JP2002502087A

JP2002502087A - 金属フォーム支持部材

Info

Publication number: JP2002502087A
Application number: JP2000529014A
Authority: JP
Inventors: キャヒル，マイケル・エフ; ショー，グレッグ・エス
Original assignee: Eltech Systems Corp
Current assignee: Eltech Systems Corp
Priority date: 1998-01-23
Filing date: 1999-01-08
Publication date: 2002-01-22
Also published as: US6238819B1; WO1999038221A1

Abstract

(57)【要約】金属フォーム支持体、金属フォーム支持体を有する電極、並びに金属フォーム支持体と金属フォーム支持体とを製造する製造方法。支持体および電極の双方において、少なくとも１つのスタック縁部（４）を備えた金属フォーム部材（１）が提供される。スタック縁部（４）は、金属製接続タブ部材（１０）が取り付けられる複数の層（１１，１２，１３）を有する。このような電極は、二次電池の負の電極として作用する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】

本発明は、金属フォーム支持部材、支持部材からつくられた電極、これらを製
造する方法、並びに電極に一体の接続タブ部材を提供することに関する。

【０００２】この電極は、電池の電極として有効である。

【０００３】

【従来の技術】

電池の端子に電極の接続を供給するために種々の手段が提供される。金属化さ
れたプラスティック繊維のファイバ構造の電極のフレームワークが提供された場
合、電流導電ラグを電極のフレームワークの補強縁部に溶接するために米国特許
第4,755,441号に示されている。電流導電ラグは、溶接がなされるステップが形成された領域を備えている。

【０００４】米国特許第5,558,681号は、メインコアおよび保持コアを含むフォーム支持構造を有する電極に金属接続部分を結合する方法を示す。加圧して溶接することに
よって支持体に金属ストリップが取り付けられる。ストリップは、メインコアに
前もって配置されている保持コアの縁部に沿って溶接されるるか、またはストリ
ップはメインコアと保持コアとの間に配置される。

【０００５】米国特許第5,578,397号に示されているように接続タブは単一の金属フォームからつくられ、この米国特許第5,578,397号は、電極プレートと接続タブを含むプレートヘッドを形成する方法が示されている。このような接続タブは、支持体
を２つの方向に圧縮することによって形成され、金属フォーム支持体の密度の２
．５倍の密度を有する接続タブが形成される。

【０００６】活性物質の一部を除去することによって接続タブを取り付けることが公知であ
るが、この場合、このようなタブを配置し、スポット溶接によって薄いストリッ
プ材料を取り付ける。したがって、米国特許第5,549,717号は、電線またはタブを備えた電極を示しており、タブは、タブの外面が電極の外側とほぼ面一になる
ように電極の外面に溶接される。

【０００７】それにもかかわらず、接続タブを取り付ける一体的なバスを提供するフォーム
基板接続領域を提供することが望ましい。また、このような接続タブを備えたフ
ォーム基板から形成された電極の導電性を増大することが有利である。

【０００８】

【課題を解決するための手段】

電池の分野に使用するために、接続タブを取り付ける一体的なバスを使用する
金属フォーム支持体が提供される。これは、溶接領域にあるように改良された溶
接特徴、および増大した導電性のような改良された取り付け特徴部分とともに得
ることができる。

【０００９】１つの側面において、本発明は長手方向に所定の長さと、横方向に所定の幅と
、シートフォーム支持部材の前方の主面と後方の主面との間の方向の所定の厚さ
と、少なくとも互いにほぼ平行に配置された第１および第２の長い外側の縁部と
、を有する金属フォーム支持部材であって、少なくとも１層の金属フォームを有
し、少なくとも１つの外縁を有し、当該外縁は、前記金属フォーム支持部材の少
なくとも１つの層を含む少なくとも２つの複数の金属フォームのスタック縁部で
あり、支持部材の主面に配置された層である前記スタック縁部の少なくとも１つ
の層を備えている金属フォーム支持部材に関する。

【００１０】他の側面において、本発明は、長手方向に所定の長さと、横方向に所定の幅と
、シートフォーム支持部材の前方の主面と後方の主面との間の方向の所定の厚さ
と、少なくとも互いにほぼ平行に配置された第１および第２の長い外側の縁部と
、を有する活性充填材を含むシート形状の金属フォーム支持部材の層を有する電
極であって、前記金属フォーム支持部材は少なくとも１つの金属フォーム層と、
前記金属フォーム支持部材の少なくとも１つの層を含む少なくとも２つの複数の
金属フォームのスタック縁部である少なくとも１つの外縁とを有し、支持部材の
主面に配置された層である前記スタック縁部の少なくとも１つの層を備えている
電極に関する。

【００１１】他の側面において、本発明は、長手方向に所定の長さと、横方向に所定の厚さと、シートフォーム支持部材の前方の主面と後方の主面との間の方向の所定の
厚さと、少なくとも互いにほぼ平行に配置された第１および第２の長い外側の縁
部と、を有する活性充填材を含む金属フォーム支持部材の層を有し、少なくとも
１つの金属フォーム支持部材の少なくとも１つの層を含む少なくとも２つの複数
の金属フォームのスタック縁部である少なくとも１つの外縁とを有し、支持部材
の主面に配置された少なくとも１つの層を備えている電極を製造する製造方法で
あって、（１）前記金属フォームの層としてシート形態の金属フォーム支持部材を提供
することと、（２）前記支持部材の主面に少なくとも１つの層を備えた少なくとも２つの金
属フォーム層を有するスタック縁部として前記支持部材の外側縁部の少なくとも
一方を形成することと、（３）前記スタック縁部を圧縮することと、（４）前記活性充填材料を前記シート形態の電極支持部材に導入することと、（５）圧縮されたスタック縁部を備えた前記充填支持部材のセグメントとして
前記電極を提供するために前記充填支持部材を切断することとを有する電極の製
造方法に関する。

