JP2000345210A - 二次電池負極板及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 延性及び導電性を有する金属粉末と水素吸蔵
合金粉末とを混合した混合粉末の芯材に対する剥離を防
止する。 【解決手段】 多数の貫通孔２を開口した板状の芯材３
の両面に多数の突起４を形成し、この芯材３の両面に対
し延性及び導電性を有する金属粉末５と水素吸蔵合金粉
末６との混合粉末７を通電圧延により固定して二次電池
の負極板１を構成する。このようにすれば、芯材３の両
面に形成された多数の突起４が混合粉末７に対し食い込
み、しかも、多数の突起４の形成により芯材３と混合粉
末７との接触面積が増加されるので、混合粉末７が芯材
３の両面に対し強固に固定されて芯材３から剥離し難く
なる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は二次電池負極板及び
その製造方法に関し、特に電気自動車等に用いられるニ
ッケル電池、ニッカド電池等の二次電池としての基本性
能を高め得るようにした二次電池負極板及びその製造方
法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来より、ニッケル水素電池、ニッカド
水素電池のような二次電池の負極側の電極には、ランタ
ン−ニッケル系のような水素吸蔵合金粉末によって成形
された水素吸蔵板からなる負極板が用いられている。

【０００３】図１３はニッケル水素電池の場合で例示し
た二次電池の構造を示す図であり、ここに図示されてい
るニッケル水素電池は、底部ａを有し上部が開口したケ
ースｂを備えており、ケースｂの内部には、焼結ニッケ
ルに水酸化ニッケル：Ｎｉ（ＯＨ）₂と導電剤を含む有
機バインダとを混合してなるペースト状の物質を注入し
た正極板ｃと、水素吸蔵合金からなる負極板ｄと、正極
板ｃと負極板ｄとの間に介在させた布状を有して電解液
を染み込ませたセパレータｅとを重ねて「なるとまき」
状に巻き重ねたものを収容している。

【０００４】ケースｂの開口部には、前記正極板ｃに接
続される正極集電体ｆが設けられ、更に正極集電体ｆの
上部には、絶縁ガスケットｇを介して開口を閉塞するよ
うにした封口板ｈが設けられている。封口板ｈの中央に
は、安全弁ｉを介してキャップｊが設けられている。

【０００５】負極板ｄは、水素の吸収・放出によって充
電と放電を繰り返す。従って、このような負極板ｄは、
水素原子、分子、又はイオンを含んだ電解液或いはガス
等が透過可能な適宜の液体又は気体透過性を備えた多孔
質体である必要があると共に、所要の強度を備えている
必要がある。

【０００６】このため、従来の負極板ｄは、図１４に一
部を拡大して示すように、２０〜６０μ程度に薄く延ば
した鋼板ｋにパンチング等により貫通孔ｌを開けて多孔
板とし、この多孔板の表面に、ニッケルメッキｍを施す
ことにより芯材ｎを構成し、芯材ｎの表面に、例えばラ
ンタン−ニッケル（Ｌａ−Ｎｉ）系等の水素吸蔵合金粉
末ｏと、樹脂等の接着剤ｐに導電微粒を添加して成る導
電性有機バインダとを混合したスラリｑを塗布し、これ
を乾燥させた後、プレス加圧することによって例えば２
５０〜４５０μ程度の板厚精度を保持させた負極板ｄと
していた。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うにして、芯材ｎにスラリｑを塗布して乾燥させること
により負極板ｄを構成する方式の場合は、 塗布、乾燥、プレス等の多数の工程が必要である 有機バインダを必要とする為、電池の活物質である水
素吸蔵合金の単位体積当りの充填量を向上することがで
きない 水素吸蔵合金粉末ｏが芯材ｎに対して粗い状態で担持
されていて密度が低く、しかも、粉末粒子同士が電気的
には殆ど接続されていないので、水素吸蔵合金粉末ｏ同
志の電気的な接着力が小さいために水素吸蔵合金粉末ｏ
に高い導電性ネットワークを形成することができず、高
率放電特性を得ることができないという問題を有してい
た。

