JPS63102168A - 電池用電極の製造方法 - 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】 （イ）産業上の利用分野 本発明は多孔性焼結基板に活物質を保持した電池用電極
の製造方法に係り、更に詳しくは活物質保持体となる多
孔性焼結基板の製造方法に関するものである。

（切　従来の技術 電池用電極、例えばアルカリ蓄電池に用いられるニッケ
ル電極やカドミウム電極は、従来から一般に焼結式製法
と呼ばれる製法によって作製されている。この焼結式製
法はニッケル粉末に糊料を加えたスラリーをパンチング
メタルなどの芯体に塗着、乾燥した後７００〜１２００
℃の温度で焼結することにより、芯体の表面にニッケル
粉末焼結体からなる多孔体を形成した多孔性焼結基板を
得、この焼結基板の細孔中に化学含浸法等によって活物
質を充填するものである。こうして作製された焼結式電
極は芯体表面ｌζ活物質を塗着、乾燥させて作製した所
謂ペースト式電極に比べて放電性能及び長期サイクル特
性など多くの面で優れている。しかしながら、焼結式電
極はニッケル粉末焼結体を備えていることから、電極単
位体積あたりの重量が重くなると共に、ニッケル粉末焼
結体の存在量に相当する祉だけ活物質充填量が減るため
電極のエネルギー密度が低くなるという欠点を有してい
た。

この欠点を解決するため特開昭５８−６６２６７号公報
では、焼結用二ｙケル粉末と高分子糊料からなるスラリ
ーに造孔剤として有機中空球体を混和したのち、芯体に
塗着し焼結する多孔性焼結基板の製造方法が提案されて
いる。この製造方法では高多孔度の焼結基板が得られる
ため活物質充填社を増すことができると共に、従来の焼
結式電極に比べて電極東屋をも減少させることができる
。

しかしながら、この製造方法においても全く問題かない
わけではない。つまりスラリー中に造孔剤を混和してお
くことで焼結基板の多孔度を増加させると、焼結基板を
構成するニッケル粉末焼結体のニッケル粒子間の融着部
分が減少するため焼結基板の機械的強度が低下し、ニッ
ケル粉末焼結体が芯体から剥離、脱落するという問題が
生じる。

また、焼結基板を作製する際に用いるニッケル粉末を含
んだスラリーは従来粘度が常温（２５℃）に於て、５０
００〜１０万ｃｐｓ程度であって、焼結基板の多孔度を
上げようとして造孔剤を多量に添加しても造孔剤が軽量
であるので前記低粘度のスラリー中に存在させるほど造
孔剤とスラリーが分離しやすくなって均一に混合するこ
とができなくなり、その添加効果が十分に発揮されず、
多孔度の上限は８９〜９０％程度であった。モして更番
こ多孔度を上げようとして造孔剤を多量に添加すれば造
孔剤が団塊状となり活物質を充填するのに良好な孔が得
られず、基板強度が低くサイクル数の進行に伴い基板が
脆弱化するものであった。したがって、高多孔度であっ
て基板強度の優れた焼結基板を製造するには、前記の技
術的問題点の解決が必要であった。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は電極の基体となる焼結基板の強度を低下させる
ことなく、その多孔度をより一層向上させ、これにより
軽量且つ高エネルギー密度の電池用電極の製造方法を提
供しようとするものである。

に）問題点を解決するための手段 本発明の電池用電極の製造方法は、ニッケル粉末と、金
属繊維と、造孔剤と、糊料とを混練して得た粘度５０万
〜２００万ｃｐｓである高粘度の混練物を、芯体に塗着
及び乾燥した後焼結して多孔性焼結基板を作製し、該多
孔性焼結基板に活物質を充填することを要旨とするもの
である。前記金属繊維をニッケル繊維とした場合には、
このニッケル＃１を維の添加量を前記ニッケル粉末及び
金属繊維の金玉はに対して５〜３０重量％とするとより
一層の効果を奏するものであろう 尚、前記造孔剤としては発泡スチレン、有機ビーズ、有
機中空球体などを用いることができ、糊料としてはヒド
ロキシプロ♂ルセルロース、カルホキジメチルセルロー
ス、メチルセルロースマタはポリビニルアルコールなど
が好ましく、芯体としてはパンチングメタル、エキスパ
ンデッドメタル、または金属網などを使用することが可
能である。

