JPS63155552A - 密閉形ニツケルカドミウム蓄電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 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改良に関す
るものである。

従来の技術 密閉形ニッケルカドミウム蓄電池は、水酸化ニッケルを
主体とする正極と、水酸化カドミウムを主体とする負極
と正、負両極を隔離するセパレータと、電解液としての
水酸化カリウム、水酸化ナトリウム、水酸化リチウム等
のアルカリ水溶液とから構成されている。負極としては
、一般的に焼結式、ペースト式等のカドミウム極が用い
られ、正極としては、多孔性ニッケル焼結基板に、電解
法、化学含浸法等の手段によって、正極活物質となる水
酸化ニッケル、水酸化コバルト等を充填したものが用い
られている。ペースト式カドミウム負極は、一般に酸化
カドミウムあるいは水酸化カドミウムを主体とし、これ
にカーボニルニッケル。

グラフ１イト等の導電性粉末、ポリビニルアルコール、
カルボキシメチルセルロース等の結着剤及び水やエチレ
ングリコール等の溶媒を加え、混練してペーストとし、
これをニッケルメッキした開孔鋼板等の導電性芯材に塗
着し、乾燥した後、アルカリ溶液中で化成することによ
って製造される。

焼結式カドミウム負極は、導電性芯材に多孔性のニッケ
ル焼結層を形成し、これに、水酸化カドミウムを主体と
する活物質を充填し、後に同様な方法によって化成する
ことによって製造される。

前記の化成工程の目的は、活物質材料に用いる酸化カド
ミウム、水酸化カドミウムなどの放電状態のカドミウム
化合物の一部または全部を充電状態の金属カドミウムに
変換し、負極内に予備充電部分を付与することにある。

発明が解決しようとする問題点 電池充電時において、負極では金属カドミウムが形成さ
れる。また過充電領域では、正極から酸素ガスが発生し
、電池の内部圧力が上昇するが、酸素ガスは負極の金属
カドミウムと反応して消費されるため、電池内部圧力は
、あるレベルで平衡に達する。

近年、密閉形ニッケルカドミウム蓄電池に対して、短時
間充電の要望が急速に高まっている。大電流充電（短時
間充電）を可能にするためには、上記の酸素ガスと金属
カドミウムの反応の効率を高めることが必要である。酸
素ガスと金属カドミウムの反応は、負極表面で進行する
ため充電時における金属カドミウムの生成は、負極表面
で起こることが望ましい。

しかし、電池充電時に生成する金属カドミウムの成長が
芯材近傍で起こり、極板表面層まで達しにくい。このた
め過充電時に正極から発生する酸素ガスとの反応が効率
的に行われにくい。また、この現象に特に、焼結式負極
に比べ、導電マトリックスを持たないペースト式負極で
顕著である。

上記問題を改善するため、たとえば、ペースト式負極に
おいて、その表面にカーボン等の導電層を形成し、金属
カドミウムの生成を負極表面層へ集中させることも提案
されているが（特開昭６０−２１６４４９号）この場合
、負極表面に形成されたカーボン層が、充放電時に必要
な極板間の電解液の移動を阻害するため、大電流放電時
の特性を低下させる傾向があるという欠点があった。

本発明は、上記問題点を改善し、カドミウム負極におけ
る酸素ガス吸収能力の向上をはかり、大電流充電（短時
間充電）を可能にするものである。

問題点を解決するための手段 本発明は、片面に耐アルカリ性導電層を形成した第１セ
パレータと、導電層を設けない第２セパレータとを使用
し、第１セパレータの導電層を有した面を負極に対向さ
せ、更に正極と対向する面に第２セパレータを配して電
池を構成したものである。そして充電時に負極に生成す
る金属カドミウムを負極表面に集中させることにより、
過充電時に正極より発生する酸素ガスの吸収除去を効率
的に行うものである。

作用 充電時にカドミウム負極に生成する金属カドミウムは、
導電性の高い所から形成され、通常、導電性芯材の近傍
から成長し、負極表面に向って進行する。この傾向は先
に述べた通り、ペースト式カドミウム負極で特に顕著で
あり、一般的にペースト式カドミウム負極では、充電時
に生成される金属カドミウムは導電性芯材の近傍に集中
し、極板表面層までは成長しにくい。しかし、本発明の
ように、負極表面層にセパレータの導電層が接している
場合、金属カドミウムの形成は、負極表面層からも進行
する。

密閉形蓄電池では、過充電時に正極より発生する酸素ガ
スの負極での吸収反応が重要である。この酸素吸収が悪
いと、過充電時に電池内圧が上昇するので、大電流での
充電ができない。言い換えると、短時間充電ができない
。酸素ガスは、負極の金属カドミウムにより吸収される
ものであるから、本発明によるもののように金属カドミ
ウムが極板表面に多く分布している方が有利である。

実施例 以下、本発明の実施例を図により説明する。

極板群を構成する第１図図示の負極１は通常のペースト
式負極を、正極２は通常の焼結式正極を用いた。

セパレータ３は第１セパレータ３ａとして通常のナイロ
ン不織布の片面にニッケル蒸着を施したもの、第２セパ
レータ３ｂとして通常のナイロン不織布を使用した。又
、比較の電池として第１セパレータと第２セパレータに
同様のものでニッケル蒸着の処理をしない通常のナイロ
ン不織布を使用した。これらを所定の寸法に切断し、１
０００ｍＡｈ相当の密閉形蓄電池を構成した。

電池試験は、負極の酸素ガス吸収性を評価するための過
充電時の電池内圧試験を行った。電池内圧試験は２０℃
において、１〜３Ｇ相当の電流で充電したときの電池内
圧のピークで評価した。

第２図は充電レートと電池内部圧力のピークとの関係を
示す。ａは上記実施例の第１セパレータ３ａとしてニッ
ケル蒸着を施したセパレータと、第２セパレータ３ｂと
して通常のナイロン不織布を用いた電池、ｂＦｉ上記実
施例の第１セパレータにニッケル蒸着を行わない通常の
ナイロン不織布を用いた電池を示す。本発明による電池
は、充電時に金属カドミウムが極板表面に分布しやすい
ため、酸素ガス吸収能力が高く、従って電池ａは電池内
圧が低く、高率で充電が可能である。

発明の効果 以上のように本発明によれば、セパレータの簡単な処理
により、電池の急速充電特性を大幅に改良することがで
きる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例によるニッケルカドミウム蓄
電池の極板群の一部拡大断面図、第２図はニッケルカド
ミウム蓄電池の充電レートと電池内ピーク圧力との関係
を示す図である。 １・・・・・・負極、２・・・・・・正極、３・・・・
・・セパレータ、３＆・・・・・・第１セパレータ、３
ｂ・・・・・・第２セパレータＯ

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. セパレータの片面に耐アルカリ性で導電性を有する層を
   設けた第１セパレータと、導電性層を設けない第２セパ
   レータとを使用し、第１セパレータの導電性を有する面
   を負極と対向させ、正極と対向する他面側に第２セパレ
   ータして極板群を構成したことを特徴とする密閉形ニッ
   ケルカドミウム蓄電池。