JP2002246032A

JP2002246032A - アルカリ二次電池用電極の集電基板、それを用いた電極、その電極が組み込まれているアルカリ二次電池

Info

Publication number: JP2002246032A
Application number: JP2001036832A
Authority: JP
Inventors: Tetsuya Yamane; 哲哉山根; Norihito Kurisu; 憲仁栗栖
Original assignee: Toshiba Battery Co Ltd
Current assignee: FDK Twicell Co Ltd
Priority date: 2001-02-14
Filing date: 2001-02-14
Publication date: 2002-08-30

Abstract

(57)【要約】【課題】電極合剤の担持能が優れている集電基板を提
供する。【解決手段】金属粉末が互いの接触点で結合し、内部
には連通孔が形成されている多孔質金属箔の面内に、平
面視形状が四角形である複数個の開口が形成され、前記
開口の各辺からは、少なくとも先端部が前記多孔質金属
箔の面方向に反り返っているバリ部が突設されており、
前記開口の横の長さをａ、前記開口の縦の長さをｂ、前
記隣り合う開口の横方向の間隔をｃ、前記隣り合う開口
の縦方向の間隔をｄ、前記多孔質金属箔の厚さをｔとし
たときに、これらの間に特定の関係が成り立つ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ二次電池用
電極の集電基板、それを用いた電極、およびその電極が
組み込まれているアルカリ二次電池に関し、更に詳しく
は、電極合剤の担持能が優れているので当該電極合剤の
脱落現象を抑制することができ、同時に適切な集電効率
の実現が可能であるため電極合剤中の活物質の利用率を
高めることができる集電基板と、この集電基板を用いて
製造されるペースト式電極、とりわけペースト式のニッ
ケル極と、この電極が組み込まれているアルカリ二次電
池、とりわけニッケル・水素二次電池に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニッケル・カドミニウム二次電池やニッ
ケル・水素二次電池に代表されるアルカリ二次電池の正
極（ニッケル極）には、焼結式のものとペースト式のも
のがある。これらのうち、ペースト式のニッケル極は概
ね次のようにして製造されている。

【０００３】まず、活物質である水酸化ニッケル粒子
と、例えば電池組立後における初充電の過程で導電性マ
トリックスを形成して導電性を発現する一酸化コバルト
のような導電材と、例えばカルボキシメチルセルロース
のような結着剤とを水で混練して所定組成の粒稠な合剤
（以下、電極合剤という）のペーストを調製する。つい
で、この電極合剤のペーストを集電基板に、直接、塗布
または充填したのち乾燥し、更に例えばロール圧延し
て、厚みを整えると同時に、乾燥合剤を緻密化して当該
集電基板に担持させる。

【０００４】このときに、集電基板としては、一般に、
内部に連通孔が３次元的に形成されている多孔質の発泡
状金属多孔体シート、具体的には発泡状Ｎｉ多孔体シー
トが使用されている。その理由は、この集電基板は、表
面だけではなく内部の連通孔にも電極合剤が充填される
ので、電極合剤の高密度充填が可能となって、高容量の
ニッケル極、すなわち高容量電池の製造が可能となり、
同時に、内部に複雑に分布する連通孔に充填された電極
合剤は、当該連通孔に捕獲された状態になるので、例え
ば電極の巻回時にあっても電極合剤が集電基板から脱落
することも抑制されるようになるからである。

【０００５】しかしながら、このような集電基板にも次
のような問題がある。例えば常用されているＮｉ多孔体
シートの場合、発泡ウレタン樹脂に無電解Ｎｉめっきと
Ｎｉ電気めっきを順次行ってその骨格部にＮｉめっき層
を形成し、ついで熱処理して骨格部のウレタン樹脂を焼
却除去して製造されているのが通例であるが、そのた
め、その価格が高くなるということである。

【０００６】この問題は、電極面積を大きくして大電流
放電が可能な大型の電池を製造しようとした場合、不可
避的に集電基板（Ｎｉ多孔体シート）の使用量も増加す
ることになるので、電池の製造コストを高めることにな
る。また、このＮｉ多孔体シートは柔軟性に欠けるた
め、このＮｉ多孔体シートを集電基板にして製造したニ
ッケル極と例えば水素吸蔵合金負極で円筒形のニッケル
・水素二次電池を組み立てる場合、このニッケル極と水
素吸蔵合金負極とをセパレータを介して重ね合わせたの
ち渦巻状に巻回して電極群を形成したときに、Ｎｉ多孔
体シートが折損してその折損端がセパレータを突き破っ
て負極と接触し、短絡を起こすこともあるということで
ある。

