CN1170249A - 电池电极基板用金属片材及使用该金属片材的电池电极 - Google Patents

Abstract

一种电池电极用基板及使用该电池电极用基板的电池电极,所述电池电极基板用金属片材系在多孔金属材料上,对其基准面,按所需间隔设置向其上、下方折曲而形成的圆锥状、角锥状或波形状的突出部,将这些突出部所包围形成的空间作为活性物质填充空间,且,至少在这些突出部的周面部分设有许多孔。上述片材在防止活性物质的剥离和脱落的同时,也可增大活性物质的涂敷厚度。由此,使用本发明的电池电极可提高集电能力等电池性能。

Description

电池电极基板用金属片材及使用该金属片材的电池电极

本发明涉及一种电池电极基板用金属片材及使用该金属片材的电池电极，特别地，本发明涉及的电池电极基板用金属片材适用于电动汽车电源用电池的电极基板，该电池电极基板用金属片材在电极基板的厚度增加、所涂敷的活性物质量增加的同时，所涂敷活性物质与金属片材的密合性好，防止了活性物质从电极基板上脱落。

以往，作为由镍·氢电池、镍·镉电池等的正极板及负极板组成的电极板的基板，主要是使用在由冲孔加工作穿孔处理的铁板上镀以镍涂层的镀镍穿孔钢板(以下，称为冲孔金属板)，在该冲孔金属板上填充以活性物质，制成电极板。该电极板在圆筒型电池的场合，是以带状的正极板和负极板通过分隔器作蜗卷状内置于圆筒型电池内。在块状电池的场合，所述的电极板通过分隔器将正极板和负极板叠层置于电池内。

上述冲孔金属板系呈平板状、板厚约为60μm-100μm的冷轧钢板上施以金属板冲孔加工，按所需型式冲出1.0mm-2.5mm的园孔，使其开孔率达40％-50％之后，再施以镍涂层，以保持其耐腐蚀性，作为电池电极用基板。

另外，作为锂一次电池的由正极板及负极板组成的电极板基板，主要是使用以SUS、Ti等金属材料加工成的金属网，该金属网中填充活性物质后，制成电极板。在锂二次电池中，正极板系将活性物质以所定的厚度涂敷于由铝箔所组成的金属芯材的二侧面而制成，负极板系将活性物质以所定的厚度涂敷于由铜箔所组成的金属芯材的二侧面而制成。

又，作为空气锌电池正极的空气极的基板，主要是使用金属丝网(在SUS网眼上镀镍的金属网)。另外，作为汽车用蓄电池而引人注目的铅蓄电池上使用了由铅合金(Pb·Sb合金、Pb·Ca合金、Pb·Ca·Sn合金等)形成的铸造网栅及多孔网栅，在上述丝网或网栅上填充以活性物质即制成电极板。

再有，作为上述的镍氢电池、镍镉电池及锂一次电池的电极板用基板，也可使用如下制得的多孔金属板：即，对树脂发泡体、无纺布、及网状物等施以化学镀层，进行导电处理后，再进行电镀，接着，进行脱气和烧结，制成多孔金属材料。

以上所述的任一种电池电极用基板皆为平板状，其形成状态为：在将活性物质从其二侧面涂敷，使活性物质填充在形成于电极基板上的冲孔中的同时，也以所需的厚度，将该活性物质涂敷于该基板的二侧表面。而以上所述的冲孔金属板、金属网、金属丝网皆因不是三维结构，所以，其与活性物质的密接性差，活性物质的保持力低。特别是，当所形成的孔较大时，在电极制作及使用的过程中，容易发生活性物质从基板上剥离、脱落的问题。为此，也有人使用这样的方法：将粘结剂大量地添加于活性物质中，以防止其从基板上剥离、脱落。但是，大量添加粘结剂也存在着降低活性物质的反应性，使电池性能差的问题。

在上述的三维结构的泡沫状多孔金属材料的情况下，与冲孔金属板和金属丝网等的情况比较起来，则由于三维结构的开孔中填充有活性物质，其活性物质的保持力较高。然而，由于形成填充活性物质的开孔的网格较细，所以该泡沫状多孔金属材料的集电能力低，在进行快速充放电时，无法进行迅速的充放电。

