JP2000208150A - 電池用電極基板と製造方法 - Google Patents
電池用電極基板と製造方法Info
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- JP2000208150A JP2000208150A JP11008750A JP875099A JP2000208150A JP 2000208150 A JP2000208150 A JP 2000208150A JP 11008750 A JP11008750 A JP 11008750A JP 875099 A JP875099 A JP 875099A JP 2000208150 A JP2000208150 A JP 2000208150A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 本発明に利用するＦｅを主体とする金属多孔
体を電池用電極基板として電解液に浸した際に、電解液
中にＦｅが溶出して電池性能の低下する現象を阻止する
手段を提案する。 【解決手段】 電池用電極基板５０は、金属多孔体１
０、２０を形成する骨格１がＦｅを主体とする金属から
成り、骨格１の表面にＣｏ被膜５がメッキされ、好まし
くは骨格１とＣｏ被膜５の間に、Ｎｉ被膜を全面若しく
は一部に介在させて、骨格１間に形成される連通孔６に
活物質７を充填する。
体を電池用電極基板として電解液に浸した際に、電解液
中にＦｅが溶出して電池性能の低下する現象を阻止する
手段を提案する。 【解決手段】 電池用電極基板５０は、金属多孔体１
０、２０を形成する骨格１がＦｅを主体とする金属から
成り、骨格１の表面にＣｏ被膜５がメッキされ、好まし
くは骨格１とＣｏ被膜５の間に、Ｎｉ被膜を全面若しく
は一部に介在させて、骨格１間に形成される連通孔６に
活物質７を充填する。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、携帯用電子機器、
電気自動車等に使用される充放電可能な２次電池に用い
る電池用電極基板とその製造方法に関する。
電気自動車等に使用される充放電可能な２次電池に用い
る電池用電極基板とその製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】２次電池は、鉛蓄電池の代表的な用途と
して自動車用バッテリーが挙げられるが、近年、軽量化
と電気容量の拡大の要求から、特に携帯用電子機器に用
いられる分野では、Ｎｉ−カドミウム電池、Ｎｉ−水素
電池、リチウム電池等の軽量で高電気容量の２次電池が
開発されている。このような２次電池は、その極板に金
属が用いられ、それに担持された活物質とセパレータを
介しての対極との間に電気が蓄積されるので、活物質の
量と対極の距離、活物質と極板との距離により放充電量
が制限される。
して自動車用バッテリーが挙げられるが、近年、軽量化
と電気容量の拡大の要求から、特に携帯用電子機器に用
いられる分野では、Ｎｉ−カドミウム電池、Ｎｉ−水素
電池、リチウム電池等の軽量で高電気容量の２次電池が
開発されている。このような２次電池は、その極板に金
属が用いられ、それに担持された活物質とセパレータを
介しての対極との間に電気が蓄積されるので、活物質の
量と対極の距離、活物質と極板との距離により放充電量
が制限される。
【０００３】そこで、極板とセパレータをシート状に重
ね合わせて巻くことにより、更に、多孔体から成る金属
極板を用いて該多孔体中に活物質を詰め込むことで、よ
り多くの活物質を担持し限られたスペースの中で極板間
距離を縮める形態となっている。
ね合わせて巻くことにより、更に、多孔体から成る金属
極板を用いて該多孔体中に活物質を詰め込むことで、よ
り多くの活物質を担持し限られたスペースの中で極板間
距離を縮める形態となっている。
【０００４】Ｎｉ−カドミウム電池、Ｎｉ−水素電池に
用いられる金属極板の材質は、使用される活物質にもよ
るが主としてＮｉ系であることが好ましい。リチウム電
池では、主としてＡｌ系であることが好ましい。その理
由は、電池の放充電による化学反応で活物質がイオン化
したり、非イオンに戻ったりするときに、金属極板がイ
オンによって腐食されたり、他の金属イオンとなって電
気容量を低下させることを防ぐことにある。
