JP3095235B2 - ペースト式ニッケル正極 - Google Patents
ペースト式ニッケル正極Info
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- JP3095235B2 JP3095235B2 JP02281975A JP28197590A JP3095235B2 JP 3095235 B2 JP3095235 B2 JP 3095235B2 JP 02281975 A JP02281975 A JP 02281975A JP 28197590 A JP28197590 A JP 28197590A JP 3095235 B2 JP3095235 B2 JP 3095235B2
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- electrode
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- nickel
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- 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
- 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】 ［発明の目的］ （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ペースト式ニッ
ケル正極に関し、さらに詳しくは電極群を捲回したとき
に電極の短絡が生じないようにしたペースト式ニッケル
正極に関する。
ケル正極に関し、さらに詳しくは電極群を捲回したとき
に電極の短絡が生じないようにしたペースト式ニッケル
正極に関する。
（従来の技術） アルカリ蓄電池の代表的なものに、正極としてニッケ
ルを使用し、負極としてカドミウムまたは水素などを使
用したものがある。このようなアルカリ蓄電池のニッケ
ル正極は、従来例えばカーボニルニッケルを成形，焼結
して得られた基板にニッケル塩の水溶液を含浸し、つい
でアルカリ水溶液中でニッケル塩を水酸化ニッケルに転
化せしめることにより製造された、いわゆる焼結式ニッ
ケル正極が一般的であった。
ルを使用し、負極としてカドミウムまたは水素などを使
用したものがある。このようなアルカリ蓄電池のニッケ
ル正極は、従来例えばカーボニルニッケルを成形，焼結
して得られた基板にニッケル塩の水溶液を含浸し、つい
でアルカリ水溶液中でニッケル塩を水酸化ニッケルに転
化せしめることにより製造された、いわゆる焼結式ニッ
ケル正極が一般的であった。
しかし、近年各種電気製品のポータブル化が進む中
で、この焼結式ニッケル極は、高容量化に限界があるこ
と、またこのニッケル極の製造工程が活物質の含浸、転
化工程など極めて複雑で経済的でないこと等が問題とさ
れ、焼結式ニッケル正極に代わるものとして、例えばニ
ッケル繊維不織布などの３次元構造を有する多孔体基板
に、水酸化ニッケルを主成分とするペーストを直接充填
して得られるいわゆるペースト式ニッケル正極が提案さ
れ、一部製品化されている。
で、この焼結式ニッケル極は、高容量化に限界があるこ
と、またこのニッケル極の製造工程が活物質の含浸、転
化工程など極めて複雑で経済的でないこと等が問題とさ
れ、焼結式ニッケル正極に代わるものとして、例えばニ
ッケル繊維不織布などの３次元構造を有する多孔体基板
に、水酸化ニッケルを主成分とするペーストを直接充填
して得られるいわゆるペースト式ニッケル正極が提案さ
れ、一部製品化されている。
（発明が解決しようとする課題） 一般にペースト式ニッケル正極は、芯体である３次元
多孔体基板内部にペーストを充填し、３次元多孔体基板
より溢れたペーストをスリットなどによって規制後、乾
燥，圧延の工程を行って作製している。そしてこのよう
にして得られた正極をセパレータを介して負極と捲回し
て電極群としている。
多孔体基板内部にペーストを充填し、３次元多孔体基板
より溢れたペーストをスリットなどによって規制後、乾
燥，圧延の工程を行って作製している。そしてこのよう
にして得られた正極をセパレータを介して負極と捲回し
て電極群としている。
