CN1204636C - 电池电极及其制造方法 - Google Patents

电池电极及其制造方法 Download PDF

Info

Publication number
CN1204636C
CN1204636C CNB97119047XA CN97119047A CN1204636C CN 1204636 C CN1204636 C CN 1204636C CN B97119047X A CNB97119047X A CN B97119047XA CN 97119047 A CN97119047 A CN 97119047A CN 1204636 C CN1204636 C CN 1204636C
Authority
CN
China
Prior art keywords
porous body
active material
nickel
dimensional porous
battery
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
CNB97119047XA
Other languages
English (en)
Other versions
CN1180938A (zh
Inventor
河村浩
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Yuasa Corp
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Priority claimed from JP27847196A external-priority patent/JP4016214B2/ja
Priority claimed from JP33320496A external-priority patent/JP4025929B2/ja
Application filed by Japan Storage Battery Co Ltd filed Critical Japan Storage Battery Co Ltd
Publication of CN1180938A publication Critical patent/CN1180938A/zh
Application granted granted Critical
Publication of CN1204636C publication Critical patent/CN1204636C/zh
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

Links

Images

Classifications

    • BPERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
    • B22CASTING; POWDER METALLURGY
    • B22FWORKING METALLIC POWDER; MANUFACTURE OF ARTICLES FROM METALLIC POWDER; MAKING METALLIC POWDER; APPARATUS OR DEVICES SPECIALLY ADAPTED FOR METALLIC POWDER
    • B22F7/00Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression
    • B22F7/002Manufacture of composite layers, workpieces, or articles, comprising metallic powder, by sintering the powder, with or without compacting wherein at least one part is obtained by sintering or compression of porous nature
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/72Grids
    • H01M4/74Meshes or woven material; Expanded metal
    • HELECTRICITY
    • 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
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80Porous plates, e.g. sintered carriers
    • 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
    • Y10TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC
    • Y10TTECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER US CLASSIFICATION
    • Y10T29/00Metal working
    • Y10T29/10Battery-grid making

Abstract

本发明公开了一种电池电极,包含由至少留出一个边缘部的板面上穿设多个开口孔的导电性薄板和粘接在至少留出一个边缘部的该导电性薄板表面和/或背面上的片状三维多孔体的构成的接合体,其中接合体上载有活性物质。还公开了制造上述电池电极的方法。