用いられる金属極板の材質は、使用される活物質にもよ
るが主としてＮｉ系であることが好ましい。リチウム電
池では、主としてＡｌ系であることが好ましい。その理
由は、電池の放充電による化学反応で活物質がイオン化
したり、非イオンに戻ったりするときに、金属極板がイ
オンによって腐食されたり、他の金属イオンとなって電
気容量を低下させることを防ぐことにある。
【０００５】適度の機械的強度を有して活物質を担持し
易い多孔体から成る金属極板を製造する方法が、特開平
９−２３１９８３号公報に提案されている。
易い多孔体から成る金属極板を製造する方法が、特開平
９−２３１９８３号公報に提案されている。
【０００６】その金属極板は、平均粒径が２０μｍ以下
の酸化鉄粉末とバインダー樹脂及び水もしくは有機溶剤
等の希釈剤を混練することでスラリーを作り、多孔体の
樹脂から成る不織布またはウレタンフォーム等の樹脂芯
体に該スラリーを塗着した後乾燥させ、９５０〜１３５
０℃の還元雰囲気で熱処理を行い、有機樹脂分を除去す
ると同時にＦｅの焼結を行ってＦｅの多孔体を形成した
後、Ｎｉメッキを施すことによりＦｅ骨格部の表面にＮ
ｉを被覆したものである。
の酸化鉄粉末とバインダー樹脂及び水もしくは有機溶剤
等の希釈剤を混練することでスラリーを作り、多孔体の
樹脂から成る不織布またはウレタンフォーム等の樹脂芯
体に該スラリーを塗着した後乾燥させ、９５０〜１３５
０℃の還元雰囲気で熱処理を行い、有機樹脂分を除去す
ると同時にＦｅの焼結を行ってＦｅの多孔体を形成した
後、Ｎｉメッキを施すことによりＦｅ骨格部の表面にＮ
ｉを被覆したものである。
【０００７】この様にして製造した金属極板であれば、
多孔体中に活物質を充填し、金属極板として薄板状にプ
レスしたり曲げ加工が容易な、適度の機械的強度を有す
る電気特性の優れた安価な電池用電極基板が得られると
説明されている。
多孔体中に活物質を充填し、金属極板として薄板状にプ
レスしたり曲げ加工が容易な、適度の機械的強度を有す
る電気特性の優れた安価な電池用電極基板が得られると
説明されている。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】ところが、Ｆｅ骨格内
の樹脂芯体が還元雰囲気中で炭化した空洞と、これに連
なるＦｅ骨格形成過程でガスの抜け道となる微細なピン
ホールとには、メッキ液が浸透し難くてまだら状のＮｉ
被膜が形成され易く、電解液中にＦｅが溶出して電池性
能を低下させるので好ましくない。具体的には、充放電
特性や寿命特性に悪影響を与える。従って本発明は、確
実にＦｅの溶出を防止し、活物質−骨格間及び活物質間
の導電性劣化を防ぐ手段を提供する。
の樹脂芯体が還元雰囲気中で炭化した空洞と、これに連
なるＦｅ骨格形成過程でガスの抜け道となる微細なピン
ホールとには、メッキ液が浸透し難くてまだら状のＮｉ
被膜が形成され易く、電解液中にＦｅが溶出して電池性
能を低下させるので好ましくない。具体的には、充放電
特性や寿命特性に悪影響を与える。従って本発明は、確
実にＦｅの溶出を防止し、活物質−骨格間及び活物質間
の導電性劣化を防ぐ手段を提供する。
【０００９】
【課題を解決するための手段】電池用電極基板は、金属
多孔体を形成する骨格がＦｅを主体とする金属から成
り、前記骨格の表面にＣｏ被膜がメッキされ、好ましく
は骨格とＣｏ被膜の間に、Ｎｉ被膜を全面若しくは一部
に介在させて、骨格間に形成される連通孔に活物質を充
填する。
多孔体を形成する骨格がＦｅを主体とする金属から成
り、前記骨格の表面にＣｏ被膜がメッキされ、好ましく
は骨格とＣｏ被膜の間に、Ｎｉ被膜を全面若しくは一部
に介在させて、骨格間に形成される連通孔に活物質を充
填する。
【００１０】電池用電極基板の製造方法は、樹脂から成
る多孔体に、Ｆｅ又はＦｅ酸化物の粉末をバインダー樹
脂及び水若しくは有機溶剤等の希釈剤にて混練したスラ
リーを塗布して乾燥した後、還元雰囲気中で熱処理を行
い有機樹脂成分を除去すると共にＦｅの焼結を成してＦ
ｅ金属多孔体を形成し、そのＦｅ金属骨格表面にＣｏ被
膜をメッキし、好ましくはＦｅ金属骨格表面にあらかじ
めＮｉ被膜をメッキした後、その上にＣｏ被膜をメッキ
して、骨格間に形成される連通孔に活物質を充填する。
る多孔体に、Ｆｅ又はＦｅ酸化物の粉末をバインダー樹
脂及び水若しくは有機溶剤等の希釈剤にて混練したスラ
