JP2000133258A - アルカリ蓄電池用正極板およびその製造方法 - Google Patents

アルカリ蓄電池用正極板およびその製造方法

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JP2000133258A
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positive electrode
electrode plate
alkaline storage
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Tamao Kojima
環生 小島
Munehiro Tabata
宗弘 田端
Masakazu Tanahashi
正和 棚橋
Osamu Kaita
理 貝田
Yoshiki Murakami
義樹 村上
Masayoshi Maruta
雅義 丸田
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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  • Secondary Cells (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 水酸化ニッケルの異常析出を抑制し、リーク
不良が抑制されたアルカリ蓄電池を与える焼結式正極板
を提供する。 【解決手段】 ニッケルめっき鋼板製心材を含むニッケ
ル焼結体からなる多孔性基板、および前記多孔性基板に
充填されたニッケルの水酸化物からなる活物質を具備す
る正極板において、前記心材を個片に切断した端面部分
を樹脂材料によって被覆する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケルー水素蓄
電池、ニッケルーカドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電
池用正極板、特にその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルカリ蓄電池の正極板に用いる多孔性
基板は、一般的に、鋼板上にニッケルめっきを施した芯
材に、ニッケル粉末を増粘剤となる樹脂成分と共にスラ
リーにして塗布・乾燥した後、水素を含む還元雰囲気中
で焼結することによって製造される。量産性の観点か
ら、通常は、長尺の芯材を用いてロールトゥーロールで
の連続生産が行われている。アルカリ蓄電池用正極板
は、このようにして得られた多孔性焼結基板の空孔内に
活物質となる水酸化ニッケルを充填した後、化成処理を
経て、単セルのサイズに切断することにより製造され
る。
【0003】前述のようにして製造される従来のアルカ
リ蓄電池用正極板は、単セルのサイズへの切断による端
面部分で、芯材を構成する鋼板が露出している。鋼板が
露出したアルカリ蓄電池用正極板は、放置時の吸湿によ
り水酸化ニッケルの異常析出が起こる。そして、特に電
極表面部分に析出した水酸化ニッケルは、電池構成時に
セパレーターを突破り、負極と接触するため、リーク不
良の原因になっている。水酸化ニッケルの異常析出の要
因は、以下のように推定される。すなわち、鉄とオキシ
水酸化ニッケルは局部電池を形成しやすく、鉄が露出し
たアルカリ蓄電池用正極板が吸湿すると、局部カソード
となるオキシ水酸化ニッケルの還元反応と、局部アノー
ドとなる鉄の溶解反応が起こる。鉄が溶解すると、鉄と
水酸イオンによる錯体の形成により、鉄露出部の近傍の
液相は酸性を呈する。液相が酸性を呈することにより、
焼結体を構成するニケッルの溶解が促進される。ニッケ
ルイオンも水酸イオンと錯体を形成するが、溶解度積が
小さいため水酸化ニッケルが直ちに沈殿する。ニッケル
(比重:8.85)の溶解に起因する水酸化ニッケル
(比重:3.65)の沈殿析出では、体積膨張が起こる
ため、水酸化ニッケルは多孔性基板の表面部分に押し出
される。
【0004】このように、従来技術によるアルカリ蓄電
池用正極板では、放置時の吸湿により水酸化ニッケルが
異常析出し、電池構成時にリーク不良が多発する。その
ため、アルカリ蓄電池用正極板作製後の放置環境および
電池構成の作業環境を低湿度に保持したり、放置時間お
よび作業時間を短縮したりするなど、様々な対策が講じ