又，以往所提供的任一种电极基板，其厚度薄，所以相应于该基板厚度方向所涂敷的活性物质的厚度也薄。由此，相对于电极厚度方向上的导电性能差，很难提高电池性能。

针对上述问题，迄今，有人在特开平7-130370号公报及特开平7-335208号公报上提出了这样一种电极：在金属板或金属箔上穿孔时，在孔周缘设置孔口毛边，使包括该孔口毛边的表观厚度达金属箔的2倍。然而，在进行开孔加工时，开孔的开孔率低。如果，只在开孔的周缘设置毛边的话，则毛边的比率小。由此产生的问题是，由于不能因上述毛边使活性物质的保持力足够大，所以容易产生活性物质的脱落。特别是，在以上下模具开孔的场合，其开孔率至多为50％左右，即使在各个孔的周缘设置毛边，毛边的占有比率很低，而且，由于毛边的高度作成与板厚同样的尺寸，用毛边来保持活性物质是不充分的。另外，由于包括该孔口毛边的表观厚度为金属板厚的2倍，涂在基板上的活性物质厚度也仅是以往厚度的2倍左右，该厚度尚不至于提高电池性能。

本发明系鉴于上述问题而作，本发明的课题是，提供一种电池电极用基板及使用该电池电极用基板的电池电极，所述的电池电极用基板对活性物质的保持力大，且可将活性物质的涂敷量顺其厚度方向增加。

为了解决上述课题，本发明提供了一种权利要求1的电池电极基板用的金属片材，该金属片材系在多孔金属材料上，对其基准面，设置按所需的间隔向着其上方和下方曲折而形成的圆锥状、角锥状或波形状的突出部，将这些突出部所包围形成的空间作为活性物质填充空间，且，至少在这些突出部的外周面部分设置有许多孔。

上述的上下突出部系将平板状的多孔金属材料配置于上下一对冲压模之间进行冲压，即，由对于多孔金属材料的一次冲压作用而形成。或者，所述的上下突出部籍通过设有凹凸部的轧辊之间而形成。所述的多孔金属材料即可以是单层结构，也可以是层叠的多层结构，其开孔率为10％-99％(权利要求5)。

如权利要求1所述，作为电极用基板的多孔金属材料自身不是平板状，而是作成在其上下二侧设有突出部形状的片材，所以，包括这些上下突出部的片材的表观厚度可以达到以往基板厚度的2倍以上的非常厚的尺寸。由这些突出部所包围形成的空间成为活性物质填充空间，可以填充活性物质。所以，所述片材不仅可以增大活性物质的涂敷厚度，同时，也因为该填充空间呈圆锥状、角锥状或波形状，可以提高对填充其间的活性物质的保持力。另外，由于突出部的周面上设置有许多开孔，这些开孔中也填充有活性物质，所以，可将活性物质确实地保持于突出部之间的活性物质填充空间，防止活性物质剥离和脱落。

另外，也可以准备多块如上所述的多孔金属材料，将这些多孔金属材料作上下层叠时，错开其上下突出部的位置，使在上下叠层的多孔金属材料之间形成空间，该空间也可作为活性物质的填充空间使用(权利要求2)。

在将上述多孔金属材料的突出部间距作成1mm以下，并作上下层叠时，要使其上下突出部恰好互相啮合是很困难的，因此，可使所述多孔金属材料在层叠时其上的突出部处于自然的错位状态，从而可在其间形成活性物质的填充空间。

另外，如使上述多孔金属材料下层的向上突出部的顶点与上层的向下突出部的顶点相合，则此时，由该些突出部所围成的空间容积最大，同时，多孔金属材料的层叠高度也达到最大，该金属板适宜于用作厚度要求较大的电极用基板。

如上所述，将上下具有突出部的多孔金属材料作上下层叠，则不仅可以使填充其间的活性物质的保持强度更高，且可增加活性物质的填充量。另外，可以仅由调整叠层多孔金属材料的块数，即可容易地调整电极用基板的厚度。

再者，也可在上述多孔金属材料的上下突出部的顶点上分别配置平板状的多孔金属材料，将围于其间的空间作为活性物质填充空间(权利要求3)。即，换言之，形成瓦楞板状，如此，将上下突出部的开口端用平板状的多孔金属材料封闭，这样，即可提高填充于上下突出部之空间的活性物质的保持力。

将上述多孔金属材料的突出部向下、向上地反复交替折曲，使该多孔金属材料的突出部呈朝向左右方向的状态，上下并列成厚幅片材，也可将围于上述突出部之间的空间作为活性物质填充空间使用(权利要求4)。即，不用多块多孔金属材料，仅由折曲一块设有突出部的多孔金属材料，也可形成具有所需厚度的三维结构体。籍此，顺次上下折曲具有突出部的多孔金属材料，即可容易地设计制得具有任意厚度的电极基板用片材。

