CN1828984B - 糊型极板的制造方法及使用其的碱性蓄电池 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种碱性蓄电池用极板的制造方法，其具有如下工序：准备包括在多孔性金属基板上形成活性物层的第一区域和该金属基板露出的第二区域的极板原板的工序；对所述第一区域由剪断刀具、对所述第二区域由冲压刀具，来将所述极板原板裁断，得到规定形状的极板的工序。

Description

糊型极板的制造方法及使用其的碱性蓄电池

技术领域

本发明涉及对多孔性金属基板填充涂敷活性物而成的糊型极板的制造方法和使用其的碱性蓄电池。

背景技术

近年来，设备的便携化、无绳化的急速发展中，它们的电池也越来越要求小型且轻量并具有高能量密度的二次电池。其中也要求高电容且经济的二次电池，极希望镍氢蓄电池及镍镓蓄电池等为代表的碱性蓄电池成本降低及市场上的信赖性提高。

镍镓蓄电池等的碱性蓄电池通过多张正极板和负极板经由隔板交替层叠，将其放在电槽中而制成。可进行活性物的高密度填充的镓极广泛使用糊型极板，其制造方法周知如下。

首先，以氧化镓为主的活性物粉末等与有机粘接剂、尼龙纤维等的增强材料、乙二醇等有机溶剂混合，形成糊状。其次，泡沫金属、毡状金属等三元连续的具有微空孔的海绵状的多孔金属基板(以下本申请中单称为泡沫金属基板)及有孔薄钢板(以下本申请中单称为多孔基板)等多孔性金属基板根据需要实施镀镍，并涂敷上述糊状混合物并进行干燥。进而根据电池种类将该极板原板裁断成规定的尺寸。该极板原板的裁断进行所谓由冲压模具冲切该原板的“冲切方式”。

作为用上述冲切方式的技术，进行如下的方法：对由例如泡沫金属基板在冲压前填充活性物，除形成芯材露出部的部分以外的全部的部分实施冲压加工，将厚度压缩大致一半，经活性物除去工序、集电部的形成而由冲切工序形成所希望的形状(例如日本专利申请公开公报2002-343345号)。

但是，上述公报所述的冲切方式中，极板原板的活性物填充的活性物层被直接裁断，所以存在以下问题：刀具寿命变短，需频繁进行刀尖研磨或刀尖更换，维修麻烦。另外，由于涂敷有活性物的极板原板直接裁断，所以端面上容易产生翘曲毛边及突起等，不能够完全除去。用这样的极板经由隔板与其他极性的极板层叠形成极板组，则极板的端面的翘曲毛边及突起刺破隔板，因此会引起正极和负极微小短路。

而如糊型负极板那样，作为单单在多孔薄板上涂敷活性物糊的结构的极板，除上述起泡金属基板的情况的问题，而且活性物的粘接强度弱，非常容易引起剥离和脱落。特别是，用于外放型(ベント形)蓄电池时，充电末期从负极板产生气体，使用中活性物自多孔薄板剥离及脱落，过早达到寿命。

因此，进行这样的方法，即用具有贮留热熔溶液的溶液层的转印辊，将极板的端部由コ形状的热熔物(ホツトメルト)薄地均匀地覆盖上(例如日本专利申请公开公报2004-281312号)。

上述公报记载的方法由于在极板的端部覆盖热熔树脂成コ形状，则不能够得到足够的粘接强度。另外，即使树脂较薄地形成，由于树脂的厚度而在极板和隔板间产生间隙。

极板和隔板间产生间隙使两者的粘接性降低，引起蓄电池的内部阻抗上升和蓄电池电容的降低。

发明内容

这样，本发明的目的在于提供一种能够延长刀具寿命、防止极板端面产生翘曲毛边及突起的极板的制造方法。

另外，本发明的目的还在于提供一种树脂和极板端面间能够得到足够的粘接强度，消除树脂带来的极板和隔板间的间隙，并且不必进行防止活性物从极板的端面剥离及脱落的极板的制造方法。

