JP2755690B2 - アルカリ蓄電池用カドミウム負極板の製造方法 - Google Patents
アルカリ蓄電池用カドミウム負極板の製造方法Info
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- JP2755690B2 JP2755690B2 JP1150931A JP15093189A JP2755690B2 JP 2755690 B2 JP2755690 B2 JP 2755690B2 JP 1150931 A JP1150931 A JP 1150931A JP 15093189 A JP15093189 A JP 15093189A JP 2755690 B2 JP2755690 B2 JP 2755690B2
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- cadmium
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- battery
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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に用いられるカドミウム負極
板の製造方法に関し、特に非焼結式カドミウム負極板の
製造方法に関するものである。
板の製造方法に関し、特に非焼結式カドミウム負極板の
製造方法に関するものである。
従来の技術 ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池に
用いられるカドミウム負極としては、簡単な工程で製造
でき、且つ製造コストの安いペースト式のものが工業的
に広く用いられている。このペースト式カドミウム極板
は、一般的に酸化カドミウムや水酸化カドミウムなどの
活物質粉末に極板強度を維持するための補強繊維や、こ
れらを結着させるためのポリビニルアルコールの如き結
着剤などを、水などの適宜な溶媒とともに混練して活物
質ペーストを作成し、この活物質ペーストを導電芯体に
塗着，乾燥した後、そのまま若しくは化成処理を施し、
更に電池の種類に応じて必要な寸法に切断するといった
一連の工程により製造されている。
用いられるカドミウム負極としては、簡単な工程で製造
でき、且つ製造コストの安いペースト式のものが工業的
に広く用いられている。このペースト式カドミウム極板
は、一般的に酸化カドミウムや水酸化カドミウムなどの
活物質粉末に極板強度を維持するための補強繊維や、こ
れらを結着させるためのポリビニルアルコールの如き結
着剤などを、水などの適宜な溶媒とともに混練して活物
質ペーストを作成し、この活物質ペーストを導電芯体に
塗着，乾燥した後、そのまま若しくは化成処理を施し、
更に電池の種類に応じて必要な寸法に切断するといった
一連の工程により製造されている。
ところが、主活物質として酸化カドミウムを用い、更
に溶媒として水を用いて活物質ペーストを作製した場合
には、極板製造時に酸化カドミウムが水と反応して水酸
化カドミウムに変化する。このため、活物質ペーストが
硬化して作業性が著しく低下し、且つ均一な品質の極板
を得ることができないという課題を有していた。
に溶媒として水を用いて活物質ペーストを作製した場合
には、極板製造時に酸化カドミウムが水と反応して水酸
化カドミウムに変化する。このため、活物質ペーストが
硬化して作業性が著しく低下し、且つ均一な品質の極板
を得ることができないという課題を有していた。
そこで、特公昭58−48990号公報に示すように、活物
質ペーストにリン酸塩等の水和抑制剤などを添加した
り、或いは水の代わりに有機溶媒を用いることにより酸
化カドミウムの水和を防止するような製造方法が提案さ
れている。このような方法であれば、活物質ペーストが
硬化するのを防止しうるので作業性が向上し、且つ活物
質層が軟らかいので圧延時に活物質の充填率を向上させ
ることができる。
質ペーストにリン酸塩等の水和抑制剤などを添加した
り、或いは水の代わりに有機溶媒を用いることにより酸
