JP2003282066A - 電池用集電材及びこれを用いた電池 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 高率放電特性に優れ、内部抵抗が低い電池を
製造でき、しかも活物質充填時等に座屈や折損が起こり
にくい電池用集電材、及びこれを用いた電池を提供する
こと。 【解決手段】 本発明の電池用集電材は、厚さが０．２
５ｍｍ以下のスパンボンド不織布にメッキが施されたも
のである。本発明のスパンボンド不織布の空隙率は７５
〜９８％であるのが好ましい。また、スパンボンド不織
布にメッキが施される前に、スルホン化処理、フッ素ガ
ス処理、ビニルモノマーのグラフト重合処理、界面活性
剤処理、放電処理、或は親水性樹脂付与処理などの親水
化処理がスパンボンド不織布に施されているのが好まし
い。本発明の電池は前記電池用集電材を用いたものであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明はスパンボンド不織布
をメッキ処理した電池用集電材、及びこれを用いた電池
に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルカリ２次電池は高信頼性かつ
小型軽量化が可能であるため、ポータブル機器から産業
用大型設備までの各種装置の電源として多用されてい
る。このアルカリ２次電池には、ほとんどの場合、正極
としてニッケル電極が使用される。このニッケル電極と
しては、集電機能を分担する集電材に、電池反応を生起
させるための正極活物質を担持させた構造とされる。そ
の場合の集電材としては、従来からニッケル粉末を焼結
した焼結ニッケル板やパンチングニッケル板などが広く
用いられてきた。電池の容量はこのようなニッケル板の
空隙中に充填させる活物質の量によって決定され、当該
活物質の充填量はニッケル板の空隙率によって決定され
るため、ニッケル板の空隙率をできるだけ大きくするこ
とが望まれる。

【０００３】ところが焼結ニッケル板やパンチングニッ
ケル板では、空隙率が７５〜８０％と低い上、硝酸塩溶
液中のニッケル含有量が少ないため、活物質を所定量充
填するためには含浸及び中和の充填サイクルを数回以上
繰り返す必要があり、充填サイクル数を繰り返すに従
い、硝酸塩溶液のニッケル板内部への浸透が悪化するた
め、活物質を高密度に充填することが困難である。

【０００４】そこで、最近では、電池の小型化、高容量
化の要請に伴い、集電材の活物質の充填密度を高めるた
めに、空隙率が大きく、それ故活物質の充填密度を高め
ることができる３次元網状構造体からなる集電材が採用
されている。

【０００５】この３次元網状構造の集電材は、通常、例
えばウレタン樹脂の発泡体シートや有機繊維の不織布等
の多孔質網状構造体に公知のニッケルメッキを施し、更
に還元性雰囲気下で焼成して、そのウレタン樹脂や有機
繊維を熱分解除去し、メッキされたニッケルを網状骨格
として残存させることによって製造されている。この集
電材に対しては、集電用外部端子を取り付ける箇所を押
しつぶした後、全体の空隙部に活物質合成ペーストを充
填し、そして押しつぶした箇所に例えばニッケル片をス
ッポト溶接することにより電極が製造される。このよう
に作られた集電材は多孔質であり、その孔径が大きく、
空隙率が９０〜９８％と非常に大きい性質を有し、ペー
スト状の水酸化ニッケルを直接充填できることから活物
質を高密度に充填することができ、アルカリ２次電池の
更なる高容量化が期待できる。

【０００６】しかし、この３次元網状構造の集電材は、
その空隙率があまりに大きいことから必要な強度が得ら
れず、かつ柔軟性に乏しいことから、この集電材を用い
て電極を製造し、それを電池に組み込む際に問題が生じ
ていた。即ち、活物質合成ペーストを集電材に充填する
ときは、高粘性の活物質合成ペーストを集電材の表面か
ら所定の圧力で内部の空隙に圧入する。また、活物質合
成ペーストの充填後には、活物質合成ペーストの乾燥処
理を行い、ついで高密度化や電極厚みの調整などのため
に圧延処理を施した後、所定のサイズに切断するという
処理が施される。メッキされたニッケルを網状骨格とし
て残存させた上述の集電材では、活物質合成ペーストの
充填密度を高めることを目的としてペーストの圧力を高
めると、そのニッケルからなる網状骨格が座屈や折損を
起こす不具合がある。この座屈や折損を回避するには、
その活物質合成ペーストの充填圧力を小さくする必要が
あるが、圧力を小さくすると、ペーストの期待した充填
密度が得られない問題点がある。