Description

电池电极及其制造方法
本发明涉及使发泡状金属或无纺布状金属等的三维多孔体中载有活性物质的电池电极及其制造方法。
在电池的电极中,为了提高活性物质填充密度以增大电池容量,有时候要用发泡状金属或无纺布金属等的三维多孔体。比如在镍氢二次电池的正极中就应用了发泡镍(发泡状金属)或镍纤维毡(无纺布状金属)。发泡镍是在使之含有炭以具有导电性的聚氨酯泡沫中进行了镀镍之后,对它进行烧结,使聚氨酯或炭的成分挥发以仅仅剩下发泡状的金属镍的物质等,构成使多数的镍的骨架相互结成为三维网状的多孔度极大的三维多孔体。另外,镍纤维毡是把用高频振动等制造的镍的细纤维烧结成毡(无纺布状)等,在这种情况下,也构成使多数的镍的纤维片互相结合成三维网状的多孔性极大的三维多孔体。因此,若使如本身为活性物质的氢氧化镍的粉末(不溶性)分散于水等的分散剂中去后涂敷到这些三维多孔体上并使之干燥,则在已结合成网状的多数的骨架或纤维的间隙中确实地载有大量的活性物质,从而可提高活性物质填充密度,所以电池容量也将会大幅度的增加。
然而,因为上述三维多孔体要连到电池的端子上去,所以必须介以由金属板等构成的集电体进行集电。但是,直接把集电体焊接到已具有活性物质的三维多孔体上去,由于该活性物质妨碍焊接和由于三维多孔体的骨架或纤维的机械强度低,所以是困难的。
于是,已有技术的作法是,预先把三维多孔体的一部分进行挤压后再使之载有活性物质,然后,再把集电体焊接或压焊到该挤压部分上。就是说,若对三维多孔体进行挤压,由于该挤压部分的骨架或纤维被挤压而金属板状,故几乎不吸附活性物质。因此,看在使该三维多孔体载有了活性物质后,在挤压部分上焊接集电体,而且也可进行确实的连接的方法。或者,在一旦使多孔体载有了活性物质之后,就给该三维多孔体的一部分加上超声波振动以除掉活性物质,把集电体焊接到该除掉部分上的方法。
进而还有,使将成为集电体的带钢等压接到已具有活性物质的三维多孔体的整个面上。
可是,已往技术存在着下述问题:必须如上述那样,对三维多孔体的一部分进行预压或除掉活性物质后再进行焊接或压接,而且,由于对每一片电极都需要这样的工序,故电池的生产率将会降低。
此外,由于三维多孔体仅仅加上一点挤压力骨架就会压坏或者使纤维之间紧密连接,仅仅加上一点拉力网络部分就会因被拉伸而整个变薄,所以不能充分的载有活性物质。而且,当该拉力增强时,容易破裂而变得不能使用。为此,在使三维多孔体载有活性物质的工序或进行其它的处理的工序,以及,在卷绕发电器元件时的卷绕该三维多孔体工序中必需进行慎重的处理,因为要用传输线连续的搬运三维多孔体进行加工等方法,故难于提高电极制造的生产率。而且,特别是在把集电体焊接或压接到三维多孔体的一部分上的情况下,当在电池的装配作业中等给集电体加上力时,就会产生三维多孔体在焊接部分或压接部分处易于简单地裂开或切断的问题。此外,还存在着当象这样地把集电体安装到三维多孔体的一部分上时,由于集电体与三维多孔体之间的接触狭窄,故集电体的电阻将变大的问题。
另外,当直接把带钢等压接到已载有活性物质的三维多孔体上的情况下,还存在着与带钢之间的接触电阻将因活性物质而变得不稳定,不一定能得到确实的电连接这样的问题。
本发明鉴于以上问题,目的在于提供通过在电极的导电性薄板的边缘不形成开口孔,使之与集电板充分地连接,提高电池性能的电池电极。
本发明就是有鉴于上述问题而创造出来的发明,目的是提供一种使三维多孔体烧结后载有活性物质,提高电极的生产率,使三维多孔体的处理变得容易,而且通过导电性薄板可确定进行集电的电池电极的制造方法。
即,本发明为了解决上述课题,电池电极【1】由在至少留出一个边缘部的板面上穿设多个开口孔的导电性薄板和粘接到至少留出一个边缘部的该导电性薄板的表面和/或背面上的片状三维多孔体构成的接合体,其中接合体上载有活性物质。
倘采用【1】的方案,由于在导电性薄板的边缘部分未穿设开口孔,故变成为使得可以把集电板连接到整个边缘部分上,所以可以提高集电效率并减小电池的内阻。此外,开口孔只要在在连接集电板的边缘部分上不穿设就够了。
另外,电池电极【2】的特征包括在至少留出一个边缘部的板面上穿设多个开口孔的导电性薄板和粘接到包括导电性薄板的表面和/或背面上的一个边缘部的面上的同时把与此边缘部接合的部分挤压成片状的三维多孔体构成的接合体,其中接合体上载有活性物质。
倘采用【2】的方案,则即使是在把三维金属多孔体粘接到导电性板上并对一部分进行挤压使之载有活性物质后再切断挤压部分而制造成的电极的情况下,由于在因切断而形成的导电性薄板的边缘部分上不穿设开口孔,可使该边缘部分整体都可以连接到集电板上,故可以提高集电效率,减小电池的内阻。
即,本发明为了解决上述课题,【1】其特征是:具有在备有多个的开口孔的导电性薄板的表面上,贴上并烧结上薄片状的三维多孔体的三维多孔体烧结工序和、将活性物质加载到用该三维多孔体烧结工序烧结到导电性薄板上的三维多孔体上活性物质载有工序。
倘采用【1】的方案,由于要把载有活性物质之前的三维多孔体烧结到导电性薄板上,故在该三维多孔体的接触面上可把极其之多的纤维片或骨架粘接到导电性薄板的表面上,以得到确实的电气性连接。另外,由于该三维多孔体在已烧结粘接到导电性薄板上的状态下使之载有活物质,故以该导电性薄板为支持体易于进行在搬运或卷绕等时的处理。而且,由于在对每一片电极对三维多孔体的一部分进行预挤压或除去活性物质进行卷绕之前,可以省略焊接集电体的工序,所以可以提高电池的生产率。
以下,简单地说明附图。
图1示出了本发明的一个实施方案,示出的是正极构造的分解斜视图。
图2示出了本发明的一个实施方案,是正极的斜视图。
图3示出了本发明的一个实施方案,是负极的斜视图。
图4示出了本发明的一个实施方案,是制造多个正极时的制造工序过程中的状态的分解斜视图。
图5A、5B示出的是实施例与比较例的放电率和中间电压的关系。
