JPH0640490B2 - Plasticized cadmium electrode - Google Patents

Plasticized cadmium electrode

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JPH0640490B2
JPH0640490B2 JP59282003A JP28200384A JPH0640490B2 JP H0640490 B2 JPH0640490 B2 JP H0640490B2 JP 59282003 A JP59282003 A JP 59282003A JP 28200384 A JP28200384 A JP 28200384A JP H0640490 B2 JPH0640490 B2 JP H0640490B2
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JP
Japan
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cadmium oxide
thickness
active substance
electrode
electrodes
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JP59282003A
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JPS61161658A (en
Inventor
ドニ、ドニア
ベルナール、ビユグネ
Original Assignee
ソラペツク、ソシエテ、ド、ルシエルシエ、エ、ダプリカチオン、エレクトロシミク
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Filing date
Publication date
Application filed by ソラペツク、ソシエテ、ド、ルシエルシエ、エ、ダプリカチオン、エレクトロシミク filed Critical ソラペツク、ソシエテ、ド、ルシエルシエ、エ、ダプリカチオン、エレクトロシミク
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】 本発明の分野 本発明は電気化学的ゼネレーター用の電極に関し、さら
に詳しくは蓄電池用の酸化カドミウム電極に関する。
FIELD OF THE INVENTION The present invention relates to electrodes for electrochemical generators, and more particularly to cadmium oxide electrodes for storage batteries.

先行技術の説明 より高い性能へ導く新しい電極を目指してさまざまのそ
して数多くのルートが長年にわたって既に開拓されてい
る。この分野において、研究は主としてコレクターの重
量の軽減、活性物質の保持の増強、およびより良好な電
荷集積の確立によるそれらの電気化学的効果の増加に向
けられている。多孔質コレクターの使用は、最初焼結金
属構造の使用により、次に最近は90%以上にも達し得
る開放孔を有する繊維質または細網金属化構造の使用に
よって、先行技術に比較して実質的な進歩へ達してい
る。
Description of the Prior Art Various and numerous routes have already been pioneered over the years for new electrodes leading to higher performance. In this field, research is mainly directed towards reducing the weight of collectors, enhancing retention of active substances, and increasing their electrochemical effect by establishing better charge accumulation. The use of porous collectors is substantially compared to the prior art by the use of a sintered metal structure first, and then recently by the use of a fibrous or reticulated metallization structure with open pores which can reach up to 90% or more. Progress has been made.

本発明の詳細な説明 本発明は、コレクターが高い多孔度の金属構造であるカ
ドミウム電極に関する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION The present invention relates to a cadmium electrode in which the collector is a highly porous metal structure.

好ましくは電荷コレクターおよび活性物質を保持するた
めのマトリックスの両方を形成する目的に使用される金
属基体は、細胞状空間の併列を形成し、かつ95%をこ
える連続気泡の空隙率を有する細胞状細網構造である。
Preferably, the metallic substrate used for the purpose of forming both the charge collector and the matrix for holding the active substance forms a parallel array of cellular spaces and has a cellular structure with an open cell porosity of more than 95%. It has a reticulated structure.

この「金属発泡体」は少なくともニッケルの表面層によ
って形成される。この構造はポリエーテルまたはポリエ
ステル発泡体上に形成された金属沈着によって通常得ら
れるので、前記沈着の厚みは有利に5ないし10μmの
オーダーである。平均孔直径は好ましくは0.3mmない
し1mmの範囲、そして特に0.7ないし0.8mm付近で
ある。前記基体の厚みは、製造されたカドミウム電極の
意図する用途の関数として選定される。特に、該厚みは
それがらせん状に巻かれるか否か、または小または大寸
法蓄電池に装着されるかによって異なる。該厚みはまた
作動条件および所望の電気化学的性能を考慮して決定す
ることもできる。多くの場合、基体の厚みは0.5ない
し3mm,好ましくは1ないし2mmの範囲であろう。
This "metal foam" is formed by a surface layer of at least nickel. Since this structure is usually obtained by a metal deposit formed on a polyether or polyester foam, the thickness of said deposit is preferably of the order of 5 to 10 μm. The average pore diameter is preferably in the range 0.3 mm to 1 mm, and especially around 0.7 to 0.8 mm. The thickness of the substrate is chosen as a function of the intended use of the manufactured cadmium electrode. In particular, the thickness depends on whether it is spirally wound or mounted on a small or large sized accumulator. The thickness can also be determined in consideration of operating conditions and desired electrochemical performance. In most cases, the thickness of the substrate will be in the range 0.5 to 3 mm, preferably 1 to 2 mm.