ところが、このときニッケル正極の表面は芯体が露出
した状態であるので、これをこのまま対極と捲回する
と、ニッケル正極が捲回されたときに起きるクラックに
よって、芯体が電極から遊離し、電池内短絡が生じやす
いという問題がある。
した状態であるので、これをこのまま対極と捲回する
と、ニッケル正極が捲回されたときに起きるクラックに
よって、芯体が電極から遊離し、電池内短絡が生じやす
いという問題がある。
本発明は上記問題点に対処してなされたもので、電極
を捲回したときにニッケル極の芯体が遊離することな
く、したがって電極群の短絡を生ずることのないペース
ト式ニッケル正極を提供することを目的とするものであ
る。
を捲回したときにニッケル極の芯体が遊離することな
く、したがって電極群の短絡を生ずることのないペース
ト式ニッケル正極を提供することを目的とするものであ
る。
［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は水酸化ニッケルを主成分とする活物質ペース
トを三次元の網状多孔体基板に充填してなるペースト式
ニッケル正極において、該正極の表面に、水酸化ニッケ
ルを主成分とする活物質層が基板の存在しない状態で10
〜100μｍの厚さ形成されており、上記活物質層に添加
されるポリテトラフルオロエチレンは上記活物質層の水
酸化ニッケルに対して0.5〜５重量％であることを特徴
とするペースト式ニッケル正極に関する。
トを三次元の網状多孔体基板に充填してなるペースト式
ニッケル正極において、該正極の表面に、水酸化ニッケ
ルを主成分とする活物質層が基板の存在しない状態で10
〜100μｍの厚さ形成されており、上記活物質層に添加
されるポリテトラフルオロエチレンは上記活物質層の水
酸化ニッケルに対して0.5〜５重量％であることを特徴
とするペースト式ニッケル正極に関する。
なお、上記活物質層の厚みを10μｍ〜100μｍとした
のは、10μｍより少ないと芯体の遊離防止が不十分であ
り、また100μｍを超えると電極性能に悪影響を及ぼす
おそれがあるからである。また、この活物質層は水酸化
ニッケルを主成分としているものであり、芯体に充填し
た活物質ペーストと同一のものでもよいが、必ずしも同
じである必要はない。
のは、10μｍより少ないと芯体の遊離防止が不十分であ
り、また100μｍを超えると電極性能に悪影響を及ぼす
おそれがあるからである。また、この活物質層は水酸化
ニッケルを主成分としているものであり、芯体に充填し
た活物質ペーストと同一のものでもよいが、必ずしも同
じである必要はない。
活物質層に添加するポリテトラフルオロエチレン（PT
FE）の量は、0.5〜５重量％が望ましい。上記範囲以下
であると電極特性の改善がみられず、また上記範囲以上
であると活物質量が低下して電極容量に影響を与えるよ
うになる。PTFEの添加方法は、活物質層を電極表面に塗
布する前の活物質ペーストに添加する方法や、該ペース
トを電極表面に塗布した表面に噴霧または含浸すること
によって添加する方法等がある。
FE）の量は、0.5〜５重量％が望ましい。上記範囲以下
であると電極特性の改善がみられず、また上記範囲以上
であると活物質量が低下して電極容量に影響を与えるよ
うになる。PTFEの添加方法は、活物質層を電極表面に塗
布する前の活物質ペーストに添加する方法や、該ペース
トを電極表面に塗布した表面に噴霧または含浸すること
によって添加する方法等がある。
また、３次元構造を有する多孔体基板としては、ニッ
ケル繊維焼結体，ニッケルフェルト多孔体，スポンジ状
ニッケル多孔体等が挙げられる。
ケル繊維焼結体，ニッケルフェルト多孔体，スポンジ状
ニッケル多孔体等が挙げられる。
（作用） 本発明は、多孔体基板からなる芯体に水酸化ニッケル
を主体とするペーストを充填してなる従来のペースト式
ニッケル正極に、その表面に水酸化ニッケルを主成分と
する活物質層を、基板を存在させない状態で形成させた
ので、電極を捲回したときに芯体が露出せず、電極のク
ラックにより芯体が遊離するという現象が生じない。し
たがって電極短絡を防止することができる。
を主体とするペーストを充填してなる従来のペースト式
ニッケル正極に、その表面に水酸化ニッケルを主成分と
する活物質層を、基板を存在させない状態で形成させた
ので、電極を捲回したときに芯体が露出せず、電極のク
