JPH0433264A - 不織布状金属焼結シートの製造法 - Google Patents
不織布状金属焼結シートの製造法Info
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- JPH0433264A JPH0433264A JP2138949A JP13894990A JPH0433264A JP H0433264 A JPH0433264 A JP H0433264A JP 2138949 A JP2138949 A JP 2138949A JP 13894990 A JP13894990 A JP 13894990A JP H0433264 A JPH0433264 A JP H0433264A
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- Japan
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- fibers
- nickel
- sheet
- powder
- heating
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Powder Metallurgy (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
産業上の利用分野
本発明はニッケル・カドミウム蓄電池などのアルカリ蓄
電池に用いられる電極基体に関するものである。
電池に用いられる電極基体に関するものである。
従来の技術
従来、アル刀り蓄電池用電極基体には、ニッケルメッキ
した穿孔鋼板にニッケル粉末を有機バインダと水でスラ
リ状としたものを塗着し、乾燥したのち還元雰囲気中で
焼結した、いわゆる焼結式ニッケル基体が一般に用いら
れている。また、近年に至り連続気泡の高分子発泡体に
ニッケルメッキを施こしたのち、高分子を焼失させた、
ニッケル発泡体やニッケル繊維マットなどが用いられは
じめている。これらは主に電極製造工程の簡略化のため
とこれら基体が焼結式ニッケル基体にくらべ、気孔率が
太きく、活物質の充填率を向上出来るので、電池の高容
量化が図れるために用いられ従来の電極基体は単位面積
当りの重量（目付重量）が、焼結式ニッケル基体では１
００ｆｆ１９／−〜１５０１ｆ＋ｙ’ａｊであるのに対
し、ニッケル発泡体やニッケル繊維７７トは５０ ｍ？
／−〜９Ｑｍｙ／−と軽量化され、基体の気孔率も向上
した。しかし、これら電極基体を更に軽量化し、気孔率
を向上させるためには、基体の骨格を細くし、孔径を太
きくする必要があるが、その場合電極基体の強度か低下
し、自己支持性に欠ける問題があった。また、電極基体
を薄くすることも上記目的には有効であるが、５００μ
田程度の厚みが限界であった。
した穿孔鋼板にニッケル粉末を有機バインダと水でスラ
リ状としたものを塗着し、乾燥したのち還元雰囲気中で
焼結した、いわゆる焼結式ニッケル基体が一般に用いら
れている。また、近年に至り連続気泡の高分子発泡体に
ニッケルメッキを施こしたのち、高分子を焼失させた、
ニッケル発泡体やニッケル繊維マットなどが用いられは
じめている。これらは主に電極製造工程の簡略化のため
とこれら基体が焼結式ニッケル基体にくらべ、気孔率が
太きく、活物質の充填率を向上出来るので、電池の高容
量化が図れるために用いられ従来の電極基体は単位面積
当りの重量（目付重量）が、焼結式ニッケル基体では１
００ｆｆ１９／−〜１５０１ｆ＋ｙ’ａｊであるのに対
し、ニッケル発泡体やニッケル繊維７７トは５０ ｍ？
／−〜９Ｑｍｙ／−と軽量化され、基体の気孔率も向上
した。しかし、これら電極基体を更に軽量化し、気孔率
を向上させるためには、基体の骨格を細くし、孔径を太
きくする必要があるが、その場合電極基体の強度か低下
し、自己支持性に欠ける問題があった。また、電極基体
を薄くすることも上記目的には有効であるが、５００μ
田程度の厚みが限界であった。
一方、活物質粉末と金属繊維又はその粒子と有機又は無
機繊維を用いて抄造製紙して薄形電極を作る方法（特公
昭４４−１８２４７号公報）が提案されている。この方
法では、０．２−程度の薄形電極は作れるが、活物質粉
末を高密度に充填しにくいため、電池の高容量化には不
適であることや活物質粉末と導電体及び導電体同士の接
触が保ちにくいことから電極の抵抗が高く、放電特性が
