JPH07130370A - 塗着式電極およびその製造方法 - Google Patents
塗着式電極およびその製造方法Info
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- JPH07130370A JPH07130370A JP5271906A JP27190693A JPH07130370A JP H07130370 A JPH07130370 A JP H07130370A JP 5271906 A JP5271906 A JP 5271906A JP 27190693 A JP27190693 A JP 27190693A JP H07130370 A JPH07130370 A JP H07130370A
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Abstract
(57)【要約】
【目的】 金属多孔体に活物質を塗着する塗着式電極を
改良して、活物質層と金属多孔体との密着性および電子
伝導性を向上する。 【構成】 金属板を片側または両側から穿孔し、穿孔し
た孔周囲にバリを有し、そのバリを含めた見かけの厚さ
が元の金属板の厚さの少なくとも２倍の金属多孔体に活
物質を塗着する。
改良して、活物質層と金属多孔体との密着性および電子
伝導性を向上する。 【構成】 金属板を片側または両側から穿孔し、穿孔し
た孔周囲にバリを有し、そのバリを含めた見かけの厚さ
が元の金属板の厚さの少なくとも２倍の金属多孔体に活
物質を塗着する。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池、特にアルカリ
蓄電池に使用される塗着式電極およびその製造方法に関
するものである。
蓄電池に使用される塗着式電極およびその製造方法に関
するものである。
【０００２】
【従来の技術】アルカリ蓄電池用の代表的な正極にはニ
ッケル電極がある。この電極は、大別して焼結式電極と
非焼結式電極に分類される。前者は、ニッケル粉末を焼
結して得られる微孔性の焼結基板に、硝酸ニッケル水溶
液などを用いて浸漬法によりニッケル塩を添加し、乾燥
後、苛性アルカリ水溶液中に浸漬することにより前記ニ
ッケル塩を水酸化ニッケルに転化し、極板を得る。この
方法は工程が複雑であり、活物質である水酸化ニッケル
の充填密度が後に述べる非焼結式電極に比べて小さくな
る欠点を有している。しかし、電極の高率放電特性、サ
イクル寿命などが優れている特徴があり、用途に応じて
広く実用化されている。一方、非焼結式電極としては、
古くはポケット式と称される電極製法があり、最近では
発泡状ニッケル多孔体内へ活物質粉末である水酸化ニッ
ケル粉末を直接充填する方法が実用化されてきた。この
うち後者の方法によると、電極の製法が簡略化でき、高
多孔度の発泡状ニッケル多孔体が可能であるため、高密
度充填ができ、高容量の電池を構成できる特徴がある。
しかし、発泡状ニッケル多孔体は、電気メッキにより作
製されており、その材料コストが高くつく欠点がある。
ッケル電極がある。この電極は、大別して焼結式電極と
非焼結式電極に分類される。前者は、ニッケル粉末を焼
結して得られる微孔性の焼結基板に、硝酸ニッケル水溶
液などを用いて浸漬法によりニッケル塩を添加し、乾燥
後、苛性アルカリ水溶液中に浸漬することにより前記ニ
ッケル塩を水酸化ニッケルに転化し、極板を得る。この
方法は工程が複雑であり、活物質である水酸化ニッケル
の充填密度が後に述べる非焼結式電極に比べて小さくな
る欠点を有している。しかし、電極の高率放電特性、サ
イクル寿命などが優れている特徴があり、用途に応じて
広く実用化されている。一方、非焼結式電極としては、
古くはポケット式と称される電極製法があり、最近では
発泡状ニッケル多孔体内へ活物質粉末である水酸化ニッ
ケル粉末を直接充填する方法が実用化されてきた。この
うち後者の方法によると、電極の製法が簡略化でき、高
多孔度の発泡状ニッケル多孔体が可能であるため、高密
度充填ができ、高容量の電池を構成できる特徴がある。
しかし、発泡状ニッケル多孔体は、電気メッキにより作
製されており、その材料コストが高くつく欠点がある。
【０００３】したがって、電極支持体として発泡状ニッ
ケル多孔体に代わり、安価なパンチングメタル、エキス
パンドメタルなどを使用する非焼結式電極の開発が実施
されるようになってきた。これらの電極支持体は、焼結
式基板、発泡状ニッケル多孔体のように三次元的な構造
を有していないため、電極として使用した場合、活物質
の保持力が乏しく、電極作製中あるいは充放電を繰り返
した場合などに活物質の脱落が生じやすい。さらに、電
極の厚さの方向に対する電子伝導性が乏しく、電極特性
