JPH04218268A - 薄形鉛蓄電池の製造方法 - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、長寿命で高容量な薄形
鉛蓄電池の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】特開平１−１３２０６４号公報には、本
出願人による薄形鉛蓄電池が開示されている。この薄形
鉛蓄電池は櫛形状の正極板と負極板を同一平面上に配置
する電極並列タイプのものである。

【０００３】このような従来の薄形鉛蓄電池は、長方形
のシート状ケース基板の内側の同一表面上に箔状の正極
用および負極用の櫛形集電体を互いに所定距離を保ちつ
つ対向させて固定し、それぞれの集電体表面に正極なら
びに負極活物質を例えばスクリーン印刷法などにより形
成し、引続き一般的な熟成処理と化成処理を施し、水洗
・乾燥を行い、対向させた両活物質間の空間に電解質を
充填し、蓋の機能を有するもう一方の同様な形状のケー
スと、上記ケース基板とを重ね合わせたのち、両ケース
基板の周辺部を熱圧着法により封止して完成品とする方
法によって製造されている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところで、従来と同一
形状・寸法の集電体を使用した薄形鉛蓄電池の容量を高
めるためには、活物質をさらに厚く形成する必要がある
。従来、集電体にこれまでよりも厚い活物質をスクリー
ン印刷法で印刷しようとした場合には、スクリーンマス
クの素材を厚くすることやそのパターン精度を上げるこ
とが現状では技術的に極めて困難であるなどの理由によ
り、活物質の厚塗りは実現不可能であった。

【０００５】これに代る方法として、印刷すべき活物質
の厚さに匹敵する厚さを有する平板状のメタルにパター
ンを開口したいわゆるメタルマスクを用いる方法が使用
されていた。ところが、このようなメタルマスクを使用
して集電体表面上へ活物質を印刷した場合には、一般に
集電体の幅に比し活物質の厚みが増大しているため、例
えばメタルマスクを外す際に活物質が上記パターン開口
部の内壁に局部的に付着する。このため、集電体表面上
に活物質の欠落箇所や斑および形状異常などの印刷不良
がしばしば生じてしまい、このことが製造歩留りを著し
く低下させる原因となっていた。

【０００６】また、このような印刷不良が生じた状態で
、所定の製造工程を経て組立てた電池の初期特性および
寿命特性を評価すると、いずれも不満足な結果となる場
合が多く、上記印刷工程における不良具合が根本的な障
害となっていた。

【０００７】さらに、活物質の印刷不良を改善する方法
として、活物質の水分量や粘度を調整したうえで印刷す
る方策が用いられていた。しかし、この方策も印刷不良
の発生を抑制するに十分な効果を得るまでには至らなか
った。

【０００８】一方、この問題を解決する方法として、櫛
形集電体の幅を従来の幅よりも広げ、集電体表面への活
物質の密着力を、メタルマスクのパターン開口部の内壁
への活物質の密着力よりも強め、活物質を集電体表面上
へのみ形成する手法が考えられるが、薄形鉛蓄電池とし
て完成させた場合、面積が大きくなるという欠点があっ
た。

【０００９】本発明の目的は、上述した技術的課題を解
決し、マスクのパターン開口部の開口形状を正確に再現
した形状の活物質を集電体上に形成し得る薄形鉛蓄電池
の製造方法を提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述の目的を達成するた
めに、本発明の薄形鉛蓄電池の製造方法はケース基板に
固定された鉛または鉛合金製の集電体の上に活物質を密
着して正極板と負極板を形成し、両極板間に電解質を充
填する薄形鉛蓄電池の製造方法において、前記集電体と
同一の平面形状を有する開口部が形成されたマスクを前
記集電体の上に重ね合わせ、前記マスクの開口部を通し
て前記集電体上に前記活物質を擦り込む工程と、前記マ
スクの上に前記集電体と同一の平面形状を有する凸部を
備えた押し型治具を重ね合わせて前記押し型治具の凸部
を前記マスクの開口部の前記活物質に押し当てると共に
、前記押し型治具に下向きの荷重を負荷させた状態で前
記ケース基板と前記マスクのうち少なくとも一方を他方
から離れる方向に移動させて前記活物質を前記マスクの
開口部から型抜きする工程を含むことを特徴とする。

【００１１】

【作用】本発明においては、集電体の上に重ね合わせた
マスクの開口部を通して集電体上に活物質を擦り込んだ
後、マスクの上に重ね合わせた押し型治具の凸部を活物
質の表面に押し当て、前記押し型治具に下向きの荷重を
負荷した状態で、前記ケース基板と前記マスクのうち少
なくとも一方を他方から離れる方向に移動させることに
よって活物質をマスクの開口部から型抜きするようにし
たので、厚いマスクの開口部からマスクの厚さに匹敵す
る厚さを有する活物質を速やかにかつ確実に型抜きして
集電体上に形成することができ、印刷不良を防止するこ
とができるとともに、集電体上への活物質の密着性を向
上させることができる。

