(57)【要約】  【課題】  活物質密度を高めても活物質利用率が低下することなく、従来よりも容量密度を高めた未化成の非焼結式カドミウム負極を提供することを目的とする。  【解決手段】  酸化カドミウムおよび金属カドミウムからなる活物質を電極基板上に塗布して前記電極基板上に活物質層を形成してなる非焼結式カドミウム負極において、前記活物質層中に金属ニッケルのような導電剤を含ませた。このように活物質層中に導電剤を含むことにより、活物層の密度を３．４ｇ／ｃｍ3以上と高密度化しても利用率の低下が見られず、従来のカドミウム負極に比べ容量密度を高めることができる。【選択図】  図１
2007273416.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
酸化カドミウムおよび金属カドミウムからなる活物質を金属基板上に塗着して前記金属基板上に活物質層を形成してなる非焼結式カドミウム負極において、前記活物質層中に導電剤を含み、前記活物質層の密度が３．４ｇ／ｃｍ3以上である未化成のアルカリ蓄電池用非焼結式カドミウム負極。
【請求項２】
前記導電剤は金属ニッケルであることを特徴とする請求項１に記載の非焼結式カドミウム負極
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ蓄電池に使用される未化成の非焼結式カドミウム負極に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル-カドミウム蓄電池は、電動工具や電動アシスト自転車など各種の機器システムの作動電源として広く実用化されている。ニッケル-カドミウム蓄電池は、水酸化ニッケルを活物質とするニッケル正極と、水酸化カドミウムや金属カドミウムを活物質とするカドミウム負極と、ニッケル正極とカドミウム負極を隔てるセパレータと、水酸化カリウム水溶液等の電解液とにより構成される。
【０００３】
このうち、カドミウム負極では、酸化カドミウム粉末の活物質ペーストをパンチングメタル等の金属基板に塗着してなる非焼結式カドミウム負極が広く用いられている。この種のカドミウム負極においては、活物質ペーストを塗着した金属基板をアルカリ水溶液中で充放電して作られた化成極板と、例えば以下の特許文献に記載されるように、活物質ペーストを塗着した金属基板をそのまま電極として用いる未化成極板が知られる。未化成極板は化成極板に比べ活性度の点で不利であるが、化成極板のような煩雑な処理を要さず、低コストで製造できるという利点がある。従って、未化成の非焼結式カドミウム負極を用いることにより、低コストでニッケル−カドミウム蓄電池を提供できる。
【０００４】
なお、カドミウム負極には電池として組み立てる前に放電リザーブとして充電状態の活物質、即ち金属カドミウムを生成させたり添加したりしておくのが一般的である。金属カドミウムの生成方法としては、アルカリ水溶液中で充電する方法が考えられるが、未化成の非焼結式カドミウム負極では、その製造法上電池に組み込む前にアルカリ水溶液中で充電することがないため、ペースト中に金属カドミウム粉末を混合し、これにより放電リザーブと為している。
【特許文献１】特開昭５９−８７２
【特許文献２】特開昭６１−１９３３６４
【特許文献３】特開昭６３−４５６８
【特許文献４】特開２００１−３５５２５
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
近年、電動工具など機器の高出力化の流れを受け、その電源である電池に対して高エネルギー密度化の要請が高まっている。このため、電極の容量密度を高める必要が生じた。
非焼結式カドミウム負極の容量密度を高める方法としては、金属基板上に塗着された活物質の密度を高めることが考えられる。しかし、前記密度を過剰に高めると活物質の利用率が低下し、容量密度を高めることができても、極板全体の効率が低下するという問題があった。
本発明は、活物質密度を高めても活物質利用率が低下することなく、従来よりも容量密度を高めた未化成の非焼結式カドミウム負極を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明の非焼結式カドミウム負極は、酸化カドミウムおよび金属カドミウムからなる活物質を電極基板上に塗布して前記電極基板上に活物質層を形成してなる非焼結式カドミウム負極において、前記活物質層中に導電剤を含み、前記活物質層の密度が３．４ｇ／ｃｍ3以上であることを特徴とする。
なお、前記導電剤は金属ニッケルとすることができる。
【発明の効果】
【０００７】