【０００７】また、この集電材を用いて円筒形の蓄電池
を組み立てる場合には、網状骨格を構成するニッケル自
体が柔軟性に劣るため、電池を構成するセパレータと一
緒にこの集電材を巻回すると、集電材の網状骨格が折損
して、その集電材を使用した電極の外周面にクラックや
毛羽立ちなどの突起を発生することが多くなる。このよ
うな突起はセパレータを突き破って内部短絡を起こすこ
とがあり、またこれらの突起は、電極の電気抵抗を高
め、集電材の集電機能、更には電池の充放電特性の悪化
させる不具合がある。また、この集電材を用いて角型の
蓄電池を組み立てる場合には、特に電池ケースの耐圧が
低いので、充放電反応に伴う活物質の体積変化で、集電
材自体が膨張して、集電材と活物質或いは活物質同士の
密着性が損なわれ、集電機能が悪化して充放電特性を悪
化させることがあった。

【０００８】更に、この３次元網状構造の集電材は比較
的製造工程が長く、かつ複雑であり、生産性や量産性が
悪く、その生産コストが比較的高い不具合があり、ま
た、この集電材は金属のみから構成されるために、集電
材の厚みを薄くすること、或いは軽くすることには限界
があり、近年の軽量化及びコンパクト化に要求に十分対
応できない問題点もある。

【０００９】これらの問題を解決するために、ウレタン
樹脂の発泡体シートやポリオレフィン系繊維の不織布に
所定量のニッケルメッキを施し、不織布を熱分解除去す
ることなしに、不織布の表面のみが導電性を発揮できる
ようにした３次元網状構造からなる集電材が知られてい
る。例えば、特開平８−３２９９５６号公報には、「有
機繊維を抄造して成る不織布芯体にニッケルメッキが施
されている集電体において、前記ニッケルのメッキ量が
３５０ｇ／ｍ^２以上であることを特徴とする電池電極用
の集電体」が開示されている。しかしながら、この集電
体はメッキ量が多いにもかかわらず、高率放電特性が悪
く、また内部抵抗が高いものであった。更には、活物質
充填時等に座屈や折損が起こりやすい、などの問題が発
生するものであった。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題点を
解決するためになされたもので、高率放電特性に優れ、
内部抵抗が低い電池を製造でき、しかも活物質充填時等
に座屈や折損が起こりにくい電池用集電材、及びこれを
用いた電池を提供することを目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明者らは従来の電池
用集電材について検討した結果、高率放電特性が悪いの
は、従来の電池用集電材は厚さが厚いためであることを
つきとめた。そのため、電池用集電材の厚さを薄くすれ
ば、高率放電特性を高めることができるが、従来の電池
用集電材と同じ繊維量で厚さを薄くすると、単位体積あ
たりの繊維量が多くなる、つまり空隙率が低くなり、活
物質を十分に充填することができないため、高容量の電
池を製造することができない。他方、従来の電池用集電
材よりも繊維量を減らして厚さを薄くすると、繊維同士
の接点が少ないため、抵抗が高く使用できないものであ
った。そこで、本発明者らは繊維が連続していれば、繊
維量が少なくなっても抵抗が低くなることを見出し、本
発明を完成するに至った。つまり、本発明の電池用集電
材は、「厚さが０．２５ｍｍ以下のスパンボンド不織布
にメッキが施されていることを特徴とする電池用集電
材」である。このスパンボンド不織布は繊維が連続して
いるため、内部抵抗が低い電池を製造でき、活物質充填
時等に座屈や折損が起こりにくいものである。また、厚
さが０．２５ｍｍ以下と薄いため、高率放電特性に優れ
る電池を製造できるものである。

