JPS63128557A - ニツケル−カドミウム電池 - 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、ニッケル−カドミウム電池に関するものであ
る。

ニッケル−カドミウム電池は、アルカリニ次電池の代表
的なものとして広く使用されている。ニッケル−カドミ
ウム電池は、ニッケルとカドミウムとを活動物質として
、その酸化還元反応ぼより充電及び放電をする。

而してその両極における反応は、次の通りである。すな
わち、 陽極：　２Ｎｉ（ＯＨ）２＋２０Ｈ″″才Ｎｉ　ＯＯＨ
＋２Ｈ２０＋２ｅ− 陰極：Ｃｄ（ＯＨ）２＋２ｅ−＃Ｃｄ　＋２０Ｈ−（充
電時は式が右方に進行し、放電時には左方に進行する。

） 従来の技術 従来一般に使用されているニッケル−カドミウム電池は
、極板として、８０〜１００μの厚みの鉄板に直径２ｍ
ｍ程度の多数の孔を穿設し、これに平均７〜８μの厚み
のニッケルメッキを施したものを使用している。而して
該極板に、活動物質として陽極の極板には水酸化ニッケ
ル、陰極の極板には水酸化カドミウムを、それぞれ単独
で若しくはニッケル粉末と混合してペーストとしたもの
を塗布し、又は、前記極板にニッケル粉末のペーストを
塗布してこれを焼結し、これに陽極の極板には硝酸ニッ
ケルを、陰極の極板には硝酸カドミウムをそれぞれ含浸
させ、水酸化ナトリウムで化成してそれぞれ水酸化ニッ
ケル及び水酸化カドミウムとしたものを電極としている
。そしてこの電極間に、不織布に電解液としての水酸化
カリウム溶液を含浸したセパレーターを挟持して電池を
構成している。

発明が解決しようとする問題点 しかしながらこの電池においては、極板が鉄板にニッケ
ルメッキを施し、これに機械的にパンチングして多数の
孔を穿設しているので、各種の問題が生じる。

すなわち、前記極板は鉄板よりなるので、鉄がアルカリ
性の電解液によって侵され易く、寿命が短い。鉄板は通
常８０μ程度の厚みのものが使用され、その表面がニッ
ケルでメッキされてはいるものの、大面積の鉄板にメッ
キを施すとそのメッキの厚みにむらが生じ、薄い部分に
おいてはメッキのピンホールから電解液が浸入し、鉄板
が侵されて極めて脆くなる。またメッキ厚の薄い部分に
おいても電解液の浸入を防止しようとすれば、メッキの
厚みは少なくとも３μ以上必要であり、最低のメッキ厚
を３μ以上としようとすれば全体に互って必要以上に厚
くしなければならず、平均で７〜８μ程度、厚い部分で
は１０μ以上もの厚みのメッキを施す必要があり、電極
が厚く且つ硬くなる。

また従来の極板はニッケルメッキ鉄板に機械的にパンチ
ングにより孔を開けているので、パンチング治具の強度
の関係で小口径の孔を密に開けることが困難であり、現
実的にはその孔の径は１゜５ｍｍ以上のものとなり、開
口率は最大でも４０％程度が限界である。従って電池と
しての容量を十分に高めることが困難であり、また電極
の表面に凹凸が生じることとなり、セパレーターとの密
着性に劣り、十分に大きい電流を発生させることができ
ない。

さらに電池の極板としてはニッケル単体で良く、鉄板は
必要ないのであるが、機械的にパンチングするためには
、機械的強度を確保するために１００μ近い厚さが必要
であり、過度に薄い板ではパンチングが困難である。し
かしながら一方、電池として作用させるためにはニッケ
ルは数μの厚みがあれば十分であり、高価な金属ニッケ
ルの厚い板を使用するのは経済的にも好ましくない。従
って電池としては同等必要がなく、且つ腐蝕の問題をも
有する鉄板を、極板の芯として使用せざるを得ないので
ある。