【００１２】他の側面において、本発明は、前記充填材料を含むシート形態に金属フォーム
支持部材の薄い層を有する電極を有し、前記金属フォーム支持部材は、長手方向
に所定の長さと、横方向に所定の幅と、前記シートフォーム支持部材の前方の主
面と後方の主面との間の方向の所定の厚さと、少なくとも互いにほぼ平行に配置
された長手方向の第１および第２の長い外側の縁部と、を有し、前記金属フォー
ム支持部材は、金属フォームの少なくとも１つの層を有し、前記金属フォーム支
持部材の少なくとも２つの複数の金属フォームのスタック縁部である少なくとも
１つの外縁とを有し、支持部材の主面に配置された層である前記スタック縁部の
少なくとも１つの層を備えており、前記電極組立体の電極は、軸の周りに螺旋状
に巻かれている電極組立体に関する。

【００１３】

【発明の実施の形態】

以下、本発明の一実施の形態を図面を参照して詳細に説明する。本発明の他の特徴は、添付図面を参照して次の詳細な説明を読むことによって
本発明が関連する当業者に明らかになる。

【００１４】この明細書で使用する「支持部材」と言う用語は、便宜上単に「支持体」と言
い、電池に使用することができる電極のような電極を準備するために活性フィラ
ーが適用されるシート形態の導電性金属性の網状支持部材を言う。

【００１５】このような支持体はときどき「基板」と言うこともある。ニッケル金属フォーム電極支持部材のような支持部材を準備するために、フォ
ーム例えば、最初、ポリウレタンフォームのような網状３次元網状先駆材料が使
用される。

【００１６】これは、無電解によって、次に電解によって先駆フォームにニッケルを堆積す
る。使用するものは、ポリエステル・ポリウレタン・フォーム、ポリエステル、
オレフィン・ポリマーのようなポリマーフォームを含む。市場で入手できる好ま
しい有機ポリマー基板の例は、ポリエーテル・ポリウレタンフォーム、およびポ
リエステルポリウレタンフォームを含むFoamex社によって市販されているオープ
ンセル・ポリウレタン・フォームを含む。

【００１７】代表的なポリウレタン・フォームとしてのフォームは、通常１インチ毎に平均
で５ないし１３０孔を有する。１インチ毎の平均数は、用途によって異なる。例
えば、ニッケル金属ハイドライドまたはニッケルカドミウム電池用の電極基板の
場合、１インチ毎に約４０ないし１５０孔のポイマーフォームを使用することが
望ましい。

【００１８】また、非フォーム材料は、先駆物質網状材料として使用されることを理解すべ
きである。ファイバまたはスレッドを含むフィラメントは、米国特許第4,370,21
4号に示すような導電金属の堆積として基板として作用する。「孔フォーマ」例えば、分離した「孔フォーマ」、ビード、ペレット等を使用して準備されたオー
プンセル有機または無機フォームまたはスポンジが示されている。このような技
術は、熱応用によって金属に変換される金属フォーム先駆物質をつくる際に使用
することができる。しかしながら、便宜上、金属フォームに処理されるとき網状
物質は、ここで便宜上簡単に「フォーム」という。

【００１９】先駆材料は、いくつかの伝導物質を有する。ポリマーフォームの場合、これは
、ラテックスグラファイトを備えたコーティングによって、銅またはニッケルの
ような金属による無電解めっき、米国特許第4,370,214号に説明されるような銀、ニッケル、アルミニウム、パラジウムまたはそれらの合金のような金属の塗布
によって感光性を与えることによって、米国特許第4,517,069号に示すような炭素粉末、または銀粉末、または銅粉末のような金属粉末を含む塗料を塗布するか
、米国特許第4,882,232号に示すような合金で陰極スパッタリングによって金属の真空蒸着をすることによる多数のよく知られた手順を使用して達成される。１
つの適当な無電解めっき処理がEPO出願公開0071119に示されている。特に、ラテ
ックスグラファイトでコートすることによって導電性とされた好ましいポリウレ
タンフォームが入手可能であり、Foamex International社によって販売されてい
る。

【００２０】開始材料として開放セルフォームを使用してシート形態で好ましい金属フォー
ム支持部材を準備し、電気めっきを使用する連続生産方法が米国特許第4,978,43
1号に開示されている。さらに、米国特許第,300,165号は、一緒に層を形成することができるメッシュシートと不織布シートとから金属多孔性シートと同様の方
法を提示される。好ましい多孔性金属支持部材がつくられ、開放セルフォームの
電極めっきが含まれる場合、めっきはニッケルめっきであり、その結果生じる多
孔性ニッケルシートは、１平方メートル当たり約300グラムから約5,000グラムま
での範囲内の重量を有し、シートフォームである支持部材の主面のような金属フ
ォーム支持部材の主面で測定されるような基礎的な平方メートルである。さらに
詳細には、これは、１平方メートルあたり約400ないし約2,000グラムの範囲内の
シート重量である。

【００２１】通常、もし、電気めっきが使用される場合には、めっきが完了した後、その結
果生じる金属化粒子を洗浄し、乾燥し、熱的な処理、例えば、ポリマーコア物質
が分解される。いくつかの実施形態において、減少または不活性大気において物
質が焼きなまされる。熱分解に関しては、米国特許第4,687,553号は、多段加熱分解方法を示している。この特許によれば、ニッケルがめっきされるとき、使用
されるポリマー先駆物質材料に依存して約３時間にわたって約５００″Ｃ−８０
０″Ｃの範囲の温度で実施される。

