JPH0218548B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

本発明は、三次元的に連続した空隙を有するス
ポンジ状金属多孔体を基板として、これに活物質
粉末をペースト状にして充填して構成される電池
用電極の製造法に関するもので、とくにリード接
続部を改良するものである。 現在、電池用電極の製造法は、工業的には、(1)
活物質を主とする粉末を固める方法、(2)穴あき
板、スクリーン、格子などの芯金を支持体として
活物質を主とする粉末を圧着もしくは塗着する方
法、(3)多数の微孔を有する金属製袋もしくは筒の
中に活物質を主とする粉末を充填する方法、およ
び(4)焼結基板内に活物質を充填する方法などが採
用されている。これらの方法のうち、(1)と(2)は一
次電池に主として用いられ、(2)、(3)、(4)は主とし
て二次電池に用いられている。(1)は比べて(2)、
(3)、(4)は比較的電極の物理強度が大きいことがそ
の主な原因である。これらのうち(3)、(4)の方法
は、とくに物理強度が大きく、高信頼性の電池に
採用されている。そのうち(4)の方法は比較的高価
であるが、電気化学的な特性においても優秀な電
極である。 一方、最近になつて芯金もしくは焼結基板に相
当するものとしてスポンジ状金属多孔体が市販さ
れた。そこで、これを基板代りに使用して、その
中に活物質粉末を充填する電極に関して種々の提
案がなされてきた。この電極は、スポンジ状金属
多孔体が極めて高多孔度を有していることによ
り、少なくとも(4)の方法より高密度充填が可能で
あるとともに、その多孔体の孔径が自由に選択で
き、活物質を主とする粉末を直接充てんできるこ
とから、製造法が(2)、(3)の方法に類似しており、
極めて簡単になる可能性を有している。さらに電
極特性としても、三次元的な広がりを有する格子
が活物質層を包む構成を有することから、現在最
も優れている(4)の電極特性に近いものが期待でき
る。 このスポンジ金属多孔体を基板とする電極にお
いて、高密度充填、たとえば水酸化ニツケルの場
合では500ｍAh／c.c.以上を達成するためには、基
板内部に活物質粉末、たとえば水酸化ニツケルを
充填した後、700Kg／cm²程度以上の極めて大きな
圧力を加える必要がある。このためとくに大きな
面積を有する電極の場合は加圧装置が問題とな
る。この加圧に関しては、活物質充填後の基板を
一対のローラ間に挾んで連続的に加圧するロール
プレスによると、加圧面は線接触に近いため、比
較的小さな装置で連続的に加圧することが可能で
ある。この操作による電極の変形を観察すると、
ローラ表面に微小な凹凸を設けた場合、平坦な表
面のローラを使用する場合より、進行方向への電
極の伸びが小さいが、電極の伸びを全く無くすこ
とは不可能でなる。そしてこの電極に伸びを生じ
ることが、活物質の充てんに先だつてリード端子
の溶接部として形成した基板の加圧圧縮部に亀裂
を生じさせることになるのである。 すなわち、スポンジ状金属多孔体は、金属密度
が小さいので、リード板をスポツト溶接などによ
り接続するのは困難であるから、活物質の充填に
先立つてリード接続部として基板を圧縮して金属
密度の高い部分を形成する方法が便利である。と
ころが、活物質充填後の加圧操作により、活物質
充填部分に伸びが生じるのに対して、前記のリー
ド接続部は既に高密度に圧縮されているので伸び
る余地がなく、従つてリード接続部に不規則に亀
裂が入り、リード接続部として必要な面積を確保
できなかつたり、リード接続後に電極から離脱し
たりする不都合が生じるのである。 この模様を第１〜３図により説明する。１は長
尺帯状のスポンジ状金属多孔体からなる基板、２
はその中央の長手方向に帯状に設けた加圧圧縮部
である。この状態で活物質を充填した後、ローラ
プレスをする。第２図はプレス前、第３図はプレ
ス後の状態を示し、活物質充填部分３のプレスに
よる押びにより圧縮部２にその長手方向の引張力
が働き、圧縮部には４で示すような不規則な亀裂
が生じることになる。連続的にロールプレスされ
た基板は、第１図の圧縮部２の中央部で分離され
るように長尺方向とは直角方向に切断され、圧縮
部を少なくとも１個含む極板に加工される。そし
て前記圧縮部にリードを溶接して電池用極板とな
る。この場合、前述の通り、圧縮部に不期則な亀
裂が存在すると、リード溶接時にリードが電極か
ら離脱する等の不具合が生じる。本発明は、以上
のような欠点を解消し、リード接続部として必要
な面積を有し、しかも亀裂のないリード接続部を
与える方法を提供するものである。すなわち、ス
ポンジ状金属多孔体よりなる長尺の基板に、その
長手方向に沿つて帯状の加圧圧縮部を設け、この
圧縮部のほぼ中央にあらかじめ強制的に亀裂ない
し切り欠きを設けるか、または伸びを許容するが
容易に判断されるような未圧縮部を設けるもので
ある。この未圧縮部は圧縮部形成時に作ることに
なるが、亀裂や切り欠きは圧縮と同時でもよく、
またローラプレス前であればよい。 以下、本発明を実施例によりさらに詳しく説明
する。 第４〜５図は圧縮部２を前後に二分するように
亀裂５を設けた例である。このようにすれば、基
板１の長手方向と直角方向に軸を配した一対のロ
ールにより活物質充填後の基板を加圧した際、活
物質充填部分３が基板の長手方向に伸び、それに
伴つて圧縮部２に引張力が働いても、亀裂５の部
分が前後に広がるのみで、その前後の圧縮部２
