JPH10510665A - 電池電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 本発明は電気産業に関し、詳しく言えばニッケル−カドミウム、ニッケル−水素化物及びその他のアルカリ性二次電池に関し、一次電流発生セルの製造に利用することができる。電池電極を製造する方法は、活物質をバインダーと混合し、そうして得られた混合物をリードに適用し、乾燥させることを含み、当該バインダーとしてメチルメタクリレート−ブタジエンコポリマーの水性分散液を次の成分比（ｐｐｍ）、すなわち、活物質 100 、メチルメタクリレート−ブタジエンコポリマーの水性分散液2.4〜24、水 10〜40で使用し、そして上記の乾燥を残留水分が1.0 〜3.5 ％になるまで行う。本方法は、活物質をリードに適用するための種々の方法を使用することについて技術的能力を広げ、また、対応する成分比の新しいバインダーを用いそして混合物を特定の残留水分まで乾燥することにより電極の柔軟性の向上を（基材の破壊なしに）可能にする。

Description

【発明の詳細な説明】 電池電極の製造方法 技術分野 本発明は電気産業に関し、詳しく言えばニッケル−カドミウム、ニッケル−水 素化物及びその他のアルカリ性二次電池に関し、一次電流発生セルの製造に利用 することができる。 背景技術 活物質を結合剤と混合する工程、そうして得られた混合物をリードに適用する 工程、そして乾燥する工程を含む電池電極の製造方法が知られている（特開昭46 -17545号公報、Cl．57C ２、1971参照）。 この方法の主要な欠点のうちに、スミアリングのための方法を除いてリードに 活物質を適用するためのより効率的な方法を用いることについてそれを実施する のが制限されることである。これは、単位重量当たりの容量がより大きい電極の 作製を可能にする他の適用方法、すなわちミリングとプレスを使用する場合、活 物質の湿式混合物が絞り出されるということに起因している。上記の問題に加え て、スミアのできた電極の活物質を乾燥する際、そのひずみを避けることができ ず、そのため電極を真っ直ぐにするため追加のミリングのための処理が必要にな る。乾燥は、バインダーの完全な硬化を必要とする。結果として、乾燥した電極 をミリングする際に、高分子バインダーから形成された電極骨格構造の破壊が起 き、その結果電極強度と柔軟性が低下して、活物質の個々の粒子間の接触の遮断 からそのような電極の容量特性が低下することになる。 同じ目的の電極製造法を扱う最も近い従来技術は、活物質をバインダーと混合 する工程、そうして得られた混合物をリードに適用する工程、そして乾燥する工 程を含む、電池電極製造方法に記載されている（フランス特許第2415882号明細 書、国際特許分類HOIM 4/32，1979参照）。 上記の方法を使用する場合に要求される技術的結果を得るのを妨げる理由は、 ペーストの強いクリープのため所定の重量特性を持つ電極を得るのが、一つの主 要段階（ミリング、プレス）の間では不可能なことにある。上記の方法を実施す るために使用される集電子へペーストを適用する際、脱水しそしてペーストが動 作部品につかないようにしておくため追加の手段（多孔質のバンド、コード等） が必要とされ、このことから製造プロセスはかなり複雑となる。 更に、仮のバインダーを使って上記の方法により製作された電極は、柔軟性が 限られており、これは、例えば、コイル巻きする際に電極が割れるため小型の円 柱状一次電流発生セルの、利用可能性の範囲を狭める。 本発明の概要 本発明は従来技術に含まれる上記の問題を解決するためになされ、そしてこの 発明の目的は、同じ目的の以前から知られている方法と比べて、製造プロセスの 単純化と電極の機械的強度の向上を可能にする電池電極の新しい製造方法を提供 することである。 