JPH0869814A - 電池の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】 金属多孔体を電極支持体として用いる電池の
製造において、金属多孔体の亀裂等の発生がなく、安定
して電極を組立てることのできる方法を提供する。 【構成】 有機ポリマー繊維からなる不織布１を準備
し、その縦方向（Ｘ方向）とそれに垂直な横方向（Ｙ方
向）のいずれが高い引張強度を有するか確認する。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
て不織布を分解除去した後、めっきによる金属多孔体を
得る。得られた金属多孔体において、不織布の縦方向
（Ｘ方向）と横方向（Ｙ方向）のうち引張強度の高い方
向に対応していた方向（たとえばＸ方向）を決定する。
金属多孔体に活物質を充填し電極を形成する。得られた
電極と、さらに準備した対極およびセパレータとをＸ方
向とほぼ平行な方向に捲回して電池を構成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、金属多孔体を電極用支
持体に用いた電池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
ルカリ蓄電池が注目されている。従来、アルカリ蓄電池
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％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
どが電極支持体として用いられている。

【０００３】発泡金属は、たとえば特公昭５７−３９３
１７号公報に開示されるように、カーボン粉末を発泡ウ
レタン等の基材に塗布し、ドラムめっきと呼ばれる電気
めっきを行ない、この後通常の電気めっきを行なって、
加熱により基材を除去して得られていた。また、特開昭
６１−７６６８６号公報に開示されるように、金属被膜
を気相法によって基材上に形成し、電気めっきを施した
後、基材を除去する方法もある。また最近、基材に無電
解めっきを施した後、電気めっきをさらに行ない基材を
除去して電極支持体を得るという手法も用いられるよう
になってきている。

【０００４】このようにして得られる金属多孔体に活物
質を塗布、充填して得られた電極と、対極およびセパレ
ータとを捲回して電池を構成する際、金属多孔体に亀裂
等が発生しないようその強度に留意しなければならなか
った。

【０００５】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、比較
的脆弱な金属多孔体を電極支持体として用いる電池の製
造において、上述した亀裂等の発生の問題なく、安定し
て電池を組立てることができる方法を提供することにあ
る。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明に従う電池の製造
方法は、有機ポリマー繊維からなる不織布を準備し、そ
の縦方向とそれに垂直な横方向のいずれが高い引張強度
を有するか確認する工程と、準備された不織布にめっき
を施す工程と、めっきされた不織布に熱処理を施して前
記不織布を除去した後、前記めっきによる金属多孔体を
得る工程と、得られた金属多孔体において、熱処理の
前、不織布の縦方向と横方向のうち引張強度の高い方向
に対応していた方向（以下Ａ方向とする）を決定する工
程と、金属多孔体に活物質を充填し電極を形成する工程
と、得られた電極と、さらに準備した対極およびセパレ
ータとを前記Ａ方向とほぼ平行な方向に捲回して電池を
構成する工程とを備える。

【０００７】本発明において、有機ポリマー繊維からな
る不織布として、ポリエチレンまたはポリプロピレン等
からなる不織布を用いることができる。不織布には、バ
インダを用いて有機短繊維間を接着したものの他、有機
短繊維を熱溶着したものを用いることができる。

【０００８】金属多孔体は、たとえば次のようにして形
成することができる。たとえば、基材上に無電解めっき
を行なって導電性を付与した後、電気めっきを行ない、
次いで、基材を分解除去することにより、めっきによる
金属多孔体が得られる。また、基材にカーボンを塗布し
て導電性を付与した後、電気めっきを行ない、次いで基
材を分解除去することにより、めっきのによる金属多孔
体が得られる。さらに、基材上にスパッタリング等で金
属を蒸着させ、導電性を付与した後、電気めっきを行な
い、次いで基材を分解除去することにより、金属多孔体
が得られる。

【０００９】無電解めっきには、還元剤としてたとえば
次亜リン酸またはホウ素化合物を用いた無電解ニッケル
めっきが用いられる。ホウ素化合物には、たとえば水素
化ホウ素化合物、ジメチルアミンボランなどがある。無
電解めっきでは、不織布上にたとえばＰｄ／Ｓｎ触媒を
吸着させた後、触媒を活性化し、次いでニッケルおよび
還元剤を含むめっき液に不織布を浸漬する。このような
無電解ニッケルめっきの後、めっき重量を調節する目的
で、電気ニッケルめっきを行なうことができる。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を、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
り、集電体としての金属多孔体を得ることができる。

【００１０】電極形成のため、得られた集電体としての
金属多孔体には活物質が充填される。活物質には、たと
えば、アルカリ蓄電池の場合、水酸化ニッケルを主成分
とする混合物が用いられる。混合物における他の成分と
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。

【００１１】形成された電極は、対極およびセパレータ
とともに電池を構成するため捲回される。本発明は、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の製造に適用される。

