JPH0234434B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 (イ) 産業上の利用分野 本発明はアルカリ蓄電池、特に密閉型アルカリ
蓄電池に用いられるペースト式カドミウム陰極板
の製造方法に関する。

(ロ) 従来技術 密閉アルカリ蓄電池に用いられるペースト式カ
ドミウム陰極板は一般に過充電により陽極より発
生する酸素ガスの吸収能力を向上させるため及び
所定の放電特性を確保するために化成により金属
カドミウムを生成させることが行なわれている。
従来から行なわれている化成の方法には活物質の
保持体である電極芯体より直接給電する方法ある
いは回転ロールを介して連続的に極板表面より給
電する方法があるが、導電性の低い酸化カドミウ
ム及び水酸化カドミウムをアルカリ溶液中で充電
を行なう場合には、前記化成方法ではいづれも充
電生成物である金属カドミウムが電極芯体の周辺
から生成し、また一般に密閉型ニツケル−カドミ
ウム蓄電池に用いた場合には陰極容量を陽極容量
より大にして陽極が満充電となつても陰極には未
充電部分が残るようにしているため陰極表面には
金属カドミウムが存在し難くなつている。したが
つて、過充電により陽極から発生する酸素ガスは
通気性の悪い極板表面を通過して初めて吸収され
ることになり酸素ガス吸収能力が低くなるという
問題点があつた。

(ハ) 発明の目的 本発明はかかる点に鑑み極板表面に金属カドミ
ウムを生成させておくことで、極板表面の強度が
増し、且つ酸素ガス吸収能力が向上したペースト
式カドミウム陰極板を提供せんとするものであ
る。

(ニ) 発明の構成 本発明のペースト式カドミウム陰極板は電極芯
体に塗着したカドミウム活物質を主体とするペー
スト状活物質層の表面に炭素粉末よりなる導電層
を設けた後、前記導電層表面へ給電して極板容量
の60％以下の電気量を充電することで極板表面に
金属カドミウムを生成させるものである。

(ホ) 実施例 酸化カドミウムと結着剤等とを混合してペース
ト状となし電極芯体に塗着、乾燥し、従来通りの
方法で作成したペースト式カドミウム極板を、日
本黒鉛工業(株)製導電性塗料バニーハイトBP−333
に浸漬した後乾燥して、極板表面に薄い炭素粉末
層を持つ極板を作製し、この極板を0.62mmに押出
整形した。こうして作成された本発明極板は約20
〜30μmの炭素粉末層を有するものであつた。こ
の極板を極板Ａとする。また、比較として前述の
実施例に於ける従来通りの方法で作製したペース
ト式カドミウム極板を用い、この極板を0.62mmに
押圧整形して極板Ｂとする。第１図及び第２図は
これら極板Ａ及びＢの断面図であり、図中１は活
物質層、２は電極芯体、３は炭素粉末層を示して
いる。

第５図は化成装置の概略図であり、給電ローラ
６及び７、回転ローラ８、電槽９、一対の対極１
０及び電解液１１とから構成されており、極板１
２は給電ローラ６及び７から給電を受け、一対の
対極１０間を通過する間に充電される。

前記極板Ａ及びＢをこの化成装置を通過させ、
極板容量の約35％を夫々充電し、その後水洗、乾
燥することにより完成極板A′及びB′を得た。第
３図及び第４図は極板A′及びB′の断面図であり、
図中４は未充電状態のカドミウム活物質、５は充
電状態のカドミウム活物質を示し、また第１図及
び第２図と共通の構成物は同一符号を符した。第
３図及び第４図から明らかな様に比較極板B′は
電極芯体２の周辺に充電状態の金属カドミウムが
生成しているのに対し、本発明極板A′は極板表
面に於いて金属カドミウムが生成している。

次いでこの極板A′及びB′を公知の焼結式ニツ
ケル陽極板とを組み合わせ、公称容量1200mAH
の密閉型ニツケル−カドミウム蓄電池を作製し、
20℃400mA充電、及び０℃240mA充電を行ない
電池内ガス圧を測定した。この結果を第６図及び
第７図に示す。図中A′及びB′は極板A′及びB′を
用いた電池を表わしている。第６図及び第７図よ
り本発明極板A′を用いた密閉型ニツケル−カド
ミウム蓄電池は酸素ガス吸収能力が大幅に改良さ
れたことがわかる。

この理由を考察するに、本発明極板A′は化成
の際に、炭素粉末層３を通じて電流が流れ、炭素
粉末層３に接触する部分から内部に充電が進行す
るため金属カドミウムが極板表層に形成されてお
り、この極板を用いた密閉型ニツケル−カドミウ
ム蓄電池を充電し、過充電により陽極より酸素が
発生すると、酸素と接触し易い陰極板表面に存在
する金属カドミウムと接触吸収されるため、電池
内部ガス圧の上昇が抑制されたためと考えられ
る。また、金属カドミウムが極板表層近傍に形成
され金属カドミウムのマトリツクスを構成するた
め、極板強度が従来の部分充電によるものに比し
増加し、渦巻状に極板を巻回して用いる際の極板
のはがれ、脱落が防止でき、更に、炭素粉末から
なる導電被膜を持つため極板表面からの給電にお
いて抵抗が減り、電源電圧の低下がはかれ、電池
作製時において、炭素粉末層の表面が滑らかであ
るため発電素体の外装缶への挿入が容易となる。

