JPS5951709B2 - 焼結式鉄電極の製造法 - Google Patents
焼結式鉄電極の製造法Info
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- JPS5951709B2 JPS5951709B2 JP53041606A JP4160678A JPS5951709B2 JP S5951709 B2 JPS5951709 B2 JP S5951709B2 JP 53041606 A JP53041606 A JP 53041606A JP 4160678 A JP4160678 A JP 4160678A JP S5951709 B2 JPS5951709 B2 JP S5951709B2
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- Japan
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- drying
- electrode
- iron
- manufacturing
- electrodes
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-
- 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
Landscapes
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
ポータブル電気器具の小型、軽量化に伴い電源となる二
次電池も、当然のことながら、小型、軽量化が要求され
てくる。
次電池も、当然のことながら、小型、軽量化が要求され
てくる。
このような背景により各種の充電可能な電池が、製造、
市販されているが、性能、寿命、保守、価格、無公害性
などのすべての点を満足するものはなく今後の開発が期
待されている。このうち、アルカリ蓄電池においては、
通常、負極として、カドミウム極、亜鉛極、電極が実用
化されている。
市販されているが、性能、寿命、保守、価格、無公害性
などのすべての点を満足するものはなく今後の開発が期
待されている。このうち、アルカリ蓄電池においては、
通常、負極として、カドミウム極、亜鉛極、電極が実用
化されている。
しかし、カドミウム極については、価格、無公害性の点
で、また亜鉛極については充放電サイクル寿命、無公害
性の点で大きな欠点を持つている。一方、電極について
は価格、無公害性の点ですぐれているのみならず、単位
重量当たりの理論放電容量が大きい特徴を持つている。
また、鉄はアルカリ電解液に実用上、不溶性であり、と
くに亜鉛極に比べれば、充放電サイクルの点で根本的な
優位性を持つている。また、正極としては水酸化ニッケ
ル、二酸化マンガン、酸化銀などが考えられるが、水酸
化ニッケル以外は充放電サイクル特性、価格の点で問題
が多い。
で、また亜鉛極については充放電サイクル寿命、無公害
性の点で大きな欠点を持つている。一方、電極について
は価格、無公害性の点ですぐれているのみならず、単位
重量当たりの理論放電容量が大きい特徴を持つている。
また、鉄はアルカリ電解液に実用上、不溶性であり、と
くに亜鉛極に比べれば、充放電サイクルの点で根本的な
優位性を持つている。また、正極としては水酸化ニッケ
ル、二酸化マンガン、酸化銀などが考えられるが、水酸
化ニッケル以外は充放電サイクル特性、価格の点で問題
が多い。
この結果、実用的には水酸化ニッケルが広範囲に使用さ
れているのが現状である。以上に示したような、二次電
池としてのアルカリ電池用の電極の製造法としては、大
きく分けて、焼結式とポケット式が実用化されてきた。
れているのが現状である。以上に示したような、二次電
池としてのアルカリ電池用の電極の製造法としては、大
きく分けて、焼結式とポケット式が実用化されてきた。
後者の場合には、電極表面を微細な穴のあいた金属多孔
体で補強するために、低電流密度でのサイクル寿命はす
ぐれているが、高率放電時の特性の低下が大きい欠点が
ある。これに対して、前者の焼結式電極は高率放電特性
にすぐれ、据置用電源、移動用電源、ポータブル電源等
に使用されている。この焼結式電極の製造法は、一般に
焼結すべ金属あるいは金属酸化物または両者の混合物の
紛゛末を炭素製の型内に充填して焼結する方法が行われ
ている。しかし、この方法では、製造工程を自動化ある
いは連続化することに対して不都合な面が多く、製造コ
ストの低廉化に限界がある。このような背単から、この