の低下が大きいため、一部の電極以外には実用化されて
いない。
ケル多孔体に代わり、安価なパンチングメタル、エキス
パンドメタルなどを使用する非焼結式電極の開発が実施
されるようになってきた。これらの電極支持体は、焼結
式基板、発泡状ニッケル多孔体のように三次元的な構造
を有していないため、電極として使用した場合、活物質
の保持力が乏しく、電極作製中あるいは充放電を繰り返
した場合などに活物質の脱落が生じやすい。さらに、電
極の厚さの方向に対する電子伝導性が乏しく、電極特性
の低下が大きいため、一部の電極以外には実用化されて
いない。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】前述したパンチングメ
タル、エキスパンドメタルなどを電極支持体として使用
する電極製法は、活物質粉末を高分子結着剤の溶液と導
電性粉末とでペースト状として、上記電極支持体に塗
着、乾燥することにより、容易に電極を作製できる長所
を有している。しかし、電極支持体である金属多孔体と
活物質層との密着性が弱く、電池用電極として用いた場
合、金属多孔体と活物質が剥離しやすい。この結果、電
極支持体が集電体を兼ねている場合、電極の電気抵抗が
大きくなり、放電電圧、放電容量の低下の原因となる。
この問題を解決するために活物質層内に多量の結着剤を
添加すれば、剥離現象は抑制されるが、活物質の反応性
が低下し、放電特性に悪影響を与える。また、金属多孔
体と活物質層の密着性を強固にするため、接着剤の役割
をする熱可塑性樹脂の層を金属多孔体表面に形成させ、
その上層部へ活物質を形成させた後で、加熱することに
より、金属多孔体と活物質層の密着性を改善する方法も
ある。しかし、金属多孔体と活物質層の間に絶縁層が形
成されることになり、電極の集電性が低下し、電極の反
応性が阻害される。以上のように、電極支持体に比較的
平面状の金属多孔体を使用した場合は前記課題の解決が
困難であった。
タル、エキスパンドメタルなどを電極支持体として使用
する電極製法は、活物質粉末を高分子結着剤の溶液と導
電性粉末とでペースト状として、上記電極支持体に塗
着、乾燥することにより、容易に電極を作製できる長所
を有している。しかし、電極支持体である金属多孔体と
活物質層との密着性が弱く、電池用電極として用いた場
合、金属多孔体と活物質が剥離しやすい。この結果、電
極支持体が集電体を兼ねている場合、電極の電気抵抗が
大きくなり、放電電圧、放電容量の低下の原因となる。
この問題を解決するために活物質層内に多量の結着剤を
添加すれば、剥離現象は抑制されるが、活物質の反応性
が低下し、放電特性に悪影響を与える。また、金属多孔
体と活物質層の密着性を強固にするため、接着剤の役割
をする熱可塑性樹脂の層を金属多孔体表面に形成させ、
その上層部へ活物質を形成させた後で、加熱することに
より、金属多孔体と活物質層の密着性を改善する方法も
ある。しかし、金属多孔体と活物質層の間に絶縁層が形
成されることになり、電極の集電性が低下し、電極の反
応性が阻害される。以上のように、電極支持体に比較的
平面状の金属多孔体を使用した場合は前記課題の解決が
困難であった。
【０００５】従って本発明は、金属多孔体に活物質粉末
を塗着する塗着式電極を改良して、活物質層と金属多孔
体との密着性および電子伝導性を向上することを目的と
する。本発明は、また、ニッケル電極、亜鉛電極、カド
ミウム電極のみでなく、水素吸蔵合金粉末を用いる水素
吸蔵合金電極にも適用できる改良された塗着式電極を提
供することを目的とする。
を塗着する塗着式電極を改良して、活物質層と金属多孔
体との密着性および電子伝導性を向上することを目的と
する。本発明は、また、ニッケル電極、亜鉛電極、カド
ミウム電極のみでなく、水素吸蔵合金粉末を用いる水素
吸蔵合金電極にも適用できる改良された塗着式電極を提
供することを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明の塗着式電極は、
金属多孔体と、少なくともその片面に形成した活物質ま
たは水素吸蔵合金粉末の塗着層からなり、前記金属多孔
体は、金属板または金属箔を片側より穿孔したもので、
穿孔された孔周囲にバリを有し、そのバリを含めた見か
けの厚さが元の金属板または金属箔の厚さの少なくとも
２倍であることを特徴とする。また、本発明の塗着式電
極は、金属多孔体とその両面に形成した活物質または水
素吸蔵合金粉末の塗着層からなり、前記金属多孔体は、
金属板または金属箔を両側より穿孔したもので、穿孔さ
れた孔周囲にバリを有し、そのバリを含めた見かけの厚
さが元の金属板または金属箔の厚さの少なくとも２倍で
ある。
