JPS5875768A - 電池用ペ−スト式電極の製造法 - Google Patents
電池用ペ−スト式電極の製造法Info
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- JPS5875768A JPS5875768A JP56175480A JP17548081A JPS5875768A JP S5875768 A JPS5875768 A JP S5875768A JP 56175480 A JP56175480 A JP 56175480A JP 17548081 A JP17548081 A JP 17548081A JP S5875768 A JPS5875768 A JP S5875768A
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- H01M4/26—Processes of manufacture
- H01M4/30—Pressing
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は、アルカリ電極に用いるペースト式電極、特に
ニッケル電極の製造法に関する。
ニッケル電極の製造法に関する。
各種の電源として用いられている電池において、電解液
としてアルカリ水溶液を用いる系では、正極としてニッ
ケル極、酸化銀極、二酸化マンガン極、空気極などがあ
り、負極にはカドミウム極、鉄棒、水素極などがある。
としてアルカリ水溶液を用いる系では、正極としてニッ
ケル極、酸化銀極、二酸化マンガン極、空気極などがあ
り、負極にはカドミウム極、鉄棒、水素極などがある。
正極のうちニッケル極は、とくにアルカリ水溶液中で安
定であり、充放電の可逆性にも優れていて長寿命が期待
できること、さらには利用率の点でも優れているなどの
理由で最もよく使われている。とくにニッケルーカドミ
ウム電池は、二次電池として鉛電池についで実用化され
ていて、今後も大きな需要の伸びが予測されている。ま
た、ニッケルー亜鉛電池やニッケルー鉄電池がとくに電
気自動車用として開発が進められ、また、ニッケルー水
素電池が主に宇宙用など特殊な用途に対して実用段階に
入っている。
定であり、充放電の可逆性にも優れていて長寿命が期待
できること、さらには利用率の点でも優れているなどの
理由で最もよく使われている。とくにニッケルーカドミ
ウム電池は、二次電池として鉛電池についで実用化され
ていて、今後も大きな需要の伸びが予測されている。ま
た、ニッケルー亜鉛電池やニッケルー鉄電池がとくに電
気自動車用として開発が進められ、また、ニッケルー水
素電池が主に宇宙用など特殊な用途に対して実用段階に
入っている。
このようにニッケル極は広く用いられていて、その電極
構造としては、かってはポケット式、最近は焼結式が主
流を占めている。ポケット式はよく知られているように
、孔を多く設けた鋼製の容器に水酸化ニッケルを黒鉛な
どの導電材とともに機械的に充てんして得られている。
構造としては、かってはポケット式、最近は焼結式が主
流を占めている。ポケット式はよく知られているように
、孔を多く設けた鋼製の容器に水酸化ニッケルを黒鉛な
どの導電材とともに機械的に充てんして得られている。
したがって電極は外観上は堅牢に出来ているが、活物質
は導電材や容器（ポケット）とは接触して存在している
のみであるから、大電流放電での分極が大きく、利用率
も低くなる。また、急充電などの苛酷な条件では寿命が
短くなる。
は導電材や容器（ポケット）とは接触して存在している
のみであるから、大電流放電での分極が大きく、利用率
も低くなる。また、急充電などの苛酷な条件では寿命が
短くなる。
これに対して焼結式では、微孔を有する焼結体中に活物
質が強固に付着、内蔵された形で充てんされているので
、上記ポケット式にみられるような問題は少なく、大電
流放電特性、急充電特性、寿命いずれの点でも大きな改
良がはかられている。
質が強固に付着、内蔵された形で充てんされているので
、上記ポケット式にみられるような問題は少なく、大電
流放電特性、急充電特性、寿命いずれの点でも大きな改
良がはかられている。
したがって特性のみからみれば焼結式はかなり理想の段
階に達しているといえよう。ところが、焼結体の製造、
活物質の充てんいずれにおいても工程は複雑であって、
ポケット式に比べればかなり高価になる問題がある。焼
結式に代えて孔径、多孔度とも大きい発泡メタルを活物
質支持体として用い、これに活物質を直接光てんする方
