JPS6310464A - カドミウム極板の製造方法 - 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】 〈産業上の利用分野〉 この発明は、ニッケルーカドミウム蓄電池の如きアルカ
リ蓄電池などの陰極として用いられるカドミウム極板の
製造方法に関するものである。

〈従来の技術〉 ニッケルーカドミウム蓄電池などに用いられるカドミウ
ム極板としては、工程が比較的簡易で製造コストの安い
ペースト式のものが工業的に広く用いられている。この
種のペースト式カドミウム極板は、一般に、酸化力ドウ
ミムや水駿化カドミウムなどの活物質粉末に、極板強度
をもたせるための補強域維や、これらを結着させるため
のポリビニルアルコールの如き粘着剤などを、水などの
適宜な溶媒と共に混練して活物質ペーストを作り、この
活物質ペーストを導筒芯体の表面に塗着し乾燥した後、
そのままもくしは化成処理を施し、電池機種に応じて必
要な寸法に切断するといった一連の工程により製造され
ている。このような化成処理としては、苛性カリ水溶液
などのアルカリ溶液中において、常温で０．１〜０．２
Ｃ程度の低率電流値で充放電を１〜数回繰り返した後、
最後に極板の水洗・乾燥を行なう方法が従来より一般に
用いられている。

上記のように化成処理を施さずに電池組立に供する未化
成形式のものとしては、例えば特開昭５８−８０２６８
号公報に開示されているように、主活物質としての酸化
カドミウムに予備充電量としての金属カドミウムを含有
させてなる活物質ペーストを用いたものが知られている
。この未化成形式のペースト式カドミウム極板では未化
成でありながら高活物質密度充填が可能で、化成設備及
び化成に要する電気エネルギーが不要なことから、極板
製造工程が簡易化する等の長所がおるものの、陽極と組
合せて電池を構成した状態において、陽極から発生する
酸素ガスと接触し易い極板表面に金属力ドウミムが生成
され難く、このため酸素ガス吸収性能が劣って電池の密
閉化が困難になる等という欠点がある。

一方、上記化成処理を経て製造したペースト式カドミウ
ム極板の場合は、化成により極板中に金属カドミウムの
導電マトリックスが形成される。このため、電池に組込
んだ場合には極板表面に金属カドミウムが生成され易く
、上記未化成のものに較べて酸素ガス吸収性能に優れる
といった特長がある。

化成処理を行なう形式のペースト式カドミウム極板にお
ける酸素ガス吸収性能を更に向上させてこれを用いて組
立てた密閉型電池におけるガス漏れや電解液漏れなどを
効果的に抑制するための従来技術としては、例えば特公
昭５３−３９９７９号公報にみられるように、導電芯体
にその内底部を接近させた凹部を活物質層に形成するこ
とで、導電芯体表面に、化成処理により生成した上記導
電マトリックスを形成する金属カドミウム層を部分的に
露出せしめ、もって酸素ガス吸収性能向上を図るように
した構成がある・〈発明が解決しようとする問題点〉 しかしながら、上記のように活物質層に凹部を設けた場
合でも極板の酸素ガス吸収性能向上の度合はまだまだ小
さく、実用上不十分であるという問題がおる。また上記
従来構成では化成処理後の極板を、表面に突起を有した
ローラによりプレスする等の工程を要し、極板製造工程
が煩雑化するという問題もある。

〈問題点を解決するための手段〉 本発明者は、極板に格別の物理的処理を施すことなく、
化成処理を行なうペースト式カドミウム極板における酸
素ガス吸収性能の更なる向上を図りうる方法について研
究した所、以下の手段に依ればこの目的を達成できるこ
とを知得してこの発明を完成した。

即ち、この発明のカドミウム極板は、酸化カドミウムを
主活物質として含有する活物質ペース１−を導電芯体に
塗着し乾燥してなるカドミウム極板の化成処理工程にお
いて、カドミウム極板の活物質理論容量の１．０〜３．
０Ｃの電流値でカドミウム極板の充電を行なうことを要
旨とする。

