JPH0410182B2 - - Google Patents
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- JPH0410182B2 JPH0410182B2 JP61300485A JP30048586A JPH0410182B2 JP H0410182 B2 JPH0410182 B2 JP H0410182B2 JP 61300485 A JP61300485 A JP 61300485A JP 30048586 A JP30048586 A JP 30048586A JP H0410182 B2 JPH0410182 B2 JP H0410182B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/04—Processes of manufacture in general
- H01M4/0402—Methods of deposition of the material
- H01M4/0409—Methods of deposition of the material by a doctor blade method, slip-casting or roller coating
-
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-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
Description
(イ) 産業上の利用分野
この発明は電池用電極の製法、特にアルカリ蓄
電池に用いられる電極の活物質充填方法に関する
ものである。 (ロ) 従来の技術 アルカリ蓄電池、特にニツケル−カドミウム電
池の極板の製法としては古くより焼結式製法とペ
ースト式製法とが知られている。近年、新しい製
法として金属繊維焼結体やスポンジ状金属（発泡
メタル）を基体（金属多孔体）とする方法が検討
されてきた。これらの金属多孔体は多孔度88〜95
％、孔径が最大数百μｍにも及ぶことから、活物
質粉末を直接内部へ充填することができ、製造プ
ロセスが簡略化される。 ところが活物質粉末を直接内部に均一に、かつ
高密度に充填するのは意外と難しく、多くの方法
が提案されてきた。例えば特開昭53−10832号公
報及び特開昭58−223261号公報では、吸引力によ
り活物質の充填を試みているし、あるいは特開昭
55−121270号公報及び特開昭55−14686号公報に
は擦り具により強制的に活物質を押し込んでお
り、また特開昭59−81866号公報及び特開昭59−
81868号公報には活物質スラリーを吹きつけると
きの圧力で充填を行うことが記載されている。し
かしながら、これらの方法は均一な充填という面
では問題があった。前述の方法のごとく、活物質
を金属多孔体の片面から裏面へ貫通させるような
力が働くときは、濾過作用が働き、活物質は目詰
り状態を呈してくる。その結果、活物質密度は金
属多孔体表層部では密、内部では粗となってしま
う。 この問題を解決するためには、活物質の粒径を
金属多孔体の孔径よりもかなり小さくしておけば
良いが、実際問題として微粒子状活物質は取り扱
いが難しく、また嵩密度も小さいことから高密度
充填が出来ないといった問題点があった。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は、金属多孔体に活物質を設率良く、均
一にかつ高密度に充填する電池用電極の製法を提
供するものである。 (ニ) 問題点を解決するための手段 本発明の電池用電極の製法は、活物質粉末に分
散媒を加えてニユートン流動を示す混練物とし、
該混練物中に金属多孔体を浸漬して混練物中に設
置したローラーに該金属多孔体を接触させて、該
金属多孔体の移動速度に対し異なる周速度で前記
ローラーを回転させ活物質を充填することを要旨
とするものである。尚、前記ローラーの周速度が
金属多孔体の移動速度に対し、同方向回転では２
倍以上、逆方向回転では0.5倍以上とすることに
より一層の効果を奏するものである。尚、金属多
孔体としては金属繊維焼結体、発泡メタルなどを
用いるものである。 (ホ) 作用 発明者は湿式法で高密度充填を達成するため
種々の実験を行い、以下の知見を得た。まず含水
率の低い混練物を金属多孔体上に置きヘラ状治具
で擦り込もうとすると、水が優先的に金属多孔体
内に入って、粉末は金属多孔体表層に、より低含