【００１２】

【実施例】以下、本発明の一実施例を図面を参照して説
明する。

【００１３】まず、図１に示すようにシート状のケース
基板１の主表面上に櫛形状でかつ鉛または鉛合金製の正
極用集電体２と略同形状，同材質の負極用集電体３とを
互いに所定距離を保ちつつ対向させて固定する。ここで
、ケース基板としては、種々の構造のものが使用できる
が、ケース基板の集電体との密着面が熱圧着性を満足す
るポリプロピレン層であるものが好ましい。特に、薄形
蓄電池の製品として要求される強度や水蒸気の遮断性等
を考慮して、ケース基板はポリプロピレン，ポリエチレ
ンテレフタレート，ポリ塩化ビニリデン，アルミニウム
などを使用した厚さ０．１ｍｍ程度の多層ラミネートフ
ィルム構造であることが好ましい。

【００１４】次に、図２に示すように負極用集電体３の
平面形状および寸法と同一の形状および寸法を有するパ
ターン開口部４が形成された負極用のメタルマスク５を
、パターン開口部４と負極用集電体３の位置が合うよう
に両集電体２および３の上に重ね合わせる。メタルマス
ク５の厚さはこの実施例においては約１．６ｍｍである
が、これに限定されない。

【００１５】次に、メタルマスク５の上に負極活物質６
を置き、へら７を用いて、メタルマスク５のパターン開
口部４を通して負極用集電体３の上に負極活物質６を擦
り込み、印刷する。メタルマスク５のパターン開口部４
を通して擦り込んだ以外の負極活物質をメタルマスク５
の表面上から除去する。

【００１６】次に、図３に示すように押し型治具８を用
いてメタルマスク５からの負極活物質６の型抜きを行う
。この実施例における押し型治具８は図４の平面図およ
び図５の斜視図に示すように、平板状の治具本体９とこ
の治具本体９の下面に設けられかつ負極用集電体３と同
一の平面形状および寸法を有する押し型凸部１０と治具
本体９の上面中央部に設けられた取手部１１とから概略
構成されている。

【００１７】先ず、この押し型治具８の押し型凸部１０
の底面を、メタルマスク５のパターン開口部４内に擦り
込まれた負極活物質６の表面に密着させ、押し型治具８
に対して下方向に荷重をかける。この状態を保持しつつ
、ケース基板１の位置を固定してメタルマスク５を上方
向に押し上げることにより、パターン開口部４内の負極
活物質をパターン開口部４から型抜きする。次いで、押
し型治具８とメタルマスク５を取り去ることによって負
極用集電体３の表面上に厚さ約１．６ｍｍの負極活物質
６を形成する。

【００１８】次に、負極用のメタルマスク５の場合とほ
ぼ同様に、図６に示すように、正極用集電体２の平面形
状および寸法と同一の形状および寸法を有するパターン
開口部１２が形成された厚さ約２ｍｍの正極用のメタル
マスク１３を正極用集電体２の上に重ね合わせたのち、
このメタルマスク１３上に正極活物質１４を置き、負極
活物質６を印刷する場合と同様な手順で操作を行うこと
によって、正極用集電体２の表面上に厚さ約２ｍｍの正
極活物質１４を形成し、印刷を終了する。

【００１９】なお、ここで用いた押し型治具８の材質と
しては、透明アクリル系樹脂が好適である。この治具８
の各部の寸法は製造すべき薄形蓄電池の容量などにより
決められるが、この実施例では押し型凸部１０は幅が約
１．８ｍｍ、高さが約３〜４０ｍｍ、長さが約４０ｍｍ
である。押し型治具８にかけるべき加重は３５〜６０ｇ
／ｃｍ２　の範囲であることが好ましい。また、この例
の押し型治具８の押し型凸部の全面にテフロン系フィル
ムを貼り付けたり、メタルマスクのパターン開口部の内
側へワックスを塗布することにより、メタルマスクと活
物質および押し型凸部先端部と活物質との、いわゆる型
離れを向上させることができる。

【００２０】以上説明したように、活物質の印刷時に上
記のような押し型治具を用いることにより、活物質の欠
落，斑および形状異常は全く生ぜず、印刷時の不良率を
ほぼ零にすることができた。

【００２１】本条件の下で印刷し、引続き一般的な熟成
および化成処理を施し、水洗・乾燥を行った後、図７に
示すように対向させた両活物質６および１４間の空間に
電解質１５を注入し、最後に蓋の機能を有するもう一方
の同様な形状のケース基板１６と、上記ケース基板１と
を重ね合わせ、両ケース１および１６の周辺部を熱圧着
法により封止して、薄形鉛蓄電池を完成させる。

