JPH03201367A - ペースト式電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔発明の目的〕 （産業上の利用分野） 本発明は、アルカリ蓄電池に用いられるペースト式電極
の製造方法に関し、特に導電性多孔体基板へのリボン状
金属片の溶接工程の改良に係わるものである。

（従来の技術と問題点） 従来、ニッケルーカドミウム蓄電池に代表されるアルカ
リ蓄電池用電極は、直径数μｍの金属ニッケル粉末のス
ラリーを穿孔鋼板へ塗布した後、焼結して導電性多孔体
基板とし、この基板に活物質、例えば水酸化ニッケルを
含浸処理により保持させた焼結式電極が多用されてきた
。しかしながら、このような焼結式電極は製造方法が複
雑であり、コストの低減化が望めないばかりか、電極体
積に対して基板の占める体積が大きく、高容量化の妨げ
になっていた。

このようなことから、最近活物質を含むペースト状物を
焼結金属繊維基板、金属メツキ繊維基板等の３次元構造
を有する導電性多孔体基板へ充填する非焼結式電極の開
発が盛んに行われている。

しかしながら、非焼結式電極は導電性多孔体基板として
通常、焼結金属繊維基板、金属メツキ基板等が用いられ
ているが、これらの基板は機械的強度が従来の焼結式基
板に比べて劣り、単位体積で比較した場合、電気抵抗も
大きい。その結果、電極の集電方法であるリード引出し
によるタブ式集電またはタブレス集電を行う場合、この
基板は前者においては電気抵抗が大きいこと、後者にお
いては機械的強度が弱いことが問題となる。

そこで、実用に耐える電極とするため３次元構造を有す
る導電性多孔体基板にペースト状物を充填する前に、該
芯体の集電部となる部分をローラー等で板金状に圧縮し
て無地部とし、その後前記ペースト状物を充填し、更に
無地部上のペースト状物を除去し、無地部に、集電体と
補強材を兼ねるリボン状金属片、例えばニッケルリボン
もしくはリボン状ニッケルメッキ鋼板等を溶接すること
が行われている。

上述した無地部へニッケルリボン、ニッケルメッキ鋼板
の溶接は、スポット溶接の溶接母材間に電流を流し、そ
の接触抵抗に起因する発熱により接合するものである。

このため、例えば無地部に少量のペースト状物が残留し
ていＡ飛現象（スプラッシュ）が発生し、良好な溶接強
度が得られない問題点があった。また前記抵抗溶接は、
その幅の１／２〜１７３程度の大きさの溶接痕（ナゲツ
ト）しか形成されず、その強度は極めて弱いため、前記
ペースト式電極を捲回した時点で、リボン状金属片が剥
離するなどの問題点があった。

上記問題点を解決するために最近、超音波金属溶接を用
いる方法が提案されている。超音波金属溶接は、高周波
数振動を加圧しながら溶接面に対し水平方向にあて、そ
の摩擦熱により再結晶温度付近まで昇温させ、塑性変形
をおこし溶接するものである。このため、電流を必要と
しないため、少量のペースト状物等の絶縁物が溶接面に
存在していても、上記超音波振動により飛散させられる
ため、スプラッシュは起こらずに溶接できる。また、ナ
ゲツトの大きさも溶接チップの接触部分そのままの大き
さになるため、リボン状金属片の幅を溶接することが可
能である。

しかし、前記超音波金属溶接はスポット溶接であり、す
なわち点溶接するものである。例えばタブレス式集電の
場合サイズによっては十数点溶接する必要があるなど量
産の場合には適さず、この溶接工程が律速となってしま
う問題点が新に起こった。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は３次元構造の導電性多孔体基板の無地部に、集
電体としてリボン状金属片を重ね、該リボン状金属片を
超音波溶接し、該超音波溶接機が回転するチップを備え
、連続的に溶接するペースト式電極の製造方法である。

このときの超音波振動の方向は、スポット溶接を用いた
場合と同様に溶接母相面に対して水平方向が好ましい。

上記３次元構造の導電性多孔体基板は、発泡メタル、焼
結金属繊維基板、金属メツキ繊維基板等を挙げることが
できる。

上記ペースト状物は、水酸化ニッケル等の正極活物質と
、カルボキシメチルセルロース、メチルセルロース、ポ
リアクリル酸ソーダ等の結着剤と、水等の溶媒との組成
からなる正極用ペースト状物、酸化カドミウム等の負極
活物質とポリビニルアルコール等の結着剤とエチレング
リコール等の溶媒との組成からなる負極用ペースト状物
を挙げることができる。