悪いという問題があった。また、金属粉末あるいは金属
繊維とパルプ等の加熱消失性繊維を混ぜて抄造製紙した
後焼結して電極基体を作る方法（特公昭４８−３６０４
９号公報、特開昭６３−１７１８０２号公報）が提案さ
れている。これらの方法では金属粉末の場合で多孔友釣
８０％、厚さ０．６簡あるいは１． Ｏｍの焼結体が得
られているが、薄くすると機械的強度が低くなるという
問題があつた。金属粉末と金属繊維を混ぜた場合は金属
粉末が焼結される温度では金属繊維同志の焼結が十分な
されず、やはり機械的強度が低いという問題があった。
機繊維を用いて抄造製紙して薄形電極を作る方法（特公
昭４４−１８２４７号公報）が提案されている。この方
法では、０．２−程度の薄形電極は作れるが、活物質粉
末を高密度に充填しにくいため、電池の高容量化には不
適であることや活物質粉末と導電体及び導電体同士の接
触が保ちにくいことから電極の抵抗が高く、放電特性が
悪いという問題があった。また、金属粉末あるいは金属
繊維とパルプ等の加熱消失性繊維を混ぜて抄造製紙した
後焼結して電極基体を作る方法（特公昭４８−３６０４
９号公報、特開昭６３−１７１８０２号公報）が提案さ
れている。これらの方法では金属粉末の場合で多孔友釣
８０％、厚さ０．６簡あるいは１． Ｏｍの焼結体が得
られているが、薄くすると機械的強度が低くなるという
問題があつた。金属粉末と金属繊維を混ぜた場合は金属
粉末が焼結される温度では金属繊維同志の焼結が十分な
されず、やはり機械的強度が低いという問題があった。
本発明は上社従来の電極基体の欠点を除去し、本発明は
上記の如き欠点を除去するもので、ニッケル被覆した加
熱消失性繊維とニッケル粉末、コバルト粉末及びその混
合物のうちの１種類とを主たる構成要素として、水中に
分散懸渇させ、抄造製紙した後加熱焼結することによっ
て得られる不織布状金属焼結シートを用いる点にある。
上記の如き欠点を除去するもので、ニッケル被覆した加
熱消失性繊維とニッケル粉末、コバルト粉末及びその混
合物のうちの１種類とを主たる構成要素として、水中に
分散懸渇させ、抄造製紙した後加熱焼結することによっ
て得られる不織布状金属焼結シートを用いる点にある。
上記加熱消失性繊維としてはセルロース系繊維、合成繊
維、カーボン繊維等加熱によって分解消失するものなら
いずれでも良い。これら繊維をニッケルにて被覆する方
法はメツキ、蒸着、スノクツタリング、イオンブレーテ
ィング等いずれの方法でも良い。繊維の直径は３０μｍ
以下、二・ンケル被覆層の厚みは１０μｍ以下のものが
好適に用いられる。また、繊維長さは抄造しやすさを考
慮すると５■以上が好ましい。ニッケル粉末及びコバル
ト粉末は水中での分散性を考慮すると平均粒径５μｍ以
下のものが好適に用いられる。金属粉末と繊維の混合割
合は重量比で金属粉末が５〜９Ｑｗｔ％の範囲で選択出
来る。この範囲外では焼結シートの機械的強度が低下す
る。また、抄紙の際にセルロース系繊維や合成繊維を補
強用に添加したり、合成ゴムや合成樹脂、水溶性高分子
などの有機バインダや定着、凝集剤なども適宜使用し得
る。これらの混合割合は焼結シートの気孔率、目付重量
、機械的強度、厚み等によって左右されるが、金属部に
対して３０ｗｔ％以上にするのが望ましい。
維、カーボン繊維等加熱によって分解消失するものなら
いずれでも良い。これら繊維をニッケルにて被覆する方
法はメツキ、蒸着、スノクツタリング、イオンブレーテ
ィング等いずれの方法でも良い。繊維の直径は３０μｍ
以下、二・ンケル被覆層の厚みは１０μｍ以下のものが
好適に用いられる。また、繊維長さは抄造しやすさを考
慮すると５■以上が好ましい。ニッケル粉末及びコバル
ト粉末は水中での分散性を考慮すると平均粒径５μｍ以
下のものが好適に用いられる。金属粉末と繊維の混合割
合は重量比で金属粉末が５〜９Ｑｗｔ％の範囲で選択出
来る。この範囲外では焼結シートの機械的強度が低下す
る。また、抄紙の際にセルロース系繊維や合成繊維を補
強用に添加したり、合成ゴムや合成樹脂、水溶性高分子
などの有機バインダや定着、凝集剤なども適宜使用し得
る。これらの混合割合は焼結シートの気孔率、目付重量
、機械的強度、厚み等によって左右されるが、金属部に
対して３０ｗｔ％以上にするのが望ましい。
これらの材料は適宜ＰＨを調製した水溶液中で混合懸濁
させ、通常の抄造方法で製紙した後、繊維が消失する温
度まで空気中で加熱した後、還元性気流中で加熱し、金