焼結式電極製造法の改良としてスラリー法と称する電極
の製造法が実用化された。この方法は粉末、例えば鉄粉
末を型内へ充填することなく水溶性結着剤および水とと
もにぺ−ストとし、このペースト内を金属多孔体を通過
させ、ペーストを金属多孔体の両面に塗着し、スリツト
により一定厚さに調整し、乾燥すれば、粉末を充填した
場合と同じものが得られる。したがつて、この方法を用
いれば、充填中の粉じんの問題もなくとくに、製造工程
の自動化、連続化が容易にでき、電極のコストの低廉化
が期待できる。本発明は、この種のスラリー法により焼
結式鉄電極を得る方法において、その乾燥工程を改良す
ることにより、乾燥状態の不均一による極板の亀裂の発
生を防止するとともに、鉄の発火を防止するものである
。従来の乾燥工程においては、１つの乾燥室を設けて乾
燥する場合、乾燥工程を非常に長くするか、電極支持体
である芯材の送りスピードを遅くしないかぎり、表面か
ら乾燥が急に進み、内部と乾燥の度合に差が生じ、亀裂
が生じたり、芯材からの剥離現象が現れ、とくに、厚い
極板を得る場合はこの傾向が大きかつた。また、従来の
乾燥工程は昇温方向だけであるから、乾燥末期に鉄粉が
発火するおそれがあつた。鉄粉が発火すると酸化鉄に変
化し、芯材から剥離したり、焼結炉内へ充満している水
素ガスに点火する危険があつた。本発明は、このような
不都合を解消するもので、鉄粉末を水溶性結着剤と水で
ペースト状に，し、芯材の両面に付着させ、一定の厚さ
に調整したあとの乾燥工程において、いきなり高温雰囲
気で乾燥しないで、乾燥室を複数個設け、徐々に乾燥を
行うものであり、第１段階の乾燥炉における乾燥率３０
〜５０％にすることを特徴とする。
体で補強するために、低電流密度でのサイクル寿命はす
ぐれているが、高率放電時の特性の低下が大きい欠点が
ある。これに対して、前者の焼結式電極は高率放電特性
にすぐれ、据置用電源、移動用電源、ポータブル電源等
に使用されている。この焼結式電極の製造法は、一般に
焼結すべ金属あるいは金属酸化物または両者の混合物の
紛゛末を炭素製の型内に充填して焼結する方法が行われ
ている。しかし、この方法では、製造工程を自動化ある
いは連続化することに対して不都合な面が多く、製造コ
ストの低廉化に限界がある。このような背単から、この
焼結式電極製造法の改良としてスラリー法と称する電極
の製造法が実用化された。この方法は粉末、例えば鉄粉
末を型内へ充填することなく水溶性結着剤および水とと
もにぺ−ストとし、このペースト内を金属多孔体を通過
させ、ペーストを金属多孔体の両面に塗着し、スリツト
により一定厚さに調整し、乾燥すれば、粉末を充填した
場合と同じものが得られる。したがつて、この方法を用
いれば、充填中の粉じんの問題もなくとくに、製造工程
の自動化、連続化が容易にでき、電極のコストの低廉化
が期待できる。本発明は、この種のスラリー法により焼
結式鉄電極を得る方法において、その乾燥工程を改良す
ることにより、乾燥状態の不均一による極板の亀裂の発
生を防止するとともに、鉄の発火を防止するものである
。従来の乾燥工程においては、１つの乾燥室を設けて乾
燥する場合、乾燥工程を非常に長くするか、電極支持体
である芯材の送りスピードを遅くしないかぎり、表面か
ら乾燥が急に進み、内部と乾燥の度合に差が生じ、亀裂
が生じたり、芯材からの剥離現象が現れ、とくに、厚い
極板を得る場合はこの傾向が大きかつた。また、従来の
乾燥工程は昇温方向だけであるから、乾燥末期に鉄粉が
発火するおそれがあつた。鉄粉が発火すると酸化鉄に変
化し、芯材から剥離したり、焼結炉内へ充満している水
素ガスに点火する危険があつた。本発明は、このような
不都合を解消するもので、鉄粉末を水溶性結着剤と水で
ペースト状に，し、芯材の両面に付着させ、一定の厚さ
に調整したあとの乾燥工程において、いきなり高温雰囲
気で乾燥しないで、乾燥室を複数個設け、徐々に乾燥を
行うものであり、第１段階の乾燥炉における乾燥率３０
〜５０％にすることを特徴とする。
本発明によれば、極板が第２段階の乾燥炉に入れる前に
適当な水の気化熱を奪われる結果、極板の表面近傍の温
度が下げられる冷却効果が得られる。従つて芯材に塗着
されたペーストの表面温度が上昇、下降を繰り返し、極
板全体の温度も上昇せず、内部と表面での温度差が少な
くなり、亀裂の発生や発火を防止することができる。な
お、複数の乾燥室間は相互に距離を開くのが望ましい。
適当な水の気化熱を奪われる結果、極板の表面近傍の温
度が下げられる冷却効果が得られる。従つて芯材に塗着
されたペーストの表面温度が上昇、下降を繰り返し、極