【０００８】そこで、本発明者は、従来における導電性
有機バインダに換えて、延性及び導電性を有する金属粉
末を採用し、この金属粉末を水素吸蔵合金粉末と混合し
た混合粉末を板状の芯材の両面に対し通電圧延して負極
板を製造する技術を創案し、この技術を特願平１１−６
８３０７号として既に出願しているが、このようにした
場合には、導電性の金属粉末により水素吸蔵合金粉末の
粒子相互間が電気的に接続されて良好な導電性ネットワ
ークが形成され、これにより高率放電特性が得られると
いう利点がある反面、芯材に対する混合粉末の接着力が
小さいために該混合粉末が芯材から剥がれ落ち易くなる
という不具合があった。

【０００９】本発明は上述の実情に鑑みてなしたもの
で、延性及び導電性を有する金属粉末と水素吸蔵合金粉
末とを混合した混合粉末の芯材に対する剥離を防止する
ことを目的としている。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明は、多数の貫通孔
を開口した板状の芯材の両面に多数の突起を形成し、こ
の芯材の両面に対し延性及び導電性を有する金属粉末と
水素吸蔵合金粉末との混合粉末を通電圧延により固定し
て成る二次電池負極板、に係るものである。

【００１１】而して、このような二次電池負極板によれ
ば、芯材の両面に形成された多数の突起が延性及び導電
性を有する金属粉末と水素吸蔵合金粉末との混合粉末に
対し食い込み、しかも、多数の突起の形成により芯材と
混合粉末との接触面積が増加されるので、混合粉末が芯
材の両面に対し強固に固定されて芯材から剥離し難くな
る。

【００１２】また、従来における導電性有機バインダを
使用せずに、延性及び導電性を有する金属粉末を水素吸
蔵合金粉末に混合して板状の芯材の両面に対し通電圧延
により固定するようにしているので、導電性の金属粉末
により水素吸蔵合金粉末の粒子相互間が電気的に接続さ
れて良好な導電性ネットワークが形成され、これにより
高率放電特性が得られ、従来と同じ出力を得るに際し大
幅なコンパクト化を図ることが可能となる。

【００１３】また、本発明においては、芯材の両面に多
数の突起を形成することに換えて、凹凸部を形成するよ
うにしても良い。

【００１４】更に、本発明は、多数の貫通孔を開口した
板状の芯材としてメタルラスを採用し、この芯材の両面
に対し延性及び導電性を有する金属粉末と水素吸蔵合金
粉末との混合粉末を通電圧延により固定して成る二次電
池負極板、にも係るものである。

【００１５】また、芯材の両面に多数の突起や凹凸部を
形成するにあたっては、導電性の金属板にパンチングに
より多数の貫通孔を開口して板状の芯材とし、該芯材の
両面に光硬化樹脂を塗布して突起形成予定部以外に光を
当てた後、光硬化樹脂を洗い流して多数の樹脂除去部が
点在した樹脂硬化層を芯材の表面に残し、次いで、この
芯材をメッキ槽に浸漬して前記各樹脂除去部に突起状、
若しくは凸型状にメッキを析出させるようにすれば良
く、これにより得られた多数の突起や凹凸部を両面に有
する芯材を導電性の一対の圧延ロール間に通しながら、
延性及び導電性を有する金属粉末と水素吸蔵合金粉末と
の混合粉末を前記芯材の表面に供給して通電圧延を行う
ことによって、該芯材の両面に対し前記混合粉末を焼結
固定した負極板を製造することができる。

【００１６】また、導電性の金属板に同一方向に向け断
続的にスリットを入れ、該スリットの向きと直角方向に
前記金属板を引き延ばすことにより前記各スリットを拡
張して多数の貫通孔を形成したメタルラスを芯材とし、
このメタルラスから成る芯材を導電性の一対の圧延ロー
ル間に通しながら、延性及び導電性を有する金属粉末と
水素吸蔵合金粉末との混合粉末を前記芯材の表面に供給
して通電圧延を行い、該芯材の両面に対し前記混合粉末
を焼結固定するようにしても良い。

【００１７】

【発明の実施の形態】以下、本発明を実施する形態を図
面を参照しつつ説明する。

【００１８】図１は本発明の二次電池負極板の一例を示
すものであり、ここに図示する負極板１は、多数の貫通
孔２を開口した板状の芯材３の両面に多数の突起４を形
成し、この芯材３の両面に対し延性及び導電性を有する
金属粉末５と水素吸蔵合金粉末６との混合粉末７を通電
圧延により固定したものとなっている。

【００１９】ここで、水素吸蔵合金粉末６には、例えば
ランタン−ニッケル系の水素吸蔵合金を粉砕したものを
用いれば良く、延性及び導電性を有する金属粉末５に
は、例えばニッケルやニッケルを主成分とした合金等を
粉状、片状、繊維状に削り出したものを用いれば良い。