作为上述多孔金属材料，最好是使用将金属粉末轧制成片状而形成的多孔金属材料(权利要求6)。

作为将上述金属粉末轧制成片状而形成的多孔金属材料(材料)，宜使用与本申请人的申请有关的特愿平8-122534号所公开的将金属粉末用压花辊轧压而形成的多孔金属片材。在所述一对轧辊中，至少一个轧辊是在其外周面上施以由许多凹部形成的图案加工的压花辊，对该压花辊的外周面供给金属粉末，使金属粉末落于上述凹部内的同时，也使金属粉末堆积于除凹部之外的外周表面上。所述多孔金属片材籍该对轧辊的旋转，直接对其外周表面上的金属粉末进行轧压，而得到具有一定的压花孔的多孔金属片材。

又，作为上述多孔金属材料也宜使用其它如(1)设有许多小孔的金属板或金属箔，(2)金属筛网、金属丝网，(3)由三维网状发泡体、多孔纤维状树脂或筛网体的单体或它们的一种或二种以上的层叠体所组成，在电镀、蒸镀、涂布金属粉末或喷镀金属之后，再经由脱气、烧结而形成的金属多孔体，(4)由金属纤维等组成的金属多孔体等(权利要求7)。

作为上述多孔金属材料较好的是使用如本申请人已提供的许多多孔金属材料。即，可以使用或组合使用本申请人先前已申请的金属多孔制品，例如，记载于特开平2-274895号、特公平7-6076号、特公平7-6077号、特公平7-116635号、特开平3-241662号、特开平7-118713号、特开平7-118701号、特开平7-118706、特愿平5-310748号、特愿平6-182509号、特愿平6-220622号、特愿平6-220625号、特愿平6-291464号、特愿平7-295734号、特愿平6-302504号、特愿平7-190671号或特愿平7-295737号上的金属多孔制品。

由上述金属纤维所组成的金属多孔制品系公开于本申请人的申请特愿平7-295737号的金属多孔制品，该金属多孔制品系在金属纤维交错混合的同时，交错的金属纤维之间发生直接粘结，形成包围开孔的骨架，成为维纺丝法或金属箔切断法制成的金属细丝，或由振动切削法切削金属棒或金属箔卷形成的丝状金属所组成。

上述多孔金属材料上设有开孔，如冲孔状、网状、蜂窝状、丝网状、网栅状、多孔泡沫状、筛网状、花边状等(权利要求8)。

又，本发明的权利要求9提供了一种电池电极基板用的金属片材，该金属片材不是在多孔的电池电极基板用金属片材上，而是在实心的金属片材或金属箔上，对其基准面，设置按所需的间隔向着其上方和下方折曲而形成的圆锥状、角锥状或波形状的突出部，形成电池电极用基板金属片材。该实心的电极基板用金属片材可适用于锂二次电池所用的电极基板用片材。

又，较好的是，将上述实心的金属制片材作为芯材，至少在其二侧面的一面层叠其它的金属材料(权利要求10)。例如，在实心的金属箔的二侧面上层叠泡沫状多孔金属层，使其与该金属箔一体化，用冲压金属模或轧辊在该层叠制品的上下侧形成突出部，从而形成该层叠制品。所述的金属片材由于在金属箔二侧面上的泡沫状多孔金属材料的开孔中填充有活性物质，所以，其可在提高活性物质的保持力的同时增加其表观厚度，因而可以厚厚地涂敷活性物质。

上述的金属片材可以由Ni、Al、Cu、Fe、Ag、Zn、Sn、Pb、Sb、Ti、In、V、Cr、Co、C、Ca、Mo、Au、P、W、Rh、Mn、B、Si、Ge、Se、Ln、Ga、Ir或它们的合金组成(权利要求11)。

较好的是，突出于上述多孔金属材料或实心的金属材料上方的突出部和突出于其下方的突出部连续，从其上方突出部的下端向其下方突出，形成下方突出部，成为无平面状基准面的形状(权利要求12)。

即，如作成该形状，则成为从圆锥状或角锥状的凹曲部分，及从各边的上端突出的突出部所围成的状态，形成一个活性物质的填充空间，该空间的深度相当于上下突出部的高度(表观高度)。如此，由于增大了活性物质填充空间，可以增大活性物质的填充量，提高电池的性能。

使由折曲于上述上方和下方所形成的突出部的上下顶端间的距离所测得的金属片材的表观厚度作成为多孔或实心的金属材料厚度的3-500倍(权利要求3)。该金属片材的表观厚度为0.03mm-5.0mm(权利要求14)。

如上所述，使金属材料自身折曲，形成于上下方向的突出部，则可将金属片材的表观厚度任意地增大至金属材料厚度的3-500倍范围内所希望的厚度。例如，在10μm的金属箔的上下二侧面设置5mm的突出部，则其表观厚度达500倍。由此，填充于这些突出部之间的活性物质填充空间其表观厚度达500倍。由此，填充于这些突出部之间的活性物质填充空间内的活性物质的量，与不设有突出部的场合比较起来，可达数百倍，这样，即可增大活性物质的厚度方向，提高集电能力，使快速的充放电成为可能。