图6是镍氢二次电池的构造的纵剖面图。
图7A、7B是说明发电元件的构造的斜视图。
图8示出的本发明正极构造的斜视图。
图9示出的是本发明正极构造的分解斜视图。
图10示出的是本发明制造多个正极时的制造工序的第1步骤的状态的分解斜视图。
图11示出的是本发明制造多个电极时的制造工序的第2步骤的状态的分解斜视图。
以下,参照附图对本发明的实施方案进行说明。
图1~图4示出的是本发明的一个实施方案,图1是正极构造的分解斜视图,图2是正极的斜视图,图3是负极的斜视图,图4的分解斜视图示出了制造多数个正极时的制造工序的途中的状态。另外,对于示于图6~图11的现有例具有相同的功能的构成构件赋予相同的序号。
本实施方案对在镍氢二次电池的卷绕型的发电元件中所用的正极的制造方法进行说明。该镍氢二次电池,如图6所示,是一种把发电元件放于电池筒1内,填充电解液并用已介有绝缘体的盖3把内部密封起来的电池。发电元件2采用介以带状的隔离层6卷绕带状的正极4和负极5的办法构成。正极4、隔离层6和负极5采用在分别上下少许错开一点的状态下进行卷绕的办法,使得在发电元件2的上端一侧仅仅使正极4的上缘部分凸出来,在下部一侧则使负极5的下缘部分凸出来。此外,使上部集电板7焊接连接到已凸出到该发电元件2的上端一侧的正极4的上缘部分上,使下部集电板8焊接连接到已凸出到下端一侧的负极5的下缘部分上。而且,采用分别介以引线片等把上述集电板7、8连接到电池盖3的背面和电池筒1的内侧底面上去的办法,使该电池盖的中央的突起变成正极端子,使电池筒1的底面变成负极端子。把用于放气的橡胶阀3a安装到电池盖3上。
上述正极4,如图2所示,是把以氢氧化镍为主体的正极活性物质11载有在已粘接到带状的冲孔金属9的表面上的带状镍纤维毡10上的电极。负极5,如图3所示,是使冲孔金属12上载有以吸氢合金为主体的负极活性物质13的电极。这些冲孔金属9、12,不论哪一个都是用冲压加工在镍薄板上冲成多数个开口孔9a(在图2中变成镍纤维毡10的背后而看不见)或开口孔12a(在图3中变成负极活性物质13的凹坑而看不见)。隔离层6则是通过电解液的绝缘性的无纺布等,电解液应用苛性碱水溶液。
上述负极5采用把吸氢合金的粉末和粘合剂混合在一起作成膏状的物质涂到冲孔金属12的表背两面上并使之干燥的办法,如图3所示,使得把该冲孔金属12的两面覆盖起来,把开口孔12a给堵起来,使之厚膜状地吸附并载有负极活性物质13。但是,要使该负极活性物质13不吸附到冲孔金属12的带状的下缘部分上,使负极5的这一冲孔金属12的下缘部分从发电元件2的下端一侧凸出去。因此,上述下部基电板8可以容易地焊接到没有吸附该活性物质13的冲孔金属12的下缘部分上。
以下,说明上述正极4的制造方法的一个例子。首先,把带状的镍纤维毡10贴到图1所示的那种带状的冲孔金属9的表面上并轻轻地使之压接好,然后,用加热到约850~1000℃的办法,使该镍纤维毡10烧结到冲孔金属9表面上。借助于这一烧结,镍纤维毡在接触面上极其之多的纤维片借助于镍的表面扩散或部分性的熔融吸附并附着到冲孔金属9的表面或开口孔9a的开口边缘上。这时,镍纤维毡10采用比冲孔金属9的宽度稍窄的毡的办法,如图2所示,使该冲孔金属9的至少是在边缘部分9b上留有某种程度的间隙地进行粘接。这样一来,当镍纤毡10被烧结粘接到冲孔金属9的表面上后,其次,把向以氢氧化镍为主体的粉末中加入水作成为膏状的物质涂到该镍纤维毡10上使之干燥,以此使之载有活性物质。这种活性物质采用使之进入镍纤维毡10的多个的纤维片的间隙中去的办法,进行大量的吸附载有。但是,在这种情况下,正极活性物质,由于几乎不能载有在作为镍薄板的冲孔金属9上,所以不能附着在未烧结镍纤维毡10的边缘部分9b上。因此,如上所述,在该冲孔金属9的边缘部分9b上焊接上部集电板7的时候,正极活性物质就不会妨害这种焊接。
另外,冲孔金属9与镍纤维毡10的粘接,并非非要限定于上述那种烧结的方法不可。
上述构成的正极4,使冲孔金属9的边缘部分9b朝上,如图7所示,介以隔离层6,和负极5一起进行卷绕,以构成发电元件2。此外,该正极4由于对于隔离层6在与负极5相反的上方进行偏离地卷绕,所以,在已凸出到发电元件2的上端一侧的正极4的边缘部分9b上焊接上示于图6的上部集电板7。这时,由于在冲孔金属9的边缘部分9b上未形成开口孔9a,所以可把该边缘部分9b的整体焊接连接到上部集电板7上。因此,与在边缘部分9b上形成开口孔9a并与产生缺口部分的情况不同,由于冲孔金属9与上部集电板7总是以最大面积进行连接,所以可以提高从正极4向以介以上部集电板7的正极端子(电池盖3)进行的集电效率,减小电池的内阻。
其结果,把本实施方案的正极4用到了发电元件2中去的镍氢二次电池,由于可以提高冲孔金属9和上部集电板7之间的集电效率,减小内阻故总能可以提高电池稳定性能。
上述负极5,如图3所示,用把吸氢合金的粉末和粘和剂混合搅拌成膏状后的活性物质12涂到冲孔金属11的表背两面上并使之干燥后进行制造。这时,负极活性物质12也在沿着冲孔金属11的长边方向的一方的边缘部分11b上边不进行吸附。因此,若把该冲孔金属11的边缘部分11b作成为负极5的下端一侧将易于进行示于图6的下部集电板8的焊接。此外,理想的是使得在该负极5的冲孔金属11的边缘部分11b也不形成开口孔,以提高用下部集电板进行的集电效率。