金属多孔体と、少なくともその片面に形成した活物質ま
たは水素吸蔵合金粉末の塗着層からなり、前記金属多孔
体は、金属板または金属箔を片側より穿孔したもので、
穿孔された孔周囲にバリを有し、そのバリを含めた見か
けの厚さが元の金属板または金属箔の厚さの少なくとも
２倍であることを特徴とする。また、本発明の塗着式電
極は、金属多孔体とその両面に形成した活物質または水
素吸蔵合金粉末の塗着層からなり、前記金属多孔体は、
金属板または金属箔を両側より穿孔したもので、穿孔さ
れた孔周囲にバリを有し、そのバリを含めた見かけの厚
さが元の金属板または金属箔の厚さの少なくとも２倍で
ある。
【０００７】本発明の塗着式電極の製造方法は、前記の
孔周囲にバリを有する金属多孔体に、活物質または水素
吸蔵合金粉末のペーストを塗着して金属多孔体の見かけ
の厚さの１〜１．５倍の厚さの塗着体を得る工程と、前
記塗着体を乾燥した後厚さ方向に加圧する工程とを有す
る。また、本発明の塗着式電極の製造方法は、片面にの
みバリを有する金属多孔体のバリを有する面に、活物質
または水素吸蔵合金粉末のペーストを塗着して、金属多
孔体の見かけの厚さの１〜１．５倍の厚さの塗着体を得
る工程と、この塗着体を乾燥後前記塗着面を内側にして
折り曲げ、加圧により一体にする工程を有する。
孔周囲にバリを有する金属多孔体に、活物質または水素
吸蔵合金粉末のペーストを塗着して金属多孔体の見かけ
の厚さの１〜１．５倍の厚さの塗着体を得る工程と、前
記塗着体を乾燥した後厚さ方向に加圧する工程とを有す
る。また、本発明の塗着式電極の製造方法は、片面にの
みバリを有する金属多孔体のバリを有する面に、活物質
または水素吸蔵合金粉末のペーストを塗着して、金属多
孔体の見かけの厚さの１〜１．５倍の厚さの塗着体を得
る工程と、この塗着体を乾燥後前記塗着面を内側にして
折り曲げ、加圧により一体にする工程を有する。
【０００８】
【作用】以上に示したように、穿孔時に孔周囲にバリを
発生させ、平面状の金属板または金属箔を三次元的に加
工した金属多孔体を塗着式電極の集電体を兼ねた電極支
持体として使用することにより、パンチングメタルのよ
うな二次元状の電極支持体を使用した場合に比べ電極活
物質層が電極支持体より剥離する現象が抑制されるとと
もに、三次元状の金属金属多孔体であることより、電極
の厚さの方向に対する電子伝導性が向上し、従って電極
活物質利用率の向上による高容量化を図り、さらに大電
流放電時の電圧低下を抑制することができる。
発生させ、平面状の金属板または金属箔を三次元的に加
工した金属多孔体を塗着式電極の集電体を兼ねた電極支
持体として使用することにより、パンチングメタルのよ
うな二次元状の電極支持体を使用した場合に比べ電極活
物質層が電極支持体より剥離する現象が抑制されるとと
もに、三次元状の金属金属多孔体であることより、電極
の厚さの方向に対する電子伝導性が向上し、従って電極
活物質利用率の向上による高容量化を図り、さらに大電
流放電時の電圧低下を抑制することができる。
【０００９】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。図１は、
金属板または金属箔の穿孔に用いる金型の構成例を示す
縦断面図である。５は先端を切頭円錐形にした多数のポ
ンチ６を有する下型、７はポンチ６に対応する部分に凹
部８を設けた上型である。
金属板または金属箔の穿孔に用いる金型の構成例を示す
縦断面図である。５は先端を切頭円錐形にした多数のポ
ンチ６を有する下型、７はポンチ６に対応する部分に凹
部８を設けた上型である。
【００１０】この上型７と下型５との間に金属板または
金属箔１を配し、上型と下型とを相対的に近づく方向に
加圧すると、金属板または金属箔１は、下型のポンチ先
端により上型の凹部８内へ押しつけられることによって
引き伸ばされながら開孔される。このような穿孔によっ
て図２の（ａ）に示すような金属多孔体が得られる。同
図において、２が孔であり、３は穿孔時に金属板または
金属箔の上型７側に形成されたバリを示す。ｔは元の金
属板または金属箔の厚さを示し、Ｔはバリを含めた見か
けの厚さを示す。
金属箔１を配し、上型と下型とを相対的に近づく方向に
加圧すると、金属板または金属箔１は、下型のポンチ先
端により上型の凹部８内へ押しつけられることによって
引き伸ばされながら開孔される。このような穿孔によっ
て図２の（ａ）に示すような金属多孔体が得られる。同
図において、２が孔であり、３は穿孔時に金属板または
金属箔の上型７側に形成されたバリを示す。ｔは元の金
属板または金属箔の厚さを示し、Ｔはバリを含めた見か
けの厚さを示す。
【００１１】図２の（ｂ）は、図１に示す金型のうちポ
ンチ６を１つおきに取り除いた下型を用いて金属板また