本発明の未化成の非焼結式カドミウム負極は、活物質層中に金属ニッケルのような導電剤を含むことにより、活物層の密度を３．４ｇ／ｃｍ3以上と高密度化しても利用率の低下が見られず、従来のカドミウム負極に比べ容量密度を高めることができる。これは、導電剤を加えたことにより、極板中の導電性が向上したためであると考えられる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】
以下、実施例に従い、本願発明に係る非焼結式カドミウム負極について説明する。
〔実施例〕
（活物質ペーストの調製）
酸化カドミウム粉末を７５質量％と、予備充電活物質として金属カドミウム粉末を２５質量％とを混合して混合活物質とした。ついで、前記混合活物質１００質量部に、補強剤としてナイロン繊維を１質量部と、前記混合活物質中の酸化カドミウムの水和防止剤としてリン酸水素ナトリウムを１質量部と、結着剤としてポリビニルアルコール（ＰＶＡ）を１質量部と、導電剤として金属ニッケル粉末５質量部を混合・混練して、活物質ペーストaを調製した。
【０００９】
（電極の作製）
上述のようにして調製した活物質ペーストaを、厚み０．８ｍｍのパンチングメタルよりなる電極基板の両面に塗布した後、乾燥させて活物質層を形成した。次いで、前記活物質層を有する電極基板を圧延ローラーに通すことにより、活物質層の密度を３．４ｇ／ｃｍ3以上（例えば３．５ｇ／ｃｍ3）とするよう圧延処理を施し、最後に所定の寸法になるよう切断することにより、未化成の非焼結式カドミウム負極を完成させた。
【００１０】
〔確認実験〕
本願発明に係る非焼結式カドミウム負極の効果を検証するため、以下のような確認実験を行った。
（実験サンプルの作製）
上述の実施例に記載した活物質ペーストａを厚み０．８ｍｍのパンチングメタルよりなる金属基板の両面に塗布した後、乾燥させて活物質層を形成した。次いで、前記活物質層を有する金属基板を通す圧延ローラーの間隔を調整することにより、活物質層の密度が２．７、３．０、３．３、３．６、および３．８ｇ／ｃｍ3の５種の未化成の非焼結式カドミウム負極を作製した。これらカドミウム負極をそれぞれ負極Ａ１、Ａ２、Ａ３、Ａ４、Ａ５とする。
【００１１】
さらに、前記活物質ペーストａと金属ニッケルを含まない点以外は同様にして、従来の活物質ペーストｂを作製する。以後、負極Ａ１〜Ａ５と同様の製法により、活物質密度が２．７、３．０、３．３、３．４、３．６、および３．８ｇ／ｃｍ3の未化成の非焼結式カドミウム負極を作製した。これらカドミウム負極をそれぞれ負極Ｂ１、Ｂ２、Ｂ３、Ｂ４、Ｂ５、Ｂ６とする。
【００１２】
（実験）
こうして作製した非焼結式カドミウム負極それぞれの利用率を測定した。なお、負極Ａ１〜Ａ５、負極Ｂ１〜Ｂ６の理論容量は１０５０ｍＡｈであり、利用率の測定においては、電極をアルカリ水溶液中で３１５ｍＡで１６時間充電後、放電７００ｍＡで放電させて行った。
表１および図１に実験の結果を示す。
【００１３】
【表１】
2007273416.tif 000003
【００１４】
表１および図１に示す結果より、負極Ａ１からＡ３、Ｂ１からＢ３へと活物質層の密度を上げるに従い、利用率が上昇する。これは、活物質層の密度を上げることにより活物質粒子間の接触が増え、極板中の導電経路が確保されるようになるためであると考えられる。そして、活物質層の密度が３．３ｇ／ｃｍ3での負極Ａ３、Ｂ３で利用率は約７４％となる。
【００１５】
さらに活物質層の密度を上昇させた場合、従来の活物質ペーストｂを用いた負極Ｂ４〜Ｂ６は、活物質層の密度が３．３ｇ／ｃｍ3である負極Ｂ３に比べ利用率が低下しているのに対し、金属ニッケルを含んだ活物質ペーストａを用いた負極Ａ４、Ａ５では負極Ａ３と同等の利用率を維持することができた。
これは次のような理由によるものと思われる。負極Ｂ４〜Ｂ６においては、活物質層の密度を上昇させた結果、活物質層内での空孔が減じ、活物質と前記空孔に保持される電解液との接触面積が低下することにより利用率が低下したものであると考えられる。一方、負極Ａ４、Ａ５においいても負極Ｂ４〜Ｂ６と同様に活物質と電解液の接触面積が低下するが、金属ニッケル同士の接触も増加して極板の導電性が高まることにより、前記接触面積の低下による利用率の低下を補っているものと考えられる。
【００１６】
以上、活物質層中に金属ニッケルのような導電剤を含ませることにより、活物質層の密度が３．４ｇ／ｃｍ3以上の高密度状態としても利用率を維持し、従来よりも容量密度に優れた未化成のカドミウム負極を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】非焼結式カドミウム負極の活物質密度と利用率の関係を表した図である。
【図１】
2007273416.tif 000004