烧结基板及使用该烧结基板的碱蓄电池制造技术

本发明专利技术提供一种与现有烧结基板相比即使提高多孔度也保持足够强度的碱蓄电池用烧结基板。烧结基板的构成是相对于全部细孔体积的占有体积率为峰值的细孔半径为５～７μｍ，具有大于８．５μｍ的细孔半径的细孔的所述占有体积率为１１％以下。这种烧结基板与现有的烧结基板相比较，粗大的细孔少，细孔的孔径分布均匀，从而即使提高多孔度也具有足够强度。另外，采用了这种烧结基板的镉负极在气体吸收性能方面优异，因而还具有能够降低充电时的电池内部压力的效果。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种在碱蓄电池中使用的烧结基板及使用该烧结基板的 碱蓄电池。
技术介绍
近年来，碱蓄电池作为电动工具和混合电动汽车等要求高输出的设备 的电源而使用。作为碱蓄电池的极板，有烧结式极板和非烧结式极板，烧结式极板是 在穿孔钢板等的两面烧结了镍粉末的多孔性烧结基板的细孔内填充有活 性物质，非烧结式极板是将活性物质粉末与粘合剂混合作成膏剂，将该膏 剂涂敷在穿孔钢板和镍海绵等导电性基体上从而获得。对于如上所述地要 求高输出的电池而言，比镍烧结体导电性优异的烧结式极板具有优势。而上述烧结式极板通常如以下制造。首先，将镍粉末、甲基纤维素等增粘剂和水按照规定的比例混合，调 制成浆料。接着，在穿孔钢板等导电性芯体表面涂敷所述浆料，在还原性 气氛中加热，实施烧结处理从而获得烧结基板。然后，向该烧结基板中填充活性物质，从而获得烧结式极板。例如烧 结式镉负极的情况下，是将烧结基板浸渍在以硝酸镉为主成分的溶液中， 使细孔内保持硝酸镉，接着将烧结基板浸渍在氢氧化钠等碱溶液中，从而 将细孔内的硝酸镉转换成氢氧化镉。将该操作反复必要次数，在烧结基板 的细孔中填充规定量的氢氧化镉从而获得烧结极板。在烧结基板中，基板中细孔所占的比例(多孔度)越大越能够在烧结 基板内填充活性物质，能够提高极板的能量密度。于是，为了增大烧结基 板的多孔度，采用的方法是在上述浆料中作为造孔剂添加以有机物为壳的另一方面，也产生若提高多孔度则烧结体强度下降的问题。若强度下 降则在后面的巻绕工序等中发生剥离，成为装入电池后发生短路的原因。 因而，在烧结基板中要求维持一定强度且提高多孔度。通过添加造孔剂从而增大多孔度的结果是认为，作为强度下降的主要 原因是因为产生源于造孔剂的直径粗大的细孔。另外，也成为在这种粗大 的细孔中很难保持活性物质、不能随着提高多孔度而填充更多的活性物 质，或者烧结基板的导电性下降、利用率下降的原因。于是，提出了减少烧结基板中的粗大细孔、使细孔的孔径分布均匀的 方法(例如专利文献1及专利文献2)。通过减少直径粗大的细孔从而能够 同时实现多孔度提高和强度维持。专利文献l:特开平4一248269 专利文献2:特幵2003—297371不过，为了追求电极的更高性能化，必须开发粗大细孔更少、细孔的 孔径分布更均匀的烧结基板。
技术实现思路
本专利技术即是根据上述事情而产生的，其目的在于提供一种细孔的孔径 分布比现有均匀的烧结基板及使用该烧结基板的碱蓄电池。为了实现上述目的，本专利技术的烧结基板，是在导电性芯体的两面形成 有烧结体的烧结基板，其特征在于，所述烧结基板的相对于全部细孔体积 的占有体积率为峰值的细孔半径为5 7pm，具有大于8.5pm的细孔半径的细孔的所述占有体积率为11%以下。其次，本专利技术的碱蓄电池的特征在于，采用的是利用上述烧结基板制 造的烧结式镉负极。再有，本专利技术的烧结基板的制造方法，其特征在于，采用松装密度为 0.57g/cm3且费歇尔尺寸为2.5pm的镍粉末和平均粒径为25pm且粒度分布 的变动系数为30%以下的完全发泡有机中空体来制造。专利技术效果本专利技术的烧结基板，烧结基板的相对于全部细孔体积的占有体积率为 峰值的细孔半径为5~7pm，与之相对，具有大于8.5pm的细孔半径的细孔的所述占有体积率为11%以下，粗大的细孔少，孔径分布均匀。其结果是， 即使提高多孔度也能够维持基板强度，再有，在镉负极上采用本专利技术的烧 结基板时，能够促进电池充电时的氧气吸收，降低电池的内部压力。另外，本专利技术的烧结基板，能够通过采用松装密度为0.57g/cmS且费歇 尔尺寸为2.5iam的镍粉末和平均粒径为25pm且粒度分布的变动系数为3(F/。 