JPS5875767A - 電池用ニツケル電極の製造法 - Google Patents

電池用ニツケル電極の製造法

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JPS5875767A
JPS5875767A JP56174267A JP17426781A JPS5875767A JP S5875767 A JPS5875767 A JP S5875767A JP 56174267 A JP56174267 A JP 56174267A JP 17426781 A JP17426781 A JP 17426781A JP S5875767 A JPS5875767 A JP S5875767A
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JP
Japan
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nickel
paste
electrodes
batteries
active material
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Pending
Application number
JP56174267A
Other languages
English (en)
Inventor
Tsutomu Iwaki
勉 岩城
Isao Matsumoto
功 松本
Mieko Watanabe
渡辺 美栄子
Ryoji Tsuboi
良二 坪井
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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    • H—ELECTRICITY
    • H01—ELECTRIC ELEMENTS
    • H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00—Electrodes
    • H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/24—Electrodes for alkaline accumulators
    • H01M4/32—Nickel oxide or hydroxide electrodes
    • Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10—Energy storage using batteries

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、アルカリ電池に用いる非焼結式ニッケル電極
の製造法に関する。
各種の電源として用いられている電池において、電解液
としてアルカリ水溶液を用いる系では、正極としてニッ
ケル極、酸化銀極、二酸化マンガン極、空気極などがあ
り、負極には、カドミウム極、鉄棒、水素極な、どかあ
る。正極のうち、ニッケル極は、とくにアルカリ水溶液
中で安定であり、充放電の可逆性にも優れていて長寿命
、が期待できること、さらには利用率の点でも優れてい
るなどの理由で最もよく使われている。とくにニッケル
ーカドミウム電池は、二次電池として鉛電池についで実
用化されていて、今後も大きな需要の伸びが予測されて
いる。また、ニッケルー亜全呂電池やニッケルー鉄電池
がとくに電気自動車用として開発が進められ、また、ニ
ッケルー水素電池が主に宇宙用など特殊な用途に対して
実用段階に入っている。
このようにニッケル極は広く用いられていて、その電極
構造としては、かってはポケット式、最近は焼結式が主
流を占めている。ポケット式はよ【知られているように
、孔を多く設けた鋼製の容器に水酸化ニッケルを黒鉛な
どの導電材とともに機械的に充てんして得られている。
したがって電極は外観上は堅牢に出来ている、が、活物
質は導電材や容器(ポケット)とは接触して存在してい
るのみであるから、大電流放電での分極が犬きく、利用
率も低くなる。また、急充電などの苛酷な条件では寿命
が短くなる。
これに対して焼結式では、微孔を有する焼結体されてい
るので、上記ポケット式にみられるよう−な問題は少な
く、大電流放電特性、急充電特性、寿命いずれの点でも
大きな改良がけがられている。
したがって特性のみからみれば焼結式はがなり理想の段
階に達しているといえよう。ところが、焼結林の製造、
活物質の充てんいずれにおいても工程は複雑であって、
ポケット式に比べればがなり高価になる問題がある。焼
結式に代えて孔径、多孔度とも大きい発泡メタルを活物
質支持体として用い、これにペースト状にした活物質を
直接光てんする方法が開発され、少なくとも活物質の充
