(57)【要約】【課題】ペースト式カドミウム極板を用いても、巻回時に巻ズレが生じ難いペースト式カドミウム極板を得られるようにして、不良率の発生が低下し、かつ品質が安定するとともに信頼性に優れたアルカリ蓄電池を提供する。【解決手段】本発明のアルカリ蓄電池用カドミウム極板１０は長尺状の導電性芯体１１にカドミウム活物質を主体とするカドミウムペースト１２ａが塗布されて形成されているとともに、長尺状の導電性芯体１１の幅方向の両端部（Ａ領域、Ｅ領域）に塗布されたカドミウム活物質層１２の充填密度は当該長尺状の導電性芯体１１の幅方向の中央部（Ｃ領域）に塗布されたカドミウム活物質層１２の充填密度よりも大きいことを特徴とする。そして、このようなカドミウム極板１０とニッケル極板とをセパレータを介して相対向するように積層した後、渦巻状に巻回されて渦巻状電極群となされている。【選択図】    図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
セパレータを介してニッケル極板と相対向するように積層された後、渦巻状に巻回されて渦巻状電極群となされるアルカリ蓄電池用カドミウム極板であって、
前記カドミウム極板は長尺状の導電性芯体にカドミウム活物質を主体とするカドミウムペーストが塗布されて均一な厚みのカドミウム活物質層が形成されているとともに、
前記長尺状の導電性芯体の幅方向の両端部に形成された前記カドミウム活物質層の充填密度は当該長尺状の導電性芯体の幅方向の中央部に形成された前記カドミウム活物質層の充填密度よりも大きいことを特徴とするアルカリ蓄電池用カドミウム極板。
【請求項２】
前記幅方向の両端部のカドミウム活物質層の充填密度は前記幅方向の中央部のカドミウム活物質層の充填密度より５％以上大きいことを特徴とする請求項１に記載のアルカリ蓄電池用カドミウム極板。
【請求項３】
セパレータを介してニッケル極板と相対向するように積層した後、渦巻状に巻回して渦巻状電極群とするアルカリ蓄電池用カドミウム負極板の製造方法であって、
長尺状の導電性芯体の幅方向の両端部のカドミウム活物質層の塗布厚みが当該長尺状の導電性芯体の幅方向の中央部のカドミウム活物質層の塗布厚みよりも厚くなるようにカドミウム活物質を主体とするカドミウムペーストを前記長尺状の導電性芯体に塗布するペースト塗布工程と、
前記塗布されたカドミウムペーストを乾燥させる乾燥工程と、
乾燥後に全体が均一の厚みになるように圧延する圧延工程とを備えたことを特徴とするアルカリ蓄電池用カドミウム極板の製造方法。
【請求項４】
前記長尺状の導電性芯体の幅方向の両端部が湾曲するように前記カドミウムペーストを前記長尺状の導電性芯体に塗布して前記幅方向の両端部のカドミウム活物質層の塗布厚みが幅方向の中央部のカドミウム活物質層の塗布厚みよりも厚くなるようにしたことを特徴とする請求項３に記載のアルカリ蓄電池用カドミウム極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明はニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池に係り、特に、セパレータを介してニッケル極板と相対向するように積層された後、渦巻状に巻回されて渦巻状電極群となされるアルカリ蓄電池用カドミウム極板およびその製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ニッケル−カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄電池に用いられるカドミウム極板においては、大別して、焼結式カドミウム極板とペースト式カドミウム極板とがある。この場合、焼結式カドミウム極板においては、ニッケル金属からなる多孔性焼結基板を硝酸カドミウム中に含浸後、アルカリ処理することにより水酸化カドミウムを多孔性焼結基板中に担持させて作製される。一方、ペースト式カドミウム極板においては、酸化カドミウム、水酸化カドミウム、金属カドミウムなどと結着剤および溶媒とからなるペーストを導電性基板に塗布して作製される。
これらの内、製造工程が比較的簡単で、かつ製造コストが安価であるという理由で、ペースト式カドミウム極板が、例えば、特許文献１（特公昭５８−４８９９０号公報）などで示されるように、広く用いられるようになった。
【特許文献１】特公昭５８−４８９９０号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００３】
ところで、一般的に、ペースト式カドミウム極板は、セパレータを介してニッケル極板と相対向するように積層された後、渦巻状に巻回されて渦巻状電極群となされる。この場合、焼結式カドミウム極板を用いて渦巻状電極群を作製する際には、巻ズレが生じにくいことが知られている。ところが、ペースト式カドミウム極板を用いて渦巻状電極群を作製する際には、焼結式カドミウム極板を用いた場合と比較して巻ズレが生じやすいという問題があった。
