JPH09320631A - ニッケル・カドミウム蓄電池及びその製造法 - Google Patents

ニッケル・カドミウム蓄電池及びその製造法

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JPH09320631A
JPH09320631A JP8132046A JP13204696A JPH09320631A JP H09320631 A JPH09320631 A JP H09320631A JP 8132046 A JP8132046 A JP 8132046A JP 13204696 A JP13204696 A JP 13204696A JP H09320631 A JPH09320631 A JP H09320631A
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JP
Japan
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negative electrode
electrode plate
active material
battery
cadmium
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JP8132046A
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English (en)
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Toshiaki Konuki
利明 小貫
Tetsuo Ogoshi
哲郎 大越
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Publication date
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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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

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  • Secondary Cells (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】負極板と電池缶内面との集電性を向上させるこ
とで高率放電性能の向上したニッケル・カドミウム蓄電
池を提供する。 【解決手段】二次元集電体の両面に負極活物質層が配さ
れ、当該活物質層の主成分が水酸化カドミウム、金属カ
ドミウムである負極板と、正極板とをセパレータを介し
て捲回して構成される極板群の最外周部が前記負極板で
あり、当該最外周部の活物質層が負極集電端子を兼ねる
金属製の電池缶内面に接触することで負極板が集電され
る構造のニッケル・カドミウム蓄電池において、前記最
外周部の、二次元集電体を挟んで電池缶内面に接触する
側の活物質層の金属カドミウム比率が、その他の部分の
負極活物質層よりも多くする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、穿孔板などの二次
元集電体の両面に活物質層が配された負極板を用いるニ
ッケル・カドミウム蓄電池及びその製造法に関するもの
である。
【0002】
【従来の技術】ニッケル・カドミウム蓄電池に用いられ
る負極板(カドミウム極板)は、以下のように作製され
るものがある。まず鋼板にニッケルメッキを施した穿孔
板等の二次元導電性芯材(集電体)の両面に活物質とし
ての酸化カドミウム粉末とメチルセルロースを主成分と
するスラリを塗布、乾燥し、所定の活物質密度になるよ
う加圧圧縮し、未化成の極板を得る。次に未化成の極板
に対して水酸化カリウム水溶液等からなる化成液中で1
回以上の電解還元、電解酸化(化成工程)を行う。次い
で化成後の極板を化成液除去を目的に精製水により洗浄
し、乾燥する。
【0003】上記カドミウム極板を負極板に用い、ナイ
ロン不織布からなるセパレータを介してニッケル酸化物
を活物質とする正極板と共に極板群の最外周が負極板に
なるように捲回し、電池缶に挿入する。このとき負極板
の集電は電池缶内面との接触によってなされる。上記接
触による集電性は、その接触部分での抵抗が大きいため
良好ではなく一般的に高率充放電特性に劣る。集電性を
向上させるためには以下に示す(1)〜(3)の手段が
考えられる。 (1)接触部分の面積を大きくして実質的な充放電時の
電流密度を小さくする。 (2)接触圧を高くして接触抵抗を小さくする。 (3)接触部分に導電性に優れるニッケル、銀等の金属
材料をメッキする。(特開平1−209660号公報で
提案。)
【0004】
【発明が解決しようとする課題】前述した(1)の手段
は、用いる電池缶の寸法に制限されるため大きな効果は
期待できない。また前述した(2)の手段は捲回後の極
板群の電池缶への挿入を困難にする恐れがある。また前
述した(3)の手段は充放電に関与しない物質を極板に
付与するため、電池のエネルギー密度の観点から好まし
