JP2001512891A - 補強巻線電極アセンブリおよびその製造方法 - Google Patents
補強巻線電極アセンブリおよびその製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
本発明は、導電性タブを有する巻線電極アセンブリと、巻線電極への導電性タブの取付方法と、上記アセンブリを使用する電気化学セルとに関連する。活性物質で覆われた電極板は、タブが取り付けられる指定領域を有する。導電性タブの活性物質には、導電性タブ領域の被覆と基板を貫通する隆起面プローブを有する対向するオフセット貫通板が貫通している。このタブ領域からは活性物質が除去され、補強材料で補強され、また導電性タブはこのように処理された領域に溶接されるので、電極板には強固な一体型タブアセンブリが形成される。
Description
【０００１】 （技術分野） 本発明は、導電性タブを有する巻線電極アセンブリ、巻線電極への導電性タブ
の取付方法、および上記アセンブリを使用する電気化学セルに関する。
の取付方法、および上記アセンブリを使用する電気化学セルに関する。
【０００２】 （背景技術） 巻線電極アセンブリを使用する電気化学セルは従来よく知られている。これら
の多数のセル構造において、巻線電極アセンブリは、セルの電流伝導端子として
機能する複合ハウジングに挿入される。このようなセルを組み立てる場合、まず
導電性タブを溶接などの適切な手段で電極に固定しなければならない。
の多数のセル構造において、巻線電極アセンブリは、セルの電流伝導端子として
機能する複合ハウジングに挿入される。このようなセルを組み立てる場合、まず
導電性タブを溶接などの適切な手段で電極に固定しなければならない。
【０００３】 巻線電極アセンブリを使用するセルは、ニッケル金属水素化物、ニッケルカド
ミウム、ニッケル亜鉛等の様々な電気化学系を使用して製造することができる。
ニッケル金属水素化物セルを使用する場合、ニッケル金属水素化物セルの陰極は
一般的に金属水素化物である水素を含む電極である。陽極は一般にニッケル水酸
化物である。また、既知であるように、このようなセルはセパレータと電解液も
含んでいる。
ミウム、ニッケル亜鉛等の様々な電気化学系を使用して製造することができる。
ニッケル金属水素化物セルを使用する場合、ニッケル金属水素化物セルの陰極は
一般的に金属水素化物である水素を含む電極である。陽極は一般にニッケル水酸
化物である。また、既知であるように、このようなセルはセパレータと電解液も
含んでいる。
【０００４】 陽極ストリップは、一般的にニッケル金属水素化物の最外側の巻線型電極であ
り、キャリアの一端の選択された部分に固定された導電性タブと他端のセルハウ
ジングを有している。電極に導電性タブを固定する前に、導電性キャリアの選択
された部分から活性電極物質を取り除かなければならない。従来は、この除去を
ブラスティング、削り落とし、吸引、超音波洗浄などの方法で行なっていた。し
かし、このような方法の使用は、基板からの活性物質除去効率や基板への導電性
タブの溶接接続強度の面で、キャリア（基板）に左右される。
り、キャリアの一端の選択された部分に固定された導電性タブと他端のセルハウ
ジングを有している。電極に導電性タブを固定する前に、導電性キャリアの選択
された部分から活性電極物質を取り除かなければならない。従来は、この除去を
ブラスティング、削り落とし、吸引、超音波洗浄などの方法で行なっていた。し
かし、このような方法の使用は、基板からの活性物質除去効率や基板への導電性
タブの溶接接続強度の面で、キャリア（基板）に左右される。
【０００５】 フェルト、発泡体、その他の脆弱な物質から成る導電性キャリアの開発により
基板からの活性物質除去および導電性タブの取付は非常に難しくなった。基板の
活性物質を破壊あるいは緩和させるために、所望の領域からの活性物質の超音波
除去、電極の全端面に沿った基板からの活性物質除去、タブ領域を強化するため
の「ｔ」または「ｖ」または「ｈ」状の導電性タブの取付など、様々な方法が用
いられている。
基板からの活性物質除去および導電性タブの取付は非常に難しくなった。基板の
活性物質を破壊あるいは緩和させるために、所望の領域からの活性物質の超音波
除去、電極の全端面に沿った基板からの活性物質除去、タブ領域を強化するため
の「ｔ」または「ｖ」または「ｈ」状の導電性タブの取付など、様々な方法が用
いられている。
【０００６】 電極の全長から活性物質を除去するとこのような種類のセルの製造効率が向上
するが、今日の傾向は電気化学セルに存在する活性物質にできるだけ多く反応す
ることによって能力を最大限に高めることにある。基板を弱化させたり損傷を与
えることなく実質的に活性物質の一部のみを脆弱な物質から除去し、このように
洗浄した基板に導電性タブを取り付けることが可能な巻線電極アセンブリの製造
方法のニーズはいまだに存在する。
するが、今日の傾向は電気化学セルに存在する活性物質にできるだけ多く反応す
ることによって能力を最大限に高めることにある。基板を弱化させたり損傷を与
えることなく実質的に活性物質の一部のみを脆弱な物質から除去し、このように
洗浄した基板に導電性タブを取り付けることが可能な巻線電極アセンブリの製造
方法のニーズはいまだに存在する。
【０００７】 （発明の開示） 本発明は、導電性タブが取り付けられている巻線電極アセンブリで使用される
電極板に関連している。上記のように活性物質で覆われた電極板の導電性タブ領
域を処理することにより、次の超音波除去工程ではこの領域に存在する実質的に
全ての活性物質を除去する。特に、洗浄された領域は強化物質で強化される。こ
のように処理された領域へ導電性タブを超音波溶接するこによって、強固な一体
化タブアセンブリを有する電極板が得られる。
電極板に関連している。上記のように活性物質で覆われた電極板の導電性タブ領
