JPS6028167A - 電池用非焼結式電極の製造法 - Google Patents

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】 産業上の利用分野 本発明は、非焼結式電極、特にニッケルーカドミウム蓄
電池、ニッケルー鉄蓄電池、ニッケルー水素電池などに
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 アルカリ電池の正極としては、各種のものがあるが、ニ
ッケル電極は、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。

このニッケル極の電極構造としては、かつてはポケット
式、最近は焼結式が主流を占めている。ポケット式はよ
く知られているように、大電流放電での分極が大きく、
利用率も低く、まだ、急充電などの苛酷な条件では寿命
が短くなる欠点を有する。

これだ対して焼結式では、微孔を有する焼結体中に活物
質が強固に付着、内蔵された形で充てんされているので
、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
はかられている。ところが、焼結体の製造、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
に比べればかなり高価顛なる問題がある。焼結式に代え
て孔径、多孔度とも大きいスポンジ状金属多孔体を活物
質支持体として用い、これに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、これに結着剤を混合したペース
ト状の活物質混合物を塗着し、これをスリットあるいは
ローラー間を通すことにより平滑化して、乾燥後、必要
に応じて加圧することによって製造される。この方法は
、芯材が極めて安価であり、址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。

非焼結式としては、このペースト式の他に、型内に導電
性多孔体と活物質合剤とを充てんし、これを加圧成形す
る加圧式がある。

しかし、これら非焼結式ニッケル極は次のような理由で
広くは実用化されていない。

（１）ニッケルつまし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
れた導電体ではない。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。

（２）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。これを抑
制するだめに多量の結着剤を加えると賦圧、容量ともに
低下してしまう。

本発明者らは、先に非焼結式における容易に製造ができ
る長所をそのまま残して、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案した。すなわち、水
酸化ニッケルを主としたペースト状の活物質混合物を孔
あき板を芯４オとしてこれに付着し、成形工程および加
圧工程をローラー間に通すことにより行い、その際だ芯
材が伸延するまで加圧する方法である。

まだ多孔性の芯材が延伸し過ぎる問題を解決するだめに
、ローラー面に小さい凹凸を設けた方式を提案した。つ
まり、凹凸を持つローラーで加圧するので、それほど伸
延しなくても加圧が可能であるとともに、結果的にその
凹凸が電極の活物質層と芯材、芯材の両面の活物質層間
の密着性を向上させ、寿命の向上に効果がある。しかし
、延伸の度合を抑制するためには、ローラー面の凹凸の
度合は大きい方がよいが、この場合には、得られた電極
の面の凹凸も大きくなり、平滑なローラーの面を通すよ
りは、はるかに延伸しないで加圧できる効果はあるか、
一層の充てん容量を増加させるには、なお不十分であっ
た。

発明の目的 本発明は、利用率とともにさら処容量密度が大きく、苛
酷な充放電での寿命の改良された非焼結式電極、とくに
ペースト式電極を得る方法を提供することを目的とする
。

発明の溝成 本発明は、活物質合剤を導電１生芯材に付着させ、表面
に小さい凹凸を設けたローラー間を通して加圧後、平滑
な面によって加圧を行なう工程を入れることを特徴とす
るわまた、通常の加圧をこれらの工程の前に加えること
も特徴とする。

実施例の説明 性能比較のだめの電池として、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。寸だ、二、ケル極と
しては、ペースト式を具体例としプζ。

ニッケル正極を形成するペーストとしては、２００メノ
ン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１００　ｃ９　。

黒鉛４０，９、直径０．１ｍｍ、しさ３〜５１ｎ７凡の
アクリロニトリル−塩化ビニル共重合体繊維２０，１９
、金層コバルト５０ｇ１及びカルボキシメチルセルロー
スの３重叶％水溶液１Ｋｇの混合物を練合したものを使
用［７た。芯材には厚さ０．１罷の鉄板に穴径２’ｍｍ
、中心間ピッチ３ｍｍで開孔した・ぐンチングメタルに
ニッケルメッキを施しだものを使用した。