リーを塗布して乾燥した後、還元雰囲気中で熱処理を行
い有機樹脂成分を除去すると共にＦｅの焼結を成してＦ
ｅ金属多孔体を形成し、そのＦｅ金属骨格表面にＣｏ被
膜をメッキし、好ましくはＦｅ金属骨格表面にあらかじ
めＮｉ被膜をメッキした後、その上にＣｏ被膜をメッキ
して、骨格間に形成される連通孔に活物質を充填する。
【００１１】
【発明の実施の形態】シート状の金属多孔体の製造方法
としては、多孔体の樹脂から成る不織布またはウレタン
フォーム等の樹脂芯体を導電性のカーボン等で被覆し、
これに電気メッキによって所定の金属を所望の機械的強
度に至る程度に電着させた後、熱処理にて有機樹脂分を
焼却除去してもよい。
としては、多孔体の樹脂から成る不織布またはウレタン
フォーム等の樹脂芯体を導電性のカーボン等で被覆し、
これに電気メッキによって所定の金属を所望の機械的強
度に至る程度に電着させた後、熱処理にて有機樹脂分を
焼却除去してもよい。
【００１２】更に安価な製造方法として本発明が利用す
る、平均粒径が２０μｍ以下の安価な酸化鉄粉末と、バ
インダー樹脂及び水もしくは有機溶剤等の希釈剤を混練
することでスラリーを作り、多孔体の樹脂から成る不織
布またはウレタンフォーム等の樹脂芯体に該スラリーを
塗着した後乾燥させ、９５０〜１３５０℃の還元雰囲気
で熱処理を行い、有機樹脂分を除去すると同時にＦｅの
焼結を行ってＦｅの多孔体を形成する方法もある。
る、平均粒径が２０μｍ以下の安価な酸化鉄粉末と、バ
インダー樹脂及び水もしくは有機溶剤等の希釈剤を混練
することでスラリーを作り、多孔体の樹脂から成る不織
布またはウレタンフォーム等の樹脂芯体に該スラリーを
塗着した後乾燥させ、９５０〜１３５０℃の還元雰囲気
で熱処理を行い、有機樹脂分を除去すると同時にＦｅの
焼結を行ってＦｅの多孔体を形成する方法もある。
【００１３】図５に、酸化鉄粉末を主体に焼結によって
得られた金属多孔体１００の外観イメージを示す。この
金属多孔体１００は３次元網目構造を成し、Ｆｅ骨格１
０１の太さが５〜１００μｍで、孔径が１５０〜５００
μｍの気孔率９０％以上の連通孔１０６を有している。
電池用電極基板に利用するには、仮にＮｉ−カドミウム
電池、Ｎｉ−水素電池であれば、一方の金属多孔体１０
０の連通孔１０６に活物質である水酸化ニッケルを充填
して陽極とし、他方の金属多孔体１００の連通孔１０６
に活物質であるＭｍＮｉ（ミッシュメタルニッケル）系
水素吸蔵合金を充填して陰極とすればよい。
得られた金属多孔体１００の外観イメージを示す。この
金属多孔体１００は３次元網目構造を成し、Ｆｅ骨格１
０１の太さが５〜１００μｍで、孔径が１５０〜５００
μｍの気孔率９０％以上の連通孔１０６を有している。
電池用電極基板に利用するには、仮にＮｉ−カドミウム
電池、Ｎｉ−水素電池であれば、一方の金属多孔体１０
０の連通孔１０６に活物質である水酸化ニッケルを充填
して陽極とし、他方の金属多孔体１００の連通孔１０６
に活物質であるＭｍＮｉ（ミッシュメタルニッケル）系
水素吸蔵合金を充填して陰極とすればよい。
【００１４】ただし生地のＦｅ骨格１０１のままでは、
電解溶液中にＦｅが溶出し電池性能が低下するので好ま
しくない。図６に、金属多孔体１００の一部を顕微鏡視
野に拡大した外観図を示す。Ｆｅ骨格１０１の切断面を
見ると、内部に樹脂芯体が還元雰囲気中で炭化した空洞
１０２が存在し、表面には酸化鉄粉末が焼結される過程
で酸素（ガス）の抜け道となる微細なピンホール１０３
がある。大半のピンホール１０３は空洞１０２に連通し
ている。
電解溶液中にＦｅが溶出し電池性能が低下するので好ま
しくない。図６に、金属多孔体１００の一部を顕微鏡視
野に拡大した外観図を示す。Ｆｅ骨格１０１の切断面を
見ると、内部に樹脂芯体が還元雰囲気中で炭化した空洞
１０２が存在し、表面には酸化鉄粉末が焼結される過程
で酸素（ガス）の抜け道となる微細なピンホール１０３
がある。大半のピンホール１０３は空洞１０２に連通し
ている。
【００１５】特開平９−２３１９８３号公報の技術は、
これ等ピンホール１０３も含めて電気メッキにより、Ｎ
ｉ被膜を形成しＦｅの溶出を防止したものである。図７
に、従来技術の金属多孔体２００の外観イメージを示
す。Ｎｉ被膜１０４にて、ピンホール１０３を完全にカ
バーするためには電流密度を上げ、厚いＮｉ被膜１０４