板全体の温度も上昇せず、内部と表面での温度差が少な
くなり、亀裂の発生や発火を防止することができる。な
お、複数の乾燥室間は相互に距離を開くのが望ましい。
以下、本発明を実施例により説明する。
第１図は鉄電極の製造工程を示す。
１は電極支持体として用いた鉄製のパンチングメタルで
、ロール２に巻かれている。
、ロール２に巻かれている。
３は電解鉄粉とカルボキシルメチルセルロースの３重量
パーセント水溶液とを重量比で１０：３の割合で混合し
たペースト４を収容した槽である。
パーセント水溶液とを重量比で１０：３の割合で混合し
たペースト４を収容した槽である。
電極支持体である芯材１は槽３の下部から入り、槽内で
ペーストが芯材の両面に付着し、１．２ｍｍに設定され
たスリツト５を通過することにより一定厚さに調整され
る。ついで、乾燥室６，７で乾燥され、水素雰囲気の焼
結炉８内で焼結され、焼結極板９が得られる。この工程
において、焼結炉内の温度は９００℃に保ち、芯材の送
りスピードは３ｍｍ／分とした、また乾燥室６，７の設
定温度とそれぞれの乾燥室を通過した時の乾燥率を次表
に示す。なお乾燥率はペーストに含まれている水の量で
求めた。表に示したような乾燥条件で乾燥した極板は焼
結炉８により焼結し、電極とした。このようにして得ら
れた電池Ａ，ｂおよびｆは、外観上、表面に亀裂が生じ
、とくにＦ，ａの場合は電極の亀裂の量が大きく、弯曲
がみられた。その他のＣ，ｄ，ｅにおいては、表面の上
の亀裂は認められなかつた。なお、同一乾燥条件のＣ，
ｄの乾燥率が異なるが、これは測定該差範囲内である。
また、これらの鉄極を、焼結式ニツケル極と組み合わせ
て鉄一ニツケル電池を作り、充放電試験を行つた。
ペーストが芯材の両面に付着し、１．２ｍｍに設定され
たスリツト５を通過することにより一定厚さに調整され
る。ついで、乾燥室６，７で乾燥され、水素雰囲気の焼
結炉８内で焼結され、焼結極板９が得られる。この工程
において、焼結炉内の温度は９００℃に保ち、芯材の送
りスピードは３ｍｍ／分とした、また乾燥室６，７の設
定温度とそれぞれの乾燥室を通過した時の乾燥率を次表
に示す。なお乾燥率はペーストに含まれている水の量で
求めた。表に示したような乾燥条件で乾燥した極板は焼
結炉８により焼結し、電極とした。このようにして得ら
れた電池Ａ，ｂおよびｆは、外観上、表面に亀裂が生じ
、とくにＦ，ａの場合は電極の亀裂の量が大きく、弯曲
がみられた。その他のＣ，ｄ，ｅにおいては、表面の上
の亀裂は認められなかつた。なお、同一乾燥条件のＣ，
ｄの乾燥率が異なるが、これは測定該差範囲内である。
また、これらの鉄極を、焼結式ニツケル極と組み合わせ
て鉄一ニツケル電池を作り、充放電試験を行つた。
この場合に使用した電池を第２図に示す。この図におい
て、１０は鉄極、１１はニツケル極、１２はセパレータ
、１３は電解液で２５％苛性カリ水溶液に５ｇ／１の硫
化カリウムを溶解したものを使用した。１４は電槽であ
る。
て、１０は鉄極、１１はニツケル極、１２はセパレータ
、１３は電解液で２５％苛性カリ水溶液に５ｇ／１の硫
化カリウムを溶解したものを使用した。１４は電槽であ
る。
なお、鉄極、ニツケル極ともに６ｃｍ×５ｃｍの大きさ
で、１セル当り、鉄極は厚さ１ｍｍのものを３枚、ニツ
ケル極は１．２ｍｍのものを４枚用いた。この電池を充
放電ともに１Ａの電流で、０．８Ｖまで放電し、充電は
放電容量の１２０％行つた結果を第３図に示す。
で、１セル当り、鉄極は厚さ１ｍｍのものを３枚、ニツ
ケル極は１．２ｍｍのものを４枚用いた。この電池を充
放電ともに１Ａの電流で、０．８Ｖまで放電し、充電は
放電容量の１２０％行つた結果を第３図に示す。
この結果より、鉄極としてＡ，ｂ，ｆを用いた電池は１
５０〜３００サイクルで容量低下が認められた。その後
、この電池を分解した結果、電極製造時に発生した亀裂
より、活物質が層状に剥離し、脱落がみられた。その他
のものは５００サイクル経過しても、鉄極による放電容
量の低下は認められなかつた。以上のように、本発明に
よれば、安定な性能を有する鉄極を製造することができ
、乾燥室を複数個設けるため装置的には複雑になること
を考慮しても、とくに、厚手の極板を得る場合に有効で
ある。
５０〜３００サイクルで容量低下が認められた。その後
、この電池を分解した結果、電極製造時に発生した亀裂
より、活物質が層状に剥離し、脱落がみられた。その他
のものは５００サイクル経過しても、鉄極による放電容
量の低下は認められなかつた。以上のように、本発明に
よれば、安定な性能を有する鉄極を製造することができ
