JPH10134799A - 電池用極板およびその製造方法 - Google Patents

電池用極板およびその製造方法

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JPH10134799A
JPH10134799A JP9167794A JP16779497A JPH10134799A JP H10134799 A JPH10134799 A JP H10134799A JP 9167794 A JP9167794 A JP 9167794A JP 16779497 A JP16779497 A JP 16779497A JP H10134799 A JPH10134799 A JP H10134799A
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JP
Japan
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battery
active material
electrode plate
alloy
group
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JP9167794A
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English (en)
Inventor
Suiseki Sai
水 石 崔
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Samsung SDI Co Ltd
Original Assignee
Samsung Electron Devices Co Ltd
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Publication date
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    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/36Selection of substances as active materials, active masses, active liquids
    • H01M4/38Selection of substances as active materials, active masses, active liquids of elements or alloys
    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries
    • YGENERAL 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
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 活物質間の離脱を防止すると共に、導電
性の向上により内部抵抗を減少して、電池の寿命、容量
を増加させ、電極の腐蝕および膨張を防止し、かつ製造
工程を簡略化することにより製造コストを低減させる。 【解決手段】 電気的な活性を提供するために使用され
る活物質2と、この活物質2より低い融点を備え、溶解
されて活物質2に結着可能な金属4とを有する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電池で使用される極
板およびその製造方法に関し、詳しくは、極板に使用さ
れる活物質より低温で溶融される金属を活物質の結着剤
として使用することにより種々の添加剤の使用を必要と
しないので、工程単価が節約でき、抵抗を遙かに減少さ
せて高い寿命、高率の充放電、容量の増加、活物質間の
結着力向上および優れた内圧特性を示す電池用極板およ
びその製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】カメラ、ビデオカメラ、カメラ一体型V
TR、携帯用CDプレーヤ、携帯用ラジオ/録音再生
機、ヘッドホンステレオ、ノート型パソコン、無線呼出
機または携帯電話などの各種携帯用電子機器の普及が活
発になり、これらの作動に所要の電池に対して高容量化
および長寿命化特性が要求されている。このように使用
分野が広範囲で需要量が多い電池は、適当な物質間の接
触電位差を利用して化学的エネルギーを電気的エネルギ
ーに変換させるもので、その種類は多様である。電池を
技術的に分類すれば、化学エネルギーを電気エネルギー
に変換させる放電だけ行われる1次電池、放電と充電が
反復できる2次電池、炭化水素類の燃焼熱をそのまま電