【０００７】このようなことから、最近の大電流放電が
可能な大型の電池では、金属多孔体シートに代えて安価
なＮｉパンチングメタルやＮｉエキスパンドメタルのよ
うな２次元シートや２次元箔（以下、これらを２次元箔
という）を集電基板として用い、その表面に電極合剤を
塗着したのち乾燥する塗着式タイプの電極が検討されは
じめている。

【０００８】上記した塗着式電極は、２次元箔の表面に
電極合剤を所定の厚みで塗着し、ついで乾燥するだけで
あるため、金属多孔体シートを用いたときよりも製造は
容易である。しかしながら、この塗着式電極にも次のよ
うな問題がある。まず、集電基板は２次元箔であるた
め、電極合剤と集電基板との密着力が弱く、集電基板の
表面から電極合剤が剥離しやすいという問題である。

【０００９】このような問題が起こると、製造した電極
の容量低下と電気抵抗の増加が起こり、そのため、組み
立てた電池の放電容量の低下や放電電圧の低下を招くよ
うになる。このような問題の発生は、電極合剤における
結着剤の量比を増大させることによって若干の抑制が可
能になるとはいえ、その場合には、電極合剤中の活物質
の相対的な割合が減少するため、ニッケル極の容量低下
が引き起こされる。

【００１０】また、電極合剤における活物質が水酸化ニ
ッケル粒子である場合、この水酸化ニッケル粒子は非導
電性であるため、集電基板の表面に形成されている電極
合剤層の厚み方向において集電基板から離れた位置に存
在する水酸化ニッケル粒子と当該集電基板との間の電子
伝導性が乏しくなるという問題がある。そのため、活物
質の利用率低下、集電効率の低下、電極としての電気抵
抗の増大、放電電圧や放電容量の低下など引き起こされ
ることになる。

【００１１】このような問題は、電極合剤における導電
材の量比を増大させることによって対処することが可能
である。しかしながら、従来から使用されている酸化コ
バルトや水酸化コバルトのような導電材は、それ自体と
しては水酸化ニッケル粒子と同様に非導電性の材料であ
り、電池組立後の初充電の過程で導電性マトリックスを
形成する材料である。したがって、これらを導電材とし
て機能せしめる前提条件は、あくまでも電極合剤が集電
基板から脱落していないということである。このような
ことからすると、２次元箔の集電基板は、電極合剤の担
持能が低いので、仮に電極合剤における導電材の量比を
増大させたとしても、充分な導電性マトリックスの形成
が困難であり、そのため、活物質利用率の低下、ニッケ
ル極としての容量低下は避けられないことになる。

【００１２】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、２次元箔の
集電基板における上記した問題を解決し、電極合剤の担
持能が優れ、また集電効率も高く、しかも３次元金属多
孔体シートに比べて安価であるアルカリ二次電池用電極
の集電基板と、この集電基板を用いることにより、電極
合剤における活物質の利用率が向上しているペースト塗
着式の電極と、更には、この電極が組み込まれることに
より、サイクル寿命特性が優れ、大電流放電時の電圧降
下も抑制されているアルカリ二次電池の提供を目的とす
る。

【００１３】

【課題を解決するための手段】上記した目的を達成する
ために、本発明においては、金属粉末が互いの接触点で
結合し、内部には連通孔が形成されている多孔質金属箔
の面内に、平面視形状が四角形である複数個の開口が形
成され、前記開口の各辺からは、少なくとも先端部が前
記多孔質金属箔の面方向に反り返っているバリ部が突設
されており、前記開口の横の長さをａ、前記開口の縦の
長さをｂ、前記隣り合う開口の横方向の間隔をｃ、前記
隣り合う開口の縦方向の間隔をｄ、前記多孔質金属シー
トの厚さをｔとしたときに、 0.8≦ａ／ｂ≦1.2、 0.6≦ｃ／ａ≦1.2、 0.6≦ｄ／ｂ≦1.2、６≦ａ／ｔ≦１５、および６≦ｂ／ｔ≦１５の関係が成り立つことを特徴とするアルカリ二次電池用
電極の集電基板が提供される。