化カドミウムの水和を防止するような製造方法が提案さ
れている。このような方法であれば、活物質ペーストが
硬化するのを防止しうるので作業性が向上し、且つ活物
質層が軟らかいので圧延時に活物質の充填率を向上させ
ることができる。
しかしながら、上記活物質ペーストを用いてカドミウ
ム極板を作製すると、活物質層が柔らかくなるため、特
に加圧ローラ等を用いて極板を捲回して渦巻電極板とす
る場合には、極板の巻始めに比べ巻終りの方が加圧力が
大きくなる。このため、極板の巻終側ほど極板の厚みが
薄くなって、極板の多孔度が減少する。
ム極板を作製すると、活物質層が柔らかくなるため、特
に加圧ローラ等を用いて極板を捲回して渦巻電極板とす
る場合には、極板の巻始めに比べ巻終りの方が加圧力が
大きくなる。このため、極板の巻終側ほど極板の厚みが
薄くなって、極板の多孔度が減少する。
更に、捲回後の未水和のカドミウム負極の平均多孔度
と、化成済みのカドミウム負極の捲回後の平均多孔度と
を比較すると、未水和のカドミウム負極の平均多孔度の
方が一般に小さくなる。このため、化成を行ったカドミ
ウム負極を用いた電池と同等量の電解液を未水和のカド
ミウム負極を用いた電池に保持させようとすると、負極
における電解液の保持量が少なくなるので、セパレータ
中に存在する電解液量が多くなる。ところが、充電時に
発生する酸素ガスをカドミウム負極で吸収するように構
成するこの種の電池では、セパレータ中の電解液量には
所定の適正値があり、この値より多量の電解液量がセパ
レータ中に存在すると酸素ガスが負極に到達し難くな
り、酸素ガス吸収性能の低下を招く。したがって、酸素
ガス吸収性能を一定レベル以上に保つためには、電解液
量を化成済み負極を用いた場合よりも更に制限せざるを
得ない。だが、このような構造とすると、充放電サイク
ルの経過に伴いカドミウム負極内に放電され難い金属カ
ドミウムが蓄積される。このため、負極の多孔度が増加
して、負極に保持される電解液量が増加する。この結
果、セパレータ中に保持される電解液が減少して、電池
の放電特性が低下すると共に電池容量が少なくなる。こ
のような現象を防止するためには前述の化成を行なう必
要があるが、化成を行なうには大規模な設備が必要とな
り、且つ工程数が増加するため、電池の製造コストが高
くなる。
と、化成済みのカドミウム負極の捲回後の平均多孔度と
を比較すると、未水和のカドミウム負極の平均多孔度の
方が一般に小さくなる。このため、化成を行ったカドミ
ウム負極を用いた電池と同等量の電解液を未水和のカド
ミウム負極を用いた電池に保持させようとすると、負極
における電解液の保持量が少なくなるので、セパレータ
中に存在する電解液量が多くなる。ところが、充電時に
発生する酸素ガスをカドミウム負極で吸収するように構
成するこの種の電池では、セパレータ中の電解液量には
所定の適正値があり、この値より多量の電解液量がセパ
レータ中に存在すると酸素ガスが負極に到達し難くな
り、酸素ガス吸収性能の低下を招く。したがって、酸素
ガス吸収性能を一定レベル以上に保つためには、電解液
量を化成済み負極を用いた場合よりも更に制限せざるを
得ない。だが、このような構造とすると、充放電サイク
ルの経過に伴いカドミウム負極内に放電され難い金属カ
ドミウムが蓄積される。このため、負極の多孔度が増加
して、負極に保持される電解液量が増加する。この結
果、セパレータ中に保持される電解液が減少して、電池
の放電特性が低下すると共に電池容量が少なくなる。こ
のような現象を防止するためには前述の化成を行なう必
要があるが、化成を行なうには大規模な設備が必要とな
り、且つ工程数が増加するため、電池の製造コストが高
くなる。
そこで、極板の製造コストを増大させることなく電池
性能の向上を図るべく、以下に示す２つの製造方法が提
案されている。
性能の向上を図るべく、以下に示す２つの製造方法が提
案されている。
酸化カドミウムを主体とするペースト状活物質混練物
の水和を抑制しつつ導電芯体を塗着してカドミウム極板
を形成した後、カドミウム極板をアルカリ水溶液に浸漬
して酸化カドミウムを水和させるような方法。