域を処理することにより、次の超音波除去工程ではこの領域に存在する実質的に
全ての活性物質を除去する。特に、洗浄された領域は強化物質で強化される。こ
のように処理された領域へ導電性タブを超音波溶接するこによって、強固な一体
化タブアセンブリを有する電極板が得られる。
【０００８】 本発明の第１工程は、対向するオフセット貫通板を導電性タブ領域で電極板に
押し当てる貫通工程である。貫通板は、活性物質に貫通して処理領域にピンホー
ルパターンを形成する隆起面プローブを有している。処理領域を洗浄する次の工
程では、導電性タブ領域から活性物質が実質的に除去される。洗浄工程の後、洗
浄領域の強化物質を折り込んで圧縮することにより、この領域は強化物質で強化
される。その後、様々な種類の導電性タブを洗浄領域に取り付けて、強固な一体
化タブアセンブリを得ることができる。
押し当てる貫通工程である。貫通板は、活性物質に貫通して処理領域にピンホー
ルパターンを形成する隆起面プローブを有している。処理領域を洗浄する次の工
程では、導電性タブ領域から活性物質が実質的に除去される。洗浄工程の後、洗
浄領域の強化物質を折り込んで圧縮することにより、この領域は強化物質で強化
される。その後、様々な種類の導電性タブを洗浄領域に取り付けて、強固な一体
化タブアセンブリを得ることができる。
【０００９】 本発明の工程で作成された電極は、タブ領域が比較的平坦であるために、電気
化学セルで使用されるコイルアセンブリとして簡単に組み立てることが可能であ
る。また、上記工程により、最終電気化学セルにより多くの活性物質を組み入れ
て、能力を高めることができる。補強により溶接を強化し、製品の寿命を長くす
ることが可能となる。
化学セルで使用されるコイルアセンブリとして簡単に組み立てることが可能であ
る。また、上記工程により、最終電気化学セルにより多くの活性物質を組み入れ
て、能力を高めることができる。補強により溶接を強化し、製品の寿命を長くす
ることが可能となる。
【００１０】 （発明を実施するための最良の形態） 本発明の工程の第一段階において、隆起面プローブを有する対向するオフセッ
ト貫通板を電極いたの導電性タブ領域に貫通させる。次の段階で、この領域から
活性物質が取り除かれて、下にある実質的に活性物質のない多孔性基板が露出す
る。洗浄領域は補強物質で補強される。次に、導電性タブは露出した下層の多孔
性基板に取り付けられる。
ト貫通板を電極いたの導電性タブ領域に貫通させる。次の段階で、この領域から
活性物質が取り除かれて、下にある実質的に活性物質のない多孔性基板が露出す
る。洗浄領域は補強物質で補強される。次に、導電性タブは露出した下層の多孔
性基板に取り付けられる。
【００１１】 本発明によって製造される電気化学セルの陽極製造で役立つ基板は、発泡体、
フェルトなどの機械的強度の低い高多孔性基板を含んでいる。基板は、所望の電
気化学系の活性物質で覆われる。
フェルトなどの機械的強度の低い高多孔性基板を含んでいる。基板は、所望の電
気化学系の活性物質で覆われる。
【００１２】 ニッケル金属水素化物セルの場合、陽極の活性物質は、ニッケル水酸化物など
の単一のニッケル化合物またはその混合体で構成されている。従来知られている
ように、活性物質は、コバルト酸化物などの導電性エンハンサ、カーボンブラッ
クなどの導電性物質、濃化剤、結合剤などを含む他の化合物も含んでいる。金属
粉および他の化合物は水と混ぜ合わされて、ドクターブレード、ローラーコーテ
ィング、吹き付けコーティングなどの既知の方法で多孔性基板に塗布されるウェ
ットスラリーを形成する。次に塗布基板は乾燥されて、カレンダー処理が施され
て、従来知られている方法によって平滑な硬化電極板が形成される。電極板の最
終の厚さは、通常は約０．６〜０．７ｍｍであり、好適な値としては０．６３〜
０．６１ｍｍの範囲である。次に電極板を、電気化学セルで使用するために所望
のサイズに切断する。
の単一のニッケル化合物またはその混合体で構成されている。従来知られている
ように、活性物質は、コバルト酸化物などの導電性エンハンサ、カーボンブラッ
クなどの導電性物質、濃化剤、結合剤などを含む他の化合物も含んでいる。金属
粉および他の化合物は水と混ぜ合わされて、ドクターブレード、ローラーコーテ
ィング、吹き付けコーティングなどの既知の方法で多孔性基板に塗布されるウェ
ットスラリーを形成する。次に塗布基板は乾燥されて、カレンダー処理が施され
て、従来知られている方法によって平滑な硬化電極板が形成される。電極板の最
終の厚さは、通常は約０．６〜０．７ｍｍであり、好適な値としては０．６３〜
０．６１ｍｍの範囲である。次に電極板を、電気化学セルで使用するために所望
のサイズに切断する。
【００１３】 導電性タブ領域に対向するオフセット貫通板を貫通させることにより、下層の
多孔性脆弱基板を損傷することなく導電性タブから実質的に活性物質を取り除く
ことができることが分かった。活性物質を除去する導電性タブ領域は、除去領域
に取り付けられる導電性タブの幅よりも僅かに大きい。貫通工程は１９９６年５
月４日出願の米国出願番号０８／６４９，８９０に詳細に記載されており、これ
は本出願と同じ譲渡人に譲渡されているため、参考としてここに挙げる。
多孔性脆弱基板を損傷することなく導電性タブから実質的に活性物質を取り除く
ことができることが分かった。活性物質を除去する導電性タブ領域は、除去領域
に取り付けられる導電性タブの幅よりも僅かに大きい。貫通工程は１９９６年５
月４日出願の米国出願番号０８／６４９，８９０に詳細に記載されており、これ
は本出願と同じ譲渡人に譲渡されているため、参考としてここに挙げる。
【００１４】 図１は、貫通工程で対向する貫通板２に接触する電極板１の正面図である。電
極板１は、端部が点状のオフセット隆起面プローブ３を有する対向する貫通板２
から約２０〜１１０ｐｓｉの圧力を受ける。隆起面プローブは、対向する貫通板
が電極板に接するときに、隆起面プローブ３の点が互いに接触することなく下層