気エネルギーに変換させる燃料電池そして光エネルギー
を電気エネルギーに変換させる太陽電池などに分類でき
る。また、電解液の構成によりアルカリ電池、固体電解
質電池、および非水溶液電池などに分類でき、電池の外
観により円筒型電池、ボタン型電池、コイン型電池など
に区分できる。
【0003】二重円筒型電池を例として、電池構造を説
明する。円筒型構造を持つ電池は、卷取極板群の一種で
正極と負極、そしてこれらの短絡を防止するためのセパ
レータと、電解質そして正極端子および負極端子よりな
る電流を放出する構成を備えた電池である。これらのよ
り詳細な構造を、図2に示すニッケル−水素電池を例と
して説明すれば、次の通りである。円筒型ニッケル−水
素電池は、Ni(OH)2を正極活物質を塗布した正極
板15とLaNi4、MmNi5のAB5系合金、そして
Ti、V、Zrなどを基本とするAB2系合金などを主
成分とする負極活物質を塗布した水素吸蔵合金である負
極板43と、前記正極板15と負極板43の短絡を防止
するために不織布およびセロテープなどよりなるセパレ
ータ41と、これらの端子として正極端子であるキャッ
プ56と負極端子であり収納装置としての役割をするケ
ース58を有しており、それ以外に安全弁55、封口板
53、絶縁リング51、絶縁板59、ガスケット57な
どを有する。
【0004】前記したような円筒型ニッケル−水素電池
の充電および放電反応を、詳細に説明すれば次の通りで
ある。負極活物質を水素吸蔵合金とし、正極活物質をニ
ッケルヒドロキシドとし、電解液としては水酸化カリウ
ム(KOH)水溶液を使用して、充電時に電解液中の水
が分解されて生じた水素を水素吸蔵合金が吸蔵し、放電
時には必要な水素を電解液内に放出して放電する。その
充電および放電反応式は、次の通りである。
【0005】
【化1】
【0006】前記反応式において、Mは水素イオンを吸
収および放出できる水素吸蔵合金を表すもので、ランタ
ン、ミッシュメタルなどの希土類元素を利用したAB5
系と、Ti、Zr、Vなどを利用するAB2系(ラーベ
ス系)などがある。上記式でニッケル−水素電池の正極
と負極は、上記反応式により数百回以上の充電および放
電できるようになっている。
【0007】このような機能と構造を有する円筒型ニッ
ケル−水素電池などに用いられる卷取極板群の製造方法
は、次の通りである。まず、正極活物質スラリを金属支
持体上に塗布、乾燥そして圧延して正極板を製造し、負
極活物質スラリを金属支持体上に塗布、乾燥そして圧延
して負極板を製造した後、前記正極板および負極板間に
セパレータを介在して卷取る。この卷取状態に組み立て
られた極板とセパレータ組立体を缶内部に挿入した後、
電解液を注入して、上側開口部にキャップ・アセンブリ
を装着する工程を経て製造する。
【0008】前記した説明や図3に示したように、従来
の正極板および負極板は活物質2の離脱を防止するた
め、活物質支持体3上にペースト化された活物質を塗布
して使用している。そして、このような金属支持体と活
物質との結着を強化するため、有機系結着剤(binder)1
を使用している。更に、ペーストの粘度向上のために増
粘剤を使用し、気泡発生を抑制するために分散剤および
消泡剤を添加し、結着剤の添加による導電性の回復のた
めに別途、導電剤を添加して極板を製造しているのが実
情である。しかし、活物質の離脱を防止するために列挙
した各種の添加剤を添加しても、導電性が低下するとい
う問題がある。また、添加物の添加により容量が低下
し、電極の腐蝕および膨張などの問題とともに、製造工
程が複雑となり、それに伴い製造コストが上昇するなど
の問題点がある。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来技
術の有する問題点を解決するために案出されたもので、
その目的は、活物質間の離脱を防止すると共に、導電性
の向上により内部抵抗を減少して、電池の寿命、容量を
増加させ、電極の腐蝕および膨張を防止し、製造工程を
簡略化することにより製造コストを低減させて製造でき
る電池の極板およびその製造方法を提供することにあ
る。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記目的は、請求項記載
の発明により達成される。即ち、本発明に係る電池用極
板の特徴構成は、電気的な活性を提供するために使用さ
れる活物質と、この活物質より低い融点を有し、融解さ
れて前記活物質に結着される金属とを有する点にある。
このようになっていると、活物質間の離脱を確実に防止
でき、しかも、活物質の離脱を防止するために列挙した
各種の添加剤を添加しないので、導電性の向上により内
部抵抗を減少して、電池の寿命、容量を増加させ、電極
の腐蝕および膨張を防止できる電池用極板を提供でき