の水和を抑制しつつ導電芯体を塗着してカドミウム極板
を形成した後、カドミウム極板をアルカリ水溶液に浸漬
して酸化カドミウムを水和させるような方法。
特開昭61−158664号公報に示すように、メチルセルロ
ース、ポリビニルアルコール等の高分子被膜を活物質表
面に形成し、前記未放電カドミウムの蓄積を抑制する方
法。尚、この方法は焼結式極板に適用されるものである
が、USP2,870,234号にもP.V.P（ポリビニルピロリド
ン）を糊料としてペースト中に添加することが開示され
ている。
ース、ポリビニルアルコール等の高分子被膜を活物質表
面に形成し、前記未放電カドミウムの蓄積を抑制する方
法。尚、この方法は焼結式極板に適用されるものである
が、USP2,870,234号にもP.V.P（ポリビニルピロリド
ン）を糊料としてペースト中に添加することが開示され
ている。
しかしながら、上記の製造方法により極板を作製し
ても、充放電サイクルの進行に伴って、やはり未放電カ
ドミウムが蓄積する。この結果、陽極容量より陰極容量
が低くなる所謂陰極支配の電池となり、上記電池容量が
低下するという課題の解決には至らない。
ても、充放電サイクルの進行に伴って、やはり未放電カ
ドミウムが蓄積する。この結果、陽極容量より陰極容量
が低くなる所謂陰極支配の電池となり、上記電池容量が
低下するという課題の解決には至らない。
また、上記の製造方法により極板を作製しても、未
水和のカドミウムを用いることに起因する酸素ガス吸収
性能の低下を防止することができない。
水和のカドミウムを用いることに起因する酸素ガス吸収
性能の低下を防止することができない。
そこで、本発明者は、上記２つの提案の課題を解決す
るために、酸化カドミウムを主体とする活物質ペースト
中にP.V.P等の高分子化合物を添加し、さらにアルカリ
水溶液中に浸漬し、水和処理を行なった。このように水
和処理を行えば酸素ガス吸収性能を向上させることがで
きる。
るために、酸化カドミウムを主体とする活物質ペースト
中にP.V.P等の高分子化合物を添加し、さらにアルカリ
水溶液中に浸漬し、水和処理を行なった。このように水
和処理を行えば酸素ガス吸収性能を向上させることがで
きる。
発明が解決しようとする課題 しかしながら、上記の製造方法では、高分子化合物が
水洗時に溶出するため、やはり金属カドミウムの蓄積を
抑制することができないという課題を有していた。
水洗時に溶出するため、やはり金属カドミウムの蓄積を
抑制することができないという課題を有していた。
本発明はかかる現状に鑑みてなされたものであり、上
記諸欠点を解消できることになるアルカリ蓄電池用カド
ミウム負極板の製造方法を提供することを目的とする。
記諸欠点を解消できることになるアルカリ蓄電池用カド
ミウム負極板の製造方法を提供することを目的とする。
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、主活物質である
酸化カドミウム粉末と、ポリビニルピロリドンを含む活
物質ペーストを、上記酸化カドミウムの水和を抑制しつ
つ作製する第１ステップと、上記活物質ペーストを多孔
性導電芯体に塗着した後、活物質ペーストを乾燥させて
未水和極板を作製する第２ステップと、上記未水和極板
を100℃以上のアルカリ液中で予備水和して水和極板を
作製する第３ステップと、上記水和極板を水洗した後、
乾燥させる第４ステップとを有することを特徴とする。
酸化カドミウム粉末と、ポリビニルピロリドンを含む活
物質ペーストを、上記酸化カドミウムの水和を抑制しつ
つ作製する第１ステップと、上記活物質ペーストを多孔
性導電芯体に塗着した後、活物質ペーストを乾燥させて
未水和極板を作製する第２ステップと、上記未水和極板
を100℃以上のアルカリ液中で予備水和して水和極板を
作製する第３ステップと、上記水和極板を水洗した後、
乾燥させる第４ステップとを有することを特徴とする。
作用 ポリビニルピロリドン（以下、P.V.Pと略す）は水溶
性の高分子であり、アルカリ性の液中には溶出しない
が、水中には容易に溶出する。このため、上記の製造方
法で極板を作製した場合には、ペースト中に添加したP.