を電着させる必要があり経済的ではない。又、空洞１０
２やピンホール１０３部分には、メッキ液が浸透し難く
てまだら状のＮｉ被膜１０４となり易い。
これ等ピンホール１０３も含めて電気メッキにより、Ｎ
ｉ被膜を形成しＦｅの溶出を防止したものである。図７
に、従来技術の金属多孔体２００の外観イメージを示
す。Ｎｉ被膜１０４にて、ピンホール１０３を完全にカ
バーするためには電流密度を上げ、厚いＮｉ被膜１０４
を電着させる必要があり経済的ではない。又、空洞１０
２やピンホール１０３部分には、メッキ液が浸透し難く
てまだら状のＮｉ被膜１０４となり易い。
【００１６】図１に、本発明の第１実施例である電気メ
ッキにより、Ｃｏ被膜５を形成しＦｅの溶出を防止した
金属多孔体１０の外観イメージを示す。この単層のＣｏ
被膜５は、Ｎｉ被膜１０４より薄くてもＦｅの溶出防止
効果がある。Ｃｏ被膜５の形成過程では、骨格１内部の
空洞２部分にもピンホール１０３からメッキ液が侵入し
部分的にＣｏが電着する。これを電池用電極基板５０と
して利用するためには、シート状の骨格１の一部を破断
し連通孔６部分を顕微鏡視野に拡大した図２に示すよう
に、連通孔６部分に活物質７を充填すればよい。
ッキにより、Ｃｏ被膜５を形成しＦｅの溶出を防止した
金属多孔体１０の外観イメージを示す。この単層のＣｏ
被膜５は、Ｎｉ被膜１０４より薄くてもＦｅの溶出防止
効果がある。Ｃｏ被膜５の形成過程では、骨格１内部の
空洞２部分にもピンホール１０３からメッキ液が侵入し
部分的にＣｏが電着する。これを電池用電極基板５０と
して利用するためには、シート状の骨格１の一部を破断
し連通孔６部分を顕微鏡視野に拡大した図２に示すよう
に、連通孔６部分に活物質７を充填すればよい。
【００１７】つまり、図１の金属多孔体１０を電池用電
極基板５０として電解液中に浸せば、Ｃｏ被膜の一部が
電解液である強アルカリ液中に溶出し、Ｃｏメッキ工程
で充分にメッキ液の侵入しなかったＦｅの露出しやすい
微細なピンホール１０３部分にも導電性のあるＣｏ化合
物として沈着してＦｅの溶出を抑える。
極基板５０として電解液中に浸せば、Ｃｏ被膜の一部が
電解液である強アルカリ液中に溶出し、Ｃｏメッキ工程
で充分にメッキ液の侵入しなかったＦｅの露出しやすい
微細なピンホール１０３部分にも導電性のあるＣｏ化合
物として沈着してＦｅの溶出を抑える。
【００１８】さらには、骨格１の表面にＣｏメッキを施
すことにより初期充放電で導電性のあるＣｏ化合物を生
成させるので、生地のＦｅの骨格１が、電解液である強
アルカリ液中においては不動態であって活物質と接触し
ても集電力が微弱であるところ、Ｆｅの露出している骨
格１と活物質との間にも所謂導電性ネットワークが形成
され、活物質の利用効率が向上する。さらには、骨格１
表面に良好な導電性のあるＣｏ被膜が形成またはＣｏ化
合物が沈着しているので、短絡時のＦｅの溶出による影
響を受けにくい。
すことにより初期充放電で導電性のあるＣｏ化合物を生
成させるので、生地のＦｅの骨格１が、電解液である強
アルカリ液中においては不動態であって活物質と接触し
ても集電力が微弱であるところ、Ｆｅの露出している骨
格１と活物質との間にも所謂導電性ネットワークが形成
され、活物質の利用効率が向上する。さらには、骨格１
表面に良好な導電性のあるＣｏ被膜が形成またはＣｏ化
合物が沈着しているので、短絡時のＦｅの溶出による影
響を受けにくい。
【００１９】図３に、本発明の第２実施例である電気メ
ッキにより、Ｎｉ被膜１０４を形成した後、Ｃｏ被膜５
を形成しＦｅの溶出を防止した金属多孔体２０の外観イ
メージを示す。これを図２に示したように、電池用電極
基板５０として利用するには、連通孔６部分に活物質７
を充填すればよい。この第２実施例は、長尺のシート状
に作成されたＮｉ被膜１０４単層の金属多孔体１００を
電池用電極基板５０として加工する際に、その破断面か
らＦｅが露出するので、後工程のＣｏメッキにて破断面
にＣｏ被膜を形成することもできる。
ッキにより、Ｎｉ被膜１０４を形成した後、Ｃｏ被膜５
を形成しＦｅの溶出を防止した金属多孔体２０の外観イ
メージを示す。これを図２に示したように、電池用電極
基板５０として利用するには、連通孔６部分に活物質７
を充填すればよい。この第２実施例は、長尺のシート状
に作成されたＮｉ被膜１０４単層の金属多孔体１００を
