JPH06181061A - アルカリ蓄電池用ニッケル電極 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 活物質の脱落や剥離を防止し、活物質利用率
の高いニッケル電極を提供することを目的とする。 【構成】 電極基板の両側に、水酸化ニッケル粉末に導
電剤およびバインダーを混合してなる活物質をスラリー
状として塗布するか，あるいはシ−ト化して結着するニ
ッケル電極であって，該電極基板の芯体が角錘状突起を
有し、大きさが５００μｍ以下の方形貫通孔が交互に反
対方向に設けられているアルカリ蓄電池用ニッケル電極
とすることにより上記目的を達成できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はニッケル・カドミウム電
池等のアルカリ蓄電池に用いられるニッケル電極に関す
るものである。

【０００２】

【従来の技術】従来のアルカリ蓄電池用ニッケル電極に
は、穿孔鋼板にニッケル粉末を焼結した多孔体基板に活
物質を含浸した焼結式電極や、金属繊維多孔体あるいは
発泡金属多孔体などの３次元構造の基板に活物質を充填
した非焼結式電極がある。前者はその製造工程が繁雑で
あり、後者は製造工程の簡略さでは優れているものの基
板が比較的高価である等の問題を有している。

【０００３】近年、より安価で製造法も簡略な電極とし
て、パンチングシートやエキスパンドメタル、網目状ネ
ットなどの２次元基板を用い、その両面に活物質を塗布
結着して製造するニッケル電極の開発が行なわれてい
る。例えば、パンチングシートを基板に用いた従来法を
図３、４に基づいて説明すると、帯鋼板を機械的にパン
チングした基板１にニッケル活物質のスラリー２を一定
厚さ塗布し連続的に乾燥した後、所定の厚みにプレスし
てニッケル電極３を得るものである。なお、４は穿孔で
ある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、これら
２次元基板は焼結式基板や３次元多孔体基板に比べて活
物質を基板上に保持する力が弱く、活物質の脱落や剥離
による寿命の短命化や、活物質と集電体（基板）間の距
離d の増大による活物質の利用率の低下を引き起こす。
また、これら特性は穿孔径t をより小さくし、開孔率を
より高くするほど向上するが、機械的な穿孔法では穿孔
径は１mm、開孔率は４０％が限界であり、これ以上の開
孔率を得るにはエッチング法などの非常にコスト的に高
価な製法を取らねばならない。これらの問題点はその他
の２次元基板についても同様である。本発明は、上記問
題点に鑑みてなされたものであり、活物質の脱落や剥離
を防止し、活物質利用率の高いニッケル電極を提供する
ものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明のニッケル電極
は、電極基板の両側に、水酸化ニッケル粉末に導電剤お
よびバインダーを混合してなる活物質をスラリー状とし
て塗布するか，あるいはシ−ト化して結着するニッケル
電極であって，該電極基板の芯体が角錘状突起を有し、
大きさが５００μｍ以下の方形貫通孔が交互に反対方向
に設けたことを特徴とするものである。

【０００６】

【作用】本発明の作用を図１、２に基づいて説明する。
本発明によれば、方形貫通孔４が基板芯体１に規則正し
く配列し、かつその両面から交互に角錘状突起５を密に
有する３次元的構造となるために、芯体両面の活物質２
の結着が強固となり、パンチングシート等の従来法の２
次元平滑状芯体を基板として用いた場合のような活物質
の脱落や剥離が有効に防止可能となる。また、貫通孔部
の芯体断面（図１のＡ−Ａ方向断面）は電極厚み方向
に”ハ字”構造を取るために、集電体（基板芯体）と活
物質間距離が従来法（図３のＢ−Ｂ方向断面）より短く
なり、活物質利用率が向上すると共に、”ハ字”構造で
あるために、活物質の脱落を有効に防止できる構造もあ
わせもっている。