の多孔性基板の表面に貫通するようにオフセットされている。最も好適な実施例
では、隆起面プローブは下層の基板まで電極板を貫通するが、電極板の対向面か
ら出ることはない。
極板１は、端部が点状のオフセット隆起面プローブ３を有する対向する貫通板２
から約２０〜１１０ｐｓｉの圧力を受ける。隆起面プローブは、対向する貫通板
が電極板に接するときに、隆起面プローブ３の点が互いに接触することなく下層
の多孔性基板の表面に貫通するようにオフセットされている。最も好適な実施例
では、隆起面プローブは下層の基板まで電極板を貫通するが、電極板の対向面か
ら出ることはない。
【００１５】 図２は、オフセット隆起面プローブ３を有する貫通板２の正面図である。面プ
ローブは、隣接するプローブから距離４だけオフセットされており、また面プロ
ーブの次の列からは距離５だけオフセットされているので、対向する面プローブ
は電極板に押し当てられてときに互いに接触することはない。１つの面プローブ
の展開側面図である図２ａに示すように、面プローブは好ましくは２０度未満の
鋭角であり、また好ましくは面プローブの基部から面プローブの先端に向かって
垂直に延びる線から１８〜２２度の角度である。電極板の厚さによっても異なる
が、面プローブの基部７は約０．４ｍｍであり、高さ８は約０．６ｍｍである。
面プローブの基部と高さは、下層の多孔性基板への損傷を防ぐためにこれらの数
値から変更することが出来る。例えば、非常に幅の狭い面プローブを使用する場
合、プローブは下層の多孔性基板を損傷することなく電極板の反対側から飛び出
す。幅の広い面プローブを使用すると、電極板への面プローブの貫通によって、
多孔性基板を損傷させてはならない。
ローブは、隣接するプローブから距離４だけオフセットされており、また面プロ
ーブの次の列からは距離５だけオフセットされているので、対向する面プローブ
は電極板に押し当てられてときに互いに接触することはない。１つの面プローブ
の展開側面図である図２ａに示すように、面プローブは好ましくは２０度未満の
鋭角であり、また好ましくは面プローブの基部から面プローブの先端に向かって
垂直に延びる線から１８〜２２度の角度である。電極板の厚さによっても異なる
が、面プローブの基部７は約０．４ｍｍであり、高さ８は約０．６ｍｍである。
面プローブの基部と高さは、下層の多孔性基板への損傷を防ぐためにこれらの数
値から変更することが出来る。例えば、非常に幅の狭い面プローブを使用する場
合、プローブは下層の多孔性基板を損傷することなく電極板の反対側から飛び出
す。幅の広い面プローブを使用すると、電極板への面プローブの貫通によって、
多孔性基板を損傷させてはならない。
【００１６】 上記のような貫通処理を施した電極板の導電性タブ領域にはピンホールが形成
され、電極板の表面にダイアモンド型のパターンが作られる。基板の種類と塗布
される活性物質の厚さによっても異なるが、貫通工程を１回または複数回行なっ
て、次の洗浄段階でこの領域からの活性物質の実質的な除去を容易にすることが
出来る。
され、電極板の表面にダイアモンド型のパターンが作られる。基板の種類と塗布
される活性物質の厚さによっても異なるが、貫通工程を１回または複数回行なっ
て、次の洗浄段階でこの領域からの活性物質の実質的な除去を容易にすることが
出来る。
【００１７】 この工程の次の段階では、従来の手段によって導電性タブから活性物質を除去
する。好適な実施例においては、超音波処理を行なって活性物質を除去する。本
発明の貫通工程により処理領域から活性物質を実質的に除去するのに必要な超音
波量を減らすことができるので、下層の脆弱な基板への損傷を抑えることができ
る。処理領域へ超音波を与えるのに使用される機器の種類は様々であり、一般的
には平滑または隆起面を有する超音波ホーン、あるいは平滑または隆起面を有す
るアンビル（anvil ）を有している。本発明の最も好適な実施例においては、超
音波ホーンは平坦面を有しており、またアンビルはダイアモンド型で先端が鋭利
でない隆起面を有する可動ホイールから構成されており、基板への損傷を抑制し
ている。使用される超音波の量は、一般的には約０．５〜１．０秒の間に１００
パーセント振幅（約２０キロジュールのエネルギー）で少なくとも約２０ｋＨｚ
の範囲である。
する。好適な実施例においては、超音波処理を行なって活性物質を除去する。本
発明の貫通工程により処理領域から活性物質を実質的に除去するのに必要な超音
波量を減らすことができるので、下層の脆弱な基板への損傷を抑えることができ
る。処理領域へ超音波を与えるのに使用される機器の種類は様々であり、一般的
には平滑または隆起面を有する超音波ホーン、あるいは平滑または隆起面を有す
るアンビル（anvil ）を有している。本発明の最も好適な実施例においては、超
音波ホーンは平坦面を有しており、またアンビルはダイアモンド型で先端が鋭利
でない隆起面を有する可動ホイールから構成されており、基板への損傷を抑制し
ている。使用される超音波の量は、一般的には約０．５〜１．０秒の間に１００
パーセント振幅（約２０キロジュールのエネルギー）で少なくとも約２０ｋＨｚ
の範囲である。
【００１８】 貫通工程とその後の超音波洗浄工程で処理される導電性タブの下層多孔性基板
には、導電性タブ領域から活性物質が実質的に除去されている。脆弱な基板は完
全な状態を保っている。
には、導電性タブ領域から活性物質が実質的に除去されている。脆弱な基板は完
全な状態を保っている。
【００１９】 比較として、貫通工程を行なわずに超音波洗浄工程のみを用いて導電性タブ領
域を洗浄すると、下層の脆弱な多孔性基板の繊維が損傷してしまう。少なくとも
１回の貫通工程を行なわずに導電性タブの超音波洗浄を行うと、洗浄した基板の
導電性タブ領域へ導電性タブを溶接することができなくなってしまう。
域を洗浄すると、下層の脆弱な多孔性基板の繊維が損傷してしまう。少なくとも
