JPS5833668B2 - 電池用電極の製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、連続的に連なった空隙部を有する三次元的構
造の金属多孔体（以下発泡メタルという）の空隙部に連
続的にペースト状活物質を充填する電池用電極の製造法
に関する。

現在、アルカリ蓄電池用電極の代表的なものは焼結式電
極である。

この電極は、ニッケル粉末を焼結した多孔度７０〜８０
％の基板に、活物質塩の含浸、電解や熱分解などによる
活物質への転化などによって活物質を充填して作られる
。

この活物質充填工程は複雑で、しかも繰り返しを必要と
するので、その合理化が要望されている。

活物質充填工程がより簡易な電極としてペースト式電極
がある。

これは金属のネットや穴あき板などの芯材に、結着剤を
含むペースト状の活物質を塗着することによって作られ
る。

この電極では活物質は、芯材に結着剤により保持されて
いるので、脱落が多く、また二次元的な芯材であるので
多量の活物質を保持することができない。

そこで、上記の芯材に代えて三次元構造の発泡メタルを
用いる試みがなされている。

すなわち、発泡メタルの空隙部内に、その表面からペー
スト状にした活物質を擦り込み充填し、その後適当な圧
力で加圧圧縮することによって電極を製造する方法であ
る。

発泡メタルは、既に知られているように、焼結基板に比
べて高多孔度で、しかもその空隙部を形成する孔の径が
大きいので、活物質の粉末をペースト状にして充填する
ことができるとともに、充填後の圧縮操作によって高密
度にすることができる。

また活物質は発泡メタルの三次元的骨格によって洩み込
まれるので、従来のペースト式電極のような活物質の脱
落も極めて少ない。

このように発泡メタルを用いる電極は、活物質の充填が
比較的簡単で高容量、高密度が期待できる。

この発泡メタルに連続的に活物質を充填するには、長尺
帯状の発泡メタルをペースト状活物質と接触させる位置
に配し、往復動する擦り具によって発泡メタルの上面部
をペースト状活物質とともに擦るのが最も簡便である。

本発明は、このような擦り具による擦り操作によって活
物質を充填する方法において、擦り速度が活物質の充填
効率を大きく左右することに鑑み、最適の擦り速度によ
って活物質の充填効率を向上するものである。

すなわち本発明は、擦り具の振幅をａＣＴＬ、擦り具の
移動サイクルをＸ回／秒としたとき、１式で表される擦
り具の擦り速度ｙｃＩｒＬ／秒を２式を満足するように
設定するものである。

ｙ＝２ａｘ ・・・・・・・・・（１）
１１−≦ｙ≦６４ ・・・・・・・・・（２）以
下、本発明を実施例により説明する。

第１図は活物質の充填装置の構成を示す。

１は発泡メタル、２は活物質容器、３は攪拌機、４はペ
ースト状活物質、５は多孔板、６はハケを有した擦り具
、７は擦り具の駆動モーフ、８，９は発泡メタルを移動
させるための駆動ローラである。

活物質には市販の水酸化ニッケル粉末を用い、これに、
導電材料としてニッケル粉末を約１０重量饅加えて混合
攪拌し、次に適量の水、又はカルボキシメチルセルロー
スの水溶液を加えて更によく攪拌し、ペースト状にした
。

この活物質を容器２の中に入れ、攪拌機３を駆動させて
よく混練し、活物質が発泡メタル１を支える多孔板５よ
りも上部に盛り上がるように、活物質の量を調節した。

一方、発泡メタルは適量の水を含浸せた後、駆動ローラ
８で、活物質充填装置に徐々に移動させた。

こうして発泡メタル１は、攪拌機３で攪拌されているペ
ースト状活物質４の中を、駆動モータ７で作動する擦り
具６によって上面部を活物質とともに擦られながら移動
する。

この操作で、発泡メタルの空隙部内には水および空気と
置換されながら活物質が充填されていく。

活物質が充填された発泡メタルは、その後、駆動ローラ
９も加わって、次の工程に移動する。

ここで使用した発泡メタルはニッケル製で横幅６０ｍｍ
、長さ２ｍ、厚さ２．４ｍｍ、多孔度約９６φである。

また容器の活物質充填部分の内容積は約１０１、ペース
ト状活物質の重量は約１５に２、攪拌機の回転速度は１
〜２回転／秒とし、発泡メタルの移動速度は０．５ｍｍ
／秒とした。

