JPS5951714B2 - アルカリ蓄電池用ペ−スト式極板の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、ペースト式極板の製造法に関するものである
。

アルカリ蓄電池用極板として従来より製造されているも
のには、ニッケル焼結基板に活物質を充填した焼結式極
板、活物質と導電材との混合成型体をニッケル多孔性容
器内に入れ、被覆したポケット式極板、活物質を合成樹
脂結着剤（糊料）で練合し、金属製の多孔性支持体上に
塗着、乾燥したペースト式極板がある。

このうち焼結式極板は、薄形で厚み特性および、高率放
電特性が優れている反面、極板中に占めるニッケル基板
の重量が大きく、体積効率が低い。またポケット式極板
は、厚みが大きいことと活物質利用率が低いため容積効
率が低い。一方ペースト式極板は、活物質利用率も高く
、容積効率も高いが、結着剤に難点があり、アルカリ電
解液に弱く、充放電の繰返しにより活物質の脱落現象が
著しくなり、短寿命であるなど、それぞれに問題があつ
た。これらのうち、ペースト式極板については、活物質
利用率も高く、容積効率も高いことなどから、焼結式極
板ともども比較的多く製造されている。

また活物質の脱落防止、長寿命化を図るために、種々の
合成樹脂結着剤を用いることが考案されている。活物質
としてカドミウムを用いる陰極においては、ポリビニル
アルコールを糊料として使用する処方があり、一部には
製造もされている。しかしポリビニルアルコールを使用
する場合、カドミウム陰極の特性上、その添加量は１ｗ
ｔ％程度が限度であり、これ以上添加すると活物質利用
率の低下および密閉形電池では酸素ガス吸収能の低下が
顕著となる。

そして１ｗｔ％よりもはるかに少量の添加では、ポリビ
ニルアルコールの結着剤としての効果はほとんどなく、
ペーストを金属支持体の両側に均一に塗着するための湖
料として役目をはたしているにすぎず、塗着、乾燥後の
極板の強度は著しく弱い。これに対して出来上がつた極
板の強度、寿命を高めるためにポリエチレン、ポリテト
ラフロロエチレン等、種々の合成樹脂結着剤を用いるこ
とが試みられているが、ポリビニルアルコール同様所定
の極板強度、寿命を得るためには、５〜１０Ｗｔ％程度
添加しなければならず、極板の性能も著しく低下するこ
とになる。例えば、ポリビニルアルコールを極板全重量
の０．３８ｗｔ％添加した場合の活物質利用率が７０％
であるのに対して、５〜１０ｗｔ％添加すると４０〜５
０％の利用率しか得られなくなつてしまう。この傾向は
カドミウム陰極だけに限らず、亜鉛陰極、ニツケル陽極
等、アルカリ蓄電池用ペースト式極板に共通したもので
ある。本発明は、ペースト式極板の高い利用率を維持し
つつ、極板強度・寿命を高めることを目的として、合成
樹脂結着剤としての熱可塑性樹脂の最小限の添加で、所
定の性能を得ようとするものであ５る。

すなわち、活物質粉末と湖料と熱可塑性樹脂とを混合し
てペースト状として、練合する際に、練合時のペースト
温度を、添加する熱可塑性樹脂の軟化点以上に保つて練
合することによつて、熱可５塑性樹脂を均一に拡散せし
め、活物質粒子間を強固に結着させるものである。

以下、本発明における実施例を説明する。

（実施例 １） 電極活物質として酸化カドミウムを用ある密閉４形ニツ
ケルーカドミウム蓄電池用陰極板を次のような方法で作
り、従来例との比較を行なつた。

酸化カドミウム粉末１００重量部に対してニツケル粉末
２０重量部と、熱可塑性樹脂として粒径２０〜５０μの
ポリエチレン粉末（軟化点１２０〜１３０℃） ０〜５
重量部とを均一に混合し、この混合粉末にポリビニルア
ルコール０．４重量部を１２０〜１３０℃に加熱された
エチレングリコール（沸点１９７℃）３０重量部中に溶
解した溶液を投入して、練合温度を１２０〜１３０℃に
保ちながら、ペーストの粘度が、孔径１０ｍｍの孔より
５〜５０ｇ／分の比率で落下するようになるまで高速で
十分に練合する。このペーストを孔径２ｍｍのパンチン
グメタルの両側に塗着し、乾燥後、プレスして陰極板Ａ
を得る。この陰極板Ａに対して、比較のためにポリビ＼
ルアルコールを結着剤として用いる従来より製造されて
いる陰極板を従来例１とし、さらにポリエチレン粉末０
〜１０ｗｗｔ％を含む電極活物質を金属支持体の両側に
シート状に塗布して加圧成形し、１５０℃の温度で２時
間熱処理を施して得られる極板を従来例２として用意し
た。

