JPH0869801A - 電極支持体の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 内部短絡の問題を起こすことのない電極用支
持体を製造するための方法を提供する。 【構成】 三次元的連続気孔を有し有機繊維からなる不
織布にめっきを施す。めっきされた不織布に熱処理を施
して該不織布を分解除去し、電極支持体のための金属多
孔体を得る。不織布としては、少なくとも表面において
熱処理による有機繊維のけばだちが抑えられ表面が滑ら
かにされたものを用いる。不織布表面を滑らかにするた
め、たとえば、有機繊維の融点以上に加熱したローラで
プレスすることができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ蓄電池等の電
極に用いられる金属多孔体（電極支持体）の製造方法に
関する。

【０００２】

【従来の技術】近年、各種電子機器、特に携帯機器用の
電源として高容量のニッケル−カドミウム（Ｎｉ−Ｃ
ｄ）電池やニッケル−水素（Ｎｉ−ＭＨ）電池などのア
ルカリ二次電池が注目されている。従来、アルカリ二次
電池の正極には、Ｎｉ粉末を焼結した焼結式基板が用い
られていた。しかし、この基板は、気孔度が８０％と小
さいことから、近年高容量電池には気孔度が９５％程度
と大きく、三次元的連続気孔を有する発泡金属や金属不
織布などの電極支持体が用いられている。

【０００３】従来、このような電極支持体は、たとえば
特公昭５７−３９３１７号公報に開示されているよう
に、カーボン粉末を発泡ウレタン等の基材に塗布し、回
転する給電ロールに密着させながら電気めっきするドラ
ムめっきと呼ばれる電気めっきを行ない、次いで通常の
電気めっきを行なった後、加熱により基材を除去するこ
とにより、得ることができた。また、特開昭６１−７６
６８６号公報に開示されているように、金属被膜を気相
法によって基材上に形成し電気めっきを行なった後、基
材を除去する方法もある。さらに最近、基材に無電解め
っきを施した後、電気めっきを行ない、次いで基材を除
去して電極支持体を得るという手法が用いられるように
なってきている。

【０００４】これらの方法において、金属を堆積するた
めの基材として有機短繊維をからませた不織布を用いる
ことができる。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】有機繊維の不織布に無
電解めっきを施し、さらに電気めっきを施した後、熱処
理により有機繊維を消失させて得られる金属多孔体を、
たとえばアルカリ電池の電極支持体として用いたとき、
該金属多孔体に活物質を充填してなる電極を対極と共に
セパレータを挟んで捲回する際、金属多孔体を構成する
金属繊維がセパレータを貫通して対極に接触し、内部短
絡を生じることがあった。

【０００６】本発明の目的は、このような内部短絡の問
題を起こすことのない電極用支持体を製造するための方
法を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明者らは、電極用支
持体に用いる金属多孔体の繊維がセパレータを貫通する
原因について鋭意検討した。その結果、次のことが明ら
かになった。金属多孔体を形成するために用いられる不
織布として、有機短繊維をバインダで接着したものを用
いた場合、図２（ａ）に示すように通常その表面は繊維
がけばだっている。これにめっき（無電解めっきおよび
電気めっき）を施した後、熱処理して不織布を分解除去
して得られる金属多孔体の表面も、不織布の表面を反映
してけばだっている（図２（ｂ）参照）。このけばだっ
た金属多孔体にローラプレスをかけたとしても、得られ
る電極の表面には、図２（ｃ）に示すようにけばだちの
残り１が存在する。また、ローラプレスによって折れた
金属２が表面に存在する場合もある。このようなけばだ
ちや折れた金属繊維が電池作製の際、セパレータに突き
刺さり、内部短絡を引起こしていたと考えられた。

【０００８】そこで、このような金属多孔体のけばだち
を防止するため鋭意研究を行なった結果、有機繊維から
なる不織布において、少なくとも表面が熱溶着により滑
らかにされた不織布を金属多孔体の形成に用いることに
より、けばだちの形成が抑制されることを見出し本発明
を完成させるに至った。