水率の混練物として付着するだけで、金属多孔体
の中心部迄到達しない。つまり金属多孔体により
混練物が濾過されたような状態となる。一方、混
合物の含水率を多少上げても、基本的には同じ現
像がおこる。これは、混練物がニユートン流動を
示さない非ニユートン流体となっているからであ
る。ところが、混練物をニユートン流動を呈する
ように調整してやると、粉未は金属多孔体内部迄
入るようになる。ニユートン流動を呈する様に調
整した活物質スラリーが基体内部に効率よく充填
できるのは、活物質粉末と媒質（ここでは水）と
の親和力が向上するためであって、これによって
金属多孔体表面での過作用を大きく抑制するこ
とができる。しかし、この様なスラリーを用いて
も過作用から完全に逃れることはできず、実際
に充填を行うとどうしても金属多孔体表面に低含
水率のスラリー層が形成してしまう。ところが驚
くべきことは、この低含水率のスラリー層も未だ
ニユートン流動を呈する流体であるために、ロー
ラーをその金属多孔体表面に接するよう回転させ
てやると、それが金属多孔体内部に迄圧入される
ことになるのである。さらに、混練物の粘度が
3000cps程度以下になると、充填はスムーズに進
行するようになる。そしてこの混練物がニユート
ン流動を示し、3000cps以下の粘度を実現する方
法の１つとして、前記混練物中に少量のヘキサメ
タリン酸塩を添加することが有効であることが知
得された。これは混練物中にヘキサメタリン酸塩
を添加することにより、粘度が低下し、流動性が
良くなるためである。また混練物を充填した槽内
にローラーを金属多孔体と接するように配置し、
これを回転させることが有効であり、これが本発
明の特徴である。これはローラーの回転により、
金属多孔体表層に付着し金属多孔体内部への充填
を阻害する低含水率混練物が、圧入されるためで
ある。 (ヘ) 実施例 実験例 １ 混練物を満たした槽中に設けたローラーの回転
速度が、充填量に影響を与えることが判った。こ
のテスト結果を、第１図に示す。第１図中、ｘ軸
の「速度比」は金属多孔体移動速度に対するロー
ラーの周速度の割合であって、（＋）側は移動と
同方向、（−）側は逆方向回転であることを意味
している。第１図より明らかなように、同方向回
転では２倍以上、逆方向回転では0.5倍以上の周
速度で回転させたときに高い充填量が得られた。
尚、第２図に本発明に係る代表的な装置の概念図
を示す。第２図中、１は金属多孔体、２は金属多
孔体の案内ローラー、３は反転ローラーを兼ねた
充填用ローラー、４は水酸化ニツケルよりなる混
練物、５はスクレパーである。 実施例 １ 水酸化ニツケル95重量部、水酸化コバルト５重
量部からなる混合体に、0.3％のヘキサメタリン
酸ソーダを含む0.3％ヒドロキシプロピルセルロ
ース（HPC）水溶液30重量部を加え、混合の後、
混練物を得た。この混練物を第２図に示す如き槽
中に入れ、槽内へニツケル繊維の焼結体である金
属多孔体を導き入れ、これに接するローラーを金
属多孔体の移動速度の３倍の周速度で、同方向に
回転させら。そして混練物を充填した金属多孔体
の表面付着混練物を除去した後、乾燥し、次いで
1ton／cm2しで加圧、本発明電極Ａとした。 実施例 ２ 水酸化ニツケル95重量部、水酸化コバルト５重
量部からなる混合体に、３％のHPC水溶液40重
量部を加えた以外は実施例１と同様の本発明電極
Ｂを得た。 比較例 １ ローラーを、金属多孔体の移動速度と等しい周
速度で回転させた他は実施例と同様の比較電極Ｃ
を得た。 比較例 ２ 水酸化ニツケル95重量部、水酸化コバルト５重
量部からなる混合体に３％のHPC水溶液30重量
部を加えた以外は実施例１と同様の比較電極Ｄを
得た。 これらの電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに用いた製造工程
中における混練物の流動性、粘度、及び電極とし
た時の充填量、充填状態及び利用率について検討
し、次表の如く、テスト結果を得た。
電池に用いられる電極の活物質充填方法に関する
ものである。 (ロ) 従来の技術 アルカリ蓄電池、特にニツケル−カドミウム電
池の極板の製法としては古くより焼結式製法とペ
ースト式製法とが知られている。近年、新しい製
法として金属繊維焼結体やスポンジ状金属（発泡
メタル）を基体（金属多孔体）とする方法が検討
されてきた。これらの金属多孔体は多孔度88〜95
％、孔径が最大数百μｍにも及ぶことから、活物
質粉末を直接内部へ充填することができ、製造プ
