JP2704802B2 - 二次電池用集電体の製造方法 - Google Patents
二次電池用集電体の製造方法Info
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- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
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- General Chemical & Material Sciences (AREA)
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、二次電池用集電体、特
に、活物質粉末を付着されて電極板を構成する中空の集
電体の製造方法に関する。
に、活物質粉末を付着されて電極板を構成する中空の集
電体の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、この種集電体を製造する場合は、
ハニカム構造を有する導電性ポリウレタン製支持体表面
に導電性金属層を電着法により形成して中間体を得、次
いでその中間体を約３００℃に加熱して支持体を燃焼さ
せる、といった方法が採用されている。
ハニカム構造を有する導電性ポリウレタン製支持体表面
に導電性金属層を電着法により形成して中間体を得、次
いでその中間体を約３００℃に加熱して支持体を燃焼さ
せる、といった方法が採用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、従来法
によると、集電体の表面が比較的平坦となるため、集電
体による活物質粉末の保持力が弱く、また集電体と活物
質粉末との接触が不十分となり、その結果、二次電池の
放電容量および集電効果が低い、という問題がある。
によると、集電体の表面が比較的平坦となるため、集電
体による活物質粉末の保持力が弱く、また集電体と活物
質粉末との接触が不十分となり、その結果、二次電池の
放電容量および集電効果が低い、という問題がある。
【０００４】本発明は前記に鑑み、活物質粉末に対する
保持力が高く、また活物質粉末との接触性の良好な集電
体を得ることのできる前記製造方法を提供することを目
的とする。
保持力が高く、また活物質粉末との接触性の良好な集電
体を得ることのできる前記製造方法を提供することを目
的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明は、活物質粉末を
付着されて二次電池用電極板を構成する中空の集電体を
製造するに当り、ポリウレタン製支持体表面に導電性金
属粉末を付着させ、次いで前記支持体を燃焼させ、その
後前記金属粉末相互間を焼結して、粒径ｄが０．１μｍ
≦ｄ≦１０μｍである前記活物質粉末を受容すべく、表
面に、直径Ｄが０．１μｍ≦Ｄ≦５０μｍであり、また
面積率Ｒが１０％≦Ｒ≦１００％である複数の凹部を備
えた集電体を得ることを特徴とする。
付着されて二次電池用電極板を構成する中空の集電体を
製造するに当り、ポリウレタン製支持体表面に導電性金
属粉末を付着させ、次いで前記支持体を燃焼させ、その
後前記金属粉末相互間を焼結して、粒径ｄが０．１μｍ
≦ｄ≦１０μｍである前記活物質粉末を受容すべく、表
面に、直径Ｄが０．１μｍ≦Ｄ≦５０μｍであり、また
面積率Ｒが１０％≦Ｒ≦１００％である複数の凹部を備
えた集電体を得ることを特徴とする。
【０００６】
【実施例】図１は二次電池Ｂを示し、その電槽１内に、
図２，図３に示す電極ユニットＵが収容される。電極ユ
ニットＵは陽極板群２と陰極板群３とよりなる。陽極板
群２は複数の陽極板４を、また陰極板群３は複数の陰極
板５を、それぞれボルト６，７およびナット８，９によ
って緊締したものである。陽極板４と陰極板５とは、ミ
クロポーラスなセパレータ１０を介して交互に重ね合せ
られており、両最外側にはそれぞれ陰極板５が配置され
る。陽極板４および陰極板５の数、したがって電極板の
使用枚数は１０〜１４枚程度であるが、図２において
は、電極板の使用枚数は便宜上実際の電極ユニットＵの
それよりも少なく描かれている。
図２，図３に示す電極ユニットＵが収容される。電極ユ