较好的是，上述圆锥状或角锥状突出部的厚度沿着其端部走向而减小；在其向下的突出部上，其上端基准侧部的厚度最大；而在其向上的突出部上，其下端的基准侧部的厚度最大(权利要求15)。如此，将位于上下突出部中央的基准部厚度作成最大，则可保持金属片材的强度；另一方面，使突出部的前端一侧延伸变薄，则可增大突出部的高度，增加表观厚度，从而增加活性物质的填充量。

本发明又提供了一种使用如权利要求1至权利要求15之任一项所述的电池电极基板用金属片材，在其突出部所围成的空间中填充活性物质的电池用电极(权利要求16)。

在成凹曲状设置于上述电极中的上下方向的圆锥状、角锥状或波纹状中的活性物质填充空间中，填充有活性物质，由于所填充的该活性物质，其整个外周被突出部所包围，所以，可以在提高活性物质保持力的同时，增加活性物质的填充量。另外，电极极板为多孔性，在其突出部的外周面上开设有孔，在该开孔内也填充有活性物质，使活性物质难于剥离、脱落。

上述活性物质中也可含有导电材料(权利要求17)。即，由于被所述的突出部包围的活性物质填充空间增大使活性物质的填充量也增大，但是，由于活性物质中通常并不含有导电材料，所以，其导电性成为问题。由此，在活性物质的填充空间大、导电性能差的场合，在活性物质中最好含有导电材料。

再有，本发明在权利要求18中提供的电池具有如权利要求16或17中所述的电池用电极。该电极由于厚度大，可增大活性物质的填充量，因此特别适于作电动汽车用的电源电池。

发明的实施方式

以下，参照附图说明本发明的实施方式。

图1至图8所示为第一实施方式，该第一实施方式的金属片材S系在按一定的图案、具有园孔的冲孔状的多孔金属材料(材料)1上，使向着上方突出的棱锥状的向上突出部2，以及向着下方突出的棱锥状的向下突出部3成如图所示的纵横方向的交错形成。在图1中，向下突出部3的部分以斜线表示。即，该向下突出部3为这样的结构：以向下突出部3包围向上突出部2的周围，同时，以向上突出部2包围向下突出部3的周围；向上突出部2四周的下端2a成为向下突出部3的上端3a，成为连续的结构，基准线L上不设置水平面，金属片材S为由向上突出部2和向下突出部3构成的整体结构。另外，不言而喻，上下突出部2、3也可有间隔地形成，并留有沿基准线L的平面。

上述向上突出部2及向下突出部3因是折曲多孔金属材料1而形成的，所以，当然，在其倾斜的外周周面上开设有许多开孔2b、3b。这些开孔2b、3b形成了10％-99％的多孔金属材料1的开孔率，且以该比率开设于突出部2、3的周面上。又，更好的开孔率为50％-90％，在本实施方式中为70％(图中，开孔2b、3b的个数省略表示)。

上述多孔金属材料1的厚度为10μm-100μm，所形成的金属片材S如图2(A)，(B)，(C)所示，其上下突出部2和3之顶点间的高度H设为0.05mm-5.0mm，其向上突出部2及向下突出部3的高度分别设定为1/2H的0.025mm-2.5mm。其向上突出部2及向下突出部3的截面形状相同，其各自的间距P设为50μm以上。另外，向上突出部2和向下突出部3连续的基准线L部分的厚度设为大致与多孔金属材料1的厚度相当的10μm-100μm，突出部2、3从该基准线L顺向突出部2、3的前端的走向，其厚度逐渐减小，前端2c、3c的厚度为5μm-80μm。

上述金属片材S籍将如图3(A)所示的开孔率10％-99％的多孔金属材料1通过如图3(B)所示的设有凹凸齿形状的一对轧辊10A、10B之间，形成如上所述的向上突出部2和向下突出部3。又，也可用设置有上下一对凹凸状的冲压金属模取代轧辊，形成上下突出部2、3。

如上所述地，在多孔金属材料1上设置折曲形成的上下突出部2、3，形成金属片材S，在将该金属片材S用作电池用电极时，则如图4(A)、(B)所示，从其上下二侧面涂敷糊状活性物质5。该活性物质5如图所示，分别填充于被向上突出部2及与其下端连接的向下突出部3所包围四周的、上方开口的活性物质填充空间6，以及被其上下相反的、向下突出部3及与其上端连接的向上突出部2所包围四周的、下方开口的活性物质填充空间7，并填充至其开口端附近。详细地说，在上方开口的活性物质填充空间6，活性物质被填充于被向下突出部3所围成的角锥状凹部，和与该向下突出部3的四周上端连接的向上突出部2夹合的空间，其填充深度与金属片材的表观高度H大致相同。填充于下方开口的活性物质填充空间7的活性物质的填充深度也与上述H的深度大致相同。这样，由于是从上下方向填充活性物质5至深度H，活性物质的填充厚度很大。且，活性物质的填充空间6、7的四周被包围，使填充的活性物质的保持力增强，不容易发生剥离和脱落。