以上に規定した厚み2mmのコレクターは、見掛け表面積
約50mg/cm2の質量を持つ。実際の表面積対見掛け表
面積の比は5付近である。
The 2 mm thick collector defined above has an apparent surface area of about 50 mg / cm 2 . The actual surface area to apparent surface area ratio is around 5.

電極の活性物質、即ち酸化カドミウムはペーストの形で
コレクター(これは保持マトリックスを形成する機能を
も有する)の内部へ導入される。
The active substance of the electrodes, namely cadmium oxide, is introduced in the form of a paste into the collector, which also has the function of forming a holding matrix.

このペーストは活性物質と、必要あれば増粘剤を添加し
てもよい可塑剤とを混合することによって得られる。
This paste is obtained by mixing the active substance with a plasticizer, to which a thickener may optionally be added.

本発明によれば、酸化カドミウムへ好ましくはテフロン
(ポリテトラフロロエチレン)よりなる可塑剤を加える
ことが提案される。この可塑剤は有利には約60%の濃
度を有する水性懸濁液の形で導入される。テフロン対酸
化カドミウムの比は2ないし4重量%の範囲であり、一
般に3%が採用される。次に混合物へアルコール希釈剤
が添加され、それは例えば変性したエタノールとするこ
とができる。ペーストの製造時、アルコール対酸化カド
ミウムの比は、CdO 100gに対しアルコール約80ml
である。完成した電極へいわゆる可塑化電極性格を与え
る可塑剤の存在は、活性物質内に増強された機械的強度
特性を与える繊維状組織を生成させる効果を有する。こ
の結合剤は活性物質のもろさから生ずるもろさを減らす
効果を有し、そのため後者はある程度の可撓性を獲得す
る。
According to the invention, it is proposed to add to the cadmium oxide a plasticizer, preferably consisting of Teflon (polytetrafluoroethylene). This plasticizer is preferably introduced in the form of an aqueous suspension having a concentration of about 60%. The ratio of Teflon to cadmium oxide ranges from 2 to 4% by weight, with 3% being generally employed. An alcohol diluent is then added to the mixture, which can be, for example, denatured ethanol. When making the paste, the ratio of alcohol to cadmium oxide is about 80 ml alcohol to 100 g CdO.
Is. The presence of a plasticizer that imparts a so-called plasticized electrode character to the finished electrode has the effect of creating a fibrous texture within the active material that imparts enhanced mechanical strength properties. This binder has the effect of reducing the brittleness resulting from the brittleness of the active substance, so that the latter gains some flexibility.

最後に、細網状マトリックス中へ活性物質を容易に充填
し得るためには、ペーストの製造時に増粘剤を導入する
ことが有用である。この増粘剤の機能は、ペースト化操
作の条件を満足するなめらかなねばり気を得ることであ
る。考慮される増粘剤は好ましくはメチルセルロースで
あり、これは有利には酸化カドミウムに関し約1重量%
の割合で活性物質中へ導入することができる。
Finally, it is useful to introduce a thickener during the preparation of the paste so that the active substance can be easily loaded into the reticulated matrix. The function of this thickener is to obtain a smooth stickiness that satisfies the conditions of the pasting operation. The thickener considered is preferably methylcellulose, which is advantageously about 1% by weight with respect to cadmium oxide.
Can be incorporated into the active substance.