このように従来のニッケル−カドミウム電池は種々の問
題点を有しているのであるが、コストや他の問題点との
兼合いにより、結局前述のような構造のものが使用され
ているのが実情であり、根本的に改良されたニッケル−
カドミウム電池の出現が期待されていたのである。

本発明はかかる事情に鑑みなされたものであって、コン
パクトで且つ電池としての容量が大きく、大電流を発生
させることのできるニッケル−カドミウム電池を提供す
ることを目的とするものである。

問題点を解決する手段 而して本発明は、厚さ１０〜５０μのニッケル薄板に直
径０．１〜２ｍｍの孔を穿設し、開口率を４０〜７０％
とした極板に、それぞれ陽極及び陰極の活動物質を塗布
して電極を形成し、該電極間に電解液を含浸したセパレ
ーターを挟持したことを特徴とするものである。

以下本発明の電池を図面に従って説明する。第１図は本
発明の電池１を示すものであって、二枚の電極２．３間
に、セパレーター４が挟持されて構成されている。なお
電極２は、電池の陽極であり、電極３は陰極である。而
して電′Ｉｆｇ１２．３は、それぞれ第２図に示すよう
に、ニッケルの薄板５に多数の孔６を穿設してなる極板
７に、それぞれ電池の陽極及び陰極を形成する活動物質
を含むペースト８を塗布し、これを焼結してなるもので
ある。

活動物質としては、陽極の電極２に塗布するものとして
は水酸化ニッケル、陰極の電極３に塗布するものとして
は、水酸化カドミウムが使用される。そしてこの活動物
質を単独で、又は粉末ニッケルのペーストに混合し、こ
れを極板７に塗布して電極を形成する。

また前記極板７にニッケル粉末のペーストを塗布してこ
れを焼結し、これに陽極の極板には硝酸ニッケルを、陰
極の極板には硝酸カドミウムをそれぞれ含浸させ、水酸
化ナトリウムで化成してそれぞれ水酸化ニッケル及び水
酸化カドミウムとしたものを電極とすることもできる。

而して本発明における極板７は、厚みが１０〜５０μの
ニッケルの薄板５に、直径が０．１〜２ｍｍの孔６を穿
設し、その孔６の開口率を４０〜７０％としたものであ
る。

厚みが１０μ未満では極板としての強度が不足し、また
５０μを越えると、過度に厚くなり、重く、また高価な
ものとなる。

また孔６の径が２ｍｍを越えると、その孔６内に包含さ
れたペースト８が収縮して電極２．３の表面に凹凸が生
じ、電［ｉ２，３とセパレーター４との密着性に劣り、
大電流を発生させることができない。また０、１ｍｍ未
満では、その孔６内にペースト８を包含しにくい。

また極板７の開口率を大きくすることにより、より大量
のペースト８を包含することができ、電池の容量を大き
くすることができるのであって、開口率を４０％以上と
するのが好ましい。ただ過度に開口率が大きくなると孔
６の間のニッケルの薄板５が過度に細くなり、極板７の
形状を保持し得なくなるので、７０％以下に止めるのが
適当である。

かかる極板７は、従来のように金属板に機械的にパンチ
ングする方法では製造が困難であるが、以下に示す方法
によりこの極板７を製造することができる。　　　゛ 第３図は前述のような極板７を製造する方法を示すもの
であって、メッキ槽９内にメッキ液１０としてのスルフ
ァミン酸ニッケル溶液が収容されており、その底部には
チタン等の耐蝕性に優れた金属よりなるメツシュ１１が
敷かれており、該メツシュ１１上に金属ニッケルの塊１
２が載置されている。

前記メッキ槽９の上部には、円筒状のドラム１３が、回
転自在に軸支されている。該ドラム１３は、鉄、ステン
レス、アルミニウム等の金属よりなり、その外周面には
、エポキシ樹脂のような合成樹脂又はセラミック固溶体
等の、非導電体よりなる小片１４が所定の配列で埋設さ
れており、該小片１４の一部が前記ドラム１３の外周面
に露出せしめられている。而してこのドラム１３の下部
は、前記メッキ槽９内のメッキ液１０に浸されている。

