JPS6242448Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 本考案は、電池用渦巻形電極の改良に関するも
のである。

各種電子機器の電源としては、極板群を渦巻状
にした円筒形の密閉電池が最も広く使われてお
り、この電池の高容量化と低価格化が強く要望さ
れている。密閉電池の代表的なものが、ニツケル
−カドミウム蓄電池であり、その電極としては、
焼結基板に電解などにより活物質を充填した焼結
式電極と、結着剤を含む活物質ペーストを孔あき
板などに塗着したペースト式電極が一般に用にら
れている。

焼結式電極は、性能はすぐれているが、容量、
コストの点ではペースト式電極の方がすぐれてい
る。しかし、ペースト式電極は、特に正極におい
て、寿命、利用率が劣つている。

この問題を改善する方法として、三次元的構造
を有するスポンジ状金属多孔体を活物質保持体と
する電極が提案されている。この多孔体は、孔径
が数μｍ〜500μｍの範囲のものを自由に得るこ
とができ、ペースト状にした活物質を直接に、し
かも高密度に充填でき、活物質の脱落も少ないの
で、低コストで高容量の電極が期待できる。

ところが、このスポンジ状多孔体を用いた電極
は、渦巻状に巻回する際、亀裂を発生し、これが
電極の切断につながる可能性がある。特に巻始め
るとき、その巻径が小さいほど亀裂が入り易い。

本考案は、このような問題を解消するもので、
スポンジ状金属多孔体の電極巻始め端に相当する
部分の多孔度を他の部分より高くするものであ
る。この構成によれば、小さな巻径で巻かれる多
孔体の巻始め端部において骨格をなす格子金属の
密度が小さくなり、伸び易いとともに骨格で形成
される空間部が大きいので、曲げに対する抵抗が
少なくなつて柔軟性に富むものとなるので、渦巻
状に巻回する際、巻回半径の小さい巻始め端部に
おいても多孔体骨格の亀裂発生や切れによる電極
の破断が生じにくくなる。

以下、本考案を実施例により説明する。

第１図はスポンジ状金属多孔体の概略構成を示
すもので、三次元的に連続した格子１によつて、
同じく三次元的に連続した空間部２を形成してあ
り、この空間部内に活物質を保持する。

第２図および第３図は、連続的に多数の極板を
作るための長尺帯状のスポンジ状金属多孔体を示
すもので、第２図の多孔体３は、片側４を高多孔
度とし、他側５はこれより低多孔度にしてある。
また、第３図の多孔体３′は、中央の帯状部分
４′を高多孔度、その両側部分５′，５′を低多孔
度にしてある。これらの多孔体は、その長さ方向
に搬送する過程でペースト状活物質を充填した
後、図の一点鎖線で示す位置で所定の大きさの電
極に切断する。

第４図は上記のようにして作つた電極を示すも
ので、６は上記高多孔度の部分４，４′に相当
し、電極を渦巻状に構成する場合は、この部分か
ら巻始める。７は低多孔度の部分５，５′に相当
する。８は溶着によつて結合したリード片であ
る。

第５図は前記のような構成の正極板９に、負極
板１０とセパレータ１１を組み合わせて渦巻状に
巻始めた状態を示している。

第２図のようなスポンジ状多孔体は、例えば次
のようにして製造することができる。まず、ポリ
ウレタンの連続した帯状のスポンジ状シートに、
導電材を付着させた後、ワツト浴を用いた電解槽
を通してニツケルメツキする。この際、シートの
長さ方向に沿つた端縁側を電解槽のニツケルアノ
ードに対して他の部分より離してメツキする。こ
のようにして端縁側へのメツキ量が20〜30％程度
少なくなるようにする。この後、空気中で焙焼し
て樹脂を除去し、焼結する。このようにし得られ
るスポンジ状多孔体は、メツキ量が少ない部分は
高多孔度となる。第３図のような多孔体は、上記
と同様に、高多孔度とする部分はニツケルアノー
ドとの間隔を大きくするか、メツキ液の拡散によ
るニツケルの折出量を調節することによつて容易
に得られる。