１回の貫通工程を行なわずに導電性タブの超音波洗浄を行うと、洗浄した基板の
導電性タブ領域へ導電性タブを溶接することができなくなってしまう。
【００２０】 洗浄した電極板は、導電性発泡体やフェルトなどの充填物質などの補強物質で
補強される。例えば導電性発泡体は、日本のカタヤマが販売しているニッケル発
泡体（例えば、３４０，４００，５００斤量物質）やアラバマ州のタスカムビア
（Tuscumbia）から発売されているリーテック（Retec）多孔性金属である。一般
に補強物質は、材料を折り畳みグリッパの上に設置して指定長さに切断する切断
作業で使用される。通常、補強材料の小さな切断面が洗浄領域とほぼ等しい領域
になるように切断する。次に、材料にプランジャを押し当て、一組のグリッパに
はめ込むことにより、補強材料を「Ｖ」字型に形成することができる。そして、
補強材料を電極板の洗浄領域の上に設置して圧縮し、電極板の面と同一高さにな
るようにする。単一層または二層の補強材料を使用することができる。
補強される。例えば導電性発泡体は、日本のカタヤマが販売しているニッケル発
泡体（例えば、３４０，４００，５００斤量物質）やアラバマ州のタスカムビア
（Tuscumbia）から発売されているリーテック（Retec）多孔性金属である。一般
に補強物質は、材料を折り畳みグリッパの上に設置して指定長さに切断する切断
作業で使用される。通常、補強材料の小さな切断面が洗浄領域とほぼ等しい領域
になるように切断する。次に、材料にプランジャを押し当て、一組のグリッパに
はめ込むことにより、補強材料を「Ｖ」字型に形成することができる。そして、
補強材料を電極板の洗浄領域の上に設置して圧縮し、電極板の面と同一高さにな
るようにする。単一層または二層の補強材料を使用することができる。
【００２１】 補強材料を電極板の洗浄領域に押し込んだ後、補強材料を所定位置に抵抗溶接
や超音波溶接などの溶接で固定することができる。溶接を行うことで、タブの取
付が強化され、充填物質と電極板の間の連続性が向上する。
や超音波溶接などの溶接で固定することができる。溶接を行うことで、タブの取
付が強化され、充填物質と電極板の間の連続性が向上する。
【００２２】 処理領域からの活性物質を除去し、また領域の補強をした後に、超音波または
抵抗溶接で導電性タブを基板に取り付けても良い。導電性タブはニッケルまたは
ニッケルメッキ鋼であってもよく、また二層タブ（ｖ字型またはｈ字型）や、矩
形、平坦型、単一層タブなどの所望の形状でよい。本発明の好適な実施例では、
矩形の単一層タブを超音波溶接で基板に取り付ける。超音波溶接は、従来の既知
の方法で行われる。好適な実施例では、超音波ホーンは隆起面を有しており、ま
たアンビルは平坦面を有している。基板と導電性タブとの間に摩擦溶接を形成す
るために、１００パーセント振幅で溶接面と平行な（１８０度）方向に、約３０
ｐｓｉの溶接圧力で、２０ｋＨｚの超音波振動を与える。使用する導電性タブの
種類によっても異なるが、溶接エネルギーは、単一層タブで約１８ジュールから
二層タブで約３０〜４５ジュールの範囲であり、また溶接時間は約０．５〜１秒
でよい。
抵抗溶接で導電性タブを基板に取り付けても良い。導電性タブはニッケルまたは
ニッケルメッキ鋼であってもよく、また二層タブ（ｖ字型またはｈ字型）や、矩
形、平坦型、単一層タブなどの所望の形状でよい。本発明の好適な実施例では、
矩形の単一層タブを超音波溶接で基板に取り付ける。超音波溶接は、従来の既知
の方法で行われる。好適な実施例では、超音波ホーンは隆起面を有しており、ま
たアンビルは平坦面を有している。基板と導電性タブとの間に摩擦溶接を形成す
るために、１００パーセント振幅で溶接面と平行な（１８０度）方向に、約３０
ｐｓｉの溶接圧力で、２０ｋＨｚの超音波振動を与える。使用する導電性タブの
種類によっても異なるが、溶接エネルギーは、単一層タブで約１８ジュールから
二層タブで約３０〜４５ジュールの範囲であり、また溶接時間は約０．５〜１秒
でよい。
【００２３】 本発明の最も好適な実施例において、隆起面を有する超音波ホーンおよび平坦
面を有するアンビルを使用して、洗浄した脆弱な基板に単一層導電性タブを取り
付ける。平坦なアンビルを使用すると、単一層導電性タブと脆弱な基板により突
然に充分な摩擦溶接が形成されることがある。一般的に、脆弱な基板に導電性タ
ブを超音波溶接する場合、ｈ字型タブまたはｖ字型などの二層導電性タブを使用
することになる。基板は２つの金属層に挟まれており、また超音波ホーンまたは
アンビルの何れにも接触することは無いので、このような種類の二層タブにより
、隆起面を有するアンビルおよび隆起面を有する超音波ホーンの使用が容易にな
る。隆起面を有するアンビルを使用すると、単一層導電性タブを溶接するときに
露出した基板の脆弱な繊維が損傷することがある。本発明の方法により、平坦な
アンビルを使用してどのような形状のタブでも脆弱な多孔性基板の導電性タブ領
域に問題なく溶接できることが分かった。
面を有するアンビルを使用して、洗浄した脆弱な基板に単一層導電性タブを取り
付ける。平坦なアンビルを使用すると、単一層導電性タブと脆弱な基板により突
然に充分な摩擦溶接が形成されることがある。一般的に、脆弱な基板に導電性タ
ブを超音波溶接する場合、ｈ字型タブまたはｖ字型などの二層導電性タブを使用
することになる。基板は２つの金属層に挟まれており、また超音波ホーンまたは
アンビルの何れにも接触することは無いので、このような種類の二層タブにより
、隆起面を有するアンビルおよび隆起面を有する超音波ホーンの使用が容易にな
る。隆起面を有するアンビルを使用すると、単一層導電性タブを溶接するときに
露出した基板の脆弱な繊維が損傷することがある。本発明の方法により、平坦な
アンビルを使用してどのような形状のタブでも脆弱な多孔性基板の導電性タブ領
域に問題なく溶接できることが分かった。