る。
【0011】前記金属は、銅、亜鉛、インジウム、アル
ミニウム、マグネシウム及びこれらの各合金よりなる群
から選択されるのが好ましく、前記活物質はNi(O
H)2、AB5系水素吸蔵合金およびAB2系水素吸蔵合
金よりなる群から選択されるのが好ましい。ここで、A
5系水素吸蔵合金の場合、Aはミッシュメタル、ラン
タンなどの希土類系元素の合金であり、BはNi、A
l、Mn、Coなどよりなる元素の合金を意味する。A
2系水素吸蔵合金の場合、AはTi、Zr、V、Ni
などの元素からなり、BはMn、Crなどの元素からな
る。前記活物質粒子相互間の距離は、平均0.1〜50
μmであることが好ましい。平均距離が0.1μm未満
であれば、極板の強度が弱くなり、活物質の脱落が起こ
りやすくなり、平均距離が50μmを越えると極板の電
気化学的な容量が小さくなって電池用極板としての効率
が低くなる。そして、前記極板は、卷取極板群電池、ボ
タン型電池、コイン型電池など各種電池で使用できる。
【0012】また、本発明に係る電池用極板の製造方法
の特徴構成は、活物質より低い融点を備え、前記活物質
の結着に使用する金属を溶融する工程と、この溶融した
金属に前記活物質を撹拌して極板用予備組成物を製造す
る工程と、この撹拌を完了した予備組成物を冷却しなが
ら極板の形態に加工する工程と、を有することにある。
このようになっていると、活物質間の離脱を確実に防止
でき、しかも、活物質の離脱を防止するために列挙した
各種の添加剤を添加しないので、導電性の向上により内
部抵抗を減少して、電池の寿命、容量を増加させ、電極
の腐蝕および膨張を防止でき、かつ、添加剤を添加工程
およびこれに付随する処理工程をなくすことができ、製
造工程を簡略化して製造コストを低減できる方法を提供
できた。ここで、前記予備組成物を加熱および撹拌する
工程を、不活性または真空雰囲気中で行うと、酸化防止
できて好ましい。無酸化雰囲気中で処理することにより
酸化防止できて、組成物の組成が変動することを確実に
防止できる。不活性雰囲気の生成には、アルゴン、窒素
などの気体を用いることができる。
【0013】
【発明の実施の形態】本発明の実施形態を、図面を参照
して詳細に説明する。この発明の効果を試験するために
卷取極板群電池の一種であるニッケル−水素電池の負極
板を、本発明の原理に基づいて製造する過程を説明すれ
ば、次の通りである。ニッケル−水素電池の負極板に使
用される活物質、即ち、水素吸蔵合金より低い融点を持
つ金属を溶融させる。使用できる粉末型の金属は、延伸
性および収縮性が優秀であり、電解液で安定した金属が
使用できる。そのような金属として、銅、亜鉛、インジ
ウム、アルミニウム、マグネシウム及びこれらの合金を
例として挙げることができる。前記溶融された金属に前
記活物質を混合して、均一に撹拌することにより極板用
予備組成物を製造する。この場合、混合および撹拌工程
は不活性雰囲気または真空雰囲気で行われる。撹拌を均
一に行うと、図1に示すように、活物質2が溶融された
金属4に分布された状態となる。活物質が充分な活性を
発揮するためには、活物質粒子相互間の距離は平均0.
1〜50μmであるのが適当であるが、この距離は活物
質と混合される金属の量で調節できる。前記撹拌が完了
した予備組成物を急速冷却または段階的に冷却させて、
切断などの加工を通じてニッケル−水素電池に使用され
る負極板を製造する。
【0014】
【実施例】本発明の好ましい実施例および比較例を記載
する。しかし、下記の実施例は本発明の構成および効果
を表す本発明の一実施例であるにすぎず、本発明が下記
の実施例に限定されるものではない。 [実施例1]アルゴン( Ar) 雰囲気下で、10g溶融
させた銅溶液に水素吸蔵合金として10gのMmNi
3.55Al0.3Mn0.4Co0.75を混合して均一に撹拌し、
ニッケル−水素電池の負極板用予備組成物を製造した。
撹拌が完了した予備組成物を段階的に冷却させて圧延お
よび切断加工を実施して、本発明のニッケル−水素電池
に使用される負極板を製造した。
【0015】[実施例2〜5]金属として、実施例1で
用いた銅に替えて、亜鉛、インジウム、アルミニウム、
マグネシウムをそれぞれ使用したことを除き、実施例1
と事実上同一の方法により、ニッケル−水素電池に使用
する負極板を、5種類製造した。
【0016】[比較例]鋼鉄板にホールを形成した後、
ニッケルをメッキすることにより、よく使用されるニッ
ケル−水素電池用活物質支持体を製造した後、活物質お
よび有機系結着剤、導電剤、増粘剤、分散剤、消泡剤な
どの添加剤を混合したスラリを塗布し、圧延および切断
工程を通じてニッケル−水素電池用負極板を製造した。
各実施例および比較例の結果を、下記の表1に示す。
【0017】
