JPH09102318A - 金属多孔体の製造方法及びそれにより得られた電池用電極基板用金属多孔体 - Google Patents

金属多孔体の製造方法及びそれにより得られた電池用電極基板用金属多孔体

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JPH09102318A
JPH09102318A JP7260118A JP26011895A JPH09102318A JP H09102318 A JPH09102318 A JP H09102318A JP 7260118 A JP7260118 A JP 7260118A JP 26011895 A JP26011895 A JP 26011895A JP H09102318 A JPH09102318 A JP H09102318A
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metal
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Takafumi Uemiya
崇文 上宮
Hitoshi Tsuchida
斉 土田
Masayuki Furukawa
正行 古川
Kazuo Yamazaki
和郎 山▲崎▼
Tei Doi
禎 土肥
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Nippon Graphite Industries Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
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Nippon Graphite Industries Ltd
Sumitomo Electric Industries Ltd
Sumitomo Electric Toyama Co Ltd
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    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80Porous plates, e.g. sintered carriers
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    • CCHEMISTRY; METALLURGY
    • C25ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PROCESSES; APPARATUS THEREFOR
    • C25DPROCESSES FOR THE ELECTROLYTIC OR ELECTROPHORETIC PRODUCTION OF COATINGS; ELECTROFORMING; APPARATUS THEREFOR
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 金属多孔体の製造時における導電処理を改善
し、出来上がった金属多孔体に含まれる炭素量を減らす
ことにより、良好な電池用電極基板を供給する。 【解決手段】 樹脂多孔体の導電化、電気メッキ、樹脂
の加熱除去の工程からなる金属多孔体の製造方法におい
て、前記導電化工程が導電化材料としての非晶性炭素粒
子を含む粘着性塗料を塗布する事により特徴づけられる
金属多孔体の製造方法。また、導電化材料を略球状の炭
素粒子としてもよい。さらには前記略球状の炭素粒子が
非晶性炭素であるとより好ましい。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ電池、ニッケ
ル水素電池等の電池に用いられる金属多孔体の製造方法
及びそれを用いた電池用電極に関する。
【0002】
【従来の技術】従来は、樹脂多孔体として樹脂発泡体、
樹脂不織布、樹脂フェルト、樹脂メッシュ体などに天然
黒鉛の微粒子を分散した塗料を塗布し、それを乾燥する
事により樹脂多孔体を導電化し、メッキ処理を可能にし
てきた。その1例として特公昭38−17554号公報
