JPH01258362A - 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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- JPH01258362A JPH01258362A JP63084718A JP8471888A JPH01258362A JP H01258362 A JPH01258362 A JP H01258362A JP 63084718 A JP63084718 A JP 63084718A JP 8471888 A JP8471888 A JP 8471888A JP H01258362 A JPH01258362 A JP H01258362A
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Classifications
-
- 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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- H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
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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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- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
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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。
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。
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。
、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。
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。
特ニ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。
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
る硝酸根の酸化還元反応、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。
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
る硝酸根の酸化還元反応、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−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
。
減、あるいはアルカリ中で安定なセパレ−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シ、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。
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
結着剤としてスルホン化したポリマー、例えばスルホン
化ポリエチレンを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。
、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
結着剤としてスルホン化したポリマー、例えばスルホン
化ポリエチレンを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（ＮＯ５）があり、負極での反応は、
次式のように言われている。
、主に硝酸イオン（ＮＯ５）があり、負極での反応は、
次式のように言われている。
Ｃ（１＋Ｈ２０＋ 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Ｎｏ５−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、正方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、電池に混入したシ、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ＮＯ
３−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、スルホン化したポリマーを負極中に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。
ＮＯ２−・・・・・・（１）ここで生成したＮＯ２−イ
オンが正極で酸化されて再びＮｏ５−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、正方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、電池に混入したシ、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ＮＯ
３−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、スルホン化したポリマーを負極中に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。
スルホン化したポリマーは、負極中で一３ｏ 、Ｈを形
成する。その−３ｏ、Ｈ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、−８Ｏ３Ｈ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。
成する。その−３ｏ、Ｈ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、−８Ｏ３Ｈ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。
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Ｑ、ｌｆｆ１ｍ
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Ｑ、５ｍｒｎの電極を得た。
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Ｑ、５ｍｒｎ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６分間攪拌しながら浸漬し、後に水洗乾燥することに
よジスルホン化処理を行った。
約６分間攪拌しながら浸漬し、後に水洗乾燥することに
よジ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。
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
。
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。
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
。
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シ、（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。
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シ、（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シ、
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。
量維持率は比較品（ｂ）よりも大巾に改善されておシ、
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。
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
して添加したスルホン化処理を行ったポリエチレンは、
自己放電の原因となる硝酸イオン。
して添加したスルホン化処理を行ったポリエチレンは、
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。
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
なポリマー、例えばポリプロピレン、ポリビニルアルコ
ール等のスルホン化物でも同様の効果が認められる。
したポリエチレンを使用したが、他のアルカリ中で安定
なポリマー、例えばポリプロピレン、ポリビニルアルコ
ール等のスルホン化物でも同様の効果が認められる。
発明の効果
以上のように、本発明によればスルホン化処理したポリ
マーを結着剤としたペースト式カドミウム極を使用する
ことによシ、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。
マーを結着剤としたペースト式カドミウム極を使用する
ことによシ、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)
- 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
着剤としてスルホン化したポリマーを含有させたことを
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 true JPH01258362A (ja) | 1989-10-16 |
| JP2553624B2 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 |
|---|---|
| JP2553624B2 (ja) | 1996-11-13 |
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