用于碱性蓄电池的镉负电极及其制造方法技术

本发明专利技术披露了一种制造碱性电池用的镉负电极的方法，包括以下步骤：将所述电极基板用镉活性物质浸泡，获得镉活性物质浸泡的电极基板；加入聚乙二醇，用于通过用聚乙二醇涂布或浸泡所述活性物质浸泡过的电极，在镉负电极表面上或在所述活性物质表面上形成聚乙二醇涂层。（*该技术在2021年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种用于碱性电池例如镍镉电池的镉负电极及其制造方法。采用上述类型镉负电极的碱性蓄电池被充电和放电时，在镉负电极处形成的产物在充电时转变为金属镉，在放电时转变为氢氧化镉。在通常用于普通碱性蓄电池的高浓度碱性电解液中，在放电时形成的产物是六方β-氢氧化镉(β-Cd(OH)2)的晶体沉淀，它在高浓度的碱性电解液中是稳定的。该β-氢氧化镉(β-Cd(OH)2)晶体具有薄片状六方晶体结构，并且即使是少量，它们也会堵在镉负电极小孔的孔隙处，或者覆盖在活性金属镉的表面上。如果在镉负电极内部仍然存在未放电金属镉(Cd)的情况下即发生上述问题，则未放电金属镉就难以获得电解液的离子导电性，使其不可能放电。另外如果上述β-氢氧化镉(β-Cd(OH)2)的片状晶体成长为粗颗粒，就会使颗粒的表面减小，从而降低充电和放电反应的速率。那么就难以使放电产物中的粗颗粒，即β-氢氧化镉(β-Cd(OH)2)被充电。保持为未被充电的β-氢氧化镉(β-Cd(OH)2)在放电过程中进一步成长为更粗的颗粒，因为堵塞了镉负电极内的多个孔，或者因为覆盖活性金属镉(Cd)的表面，因此保留在镉负电极内部的金属镉的放电更加困难。按照这种方式，随着充电放电反应的逐渐增加，就会使保持为未放电的金属镉(Cd)或保持为未充电的氢氧化镉(Cd(OH)2)的量增加，这通常降低活性物质的可使用率，而导致放电容量的降低成为一个问题。鉴于上述情况，在JP-A-昭61-158664A(以下“JP-A”表示“未经审查的日本专利申请公开”)或在JP-A-昭61-158666A中提出了在镉负电极表面上或在负电极活性物质的表面上形成聚乙烯醇(PVA)或甲基纤维素(MC)涂层，用以防止氢氧根离子的扩散。上述专利申请公开所提出的镉负电极中，在镉负电极表面上或在负电极活性物质的表面上形成的聚乙烯醇(PVA)或甲基纤维素(MC)涂层起到妨碍氢氧根离子扩散的作用。因为在放电过程中活性物质附近的氢氧根离子浓度降低，产生了γ-氢氧化镉(γ-Cd(OH)2)，它在高浓度碱性水溶液中是稳定的。因为γ-氢氧化镉(γ-Cd(OH)2)是以单斜晶针状单晶体的形式而生成的，因此金属镉(Cd)的表面较少被γ-氢氧化镉(γ-Cd(OH)2)所覆盖。因此，不仅活性物质的可使用率被降低，而且可以防止放电容量发生降低，从而抑制充电放电循环特性的恶化。但是，由于聚乙烯醇(PVA)在室温下在水中是少量溶解的，因此在镉负电极表面上形成涂层时，必须将其溶解在热水中，而且必须将所得到的聚乙烯醇(PVA)溶液涂布至镉负电极的表面，或者使其被浸透。这就导致镉负电极制造工艺变得复杂。另外，还发现另一个问题，即聚乙烯醇(PVA)涂层不足以抑制充电放电特性恶化的问题。在JP-A-昭63-195963中提出了将多糖，如甲基纤维素(MC)或其衍生物加入到镉负电极中的方法，尽管诸如甲基纤维素(MC)等多糖肯定能溶解在碱性溶液中，但还不足以显示出抑制恶化的效果。这样就存在一个问题，即不足以抑制充电放电特性的恶化。还提出过一种方法是将聚乙烯吡咯烷酮(PVP)加入到镉负电极中，它在室温下易于溶解于水中。但是，由于聚乙烯吡咯烷酮(PVP)在碱性溶液中是溶胀的，因此不足以显示抑制恶化的效果，这也导致了一个问题，即对于抑制充电放电特性恶化来说其效果是不够的。
技术实现思路