【００２０】尚、金属粉末５と水素吸蔵合金粉末６との
混合割合について試験した結果、水素吸蔵合金粉末６に
対する金属粉末５の混合割合は略５〜２０％の範囲が好
ましく、このような混合割合した場合に良好な水素透過
性と高い引張強度が得られた。

【００２１】そして、図１の負極板１を製造するに際し
ては、例えば２０〜６０μ程度に薄く延ばしたニッケル
板に対しパンチングにより多数の貫通孔２を開口して芯
材３とし、図２に示す如く、この芯材３の両面に光硬化
樹脂８を塗布して突起４の形成予定部以外に光を当てた
後、図３に示す如く、光硬化樹脂８を洗い流して多数の
樹脂除去部９が点在した樹脂硬化層１０を芯材３の表面
に残し、次いで、図４に示す如く、この芯材３をメッキ
槽１１に浸漬して前記各樹脂除去部９に突起状にメッキ
を析出させて突起４を形成し、これによって、図５に示
す如く、多数の突起４を表面に点在させて成る芯材３を
製作する。

【００２２】そして、このようにして得られた芯材３
を、図６に模式的に示すように、導電性の一対の圧延ロ
ール１２，１３間に通しながら、延性及び導電性を有す
る金属粉末５と水素吸蔵合金粉末６との混合粉末７を前
記芯材３の表面に供給して通電圧延を行い、該芯材３の
両面に対し前記混合粉末７を焼結固定させて負極板１を
完成させる。

【００２３】即ち、前記各圧延ロール１２，１３は、導
電性材料にて構成されており、交流或いは直流の電源装
置に接続されて該電源装置により圧延ロール１２，１３
間に電流が流されるようにしてあり、混合粉末７を通電
により瞬時に加熱して水素吸蔵合金粉末６に組織変化
（水素吸蔵合金粉末６は長時間高温下に晒されると金属
組織変化を起こして水素吸蔵能力が喪失する）を起こさ
せないようにしてある。

【００２４】尚、圧延ロール１２，１３の圧延部は、Ｎ
₂、Ａｒ等の不活性ガス雰囲気、Ｈ₂等の還元性ガス雰囲
気、真空雰囲気等として、通電圧延時の酸化を防止し得
るようにしておくことが好ましい。

【００２５】而して、このように製造された負極板１に
よれば、芯材３の両面に形成された多数の突起４が、延
性及び導電性を有する金属粉末５と水素吸蔵合金粉末６
との混合粉末７に対し食い込み、しかも、多数の突起４
の形成により芯材３と混合粉末７との接触面積が増加さ
れるので、混合粉末７が芯材３の両面に対し強固に固定
されて芯材３から剥離し難くなる。

【００２６】また、従来における導電性有機バインダを
使用せずに、延性及び導電性を有する金属粉末５を水素
吸蔵合金粉末６に混合して板状の芯材３の両面に対し通
電圧延により固定するようにしているので、導電性の金
属粉末５により水素吸蔵合金粉末６の粒子相互間が電気
的に接続されて良好な導電性ネットワークが形成され、
これにより高率放電特性が得られ、従来と同じ出力を得
るに際し大幅なコンパクト化を図ることが可能となり、
また、製造工程が短縮されるのでコストダウンも可能と
なる。

【００２７】図７は本発明の別の形態例を示すもので、
芯材３の両面に多数の突起４を形成することに換えて、
多数の凸部１４と凹部１５を形成するようにしたもので
あり、要するに、前述した図３における樹脂除去部９を
大きめに確保し、図８に示す如く、芯材３をメッキ槽１
１に浸漬して前記各樹脂除去部９に凸型状にメッキを析
出させて凸部１４を形成し、これによって、図９に示す
如く、多数の凸部１４を表面に点在させ且つ各凸部１４
の相互間を凹部１５とした芯材３を得て、この芯材３を
先の形態例の場合と同様に一対の圧延ロール１２，１３
（図６参照）間に通しながら、延性及び導電性を有する
金属粉末５と水素吸蔵合金粉末６との混合粉末７を前記
芯材３の表面に供給して通電圧延を行い、該芯材３の両
面に対し前記混合粉末７を焼結固定させて負極板１とし
たものである。