ロセスが簡略化される。 ところが活物質粉末を直接内部に均一に、かつ
高密度に充填するのは意外と難しく、多くの方法
が提案されてきた。例えば特開昭53−10832号公
報及び特開昭58−223261号公報では、吸引力によ
り活物質の充填を試みているし、あるいは特開昭
55−121270号公報及び特開昭55−14686号公報に
は擦り具により強制的に活物質を押し込んでお
り、また特開昭59−81866号公報及び特開昭59−
81868号公報には活物質スラリーを吹きつけると
きの圧力で充填を行うことが記載されている。し
かしながら、これらの方法は均一な充填という面
では問題があった。前述の方法のごとく、活物質
を金属多孔体の片面から裏面へ貫通させるような
力が働くときは、濾過作用が働き、活物質は目詰
り状態を呈してくる。その結果、活物質密度は金
属多孔体表層部では密、内部では粗となってしま
う。 この問題を解決するためには、活物質の粒径を
金属多孔体の孔径よりもかなり小さくしておけば
良いが、実際問題として微粒子状活物質は取り扱
いが難しく、また嵩密度も小さいことから高密度
充填が出来ないといった問題点があった。 (ハ) 発明が解決しようとする問題点 本発明は、金属多孔体に活物質を設率良く、均
一にかつ高密度に充填する電池用電極の製法を提
供するものである。 (ニ) 問題点を解決するための手段 本発明の電池用電極の製法は、活物質粉末に分
散媒を加えてニユートン流動を示す混練物とし、
該混練物中に金属多孔体を浸漬して混練物中に設
置したローラーに該金属多孔体を接触させて、該
金属多孔体の移動速度に対し異なる周速度で前記
ローラーを回転させ活物質を充填することを要旨
とするものである。尚、前記ローラーの周速度が
金属多孔体の移動速度に対し、同方向回転では２
倍以上、逆方向回転では0.5倍以上とすることに
より一層の効果を奏するものである。尚、金属多
孔体としては金属繊維焼結体、発泡メタルなどを
用いるものである。 (ホ) 作用 発明者は湿式法で高密度充填を達成するため
種々の実験を行い、以下の知見を得た。まず含水
率の低い混練物を金属多孔体上に置きヘラ状治具
で擦り込もうとすると、水が優先的に金属多孔体
内に入って、粉末は金属多孔体表層に、より低含
水率の混練物として付着するだけで、金属多孔体
の中心部迄到達しない。つまり金属多孔体により
混練物が濾過されたような状態となる。一方、混
合物の含水率を多少上げても、基本的には同じ現
像がおこる。これは、混練物がニユートン流動を
示さない非ニユートン流体となっているからであ
る。ところが、混練物をニユートン流動を呈する
ように調整してやると、粉未は金属多孔体内部迄
入るようになる。ニユートン流動を呈する様に調
整した活物質スラリーが基体内部に効率よく充填
できるのは、活物質粉末と媒質（ここでは水）と
の親和力が向上するためであって、これによって
金属多孔体表面での過作用を大きく抑制するこ
とができる。しかし、この様なスラリーを用いて
も過作用から完全に逃れることはできず、実際
に充填を行うとどうしても金属多孔体表面に低含
水率のスラリー層が形成してしまう。ところが驚
くべきことは、この低含水率のスラリー層も未だ
ニユートン流動を呈する流体であるために、ロー
ラーをその金属多孔体表面に接するよう回転させ
てやると、それが金属多孔体内部に迄圧入される
ことになるのである。さらに、混練物の粘度が
3000cps程度以下になると、充填はスムーズに進
行するようになる。そしてこの混練物がニユート
ン流動を示し、3000cps以下の粘度を実現する方
法の１つとして、前記混練物中に少量のヘキサメ
タリン酸塩を添加することが有効であることが知
得された。これは混練物中にヘキサメタリン酸塩
を添加することにより、粘度が低下し、流動性が
良くなるためである。また混練物を充填した槽内
にローラーを金属多孔体と接するように配置し、
これを回転させることが有効であり、これが本発
明の特徴である。これはローラーの回転により、
金属多孔体表層に付着し金属多孔体内部への充填
を阻害する低含水率混練物が、圧入されるためで
ある。 (ヘ) 実施例 実験例 １ 混練物を満たした槽中に設けたローラーの回転
速度が、充填量に影響を与えることが判った。こ
のテスト結果を、第１図に示す。第１図中、ｘ軸
の「速度比」は金属多孔体移動速度に対するロー
ラーの周速度の割合であって、（＋）側は移動と
同方向、（−）側は逆方向回転であることを意味
している。第１図より明らかなように、同方向回
