、従来の焼結式ニ
ッケル正極と、ナイロン不織布をセパレータとして用
い、1.2Ah相当の密閉形ニッケルカドミウム蓄電池を試
作し、自己放電特性の評価を行った。
ッケル正極と、ナイロン不織布をセパレータとして用
い、1.2Ah相当の密閉形ニッケルカドミウム蓄電池を試
作し、自己放電特性の評価を行った。
自己放電特性は、満充電状態で45℃の雰囲気で２週間
放置した後の放電容量と、初期の電池容量との比（自己
放電容量維持率）で評価した。
放置した後の放電容量と、初期の電池容量との比（自己
放電容量維持率）で評価した。
また、ここで、ニッケル正極に含まれる硝酸イオン量
を変化させ、本発明による負極と従来品との比較を行っ
た。
を変化させ、本発明による負極と従来品との比較を行っ
た。
図は、正極中の硝酸イオン重量と、電池の自己放電容
量維持率との関係を示したものであり、図中（ａ）は本
発明により作成したスルホン化処理を行ったポリエチレ
ンを結着剤として使用したペースト式カドミウムを用い
た電池の自己放電容量維持率を示したものであり、
（ｂ）は同様に比較品として作成したペースト式カドミ
ウム負極を使用したものである。
量維持率との関係を示したものであり、図中（ａ）は本
発明により作成したスルホン化処理を行ったポリエチレ
ンを結着剤として使用したペースト式カドミウムを用い
た電池の自己放電容量維持率を示したものであり、
（ｂ）は同様に比較品として作成したペースト式カドミ
ウム負極を使用したものである。
図から明らかなように、本発明による電池の自己放電
容量維持率は比較品（ｂ）よりも大巾に改善されてお
り、自己放電の主な原因となる硝酸イオン量に対する自
己放電容量維持率の依存性も小さいことが分る。
容量維持率は比較品（ｂ）よりも大巾に改善されてお
り、自己放電の主な原因となる硝酸イオン量に対する自
己放電容量維持率の依存性も小さいことが分る。
また、硝酸イオン量が非常に小さい領域においても、
自己放電容量維持率に大きな差が認められる。これは、
正極中の硝酸イオン量が小さい領域においても、ナイロ
ンセパレータの分解により生成する硝酸イオンや亜硝酸
イオンが存在するため、比較品（ｂ）については、ナイ
ロンセパレータの分解生成不純物により自己放電が進行
するのに対し、本発明による電池（ａ）では、セパレー
タの分解生成不純物による自己放電の進行を防止してい
るためと考えられる。
自己放電容量維持率に大きな差が認められる。これは、
正極中の硝酸イオン量が小さい領域においても、ナイロ
ンセパレータの分解により生成する硝酸イオンや亜硝酸
イオンが存在するため、比較品（ｂ）については、ナイ
ロンセパレータの分解生成不純物により自己放電が進行
するのに対し、本発明による電池（ａ）では、セパレー
タの分解生成不純物による自己放電の進行を防止してい
るためと考えられる。
このように、本発明によればペースト式負極の結着剤
として添加した表面をスルホン化したポリエチレン粉末
は、自己放電の原因となる硝酸イオン，亜硝酸イオンの
移動を抑制するため、自己放電特性が大巾に向上する。
として添加した表面をスルホン化したポリエチレン粉末
は、自己放電の原因となる硝酸イオン，亜硝酸イオンの
移動を抑制するため、自己放電特性が大巾に向上する。
また、本実施例については結着剤としてスルホン化処
理したポリエチレンを使用したが、他のアルカリ中で安
定な結着剤粉末、例えばポリプロピレン粉末、ポリビニ
ルアルコール粉末の表面をスルホン化したものでも同様
の効果が認められる。
理したポリエチレンを使用したが、他のアルカリ中で安
定な結着剤粉末、例えばポリプロピレン粉末、ポリビニ
ルアルコール粉末の表面をスルホン化したものでも同様
の効果が認められる。
発明の効果 以上のように、本発明によれば表面をスルホン化した
ポリエチレン粉末、ポプロピレン粉末、ポリビニルアル
コール粉末のいずれかを単独で添加したペースト式カド
ミウム極を使用することにより、ニッケルカドミウム蓄
電池等、アルカリ蓄電池の自己放電特性を大巾に改善す
ることができる。
ポリエチレン粉末、ポプロピレン粉末、ポリビニルアル
コール粉末のいずれかを単独で添加したペースト式カド
ミウム極を使用することにより、ニッケルカドミウム蓄
電池等、アルカリ蓄電池の自己放電特性を大巾に改善す
ることができる。
図は、密閉形ニッケルカドミウム蓄電池の正極中の硝酸
イオン重量と、自己放電容量維持率との関係を示す図で
ある。
イオン重量と、自己放電容量維持率との関係を示す図で
ある。
Claims (1)
- 【請求項１】導電性芯材に、酸化カドミウム、水酸化カ
ドミウムあるいは金属カドミウムを主とするペースト活
物質を塗着したカドミウム負極であって、上記ペースト
活物質中に結着剤として表面をスルホン化したポリエチ
レン粉末、ポリプロピレン粉末およびポリビニルアルコ
ール粉末のうちのいずれかを単独で含有させたことを特
徴とするペースト式カドミウム負極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084718A JP2553624B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | ペースト式カドミウム負極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63084718A JP2553624B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | ペースト式カドミウム負極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01258362A JPH01258362A (ja) | 1989-10-16 |
| JP2553624B2 true JP2553624B2 (ja) | 1996-11-13 |
Family
ID=13838461
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63084718A Expired - Lifetime JP2553624B2 (ja) | 1988-04-06 | 1988-04-06 | ペースト式カドミウム負極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2553624B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61240579A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-25 | Japan Storage Battery Co Ltd | アルカリ蓄電池用カドミウム負極板の製造法 |
-
1988
- 1988-04-06 JP JP63084718A patent/JP2553624B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS61240579A (ja) * | 1985-04-17 | 1986-10-25 | Japan Storage Battery Co Ltd | アルカリ蓄電池用カドミウム負極板の製造法 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH01258362A (ja) | 1989-10-16 |
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