JPS6369142A - アルカリ電池用カドミウム電極 - 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、電池用とくに密閉形のニッケルーカドミウム
蓄電池のカドミウム電極に関する。

従来の技術 各種の電源のうち、二次電池としては、鉛蓄電池とアル
カリ蓄電池とが広く使われている。

後者のアルカリ蓄電池では、最も広く使われているのは
、ニッケルーカドミウム蓄電池であり、密閉形構造の採
用が実用の範囲を広げる大きな要因になった。

また、電極として焼結式ニッケル極が開発されたことか
ら、放電特性とくに高率放電にすぐれ、また、寿命も長
い。さらに過充電や放置などによる性能の劣化も少なく
、低温でも性能がよい。このような特性の上に密閉化が
可能になり、使い易さと信頼性が向上した。

このような密閉形蓄電池を各種のポータプル機器に用い
るようになってから、まず高エネルギー密度が要求され
た。これについては、電極に関する容量密度の向上によ
って対応している。最近では、その他に急速充電への要
望が強い。

密閉形のニッケルーカドミウム蓄電池の密閉化の原理は
、いわゆるノイマン方式として知られ、充電完了時にニ
ッケル極から発生する酸素をカドミウム極で吸収し、カ
ドミウム極を過充電状態にしないことによシ、酸素も水
素も発生させないことを基本にしている。

したがって急速充電を可能にするためには、カドミウム
極による酸素ガスの吸収をできるだけ迅速に行なわせる
ことが必要である。事実、たとえば１時間率充電を行な
い、充電完了を電圧や温度で検知して過充電状態になる
と充電電流を減少させる方式で急速充電が可能になって
いる。

さらに、カドミウム極の酸素との反応を助けるために、
白金、パラジウムなどの酸素イオン化触媒を加える試み
があり、それなりの効果があった。

しかし、これらの添加は、加えすぎると高価になるし、
加える工程が複雑であるなどの理由で採用されていない
のが現状である。

その他にカドミウム極の表面に、銅や銅の上にニッ゛ケ
ルあるいは炭素などの導電性の層を形成することも効果
があることが明らかにされている。

また、一方、燃料電池のガス拡散電極の技術を活用して
、カドミウム極にフッソ樹脂で撥水処理を行なうことも
、ガス吸収反応を促進する効果がある。したがって急速
充電に効果がある。しかし、この手段のみでは、やはり
不十分である。つまり、撥水処理を十分性なうとガスの
吸収には都合がよいが、放電時に電圧の低下がやや大き
くなる。撥水処理が不十分であれば、その逆になる。

発明が解決しようとする問題点 このように、導電性層の形成にしても、撥水処理にして
も、十分性なうと急速充電には効果があるが、これらの
処理は、カドミウム極での、とくにイオン伝導性に抵抗
になるので、放電性能がやや劣化する。

本発明はこのような、急速充電特性と放電性能の向上を
バランスよく行なうことを目的とする。

問題点を解決するための手段 本発明は急速充電を可能にし、同時に放電時での電圧低
下の少ないカドミウム極を提供するものである。

すなわち、カドミウム極を製造後に、フッソ樹脂により
撥水処理を施し、ついで導電性の層を設ける。または、
逆に、導電性の層を設けて後にフッソ樹脂による撥水処
理を施したものである。

作　　用 このように両手段を併用することによシ、各々単独の工
程では得られなかった急速充電特性と放電特性とが得ら
れる。

なお、フッソ樹脂による処理としては、電極を製造した
後に、フッソ樹脂系のディスパージョンに浸せきし、乾
燥する工程が最も工業的に有利であるＯ また、導電性の層については、銅、ニッケル。

炭素などの粉末と結着剤とを塗着、金属の場合はスパッ
タリング、蒸着などの手段がある。しかし、工業的には
メッキが容易であり、電解および無電解メッキが採用で
きる。

メッキの金属としては、耐アルカリ性があればとくに制
限はない。一般的には、無電解メッキが容易な銅、ニッ
ケルなどがよく、ニッケルの場合は、カドミウム極に直
接液すると自己放電が増すので、銅メツキ上にほどこす
ことが好ましい。酸化カドミウムを出発材料にしたカド
ミウム極では、ニッケルの無電解メッキはや＼困難であ
るので、多孔性の銅メッキ層を設けた後に、ニッケルの
電解メッキを行なうのがよい。

以下酸化カドミウムを出発材料として用いたペースト式
カドミウム極を例にして実施例として詳述する。

実施例 市販の酸化カドミウムをポリビニルアルコールｔｖ３ｓ
＜ｘ量＞のエチレングリコール溶液９重量比で５％のポ
リエチレン微粉末、同じ（ｏ、ｅｓ％の塩化ビニル−ア
クリロントリル短繊維などを加えてペーストをつくる。

