JP2773308B2 - ペースト式カドミウム負極の製造法 - Google Patents
ペースト式カドミウム負極の製造法Info
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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、ニッケルカドミウム電池等に用いられるペ
ースト式カドミウム負極の製造法の改良に関する。
ースト式カドミウム負極の製造法の改良に関する。
従来の技術 アルカリ蓄電池用ペースト式カドミウム負極は、一般
に酸化カドミウムあるいは水酸化カドミウムを主体と
し、これにカーボニルニッケル，グラファイト等の導電
性粉末、ポリビニルアルコール，カルボキシメチルセル
ロース等の結着剤及び水やエチレングリコール等の溶媒
を加え、混練してペーストとし、これをニッケルメッキ
した開孔鋼板等の導電性芯材に塗着し、乾燥した後、ア
ルカリ溶液中で化成することによって製造される。
に酸化カドミウムあるいは水酸化カドミウムを主体と
し、これにカーボニルニッケル，グラファイト等の導電
性粉末、ポリビニルアルコール，カルボキシメチルセル
ロース等の結着剤及び水やエチレングリコール等の溶媒
を加え、混練してペーストとし、これをニッケルメッキ
した開孔鋼板等の導電性芯材に塗着し、乾燥した後、ア
ルカリ溶液中で化成することによって製造される。
前記の化成工程の目的は、活物質材料に用いる酸化カ
ドミウム，水酸化カドミウムなどの放電状態のカドミウ
ム化合物の一部または全部を充電状態の金属カドミウム
に変換し、負極内に予備充電部分を付与することにあ
る。負極内に予備充電部分が存在しない場合は、負極の
利用率が正極に比べ低いため、放電が負極支配となり、
電池の高率放電特性が悪くなり、また負極が完全放電を
受けるため電池の特性劣化が著しくなる。このような理
由で化成が行われる。
ドミウム，水酸化カドミウムなどの放電状態のカドミウ
ム化合物の一部または全部を充電状態の金属カドミウム
に変換し、負極内に予備充電部分を付与することにあ
る。負極内に予備充電部分が存在しない場合は、負極の
利用率が正極に比べ低いため、放電が負極支配となり、
電池の高率放電特性が悪くなり、また負極が完全放電を
受けるため電池の特性劣化が著しくなる。このような理
由で化成が行われる。
しかし、化成時に生成する金属カドミウムは、導電性
芯材付近に集中し、極板表面まで成長しにくい。密閉形
ニッケル−カドミウム蓄電池のように密閉構造を採る電
池では、過充電時に正極より発生する酸素ガスを負極の
金属カドミウムで吸収するので、酸素の吸収をよくする
には、金属カドミウムが極板の表面に存在することが望
ましい。
芯材付近に集中し、極板表面まで成長しにくい。密閉形
ニッケル−カドミウム蓄電池のように密閉構造を採る電
池では、過充電時に正極より発生する酸素ガスを負極の
金属カドミウムで吸収するので、酸素の吸収をよくする
には、金属カドミウムが極板の表面に存在することが望
ましい。
発明が解決しようとする課題 以上の問題を解決するために特開昭54−109143号に示
されるように、ペースト式カドミウム負極の両面に集電
体を密着させることにより、極板表面に金属カドミウム
を形成させる化成方法が提案されているが、この場合、
極板表面のみに金属カドミウムが集中するため、酸素ガ
ス吸収性は向上するが、放電の際重要となる芯材付近の
金属カドミウム量が低下するため、放電特性が劣化す
る。
されるように、ペースト式カドミウム負極の両面に集電
体を密着させることにより、極板表面に金属カドミウム
を形成させる化成方法が提案されているが、この場合、
極板表面のみに金属カドミウムが集中するため、酸素ガ
ス吸収性は向上するが、放電の際重要となる芯材付近の
金属カドミウム量が低下するため、放電特性が劣化す
る。
本発明は以上の問題点を解決し、高性能のペースト式
カドミウム負極を提供するものである。極板内部に導電
性ネットワークが確保されている場合、電池充電時には
その導電性ネットワークに沿って金属カドミウムが表面
まで均一に形成され、酸素ガス吸収特性が向上し、放電
特性も良好となる。ペースト式カドミウム負極の場合、
導電性ネットワークを確保するためにカーボン、ニッケ
ル等の導電材を添加する方法もあるが、この場合、カド
ミウム活物質量が低下し、エネルギー密度が低下する。
本発明は以上のような問題点を解決し、エネルギー密度
の低下を招かずに、導電性ネットワークが確保された、
高性能のペースト式カドミウム負極を提供するものであ
る。
カドミウム負極を提供するものである。極板内部に導電
性ネットワークが確保されている場合、電池充電時には
その導電性ネットワークに沿って金属カドミウムが表面
まで均一に形成され、酸素ガス吸収特性が向上し、放電
特性も良好となる。ペースト式カドミウム負極の場合、
導電性ネットワークを確保するためにカーボン、ニッケ