【００１４】また、本発明においては、上記集電基板に
電極合剤が塗着されているアルカリ二次電池用電極と、
その電極が組み込まれているアルカリ二次電池が提供さ
れる。

【００１５】

【発明の実施の形態】以下、図面に基づいて本発明の集
電基板を詳細に説明する。図１は、本発明の集電基板の
１例であり、この集電基板Ａの斜視図であり、図２は図
１のII−II線に沿う断面図、図３は図１の○で囲まれた
領域Ｂの拡大図、また図４は図１の集電基板の開口の位
置関係を示す部分的平面図である。

【００１６】まず、図１において、集電基板Ａは、全体
が後述する多孔質金属箔１で構成され、その面内には複
数個の開口２が形成されている。ここで、集電基板Ａの
構成素材である多孔質金属箔１は、いわゆる粉末圧延法
によって製造される。具体的には、例えばステンレス鋼
から成る搬送シートの上に所定粒径の金属粉末を連続的
に散布し、これを一対の圧延ロールの間を通過させるこ
とにより当該圧延ロールで金属粉末を加圧して圧延す
る。このとき圧延ロールの加圧力を適正値に調節するこ
とにより、金属粉末は互いに点接触または線接触した状
態で圧粉体シートになる。

【００１７】その後、この圧粉体シートを、不活性ガス
雰囲気の焼成炉に導入・加熱して目的とする金属多孔質
箔にする。このとき、炉内温度によっては金属粉末の溶
融や焼結が生じ、これが多孔質箔の空隙率や強度に密接
に関係する。したがって、所望の強度と空隙率が得られ
るように炉内温度を調整して溶融や焼結の度合いを制御
すればよい。

【００１８】この加熱処理の結果、図１の丸印領域で示
したように、本発明の多孔質金属箔１の、圧粉体シート
を構成していた各金属粉末１ａは、全体が溶融や焼結す
ることなく、互いの接触部１ｂで部分的に熱融着してい
る。したがって、各金属粉末１ａの間には複雑な形状で
３次元的に分布する空孔（連通孔）１ｃが形成されるこ
とになる。

【００１９】そして最後に、焼成炉から取り出し、搬送
シートから剥離することにより、本発明の集電基板Ａの
素材である多孔質金属箔１が得られる。この一連の製造
工程において、多孔質金属箔１の多孔度や機械的な強度
（例えば引張強さ）などの性状は、上記した圧延ロール
の加圧力，焼成時の温度などを適正に選択することによ
り変化させることができる。

【００２０】なお、上記工程で製造される多孔質金属箔
１としては、その多孔度が５〜１５％であるものが好ま
しい。多孔度が５％未満のものは、緻密すぎるので、後
述する打抜き加工時に割れが多発して不良品になりやす
く、また１５％より大きいものは、強度特性が充分では
ないので、取扱い時の損傷が多発するようになるからで
ある。

【００２１】この多孔質金属箔１の面内に形成されてい
る開口２は、図４に示すように、その平面視形状が四角
形になっている。本発明は、この開口の位置関係すなわ
ち種々の寸法比を検討することにより、後述するバリ部
を形成した際にもっとも優れた電極合剤の担持能を発揮
する数値範囲を見出したものである。

【００２２】具体的には、図４において、開口２の横の
辺２ａの長さをａ、縦の辺２ｂの長さをｂ、隣り合う開
口の横方向の間隔をｃ、隣り合う開口の縦方向の間隔を
ｄ、さらにこの多孔質金属箔１の厚みをｔとすると、次
の５式の関係を同時に満足することが必要である。すな
わち、 0.8≦ａ／ｂ≦1.2 （１） 0.6≦ｃ／ａ≦1.2 （２） 0.6≦ｄ／ｂ≦1.2 （３）６≦ａ／ｔ≦１５（４）６≦ｂ／ｔ≦１５（５）である。

【００２３】このような開口２の寸法比は、集電基板の
強度、ならびに、この開口の周辺に沿って後述するよう
にバリ部を形成した際の当該バリ部による電極合剤の担
持能に多大な影響を及ぼすものである。すなわち、式
（１）は開口２の２辺の比であり、この比が0.8未満、
あるいは1.2を超える場合は、形成されるバリ部の高さ
に過度な差が生じるため安定な担持能力が発現されない
という問題が生じる。

