JPH01166464A - 電池用カドミウム極の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、電池用とくに密閉形のニッケルーカドミウム
蓄電池のカドミウム極の製造法に関する。

従来の技術 各種の電源のうち二次電池としては、鉛蓄電池とアルカ
リ蓄電池とが広く使われている。後者のアルカリ蓄電池
では、最も広く使われているのがニッケルーカドミウム
蓄電池であり、密閉形構造の採用が実用の範囲を広げる
大きな要因になった。

また、電極としては、焼結式ニッケル極が開発されたこ
とから放電特性とくに高率放電にすぐれ、また寿命も長
い、さらに過充電や放置などによる性能の劣化も少なく
、低温でも性能がよい、このような特性の上に密閉化が
可能になり、ｉい易さと信頼性が向上した。

このような密閉形蓄電池を各種のボーダブル機器に用い
るようになってから、まず高エネルギー密度が要求され
る。これについては、電極に関する容量密度の向上によ
って対応している。最近では、その他に急速充電への要
望が強い。

密閉形のニッケルーカドミウム蓄電池の密閉化の原理は
、いわゆるノイマン方式として知られ、充電完了時にニ
ッケル極から発生する酸素をカドミウム極で吸収し、カ
ドミウム極を過充電状態にしないことにより、酸素も水
素も発生させないことを基本としている。

したがって、急速充電を可能にするためには、カドミウ
ム極による酸素ガスの吸収をできるだけ迅速に行なわせ
ることが必要である。事実、たとえば１時間充電を行な
い、充電完了を電圧や温度で検知して過充電状態になる
と充電電流を減少させる方式で急速充電が可能になって
いる。

さらに、カドミウム極の酸素との反応を助けるために、
白金、パラジウムなどの酸素イオン化触媒を加える試み
があるが高価になる。

その他にカドミウム極の表面に銅や銅の上にニッケルあ
るいは炭素などの導電性の層を形成することも効果があ
ることが明らかにされている。

発明が解決しようとする問題点 急速充電特性を向上させるための、カドミウム極の表面
への導電性多孔体層としては、特に耐アルカリ性に優れ
たニッケルが好ましい、このニッケル層の形成法として
は、最も工業的に簡単なのは化学メツキあるいは電解メ
ツキである。ところが、化学メツキの場合は、操作は比
較的簡単であるが、貴金属を含む活性化処理が必要であ
り高価になる。

一方、電解メツキの場合には、このような活性化処理は
必要でないがカドミウム、酸化カドミウム、水酸化カド
ミウムの順にメツキされやすい。

ところが最も工業的に優れたペースト式では酸化カドミ
ウムが用いられる。酸化カドミウムの表面に電解メツキ
を行なったところ、単に電解メツキで行なわれるような
脱脂、洗浄のみでは均一にメツキ層を形成することが、
困難であった。

本発明はこれらの問題を解決し、高エネルギー密度で急
速充電特性に優れた電池用カドミウム極の製造法を提供
することを目的とする。

問題点を解決するための手段 そこでペースト式で得られた酸化カドミウム極を、まず
メツキで用いられている硼酸水溶液中に浸漬し、公知の
電解ニッケルメッキを行なう。

さらに、これに酸化カドミウムの大部分を水酸化カドミ
ウムに転化させるための苛性アルカリ水溶液への浸漬や
、ガス吸収特性に効果のあるフッ素樹脂ディスパージョ
ンの添加の併用が好ましい。

作用 一般の電解メツキと異なり本発明のニッケルメッキでは
、電極表面に均一にメツキされるのが、好ましいとはい
え、いわゆるピンホールが数多く存在することが不可欠
である。このような観点から電解メツキ前の処理につい
て検討の結果、電解メツキ浴に一般に使われる硼酸水溶
液中に浸漬することが、この目的に適するひとつの有効
な手段であることを見出した。この理由については明ら
かではないが、表面の洗浄効果や電解メツキ浴中への添
加に比べて、この酸化カドミウムへの電解メツキの場合
には、硼酸により電極面でのｐＨが最適になることによ
るものと思われる。

なお、電解メツキ後に加える苛性アルカリ水溶液への浸
漬効果についても、その理由ははっきりしない、しかし
、酸化カドミウムの場合では、水酸化カドミウムへの添
加のための水の必要性から電池組立て後の電解液の濃度
が、不均一になるが、アルカリ水溶液浸漬により、大部
分を水酸化カドミウムにしておけば水は必要なく、この
ような電解液の不均一化が防止できることが理由である
と推定される。

さらに、フッ素樹脂によるカドミウム極への撥水性の付
与は、ガス吸収特性の向上に効果があり、本願の電解メ
ツキ、アルカリ水溶液浸漬と併用することは好ましい。

実施例 市販の酸化カドミウムをポリビニルアルコールの３％（
重量）のエチレンクリコール溶液９重量比で５％のポリ
エチレン微粉末、同じく０．６％の塩化ビニル−アクリ
ロニトリル短繊維などを加えてペーストをつくる。これ
を厚さ０．１５ｍｍ。