属部を焼結する。
させ、通常の抄造方法で製紙した後、繊維が消失する温
度まで空気中で加熱した後、還元性気流中で加熱し、金
属部を焼結する。
このようにして得られる焼結シートにおいて、ニッケル
被覆した加熱消失性繊維はニッケル被覆部を残して消失
するので、中空のニッケル繊維となる。また、焼結によ
って繊維同志が接触する部分で融合すると共に、金属粉
末が繊維と融合し、さらに、金属粉末同志も融合した状
態となる。
被覆した加熱消失性繊維はニッケル被覆部を残して消失
するので、中空のニッケル繊維となる。また、焼結によ
って繊維同志が接触する部分で融合すると共に、金属粉
末が繊維と融合し、さらに、金属粉末同志も融合した状
態となる。
作用
加熱消失性繊維の表面を活性金属層で被覆したことによ
り、金属粉末の焼結温度でも繊維同志の焼結が十分なさ
れるので、シートの機械的強度が高く且つ電気抵抗は低
くなる。また、繊維は上記のように中空となるため軽量
化が図られる。
り、金属粉末の焼結温度でも繊維同志の焼結が十分なさ
れるので、シートの機械的強度が高く且つ電気抵抗は低
くなる。また、繊維は上記のように中空となるため軽量
化が図られる。
実施例
本発明の実施例を詳細に説明する。
実施例１
通常の電解メツキにてニッケル被覆したカーボン繊維（
直径７．５μｍ、メツキ厚さ０．２５μｍ長さ１５箇）
とニッケル粉末（平均粒径２，５μｍＩｎｃｏ社）及び
コバルト粉末（平均粒径１，５μｍＭＨＯ社）を種々の
割合で混合し、更にパルプ繊維を上記金属部に対してｌ
Ｑｗｔ％、ポリアクリルアミド凝集剤を０．２Ｗｔ９！
；添加し、水中で混合懸濁し、通常の抄造法でシートを
作製した。該シ−トを空気中で６００℃に加熱し、カー
ボン繊維消失させた後、水素と窒素の混合ガス気泡中で
、昇温速度１．５℃／Ｓで９００℃まで加熱した後、９
００℃に１０分間保持して焼結した。こうして得られた
各不織布状金属焼結シートの物性値を第１表に示した。
直径７．５μｍ、メツキ厚さ０．２５μｍ長さ１５箇）
とニッケル粉末（平均粒径２，５μｍＩｎｃｏ社）及び
コバルト粉末（平均粒径１，５μｍＭＨＯ社）を種々の
割合で混合し、更にパルプ繊維を上記金属部に対してｌ
Ｑｗｔ％、ポリアクリルアミド凝集剤を０．２Ｗｔ９！
；添加し、水中で混合懸濁し、通常の抄造法でシートを
作製した。該シ−トを空気中で６００℃に加熱し、カー
ボン繊維消失させた後、水素と窒素の混合ガス気泡中で
、昇温速度１．５℃／Ｓで９００℃まで加熱した後、９
００℃に１０分間保持して焼結した。こうして得られた
各不織布状金属焼結シートの物性値を第１表に示した。
第１表かられかるように、従来の焼結式や発泡体、繊維
マットに比べ、軽量、薄形化が達成出来ている。また、
金属粉末の混合割合が５〜９Ｑｗｔ９６の間で、電気抵
抗、引張強さ共に良好なものが得られた。
マットに比べ、軽量、薄形化が達成出来ている。また、
金属粉末の混合割合が５〜９Ｑｗｔ９６の間で、電気抵
抗、引張強さ共に良好なものが得られた。
第
工
表
実施例２
上記実施例１の各不織布状金属焼結シートに水酸化ニッ
ケル粉末（粒径５〜２０μｍ）と２体積％のコバルト粉
末（平均粒径１．５μｍ、ＭＨＯ社）と固形分として３
体積％のポリテトラフロロエチレンの水性懸濁液と水で
混練したペーストを塗着し、乾燥とプレスによりアルカ
リ蓄電池用ニッケル正極（厚み０．６箇）を作製した。
ケル粉末（粒径５〜２０μｍ）と２体積％のコバルト粉
末（平均粒径１．５μｍ、ＭＨＯ社）と固形分として３
体積％のポリテトラフロロエチレンの水性懸濁液と水で
混練したペーストを塗着し、乾燥とプレスによりアルカ
リ蓄電池用ニッケル正極（厚み０．６箇）を作製した。
これら電極を水酸化カリウム水溶液（比重１３０）中で
、電極の理論容量の１５０％を５時間で充電した後、５
時間率の電流値で放電するサイクルを５回繰返した。各
電極の５サイクル目の容量密度を第２表に示した。
、電極の理論容量の１５０％を５時間で充電した後、５
時間率の電流値で放電するサイクルを５回繰返した。各
電極の５サイクル目の容量密度を第２表に示した。
ここで、シー）１２〜定６について高い容量密度が得ら
れた。更にコバルト粉末を含むシー）Ｎ１１８〜麹１０
ではより容量密度が向上した。
れた。更にコバルト粉末を含むシー）Ｎ１１８〜麹１０
ではより容量密度が向上した。
第２表
比較例
次に比較例として、目付重量７５ｍｆ／−のニッケル発