てん工程の簡易化がはかられている。
さらに簡単な方法がいわゆるペースト式であって、芯材
としてネット、孔あき板、エキスバンドメタルなどの二
次元的な多孔体を用い、これに活物質と結着剤を混合し
てペースト状にしたものを塗着し、これをスリットある
いはローラ間を通すことにより平滑化して、乾燥後、必
要に応じて加圧するものである。この方法は、芯材が極
めて安4、− 価であり、壕だ活物質の充てんも容易であるので製法と
しては理想的であり、多くの提案がされている。ペース
ト式電極の歴史は古く、製法はやや異なるがペースト式
鉛極板は極めて広く用いられている。また、カドミウム
極についても実用化されている。
これらに対してニッケル極についても多くの提案がある
にもかかわらず実用化ができない理由としては、次のよ
うな点が挙げられる。
(1)ニッケルつまり活物質としての充電時でのオキシ
水酸化ニッケル、放電時の水酸化ニッケルいずれもすぐ
nた導電体ではない。したがって導電材を別に加える必
要があり、加えても利用率が向上し難い。また、加えす
ぎると絶対容量が小さくなってしまう。
?)充放電の繰り返しにより活物質の体積変化は当然あ
るが、ニッケル極では膨潤が激しく生じる。
主に上記の要因がペースト式ニッケル極の広範囲な実用
化を阻害しているのである。
つまり、まず強度をあげてe)のような膨潤、ま来は種
々の結着剤が考えられてきた。結着剤としては、ポリエ
チレン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビール、ポリスチレ
ン、フッ素樹脂などや、ポリビニルアルコール、カルボ
キシメチルセルロース、エチルセルロースなどがある。
耐電解液性、耐酸化性の点では勿論前者がすぐれている
が、強度を向上させるために大量に加えれば、電圧特性
は劣り、利用率も低下してしまう。これを抑制するため
にニッケル粉末や黒鉛などが加えられたが、多量に加え
ると活物質の占める割合が減少するし、少ないと利用率
が小さい点で問題があった。
以上の結着剤の添加やその他の耐電解液性の繊維は、ペ
ースト式あるいは加圧式のニッケル極、いわゆる非焼結
式ニッケル極の特性や寿命をある程度向上させることが
できるが、従来の焼結式に比べるとはるかに劣るために
実用上広く用いられるには至っていない。
本発明は、発泡メタルを活物質支持体とする電極やペー
スト式電極における容易に活物質の充てんができる長所
をそのit残して、放電特性や寿命を焼結式に近づける
すぐれた一つの製造法を提供するものである。すなわち
、本発明は、水酸化ニッケルを主としたペースト状活物
質混合物にニッケルとコバルトを混合し、これを放置に
よりペースト状態から徐々に乾燥状態にする工程を有す
ることを特徴とする。
本発明において、ペースト状の活物質混合物を放置によ
り乾燥する工程で、乾燥を完全に行ってもよく、また空
気が内部捷で通る程度の半乾燥状態にしてもよい。また
、一旦乾燥した後、さらに水分を加えて混合し、再びゆ
っくり乾燥させることはさらに好捷しい。放置中に適宜
攪拌操作を加えるのもよい。このようにして、ニッケル
粉末とコバルト粉末を加えた活物質混合物をペースト状
にし、これを酸素共存下で放置して乾燥する工程を加え
ることによって、水酸化ニッケルの利用率を向上する効
果の得られることがわかった。
上記の放置により乾燥された活物質混合物は、そのまま
ポケットに充填してポケット式電極を構成することがで
きるが、発泡メタルや孔あき板などの芯材に充填するに
は、さらに水分を加えてペースト状ビする。
つぎに、本発明を芯材としてパンチングメタルを用いた
場合を実施例として説明する。
性能比較のための電池として、単2サイズの密閉形ニッ
ケルーカドミウム蓄電池を用いた。カドミウム黄蓮は以
下のようにして製造したものを用いた。まず、酸化カド
ミ6ムを主体とするペーストをニッケルメッキした鉄製
のパンチングメタルの両面に塗着し、所定の厚さに設定
されたスリット中を通過させ、乾燥工程を経て、厚さ0
.7 mmの極板を得た。その後、苛性カリの10重量
%水溶液中で部分充電して酸化カドミウムの一部を金属
カドミウムに変化させ、さらに、水洗、乾燥後、加圧し
て厚さ0・55mmにした。
セパレータにはポリアミドの不織布を用い、電解液には
苛性カリの255重量%水溶液少量の水酸化リチウムを
溶解したものを1セル当たり6.3v3や用いた。
ニッケル正極を形成するペーストとしては、200メツ
シユのふるいを通過する粒度の水酸化ニッケル1kgと
カーボニルニッケル1oog、黒鉛10gと直径0・1
 mm、長さ3〜5mmのアクリロニトリル−塩化ビニ
ル共重合体繊維20gおよび金属コハル)50g゛、カ
ルボキシメチルセルロースの3重量%水溶液を前記混合
粉末に対して、1kg加えた後に40℃で乾燥した。1
日1回がくはんしながら5日間で乾燥した。芯材には厚