【００２４】式（２）および式（３）は開口２の各辺の
長さと隣り合う開口同士の間隔との比を表わし、この比
が1.2を超える場合には基板全体に占める開口面積の割
合が小さいため、電極合剤の担持能が低下する。逆にこ
の比が0.6未満である場合には、基板全体に占める開口
面積の割合が大きくなってしまい、基板強度が低下す
る。さらに、式（４）および式（５）は開口の各辺と
基板の厚みとの比を表わし、この比が６未満である場合
には、基板の柔軟性を充分に生かすことができず、担持
能が低下する。また、電池容積に対して基板の体積が占
める割合が増大してしまい、いわゆる体積メリットがな
い。逆にこの比が１５を超えると、打ち抜かれたバリ強
度が不足し、製造時のバリの立体形状の維持が困難とな
り、その結果利用率が低下する。

【００２５】そして、図１に示すように、開口２の各辺
２ａ、２ｂには、後述する型による打抜き方向と同じ方
向に突出する状態で、辺２ａ、２ｂのそれぞれを基部と
する三角形をした４枚のバリ部３、３’が形成されてい
る。このバリ部３，３’は、開口位置交互に表面１Ａお
よび裏面１Ｂの双方に突出して形成され、かつ、このバ
リ部３、３’のいずれもは多孔質金属箔１の面１Ａまた
は面１Ｂの方向にの方に反り返り、拡開している（図
２）。

【００２６】このバリ部３，３’の反りは次のような作
用効果を発揮する。すなわち、この多孔質金属箔１の両
面にに、図２の仮想線で示したように、電極合剤４を塗
着すると、面１Ａおよび１Ｂ側に反っているバリ部３，
３’が電極合剤４に対するアンカー効果を発揮する。そ
の結果、集電基板Ａの電極合剤４の担持能が向上する。

【００２７】バリ部３にこのような効果を発揮せしめる
ためには、バリ部３と面１Ａ（１Ｂ）の間の角度θを、
４５°〜９０°の範囲内に設定することが好ましい。こ
の角度θが４５°より小さい場合には、反りによる電極
合剤の担持能の発揮以前に、以下のような現象が生じ、
却って電極合剤の剥離が生じやすくなる。すなわち、反
りが大きいとバリ部３，３’の基部近傍に付着している
電極合剤と基部から離れた位置の表層部の合剤との間
に、圧延時に生じる伸び率の差に起因してズレが生じ、
このズレにより圧延および巻回加工時に剥離が起こりや
すく、反りの効果を十分に発揮することができない。

【００２８】また、角度θが９０°より大きい場合に
も、電極の圧延および巻回加工時に電極合剤４の脱落が
起こり始める。好ましい角度は６０°〜９０°である。
また、このバリ部３，３’は、塗着された電極合剤の厚
み方向に食い込んだ状態で当該電極合剤の中に配置され
ることになるので、集電基板Ａの表面１Ａ（１Ｂ）から
遠く離れて存在している活物質の電子伝導性を確保する
働き、すなわち導電経路としての機能も発揮する。

【００２９】このようなバリ部３は次のようにして形成
することができる。すなわち、図５で示したように、前
記した多孔質金属箔１の両面に、先端５ａが四角錐形状
をしたパンチ５で矢印方向への打抜き加工を行う。な
お、図５には面１Ａに形成されるバリ部３，３’のみが
記載されるが、面１Ｂにも同様にしてバリ部３，３’が
形成される。

【００３０】先端５ａで打ち抜かれた金属多孔質シート
１の部分は、図５の仮想線で示したように、パンチ５の
先端５ａの形状に対応した４枚の三角形形状に引き裂か
れてバリ部３，３’となり、それらは面１Ａ（１Ｂ）の
略垂直方向か、または面１Ａ（１Ｂ）側に若干反った状
態で突出する。ついで、全体を例えば一対の圧延ロール
の間に通して加圧する。これらバリ部３、３’は面１Ａ
（１Ｂ）側に押圧され、その結果、図２で示したような
バリ部３、３’における面１Ａ（１Ｂ）側への反りが形
成される。