鉴于上述情况，作出本专利技术以克服上述问题。本专利技术的目的是，通过在镉负电极表面上或负电极活性物质表面上形成对抑制恶化具有优异效果的涂层，提供一种具有优异充-放电特性的镉负电极。为了实现上述目的，本专利技术用于碱性电池的镉负电极包括填充有活性物质的电极基板，其中所述镉负电极的表面或者所述活性物质的表面覆盖有聚乙二醇(PEG)涂层。当在镉负电极表面上或者在镉活性物质表面上形成聚乙二醇(PEG)涂层时，产生β-氢氧化镉(β-Cd(OH)2)作为氢氧化镉，即放电产物；但是，由于不会显著地生成β-氢氧化镉(β-Cd(OH)2)的片状晶体，因此活性金属镉的表面会被少量的这些物质而较少有效地覆盖，或者镉负电极中微孔的空隙变得较少堵塞。所以会使活性物质的可使用率的降低受到抑制，从而防止放电容量的下降，因此可以抑制充电放电特性的恶化。除了具有降低放电产物片状β-氢氧化镉(β-Cd(OH)2)对覆盖金属镉表面或者堵塞镉负电极中之微孔孔隙的诱发效果之外，使用金属镉(Cd)细颗粒作为充电产物还防止了它们的表面被β-氢氧化镉所覆盖。如果是用低分子量的聚乙二醇(PEG)形成涂层，则可获得已经生长为片状晶体的β-氢氧化镉(β-Cd(OH)2)作为氢氧化镉，即放电产物，并且它们导致微孔的孔隙被堵塞，或者活性金属镉的表面被覆盖。因此活性物质的可使用率降低，导致了放电容量的降低，由此引起充电放电特性恶化。另一方面，由于具有过大分子量的聚乙二醇(PEG)会具有过高的粘性，因此会使涂布到负电极上的水溶液粘性过高，而难以形成均匀的涂层。所以最好用分子量为600或更高，但不高于20000的聚乙二醇(PEG)形成涂层。为了实现上述目的，本专利技术制造用于碱性电池之镉负电极的方法包括以下步骤通过用镉活性物质浸泡所述电极基板，得到浸满镉活性物质的电极板；加入聚乙二醇，用以通过用聚乙二醇涂布或浸泡所述活性物质浸泡过的电极，在所述镉负电极表面上或所述活性物质表面上形成聚乙二醇涂层。如上所述，通过用聚乙二醇涂布或浸泡所述活性物质浸泡过的电极板，而容易在镉负电极表面上或在镉活性物质表面上形成聚乙二醇涂层。在这种情况下，由于聚乙二醇在室温下易于溶解在水中，因此通过将平均分子量为600或更高，但不高于20000的聚乙二醇溶解在溶剂中而获得的溶液，就可以被简单的涂布在活性物质浸泡过的电极板表面，或者使其浸泡于其中。因此，可以使以聚乙二醇涂布或浸泡活性物质浸泡过的电极的步骤得以被简化。在用聚乙二醇涂布或浸泡活性物质浸泡过的电极之后，该方法最好包括干燥电极板的干燥步骤。1.活性物质填充步骤以通过在水中搅拌镍纤维素和甲基纤维素所得的浆料涂敷并固定由模压金属制成之导电芯体的表面，并于干燥之后，将所得产物进行烧结，得到孔隙率为80％的镍烧结基板。然后，使这种镍烧结基板被浸泡在含有硝酸镉作为组要成分的浸泡溶液中，干燥之后，对其进行碱性处理，包括将它浸入氢氧化钠水溶液中，以获得氢氧化镉作为由硝酸镉制成的活性物质(这种方法被称为化学浸泡方法)。以这种方式，镍烧结基板的孔就被氢氧化镉所填充。将这种化学浸泡方法的步骤重复预定次数(比如5次)，以便用预定量的镉活性物质(基于氢氧化镉的负电极活性物质)填充镍烧的基板的孔，从而得到活性物质填充的电极板。2.化学转变和预充电步骤这之后使如此得到的填充活性物质的电极板在碱性水溶液(如氢氧化钠、氢氧化钾等的水溶液)中重复充电和放电的化学转变处理，然后部分充电，以获得预先确定的预充电(备用放电)。将所得产物进行漂洗和干燥，得到经过化学转变和预充电的电极板(镉负电极y)。通过限制阴极活性物质的容量比负电极活性物质的小，而进行预充电，从而所述碱性电池就被保持在阴极限制的情况。3.聚合物涂布处理步骤(1)实施例1紧接着，将化学转变和预充电步骤中所得到的电极板浸入水中，将电极板从水中拉出之后，擦干多余的水分，将其浸泡在含有5％本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于碱性蓄电池的镉负电极，其特征在于，它包括：填充有镉活性物质的电极基板；以及覆盖至少所述电极基板表面和所述镉活性物质表面之一的聚乙二醇涂层。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：冨原圭，细田正弘，
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]