法が開発され、少なくとも活物質の充てん工程の簡易化
がはかれている。
階に達しているといえよう。ところが、焼結体の製造、
活物質の充てんいずれにおいても工程は複雑であって、
ポケット式に比べればかなり高価になる問題がある。焼
結式に代えて孔径、多孔度とも大きい発泡メタルを活物
質支持体として用い、これに活物質を直接光てんする方
法が開発され、少なくとも活物質の充てん工程の簡易化
がはかれている。
さらに簡単な方法がいわゆるペースト式であって、芯材
としてネット、孔あき板、エキスバンド−メタルなどの
二次元的な多孔体を用い、これに活物質と結着剤を混合
してペースト状にしたものを塗着し、これをスリットあ
るいはローラ間を通すことにより平滑化して、乾燥後、
必要に応じて加圧するものである。この方法は、芯材が
極めて安価であり、また活物質の充てんも容易であるの
で製法としては理想的であり、多くの提案がされている
。ペースト式電極の歴史は古く、製法はやや異なるがペ
ースト式鉛極板は極めて広く用いられている。また、カ
ドミウム極についても実用化されている。
としてネット、孔あき板、エキスバンド−メタルなどの
二次元的な多孔体を用い、これに活物質と結着剤を混合
してペースト状にしたものを塗着し、これをスリットあ
るいはローラ間を通すことにより平滑化して、乾燥後、
必要に応じて加圧するものである。この方法は、芯材が
極めて安価であり、また活物質の充てんも容易であるの
で製法としては理想的であり、多くの提案がされている
。ペースト式電極の歴史は古く、製法はやや異なるがペ
ースト式鉛極板は極めて広く用いられている。また、カ
ドミウム極についても実用化されている。
これらに対してニッケル極についても多くの提案がある
にもかかわらず実用化ができない理由としては、次のよ
うな点が挙げられる。
にもかかわらず実用化ができない理由としては、次のよ
うな点が挙げられる。
（１）ニッケルつまり活物質としての充電時でのオ・キ
シ水酸化ニッケル、放電時の水酸化ニッケルいずれもす
ぐれた導電体ではない。したがって導電材を別に加える
必要があり、加えても利用率が向上し難い。また、加え
すぎると絶対容量が小さくなってしまう。
シ水酸化ニッケル、放電時の水酸化ニッケルいずれもす
ぐれた導電体ではない。したがって導電材を別に加える
必要があり、加えても利用率が向上し難い。また、加え
すぎると絶対容量が小さくなってしまう。
い）充放電の繰り返しによシ活物質の体積変化は当然あ
るが、ニッケル極では膨潤が激しく生じる。
るが、ニッケル極では膨潤が激しく生じる。
主に上記の要因がペースト式ニッケル極の広範囲な実用
化を阻害しているのである。
化を阻害しているのである。
つまり、まず強度をあげて（２）のような膨潤、またこ
れに伴う活物質の脱落を防ぐ方法として、従来は種々の
結着剤が考えられてきた。結着剤としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、
フン素樹脂・などや、ポリビニルアルコール、カルボキ
シメチルセルロース、エチルセルロースなどがある。耐
電解液性、耐酸化性の点では勿論前者がすぐれているが
、強度を向上させるだめに大量に加えれば、電圧特性は
劣り、利用率も低下してしまう。これを抑制するために
ニッケル粉末や黒鉛などが加えられたが、多量に加える
と活物質の占める割合が減少するし、少ないと利用率が
小さい点で問題があった。
れに伴う活物質の脱落を防ぐ方法として、従来は種々の
結着剤が考えられてきた。結着剤としては、ポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリ塩化ビニル、ポリスチレン、
フン素樹脂・などや、ポリビニルアルコール、カルボキ
シメチルセルロース、エチルセルロースなどがある。耐
電解液性、耐酸化性の点では勿論前者がすぐれているが
、強度を向上させるだめに大量に加えれば、電圧特性は
劣り、利用率も低下してしまう。これを抑制するために
ニッケル粉末や黒鉛などが加えられたが、多量に加える
と活物質の占める割合が減少するし、少ないと利用率が
小さい点で問題があった。
一方、結着剤としては、ポリエチレン、ポリエチレン、
ポリスチレンなどについては、溶液状にして水酸化ニッ
ケルに加える方法と、粉末状で加え、後で加熱溶融する
方法のいずれかが採用されている。また、フッ素樹脂に
ついては、粉末状で加える方法とディスパージョンにし
て加える方法とがある。また、ディスノ、く一ジョンの
場合にはこれを水酸化ニッケルに加えて混合するとフン