発泡メタル内部の含水率は容積比率で約４０％に、また
ペースト状活物質の含水率は重量比率で約３０％にそれ
ぞれ調節した。

このような条件で、発泡メタルの上面部を活物質ととも
に擦る擦り具の擦り速度を変化させて、その時の活物質
の充填率を測定した。

この時の擦り具のハケは、厚さ３關のネオプレンゴム板
を５枚使用し、振幅ａの長さ、又はサイクル数Ｘを変化
させることにより、擦り速度ｙを調節した。

第２図は振幅ａ＝８と一定にしたときの擦り速度ｙと活
物質充填率の関係を示す。

図から明らかなように、ｙの値１１以上において、実用
的な活物質充填率８０％以上を得る・ことができる。

擦り速度を増加させると充填率は上昇し、ｙ＝３２にお
いて充填率ははゾ１００φとなる。

さらに、擦り速度を増加させると、発泡メタルの表面に
必要以上の抵抗がかかり、発泡メタル表面の多孔部を押
しつぶし、表面部の多孔度を低下させるので、活物質が
充填されにくくなり、充填率は次第に低下する。

また擦り速度が大きくなると、発泡メタルの移動する方
向に逆った方向に強い応力がかかるため、発泡メタルが
変形し、正常に移動させるのが困難な状態になる。

この限界はｙ−６５であった。

以上から、実用的な活物質充填率８０φ以上を確保する
にはｙの値を１１〜６４にする必要があり、これに対応
するＸの値は０．７〜４である。

ここで、振幅ａとサイクル数Ｘとは反比例し、振幅が２
倍になるとサイクル数は１／２になる。

振幅ａの値は無限に大きくする事はできないので、活物
質充填装置の大きさにより規制されるのが当然である。

すなわち、ａを大きくすると、それだけ活物質充填装置
は大きくなるばかりではなく、発泡メタルの進行方向に
対しては応力が加算されるが、逆方向の場合は、進行方
向に対して逆の応力がかかる時間が長くなる。

この応力のため、発泡メタルに必要以上の張力がかかり
、損傷する恐れがあるので、逆方向へ加えられる時間は
あまり長くしない方がよい。

従って、発泡メタルの異常張力を少なくし、しかも活物
質充填装置の大型化を避けるため、０〈ａ≦３０の範囲
にするのが好ましい。

振幅０というのは、擦り具が停止していることになるの
で、これはあり得ない。

ａの値が非常に小さい場合は、Ｘが大きくなった時であ
って、１種の振動現象を起こしている場合である。

このような状態においても、発泡メタル中に活物質が充
填され、その充填効率は約８０重量φ以上を保持する。

従って、発泡メタルの上面部に活物質とともに擦り具を
当てて振動現象を発生させることによって、活物質を充
填させることもできる。

またａが３０より大きくなると、前記のように装置全体
が大型化して装置設計上大きな問題点となるばかりでな
く、発泡メタルを損傷させる原因にもなる。

この上、擦り速度を上げると、その度合は非常に大きく
なり、活物質の充填が不可能になる。

次に本発明の最適の方法に従って活物質を充填した発泡
メタルを大きさ６×３０ＣｒｒＬに切りとり、その数枚
について活物質充填量を求めたところ、１枚当たり約８
０±４ｇであり、またａの値が非常に小さく振動状態で
擦り具を動作させた場合でも約７０ｇであった。

一方、同じ大きさの金属ネットにゴム系樹脂の結着剤と
よく混合した活物質を塗り込み、両面からローラープレ
スでカロ圧したものでは、充填量が約５０±１０ｇで、
変動幅も太きかった。

なお、上記の例ではネオプレンゴム板で擦る例を示した
が、擦り具は発泡メタル上面の活物質を擦り動作により
発泡メタルの空隙内へ押し込む作用を有するものであれ
ばよく、硬質樹脂などを用いてもよい。

以上のように、本発明によれば、ペースト状にした活物
質を発泡メタルへ効率よく充填することができ、高容量
で高密度の電極を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例に用いた活物質充填装置の構成
略図、第２図は擦り速度と活物質の充填率との関係を示
す。 １・・・・・・発泡メタル、４・・・・・・ペースト状
活物質、６・・・・・・擦り具。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 連続的に連なった空隙部を有する三次元的構造の金
   属多孔体を、ペースト状活物質と接触させる位置に配し
   、前記金属多孔体の上面部を活物質とともに擦り具によ
   り擦り、活物質を金属多孔体の空隙部に充填する工程に
   おいて、擦り具の振幅をａｃｒｒＬ、擦り具の移動サイ
   クル数をＸ回／秒とし、式ｙ＝２ ａ ｘで表される擦
   り具による擦り速度ｙｃ′ＩｒＬ／秒を１１≦ｙ≦６４
   に定めたことを特徴とする電池用電極の製造法。 ２ ａが３０以下である特許請求の範囲第１項記載の電
   池用電極の製造法。