【００２４】 次に、上記のように導電性タブが取り付けられた陽極を従来の方法で処理して
もよい。従来の方法では、柔軟性を向上させてセルキャップへのタブの取付を容
易にするための電極端部上のタブへのパンチ穴の形成、および／または溶接の強
度を高め、内部での短絡を防ぐための導電性タブおよび導電性タブ領域のテーピ
ングが含まれることがある。
もよい。従来の方法では、柔軟性を向上させてセルキャップへのタブの取付を容
易にするための電極端部上のタブへのパンチ穴の形成、および／または溶接の強
度を高め、内部での短絡を防ぐための導電性タブおよび導電性タブ領域のテーピ
ングが含まれることがある。
【００２５】 二層導電性タブに対向して単一層導電性タブを使用することが可能であれば、
二層タブ（すなわち、二重厚さ）を有する巻線電極アセンブリに通常対応する隆
起領域を削除することによって商業生産処理が向上する。この隆起領域の削除に
より、内部短絡も防ぐことができ、また巻線電極アセンブリに組み込まれる他の
電極層を使用することも可能になる。
二層タブ（すなわち、二重厚さ）を有する巻線電極アセンブリに通常対応する隆
起領域を削除することによって商業生産処理が向上する。この隆起領域の削除に
より、内部短絡も防ぐことができ、また巻線電極アセンブリに組み込まれる他の
電極層を使用することも可能になる。
【００２６】 以下の例は、本発明の方法による超音波溶接と従来の抵抗溶接の結果を比較す
るものである。所望の成分（ニッケル水酸化物、コバルト酸化物、ゲル化剤、結
合剤、カーボンブラック）のウェットスラリーで、エルテック（Eltec ）社のエ
ルテック（Eltec ）４００発泡体などの約３２０ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇの
重量を有するニッケルメッキ発泡体基板上に陽極を形成する。次に、塗布基板を
摂氏約１１０〜１２０度で乾燥させ、約３０〜４０トンの圧力を使用してカレン
ダーを行い、陽極板を形成する。次に、陽極板を所望のサイズに切断する。本発
明の貫通工程を１回または複数回行なって、一連の電極板を作成し、処理導電性
タブ領域を形成する。そして、平坦面を有する超音波ホーンおよび隆起面を有す
る可動ホイールアンビルで導電性タブ領域を洗浄する。
るものである。所望の成分（ニッケル水酸化物、コバルト酸化物、ゲル化剤、結
合剤、カーボンブラック）のウェットスラリーで、エルテック（Eltec ）社のエ
ルテック（Eltec ）４００発泡体などの約３２０ｍ２／ｇ〜約５００ｍ２／ｇの
重量を有するニッケルメッキ発泡体基板上に陽極を形成する。次に、塗布基板を
摂氏約１１０〜１２０度で乾燥させ、約３０〜４０トンの圧力を使用してカレン
ダーを行い、陽極板を形成する。次に、陽極板を所望のサイズに切断する。本発
明の貫通工程を１回または複数回行なって、一連の電極板を作成し、処理導電性
タブ領域を形成する。そして、平坦面を有する超音波ホーンおよび隆起面を有す
る可動ホイールアンビルで導電性タブ領域を洗浄する。
【００２７】 次に、超音波溶接により、単一層導電性タブを洗浄した領域に取り付ける。超
音波溶接は、隆起面を有する超音波ホーンと平坦面を有するアンビルを使用して
行う。従来の抵抗溶接を行うと、二層導電性タブが上記のように作成された第２
の一連の電極板に取り付けられる。
音波溶接は、隆起面を有する超音波ホーンと平坦面を有するアンビルを使用して
行う。従来の抵抗溶接を行うと、二層導電性タブが上記のように作成された第２
の一連の電極板に取り付けられる。
【００２８】 タブ溶接の強度は、ロイド・インスツルメント（Lloyd Instrument）のモデル
ＬＲＸプルテスターで標準プルテストを行なって測定する。テストは、テスター
アセンブリの一端を導電性タブに締め付け、また他端を電極板の底部に締め付け
ることによって行われる。次に、導電性タブ／基板の溶接が弱まる直前にタブと
電極板の接続部の力が最大になるまで、５ｍｍ／分の速度でクランプを反対方向
に引っ張る。表１はその結果を示す。
ＬＲＸプルテスターで標準プルテストを行なって測定する。テストは、テスター
アセンブリの一端を導電性タブに締め付け、また他端を電極板の底部に締め付け
ることによって行われる。次に、導電性タブ／基板の溶接が弱まる直前にタブと
電極板の接続部の力が最大になるまで、５ｍｍ／分の速度でクランプを反対方向
に引っ張る。表１はその結果を示す。
【００２９】 本発明の貫通処理を行なわずに超音波洗浄した電極板を用いて比較例を実施し
た。下層の基板に損傷を与えてしまい、また導電性タブ領域から活性物質を完全
に除去することができないので、単一層導電性タブを超音波溶接でこの電極板に
溶接することはできない。以下の表１にその結果を示す。各サンプル識別は、同
一処理工程による５つの異なるロットから得た５つのサンプルの平均結果を表し
ている。
た。下層の基板に損傷を与えてしまい、また導電性タブ領域から活性物質を完全
に除去することができないので、単一層導電性タブを超音波溶接でこの電極板に
溶接することはできない。以下の表１にその結果を示す。各サンプル識別は、同
一処理工程による５つの異なるロットから得た５つのサンプルの平均結果を表し
ている。
【００３０】
【表１】 結果は、本発明の処理によって単一層導電性タブを取り付ける場合の抵抗溶接
強度を示している。また、本発明の処理により、二層タブ／基板抵抗溶接での強
度に匹敵する単一層タブ／基板溶接強度を得ることができる。
強度を示している。また、本発明の処理により、二層タブ／基板抵抗溶接での強
度に匹敵する単一層タブ／基板溶接強度を得ることができる。
【００３１】 抵抗溶接により導電性タブを取り付けることが可能になる。この処理の第１段
階では、電極の前処理を行なって、洗浄の前に被覆剤を緩和させる。ひとつには
カレンダーされた電極材料の密度が比較的高いという理由で、電極板の表面が破
砕した場合に次の処理段階は非常に効果的となる。