泡体に上記実施例２と同様の活物質ペーストを充填し、
乾燥、プレスによってニッケル正極（厚み０．６ ｗｍ
）を作製した。実施例２と同様の充放電を行ったとこ
ろ、５サイクル目の容量密度は５１１ ｍＡｈ／ｃＩＡ
であった。
泡体に上記実施例２と同様の活物質ペーストを充填し、
乾燥、プレスによってニッケル正極（厚み０．６ ｗｍ
）を作製した。実施例２と同様の充放電を行ったとこ
ろ、５サイクル目の容量密度は５１１ ｍＡｈ／ｃＩＡ
であった。
発明の効果
本発明によれば、軽量、薄形、多孔質な金属シートが得
られ、且つ該シートを電極基体として用いた電極の容量
密度を向上出来る。これは上記シートの金属繊維表面に
金属粉末が付着、融合したことによる表面積増加が電極
活物質を塗布した際の密着性向上に結びつき、繊維中空
部が電解液の保持や拡散促進に結びつき、結果的に活物
質利用率を増加させる効果を有する。
られ、且つ該シートを電極基体として用いた電極の容量
密度を向上出来る。これは上記シートの金属繊維表面に
金属粉末が付着、融合したことによる表面積増加が電極
活物質を塗布した際の密着性向上に結びつき、繊維中空
部が電解液の保持や拡散促進に結びつき、結果的に活物
質利用率を増加させる効果を有する。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ ニッケル被覆した加熱消失性繊維とニッケル粉末、
コバルト粉末及びその混合物のうちの１種類とを主たる
構成要素として水中に分散懸濁させて抄造製紙した後加
熱焼結することを特徴とする不織布状金属焼結シートの
製造法。 ２ 目付重量が３０ｍｇ／ｃｍ＾３〜５０ｍｇ／ｃｍ＾
３で、厚みが０．１ｍｍ〜０．３ｍｍであることを特徴
とする。 特許請求の範囲第１項記載の不織布状金属焼結シートの
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2138949A JP2870125B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 不織布状金属焼結シートの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2138949A JP2870125B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 不織布状金属焼結シートの製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0433264A true JPH0433264A (ja) | 1992-02-04 |
| JP2870125B2 JP2870125B2 (ja) | 1999-03-10 |
Family
ID=15233925
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2138949A Expired - Lifetime JP2870125B2 (ja) | 1990-05-29 | 1990-05-29 | 不織布状金属焼結シートの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2870125B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011023232A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Japan Vilene Co Ltd | 電気化学素子用集電材及び、これを用いた電気化学素子 |
-
1990
- 1990-05-29 JP JP2138949A patent/JP2870125B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2011023232A (ja) * | 2009-07-16 | 2011-02-03 | Japan Vilene Co Ltd | 電気化学素子用集電材及び、これを用いた電気化学素子 |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2870125B2 (ja) | 1999-03-10 |
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