JPS63237357A - アルカリ蓄電池ペ−スト式負極 - 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 本発明はアルカリ蓄電池用負極の負極基板（集電体）と
負極活物質を改善することにより、高容量で高率放電特
性に優れた電池全提供するアルカリ蓄電池用ぺ一東ト式
負極に関するものである。

従来の技術 従来、この種のアルカリ蓄電池用ペースト式負極は、特
開昭５５−１５７８６８号、特開昭６６−１４５６６８
号に示されるように、鉄、ニッケル、あるいは鉄にニッ
ケルメッキを施した繊維を焼結した焼結多孔体を基板に
用いる系が知られている。しかし、腐食およびそれによ
る電池特性の劣化の観点より、銅繊維を基板材料として
使用することには問題があった。

発明が解決しようとする問題点 このような従来の構成（焼結多孔体材料として、鉄、ニ
ッケル、鉄にニッケルメッキ）では金属自身の電子電導
性が銅に比べ低い。したがって、電子電導性を改良する
ために、基板に使用する金属量を増大させる必要があっ
た。しかし、この方法によれば活物質の充填量が低下し
、高容量化が困難となる。本発明はこのような問題点を
解決するもので、焼結多孔体材料として銅繊維を取υ上
げ、高多孔度の焼結多孔体においても必要な電子電導性
を確保すると共に、アルカリ電解液においても銅の腐食
を防止することを目的とするものである。

問題点を解決するための手段 この問題点を解決するために本発明は、銅繊維を焼結し
た焼結多孔体に充電状態である負極活物質が一部含まれ
る負極活物質をペースト状として充填して、負極を構成
したものである。

作用 この構成により、電池を構成する一つの工程である電解
液の注液工程を終了した直後においても、正常な負極の
電位を示す。したがって、銅がアルカリ電解液に溶解す
るような電位には達しない。

このような作用により、電解液中への銅の溶解が防止で
き、電池特性の劣化を防止することとなる。

実施例 （実施例１） びびり振動切削茄工法によシ作成された平均繊維径、（
イ）５μ、（ロ）１０μ、（ハ）６０μ、に）７０μの
４種類の銅繊維をエアーレード法で分布した後、還元性
雰囲気下９５０″Ｃで約３０分間焼結させ、厚さ１　ｍ
ｍ多孔度９６％の焼結多孔体を得る。このような焼結多
孔体を密閉形ニッケル水素蓄電池の負極基板として用い
た例について示す。

水素を吸蔵・放出する合金材料として、純度９９．６％
以上のランタン（Ｌａ）　、ニッケル（Ｎｉ）。

コバル）　（Ｃｏｏ’）　、マンガン（Ｍｎ）　、希土
類元素含有量９８．５％以上のミシュメタル（ＭＷ）’
を用いて、合金組成がＬａ（１３Ｍｍ（１７Ｎｉ１５Ｃ
ｏ４，２Ｍｎ（Ｈになるように各々の金属を秤量し、ア
ーク溶解炉を用いて合金を作成した。この合金を１０６
０°Ｃ，６時間、真空度１０−２Ｔｏｒｒ　以下に保ち
、真空熱処理を行なった。冷却後この合金を粉砕し、３
８μ以下の粉末とした。また、一部は粉砕することなく
、密閉容器内に合金を収納し、水素を吸蔵・放出させる
ことによシ粉砕と水素を一部吸蔵した合金粉末とした２
種類の合金粉末を作成した。前者の機械的に粉砕した合
金粉末を単独で院用するａと、後者の粉末を１Ｑｗｔ％
混合した合金粉末すを使用する２種類の負極材料粉末を
用意した。ついで、２種類の粉末各々１ｏｏｆｉに対し
て、１．５ｗｔ％のポリビニルアルコールの水溶液を２
６９の割合で混合シテ、泥状のペーストとした。これら
のペーストを前記（イ）〜（ロ）の銅繊維焼結多孔体内
へ均一に充填し、その後、乾燥、７Ｊ］圧プレスを行な
い厚さ０．６ｍｍの水素吸蔵電極を構成し、単２形アル
カリ蓄電池で評価するために寸法２６０Ｘ３Ｂｍｍに切
断し、負極とした。