に記載がある。この他、樹脂の導電性を付加するために
無電解メッキや金属蒸着など種々の技術があり、実用化
されてきている。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のうち、樹脂
多孔体に天然黒鉛の微粒子を分散した塗料を用いる製造
方法は実用化された中でも良く使用されているが、この
方法で作製された金属多孔体において、特に樹脂多孔体
に不織布を用いた場合、樹脂繊維の形状が円形断面をも
っており、これに平板結晶の天然黒鉛の微粒子を付着さ
せた場合、図1aのように断面に点接触する形態をと
り、剥がれ易くなる。この結果、メッキ時に剥がれた部
分に金属が乗らず、欠陥を誘発する。微小欠陥であれ
ば、メッキの厚みでカバーする事ができるが、天然黒鉛
が連続して剥がれると大きな欠陥を生ずる事になる。ま
た、円形断面に平板状の黒鉛の導電体がメッキ時にメッ
キされる事で、メッキ皮膜が階段状になる事もメッキ後
の金属多孔体になってから、負荷時の応力集中を招き、
好ましくない。
【0004】また、メッキ後樹脂とともに天然黒鉛を焼
き、除去するが、黒鉛の熱分解温度が高いので、焼却温
度も高温にすることになり不経済となる。本発明は、こ
うした実情の下に欠陥がなく、金属表面がなめらかで応
力集中が起りにくい、しかも炭素含量が少なく機械的強
度にも優れた金属多孔体の製造方法を提供することを目
的とするものである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明者は、鋭意検討し
た結果、樹脂多孔体を導電化する工程で導電化材料とし
て非晶性の炭素粒子あるいは略球状の炭素粒子を採用す
ることが有効であることを知見し、本発明に至った。す
なわち、本発明は、(1)樹脂多孔体の導電化、電気メ
ッキ、樹脂の加熱除去の工程からなる金属多孔体の製造
方法において、前記導電化工程が導電化材料としての非
晶性炭素粒子からなる粘着性塗料を塗布する事により特
徴づけられる金属多孔体の製造方法、(2)樹脂多孔体
の導電化、電気メッキ、樹脂の加熱除去の工程からなる
金属多孔体の製造方法において、前記導電化工程が導電
化材料としての略球状の炭素粒子を含む粘着性塗料を塗
布する事により特徴づけられる金属多孔体の製造方法、
(3)請求項1〜7に記載の製造方法によって製造され
た炭素重量濃度が0.2wt%以下である事を特徴とす
る電池用電極基板用金属多孔体に関する。
【0006】図1は、本発明の原理を説明するための模
式図である。ここでは理解を容易にするため、とくに樹
脂多孔体として不織布を採り上げてそれを構成する繊維
に対して導電化材料を密に付着させることができること
を説明するものである。したがって、本発明には不織布
のみならず一般的な樹脂多孔体が使用できることは言う
までもない。図1aはすでに述べているように従来の導
電化材料として黒鉛を使用した場合の説明図で、平板状
結晶の黒鉛微粒子は繊維断面に対して点接触する形態を
とり、剥がれ易く、メッキ時に剥がれた部分に金属がの
らず、金属多孔体において欠陥となる。
【0007】これに対して本発明に使用する非晶質炭素
の場合には、繊維に対して点接触であっても、非晶性炭
素粒子はその性状として粒子同士の結合力が強いため、
一旦樹脂多孔体に付着したら、粒子同士が付着し合うこ
とにより、脱落しにくくなる。また球状粒子の場合は図
1bに示すように繊維表面をきれいに覆う事が出来、こ
の状態でメッキした場合、メッキの層がなめらかにな
り、応力集中がおこりにくくなる。従ってその両方を合
わせた球状粒子で且つ非晶性であればより好ましい結果
を得る。本発明に使用する炭素粒子の粒径は、0.01
〜5μmで、好ましくは0.01〜0.5μmである。
また、図1cに示すように、大粒径と小粒径とを組み合
わせて使用した場合には、大きい粒子間に小さい粒子が
入り、より緻密に樹脂多孔体表面に付着させることがで
き、炭素粒子の密度が増すことで導電性が高められ、メ
ッキにおいても有利となる。この場合、小粒径粒子とし
ては0.01〜0.5μm、大粒径粒子としては1〜5
μmが好ましく、またその量比は重量比で(体積比で)
大粒径:小粒径=0〜90:100〜10であることが
