JP2639939B2 - アルカリ蓄電池用陰極 - Google Patents

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の陰極の構造に関する。

従来の技術 アルカリ蓄電池用陰極として従来は焼結式を用いるの
が一般的であったが、その作製工程が複雑でコスト的に
高いため、近年非焼結陰極が用いられている。この陰極
は特開昭49−132534号公報にも開示されているように、
酸化カドミウム粉末を主体とする活物質に、ポリビニル
アルコールやカルボキシメチルセルローズ等の結着剤と
水やエチレングリコール等の溶媒を加えて混練しペース
トとしたものを、ニッケルメッキした開孔鋼板芯体に塗
着し乾燥することによって得られる。この非焼結陰極
は、焼結式と比較して製造コストが安価で、かつ単位面
積当りの活物質量も多いという利点がある。

発明が解決しようとする問題点 ところで、上記非焼結陰極は焼結式陰極に比べて酸素
吸収性能が劣るため電池内部圧が焼結式陰極を用いたも
のに比べて高く、そのため充放電サイクルによる陰極の
形状変化が大きくサイクル特性が劣るという問題があ
る。

本発明はこのような問題点に鑑み、非焼結陰極であっ
ても酸素吸収特性に優れ、サイクル特性を高め得る新規
技術を提供することを目的とする。

問題点を解決するための手段 即ち、本発明に係るアルカリ蓄電池用陰極は、３次元
構造を有する芯体に活物質が充填された完成電極の厚み
が、前記芯体の厚みと略同じになるようプレス若しくは
切削処理されて居ることを特徴としている。

作用 芯体に活物質を充填した完成電極の厚みが芯体の厚み
と略々同じであると、構造的には電極表面に芯体基板が
露出することになる。このため、非焼結陰極であっても
酸素のイオン化反応が起こりやすくなり、酸素ガス吸収
反応が向上し、電池内部圧が低く抑えられる。

実施例 第１図は本発明一の実施例としてのカドミウム陰極の
断面図を示す。図中１は、３次元構造を有する芯体とし
て、例えばエキスパンディッドメタル、２は該芯体１に
充填されたカドミウム化合物からなる活物質である。前
記エキスパンディッドメタル１は0.67mmの厚みのものを
用いている。この厚みは図からもわかるように極板の厚
みと実質的に同じであり、そのため芯体１が1aで示すよ
うに部分的に露出している。尚、極板中、芯体１の占め
る体積率は、活物質の５％乃至８％が望ましい。

上記構造の極板を製造するには芯体１に活物質を充填
した後、プレスするか表面を切削して極板の厚みを芯体
１の厚みに揃える。

次に、具体的なカドミウム陰極の製造例を説明する。
先ず、活物質として酸化カドミウム900gと、金属カドミ
ウム100gと、結合剤としてのヒドロキシプロピルセルロ
ーズ6gと、補強材としてのナイロン繊維10gと、５％リ
ン酸ナトリウム水溶液300ccとを混練してペーストにし
た後、このペーストを厚み0.67mmのエキスパンティッド
メタル芯体に塗着、乾燥する。次いで、この極板芯体の
厚みと同一になるようプレスする。

この構成の陰極と、通常の焼結式ニッケル陽極とを組
み合わせて、12000mAhSCサイズの密閉式ニッケルカドミ
ウム蓄電池を試作し、電池内部圧及びサイクル特性を測
定した。これらの測定は、電池を25℃,0.1Cの電流で16
時間充電し、1Cで放電した後、行ったものである。そし
て電池内部圧は0.1〜2Cそれぞれの電流レートで300％充
電し、平衡になったときの値で評価した。第２図は、電
池内部圧の電流レートに対する特性である。図中、A,B
はいずれも本発明極板を陰極に用いた電池の特性曲線
で、このうちＡは、完成電極と同じ厚みのエキスパンデ
ィッドメタルを用いた極板、Ｂは完成電極より若干厚み
の厚いエキスパンディッドメタルを用いた極板を陰極と
した電池の特性曲線である。また、Ｃは第４図に示すよ
うに芯体１としてパンチングメタルを用いた従来極板を
陰極とした電池の特性曲線である。尚、Ｃの陽極その他
の構造はA,Bと同じである。

この図からわかるように、エキスパンディッドメタル
を用いた曲線A,BはＣよりも低い内部圧を示している。
これは、A,Bの電池の陰極における芯体ネットワークが
極板全体に広がっているため、Ｃの電池の陰極よりも連
続した導電性マトリックスが形成され、これにより酸素
ガス吸収がＣの極板よりも向上し、電池内部圧は低くな
るからである。又Ｂの極板は極板表面を越えて芯体基板
が突出し、その分露出面積が大きいため、Ａの極板より
も酸素のイオン化反応が起こりやすい。このため、Ｂの
極板はＡのそれより酸素ガス吸収反応が向上し、電池内
部圧も低くなっている。

第３図に上記３種の電池のサイクル特性を示す。この
サイクル特性は、1.5Cで１時間充電し、１時間休止し、
その後1C放電、１時間休止のサイクルを行ない、その時
の放電容量で評価した。図から、A,Bの電池はＣの電池
よりも安定したサイクル特性を示していることがわか
る。一般に電池においてはサイクルと共に陽極の膨化が
進む。この場合、従来の電池のように陰極にパンチング
メタルを用いたものは、陽極の膨化に相応して陰極板が
薄くなり、そのため残孔がへる。この結果、充放電反応
に関与しない活物質が多くなるので、曲線Ｃのようにサ
イクル数と共に放電容量が低下する傾向を示す。これに
対し、本発明極板のように芯体にエキスパンディッドメ
タルを用いたものは極板全体が芯体ネットワークを持つ
ので、陽極の膨化が進んでも陰極の厚みが変化し難く、
従って、曲線A,Bのように放電容量はサイクル数に関係
なく安定する。

尚、実施例では３次元構造を有する芯体としてエキス
パンディッドメタルを用いたが、その他、ニッケルマッ
ト等を用いることもできることはいうまでもない。

発明の効果 以上説明したように本発明は完成電極の厚みを３次元
構造を有する芯体の厚みと同等にしているので、芯体が
極板表面に露出する結果、酸素吸収反応が向上し、電池
内部圧が低く、極板形状の変化が少なく、サイクル特性
の優れた電極がえられるといった効果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明極板の構造を示す断面図、第２図は電池
内部圧と電流レート関係を示す特性図、第３図はサイク
ル特性を示す図、第４図は芯体にパンチングメタルを用
いた従来の極板を示す図である。 １……芯体、２……活物質

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】３次元構造を有する芯体に活物質が充填さ
   れた完成電極の厚みが、前記芯体の厚みと略同じになる
   ようプレス若しくは切削処理されていることを特徴とす
   るアルカリ蓄電池用陰極。
2. 【請求項２】前記３次元構造を有する芯体がエキスパン
   ディッドメタル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陰極。
3. 【請求項３】前記活物質がカドミウム化合物であること
   を特徴とする特許請求の範囲第（１）項に記載のアルカ
   リ蓄電池用陰極。