【０００４】
これは、巻回時に渦巻状電極群に付与される厚み方向の圧力により、特に、幅方向の両端部に塗布されたカドミウム活物質が潰れ、極板厚みが均一でなくなるためである。このように、巻回時に巻ズレが生じると、カドミウム極板がニッケル極板やニッケル極板と電気的に接続されている他の部品と接触しやすくなり、その結果、電池として機能しない不良品が多く発生することとなる。
【０００５】
そこで、本発明においては上記の如き問題を解決するためになされたものであって、ペースト式カドミウム極板を用いても、巻回時に巻ズレが生じ難いペースト式カドミウム極板を得られるようにして、不良率の発生が低下し、かつ品質が安定するとともに信頼性に優れたアルカリ蓄電池を提供できるようにすることを目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明のアルカリ蓄電池用カドミウム極板は、セパレータを介してニッケル極板と相対向するように積層された後、渦巻状に巻回されて渦巻状電極群となされる。そして、上記課題を解決するため、カドミウム極板は長尺状の導電性芯体にカドミウム活物質を主体とするカドミウムペーストが塗布されて均一な厚みのカドミウム活物質層が形成されているとともに、長尺状の導電性芯体の幅方向の両端部に形成されたカドミウム活物質層の充填密度は当該長尺状の導電性芯体の幅方向の中央部に形成されたカドミウム活物質層の充填密度よりも大きいことを特徴とする。
【０００７】
このように、幅方向の両端部に形成されたカドミウム活物質層の充填密度が、幅方向の中央部に形成されたカドミウム活物質層の充填密度よりも大きくすると、幅方向の両端部に形成されたカドミウム活物質層は強固になる。これにより、巻回時に渦巻状電極群の厚み方向に押圧力が付与されても、これらの幅方向の両端部に形成されたカドミウム活物質層が潰れることが抑制できるようになる。この結果、巻回時の巻ズレの発生を防止することが可能となって不良率の発生が低下する。このため、品質が安定するとともに信頼性に優れたアルカリ蓄電池を提供できるようになる。この場合、幅方向の両端部の充填密度は幅方向の中央部の充填密度より５％以上大きくするのが望ましい。
【０００８】
なお、幅方向の両端部に形成されたカドミウム活物質層の充填密度が、幅方向の中央部に形成されたカドミウム活物質層の充填密度よりも大きくなるようにするには、長尺状の導電性芯体の幅方向の両端部のカドミウム活物質層の塗布厚みが当該長尺状の導電性芯体の幅方向の中央部のカドミウム活物質層の塗布厚みよりも厚くなるようにカドミウム活物質を主体とするカドミウムペーストを長尺状の導電性芯体に塗布するペースト塗布工程と、塗布されたカドミウムペーストを乾燥させる乾燥工程と、乾燥後に全体が均一の厚みになるように圧延する圧延工程とを備えるようにすればよい。
【０００９】
この場合、製造の容易さを考慮すると、長尺状の導電性芯体の幅方向の両端部が湾曲するようにカドミウムペーストを長尺状の導電性芯体に塗布して幅方向の両端部のカドミウム活物質層の塗布厚みが幅方向の中央部のカドミウム活物質層の塗布厚みよりも厚くなるようにするのが望ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明のペースト式カドミウム極板においては、幅方向の両端部に形成されたカドミウム活物質層の充填密度が、幅方向の中央部に形成されたカドミウム活物質層の充填密度よりも大きくなるように形成されているので、巻回時に巻ズレが生じ難い渦巻状電極群を得ることができるようになる。これにより、不良率の発生が低下し、かつ品質が安定するとともに信頼性に優れたアルカリ蓄電池を得ることが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下に、本発明のアルカリ蓄電池をニッケル−カドミウム蓄電池に適用した場合の一実施の形態を図１〜図３に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものでなく、その要旨を変更しない範囲で適宜変更して実施することができる。なお、図１は本発明のアルカリ蓄電池用カドミウム極板を模式的に示す図であり、図１（ａ）は長尺状の導電性芯体にカドミウムペーストが塗布される状態を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すように塗布され、乾燥後に均一の厚みになるように圧延された状態を模式的に示す断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示すように圧延されたカドミウム極板の表面状態を模式的に示す平面図である。
【００１２】