【００２２】電池の製造において、円筒形、ボタン型および多角形の形状の電池の場合、電
池電極の支持部材は、平坦であり、その長さまたは幅未満である暑さの寸法を有
するプレート状の形態である。便宜上、これは「シートフォーム」と称される。
さらに詳細には、支持部材はストリップの形態であり、長手方向に所定の長さお
よび横断方向に所定の幅を有する。一例として、数ミリメートルまたはそれ以下
で測定される小さい寸法の厚さを有するストリップフォームの機械製造されたポ
リウレタンフォームの先駆材料は、１５．２４ｃｍないし２０３．２ｃｍ（６な
いし８０インチ）のオーダーで横方向の幅を有するように機械製造され、３０５
ｍ（１０００フィート）のオーダーで長手方向に連続的な長さで製造することが
できる。

【００２３】本発明の他の代表的な実施形態を参照するために図１を参照すると、シートフ
ォームの金属フォーム支持部材が提供される。このようなシートフォームにおい
て、金属シート支持部材１は、主な前面２並びに主な後面３（図９参照）を有す
る。これらの面２，３は平面であれう。支持部材の厚さは、前面２と主な後面３
との間である。支持部材１の長手方向には長い外側縁部５′が延びており、第２
の縁部５′と称される。この縁部５′は、従来の縁部５′である。なぜならば、
金属フォーム支持部材１の製造において製造される通常の縁部であるからである
。

【００２４】第２の縁部５′から支持部材１の幅にわたって、第１の縁部４があり、この縁
部４は、本発明による形態であり、通常、「スタック縁部」４と称される。第１
の主面と第２の主面４，５は対向した平行な関係である。第１の縁部４は、金属
フォーム支持部材１を折り曲げることによって形成され、３層または３つのひだ
を形成する。この層またはひだは、上層１１および中間層１２並びに支持部材１
によって寄与された下層１３から成る。

【００２５】便宜上、この積み重ね縁部４は、「コイル縁部」または「ロール形成縁部」と
称される。好ましくは、支持部材１の面２，３は、平坦な面であり、これはスタック縁部
の形成を容易にする。しかしながら、スタック縁部４がフォームストリップ１５
で形成される場合（図７参照）、面２，３は不規則部分、例えば小さい波形を有
する。このような不規則部分を有するこのような面２，３は、この明細書で使用
されるこの用語のように少なくともほぼ平坦面と考慮される。同様にそれらは、
小さい形状または正弦波形状の縁部を有するように少なくともほぼ直線である。
このような縁部は、フォームストリップ１５のスタック縁部４とともに最も有効
である。

【００２６】図２において、スタック縁部４の他の構成が示されており、それによれば金属
フォーム支持部材１はそれ自身で後方に曲がる。これはときどき、「Ｓ形状の縁部」または形状と称される。

【００２７】上層１１と、中間層１２と、下層１３とからなる３つの層のスタックが提供さ
れる。上層１１は、支持部材１の下の長い外側の従来の縁部で終結している。コ
イル縁部またはＳ形状の構成以外の縁部は、以下に説明するように、スタック縁
部、例えば、このような縁部とストリップ１５との組み合わせ（図７）を形成す
るために使用される。

【００２８】図３において、第１および第２のスタック縁部４，５を備えた金属フォーム支
持部材が描かれている。金属フォーム支持部材１は、第１および第２のスタック
縁部４，５と平行な方向に支持部材の前面２（図１）の長手方向に伸びる中央の
反転プリーツ６を有する。後面（図９参照）において、プリーツ６は、支持部材
１に沿って長手方向に延びる折り目９をつくる。

【００２９】各第１および第２のスタック縁部４，５と中央反転プリーツ６との間にはほぼ
平行な領域７，８、少なくとも平坦な、第１と第２の面７，８がある。接続タブ
１０が取り付けられる金属フォーム支持部材１の圧縮形態は図４に示されている
。圧縮は、業界、すなわち電池の電極を製造する産業において従来のような手段
によって得ることができる。このような圧縮工程の後に、図３のスタック縁部４
，５および反転プリーツ６は、約０．３ｍｍないし約１．５ｍｍの範囲内の厚さ
を有する。また、圧縮後、第１および第２の面７，８は、わずかに曲がっている
が、この明細書で使用する用語のように少なくともほぼ平坦のままである。

【００３０】接続タブ１０は、一端で支持部材１のスタック縁部５に接続され、タブ１０が
スタック縁部５から外側に伸びるように配置されている。大きな電極を考慮しな
ければならない場合、追加の接続タブ１０は、フォーム支持部材１のスタック縁
部に沿って種々の位置に配置されている。支持部材に使用される金属フォームの
タイプに依存して接続タブ１０は、通常、中実であり、すなわち、無孔性、また
は非小孔性の金属タブである。タブの金属は、ニッケルまたは銅または中間金属
混合物を含むニッケルまたは銅であり、フォイル形態である。この金属接続タブ
１０は、丸い、例えば円または楕円である形状、３角形、４角形、矩形等を含む
複数の側面である形状を含む種々の形状である。しかしながら、本発明において
、接続タブ１０は、支持部材１に取り付けることを容易にする形状の矩形である
ことが好ましい。この取り付けは、溶接、はんだづけ、ロウ付け、または導電性
の接着剤によって行われる。