ａ，２ｂには亀裂を生じることはない。 このローラプレスの後、第４図の一点鎖線の位
置で切断して個々の極板とする。こうして得られ
た個々の極板には、前記の二分された圧縮部２ａ
または２ｂが残るので、ここにリード板をスポツ
ト溶接し、基板１における長手方向と直角方向に
捲回して極板群を構成する。 なお、スポンジ状金属多孔体はその空間部が球
状のものと略紡錘形のものとがあり、渦巻状に捲
回する極板においては、その捲回方向を紡錘の短
径方向と一致させるのが、極板の亀裂発生を防止
する上で有利である。一方、長尺のスポンジ状多
孔体を形成する場合、長手方向に引張力に与える
ことにより、前記紡錘の長経を多孔体の長手方向
と一致させるのが有利である。従つて、このよう
な構成を採つた場合は、リード接続のための圧縮
部２は基板１の長手方向に設けるのが好ましく、
前記のような不都合が顕著になるのであるが、本
発明によれば、このような不都合を解消すること
ができる。 第６図は亀裂の代わりに、圧縮部２の中央に穴
６を打ち抜いた例を示し、前記の例と同様の効果
が得られる。 第７〜８図は、圧縮部２の中央に未圧縮部７を
残した例を示す。未圧縮部７は圧縮部２に比べて
低密度であるから、ローラプレスの際伸長して切
断するに至るが、その前後には亀裂の生じない圧
縮部２ａ，２ｂが残るので、前記の例と同様にリ
ード接続部として機能する。 上記の例では、圧縮部の中央に１個の亀裂や未
圧縮部を形成したが、その前後にリード接続部と
して必要な面積が確保されれば、２個以上設けて
もよい。 次に具体的な実施例を説明する。 実施例 １ 厚さ1.1mm、幅200mm、多孔度95％のスポンジ状
ニツケル多孔体からなる長尺の基板（長径が長手
方向となつた紡錘形の空間を55個／インチ有す
る）に、第４図に示すように、幅３mm、長さ20mm
の大きさの帯状の圧縮部を形成する。この圧縮部
の厚さは約0.2mmである。次いで、この圧縮部を
前後に二分するように亀裂を設ける。一方、平均
粒径70μｍの水酸化ニツケル粉末にニツケル粉末
とカーボニルニツケル粉末を加え、さらにカルボ
キシメチルセルロースの水溶液を練合してペース
ト状活物質混合物を調合する。この活物質を前記
の基板に充填した後、基板表面の活物質を除去
し、次に直径300mmのローラ間に挾んで厚さ0.7mm
になるように加圧する。なお、このローラ表面に
は深さ約0.01mmの凹部を無数に備えている。次
に、前記亀裂部の中心を長尺方向と直角に切断し
て、圧縮部を少なくとも１個備えた電極に加工切
断し、乾燥する。こうしてニツケル電極を得る。 実施例 ２ 実施例１において、基板圧縮部の中心に直径３
mmの円形の打抜き穴を設け、実施例１と同様な操
作でニツケル電極を得る。 実施例 ３ 実施例１において、基板の圧縮部の中心に厚さ
0.9mm、幅約１mmの未圧縮部を設け、実施例１と
同様な操作でニツケル電極を得る。 なお、実施例ではニツケル電極の例を述べた
が、酸化鉛、二酸化マンガン、酸化銀などの正極
およびカドミウム、亜鉛、鉄などの負極用の支持
体としてスポンジ状金属多孔体を用いる場合にも
同様に適用できる。 次に上記の実施例１〜３と、圧縮部に何らの加
工を施さない比較例について、ローラプレスの圧
力を変えて活物質の充填密度を変えて、各々50個
の極板を製造した。この場合、極板のリード接続
部を構成する圧縮部に亀裂により生じた不良数の
比較を次表に示す。

【表】 また、実施例１の方法により得た充填密度50〜
520ｍAh／c.c.、大きさ39×60mmのニツケル極を汎
用のカドミウム極と組み合わせたKR−AA形電
池10個を試作し、20℃において50ｍＡの電流で16
時間充電した後、500ｍＡで放電したときの特性
を第９図にＡで示す。Ｂは比較例のニツケル極を
用いた電池の放電特性を示す。 以上のように、本発明によれば、リード接続部
の不良をなくすことができ、放電特性のすぐれた
一定品質の電極を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はスポンジ状多孔体基板に圧縮部を設け
た状態を示す平面図、第２図は第１図−′線
断面図、第３図はローラプレス後の断面図、第４
図は本発明の実施例に用いた基板の平面図、第５
図は第４図−′線断面図、第６図及び第７図
は基板の他の例を示す平面図、第８図は第７図
−′線断面図、第９図はニツケル−カドミウム
電池の放電特性の比較を示す。 １……基板、２……圧縮部、５……亀裂、６…
…打抜き穴、７……未圧縮部。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. １ スポンジ状金属多孔体よりなる長尺の基板に
   その長手方向に沿つてリード接続部を構成する帯
   状の圧縮部を形成する工程と、前記の基板にペー
   スト状の活物質混合物を充填する工程と、次に基
   板をその長尺方向とは直角方向に軸を配した一対
   のローラでプレスする工程と、その後基板を前記
   帯状の圧縮部の中央で基板の長手方向とは直角方
   向に切断することにより前記圧縮部を二分し、リ
   ード接続部をなす圧縮部を少なくとも１個含む極
   板を形成する工程とを有する電池用電極の製造法
   であつて、前記圧縮部に、圧縮と同時もしくはロ
   ーラプレス以前に帯状の圧縮部をその長手方向の
   前後に二分するように亀裂、切り欠きもしくは易
   切断性の未圧縮部を形成する工程を有することを
   特徴とする電池用電極の製造法。