另外，本发明的目的还在于提供一种使用由上述那样的制法得到的极板的碱性蓄电池。

为实现上述至少一个目的，根据本发明，在碱性蓄电池用极板的制造方法中，具有如下工序：准备包括在多孔性金属基板上形成活性物层的第一区域和该金属基板露出的第二区域的极板原板的工序；在由切断刀具将裁断部位存在活性物的部分切断后，利用冲压刀具仅将被切断的所述极板原板的第二区域冲压为规定形状，而得到极板的工序。

根据该方法，可延长刀具寿命，大幅度改善维修时期，也消除极板端面产生翘曲毛边及突起。

为实现上述至少一个目的，根据本发明，在碱性蓄电池用极板的制造方法中，其具有如下工序：准备在多孔性基板上形成活性物层的极板原板的工序；裁断所述极板原板，得到规定形状的工序；仅在由所述裁断形成的切断端面利用模具成形固定树脂的工序。

根据上述方法，由于可仅在极板的切断端面由模具成形固定树脂，所以可消除树脂带来的极板和隔板间的间隙，并能够提高树脂和极板的粘接强度，消除活性物的剥离及脱落。

根据本发明，也可提供具有上述极板而成的碱性蓄电池。

附图说明

图1是表示实施本发明的制造方法的切断机的侧面图；

图2是表示实施本发明的制造方法的冲压机的侧面图；

图3是表示由图1的切断机裁断的极板的平面图；

图4是表示图2的冲压机的冲压刀具的形状的平面图；

图5是表示由图2的冲压机裁断的极板的平面图；

图6是表示实施本发明的制造方法的树脂成形机的剖面图；

图7是表示由图6的成形机得到的极板的平面图；

图8是表示用于得到比较例的制造方法的树脂成形机的剖面图。

具体实施方式

下面参照附图详细说明本发明的实施例。

本发明的特征是：裁断部位存在活性物(活物質)的部分由切断刀具(剪断刀具)切断，不存在活性物的部分由冲压刀具冲裁，从而可延迟刀具寿命，防止极板断面出现翘曲的毛边及凸痕。

图1表示实施本发明的制造方法的切断机(剪断加工机)1。其中，11是驱动装置，12是上部切断刀具，13是下部切断刀具，14是安装下部切断刀具13的台座，15是用来改变驱动辊的速度的控制装置，16是驱动辊，17是输送辊。本发明的糊型极板可适合与正极板或负极板的任一个，但下面说明作为负极板的镓极板。

3是形成有在长尺寸的多孔基板上填充了活性物的活性物层(第一区 域)和不填充活性物的基板露出部(第二区域)而成的极板原板，其将氧化镓活性物粉末、聚乙烯醇(PVA)等有机粘结剂、尼龙纤维、丙烯酸类纤维等加强剂与乙二醇等有机溶剂混合成糊状，将其涂敷在实施镍镀敷的具有导电性的多孔基板构成的芯材的两面上，进行干燥处理，并卷成辊状。

切断机1的中央位置上设置驱动装置11，驱动装置11上安装前端尖形的平板状的上部切断刀具12，与其相对，角部具有刀具部的平板状的下部切断刀具13安装在台座4上。这些切断刀具通过上部切断刀具12下降与下部切断刀具13啮合而切断成直线形。另外，下部切断刀具13通过拧合螺栓而安装在台座14上的拧合部(未图示)上，而可更换。

切断机1的入口(极板原板的进入侧)上部设置输送辊控制装置15，其下部设置驱动辊16，控制辊的转速。与该控制装置15的下方相对而设置多个输送辊17，控制装置15的驱动辊16和输送辊17一边夹着极板原板3一边进行运送，从而能够矫正卷取成辊状而出现卷取缺陷(巻き癖)的极板原板3的卷取缺陷而保持水平状态，以与切断刀具成直角的状态进行切断。另外，输送辊控制装置15下部的驱动辊16仅与其下方的输送辊17和上下部切断刀具12、13的附近的输送辊相对设置，也可与全部输送辊相对设置。