【００３１】図５を参照すると、複数のセグメント２０，３０、４０，５０を提供する圧縮
形態における金属フォーム支持部材１が示されている。便宜上、これらは、電極
セグメント２０，３０，４０および５０と称される。図５に示すように、切断は
、少なくともほぼ平坦面７，８で第１および第２の中央ラインに沿って行われる
。さらに、反転プリーツ６の折り目に沿って切断される。このような方法におい
て、金属フォーム支持部材１の切断からつくられた各電極セグメント２０，３０
，４０，５０の縁部は、ぎざぎざがついているが、これは、図示を目的とするも
のであり、縁部は直線的な縁部であってもよい。電極セグメント２０，３０，４
０，５０は、使用する支持部材１の幅および生産される電池の寸法によって決定
される。広い支持部材１が提供される場合に、支持部材１に追加の反転プリーツ
６がつくられ、切断時に電極セグメント２０，３０，４０，５０を生産すること
が考慮される。さらに反転プリーツ６が金属フォーム支持部材からなくしてもよ
い。この代表的な実施形態において、スタック縁部４，５が対向する少なくとも
平行な関係で、１つの平坦な、すなわち、少なくともほぼ平坦な表面を備えるよ
うに存在する。支持部材１を通る長手方向の１つの実施形態の切断時に、例えば
、各々がスタック縁部４，５を有する２つのセグメント、例えば外側セグメント
が提供される。

【００３２】図６において、図２に示すような断面がＳ形状を有するスタック縁部４を備え
た金属フォーム支持部材１が示されている。上層１１と中間層１２との間にＳ形
状の折り目１６内に接続タブ１０が示されている。接続タブ１０は、タブ１０が
折り目１６内に組み込まれている間、スタック縁部４を圧縮することによって取
り付けられるか、または上述した他の手段と組み合わせられた圧縮によって取り
付けてもよい。スタック縁部４の層１１，１２の間にタブ１０を組み込む構成に
よって接続タブ１０とスタック縁部４の有効な接触が保証される。図示した寸法
に供給された接続タブ１０に加えて、タブ１０は、折り目１６に沿って伸びスタ
ック縁部４から外側に突出するシートである。

【００３３】図７を参照すると、スタック縁部４が示されており、このスタック縁部４は金
属フォーム支持部材１を一回折り曲げることによって、２つの層、上層１２およ
び下層１３からなるスタック縁部４が形成される。この二重の層の構成に上層１
２の上部に第３の層が付加され、この第３の層は接続タブ１０を有するフォーム
ストリプを有し、フォームの一体部分を形成する。このようなフォーム部分は、
「フォーム接続タブユニット」または単に「ユニット」と称される。このフォー
ム接続タブユニットは、スタック縁部４への上層１１（図６）のような第３の上
層を提供する。また、複数層を望む場合には、金属フォーム支持部材１が折られ
ないまま残され、フォームストリップ１５の層を提供することができる。支持部
材１は、図１または図２に示すような２つの層以上のスタック縁部を提供するた
めにおることができる。フォームストリップ１５を付加することができる。各場
合には、フォームストリップ１５は、接続タブユニットとして提供される。

【００３４】図８において、接続タブ１０が取り付けられている電極フォーム支持部材１を
有する電極組立体が示されている。組立体１４は、接続タブ１０が取り付けられ
るスタック縁部４を組立体の外側に露出するような方法で中央軸の周りにフォー
ム支持部材１を巻くことによって構成される。スタック縁部４は、支持部材が巻
かれる軸に平行な方向にある。スタック縁部４および軸は支持部材１の幅に平行
である。

【００３５】図９において、組立体１４の他の構成が示されている。前面２および後面３を
備えた支持部材１は、図８に示すように螺旋状に、すなわち、支持部材１の幅に
平行に巻かれ、この巻きは、スタック縁部４が支持部材１の長手方向に縁部に沿
って伸びるような方法で完了する。

【００３６】図８および図９に示すように組立体１４は、支持部材１の螺旋巻きによって形
成されるが、支持部材１は、従来の方法で、すなわち、織り合わされた層または
平坦な螺旋の平坦なスタック成形することができる。したがって、平坦な螺旋の
形態のような組立体１４は、角柱のまたはボタン状の電池に使用することができ
る。

【００３７】図１ないし図３の金属フォーム支持部材を準備する際、第１および第２の主な
縁部の一方または双方は、これらの縁部４，５で金属フォーム支持部材１を折る
かまたは巻くことによって少なくとも２つの層を有するスタック縁部を形成する
。このようなスタック縁部は、「剛性」である。これによって、それらは、それ
らが形成される可撓性金属フォーム支持部材より可撓性が小さいが、スタック縁
部それ自身は長手方向（図９参照）に支持部材１を巻くためにいくつかの可撓性
を有する。この明細書で使用するような用語「スタック縁部」は、折り曲げまた
は」ローリングに続く第１および第２の主な縁部４，５を言う。折り曲げまたは
ロールおよびプレート６は、プレス加工またはロール成形等によって従来の適当
な方法によって得ることができる。

【００３８】通常、スタック縁部４，５を形成する場合、この折り曲げは、図１に示すよう
に180度の角度である。金属フォーム支持部材１の縁部４′、５′が内側に曲がる、すなわち、前面２の中央反転プレート６に向かって曲がるように折り目が形
成される。図１の折り目に対して、金属フォーム支持部材１は、金属支持部材１
の前に折られた主な縁部がそれら自身の縁部に折られて複数の層を形成するよう
に前面にさらに追加してもう一度折り曲げることができる。