また、上記活物質ペーストの溶媒として水を用いる場合
、リン酸塩、ケイ酸塩、と酸塩又はクロム酸塩のうちの
少なくとも一つのオキソ酸をこの水に添加するようにす
れば更に好ましい。

尚、上記充電時の充電量については、極板の活物質理論
容量の１１０〜１２０％相当量程度でよいことが確認さ
れている。

く作　用〉 活物質ペース］・塗着・乾燥後のカドミウム極板を上記
のようにこの極板の活物質理論容量の１．０〜３．０Ｃ
のハイレート電流で充電した場合、充電反応によって極
板中の酸化カドミウムが金属カドミウムに転化する反応
が急激に起こり、このために極板の厚み方向の収縮のみ
ならず極板の面方向での大きな収縮が短時間に生じ、特
にこの面方向での収縮によって極板の表裏ともに無数の
クラックが生成する。また、上記導電芯体として例えば
パンチングメタルの如き多孔ヰのものを用いた場合、第
１，２図に示したように、上記クラックによって個々の
開孔部２を通しての透孔５も形成される。尚、図中１は
カドミウム極板、３は活物質ツー１〜部分、４はクラッ
クである。また、第２図に示したクラック４からは導電
芯体表面が露出している。そして、このクラックや透孔
の生成によって、格別の物理的処理をすることなく導電
芯体表面の金属カドミウム層を極板表面に露出させるこ
とができる。また、物理的且つ巨視的なガス空間が極板
内部にできると共に極板の表面積が著しく増大するので
電池組込み時における陽極からの酸素ガスとの接触面積
が著しく拡大されてこの酸素ガス吸収反応が促進される
。

また、上記オキソ酸の添加により、例えば特公昭５Ｂ−
４８９９０号公報に記載のおるように、ペースト中の活
物質粉末の水和防止が図れ、極板の活物質充填密度が向
上して高活物質密度充填が行なえることは知られている
。本発明においてこのオキソ酸塩添加技術を併用するこ
とで活物質層の上記収縮が更に促進され、結果的に極板
の酸素ガス吸収性能を数段高めることができるという格
別の効果がおることが知１ｑされている。

〈実施例〉 酸化カドミウム粉末（活物質）　１０００ｇに、ヒドロ
キシプロピルセルロース（糊料剤）６ｇ、５重量％リン
酸ナトリウム水溶液（水和防止剤と溶媒との混合液）　
３００ＣＣを加え、更に補強材として長さが約１．５ｍ
ｍで太さが１〜２デニールの６−ナイロン繊維１０Ｃ１
を加え、これらを十分混練して活物質ペーストを作った
。この活物質ペーストを開孔率３５％のパンチングメタ
ルからなる多孔性の導電芯体に塗布し乾燥させて得たペ
ースト式カドミウム極板を２０重弔％の苛性カリ水溶液
中で、極板理論容量の２．０Ｃ（０，５時間率）の電流
で、極板理論容量の１２０％相当量の充電を行なった後
、゛従来と同じ電流（０，１〜０．２０）で充電量の５
０％相当量の放電をするという一連の化成処理を行ない
、次いで水洗・乾燥し、その後３３　ｘ　２００ｍｍの
寸法に切断した。

このカドミウム極板を陰極として用い、陽極には公知の
ニッケル極板（３３ｘ１６０ｍｍ　＞を用い、これらを
ナイロン不織布製のセパレータを介して巻きとって作っ
た電極体を電池缶−に収納するなどして、公称容！−１
，２Ａｌｌの密閉型ニッケルー力ドウミム蓄電池（電池
Ａ）を作製した。

また、第１表に示したように、上記充電時の電流値（Ｃ
）を変え、並びに水和防止剤であるリン酸ナトリウムを
添加しあるいは無添加とした他は電池Ａと同様にして密
閉型ニッケルーカドミウム蓄電池Ｂ−Ｆを作製した。但
し、電池Ｆに用いたカドミウム極板の場合は充電前に極
板表面に多数の凹部を機械的手段で形成した。