電池用電極基板５０として加工する際に、その破断面か
らＦｅが露出するので、後工程のＣｏメッキにて破断面
にＣｏ被膜を形成することもできる。
【００２０】従来技術のＮｉ被膜１０４単層では、必ず
しもピンホール１０３にメッキ液が充分に侵入するとは
限らずＦｅが露出している部分や電池用電極基板５０と
して加工する際の破断面のＦｅ露出部分が存在するのに
対し、第２実施例では、電池用電極基板５０として電解
液中に浸せば、Ｃｏ被膜の一部が電解液である強アルカ
リ液中に溶出し、Ｎｉメッキ工程で充分にメッキ液の侵
入しなかったＦｅの露出しやすい微細なピンホール１０
３部分にも導電性のあるＣｏ化合物として沈着してＦｅ
の溶出を抑える。
しもピンホール１０３にメッキ液が充分に侵入するとは
限らずＦｅが露出している部分や電池用電極基板５０と
して加工する際の破断面のＦｅ露出部分が存在するのに
対し、第２実施例では、電池用電極基板５０として電解
液中に浸せば、Ｃｏ被膜の一部が電解液である強アルカ
リ液中に溶出し、Ｎｉメッキ工程で充分にメッキ液の侵
入しなかったＦｅの露出しやすい微細なピンホール１０
３部分にも導電性のあるＣｏ化合物として沈着してＦｅ
の溶出を抑える。
【００２１】Ｎｉ被膜１０４単層のみで、電池性能を損
なわない程度にＦｅの溶出を抑えるのには、Ｎｉ被膜は
最低０．８μｍ必要であるのに対し、Ｎｉ／Ｃｏ複層の
被膜では、Ｎｉ被膜を０．５μｍに抑えＣｏ被膜を０．
１μｍ近傍にメッキすれば同等の効果があり、高価なＮ
ｉ量を減少させることができる。
なわない程度にＦｅの溶出を抑えるのには、Ｎｉ被膜は
最低０．８μｍ必要であるのに対し、Ｎｉ／Ｃｏ複層の
被膜では、Ｎｉ被膜を０．５μｍに抑えＣｏ被膜を０．
１μｍ近傍にメッキすれば同等の効果があり、高価なＮ
ｉ量を減少させることができる。
【００２２】次に、金属多孔体を用いた各種の電池用電
極基板５０を実体の電池に採用して、電池性能を評価し
た結果につき説明する。
極基板５０を実体の電池に採用して、電池性能を評価し
た結果につき説明する。
【００２３】本発明の金属多孔体の製造方法は、平均粒
径が２０μｍ以下の安価な酸化鉄粉末と、バインダー樹
脂及び水もしくは有機溶剤等の希釈剤を混練することで
スラリーを作り、該スラリー中に厚さ３．０ｍｍで１イ
ンチ平方当たりの空孔数が４０個のポリウレタンフォー
ムを含浸する。その後、過剰塗着スラリーを絞りロール
にて除去して乾燥し、１２００℃の還元雰囲気中で熱処
理を行い有機樹脂成分を焼却すると同時にＦｅを焼結す
ると、ポリウレタンフォームの一辺は約７０％に収縮
し、厚さ２．０ｍｍで１インチ平方当たりの空孔数が５
５個のＦｅ金属多孔体が形成される。
径が２０μｍ以下の安価な酸化鉄粉末と、バインダー樹
脂及び水もしくは有機溶剤等の希釈剤を混練することで
スラリーを作り、該スラリー中に厚さ３．０ｍｍで１イ
ンチ平方当たりの空孔数が４０個のポリウレタンフォー
ムを含浸する。その後、過剰塗着スラリーを絞りロール
にて除去して乾燥し、１２００℃の還元雰囲気中で熱処
理を行い有機樹脂成分を焼却すると同時にＦｅを焼結す
ると、ポリウレタンフォームの一辺は約７０％に収縮
し、厚さ２．０ｍｍで１インチ平方当たりの空孔数が５
５個のＦｅ金属多孔体が形成される。
【００２４】この様にして製造した金属多孔体を電池用
電極基板として用いる際に、比較例Ａは、生地のＦｅ金
属多孔体とし、比較例Ｂは、電気Ｎｉメッキ浴液中で電
流密度１０Ａ／ｄｍ２のＮｉメッキを施し、厚さ０．５
μｍのＮｉ被膜を形成した。比較例Ｃは、電気Ｎｉメッ
キ浴液中で電流密度１６Ａ／ｄｍ２のＮｉメッキを施
し、厚さ０．８μｍのＮｉ被膜を形成した。
電極基板として用いる際に、比較例Ａは、生地のＦｅ金
属多孔体とし、比較例Ｂは、電気Ｎｉメッキ浴液中で電
流密度１０Ａ／ｄｍ２のＮｉメッキを施し、厚さ０．５
μｍのＮｉ被膜を形成した。比較例Ｃは、電気Ｎｉメッ
キ浴液中で電流密度１６Ａ／ｄｍ２のＮｉメッキを施
し、厚さ０．８μｍのＮｉ被膜を形成した。
【００２５】実施例Ａは、電気Ｃｏメッキ浴液中で電流
密度１０Ａ／ｄｍ２のＣｏメッキを施し、厚さ０．５μ
ｍのＣｏ被膜を形成した。実施例Ｂは、電気Ｎｉメッキ
浴液中で電流密度１０Ａ／ｄｍ２のＮｉメッキを施し、
厚さ０．５μｍのＮｉ被膜を形成した後、電気Ｃｏメッ