は金属箔に穿孔した後、前後および左右にその穿孔した
孔のピッチの１／２ずつずらして、かつ金属板または金
属箔を裏返しにして再度同じ金型を用いて穿孔した金属
多孔体を示す。このように両側から穿孔することによ
り、バリ３は両面に形成される。バリを金属板または金
属箔の両面に形成する場合は、隣接する孔は互いに反対
側に穿孔されたものであり、従って互いに反対側にバリ
を有することが望ましい。
ンチ６を１つおきに取り除いた下型を用いて金属板また
は金属箔に穿孔した後、前後および左右にその穿孔した
孔のピッチの１／２ずつずらして、かつ金属板または金
属箔を裏返しにして再度同じ金型を用いて穿孔した金属
多孔体を示す。このように両側から穿孔することによ
り、バリ３は両面に形成される。バリを金属板または金
属箔の両面に形成する場合は、隣接する孔は互いに反対
側に穿孔されたものであり、従って互いに反対側にバリ
を有することが望ましい。
【００１２】本発明で用いる金属板または金属箔は、厚
さ２５〜１００μｍの範囲が適当であり、穿孔される孔
の大きさは、円形の孔で径０．２〜２ｍｍ、矩形または
それに類似のもので一辺の長さが０．２〜２ｍｍのもの
が好ましい。また、前記金属板または金属箔としては、
耐電解液性の金属または表面を耐電解液性の金属で被覆
した金属板または箔が用いられる。
さ２５〜１００μｍの範囲が適当であり、穿孔される孔
の大きさは、円形の孔で径０．２〜２ｍｍ、矩形または
それに類似のもので一辺の長さが０．２〜２ｍｍのもの
が好ましい。また、前記金属板または金属箔としては、
耐電解液性の金属または表面を耐電解液性の金属で被覆
した金属板または箔が用いられる。
【００１３】図３は、従来のパンチングメタルを示し、
例えば厚さ５０μｍのニッケル板９に径２ｍｍの孔１０
を中心間ピッチ（Ｄ）３．５ｍｍで開孔したものであ
る。この場合は、切頭円錐形の先端を有しないポンチを
用い、ポンチと上型の凹部の縁部とで金属板を切断する
形となり、こうして穿孔される孔の周囲には、バリが形
成されてもほんのわずかである。
例えば厚さ５０μｍのニッケル板９に径２ｍｍの孔１０
を中心間ピッチ（Ｄ）３．５ｍｍで開孔したものであ
る。この場合は、切頭円錐形の先端を有しないポンチを
用い、ポンチと上型の凹部の縁部とで金属板を切断する
形となり、こうして穿孔される孔の周囲には、バリが形
成されてもほんのわずかである。
【００１４】［実施例１］厚さ５０μｍのニッケル板
に、表１に示す仕様で、穿孔して金属多孔体を作製す
る。なお、孔の配列は格子状とし、孔間のピッチは３．
５ｍｍとする。
に、表１に示す仕様で、穿孔して金属多孔体を作製す
る。なお、孔の配列は格子状とし、孔間のピッチは３．
５ｍｍとする。
【００１５】
【表１】
【００１６】これらの金属多孔体を用いてペースト式ニ
ッケル電極を作製し、単２型の円筒密閉型ニッケル−カ
ドミウム蓄電池を構成してニッケル電極を評価した結果
について述べる。まず、水酸化ニッケル粉末１００ｇに
対して、黒鉛粉末１０ｇ、ニッケル粉末５ｇ、コバルト
粉末１０ｇ、カルボキシメチルセルロースの３ｗｔ％水
溶液５５ｇ、およびスチレン−ブタジエンラバ−の４８
ｗｔ％水分散液５ｇを練合し、ペースト状にする。この
ペーストを収容した槽を表１に示す各金属多孔体を通過
させて金属多孔体の両面にペーストを塗着した後、ステ
ンレス鋼製のスリットを通過させてペースト塗着体を一
定厚さに調整後、乾燥・加圧プレスを行い、厚みが０．
６３〜０．６５ｍｍの塗着式ニッケル正極を作製する。
次に、これらのニッケル電極を３８ｍｍ×２２０ｍｍの
大きさに裁断する。こうして得られる電極中に含まれる
水酸化ニッケル量より算出される電気化学的理論容量は
２６１０〜２６９２ｍＡｈの範囲になる。
ッケル電極を作製し、単２型の円筒密閉型ニッケル−カ
ドミウム蓄電池を構成してニッケル電極を評価した結果
について述べる。まず、水酸化ニッケル粉末１００ｇに
対して、黒鉛粉末１０ｇ、ニッケル粉末５ｇ、コバルト
粉末１０ｇ、カルボキシメチルセルロースの３ｗｔ％水
溶液５５ｇ、およびスチレン−ブタジエンラバ−の４８
ｗｔ％水分散液５ｇを練合し、ペースト状にする。この
ペーストを収容した槽を表１に示す各金属多孔体を通過
させて金属多孔体の両面にペーストを塗着した後、ステ
ンレス鋼製のスリットを通過させてペースト塗着体を一
定厚さに調整後、乾燥・加圧プレスを行い、厚みが０．
６３〜０．６５ｍｍの塗着式ニッケル正極を作製する。
次に、これらのニッケル電極を３８ｍｍ×２２０ｍｍの
大きさに裁断する。こうして得られる電極中に含まれる
水酸化ニッケル量より算出される電気化学的理論容量は
２６１０〜２６９２ｍＡｈの範囲になる。
