JPS5983343A - ニツケル電極の製造法 - Google Patents
ニツケル電極の製造法Info
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- JPS5983343A JPS5983343A JP57193008A JP19300882A JPS5983343A JP S5983343 A JPS5983343 A JP S5983343A JP 57193008 A JP57193008 A JP 57193008A JP 19300882 A JP19300882 A JP 19300882A JP S5983343 A JPS5983343 A JP S5983343A
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- powder
- active material
- electrode
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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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明は、ニックルーカドミウム蓄電池、ニッケルー鉄
蓄電池などのアルカリ蓄電池に用いるニッケル電極の製
造法に関する。
蓄電池などのアルカリ蓄電池に用いるニッケル電極の製
造法に関する。
従来例の構成とその問題点
従来、ニッケルーカドミウム蓄電池に代表されるアルカ
リ蓄電池用のニッケル電極は、電極の構造や製法によシ
、大別してポケット式、焼結式。
リ蓄電池用のニッケル電極は、電極の構造や製法によシ
、大別してポケット式、焼結式。
ペースト式がある。最近はその他に活物質の支持体とし
て、三次元的に連続した構造をもつ金属のスポツジ状多
孔体を用いた発泡メタル式が提案されている。
て、三次元的に連続した構造をもつ金属のスポツジ状多
孔体を用いた発泡メタル式が提案されている。
ポケノ、ト式は、水酸化ニッケルと導電材との混合粉末
を金属のポケット容器に充填して得られ、焼結式はニッ
ケル粉末の焼結体にニッケル塩溶液を含浸させ、電解、
加熱分解、化学処理、電析などの手段で最終的に焼結体
の微孔内でニッケル塩を水酸化ニッケルに転化して得ら
れる。寸だ、ペースト式は金属ネット、エキスパンプツ
トメタル。
を金属のポケット容器に充填して得られ、焼結式はニッ
ケル粉末の焼結体にニッケル塩溶液を含浸させ、電解、
加熱分解、化学処理、電析などの手段で最終的に焼結体
の微孔内でニッケル塩を水酸化ニッケルに転化して得ら
れる。寸だ、ペースト式は金属ネット、エキスパンプツ
トメタル。
孔あき板などの金属芯材に水酸化ニッケルを主とするペ
ーストを塗着する方法で得られる０さらに、発泡メタル
式はスポンジ状金属多孔体に直接水酸化ニッケルを充填
する方法と、ニッケル塩溶液を含浸して、焼結式の場合
と同様の処理を行い、水酸化ニッケルに転化する方法と
が提案されている。
ーストを塗着する方法で得られる０さらに、発泡メタル
式はスポンジ状金属多孔体に直接水酸化ニッケルを充填
する方法と、ニッケル塩溶液を含浸して、焼結式の場合
と同様の処理を行い、水酸化ニッケルに転化する方法と
が提案されている。
これらのうち、スポンジ状金属多孔体内部に水酸化ニッ
ケルを主とする活物質粉末を直接充填した発泡メタル式
電極は、従来のペースト式電極に近い簡単な方法で製作
できるうえ、焼結式電極に匹敵する放電特性や寿命特性
が得られる。なぜならば、スポンジ状金属多孔体の基板
構造は、三次元的で焼結基板に似ているが、孔径が平均
数百μで焼結基板の数μ〜数十μ↓シも著しく大きく、
粒径が数μ〜百数十μに分布した活物質粉末を用いれば
直接充填できることである。しかも、高多孔度（最大９
８％）であるので、理論上高密度充填が可能であり、活
物質が三次元的に芯材で包せれた形で存在し得るからで
ある。この電極は一般的に次に示す工程を経て製作され