上述正极4,可以用由滚筒顺次供给带状的冲孔金属9和镍纤维毡的流水线加工,连续地进行镍纤维毡的粘接和活性物质的载有,采用对每一适宜的长度进行切断的办法制造。此外,这时,还可以供给宽幅的冲孔金属9和宽幅镍纤维毡10并行地制造多片的正极4。即,如图4所示,在把宽福的镍纤维毡10用烧结等粘接到宽幅的冲孔金属9上之后,使镍纤维毡10的一部分沿长边方向挤压形成挤压部分10a(在图4中,示出了已经形成了挤压部分10a的镍纤维毡10),在使该镍纤维毡10载有了正极活性物质后,倘沿挤压部分10a切断如用一虚线所示的切断部分A,则可以并行地以良好的效率制造多片的正极4。但是,在此所用的冲孔金属9,要使得在切断部分附近不形成开口孔9a。因此,由于采用用切断部分A切断挤压部分10a的办法,在将变成冲孔金属9的边缘部分9b的部分上不会形成开口孔9b,所以,在已把图6所示的集电板7焊接到该边缘部分9b上的情况下,也可提高该上部集电板7的集电效率减小电池的内阻。
还有,本发明并不特别限定于上述实施方案中的正极4以外的构成。即,负极5的构成或介以集电板7、8把这些正极4和负极5连接到电池盖3的正极端子和电池筒1的负极端子上的构成、不受限于本实施方案的构成,是任意的。
在上述实施方案中,虽然使镍纤维毡10仅仅粘接到正极4的冲孔金属9的表面上,但也可使镍纤维毡10分别粘接到该冲孔金属9的表背两面上。在这种情况下,即便是在冲孔金属的背面一侧,也可使电解液容易地接触到已载有到镍纤维毡10的正极活性物质上。而且,表背的镍纤维毡10的纤维片介以冲孔金属的开口孔9a互相络合,所以可以提高这些镍纤维毡10的粘接强度。
还有,在上述实施方案中,虽然对镍氢二次电池的正极进行了说明,但只要是应用了三维多孔体的电极,则不论是哪一种都可同样地实施,而不问电池的种类。
在上述实施方案中,虽然作为三维多孔金属体用的是镍纤维毡,但只要是三维性的多孔性的导电体则不限于此,例如也可以是应用发泡镍等。而且,该三维金属多孔体的导电体的种类也不限于镍,可以根据电池或电极的种类任意地选择。
在上述实施方案中,虽然作为导电性薄板用的是由镍的薄板做成的冲孔金属9,只要是已具备有任意形状和任意大小的多数个开口孔导电性的薄板,什么样的薄板都可应用。但是,薄板所用的导电材料要根据电池或电极的种类选择。
在上述实施方案中,虽然示出的是在圆筒型电池中所用的卷绕型的发电元件2,但对于椭圆型电池中所用的已卷绕成椭圆形的发电元件2或方柱型电池中所用的积层型的发电元件2等也可同样地实施。在做成为积层型的时候,冲孔金属9或镍纤维毡10要用平板状(短的薄片状)的,而不要用带状(长条的薄片状)的。
下边,详细地说明上述正极4的另外的制造方法。如图1所示,首先,将带状的镍纤维毡9,贴在带状的冲孔金属9的表面并进行烧结(三维多孔体烧结工序)。即,在冲孔金属9的表面上贴上镍纤维毡10并轻轻地先压接好,再在约850~1000℃下加热。这样一来,因为在镍纤维毡10的接触面上由于镍的表面扩散或部分性的熔融在冲孔金属9的表面或开口孔9a的开口边缘等处将吸附多数的纤维片,所以,如图2所示,变成为使得该镍纤维毡10因烧结粘接到冲孔金属9上而不易于剥离。这时,采用应用比冲孔金属9的宽度稍窄的镍纤维毡10的办法,使该冲孔金属9的至少是上缘部分处开一个某种程度的间隙进行粘接。以该冲孔金属9为支持体搬运或卷绕等的处理将变得容易,且在以后的作业中不会有给镍纤维毡10加上不能承受的力被拉长或裂开的危险。
当用上述三维多孔体烧结工序把镍纤维毡10烧结粘接到冲孔金属9的表面上时,用水使以氢氧化镍为主体的粉末溶解后涂到该镍纤维毡10上并使之干燥,藉此,使之载有正极活性物质11(活性物质载有工序)。即,在镍纤维毡10的多数的纤维片的间隙中,大量吸附并载有以氢氧化镍为主体的正极活性物质11。但是,在这种情况下,正极活性物质11,在本身为镍薄板的冲孔金属9上边几乎不吸附。此外,在该活性物质载有工序中,如上所述,由于可以以冲孔金属9为支持体对镍纤维毡10施行加工,所以该镍纤维毡10也不会因拉伸使厚度变薄,而减少正极活性物质11的载有量。
用上述方法制造的正极4,如图7B所示,介以隔离层6与负极5一起卷绕变成卷绕型的发电元件2。另外,从该发电元件2的上端一侧凸出的正极4的上缘部分不粘接镍纤维毡10,成为不吸附正极活性物质11的冲孔金属9的上缘部分,所以,可容易地焊接上述上部集电板7。
如上所述,倘采用本实施方案的镍氢二次电池的正极4的制造方法,由于使载有正极活性物质11前的镍纤维毡10烧结粘接到冲孔金属9上,故可以把该镍纤维毡10和冲孔金属9之间确实的进行电连接。因此,当使镍纤维毡10载有正极活性物质11时,就变成使得可介以镍纤维毡10用冲孔金属9从该正极活性物质11进行稳定地集电。此外,该冲孔金属9与镍纤维毡10不同,不吸附活性物质11,故可以容易地把上部集电板7焊接粘接到已凸出于发电元件2的上端一侧的上缘部分上,与将成为正极端子的电池盖3之间的接触也将变得容易。而且,该正极4由于以冲孔金属9为支持体进行活性物质载有工序或发电元件2的卷绕工序等的作业,所以可以进行搬运等而不会给要是单独的话处理起来很麻烦的镍纤维毡10加上无法承受的力,故可以提高作业性。
上述正极4借助于用由滚筒顺次供给带状的冲孔金属9和镍纤维毡10的流水线加工,还可以在连续地实施多孔体烧结工序和活性物质载有工序之后,以适宜的长度切断的办法制造。另外,这时,还可把宽幅的镍纤维毡10供给宽幅的冲孔金属9平行地制造多片的正极4。即,使宽副的镍纤维毡10烧结粘接到宽幅的冲孔金属9上实施三维多孔体烧结粘接工序之后,如图11所示,沿纵方向把镍纤维毡的一部分挤压到冲孔金属9一侧(挤压工序),用该挤压部分10a把镍纤维毡10分割成多个线条(Track)(在图11中进行3分割)。接着若在实施了使正极活性物质载有到该镍纤维毡10上之后,沿挤压部分10a(沿图11的一点划线)把冲孔金属9和镍纤维毡10逐线条进行切割(切割工序),则可以平行地以良好的效率制造多片正极4。但是,在冲孔金属9的切断部分处,一直到切断部分的边缘为止,不留间隙地烧结粘接镍纤维毡10的挤压部分10a。可是,该挤压部分10a多数的纤维片被压坏变成镍板状,即便是在活性物质载有工序中正极活性物质11也几乎不吸附,故即便是在该切断部分已变成为从发电元件的上端一侧凸出来的上缘部分的情况下,也可以容易地焊接上部集电板7。
