すべてのニッケル水素セルは化学の問題として始まります。高活性の水酸化ニッケル正極とAB5水素吸蔵合金負極を、厳しい公差で量産できる形にどう詰め込むか。最新ラインでの答えは塗工、乾燥、プレス、巻取りという一連の工程であり、これらが化学そのものと同じくらい容量、放電レート、寿命を決めます。本記事ではNiMH製造の中核プロセスと、良いセルと優れたセルを分ける品質変数を説明します。
活物質は金属のままラインに届くのではなく、ペーストとして調製されます。正極ペーストは水酸化ニッケル（Ni(OH)2）粒子を―多くはコバルト添加剤と導電性カーボンとともに―バインダー溶液に懸濁させます。負極ペーストは水素を吸蔵するAB5合金（ミッシュメタル、ニッケル、コバルト、マンガン、アルミニウム）を懸濁させます。バインダーの選定は重要です。少なすぎると乾燥時に塗膜がひび割れ、多すぎると活物質を絶縁して内部抵抗を高めます。
この段階の主な変数：
ペーストはニッケルめっき鋼またはニッケル発泡体の基材に塗工されます。高速でラインを流れる連続したウェブです。単位面積あたりのペースト重量は最も重要な容量のレバーです。より厚く均一な塗工は容量を高めますが、厚すぎたり不均一だったりするとレート性能の低下、局所的なホットスポット、早期の容量低下を引き起こします。
塗工後、ウェブは乾燥炉を通って溶剤または水が除去され、次にカレンダーロールを通って目標の厚みと多孔度に圧縮されます。カレンダー加工は二つのことをします。活物質粒子と基材の間の電気的接触を改善し、後で電解液が占める多孔度を設定します。かけすぎると多孔度がつぶれて電極が電解液不足になり、不十分だと内部抵抗が高いままです。
円筒形セルでは正極と負極がセパレータとともにゼリーロールに巻き取られます。角形セルでは平らな極板が積層されます。どちらの場合もセパレータ―通常は濡れ性を高める処理をしたポリアミドまたはポリプロピレンの不織布―は、水系アルカリ電解液の水酸化カリウムが活物質を均一に濡らせるようにしつつ、電極を確実に分離しなければなりません。
巻取りの張力と位置合わせは重要です。ずれたりしわになった電極は内部短絡を引き起こし、巻きがきつすぎるとセパレータに負担がかかり電解液の経路が狭まります。最新の巻取り機はサーボ制御の張力と光学式位置合わせを使い、層が積み重なる際に電極とセパレータの端を厳しい範囲内に保ちます。
電極アセンブリを缶に挿入した後、セルはKOHベースの電解液で満たされ、封口され（安全弁がかしめられ）、その後化成―電極を活性化し初期容量を確立する最初の管理された充放電サイクル―を受けます。化成条件、温度、電流プロファイルが不動態層の質と初期のサイクル挙動に影響します。メーカーによっては自己放電特性を落ち着かせるため化成後に安定化充電や保管を行います。
NiMHセルを調達するOEMにとって、工場のプロセス管理はデータシートと同じくらい重要です。塗工重量の公差、化成基準、ガス発生による不良率、受入材料のトレーサビリティについて尋ねてください。これらの変数を管理するサプライヤーは容量が一貫し寿命が信頼できるセルを届け、管理しないところはラインが生産したものをそのまま出荷します。Weijiang Powerから購入するとき、粉末から完成セルまで設計・測定・監査されたプロセスを購入しています。
正確な電流、温度、寿命の要件に合わせたセルが必要ですか？ 当社エンジニアリングチームにご相談ください。上記の製造上の選択を用途に合わせて調整します。