【００１２】本発明の電池は、上記電池用集電材を用い
たものであるため、高率放電特性に優れ、内部抵抗が低
い電池である。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の電池用集電材（以下、
「集電材」という）は、厚さが０．２５ｍｍ以下のスパ
ンボンド不織布にメッキが施されたものである。厚さが
０．２５ｍｍを超えると、高率放電特性が悪くなるばか
りでなく、集電材の厚さ方向における集電性が悪くなり
やすく、また抵抗も上がりやすい傾向があるためで、よ
り好ましくは０．２２ｍｍ以下である。他方、集電材の
厚さが０．１０ｍｍ未満であると、集電材の機械的強度
が不十分になりやすく、電池を製造する（例えば、集電
材を使用した電極とセパレータとを一緒に巻回する）の
が困難になる傾向があるため、０．１０ｍｍ以上である
のが好ましい。なお、本発明の「厚さ」はＪＩＳＢ ７
５０２：１９９４に規定されている外側マイクロメータ
ー（０〜２５ｍｍ）を用いて、ＪＩＳ Ｃ ２１１１
５．１（１）の測定法により測定した値を意味する。

【００１４】本発明のスパンボンド不織布の目付は、１
２〜５５ｇ／ｍ^２であるのが好ましい。目付が１２ｇ／
ｍ^２未満であると集電材の機械的強度が不充分となり、
電池を製造するのが困難になる傾向があるため、１２ｇ
／ｍ^２以上であるのが好ましく、１５ｇ／ｍ^２以上であ
るのがより好ましい。一方、目付が５５ｇ／ｍ^２を超え
ると、十分な空隙を確保できず、活物質の充填が不充分
となる傾向があるため、５５ｇ／ｍ^２以下であるのが好
ましく、４５ｇ／ｍ^２以下であるのがより好ましい。

【００１５】なお、本発明における「目付」はＰ ８１
２４（紙及び板紙−坪量測定法）に規定されている方法
に基づいて得られる坪量を意味する。

【００１６】本発明のスパンボンド不織布の空隙率は７
５〜９８％であるのが好ましい。空隙率が７５％未満で
あると、集電材の体積占有率が高く、活物質の充填性が
不充分となりやすいため、７５％以上であるのが好まし
く、８２％以上であるのがより好ましい。他方、空隙率
が９８％を超えると、集電材の強度が不十分となりやす
く、電池製造（例えば、セパレータと一緒に巻回する）
が困難になる傾向があるため、９８％以下であるのが好
ましく、９３％以下であるのがより好ましい。

【００１７】本発明における「空隙率（Ｐ）」は次の式
により得られる値をいう。 空隙率（Ｐ）＝｛１−Ｗ／（Ｔ×ｄ）｝×１００ ここで、Ｗは目付（ｇ／ｍ^２）を意味し、Ｔはスパンボ
ンド不織布の厚さ（μｍ）を意味し、ｄはスパンボンド
不織布を構成する樹脂の密度（ｇ／ｃｍ^３）を意味す
る。なお、スパンボンド不織布を構成する樹脂が２種類
以上存在している場合、樹脂の密度は各樹脂の質量平均
をいう。例えば、密度ｄ_１の樹脂Ａがａ（ｍａｓｓ％）
と、密度ｄ_２の樹脂Ｂがｂ（ｍａｓｓ％）存在している
場合、樹脂の密度は次の式により得られる値をいう。 ｄ＝ｄ_１×ａ／１００＋ｄ_２×ｂ／１００

【００１８】本発明の集電材はスパンボンド不織布をも
とにしているが、このスパンボンド不織布はスパンボン
ド法により形成された不織布をいい、このスパンボンド
不織布を構成する繊維は連続しているため、本発明のよ
うに厚さを薄くして高率放電特性を向上させたとして
も、内部抵抗が低く、高容量の電池を製造できるのであ
る。このスパンボンド法とは、紡糸口金から溶融樹脂を
押し出す紡糸工程、押し出した溶融樹脂を冷却しながら
細化及び延伸して配向結晶化した繊維を形成する延伸工
程、延伸した繊維を均一に分散させる開繊工程、及び分
散させた繊維を堆積させて繊維ウエブを形成する堆積工
程とから構成されている。なお、繊維ウエブをカレンダ
ー等により加熱加圧して繊維同士を結合させると、繊維
同士の結合点が多くなり、より抵抗を低くすることがで
きる。

