JPH04188563A - ペースト式ニッケル正極の製造方法 - 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） 本発明はペースト式ニッケル正極の製造方法に関する。

（従来の技術） 近年、ニッケルカドミウム二次電池やニッケル水素二次
電池等のアルカリニ次電池では、高容量化か可能で、し
かも製造工程か比較的簡単なペースト式ニッケル正極が
各種検討され、実用化に至っている。

従来、前記ペースト式ニッケル正極は次のような方法で
製造されている。まず、三次元多孔質構造を有する導電
性基板に水酸化ニッケルを主成分とするペーストを充填
し、更に乾燥、圧延等を行なう。この時、予め前記導電
性基板を圧延したり、テープ等でマスキングすることに
よってペーストが充填されていない溶接部を形成する。

次いで、この導電性基板の溶接部に金属リードを抵抗溶
接してペースト式ニッケル正極を製造する。

しかしなから、従来のペースト式ニッケル正極の製造方
法では、前記導電性基板の溶接部に金属リードを抵抗溶
接する際、前記導電性基板に充填されたペーストにより
スプラッシュを生じ、前記金属リードか良好に溶接され
たペースト式ニッケル正極を得ることが困難となる。

このようなことから、前記導電性基板の溶接部に金属リ
ードを超音波溶接する製造方法が考えられている。かか
る製造方法によれば、前述したスプラッシュによる問題
点か解消される。

しかしながら、前記超音波溶接を採用する方法では、前
記導電性基板の溶接部と金属リードとの溶接強度が十分
に得られないという問題点がある。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、前記問題点を解決するためになされたもので
、三次元多孔質構造を有する導電性基板の溶接部に金属
リードが良好に溶接されたペースト式ニッケル正極を容
易に製造し得る方法を提供しようとするものである。

［発明の構成］ （課題を解決するための手段） 本発明は、三次元多孔質構造を有する導電性基板の溶接
部を除く領域に、水酸化ニッケルを含有するペーストを
充填する工程と、前記導電性基板の溶接部に金属リード
をチップ及びアンビルで挟持して超音波溶接する工程と
を具備し、前記チップ及び／又はアンビルとして前記導
電性基板側に位置する面に凹凸を形成したものを用いる
ことヲ特徴とするペースト式ニッケル正極の製造方法で
ある。

前記導電性基板としては、例えばニッケル等の焼結繊維
基板や発泡メタルなどが挙げられる。かかる導電性基板
は、網状、フェルト状、スポンジ状などの三次元多孔質
構造を有する。

前記金属リードは、例えばニッケル等の金属板などから
形成される。

前記チップ及び／又はアンビルの凹凸としては、例えば
第１図に示すように格子状の凸部１と該凸部１に囲まれ
た凹部２とからなるもの、第２図に示すように同心円状
に配置された凸部１と凹部２とからなるもの、第３図に
示すようにストライプ状に配置された凸部１と凹部２と
からなるものか挙げられる。

なお、前記凹凸は高低差か０．０５〜０．５ｍｍであり
、ピッチ間隔（第１図〜第３図に示すような凹凸では、
隣接する凸部１同士の中心部を結ぶ最短距離ｘ１或いは
隣接する凹部２同士の中心部を結ぶ最短距離ｙ）が（１
，３〜１．Ωｍｍであるのか望ましい。この理由は、そ
の高低差を０．０５ｍ　ｍ未満にしたり、そのピッチ間
隔を０．３ｍｍ未満にすると、前記チップ及び／又はア
ンビルと被溶接体（導電性基板の溶接部、金属リード）
との摩擦係数か大きくならないことがあるため、該被溶
接体に超音波振動エネルギーが良好に伝達されず、前記
導電性基板の溶接部と金属リードとの溶接強度が十分に
得られなくなる恐れがある。一方、その高低差が０．５
ｍ　ｍを越えたり、そのピッチ間隔か１．０ｍｍを越え
ると、前記チップ及び／又はアンビルと被溶接体との摩
擦係数が大きくなり過ぎることがあるため、該被溶接体
に超音波振動エネルギーが過剰に伝達されて破断が生じ
る恐れがある。

（作用） 本発明の製造方法によれば、前記導電性基板の溶接部に
金属リードを前記チップ及びアンビルで挟持して超音波
溶接する際、前記チップ及び／又はアンビルとして前記
導電性基板側に位置する面に凹凸を形成したものを用い
ることによって、前記チップ及び／又はアンビルと被溶
接体との摩擦係数が増大してそれらの間の滑りを抑制で
きる。