以下的完全发泡有机中空体来制造镍浆料，在穿孔钢板上涂敷所述浆料， 在高温下进行烧结而制作。直径粗大的细孔若造孔剂的粒径比较大则容易产生，而在减小造孔剂 粒径的情况下也产生。关于其原因进行了研究，得到的观点是由于采用的 造孔剂的一部分凝集。即认为，由于以造孔剂在浆料中凝集的状态进行烧 结，从而即使造孔剂的粒径小，也产生粗大的细孔。于是，通过采用粒子 彼此凝集更少、即粒子分散性高的造孔剂，从而能够抑制由于所述造孔剂 粒子的凝集产生的粗大细孔，能够制作细孔分布更均匀的烧结基板。具体地说，作为造孔剂采用粒度分布的变动系数为3oy。以下的物质。观察造孔剂的粒度分布，不仅是粒子单体的粒径，而且也观测多个粒子凝 集的2次粒子的直径，结果是存在粒度分布不均匀的情况。所谓粒度分布 的变动系数为30%以下，是几乎不产生所述2次粒子的粒度分布均匀的状 态，换言之表示粒子的分散性高。具体实施方式以下关于实施本专利技术的最佳方式进行叙述。 (1)烧结基板 本专利技术的烧结基板如下制作。首先，将镍粉末、作为结合剂的甲基纤维素等有机高分子的水溶液和 作为造孔剂的完全发泡有机中空体分别适量混合，调制成浆料。将该浆料 涂在镀镍穿孔钢板等导电芯体的两面。然后，将涂有所述浆料的所述镀镍穿孔钢板加热，在所述浆料干燥后， 在还原气氛下在例如IOO(TC下进行烧结，从而获得烧结基板。烧结基板的细孔径和孔径分布根据使用的镍粉末和造孔剂的物性值 进行调整。本专利技术的烧结基板中，作为镍粉末采用松装密度为0.57g/cm3且费歇尔尺寸为2.5pm的镍粉末，作为造孔剂釆用平均粒径为25pm且粒 度分布的变动系数为30%以下的完全发泡有机中空体，从而能够制造烧结 基板。这样形成的烧结基板，烧结基板中的全部细孔体积中占有体积率为峰 值的孔径(细孔半径)为5~7pm，具有大于8.5pm的细孔半径的细孔的所 述占有体积率累计为11%以下。(2) 镉负极将如上所述制作的烧结基板浸渍在主要含有硝酸镉的水溶液(含浸 液)中。将经过该浸渍而在其细孔内保持有镉硝酸盐的烧结基板，浸渍在 氢氧化钠(NaOH)水溶液中，将硝酸镉盐转换成氢氧化镉。之后，充分 水洗，由此从烧结基板中去除氢氧化钠水溶液，进行适当干燥。对烧结基 板反复进行多次由上述的向含浸液的浸渍、向氢氧化钠水溶液的浸渍、水 洗及干燥工序构成的填充工艺，在烧结基板内填充规定量的活性物质。还 有，在所述含浸液中能够适宜添加镍盐等添加物以提高活性物质的利用率 等。接下来，为了去除填充了活性物质的烧结基板内的硝酸盐等杂质而迸 行化学转化处理。化学转化处理是通过将填充了所述活性物质的烧结基板 在氢氧化钠和氢氧化钾等碱水溶液中进行充放电而进行。或者，也可以将 填充了所述活性物质的烧结基板加热，将所述杂质分解去除。再有，对进行了所述化学转化处理的烧结基板在碱水溶液中实施预充 电，其后进行水洗、干燥，制作本专利技术的镉负极板。(3) 碱蓄电池将如上所述制作的镉负极和镍正极隔着隔离物巻绕形成电极体，将电 极体插入外装盒内，向外装盒内注入由碱水溶液构成的电解液，用盖体将 外装盒的开口部封口，从而制作本专利技术的碱蓄电池。(1)烧结基板作为导电性芯体准备在厚度60^im的穿孔钢板的表面实施了厚度4pm 的镀镍的镀镍穿孔钢板。接着，将40质量份的镍粉末(松装密度0.57g/cm3、费歇尔尺寸2.5pm、INCO公司制)、0.05质量份的作为造孔剂以异丁烯酸甲酯一丙烯腈共聚物 为主成分的完全发泡有机中空体(松本油脂制药制)和60质量份的3wt% 的甲基纤维素水本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种烧结基板，是在导电性芯体的两面形成有烧结体的烧结基板，其特征在于，所述烧结基板的相对于全部细孔体积的占有体积率为峰值的细孔半径为５～７μｍ，具有大于８．５μｍ的细孔半径的细孔的所述占有体积率为１１％以下。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：藤泽千浩，古市敦哉，下园和树，唐住浩平，工藤康洋，越智诚，
申请(专利权)人：三洋电机株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]