V.Pはアルカリ水和処理中には溶出しないが、脱アルカ
リ時の水洗によって容易に水中に溶出してしまうため、
未放電の金属カドミウムの生成の抑制効果が低下する。
性の高分子であり、アルカリ性の液中には溶出しない
が、水中には容易に溶出する。このため、上記の製造方
法で極板を作製した場合には、ペースト中に添加したP.
V.Pはアルカリ水和処理中には溶出しないが、脱アルカ
リ時の水洗によって容易に水中に溶出してしまうため、
未放電の金属カドミウムの生成の抑制効果が低下する。
ところが、本発明の製造方法の如く100℃以上の高温
のアルカリ中でアルカリ水和処理を行うと、P.V.Pに分
子間架橋が生じて水に溶けなくなる。したがって、脱ア
ルカリ時の水洗工程でもP.V.Pが溶出せず、これによっ
て未放電の金属カドミウムが生成するのを抑制するとい
う効果が十分に発揮される。
のアルカリ中でアルカリ水和処理を行うと、P.V.Pに分
子間架橋が生じて水に溶けなくなる。したがって、脱ア
ルカリ時の水洗工程でもP.V.Pが溶出せず、これによっ
て未放電の金属カドミウムが生成するのを抑制するとい
う効果が十分に発揮される。
加えて、アルカリ水和処理温度が高いので、水和反応
時間を短縮することができる。
時間を短縮することができる。
尚、水和処理を行っているので、酸素ガス吸収性能は
向上するが、水和処理に加えて化成処理を行うことも可
能であり、これによって製造工程は増大するものの、酸
素ガス吸収性能をより一層向上させることが可能であ
る。
向上するが、水和処理に加えて化成処理を行うことも可
能であり、これによって製造工程は増大するものの、酸
素ガス吸収性能をより一層向上させることが可能であ
る。
実施例 本発明の一実施例を、第１図に基づいて、以下に説明
する。
する。
先ず初めに、酸化カドミウム90部と、予備充電量とし
ての金属カドミウム10部と、結着剤としてのP.V.P 0.5
部と、補強材としてのアクリル繊維約１部と、水和抑制
剤としてのリン酸ソーダ0.1部とを適量の水と混練して
活物質ペーストを作製する。次に、この活物質ペースト
を導電芯体の両面に塗布した後、乾燥を行って未水和極
板を作製した。次いで、未水和極板を100℃,25％のNaOH
中で10分間予備水和を行なって水和極板を作製した後、
この水和極板を水洗，乾燥してカドミウム負極板を得
た。しかる後、このカドミウム極板と公知の焼結式ニッ
ケルから成る正極板とを組み合わせて公称容量1300mAh
のSCサイズの電池を作製した。
ての金属カドミウム10部と、結着剤としてのP.V.P 0.5
部と、補強材としてのアクリル繊維約１部と、水和抑制
剤としてのリン酸ソーダ0.1部とを適量の水と混練して
活物質ペーストを作製する。次に、この活物質ペースト
を導電芯体の両面に塗布した後、乾燥を行って未水和極
板を作製した。次いで、未水和極板を100℃,25％のNaOH
中で10分間予備水和を行なって水和極板を作製した後、
この水和極板を水洗，乾燥してカドミウム負極板を得
た。しかる後、このカドミウム極板と公知の焼結式ニッ
ケルから成る正極板とを組み合わせて公称容量1300mAh
のSCサイズの電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下（Ａ）電池と称
する。
する。
〔比較例〕 未水和極板の予備水和の温度を70℃とする以外は上記
実施例と同様にして電池を作製した。
実施例と同様にして電池を作製した。
このようにして作製した電池を、以下（Ｂ）電池と称
する。
する。
上記本発明の（Ａ）電池と比較例の（Ｂ）電池とを、
0.3Cの電流で4.8時間充電した後、1Cの電流で放電する
という条件で充放電サイクルを行い、サイクル数と電池
容量との関係を調べたので、その結果を第１図に示す。
0.3Cの電流で4.8時間充電した後、1Cの電流で放電する
という条件で充放電サイクルを行い、サイクル数と電池
容量との関係を調べたので、その結果を第１図に示す。
第１図に示すように、本発明の（Ａ）電池は350サイ
クル経過後でも電池容量が1200mAH以上を維持している
のに対して、比較例の（Ｂ）電池では350サイクル経過
後に電池容量が約1100mAHまで低下していることが認め
られる。
クル経過後でも電池容量が1200mAH以上を維持している
のに対して、比較例の（Ｂ）電池では350サイクル経過
後に電池容量が約1100mAHまで低下していることが認め
られる。
