JPS63259963A - 密閉形アルカリ蓄電池 - 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 本発明はペースト式負極を用いた密閉形アルカリＴＩ電
池に関する。

従来の技術 密閉形アルカリ蓄電池を代表する系は、現在、正極活物
質にニッケル酸化物を、負極活物質にカドミウムを用い
たニッケルカドミウム蓄電池であり、一般的には円筒状
で使用される場合が多く。

通称二カド電池と称されている。この電池の負極には、
堅牢でかつ電子伝導度に優れる三次元的な焼結基板の中
に活物質を充填する焼結式負極または二次元的な金属製
孔あき板やスクリーンに活物質粉末を塗着するペースト
式負極が主に使用されている。後者のペースト式負極を
用いたニカド電池は、前者の焼結式負極を用いた電池よ
り一般に、高容量かつ低コストが期待できる反面、充放
電特性に劣る傾向がある。とくに、ペースト式負極の場
合、過充電時に正極から発生する酸素ガスの吸収速度が
劣るため急速充電時には電池の内圧が上昇する結果、安
全弁が作動して電池寿命を低下させる危険性を有してい
る。ところで１両電極による充放電特性の違いは、基本
的には前記した二次元的な広がりの集電体と、三次元的
な広がりの集電体を用いた場合の、電極全体の電子伝導
度の差に起因している。ペースト式負極を用いた場合の
前記酸素ガス吸収性能の問題も、電極全体の電子伝導度
が劣るため、酸素ガスに触れやすい電極表面付近に酸素
ガスを吸収する金属カドミウムが生成されにくいことに
よっている。また、ペースト式負極は焼結式負極に比べ
て機械的な強度に劣り、渦巻き状の？＄１極加工時に電
極外周側に大きな亀裂が生じやすいことも電極全体の電
子伝導度の低下をきたし、前記の酸素ガス吸収性能の低
下をさらに助長している。

そこで、従来からペースト式カドミウム負極の酸素ガス
吸収性能の改善のために以下の提案がなされできた。

（１）導電性かつ耐電解液性を有する金属粉末を活物質
粉末間に混在させ、電極全体の電子伝導度を高めて酸素
ガス吸収性能を改善する。

（２）電極の表面に炭素粉末を塗布して、電極全体とし
ての電子伝導度を向上させ、酸素ガス吸収性能の改善を
はかる。

（３）　（２）と類似するが、電極の表面に耐電解液性
を有する金属、すなわちニッケルや銅をメッキして電極
全体としての電子伝導度を向上させ、酸素ガス吸収性能
を改善する。

（４）電子伝導度の向上には直接に関係ないが。

電極の多孔度を増加させ、酸素ガスが活物質と広い面積
で触れるようにして酸素ガス吸収性能を改善する。

発明が解決しようとする問題点 上記（１）の方法は、電子伝導度の改善に効果を有する
が、充分な効果を発揮させるには多量の金属粉末を必要
とし、その際はペースト式電極の特徴である高エネルギ
ー密度化に支障をきたす、また、渦巻状の電極加工時に
生じる亀裂による電子伝導度の低下は基本的に改善でき
ない。

上記（２）の方法は、酸素ガス吸収性能の向上には比較
的有効な手段であるが、その効果を発揮させるためには
炭素粉末の多量の塗布を必要とし。

その結果電極全体としてのエネルギー密度の低下および
充放電時の過電圧の上昇をきたすことが懸念される。ま
た、渦巻き状電極の加工時に生じる亀裂による電子伝導
度の低下を完全に防止するものでもない。

上記（３）の方法は、比較的有効な手段であるが、電極
の作成が複雑化する。また、この場合も前記亀裂による
電子伝導度の低下を完全に防止することは困難である。

上記（４）の方法は、酸素ガス吸収性能の向上には有効
な手段であるが、多孔度の増加は活物質の充填密度を低
下させるため、エネルギー密度の低下をきたす。

本発明は、上記した従来の問題点を解消し、ペースト式
負極を用いた円筒密閉形アルカリ蓄電池の酸素ガス吸収
性能を向上させて急速充電を容易にし、製法も容易な前
記蓄電池と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 この問題点の解決のため１本発明の密閉形アルカリ蓄電
池はペースト式負極と正極とをセパレータを介して渦巻
き状に加工した発電要素群における前記セパレータのペ
ースト式負極側に電子伝導性を付与したものである。

