JPH0620717A - 密閉形ニッケル−カドミウム蓄電池の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 カドミウム負極単独の化成を省略することに
より、密閉形ニッケル・カドミウム蓄電池の製法を簡易
化して性能の低下を防止する。 【構成】 酸化カドミウムから得られたカドミウムを好
ましくは５０〜１００℃の温水で処理するか、または酸
化カドミウムに水酸化カドミウムを添加して得られた負
極のいずれかをコバルトを加えた水酸化ニッケルを主と
するニッケル極と組み合わせて電池を構成し化成する。
これにより、カドミウム負極単独の化成を省略できる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は密閉形ニッケル−カドミ
ウム蓄電池の製造法に関する。

【０００２】

【従来の技術】各種の電源として使われるアルカリ蓄電
池は高信頼性が期待でき、小形軽量化も可能などの理由
で小型電池は各種ポータブル機器用に、大型は産業とし
て広く使われてきた。

【０００３】このアルカリ蓄電池において、負極として
は亜鉛、鉄、水素なども対象となっているが現在実用の
主流はカドミウムである。一方正極としては一部空気極
や酸化銀極なども取り上げられているがほとんどの場合
ニッケル極である。ポケット式から焼結式に代わって特
性が向上し、さらに密閉化が可能になるとともに用途も
広がった。

【０００４】この密閉化はいわゆるノイマン方式が一般
的であり、これを達成するために通常負極はニッケル極
より高容量とし、ニッケル極と同量の容量の他に充電保
証用の未充電活物質と放電保証用の充電状態の活物質と
を余分にもたせている。未化成状態で負極を製造すれば
未充電であるから充電保証用になり、放電保証用の充電
状態の活物質を形成することが問題であり負極の種類で
異なる種々の提案がされている。

【０００５】放電保証用の充電状態の負極活物質の形成
法としてカドミウム極では大部分の活物質出発材料に酸
化物を用い一部金属粉末を添加して対応する。つまり酸
化物は未化成活物質に相当し金属が化成したと同じであ
る。しかし金属カドミウムは高価であり、しかも表面が
酸化しているとそのままでは放電保証用になり難い点が
問題である。そこで酸化カドミウムから得られたカドミ
ウム極をあらかじめ単独で部分充電を行なう方法がよく
用いられる。この方法では充電の操作とアルカリ除去の
ために水洗が必要である。

【０００６】そこで１つの解決策としてニッケル極に使
われるコバルトとして金属コバルトを用い充電初期にこ
の金属コバルトが酸化されその間はニッケル極は充電さ
れず負極は充電され、しかも酸化を受けたコバルトはそ
れ自身が放電には寄与しない現象を利用する方式が提案
された。この方式は特別な処理や材料を必要としないの
で優れてはいる。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら前記従来
技術のうち部分化成による方法は、製造工程が複雑であ
り、コバルトを利用する方法は、平均電圧が低く、その
うえ充電−放電を繰り返した時の電池寿命が短いという
問題があった。

【０００８】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ため、製造工程が簡易化でき、平均電圧が高く、そのう
え充電−放電を繰り返した時の電池寿命が長い密閉形ニ
ッケル−カドミウム蓄電池の製造法を提供することを目
的とする。

【０００９】

【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明の密閉形ニッケル−カドミウム蓄電池の第１
番目の製造法は、カドミウム負極と、ニッケル正極とか
ら少なくとも構成される密閉形ニッケル−カドミウム蓄
電池を製造する方法であって、前記負極として酸化カド
ミウムから得られた負極を水処理して用い、前記正極と
してコバルトを加えた水酸化ニッケルを主成分とする正
極を用い、前記負極と正極を組み合わせ電池を構成して
化成することを特徴とする。

【００１０】前記構成においては、水が５０〜１００℃
の温水であることが好ましい。次に本発明の密閉形ニッ
ケル−カドミウム蓄電池の第２番目の製造法は、酸化カ
ドミウムに水酸化カドミウムを添加して得られた負極極
とコバルトを含む水酸化ニッケルを主成分とする正極と
組み合わせ電池を構成して化成することを特徴とする。

【００１１】前記構成においては、水酸化カドミウムの
添加量が１０〜３０重量％の範囲であることが好まし
い。また前記構成においては、ぺーストを芯材に塗着し
て得られたカドミウム極であることが好ましい。

【００１２】また前記構成においては、コバルトがカー
ボニルコバルトであることが好ましい。また前記構成に
おいては、カドミウム極を加圧する工程を含むことが好
ましい。