【００３９】別の例として、スタック縁部４，５を細いストリップを金属フォーム支持体に
付けることによって図７示すような方法を含む方法によって全体または一部を形
成することも本発明の範囲内である。フォームのストリップを使用することがで
きる場合、ストリップは金属メッシュ、フェルトまたは折られた金属ファイバを
有する。

【００４０】スタック縁部を得る方法、例えば、折り曲げまたはロール成形にもかかわらず
、各層は、ほぼ等しい、例えば同じ幅を有する縁部４，５を形成するように同じ
寸法である。通常、スタック縁部４，５の幅の寸法は、約２ｍｍから約１５ｍｍ
である。寸法は、電極容量と妥協することなく、十分な電流を集めるために接続
タブ１０（図４参照）を取り付ける領域に最適な金属フォーム密度を提供するよ
うにこの方法で達成される。通常、反転プリーツ６の幅は、スタック縁部４，５
の幅の２倍であり、約４ｍｍないし約３０ｍｍの範囲内にある。好ましい実施形
態において、その結果積み重ねられた縁部４，５は、３つの層を構成し、この３
つの層はスタートフォームの厚さに依存して約２ｍｍないし約９ｍｍの範囲で３
つの層の全体の圧縮されない厚さを有する。約０．７ｍｍないし約３ｍｍｄの範
囲であるスタートフォームの厚さは、金属電極フォーム支持部材１に接続タブ１
０を取り付けるために（図４参照）作動可能である。

【００４１】スタック縁部４，５を備えた金属フォーム支持部材１は、支持部材１のスタッ
ク縁部４，５で圧縮された金属フォームの大きな金属質量を提供する。圧縮の前
に、スタック縁部４，５は、積み重ねの前に支持部材１を充填するようないくつ
かの活性材料を含むが、このような縁部は、充填されない。圧縮されたスタック
縁部４，５においては、接続タブ１０（図４）を取り付けることができる。図４
において、圧縮されないフォームで図３に示した金属フォーム支持部材の圧縮フ
ォームが示される。このような圧縮工程は、折り目がフォーム基板に導入された
後か、または１つまたは複数のフォームストリップ１５がフォーム支持部材に積
み重ねられるか、または積み重ねた縁部に積み重ねられた後、追加の工程として
使用される。スタック縁部それ自身は圧縮され、スタック縁部に使用されるフォ
ームストリップ１５の予備圧縮を含むことを理解しなければならない。また、こ
のようなストリップ１５を使用する場合、ロール形成スタック縁部を圧縮し、圧
縮されないストリップを加えることによっては圧縮されない。通常、すなわち、
薄いフォームシートを提供するために、この圧縮はフォームシートの厚さの方向
にある。このような圧縮は制御されたプリセトシート厚さを有するシートを提供
するために使用される。

【００４２】このフォーム基板は活性材料で充填することができる。電極を準備するために
、負の電池電極の活性材料は、水素貯蔵材料、ほぼＡＢ２タイプの水素貯蔵金属
、またはＡＢ５タイプの水素貯蔵材料合金である。ＡＢ２タイプにおいて、Ａは
ジルコニウム（Ｚｒ）またはチタン（Ｔｉ）において大きな親和力を有し、Ｂは
、Ｎｉ、ＭｎまたはＣｒのような遷移金属である。水素吸収材料のＡＢ２クラス
の材料は、ＺｒＣｒ２、ＺｒＶ２およびＺｒＭｏ２を含むが、水素吸収材料のこ
のクラスの全体は、本発明に使用されるものとして考慮される。合金のＡＢ５は
、ランタンニッケルの周囲でベースとされた希土酸化物（ミッシュメタル）合金
である。Ａはランタンであらわされ、Ｂは上述したもので定義される。電池の負
の電極用のＡＢ５タイプの負の材料は公知であり、多数の材料が従来技術で説明
される。このような水素貯蔵合金全体は、本発明の負の電極を準備する際に有用
であると考慮される。ニッケルカドミウム電池の場合、電極カドミウムの活性材
料は、カドミウム金属を含むものである。

【００４３】金属フォーム支持部材１が正の電極として使用するために形成される場合、従
来のものとしてまたは電池に使用するために考慮される正の電極は、本発明に有
効である。

【００４４】このような正の電極は、支持体において、金属オキサイドからなる正の活性材
料を含む。代表的な活性材料は、ニッケル・オキシヒドロキサイドを有する。さ
らに、正の活性材料の場合、リチエイト遷移金属インターカレーション成分が使
用される。

【００４５】使用される活性金属とは無関係に、このような材料は水または有機溶剤を使用
してペイストまたはスラリにつくられるが、乾燥して細かく分割された活性材料
の使用も考慮される。ペイストまたはスラリは、フォームタイプの基板、例えば
、ロールコーティング、スプレイの適用、または圧力または真空の適用の多くの
方法によって金属フォーム支持部材１に導入される。好ましい実施の形態におい
て、スタック縁部４，５の折り曲げおよび圧縮に続いて金属フォーム支持部材に
導入される。この方法において、スタック縁部４，５の予備圧縮は、接続タブ１
０を取り付ける領域の活性材料の堆積を制限する。しかしながら、活性材料は、
支持部材１の圧縮の前に適用される。

【００４６】フォーム支持部材１の圧縮充填に続いて、支持部材１が切断される。準備段階
において、電極セグメント２０，３０，４０，５０の切断部は、従来のまたは適
当な方法によって長手方向に金属フォーム支持部材１に導入される。通常、電極
セグメント２０，３０，４０，５０は、活性材料によってフォーム支持部材１の
充填の後に準備される。しかしながら、支持部材１の切断が充填工程に先行する
ことも考慮される。