而してメッキ液１０を約６０℃程度に加温し、ドラム］
、３を２００〜１０００ｍｍ／ｍｉｎノ周速で回転しつ
つ、前記メツシュ１１を陽極とし、ドラム１３を陰極と
して、５〜１５Ｖの電圧を加え、５〜８Ａ／１００ａＩ
２の電流を流すと、前記メツシュ１１に電気的に接触し
た金属ニッケルの塊１２がメッキ液１０中に溶出し、ド
ラム１３の外周面の金属部分にニッケルが析出してメッ
キされ、ニッケルのメッキ層を形成する。該メッキ層は
、ドラム１３の金属部分にのみ形成され、小片１４が露
出した部分にはニッケルが析出することがなく、小片１
４の大きさ及び配列に従ってメッキ層に透孔が形成され
る。

ドラム１３を一定速度で回転することにより、その外周
面に連続的にメッキ層を形成し、そのメッキ層を水１５
で洗浄した後ドラム１３の外周面から剥離して、ニッケ
ル薄板状の極板７として巻き取る。

この方法により製造される極板７には、小片１４の大き
さ及び埋設した配列に従って孔６が形成されるのである
。而して前記従来例のようにパンチングにより孔を開け
る必要がないので、加工時の強度を保持するために必要
以上の厚みを必要とせず、またパンチング治具の強度を
考慮する必要がないので、極めて小口径の孔を高密度で
形成することもできるのであって、本発明において使用
するような０．１〜２ｍｍの孔６を開口率４０〜７０％
となるように穿設しな、１０〜５０μの厚みを有する極
板７を、極めて容易に且つ低コストに製造することがで
きる。

次に、電極２，３環に挟持されるセパレーター４は、不
織布等の多孔質の材料が使用され、該材科内に電解液と
して水酸化カリウム水溶液が含浸されている。

そして、前記電極２．３の間に、電解液を含浸したセパ
レーター４を挟持することにより、電極２．３をそれぞ
れ陽極及び陰極とするニッケル−カドミウム電池が形成
される。そして電極２及び電極３をそれぞれ直流電源の
陽極及び陰極に接続することにより、前記反応式が右方
に進行し、電池は充電される。

充電した後、電極２及び電極３をそれぞれ負荷に接続す
れば、電流は電極２から電極３に向って流れ、前記反応
式が左方に進行し、電池は放電する。

発明の効果。

本発明によれば、電極２．３を形成する極板７が、薄く
且つ小口径の孔６を高密度に形成しているので、電極２
，３の厚さが薄く、単位容積当りに大面積の電池を収容
することができ、また開口率が大きいので、コンパクト
で且つ容量の大きいニッケル−カドミウム電池となるの
である。しかも孔６の径が小さいので、電極２，３の表
面が平滑となり、セパレーター４との密着性が良好であ
って、単位時間当りに大きい電流を流すことができる。

また本発明においては、従来の電池のように極板７の中
に電池としては不用の鉄板を有していないので、電解液
による鉄板の腐蝕の問題も生じることがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電池の斜視図であり、第２図は当該電
池における電極の一部の拡大断面図である。第３図は本
発明における極板を製造する状態を示す中央縦断面図で
ある。 １・・・・・・電池　　　　　　２．３・・・・・・電
極４・・・・・・セパレーター　　５・・・・・・ニッ
ケルの薄板６・・・・・・孔　　　　　　　７・・・・
・・極板／ＡＩ　　　　　　Ｊ＋

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １　厚さ１０〜５０μのニッケル薄板（５）に直径０．
   １〜１．５ｍｍの孔（６）を穿設し、開口率を４０〜７
   ０％とした極板（７）に、それぞれ陽極及び陰極の活動
   物質を担持せしめて電極（２、３）を形成し、該電極（
   ２、３）間に電解液を含浸したセパレーター（４）を挟
   持したことを特徴とする、ニッケル−カドミウム電池