以下に具体的実施例を説明する。

上記のようにして、厚さ1.5mm、幅150mmで、端
縁の幅30mmの部分の多孔度約96.5％、他の部分の
多孔度約95％のスポンジ状ニツケルをつくり、こ
れに水酸化ニツケル８５重量部、ニツケル粉末１
０重量部、コバルト粉末５重量部の混合物を水で
練つたペーストを充填し、乾燥後、約１mmの厚さ
に加圧し、切断して、幅3.8mm、長さ150mmの電極
を作つた。

このようにして作つたニツケル正極Ａにリード
片を取り付け、ペースト式カドミウム負極および
セパレータと組み合わせて渦巻状に巻き、単２形
のニツケル−カドミウム蓄電池を構成した。

この場合、正極Ａは、金属量が少なく伸び易い
高多孔度の部分から巻き始めたので、小さい巻き
径でも亀裂の発生が少なく、破断することはなか
つた。また逆に巻き戻しても亀裂のあとは少し残
つたが、再度渦巻状に巻くことができた。

一方、多孔度が約95％と一様なスポンジ状ニツ
ケルを用いて、上記と同様にして作つた正極Ｂ
は、巻き始めのときから電極に亀裂が入り、破断
にまで及ぶものがあつた。当然巻き戻すと破断し
て再生は不可能であつた。

上記の正極Ａ，Ｂを用いた容量約2.8Ahの電池
を各々20個製作して、200mAの電流で15時間充
電し、400mAで放電する充放電サイクルを繰り
返したところ、正極Ｂを用いた電池は200サイク
ル目で容量が1.5〜2.0Ahに低下した。一方、正極
Ａを用いた電池は2.5〜2.6Ahの容量を維持し、
400サイクルでもほとんど容量の低下がみられな
かつた。正極Ｂを用いた電池のうち、容量低下の
著しいものは、正極の破断による容量不足や内部
短絡により容量が低下したものである。

以上のように、巻き始め部のスポンジ状多孔体
の多孔度を大きくすることによつて、電極の亀裂
や破断を軽減することができる。これは多孔体の
骨格によつて形成される空間部が大きくなるとと
もに、骨格をなす格子金属の密度が小さくなつて
伸び易いとともに曲げに対する抵抗が少なくな
り、小さい巻径での巻回にも順応しうる柔軟性が
高まることによるものである。この高多孔度にす
る巻き始め部分は、渦巻形電極の中心部に来るの
で、集電能に対する影響は少ない。

高多孔度にする部分の面積比率は、10〜25％が
適当で、あまり大きくすると集電能に悪影響を及
ぼすことになる。また、その多孔度は他の部分よ
り２％程度大きければよく、97〜98％もの高多孔
度のものを用いるときはそれより0.2％程大きく
するだけでも十分効果がある。また、巻き始め端
より巻き終わり部に順次多孔度が小さくなるよう
にしてもよい。

以上のように、本考案によれば、スポンジ状金
属多孔体を用いる渦巻形電極の亀裂や破断による
寿命低下を防止し、長寿命で、高容量の電極を得
ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスポンジ状金属多孔体の概略構成を示
す模式図、第２図および第３図は多数の電極を作
るためのスポンジ状金属多孔体の連続するシート
を示し、ａは平面図、ｂは横断面図、第４図は本
考案の電極の実施例を示す正面図、第５図は渦巻
状に巻き始めた極板群の横断面図である。 １……格子、２……空間部、３，３′……スポ
ンジ状多孔体のシート、４，４′……高多孔度の
部分、５，５′……低多孔度の部分、６……巻始
め部側。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 三次元的構造を有する帯状のスポンジ状金属多
   孔体を活物質の保持体として渦巻状に巻回される
   電極において、電極の巻始め端部に相当する前記
   多孔体部分の骨格をなす金属の密度を小さくし、
   この部分を他の部分よりも高多孔度としたことを
   特徴とする電池用渦巻形電極。