ラックにより芯体が遊離するという現象が生じない。し
たがって電極短絡を防止することができる。
ところが、このように基板表面に活物質層を設けると
電極性能が低下し、また長期サイクル時において活物質
が脱落するという問題が生ずる。これは活物質層にPTFE
を添加することによって改善することができる。すなわ
ち、活物質層にPTFEを添加することによって、電極を捲
回した時に生ずる電極からの活物質の脱落を防止し、電
極捲回性や電極性能の向上を図ることができる。それ
は、活物質層中に添加されたPTFEが繊維化して活物質同
士や活物質と芯体との結着性を増加させ、さらに電極の
柔軟性と電極強度が増加するからである。また電極表面
のPTFEの繊維化によって、電極表面の接触抵抗が低下
し、電極とセパレータとの捲回性が増し、その結果電極
捲回時の捲きづれを防止することができる。
電極性能が低下し、また長期サイクル時において活物質
が脱落するという問題が生ずる。これは活物質層にPTFE
を添加することによって改善することができる。すなわ
ち、活物質層にPTFEを添加することによって、電極を捲
回した時に生ずる電極からの活物質の脱落を防止し、電
極捲回性や電極性能の向上を図ることができる。それ
は、活物質層中に添加されたPTFEが繊維化して活物質同
士や活物質と芯体との結着性を増加させ、さらに電極の
柔軟性と電極強度が増加するからである。また電極表面
のPTFEの繊維化によって、電極表面の接触抵抗が低下
し、電極とセパレータとの捲回性が増し、その結果電極
捲回時の捲きづれを防止することができる。
電極内部、すなわち芯体に充填した活物質ペーストに
はPTFEを添加してもしなくてもよい。
はPTFEを添加してもしなくてもよい。
（実施例） 本発明の実施例を説明する。
まず、水酸化ニッケル90重量％，およびニッケル粉10
％からなる混合粉体に、水酸化ニッケルに対しカルボキ
シメチルセルロース0.3重量％、PTFE0.5重量％を添加
し、これらに純水を45重量％添加して混練し、ペースト
を作製した。
％からなる混合粉体に、水酸化ニッケルに対しカルボキ
シメチルセルロース0.3重量％、PTFE0.5重量％を添加
し、これらに純水を45重量％添加して混練し、ペースト
を作製した。
つづいてこのペーストを焼結繊維基板内へ充填した
後、さらにその両表面に上記ペーストを塗布した。塗布
量は、この表面のペースト層の厚さが電極完成時におい
てそれぞれ20μｍづつになるような量である。つぎにこ
れを乾燥し、ローラープレスによって圧延し、0.6mmに
調厚した状態で電極の単位体積当りの容量が650mAH/cc
となるようにペースト式ニッケル正極を作製した。
後、さらにその両表面に上記ペーストを塗布した。塗布
量は、この表面のペースト層の厚さが電極完成時におい
てそれぞれ20μｍづつになるような量である。つぎにこ
れを乾燥し、ローラープレスによって圧延し、0.6mmに
調厚した状態で電極の単位体積当りの容量が650mAH/cc
となるようにペースト式ニッケル正極を作製した。
このペースト式ニッケル正極に通常の方法で得られた
カドミウム極をセパレータを介して捲回し、適量の電解
液を加え、電極の理論容量約600mAHのニッケルカドミウ
ム電池を作製した。
カドミウム極をセパレータを介して捲回し、適量の電解
液を加え、電極の理論容量約600mAHのニッケルカドミウ
ム電池を作製した。
作成した電池について、活物質の脱落量、電極の捲回
性および電池特性の評価を行った。
性および電池特性の評価を行った。
活物質の脱落量の評価は、作製したペースト式ニッケ
ル正極を単体で直径4mmの軸に捲回後、巻き戻し、更に
捲回する工程を３回繰り返して、その時の電極からの活
物質の脱落量を測ることによって行った。
ル正極を単体で直径4mmの軸に捲回後、巻き戻し、更に
捲回する工程を３回繰り返して、その時の電極からの活
物質の脱落量を測ることによって行った。
電極の捲回性の評価は、直径4mmの軸に上記と同様な
方法で捲回したときにセパレータよりニッケル電極がは
み出した場合を不良とし、その数を求めて行った。
方法で捲回したときにセパレータよりニッケル電極がは
み出した場合を不良とし、その数を求めて行った。
電極特性の評価方法は、0.2CAで150％充電を行い、0.