（作　用） 本発明の超音波シーム溶接機を用いれば、リボン状金属
片が強固に溶接され、高信頼性のアルカリ蓄電池用ペー
スト式電極が、これまでより量産的に、しかも確実に製
造することが可能となる。

超音波シーム溶接には、１〉チップが回転し溶接母材が
移動する方式、２）超音波ホーンとチップが溶接母材上
を移動する方式との２つがあるが、生産方法にあわせて
適宜選択すれば良い。

第１図に、１〉の場合の超音波溶接機の概略図を、第２
図に２）の場合の同概略図を示す。

（実施例） 以下、本発明の実施例を第１及び第２図を基に詳述する
。

実施例１ 水酸化ニッケルを主体とし、導電材としてニッケル粉末
、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース、結着剤と
してポリテトラフルオロエチレンとをそれぞれ所定の割
合で混合し、純水を加え混練してペースト状物を調製し
た。

次いで、３次元構造を有する導電性多孔体基板であるニ
ッケル焼結繊維基板の集電部となる部分を、予めローラ
ーで板金状に圧縮し、幅３關、厚さ０．１５ｍｍの無地
部２を形成した。つづいて、上記ニッケル焼結繊維基板
に上記活物質を含むペースト状物を充填した後、無地部
２上のペースト状物を除去し、乾燥、プレスし、長さｌ
　ｍ　ｓ幅６０關の充填基板１を作成した。ひきつづき
、この充填基板１の無地部２に、集電体と補強材を兼ね
るニッケルメッキ鋼板からなるリボン状金属片３を、第
１図に示す機構の超音波シーム溶接機の回転チップ４に
当接させ、かつ無地部２の長手方向に対して直角方向と
なるように超音波振動を与え、１ｍ／ｍｉｎの速度で充
填基板１を移動させ溶接を行った。このときの超音波溶
接条件は、周波数３０ｋＨｚ　。

加圧力５０ｋｇ／ｃ＋ｎ回転チップ径５０ｍｍ、該チッ
プ幅３關とした。

実施例２ 充填基板１を固定し、超音波溶接機が移動する第２図に
示す装置を用いた以外、実施例１と同様に製造した。

比較例１ 実施例１と同様な充填基板を製造した後、超音波スポッ
ト溶接を全長に渡り行った。このとき、チップ径３ＩＩ
Ｉ１１のものを用い、その他の条件は実施例１と同様に
製造した。

比較例２ 実施例１と同様な充填基板を製造した後、電気抵抗シー
ム溶接を全長に渡り行った。このときの条件は、溶接時
間１０１Ｓｖ溶接電流２．５ｋＡで行った。

以上の各実施例１．２及び比較例１．２のそれぞれをＡ
、Ｂ、ＣＳＤとし、その充填基板を、長辺の一端に幅１
．５ｍ膓のリード溶接部がくるように、Ｈａｒｍ　Ｘ　
４０ｍｍの大きさに切断し、第３図の矢印で示す方向に
リードを引張り引張強度を測定した。それと同時に、長
さ１ｍ全長を溶接するのに要した時間を測定した。それ
ぞれの測定はｎ−１０で、その平均値を第１表に示す。

第１表 第１表から分かるように、引張強度、溶接に要する時間
ともに実施例が、比較例に比べ有利である。第４図に引
張強度と引張距離との関係を、それぞれ波形で示した。

第４図からも本発明の実施例は比較例に比べ波形面積が
大きく、その分強度が大きいことを示している。

［発明の効果］ 以上詳述したように、本発明の連続的に超音波シーム溶
接する製造方法により、３次元構造を有する導電性多孔
体基板に対して、リボン状金属片を強固に、しかも早く
確実に溶接でき、高信頼性のアルカリ蓄電池用ペースト
式電極を、能率よく安定して製造する方法が堤供できる
。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明のペースト式電極のリボン状金
属片を超音波シーム溶接する装置の概略斜視図、第３図
は引張強度試験の原理図、第４図は本実施例Ａ、Ｂと比
較例Ｃ，Ｄのそれぞれで得られた引張強度の波形図を示
す。 １・・・充填基板　　　　　　２・・・無地部３・・・
リボン状金属片　　　４・・・回転チップ５・・・超音
波ホーン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　活物質を含むペースト状物の充填部とペースト状物の
   存在しない無地部とを有する３次元構造の導電性多孔体
   基板の前記無地部に、集電体としてリボン状金属片を重
   ねて溶接するペースト式電極の製造方法において、該リ
   ボン状金属片を連続的に超音波シーム溶接することを特
   徴とするペースト式電極の製造方法。