JP2001011507A

JP2001011507A - 合金粉末シートの製造方法及び装置

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Publication number: JP2001011507A
Application number: JP11189389A
Authority: JP
Inventors: Isao Imai; 功今井; Tomotoshi Mochizuki; 智俊望月
Original assignee: IHI Corp
Current assignee: IHI Corp
Priority date: 1999-07-02
Filing date: 1999-07-02
Publication date: 2001-01-16
Anticipated expiration: 2019-07-02
Also published as: JP4203691B2

Abstract

(57)【要約】【課題】負極材の電気抵抗を低減して電池性能を高め
ることができ、かつ生産性が高い合金粉末シートの製造
方法及び装置を提供する。【解決手段】１対の成形ロール１１を有し、薄い帯状
金属５をそのロール隙に通し、その片側または両側に水
素吸蔵合金３を含むグリーンシート６を供給し、供給さ
れた材料を成形ロール間で板状に圧延成形すると同時に
加熱する。グリーンシート６は、水素吸蔵合金の粉体表
面に金属をメッキまたはコーティングし、或いは微細な
金属粉を混合し、さらにロール成形機で所定の厚みに成
形して製造する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、水素吸蔵合金の粉
末からなる合金粉末シートの製造方法及び装置に関す
る。

【０００２】

【従来の技術】図５は、２次電池の一種であるニッケル
水素二次電池の構造図である。この図に示すように、例
えばニッケル水素二次電池には、芯材と呼ばれるシ−ト
材と水素吸蔵合金からなる負極板１が用いられている。

【０００３】図６はこの負極板の従来の製造工程図であ
る。この図に示すように、ニッケル水素二次電池の負極
材１として従来製造されていた合金粉末シートは、中心
に芯材２としてパンチシートをおき、その両面に水素吸
蔵合金３（ＭＨ）と有機系バインダー４の混合物をバイ
ンダの接着力で塗布し乾燥後、プレス等で板厚を調整し
製造している。言い換えれば、従来は厚みの薄いパンチ
状の穴のあいた帯状金属２の両面または片面に、水素吸
蔵合金の粉末３を接着用材４と混合し、薄い金属に塗り
付けて層状に成形し、プレスなどで圧力をかけて固着さ
せシート材を成形し、これをロール状に巻いて電池に組
み込み使用している。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、上述した従来
の合金粉末シートの製造手段には、以下の問題点があっ
た。（１）負極材１の固着剤に有機系バインダー４を使用し
ているため、有機系バインダー自体の絶縁性により負極
材１を用いた電池（例えばニッケル水素二次電池）から
電荷を引き出すときの電気抵抗が大きくり、大電流の充
放電を行うことができないという制限がある。（２）プレス装置で板厚精度を出しているため、間欠的
な作業となり生産性が悪い。

【０００５】すなわち、水素吸蔵合金を帯状にするため
に粉体と接着用材４を使用して固着するが、接着用材４
は通常有機体で、電気特性が不導体である。従って、薄
いパンチ状の穴のあいた帯状金属２に貼り付けたとして
も、水素吸蔵合金３からの放出された電流、または充電
のための電流は不導体に阻害されて十分に低い抵抗値で
伝導することができない。また製造段階では、接着剤４
を使うので、薄いパンチ状の穴のあいた帯状金属２に塗
布するかたちとなり、最終的にプレスなどで圧力をかけ
るなどが必要となり、多大な工数と費用を要する製造コ
ストがかかっている。今後、自動車の電気動力に使用す
るためには、この製造コストを下げることが大きな課題
となってきている。

【０００６】本発明は、かかる問題点を解決するために
創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、負
極材の電気抵抗を低減して電池性能を高めることがで
き、かつ生産性が高い合金粉末シートの製造方法及び装
置を提供することにある。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明によれば、薄い帯
状金属（５）を１対の成形ロール（１１）のロール隙に
通し、その片側または両側に水素吸蔵合金（３）を含む
グリーンシート（６）を供給し、供給された材料を成形
ロール間で板状に圧延成形すると同時に加熱する、こと
を特徴とする合金粉末シートの製造方法が提供される。

【０００８】また、１対の成形ロール（１１）を有し、
薄い帯状金属（５）をそのロール隙に通し、その片側ま
たは両側に水素吸蔵合金（３）を含むグリーンシート
（６）を供給し、供給された材料を成形ロール間で板状
に圧延成形すると同時に加熱する、ことを特徴とする合
金粉末シートの製造装置が提供される。