【００３１】このとき、バリ部３、３’における上記し
た反りの程度は、圧延ロール間のスキンパスを調整す
る、すなわち圧延ロールの加圧力を調整することにより
可能となる。スキンパスを小さくすれば、反りの角度θ
を小さくすることができ、またスキンパスを大きくすれ
ば反りの角度θは大きくなるからである。図６は、本発
明におけるバリ部３、３’の別の例を示している。この
バリ部３、３’の場合は、開口２の辺２ａ，２ｂでは略
垂直方向に突出しているが、その先端部３ａ、３’ａの
みが面１Ａ（１Ｂ）側に反り返っている。このようなバ
リ部３、３’も、先端部３ａ，３’ａが塗着した電極合
剤に対してアンカー効果を発揮する。

【００３２】図６で示したバリ部３、３’は、多孔質金
属箔１が比較的厚く、したがってバリ部３、３’の基部
の強度が比較的強い場合に、圧延ロールのスキンパスを
調整することによって形成することができる。なお、図
１で示した集電基板Ａは、その開口２のバリ部３、３’
が交互に多孔質金属箔１の表面１Ａと裏面１Ｂとに突出
している場合であるが、本発明においてはこの態様に限
定されるものではなく、これら開口のバリ部３、３’が
例えば表面１Ａまたは表面１Ｂのいずれか一方に突出し
た構造であってもよい。

【００３３】この集電基板に、電極合剤が塗着され、そ
れを乾燥したのち例えばロール圧延して厚みを調整する
ことにより、本発明の電極が製造される。そして、製造
する電極が水酸化ニッケル粒子を活物質とするニッケル
極である場合、活物質としては、特許登録第３０４０７
６０号などで提案されているような水酸化ニッケル粒
子、すなわち、非導電性の水酸化ニッケル粒子の表面が
導電性を有するコバルトの高次酸化物で被覆されている
複合化水酸化ニッケル粒子を使用することが好ましい。
また、水酸化ニッケル粒子の表面が、水酸化コバルト，
一酸化コバルトなどのコバルト化合物で被覆されている
ものを用いてもよい。更には両者を混合した状態で用い
てもよい。これら活物質を用いると、集電基板の表面か
ら遠く離れた箇所に存在している活物質であってもその
電子伝導性が確保される状態が形成されるので、そのこ
とによって活物質としての利用率が向上するからであ
る。

【００３４】本発明の電池は、上記した電極が組み込ま
れているものである。そして、例えばその電極が上記複
合化水酸化ニッケル粒子を活物質とするニッケル極であ
るとすると、活物質の利用率は高くなり、また活物質の
集電基板からの剥離は抑制されるため高容量となり、ま
た大電流放電時の電圧低下も抑制されるようになる。実施例（１）集電基板の製造図７で概略を示した装置を用いた粉末圧延法により、次
のようにしてＮｉ多孔質シートを製造した。

【００３５】まず、ロール１０ａ，１０ｂの間を無限軌
道を描いて走行速度１ｍ／分で回転するベルトコンベア
１１の上に、ホッパ２内に収容されている平均粒径２〜
３μｍのＮｉ粉１３を連続的に供給して下流に搬送し、
下流側に配置したドクターブレード１４で厚み３００μ
ｍの粉末層にしたのち、ロール径が同じである一対の圧
延ロール１５，１５の間に通して上下方向から２９４０
Ｎ／mm²程度の加圧力で圧延して圧粉層にした。

【００３６】ついで、Ａｒ雰囲気の焼成炉１６の中に導
入し、温度９５０℃で１０分加熱してＮｉ多孔質シート
１にし、それをベルトコンベア１１から剥離して連続的
に巻き取った。得られた多孔質Ｎｉ箔１の厚みは平均値
で３０μｍであり、また、その多孔度は平均値で７％で
あった。

【００３７】ついで、この多孔質Ｎｉ箔１に対して両面
から打抜き加工を行い、一辺２ａ、２ｂの長さａ，ｂ、
隣接する開口の横および縦方向の間隔ｃ、ｄを表１の比
率となるように様々に変化させて、四角形の開口２を単
位面積（１cm²）当たり約２０４個の割合で格子状に形
成した。この時点で、それぞれのバリ部３を目視観察し
たところ、概ね、バリ部３は面１Ａに対し垂直方向に突
出していた。

