JP2001250531A - 電池用電極の製造法 - Google Patents
電池用電極の製造法Info
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- JP2001250531A JP2001250531A JP2000061482A JP2000061482A JP2001250531A JP 2001250531 A JP2001250531 A JP 2001250531A JP 2000061482 A JP2000061482 A JP 2000061482A JP 2000061482 A JP2000061482 A JP 2000061482A JP 2001250531 A JP2001250531 A JP 2001250531A
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- 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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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Connection Of Batteries Or Terminals (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ３次元的に連続した空間を有する板状の金属
多孔体とその空間内に充填された活物質とからなる電極
の一部分に金属集電板を抵抗溶接した電極において、集
電板溶接部の引張強度を向上させ、金属集電板のはずれ
を防止して内部抵抗も低い電池用電極を提供する。 【解決手段】 ３次元的に連続した空間を有する板状の
金属多孔体と、その空間内に充填された活物質とからな
り、超音波ホーンと振動子からなる超音波剥離機の超音
波振動により活物質のみを脱落させた一部分に金属集電
板を抵抗溶接する電池用電極の製造法において、超音波
ホーンの形状が多角錐または円錐である電池用電極の製
造法としたものである。
多孔体とその空間内に充填された活物質とからなる電極
の一部分に金属集電板を抵抗溶接した電極において、集
電板溶接部の引張強度を向上させ、金属集電板のはずれ
を防止して内部抵抗も低い電池用電極を提供する。 【解決手段】 ３次元的に連続した空間を有する板状の
金属多孔体と、その空間内に充填された活物質とからな
り、超音波ホーンと振動子からなる超音波剥離機の超音
波振動により活物質のみを脱落させた一部分に金属集電
板を抵抗溶接する電池用電極の製造法において、超音波
ホーンの形状が多角錐または円錐である電池用電極の製
造法としたものである。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電池用電極、特に金
属集電板を一部に溶接した電極の製造法の改良に関する
ものである。
属集電板を一部に溶接した電極の製造法の改良に関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】電池用電極には大別してペースト式電
極、焼結式電極、ポケット式電極などがある。近年アル
カリ蓄電池用電極、特にニッケル電極では、３次元的に
連なった空間を有する帯状の金属多孔体やニッケル繊維
の不織布からなる金属支持体にペースト状の混練物を充
填するペースト式電極が採用されている。これらの金属
支持体は多孔度が９５％程度で、その空間部の孔径は最
大数１００μｍであることからペースト状活物質あるい
は活物質粉末を高密度に充填することが可能である。
極、焼結式電極、ポケット式電極などがある。近年アル
カリ蓄電池用電極、特にニッケル電極では、３次元的に
連なった空間を有する帯状の金属多孔体やニッケル繊維
の不織布からなる金属支持体にペースト状の混練物を充
填するペースト式電極が採用されている。これらの金属
支持体は多孔度が９５％程度で、その空間部の孔径は最
大数１００μｍであることからペースト状活物質あるい
は活物質粉末を高密度に充填することが可能である。
【０００３】上記の構成で充填された活物質から電気量
を取り出すためには、金属集電板を電極上に抵抗溶接す
る必要がある。その溶接部を設けるため、金属支持体の
一部を予めプレスした後に活物質を充填する必要があっ
た。しかし、その後の電極厚さを調整するための加圧プ
レス工程において、集電板と電極との溶接部と活物質充
填部との境界部に歪みができ、電極にひび割れが発生し
た。このひび割れは、電池の内部抵抗の上昇を引き起こ
し、放電容量が低下することがあった。
を取り出すためには、金属集電板を電極上に抵抗溶接す
る必要がある。その溶接部を設けるため、金属支持体の