ていた。■水酸化ニッケル粉末とニッケル粉末およびコ
バルト粉末等を主とするペースト混合物の作製。■スポ
ンジ状金属多孔体への前記ペーストの充填。■加圧によ
る充填密度の向上と充填物の保持。■乾燥。
ケルを主とする活物質粉末を直接充填した発泡メタル式
電極は、従来のペースト式電極に近い簡単な方法で製作
できるうえ、焼結式電極に匹敵する放電特性や寿命特性
が得られる。なぜならば、スポンジ状金属多孔体の基板
構造は、三次元的で焼結基板に似ているが、孔径が平均
数百μで焼結基板の数μ〜数十μ↓シも著しく大きく、
粒径が数μ〜百数十μに分布した活物質粉末を用いれば
直接充填できることである。しかも、高多孔度（最大９
８％）であるので、理論上高密度充填が可能であり、活
物質が三次元的に芯材で包せれた形で存在し得るからで
ある。この電極は一般的に次に示す工程を経て製作され
ていた。■水酸化ニッケル粉末とニッケル粉末およびコ
バルト粉末等を主とするペースト混合物の作製。■スポ
ンジ状金属多孔体への前記ペーストの充填。■加圧によ
る充填密度の向上と充填物の保持。■乾燥。
■結着剤の添加による充填物の保持強化。■乾燥。
■切断加工。
この発泡メタル式電極は、焼結式電極においてなされて
いる化成処理を行なわずに電池に組み込んで用いること
ができる。なぜならば、電極の製造工程において塩溶液
を使用しないので、その除去処理を必要としないからで
ある。その反面、活物質の水酸化ニッケルが電気化学的
な活性化を充分に施された状態ではない。電池の充放電
を繰り返すことによって、活性化が進行すると活物質の
利用率は９６％前後となるが、初期の充放電においては
、活物質の利用率が７６％から９０係の範囲にあって、
バラツキの幅が大きい。また充放電を繰り返しても利用
率が向上しない場合もあった。
いる化成処理を行なわずに電池に組み込んで用いること
ができる。なぜならば、電極の製造工程において塩溶液
を使用しないので、その除去処理を必要としないからで
ある。その反面、活物質の水酸化ニッケルが電気化学的
な活性化を充分に施された状態ではない。電池の充放電
を繰り返すことによって、活性化が進行すると活物質の
利用率は９６％前後となるが、初期の充放電においては
、活物質の利用率が７６％から９０係の範囲にあって、
バラツキの幅が大きい。また充放電を繰り返しても利用
率が向上しない場合もあった。
これらは、安定した性能の電池を生産する上での問題点
であり、その改善が望まれていた。
であり、その改善が望まれていた。
発明の目的
本発明は、スポンジ状金属多孔体内部に水酸化ニッケル
を主とするペースト混合物を直接充填して得るニッケル
電極の活物質の利用率の向上及び安定化を図ることを目
的とする。
を主とするペースト混合物を直接充填して得るニッケル
電極の活物質の利用率の向上及び安定化を図ることを目
的とする。
発明の構成
本発明は、少なくとも水酸化ニッケル粉末と、ニッケル
粉末およびコバルト粉末を含むペースト混合物を、スポ
ンジ状金属多孔体内部に充填した後、前記混合物に水を
存在させて熟成する工程を有することを特徴とするニッ
ケル電極の製造法である。二／ケル電極の利用率を向上
させるために、コバルトイオンが有効であることは既に
知られているが、本発明はニッケル粉末とコノくルト粉
末との混合物を水の存在する条件で放置すると相互の粉
末粒子が固着することに着目したものである０すなわち
、ニッケルとコバルトの両者は一種の固溶体、あるいは
共晶化合物を形成して、それが活物質の水酸化ニッケル
の粉末の表面に付着して有効に作用しているものと思わ
れるＯまた電極基体であるスポンジニッケルの一部とコ
ノ（ルト粉末との間でも固溶体等が形成される。
粉末およびコバルト粉末を含むペースト混合物を、スポ
ンジ状金属多孔体内部に充填した後、前記混合物に水を
存在させて熟成する工程を有することを特徴とするニッ
ケル電極の製造法である。二／ケル電極の利用率を向上
させるために、コバルトイオンが有効であることは既に
知られているが、本発明はニッケル粉末とコノくルト粉
末との混合物を水の存在する条件で放置すると相互の粉