【００３８】ついで、打抜き加工後のシートを一対の圧
延ロールの間に通して図１で示した集電基板Ａを製造し
た。このとき、圧延ロール間のスキンパスを調節して、
表１で示したような角度θでバリ部３、３’の全体を面
１Ａ側および１Ｂ側にに反り返らせた。なお、参考のた
めに、平均孔径５００μｍの連通孔を有し、空隙率が９
６％の発泡Ｎｉシート（厚み１.３mm）を集電基板とし
て用意した。

【００３９】さらに、これらの各集電基板から１０mm×
５０mmの試験片を切り出し、各々の試験片に対して引張
強度を測定し、実施例１の引張強度を１００としたとき
の相対値として表し、結果を表１に示した。（２）電極の製造まず、水酸化ニッケルを主成分とする粒子と、コバルト
化合物の粒子を密閉型ミキサの中で酸素とアルカリ水溶
液との存在下において熱処理を施しながら撹拌，混合す
ることで平均粒径１２μｍ程度の複合化水酸化ニッケル
粒子を調製した。この複合化水酸化ニッケル粒子は、水
酸化ニッケル粒子の表面が導電性を有するコバルトの高
次酸化物で被覆されている。

【００４０】この複合化水酸化ニッケル粒子１００重量
部に対し、カルボキシメチルセルロース０．１重量部、
ポリアクリル酸ナトリウム０．１重量部、ポリテトラフ
ルオロエチレン１重量部、水３０重量部を配合したのち
混練してペーストにした。ついで、電極合剤を集電基板
に塗布し、温度１６００℃で１０分間の乾燥処理を行っ
たのち、４９００Ｎ／mm²の加圧力でロール圧延して厚
みが約０．３５mmのニッケル極にした。なお、これらニ
ッケル極の理論容量はいずれも約１７００mAhとなるよ
うに調整されている。

【００４１】（３）電極合剤の担持能の調査完成した電極から３０ｍｍφの試験片を切り出し、スウ
ィープ周波数１６〜３００Ｈｚ、スウィープ周期１０
分、振幅５ｍｍ、１０Ｇの条件にて加振コイルを励振
し、それぞれの試験片を６０分間振動させた後、活物質
の脱落量（Δｇ）を測定して、電極合剤の担持能を調査
した。このときの各試験片の電極合剤の目付量は0.11ｇ
／ｍ²であった。結果を表１に示した。

【００４２】（４）電池の組立まず、組成：ＬｍＮｉ_4.0Ｃｏ_0.4Ａｌ_0.3の水素吸蔵合
金を機械粉砕して平均粒径３５μｍの合金粉末とし、こ
の合金粉末１００重量部に対し、ポリアクリル酸ナトリ
ウム０．１重量部、カルボキシメチルセルロース０．１
重量部、ポリテトラフルオロエチレンのディスパージョ
ン１．０重量部（固形分換算）、カーボンブラック１重
量部、水３５重量部を配合したのち混練して負極合剤ペ
ーストを調製し、ついで、このペーストを開口率３８％
のパンチングＮｉシートに塗布し、温度１６０℃で１０
分間の乾燥処理を施し、更に単位ワーク幅にかかる荷重
が２９４０Ｎ／mm²程度の加圧力でロール圧延して厚み
約０．２４mmの水素吸蔵合金電極を製造した。

【００４３】この水素吸蔵合金電極と前記したニッケル
極の間に親水化処理が施されているポリプロピレン不織
布を配置したのち巻回して電極群とし、その電極群を電
池缶に収容し、更に水酸化カリウム水溶液を主体とする
電解液を注液したのち封口し、４／５Ａサイズ（公称容
量１７００mAh）の円筒形ニッケル・水素二次電池を組
み立てた。

【００４４】（５）電池の特性評価まず各電池に対し、温度２５℃において０.５Ｃ電流で
１５０％深度の充電を行い、更に０.５Ｃ電流で１Ｖに
なるまでの放電を行った。ついで、０.１Ｃ電流で１５
０％深度の充電をしたのち０.２Ｃ電流で１Ｖになるま
での放電を行い、このときの放電容量を測定し、その値
の理論容量に対する比から活物質の利用率（％）を算出
した。