第１表 以上の６つの電池について、電池公称容量の０．１Ｃの
電流値で１５時間充電した後にｉ、ｏｃの電流値で端子
電圧が１．Ｏｖまで放電するという初期充放電操作を１
サイクル行なった。その後、電池缶底部に２．０φの開
孔を設け、この開孔からガス圧計により電池缶内のガス
圧を測定できるようにセットした状態で、電池公称容量
の１．０Ｃの電流値、つまり１．２Ａでの急速充電試験
を行なった。急速充電時間が１．５時間並びに３時間の
時の電池Ａ−Ｆの電池内圧（Ｋｇ／ｃ＋ｉ２＞を第２表
に示した。尚、試験時の環境温度は２５°Ｃでおった。

第２表 上表の結果より、本発明に係るカドミウム極板を用いた
電池Ａ〜Ｄの場合は、従来のカドミウム極板を使用した
電池Ｅ、Ｆに較べて、電池内圧の上昇が極く少ないこと
がわかる。よって、電池Ａ−Ｄでは急速充電によりニッ
ケル極板において発生した多量の酸素ガスの消費が有効
に行なわれており、本発明のカドミウム極板の酸素ガス
吸収性能が良好であることは明らかである。また第１，
２表より、上記化成処理時の充電電流値を１．ＯＣ程度
としてもかなり大きな効果があるものの、２．ＯＣ以上
とした方が更に大きな効果がおることがわかる。また、
上記充電電流値を３．ＯＣ以上とした場合でも同様の効
果があり、酸素ガス吸収性能のよいカドミウム極板が得
られた。しかし、充電電流値を３．ＯＣ以上とした場合
には充電効率がかなり悪くなり、化成処理工程の煩雑化
を招くおそれがあるので適切でない。よって、上記充電
電流値としてはｉ、ｏ〜３．ＯＣ１好ましくは２．０〜
３．ＯＣとするのが適当といえる。一方、電池Ａ、Ｄの
比較検討からリン酸ソーダの如きオキソ酸塩を水和防止
剤として添加することにより、無添加の場合に較べてカ
ドミウム極板の酸素ガス吸収性能が数倍に高まることが
わかる。リン酸ソーダ以外のオキソ酸塩を添加した場合
も同様の効果が必ることか確認されている。

〈発明の効果〉 以上ゐように構成されるこの発明のカドミウ極板の製造
方法によれば、極板の酸素ガス吸収性能を大幅に向上さ
せることができる。また、従来の化成法に較べて化成処
理時の充電をＡイレートで行なうことから、化成処理の
工数を削減し、製造工程の簡略化を図ることができると
いうメリットを有する。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の製造方法により作製したペースト式カ
ドミウム極板の説明図、第２図は第１図における工部弁
の拡大図である。 １・・・カドミウム極板、２・・・開孔部、４・・・ク
ラック、５・・・透孔。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、酸化カドミウムを主活物質として含有する活物質ペ
   ーストを導電芯体に塗着し乾燥してなるカドミウム極板
   の化成処理工程において、カドミウム極板の活物質理論
   容量の１．０〜３．０Ｃの電流値でカドミウム極板の充
   電を行なうことを特徴とするカドミウム極板の製造方法
   。 ２、前記活物質ペーストが、リン酸塩、ケイ酸塩、ヒ酸
   塩又はクロム酸塩のうちの少なくとも一つのオキソ酸塩
   を添加し且つ水を溶媒として用いてなることを特徴とす
   る特許請求の範囲第１項記載の製造方法。 ３、多孔性の導電芯体を用いることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項または第２項記載の製造方法。 ４、前記充電をカドミウム極板の活物質理論容量の１１
   ０〜１２０％相当量行なうことを特徴とする特許請求の
   範囲第１項、第２項または第３項記載の製造方法。