【表1】 4/5Aサイズの1800mAh電池により試験した。
【0018】表1にみるように、実施例に係る極板を用
いた場合、比較例のそれを用いた場合に比べて、電池容
量、放電、電池内圧の各特性共に優れた結果を示した。
以上では、ニッケル−水素電池に使用する極板を例とし
たが、本発明はこれに限定されるものではなく、ニッケ
ル−カドミウム電池、リチウムイオン蓄電池などにも適
用できる。
【0019】
【発明の効果】上記実施例および比較例の方法により製
造された負極板を使用して、電池、例えばニッケル−水
素電池を製造した結果、各実施例の方法は種々の添加剤
の使用を必要としないので、製造工程を大幅に簡略化で
きた。しかも、添加剤を使用しないことから、電池の内
部抵抗を大きく減少させることができ、高い寿命、高率
の充放電、容量の増加、活物質間の結合力向上および優
秀な内圧特性を示す極板が得られることが確認できた。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一実施例である卷取極板群電池に使用
される極板の概略断面図
【図2】卷取極板群電池の一種であるニッケル−水素電
池の構造を表す概略分解断面図
【図3】従来の卷取極板群電池に使用される極板の概略
断面図
【符号の説明】
2 活物質 4 金属
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 FI // H01M 4/24 H01M 4/24 J

Claims (10)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 電気的な活性を提供するために使用され
    る活物質と、この活物質より低い融点を備え溶解されて
    前記活物質に結着可能な金属とを有する電池用極板。
  2. 【請求項2】 前記金属は、銅、亜鉛、インジウム、ア
    ルミニウム、マグネシウム及びこれらの各合金よりなる
    群から選択される請求項1記載の電池用極板。
  3. 【請求項3】 前記活物質はNi(OH)2、AB5系水
    素吸蔵合金およびAB2系水素吸蔵合金よりなる群から
    選択され、ここでAB5系水素吸蔵合金の場合、前記A
    は希土類元素の合金であり、前記BはNi、Al、M
    n、Coよりなる群から選択される元素の合金である請
    求項1又は2記載の電池用極板。
  4. 【請求項4】 前記活物質粒子相互間の距離は、平均
    0.1〜50μmである請求項1〜3のいずれか記載の
    電池用極板。
  5. 【請求項5】 前記極板は卷取極板群電池、ボタン型電
    池およびコイン型電池よりなる群から選択される電池に
    使用される請求項1〜4のいずれか記載の電池用極板。
  6. 【請求項6】 活物質より低い融点を備え、前記活物質
    の結着に使用する金属を溶融する工程と、 この溶融した金属に前記活物質を撹拌して極板用予備組
    成物を製造する工程と、 この撹拌を完了した予備組成物を冷却しながら極板の形
    態に加工する工程と、を有する電池用極板の製造方法。
  7. 【請求項7】 前記金属は、銅、亜鉛、インジウム、ア
    ルミニウム、マグネシウム及びこれらの各合金よりなる
    群から選択される請求項6記載の電池用極板の製造方
    法。
  8. 【請求項8】 前記活物質は、Ni(OH)2、AB5
    水素吸蔵合金およびAB2系水素吸蔵合金よりなる群か
    ら選択され、ここでAB5系水素吸蔵合金の場合、前記
    Aは希土類元素の合金であり、前記BはNi、Al、M
    n、Coよりなる群から選択される元素の合金である請
    求項6又は7記載の電池用極板の製造方法。
  9. 【請求項9】 前記活物質の粒子相互間の距離は、平均
    0.1〜50μmである請求項6〜8のいずれか記載の
    電池用極板の製造方法。
  10. 【請求項10】 前記予備組成物を加熱および撹拌する
    工程を、不活性または真空雰囲気中で行う請求項6〜9
    のいずれか記載の電池用極板の製造方法。
JP9167794A 1996-10-23 1997-06-25 電池用極板およびその製造方法 Pending JPH10134799A (ja)

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JPS55126961A (en) * 1979-03-23 1980-10-01 Matsushita Electric Ind Co Ltd Production of battery electrode

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