【００４５】また、これらの電池につき、１Ｃ、−ΔＶ
で充電−１Ｃ、１Ｖカットで放電を１サイクルとする充
放電を反復し、４００サイクル目の放電容量を測定し
た。以上の結果を一括して表１に示した。また、上記し
た各電池の電極における集電基板の製造コストを算出
し、それを、参考例の集電基板（発泡Ｎｉ基板）の製造
コストを１００としたときの相対値として表１に示し
た。

【００４６】

【表１】

【００４７】表１から次のことが明らかである。（１）まず、本発明の集電基板を使用した電池は、従来
の発泡Ｎｉを使用した電池に比べても遜色のない特性を
示している。そして、集電基板の製造コストは大幅に低
下（約１／３）しているので、この集電基板を用いるこ
とにより、従来に比べて大幅に低コストで、特性低下を
招くことなく電池を製造することができる。

【００４８】（２）次に、寸法比ａ／ｂについて述べる
と、この比が範囲外のもの（比較例１）は活物質の担持
能力、利用率および基板の機械的強度が低下することが
確認された。また、ｃ／ａに関しては、0.6未満のとき
に担持能および機械的強度が低下し（比較例２）、1.2
を超える場合には担持能が低下すると同時に、充放電サ
イクル特性も大幅に低下する（比較例３）ことが確認さ
れた。なお、ｄ／ｂの効果もこのｃ／ａの結果と同様で
あった。さらに、ａ／ｔ，ｂ／ｔに関しては、この比が
６未満の時には担持能が低下し（比較例４）、逆に１５
を超える場合には機械的強度が低下する（比較例５）こ
とが確認された。

【００４９】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明の
集電基板は２次元的な金属箔であるにもかかわらず電極
合剤の担持能と活物質に対する集電効率も良好であるた
め、この集電基板を用いると、活物質の利用率の向上、
電池の放電特性の向上を達成することができる。

【００５０】そして、この集電基板は粉末圧延法で製造
されるので、従来の発泡金属多孔体の場合に比べてその
製造コストは極めて低廉であり、また柔軟性にも富むの
で、製造時における短絡事故が発生しにくく、また、特
性面でも従来電池と比べて遜色のない電池を低コストで
製造することができ、その工業的価値は極めて大であ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の集電基板の１例Ａを示す斜視図であ
る。

【図２】図１のII−II線に沿う断面図である。

【図３】図１の領域Ｂの拡大図である。

【図４】図１の開口の位置関係を示す部分的平面図であ
る。

【図５】金属多孔質シートに打抜き加工を行う状態を示
す説明図である。

【図６】別のバリ部を示す断面図である。

【図７】金属多孔質シートの製造ラインを示す概略図で
ある。

【符号の説明】

１金属多孔質シート１ａ金属粉末１ｂ金属粉末１ａ間の接触部１ｃ空孔（連通孔）１Ａ金属多孔質シート１の面２開口２ａ，２ｂ開口２の各辺３，３’ バリ部３ａ，３’ａバリ部３、３’の先端部４電極合剤５型５ａ型の先端

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】金属粉末が互いの接触点で結合し、内部
には連通孔が形成されている多孔質金属箔の面内に、平
面視形状が四角形である複数個の開口が形成され、前記
開口の各辺からは、少なくとも先端部が前記多孔質金属
箔の面方向に反り返っているバリ部が突設されており、
前記開口の横の長さをａ、前記開口の縦の長さをｂ、前
記隣り合う開口の横方向の間隔をｃ、前記隣り合う開口
の縦方向の間隔をｄ、前記多孔質金属箔の厚さをｔとし
たときに、 0.8≦ａ／ｂ≦1.2、 0.6≦ｃ／ａ≦1.2、 0.6≦ｄ／ｂ≦1.2、６≦ａ／ｔ≦１５、および６≦ｂ／ｔ≦１５の関係が成り立つことを特徴とするアルカリ二次電池用
電極の集電基板。
【請求項２】前記多孔質金属箔の多孔度が５〜１５％
である請求項１のアルカリ二次電池用電極の集電基板。
【請求項３】請求項１の集電基板に電極合剤が塗着さ
れていることを特徴とするアルカリ二次電池用電極。
【請求項４】請求項３の電極が組み込まれていること
を特徴とするアルカリ二次電池。