一部を予めプレスした後に活物質を充填する必要があっ
た。しかし、その後の電極厚さを調整するための加圧プ
レス工程において、集電板と電極との溶接部と活物質充
填部との境界部に歪みができ、電極にひび割れが発生し
た。このひび割れは、電池の内部抵抗の上昇を引き起こ
し、放電容量が低下することがあった。
【０００４】この問題を解決するために活物質充填前に
溶接するためのプレス部は設けず、充填後に超音波振動
により電極の一部から活物質を脱落させ、溶接部を設け
る方法が一般に用いられている。
溶接するためのプレス部は設けず、充填後に超音波振動
により電極の一部から活物質を脱落させ、溶接部を設け
る方法が一般に用いられている。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、活物質を脱落
させる際に超音波振動により金属多孔体自体をも破壊し
てしまうことがあり、その活物質脱落部分に金属集電板
を抵抗溶接しても溶接引張強度が低くなることがある。
させる際に超音波振動により金属多孔体自体をも破壊し
てしまうことがあり、その活物質脱落部分に金属集電板
を抵抗溶接しても溶接引張強度が低くなることがある。
【０００６】また、この電極を用いて電池を作製すると
電池の内部抵抗も増大する。そして、溶接引張強度が低
いと、金属多孔体が破断しやすい、あるいは金属集電板
がはずれやすくなり、電気量が十分に集電できず放電容
量も低下するという問題があった。
電池の内部抵抗も増大する。そして、溶接引張強度が低
いと、金属多孔体が破断しやすい、あるいは金属集電板
がはずれやすくなり、電気量が十分に集電できず放電容
量も低下するという問題があった。
【０００７】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に本発明は、３次元的に連続した空間を有する板状の金
属多孔体と、その空間内に充填された活物質とからな
り、超音波ホーンと振動子からなる超音波剥離機の超音
波振動により活物質のみを脱落させた一部分に金属集電
板を抵抗溶接する電池用電極の製造法において、超音波
ホーンの形状が多角錐または円錐である電池用電極の製
造法としたものである。これにより、金属多孔体の破断
が抑制でき、金属集電板による集電効果が増大できる。
また、超音波ホーン内の超音波伝導がスムーズに行われ
るためホーンの破損を抑制でき、生産性向上が図られ
る。
に本発明は、３次元的に連続した空間を有する板状の金
属多孔体と、その空間内に充填された活物質とからな
り、超音波ホーンと振動子からなる超音波剥離機の超音
波振動により活物質のみを脱落させた一部分に金属集電
板を抵抗溶接する電池用電極の製造法において、超音波
ホーンの形状が多角錐または円錐である電池用電極の製
造法としたものである。これにより、金属多孔体の破断
が抑制でき、金属集電板による集電効果が増大できる。
また、超音波ホーン内の超音波伝導がスムーズに行われ
るためホーンの破損を抑制でき、生産性向上が図られ
る。
【０００８】
【発明の実施の形態】請求項１に記載の本発明は、３次
元的に連続した空間を有する板状の金属多孔体と、その
空間内に充填された活物質とからなり、超音波ホーンと
振動子からなる超音波剥離機の超音波振動により活物質
のみを脱落させた一部分に金属集電板を抵抗溶接する電
池用電極の製造法において、前記超音波剥離機は前記超
音波ホーンの形状が多角錐または円錐であることを特徴
とする電池用電極の製造法である。
元的に連続した空間を有する板状の金属多孔体と、その
空間内に充填された活物質とからなり、超音波ホーンと
振動子からなる超音波剥離機の超音波振動により活物質
のみを脱落させた一部分に金属集電板を抵抗溶接する電
池用電極の製造法において、前記超音波剥離機は前記超
音波ホーンの形状が多角錐または円錐であることを特徴
とする電池用電極の製造法である。
【０００９】この場合、超音波ホーン内の超音波伝導が
スムーズに行われるため応力集中によるホーンの破損を
抑制でき、同時に活物質脱落のための超音波振幅を低く
抑えられるために金属多孔体へのダメージも低減され、
溶接引張強度が向上し、金属多孔体の破断を防止でき
る。また、この電極を用いて作製した電池は、電極にひ
び割れがないので、電池の内部抵抗も低減し、放電効率
を向上させることができるので、電池容量を低下させる
ことがない。
スムーズに行われるため応力集中によるホーンの破損を
抑制でき、同時に活物質脱落のための超音波振幅を低く
抑えられるために金属多孔体へのダメージも低減され、
溶接引張強度が向上し、金属多孔体の破断を防止でき
る。また、この電極を用いて作製した電池は、電極にひ
び割れがないので、電池の内部抵抗も低減し、放電効率
を向上させることができるので、電池容量を低下させる
ことがない。
【００１０】上記の超音波ホーンおよび振動子の材質に