还有,本发明并不特别限定于上述实施方案中的正极4以外的构成。即,负极5的构成或介以集电板7、8把这些正极4和负极5连接到电池盖3的正极端子和电池筒1的负极端子上的构成,而不受本实施方案的限制,是任意的。
在上述实施方案中,虽然使镍纤维毡10仅仅粘接到正极4的冲孔金属9的表面上,但也可使镍纤维毡10,10分别粘接到该冲孔金属9的表背两面上。在这种情况下,即便是在冲孔金属的背面一侧,也可使电解液容易地接触到已载有到镍纤维毡10上的正极活性物质上。而且,表背的镍纤维毡10,10的纤维片介以冲孔金属的开口孔9a互相络合,所以可以提高这些镍纤维毡10,10的粘接强度。
还有,在上述实施方案中,虽然对镍氢二次电池的正极进行了说明,但只要是应用了三维多孔体的电极,则不论是哪一种都可同样地实施。
在上述实施方案中,虽然作为三维多孔金属体用的是镍纤维毡10,但只要是三维性的多孔性的导电体则不限于此,例如也可以是应用发泡镍等。而且,导电体的种类也不限于这样的镍,可以根据电池或电极的种类任意地选择。
在上述实施方案中,虽然作为导电性薄板用的是由镍的薄板做成的冲孔金属9,只要是已具备有任意形状和任意大小的多数个开口孔导电性的薄板,什么样的薄板都可应用,例如也可应用象膨胀的金属和金网等那样,具有粗大的大开口孔的薄板或把发泡金属或无纺布状金属压缩成金属板状的细小的微细开口孔的薄板等。而且,导电体的种类也不限于这样的镍,可根据电池或电极的种类任意地进行选择。
在上述实施方案中,虽然示出的是在圆筒型电池中所用的卷绕型的发电元件2,但对于椭圆型电池中所用的已卷绕成椭圆形的发电元件2或方柱型电池中所用的积层型的发电元件2等也可同样地实施。在做成为积层型的时候,冲孔金属9或镍纤维毡10要用平板状(短的薄片状)的,而不要用带状(长条的薄片状)的。
实施例1
分别各制作应用了在示于图2的边缘部分9b上未形成开口孔9a的正极4的实施例1-1的镍氢二次电池10个,和应用了已在示于图8的边缘部分9b上形成了开口孔9a的正极4的比较例1-1的镍氢二次电池10个,对每一电池改变放电率测定放电中间电压后的结果示于图5A。图5A示出了实施例和比较例的电池的试验结果处于各自的范围之内,从该结果可知,实施例的电池即便是放电率增高,放电中间电压也比比较例的电池高,而且不均一性也小。即,一般地说,当电池的放电率增高时,由于电池的内阻所产生的电压降变大,所以放电中间电压将下降。但是,实施例的电池即便是放电率增高,放电中间电压的下降比率也比较地少,可以得到总是高的电池性能。但是,在比较例的电池中,由于在正极4的冲孔金属9中的边缘部分9b的开口孔9a处,使上部集电板7的集电效率变坏因而内阻变大,所以放电率变高时的放电中间电压大大地降低,使电池性能变坏。而且,由于每一电池的边缘部分9b的开口孔9a所产生的缺口部分的大小不同,所以,其电池性能的不均一性也变大。
从以上的说明可知,倘采用本发明的电池的电极,由于可以把导电性薄板的整个边缘部分连接到集电板上,故使得可以提高电池效率,减小内阻,总是可以提高电池性能。
另外,在把三维金属多孔体粘接到导电性薄板上并挤压一部分使其载有活性物质之后,用切断挤压部分的办法制造电极的情况下,也可以使因切断所形成的导电性薄板的整个边缘部分连接到集电板上,故使得可以提高集电效率减小内阻,总是可以提高电池稳定性能。
实施例2
做成下述实施例和比较例的电池并进行比较。
实施例和比较例
⊙实施例2-1
·SC型NI-MH电池
·正极板尺寸:188mm(长)×31.5mm(宽)×0.80mm(厚)
·负极板尺寸:235mm(长)×31.5mm(宽)×0.43mm(厚)
·电解液:使氢氧化锂(LiOH)溶解为30g/l的氢氧化钙的31wt%(重量%)水溶液
·公称容量:2.5Ah
⊙比较例2-1
·正极板尺寸:188mm(长)×31.5mm(宽)×0.76mm(厚)
(除去活性物质,对集电端子进行了超声波焊接)
·其它的项目与实施例相同
⊙比较例2-2
·正极板尺寸:188mm(长)×31.5mm(宽)×0.73mm(厚)
·导电性薄板:188mm(长)×34mm(宽)×0.06mm(厚)
(已与正极一起进行了卷绕)
·其它项目与实施例1相同
若用已往的制造方法做成比较例1的电池,则每分钟只能作5个的电池。但实施例的电池,由于可以省去对每一片电极的活性物质的除去和集电端子的焊接工序,所以不论哪一种,每分钟都可制造12个电池,提高了生产率。
另外,对于实施例和比较例2的电池,在图7B中示出了分别改变放电率测定中间电压后的结果。当电池的放电率变高时,由于电池的内阻所产生的电压降变大,使放电中间电压降低。在实施例中,把正极的三维多孔体烧结到导电性薄板上,对此,在比较例中,三维多孔体仅仅与导电性薄板接触,故其接触电阻变大。因此,实施例的电池,与比较例2的电池比,即便是放电率变高,放电中间电压的降低的比率也减少,故可以得到高的集电性。
从以上的说明可知,倘采用本发明的电池电极的制造方法,由于可以使三维多孔体烧结到导电性薄板上而得到确实的电连接,所以可以介以该导电性薄板稳定的集电。而且,在对每一片电极预先对三维多孔体的一部分进行挤压,除去活性物质后,进行卷绕等之前,可以省去焊接集电体的工序,采用以导电性薄板作为支持体进行搬运等的办法,可以在实施活性物质载有工序时不会拉伸或切断三维多孔体,所以,可以提高电极的生产率。
此外,若把三维多孔体烧结粘接到导电性薄板的两面上,则还可提高电极面的背面一侧的利用率。而且,特别是在使用无纺布状的三维多孔体的情况下,由于纤维彼此之间介以导电性薄板的开口孔互相络合,故将提高粘接强度。
还有,倘在载有活性物质之前对三维多孔体进行挤压,则由于可把集电体等容易地连接到该挤压部分上去,所以可以一下子制造多片电极,然后把它切开,可以用生产线等高效率进行制造。