【０００９】すなわち、本発明の電極支持体の製造方法
は、活物質を充填して電池用電極を形成するための電極
支持体を製造する方法であって、三次元的連続気孔を有
し、有機繊維からなる不織布にめっきを施す工程と、め
っきされた不織布に熱処理を施して該不織布を分解除去
し、電極支持体のための金属多孔体を得る工程とを備
え、該不織布として、少なくとも表面において熱処理に
より有機繊維のけばだちが抑えられ、表面が滑らかにさ
れたものを用いることを特徴とする。

【００１０】本発明において、不織布表面は、たとえば
熱溶着により滑らかにすることができる。たとえば、有
機繊維からなる不織布を、該有機繊維の融点以上に加熱
したローラでプレスすることにより、滑らかな表面が得
られる。表面の熱溶着により、表面の有機繊維は平面上
に沿い、けばだちがなくなる。本発明では、特に有機繊
維を熱溶着させた不織布（サーマルボンド不織布）を好
ましく用いることができる。サーマルボンド不織布は、
バインダで接着した不織布よりも、はるかに滑らかな表
面を有し、表面のけばだちが少ない。このような不織布
の形成方法として、カード法、メルトブロー法などがあ
る。本発明に用いられる不織布は、たとえば、ポリエス
テル、ポリエチレン、ポリプロピレンなどのポリマ繊維
からなる。

【００１１】本発明に従って金属多孔体は、無電解ニッ
ケルめっきを用いて形成することができる。無電解ニッ
ケルめっきには、還元剤として次亜リン酸または硼素化
合物等が用いられる。硼素化合物には、たとえば水素化
硼素化合物、ジメチルアミンボランなどがある。無電解
めっきでは、支持体上にたとえばＰｄ／Ｓｎ触媒を吸着
させた後、触媒を活性化し、次いでニッケル等および還
元剤を含むめっき液に支持体を浸漬する。無電解めっき
の後、めっき重量等を調節する目的で、電気めっきを行
なうことができる。この後不織布は、たとえば酸素雰囲
気中での熱処理により分解除去することができる。その
後、得られた金属多孔体は、たとえば水素などの還元性
雰囲気中で熱処理することによって、集電体としての電
極支持体をもたらすことができる。

【００１２】また電極形成のため、集電体としての電極
支持体には活物質が充填される。活物質には、たとえ
ば、水酸化ニッケルを主成分とする混合物を用いること
ができる。混合物における成分としては、たとえばコバ
ルト３〜１５重量％、水酸化コバルト１〜５重量％、酸
化亜鉛１〜５重量％を挙げることができる。その他に、
ポリビニルアルコールやカルボキシルメチルセルロース
などを水に加えてなる結着剤等を用いてもよい。

【００１３】本発明に従って形成される電極支持体はた
とえばニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池
などのアルカリ蓄電池に適用することができる。

【００１４】

【発明の作用効果】図１（ａ）を参照して、熱処理、た
とえば有機繊維の融点以上に加熱したローラによって不
織布をプレスすることにより、表面の有機繊維のけばだ
ちはなくなり、滑らかな表面が得られる。このような滑
らかな表面を有する不織布に、めっき（たとえば無電解
めっきおよびそれに続く電気めっき）を施し、次いで熱
処理によって不織布を分解除去すると、図１（ｂ）に示
すように、不織布の形状を反映して、けばだちが抑えら
れた滑らかな表面を有する金属多孔体が得られる。この
多孔体を電極用支持体として用いられば、電池作製時に
電極用支持体の表面部分がセパレータに突き刺さること
もなく、内部短絡の問題が解消される。従来では、電極
作製時に、金属多孔体にローラプレスをかけていたが、
場合によってはこのようなプレスをかける必要もなくな
る。ローラプレスをかけることなく、活物質をそのまま
金属多孔体に充填し電極を作製することができる。