られているものの、抜本解決には至っていない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
課題を解決するためのもので、放置時の吸湿による水酸
化ニッケルの異常析出がなく、放置環境や放置期間など
に関する制約を必要としないアルカリ蓄電池用正極板を
提供することを目的とする。本発明は、リーク不良の起
こりにくいアルカリ蓄電池を与えるアルカリ蓄電池用正
極板の製造法を提供することを目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明は、上記単セルのサイズへの切断による端面
部分を樹脂材料で被覆することとした。すなわち、本発
明のアルカリ蓄電池用正極板は、ニッケルめっき鋼板製
芯材を含むニッケル焼結体からなる多孔性基板、および
前記多孔性基板に充填されたニッケルの水酸化物からな
る活物質を具備し、前記芯材を個片に切断した端面部分
が樹脂材料によって被覆されていることを特徴とする。
また、本発明のアルカリ蓄電池用正極板の製造方法は、
ニッケルめっき鋼板製芯材を含むニッケル焼結体からな
る多孔性基板に、ニッケルの水酸化物からなる活物質を
充填する工程、前記ニッケルの水酸化物を化成処理する
工程、個片に切断する工程、および前記切断による端面
部分を樹脂材料により被覆する工程を有する。本発明
は、また上記の正極板を備えたニッケルー水素蓄電池、
ニッケルーカドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池を提
供する。
【0007】本発明によれば、放置時の吸湿による水酸
化ニッケルの異常析出がなく、放置環境や放置期間など
に関する制約を必要としないアルカリ蓄電池用正極板が
得られる。また、この正極板を用いることにより、リー
ク不良の起こりにくいアルカリ蓄電池を提供することが
できる。
【0008】
【発明の実施の形態】本発明によるアルカリ蓄電池用正
極板は、電極個片の切断よる端面部分が樹脂材料により
被覆されている。この樹脂材料は、シリコーン樹脂、フ
ッ素樹脂、およびエポキシ樹脂からなる群より選択され
る少なくとも1種からなることが好ましい。これらの樹
脂材料は、絶縁性および撥水性が高いため、鉄とオキシ
水酸化ニッケル間の局部電池の形成を抑制できる。従っ
て、放置時の吸湿による水酸化ニッケルの異常析出がな
く、放置環境や放置期間などに関する制約を必要としな
い。本発明は、特に個片に切断する前の化成処理によ
り、ニッケルの水酸化物をニッケルの原子価が2を越え
る高次化合物に変換した正極板に有効である。高次のニ
ッケル水酸化物は、鉄との局部電池を形成しやすいので
ある。本発明による正極板を用いたアルカリ蓄電池は、
リーク不良が発生しにくい。また、前記切断による端面
部分を樹脂材料により被覆するには、切断による端面部
分を、前記樹脂材料のうち少なくとも1種を含む溶液に
接触させるのが好ましい。接触方法としては、切断によ
る端面に樹脂材料を噴霧、浸漬、または塗付が好まし
い。
【0009】
【実施例】以下、本発明の好ましい実施の形態を実施例
に基づいて説明する。まず、従来のアルカリ蓄電池用正
極板の作製方法について説明する。連続めっき装置を用
いて、幅約600mm、長さ約500m、厚さ約80μ
mの鋼板に、厚さ約10μmのニッケルめっきを施し
た。このニッケルめっき鋼板に、カーボニルニッケル粉
末とメチルセルローズと水とからなるスラリーを塗布
し、100℃で乾燥した後、水素を含む還元雰囲気中に
おいて約1000℃で熱処理し、多孔性焼結基板を作製
した。この多孔性基板のニッケル焼結体層の厚さは、片
面につき約300μmであり、約80%の多孔度を有し
ていた。次に、この多孔性基板に活物質を充填した後、
化成処理をした。活物質の充填は、多孔性基板を、80
℃に保持された、4.5M硝酸ニッケルと0.1M硝酸
コバルトとの混合水溶液に3分間浸漬し、80℃で90
分間乾燥させた後、80℃、6.5M水酸化ナトリウム
水溶液に浸漬する操作を10回繰り返すことにより行っ
た。また、化成処理は、電解液に80℃、6.5M水酸
化ナトリウム水溶液を用いて、充放電を2回繰り返して
行った。なお、化成電流レートは、充電および放電とも
に1Cとし、ガス発生電位に達するまで通電した。この
ような条件で化成処理をした結果、活物質の外観が緑色
から黒色に変化し、活物質が2価よりも高次のニッケル
の水酸化物に置換されたことが確認された。なお、上記