【００４７】フォーム支持部材１の切断の後に、接続タブ１０は、スタック縁部４，５によ
って提供される金属支持部材１の増大した質量部分に取り付けることができる。
接続タブ１０を取り付ける領域は、活性材料を取り除き、溶接のような有効な材
料を提供するために超音波クリーニングのようなものできれいにされる。

【００４８】溶接は、従来の技術、例えば、電気抵抗、ＴＩＧ（タングステン不活性ガス）
またはＭＩＧ（金属不活性ガス）の技術によって行われる。また、すでに述べた
ように、接続タブ１０を取り付ける他の方法、例えば、接続タブ１０の金属フォ
ーム支持部材１への導電性接着剤、超音波溶接またははんだ付けが考慮される。

【００４９】電池の電極は、通常、合成、非織物材料で分離することができる。セパレータ
は、電極並びに電解質液を吸収する媒体、例えば、アルカリ電極を吸収する媒体
として作用する。代表的なセパレータ材料は、ナイロンまたはポリプロピレン非
織物ファブリックである。ポリプロピレンファブリクはサルファネート・ポリプ
ロピレンである。セパレータは、例えば、６０パーセントから７０パーセントの
有孔性のオーダーである。ニッケル金属ヒドライト電池で使用可能な電解液溶液
は水状のカリウム・ヒドロオキサイド溶液である。

【００５０】このような溶液は、リチウムヒドロキサイド、例えば、３５％のLiKOH電解質溶液を含む。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明をあらわす積み重ねられた縁部を有するシートフォームの金属フォーム
支持部材の端部のみを示した斜視図である。

【図２】図１の縁部の変形され積み重ねられた縁部を示す金属フォーム支持部材の縁部
のみを示す斜視図である。

【図３】本発明を表す縁部の金属フォーム支持部材の２つの縁部並びに金属フォーム支
持部材の中間スタック層をあらわす金属フォーム支持部材の斜視図である。

【図４】圧縮状態で接続端部部材を有する図３の金属フォーム支持部材の斜視図である
。

【図５】タブ部材を備えていらず、一部分に切断され、そこから設けられた電極部材を
示す図４の金属フォーム支持部材の斜視図である。

【図６】縁部内に取り付けられた接続タブ部材を含む図２の縁部部分の斜視図である。

【図７】金属フォーム支持部材のみを示す分解斜視図であり、この縁部は、付加された
ストリップの一部である接続タブを有する付加された金属フォームを含むである
。

【図８】組立体の軸線に平行な方向に代表的な縁部を有し、縁部にタブ部材を有するコ
イルフォームで図１の金属フォーム支持部材を含む電池の電極に有効な電極組立
体の斜視図である。

【図９】組立体の軸線の周りに代表的な縁部コイルを有する図１の金属フォーム支持部
材を含む電池電極に有効な電極組立体の斜視図である。

───────────────────────────────────────────────────── 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，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＣＡ，ＪＰ，ＫＲ，ＭＸ，ＳＧ (72)発明者ショー，グレッグ・エスアメリカ合衆国オハイオ州44118，ユニバーシティ・ハイツ，チャーニー・ロード 2353 Ｆターム(参考） 5H017 AA02 AA03 AS10 BB06 BB10 BB11 BB14 BB15 BB16 CC05 CC28 EE01 EE04 EE06 EE07 HH00 HH03 HH05 5H022 AA04 AA09 AA18 BB02 BB03 BB12 BB13 BB16 CC12 CC17 CC30 EE01 EE03 5H028 BB02 BB03 BB04 BB05 BB06 BB07 BB10 CC05 CC12 EE01 HH05 【要約の続き】