【００２２】このようにして製造した薄形鉛蓄電池を評
価したところ、初期容量は設計値を満足する良好な値が
得られた。容量の寿命特性を調べるために充放電試験を
行ったところ、１４０サイクル経過後において初期容量
の５０％（寿命終止点）以上を保ち、極めて安定である
結果を得た。これに対して、上述したような押し型治具
を用いずに印刷工程を行った後、所定の工程を経て電池
として組み立てられた従来の薄形鉛蓄電池について、容
量の寿命特性を調べたところ、３０サイクル経過後には
初期容量の５０％以下に低下していた。

【００２３】なお、充放電条件は２．４０Ｖ定電圧充電
，電流制限１００ｍＡ，１０時間充電，充電後休１時間
，放電電流２００ｍＡ，放電終止電圧１．７５Ｖであっ
た。

【００２４】上述の実施例では、押し型治具８によりメ
タルマスク５または１３のパターン開口部４または１２
から負極活物質６または正極活物質１４を型抜きする際
に、ケース基板１を固定してメタルマスク５または１３
を上方向に押し上げるようにしたが、逆にメタルマスク
５または１３を固定して押し型治具８を押し下げつつ、
ケース基板１を下方向に下げるようにしてもよい。さら
に、ケース基板１とメタルマスク５または１３の双方を
互いに離れる方向に移動させることによってメタルマス
ク５または１３のパターン開口部４または１２から活物
質６または１４を型抜きするようにしてもよい。

【００２５】また、上述の実施例では、同一ケース基板
の上に正極板および負極板を配置した電極並列タイプの
薄形蓄電池の製造方法の一例を示したが、例えば正極板
および負極板をそれぞれ異なるケース基板に配置した電
極積層タイプの製造方法に本発明を適用することも可能
である。

【００２６】

【発明の効果】以上説明したように、本発明によれば、
所望の厚さを有するマスクのパターン開口部から活物質
を速やかにかつ確実に型抜きできるので、印刷不良を防
止でき、よって活物質印刷時の歩留りを著しく向上する
ことができ、極めて有効であるという利点がある。また
、本発明によれば、従来の薄形鉛蓄電池よりも厚いマス
クを使用できるので、活物質の量も増やすことができ、
高容量で長寿命な薄形鉛蓄電池を実現できるという極め
て大きな長所をも有している。

【００２７】さらに、本発明によれば、押し型治具によ
り活物質を集電体上に押し付けながらマスクからの型抜
きを行えるので、集電体上への活物質の密着性を向上さ
せることができ、長期の使用における活物質の脱落をも
防止することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の一実施例における一工程を示す平面図
である。

【図２】本発明に用いられる負極用のメタルマスクを示
す平面図である。

【図３】本発明の一実施例における活物質の型抜き工程
を示す一部を断面視した正面図である。

【図４】本発明に用いられる押し型治具を示す平面図で
ある。

【図５】図４に示した押し型治具を示す斜視図である。

【図６】本発明に用いられる正極用のメタルマスクを示
す平面図である。

【図７】本発明の一実施例における最終組立て工程を示
す分解斜視図である。

【符号の説明】

１　　シート状のケース基板 ２　　正極用集電体 ３　　負極用集電体 ４　　負極用のメタルマスクのパターン開口部５　　負
極用のメタルマスク ６　　負極活物質 ７　　活物質擦り込み用のへら ８　　押し型治具 ９　　治具本体 １０　　押し型凸部 １１　　取手部 １２　　正極用のメタルマスクのパターン開口部１３　
　正極用のメタルマスク １４　　正極活物質 １５　　電解質

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　ケース基板に固定された鉛または鉛合
   金製の集電体の上に活物質を密着して正極板と負極板を
   形成し、両極板間に電解質を充填する薄形鉛蓄電池の製
   造方法において、前記集電体と同一の平面形状を有する
   開口部が形成されたマスクを前記集電体の上に重ね合わ
   せ、前記マスクの開口部を通して前記集電体上に前記活
   物質を擦り込む工程と、前記マスクの上に前記集電体と
   同一の平面形状を有する凸部を備えた押し型治具を重ね
   合わせて前記押し型治具の凸部を前記マスクの開口部の
   前記活物質に押し当てると共に、前記押し型治具に下向
   きの荷重を負荷させた状態で前記ケース基板と前記マス
   クのうち少なくとも一方を他方から離れる方向に移動さ
   せて前記活物質を前記マスクの開口部から型抜きする工
   程を含むことを特徴とする薄形鉛蓄電池の製造方法。