のニッケルめっき処理から化成処理までの一連の工程
は、量産性の観点からロールトゥーロールの連続処理で
行った。
【0010】次に、ロールトゥーロールの連続処理で活
物質の充填および化成処理した多孔性基板を、スリット
切断することにより、単セルサイズに個片化し、従来の
アルカリ蓄電池用正極板を作製した。作製した従来のア
ルカリ蓄電池用正極板の形状は、45mm×540mm
の短冊型で、4辺の端面すべてがスリット切断面となる
ように加工した。
【0011】《実施例1》上記ようにして作製した従来
のアルカリ蓄電池用正極板の4辺の端面部分を、シリコ
ーン樹脂で被覆して、本発明のアルカリ蓄電池用正極板
を作製した。シリコーン樹脂の被覆は、未硬化の液状シ
リコーン樹脂に、4辺の端面部分を順次浸漬(約1mm
の深さで、1分間浸漬)した後、熱硬化することにより
行った。また、シリコーン樹脂の被覆は、ゴム箆を用い
て、未硬化の液状シリコーン樹脂を4辺の端面部分に塗
付した後、熱硬化する方法、および市販のシリコーン樹
脂スプレーを用いて、シリコーン樹脂を4辺の端面部分
に噴霧する方法によっても行った。
【0012】《実施例2》上記従来のアルカリ蓄電池用
正極板の4辺の端面部分を、フッ素樹脂で被覆して、本
発明のアルカリ蓄電池用正極板を作製した。フッ素樹脂
の被覆は、未硬化の液状フッ素樹脂に、4辺の端面部分
を順次浸漬(約1mmの深さで、1分間浸漬)した後、
熱硬化することにより行った。また、フッ素樹脂の被覆
は、ゴム箆を用いて、未硬化の液状フッ素樹脂を4辺の
端面部分に塗付した後、熱硬化する方法、および市販の
フッ素樹脂スプレーを用いて、フッ素樹脂を4辺の端面
部分に噴霧する方法によっても行った。
【0013】《実施例3》上記従来のアルカリ蓄電池用
正極板の4辺の端面部分を、エポキシ樹脂で被覆して、
本発明のアルカリ蓄電池用正極板を作製した。エポキシ
樹脂の被覆は、未硬化の液状エポキシ樹脂に、4辺の端
面部分を順次浸漬(約1mmの深さで、1分間浸漬)し
た後、熱硬化することにより行った。また、エポキシ樹
脂の被覆は、ゴム箆を用いて、未硬化の液状エポキシ樹
脂を4辺の端面部分に塗付した後、熱硬化する方法によ
っても行った。
【0014】作製した各アルカリ蓄電池用正極板につい
て、放置試験を行うことにより、水酸化ニッケルの異常
析出の発生頻度を測定した。放置試験には、各水準と
も、100個のアルカリ蓄電池用正極板をサンプルとし
て投入し、一定放置条件で、240時間放置後に、サン
プルの外観を観察した。外観観察の結果から、水酸化ニ
ッケルの異常析出が発生したサンプル数を確認し、異常
析出の発生頻度(%)とした。なお、放置条件は温度3
0℃ー相対湿度20%、温度30℃ー相対湿度60%、
および温度30℃ー相対湿度90%の3水準とした。表
1は放置試験の結果を示している。表1に示すように、
端面部分を樹脂材料により被覆していない従来のアルカ
リ蓄電池用正極板では、放置条件が温度30℃ー相対湿
度20%で、異常析出の発生頻度が3%となった。放置
条件が高湿度になるにしたがって、異常析出の発生頻度
が高くなり、温度30℃ー相対湿度90%の放置条件で
は、発生頻度が100%になった。
【0015】これに対し、端面部分を樹脂材料により被
覆した本発明のアルカリ蓄電池用正極板では、温度30
℃ー相対湿度90%の放置条件でも、水酸化ニッケルの
異常析出はまったく確認されなかった。上記のように、
アルカリ蓄電池用正極板の端面部分を樹脂材料で被覆す
ることによって、放置による水酸化ニッケルの異常析出
が抑制された。これは樹脂材料の絶縁性および撥水性に
より、鉄とオキシ水酸化ニッケル間の局部電池の形成が
抑制されたことに起因するもので、このような構造とす
ることにより、放置環境や放置期間などに関する制約を
必要としないアルカリ蓄電池用正極板を実現することが
できた。
【0016】《実施例4》実施例1〜3で作製した本発
明のアルカリ蓄電池用正極板および従来のアルカリ蓄電
池用正極板を用いて、それぞれアルカリ蓄電池を作製し
た。同一条件で作製した水素吸蔵合金(MmNi3.55
0.4Al0.3Co0.75)からなる負極、ポリプロピレン
不織布からなるセパレータ、水酸化カリウム水溶液から
なる電解液、および上記各正極板を同一条件で組み合わ
せてアルカリ蓄電池を各100個作製した。
【0017】作製した各アルカリ蓄電池のリーク不良を
測定した結果、従来のアルカリ蓄電池用正極板を用いた