ル等の導電材を添加する方法もあるが、この場合、カド
ミウム活物質量が低下し、エネルギー密度が低下する。
本発明は以上のような問題点を解決し、エネルギー密度
の低下を招かずに、導電性ネットワークが確保された、
高性能のペースト式カドミウム負極を提供するものであ
る。
課題を解決するための手段 本発明は、酸化カドミウムを主体とする活物質層を導
電性芯体上に形成し、その中の一部を導電性の悪い水酸
化カドミウムに変換し、次の化成工程で導電性の良い酸
化カドミウムに沿って金属カドミウムを形成させるもの
である。これにより、芯材から表面までの極板の厚み全
般にわたって均一な導電性ネットワークが確保でき、酸
素ガス吸収性，放電特性ともに良好なペースト式カドミ
ウム負極が得られる。
電性芯体上に形成し、その中の一部を導電性の悪い水酸
化カドミウムに変換し、次の化成工程で導電性の良い酸
化カドミウムに沿って金属カドミウムを形成させるもの
である。これにより、芯材から表面までの極板の厚み全
般にわたって均一な導電性ネットワークが確保でき、酸
素ガス吸収性，放電特性ともに良好なペースト式カドミ
ウム負極が得られる。
作用 前記のように、芯材集電方式で化成を行った場合金属
カドミウムは芯材付近のみに集中し、酸素ガス吸収性に
対しては、不利となる。また、極板表面から集電して化
成を行った場合、金属カドミウムは極板表面に集中する
ため、芯材との導電性ネットワークが確保されず、放電
特性が劣化する。従って酸素ガス吸収性，放電特性とも
に良好なペースト式カドミウム負極を得るためには、極
板内部に均一な導電性ネットワークを確保する必要があ
る。
カドミウムは芯材付近のみに集中し、酸素ガス吸収性に
対しては、不利となる。また、極板表面から集電して化
成を行った場合、金属カドミウムは極板表面に集中する
ため、芯材との導電性ネットワークが確保されず、放電
特性が劣化する。従って酸素ガス吸収性，放電特性とも
に良好なペースト式カドミウム負極を得るためには、極
板内部に均一な導電性ネットワークを確保する必要があ
る。
本発明は、化成工程の前にアルカリ浸漬処理によって
強制的に極板中の酸化カドミウムの一部を導電性の悪い
水酸化カドミウムに変換して均一に分散させ、化成工程
で導電性の良い酸化カドミウムに沿って金属カドミウム
を形成させることにより、極板内部に均一な導電性ネッ
トワークを形成するものである。
強制的に極板中の酸化カドミウムの一部を導電性の悪い
水酸化カドミウムに変換して均一に分散させ、化成工程
で導電性の良い酸化カドミウムに沿って金属カドミウム
を形成させることにより、極板内部に均一な導電性ネッ
トワークを形成するものである。
活物質として水酸化カドミウムを用いた場合、水酸化
カドミウムの導電性が悪いため、化成効率が低下すると
ともに、金属カドミウムの分布も不均一になる。また、
活物質として酸化カドミウムと水酸化カドミウムを混合
して用いる場合、水酸化カドミウムの比重が小さいため
に、酸化カドミウムのみを用いる場合よりも、エネルギ
ー密度が低下する。しかし、本発明のように極板状態で
酸化カドミウムを水酸化カドミウムに変換する場合、変
換に伴う体積膨張は極板内部の細孔を埋める形で進行す
るため、エネルギー密度は変化しない。
カドミウムの導電性が悪いため、化成効率が低下すると
ともに、金属カドミウムの分布も不均一になる。また、
活物質として酸化カドミウムと水酸化カドミウムを混合
して用いる場合、水酸化カドミウムの比重が小さいため
に、酸化カドミウムのみを用いる場合よりも、エネルギ
ー密度が低下する。しかし、本発明のように極板状態で
酸化カドミウムを水酸化カドミウムに変換する場合、変
換に伴う体積膨張は極板内部の細孔を埋める形で進行す
るため、エネルギー密度は変化しない。
実施例 以下、本発明の詳細を説明する。
平均粒経１μｍの酸化カドミウム粉末をポリビニルの
アルコールのエチレングリコール溶液で練合してペース
トとし、これをニッケルメッキした開孔鋼板に塗着し、
乾燥して約0.5mm厚の極板とした。
アルコールのエチレングリコール溶液で練合してペース
トとし、これをニッケルメッキした開孔鋼板に塗着し、
乾燥して約0.5mm厚の極板とした。
次に、上記塗着板を20℃において比重1.20のKOH水溶
液に１分間浸漬し、極板中の酸化カドミウムの一部を水
酸化カドミウムに変換し、水洗乾燥後、極板中の酸化カ
ドミウム量の理論電気容量の30％に相当する電気量で、
アルカリ中で陰電解を行い、予備充電量としての金属カ
ドミウムを持つ極板を得た。この極板をａとする。なお
化成のための集電は、極板芯材から行った。
液に１分間浸漬し、極板中の酸化カドミウムの一部を水
酸化カドミウムに変換し、水洗乾燥後、極板中の酸化カ
ドミウム量の理論電気容量の30％に相当する電気量で、
アルカリ中で陰電解を行い、予備充電量としての金属カ
ドミウムを持つ極板を得た。この極板をａとする。なお