階では、電極の前処理を行なって、洗浄の前に被覆剤を緩和させる。ひとつには
カレンダーされた電極材料の密度が比較的高いという理由で、電極板の表面が破
砕した場合に次の処理段階は非常に効果的となる。
【００３２】 図３に示すように、電極板は貫通工程の破砕先端部に垂直に前処理ステーショ
ン１０に置かれる。１つの破砕先端部は電極面の上側に置かれ、他方の先端部は
下側に置かれる。破砕先端部は、特定の深さまで電極表面に貫通する一組の「顎
部（ジョーズ―jaws―）」であり、基板を著しく損傷させることなく材料を破砕
する。
ン１０に置かれる。１つの破砕先端部は電極面の上側に置かれ、他方の先端部は
下側に置かれる。破砕先端部は、特定の深さまで電極表面に貫通する一組の「顎
部（ジョーズ―jaws―）」であり、基板を著しく損傷させることなく材料を破砕
する。
【００３３】 次に、前処理した電極板を超音波洗浄ステーション２０に置く。前処理した板
は、一組の超音波ホーンとアンビルに対して垂直に設置される。ホーンとアンビ
ルとの間の隙間は、電極板の寸法に合うよう予め決められている。前処理した板
を洗浄ステーションに送り込む。一組のホーン／アンビルを洗浄する電極板の領
域に垂直、かつ電極に平行に、また所定深さに移動させることにより、小さな領
域（例えば、６ｍｍ×７ｍｍ）が洗浄される。設定した期間超音波振動を与える
ことにより洗浄が行われる。
は、一組の超音波ホーンとアンビルに対して垂直に設置される。ホーンとアンビ
ルとの間の隙間は、電極板の寸法に合うよう予め決められている。前処理した板
を洗浄ステーションに送り込む。一組のホーン／アンビルを洗浄する電極板の領
域に垂直、かつ電極に平行に、また所定深さに移動させることにより、小さな領
域（例えば、６ｍｍ×７ｍｍ）が洗浄される。設定した期間超音波振動を与える
ことにより洗浄が行われる。
【００３４】 次に、洗浄した電極板を補強ステーション３０で補強する。３段階処理で補強
材料を貼り付ける。最初に、補強材料を折り畳みグリッパの上に設置し、所定長
さに切る。次に、プランジャを材料に押し当ててグリッパに挿入し、補強材料を
「Ｖ」字型に形成する。そして、補強材料を電極板の洗浄領域の上に置き、電極
板の面と同じ高さになるように加圧する。
材料を貼り付ける。最初に、補強材料を折り畳みグリッパの上に設置し、所定長
さに切る。次に、プランジャを材料に押し当ててグリッパに挿入し、補強材料を
「Ｖ」字型に形成する。そして、補強材料を電極板の洗浄領域の上に置き、電極
板の面と同じ高さになるように加圧する。
【００３５】 電極板の洗浄領域に補強材料を圧入した後、補強材料を所定位置でステーキン
グし、ステーキングステーション４０で溶接する。溶接によりタブの取付強度が
上がり、充填材料と電極板との間の連続性が向上する。ステーキング溶接は、抵
抗溶接または超音波溶接であってもよい。
グし、ステーキングステーション４０で溶接する。溶接によりタブの取付強度が
上がり、充填材料と電極板との間の連続性が向上する。ステーキング溶接は、抵
抗溶接または超音波溶接であってもよい。
【００３６】 補強後、導電性タブを抵抗溶接ステーション５０で電極板に溶接する。電極板
を溶接先端部に垂直な溶接ステーションに送り込む。導電性タブストックの短片
（例えば４ｍｍ×１８ｍｍ）は、電極板の洗浄および補強済み領域上部の位置に
送られる。タブ材料は補強領域の上に置かれ、１〜４の溶接ナゲットを使用する
抵抗溶接機器で溶接される。抵抗溶接は、直接溶接機器（対向電極）または間接
溶接機器（平行隙間）の何れかを使用して行われる。溶接の前に、タブを所望の
長さに切断することができる。
を溶接先端部に垂直な溶接ステーションに送り込む。導電性タブストックの短片
（例えば４ｍｍ×１８ｍｍ）は、電極板の洗浄および補強済み領域上部の位置に
送られる。タブ材料は補強領域の上に置かれ、１〜４の溶接ナゲットを使用する
抵抗溶接機器で溶接される。抵抗溶接は、直接溶接機器（対向電極）または間接
溶接機器（平行隙間）の何れかを使用して行われる。溶接の前に、タブを所望の
長さに切断することができる。
【００３７】 溶接後、タブの２つの所定位置にパンチ穴が形成されるので、アセンブリ操作
での折り曲げが容易になる。穴開けはパンチングステーション６０で行われる。
また、２つのテープをタブ上に設置し（例えば、電極板の何れかの面上）、絶縁
を施してセルを閉じた後の短絡防ぐことができる。また、テープによりタブ／板
の接続部の強度が向上する。テープはテーピングステーション７０で貼り付けら
れる。
での折り曲げが容易になる。穴開けはパンチングステーション６０で行われる。
また、２つのテープをタブ上に設置し（例えば、電極板の何れかの面上）、絶縁
を施してセルを閉じた後の短絡防ぐことができる。また、テープによりタブ／板
の接続部の強度が向上する。テープはテーピングステーション７０で貼り付けら
れる。
【００３８】 上記とは二者択一的に、超音波溶接によって導電性タブを取り付けることがも
できる。図４に示すように、電極板は前処理ステーションに１０に渡され、電極
板の表面を貫通させる。前処理を施した電極板は超音波洗浄ステーション２０に
送られ、小さな領域（例えば６ｍｍ×７ｍｍ）が洗浄される。洗浄した電極板は
補強ステーション３０で、例えば３段階処理で補強される。
できる。図４に示すように、電極板は前処理ステーションに１０に渡され、電極
板の表面を貫通させる。前処理を施した電極板は超音波洗浄ステーション２０に
送られ、小さな領域（例えば６ｍｍ×７ｍｍ）が洗浄される。洗浄した電極板は
補強ステーション３０で、例えば３段階処理で補強される。
【００３９】 補強後、導電性タブは超音波溶接ステーション８０で電極板に溶接される。超
音波溶接機は最適な間隔に設置されている一組のホーンとアンビルで構成され、
振動によって溶接を行う。電極板は、ホーンとアンビルに垂直な溶接ステーショ