これらの陰極板について、アルカリ溶液中での充放電利
用率、充放電サイクル寿命、および極板の強度を求めた
。

充放電利用率は２０℃に保つた濃度７モルのＫＯＨ水溶
液中で、陰極板の理論容量の０．１Ｃで１５時間の充電
、放電は０．１Ｃでニツケル対極に対して−１．０まで
の充放電を行ない求めた。その結果を第１図に示す。充
放電サイクル寿命は、前記の条件を繰返して求めた。そ
の結果を第２図に示す。尚本発明Ａはポリエチレンを０
．５ｗｔ％添加したもの、従来例２はポリエチレンを０
．５ｗｔ％、同２″は７ｗｔ加したものである。また極
板強度は陰極板の周囲を０．２ｍｍ厚さのポリアミド不
織布で覆いこれを外径５ｍｍの丸棒の周囲に巻きつけ、
このときの活物質の脱落量の割合から脱落率として求め
た。その結果を第３図に示す。これらの結果から本発明
における陰極板Ａは、ポリエチレン粉末の添加量０．２
〜１Ｗｔ％の範囲で、充放電利用率は、命７０〜７５％
と従来例１の陰極板と同等の性能が得られ、また充放電
サイクル寿命および極板強度については、従来例２″の
陰極板におけるポリエチレン粉末５〜１０Ｗｔ％添加と
同等の性能が得られ、本発明における効果が大きいこと
が確かめられた。実施例１以外に次の活物質、熱可塑性
樹脂においても同様の効果が得られた。

その代表例を以下に示す。（実施例 ２） 実施例１におけるポリエチレン粉末の代わりに、エチレ
ン一酢酸ビニル共重合物（重合比１００：０〜９０：１
０）を使用して同様にペーストを調整し、陰極板を作成
した場合にも同様の効果が得られた。

（実施例 ３） 活物質としてカドミウムの代わりに亜鉛あるいはニツケ
ルを使用しても同様である。

例えば、密閉形ニツケル一亜鉛蓄電池用陰極板としての
亜鉛陰極については、酸化亜鉛粉末１００重量部、金属
亜鉛粉末５０重量部と従来例１におけるポリエチレン粉
末０．５〜１重量部とを均一に混合し、この粉末にポリ
ビニルアルコール１重量部を１２０〜１３０℃の温度に
加熱されたエチレングリコール３５重量部中に溶融溶解
した溶液を投入して、練合温度を１２０〜１３０℃に保
ちながら十分に練合して、得られたペーストをパンチン
グメタルの両側に塗着させ、乾燥後プレスして、亜鉛陰
極板を得、これを用いて、陽極に焼結式ニツケル極を使
つた密閉形ニツケル一亜鉛蓄電池を作つた場合、この電
池の；サイクル寿命は、ポリエチレンを含まない従来の
亜鉛陰極を用いた電池の約１．５倍であるし、ポリエチ
レンを含む従来の亜鉛陰極を用いた電池と比較しても寿
命はほぼ同等であり、しかも利用率が向したためエネル
ギー重量効率を向上させること二ができた。一方、電極
活物質にニツケルを使用した場合も同様であり、水酸化
二ツケル粉末を使用して本発明における作り方をした場
合も、利用率を下げることなしに長寿命化を図ることが
できた。

以上の実施例において述べた効果は、熱可塑性樹脂を、
その軟化点以上に沸点をもつ有機溶媒にペーストへ粘着
性を付与する糊料を溶解しブ溶液を加えた状態で軟化点
以上の温度で電極活ｔ電とともに十分練合することによ
つて、熱可塑性樹脂が電極活物質内に均一に拡散するこ
とによる。

従つて極く微量の樹脂を添加することによつても、結着
強度が高まり極板としての強度向上、長寿命化を図るこ
とが可能である。又これとともに樹脂添加量が少ないた
めに、活物質利用率の低下もほとんどなく、その効果は
非常に大きい。以上の如く、本発明は従来からのペース
ト式極板の欠点である極板の強度、寿命を利用率を下げ
ることなく向上させるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の方法により作られたペースト式カドミ
ウム陰極板の充放電利用率を示し、第２図は同じく充放
電サイタル寿命を、第３図は極板強度を示す。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 電極活物質粉末に熱可塑性樹脂を混入し、かつ前記
   熱可塑性樹脂の軟化点以上の沸点を有する有機溶媒に糊
   料を溶解した溶液を加えて前記熱可塑性樹脂の軟化点以
   上の温度で加熱しながら練合して得られたペーストを、
   多孔性支持体の両側に塗着して乾燥することを特徴とす
   るアルカリ蓄電池用ペースト式極板の製造法。 ２ 熱可塑性樹脂が、ポリエチレン又はエチレン−酢酸
   ビニル共重合物からなる特許請求の範囲第１項記載のア
   ルカリ蓄電池用ペースト式極板の製造法。 ３ 電極活物質粉末が、酸化カドミウム、水酸化カドミ
   ウム、およびそれらの混合物からなる群のうちの一つで
   ある特許請求の範囲第１項記載のアルカリ蓄電池用ペー
   スト式極板の製造法。 ４ 電極活物質粉末が酸化亜鉛、または酸化亜鉛と金属
   亜鉛との混合物である特許請求の範囲第１項記載のアル
   カリ蓄電池用ペースト式極板の製造法。 ５ 電極活物質粉末が、水酸化ニッケルである特許請求
   の範囲第１項記載のアルカリ蓄電池用ペースト式極板の
   製造法。