2CAで1.0Vまで放電を行うサイクルを10回繰り返した
後、1CAから5CAまでの各レートで放電を行い、1.0V時の
容量から理論容量に対する利用率を求めた。
2CAで1.0Vまで放電を行うサイクルを10回繰り返した
後、1CAから5CAまでの各レートで放電を行い、1.0V時の
容量から理論容量に対する利用率を求めた。
次に、上記実施例と同様にして、ただし基板表面の活
物質層のPTFEの添加量を0,1,3,5,7,10重量％とした電極
を作製し、同様な試験と評価を行った。
物質層のPTFEの添加量を0,1,3,5,7,10重量％とした電極
を作製し、同様な試験と評価を行った。
また、上記実施例と同様にして、ただしペーストにあ
らかじめPTFEを添加することをせずに、基板内および表
面にペーストを塗布・乾燥した後、これをPTFEディスパ
ージョン溶液中に含浸させて電極を作製した。PTFEの量
は乾燥状態で0.5,1,3,5,7,10重量％であった。得られた
電極について上記と同様な試験と評価を行った。
らかじめPTFEを添加することをせずに、基板内および表
面にペーストを塗布・乾燥した後、これをPTFEディスパ
ージョン溶液中に含浸させて電極を作製した。PTFEの量
は乾燥状態で0.5,1,3,5,7,10重量％であった。得られた
電極について上記と同様な試験と評価を行った。
上記試験の結果を第１〜３図に示す。
第１図は活物質層のPTFE添加量と活物質の脱落量との
関係を示す図、第２図は活物質層のPTFE添加量と捲回不
良数との関係を示す図、第３図は活物質層のPTFE添加量
とレート特性の関係を示す図である。
関係を示す図、第２図は活物質層のPTFE添加量と捲回不
良数との関係を示す図、第３図は活物質層のPTFE添加量
とレート特性の関係を示す図である。
第１図および第２図に示すように、活物質層にPTFEを
添加することにより電極活物質の脱落量が著しく減少
し、また捲回時の不良数も著しく減少することがわか
る。また第３図から、PTFEの添加量が７重量％,10重量
％の場合には電池の放電特性が低下することがわかる。
また、PTFEの添加方法がペーストに添加する方法であっ
てもペースト塗布後に含浸する方法であっても、同様な
効果があった。これは電極の表面層にPTFEが含まれてい
ることが効果をもたらしていることを示している。
添加することにより電極活物質の脱落量が著しく減少
し、また捲回時の不良数も著しく減少することがわか
る。また第３図から、PTFEの添加量が７重量％,10重量
％の場合には電池の放電特性が低下することがわかる。
また、PTFEの添加方法がペーストに添加する方法であっ
てもペースト塗布後に含浸する方法であっても、同様な
効果があった。これは電極の表面層にPTFEが含まれてい
ることが効果をもたらしていることを示している。
なお、上記実施例では３次元の網状多孔体基板として
焼結繊維基板を用いたが、フェルト状ニッケル多孔体、
スポンジ状ニッケル多孔体を用いても同様の効果が得ら
れた。
焼結繊維基板を用いたが、フェルト状ニッケル多孔体、
スポンジ状ニッケル多孔体を用いても同様の効果が得ら
れた。
［発明の効果］ 以上説明したように、本発明のペースト式ニッケル正
極は、表面に基板の存在しない活物質層を形成せしめた
ことによって、セパレータを介して負極と捲回した時の
基板の遊離を防ぎ、さらに該活物質層にPTFEを添加する
ことによって、捲回時の活物質層の脱落や捲回不良を防
止することができる。
極は、表面に基板の存在しない活物質層を形成せしめた
ことによって、セパレータを介して負極と捲回した時の
基板の遊離を防ぎ、さらに該活物質層にPTFEを添加する
ことによって、捲回時の活物質層の脱落や捲回不良を防
止することができる。
第１図は活物質層のPTFE添加量と活物質の脱落量との関
係を示す図、第２図は活物質層のPTFE添加量と捲回不良
数との関係を示す図、第３図は活物質層のPTFE添加量と
レート特性の関係を示す図である。
係を示す図、第２図は活物質層のPTFE添加量と捲回不良
数との関係を示す図、第３図は活物質層のPTFE添加量と
レート特性の関係を示す図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 寺岡 浩仁 東京都品川区南品川３丁目４番10号 東 芝電池株式会社内 (56)参考文献 特開 昭61−143941（ＪＰ，Ａ) 特開 昭52−20235（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/24 - 4/32 H01M 10/24
Claims (1)
- 【請求項１】水酸化ニッケルを主成分とする活物質ペー
ストを三次元の網状多孔体基板に充填してなるペースト
式ニッケル正極において、該正極の表面に、水酸化ニッ
ケルを主成分とする活物質層が基板の存在しない状態で
10〜100μｍの厚さ形成されており、上記活物質層に添
加されるポリテトラフルオロエチレンは上記活物質層の
水酸化ニッケルに対して0.5〜５重量％であることを特
徴とするペースト式ニッケル正極。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02281975A JP3095235B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | ペースト式ニッケル正極 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP02281975A JP3095235B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | ペースト式ニッケル正極 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04160755A JPH04160755A (ja) | 1992-06-04 |
| JP3095235B2 true JP3095235B2 (ja) | 2000-10-03 |
Family
ID=17646507
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP02281975A Expired - Fee Related JP3095235B2 (ja) | 1990-10-22 | 1990-10-22 | ペースト式ニッケル正極 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3095235B2 (ja) |
-
1990
- 1990-10-22 JP JP02281975A patent/JP3095235B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH04160755A (ja) | 1992-06-04 |
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