ニットＵは陽極板群２と陰極板群３とよりなる。陽極板
群２は複数の陽極板４を、また陰極板群３は複数の陰極
板５を、それぞれボルト６，７およびナット８，９によ
って緊締したものである。陽極板４と陰極板５とは、ミ
クロポーラスなセパレータ１０を介して交互に重ね合せ
られており、両最外側にはそれぞれ陰極板５が配置され
る。陽極板４および陰極板５の数、したがって電極板の
使用枚数は１０〜１４枚程度であるが、図２において
は、電極板の使用枚数は便宜上実際の電極ユニットＵの
それよりも少なく描かれている。
【０００７】陽極板４は、Ｎｉ系集電体１１と、その集
電体１１に保持されたＮｉ系活物質粉末集合体１２とよ
りなり、集電体１１の突出部１３にボルト挿通孔１４が
形成される。一枚の集電体１１の突出部１３は他のもの
よりも長く、その長い突出部１３が陽極ターミナルＴ1
に接続される。
電体１１に保持されたＮｉ系活物質粉末集合体１２とよ
りなり、集電体１１の突出部１３にボルト挿通孔１４が
形成される。一枚の集電体１１の突出部１３は他のもの
よりも長く、その長い突出部１３が陽極ターミナルＴ1
に接続される。
【０００８】セパレータ１０はポリエチレン、ポリプロ
ピレン等の電気絶縁性材料より構成される。
ピレン等の電気絶縁性材料より構成される。
【０００９】陰極板５は、Ｎｉ系集電体１５と、その集
電体１５に保持された活物質１６とよりなり、集電体１
５の突出部１７にボルト挿通孔１８が形成される。一枚
の集電体１５の突出部１７は他のものよりも長く、その
長い突出部１７が陰極ターミナルＴ2 に接続される。
電体１５に保持された活物質１６とよりなり、集電体１
５の突出部１７にボルト挿通孔１８が形成される。一枚
の集電体１５の突出部１７は他のものよりも長く、その
長い突出部１７が陰極ターミナルＴ2 に接続される。
【００１０】陽極板４において、その集電体１１は、図
４，図５に明示するように、ハニカム構造を有し、その
構成部分は中空に形成されている。また集電体１１はそ
の表面に活物質粉末１９を受容する複数の凹部２０を備
えている。その凹部２０は小凹部２０ａと大凹部２０ｂ
とが混在したものであり、またその大凹部２０ｂ内に小
凹部２０ａが存する。
４，図５に明示するように、ハニカム構造を有し、その
構成部分は中空に形成されている。また集電体１１はそ
の表面に活物質粉末１９を受容する複数の凹部２０を備
えている。その凹部２０は小凹部２０ａと大凹部２０ｂ
とが混在したものであり、またその大凹部２０ｂ内に小
凹部２０ａが存する。
【００１１】この場合、活物質粉末１９の粒径ｄは０．
１μｍ≦ｄ≦１０μｍであり、それに伴い凹部２０の直
径Ｄは０．１μｍ≦Ｄ≦５０μｍに設定され、また集電
体１１表面における凹部２０の面積率Ｒは１０％≦Ｒ≦
１００％に設定される。
１μｍ≦ｄ≦１０μｍであり、それに伴い凹部２０の直
径Ｄは０．１μｍ≦Ｄ≦５０μｍに設定され、また集電
体１１表面における凹部２０の面積率Ｒは１０％≦Ｒ≦
１００％に設定される。
【００１２】図５において、例えば、活物質粉末１９の
粒径ｄ1 が１μｍであるとき、それに応じて、その活物
質粉末１９を受容し得るように小凹部２０ａの直径Ｄ1
を決めれば、集電体表面が平坦である場合よりも活物質
粉末１９に対する集電体１１表面の保持力を高めること
ができ、また活物質粉末１９と集電体１１との接触性を
良好にすることができる。
粒径ｄ1 が１μｍであるとき、それに応じて、その活物
質粉末１９を受容し得るように小凹部２０ａの直径Ｄ1
を決めれば、集電体表面が平坦である場合よりも活物質
粉末１９に対する集電体１１表面の保持力を高めること
ができ、また活物質粉末１９と集電体１１との接触性を
良好にすることができる。
【００１３】また、例えば、活物質粉末１９の粒径ｄ2
が１μｍであって、大凹部２０ｂの直径Ｄ2 が活物質粉
末１９の５倍である５μｍの場合、その大凹部２０ｂに
よって集電体１１の表面積が拡張されるので、集電体１
１に対する活物質粉末１９の付着量を、その表面が平坦
であるときよりも増加させることが可能である。
が１μｍであって、大凹部２０ｂの直径Ｄ2 が活物質粉
末１９の５倍である５μｍの場合、その大凹部２０ｂに