化成のための集電は、極板芯材から行った。
次に、比較例として上記塗着板を、アルカリ処理せず
に化成したものを作成した。この極板をｂとする。
に化成したものを作成した。この極板をｂとする。
次に、上記塗着板を、アルカリ処理せず、極板表面に
ニッケルネットを密着させ、表面からの集電方式による
化成を行った。この極板をｃとする。
ニッケルネットを密着させ、表面からの集電方式による
化成を行った。この極板をｃとする。
これらのカドミウム負極a,b,cを焼結式ニッケル正極
と組み合わせて1200mAh相当の密閉型蓄電池A,B,Cを試作
し、負極の放電特性を評価する放電率特性と、過充電時
の酸素ガス吸収能を評価する電池内圧試験を行った。
と組み合わせて1200mAh相当の密閉型蓄電池A,B,Cを試作
し、負極の放電特性を評価する放電率特性と、過充電時
の酸素ガス吸収能を評価する電池内圧試験を行った。
放電率特性は、電池を充電した後各種のレートで放電
したときの放電容量と、0.2C相当の電流で放電したとき
の放電容量との比率で評価した。また過充電時の電池内
圧は、20℃で１〜3C相当の電流で過充電したときのピー
ク値で評価した。
したときの放電容量と、0.2C相当の電流で放電したとき
の放電容量との比率で評価した。また過充電時の電池内
圧は、20℃で１〜3C相当の電流で過充電したときのピー
ク値で評価した。
第１図は放電レートと放電容量比率との関係を示す。
図中のA,B,Cはそれぞれ前記の負極a,b,cを用いた電池の
特性を示す。
図中のA,B,Cはそれぞれ前記の負極a,b,cを用いた電池の
特性を示す。
芯材付近の導電性ネットワークが確保されている負極
a,bは放電特性が良好であるが、金属カドミウムが表面
に集中している負極ｃは放電特性がやや劣化している。
a,bは放電特性が良好であるが、金属カドミウムが表面
に集中している負極ｃは放電特性がやや劣化している。
第２図は充電レートと電池内圧のピーク値との関係を
示す。負極a,cを用いた電池は内圧が低い。これは、極
板表面での金属カドミウムの分布が多いためであると考
えられる。負極ｂを用いた電池内圧はやや高い。これ
は、負極中の金属カドミウムが芯材付近に集中し、極板
表面にまで出てきていないためであると思われる。
示す。負極a,cを用いた電池は内圧が低い。これは、極
板表面での金属カドミウムの分布が多いためであると考
えられる。負極ｂを用いた電池内圧はやや高い。これ
は、負極中の金属カドミウムが芯材付近に集中し、極板
表面にまで出てきていないためであると思われる。
次に、極板中の酸化カドミウムと水酸化カドミウムの
適正比率を求めるために、ａと同様な方法で、アルカリ
浸漬条件を変えることにより、酸化カドミウムと水酸化
カドミウムの比率を変化させた極板を試作した。なお、
水酸化カドミウムの比率は、アルカリ浸漬後の重量変化
から測定した。同様な測定法により極板ａの酸化カドミ
ウムと水酸化カドミウムの比率を測定した結果は、両カ
ドミウムはモル比率で、90:10であった。極板の特性は
電池の内圧で評価した。第１表にその結果を示す。な
お、内圧は20℃,3CmA充電時のピーク内圧を示す。
適正比率を求めるために、ａと同様な方法で、アルカリ
浸漬条件を変えることにより、酸化カドミウムと水酸化
カドミウムの比率を変化させた極板を試作した。なお、
水酸化カドミウムの比率は、アルカリ浸漬後の重量変化
から測定した。同様な測定法により極板ａの酸化カドミ
ウムと水酸化カドミウムの比率を測定した結果は、両カ
ドミウムはモル比率で、90:10であった。極板の特性は
電池の内圧で評価した。第１表にその結果を示す。な
お、内圧は20℃,3CmA充電時のピーク内圧を示す。
水酸化カドミウムの比率が少ない場合は、導電ネット
ワーク形成の効果が低く、内圧が高くなる。その比率は
酸化カドミウムに対して２％程度であると考えられる。
また、水酸化カドミウムの比率が高すぎる場合、極板全
体の導電性が悪くなるために、金属カドミウムは芯材付
近に集中するため、内圧が高くなる。その上限は酸化カ
ドミウムに対して約80％であると考えられる。従って、
酸化カドミウムと水酸化カドミウムの比率は98:2〜20:8
0が適当であると考えられる。なお、本実施例におい
て、酸化カドミウムから水酸化カドミウムへの変換はア
ルカリ浸漬により行った。これは操作の簡単な短時間の
アルカリ浸漬処理で酸化カドミウムを水酸化カドミウム
に変換でき、極板の厚み全般にわたって水酸化カドミウ
ム生成させられるとともにその生成量の制御も容易だか
らである。
ワーク形成の効果が低く、内圧が高くなる。その比率は
酸化カドミウムに対して２％程度であると考えられる。
また、水酸化カドミウムの比率が高すぎる場合、極板全
体の導電性が悪くなるために、金属カドミウムは芯材付
近に集中するため、内圧が高くなる。その上限は酸化カ
ドミウムに対して約80％であると考えられる。従って、
酸化カドミウムと水酸化カドミウムの比率は98:2〜20:8