、乾燥室を複数個設けるため装置的には複雑になること
を考慮しても、とくに、厚手の極板を得る場合に有効で
ある。
なお、実施例においては、２つの乾燥室について記載し
たが、それ以上に亀裂の発生しない極板を得ようとする
場合は３室以上に分けて、乾燥を行つてもよく、この場
合でも、最初の乾燥室では３０〜５０％の乾燥率に設定
すればよい。また、芯材のスピードを変化させたい場合
は、乾燥室内の温度を．調整し、乾燥率を一定範囲にす
れば、亀裂の生じないものが得られる。
たが、それ以上に亀裂の発生しない極板を得ようとする
場合は３室以上に分けて、乾燥を行つてもよく、この場
合でも、最初の乾燥室では３０〜５０％の乾燥率に設定
すればよい。また、芯材のスピードを変化させたい場合
は、乾燥室内の温度を．調整し、乾燥率を一定範囲にす
れば、亀裂の生じないものが得られる。
第１図は本発明の実施例における鉄極の製造工程を示す
図、第２図は鉄−ニツケル電池の縦断面図、第３図は乾
燥条件の異なる鉄極を用いた鉄一ニツケル電池の充放電
に伴つ放電容量の変化を示す。 １・・・・・・電極支持体、４・・・・・・ペースト、
６，７・・・・・・乾燥室、８・・・・・・焼結炉。
図、第２図は鉄−ニツケル電池の縦断面図、第３図は乾
燥条件の異なる鉄極を用いた鉄一ニツケル電池の充放電
に伴つ放電容量の変化を示す。 １・・・・・・電極支持体、４・・・・・・ペースト、
６，７・・・・・・乾燥室、８・・・・・・焼結炉。
Claims (1)
- １ 鉄粉末を水溶性結着剤と水によりペースト状にして
電極支持体に付着させ、乾燥、焼結する工程を有する電
極の製造法であつて、乾燥室を複数個設け、最初の乾燥
室における前記ペーストの乾燥率を３０〜５０％にする
ことを特徴とする焼結式鉄電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53041606A JPS5951709B2 (ja) | 1978-04-07 | 1978-04-07 | 焼結式鉄電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53041606A JPS5951709B2 (ja) | 1978-04-07 | 1978-04-07 | 焼結式鉄電極の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS54134340A JPS54134340A (en) | 1979-10-18 |
| JPS5951709B2 true JPS5951709B2 (ja) | 1984-12-15 |
Family
ID=12613018
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53041606A Expired JPS5951709B2 (ja) | 1978-04-07 | 1978-04-07 | 焼結式鉄電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5951709B2 (ja) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5295036A (en) * | 1976-02-04 | 1977-08-10 | Furukawa Battery Co Ltd | Method and apparatus for manufacturing sintered base plate for alkaline storage battery |
-
1978
- 1978-04-07 JP JP53041606A patent/JPS5951709B2/ja not_active Expired
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5295036A (en) * | 1976-02-04 | 1977-08-10 | Furukawa Battery Co Ltd | Method and apparatus for manufacturing sintered base plate for alkaline storage battery |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS54134340A (en) | 1979-10-18 |
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