転では２倍以上、逆方向回転では0.5倍以上の周
速度で回転させたときに高い充填量が得られた。
尚、第２図に本発明に係る代表的な装置の概念図
を示す。第２図中、１は金属多孔体、２は金属多
孔体の案内ローラー、３は反転ローラーを兼ねた
充填用ローラー、４は水酸化ニツケルよりなる混
練物、５はスクレパーである。 実施例 １ 水酸化ニツケル95重量部、水酸化コバルト５重
量部からなる混合体に、0.3％のヘキサメタリン
酸ソーダを含む0.3％ヒドロキシプロピルセルロ
ース（HPC）水溶液30重量部を加え、混合の後、
混練物を得た。この混練物を第２図に示す如き槽
中に入れ、槽内へニツケル繊維の焼結体である金
属多孔体を導き入れ、これに接するローラーを金
属多孔体の移動速度の３倍の周速度で、同方向に
回転させら。そして混練物を充填した金属多孔体
の表面付着混練物を除去した後、乾燥し、次いで
1ton／cm2しで加圧、本発明電極Ａとした。 実施例 ２ 水酸化ニツケル95重量部、水酸化コバルト５重
量部からなる混合体に、３％のHPC水溶液40重
量部を加えた以外は実施例１と同様の本発明電極
Ｂを得た。 比較例 １ ローラーを、金属多孔体の移動速度と等しい周
速度で回転させた他は実施例と同様の比較電極Ｃ
を得た。 比較例 ２ 水酸化ニツケル95重量部、水酸化コバルト５重
量部からなる混合体に３％のHPC水溶液30重量
部を加えた以外は実施例１と同様の比較電極Ｄを
得た。 これらの電極Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｄに用いた製造工程
中における混練物の流動性、粘度、及び電極とし
た時の充填量、充填状態及び利用率について検討
し、次表の如く、テスト結果を得た。
【表】
この結果より電極Ａと電極Ｃを対比すると、混
練物槽中に設けたローラーを基体移動速度より速
い周速度で回転させたもの（電極Ａ）は、同じ周
速度で回転させたもの（電極Ｃ）より充填量が非
常に大きくなり充填量のバラツキも小さく、良好
な充填状態が得られる。また電極Ａと電極Ｂを対
比すると、ヘキサメタリン酸ナトリウムを使わず
糊料と水の添加量で流動性と粘度を調整したもの
（電極Ｂ）は、充填性については良好なものが得
られるが、充填量は混練物中の水分量が多いため
電極Ａに比して10％程度小さくなり、糊料の添加
量も多いので、ヘキサメタリン酸ナトリウムを添
加した電極Ａの方が利用率が高くなる。一方、ニ
ユートン流動を示さない混練物（電極Ｄ）では、
ほとんど充填できない。つまり混練物中に導入さ
れた金属多孔体表面付近に形成された低含水率混
練物が、僅かな圧で金属多孔体内部に充填されて
いくのは、粘度が上昇するものの、依然としてニ
ユートン流動を示しているために、金属多孔体内
に流れ込む際の流動抵抗を低いままに維持してい
ることが主因であると考えられる。尚、実施例に
おいて金属多孔体としてニツケル繊維焼結体を用
いたが、発泡メタルなどにも本発明法は好適する
ものである。また、ここでいう“ニユートン流
動”とは実質的に一般の粘度計（例えばＢ型粘度
計）で再現性のある粘度を示すことを意味し、理
想的なニユートン流動を示すものでなくても良
い。 尚、本発明法においては活物質をローラーの回
転により充填しており、特に焼結部分の結合が弱
いといわれる金属繊維焼結体を用いたものであっ
ても、損傷が少なく、工程においても優れるもの
である。 (ト) 発明の効果 本発明の製法によれば、ローラーを金属多孔体
表面で回転させるだけで十分な充填量が得られる
とともに、金属多孔体の損傷も小さく、更に均一
に活物質が充填しうるもので、その工業的価値は
きわめて大きい。
練物槽中に設けたローラーを基体移動速度より速
い周速度で回転させたもの（電極Ａ）は、同じ周
速度で回転させたもの（電極Ｃ）より充填量が非
常に大きくなり充填量のバラツキも小さく、良好
な充填状態が得られる。また電極Ａと電極Ｂを対
比すると、ヘキサメタリン酸ナトリウムを使わず
糊料と水の添加量で流動性と粘度を調整したもの
（電極Ｂ）は、充填性については良好なものが得
られるが、充填量は混練物中の水分量が多いため
電極Ａに比して10％程度小さくなり、糊料の添加
量も多いので、ヘキサメタリン酸ナトリウムを添
加した電極Ａの方が利用率が高くなる。一方、ニ
ユートン流動を示さない混練物（電極Ｄ）では、
ほとんど充填できない。つまり混練物中に導入さ
れた金属多孔体表面付近に形成された低含水率混
練物が、僅かな圧で金属多孔体内部に充填されて