また、図２は従来例のアルカリ蓄電池用カドミウム極板を模式的に示す図であり、図２（ａ）は長尺状の導電性芯体にカドミウムペーストが塗布される状態を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すように塗布され、乾燥後に所定の厚みになるように圧延された状態を模式的に示す断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示すように圧延されたカドミウム極板の表面状態を模式的に示す平面図である。図３は、図１，２に示すカドミウム極板を用いて渦巻状電極群を作製する状態を模式的に示す斜視図である。
【００１３】
１．カドミウム極板
（１）カドミウムペースト
まず、酸化カドミウム粉末を８０質量部と、金属カドミウム粉末を２０質量部とを活物質として混合して混合カドミウム活物質とする。ついで、得られた混合カドミウム活物質１００質量部に、ポリアミド繊維１質量部と、水和防止剤としてのリン酸水素ナトリウム１質量部と、有機高分子糊料としての２．５％ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）１質量部と、水３０質量部とを混合して、カドミウムペーストとする。
【００１４】
（２）実施例のカドミウム極板
ついで、得られたカドミウムペーストを厚みが０．０６ｍｍのパンチングメタルよりなる導電性芯体１１の両面に塗布した後、乾燥させてカドミウムペースト塗布層１２ａを形成する。なお、カドミウムペーストを導電性芯体１１の両面に塗布するに際しては、図１（ａ）に示すように、片面には幅方向の両端が中心部より最大でｈｍｍ（例えば、ｈ＝０．０４ｍｍ）だけ盛り上がるように、換言すると、中心部に向けて湾曲するように塗布し、反対側は水平になるように塗布してペースト塗布極板１０ａとする。
この後、得られたペースト塗布極板１０ａを乾燥させた後、所定の厚み（例えば、０．６０ｍｍ）になるまで圧延して、図１（ｂ）に示すような活物質層１２を形成する。このとき、全ての面で厚みが均一になるように圧延した後、所定の寸法（例えば、長さが２００ｍｍ）に切断して、実施例のカドミウム極板１０とする。
【００１５】
（３）比較例のカドミウム極板
同様に、得られたカドミウムペーストを厚みが０．０６ｍｍのパンチングメタルよりなる導電性芯体２１の両面に塗布した後、乾燥させてカドミウムペースト塗布層２２ａを形成する。なお、カドミウムペーストを導電性芯体２１の両面に塗布するに際しては、図２（ａ）に示すように、両面とも均一の厚みになるように塗布してペースト塗布極板２０ａとする。この後、得られたペースト塗布極板２０ａを乾燥させた後、所定の厚み（例えば、０．６０ｍｍ）になるまで圧延して、図２（ｂ）に示すような活物質層２２を形成する。このとき、全ての面で厚みが均一になるように圧延した後、所定の寸法（例えば、長さが２００ｍｍ）に切断して、比較例のカドミウム極板２０とする。
【００１６】
２．カドミウム極板の密度測定
ついで、上述のようして作製されたカドミウム極板１０，２０の活物質充填密度を以下のようにして測定した。この場合、上述のようにして作製されたカドミウム極板１０を図１（ｃ）に示すように、Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域、Ｄ領域、Ｅ領域となるように幅方向に５等分し、それぞれの領域の活物質層１２を導電性芯体１１から剥離し、これらの各領域の活物質層１２の質量を測定した。同様に、上述のようにして作製されたカドミウム極板２０においても、図２（ｃ）に示すように、Ａ領域、Ｂ領域、Ｃ領域、Ｄ領域、Ｅ領域となるように幅方向に５等分し、それぞれの領域の活物質層２２を導電性芯体２１から剥離し、これらの各領域の活物質層２２の質量を測定した。
【００１７】
そして、求めた各領域の活物質層１１（２２）の質量において、カドミウム極板１０（２０）の幅方向の中央部となるＣ領域の活物質層１１（２２）の質量を基準（０％）とし、他のＡ領域、Ｂ領域、Ｄ領域およびＥ領域の活物質層１１（２２）の質量をそれとの相対値（質量比）（％）で表すと、下記の表１に示すような結果となった。なお、質量比は活物質の充填密度に比例するので、相対的な充填密度比ということもできる。
【表１】
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【００１８】
上記表１の結果から明らかなように、カドミウム極板１０においては、幅方向の両端部の領域となるＡ領域およびＥ領域での活物質充填密度比は、幅方向の中央部となるＣ領域に対して５％以上大きくなっているのに対して、カドミウム極板２０においては、幅方向の両端部の領域となるＡ領域およびＥ領域での活物質充填密度比は、幅方向の中央部となるＣ領域とほぼ等しくなっていることが分かる。
【００１９】
３．渦巻状電極群
