JPS62170157A - 電極用多孔性焼結基板 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明はニッケルー力ドミクム電池、ニッケル、亜鉛電
池、ニラグルー水素電池などの電極に使用する多孔性焼
結基板に関するものである。

（ロ）従来の技術 ニッケルー力ドミクム電池などのアルカリ蓄電池の電極
としてよく用いられるものに焼結式電極があり、この焼
結式電極は一吠に以下のようにして作製されている。

すなわち、特公昭５８−４８０２０号公服に示されるよ
うに、ニッケル粉末、水及びバイングーを混練してペー
スト状或いはスラリー状とした後、己れをニラグル鋼や
ニッケルメッキを施した鉄からなる穿孔板などの金属製
芯体に塗着、乾燥し、還元雰囲気中で７００〜１１００
℃程度の温度で焼結してまず金属製の多孔性焼結基板を
得、次いで、この基板中に硝酸ニッケルや硝酸力ドミク
ムを含浸し、これらを夫々水酸化ニッケルや水酸化力ド
ミクムなどの活物質に変化させる工程を経て、活物質を
基板に保持せしめた焼結式電極が作製されている。

こうして作製した焼結式電極はニッケル粉末同志が相互
に溶着して形成された導電マ）　ＩＪラックス内部に有
するため、電極内部の尋電性が優れており、活物質の利
用率が良好であり、またハイレートの充放電もｏＴ能と
いう利点を有する。

ところが、上記焼結式電極は基板の強度が充分に高いも
のでないため、充放電時のガス発生や活物質の体積変化
及び電池作製時に電極にかかる機械的応力などにより電
極に崩れが生じ、これが原因となって電池の内部短絡や
容量の低下が生じるという欠点を有しており、まだ十分
に満足できるものではなかった。

Ｐｅ　　発明が解決しようとする問題点本発明は多孔性
焼結基板の強度を増加させることにより、電極の崩れを
防止し、優れた性能の電極を得ようとするものである。

に）問題点を解決するための手段 金属繊維と金属粉末が溶着して形成される金属多孔層と
、この金属多孔層が＠着した金属製芯体とから電極用多
孔性焼結基板を構成する。

（ホ）作　用 金属繊維と金属粉末が溶着して形成される金属多孔層を
金属製芯体の表面に溶着して構成した本発明の多孔性焼
結基板は、従来のような金属粉末のみが溶着して形成さ
れる金属多孔体を金属製芯体の表面に溶着して構成した
多孔性焼結基板と比べると、本発明の多孔性焼結基板は
金属粉末同志及び金属粉末と金属製芯体の溶着の他Ｋ、
金属粉末と金属繊維同志及び金属繊維と金属製芯体の溶
着が生じるため、多孔性焼結基板の至る所で金属繊維に
よる架橋ができ、金属粉末は隣接する金属粉末や金属製
芯体だけではなく金属繊維を介して多くの金属粉末と結
合するので基板強度を大幅に向上させることができる。

（へ）実施例 有機バインダーとしてのカルボキシメチルセルロースと
水とを混合した後、これに線径１０μｍ、長さ１ｍのニ
ッケル繊維とニラクル粉末とを繊維ＩＫ対して粉末９の
割合で加えて混合してニッケルのスラリーを得る。この
スラリーをニッケルメッキを施した鉄からなる穿孔板の
両面に塗着、乾燥した後８００℃の還元ガス雰囲気中で
１５分間焼結して本発明の多孔性焼結基板を得た。こう
して得られた基板に硝酸ニッケル水溶液を含浸し、含浸
した硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに変化させる化学含
浸法によって基板の孔中に所定量の水酸化ニッケルを充
填してニッケル電極Ａを作製した。

第１図及び第２図は水酸化ニッケル充填前の前記多孔性
焼結基板の電子顕微鏡写真であり、倍率は第１図が１０
０倍、第２図が３５０倍となっている。これらの写真か
ら明らかなようく、前記基板はニッケル繊維（１）がニ
ッケル粒子間に広く橋をかけて伸び、このニッケル繊維
（１）を柱として溶着したニッケル粒子が立体的に枝を
出しているような形で多孔層が形成されている。