末粒子が固着することに着目したものである０すなわち
、ニッケルとコバルトの両者は一種の固溶体、あるいは
共晶化合物を形成して、それが活物質の水酸化ニッケル
の粉末の表面に付着して有効に作用しているものと思わ
れるＯまた電極基体であるスポンジニッケルの一部とコ
ノ（ルト粉末との間でも固溶体等が形成される。
ナオ、水酸化ニノケルト、ニノケルオヨヒコノくルｌ・
の混合物を多孔体に充填する以前のペースト状で同様に
熟成したものを、充填した場合は、効果が得られたり、
得られなかったりして不安定である。その理由としては
、スポンジ状金属多孔体へのペーストの充填は、通常３
０ｗｔ ％以上の含水率でないと均一に充填できない。
の混合物を多孔体に充填する以前のペースト状で同様に
熟成したものを、充填した場合は、効果が得られたり、
得られなかったりして不安定である。その理由としては
、スポンジ状金属多孔体へのペーストの充填は、通常３
０ｗｔ ％以上の含水率でないと均一に充填できない。
このような含水率においては、粉末が流動し易く、一度
水酸化ニッケル粉末の表面にニッケルとコノくルトの固
溶体が形成されても、多孔体へのペースト充填時の流動
によって簡単に分離するからであると考えられる。した
がって活物質の利用率の向上、安定化のために有効でな
い。
水酸化ニッケル粉末の表面にニッケルとコノくルトの固
溶体が形成されても、多孔体へのペースト充填時の流動
によって簡単に分離するからであると考えられる。した
がって活物質の利用率の向上、安定化のために有効でな
い。
また、本発明の電極において、多孔体に充填した活物質
粉末を主とするペースト混合物に存在させる水の量は、
混合物に対して５ｗｔ ％以上であればよく、この水は
ベースト中に予め存在させたものでもあるいはペースト
乾燥後に付与するものでもよく、熟成の期間はほぼ１日
以上であれば有効であることを見い出した。さらに熟成
時の算囲気は空気中で充分であり、周囲温度は氷点以上
４５℃以下、中でも比較的低温が望捷しいことを見い出
した。したがって、熟成はこれらから条件を任意に設定
すればよいことがわかった０ 以下本発明の詳細な説明する。
粉末を主とするペースト混合物に存在させる水の量は、
混合物に対して５ｗｔ ％以上であればよく、この水は
ベースト中に予め存在させたものでもあるいはペースト
乾燥後に付与するものでもよく、熟成の期間はほぼ１日
以上であれば有効であることを見い出した。さらに熟成
時の算囲気は空気中で充分であり、周囲温度は氷点以上
４５℃以下、中でも比較的低温が望捷しいことを見い出
した。したがって、熟成はこれらから条件を任意に設定
すればよいことがわかった０ 以下本発明の詳細な説明する。
実施例の説明
活物質の支持体には、材質がニッケルからなシ、第１図
に示す構造で厚みが１．３ｓｎ、多孔度９５％。
に示す構造で厚みが１．３ｓｎ、多孔度９５％。
孔径１ｏ○〜５００μのスポンジ状多孔体を用すた。
この図において、１は三次元的に連続した芯材のニッケ
ル、２は空孔部である。
ル、２は空孔部である。
−Ｆ記スポンジ状多孔体に、水酸化ニッケル粉末８１ｗ
ｔ ％、ニッケル粉末１５ ｗｔ ％ 、 コバルト粉
末４ｗｔ ％の比率の混合物に、０．３ｗｔ ％のカル
ボキシメチルセルローズ（ＣＭＣ）水溶液を含水率が約
３０ ｗ ｔ ％になるよう加えてペースト状に調整し
たものを均一に充填し、表面に付着した余剰ペーストを
除去して活物質充填多孔体を得た。これに加圧、乾燥、
含水などの操作を行い、活物質中に含まれる水の量を調
整し、ポリエチレン製の袋に入れ密封して熟成を行った
。この本発明の方法によるニッケル電極と、ペースト充
填後直ちに加圧、乾燥を行う従来法のニッケル電極とを
作製した０これらに結着剤として４７ノ化エチレンの水
性懸濁液を添加し、乾燥を行い、重量を測定して活物質
の充填量から、電極の理論容量を求めた。
ｔ ％、ニッケル粉末１５ ｗｔ ％ 、 コバルト粉
末４ｗｔ ％の比率の混合物に、０．３ｗｔ ％のカル
ボキシメチルセルローズ（ＣＭＣ）水溶液を含水率が約
３０ ｗ ｔ ％になるよう加えてペースト状に調整し