キ浴液中で電流密度１０Ａ／ｄｍ２のＣｏメッキを施
し、厚さ０．５μｍのＣｏ被膜を形成した。
密度１０Ａ／ｄｍ２のＣｏメッキを施し、厚さ０．５μ
ｍのＣｏ被膜を形成した。実施例Ｂは、電気Ｎｉメッキ
浴液中で電流密度１０Ａ／ｄｍ２のＮｉメッキを施し、
厚さ０．５μｍのＮｉ被膜を形成した後、電気Ｃｏメッ
キ浴液中で電流密度１０Ａ／ｄｍ２のＣｏメッキを施
し、厚さ０．５μｍのＣｏ被膜を形成した。
【００２６】次に、これ等の電池用電極基板を用いて、
実体としての図４に示すＮｉ−水素電池３００を製作し
た。図４において３０１は、電池用電極基板５０に水酸
化ニッケルを主成分とする活物質を充填して表面を均
し、１２０℃で１時間乾燥したものを１トン／ｃｍ２で
加圧して厚さ０．７ｍｍのシートに成し、縦長さ３５ｍ
ｍ、横幅７５ｍｍに裁断した陽極である。３０２は、電
池用電極基板５０にＭｍＮｉ（ミッシュメタルニッケ
ル）系水素吸蔵合金を主成分とする活物質を充填した陰
極である。
実体としての図４に示すＮｉ−水素電池３００を製作し
た。図４において３０１は、電池用電極基板５０に水酸
化ニッケルを主成分とする活物質を充填して表面を均
し、１２０℃で１時間乾燥したものを１トン／ｃｍ２で
加圧して厚さ０．７ｍｍのシートに成し、縦長さ３５ｍ
ｍ、横幅７５ｍｍに裁断した陽極である。３０２は、電
池用電極基板５０にＭｍＮｉ（ミッシュメタルニッケ
ル）系水素吸蔵合金を主成分とする活物質を充填した陰
極である。
【００２７】両極の間に親水処理を施したポリプロピレ
ン不織布から成るセパレータ３０３を介して、渦巻き状
に巻いて極板群を構成した。これを電槽（陰極端子）３
０５に収納し、比重１．３の苛性カリウム水溶液に３０
ｇ／ｌの水酸化リチウムの強アルカリの電解液を注入し
て、封口板３０６により電槽３０５を密閉した。封口板
３０６の上に陽極３０１と連絡する陽極端子３０４を配
置した。
ン不織布から成るセパレータ３０３を介して、渦巻き状
に巻いて極板群を構成した。これを電槽（陰極端子）３
０５に収納し、比重１．３の苛性カリウム水溶液に３０
ｇ／ｌの水酸化リチウムの強アルカリの電解液を注入し
て、封口板３０６により電槽３０５を密閉した。封口板
３０６の上に陽極３０１と連絡する陽極端子３０４を配
置した。
【００２８】このようにして用意したＮｉ−水素電池３
００に対し、放電電流６５ｍＡ及び１０００ｍＡにおけ
る放電電圧（Ｖ）と放電容量（ｍＡｈ）、また寿命試験
として６５ｍＡの放電を５００サイクル負荷した後の容
量維持率を評価した結果を表１に示す。
００に対し、放電電流６５ｍＡ及び１０００ｍＡにおけ
る放電電圧（Ｖ）と放電容量（ｍＡｈ）、また寿命試験
として６５ｍＡの放電を５００サイクル負荷した後の容
量維持率を評価した結果を表１に示す。
【００２９】
【表１】
【００３０】表１の結果を考察すると、比較例Ａは、明
らかに生地の骨格１からＦｅが溶出するため放電容量並
びに容量維持率共に低い。比較例Ｂも充分ではない。入
念にＮｉ被膜を形成した比較例Ｃに至り許容範囲の性能
が維持されている。実施例Ａ、Ｂ共に、骨格１表面に良
好な導電性のあるＣｏ被膜が形成またはＣｏ化合物が沈
着し、導電性のあるＣｏ化合物が骨格１と活物質７や活
物質７と活物質７との間に介在し、活物質７の利用効率
の向上しているのが窺える。
らかに生地の骨格１からＦｅが溶出するため放電容量並
びに容量維持率共に低い。比較例Ｂも充分ではない。入
念にＮｉ被膜を形成した比較例Ｃに至り許容範囲の性能
が維持されている。実施例Ａ、Ｂ共に、骨格１表面に良
好な導電性のあるＣｏ被膜が形成またはＣｏ化合物が沈
着し、導電性のあるＣｏ化合物が骨格１と活物質７や活
物質７と活物質７との間に介在し、活物質７の利用効率
の向上しているのが窺える。
【００３１】次に、骨格１表面の単層のＣｏ被膜の厚さ
を段階的に変化させて、第１実施例の寿命試験における
６５ｍＡの放電を５００サイクル負荷した後の容量維持
率を評価した結果を表２に示す。
を段階的に変化させて、第１実施例の寿命試験における
６５ｍＡの放電を５００サイクル負荷した後の容量維持
率を評価した結果を表２に示す。
【００３２】
【表２】
【００３３】表２によれば、実施例ＣのＣｏ被膜の厚さ
が０．０１μｍであっても効果が現れ、実施例ＤのＣｏ
被膜の厚さが０．１μｍになれば、当面の容量維持率の