よって集電体１１の表面積が拡張されるので、集電体１
１に対する活物質粉末１９の付着量を、その表面が平坦
であるときよりも増加させることが可能である。
【００１４】ただし、凹部２０の直径ＤがＤ＜０．１μ
ｍでは活物質粉末１９の最小粒径との関係から凹部２０
による活物質粉末保持機能が減退し、一方、Ｄ＝５０μ
ｍは、後述する集電体１１の製造方法に起因した上限値
となる。また凹部２０の面積率ＲがＲ＜１０％では活物
質粉末１９に対する保持力および接触性ならびに活物質
粉末１９の付着量が低下する。
ｍでは活物質粉末１９の最小粒径との関係から凹部２０
による活物質粉末保持機能が減退し、一方、Ｄ＝５０μ
ｍは、後述する集電体１１の製造方法に起因した上限値
となる。また凹部２０の面積率ＲがＲ＜１０％では活物
質粉末１９に対する保持力および接触性ならびに活物質
粉末１９の付着量が低下する。
【００１５】次に、陽極板４における集電体１１の製造
方法について説明する。 (i) 図６（ａ）に示すように、支持体として、ハニカ
ム構造を有するポリウレタン製支持体２１を用意した。 (ii) 図６（ｂ）に示すように、導電性金属粉末である
粒径０．１〜５μｍのＮｉ粉末２２をスプレイ法の適用
下で支持体２１表面に付着させて一次中間体２３を得
た。 (iii) 図６（ｃ）に示すように、一次中間体２３を３
００℃に加熱することにより支持体２１を燃焼させて中
空の二次中間体２４を得た。 (iv) 図６（ｄ）に示すように、二次中間体２４に１
２００℃にて焼結処理を施すことによりＮｉ粉末２２相
互間を加熱下で結合して集電体１１を得た。
方法について説明する。 (i) 図６（ａ）に示すように、支持体として、ハニカ
ム構造を有するポリウレタン製支持体２１を用意した。 (ii) 図６（ｂ）に示すように、導電性金属粉末である
粒径０．１〜５μｍのＮｉ粉末２２をスプレイ法の適用
下で支持体２１表面に付着させて一次中間体２３を得
た。 (iii) 図６（ｃ）に示すように、一次中間体２３を３
００℃に加熱することにより支持体２１を燃焼させて中
空の二次中間体２４を得た。 (iv) 図６（ｄ）に示すように、二次中間体２４に１
２００℃にて焼結処理を施すことによりＮｉ粉末２２相
互間を加熱下で結合して集電体１１を得た。
【００１６】この集電体１１における凹部２０の直径Ｄ
は１０〜３０μｍであり、また凹部２０の面積率Ｒは９
５％であった。
は１０〜３０μｍであり、また凹部２０の面積率Ｒは９
５％であった。
【００１７】活物質粉末１９として、１０重量％Ｃｏ、
３〜５重量％Ｃｄおよび残部Ｎｉ（ＯＨ）2 といった組
成を有し、また粒径ｄが１μｍであるＮｉ（ＯＨ）2 粉
末を選定した。
３〜５重量％Ｃｄおよび残部Ｎｉ（ＯＨ）2 といった組
成を有し、また粒径ｄが１μｍであるＮｉ（ＯＨ）2 粉
末を選定した。
【００１８】この活物質粉末１９をＫＯＨ処理してペー
スト状物を調製し、次いでそのペースト状物を集電体１
１に塗布し、その後圧延率５０％の条件下で圧延を行う
ことによって、集電体１１に活物質粉末１９を付着させ
た陽極板４を制作した。
スト状物を調製し、次いでそのペースト状物を集電体１
１に塗布し、その後圧延率５０％の条件下で圧延を行う
ことによって、集電体１１に活物質粉末１９を付着させ
た陽極板４を制作した。
【００１９】この陽極板４において、その重量をＷｇと
したとき、活物質粉末集合体１２の正味重量は０．８Ｗ
ｇであった。
したとき、活物質粉末集合体１２の正味重量は０．８Ｗ
ｇであった。
【００２０】このようにして複数の陽極板４を制作し、
それら陽極板４および複数の陰極板５よりなる電極ユニ
ットＵを用いて前記構成の二次電池Ｂを制作し、その二
次電池Ｂについて充放電回数と活物質粉末集合体の正味
重量当りの放電容量との関係を求めたところ、図７の結
果が得られた。
それら陽極板４および複数の陰極板５よりなる電極ユニ
ットＵを用いて前記構成の二次電池Ｂを制作し、その二
次電池Ｂについて充放電回数と活物質粉末集合体の正味
重量当りの放電容量との関係を求めたところ、図７の結
果が得られた。
【００２１】充放電条件は次の通りである。充電：３．
５ｍＡ、１５時間；放電：１０．０ｍＡ、０．７Ｖ ｖ
ｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ（参照極）カット オフ；電解液：
６Ｎ−ＫＯＨ、液温２５℃。
５ｍＡ、１５時間；放電：１０．０ｍＡ、０．７Ｖ ｖ
ｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ（参照極）カット オフ；電解液：
６Ｎ−ＫＯＨ、液温２５℃。
【００２２】図７において、線ｘ1 は、活物質粉末とし
て粒径１μｍのＮｉ（ＯＨ）2 粉末を用いた前記例に該
当する。線ｘ2 は、活物質粉末として粒径２０μｍのＮ
ｉ（ＯＨ）2 粉末を用いた場合である。
て粒径１μｍのＮｉ（ＯＨ）2 粉末を用いた前記例に該
当する。線ｘ2 は、活物質粉末として粒径２０μｍのＮ
ｉ（ＯＨ）2 粉末を用いた場合である。
【００２３】線ｘ3 は、電着法による従来の集電体と前
記粒径１μｍのＮｉ（ＯＨ）2 粉末（活物質粉末）とよ
りなる陽極板を用いた場合に該当する。
記粒径１μｍのＮｉ（ＯＨ）2 粉末（活物質粉末）とよ
りなる陽極板を用いた場合に該当する。
【００２４】陽極板における活物質粉末集合体の正味重
量は、線ｘ1 の場合、前記のように０．８Ｗｇであり、
また線ｘ2 およびｘ3 の場合もそれぞれ０．８Ｗｇであ
った。
量は、線ｘ1 の場合、前記のように０．８Ｗｇであり、
また線ｘ2 およびｘ3 の場合もそれぞれ０．８Ｗｇであ
った。
【００２５】図７において、線ｘ1 と線ｘ3 とを比較す
ると明らかなように、本発明による集電体１１を用いた
二次電池Ｂは、従来の集電体を用いた二次電池よりも高
い放電容量を有することが判る。これは、集電体１１と
活物質粉末１９との接触面積の差およびその活物質粉末
１９に対する集電体１１表面の保持力の差に起因する。
ると明らかなように、本発明による集電体１１を用いた
二次電池Ｂは、従来の集電体を用いた二次電池よりも高
い放電容量を有することが判る。これは、集電体１１と
活物質粉末１９との接触面積の差およびその活物質粉末
１９に対する集電体１１表面の保持力の差に起因する。
【００２６】また線ｘ1 および線ｘ2 間に生じる差異
は、集電体１１の凹部２０の直径Ｄと活物質粉末１９の
粒径ｄとの間の適合度合の差、つまり活物質粉末１９と
集電体１１との接触面積の差に起因する。
は、集電体１１の凹部２０の直径Ｄと活物質粉末１９の
粒径ｄとの間の適合度合の差、つまり活物質粉末１９と
集電体１１との接触面積の差に起因する。
【００２７】図８は、酸素発生域での電流値を比較した
もので、温度と９００ｍＶにおける電流値との関係を示
す。
もので、温度と９００ｍＶにおける電流値との関係を示
す。
【００２８】測定条件は次の通りである。電解液：６Ｎ
−ＫＯＨ；電位変化速度：２０ｍＶ／ｓｅｃ；電位範
囲：−１４００〜９００ｍＶ ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ
（参照極）。
−ＫＯＨ；電位変化速度：２０ｍＶ／ｓｅｃ；電位範
囲：−１４００〜９００ｍＶ ｖｓ Ａｇ／ＡｇＣｌ
（参照極）。
【００２９】図８において、線ｙ1 は、活物質粉末とし
て粒径１μｍのＮｉ（ＯＨ）2 粉末を用いた前記例に該
当する。線ｙ2 は、電着法による従来の集電体と前記粒
径１μｍのＮｉ（ＯＨ）2 粉末（活物質粉末）とよりな
る陽極板を用いた場合に該当する。
て粒径１μｍのＮｉ（ＯＨ）2 粉末を用いた前記例に該
当する。線ｙ2 は、電着法による従来の集電体と前記粒
径１μｍのＮｉ（ＯＨ）2 粉末（活物質粉末）とよりな
る陽極板を用いた場合に該当する。
【００３０】線ｙ1 および線ｙ2 を比較すると明らかな
ように、本発明による集電体１１を用いた二次電池Ｂ
は、従来の集電体を用いた二次電池よりも優れた集電効
果を有することが判る。
ように、本発明による集電体１１を用いた二次電池Ｂ
は、従来の集電体を用いた二次電池よりも優れた集電効
果を有することが判る。
【００３１】
【発明の効果】本発明によれば、活物質粉末に対する保
持力が高く、また活物質粉末との接触性が良好で、軽量
な集電体を得ることができ、これにより二次電池の放電
容量および集電効果を向上させ、また重量軽減を図るこ