ついては、一般的にステンレスなどが使用されている
が、この材質としては、チタンを用いると超音波ホーン
の耐久性が向上するので好ましい。
ついては、一般的にステンレスなどが使用されている
が、この材質としては、チタンを用いると超音波ホーン
の耐久性が向上するので好ましい。
【００１１】
【実施例】本発明の具体例を以下に説明する。
【００１２】水酸化ニッケル粉末９５重量％に対して、
コバルト酸化物粉末５重量％を加えて、粉末混合しこれ
らに水を全ペーストに占める比率が２３重量％となるよ
うに加え、練合してペースト状活物質とした。
コバルト酸化物粉末５重量％を加えて、粉末混合しこれ
らに水を全ペーストに占める比率が２３重量％となるよ
うに加え、練合してペースト状活物質とした。
【００１３】このペースト状活物質を多孔度９５％、平
均孔径２００μｍ、幅２５０ｍｍ、長さ１５５ｍｍ、厚
さ２ｍｍのスポンジ状ニッケル多孔体中に４５ｇの一定
量を押出充填した。その後、ペーストが充填された金属
多孔体を９０℃で１時間乾燥し、ロールプレスにて加圧
して、厚さ０．７ｍｍに調整した後、長さ４１ｍｍ、幅
３８ｍｍに切断した。
均孔径２００μｍ、幅２５０ｍｍ、長さ１５５ｍｍ、厚
さ２ｍｍのスポンジ状ニッケル多孔体中に４５ｇの一定
量を押出充填した。その後、ペーストが充填された金属
多孔体を９０℃で１時間乾燥し、ロールプレスにて加圧
して、厚さ０．７ｍｍに調整した後、長さ４１ｍｍ、幅
３８ｍｍに切断した。
【００１４】このようにして得られたニッケル極１の上
縁中央部の一部分に図１のように、長さ７０ｍｍで、材
質がチタンからなる四角錐形の超音波ホーン２で、その
先端の面がフラットで両端部を１．２５ｍｍのＲとした
振動子３を幅４ｍｍ、長さ７ｍｍの範囲で当てがい、周
波数４０ｋＨｚ、振幅１００μｍの超音波振動を発振さ
せてその部分の活物質０．０８ｇを剥離させ、幅４ｍ
ｍ、長さ７ｍｍの活物質剥離部４を設けた。
縁中央部の一部分に図１のように、長さ７０ｍｍで、材
質がチタンからなる四角錐形の超音波ホーン２で、その
先端の面がフラットで両端部を１．２５ｍｍのＲとした
振動子３を幅４ｍｍ、長さ７ｍｍの範囲で当てがい、周
波数４０ｋＨｚ、振幅１００μｍの超音波振動を発振さ
せてその部分の活物質０．０８ｇを剥離させ、幅４ｍ
ｍ、長さ７ｍｍの活物質剥離部４を設けた。
【００１５】その活物質剥離部４に、長さ１０ｍｍ、幅
２ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのニッケル製の集電板５を抵
抗溶接した後、この集電板５の表面を一定圧力でニッケ
ル極１に対して垂直方向から加圧プレスし、集電板５を
活物質剥離部４に固定し、本発明の正極板ａを２枚作製
した。この正極板ａの平面図を図２に示す。
２ｍｍ、厚さ０．１５ｍｍのニッケル製の集電板５を抵
抗溶接した後、この集電板５の表面を一定圧力でニッケ
ル極１に対して垂直方向から加圧プレスし、集電板５を
活物質剥離部４に固定し、本発明の正極板ａを２枚作製
した。この正極板ａの平面図を図２に示す。
【００１６】比較例として、材質がステンレスからなる
四角形の超音波ホーン２で、その先端の面がぎざぎざ形
で両端部を直角とした振動子３を用い、他の製造方法は
同様である正極板ｂを２枚作製した。
四角形の超音波ホーン２で、その先端の面がぎざぎざ形
で両端部を直角とした振動子３を用い、他の製造方法は
同様である正極板ｂを２枚作製した。
【００１７】これらの正極板ａ,ｂの内それぞれ１枚づ
つについて、集電板５と剥離部４との溶接強度を測定す
るためにプッシュプルゲージを用いて、引張強度を測定
した。
つについて、集電板５と剥離部４との溶接強度を測定す
るためにプッシュプルゲージを用いて、引張強度を測定
した。
【００１８】また、もう１枚の正極板ａと、水素吸蔵合
金極からなる負極板との間に、ポリプロピレン製セパレ
ータを介在させて渦巻状に巻回して極板群を形成し、こ
れを電池ケースに挿入し、続いてアルカリ電解液を注入
し、電池ケースの上部を封口板で密閉して本発明のニッ
ケル−水素蓄電池Ａを作製した。
金極からなる負極板との間に、ポリプロピレン製セパレ
ータを介在させて渦巻状に巻回して極板群を形成し、こ
れを電池ケースに挿入し、続いてアルカリ電解液を注入
し、電池ケースの上部を封口板で密閉して本発明のニッ
ケル−水素蓄電池Ａを作製した。
【００１９】比較例として、もう１枚の正極板ｂを用
い、他の製造方法は同様であるニッケル−水素蓄電池Ｂ
を作製した。
い、他の製造方法は同様であるニッケル−水素蓄電池Ｂ
を作製した。
【００２０】これらの電池の内部抵抗を測定した。ま
た、これらの電池の放電容量も測定した。以上の結果を
（表１）に示す。
た、これらの電池の放電容量も測定した。以上の結果を
（表１）に示す。
【００２１】
【表１】