ンに渡される。導電性タブストックの短片（例えば４ｍｍ×１８ｍｍ）は、電極
板の洗浄および補強を施した領域上の位置に送られる。ホーンを作動させて材料
を加圧し、超音波を使用して所定位置に溶接する。
音波溶接機は最適な間隔に設置されている一組のホーンとアンビルで構成され、
振動によって溶接を行う。電極板は、ホーンとアンビルに垂直な溶接ステーショ
ンに渡される。導電性タブストックの短片（例えば４ｍｍ×１８ｍｍ）は、電極
板の洗浄および補強を施した領域上の位置に送られる。ホーンを作動させて材料
を加圧し、超音波を使用して所定位置に溶接する。
【００４０】 溶接後、タブにはパンチングステーション６０で穿孔された穴が形成され、テ
ーピングステーション７０でテープを貼り付けることができる。
ーピングステーション７０でテープを貼り付けることができる。
【００４１】 以下の具体例は実例であり、本発明を限定するものではない。
【００４２】 具体例１ ３つのグループの電極を構成した。グループ１の電極はＲｅｔｅｃ発泡体（ブ
リジストン前駆物質）から生成したものであり、補強発泡体は含まれていない。
グループ２の電極はカタヤマ発泡体から生成したものであり、補強発泡体は含ま
れていない。グループ３の電極は、前記カタヤマの発泡体から生成したものであ
る。グループ３の電極を洗浄し、５．５ｍｍ×１６ｍｍ片の４２０前記リーテッ
ク発泡体で補強し、抵抗ステーキング、および抵抗タブ溶接を施した。
リジストン前駆物質）から生成したものであり、補強発泡体は含まれていない。
グループ２の電極はカタヤマ発泡体から生成したものであり、補強発泡体は含ま
れていない。グループ３の電極は、前記カタヤマの発泡体から生成したものであ
る。グループ３の電極を洗浄し、５．５ｍｍ×１６ｍｍ片の４２０前記リーテッ
ク発泡体で補強し、抵抗ステーキング、および抵抗タブ溶接を施した。
【００４３】 各グループ１、２、３の１２の電極について、インピーダンスおよびタブの引
っ張り（抗張）強度の試験を行なった。抗張力はチャティリオン（Chatillion）
製フォースゲージによって決定される。分離速度は５ｍｍ／分に設定し、また力
はキログラムで記録した。インピーダンス試験は、ＨＰ４３３８Ａインピーダン
スメーターおよびインピーダンス固定機器を使用して行なった。インピーダンス
はミリオームで記録した。試験結果のまとめを表２に示す。補強した電極（グル
ープ３）と比較すると、補強していない電極（グループ１および２）のインピー
ダンスは高く、また抗張力は低くなっている。
っ張り（抗張）強度の試験を行なった。抗張力はチャティリオン（Chatillion）
製フォースゲージによって決定される。分離速度は５ｍｍ／分に設定し、また力
はキログラムで記録した。インピーダンス試験は、ＨＰ４３３８Ａインピーダン
スメーターおよびインピーダンス固定機器を使用して行なった。インピーダンス
はミリオームで記録した。試験結果のまとめを表２に示す。補強した電極（グル
ープ３）と比較すると、補強していない電極（グループ１および２）のインピー
ダンスは高く、また抗張力は低くなっている。
【００４４】
【表２】 具体例２ ２０の電極の８つのグループ（グループＡ〜Ｈ）を構成し試験を行なった。電
極は、前処理を施し、超音波洗浄で洗浄した。グループＡ、Ｃ、Ｅ、Ｇは補強し
なかった。グループＢ、Ｄ、Ｆ、Ｈにおいては、洗浄後に発泡体充填材料（１６
ｍｍ×５．５ｍｍ）を半分に折り畳み、ニードルノズルプライヤを使用して洗浄
済み領域に圧入した。表３の超音波溶接条件で、タブを電極に溶接した。
極は、前処理を施し、超音波洗浄で洗浄した。グループＡ、Ｃ、Ｅ、Ｇは補強し
なかった。グループＢ、Ｄ、Ｆ、Ｈにおいては、洗浄後に発泡体充填材料（１６
ｍｍ×５．５ｍｍ）を半分に折り畳み、ニードルノズルプライヤを使用して洗浄
済み領域に圧入した。表３の超音波溶接条件で、タブを電極に溶接した。
【００４５】 電極のインピーダンスとタブ引っ張り（抗張）強度の試験を行なった。抗張力
は、Ｃｈａｔｉｌｌｉｏｎ製フォースゲージを使用して決定した。分離速度は５
ｍｍ／分に設定し、また力はキログラムで記録した。インピーダンス試験は、Ｈ
Ｐ４３３８Ａインピーダンスメーターとインピーダンス固定機器を使用して行な
った。インピーダンスはミリオームで記録した。その結果を表４に示す。
は、Ｃｈａｔｉｌｌｉｏｎ製フォースゲージを使用して決定した。分離速度は５
ｍｍ／分に設定し、また力はキログラムで記録した。インピーダンス試験は、Ｈ
Ｐ４３３８Ａインピーダンスメーターとインピーダンス固定機器を使用して行な
った。インピーダンスはミリオームで記録した。その結果を表４に示す。
【００４６】
【表３】
【表４】 一般に、発泡体を充填した電極の抗張力は、充填していない電極よりも２〜３
倍大きくなった。インピーダンスは約１７％だけ低くなった。
倍大きくなった。インピーダンスは約１７％だけ低くなった。
【００４７】 他の実施例は請求項に含まれる。
【図１】 隆起面プローブを有する貫通板に接する電極板の側面図である。
【図２】 隆起面プローブを有する貫通板の正面図である。
【図２ａ】 貫通板の隆起面プローブの展開側面図である。
【図３】 抵抗溶接工程を示す概略図である。
【図４】 超音波溶接工程を示す概略図である。
１ 電極板 ２ 貫通板 ３ 隆起面プローブ