【００１７】これらのニッケル正極と公知のカドミウム
負極およびポリアミド樹脂の不織布からなるセパレータ
とを組み合わせて公称容量２．４Ａｈの単２型の円筒密
閉型電池を構成する。なお、電解液には、水酸化リチウ
ムを３０ｇ／ｌ溶解させた水酸化カリウムの３１ｗｔ％
水溶液を１セル当たり６ｍｌ使用する。こうして表１に
示す金属多孔体ａ〜ｊより得られたニッケル正極を用い
た電池Ａ〜Ｊを作製する。以上のような条件で構成した
電池を０．１Ｃで１５時間充電し、１時間の休止後０．
２Ｃで電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電し、この条
件で３サイクル繰り返す。次いで、充電条件を同様にし
て、４サイクル目の放電を０．５Ｃ、５サイクル目の放
電を１Ｃにして、放電特性の比較を行う。また、６サイ
クル目以降は充電を０．３Ｃで４時間、放電を０．５Ｃ
で電池電圧が１Ｖまで行うサイクル寿命試験を行い、ニ
ッケル正極の構成条件とサイクル寿命特性を比較する。
これらの結果を表２に示す。
負極およびポリアミド樹脂の不織布からなるセパレータ
とを組み合わせて公称容量２．４Ａｈの単２型の円筒密
閉型電池を構成する。なお、電解液には、水酸化リチウ
ムを３０ｇ／ｌ溶解させた水酸化カリウムの３１ｗｔ％
水溶液を１セル当たり６ｍｌ使用する。こうして表１に
示す金属多孔体ａ〜ｊより得られたニッケル正極を用い
た電池Ａ〜Ｊを作製する。以上のような条件で構成した
電池を０．１Ｃで１５時間充電し、１時間の休止後０．
２Ｃで電池電圧が１．０Ｖに達するまで放電し、この条
件で３サイクル繰り返す。次いで、充電条件を同様にし
て、４サイクル目の放電を０．５Ｃ、５サイクル目の放
電を１Ｃにして、放電特性の比較を行う。また、６サイ
クル目以降は充電を０．３Ｃで４時間、放電を０．５Ｃ
で電池電圧が１Ｖまで行うサイクル寿命試験を行い、ニ
ッケル正極の構成条件とサイクル寿命特性を比較する。
これらの結果を表２に示す。
【００１８】
【表２】
【００１９】ニッケル電極に使用した水酸化ニッケルの
利用率においては、各電池で顕著な差は認められなかっ
たが、パンチングメタルを電極支持体に使用した電池Ｊ
が最も低く、本発明の実施例である電池Ｂ〜電池Ｄ、電
池Ｆ〜電池Ｉは良好な特性を示していることがわかる。
また、高率放電特性、特に１Ｃの放電による放電容量は
大きな差が認められた。この結果により、本発明のよう
に金属板を孔周囲にバリを有する三次元構造の金属多孔
体に加工し、かつバリを含めた見かけの厚さを元の金属
板の２倍以上にした場合は、厚さの方向に対する電子伝
導性が確保され、大電流放電における容量低下が少なく
なったものと考えられる。
利用率においては、各電池で顕著な差は認められなかっ
たが、パンチングメタルを電極支持体に使用した電池Ｊ
が最も低く、本発明の実施例である電池Ｂ〜電池Ｄ、電
池Ｆ〜電池Ｉは良好な特性を示していることがわかる。
また、高率放電特性、特に１Ｃの放電による放電容量は
大きな差が認められた。この結果により、本発明のよう
に金属板を孔周囲にバリを有する三次元構造の金属多孔
体に加工し、かつバリを含めた見かけの厚さを元の金属
板の２倍以上にした場合は、厚さの方向に対する電子伝
導性が確保され、大電流放電における容量低下が少なく
なったものと考えられる。
【００２０】一方、加工前の金属板の厚さに対して、加
工後の見かけの厚さが２倍未満の金属多孔体を使用した
電池Ａ、電池Ｅは、高率放電特性が低下し、見かけの厚
さが２倍未満では特性の改善が少なくなることがわかっ
た。さらに、サイクル寿命試験の結果についても、本発
明のものは優れていることがわかった。比較例、とく
に、電池Ｊは放電容量の低下が大きかった。試験後同電
池を分解してみると、金属多孔体から電極活物質層が剥
離している現象が認められ、これが放電容量の低下の主
原因であることがわかった。
工後の見かけの厚さが２倍未満の金属多孔体を使用した
電池Ａ、電池Ｅは、高率放電特性が低下し、見かけの厚
さが２倍未満では特性の改善が少なくなることがわかっ
た。さらに、サイクル寿命試験の結果についても、本発
明のものは優れていることがわかった。比較例、とく
に、電池Ｊは放電容量の低下が大きかった。試験後同電
池を分解してみると、金属多孔体から電極活物質層が剥
離している現象が認められ、これが放電容量の低下の主
原因であることがわかった。
【００２１】以上の結果により、塗着式ニッケル電極を
構成する電極支持体として、金属板を開孔し、故意にバ
リを形成させた三次元金属多孔体を使用することによ
り、電極の電子伝導性を向上するとともに活物質層の剥
離現象を抑制し、放電特性とサイクル寿命特性の優れた