この芯材の両面に上記ペーストを塗着し、スリット間を
通過させ、乾燥後の厚さを１，５±０．０５　ｍｍにし
だ。その後酢酸コバノ四・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シ水酸化
コバルトを添加した。

これらの極板をまず幅１２０ｙ＋ｍ、長さ６８０間に裁
断した。ついで−辺が０．２朋、高さが０．０８ｍｍの
立方形の凸部をＩ　Ｔｎｍ間隔で有する面を持つ径５０
０　ｍｍのローラー間を通して加圧を３回くり返し、長
さ方向へ１２％寸で伸延した。電極の厚さは０．７ｍ、
であった。これによってこの電極の計算容量密度は、約
４３０’ｍＡ／ｃｃであった。ついでこの電極を１２０
０Ｋｙ／ｆｆｌ　の圧力で平滑面を用いて加圧した。表
面は平滑になり厚さは約０．６７ｍｍとなり、計算容量
密度は約４５０’ｍＡｈ／ｃｃ　に向上１〜だ。この電
極をさらに単２の大きさに裁断した。

この場合は幅３８＋ｕ＋で長さを２２０　ｍｍにした。

これを公知のカドミウム極とボリアミド不織布をセパレ
ータとして組み合わせて電池を構成した。この電池をＡ
とする。

電池Ａでは、凹凸部を有するローラーでの加圧後に通常
の平滑な面による加圧を行なった。この後者の加圧は、
いわゆる上下の加圧がよい。

つぎに、ローラー゛による加圧の前に、この通常の加圧
を加えた。この場合は延伸はほとんどなく、ついでロー
ラーによる加圧を行ない、最後に再び通常の加圧を行な
った。この場合の延伸は１０％であり、計算容量密度は
、４６０　ｍＡｈ／ｃｃ　であった。このニッケル極を
用いた電池をＢとする。

なお、比較のために、Ａと同じ条件での通常の加圧のみ
を５回くり返しだニッケル極を用いた電池をＣ，Ａと同
じローラー加圧のみを５回くり返したニッケル極を用い
た電池をＤとし／と、Ｃの計算容量密度ば３７０　ｍＡ
ｈ／ｃｃ　、　Ｄでは４３５ｍＡｈ／ｃｃ　であった。

次表に各電池の充てん容量と各放電時での利用率、それ
Ｋ　ｏ、、２Ｃ充電、０．５　Ｃ放電の条件で充放電し
、初期容量の６０％までに低下した場合を寿命としたザ
イクル寿命を示す。

以　下　余　白 この表より明らかなように、凹凸を設けたローラーで加
圧した後平滑な面で加圧した電極は、伸延の度合が少な
くても充てん容量が増すので、伸延による芯材の強度低
下が少なく、充てん密度は向上するので、利用率、寿命
ともすぐれていることがわかる。

なお、芯材として、エキスバンドメタルやネットも用い
られる。この場合は、とくにローラー加圧により伸延が
顕著になるので、凹凸を有するローラーで加圧するのは
有効である。ただ強度の点では、パンチングメタルが最
も大きい。

実施例ではニッケル電極について述べたが、本発明は他
の非焼結式電極にも適用することができる。

発明の効果 本発明によれば、容量密度が大きく、活物質利用率、寿
命のすぐれた非焼結式電極が得られる。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）　活物質混合物を導電性多孔体に付着する工程の
   後に、表面に凹凸を有するローラーによシくり返し加圧
   し、次に表面が平滑な面で加圧する工程を有する電池用
   非焼結式電極の製造法。
2. （２）活物質混合物を導電性多孔体に付着する工程の後
   に、表面が平滑な面で上下方向に加圧し、次いで表面に
   凹凸を有するローラーにより加圧し、最後に表面が平滑
   な面で・・加圧する工程を有する電池用非焼結式電極の
   製造法。