【００１３】

【作用】前記した本発明の第１番目の製造方法の構成に
よれば、カドミウム負極単独の化成を省略できるので、
製造工程が簡易化できる。また、平均電圧が高く、その
うえ充電−放電を繰り返した時の電池寿命を長くするこ
とができる。

【００１４】前記構成においては、負極の水処理時の水
の温度に限定はないが、時間の短縮のためには５０〜１
００℃の温水がよい。次に本発明の第２番目の製造方法
の構成によれば、水による処理の目的は酸化カドミウム
の一部が水酸化カドミウムに変化するので、あらかじめ
酸化カドミウムに水酸化カドミウムを添加しておくこと
が有効な手段である。この場合水酸化カドミウムの添加
量が１０〜３０重量％程度とし、加えすぎると水酸化カ
ドミウムは嵩比重が小さいので充填密度が小さくなり、
化成での充電効率も低下する。また水酸化カドミウムに
なると体積が膨張により大きくなるので電槽への挿入を
考慮して組み立て前にカドミウム極を加圧してもよい。

【００１５】なおニッケル極に添加するコバルト粉末に
限定はないが微粉末が得られ純度も比較的高い点でカー
ボニルコバルトがよい。なお金属以外のコバルトの化合
物としては有害な陰イオンを持っていない点で酸化コバ
ルト粉末がよく、水酸化コバルトでもよい。

【００１６】

【実施例】以下実施例を用いて本発明を具体的に説明す
る。本発明においては、水による処理により放電保障用
のカドミウムが形成できることから、酸化カドミウム単
独より一部水酸化カドミウムを形成することで、充電の
受け入れ性が良くなり、ニッケル極の充電初期にコバル
トがニッケル極より低い電位で酸化され、その間はニッ
ケル極は充電されず負極は充電されるものと思われる。

【００１７】なお同じ水酸化カドミウムを存在させるの
にも水処理の方が水酸化カドミウムを添加するよりもカ
ドミウム極をあらかじめ単独で部分充電した場合と同じ
放電特性を示すことから水酸化カドミウムは酸化カドミ
ウム粒子の表面に形成した方がよいことも推定される。

【００１８】実施例１ 市販の酸化カドミウム粉末にポリビニルアルコールの５
（重量）％のエチレングリコール溶液を樹脂が酸化カド
ミウム１００部に対して２部になるようにしてペースト
を作成する。このペーストを厚さ０．１７ｍｍ、孔径
１．８ｍｍ、開口度５３％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し０．６ｍｍのスリット
を通して平滑化した。その後１７０℃で５時間乾燥し
た。得られた電極はローラプレス機を通して厚さ０．５
５ｍｍに調整した。このようにして得られたペースト式
カドミウム極をＳｕｂＣ形用として幅３３ｍｍ、長さ２
３０ｍｍに裁断し、リード板をスポット溶接により取り
付けた。これを５０℃の温水に２時間浸漬した。

【００１９】一方市販の水酸化ニッケル粉末８７部、コ
バルト粉末７部を混合後これにカルボキシメチルセルロ
ースの２（重量）％の水溶液用いてペーストを得た。こ
のペーストを厚さ１．５ｍｍ、孔径２００μｍ、多孔度
９５％の発泡状ニッケル基板に充填塗着し、１２０℃で
１時間乾燥した。得られた電極は加圧して厚さ０．８０
ｍｍに調整した。このようにして得られた発泡式ニッケ
ル極をＳｕｂＣ形用として幅３３ｍｍ、長さ１６０ｍｍ
に裁断し、リード板をスポット溶接により取り付けた。
このニッケル極の実際の放電容量は０．２Ｃで２．８Ａ
ｈである。

【００２０】ポリアミド不織布セパレータを用いて密閉
形ニッケルーカドミウム蓄電池を構成した。比重１．２
５の苛性カリ水溶液に２５ｇ／リットルの水酸化リチウ
ムを溶解した電解液を注入した。電池はＳｕｂＣ型であ
る。この電池をＡとする。

【００２１】比較のためにカドミウム極の水処理を行な
わず他は電池Ａと同じ工程で得られた電池をＢとして加
えた。また、カドミウム極をあらかじめ３０重量％の苛
性カリ水溶液中で１．５Ａで２０分間充電後水洗、乾燥
しあらかじめ放電保証用容量を確保し、これを用いて他
は電池Ａと同じ工程で得られた電池をＣとして加えた。