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長手方向に所定の長さと、横方向に所定の幅と、前記シート
フォーム支持部材の前方の主面と後方の主面との間の方向の所定の厚さと、少な
くとも互いにほぼ平行に配置された第１および第２の長い外側の縁部と、を有す
る金属フォーム支持部材であって、少なくとも１層の金属フォームと少なくとも
１つの外縁とを有し、当該外縁は、前記金属フォーム支持部材の少なくとも１つ
の層を含む少なくとも２層の金属フォームが重なったスタック縁部であり、前記
支持部材の主面に配置された層である前記スタック縁部の少なくとも１つの層を
備えている金属フォーム支持部材。
【請求項２】前記長い外縁は、少なくともほぼ直線的な縁部であり、前記
主面は、少なくともほぼ平坦な主面であり、前記スタック縁部は、前記シートの
長い外縁で金属フォーム支持部材の１層を折り曲げ、前記金属フォームの２層の
スタック縁部を提供することによって形成される請求項１に記載の支持部材。
【請求項３】前記スタック縁部は、長い外縁の少なくとも全長に伸びてお
り、前記スタック縁部は、１８０°それ自身が後方に折り曲げられた支持部材を
有し、前記スタック縁部はロール成形縁部である請求項２に記載の支持部材。
【請求項４】前記スタック縁部は、１層の支持部材金属フォーム上に２層
の縁部を折り曲げ、３層の金属フォームのスタック縁部を形成することによって
形成され、前記スタック縁部の各層は、少なくとも１つのほぼ同じ幅の寸法を有
する請求項２に記載の支持部材。
【請求項５】前記スタック縁部は、断面がＳ形状の３層のスタック縁部で
あり、前記スタック縁部は、１層の金属フォームの長い外縁をそれ自身で前後に
折り曲げることによって形成される請求項１に記載の支持部材。
【請求項６】前記スタック縁部は、０．３ｍｍないし約１．５ｍｍの範囲
の厚さの圧縮縁部か、または約２ｍｍないし９ｍｍの範囲の厚さを有する非圧縮
縁部である請求項１に記載の支持部材。
【請求項７】前記スタック縁部は、前記支持部材の金属フォームの層から
分離された少なくとも１つの金属フォームストリップ部材を有し、このストリッ
プ部材は、長い外縁で前記金属フォーム支持部材の主面に配置されている請求項
１に記載の支持部材。
【請求項８】前記スタック縁部は、１つ以上の金属フォームストリップ部
材を有し、少なくとも１つのストリップ部材は圧縮され、ストリップ部材はほぼ
同じ寸法である請求項７に記載の支持部材。
【請求項９】前記スタック縁部は、前記金属フォームのストリップを有し
、前記ストリップは、前記金属支持層の厚さとは異なる厚さを有する請求項７に
記載の支持部材。
【請求項１０】前記支持部材の主面に配置され、外縁から離れた前記金属
フォーム支持体の追加のスタック層を有する請求項１に記載の支持部材。
【請求項１１】前記追加の支持層は、前記前方の主面の前記支持部材の長
さに沿って少なくとも中央に配置されており、この面は、前記スタック縁部と前
記追加のスタック層との間に配置された少なくともほぼ平坦な面領域を有し、前
記追加の層の幅は、スタック縁部の幅の少なくとも約２倍である請求項１０に記
載の支持部材。
【請求項１２】前方の主面は、前記金属フォーム支持部材を折り曲げるこ
とによって提供される追加のスタック層を含み、前記後方の主面は、前記折り曲
げによって提供される少なくとも中央に配置された溝を含み、この溝は、前記第
１と第２の外縁に平行に配置されている請求項１１に記載の支持部材。
【請求項１３】シート形状の前記金属フォーム支持部材は、約０．７ｍｍ
ないし約３ｍｍの範囲の厚さを有し、約５ｐｐｉないし１５０ｐｐｉの孔の寸法
を有し、前記支持部材は可撓性を有し、前記スタック縁部は剛性である請求項１
に記載の支持部材。
【請求項１４】前記フォーム支持部材の金属は、電気めっきされた金属を
有する請求項１に記載の支持部材。
【請求項１５】前記フォーム支持部材の金属は、ニッケル、クロミウム、
亜鉛、銅、すず、チタン、鉛、鉄、金、銀、プラチナ、パラジウム、ロジウム、
アルミニウム、コバルト、インジウム、バナジウム、タリウム、ガリウム、それ
らの合金、および中間金属混合物を含むグループから選択された金属である請求
項１に記載の支持部材。
【請求項１６】前記スタック縁部にタブ部材を有し、前記タブ部材は、溶
接、はんだづけ、のりづけ、または導電性接着剤による接着によって前記縁部に
接続された金属タブ部材である請求項１に記載の支持部材。
【請求項１７】前記金属タブ部材は、ニッケル、銅、それらの合金および
中間金属混合物からなるグループから選択された金属を含む固体金属タブであり
、前記金属タブ部材プラス前記スタック縁部の層は、前記フォーム部材によって
提供される請求項１６に記載の支持部材。
【請求項１８】前記スタック縁部は、折り曲げられたスタック縁部と少な
くとも１つの金属フォームストリップを有し、前記ストリップは、タブ部材を有
する請求項１に記載の支持部材。
【請求項１９】負または正の電極として請求項１に記載の支持部材を含む
金属ヒドライド二次電池。
【請求項２０】負または正の電極として請求項１に記載の支持部材を含む
ニッケルカドミウム二次電池。
【請求項２１】負または正の電極として請求項１に記載の支持部材を含む
リチウム鉄電池。
【請求項２２】長手方向に所定の長さと、横方向に所定の幅と、シートフ
ォーム支持部材の前方の主面と後方の主面との間の方向の所定の厚さと、少なく
とも互いにほぼ平行に配置された第１および第２の長い外側の縁部と、を有する
活性充填材を含むシート形状の金属フォーム支持部材の層を有する電極であって
、前記金属フォーム支持部材は少なくとも１つの金属フォーム層と、前記金属フ
ォーム支持部材の少なくとも１つの層を含む少なくとも２つの複数の金属フォー
ムのスタック縁部である少なくとも１つの外縁とを有し、支持部材の主面に配置
された層である前記スタック縁部の少なくとも１つの層を備えている電極。
【請求項２３】前記長い外縁は、少なくともほぼ直線的な縁部であり、前
記面は、少なくともほぼ平坦な主面であり、前記スタック縁部は、金属フォーム
の２層のスタック縁部を提供するために前記シートの長い外縁で金属フォーム支