電池を構成することができる。穿孔方向は、金属板の片
側からでも効果は認められたが、両側から穿孔した方が
電極の骨格となる部分が中央に配置されるため、電池特
性に対して有利になる。また、開口された孔の大きさに
関して、小さくした場合は元の金属板の厚さに比べ、見
かけの厚さが大きくなりにくく、本発明の効果が小さく
なる。逆に大きくした場合は、隣接する孔間の距離が長
くなり、電子伝導性の向上に寄与する度合いが小さくな
り、さらには電極活物質の保持力の低下を起こすことに
なり、円形の場合は直径を０．２〜２ｍｍ、矩形または
これに類似の形状の場合は一辺の長さを０．２〜２ｍｍ
の範囲にすると本発明の効果が大きいことがわかった。
構成する電極支持体として、金属板を開孔し、故意にバ
リを形成させた三次元金属多孔体を使用することによ
り、電極の電子伝導性を向上するとともに活物質層の剥
離現象を抑制し、放電特性とサイクル寿命特性の優れた
電池を構成することができる。穿孔方向は、金属板の片
側からでも効果は認められたが、両側から穿孔した方が
電極の骨格となる部分が中央に配置されるため、電池特
性に対して有利になる。また、開口された孔の大きさに
関して、小さくした場合は元の金属板の厚さに比べ、見
かけの厚さが大きくなりにくく、本発明の効果が小さく
なる。逆に大きくした場合は、隣接する孔間の距離が長
くなり、電子伝導性の向上に寄与する度合いが小さくな
り、さらには電極活物質の保持力の低下を起こすことに
なり、円形の場合は直径を０．２〜２ｍｍ、矩形または
これに類似の形状の場合は一辺の長さを０．２〜２ｍｍ
の範囲にすると本発明の効果が大きいことがわかった。
【００２２】以上のように、本発明は塗着式ニッケル電
極を構成する場合の電極支持体として平面状のパンチン
グメタルに比べ、電池特性を向上させることが可能にな
り、しかも一般的に三次元構造を有する発泡状ニッケル
多孔体、繊維状ニッケルをフェルト状に加工したものな
どに比べて安価に作製することができ、電極コストの低
廉化が可能になる。さらに、実施例においては塗着式ニ
ッケル電極について記載したが、その他の塗着式電極が
可能な、例えば亜鉛電極、カドミウム電極、あるいは水
素吸蔵合金粉末を用いる水素吸蔵電極などにも応用でき
ることは明らかである。
極を構成する場合の電極支持体として平面状のパンチン
グメタルに比べ、電池特性を向上させることが可能にな
り、しかも一般的に三次元構造を有する発泡状ニッケル
多孔体、繊維状ニッケルをフェルト状に加工したものな
どに比べて安価に作製することができ、電極コストの低
廉化が可能になる。さらに、実施例においては塗着式ニ
ッケル電極について記載したが、その他の塗着式電極が
可能な、例えば亜鉛電極、カドミウム電極、あるいは水
素吸蔵合金粉末を用いる水素吸蔵電極などにも応用でき
ることは明らかである。
【００２３】［実施例２］実施例１と同様の方法によ
り、金属板を両側より穿孔させ、故意にバリを形成した
金属多孔体を作製し、この金属多孔体に実施例１と同様
のペーストを塗着し、乾燥後加圧して塗着式ニッケル正
極を得た。ただし、ペースト塗着後の厚み調整を行うス
リットの幅を金属多孔体の見かけの厚さの１．０倍、
１．２５倍、１．５倍、１．７５倍および２．０倍にし
た。こうして得た電極を用いて、実施例１と同様の単２
型の円筒密閉型電池を作り、同様に電池特性を比較し
た。その結果、本発明の効果が顕著に認められるスリッ
ト幅の範囲は、金属多孔体の見かけの厚さに対して、１
〜１．５倍であることがわかった。スリット幅を１．５
倍より大きくした場合は、厚さ方向に対する電子伝導性
を十分確保することが困難となり、電池特性の低下が大
きくなる。したがって、加圧プレス後の電極厚み、塗着
・乾燥後の厚み、およびスリット幅との関係を導き、金
属多孔体の見かけの厚みを決定すればよい。
り、金属板を両側より穿孔させ、故意にバリを形成した
金属多孔体を作製し、この金属多孔体に実施例１と同様
のペーストを塗着し、乾燥後加圧して塗着式ニッケル正
極を得た。ただし、ペースト塗着後の厚み調整を行うス
リットの幅を金属多孔体の見かけの厚さの１．０倍、
１．２５倍、１．５倍、１．７５倍および２．０倍にし
た。こうして得た電極を用いて、実施例１と同様の単２
型の円筒密閉型電池を作り、同様に電池特性を比較し
た。その結果、本発明の効果が顕著に認められるスリッ
ト幅の範囲は、金属多孔体の見かけの厚さに対して、１
〜１．５倍であることがわかった。スリット幅を１．５
倍より大きくした場合は、厚さ方向に対する電子伝導性
を十分確保することが困難となり、電池特性の低下が大
きくなる。したがって、加圧プレス後の電極厚み、塗着
・乾燥後の厚み、およびスリット幅との関係を導き、金