ついで、上述のようなカドミウム極板１０，２０を用いて渦巻状電極群を作製した際の巻ズレの発生について、焼結式ニッケル極板３０を用いて以下のようにして検討した。なお、焼結式ニッケル極板３０はつぎのようにして作製すればよい。即ち、ニッケル粉末にカルボキシメチルセルロース等の増粘剤および水を混練してニッケルスラリーを調製する。ついで、このニッケルスラリーをパンチングメタルからなる導電性芯体３１に塗着した後、還元性雰囲気下で焼結してニッケル焼結基板３２を作製する。
【００２０】
この後、得られたニッケル焼結基板３２を比重が１．７０の硝酸ニッケル水溶液に浸漬した後、乾燥させた後、濃度が６ｍｏｌ／ｌで、温度が６０℃の水酸化ナトリウム水溶液中に浸漬してアルカリ処理を行い、硝酸ニッケルを水酸化ニッケルに化学変化させて活物質化する。このような活物質充填操作を所定回数繰り返して、ニッケル焼結基板３２の空孔内に水酸化ニッケルを主体とする活物質が所定量だけ充填し、乾燥後、所定の寸法に切断して焼結式ニッケル極板３０とする。
【００２１】
ついで、得られた焼結式ニッケル極板３０と上述したカドミウム極板１０（２０）とを用いて、これらの間にナイロン不織布製のセパレータ４０を介在させて渦巻状に巻回して渦巻状電極群Ａ，Ｂを作製する。ここで、カドミウム極板１０を用いたものを渦巻状電極群Ａとし、カドミウム極板２０を用いたものを渦巻状電極群Ｂとした。この場合、各渦巻状電極群Ａ，Ｂをそれぞれ８００個ずつ作製するに際して、巻ズレが生じた個数を求めて、不良率として算出すると下記の表２に示すような結果が得られた。
【表２】
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【００２２】
表２の結果から明らかなように、カドミウム極板１０を用いて作製された渦巻状電極群Ａにおいては不良率が０．１％であるのに対して、カドミウム極板２０を用いて作製された渦巻状電極群Ｂにおいては不良率が１．５％で、渦巻状電極群Ａよりも１５倍も大きくなっていることが分かる。これは、渦巻状電極群Ｂにおいては、渦巻状に巻回される際に、渦巻状電極群Ｂの厚み方向に押圧力が付与されて、カドミウム極板２０の幅方向の両端部に塗布されたカドミウム活物質層が潰されて巻ズレが生じ、不良率が大きくなったと考えられる。
【００２３】
これに対して、カドミウム極板１０は幅方向の両端部に塗布されたカドミウム活物質の充填密度が、幅方向の中央部に塗布されたカドミウム活物質の充填密度よりも大きく形成されているので、幅方向の両端部に塗布されたカドミウム活物質層は強固になることとなる。これにより、渦巻状電極群Ａにおいては、渦巻状に巻回される際に、渦巻状電極群Ａの厚み方向に押圧力が付与されても、これらの幅方向の両端部に塗布されたカドミウム活物質層１２が潰れることが抑制できるようになり、巻ズレの発生が抑制されて不良率が低下したと考えられる。
【産業上の利用可能性】
【００２４】
なお、上述した実施の形態においては、本発明のカドミウム極板を用いて渦巻状電極群を作製するに際して、ニッケル正極として焼結式ニッケル極板を用いる例について説明したが、ニッケル正極としては焼結式ニッケル極板以外に、ペースト式ニッケル極板を用いても同様の効果が得られることは明らかである。
【図面の簡単な説明】
【００２５】
【図１】本発明のアルカリ蓄電池用カドミウム極板を模式的に示す図であり、図１（ａ）は長尺状の導電性芯体にカドミウムペーストが塗布された状態を模式的に示す断面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）に示すように塗布され、乾燥後に均一の厚みになるように圧延された状態を模式的に示す断面図であり、図１（ｃ）は、図１（ｂ）に示すように圧延されたカドミウム極板の表面状態を模式的に示す平面図である。
【図２】従来例のアルカリ蓄電池用カドミウム極板を模式的に示す図であり、図２（ａ）は長尺状の導電性芯体にカドミウムペーストが塗布された状態を模式的に示す断面図であり、図２（ｂ）は、図２（ａ）に示すように塗布され、乾燥後に所定の厚みになるように圧延された状態を模式的に示す断面図であり、図２（ｃ）は、図２（ｂ）に示すように圧延されたカドミウム極板の表面状態を模式的に示す平面図である。
【図３】図１，２に示すカドミウム極板を用いて渦巻状電極群を作製する状態を模式的に示す斜視図である。
【符号の説明】
【００２６】
Ａ，Ｂ…渦巻状電極群、１０ａ…ペースト塗布極板、１０…カドミウム極板、１１…導電性芯体、１２ａ…カドミウムペースト塗布層、１２…活物質層、２０ａ…ペースト塗布極板、２０…カドミウム極板、２１…導電性芯体、２２ａ…カドミウムペースト塗布層、２２…活物質層、３０…ニッケル極板、３１…導電性芯体、３２…ニッケル焼結基板
【図１】
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【図２】
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【図３】
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