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (81)指定国 ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ， ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，Ｉ Ｔ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ， ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，Ｋ Ｅ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ) ，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ， ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，Ｄ Ｋ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ， ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，Ｌ Ｖ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ， ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，Ｕ Ｚ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ (72)発明者 ロバート、パブリンスキー アメリカ合衆国コネチカット州、ストラト フォード、グレンウッド、アベニュ、34 (72)発明者 ブルース、イングラム アメリカ合衆国コネチカット州、テリービ ル、ハイ、ストリート、61 Ｆターム(参考） 5H022 AA04 AA09 BB01 BB16 BB17 CC12 CC19
Claims (24)
- 【請求項１】 （ａ）隆起面プローブを有する対向するオフセット貫通板を電極板の領域に貫
通させる工程と、 （ｂ）上記領域を洗浄して、導電性タブ領域を形成する多孔性基板を露出させ
る工程と、 （ｃ）露出した多孔性基板を補強する工程と、 （ｄ）補強した多孔性基板に導電性タブを取り付ける工程とを含んでなる導電
性タブ領域を有する電極板の製造方法。 - 【請求項２】 上記補強工程は露出した多孔性基板の上に補強材料を設置する工程を含むこと
を特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項３】 上記補強工程は露出した多孔性基板に補強材料を圧入する工程を更に含むこと
を特徴とする請求項２に記載の方法。 - 【請求項４】 上記補強材料は二層であることを特徴とする請求項３に記載の方法。
- 【請求項５】 上記取付工程は超音波を当てる工程を含むことを特徴とする請求項３に記載の
方法。 - 【請求項６】 上記超音波は隆起面を有する超音波ホーンと平坦面を有するアンビルとを含む
ことを特徴とする請求項５に記載の方法。 - 【請求項７】 上記取付工程は抵抗溶接を含むことを特徴とする請求項３に記載の方法。
- 【請求項８】 上記取付工程の前に、露出した多孔性基板に圧入された補強材料に超音波を当
てる工程を更に含むことを特徴とする請求項７に記載の方法。 - 【請求項９】 上記取付工程の後に、導電性タブに穴を形成する工程を更に含むことを特徴と
する請求項１に記載の方法。 - 【請求項１０】 上記取付工程の後に、導電性タブおよび導電性タブ領域にテープを貼り付ける
工程を更に含むことを特徴とする請求項１に記載の方法。 - 【請求項１１】 上記洗浄工程は上記領域に超音波を当てる工程を含むことを特徴とする請求項
１に記載の方法。 - 【請求項１２】 上記超音波は、平坦面を有する超音波ホーンおよび隆起面を有するアンビルに
よって当てられることを特徴とする請求項１１に記載の方法。 - 【請求項１３】 上記導電性タブは単一層導電性タブであることを特徴とする請求項１に記載の
方法。 - 【請求項１４】 上記導電性タブは二層導電性タブであることを特徴とする請求項１に記載の方
法。 - 【請求項１５】 （ａ）多孔性基板上に補強材料を設置する工程と、 （ｂ）多孔性基板上にある補強材料に導電性タブを取り付ける工程とを含んで
なる導電性タブ領域を有する電極板の製造方法。 - 【請求項１６】 補強材料を多孔性基板に圧入する工程を更に含む請求項１５に記載の方法。
- 【請求項１７】 上記設置工程の前に、隆起面プローブを有する対向するオフセット貫通板で電
極板の領域を貫通させ、上記領域を洗浄して、導電性タブ領域を形成する多孔性
基板を露出させる工程を更に含むことを特徴とする請求項１６に記載の方法。 - 【請求項１８】 上記取付工程は超音波を当てる工程を含むことを特徴とする請求項１５に記載
の方法。 - 【請求項１９】 上記取付工程は抵抗溶接を含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。
- 【請求項２０】 上記取付工程の前に、多孔性基板上に設置された補強材料に超音波を当てる工
程を更に含むことを特徴とする請求項１９に記載の方法。 - 【請求項２１】 上記取付工程の後に導電性タブに穴を形成する工程を更に含むことを特徴とす
る請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２２】 上記取付工程の後に導電性タブと導電性タブ領域とにテープを貼り付ける工程
を更に含むことを特徴とする請求項１５に記載の方法。 - 【請求項２３】 電気化学的活性物質で覆われた下層多孔性基板を有する電極板であって、活性
物質を実質的に含まない導電性タブ領域と、この導電性タブ領域に取り付けられ
た導電性タブと、導電性タブおよび導電性タブ領域の間の補強材料とを具備して
なる電極板。 - 【請求項２４】 陽極、陰極、セパレータ、電解物を具備してなる電気化学セルであって、上記
陽極が電気化学的活性物質で覆われた下層多孔性基板を有する電極板からなり、
また電極板が活性物質を実質的に含まない導電性タブ領域と、この導電性タブ領
域に取り付けられた導電性タブと、導電性タブおよび導電性タブ領域の間の補強
材料とを有することを特徴とする電気化学セル。
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