たものを均一に充填し、表面に付着した余剰ペーストを
除去して活物質充填多孔体を得た。これに加圧、乾燥、
含水などの操作を行い、活物質中に含まれる水の量を調
整し、ポリエチレン製の袋に入れ密封して熟成を行った
。この本発明の方法によるニッケル電極と、ペースト充
填後直ちに加圧、乾燥を行う従来法のニッケル電極とを
作製した０これらに結着剤として４７ノ化エチレンの水
性懸濁液を添加し、乾燥を行い、重量を測定して活物質
の充填量から、電極の理論容量を求めた。
つぎに、これらの電極板を正極として負極に公知のカド
ミウム極を用い、電解液として水酸化リチウムを含む濃
度３０チのか性カリ水溶液を用い、これをセパレータと
して用いたポリアミド不截布に含浸して電池を構成した
。これら各電池を充電をｐ ｃで１６０％、放電を４
０で終止電圧１．００ ■まで、周囲温度２０’Ｃの条件で充放電試験をくり返
した。そしてその時の放電容量について、用イｆｃ正極
ノ理論容量（” （０’） ２ １ ｙ当り２８９ｍ
Ａ ｈとして算出）に対する利用率を求めた。その結果
を第２図から第６図に示す。第２図は充放電のくり返し
回数と活物質利用率との関係を示す。
ミウム極を用い、電解液として水酸化リチウムを含む濃
度３０チのか性カリ水溶液を用い、これをセパレータと
して用いたポリアミド不截布に含浸して電池を構成した
。これら各電池を充電をｐ ｃで１６０％、放電を４
０で終止電圧１．００ ■まで、周囲温度２０’Ｃの条件で充放電試験をくり返
した。そしてその時の放電容量について、用イｆｃ正極
ノ理論容量（” （０’） ２ １ ｙ当り２８９ｍ
Ａ ｈとして算出）に対する利用率を求めた。その結果
を第２図から第６図に示す。第２図は充放電のくり返し
回数と活物質利用率との関係を示す。
図中へは前述した本発明の方法による電極であって、活
物質の含水率１０ｗｔ ％９周囲温度２０℃で２日間熟
成を行った。Ｂは従来法の電極で完全乾燥状態で２日間
保存した。Ａは活物質利用率が９５％前後と高く、バラ
ツキ幅も小さい。一方Ｂは充放電を充分に行っても活物
質利用率は９０％以下と低り、シかも８０％から９０％
とバラツキ幅が大きい。
物質の含水率１０ｗｔ ％９周囲温度２０℃で２日間熟
成を行った。Ｂは従来法の電極で完全乾燥状態で２日間
保存した。Ａは活物質利用率が９５％前後と高く、バラ
ツキ幅も小さい。一方Ｂは充放電を充分に行っても活物
質利用率は９０％以下と低り、シかも８０％から９０％
とバラツキ幅が大きい。
第３図は本発明の方法による電極の周囲温度２゜℃、熟
成期間２日における活物質に存在する水のｈ↓（含水率
）と活物質利用率（充放電２回目）との関係を示す。こ
の図において、含水率約１％は従来方法の電極を示す。
成期間２日における活物質に存在する水のｈ↓（含水率
）と活物質利用率（充放電２回目）との関係を示す。こ
の図において、含水率約１％は従来方法の電極を示す。
含水率が５ｗｔ ％では活物質利用率は９０〜９６％と
やや低いが効果が認められる。
やや低いが効果が認められる。
第４図は熟成期間と活物質利用率（充放電２回目）との
関係を示す。Ａは本発明の方法で作製した電極で活物質
の含水率１０ｗｔ ％、Ｂは従来法で作製したもので乾
燥状態２周囲温度は２０℃である。
関係を示す。Ａは本発明の方法で作製した電極で活物質
の含水率１０ｗｔ ％、Ｂは従来法で作製したもので乾
燥状態２周囲温度は２０℃である。
Ａば１日好ましくは２日以上で活物質利用率は安定する
ので、実用上は１〜２日間が適切である。
ので、実用上は１〜２日間が適切である。
一方Ｂは保存による利用率の向上はない。
第５図は本発明の方法によって作成した電極の熟成時の
周囲温度と活物質利用率（充放電２回目）との関係を示
す。この図において活物質の含水率ｉ；１１０ｗｔ％、
熟成期間は２日である。熟成時の雰囲気温度が高くなる
に従って、利用率は低下する傾向にある。したがって、
熟成温度は４５℃以下の室温が実用上望ましい。
周囲温度と活物質利用率（充放電２回目）との関係を示
す。この図において活物質の含水率ｉ；１１０ｗｔ％、
熟成期間は２日である。熟成時の雰囲気温度が高くなる