【０００９】本発明の好ましい実施形態によれば、、前
記グリーンシート（６）は、水素吸蔵合金の粉体表面に
金属をメッキまたはコーティングし、或いは微細な金属
粉を混合し、さらにロール成形機で所定の厚みに成形し
て製造する。

【００１０】上記本発明の方法および装置によれば、製
品の最終厚みに粉体からいきなり成形し結合させるの
で、製造工程は極度に簡略化され、設備コストならびに
運転コストが少なく、費用削減ができる。このため、水
素吸蔵合金のシート材のコストを極度に削減でき、安価
な工業製品を供給することに貢献できる。また、グリー
ンシートの製造に接着剤を使用しないので、充電放電抵
抗を低く抑えることができる。さらに、グリーンシート
には有機体がなく、ニッケルなどの金属によるネットワ
ークが形成されていて、電流が導電体のネットワークを
通して、薄い金属帯に集電されるので、導電抵抗値が低
くなり、発熱の損失がなくなり、高い電流値の放電充電
の高い効率が得られる。

【００１１】本発明の好ましい実施形態によれば、前記
加熱は通電加熱であり、かつ通電加熱されたロール間で
ロール自体の通電による発熱も含めて短時間に加熱し、
供給された層状の金属を溶融させずに活性面が圧延でで
きたところを拡散結合してシート状に成形する。この構
成により、水素吸蔵合金の活性を損なうことなく、導電
抵抗値が低いグリーンシートを成形することができる。

【００１２】また前記グリーンシート（６）を軸方向に
間隔を隔てて複数列に供給する、ことが好ましい。この
構成により、電池に組み込む幅のシート材（７）を同時
に複数列製造することができ、生産性を更に高めること
ができる。

【００１３】さらに、圧延成形したシート材（７）を還
元処理する還元炉（１３）と、シート材に変形を加えて
厚みを調整すると共に厚みを均一に制御する圧延機（１
４）とを備えることにより、シート材の還元処理と板厚
調整を行うことができる。また、前記１対の成形ロール
（１１）を不活性ガス雰囲気、還元雰囲気または真空雰
囲気に保持する密封装置（１６）を備えることにより、
シート材の酸化防止、あるいは還元処理ができる。ま
た、グリーンシート（６）を成形ロールのロール隙に案
内しながら、その表面に所定間隔の溝を形成する突起付
ガイドロール（１２ｂ）を備えることにより、シート材
（７）をロール状に容易に巻くことができる。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通
する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略す
る。

【００１５】図１は、本発明による合金粉末シートの製
造装置の全体図であり、図２は、図１のＡ-Ａ矢視図で
ある。図１及び図２に示すように、本発明の製造装置１
０は、１対の成形ロール１１を有し、薄い帯状金属５を
そのロール隙に通し、その片側または両側に水素吸蔵合
金３を含むグリーンシート６を供給し、供給された材料
を成形ロール１１の間で板状に圧延成形すると同時に加
熱するようになっている。また図に示すように、成形ロ
ール１１の上流側に突起のないガイドロール１２ａを備
えグリーンシート６を成形ロール１１のロール隙に正確
に案内するようになっている。

【００１６】図３は、本発明によるグリーンシートの製
造装置の模式図である。この図に示すように、グリーン
シート６は、水素吸蔵合金（ＭＨ）の粉体表面に金属
（例えばニッケル金属）をメッキまたはコーティング
し、或いは微細な金属粉を混合し、さらにロール成形機
１８で所定の厚みに成形することによりあらかじめ製造
する。金属粉には、粒径１０μｍ以下のＮｉ粉、又は厚
さ１０μｍ以下のＮｉ箔が良い。この製法により、水素
吸蔵合金（ＭＨ）の周囲を金属で部分的に覆い、かつこ
の金属が互いに密着するので、グリーンシート６の電気
伝導性を高めることができる。なお電気伝導性を損なわ
ない限りで、他の金属を用いてもよい。

【００１７】水素吸蔵合金粉末３は、好ましくは、ＡＢ
５（ＬａＮｉ５）の粉末であるが、より安く充電容量の
大きい水素吸蔵合金、例えばＡＢ２（ＴｉＭｎ１．５、
ＺｒＭｎ２）、ＶＴｉ等の金属であってもよい。また、
この粉末の粒径は、使用する電池等の用途に応じて種々
に設定することができる。