好ましい。
【0008】また、本発明において樹脂多孔体の導電化
工程において樹脂多孔体に導電性を付与する粘着性塗料
は、通常合成樹脂、前記炭素粒子、希釈剤などから構成
されるが、必要により金属粉末を配合することもでき
る。これにより導電性をさらに一層高めることができ
る。この場合の金属粉末の比率としては、炭素粒子に対
し、大きな粒子となるので、図1cの大径粒子に相当
し、20wt%以下が好ましい。金属粉末はメッキする
金属と同一の金属を用いればよく、Ni発泡体の場合に
はNi粉末を用いる事でメッキ中またはメッキ後におけ
る付加的問題はない。同様に、黒鉛粉末を炭素粒子に対
して20wt%以下混合することもできる。この場合に
おいても、図1aの天然黒鉛微粉2と樹脂繊維1の間に
炭素粒子が入り込み、密着性を高めると同時に、導電性
もよくなる効果を生む。ただし、黒鉛粉末を用いた場合
は、メッキ後の樹脂焼却時において、助燃剤としてNa
HCO3などを添加することで燃焼温度を低下させるこ
とが好ましい。
【0009】なお、粘着性塗料に用いる樹脂は、溶剤を
用いて溶かす事により、粘性の調節や、濃度の調節は出
来るが、メッキ後の焼却時に炭素が残留しない事が望ま
しく、樹脂骨格にベンゼン核や二重結合を持たず、酸素
を含むものが良く、好ましくはセルロース系、アクリル
酸エステル系を用いるのがよい。このような製造手段に
より、製造された導電化樹脂多孔体は次いで電気メッキ
法によってメッキされる。この電気メッキ法については
とくに制限されるものではなく、公知の方法例えば特公
昭57−39317号公報に記載されている電気メッキ
方法によってメッキすることができる。メッキ後、還元
雰囲気中の加熱で樹脂や炭素分を除去して金属多孔体を
得ることができる。このようにして、本発明の製造方法
により形成された金属多孔体は、金属組織自体に炭素の
含有が少なく、炭素重量濃度で0.2%以下となるの
で、機械的強度に優れ、曲げや引っ張りに強いものとな
る。また、構造的に欠陥が少なく、かつ表面もなめらか
にメッキされるので、電池用電極基板として好適であ
る。
【0010】
【発明の実施の形態】以下に実施例を挙げ、本発明をさ
らに詳細に説明する。 実施例1 粒径0.01〜0.2μmの非晶性炭素であるカーボン
ブラック100gを0.5lの10%アクリル酸エステ
ル系樹脂水溶液に分散し、この比率で粘着塗料を作製し
た。1インチ当たり50個の連続気泡を有する厚さ1.
4mm、幅500mm,長さ100mのウレタン樹脂発
泡体を用意し、上記塗料に連続的に漬け、ロールで絞っ
た後乾燥させ導電処理した。このとき、樹脂発泡体1m
2当たりのカーボンブラック付着量は50gであった。
次にこの導電化処理した樹脂発泡体を、連続電気メッキ
法によりNiめっきし、水素気流中で1000度C、1
1分間熱処理し、Ni金属多孔体を得た。目付けは55
0g/m2であった。
【0011】出来上がった金属多孔体を切り出し、以下
に示す方法で物性測定した。 A)炭素含有量 赤外線吸収法による。 B)引っ張り強度 メッキ方向と平行に15mm幅×1
50mm長さのサンプルを5個打ち抜き、標点間距離1
00mm,引っ張り速度10mm/分で測定。
【0012】C)伸び 上記引っ張り試験における破断
時の伸び。結果を表1,No.1、表2、No.1に示す。
【0013】実施例2〜9 実施例1と同様に、表1,No.2〜9に示す導電化材料
を用い、塗料を作成し、実施例1と同一方法で処理し、
表2No.2〜9に示す金属多孔体を得た。得られた金属
多孔体の物性測定結果を表2に示す。
【0014】比較例1〜2 表1のNo10、11に示す導電化材料塗料をそれぞれ
用いて、実施例1と同様にして金属多孔体を得た。物性
の結果は表2に示す。同一素材にて比較してみると、本
発明は引っ張り強度はやや向上する程度であるが、破断
時の伸びは改良されている。特に炭素含有量は比較例に
比べ大幅に減少している。
【0015】実施例10 電池化実験を以下のように行った。実施例1と比較例1
の金属多孔体を33mm×200mmの大きさに切り出
し電極基板とし、これに水酸化Ni88wt%、金属C
o7wt%、水酸化Co2wt%、酸化Zn3wt%か