これを厚さＱ、１５　ａｒｍ　、孔径１．８■、開孔度
５０％の鉄製でニッケルメッキを施したパンチングメタ
ル板に塗着する。スリットを通して平滑化し、厚さを０
．６ｍｇに調製する。その後、１２０℃で２時間乾燥し
てペースト式カドミウム極を得る。

ついでこの極を１４０ｍＡ／−の電流密度９時間１０分
、電解浴、比重１．１６の苛性カリ水溶液。

温度２６℃の条件で対極にニッケル板を用いて充電する
。この充電量は、計算の上では、全体のカドミウム理論
容量の約３６〜４０チに相当するが、充電効率が低いの
で、実際には約２０％が充電されたとみてよい。

ついで、このようにして得られたカドミウム極に、銅の
無電解メッキを行なった。

まず、市販のアクチベータ液を５倍に希釈した水溶液中
に、２分間浸せきした。乾燥後に、同じく市販の無電解
銅メッキ浴を用い、これを６倍に希釈して、４５℃２０
分間浸せきした。なお、この処理による重量増加は、約
１俤であった。

水洗、乾燥後に、市販のフッソ樹脂ディスパージョンを
２チ水溶液に希釈し、この溶液中に、前記カドミウム極
を常温で２分間浸せきし、ついで１２０℃で１．５時間
乾燥した。この処理によシミ極面は撥水性が生じた。な
お、この撥水性処理は、導電性の層を設ける前に行なっ
てもよい。このようにして得られたカドミウム極を用い
て電池に組込んだ。

電池としては、単２形の密閉形ニッケルーカドミウム蓄
電池を例にした。したがって、このようにして得られた
カドミウム極を幅３．９ｍ、長さ２６側に裁断し、リー
ド板を所定の２ケ所にスポット溶接によシ取シ付けた。

相手極としては、公知の焼結式ニッケル極をえらび、同
じく幅３−９Ｃｍ　を長さ２２ｆｆｉとして用いた。こ
の場合もリード板を２ケ所取シ付けた。

セパレータとしては、ポリアミド不織布、電解液として
は、比重１．２０の苛性カリ水溶液に水酸化リチウムを
２０１／ｌ溶解して用いた。公称容量は２．３２Ａｈで
ある。この電池をＡとする。

つぎに比較のために、フッソ樹脂による処理を行なわず
に、カドミウム極全面にＡと同じ量の銅メッキを施した
電池をＢ１．同じく２倍のメッキを施した電池をＢ２と
して加えた。またＡと同じ２％のフッソ樹脂のみの処理
を行なった電池を０１゜また、４チで処理した電極を用
いた電池を０２として加えた。

これら電池の通常の充放電たとえば、０．２０充電−０
，２０放電では、いずれも２．３０〜２，３２Ａ）１の
範囲であり、放電特性に差はなかった。

そこで、各電池の急速充電特性を調べた。周囲温度を０
″Ｃとし、各充電率で充電した際の電池内の圧力の変化
を測定した。なお、充電量は、放電量の１．３倍とした
。また、内圧は最高値で示した。

その結果を表１に示す。

表１．各充電率で充電した際の電池内圧（単位はＫＪｄ
）この結果から、Ａは、Ｂ２とはソ等しく、その他の電
池は、かなり劣る。

つぎに放電電圧を比較した。周囲温度を１０°Ｃとし、
６Ｃの放電を行なった。その結果、電池への平坦電圧は
１，１ｏＶ、電池Ｂ１は１．１１ｖ、電池Ｂ２は１．ｏ
ｓＶ、電池Ｃ１は１．１２Ｖ　、電池Ｃ２は１．０９Ｖ
であった・ すなわち、電池Ａでは、急速充電での内圧の上昇が少な
く、また、高率放電での電圧の低下も少ない。このよう
な電池は、比較のなかには無く、内圧の点ですぐれてい
たＢ２はかなり大きく電圧が低下した。

すなわち、フッソ樹脂による撥水層の形成と導電性の層
の形成によシ、各々単独では得られない急速充電特性と
放電特性が得られた。

発明の効果 このようにアルカリ電池用カドミウム極に、導電性の層
と撥水層を設けることにより、急速充電を一層可能にし
、同時に放電時の放電電圧を良好に保つ効果を発揮する
。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）カドミウム極が、導電性の層とフッソ樹脂による
   撥水層で被覆されていることを特徴とするアルカリ電池
   用カドミウム電極。
2. （２）導電性の層が、銅、ニッケル、炭素のいずれかで
   ある特許請求の範囲第１項記載のアルカリ電池用カドミ
   ウム電極。