【０００７】

【実施例】本発明の実施例を以下に詳述する。材厚２０
〜８０μｍのニッケルあるいは鉄のシートを芯体とし、
上下に配置された角錐型針状突起を表面に持つロール間
にその芯体を通過させることにより、角錘型針状突起を
交互に反対方向に貫通開孔させると同時に角錘状突起を
形成させた。方形開孔径や突起高さは上下ロール間のク
リアランスを調整して、それぞれ方形開孔径２００〜１
０００μm 、突起高さ５０〜３００μm の範囲の基板芯
体を作成した。鉄シートを用いた場合には、その後硫酸
ニッケル浴にて周知の方法によって約３μm のニッケル
を電気めっきした。比較例として、材厚８０μmの鉄シ
ートに従来法にて１．４mm径の円形穿孔したパンチング
シートを作製した。

【０００８】このように作製した基板芯体に、水酸化ニ
ッケル粉末を主体とする活物質にニッケル粉末導電剤お
よびテフロンバインダーを混合してスラリー状としたも
のを塗布し、乾燥後加熱プレスして厚さ０．７mmのニッ
ケル電極とした。本発明の基板とそれを用いたニッケル
電極の断面図および従来の比較例を図１、２、３、４に
示した。これらニッケル電極の電気的性能を調べるため
に、カドミウム電極を相手極としてセパレータを介して
開放形電池を構成し、６N 水酸化カリウム水溶液の電解
液中で充放電を行い、活物質利用率およびサイクル変化
を測定した。充電は０．１Ｃ率で１５０％、放電は０．
２Ｃ率でHg/HgO参照電極に対して０Ｖまでとした。ま
た、１Ｃの充電率で３時間の過充電を行い、活物質の脱
落および剥離の程度を評価した。

【０００９】電極利用率と本発明基板の方形貫通孔の大
きさの関係を比較例と共に図５に示した。電極利用率は
貫通孔の大きさが５００μm 以内の範囲では９０％以上
であり、高率放電での容量低下も小さいが、それ以上の
大きさの貫通孔の基板を用いた電極では、利用率の低下
は顕著であるのがわかる。従来の比較例ではその利用率
は約８０％であり、高率放電時の低下も非常に大きい。
このことから、集電体（基板芯体）と活物質間距離が利
用率の向上には重要な因子であり、貫通孔の大きさは５
００μm 以内の範囲にする必要のあることを示してい
る。また、本発明電極では、図２の電極断面図に見られ
るように芯体が電極厚み方向に”ハ字”構造を有するた
め、電極厚み方向の集電体（基板芯体）と活物質間距離
をも短縮し、利用率の向上に効果的に作用していると考
えられる。

【００１０】また、活物質の脱落や剥離に関しても、過
充電試験の結果によれば、比較例の電極では基板芯体と
活物質層が剥離し脱落したのに対して、本発明の電極で
はそのような活物質層の芯体からの剥離や脱落は認めら
れなかった。これは本発明基板芯体の両面に密に配した
角錘状突起の有効性を示している。この角錘状突起の高
さは、電極表面に露出して短絡等を生じさせない範囲内
で、出来るだけ大きい方が活物質の脱落や剥離の防止に
は効果的であるため、電極厚みの５分の３程度にするの
が適切であるとわかった。

【００１１】

【発明の効果】上述のように、本発明は安価で簡便な製
造法による電極基板芯体を用いることによって、利用率
が高く、かつ活物質の脱落や剥離が効果的に防止された
ニッケル電極を提供するために、その工業的価値は極め
て高い。尚、本発明の芯体（集電体）はニッケル電極以
外にカドミウム電極あるいは水素吸蔵合金を用いる水素
電極等の集電体にも応用することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の電極基板の平面図である。

【図２】本発明の電極の断面図であって、図１のＡ−Ａ
部に相当するものである。

【図３】従来の電極基板の平面図である。

【図４】従来の電極の断面図であって、図３のＢ−Ｂ部
に相当するものである。

【図５】基板芯体の貫通孔径と利用率との関係図であ
る。

【符号の説明】

１ 基板 ２ 活物質 ３ 電極 ４ 貫通孔 ５ 角錘状突起

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 電極基板の両側に、水酸化ニッケル粉末
   に導電剤およびバインダーを混合してなる活物質をスラ
   リー状として塗布するか，あるいはシ−ト化して結着す
   るニッケル電極であって，該電極基板の芯体が角錘状突
   起を有し、大きさが５００μｍ以下の方形貫通孔が交互
   に反対方向に設けられていることを特徴とするアルカリ
   蓄電池用ニッケル電極。