合格ラインである９０％以上を有する比較例Ｃと同等の
性能の得られることが判る。さらに、第２実施例の効果
を検証するために、比較例Ａの電池用電極基板にＮｉ被
膜を０．２μｍ並びに０．５μｍ形成し、その上にＣｏ
被膜を段階的に変化させて、寿命試験である６５ｍＡの
放電を５００サイクル負荷した後に容量維持率を評価し
た結果を表３に示す。
が０．０１μｍであっても効果が現れ、実施例ＤのＣｏ
被膜の厚さが０．１μｍになれば、当面の容量維持率の
合格ラインである９０％以上を有する比較例Ｃと同等の
性能の得られることが判る。さらに、第２実施例の効果
を検証するために、比較例Ａの電池用電極基板にＮｉ被
膜を０．２μｍ並びに０．５μｍ形成し、その上にＣｏ
被膜を段階的に変化させて、寿命試験である６５ｍＡの
放電を５００サイクル負荷した後に容量維持率を評価し
た結果を表３に示す。
【００３４】
【表３】
【００３５】表３によれば、比較例Ｄと実施例Ｇは、共
にＮｉ被膜が０．２μｍと薄くても微量のＣｏ被膜の存
在する実施例Ｇの方が大幅に電池性能の改善されている
ことが判る。さらに、Ｎｉ被膜を２．５倍に増加した比
較例Ｂであっても実施例Ｇより電池性能が劣る。しか
し、Ｃｏ被膜の存在する実施例Ｂ、実施例Ｇ乃至Ｋは明
らかに電池性能が向上している。
にＮｉ被膜が０．２μｍと薄くても微量のＣｏ被膜の存
在する実施例Ｇの方が大幅に電池性能の改善されている
ことが判る。さらに、Ｎｉ被膜を２．５倍に増加した比
較例Ｂであっても実施例Ｇより電池性能が劣る。しか
し、Ｃｏ被膜の存在する実施例Ｂ、実施例Ｇ乃至Ｋは明
らかに電池性能が向上している。
【００３６】
【発明の効果】骨格がＦｅを主体とする金属から成る金
属多孔体に、電気メッキによる単層のＣｏ被膜もしくは
あらかじめＮｉ被膜を形成した後Ｃｏ被膜を形成した金
属極板を、電池用電極基板として電解液中に浸せば、単
層のＣｏ被膜の一部が電解液である強アルカリ液中に溶
出し、Ｃｏメッキ工程で充分にメッキ液の侵入しなかっ
たＦｅの露出しやすい金属多孔体の骨格に存在する微細
なピンホール部分にも導電性のあるＣｏ化合物として沈
着してＦｅの溶出を抑えるので、電池性能を向上させる
ことができる。
属多孔体に、電気メッキによる単層のＣｏ被膜もしくは
あらかじめＮｉ被膜を形成した後Ｃｏ被膜を形成した金
属極板を、電池用電極基板として電解液中に浸せば、単
層のＣｏ被膜の一部が電解液である強アルカリ液中に溶
出し、Ｃｏメッキ工程で充分にメッキ液の侵入しなかっ
たＦｅの露出しやすい金属多孔体の骨格に存在する微細
なピンホール部分にも導電性のあるＣｏ化合物として沈
着してＦｅの溶出を抑えるので、電池性能を向上させる
ことができる。
【００３７】また、ＮｉとＣｏの複合被膜が金属多孔体
の骨格に存在する場合は、 Ｃｏ被膜の一部が電解液で
ある強アルカリ液中に溶出し、Ｎｉメッキ工程で充分に
メッキ液の侵入しなかったＦｅの露出しやすい金属多孔
体の骨格に存在する微細なピンホール部分にも導電性の
あるＣｏ化合物として沈着してＦｅの溶出を抑えるの
で、電池性能を向上させることができる。
の骨格に存在する場合は、 Ｃｏ被膜の一部が電解液で
ある強アルカリ液中に溶出し、Ｎｉメッキ工程で充分に
メッキ液の侵入しなかったＦｅの露出しやすい金属多孔
体の骨格に存在する微細なピンホール部分にも導電性の
あるＣｏ化合物として沈着してＦｅの溶出を抑えるの
で、電池性能を向上させることができる。
【図１】本発明の第１実施例の金属多孔体の外観図であ
る。
る。
【図２】本発明の顕微鏡視野に拡大した電池用電極基板
の破断面である。
の破断面である。
【図３】本発明の第２実施例の金属多孔体の外観図であ
る。
る。
【図４】本発明の電池用電極基板を利用したＮｉ−水素
電池の構成図である。
電池の構成図である。
【図５】本発明の利用する金属多孔体の外観図である。
【図６】本発明の利用する金属多孔体の顕微鏡視野に拡
大した外観図である。
大した外観図である。
【図７】従来技術の金属多孔体の外観図である。
１：骨格 ２：空洞 １０３：ピンホール １０４：Ｎｉ被膜 ５：Ｃｏ被膜 ６：連通孔 ７：活物質 １０、２０：金属多孔体 ５０：電池用電極基板