【００２２】（表１）における本発明の電極は、溶接引
張強度が従来の電極に比べて強く、また電池の内部抵抗
についても低くでき、金属多孔体の破断を防止して電池
の放電効率を向上することができた。
張強度が従来の電極に比べて強く、また電池の内部抵抗
についても低くでき、金属多孔体の破断を防止して電池
の放電効率を向上することができた。
【００２３】
【発明の効果】以上のように本発明では、超音波ホーン
の形状を多角錐または円錐にすることにより超音波ホー
ン内の超音波伝導がスムーズに行われるため応力集中に
よるホーンの破損を抑制でき、同時に活物質脱落のため
の超音波振幅を低く抑えられるために金属多孔体へのダ
メージも低減され、溶接引張強度が向上し、金属多孔体
の破断のない良好な電極が得られる。
の形状を多角錐または円錐にすることにより超音波ホー
ン内の超音波伝導がスムーズに行われるため応力集中に
よるホーンの破損を抑制でき、同時に活物質脱落のため
の超音波振幅を低く抑えられるために金属多孔体へのダ
メージも低減され、溶接引張強度が向上し、金属多孔体
の破断のない良好な電極が得られる。
【００２４】また、この電極を用いて作製した電池の内
部抵抗も低減するので、放電効率の良好な電池が得られ
る。
部抵抗も低減するので、放電効率の良好な電池が得られ
る。
【図１】本発明の実施例における超音波剥離の模式図
【図２】本発明の実施例におけるニッケル極の正面図
１ ニッケル極 ２ 超音波ホーン ３ 振動子 ４ 活物質剥離部 ５ 集電板
フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H017 AA02 AS08 BB11 BB19 CC25 HH02 HH03 5H022 AA04 BB00 BB21 BB28 CC19 5H050 AA19 BA14 CA03 CB16 DA04 EA03 GA07 GA12 GA30
Claims (2)
- 【請求項１】３次元的に連続した空間を有する板状の金
属多孔体と、その空間内に充填された活物質とからな
り、超音波ホーンと振動子からなる超音波剥離機の超音
波振動により活物質のみを脱落させた一部分に金属集電
板を抵抗溶接する電池用電極の製造法において、前記超
音波剥離機は前記超音波ホーンの形状が多角錐または円
錐である電池用電極の製造法。 - 【請求項２】超音波ホーンおよび振動子の材質にチタン
を用いる請求項１記載の電池用電極の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000061482A JP2001250531A (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | 電池用電極の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000061482A JP2001250531A (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | 電池用電極の製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001250531A true JP2001250531A (ja) | 2001-09-14 |
Family
ID=18581615
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000061482A Pending JP2001250531A (ja) | 2000-03-07 | 2000-03-07 | 電池用電極の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2001250531A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068271A (ja) * | 2001-06-13 | 2003-03-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム二次電池及びこの電池に用いる正極板の製造方法 |
-
2000
- 2000-03-07 JP JP2000061482A patent/JP2001250531A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2003068271A (ja) * | 2001-06-13 | 2003-03-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | リチウム二次電池及びこの電池に用いる正極板の製造方法 |
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