【００１５】本発明によれば、表面のより滑らかな電極
支持体が得られ、電極支持体による内部短絡の発生は防
止される。

【００１６】

【実施例】以下に実施例によって本発明をより詳細に説
明するが、これらは本発明を何ら限定するものではな
い。

【００１７】線径１８μｍのポリプロピレン短繊維（繊
維長平均５０μｍ）をカードおよびクロスラッパー機に
より繊維目付け６０ｇ／ｍ² 、厚さ１５ｍｍのクロスウ
ェブを作製した。このウェブに２００℃の熱風を吹付け
ポリプロピレン繊維表面を一部融解させた後、１９５℃
に加熱した間隔１．４ｍｍのロールの間を通し圧縮する
ことにより、繊維目付け６０ｇ／ｍ² 、厚さ１．０ｍｍ
の不織布を得た。次に、無電解ニッケルめっきにより不
織布に導電性を付与した後、電気ニッケルめっきを行な
った。次いで加熱によって不織布を分解除去し、目付け
５００ｇ／ｍ²の金属不織布を得た。

【００１８】水酸化ニッケル粉末９０重量部、および一
酸化コバルト（ＣｏＯ）粉末１０重量部からなる混合粉
体に、水酸化ニッケル粉末に対してカルボキシルメチル
セルロース０．５重量％、およびテトラフルオロエチレ
ン３．０重量％を添加し、さらにこれらに純水４５重量
％を添加して混練することにより、ペーストを調製し
た。続いて、得られたペーストを金属不織布の空隙に充
填し、乾燥した後、ローラプレスによって圧延すること
により、厚さが０．７ｍｍ、電極単位体積あたりの電気
容量が５００ｍＡｈ／ｃｃのペースト式ニッケル正極を
作製した。

【００１９】得られた電極と、水素吸蔵合金を用いた負
極およびポリプロピレン製セパレータとを一緒に捲回
し、単３サイズの電池を作製した。電池を１００個作製
したところ、すべて短絡せず正常に作動した。

【００２０】［比較例］線径１５μｍのポリプロピレン
短繊維を実施例と同様にクロスウェブとし、エポキシエ
マルジョンからなる配合液に浸漬した後、乾燥、硬化さ
せ、エポキシ系バインダによって短繊維が接着された目
付け６０ｇ／ｍ² 、厚さ１．５ｍｍの不織布を得た。次
に、無電解ニッケルめっきにより不織布に導電性を付与
した後、電気ニッケルめっきを行なった。次いで加熱に
よって不織布を分解除去し、目付け５００ｇ／ｍ² の金
属不織布を得た。

【００２１】得られた金属不織布をローラにかけ、厚み
を１．０ｍｍとした。得られた金属不織布に、実施例と
同様の方法で活物質を充填し正極を得た。実施例と同様
にして単３サイズの電池を１００個作製したところ、１
５個に短絡が生じた。

【００２２】以上に示すように、本発明によれば、短絡
不良なく電池を作製することができる電極支持体を提供
できた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従って表面が滑らかにされた不織布お
よびその不織布を用いて得られる金属多孔体の形状を模
式的に示す図である。

【図２】従来法で得られる不織布および金属多孔体を示
す模式図である。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 花房 幸司 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内 (72)発明者 細江 晃久 大阪市此花区島屋一丁目１番３号 住友電 気工業株式会社大阪製作所内

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 活物質を充填して電池用電極を形成する
   ための電極支持体を製造する方法であって、 三次元的連続気孔を有し、有機繊維からなる不織布にめ
   っきを施す工程と、 前記めっきされた不織布に熱処理を施して該不織布を分
   解除去し、前記電極支持体のための金属多孔体を得る工
   程とを備え、 前記不織布として、少なくとも表面において熱処理によ
   り前記有機繊維のけばだちが抑えられ、表面が滑らかに
   されたものを用いることを特徴とする、電極支持体の製
   造方法。
2. 【請求項２】 前記有機繊維の融点以上に加熱したロー
   ラでプレスすることにより表面が滑らかにされた不織布
   を用いることを特徴とする、請求項１に記載の電極支持
   体の製造方法。