このため、前記被溶接体への超音波振動エネルギーの伝
達性が改善され、前記導電性基板の溶接部と金属リード
との溶接強度を向上できる。従って、前記導電性基板の
溶接部に金属リードが良好に溶接されたペースト式ニッ
ケル正極を容易に製造できる。

（実施例） 以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細に説明する
。

実施例１ まず、水酸化ニッケル粉末８５重量％、酸化コバルト粉
末１０重量％、及びニッケル粉末５重量％を混合する。

この混合物にカルボキシメチルセルロースを前記水酸化
ニッケル粉末に対して０．３重量％添加し、更に純水を
同水酸化ニッケル粉末に対して４５重量％添加して混練
してペーストを調製する。一方、ニッケル焼結繊維基板
を用意し、このニッケル焼結繊維基板を端辺に沿って圧
延してペーストが充填されない溶接部を該ニッケル焼結
繊維基板に形成する。つづいて、前記ニッケル焼結繊維
基板の溶接部を除く領域に、前記ペーストを充填して乾
燥させた後、前記溶接部に付着したペーストを取り除く
。これにより、第４図に示すように、ペースト未充填の
溶接部１１ａ及びペースト充填部１１ｂを有するニッケ
ル焼結繊維基板ＩＩが得られる。

次いで、第５図に示すように、溶接片１２ａの中央から
垂直方向に導出片１２ｂを延出した丁字形のニッケルリ
ード１２を作製し、前記ニッケル焼結繊維基板１１の溶
接部１１ａ上に前記ニッケルリード１２の溶接片１２ａ
を配置する。つづいて、第６図に示すように、前記ニッ
ケル焼結繊維基板１１の溶接部１１、ａ下面にアンビル
１３を当接し、かつ前記ニッケルリード１２の溶接片１
２ａ上面にチップ１４を当接して２５０ｋｇｆの圧力で
挟持しながら、前記チップ１４に取り付けられているホ
ーン１５から該チップ１４に超音波振動を伝達させる。

これにより、前記ニッケル焼結繊維基板１１の溶接部Ｌ
ｌａに前記ニッケルリード１２の溶接片１２ａが超音波
溶接される。なお、前記チップ１４における前記ニッケ
ルリード１２の溶接片１２ａと接触する面には、第１図
に示すような格子状の凸部ｌと該凸部１に囲まれた凹部
２とからなり、高低差が０．２ｍ　ｍで、ピッチ間隔が
０．５ｍｍの凹凸か形成されている。また、前記アンビ
ルＩ３における前記ニッケル焼結繊維基板１１の溶接部
１．ｌａと接触する面は、平坦面になっている。

この後、前記ニッケルリード１２か溶接されたニッケル
焼結繊維基板１１をローラプレスで圧延して厚さを０．
８ｍ　ｍにし、単位体積当りの容量が６５０ｍ　Ａ　Ｈ
／　ｃ　ｍ　３のペースト式ニッケル正極を作製する。

上述した製造方法によれば、前記ニッケル焼結繊維基板
１１の溶接部、１１ａにニッケルリード１２の溶接片１
２ａを前記チップ１４及びアンビル１３で挟持して超音
波溶接する際、前記チップ１４におけるニッケルリード
１２の溶接片１２ａと接触する面に第１図に示すような
凹凸を形成していることによって、前記チップ１５とニ
ッケルリード１２の溶接片１２ａとの摩擦係数が増大し
てそれらの間の滑りを抑制てきる。このため、ニッケル
焼結繊維基板１１の溶接部１１ａとニッケルリード１２
の溶接片１２ａとに超音波振動エネルギーを良好に伝達
でき、前記溶接部１１ａと前記溶接片１２ａとを十分な
強度で溶接できる。従って、前記ニッケル焼結繊維基板
１１の溶接部Ｌｌａに前記ニッケルリード１２の溶接片
１２ａが良好に溶接されたペースト式ニッケル正極を容
易に製造できる。

実施例２〜４ 前記チップ１４におけるニッケルリード１２の溶接片１
２ａと接触する面に形成された第１図に示す凹凸の高低
差を、それぞれ０．０５ｍ　ｍ、０．５ｍ　ｍ　。