持部材の１層をそれ自身の上に折り曲げることによって形成される請求項２２に
記載の電極。
【請求項２４】前記スタック縁部は、長い外縁の少なくとも全長に伸びて
おり、前記スタック縁部は、１８０°それ自身後方に折り曲げられた支持部材を
有し、前記スタック縁部はロール成形縁部である請求項２２に記載の電極。
【請求項２５】前記スタック縁部は、２層の金属フォームのスタック縁部
を提供するために１層の支持部材金属フォームの層に折り曲げることによって形
成され、前記スタック縁部の各々は、少なくとも１つのほぼ同じ幅の寸法を有す
る請求項２２に記載の電極。
【請求項２６】前記折り曲げられたスタック縁部は、約０．３ｍｍないし
約１．５ｍｍの範囲の厚さを有する充填されない圧縮縁部と、約２ｍｍないし約
９ｍｍの範囲の厚さを有する圧縮されず、充填されない縁部とを有する請求項２
３に記載の電極。
【請求項２７】前記スタック縁部は、少なくとも１つの金属フォームスト
リップ部材を有し、このストリップ部材は、長い外縁で前記金属フォーム支持部
材の主面に配置されており、前記支持部材の金属フォームの層から分離している
請求項２２に記載の電極。
【請求項２８】前記スタック縁部は、前記金属フォームの１つ以上のスト
リップ部材を有し、少なくとも１つのフォームストリップ部材は、圧縮され、前
記ストリップは、すべてほぼ同じ寸法である請求項２７に記載の電極。
【請求項２９】シート形状の前記金属フォーム支持部材は、約０．７ｍｍ
ないし３ｍｍの範囲の厚さを有し、約５ｐｐｉないし約１５０ｐｐｉの孔の寸法
を有する請求項２２に記載の電極。
【請求項３０】前記フォーム支持部材の金属は、電気めっき金属である請
求項２２に記載の電極。
【請求項３１】前記フォーム支持部材の金属は、ニッケル、クロミウム、
亜鉛、銅、すず、チタン、鉛、鉄、金、銀、プラチナ、パラジウム、ロジウム、
アルミニウム、コバルト、インジウム、バナジウム、タリウム、ガリウム、それ
らの合金、および中間金属混合物を含むグループから選択された金属である請求
項２２に記載の電極。
【請求項３２】前記スタック縁部にタブ部材を有し、前記タブ部材は、溶
接、はんだづけ、のりづけ、または導電性接着剤による接着によって前記縁部に
接続された金属タブ部材である請求項２２に記載の電極。
【請求項３３】前記金属タブ部材は、ニッケル、銅、それらの合金および
中間金属混合物からなるグループから選択された金属を含む固体金属タブである
請求項３２に記載の電極。
【請求項３４】長手方向に所定の長さと、横方向に所定の幅と、シートフ
ォーム支持部材の前方の主面と後方の主面との間の方向の所定の厚さと、少なく
とも互いにほぼ平行に配置された第１および第２の長い外側の縁部と、を有する
活性充填材を含む金属フォーム支持部材の層を有し、少なくとも１つの金属フォ
ーム支持部材の少なくとも１つの層を含む少なくとも２つの金属フォームのスタ
ック縁部である少なくとも１つの外縁とを有し、支持部材の主面に配置された少
なくとも１つの層を備えている電極を製造する製造方法であって、（１）前記金属フォームの層としてシート形態の金属フォーム支持部材を準備
することと、（２）前記支持部材の主面に少なくとも１つの層を備えた少なくとも２つの金
属フォーム層を有するスタック縁部として前記支持部材の外側縁部の少なくとも
一方を形成することと、（３）前記スタック縁部を圧縮することと、（４）前記活性充填材料を前記シート形態の電極支持部材に導入することと、（５）圧縮されたスタック縁部を備えた前記充填支持部材のセグメントとして
前記電極を提供するために前記充填支持部材を切断することとを有する電極の製
造方法。
【請求項３５】前記スタック縁部は、前記支持部材を折り曲げることによ
って形成し、前記スタック縁部は、約０．３ｍｍないし約１．５ｍｍの範囲の厚
さの方向に圧縮される請求項３４に記載の方法。
【請求項３６】前記スタック縁部は前記支持部材をロール形成することに
よって形成される請求項３４に記載の方法。
【請求項３７】前記活性充填材料は、スプレー、ロールコーティング、圧
力コーティング、真空の１つまたは複数の手段によって前記フォーム支持部材に
導入される請求項３４に記載の方法。
【請求項３８】前記支持部材の少なくとも１つのスタック縁部の金属タブ
部材を取り付ける請求項３４に記載の方法。
【請求項３９】前記金属タブ部材は、ニッケル、銅、それらの合金および
中間金属混合物の固体金属タブであり、前記タブ部材は、溶接、はんだづけ、の
りづけ、または導電性接着剤による接着によって前記金属フォーム支持部材の前
記スタック縁部に取り付けられている請求項３８に記載の支持部材。
【請求項４０】請求項３４の方法によって製造された電池。
【請求項４１】請求項３４の方法によって製造された電池電極を備えた電
池。
【請求項４２】前記充填材料を含むシート形態に金属フォーム支持部材の
薄い層を有する電極を有し、前記金属フォーム支持部材は、長手方向に所定の長
さと、横方向に所定の幅と、前記シートフォーム支持部材の前方の主面と後方の
主面との間の方向の所定の厚さと、少なくとも互いにほぼ平行に配置された長手
方向の第１および第２の長い外側の縁部と、を有し、前記金属フォーム支持部材
は、金属フォームの少なくとも１つの層を有し、前記金属フォーム支持部材の少
なくとも２つの複数の金属フォームのスタック縁部である少なくとも１つの外縁
とを有し、支持部材の主面に配置された層である前記スタック縁部の少なくとも
１つの層を備えており、前記電極組立体の電極は、軸の周りに螺旋状に巻かれて
いる電極組立体。
【請求項４３】前記電極は、前記横断方向に平行な軸の周りに螺旋状に巻
かれ、前記スタック縁部は、前記長手方向または前記横断方向に配置されている
請求項４２に記載の組立体。
【請求項４４】前記タブ部材は、ニッケル、銅、それらの合金および中間
金属混合物からなるグループから選択された金属を含む固体のスタック縁部の金
属タブ部材を有し、前記タブ部材は、溶接、はんだづけ、のりづけ、または導電
性接着剤による接着によって前記金属フォーム支持部材の前記スタック縁部に取
り付けられている請求項４２に記載の組立体。