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山中 正策 兵庫県伊丹市昆陽北一丁目１番１号 住友 電気工業株式会社伊丹製作所内 Ｆターム(参考） 4K018 AA24 AD09 BA13 BA14 CA33 DA03 DA12 DA31 FA50 HA08 KA38 5H017 AA02 AA03 BB04 BB08 BB09 BB12 BB14 BB16 BB17 CC25 CC27 DD05 DD08 EE04
Claims (4)
- 【請求項１】 金属多孔体を形成する骨格がＦｅを主体
とする金属から成り、前記骨格の表面にＣｏ被膜がメッ
キされて、骨格間に形成される連通孔に活物質を充填し
たことを特徴とする電池用電極基板。 - 【請求項２】 前記骨格とＣｏ被膜の間に、Ｎｉ被膜が
全面若しくは一部に介在する請求項１に記載の電池用電
極基板。 - 【請求項３】 樹脂から成る多孔体に、Ｆｅ又はＦｅ酸
化物の粉末をバインダー樹脂及び水若しくは有機溶剤等
の希釈剤にて混練したスラリーを塗布して乾燥した後、
還元雰囲気中で熱処理を行い有機樹脂成分を除去すると
共にＦｅの焼結を成してＦｅ金属多孔体を形成し、前記
Ｆｅ金属骨格表面にＣｏ被膜をメッキして、骨格間に形
成される連通孔に活物質を充填したことを特徴とする電
池用電極基板の製造方法。 - 【請求項４】 前記Ｆｅ金属骨格の表面にあらかじめＮ
ｉ被膜をメッキした後、その上にＣｏ被膜をメッキする
請求項３に記載の電池用電極基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11008750A JP2000208150A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 電池用電極基板と製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP11008750A JP2000208150A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 電池用電極基板と製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2000208150A true JP2000208150A (ja) | 2000-07-28 |
Family
ID=11701616
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP11008750A Pending JP2000208150A (ja) | 1999-01-18 | 1999-01-18 | 電池用電極基板と製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2000208150A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013061760A1 (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 住友電気工業株式会社 | 電極材料およびそれを用いた電池、非水電解質電池、キャパシタ |
-
1999
- 1999-01-18 JP JP11008750A patent/JP2000208150A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013061760A1 (ja) * | 2011-10-24 | 2013-05-02 | 住友電気工業株式会社 | 電極材料およびそれを用いた電池、非水電解質電池、キャパシタ |
| CN103907228A (zh) * | 2011-10-24 | 2014-07-02 | 住友电气工业株式会社 | 电极材料、以及均包括该材料的电池、非水电解质电池和电容器 |
| US9553300B2 (en) | 2011-10-24 | 2017-01-24 | Sumitomo Electric Industries, Ltd. | Electrode material; and battery, nonaqueous-electrolyte battery, and capacitor all incorporating the material |
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