アルカリ蓄電池では、リーク不良が8%発生した。これ
に対し、本発明のアルカリ蓄電池用正極板を用いたアル
カリ蓄電池では、リーク不良がまったく発生しなかっ
た。なお、不良発生したアルカリ蓄電池の不良解析を行
った結果、正極板から異常析出した水酸化ニッケルが原
因であることが明らかになった。上記のように、端面部
分を樹脂材料で被覆したアルカリ蓄電池用正極板を用い
ることにより、水酸化ニッケルの異常析出が抑制され、
リーク不良の起こりにくいアルカリ蓄電池を実現するこ
とができた。
【0018】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、放置時の
吸湿による水酸化ニッケルの異常析出がなく、放置環境
や放置期間などに関する制約が不要なアルカリ蓄電池用
焼結式正極板を提供することができる。従って、本発明
によれば、水酸化ニッケルの異常析出が要因となるリー
ク不良が起こりにくいアルカリ蓄電池が得られる。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 棚橋 正和 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 貝田 理 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 村上 義樹 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 (72)発明者 丸田 雅義 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内 Fターム(参考) 5H003 AA06 AA08 BA02 BA04 BA07 BB04 BB11 BB48 BC05 BD00 5H016 AA02 AA06 BB00 BB04 BB08 BB09 BB10 BB14 CC01 EE05 EE09 HH15 5H017 AA02 AS01 AS10 BB08 BB13 BB14 CC27 DD06 EE04 EE07 HH05 5H028 AA01 AA05 BB00 BB03 BB10 CC08 CC12 EE05 EE06

Claims (6)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ニッケルめっき鋼板製芯材を含むニッケ
    ル焼結体からなる多孔性基板、および前記多孔性基板に
    充填されたニッケルの水酸化物からなる活物質を具備
    し、前記芯材を個片に切断した端面部分が樹脂材料によ
    って被覆されていることを特徴とするアルカリ蓄電池用
    正極板。
  2. 【請求項2】 前記樹脂材料がシリコーン樹脂、フッ素
    樹脂、およびエポキシ樹脂からなる群より選択される少
    なくとも1種である請求項1に記載のアルカリ蓄電池用
    正極板。
  3. 【請求項3】 前記水酸化物が、ニッケルの原子価が2
    を越える高次化合物である請求項1に記載のアルカリ蓄
    電池用正極板。
  4. 【請求項4】 ニッケルめっき鋼板製芯材を含むニッケ
    ル焼結体からなる多孔性基板に、ニッケルの水酸化物か
    らなる活物質を充填する工程、前記ニッケルの水酸化物
    を化成処理する工程、個片に切断する工程、および前記
    切断による端面部分を樹脂材料により被覆する工程を有
    することを特徴とするアルカリ蓄電池用正極板の製造方
    法。
  5. 【請求項5】 前記樹脂材料がシリコーン樹脂、フッ素
    樹脂、およびエポキシ樹脂からなる群より選択される少
    なくとも1種であり、噴霧、浸漬または塗付により前記
    樹脂材料を被覆する請求項4記載のアルカリ蓄電池用正
    極板の製造方法。
  6. 【請求項6】 請求項1〜3のいずれかに記載の正極板
    を備えたアルカリ蓄電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2006236865A (ja) * 2005-02-25 2006-09-07 Furukawa Battery Co Ltd:The ペースト式極板の製造方法およびそれを用いたアルカリ蓄電池
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