に従って、利用率は低下する傾向にある。したがって、
熟成温度は４５℃以下の室温が実用上望ましい。
発明の効果
以上に述べたように不発ψ」のニッケル電極の製造法は
、スポンジ状金属多孔体からなる基板に充填したさ−ス
ト活物質である水酸化ニッケル粉末にニッケル粉末およ
びコバルト粉末を共存させ、水を存在させて熟成するこ
とによって、ニッケル電極の活物質利用率を向上させる
とともに、安定化できるものである。
、スポンジ状金属多孔体からなる基板に充填したさ−ス
ト活物質である水酸化ニッケル粉末にニッケル粉末およ
びコバルト粉末を共存させ、水を存在させて熟成するこ
とによって、ニッケル電極の活物質利用率を向上させる
とともに、安定化できるものである。
第１図は本発明の一実施例に用いたスポンジ状金属多孔
体の部分拡大図、第２図は本発明による電池および従来
電池の充放電特性を比較した図、第３図は熟成時の含水
率と活物質利用率との関係を示す図、第４図は熟成期間
と活物質オリ用率との関係を示す図、第５図は熟成時の
周囲温度と活物質利用率との関係を示す図である。 １・・・・芯材ノニッケル、２・・・・・空孔部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 令 水率（ｗｔｚ） 第４図 熟成期間（′Ｆ３） 第５図 周固温席 じＣ）
体の部分拡大図、第２図は本発明による電池および従来
電池の充放電特性を比較した図、第３図は熟成時の含水
率と活物質利用率との関係を示す図、第４図は熟成期間
と活物質オリ用率との関係を示す図、第５図は熟成時の
周囲温度と活物質利用率との関係を示す図である。 １・・・・芯材ノニッケル、２・・・・・空孔部。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図 令 水率（ｗｔｚ） 第４図 熟成期間（′Ｆ３） 第５図 周固温席 じＣ）
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 （リ スポンジ状金属多孔体に少なくとも水酸化ニッケ
ル粉末とニッケル粉末およびコバルト粉末を含むペース
ト混合物を充填した後、前記ペースト混合物に水を存在
させて熟成する工程を有することを特徴とするニッケル
電極の製造法。 （２）熟成がスポンジ状金属多孔体に充填したペースト
ａ合物の含水率を少なくとも５ｗｔ ％とし、雰囲気温
度を４５℃以下として少なくとも１日保置するものであ
る特許請求の範囲第１項記載のニッケル電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57193008A JPS5983343A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | ニツケル電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57193008A JPS5983343A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | ニツケル電極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5983343A true JPS5983343A (ja) | 1984-05-14 |
Family
ID=16300659
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57193008A Pending JPS5983343A (ja) | 1982-11-02 | 1982-11-02 | ニツケル電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5983343A (ja) |
-
1982
- 1982-11-02 JP JP57193008A patent/JPS5983343A/ja active Pending
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