Claims (3)

1.一种电池电极,包括:
具有厚度不同的2个部位的片状三维金属多孔体;
载有在上述二个部位中的厚部位上的活性物质;和
结合到上述片状三维金属多孔体上的导电性薄片,其包括与上述2个部位中的薄部位结合的一部分和与上述2个部位中的厚部位结合的另一部分,其特征在于:
在上述导电性薄片的一部分上不穿设开口孔,上述导电性薄片的另一部分穿设有开口孔;以及
集电体连接在上述薄部位上。
2.一种电池电极的制造方法,按照以下工序顺序进行:
作为第一工序的三维多孔体烧结工序,用于把片状的三维多孔体贴到具有许多开口孔的导电性薄片的表面上后进行烧结;
作为第二工序的挤压工序,通过在导电性薄片侧挤压所述三维多孔体,从而形成薄部位和厚部位;
作为第三工序的活性物质载有工序,在三维多孔体的厚部位上载有活性物质;
作为第四工序的切断工序,在薄部位将三维多孔体和导电性薄片一起切断。
3.权利要求2所述的电池电极的制造方法,其中上述三维多孔体烧结工序中,在已具有许多开口孔的导电性薄片的表背两面上分别贴上片状的三维多孔体后进行烧结。
CNB97119047XA 1996-10-21 1997-10-21 电池电极及其制造方法 Expired - Fee Related CN1204636C (zh)