作用 この構成によれば、ペースト式負極の表面全体の電子伝
導度が向上し、渦巻き状加工時に亀裂が生じても、セパ
レータに付与された導電性は損なわれることがなく、前
記ペースト式負極の表面全体の電子伝導度が保たれる。

この結果、充電時においても前記ペースト式負極の表面
にたとえば充分な金属カドミウムが生成して酸素ガス吸
収に寄与し、急速充電特性の向上がはかれる。

実施例 以下、本発明の一実施例を第１図〜第４図に基づいて説
明する。

第１図はニカド電池に用いたセパレータの概略断面図を
示す。セパレータ１は、、ｉｌｌ径約１０μｍ、長さ約
２０ｍｍのポリアミド系繊維の不織布で構成されており
、ｌＢで示す部分は約５μｍの厚さにニッケルメッキさ
れて表面抵抗約０．５Ω／口の導電性を有し、このＩＢ
の部分はニッケルメッキを施されていないＩＡで示す部
分とポリアミド系の接着剤ＩＣで接着されている。４は
アルカリ電解液と気泡が混在する部分である。上記ニッ
ケルメッキが施されたＩＢの部分は、２で示す汎用のペ
ースト式カドミウム負極と接しているが、３で示す汎用
のニッケル正極とは、ニッケルメッキが施されていない
１Ａの部分によって電気的に絶縁されている。ここで、
セパレータ材料はポリアミド系樹脂以外のポリプロピレ
ン系でもよく、ＩＢの部分のメッキ材料は、銅を用いて
もよい。また、ニッケルや銅をメッキ以外の方法、たと
えばスパッタリングや蒸着で付着させてもよい。

第２図および第３図は、ニカド電池における本発明の構
造をさらに詳細に説明したものである。

第２図は汎用のニカド電池の構成を示し、負極２と正極
３はセパレータ１を介して渦巻き状に巻回され電槽５に
挿入されている。第３図は第２図の電極群の一部を拡大
したもので、外周側に亀裂６および大亀裂６Ａを生じた
ペースト式カドミウム負極２に電子伝導度を有するセパ
レータ１の１８層が接し、ＩＡ層は正極３に接してペー
スト式負極２、セパレータ１および正極３が渦巻き状に
巻回されてる。上記ペースト式負極２の内周側と外周側
とはともに１８層と接し、正極３のそれはともにＩＡ層
と接している。

第４図はＡＡサイズのニカド電池における過充電時の充
電電流と電池内部の酸素分圧の関係を示す。この酸素分
圧は、値が小さいほど負極における酸素ガス吸収性能が
優れることを意味している。

この電池は、ペースト式負極として厚さ約０　、１　ｗ
ｘａ。

開孔率約６０％の孔あき鋼板にニッケルメッキを施した
支持線の両側に酸化カドミウムを主とする活物質をポリ
ビニルアルコールを結着剤として塗着したものを使用し
、セパレータとしては、第１図に示した構成のものを用
いた。また、正極としては、汎用の焼結式ニッケル正極
を、電解液としては、約６．３１１１０１／　ＡのＫＯ
Ｈ水溶液を用いて、第２図および第３図の構成で電池を
作製した。なお、ペースト式カドミウム負極は、幅３９
層ｍ、長さ８８ｍ、厚さ約０．６ｏｎの寸法で、電極多
孔度的４０％、活物質の理論容量約１７００ｍＡｈであ
る。また、セパレータは厚さ０．２５ｍで、そのうち厚
さ約０．１ｍｓはニッケルメッキ（メッキ厚５μｍ）さ
れた不織布を用い、正極は１幅３９−１長さ６０ｍ、厚
さ約０．７ｍの寸法で、ニッケル活物質の理論容量は約
６５０＋ｅＡｈのものを用いた。