0が適当であると考えられる。なお、本実施例におい
て、酸化カドミウムから水酸化カドミウムへの変換はア
ルカリ浸漬により行った。これは操作の簡単な短時間の
アルカリ浸漬処理で酸化カドミウムを水酸化カドミウム
に変換でき、極板の厚み全般にわたって水酸化カドミウ
ム生成させられるとともにその生成量の制御も容易だか
らである。
発明の効果 以上のように本発明では、芯材に塗着したペースト状
の酸化カドミウムそれ自体をアルカリ浸漬によりその一
部を水酸化カドミウムに変換し、次いでの陰電解工程で
金属カドミウムを生成させるので、極板の厚み全般にわ
たって金属カドミウムによる導電性ネットワークが確保
された、エネルギー密度の高い高性能な極板が得られ
る。
の酸化カドミウムそれ自体をアルカリ浸漬によりその一
部を水酸化カドミウムに変換し、次いでの陰電解工程で
金属カドミウムを生成させるので、極板の厚み全般にわ
たって金属カドミウムによる導電性ネットワークが確保
された、エネルギー密度の高い高性能な極板が得られ
る。
第１図は密閉型ニッケルカドミウム蓄電池の放電レート
と放電容量比率との関係を示す図、第２図は充電レート
と電池内部圧力との関係を示す図である。
と放電容量比率との関係を示す図、第２図は充電レート
と電池内部圧力との関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 伊藤 秀晶 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電 器産業株式会社内 (56)参考文献 特開 平１−239766（ＪＰ，Ａ) 特開 平１−146253（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 4/26
Claims (1)
- 【請求項１】酸化カドミウムを主体とするペースト状活
物質を導電性芯体上に形成する工程と、次に上記塗着極
板をアルカリ水溶液中に浸漬して酸化カドミウムの一部
を水酸化カドミウムに変換し、その変換量を変換後の酸
化カドミウムと水酸化カドミウムとのモル比率で98:2〜
20:80としたアルカリ浸漬工程と、次に上記塗着極板を
アルカリ水溶液中で陰電解して予備充電量としての金属
カドミウムを形成する工程を有することを特徴とするペ
ースト式カドミウム負極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1270634A JP2773308B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | ペースト式カドミウム負極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1270634A JP2773308B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | ペースト式カドミウム負極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03133057A JPH03133057A (ja) | 1991-06-06 |
| JP2773308B2 true JP2773308B2 (ja) | 1998-07-09 |
Family
ID=17488820
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1270634A Expired - Fee Related JP2773308B2 (ja) | 1989-10-18 | 1989-10-18 | ペースト式カドミウム負極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2773308B2 (ja) |
Family Cites Families (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01146253A (ja) * | 1987-12-03 | 1989-06-08 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用カドミウム極の製造法 |
| JPH01239766A (ja) * | 1988-03-21 | 1989-09-25 | Furukawa Battery Co Ltd:The | カドミウム負極板の製造方法 |
-
1989
- 1989-10-18 JP JP1270634A patent/JP2773308B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH03133057A (ja) | 1991-06-06 |
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