Applications Claiming Priority (4)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP278471/1996 1996-10-21
JP27847196A JP4016214B2 (ja) 1996-10-21 1996-10-21 電池電極の製造方法
JP333204/1996 1996-12-13
JP33320496A JP4025929B2 (ja) 1996-12-13 1996-12-13 電池用電極

Publications (2)

Publication Number Publication Date
CN1180938A CN1180938A (zh) 1998-05-06
CN1204636C true CN1204636C (zh) 2005-06-01

Family

ID=26552890

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
CNB97119047XA Expired - Fee Related CN1204636C (zh) 1996-10-21 1997-10-21 电池电极及其制造方法

Country Status (4)

Country Link
US (1) US6025095A (zh)
EP (1) EP0840387B1 (zh)
CN (1) CN1204636C (zh)
DE (1) DE69719911T2 (zh)

Families Citing this family (23)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0924783B1 (en) * 1997-12-22 2003-04-09 Japan Storage Battery Company Limited Process for producing a porous pasted electrode
US6238819B1 (en) * 1998-01-23 2001-05-29 Stork, N.V. Metal foam support, electrode and method of making same
TW466790B (en) * 1999-03-25 2001-12-01 Sanyo Electric Co Rectangular battery
JP3553417B2 (ja) * 1999-05-14 2004-08-11 松下電器産業株式会社 電池用電極の製造方法
AUPR194400A0 (en) * 2000-12-06 2001-01-04 Energy Storage Systems Pty Ltd An energy storage device
US20080057386A1 (en) 2002-10-15 2008-03-06 Polyplus Battery Company Ionically conductive membranes for protection of active metal anodes and battery cells
US7645543B2 (en) 2002-10-15 2010-01-12 Polyplus Battery Company Active metal/aqueous electrochemical cells and systems
US7491458B2 (en) 2003-11-10 2009-02-17 Polyplus Battery Company Active metal fuel cells
US9368775B2 (en) 2004-02-06 2016-06-14 Polyplus Battery Company Protected lithium electrodes having porous ceramic separators, including an integrated structure of porous and dense Li ion conducting garnet solid electrolyte layers
US7282295B2 (en) * 2004-02-06 2007-10-16 Polyplus Battery Company Protected active metal electrode and battery cell structures with non-aqueous interlayer architecture
US20060234129A1 (en) * 2005-04-14 2006-10-19 Ovonic Battery Company, Inc. Batteries utilizing a solid polymeric electrolyte
WO2007062220A2 (en) * 2005-11-23 2007-05-31 Polyplus Battery Company Li/air non-aqueous batteries
US8182943B2 (en) * 2005-12-19 2012-05-22 Polyplus Battery Company Composite solid electrolyte for protection of active metal anodes
CN105206795A (zh) * 2009-05-28 2015-12-30 日产自动车株式会社 锂离子二次电池用负极及使用其的电池
US9240585B2 (en) 2011-02-28 2016-01-19 Applied Materials, Inc. Manufacturing of high capacity prismatic lithium-ion alloy anodes
RU2475896C2 (ru) * 2011-05-05 2013-02-20 Михаил Валерьевич Морозов Способ получения никелевой волоконной электродной основы с развитой поверхностью волокон для химических источников тока и полученная этим способом никелевая волоконная основа электрода
US8828575B2 (en) 2011-11-15 2014-09-09 PolyPlus Batter Company Aqueous electrolyte lithium sulfur batteries
US8828573B2 (en) 2011-11-15 2014-09-09 Polyplus Battery Company Electrode structures for aqueous electrolyte lithium sulfur batteries
US8828574B2 (en) 2011-11-15 2014-09-09 Polyplus Battery Company Electrolyte compositions for aqueous electrolyte lithium sulfur batteries
US9660265B2 (en) 2011-11-15 2017-05-23 Polyplus Battery Company Lithium sulfur batteries and electrolytes and sulfur cathodes thereof
US9905860B2 (en) 2013-06-28 2018-02-27 Polyplus Battery Company Water activated battery system having enhanced start-up behavior
DE102019106677A1 (de) * 2019-03-15 2020-09-17 Biotronik Se & Co. Kg Elektrodenelement für einen Energiespeicher, Energiespeicher und Verfahren zur Herstellung eines Elektrodenelements
CN112548098A (zh) * 2020-12-03 2021-03-26 有研工程技术研究院有限公司 一种镍钼合金纤维烧结毡的制备方法