【００１８】帯状金属５は、パンチ状の穴のあいたＮｉ
の帯状金属シート、またはメタルラスシート、或いは多
孔質シート、または繊維を編んだネット状のシートであ
るのがよい。また、帯状金属の厚さは、製造及び電池の
組立性及びその性能から任意に設定することができる。
従って、１０μｍ以下の厚さの箔材でもよく、或いはそ
れより厚いシート材であってもよい。

【００１９】図１において、本発明の装置は、１対の成
形ロール１１を不活性ガス雰囲気、還元雰囲気または真
空雰囲気に保持する密封装置１６を備える。この密封装
置１６は、帯状金属５、グリーンシート６及びこれを一
体化したシート材７を内部を気密にしたまま通過できる
ようになっている。従って、密封装置１６の内部に不活
性ガス（Ａｒ，Ｎ₂等）、還元ガス（Ｈ₂等）を充填して
不活性ガス雰囲気又は還元雰囲気に保持し、或いは真空
排気して真空雰囲気に保持して、帯状金属５とグリーン
シート６を効果的に圧延成形してシート材７にすること
ができる。

【００２０】また、この例では、１対の成形ロール１１
間に図示しない電源装置により電流を流し（通電し）、
グリーンシート６の内部抵抗による発熱（ジュール熱）
及びロール自体の発熱により、水素吸蔵合金（ＭＨ）の
粉体表面の金属間を相互に拡散結合してシート状に成形
するようになっている。

【００２１】すなわち、この例における加熱は通電加熱
であり、かつ通電加熱されたロール１１間でロール自体
の通電による発熱も含めて短時間に加熱し、供給された
層状の金属を溶融させずに活性面が圧延でできたところ
を拡散結合してシート状に成形するようになっている。
なお、ロール間の加熱を通電加熱以外の加熱手段、例え
ば電気ヒータによる加熱またはレーザー照射で行っても
よい。

【００２２】更に、図２に示すように、本発明では、グ
リーンシート６を軸方向に間隔を隔てて複数列に供給す
るようになっている。この間隔は、この部分を切り離す
ことにより、二次電池に組み込むときに、切り離し部分
に帯状金属５が露出し、電気的接続が容易にできるよう
になっている。この方法により、電池に組み込む幅のシ
ート材７を同時に複数列製造することができ、かつ接点
を容易に準備でき、生産性を更に高めることができる。

【００２３】図１において、本発明の装置はさらに、圧
延成形したシート材７を還元処理する還元炉１３と、シ
ート材７に変形を加えて厚みを調整すると共に厚みを均
一に制御する圧延機１４とを備えている。還元炉１３
は、例えば水素還元炉であり、成形ロール１１間で拡散
結合したシート材７を還元処理して表面の酸化を抑制す
る。また、圧延機１４は例えば上下に圧延用ロールを備
え、このロール間で圧延してシート材の厚さを調整する
とともに、ロールシフト、ロールベンド等により、厚み
を均一に制御する。さらに圧延機の上下のロールを互い
にクロスさせて、シート材７の蛇行を制御する。

【００２４】図４は、本発明の製造装置の第２実施例を
示す模式図である。この例では、（Ａ）に示すように、
グリーンシート６を成形ロールのロール隙に案内しなが
ら、その表面に所定間隔の溝を形成する突起付ガイドロ
ール１２ｂを備えている。かかる突起付ガイドロール１
２ｂを用いることにより、（Ｂ）に示すように、グリー
ンシート６を成形ロール１１のロール隙に案内しなが
ら、その表面に所定間隔の溝６ａを形成し、シート材７
をロール状に容易に巻くことができる。

【００２５】上述した本発明の方法および装置によれ
ば、製品の最終厚みに粉体からいきなり成形し結合させ
るので、製造工程は極度に簡略化され、設備コストなら
びに運転コストが少なく、費用削減ができる。このた
め、水素吸蔵合金のシート材のコストを極度に削減で
き、安価な工業製品を供給することに貢献できる。ま
た、グリーンシートの製造に接着剤を使用しないので、
充電放電抵抗を低く抑えることができる。さらに、グリ
ーンシートには有機体がなく、ニッケルなどの金属によ
るネットワークが形成されていて、電流が導電体のネッ
トワークを通して、薄い金属帯に集電されるので、導電
抵抗値が低くなり、発熱の損失がなくなり、高い電流値
の放電充電の高い効率が得られる。