いくのは、粘度が上昇するものの、依然としてニ
ユートン流動を示しているために、金属多孔体内
に流れ込む際の流動抵抗を低いままに維持してい
ることが主因であると考えられる。尚、実施例に
おいて金属多孔体としてニツケル繊維焼結体を用
いたが、発泡メタルなどにも本発明法は好適する
ものである。また、ここでいう“ニユートン流
動”とは実質的に一般の粘度計（例えばＢ型粘度
計）で再現性のある粘度を示すことを意味し、理
想的なニユートン流動を示すものでなくても良
い。 尚、本発明法においては活物質をローラーの回
転により充填しており、特に焼結部分の結合が弱
いといわれる金属繊維焼結体を用いたものであっ
ても、損傷が少なく、工程においても優れるもの
である。 (ト) 発明の効果 本発明の製法によれば、ローラーを金属多孔体
表面で回転させるだけで十分な充填量が得られる
とともに、金属多孔体の損傷も小さく、更に均一
に活物質が充填しうるもので、その工業的価値は
きわめて大きい。
第１図は金属多孔体の移動速度とローラーの回
転周速度との比に対する充填量の関係を示し、第
２図は活物質充填装置の概念図である。 １……金属多孔体、２……案内ローラー、３…
…充填用ローラー、４……混練物、５……スクレ
パー。
転周速度との比に対する充填量の関係を示し、第
２図は活物質充填装置の概念図である。 １……金属多孔体、２……案内ローラー、３…
…充填用ローラー、４……混練物、５……スクレ
パー。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 活物質粉末に分散媒を加えてニユートン流動
を示す混練物とし、該混練物中に金属多孔体を浸
漬して混練物中に設置したローラーに該金属多孔
体を接触させて、該金属多孔体の移動速度に対し
異なる周速度で前記ローラーを回転させ活物質を
充填することを特徴とする電池用電極の製法。 ２ 前記ローラーの周速度が金属多孔体の移動速
度に対し、同方向回転では２倍以上、逆方向回転
では0.5倍以上であることを特徴とする特許請求
の範囲第１項記載の電池用電極の製法。 ３ 前記活物質粉末として水酸化ニツケルを用い
ることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載の
電池用電極の製法。 ４ 前記分散媒として水を用い、該分散媒にヘキ
サメタリン酸塩を添加することを特徴とする特許
請求の範囲第１項記載の電池用電極の製法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61300485A JPS63152863A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 電池用電極の製法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP61300485A JPS63152863A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 電池用電極の製法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS63152863A JPS63152863A (ja) | 1988-06-25 |
| JPH0410182B2 true JPH0410182B2 (ja) | 1992-02-24 |
Family
ID=17885372
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP61300485A Granted JPS63152863A (ja) | 1986-12-17 | 1986-12-17 | 電池用電極の製法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS63152863A (ja) |
-
1986
- 1986-12-17 JP JP61300485A patent/JPS63152863A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS63152863A (ja) | 1988-06-25 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| EXPY | Cancellation because of completion of term |