属多孔体の見かけの厚みを決定すればよい。
【００２４】［実施例３］実施例１と同様の方法によ
り、厚みが５０μｍのニッケル板の片側より穿孔させ、
見かけの厚みが１５０μｍになるように故意にバリを形
成した金属多孔体を作製し、塗着式ニッケル正極を得
た。この時、バリを発生させた面に選択的に電極活物質
を形成させた。得られた電極の断面図を図４の（ａ）に
示す。この電極を図４の（ｂ）に示すように、電極活物
質層を内側にして折り曲げて、加圧プレスを行い２枚の
極板を重ね合わせたような電極を得た。この電極と公知
のカドミウム電極を用いて、図５に示す１００Ａｈの角
型電池を構成した。セパレータ、電解液などは実施例１
で用いたものと同じ材料を使用した。
り、厚みが５０μｍのニッケル板の片側より穿孔させ、
見かけの厚みが１５０μｍになるように故意にバリを形
成した金属多孔体を作製し、塗着式ニッケル正極を得
た。この時、バリを発生させた面に選択的に電極活物質
を形成させた。得られた電極の断面図を図４の（ａ）に
示す。この電極を図４の（ｂ）に示すように、電極活物
質層を内側にして折り曲げて、加圧プレスを行い２枚の
極板を重ね合わせたような電極を得た。この電極と公知
のカドミウム電極を用いて、図５に示す１００Ａｈの角
型電池を構成した。セパレータ、電解液などは実施例１
で用いたものと同じ材料を使用した。
【００２５】なお、図５において、１１はカドミウム負
極、１２はニッケル正極、１３はセパレータ、１４は電
槽、１５は負極端子、１６は正極端子、１７は安全弁、
１８は電槽の蓋である。
極、１２はニッケル正極、１３はセパレータ、１４は電
槽、１５は負極端子、１６は正極端子、１７は安全弁、
１８は電槽の蓋である。
【００２６】比較例として、ニッケル正極に焼結式ニッ
ケル電極、および発泡状ニッケル多孔体に電極活物質を
充填したニッケル電極を用いて同様の電池を構成し、電
池特性を比較した。この結果、３種類の電池は同様な電
池特性を示し、優位差は認められなかった。このことに
より、本発明は電極を構成する材料、とくに電極支持体
である金属多孔体を安価に作製できる特徴を有してお
り、同等レベルの電池が安価に製造できる点で有利であ
る。
ケル電極、および発泡状ニッケル多孔体に電極活物質を
充填したニッケル電極を用いて同様の電池を構成し、電
池特性を比較した。この結果、３種類の電池は同様な電
池特性を示し、優位差は認められなかった。このことに
より、本発明は電極を構成する材料、とくに電極支持体
である金属多孔体を安価に作製できる特徴を有してお
り、同等レベルの電池が安価に製造できる点で有利であ
る。
【００２７】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、電極支持
体として、金属板を穿孔し、孔周囲にバリを形成させ、
元の板厚の少なくとも２倍の見かけの厚みを有する金属
多孔体を使用することにより、電極の剥離現象を抑制
し、厚さ方向に対する電子伝導性を向上することができ
る。これにより、高率放電特性およびサイクル寿命特性
の向上が可能になる。また、片側より穿孔した金属多孔
体のバリが発生した面に電極活物質または水素吸蔵合金
粉末を選択的に塗着し、塗着した面を内側にして折り曲
げて電極を構成することにより、従来の焼結式電極や発
泡メタル式電極と同等の電池特性が得られることによ
り、電極コストの低廉化を図ることができる。
体として、金属板を穿孔し、孔周囲にバリを形成させ、
元の板厚の少なくとも２倍の見かけの厚みを有する金属
多孔体を使用することにより、電極の剥離現象を抑制
し、厚さ方向に対する電子伝導性を向上することができ
る。これにより、高率放電特性およびサイクル寿命特性
の向上が可能になる。また、片側より穿孔した金属多孔
体のバリが発生した面に電極活物質または水素吸蔵合金
粉末を選択的に塗着し、塗着した面を内側にして折り曲
げて電極を構成することにより、従来の焼結式電極や発
泡メタル式電極と同等の電池特性が得られることによ
り、電極コストの低廉化を図ることができる。
【図１】本発明の実施例に用いた金属多孔体を得るため
の金型の例を示す縦断面図である。
の金型の例を示す縦断面図である。
【図２】本発明の実施例における金属多孔体の構成例を
示す縦断面図である。
示す縦断面図である。
【図３】従来のパンチングメタルの平面図である。
【図４】本発明の実施例における電極の縦断面図であ
る。
る。
【図５】本発明の実施例に用いた電池の縦断面略図であ
る。
る。
１ 金属板または金属箔 ２ 孔 ３ バリ ４ 活物質層 ５ 下型 ６ ポンチ ７ 上型 ８ 凹部 ９ ニッケル板 １０ 孔 １１ カドミウム負極 １２ ニッケル正極 １３ セパレータ １４ 電槽 １５ 負極端子 １６ 正極端子 １７ 安全弁 １８ 電槽の蓋