（ホ）作用 焼結基板作製時に用いる前記ニッケル粉末を含む混練物
を５０万〜２００万ｃｐｓとすると高粘度のため混練物
中に軽量の造孔剤を多量に添加しても造孔剤が混練物か
ら分離し難く、均一な混練が可能となり、更に混練物に
取り込まれた気泡が混線後にも残存するため従来８９〜
９０％が上限とゼ瓦 されていた焼結基板の多孔度を去±％以上とすることも
可能となる。また、前記混練物中には金属繊維を混入し
ているため、金属繊維がニッケル粉末同志の融着を補強
するような形でニッケル粉末や芯体に同時に融着し、焼
結基板を高多孔度としても基板強度を維持することがで
きる、（へ）実施例 実験例１ まず多孔性焼結基板を作製するに際して用いるニッケル
粉末を含む混練物の粘度が及ぼす影響について以下に示
し説明する。

先づ第１図は、水に糊料としてのメチルセルロース２０
２を添加、混合したのちニッケル繊維（径２５．ｃｓｍ
長さ１５　ｍ　）を１００ｐ加え、更にニッケルパウダ
ー１０００ｇを加えて混練して混練物を得るに際し、水
の添加量を種々かえて、粘度の変化と混練物体積の変化
を比較したものである。

これより粘度が５０万ｃｐｓを越える混練物の場合、混
練中と混線後の体積変化がほとんど無視できる程度とな
ることが知邊され、この粘度を越える範囲で造孔剤を添
加すれば、造孔剤の均一分散が可能であることがわかる
。したがって高多孔度を得るために造孔剤を混練物中に
多機に加える場合には、造孔剤と混練物が分点されがた
い粘度、即ち５０万ｃｐｓ以上とすることが必要である
。

また更に、第２図は前述の混練物の水の添加量を種々か
えて、粘度の変化と、必要攪拌時間の変化を検討したも
のである。粘度が２００万ｃｐｓを越えると造孔剤を十
分に混合、分散しつる必要攪拌時間が急激に増加し、混
練しにくくなるので、混練物の粘度は２００万ｃｐｓ以
下とすることが必要である。

したがってこれらの実験結果より、混練物の粘度は多に
の造孔剤が十分に混合、分散されるようにするためには
５０万Ｃｐｌ〜２００万ｃｐｓとすることが必要である
。

実験例２ 水１１に造孔剤である胃機中空球体を分散させた後糊料
としてのメチルセルロース２０ｐ及びニッケルパウダー
１０００Ｆを加え２０分間混練した後、この混練物をニ
ッケルメッキを施したパンチングメタル板にオーガ形成
機を用いて１ｍの厚みにコーティングし、これを８００
℃の還元雰囲気中で焼結させた。この時の造孔剤の添加
重量を水の重置を１００として種々変化させたときの、
多孔度との関係を第３図に示す。これより造孔剤をより
多く添加すれば、多孔度が向上することが伺えるが、電
極基体の強度が低Ｆする。したがって高多孔度とするた
めには金属繊維を添加し電極基体の強度を向上させるこ
とが必要である。

実験例３ 第４図は、混練物中に金属繊維を添加したものと、しな
いものを用い焼結基板の多孔度を変化させて利用率の変
化を検討した図である。尚、多孔度のコントロールは混
練物への造孔剤の添加量を変化させて行ったものである
。ここで金属繊維を添加しないものにあっては、多孔度
の増加は電極の導電性を低下させ利用率を下げ、それら
の低下の割合は大きいものであるが、第４図に示される
ように金属繊維を添加することにより電極の利用率の低
下の割合を小さくできる。つまりこれは金属繊維が添加
されているので電極の導電性が向上し、多孔度が増大し
ても利用率が低下する割合は小さくなるためである。

実験例４ 水１ｔ！に造孔剤としての有機中空球体１００２を分散
させた後、糊料としてのメチルセルロース２０ｐを添加
、混練し、ゲル状の液体とする。これにニッケル繊ｍ（
径２５μｍ長さ１．５　ｔｍ　）とニッケルパウダー１
０００Ｆと共に２０分間混練した混練物をニッケルメッ
キを施したパンチングメタル板にコーティングし、８０
０℃の還元雰囲気中にて焼結したものにおいて、ニッケ
ル繊維の添加量を種々変化させた各焼結基板を、巻き取
った時の基板剥離率の変化を第５図に示した。尚、ニッ
ケル繊維の添加量はニッケル粉末及びニッケル繊維の全
重量に対して示しである。第５図において示されるよう
にニッケル繊維添加量が５重壁％以上になるとパンチン
グメタル板の孔中を介して金属繊維が焼結される結果、
基板剥離率が急に低ｆするのに対し３０重量％以上にな
ると繊維が混合されにくくなり団塊状となるので好まし
くなく、また更には化学含浸法に適する微細な孔が得に
くくなる。したがって、ニッケル繊維の添加量は、ニッ
ケル粉末及びニッケル繊維の全重量に対してと ５〜３０重敏％するのが望ましい。