１．０ｍ　ｍとした以外、実施例１と同様にしてペース
ト式ニッケル正極を作製した。

実施例５〜７ 前記チップ１４におけるニッケルリード１２の溶接片１
２ａと接触する面に形成された第１図に示す凹凸のピッ
チ間隔を、それぞれ０　、３　ｍ　ｍ　ｓ　　１　、０
ｍ　ｍ　ｓ　　２．０ｍ　ｍとした以外、実施例１と同
様にしてペースト式ニッケル正極を作製した。

比較例１ 前記チップ１４におけるニッケルリート１２の溶接片１
２ａと接触する面を平坦にした以外、実施例１と同様に
してペースト式ニッケル正極を作製した。

実施例１〜７及び比較例１によりペースト式ニッケル正
極をそれぞれ５０個製造し、溶接不良品数を調べた。そ
の結果を下記第１表に示す。なお、ニッケル焼結繊維基
板１１の溶接部Ｌｌａにニッケルリード１２の溶接片１
２ａが全く溶接できなかったり、溶接後に簡単に剥離し
たものを溶接不良品とした。

更に、実施例１〜７及び比較例１により得られたペース
ト式ニッケル正極（溶接不良品を除く）５０個について
、ニッケル焼結繊維基板１１とニッケルリード１２とを
ｌｏｍ　ｍ　／分の速度で互い引っ張って剥離させた時
の強度を測定し、その平均値を求めた。その結果を下記
第１表に併記する。

第１表 第１表から明らかなように実施例１〜７の製造方法では
、比較例１と比べて溶接不良品数か大巾に減少している
のがわかる。これは、ニッケルリードと接触するチップ
面に凹凸が形成されているため、ニッケルリードとチッ
プとの摩擦係数が増大してそれらの間の滑りが抑制され
て超音波振動エネルギーが良好に伝達されたことによる
。なお、実施例４，７の製造方法では、５０サレプル中
の２個及び３個か超音波溶接時にアンビル及びチップに
食い付いたりニッケルリートに破断を生したために不良
となった。

また、実施例１〜７及び比較例１の製造方法により得ら
れたペースト式ニッケル正極（溶接不良品を除く）をカ
ドミウム負極と共にセパレータを介して捲回し、これを
電池缶内に収納して電解液を注液して封口した理論容ｉ
［ｉｏｏｍＡＨのニッケルカドミウム二次電池をそれぞ
れ５０個組立てた。

これらの電池を０．２ＣＡてＩ　５０９ｏ充電し、０．
２ＣＡで電池電圧が１．ＯＶになるまで放電する充放電
を　１００サイクル繰り返し、短絡の発生の有無を調べ
た。その結果、比較例１の正極を用いた電池のうち１個
が短絡した。これに対し、実施例１〜７の正極を用いた
電池では短絡の発生か皆無であり、信頼性に優れるのが
確認できた。

なお、上記実施例ではチップ面に凹凸を形成したか、被
溶接体と接触するアンビル面に凹凸を形成した場合にお
いても、被溶接体への超音波振動エネルギーの伝達性か
改舊されて良好な溶接かなされた。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば三次元多孔質構造を
有する導電性基板の溶接部に金属り一トが良好に溶接さ
れたペースト式ニッケル正極を容易に製造し得る方法を
提供することかできる。

【図面の簡単な説明】

第１図〜第３図はそれぞれチップ或いはアンビルの導電
性基板側に位置する面に形成される凹凸を示す説明図、
第４図は実施例１におけるニッケル焼結繊維基板を示す
斜視図、第５図は実施例１におけるニッケル焼結繊維基
板及びニッケルリードの配置を示す斜視図、第６図は実
施例１て用いた超音波溶接装置を示す説明図である。 １１・・・ニッケル焼結繊維基板（導電性基板）、１１
ａ・・・ニッケル焼結繊維基板の溶接部、ｌｌｂ・・・
ニッケル焼結繊維基板のペースト充填部、１２・・・丁
字形のニッケルリード（金属リート）、１３・・アンビ
ル、１４　　チップ。 第１図 第２図 第３図 第４図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 三次元多孔質構造を有する導電性基板の溶接部を除く領
   域に、水酸化ニッケルを含有するペーストを充填する工
   程と、前記導電性基板の溶接部に金属リードをチップ及
   びアンビルで挟持して超音波溶接する工程とを具備し、
   前記チップ及び／又はアンビルとして前記導電性基板側
   に位置する面に凹凸を形成したものを用いることを特徴
   とするペースト式ニッケル正極の製造方法。