くない。さらにこの手段は極板製造工程の煩雑化、及び
電池部材のコストアップ化の観点からも好ましくない。
また、負極板と電池缶内面との接触部以外での負極集電
性向上を目的として、負極板の二次元集電体に活物質層
の存在しない無地部を設け、この無地部と電池缶内面と
を溶接する手段も特開平1−200570号公報で提案
されている。しかしながらこの手段でも無地部形成のた
めの工程、溶接工程が必要となる。さらに無地部形成に
伴い電池内部の空隙が増加し、電池のエネルギー密度が
低下する問題点がある。本発明の目的は、上述した問題
を解決し負極板と電池缶内面との集電性を向上させるこ
とである。
【0005】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明の、二次元集電体3の両面に負極活物質層が
配され、当該活物質層の主成分が水酸化カドミウム2、
金属カドミウム1である負極板と、正極板とをセパレー
タを介して捲回して構成される極板群の最外周部が前記
負極板であり、当該最外周部の活物質層が負極集電端子
を兼ねる金属製の電池缶内面に接触することで負極板が
集電される構造のニッケル・カドミウム蓄電池は、最外
周部の負極活物質層の金属カドミウム比率が、その他の
部分の負極活物質層よりも多いことを特徴とする。この
負極板の断面図を図1に示す。上記活物質層とは、酸化
カドミウム、金属カドミウム等の活物質粉末、メチルセ
ルロース、ポリビニルアルコール等の結着剤、場合によ
ってはナイロン繊維、カットファイバー等の極板補強材
料、場合によってはカーボン等が含まれる。
【0006】上記構成とすることで、導電性に優れる金
属カドミウムが電池缶との接触部分に位置するため、接
触集電抵抗を小さくできる。これにより高率充放電を行
っても集電損失の少ないニッケル・カドミウム蓄電池を
得ることができる。また、電池缶と接触する部分の負極
活物質層は構造的に正極板とは対向しない位置に存在す
るため、電池完成後の充放電反応に殆ど関与しない。従
って、充放電を繰り返しても金属カドミウムの状態を維
持することができる。また、例えば銀等の他の導電材を
用いないためコストアップを防ぐこともでき、且つ電池
のエネルギー密度低下も防ぐことができる。
【0007】
【発明の実施の形態】本発明のニッケル・カドミウム蓄
電池の実施の形態の一例を以下に説明する。活物質とし
ての酸化カドミウム粉末65重量部と水32重量部とナ
イロン繊維1重量部とメチルセルロース2重量部とを混
合し、活物質スラリを作製する。このスラリ49gを鋼
板にニッケルメッキを施した穿孔板両面に塗着した後、
140℃で乾燥する。乾燥した極板を圧延機により活物
質密度が3.0g/ccになるよう加圧圧縮して未化成
の負極板を完成させる。上記未化成負極板を30重量%
の水酸化カリウム水溶液(化成液)中で、対極として二
枚のニッケル板を前記負極板を挟み込むよう位置させ、
20℃に保ちながら210mAで15時間前記負極板を
電解還元(充電)する化成工程を1回行う。その後、負
極板を挟んでいるニッケル板の一方を外し、その状態で
420mAで3時間30分前記負極板を電解酸化(放
電)する化成工程を1回行う。上記化成工程を経た負極
板を50℃の水で30分間浸漬洗浄した後80℃で30
分間乾燥する。この状態での負極活物質層のSEM観察
像を図2、図3に示す。図2は化成工程において対極で
あるニッケル板を外した側の面の負極活物質層である。
ここでは粒状の金属カドミウム及び角柱状の水酸化カド
ミウムが混在している状態が観察された。図3は化成工
程において対極であるニッケル板を外さなかった側の面
の負極活物質層である。ここでは粒状の金属カドミウム
は殆ど観察されず、殆ど角柱状の水酸化カドミウムのみ
が観察された。上記浸漬洗浄工程を経た極板の化成工程
において対極であるニッケル板を外した側の面の負極活
物質層を10℃の水で5リットル/分の流速によるシャ
ワーリング洗浄を1分間施した。その後80℃の雰囲気
中で30分間乾燥した。図4、図5に上記シャワーリン
グ洗浄を施した極板の負極活物質層のSEM観察像を示
す。図4はシャワーリングした側の面の負極活物質であ
る。図2でみられた水酸化カドミウムは殆ど観察され
ず、殆ど金属カドミウムのみが観察された。水酸化カド
ミウムは上記シャワーリングの際に脱落したものと思わ
れる。図5はシャワーリングしなかった面の負極活物質
である。これは図3と同様に殆ど水酸化カドミウムのみ
が観察された。
【0008】上記シャワーリング工程を経た負極板と、
理論容量600mAhの公知の焼結式ニッケル極(正極
板)とをポリプロピレン製の不織布セパレータを介して
捲回し、有底円筒形の金属製の電池缶に収納した。この
とき、極板群の最外周部が負極板であり、最外周部の活
物質層が負極集電端子を兼ねる電池缶内面に接触するこ
とで負極板が集電される構造とし、且つ電池缶内面に接
触する側の負極板の活物質層が前記シャワーリングされ
た面になるようにした。前記電池缶内に30重量%の水
酸化カリウム水溶液を所定量注入し、正極端子を兼ねた
蓋を被せて密閉化した。この電池は全ての充電過程及び
放電過程において正極容量規制である。
【0009】上述した製法により得られた負極板は、実
質的に二次元集電体を挟んだ極板の一方の面全体が金属