＾ 実施例１ 水１１！に造孔剤としての有機中空球体１００ｆを分散
させた後、糊料としてのメチルセルロース２０ｊ’を添
加、混練し、ゲル状の液体とする。これにニッケル繊維
（径２５μｍ長さ１．５　ｍｓ　）を１００　Ｆ　（９
，１電波％に相当する）とニッケルパウダー１０００ｇ
を加え２０分間混練し、粘度１００万Ｃｐｉ　（２５℃
）である高粘度の混練物を得た。

この混練物をニッケルメッキを施したパンチング板にオ
ーが形成機を用いて１ｍの厚みにコーティングし、これ
を８００℃のη元方囲気中で焼結した後、更に空気中で
加熱処理して耐腐食のための酸化被膜を形成させ電極基
板を得た。この電極基板の多孔度は９３８％と高多孔度
のものであり、この電橋基板を硝酸二ｙケル水溶液に浸
漬後、乾燥し、アルカリ処理を行って活物質化させると
いう工程を５回繰り返して所定ニッケル活物質を充填し
、本発明電極Ａを作製した。

比較例１ 金属繊維を添加せず、多孔度８２％である従来のニッケ
ル焼結基板を用い、実施例１と同様にして活物質を充填
し比較電極Ｂを得た。

比較例２ 金属繊維を添加せず、造孔剤を用いて多孔度を９３％と
した特曲昭５８−６６２６７号公報に記載されたニッケ
ル焼結基板を用い、集泥例１と同様にして活物質を充填
し比較型ハＣを得た。

これらのＣｆ１Ａ、Ｂ、（を用い、対極をカドミウム極
として密閉ニッケルーカドミウム蓄電池を得、サイクル
特性を比較した。この結果を第６図に示す。これより本
発明電極Ａを用いた電池は９３％と多孔度が高いにもか
かわらず、多孔度８２％の比較電極Ｂを用いた電池とサ
イクル数は同程度であってサイクル特性に優れるもので
ある。これは一般的に多孔度が高くなると基板の強度が
低下するが、本発明電極Ａは金属繊維が添加されている
ので基板強度が大きく、腐食による脆弱化という問題を
生じないことに基づくものである。一方、比較電極Ｃを
用いた電池は多孔度が９３％と高いのでサイクル数進行
に伴い基板が脆弱化し、サイクル特性が急激に低下して
いる。

また、多孔度が８２％の時の活物質充填量は発明者の実
験によれば１．５９　／　ｃ　ｃ程度であるが、多孔度
が９３％の時には２．ＣＪ９／ｃｃ程度となり、本発明
電極Ａは比較電極Ｂに比べ活物質充填量が約２５％近く
向上するものである。つまり本発明電極Ａは高多孔度で
あるにもかかわらず、サイクル特性が良好なものである
。

尚、スラリー製造時において実施例１で示したように、
水に造孔剤を分散させた後糊料を加えるものが、均一に
混練されやすく、更にここに金属繊維を分散させた後、
ニッケル粉末を混練する方が均一に混練されやすい。

又、実施例において活物質を充填する方法として化学含
浸法によるものを示したが、ペースト状活物質を基板多
孔部に充填するものであっても実施しつる。

（ト）発明の効果 本発明の電池用電極の製造方法によれば、機械的強度を
低下させることなく高多孔度の焼結基板が得られるので
、サイクル特性に優れ、且活物質充填黴の高い電池用電
極が提供できるものでありその工業的価値はきわめて大
きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は水の添加量を変えたときの混練物の粘度と体積
変化との関係の図、第２図は水の添加量を変えたときの
混練物の粘度と必要攪拌時間との関係の図、第３図は混
練物への造孔剤の添加量を変化させた時の焼結基板多孔
度との関係の図、第４図は金属繊維添加何、無における
焼結基板多孔度と電極利用率の関係の図、第５図は二ｙ
ケル繊維添ｉＪＱ量と基板の剥離率との関係の図、第６
図は電池のサイクル特性比較図である。 Ａ・・・本発明品、Ｂ、Ｃ・・・比較例。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケル粉末と、金属繊維と、造孔剤と、糊料と
   を混練して得た粘度５０万〜２００万ｃｐｓである高粘
   度の混練物を、芯体に塗着及び乾燥した後焼結して多孔
   性焼結基板を作製し、該多孔性焼結基板に活物質を充填
   することを特徴とする電池用電極の製造方法。
2. （２）前記金属繊維がニッケル繊維であり、このニッケ
   ル繊維の添加量が前記ニッケル粉末及び金属繊維の全重
   量に対して５〜３０重量％である特許請求の範囲第１項
   記載の電池用電極の製造方法。