素樹脂が繊′維状になり、全体がゴムのような弾性をも
って強度が犬きくなることを利用する方法もある。
ポリスチレンなどについては、溶液状にして水酸化ニッ
ケルに加える方法と、粉末状で加え、後で加熱溶融する
方法のいずれかが採用されている。また、フッ素樹脂に
ついては、粉末状で加える方法とディスパージョンにし
て加える方法とがある。また、ディスノ、く一ジョンの
場合にはこれを水酸化ニッケルに加えて混合するとフン
素樹脂が繊′維状になり、全体がゴムのような弾性をも
って強度が犬きくなることを利用する方法もある。
以Ｆの結着剤の添加やその他の耐電解液性の繊維は、ペ
ースト式あるいは加圧式のニッケル極、いわゆる非焼結
式ニッケル極の特性や寿命をある程度向上させることが
できるが、従来の焼結式に比べるとはるかに劣るために
実用上広く用いられるには至っていない。
ースト式あるいは加圧式のニッケル極、いわゆる非焼結
式ニッケル極の特性や寿命をある程度向上させることが
できるが、従来の焼結式に比べるとはるかに劣るために
実用上広く用いられるには至っていない。
本発明は、ペースト式における容易に製造ができる長所
をそのまま残して、放電特性や寿命を焼結式に近づける
すぐれた一つの製造法を提供するものである。すなわち
、本発明は、水酸化ニッケルを主としたペースト正極材
料を孔あき板を芯材としてこれに付着し、成形工程およ
び加圧工程をローラー間に通すことにより行い、その際
に芯材が延伸するまで加圧することを特徴とする。
をそのまま残して、放電特性や寿命を焼結式に近づける
すぐれた一つの製造法を提供するものである。すなわち
、本発明は、水酸化ニッケルを主としたペースト正極材
料を孔あき板を芯材としてこれに付着し、成形工程およ
び加圧工程をローラー間に通すことにより行い、その際
に芯材が延伸するまで加圧することを特徴とする。
第１図は本発明による電極を模式的に示すものである。
１は孔あき板からなる芯材である。２は活物質を主とす
る粉末、つまり水酸化ニッケル２′でニッケルや黒鉛さ
らに必要に応じてコバルトや酸化コバルトなどニッケル
の利用率や充電効率を、向上させる添加剤を含んでいる
。３は繊維である。
る粉末、つまり水酸化ニッケル２′でニッケルや黒鉛さ
らに必要に応じてコバルトや酸化コバルトなどニッケル
の利用率や充電効率を、向上させる添加剤を含んでいる
。３は繊維である。
第２図は延伸前の芯材を示し、これを矢印方向に移動さ
せて延伸すると、芯材の孔１′は１ｖ）ようになる。
せて延伸すると、芯材の孔１′は１ｖ）ようになる。
従来、加圧の方法としてローラー間を通すことは最も普
通の手段である。しかし、単にロー２間を通して加圧す
る程度では焼結式電極に近い特性や寿命は得られなかっ
た。そこでこの加圧を極端１１ に行って芯材である孔あき板が延伸するほど加圧する。
通の手段である。しかし、単にロー２間を通して加圧す
る程度では焼結式電極に近い特性や寿命は得られなかっ
た。そこでこの加圧を極端１１ に行って芯材である孔あき板が延伸するほど加圧する。
このような加圧によって放電特性や寿命は向上し、さら
に高容量化も可能になった。なお、この延伸の場合は通
常使用される孔あき板、たとえば厚さＯ，ａ〜１．５間
程度、多孔度４０〜６０係のものが好ましく、延伸の割
合は４〜１５％が好ましいことがわかった。
に高容量化も可能になった。なお、この延伸の場合は通
常使用される孔あき板、たとえば厚さＯ，ａ〜１．５間
程度、多孔度４０〜６０係のものが好ましく、延伸の割
合は４〜１５％が好ましいことがわかった。
つぎに、本発明を実施例により説明する。
性能比較のだめの電池として、単２サイズの密閉形ニッ
ケルーカドミウム蓄電池を用いた。カドミウム負極は以
下のようにして製造したものを用いた。まず、酸化カド
ミウムを主体とするペーストをニンケルメソキした鉄製
のパンチングメタルの両面に塗着し、所定の厚さに設定
されたスリット中を通過させ、乾燥工程を経て、厚さ。
ケルーカドミウム蓄電池を用いた。カドミウム負極は以
下のようにして製造したものを用いた。まず、酸化カド
ミウムを主体とするペーストをニンケルメソキした鉄製
のパンチングメタルの両面に塗着し、所定の厚さに設定
されたスリット中を通過させ、乾燥工程を経て、厚さ。
、７ｗｒＩの極板を得た。その後、苛性カリの１０重量
係水溶液中で部分充電して酸化〃ドミウムの一部を金属
カドミウムに変化させ、さらに、水洗、乾燥後、加圧し
て厚さ０６６５助にした。
係水溶液中で部分充電して酸化〃ドミウムの一部を金属
カドミウムに変化させ、さらに、水洗、乾燥後、加圧し