カドミウム、他方の面全体が水酸化カドミウムで構成さ
れている。この金属カドミウムで構成された面の電池缶
内面に接触する部分は電池構造的に正極板とは対向しな
い位置に存在するため、電池完成後の充放電反応に殆ど
関与しない。従って、その部分は充放電を繰り返しても
金属カドミウムの存在率の多い状態を維持することがで
きる。他の部分は充放電に関与するため充放電サイクル
を繰り返すことにより二次元集電体の両面の金属カドミ
ウムの分布がほぼ均一になっていくと考えられる。
【0010】
【実施例】発明の実施の形態で述べた負極板の製造法に
おいて、化成工程の際に対極であるニッケル板を外さな
いことと、シャワーリングの工程を経ない以外は上記と
同条件で負極板及びそれを用いた電池を作製した。これ
を従来例の電池とする。上記従来例の電池と、発明の実
施の形態で述べた負極板を用いた電池(実施例)の電池
性能を比較検討した。
【0011】(実験1)実施例及び従来例の電池を完全
充電後100mA、600mA、1200mA、180
0mA、2400mAで放電したときの放電容量を図6
に示した。実施例の電池が従来例の電池に比較して明ら
かに高率放電特性に優れていることがわかる。これは実
施例の電池が従来例の電池に比べて負極板と電池缶内面
との集電性が向上したことによると考えられる。
【0012】(実験2)実施例及び従来例の電池を60
0mAで1時間充電した後1200mAで放電する充放
電サイクルを繰り返した時の充放電サイクル数に対する
放電容量の変化を図7に示した。本発明の構成を採用す
ることで充放電を繰り返しても従来例の電池に比較して
高い放電容量を維持することができることがわかる。
【0013】
【発明の効果】本発明により、負極板と電池缶内面との
集電性を向上させることで高率放電性能の向上したニッ
ケル・カドミウム蓄電池を提供することができた。
【0014】
【符号の説明】
1.金属カドミウム 2.水酸化カドミウム 3.二次元集電体
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る負極板の断面図である。
【図2】化成工程において対極であるニッケル板を外し
た側の面の負極活物質層のSEM像である。
【図3】化成工程において対極であるニッケル板を外さ
なかった側の面の負極活物質層のSEM像である。
【図4】シャワーリングした側の面の負極活物質層のS
EM像である。
【図5】シャワーリングしなかった面の負極活物質層の
SEM像である。
【図6】実施例及び従来例の電池高率放電特性を示した
図である。
【図7】実施例及び従来例の電池の充放電サイクル特性
を示した図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】二次元集電体の両面に負極活物質層が配さ
    れ、当該活物質層の主成分が水酸化カドミウム、金属カ
    ドミウムである負極板と、正極板とをセパレータを介し
    て捲回して構成される極板群の最外周部が前記負極板で
    あり、当該最外周部の活物質層が負極集電端子を兼ねる
    金属製の電池缶内面に接触することで負極板が集電され
    る構造のニッケル・カドミウム蓄電池において、 前記最外周部の、電池缶内面に接触する側の負極活物質
    層の金属カドミウム比率が、その他の部分の負極活物質
    層よりも多いことを特徴とするニッケル・カドミウム蓄
    電池。
  2. 【請求項2】二次元集電体の両面に、主成分が酸化カド
    ミウムあるいは水酸化カドミウム、金属カドミウムであ
    る負極活物質層を配した負極板両面に対極を配置して電
    解還元する工程と、 前記負極板両面に配置した対極の一方を取り外して電解
    酸化する工程により負極板を作製し、 上記電解酸化の工程の際に対極を取り外した負極板面の
    一部が金属製の電池缶内面に接触することにより負極板
    の集電を実現させるように電池を構成するニッケル・カ
    ドミウム蓄電池の製造法。
JP8132046A 1996-05-27 1996-05-27 ニッケル・カドミウム蓄電池及びその製造法 Abandoned JPH09320631A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156186A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Gs Yuasa Corporation:Kk アルカリ二次電池用負極板およびその負極板を適用したアルカリ二次電池。
JP2011165680A (ja) * 2011-05-31 2011-08-25 Gs Yuasa Corp アルカリ二次電池用負極板を適用したアルカリ二次電池

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006156186A (ja) * 2004-11-30 2006-06-15 Gs Yuasa Corporation:Kk アルカリ二次電池用負極板およびその負極板を適用したアルカリ二次電池。
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