孔径１．８ｍｍ、開孔度５０％の鉄製でニッケルメッキ
を施したパンチングメタル板に塗着する。

スリットを通して平滑化し、厚さを０．６ｍｍに調整す
る。そのし、１２０℃で２時間乾燥してべ−スト式カド
ミウム極を得る。

電池としては、５ｕｂＣ形の密閉形ニッケルーカドミウ
ム蓄電池を例にした。したがって、このようにして得ら
れたカドミウム極を輻３，３ｃｍ。

長さ２０ｃｍに裁断して、リード板を所定の２ケ所にス
ポット溶接により取り付けた。

このようにして得られたカドミウム極を５（重量）％の
硼酸水溶液中に１分間浸漬し、余分な液を除去する。つ
い！、硫酸ニッケル、塩化ニッケルなどを主とする市販
の電解メツキ浴中で３０℃の温度で両面に同じ大きさの
ニッケル極を極間距離１０ｍｍ、電流密度９０　ｍＡ／
Ｃｍ２の条件で１分間電解ニッケルメッキを行なった。

これによりメツキは、電極全面に均一に行なわれた。

ついで、放電補償用容量を保持させるために、この極を
１４０ｍＡ／ｃ＋ａ２の電流密度１時間５分、電解浴、
比重１．１５の苛性カリ水溶液、温度２５℃の条件で対
極にニッケル板を用いて充電した。

この充電量は、計算の上ｔは、全体のカドミウム理論容
量の約１８〜２０％に相当するが、充電効率が低いので
実際には約１０％が充電されたとみてよい。

そのし、比重１．２０の苛性カリ水溶液中に、室温で２
０時間浸漬した。その後水洗、乾燥して、カドミウム極
を得た。

電池構成のための相手極としては、公知の発泡式ニッケ
ル極を選び、幅３．３ｃｍ、長さ１７ｃｍとした。厚さ
は０．７ｍｍである。セパレータとしては、ボリアミド
不織布、電解液としては、比重１．２２の苛性カリ水溶
液に水酸化リチウムを２５ｇ／ｌ溶解して用いた。公称
容量は２．３Ａｈである。この電池を（Ａ）とする。

つぎに、比較のために、硼酸水溶液への浸漬を省略して
、直ちに（Ａ）と同じ条件で電解ニッケルメッキを施し
たカドミウム極を用いた電池を（Ｂ）とした、また、無
電解メツキに用いられる触媒化処理を行ない、ついで電
解ニッケルメッキを施したカドミウム極を用いた電池を
（Ｃ）として加えた。

これら（Ｂ）、（Ｃ）は、いずれも（Ａ）と同様に苛性
アルカリ水溶液への浸漬を行なっている。

これら電池の通常の充放電での放電容量はほぼ同じであ
った。たとえば、０．２０充電−０，２Ｃ放電では、い
ずれも２．３〜２．４Ａｈを示した。

そこでつぎに各電池の急速充電特性を調べた。

電池は、いずれも１０セル用いた０周囲温度を０℃とし
、各充電率で充電した際の電池内の圧力の変化を測定し
た。なお充電は、放電容量の１．３倍まで各充電率で行
ない、その後は、０．２Ｃに減少させて全体で放電容量
の１．４倍充電した。

まず、ＩＣ充電（２，３Ａ）時での各電池の最高内圧は
、電池（Ａ）および（Ｃ）では０．５〜０゜７ｋｇ／ｃ
ｍ、電池（Ｂ）では、０　、８〜１　、２ｋｇ／ｃｍ２
であった。つぎに１．２５Ｇ（２，８７５Ａ）にすると
電池（Ａ）および（Ｃ）では、２．４〜２．８゜（Ｂ）
で２．８〜４．５であった。

つまり、電池（Ａ）と（Ｃ）に比べて（Ｂ）ではガス吸
収の点でバラツキが多かったのは、多孔性ニッケルのメ
ツキ層の電極内および電極間の不均一さによる。

このように、本願の電池（Ａ）では、（Ｃ）のように高
価にならずにガス吸収特性の向上と均一性が可能になっ
た。

発明の効果 酸化カドミウムを主とする電極をまず、硼酸水溶液中に
浸漬し、電解ニッケルメッキを行なうことと、特にこの
後の苛性アルカリ水溶液への浸漬により、充電時のガス
吸収特性の改善と同じく電池間の信頼性の向上が可能に
なった。

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化カドミウムを主とする電極を硼酸水溶液に浸
   漬後、電解ニッケルメッキにより電極表面に多孔性のニ
   ッケルを主とする層を形成することを特徴とする電池用
   カドミウム極の製造法。
2. （２）多孔性のニッケルを主とする層を形成し、ついで
   苛性アルカリ水溶液に浸漬することを特徴とする特許請
   求の範囲第１項記載の電池用カドミウム極の製造法。
3. （３）多孔性のニッケルを主とする層を形成後、ついで
   苛性アルカリ水溶液に浸漬し、さらにフッ素樹脂ディス
   パージョンを添加することを特徴とする特許請求の範囲
   第１項記載の電池用カドミウム極の製造法。