て厚さ０６６５助にした。
セパレータにはポリアミドの不織布を用い、電解液には
苛性カリの２５重量％水溶液に少量の水酸化リチウムを
溶解したものを１セル当たり６．３ｃｃ用いた。
苛性カリの２５重量％水溶液に少量の水酸化リチウムを
溶解したものを１セル当たり６．３ｃｃ用いた。
ニッケル正極を形成するペーストとしては２００メツ／
−のふるいを通過する粒度の水酸化ニッケル１にノと、
カーボニルニッケル１００Ｆ、黒鉛４０ｐと直径０．１
ｍ、長さ３〜５＋ｍ＊のアクリロニトリル−塩化ビニル
共重合体繊維２０１１および金属コバルト６０ｙ１カル
ボキシメチルセルロースの３重量多水溶液を前記混合粉
末に対して、１に９加え、練合したものを使用した。芯
材には厚さ０．１關の鉄板に穴径２咽、中心間ピッチ３
ｒｍで開孔したパンチングメタルにニンケルメッキを施
したものを使用した。この芯材の両面に上記ペーストを
塗着し、スリットを通過させ、乾燥後の厚さを・１．０
±０．０６ｍｍにした。その後酢酸コバルトの２００
ｆ／Ｒ，水溶液中に浸漬し、乾燥後、苛性カリの水溶液
中に浸漬し、酢酸コバルトを水酸化コバルトに変化させ
る方法により水酸化コバルトを添加した。これらの置板
をまず幅１２０聰、長さ６８０ｍ＋ｎに裁断した。つい
でローラー間を通して加圧し、長さ方向へ４チまで延イ
呻した。電極の厚さは０．７ＩＩＩＩ１１であった。こ
の電極をさらに単二の太さに裁断した。この場合は幅３
８＋ａ＋で長さを２２０胴にした。これを煽記のカドミ
ウム極とポリアミド不織布をセパレータとして組合せて
電池を構成した。この電池をＡとする。ついで、長さ方
向へ８％延伸するまで加圧した。電極の厚さは０．６６
ｍであった。同様にこの場合はＡよりは長 １くして
２３０鴫とした。この電池をＢとする。さらに１２％延
伸するまで加圧した。厚さは。、６１層であった。この
場合は長さを２４０ ｖａｎとした。
−のふるいを通過する粒度の水酸化ニッケル１にノと、
カーボニルニッケル１００Ｆ、黒鉛４０ｐと直径０．１
ｍ、長さ３〜５＋ｍ＊のアクリロニトリル−塩化ビニル
共重合体繊維２０１１および金属コバルト６０ｙ１カル
ボキシメチルセルロースの３重量多水溶液を前記混合粉
末に対して、１に９加え、練合したものを使用した。芯
材には厚さ０．１關の鉄板に穴径２咽、中心間ピッチ３
ｒｍで開孔したパンチングメタルにニンケルメッキを施
したものを使用した。この芯材の両面に上記ペーストを
塗着し、スリットを通過させ、乾燥後の厚さを・１．０
±０．０６ｍｍにした。その後酢酸コバルトの２００
ｆ／Ｒ，水溶液中に浸漬し、乾燥後、苛性カリの水溶液
中に浸漬し、酢酸コバルトを水酸化コバルトに変化させ
る方法により水酸化コバルトを添加した。これらの置板
をまず幅１２０聰、長さ６８０ｍ＋ｎに裁断した。つい
でローラー間を通して加圧し、長さ方向へ４チまで延イ
呻した。電極の厚さは０．７ＩＩＩＩ１１であった。こ
の電極をさらに単二の太さに裁断した。この場合は幅３
８＋ａ＋で長さを２２０胴にした。これを煽記のカドミ
ウム極とポリアミド不織布をセパレータとして組合せて
電池を構成した。この電池をＡとする。ついで、長さ方
向へ８％延伸するまで加圧した。電極の厚さは０．６６
ｍであった。同様にこの場合はＡよりは長 １くして
２３０鴫とした。この電池をＢとする。さらに１２％延
伸するまで加圧した。厚さは。、６１層であった。この
場合は長さを２４０ ｖａｎとした。
これを電池Ｃとする。最後に１５チ延伸するまで加圧し
た。厚さは０．５７ｍ＋であった。これは２６５即の長
さを用いた。電池りとする。
た。厚さは０．５７ｍ＋であった。これは２６５即の長
さを用いた。電池りとする。
これら電池Ａ−Ｄと比較のために、電極の厚さと長さは
それぞれＡ−Ｄと同じにして延伸しない程度に加圧した
電池を加えてそれぞれＡ′〜Ｄ′とした。次表に各電池
の充てん容量と各放電時ｌでの利用率、それ釦充電はｏ
、１ｓｃ、放電は。、３Ｃの条件で充放電し、初期容量
の６０％まで低下した場合を寿命としたサイクル寿命を
示す。
それぞれＡ−Ｄと同じにして延伸しない程度に加圧した
電池を加えてそれぞれＡ′〜Ｄ′とした。次表に各電池
の充てん容量と各放電時ｌでの利用率、それ釦充電はｏ
、１ｓｃ、放電は。、３Ｃの条件で充放電し、初期容量
の６０％まで低下した場合を寿命としたサイクル寿命を
示す。
以下余白
この表より明らかなように、電極を延伸するまで加圧す
ることは電極が破損されるのではなく、利用率、寿命と
も向上することがわかる。