【００２２】第１回目の化成として各電池を周囲温度２
５℃で０．３Ａで初充電を行なった。０．９Ｖ付近での
平坦部がいずれも約１時間ありその後電位の上昇が始ま
った。充電は１３時間行なった。その後放電は０．６Ａ
で行なった。その結果ＡとＣでは２．７９Ａｈを示した
が、Ｂでは２．４５Ａｈであった。また平均電圧がＡと
Ｃでは１．２５ＶであったがＢでは１．１９Ｖであっ
た。

【００２３】以後は０．４Ａで１５０％充電−１Ａで
０．８Ｖまでの放電の化成を２回繰り返して化成を終了
した。化成終了後放電容量と平均電圧を調べた。まず、
各電池の１Ｃ（２．８Ａ）放電を行ったところＡとＣで
は２．７５Ａｈを示したが、Ｂでは２．２６Ａｈであっ
た。また平均電圧がＡとＣでは１．２０ＶであったがＢ
では１．０８Ｖであった。最後に寿命を調べるために
０．７Ａで１２５％充電−１Ａで０．８Ｖまでの放電を
繰り返したところ６００サイクルでＡとＣは初期容量の
９５％以上であったが、Ｂでは６２％に低下した。

【００２４】実施例２ 市販の酸化カドミウム粉末に１５重量％水酸化カドミウ
ムを添加後以下実施例１と同様にしてポリビニルアルコ
ールの５（重量）％のエチレングリコール溶液を樹脂が
酸化カドミウムと水酸化カドミウム合計量に対して２．
２部になるようにしてペーストを作成する。このペース
トを厚さ０．１７ｍｍ、孔径１．８ｍｍ、開口度５３％
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
塗着し０．６ｍｍのスリットを通して平滑化した。その
後１７０℃で５時間乾燥した。得られた電極はローラプ
レス機を通して厚さ０．５５ｍｍに調整した。このよう
にして得られたペースト式カドミウム極をＳｕｂＣ形用
として幅３３ｍｍ、長さ２３０ｍｍに裁断し、リード板
をスポット溶接により取り付けた。

【００２５】実施例１と同じように電池を構成し、化成
および特性評価も実施例１と同様に行った結果、ほぼＡ
と同じ性能を示した。以上説明した通り、本発明の実施
例によれば、酸化カドミウムから得られたカドミウム極
を５０〜１００℃の温水で処理するか酸化カドミウムに
水酸化カドミウムを添加して得られたカドミウム極のい
ずれかをコバルトを加えた水酸化ニッケルを主とするニ
ッケル極と組み合わせて電池を構成することにより工程
が簡易化できて性能の低下がない。

【００２６】

【発明の効果】以上説明した通り、本発明の製造方法に
よれば、カドミウム負極単独の化成を省略できるので、
製造工程が簡易化できる。また、平均電圧の低下がな
く、そのうえ充電−放電を繰り返した時の電池寿命を長
くすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 辻 庸一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 カドミウム負極と、ニッケル正極とから
   少なくとも構成される密閉形ニッケル−カドミウム蓄電
   池を製造する方法であって、前記負極として酸化カドミ
   ウムから得られた負極を水処理して用い、前記正極とし
   てコバルトを加えた水酸化ニッケルを主成分とする正極
   を用い、前記負極と正極を組み合わせ電池を構成して化
   成することを特徴とする密閉形ニッケル−カドミウム蓄
   電池の製造法。
2. 【請求項２】 水が５０〜１００℃の温水である請求項
   １記載の密閉形ニッケル−カドミウム蓄電池の製造法。
3. 【請求項３】酸化カドミウムに水酸化カドミウムを添加
   して得られた負極とコバルトを含む水酸化ニッケルを主
   成分とする正極と組み合わせ電池を構成して化成するこ
   とを特徴とする密閉形ニッケル−カドミウム蓄電池の製
   造法。
4. 【請求項４】水酸化カドミウムの添加量が１０〜３０重
   量％の範囲である請求項３記載の密閉形ニッケル−カド
   ミウム蓄電池の製造法。
5. 【請求項５】ぺーストを芯材に塗着して得られたカドミ
   ウム極である請求項１または３記載の密閉形ニッケル−
   カドミウム蓄電池の製造法。
6. 【請求項６】コバルトがカーボニルコバルトである請求
   項１または３記載の密閉形ニッケル−カドミウム蓄電池
   の製造法。
7. 【請求項７】カドミウム極を加圧する工程を含む請求項
   １または３記載の密閉形ニッケル−カドミウム蓄電池の
   製造法。