上記のＡＡサイズニカド電池（公称容量６００＋ｗＡｈ
のものをＯ，ｌＣ勇Ａ（６０■Ａ）で１５時間充電し、
０．２Ｃ論＾（１２０ｍＡ）で１．Ｏｖの電圧まで放電
する操作を３回繰返したのち、４回目以後は各回毎に電
流値を変えて１５０％の充電を行ない、この過充電時の
酸素分圧（電池内圧にほぼ等しい）を測定した結果を第
４図のＤで示した。なお、この結果は試作した電池ｌＯ
セルの平均値である。比較例として、本発明のセパレー
タと電池の構成法を採用せず通常のポリアミド不織布を
使用した電池の同条件の酸素分圧測定結果をＥに、負極
の活物質粉末間にカーボニルニッケル粉末を酸化力下ミ
ウムに対し約２０ｗｔ％混在させて得られた電極を用い
てＥの場合と同様な電池構成を採用した電池の同条件に
おける酸素分圧測定結果をＦに示す、なお、この実施例
ではペースト式負極の一例にペースト式カドミウム負極
を取り上げたが、電子伝導度または機械的強度に劣るペ
ースト式亜鉛負極、ペースト式水素吸蔵合金負極にも同
様な効果が認められた。

以上の実施例から明らかなように、ペースト式カドミウ
ム負極と接する部分に電子伝導度を付与したセパレータ
を用いたニカド電池は、渦巻き状の電極加工時に前記負
極に亀裂が生じても負極全体の電子伝導度を保持させる
結果、充電時に負極内に均一に金属カドミウムを生成さ
せ、過充電時に正極から発生する酸素ガスの吸収性能の
改善をはかることができる、すなわち、電池の急速充電
性能を改善できるという効果が得られる。

また、前記実施例においては、セパレータを、ニッケル
または銅メッキされた樹脂製不織布と。

樹脂製不織布とを一体的に張り合わせて形成したものと
して説明したが、セパレータを、ニッケルまたは銅の繊
維で構成した不織布と、樹脂製不織布とを一体的に張り
合わせて形成してもよく、さらにセパレータを、炭素粒
子で被覆された樹脂製不織布と、樹脂製不織布とを一体
的に張り合わせて形成したものでもよく、これらは実施
例のものと同一効果を有する。

発明の効果 上記本発明の構成によると、セパレータのベースト式負
極と接する部近傍に、電子伝導性をもたせたので、従来
のように電極に金属粉末を加えたり、または金属メッキ
を施して電子伝導性を高めたものに比べて、エネルギー
密度の低下をきたすことがないとともに、電極の渦巻き
状成形時に生じる亀裂による電子伝導度の低下の影響を
受けることなく、過充電時に正極から発生する酸素ガス
の吸収性能の改善、すなわち電池の急速充電性能を改善
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おけるセパレータの概略断
面図、第２図は本発明の一実施例であるニカド電池の構
造を示す一部切欠全体斜視図、第３図は第２図の要部拡
大断面図、第４図は過充電時の充電電流と電池的酸素分
圧との関係を示す特性図である。 １・・・セパレータ、ＩＡ・・・ニッケルメッキが施さ
れない部分、ＩＢ・・・ニッケルメッキが施された部分
、２・・・ペースト式カドミウム負極、３・・・焼結式
ニッケル正極、６，６Ａ・・・電極の亀裂。 代理人　　　森　　本　　義　　弘 第１図 ／−１！ノψレータ ＩＡ−−−二−ｖγルメッｑ、％尭さｎりい部分ＩＢ°
°−二・ソγルメ・ν〜　か々ｂさｎｒ−、ｇｐｙ２−
τ−スト式〃ｒミウム負Ｉル ３−・ｌ禿鮎及ニッγル正悟 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ペースト式負極、セパレータ、正極およびアルカリ
   電解液とから構成される発電要素群を密閉容器に収納し
   てなる密閉形アルカリ蓄電池であって、前記セパレータ
   は、前記ペースト式負極と接する面近傍だけが電子伝導
   性を有し、全体としては正極と負極とを電気的に絶縁し
   た密閉形アルカリ蓄電池。 ２、セパレータを、樹脂製不織布と、ニッケルまたは銅
   メッキされた樹脂製不織布とを一体的に張り合わせて形
   成した特許請求の範囲第１項記載の密閉形アルカリ蓄電
   池。 ３、セパレータを、ニッケルまたは銅の繊維で構成した
   不織布と、樹脂製不織布とを一体的に張り合わせて形成
   した特許請求の範囲第１項記載の密閉形アルカリ蓄電池
   。 ４、セパレータを、樹脂製不織布と、炭素粒子で被覆さ
   れた樹脂製不織布とを一体的に張り合わせて形成した特
   許請求の範囲第１項記載の密閉形アルカリ蓄電池。