細網状金属構造のペースト化が次に人手によりまたは機
械によって実施される。支持体の厚みおよびその細孔の
寸法に応じ、ペースト化作業は好ましくは1回または2
回で実施される。2回のペースト化作業の場合、1回目
は一方の面からペーストを導入し、2回目は反対側から
ペーストを導入するのが有利である。
Pasting of the reticulated metal structure is then performed manually or by machine. Depending on the thickness of the support and the size of its pores, the pasting operation is preferably performed once or twice.
It will be carried out once. In the case of two paste forming operations, it is advantageous to introduce the paste from one surface at the first time and introduce the paste from the opposite side at the second time.

本発明による電極の最適な形成を確実にするためには、
ペースト化後追加の作業を実施するのが有用である。
To ensure optimal formation of the electrodes according to the invention,
It is useful to perform additional work after pasting.

このためペースト化操作の直後、電極を例えばゴム被膜
ローラーによって低圧カレンダー処理にかけるのが有利
である。
For this reason, it is advantageous to subject the electrodes to low-pressure calendering, for example by means of rubber-coated rollers, immediately after the pasting operation.

次に活性物質中に含まれる水およびアルコールを除去す
るため、乾燥することが好ましい。急激な乾燥はクラッ
クを発生するから、乾燥作業はあまり急激に実施しない
よう注意すべきである。この要件は乾燥工程を好ましく
は100℃より高くない低温度で実施することを必要と
する。
Drying is then preferred in order to remove the water and alcohol contained in the active substance. Care should be taken not to perform drying too rapidly, as rapid drying will cause cracks. This requirement requires that the drying step be carried out at low temperatures, preferably not higher than 100 ° C.

本発明の次の工程において、電極をニッケルでドーピン
グすることよりなる作業を実施することが特に有利であ
る。このニッケルドーピング作業は、電極は硝酸ニッケ
ル溶液へ浸漬することによって実施され、その際の最適
濃度は50g/付近である。浸漬時間は好ましくは1
分のオーダーであり、その間に電極の含浸が行われる。
In the next step of the invention, it is particularly advantageous to carry out an operation which consists in doping the electrodes with nickel. This nickel doping operation is carried out by immersing the electrode in a nickel nitrate solution, and the optimum concentration is about 50 g / n. Immersion time is preferably 1
It is of the order of minutes, during which the impregnation of the electrodes takes place.

ドーピング作業の目的は、本発明に従って形成したカド
ミウム電極へサイクル中の電気化学的安定性を与えるこ
とである。実際問題として、もしこのドーピング作業を
実施しなければ、数10サイクルの後に電極電圧低下が
観察され、電極容量が次第に低下する。電極をニッケル
によるドーピング処理する時、それはその容量の損失な
しに数1000回もの充電/放電サイクルに耐えること
ができる。
The purpose of the doping operation is to provide the cadmium electrode formed according to the present invention with electrochemical stability during cycling. As a practical matter, if this doping operation is not performed, an electrode voltage drop will be observed after several tens of cycles and the electrode capacitance will decrease gradually. When the electrode is doped with nickel, it can withstand thousands of charge / discharge cycles without loss of its capacity.

この製造工程の後、1回目の乾燥作業に関して既に述べ
たのと類似の条件で2回目の乾燥を実施するのが有用で
ある。
After this manufacturing step, it is useful to carry out a second drying under conditions similar to those already described for the first drying operation.

本発明による最終の有益な工程は、電極をコンパクト化
作業へかけることよりなる。この作業には二つの基本的
理由が存在する。一つには、電極の厚みの減少を許容す
ることにより、簡単な機械的作業によってオーム容量の
増加を許容する。加えてコンパクト化は電極の一体化の
効果を有し、そのため高い機械的強度が得られる。この
コンパクト化作業は好ましく見掛け表面積cm2当たり約
200kgの圧力で実施され、その結果電極の厚みを半分
にすることが可能である。
The final beneficial step according to the invention consists in subjecting the electrodes to a compacting operation. There are two basic reasons for this work. For one, by allowing a reduction in electrode thickness, one allows for an increase in ohmic capacity with simple mechanical work. In addition, the compactness has the effect of integrating the electrodes, so that high mechanical strength is obtained. This compacting operation is preferably carried out at a pressure of about 200 kg / cm 2 of apparent surface area, so that the thickness of the electrode can be halved.