以上の様に本発明の製造方法により作製された
陰極板は、少量の化成充電量を与えることによつ
ても極板表面に金属カドミウムを存在させること
ができ、酸素ガス吸収能力を向上させるが、従来
の製造方法によつても極板容量の60％を越える化
成充電を行なうと、極板表面に充電により生成し
た金属カドミウムが表われる様になり、本発明の
目的とするところの金属カドミウムを極板表面に
有する陰極板が得られることとなる。しかしなが
ら、本発明の製造方法に於いては特に化成充電電
気量を60％以下とした時に従来方法による陰極板
と極板性能に於いて大きな差異が生じ、化成充電
量も少なくてすみ経済的である。

次いで本発明方法を、陰極板表面に金属板を接
触させ充電することにより陰極板表面に金属カド
ミウムを生成させる従来方法と比較すると、この
従来方法による極板は充放電を繰り返すことによ
り極板表面の金属カドミウムが放電状態の水酸化
カドミウムに変換され酸素ガスの吸収能力が劣化
するのに対し、本発明極板は、充電の際に電極芯
体を中心として生成する金属カドミウムが陰極表
面の一部に到達すると、到達した部分から炭素粉
末層に沿つて徐々に金属カドミウムが生成されて
行くため充放電の繰り返しにより極板表面の金属
カドミウムが消失することがなく、長期にわたり
優れた酸素ガス吸収能力を維持する。

また、極板表面に形成する導電層に金属粉末を
用いた場合の結果と比較しても、 前記金属粉末としてカドミウムをもちいた場
合には、前述のとおり導電層としての金属カド
ミウムが直接充放電反応に関与するため、その
効果を持続することができない。

アルミニウム、亜鉛、錫、鉛、銅等を用いた
場合には、アルカリ電解液中に溶出するため導
電層が消失し、その効果を失う。加えて、亜鉛
は充放電反応により陰極表面に針状結晶を形成
し電池内部短絡を引き起こし電池寿命の低下を
もたらし、鉛は極板容量の劣化を促進させ、ま
た銅は、Cu²⁺←→Cu³⁺の反応により電池の自己
放電を促進させる。

鉄、ニツケル、コバルト、白金等を用いた場
合には、水素過電圧が小さいため過充電時に陰
極より著しい水素ガス発生を引き起こし、密閉
化された電池内部の系を破壊するに至る。

金、銀、その他産出量の少ない金属は、炭素
粉末に比べると非常に高価であり、実用に供す
ることが困難である。

その他非金属元素に近い金属や導電性金属酸
化物と呼ばれる物質も、電導度が小さく効果が
少ない事、または高価である事などにより有効
ではない。

これに対して炭素粉末は、(1)アルカリ電解液中
で安定、(2)充放電反応に関与せず、電池特性に何
ら悪影響をもたらさない。(3)水素過電圧の低下に
よる著しい水素ガス発生を引き起こさない、(4)廉
価であるという特徴を兼ね備えている。この様に
炭素粉末は金属粉末に比し優れたものであり最も
効果的な材料といえる。

また炭素粉末もしくはその懸濁液を塗着して用
いるのに替え、繊維状炭素を用いた場合には、極
板表面上の均一性に劣るため、酸素ガス吸収能力
向上への効果が小さいと共に、導電層の厚みが大
となるためエネルギー密度の観点から不利であ
り、炭素繊維のけば立ちは電池内短絡の原因とな
り、不適当である。

(ヘ) 発明の効果 以上の様に本発明は電極芯体にカドミウム活物
質を主体とするペースト状活物質層の表面に炭素
粉末よりなる導電層を設けた後、前記導電層表面
へ給電して極板容量の60％以下の電気量を充電す
るものであるから、酸素ガス吸収能力、極板強度
の増加及び化成電源電圧の低下など優れた性能の
ペースト式カドミウム陰極板を提供することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明による極板及び比較
極板の未化成時の断面図、第３図及び第４図は本
発明による極板及び比較極板の化成充電後の断面
図、第５図は化成装置の概略図、第６図及び第７
図は充電時間と電池内部ガス圧との関係を示す図
面。 １…活物質層、２…電極芯体、３…炭素粉末
層、４…未充電状態の活物質、５…充電状態の活
物質。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ 電極芯体に塗着したカドミウム活物質を主体
   とするペースト状活物質層の表面に炭素粉末より
   なる導電層を設けた後、前記導電層表面へ給電し
   て極板容量の60％以下の電気量を充電することを
   特徴とするペースト式カドミウム陰極板の製造方
   法。