フロントページの続き (72)発明者 辻 政人 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 金属多孔体と、少なくともその片面に形
成した活物質または、水素吸蔵合金粉末の塗着層からな
る塗着式電極であって、前記金属多孔体は、金属板また
は金属箔を片面より穿孔したもので、穿孔された孔周囲
にバリを有し、そのバリを含めた見かけの厚さが元の金
属板または金属箔の厚さの少なくとも２倍であることを
特徴とする塗着式電極。 - 【請求項２】 金属多孔体と、その両面に形成した活物
質または水素吸蔵合金粉末の塗着層からなる塗着式電極
であって、前記金属多孔体は、金属板または金属箔を両
側より穿孔したもので、穿孔された孔周囲にバリを有
し、そのバリを含めた見かけの厚さが元の金属板または
金属箔の厚さの少なくとも２倍であることを特徴とする
塗着式電極。 - 【請求項３】 前記金属板または金属箔の隣接する孔
が、互いに反対側にバリを有するものである請求項２記
載の塗着式電極。 - 【請求項４】 片側または両側から穿孔された多数の孔
を有する金属板または金属箔であって、前記孔周囲にバ
リを有し、そのバリを含めた見かけの厚さが元の厚さの
少なくとも２倍である金属板または金属箔の両面に、活
物質または水素吸蔵合金粉末のペーストを塗着して前記
見かけの厚さの１〜１．５倍の厚さの塗着体を得る工程
と、前記塗着体を乾燥した後厚さ方向に加圧する工程を
有することを特徴とする塗着式電極の製造方法。 - 【請求項５】 片側から穿孔された多数の孔を有する金
属板または金属箔であって、前記孔の周囲にバリを有
し、そのバリを含めた見かけの厚さが元の厚さの少なく
とも２倍である金属板また金属箔の前記バリを有する面
に、活物質または水素吸蔵合金粉末のペーストを塗着し
て前記見かけの厚さの１〜１．５倍の厚さの塗着体を得
る工程と、前記塗着体を乾燥後前記塗着面を内側にして
折り曲げ、加圧により一体にする工程を有することを特
徴とする塗着式電極の製造方法。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5271906A JPH07130370A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 塗着式電極およびその製造方法 |
| EP94307449A EP0651451B1 (en) | 1993-10-29 | 1994-10-11 | Electrode for storage battery and method for producing the same |
| DE69416930T DE69416930T2 (de) | 1993-10-29 | 1994-10-11 | Elektrode für Sammlerbatterie und Verfahren zu ihrer Herstellung |
| US08/327,838 US5543250A (en) | 1993-10-29 | 1994-10-27 | Electrode for storage battery and method for producing the same |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5271906A JPH07130370A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 塗着式電極およびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07130370A true JPH07130370A (ja) | 1995-05-19 |
Family
ID=17506538
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5271906A Pending JPH07130370A (ja) | 1993-10-29 | 1993-10-29 | 塗着式電極およびその製造方法 |
Country Status (4)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5543250A (ja) |
| EP (1) | EP0651451B1 (ja) |
| JP (1) | JPH07130370A (ja) |
| DE (1) | DE69416930T2 (ja) |
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