在上下部切断刀具12、13的前方配置传送带5，在该传送带的前端设有挡板6。

用这样的切断机，将卷成辊状的极板原板3解开，由输送辊控制装置15和输送辊16夹着极板原板3送向前方的上下部切断刀具12、13，以规定的距离通过上下部切断刀具12、13间时，由驱动装置11使上部切断刀具12下降，与下部切断刀具13啮合，将极板原板3切断成含有活性物层的规定的幅度。切成该规定幅度的切断原板4落到前方的传送带5上而被运送。此时，该传送带5的前端上由于具有挡板6，切断原板4不会从传送带5落下。

该切断原板4如图3所示。斜线部分所示的部分是在多孔基板多个孔开设的部分利用填充活性物而成的活性物层41，形成左右两列。其他部分是不填充活性物的多孔基板的露出部42。中央的基板露出部42形成得稍宽。该切断原板4在其切断部不出现毛边及突起。并且，切断原板4送向接下来的冲压机。

图2中表示实施本发明的制造方法的冲压机2。21是驱动装置，22表示冲头，23表示冲模。

冲压机2的前面上部设置驱动装置21，驱动装置21的下部安装一体形成的冲头22，并在冲头22下方安装冲模23与其相对配置，该冲头22和冲模构成冲压刀具。冲压机2的冲头22由驱动装置21而下降，与冲模23啮合相压，而得到图5所示的除去了不需要的基板露出部的规定形状的极板7。图4是冲模23的上面图，以与要得到的极板的规定形状相同形状而突出形成。该冲压机由于要从一张切断原板4冲切出两张极板，所以形成两个冲模23。并且，图4中斜线部分所示的具有面积较大的规定形状的冲头22从上方下降，与冲模23啮合。

用这样的冲压机2，作业人员将切断原板4一张一张放到冲模23上，作业人员压下开关，而操动驱动装置21，该驱动装置21使冲头22下降，与安装在下部的冲模23啮合，而得到仅将切断原板4的芯材露出部42的部分冲切出规定形状而得的极板。冲切成规定形状的极板7由作业人员取出，再将新的切断原板4放在冲模23上，反复操作。另外，如图5所示可由一次冲压得到两张极板7。71是极板7的耳部。

以往技术中，极板的制作仅用冲压机仅进行冲切，涂敷有活性物的部分使冲压刀具的磨损特别严重，冲压刀具过早到寿命。另外这样，极板的裁断面上产生毛边及突起。本发明中，通过对活性物层和基板露出部换用刀具而能够减小刀具的磨损并延长更换期限，还能够防止在极板的裁断面上生产的毛边和突起。另外，以往的仅用冲压机制作的情况下的冲压刀具大约每一万次冲切需对刀刃进行研磨或更换，但是本发明的方法，切断刀具和冲压刀具不到三万次都没有必要更换。另外，以往冲压时需留有挤压量，而根据本发明方法，不需要留挤压量，而仅有现有的冲压机进行冲切即可将成品率提高5％。

另外，本实施例的极板使用多孔基板，但使用泡沫金属可得到同样效果。

如何如图6所示，形成コ形的模具32从浇铸孔31流入热熔树脂，仅在极板的切断端面44固定树脂，干燥而得树脂固定部43。热熔树脂是以聚丙烯为主要成分的树脂，在100～180℃加热熔融而成流动性，在常温下成固定状态。

这样得到的糊型镓负极板如图7所示。切断端面44上形成厚度0.5mm的树脂的固定部43。另外，固定热熔树脂的部分可以仅是活性物层41的两切断端面44，但实施例中考虑到活性物层41的涂敷幅度的偏差，在基板露出部42也设置模具的空间，所以如图7所示，在基板露出部42也固定热熔树脂。