したがって、本発明の製造方法により作製した負極板
を用いた（Ａ）電池は比較例の製造方法により作製した
負極板を用いた（Ｂ）電池と比べて、サイクル特性が著
しく向上していることが伺える。
を用いた（Ａ）電池は比較例の製造方法により作製した
負極板を用いた（Ｂ）電池と比べて、サイクル特性が著
しく向上していることが伺える。
発明の効果 以上説明したように本発明によれば、脱アルカリ時の
水洗によってもP.V.Pは溶出しないので、未放電の金属
カドミウムが生成するのを抑制でき、アルカリ蓄電池の
サイクル性能を向上させることができる。
水洗によってもP.V.Pは溶出しないので、未放電の金属
カドミウムが生成するのを抑制でき、アルカリ蓄電池の
サイクル性能を向上させることができる。
加えて、水和反応時間を短縮することができるので、
製造工程を簡略化することができるという効果を奏す
る。
製造工程を簡略化することができるという効果を奏す
る。
第１図は本発明の製造方法により作製した負極板を用い
た（Ａ）電池と比較例の製造方法により作製した負極板
を用いた（Ｂ）電池とのサイクル特性を示すグラフであ
る。
た（Ａ）電池と比較例の製造方法により作製した負極板
を用いた（Ｂ）電池とのサイクル特性を示すグラフであ
る。
Claims (1)
- 【請求項１】主活物質である酸化カドミウム粉末と、ポ
リビニルピロリドンを含む活物質ペーストを、上記酸化
カドミウムの水和を抑制しつつ作製する第１ステップ
と、 上記活物質ペーストを多孔性導電芯体に塗着した後、活
物質ペーストを乾燥させて未水和極板を作製する第２ス
テップと、 上記未水和極板を100℃以上のアルカリ液中で予備水和
して水和極板を作製する第３ステップと、 上記水和極板を水洗した後、乾燥させる第４ステップ
と、 を有することを特徴とするアルカリ蓄電池用カドミウム
負極板の製造方法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1150931A JP2755690B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | アルカリ蓄電池用カドミウム負極板の製造方法 |
| US07/476,927 US4990414A (en) | 1989-02-09 | 1990-02-08 | Cadmium negative electrode for use in an alkaline storage cell and its manufacturing method |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1150931A JP2755690B2 (ja) | 1989-06-13 | 1989-06-13 | アルカリ蓄電池用カドミウム負極板の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0317954A JPH0317954A (ja) | 1991-01-25 |
| JP2755690B2 true JP2755690B2 (ja) | 1998-05-20 |
Family
ID=15507541
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1150931A Expired - Lifetime JP2755690B2 (ja) | 1989-02-09 | 1989-06-13 | アルカリ蓄電池用カドミウム負極板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2755690B2 (ja) |
-
1989
- 1989-06-13 JP JP1150931A patent/JP2755690B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0317954A (ja) | 1991-01-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term | ||
| FPAY | Renewal fee payment (event date is renewal date of database) |
Free format text: PAYMENT UNTIL: 20100306 Year of fee payment: 12 |