Family Cites Families (9)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
BE510102A (zh) * 1951-11-09
DE2757569C2 (de) * 1977-12-23 1985-09-12 Varta Batterie Ag, 3000 Hannover Elektrodenplatte für alkalische Akkumulatoren
JPS6247963A (ja) * 1985-08-26 1987-03-02 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 密閉形アルカリ蓄電池用極板の芯材
JPH0680589B2 (ja) * 1985-12-10 1994-10-12 松下電器産業株式会社 ペ−スト式カドミウム電極
NL9102117A (nl) * 1991-12-18 1993-02-01 Stork Screens Bv Poreus metaalhoudend laminaat en werkwijze voor het vervaardigen daarvan.
JPH07130370A (ja) * 1993-10-29 1995-05-19 Matsushita Electric Ind Co Ltd 塗着式電極およびその製造方法
JP3509031B2 (ja) * 1993-12-10 2004-03-22 片山特殊工業株式会社 リード付き金属多孔体の製造方法及び該方法により製造されたリード付き金属多孔体
JPH08106906A (ja) * 1994-10-05 1996-04-23 Matsushita Electric Ind Co Ltd 蓄電池用ニッケル発泡体式活物質保持基板の製造法
JPH08162107A (ja) * 1994-12-08 1996-06-21 Bridgestone Metalpha Kk アルカリ二次電池用ニッケル電極の基板

Also Published As

Publication number Publication date
DE69719911T2 (de) 2003-09-11
EP0840387B1 (en) 2003-03-19
DE69719911D1 (de) 2003-04-24
CN1180938A (zh) 1998-05-06
US6025095A (en) 2000-02-15
EP0840387A1 (en) 1998-05-06

Similar Documents

Publication Publication Date Title
CN1204636C (zh) 电池电极及其制造方法
CN1156038C (zh) 电池
CN1167157C (zh) 不烧结型电极及其制造方法
CN1135641C (zh) 碱性蓄电池及其制造方法
CN1168164C (zh) 电池用电极的制造方法
JP2007537573A (ja) アルカリ電池におけるエネルギー、電力及び費用のバランスをとった埋め込み型の電極構造
JPS5829581B2 (ja) ジユウデンカノウナキンゾクデンキヨク
JP2004342519A (ja) ペースト式薄型電極を用いた電池とその製造方法
EP0595757A1 (en) A nickel-hydride battery used in battery-operated vehicles
CN1180940A (zh) 电池
JP4429569B2 (ja) ニッケル水素蓄電池
JP4903959B2 (ja) 電池用集電材及びそれを用いた電池
CN1298072C (zh) 圆柱状碱性蓄电池
JPH09283133A (ja) アルカリ蓄電池用ニッケル電極及びその製造法
CN1117408C (zh) 碱性蓄电池
CN1216429C (zh) 电池组的制造方法及其制造装置
CN1212686C (zh) 密闭型电池
JP2002198055A (ja) 電池用ペースト式薄型電極、その製造方法及び二次電池
CN1176503C (zh) 碱性蓄电池
CN1222061C (zh) 矩形碱性蓄电池
KR100816817B1 (ko) 니켈/수소저장합금 2차 전지용 음극판 및 그의 제조방법
JP2007305396A (ja) 二次電池用電極およびその製造方法
JP2009187692A (ja) 二次電池用電極および二次電池
KR200234200Y1 (ko) 전기자동차용 니켈 수소 전지
JPH09129223A (ja) 捲回形電池用電極

Legal Events

Date Code Title Description
C06 Publication
PB01 Publication
C10 Entry into substantive examination
SE01 Entry into force of request for substantive examination
C14 Grant of patent or utility model
GR01 Patent grant
ASS Succession or assignment of patent right

Owner name: GS YUASA CORP

Free format text: FORMER OWNER: NIPPON STORAGE BATTERY CO., LTD.

Effective date: 20060616

C41 Transfer of patent application or patent right or utility model
TR01 Transfer of patent right

Effective date of registration: 20060616

Address after: Kyoto Japan

Patentee after: Yuasa Battery Co., Ltd.

Address before: Kyoto City

Patentee before: Japan Storage Battery Co., Ltd.

C19 Lapse of patent right due to non-payment of the annual fee
CF01 Termination of patent right due to non-payment of annual fee