又，填充于上述的上方开口及下方开口的活性物质填充空间6、7的活性物质5，也填充于多孔金属材料1的许多开孔2b、3b中，并受其支持，所以，活性物质的保持强度很大。另外，较好的是，活性物质填充空间6、7较大时，活性物质5的内部也含有导电材料，这样，可以更加提高其导电性能。

作为上述多孔金属材料1，在本实施方式中，使用了由轧辊对金属粉末材料作冲孔开孔的多孔金属材料1。该多孔金属材料1的制造方法系使用如图5(A)(B)所示的具有压花辊11的轧辊，用图6所示的制造装置进行制造。即，在一对轧辊中，其中一根作成按一定的间距在纵横方向上设有半球状凹部11a的压花辊11，其另外一根为外周表面光滑的平面辊12。

如图6所示，在上述压花辊11的上方设置有以振动装置14所支承的、其底部装有网眼状部分13a的筛子13，该振动装置14使筛13作左右振动，边摇晃，边将金属粉末散布于压花辊11的上面。金属粉末从料斗15经定量加料器16向筛13定量进料。作为直接散布于压花辊11之上供给的金属粉末P，在本实施方式中，是使用了直径2-7μm的尖峰(spike)状的镍粉末。散布的金属粉末P，如图8(A)所示，如设计了凹部11a部分，则落入该凹部11a内，此时，注意不要使金属粉末P淀积至达到外周面11b的高度，另一方面，也不要使金属粉末P突出于外周面11b上。另一方面，金属粉末P淀积于凹部11a以外的外周面11b上至一定的厚度时，形成具有一定厚度的层。在此状态下，当由一对轧辊组成的压花辊11和平面辊12旋转时，在接触部位上的压花辊11的外周面11b上的金属粉末P因受到平面辊12的15吨重的下压载荷而被压缩，轧成薄的压缩金属片材1’。另一方面，由于凹部11a内的金属粉末P未跑出至外周面，未受到轧辊12的挤压，而是随压花辊11的旋转从接触部位脱落，当凹部11a朝向下方时，则如图8(B)所示，金属粉末P从凹部11a落下。又，当该金属粉末从接触部位脱落时，在上述轧制所形成的压缩金属片材1’也从轧辊的外周面脱落，而被引出来。

由上述轧辊轧压的受压金属片材1’，如图7所示，在相应于凹部11a的部分上开设有开孔20，同时，其相应于外周部11b的部分为包围开孔20的部分21，尺寸L1的部分为多孔片材部分。又，未设有凹部11a的尺寸L2部分为由带状的金属实心部组成的导程部。其后，上述片材1’如图6所示，被连续地送入烧结炉25内，在非氧化气氛中、750℃的温度下，加热约15分钟，进行烧结。然后，使上述受压金属片材P通过由加热至300℃-400℃的平面轧辊组成的轧辊26和27之间，边加热，边在5吨的轧压负荷下再次轧压。接着，再被连续地送入烧结炉28内，在非氧化的气氛中、1150℃的温度下，加热约15分钟，进行烧结。然后，使所述受压金属片材1’通过调质轧辊29A和29B之间，进行矫正加工，作成所需厚度的多孔金属材料1，接着，卷绕成卷。最后，使该成卷金属材料边退卷，边通过如图3所示的设有凹凸状的轧辊10A、10B或金属模，形成上下突出部2、3。

使用以上述压花辊从金属粉末形成的多孔金属材料1，可任意地设定金属片材的厚度及开孔率、开孔面积等，同时，由于该材料为纯金属制，所以具有优异的导电性能。

图9(A)(B)(C)显示了第二个实施方式，在该实施方式中，设置了平板形状的多孔金属材料30A，以夹合上述设有向上突出部2和向下突出部3的多孔金属材料1，且与其向上突出部2的顶点接触；同时，设置了平板状的多孔金属材料30B，以使其与向下突出部3的顶点接触，感应加热这些多孔金属材料1和多孔金属材料30A及30B的接触点，使其熔融成一体。

如上所述，在第二实施方式中，换言之，使作成波纹瓦楞状。设置于其片材中央部位的多孔金属材料1的向上突出部2和向下突出部3与第一实施例不同，是作成波形形状，且在其长度方向连续。另外，不言而喻，上下突出部2、3即可以是如同实施例1的角锥状突出部，也可以是圆锥状突出部。