次いで前記ニッケル電極Ａと、基板作製時にニッケル繊
維を添加せず同様に作製゛した従来のニッケル電極を用
いて、電極を渦巻状に巻き取った時の電極強度及び充放
電によるサイクル特性を測定した。

第３図及び第４図はこの測定結果を夫々示すものである
。第６図は活物質充填率、すなわち基板の空孔体積全体
に占める充填し死活物質の割合を種々変化させたときの
電極の強度を、電極の巻き取り前の重量に対する電極の
巻き収り後の重量で表わしたものであり、電極Ａは従来
電極に比べて電極の巻き収り時の重量の減少が少なく、
脱落が生じ維い優れた強度を有することがわかる。また
、従来電極は活物質充填率の増大にともなう重量減少が
多いのに対して、電極Ａの重量減少が少さく抑えられて
いる。この活物質充填率の増大にともなう重量減少は、
ニッケルで構成される多孔性焼結基板に比べて活物質で
ある水酸化ニッケルや水酸化カドミウムの弾性が劣り、
基板中に活物質を多量−に詰め込むと、曲げ等の機械的
な力に対して電極強度が充分ではなくなり、基板を構成
する金属多孔層が割れたり、金属製芯体から剥離したり
、脱落したりし易くなるからであり、電極Ａでは基板の
強度が高いため割れ、剥離、脱落が顕著に表われる高活
物質充填率の場合に於いても重量減少が、ノ、さなもの
になる。

第４図は電極を１．５０の電流で９０分充電した後ｉ、
ｏｃの電流で放電するサイクル条件で充放電を繰り返し
行なった場合のサイクルの経過に伴う電極容量の変化を
各電極の初期容量を１００％として示したものであり、
電極Ａは従来電極に比べて容量の低下が小さく抑えられ
ていることがわかる。これは従来電極の場合には充放′
屯による活物質の体積変化で基板の金属多孔層が崩れて
脱落が生じ容量の低下が比較的大きく生じるのに対し、
電極Ａでは基板の金属多孔層の強度が高いため活物質の
体積変化による崩れが抑制されて容量の低下が抑えられ
たからと考えられる。

また、前述した実施例では、金属製芯体として穿孔板を
用い、この穿孔板の両面に金属多孔層を形成して多孔性
焼結基板としたが、このように基板を構成することによ
り、金属製芯体と金属多孔、＠との結合は、金属多孔層
と金属製芯体との間の溶着力と、金属製芯体の両面に形
成される金属多孔層が金属製芯体に設けた孔を介して相
互に溶着して一体化して生じる金属多孔層の相互間の結
合力とてよって行なうことができ、且つ、金属多孔層の
一体化の除に金属繊維の橋かけによる強度向上が金属製
芯体の孔中に於いても生じるため、金属製芯体と金属多
孔層との間の結合力も向上する。

尚、本発明の多孔性焼結基板を作製する際に用いる金属
繊維及び金属粉末は電池性能に悪杉１１を与えない材質
であればよい。また金属繊維は柔軟性を有する線径で、
からみが生じない長さのものを使用することが望“まし
く、このような金属繊維を用いることにより、製造設備
に悪影響を及ぼすことなく、生産性を良好にすることが
可能である。

（へ）発明の効果 本発明の電極用多孔性焼結基板は、金属繊維と金属粉末
が溶着して形成される金属多孔層と、この金属多孔層が
溶着した金属製芯体とから構成されるものであるので、
多孔性焼結基板の至る所で金属繊維の架橋ができて補強
がなされ、優れた強度の基板が得られ、これにより活物
質充填量の増加による電極強度の劣化−巻き取り時や充
放電サイクルによる剥離、脱落を防止することができ、
容量劣化や電池内部短絡を防止することができる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の多孔性焼結基板の金属組織
を示す電子顕微鏡写真、第６図は電極の巻き取り強度を
示す図面、第４図は電極のサイクル特性図である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）金属繊維と金属粉末が溶着して形成される金属多
   孔層と、この金属多孔層が溶着した金属製芯体とから構
   成される電極用焼結基板。