つぎに、酸化ニッケル正極として、公知の方法で得られ
た発泡式ニッケル正極（理論光てん電気量２９２０〜３
０３０！ＩＩＡｈ）と、セパレータにはポリアミドの不
織市を中央に配し、上記水素吸蔵電極とを用い渦巻状に
巻回し群構成を行った。これを金層ケースに挿入後、電
解液として、水酸化リチウムａ　ｏ　ｇ／ｌ　溶解させ
たＣｏｗｔ％の水酸化カリウム水溶液を使用して構成さ
れる公称容量２．８　Ａｈの単２サイズの密閉形ニッケ
ルー水素蓄電池を構成した。これらの電池の負極基板の
種類。

合金粉末の種類と電池特性を第１表に示す。

第１表　負極構成条件と電池特性 電池特性の比較は２０°Ｃ１一定温度下で初サイクルの
充電ｆＯ，１Ｃ，で１５時間、２サイクル目以降は０．
２Ｃで乙６時間、放電は４目まで０．２Ｇの電流で終止
電圧が０．９ｖまで放電を続け６目の放電音３０、それ
以降ｆ０．６Ｇにして電池のサイクル寿命を調べた。こ
の結果を第１図に示す。

これらの結果より、まず同様の線径で銅とニッケルの相
異を比較した電池Ｃ１電池０．電池Ｈにおいては、平均
電圧に大きな差が認められた。とぐに、高率放電時すな
わち、３Ｃ放電においてその傾向が顕著に現われた。こ
の結果より、銅繊維およびクローム銅繊維を丈用するこ
とは高率放電特性を向上させるための有効な手段である
ことが言える。一方、銅繊維の線径を変化させた焼結多
孔体を用いた電池ム、Ｃ，Ｅ、Ｆの放電時の平均電圧は
０．２Ｇではほとんど差が認められず、３Ｇ放電におい
ては電圧差が生じ、線径の細いものほど電圧が高めにな
った。また、０．２　Ｇと０．３　Ｇの容量比率も同様
な傾を示したが、致命的な差が認められるには至らなか
った。しかし、線径１０μ未満の繊維は繊維状にｍ工す
る工程が複雑になるためコストの上昇を招き、極板作成
時に充填性が悪くなるなどの問題が生じる。また、線径
の太い繊維を用いた場合は活物質と接触する表面積が低
下することによる放電電圧の低下、同一多孔度の焼結多
孔体においては、繊維と繊維のからみあう接点、接触面
積の低下などによる焼結多孔体の強度の低下などが考え
られる。したがって、１０〜６０μの線径の繊維を使用
することが望ましい。

第１図に示す電池Ｂ、電池りは機械的に粉砕しただけの
合金粉末を用いた電池で、電池Ｃ１電池Ｅは、合金を水
素化させることにより粉砕と同時に、一部水素を吸蔵さ
せた状態の合金粉末を混入させた違いがある。サイクル
寿命の結果から明らかなように、電池Ｃと電池Ｅは電池
Ｂと電池りに比べ、放電容量の低下がほとんど認められ
ず、長時間安定な特性を示した。このように、一部水素
化した合金粉末を用いた場合は、電池構成時に電解液を
注液すると同時に水素極の開回路電位を示し、銅が溶解
する電位を示さない。しかし、合金を水素化していない
場合は、銅金属の溶解電位以上（電位的には責な電位）
になり、一部銅が溶解を起こす。この結果、集電体とし
て働きが低下、銅イオンの悪影響に放電容量の低下を起
こし、さらに、第１表に示すように高率放電特性の劣化
も認められ、電解液を注入し、充電を行なわないで長時
間放置した場合は短絡現象が現われることもあった。

