[发明专利]碱性蓄电池

说明书

本发明涉及碱性蓄电池，具体涉及碱性蓄电池极板基板的结构。

迄今为止，通过用镍粉和粘合剂浆涂覆镀镍钢板(如冲锻金属)，然后在还原气氛中烧结该涂覆板而得到的所谓烧结基板，一直用来作为碱性蓄电池的极板基板。此外，近来一种制备所谓“涂浆基板”的基板的方法迅速普及，这种方法利用提高基板孔隙率的方法可以改善活性物质的充填速度，以便满足对于各种便携装置和设备上使用的电池提高电池容量或对于电车用大电源的需要。

用此法得到的基板，叫作泡沫金属，而且是通过下列步骤生产的在具有三维结构的树脂多孔体(如氨基甲酸乙酯发泡板、无纺布等等)表面上利用碳涂层、化学镀镍等方法形成一层导电层，接着利用电解镀镍法形成单位面积沉积所需重量金属的中间层，烧除树脂成分，进而还原被镀金属。此法的优点是可以简化制板步骤，因为可以用活性物质浆直接充填基板。

此外，作为赋予导电性取代上面提到的碳涂层的方法，在JP7-138609(A)中提出：利用在泡沫氨基甲酸乙酯之类载体上直接涂覆金属粉来形成导电层；在JP7-138792(A)中提出：在电镀之后除去溶剂和烧结，用这种方式形成一种具有两层结构的三维多孔基板。在这种情况下，由于在制造基板时可以减小电镀所需的电能和时间，所以可以预期到生产率上有改善。

使用充填了活性物质的三维多孔基板作为碱性蓄电池极板时，使用在碱性电解质中稳定的镍作为该基板的结构材料。然而，通过使树脂载体经历镀镍来生产基板的方法，由于电镀是在涂覆导电层步骤之后进行的(如上所述)，而使生产步骤复杂，而且生产率低。

另一方面在通过在其上直接涂覆金属粉并形成镀层，然后利用热处理水其烧结以生产基板的方法中，为了改善可烧结性，所说的金属粉主要使用极细粉。在这些方法中，由于基板的收缩率高，即大约10％，使用事先就有大孔径的氨基甲酸乙酯泡沫板，而且在这种情况下该氨基甲酸乙酯底物的尺寸或直径也变大，所以收缩率更高。所以说，难以保证基板在质量上稳定。此外，由于烧结体表面上不均匀性很大，所以该基板在碱性电解质中容易被腐蚀，导致电池内阻的早期加大。

不仅如此，只使用镍作极板基板时，为了保证所需的强度和电导率要求使用相当大量镍。然而，镍材在工业上昂贵，在生产成本上存在大问题。况且，使用不同于构成导电层金属的金属涂覆表面后，进行烧结时，这两种金属形成合金，引起基板的电阻率加大，这会导致电池内损失加大，所以说这种产品不适于作为极板基板使用。

为了解决上面诸问题，使用细铁粉(是一种工业上便宜的材料)制造烧结基板时，为了使制成的烧结体具有足够强度，必须在比使用镍时更高的温度下烧结铁粉。这往往会进一步增大烧结时的收缩率。而且，使用用铁制成的这种三维多孔体作为碱性蓄电池的正极基板时，由于铁的氧化—还原电位比镍低，所以在这种正极板上形成局部电池，引起充电效率降低或者自放电特性劣化。不仅如此，铁在碱性电解质中易被腐蚀，导致表面的钝态和电导率降低。结果，难于长时间保证良好的极板特性。

本发明目的在于提供这样一种碱性蓄电池，其中使用价格低廉、在碱性电解质中稳定性高和烧结时收缩率小的一种三维多孔衬底。

图1是本发明一个实例之基板的放大的断面视图。

图2是说明电解质量与正电极理论容量之寿命特性曲线之间关系的曲线图。

图3是说明电解质浓度与寿命特性曲线间以及电解质浓度与放电特性之间关系的曲线图。

图4是说明正电极的填实密度和循环寿命之间，以及正电极填实密度与正电极容量密度之间关系的曲线图。

本发明提供一种碱性蓄电池，其中包括密封的外壳，外壳中装有主要由氧化镍组成的正电极，主要由贮氢合金或氧化镉组成的负电极，含有至少一种从氢氧化钾、氢氧化锂和氢氧化钠中选出成分的碱性电解质，和隔离物，其中至少一个正电极和负电极所用的基板包含本身是一种三维多孔体的铁烧结体以及在所说的铁烧结体表面上形成的镍涂层。

本发明中使用的正电极主要由氧化镍组成，其它成分包括金属钴、锌、镉等或其氧化物或其氢氧化物。

所说基板的特点，优选抗拉强度达0.5×10^-6～8.0×10^-6Pa，电阻为1.0～10.0mΩ。正电极的容量密度优选为500-700mA/cm³。电解质量优选值为每安正电极理论容量达1.3～2.8cm³。碱性电解质中碱成分浓度优选为25-40重量％。