上述设于片材中央的多孔金属材料1系将作了开孔加工的镍金属箔折曲而形成。另一方面，设置于上下二面的平板状多孔金属材料30A、30B与实施例1同样，使用了以轧辊轧压金属粉末而形成的多孔金属材料。即，不是用轧辊先形成平板状的金属片材之后再在其上设以凹凸部，而是直接使用以轧辊形成平板状的金属片材。

在上述波纹瓦楞状的第二实施方式中，由设置于片材中央部位的多孔金属材料1的上下凹凸部2、3构成的活性物质填充空间6、7的开口部，由于设置于其上下侧面的多孔金属材料30A及30B而处于闭锁状态，所以，可以提高填充于上述空间内活性物质的保持力。另外，由于设置于上下二侧面的金属材料30A、30B也是多孔材料，所以，可以从其上下二侧面将活性物质填充于活性物质填充空间6、7之间。再有，最好是将上下二侧面的多孔金属材料30A、30B的开孔率作成40％以上，使其不至于阻碍活性物质的充填，同时，该金属材料的开孔率应设在60％以下，以提高其对活性物质的保持功能。

图10(A)(B)显示了第三个实施方式，该实施方式使用了3块设有与第一实施方式同样的角锥状向上突出部2和向下突出部3的多孔金属材料1，将该3块金属材料层叠，在此状态下感应加热，使其熔融成一体。另外，层叠的金属材料块数不限于3块，为了满足作为电池电极用基板所要求的厚度，可以层叠任意块数。

上述层叠的多孔金属材料1与第一实施方式一样，使用了以轧辊轧压金属粉末而形成片状的多孔金属材料，由模压加工形成上下突出部2、3。这些上下突出部2、3设置0.7mm的间距，且该突出部2、3的大小相同，因此，在作上下叠层的状态下，其上下突出部2、3必然呈不一致。由此，如图10(A)所示，其下层的多孔金属材料1的向上突出部2碰接于上层的多孔金属材料1的向下突出部3的斜面，其间可形成活性物质填充空间31。

又，如图10(B)所示，使其下层的多孔金属材料1的向上突出部2的顶点和其上层的多孔金属材料1的向下突出部3的顶点一致，则可使其间所形成的活性物质填充空间31的容积达最大。

如果是将设置有如上所述的上下凹凸部的多孔金属材料1作成层叠结构的金属片材，则将活性物质从其上下二侧涂敷，也可将活性物质通过多孔金属材料1的各个开孔填充于被其突出部所包围的空间31。

作成上述结构后，则除了被开口于上下二侧的突出部所包围形成的空间，活性物质填充空间成为被上下突出部所包围的闭合截面，可以增强活性物质的保持力。且，由层叠所需的金属材料的块数，可以将活性物质填充空间增大至任意的容积，从而增加其填充量。

图11(A)(B)显示了第四实施方式，将设置有上下突出部2、3的多孔金属材料1作向上、下反复交错的折曲，形成厚幅片状，使其上下突出部以朝向左右的状态作上下并列，围于上述突出部之间的空间作为活性物质填充空间。

具体地，在多孔金属材料1上，以一定间隔的间距形成二列上下突出部2、3，将不设突出部2、3的部分1-1作成水平状态形成侧面之后，将设置有突出部2、3的部分以该突出部2、3作图中左向突出的状态向上折曲，接着，将未设有突出部的部分1-1折曲至水平状态，形成上侧面U，再向下折曲之后，折曲至水平，形成下侧面D。由此反复折曲，作成具有如图示状态的厚度为W的三维结构金属片材。

在制成上述结构的场合，由改变上下方向的高度，可以任意地改变金属片材的厚度。又，可用不设有突出部的部分封闭横向的突出部2、3的开口端，以提高充填于被突出部所围空间内的活性物质的保持力。

图12显示了第四实施方式的变化例，该实施形态系设置了向着向上及向下的二个折曲方向作左右向突出的突出部2、3。

图13显示了第四实施方式的变化例，该实施方式使用了以金属纤维形成的、开孔率较大的无纺布状的多孔金属材料40作为多孔金属材料，以取代冲孔金属板状的多孔金属材料。即，预先在以金属纤维形成的无纺布状多孔金属材料40上形成突出部2、3，与第三实施方式同样，作向上和向下交错的折曲，形成具有所需厚度的三维结构的金属片材。

在从上述第一实施方式至第四实施方式中使用的多孔金属材料并不限于实施例中所记载的多孔金属材料，以下列举的金属材料也适用，也可使用在这些多孔金属材料上形成有上下突出部的金属材料。