本発明を実施して得ることができる技術的成果は、プロセスを実施するのに必 要とされる装置の数を減らし、且つ乾燥工程と完成した電極を直接製造する工程 を分離する、すなわち乾燥それ自体が直接製造の時間を前もって決定しないこと により、製造プロセスが単純になる一方で、電極の電気化学的特性及び重量特性 に影響を及ぼ さない所定の最終水分含有量の活物質の在庫品が、前述の時間を弾力的に使用す ることも、また小型の円柱状一次電流発生セル用にコイル巻きする際の脆さと割 れが減少することによる電極の機械的強度の向上も可能にすることにある。 上記の技術的成果は、本発明により、活物質とバインダーを混合する工程、そ うして得られた混合物をリードに適用する工程、及び乾燥する工程を含む、電池 電極を製造する既知の方法において、当該バインダーとしてメチルメタクリレー ト−ブタジエンコポリマーの水性分散液を次に掲げる成分比（ｐｐｍ）、すなわ ち 活物質 …… 100 メチルメタクリレートーブタジエンコポリマー の水性分散液 …… 2.4〜24 水 …… 10〜40 で使用し、そして上記の乾燥を残留水分が1.0〜3.5％になるまで行うことによっ て達成される。 本方法は、活物質をリードに適用するための種々の方法を使用することについ て技術的能力を広げ、また、対応する成分比の新しいバインダーを用いそして混 合物を特定の残留水分まで乾燥することにより電極の柔軟性の向上を（基材の破 壊なしに）可能にする。 発明を実施するための最良の形態 本発明は次のように実施される。 電極を作製するために、100 ppmの活物質を2.4〜24 ppmのバインダーと混合す る。バインダーとしては、水に前もって溶解したメチルメタクリレート−ブタジ エンコポリマー（合成ラテックスДММА−65ΓΠ （ΓК））の水性分散液を 使用し、このラテックスの量は乾燥物質の２〜10重量％になる。 ラテックスは、濃度が上昇するとその凝集安定性が低下し粘度が増大するので 、37〜41％の量で使用する。混合しながら、10〜40ppmの水を加える。次に、そ うして得られた混合物の乾燥を残留水分が1.0〜3.5％になるまで行い、そしてこ の混合物をリードに適用する。 得られた電極の強度と柔軟性は、用いられたバインダーの物理的パラメーター 及び性質の最適な関係のためであり、と言うのは、活物質に関する物理的作用（ ミリング、プレス）はバインダーをゲル化する（残留水分のある）段階で、すな わちラテックスが最高の付着性を有する時になされる一方、ペーストを適用する 過程では水分残留物の除去が行われ、分子の結合が強固になるからである。完成 した電極の多孔性は、個別の大きな粒子がそれらの寸法と同じ又はそれを超える 空間により分離されるラテックス粒子のゆるい充填の均質構造（活物質構成成分 上のフィルム）をもたらす、ラテックスの多分散性（0.1〜50 ｍ）の範囲の粒 子の存在）によって説明される。こうして多孔質の空間骨格の親水性格子が形成 され、この格子は拡散の困難性を誘起しない。 具体例 （例１） ニッケル金属水素化物電池の負電極に使用される水素吸収性合金（ＨＡＡ）の 粉末に、２．５％の導電性アセチレンブラックを加える（入手できる金属及びそ れらの水素化物は電気電動度は前記ブラックのそれよりも１０〜１０ の係数で 大きいから、前記ブラックを加えないのも可能である）。メチルメタクリレート −ブタジエンコポリマー（合成ラテックスＤＭＭＡ−６５ ＧＰ（ＧＫ））を別 に調製する。ラテックスを体積比１：１の割合で蒸留水で希釈する。この４１％ のラテックスの１２．２ｇを合金１００ｇあたり、取 る。これは活物質中の乾燥コポリマー残渣の５％の含量の調製を与える。次に、 ラテックスを１２mLの水で希釈する。