作为比较例1如图8所示，除了以下结构与上述实施例相同地制作糊型镓负极板，即，使用这样的模具32a，其不仅在极板7的切断端面44，也包括其表背面的周缘部上形成树脂的固定部43a并具有浇口31a。在这时的树脂固定部43a的切断端面44的厚度b是0.5mm、在极板的表背面的树脂固定部43a的厚度是0.05mm、该表背面的树脂固定部43a的幅度c是3mm。

接着，作为比较例2，除以下结构与上述实施例相同地制作糊型镓负极板，即，由公知的辊转印方式将热熔树脂不仅覆盖负极板的切断端面44也覆盖包括表背面的周缘部成コ形状。另外，热熔树脂的固定厚度和固定幅度与比较例1相同，切断面侧的固定厚度是0.5mm、极板表面侧的固定厚度0.05mm、极板表面侧的固定幅度3mm。

作为比较例3，除将热熔等的树脂固定在负极板的切断端面44以外，与上述实施例相同地制作糊型镓负极板。

上述实施例和比较例1、2制作的各糊型镓负极板在环境温度25℃、KOH水溶液中，使用镍板的作为对极，反复五十次进行充电至-1.65V(对镍板)、放电至1.5V(对镍板)的充电放电，而观察有没有活性物的剥离及脱落。结果，如表1所示。

〔表1〕

如表1所示，由模具成形而使树脂固定的本实施例和比较例1中，不会出现树脂剥离及脱落的不良现象。如实施例所述，即使仅在极板的端部上固定的情况下，也没有出现树脂的剥离及脱落的不良现象。这是由于对树脂施加压力而送入模具，所以虽然是极少的，树脂从极板表面进入内部 而固定，从而树脂和负极板的粘接强度提高。另外，使用辊转印方式的比较例2中确定到树脂的剥离及剥落的不良现象。

其次，实施例和比较例1～3制作的糊型镓负极板由公知的方法制成的烧结式镍正极板和隔板交替层积而成极板组，并将该极板组收纳在电槽里，制成公称电容40Ah的开发型镍镓碱性蓄电池(本发明电池、比较电池1～3)，各蓄电池在环境温度25℃下，测定至在放电程度60％的情况下反复充电放电后的寿命的次数。此时，每五十次测定电容，判断降低到额定电容的60％的时候为使用寿命。另外，充电放电都在0.25CA的电流下进行，充电量为放电量的1.4倍。

另外，各蓄电池在环境温度25℃下，确认充电电流在0.1CA的情况下充电15小时后，放电电流在1CA下放电至1V时的持续时间。表2中表示到寿命的充电放电的次数和持续时间。另外，持续时间与现有的电池是100时相比来表示。

〔表2〕

则可知，本发明的电池与比较电池2、3相比寿命长。另外，持续时间上来看，在本发明的电池中，可得到与比较电池3同等的结果，而比较电池1和2低些。这是由于热熔物也固定在极板表面上，所以活性物和电解液的反应面积变小，利用率降低。

根据以上结果，由模具成形仅在极板的切断端面固定树脂，从而可消除树脂带来的极板和隔板间的间隙，并且可提高树脂和极板的粘接强度，消除活性物的剥离和脱落。

Claims (2)

1.一种碱性蓄电池用极板的制造方法，其具有如下工序：

准备包括在多孔性金属基板上形成活性物层的第一区域和使该金属基板露出的第二区域的极板原板的工序；

在由切断刀具将裁断部位存在活性物的部分切断后，利用冲压刀具仅将被切断的所述极板原板的第二区域冲压为规定形状，而得到极板的工序。

2.如权利要求1所述的制造方法，其还具有通过模具成形而仅在由所述裁断形成的切断端面上固定树脂的工序。

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