(1)设有许多小孔的金属板或金属箔；

(2)金属丝网或金属网栅；

(3)在三维网状发泡体、多孔纤维状树脂或网眼结构的单体或这些结构物的一种或二种以上的层叠体上，进行电镀、蒸镀、涂敷金属粉末，或者喷镀金属粉末之后，再经脱气、烧结所形成的多孔金属体；

(4)由金属纤维组成的金属多孔体。

另外，设置于上述多孔金属材料上的孔可以是设计成冲孔状、网眼状、蜂窝状、丝网状、网格状、泡沫状、筛网状、花边状等，只要其上的开孔率达10-99％即可。

图14显示了第五实施方式，该实施方式系将无孔实心的金属箔通过一对设有凹凸部的轧辊，曲折形成角锥形状的向上突出部2’和向下突出部3’而形成。对于该第五实施方式的金属片材，与第一实施方式一样，将活性物质充填于由上下角锥状的突出部2’、3’所包围的活性物质填充空间6’、7’中，作为电极。以上述实心的多孔金属材料为基板设置的电极适用于作为锂二次电池使用。

又，如第一实施方式至第五实施方式所示，向上突出部和向下突出部不一定必须连续成无基准的水平部的状态，也可在邻接部位处形成向上突出部和向下突出部。

图15显示了第六实施方式，该实施方式在与第一实施方式同样的多孔金属材料1的二侧面上层叠泡沫状金属多孔体50，使它们成为一体，使该一体化的层叠体通过如同第一实施方式和第五实施方式的、设有凹凸部的轧辊，或由设有凹凸部的上下金属模形成向上突出部2’和向下突出部3’。这些上下突出部2’和3’所夹合的空间作为活性物质填充空间6’、7’，填充有活性物质5。

这样，由于在平滑的多孔金属材料1的二侧面层叠具有三维的开孔的泡沫状金属多孔体50，填充的活性物质5填充于三维结构的开孔中，从而更难被剥离和脱落。

图16显示了第七实施方式，该实施方式系在实心状的金属材料1’上形成有向上呈圆锥状突出的向上突出部2’以及沿图中斜线向下方向所示的方向呈圆锥状突出的向下突出部3’。这样，即使是作圆锥状突出，也可如同角锥状突出的场合一样，包围并确实保持活性物质，同时，增加表观厚度，增大活性物质的涂敷量。

从上述说明显见，在本发明中，电池电极基板用金属片材是将作为电极用基板的金属材料本身作成其上下二侧面设有突出部的形状，而不是平板状，所以，可将包括这些上下突出部之内的表观厚度作成其厚度为以往基板厚度3-500倍的非常大的厚度，这些突出部所包围的空间可作为活性物质填充空间充填活性物质，因此，上述片材在防止活性物质的剥离和脱落的同时，也可增大活性物质的涂敷厚度。由此，本发明的电池电极基板用金属片材与以往的平板状金属片材比较起来，其活性物质的厚度方向增大，可提高集电能力，并可作快速充放电。

又，由于上述填充空间为圆锥、角锥或波形的凹曲形状，所以，可以提高填充其间的活性物质的保持力。而且，由于在突出部外周面上设有许多孔，活性物质填充于这些孔间，可确切地将活性物质保持于突出部之间的活性物质填充空间内。

再有，作为权利要求2的组成部分，将平板状的多孔金属材料设置于设有上下突出部的多孔金属材料的上下侧，可以增强填充于被突出部所围的空间的活性物质的保持力。另外，由于上下配置了平板状的多孔金属材料，提高了活性物质的保持力，增大了形成于片材中央的多孔金属材料上的上下突出部的突出量，增大了活性物质填充空间的容积，同时，容易增大电极用基板的厚度。

再有，作为权利要求3的组成部分，上下层叠设置设有上下突出部的多孔金属材料，叠层之间的活性物质填充空间成为闭合的截面，可以增强活性物质的保持力。又，由叠层层数的增加，可以容易地增大电极用基板的厚度，同时，增大活性物质的填充量。

再有，作为权利要求4的组成部分，可以仅由折曲一块多孔金属材料，就可设计制得任意厚度的活性物质的填充空间大的、三维结构的电极用基板。

这样，按照权利要求2至权利要求4的结构，其优点是：由于活性物质的填充空间是由开孔的金属材料所包围，所以，可以更加提高填充于该空间的活性物质的保持力，确实可防止活性物质的剥离和脱落，且，可以增大电极用基板的厚度。