本発明に従って製作し、そして以上規定した工程すへて
を含む製造方法にかけたカドミウム電極は、約700Ah
/の容積容量および約250Ah/kgの質量容量を提供
する。このタイプの電極は放電深さ80%におけるC/
2における充電/放電1000サイクル後、容量の損失
を少しも示さない。
A cadmium electrode fabricated according to the present invention and subjected to a fabrication method including the process steps defined above has a resistivity of about 700 Ah.
It provides a volume capacity of / and a mass capacity of about 250 Ah / kg. This type of electrode has a C /
After 1000 cycles of charge / discharge in 2, no loss of capacity is shown.

以上から明瞭なように、本発明は前記の特定な実施例に
限定されるものではなく、すべの代替形をも含む。
As will be clear from the above, the present invention is not limited to the particular embodiments described above, but includes all alternatives.

Claims (6)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】活性物質として酸化カドミウムと、可塑剤
として酸化カドミウムの2ないし4重量%のポリテトラ
フロロエチレンとを混合して活性物質ペーストを調製
し、連続気泡の空隙率95%をこえる細網状金属構造を
有する電荷コレクターの全厚みにわたって前記活性物質
を充填し、このようにして得た電極をカレンダー掛け
し、前記電極を乾燥した後硝酸ニッケル溶液で浸漬およ
び含浸することによってドーピングし、そして次に該電
極を乾燥し、最後にその厚みを減少するためコンパクト
化することを特徴とする可塑化カドミウム電極の製造方
法。
1. An active substance paste is prepared by mixing cadmium oxide as an active substance and 2 to 4% by weight of polytetrafluoroethylene of cadmium oxide as a plasticizer to prepare an active substance paste. The active material is filled over the entire thickness of the charge collector with a reticulated metal structure, the electrodes thus obtained are calendered, the electrodes are dried and then doped by dipping and impregnating with a nickel nitrate solution, and Next, a method for producing a plasticized cadmium electrode, characterized in that the electrode is dried and finally made compact to reduce its thickness.
【請求項2】前記活性物質ペーストは、酸化カドミウム
粉末とポリテトラフロロエチレンをアルコールで練合す
ることによって調製される第1項の方法。
2. The method according to claim 1, wherein the active substance paste is prepared by kneading cadmium oxide powder and polytetrafluoroethylene with alcohol.
【請求項3】前記アルコールはエタノールであり、酸化
カドミウム粉末100gあたり約8ml使用される第2項
の方法。
3. The method of claim 2 wherein the alcohol is ethanol and about 8 ml is used per 100 g of cadmium oxide powder.
【請求項4】前記活性物質ペースとは、増粘剤として酸
化カドミウムの約1重量%のメチルセルロースを含んで
いる第1項の方法。
4. The method of claim 1 wherein said active agent pace comprises about 1% by weight of cadmium oxide methylcellulose as a thickening agent.
【請求項5】前記硝酸ニッケル溶液で浸漬および含浸す
るドーピング工程は、約1分間続けられる第1項の方
法。
5. The method of claim 1 wherein the doping step of dipping and impregnating with the nickel nitrate solution is continued for about 1 minute.
【請求項6】前記細網状金属構造を有する電荷コレクタ
ーは、0.7ないし0.8mmの平均孔径を有し、約0.
5ないし3mmの厚みを有する少なくとも一層のニッケル
層が形成されている第1項の方法。
6. The charge collector having a reticulated metal structure has an average pore size of 0.7 to 0.8 mm and a thickness of about 0.
The method of claim 1 wherein at least one nickel layer having a thickness of 5 to 3 mm is formed.
JP59282003A 1984-12-27 1984-12-27 Plasticized cadmium electrode Expired - Lifetime JPH0640490B2 (en)

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JPS61161658A JPS61161658A (en) 1986-07-22
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Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54145935A (en) * 1978-05-09 1979-11-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of producing cadmium electrode for alkaline cell

Patent Citations (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS54145935A (en) * 1978-05-09 1979-11-14 Matsushita Electric Ind Co Ltd Method of producing cadmium electrode for alkaline cell

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