攪拌している間に（ｎ＝５００〜８００ｒ ｐｍ）、希釈したラテックスを乾燥混合物に導入し、その後１／２体積の水（先 に導入した量を基準とする、即ち、１００ｇ合金あたり１２／２＝６ｇ）を加え 、得られた混合物を２０分攪拌する。これらの条件下に、上記パーセンテージで 、攪拌後の仕上げられた活物質は、「高い（ｌｕｘｕｒｉａｎｔ）」コンシステ ンシーを持っている。その後、前記仕上げられたマスをデシケータートレー上で 、活物質中の残留水分が２．５％になるまで８０℃で乾燥した。その後前記仕上 げられた活物質を微粉砕してニッケル引き延ばしストリップ（ｎｉｃｋｅｌ ｓ ｔｒｅｃｈｉｎｇ ｓｔｒｉｐ）にし、厚さ０．１mmとする。形成されるベルト は可撓性で強く、割れたり、壊れたりしないで、半径５mmへの曲げに耐える。こ のベルトの厚さは０．６〜０．９mmで変化する。次に、このベルトを必要なサイ ズの電極に切断し、その後リードをこのベルトに溶接し、電池の組み立てに使用 する。 （例２） 例１の条件下に、メチルメタクリレート−ブタジエンコポリマーの水性分散液 を２．２重量部の量取り、活物質中の残留水分が０．９％となるように乾燥を実 施する。形成されたベルトは強いが、より厚く（同じロールニップで）：０．７ ５〜１．０、硬く、輪にすると割れる。 （例３） 例１の条件下に、メチルメタクリレート−ブタジエンコポリマーの水性分散液 を２．４重量部の量取り、活物質中の残留水分が１．０％となるように乾燥を実 施する。形成されたベルトはより平滑で、良好な可撓性を持つ。 （例４） 例１の条件下に、メチルメタクリレート−ブタジエンコポリマーの水性分散液 を２４．０重量部の量取り、活物質中の残留水分が４．０％となるように乾燥を 実施する。形成されたベルトは、満足な厚さを持ち、強く、良好な可撓性を持つ 。 （例５） 例１の条件下に、メチルメタクリレート−ブタジエンコポリマーの水性分散液 を２４．１重量部の量取り、活物質中の残留水分が４．１％となるように乾燥を 実施する。前記活物質（同じロールニップ）は微粉砕が弱く、ベルトは何とか通 過するがこのマスのロールへの接着が起こる。形成されたベルトは比較的大きな ロールニップの存在で満足な強度を持つ。この基体は厚く、脆い。 活物質は、ニッケル−カドミウム電池の正極及び負極のためにも製造された。 正極のために、水酸化ニッケル、グラファイト（又はこれ無し）、カルボニル ニッケル（バッチ生産のとき使用される）、及び乾燥物質（２．４〜２４．０重 量部）を基準として２〜１０ｗｔ％の範囲の本ラテックスを用いた。 グラファイトのない正の活物質を製造するときは、導電性成分として、１００ 部の水酸化ニッケルあたり２０〜６０重量部の範囲のカルボニルニッケル粉末を 用いた。 同じ量のラテックスを、酸化カドミウム及び異なった安定剤（バッチ製造で使 用した）からなる負のマスを導入した。 上記例の全てにおいて、高度に再現性のよい技術的特性が達成され、これを表 １に示す。 本発明方法によれば、非常に再現性のよい電圧−電流特性及び技術的特性を持 った両方の極性の電流発生電池のための電極の製造を可能にし、また、サーメッ ト電極及び一次電流発生電池用の電極のための基体の製造にも使用できる。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 次のステップを含む電池電極の製造方法：活性物質をバインダーと混合し、得 られた混合物をリードに適用し、乾燥し、ここに前記バインダーとして、メチル メタクリレート−ブタジエンコポリマーを次の成分割合（ppm）で使用し： 活性物質 …… １００ メチルメタクリレート−ブタジエン …… ２．４〜２４ コポリマーの水性分散液 水 …… １０〜４０ そして、ここに前記乾燥は残留水分が１．０〜３．５％となるように実施される 。