附图的简单说明

图1为本发明的第一实施方式的金属片材的平面图。

图2(A)为图1中的A-A向剖视图，图2(B)为图1中的B-B向剖视图，图2(C)为图1中的C-C向剖视图。

图3(A)(B)所示为上述金属片材的制造工序示意图。

图4(A)(B)所示为上述金属片材中填充于活性物质状态的剖视图。

图5所示为形成上述金属片材基材的多孔金属材料用的轧辊，(A)为正视图，(B)为主部剖视图。

图6所示为上述多孔金属材料的制造工序图。

图7所示为制造的多孔金属材料的平面图。

图8(A)(B)所示为上述轧辊作用的示意图。

图9(A)为第二实施方式的斜视图，(B)为第二实施方式的中央的多孔金属材料的斜视图，(C)为填充于活性物质的状态的剖视图。

图10(A)(B)为第三实施方式的正视示意图。

图11所示为第四实施方式，(A)为正视示意图，(B)为斜视示意图。

图12所示为第四实施方式的变化例的正视示意图。

图13所示为其它的第四实施方式的变化例的剖视示意图。

图14为第五实施方式的剖视图。

图15为第六实施方式的剖视图。

图16为第七实施方式的平面示意图。

图中，1表示多孔金属材料，2表示向上突出部，3表示向下突出部，2b、3b表示孔，5表示活性物质，6、7表示活性物质填充空间，S表示金属片材。

Claims (18)

1.一种电池电极基板用金属片材，该金属片材系在多孔金属材料上，对其基准面，设置按所需的间隔向着其上方和下方折曲而形成的圆锥状、角锥状或波形状的突出部，将这些突出部所包围形成的空间作为活性物质填充空间，且，至少在这些突出部的周面部分设置有许多孔。

2.如权利要求1所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，设置多块所述的多孔金属材料，将这些多孔金属材料作上下层叠时，错开其上下突出部的位置，使在上下叠层的多孔金属材料之间形成空间，将该些空间作为活性物质的填充空间。

3.如权利要求1或2所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，在上述多孔金属材料的上下突出部的顶点上分别配置平板状的多孔金属材料，将围于其间的空间作为活性物质填充空间。

4.如权利要求1所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，使上述多孔金属材料的突出部向下、向上地反复交替折曲，使该多孔金属材料的突出部以朝向左右方向的状态，上下排列成厚幅片材，将围于上述突出部之间的空间作为活性物质填充空间。

5.如权利要求1至5之任一项所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，所述的多孔金属材料既可以是单层结构，也可以是层叠的多层结构，其开孔率为10％-99％。

6.如权利要求1至5之任一项所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，上述多孔金属材料，系使用将金属粉末轧制成片状而形成的多孔金属材料。

7.如权利要求1至6之任一项所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，上述多孔金属材料为(1)设有许多小孔的金属板或金属箔；(2)金属筛网、金属丝网；(3)由三维网状发泡体、多孔纤维状树脂或筛网体的单体或它们的一种或二种以上的层叠体所组成，在电镀、蒸镀、涂布金属粉末或喷镀金属之后，再经由脱气、烧结而形成的金属多孔体；(4)由金属纤维等组成的金属多孔体。

8.如权利要求1至7之任一项所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，上述多孔金属材料上设有开孔，如冲孔状、网状、蜂窝状、丝网状、网栅状、多孔泡沫状、筛网状、花边状等。

9.一种电池电极基板用的金属片材，该金属片材是在实心的金属材料状、角锥状或波形状的突出部，由这些突出部所围成的空间作为活性物质填充空间。

10.如权利要求9所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，将上述金属片材作为芯材，至少在其二侧面的一面层叠其它的金属材料。

11.如权利要求1至10之任一项所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，所述的金属片材由Ni、Al、Cu、Fe、Ag、Zn、Sn、Pb、Sb、Ti、In、V、Cr、Co、C、Ca、Mo、Au、P、W、Rh、Mn、B、Si、Ge、Se、Ln、Ga、Ir或它们的合金组成。

12.如权利要求1至11之任一项所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，突出于上述多孔金属材料或实心的金属材料上方的突出部和突出于其下方的突出部连续，从其上方突出部的下端向其下方突出，形成下方突出部，成为无平面状基准面的形状。

13.如权利要求1至12之任一项所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，由折曲于上述上方和下方所形成的突出部的上下顶端间的距离所测得的金属片材的表观厚度为多孔或实心的金属材料厚度的3-500倍。

14.如权利要求13所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，所述金属片材的表观厚度为0.03mm-5.0mm。

15.如权利要求1至14之任一项所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，上述圆锥状或角锥状突出部的厚度沿着其端部走向而减小；在其向下的突出部上，其上端的基准侧部的厚度最大；而在其向上的突出部上，其下端的基准侧部的厚度最大。

16.如权利要求1至15之任一项所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，提供了在其突出部所围成的空间中填充活性物质的电池用电极。

17.如权利要求16所述的电池电极基板用金属片材，其特征在于，上述活性物质中含有导电材料。

18.一种电池，所述电池具有如权利要求16或17中所述的电池用电极。

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