（実施例２） ニッケルーカドミウム蓄電池に適用した場合について以
下に示す。金「カドミウム粉末が２゜ｗｔ％含まれる酸
化カドミウム粉末との混合粉末Ｃと酸化カドミウム単独
粉ｆｆｄの２種を用意し、公知の方法によシペースト状
として、実施例１に示す平均線径１０μの銅繊維焼結体
内へ充填後、乾燥、７Ｘ＋圧して厚さ０．６５　ｍｍの
カドミウム負極とした。その後、前記ｄ粉末を使用した
カドミウム負極について、一部放電リザーブを設けるた
めに水酸化カリウム水溶液中で充電し、酸化カドミウム
の一部を金属カドミウムに転化し、水洗、乾燥したカド
ミウム負極を構成した。以上のようにして得られた３種
類の負極を単２形ニッケルーカドミウム蓄電池で評価す
るために寸法２６０Ｘ３Ｂｍｍに切断した。ついで酸化
ニッケル極として、公知の方法で得られた発泡式ニッケ
ル正極（理論充填電気量２５１０〜２６４０ｍムｈ）と
セパレータとしてボリアミド不織布を中央に配して、上
記カドミウム負極とで渦巻状に巻回し、金属ケースに挿
入後、電解液として水酸化リチウム３０ｇ／ｌ溶解させ
た３Ｑｗｔ％の水酸化カリウム水溶液を吏用して、公称
容量２．４ムｈの単２サイズ密閉形ニッケルーカドミウ
ム蓄電池！、Ｊ、Ｋを構成した。この電池に使用した負
極粉末種類と電池特性について第１表に示す。この場合
の電池試験条件は実施例１と同様にした。また、サイク
ル寿命の結果を第２図に示す。

これらの結果より１本発明の活物質を一部充電状態で充
填した負極を用いた電池工の高率放電特性は電池電圧、
放電容量も良好な結果が得られ、そうでない電池Ｊ、Ｋ
については電圧低下、容量低下が大きくなり、第２図で
も明らかなように、充放電サイクルの繰シかえしによる
放電容量の低下が大きくなった。電池Ｊについては、ニ
ッケル極とカドミウム負極の放電利用率の相違により、
カドミウム容量規制の電池になったもので、電池Ｋにつ
いては、化成充電を行った工程によシ、金属鋼の腐食を
受け、銅繊維表面が酸化され、電子電導性が低下したこ
とに起因する。

発明の効果 以上のように本発明によれば、銅繊維および銅主体合金
の繊維の焼結体がアルカリ蓄電池用ペースト式負極の負
極基板として匝用でき、高容量で高率放電特性の優れた
アルカリ蓄電池が可能になり、しかも、銅の腐食が防止
でき長寿命の電池が可能になるという効果がえられる。

【図面の簡単な説明】

第１図は電池Ｂ、電池Ｃ１電池り、電池Ｅの充放電サイ
クル数と放電容量との関係を示す図、第２図は電池Ｉ、
電池Ｊ、電池にの充放電サイクル数と放電容量との関係
を示す図である。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名菓　
１　図 放１じ１ｔと児哀覧すイクル奴 兜哀亀ブイクル歓（司）

Claims (3)

【特許請求の範囲】
1. （１）銅繊維および銅を主体にする合金繊維を焼結した
   焼結式多孔体に、充電状態にある負極活物質を一部含ん
   だペースト状負極活物質を充填したことを特徴とするア
   ルカリ蓄電池用ペースト式負極。
2. （２）銅繊維および銅を主体にする合金繊維の線径が１
   ０〜５０μである特許請求の範囲第１項に記載のアルカ
   リ蓄電池用ペースト式負極。
3. （３）負極活物質が水素で、その負極材料が水素吸蔵合
   金であることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載
   のアルカリ蓄電池用ペースト式負極。