【００２８】そして、このようにした場合にも、芯材３
の両面に形成された多数の凸部１４が、延性及び導電性
を有する金属粉末５と水素吸蔵合金粉末６との混合粉末
７に対し食い込み且つ各凸部１４間の凹部１５に混合粉
末７が嵌まり込み、しかも、多数の凸部１４と凹部１５
の形成により芯材３と混合粉末７との接触面積が増加さ
れるので、混合粉末７が芯材３の両面に対し強固に固定
されて芯材３から剥離し難くなる。

【００２９】図１０は本発明の更に別の形態例を示すも
ので、多数の貫通孔２を開口した板状の芯材３としてメ
タルラスを採用し、この芯材３の両面に対し延性及び導
電性を有する金属粉末５と水素吸蔵合金粉末６との混合
粉末７を通電圧延により固定したものである。

【００３０】即ち、ここで図示しているメタルラスは、
図１１に平面的に示すように、例えば５０〜６０μ程度
に薄く延ばしたニッケル板に対し同一方向（図１１中に
矢印Ａで示す方向）に向け断続的にスリットを入れ、該
スリットの向きと直角方向（図１１中に矢印Ｂで示す方
向）に前記ニッケル板を引き延ばすことにより前記各ス
リットを拡張して多数の貫通孔２を形成した従来周知の
製法によるものであり、このメタルラスから成る芯材３
を導電性の一対の圧延ロール１２，１３（図６参照）間
に通しながら、延性及び導電性を有する金属粉末５と水
素吸蔵合金粉末６との混合粉末７を前記芯材３の表面に
供給して通電圧延を行い、該芯材３の両面に対し前記混
合粉末７を焼結固定させて負極板１としている。

【００３１】そして、図１２に拡大して示すように、前
述した如き製法により作られるメタルラスは、引き延ば
し前のニッケル板の平面に対し、引き延ばし後に略菱形
状を成す貫通孔２の各辺部が捩じれて引き延ばし方向
（図１２中に矢印Ｂで示す方向）に傾斜し、しかも、ス
リットの向き（図１２中に矢印Ａで示す方向）に交互に
山谷を繰り返す波打ち形状を成し且つこの波打ち形状が
引き延ばし方向に互い違いに山谷を成すように形成され
るので、延性及び導電性を有する金属粉末５と水素吸蔵
合金粉末６との混合粉末７に対し貫通孔２の各辺部が縫
うように食い込むので、混合粉末７が芯材３の両面に対
し強固に固定されて芯材３から剥離し難くなる。

【００３２】尚、本発明は上述した形態例にのみ限定さ
れるものではなくニッケル水素及びニッカド電池の負極
板以外に、例えば、ニッケル水素電池の正極板及びリチ
ウムイオン電池の正及び負極板の製造法にも適用可能で
あること、延性及び導電性を有する金属粉末、水素吸蔵
合金粉末、芯材に関する具体的な材質に関しては、明細
書中に具体的に記述したもの以外の材質を選定しても良
いこと、その他、本発明の要旨を逸脱しない範囲内にお
いて種々変更を加え得ること、等は勿論である。

【００３３】

【発明の効果】上記した本発明の二次電池負極板及びそ
の製造方法によれば、導電性有機バインダを使用しなく
ても、延性及び導電性を有する金属粉末と水素吸蔵合金
粉末との混合粉末を芯材の両面に対し強固に固定させる
ことができるので、前記混合粉末の芯材に対する剥離を
防止することができ、しかも、導電性の金属粉末により
水素吸蔵合金粉末の粒子相互間を電気的に接続して良好
な導電性ネットワークを形成することができるので、こ
れにより高率放電特性を得ることができ、従来と同じ出
力を得るに際し大幅なコンパクト化を図ることができ、
また、塗布、乾燥、プレス工程がなくなるので製造工程
を大幅に短縮することができる等の優れた効果を奏し得
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明を実施する形態の一例を示す断面図であ
る。