ることは電極が破損されるのではなく、利用率、寿命と
も向上することがわかる。
以上のように電池用ペースト式電極の製造法において、
多孔性の導電体としてスクリーンやエキスバンドメタル
よりも強度が大きい孔あき板を用いるとともにこれが延
伸するほどローラーで加圧することにより、電極の利用
率、寿命を向上する外とができる。
多孔性の導電体としてスクリーンやエキスバンドメタル
よりも強度が大きい孔あき板を用いるとともにこれが延
伸するほどローラーで加圧することにより、電極の利用
率、寿命を向上する外とができる。
第１図は本発明による電極の断面を示す模式図、第２図
はその孔あき板の延伸前の平面図、第３図は延伸後の平
面図である。 １・・・・孔あき板、１′、１“・・・・・孔、２・・
・・・活物質を主とする粉末、３・・・・・繊維。
はその孔あき板の延伸前の平面図、第３図は延伸後の平
面図である。 １・・・・孔あき板、１′、１“・・・・・孔、２・・
・・・活物質を主とする粉末、３・・・・・繊維。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 ０）活物質材料を主とするペーストを孔あき板からなる
導電性多孔体に付着させ、スリットを通してペースト塗
着層を平滑化し、ローラー間を通して導電性多孔体が延
伸するまで加圧することを特徴とする電池用ペースト式
電極の製造法。 （２）導電性多孔体の厚さが０．０９〜０．１２ｍｍ、
多孔度が６０〜６０チである特許請求の範囲第１項記載
の電池用ペースト式電極の製造法。 （３）導電性多孔体の延伸割合が４〜１６％である特許
請求の範囲第１項記載の電池用ペースト式電極の製造法
。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56175480A JPS5875768A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 電池用ペ−スト式電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56175480A JPS5875768A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 電池用ペ−スト式電極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5875768A true JPS5875768A (ja) | 1983-05-07 |
Family
ID=15996773
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56175480A Pending JPS5875768A (ja) | 1981-10-30 | 1981-10-30 | 電池用ペ−スト式電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS5875768A (ja) |
Citations (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS50150849A (ja) * | 1974-05-25 | 1975-12-03 | ||
| JPS5427936A (en) * | 1977-08-03 | 1979-03-02 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Method of making electrode plate for alkaline storage battery |
| JPS5510100A (en) * | 1978-07-05 | 1980-01-24 | Rexroth Gmbh G L | Rotary piston machine |
| JPS55136465A (en) * | 1979-04-10 | 1980-10-24 | Japan Storage Battery Co Ltd | Manufacturing method of negative electrode plate for alkaline storage battery |
-
1981
- 1981-10-30 JP JP56175480A patent/JPS5875768A/ja active Pending
Patent Citations (4)
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