【００２６】なお、本発明は上述した実施形態に限定さ
れず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できる
ことは勿論である。例えば、上述した説明では、ニッケ
ル水素電池の負極板として用いる合金粉末シートについ
て詳述したが、本発明はこれに限定されずその他の用途
の合金粉末シートにも同様に適用することができる。

【００２７】

【発明の効果】上述したように、本発明の合金粉末シー
トの製造方法及び装置は、負極材の電気抵抗を低減して
電池性能を高めることができ、かつ生産性を高めること
ができる等の優れた効果を有する。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明による合金粉末シートの製造装置の全体
図である。

【図２】図１のＡ-Ａ矢視図である。

【図３】本発明によるグリーンシートの製造装置の模式
図である。

【図４】本発明の製造装置の第２実施例を示す模式図で
ある。

【図５】ニッケル水素二次電池の構造図である。

【図６】負極板の従来の製造工程図である。

【符号の説明】

１負極材２芯材３水素吸蔵合金４有機系バインダー５合金粉末シート７シート材１１成形ロール１２ａガイドロール１２ｂ突起付ガイドロール１３還元炉１４圧延機１６密封装置

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続きＦターム(参考） 4K018 AA08 BA04 BC22 BD07 CA38 DA42 EA22 EA29 FA03 JA25 JA30 KA38 5H016 AA01 BB01 BB05 BB20 EE01

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】薄い帯状金属（５）を１対の成形ロール
（１１）のロール隙に通し、その片側または両側に水素
吸蔵合金（３）を含むグリーンシート（６）を供給し、
供給された材料を成形ロール間で板状に圧延成形すると
同時に加熱する、ことを特徴とする合金粉末シートの製
造方法。
【請求項２】前記グリーンシート（６）は、水素吸蔵
合金の粉体表面に金属をメッキまたはコーティングし、
或いは微細な金属粉を混合し、さらにロール成形機で所
定の厚みに成形して製造する、ことを特徴とする請求項
１に記載の合金粉末シートの製造方法。
【請求項３】前記加熱をヒーター加熱、通電加熱、ま
たはレーザー照射で行う、ことを特徴とする請求項１に
記載の合金粉末シートの製造方法。
【請求項４】前記加熱は通電加熱であり、かつ通電加
熱されたロール間でロール自体の通電による発熱も含め
て短時間に加熱し、供給された層状の金属を溶融させず
に活性面が圧延でできたところを拡散結合してシート状
に成形する、ことを特徴とする請求項１に記載の合金粉
末シートの製造方法。
【請求項５】前記帯状金属（５）は、パンチ状の穴の
あいた帯状金属シート、またはメタルラスシート、或い
は多孔質シート、または繊維を編んだネット状のシート
である、ことを特徴とする請求項１に記載の合金粉末シ
ートの製造方法。
【請求項６】前記グリーンシート（６）を軸方向に間
隔を隔てて複数列に供給する、ことを特徴とする請求項
１に記載の合金粉末シートの製造方法。
【請求項７】１対の成形ロール（１１）を有し、薄い
帯状金属（５）をそのロール隙に通し、その片側または
両側に水素吸蔵合金（３）を含むグリーンシート（６）
を供給し、供給された材料を成形ロール間で板状に圧延
成形すると同時に加熱する、ことを特徴とする合金粉末
シートの製造装置。
【請求項８】さらに、圧延成形したシート材（７）を
還元処理する還元炉（１３）と、シート材に変形を加え
て厚みを調整すると共に厚みを均一に制御する圧延機
（１４）と、を備える、ことを特徴とする請求項７に記
載の合金粉末シートの製造装置。
【請求項９】前記１対の成形ロール（１１）を不活性
ガス雰囲気、還元雰囲気または真空雰囲気に保持する密
封装置（１６）を備える、ことを特徴とする請求項７に
記載の合金粉末シートの製造装置。
【請求項１０】グリーンシート（６）を成形ロールの
ロール隙に案内しながら、その表面に所定間隔の溝を形
成する突起付ガイドロール（１２ｂ）を備える、ことを
特徴とする請求項７に記載の合金粉末シートの製造装
置。