らなる活物質を充填し、アルカリ電池用の正極を得た。
また、負極はMmNi0.5Mn0.4Al0. 3Co0.5(Mm
はミッシュメタルを示す)からなる水素吸蔵合金を主成
分とする活物質を実施例1及び比較例1の金属多孔体電
極基板に充填して作成した。これらの正・負極とスルホ
ン化処理したポリプロピレン不織布からなるセパレータ
および比重1.2の水酸化カリウム水溶液である電解液
を用いて、直径22.5mm,高さ49.2mmのニッ
ケルー水素電池を作成した。この実施例1及び比較例1
の金属多孔体をそれぞれ用いた電池を1時間率(1C)
充放電サイクルで容量変化を確認した。結果を図2に示
す。図2より、本発明が従来のものに比べ容量変化が少
なく、長寿命であることがわかる。
【0016】
【表1】
【0017】
【表2】
【0018】
【発明の効果】本発明の製造方法により形成された金属
多孔体は、従来の製法に比べ、欠陥の発生が少なく、多
孔体の骨格がなめらかとなり、曲げや引っ張りの力に応
力集中することなく、また、炭素含有量が低く機械的強
度に優れておりそれゆえ電池用電極基板として好適な材
料である。
【図面の簡単な説明】
【図1】樹脂繊維の断面に付着した導電材料の付着状態
を模式的に表したものである。
【図2】本発明を用いた電池の充放電サイクル試験結果
のグラフである。
【符号の説明】
1 樹脂繊維 2 天然黒鉛の微粉 3 略球状炭素粒子 4 大径炭素粒子 5 小径炭素粒子
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 土田 斉 富山県新湊市奈呉の江10番地の2 富山住 友電工株式会社内 (72)発明者 古川 正行 富山県新湊市奈呉の江10番地の2 富山住 友電工株式会社内 (72)発明者 山▲崎▼ 和郎 富山県新湊市奈呉の江10番地の2 富山住 友電工株式会社内 (72)発明者 土肥 禎 滋賀県大津市栗林町5番1号 日本黒鉛工 業株式会社内

Claims (8)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 樹脂多孔体の導電化、電気メッキ、樹脂
    の加熱除去の工程からなる金属多孔体の製造方法におい
    て、前記導電化工程が導電化材料としての非晶性炭素粒
    子を含む粘着性塗料を塗布する事により特徴づけられる
    金属多孔体の製造方法。
  2. 【請求項2】 樹脂多孔体の導電化、電気メッキ、樹脂
    の加熱除去の工程からなる金属多孔体の製造方法におい
    て、前記導電化工程が導電化材料としての略球状の炭素
    粒子を含む粘着性塗料を塗布する事により特徴づけられ
    る金属多孔体の製造方法。
  3. 【請求項3】 前記略球状の炭素粒子が非晶性炭素であ
    ることを特徴とする請求項2記載の金属多孔体の製造方
    法。
  4. 【請求項4】 前記略球状の炭素粒子が0.01〜0.
    5μmであることを特徴とする請求項2または3記載の
    金属多孔体の製造方法。
  5. 【請求項5】 前記略球状の炭素粒子が0.01〜0.
    5μmの径と1〜5μmの径の2種類の径を持つ粒子の
    混合物からなることを特徴とする請求項2または3記載
    の金属多孔体の製造方法。
  6. 【請求項6】 粘着性塗料として前記略球状の炭素粒子
    に金属粉末を20wt%以下加える事を特徴とする請求
    項2または3記載の金属多孔体の製造方法。
  7. 【請求項7】 粘着性塗料として前記略球状の炭素粒子
    に黒鉛粉末を20wt%以下加える事を特徴とする請求
    項2または3記載の金属多孔体の製造方法。
  8. 【請求項8】 請求項1〜7に記載の製造方法によって
    製造された炭素重量濃度が0.2wt%以下である事を
    特徴とする電池用電極基板用金属多孔体。
JP7260118A 1995-10-06 1995-10-06 金属多孔体の製造方法及びそれにより得られた電池用電極基板用金属多孔体 Pending JPH09102318A (ja)

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