【００１２】

【発明の作用効果】図１（ａ）を参照して、本発明によ
れば、有機ポリマー繊維からなる不織布１の縦方向（Ｘ
方向）とそれに垂直な横方向（Ｙ方向）のいずれが高い
引張強度を有するか確認する。方向による引張強度の違
いは、不織布における繊維組織に起因するものである。
ここでＸ方向がＹ方向よりも引張強度が高いと仮定す
る。

【００１３】本発明において不織布にはめっきが施され
る。めっきでは、不織布の繊維構造に沿ってめっき層が
形成される。めっき層による金属構造体は、不織布の繊
維構造を反映している。したがって、Ｘ方向がＹ方向よ
りも引張強度が高い不織布を用いた場合、図１（ｂ）に
示すように不織布上にめっきを施した状態において、め
っき層１０による構造体の引張強度もやはりＸ方向のほ
うがＹ方向よりも高くなる。

【００１４】そして、めっきされた不織布を熱処理し、
不織布を分解除去して得られる金属多孔体１１も、不織
布の繊維組織を反映しており、Ｘ方向のほうがＹ方向よ
りも引張強度が高い（図１（ｃ）参照）。このような金
属多孔体に活物質を充填してなる電極を用いる場合、図
１（ｄ）に示すようにＸ方向とほぼ平行にこの電極２１
を他の部材（対極２２およびセパレータ２３）とともに
捲回すれば、捲回による張力に電極は十分耐えることが
でき、安定して電池２０を組立てることができる。一
方、Ｙ方向がＸ方向よりも高い引張強度を有する不織布
を用いる場合、Ｙ方向とほぼ平行な方向を電極の捲回方
向とすればよい。

【００１５】このように本発明は、金属多孔体を形成す
る際に用いる不織布の強度に着目するもので、不織布の
強度が反映した金属多孔体の捲回方向を、上述したよう
に設定することで、電極に関して亀裂等の発生は防止さ
れ、安定して電池を組立てることができる。本発明は、
電池の製造において歩留りの向上に寄与するものであ
る。

【００１６】

【実施例】

実施例１ 線径１８μｍのポリエステル繊維を乾式法でウェブと
し、エポキシエマルジョンに浸漬、乾燥、硬化させるこ
とにより、目付け６０ｇ／ｍ² 、厚み２．５ｍｍの不織
布を得た。得られた長方形の不織布において、横方向が
縦方向よりも引張強度が高いことを確認した。次に、不
織布に塩化パラジウムと塩化スズからなるコロイド触媒
を吸着させた。硫酸によってＳｎを除去し、触媒を活性
化した後、ニッケル無電解めっきを行なった。このとき
のめっき重量は２０ｇ／ｍ² であった。次に、不織布上
に電気ニッケルめっきを施した。めっきが施された多孔
体を、十分に水洗、乾燥後、空気中において６００℃で
加熱し、不織布を熱分解除去した。ついで、水素を含む
還元性雰囲気において１０００℃で熱処理し、集電体と
しての金属不織布を得た。

【００１７】得られた金属不織布を矩形に切取り、電極
支持体として用いた。矩形の金属不織布において、対向
する１対の長辺は、用いたポリエステル繊維不織布の横
方向に対応した。金属不織布からなる電極支持体に、水
酸化ニッケルを主成分とするペースト状の活物質を充填
し、プレスしてアルカリ蓄電池用正極板得た。得られた
正極板と、水素吸蔵合金を用いる負極およびポリプロピ
レン不織布製セパレータとを一緒に捲回し、単３型ニッ
ケル−水素電池を作製した。正極は、金属不織布の作製
に用いたポリエステル繊維不織布の横方向に対応する１
対の辺とほぼ平行な方向に捲回された。

【００１８】比較例１ ポリエステル繊維不織布の縦方向に対応する１対の辺と
ほぼ平行な方向に正極を捲回した以外は、実施例１と同
様にして電池を作製した。

【００１９】実施例１および比較例１の結果、実施例１
では電池１００個中短絡はゼロであったが、比較例１で
は１００個中７個の短絡が生じた。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に従うプロセスにおいて、不織布および
それに対応する金属多孔体における縦方向および横方向
を示す模式図である。

【符号の説明】

１ 不織布

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (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 (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

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 有機ポリマー繊維からなる不織布を準備
   し、その縦方向とそれに垂直な横方向のいずれが高い引
   張強度を有するか確認する工程と、 準備された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前記不織布を除去
   した後、前記めっきによる金属多孔体を得る工程と、 得られた金属多孔体において、前記熱処理の前、前記不
   織布の前記縦方向と前記横方向のうち前記引張強度の高
   い方向に対応していた方向（以下Ａ方向とする）を決定
   する工程と、 前記金属多孔体に活物質を充填し電極を形成する工程
   と、 得られた電極と、さらに準備した対極およびセパレータ
   とを前記Ａ方向とほぼ平行な方向に捲回して電池を構成
   する工程とを備える、電池の製造方法。