さくLlmmの鉄板に穴径2mm、中心間ピッチ3mm
で開孔したパンチングメタルにニッケルメッキを施した
ものを使用した。この芯材の両面に上記ペーストを塗着
し、スリットを通過させ、乾燥後の厚さを1・0±O−
05mmにした。その後酢酸コバルトの200g/l水
溶液中に浸漬し、乾燥後、苛性カリの水溶液中に浸漬し
、酢酸コバルトを水酸化コバルトに変化させる方法によ
り、水酸化コバルトを添加した。これらの極板を1・ず
幅120mm、長さ680 mmに裁断した。ついでロ
ーラー間を通して如圧し、長さ方向へ4チまで延伸した
。電極の厚 − さは0・7mmであった。この電極をさらに単二の大き
さに裁断した。この場合は幅38mmで長さを22Gm
tnにした。これを公知のカドミウム極とポリアミド不
織布をセパレータとして組合せて電池を構成した。この
電池をムとする。
ついで40”Cで1日放置したペーストを用いた電池B
1同じく7日間放置したものをC11o日間放置したも
のをDとした。この場合、芯材への塗着に際しては、蒸
発分に相当する水分を加えてペースト状にした。また1
0日間放置したが水の蒸発を押えて溶液のまま放置した
ものをD′とした。
また比較のためただちに使用したものをEとした。
なお、空気に触れながら放置すると水酸化ニッケルの緑
色が褐色に変化していることがわかる。その理由ははっ
きりしないが、コバルトが酸化物に変化しつつ水酸化ニ
ッケル中に拡散しているのではないかと考えられる。こ
の反応は水にぬれた状態で酸素にふれることにより加速
されるようであって実施例のように溶液状で放置したり
、1だ、ペーストを急速に乾燥した場合にはとくに効果
は10  、 はとんどないことが認められた。
これら電池ム〜Eの充てん容量と各放電時での利用率、
それに充電は0.15G、放電は0・3Cの条件で放電
し、初期容量の60%まで低下した場合を寿命としたサ
イクル寿命を示す。
この表より明らかなように、調製後のペーストを直ちに
使用したものに比べて放置したものは効果が太きいが、
1日程度で乾燥が十分でないものはそれほど効果がなか
った。また、長期日放置しても浴液状では効果がさらに
少なかった。
117 なお、実施例では40℃で放置した場合を示したが、こ
れ以上の温度の場合には乾燥の速度を若干押えることが
必要であり、常温の場合は放置は1週間程度が最適であ
、る。また、常時攪拌を行う場合には、放置の時間は短
縮できて数時間程度でよい。また、このように金属コバ
ルトを加えて放置することが効果があるのであって、は
じめから酸化コバルトを加えることは、このような効果
を期待する上では好ましいとはいえない。
以上のように、水酸化ニッケル、ニッケル、コバルトを
含むペーストを空気にふれさせながら少なくとも1夜程
度以上放置したものを使用することにより、電極の利用
率、寿命ともに向上することができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 水酸化ニッケルを主体とし、ニッケル粉末及びコバルト
    粉末を含む活物質混合物をペースト状にする工程と、ペ
    ースト状の活物質混合物を酸素存在′下で放置により乾
    燥状態にする工程を有することを特徴とする電池用ニッ
    ケル電極の製造法。
JP56174267A 1981-10-29 1981-10-29 電池用ニツケル電極の製造法 Pending JPS5875767A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS59209270A (ja) * 1983-05-13 1984-11-27 Japan Storage Battery Co Ltd アルカリ電池用正極板の製造方法
US6225004B1 (en) * 1998-02-23 2001-05-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Nickel positive electrode for alkaline storage batteries and method for producing the same

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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JPS5564375A (en) * 1978-11-07 1980-05-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd Manufacturing method of positive pole for alkaline storage battery

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