【図２】芯材の両面に光硬化樹脂を塗布した状態を模式
的に示す断面図である。

【図３】芯材の両面に樹脂硬化層を形成した状態を模式
的に示す断面図である。

【図４】各樹脂除去部にメッキを突起状に析出させた状
態を模式的に示す断面図である。

【図５】多数の突起を表面に点在させて成る芯材の平面
図である。

【図６】芯材の両面に水素吸蔵合金粉末を金属粉末と共
に通電圧延している状態を示す概略図である。

【図７】本発明の別の形態例を示す断面図である。

【図８】各樹脂除去部にメッキを凸型状に析出させた状
態を模式的に示す断面図である。

【図９】多数の凸部を表面に点在させ且つ各凸部の相互
間を凹部とした芯材の平面図である。

【図１０】本発明の更に別の形態例を示す断面図であ
る。

【図１１】メタルラスから成る芯材の平面図である。

【図１２】メタルラスの詳細を示す部分的な拡大図であ
る。

【図１３】二次電池の一例における一部を破断して展開
した斜視図である。

【図１４】従来の負極板の一例を模式的に示す断面図で
ある。

【符号の説明】

１ 負極板 ２ 貫通孔 ３ 芯材 ４ 突起 ５ 金属粉末 ６ 水素吸蔵合金粉末 ７ 混合粉末 ８ 光硬化樹脂 ９ 樹脂除去部 １０ 樹脂硬化層 １１ メッキ槽 １２ 圧延ロール １３ 圧延ロール １４ 凸部 １５ 凹部

Claims (6)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 多数の貫通孔を開口した板状の芯材の両
   面に多数の突起を形成し、この芯材の両面に対し延性及
   び導電性を有する金属粉末と水素吸蔵合金粉末との混合
   粉末を通電圧延により固定して成る二次電池負極板。
2. 【請求項２】 多数の貫通孔を開口した板状の芯材の両
   面に多数の凹凸部を形成し、この芯材の両面に対し延性
   及び導電性を有する金属粉末と水素吸蔵合金粉末との混
   合粉末を通電圧延により固定して成る二次電池負極板。
3. 【請求項３】 多数の貫通孔を開口した板状の芯材とし
   てメタルラスを採用し、この芯材の両面に対し延性及び
   導電性を有する金属粉末と水素吸蔵合金粉末との混合粉
   末を通電圧延により固定して成る二次電池負極板。
4. 【請求項４】 請求項１に記載の二次電池負極板の製造
   方法であって、導電性の金属板にパンチングにより多数
   の貫通孔を開口して板状の芯材とし、該芯材の両面に光
   硬化樹脂を塗布して突起形成予定部以外に光を当てた
   後、光硬化樹脂を洗い流して多数の樹脂除去部が点在し
   た樹脂硬化層を芯材の表面に残し、次いで、この芯材を
   メッキ槽に浸漬して前記各樹脂除去部に突起状にメッキ
   を析出させ、これにより得られた多数の突起を両面に有
   する芯材を導電性の一対の圧延ロール間に通しながら、
   延性及び導電性を有する金属粉末と水素吸蔵合金粉末と
   の混合粉末を芯材の表面に供給して通電圧延を行い、該
   芯材の両面に対し前記混合粉末を焼結固定することを特
   徴とする二次電池負極板の製造方法。
5. 【請求項５】 請求項２に記載の二次電池負極板の製造
   方法であって、導電性の金属板にパンチングにより多数
   の貫通孔を開口して板状の芯材とし、該芯材の両面に光
   硬化樹脂を塗布して突起形成予定部以外に光を当てた
   後、光硬化樹脂を洗い流して多数の樹脂除去部が点在し
   た樹脂硬化層を芯材の表面に残し、次いで、この芯材を
   メッキ槽に浸漬して前記各樹脂除去部に凸型状にメッキ
   を析出させ、これにより得られた多数の凸部と該凸部間
   に形成される凹部とを両面に有する芯材を導電性の一対
   の圧延ロール間に通しながら、延性及び導電性を有する
   金属粉末と水素吸蔵合金粉末との混合粉末を前記芯材の
   表面に供給して通電圧延を行い、該芯材の両面に対し前
   記混合粉末を焼結固定することを特徴とする二次電池負
   極板の製造方法。
6. 【請求項６】 請求項３に記載の二次電池負極板の製造
   方法であって、導電性の金属板に同一方向に向け断続的
   にスリットを入れ、該スリットの向きと直角方向に前記
   金属板を引き延ばすことにより前記各スリットを拡張し
   て多数の貫通孔を形成したメタルラスを芯材とし、この
   メタルラスから成る芯材を導電性の一対の圧延ロール間
   に通しながら、延性及び導電性を有する金属粉末と水素
   吸蔵合金粉末との混合粉末を前記芯材の表面に供給して
   通電圧延を行い、該芯材の両面に対し前記混合粉末を焼
   結固定することを特徴とする二次電池負極板の製造方
   法。