とができる。特に、活物質粉末を付着された集電体を加
圧してその活物質粉末を集電体に保持させる場合、得ら
れた集電体が中空であって変形し易く、またその変形量
も大きいことから、前記保持力および接触性を大いに向
上させることができる。
持力が高く、また活物質粉末との接触性が良好で、軽量
な集電体を得ることができ、これにより二次電池の放電
容量および集電効果を向上させ、また重量軽減を図るこ
とができる。特に、活物質粉末を付着された集電体を加
圧してその活物質粉末を集電体に保持させる場合、得ら
れた集電体が中空であって変形し易く、またその変形量
も大きいことから、前記保持力および接触性を大いに向
上させることができる。
【図１】二次電池の斜視図である。
【図２】電極ユニットの概略斜視図である。
【図３】電極ユニットの分解斜視図である。
【図４】陽極板の要部断面図である。
【図５】図４の要部拡大図である。
【図６】集電体の製造工程説明図である。
【図７】充放電回数と、活物質粉末集合体の正味重量当
りの放電容量との関係を示すグラフである。
りの放電容量との関係を示すグラフである。
【図８】温度と、９００ｍＶにおける電流値との関係を
示すグラフである。
示すグラフである。
４ 陽極板（電極板） １１ 集電体 １９ 活物質粉末 ２０ 凹部 ２１ 支持体 ２２ 導電性金属粉末
Claims (1)
- 【請求項１】 活物質粉末（１９）を付着されて二次電
池用電極板（４）を構成する中空の集電体（１１）を製
造するに当り、ポリウレタン製支持体（２１）表面に導
電性金属粉末（２２）を付着させ、次いで前記支持体
（２１）を燃焼させ、その後前記金属粉末（２２）相互
間を焼結して、粒径ｄが０．１μｍ≦ｄ≦１０μｍであ
る前記活物質粉末（１９）を受容すべく、表面に、直径
Ｄが０．１μｍ≦Ｄ≦５０μｍであり、また面積率Ｒが
１０％≦Ｒ≦１００％である複数の凹部（２０）を備え
た集電体（１１）を得ることを特徴とする二次電池用集
電体の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336985A JP2704802B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 二次電池用集電体の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3336985A JP2704802B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 二次電池用集電体の製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05174827A JPH05174827A (ja) | 1993-07-13 |
| JP2704802B2 true JP2704802B2 (ja) | 1998-01-26 |
Family
ID=18304416
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3336985A Expired - Fee Related JP2704802B2 (ja) | 1991-12-19 | 1991-12-19 | 二次電池用集電体の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2704802B2 (ja) |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01248473A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用電極の製造方法 |
-
1991
- 1991-12-19 JP JP3336985A patent/JP2704802B2/ja not_active Expired - Fee Related
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH05174827A (ja) | 1993-07-13 |
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