【００１９】この本発明のスパンボンド不織布の繊維を
構成する樹脂成分は溶融押し出しできる熱可塑性樹脂で
あれば良く、特に限定するものではないが、例えば、ポ
リオレフィン（例えば、エチレン、プロピレン、ブテン
等のオレフィン単独重合体であるポリエチレン、ポリプ
ロピレン、ポリブテン、エチレン−プロピレン共重合
体、プロピレン−ブテン共重合体等のオレフィン共重合
体など）、ポリアミド（例えば、６ナイロン、６６ナイ
ロンなど）、ポリエステル（例えば、ポリエチレンテレ
フタレートなど）などを挙げることができる。これらの
中でも、プロピレンからなる単独重合体、又はプロピレ
ンを含む共重合体は、繊維径が小さく、均一な繊維であ
ることができ、また機械的強度も優れているため好適で
ある。

【００２０】本発明のスパンボンド不織布を構成する繊
維の繊度は特に限定するものではないが、２０ｄｔｅｘ
以下であるのが好ましい。２０ｄｔｅｘを超える繊度で
あると、繊維表面積が小さく、活物質との接触が十分に
確保できない場合があるためで、１５ｄｔｅｘ以下であ
るのがより好ましい。一方、下限については特に限定す
るものではないが、スパンボンド不織布の製造上、０．
２ｄｔｅｘ以上であるのが好ましく、1．０ｄｔｅｘ以
上であるのがより好ましい。

【００２１】本発明における「繊度」は、ＪＩＳ Ｌ
１０１５、８．５．１（正量繊度）Ａ法により得られる
値をいう。

【００２２】なお、スパンボンド不織布を構成する繊維
は単一樹脂から構成されている必要はなく、２種類以上
の樹脂から構成されていても良い。例えば、融点差のあ
る２種類の樹脂からなり、融点の低い樹脂が繊維表面に
存在するように構成されているのが好ましい。このよう
に構成されていることによって、繊維表面に存在する融
点の低い樹脂によって、繊維同士が強固に融着できるた
め、薄いにもかかわらず機械的強度に優れており、また
抵抗が低くなるという効果を奏する。このような繊維横
断面形状としては、例えば、芯鞘型（偏芯型を含む）、
海島型、貼り合せ型、オレンジ型、多層貼り合せ型など
を挙げることができる。これらの中でも融着面積の広い
芯鞘型（偏芯型を含む）又は海島型が好適である。

【００２３】また、スパンボンド不織布を構成する繊維
が、相溶性の低い２種類以上の樹脂からなり、いずれの
樹脂も繊維表面の一部を占めているように存在している
と、熱及び／又は外力（例えば、水流、摩擦）によって
個々の樹脂からなるより繊維径の小さい繊維を発生させ
ることができ、繊維の表面積が増加し、活物質との接点
が増加するため好適である。このような繊維横断面形状
として、例えば、貼り合せ型、オレンジ型、多層貼り合
せ型などを挙げることができる。

【００２４】本発明の集電材は上述のようなスパンボン
ド不織布にメッキが施されたものであるが、メッキ液の
浸透性を高め、繊維とメッキとの密着性を高め、結果と
して長期間におけるメッキの脱落を防止でき、また表面
抵抗の上昇が生じないように、スパンボンド不織布にメ
ッキを施す前に、親水化処理を実施するのが好ましい。

【００２５】この親水化処理としては、例えば、スルホ
ン化処理、フッ素ガス処理、ビニルモノマーのグラフト
重合処理、界面活性剤処理、放電処理、或は親水性樹脂
付与処理などを挙げることができる。

【００２６】スルホン化処理としては、特に限定するも
のではないが、例えば、発煙硫酸、硫酸、三酸化イオ
ウ、クロロ硫酸、又は塩化スルフリルからなる溶液中に
前述のようなスパンボンド不織布を浸漬してスルホン酸
基を導入する方法や、一酸化硫黄ガス、二酸化硫黄ガス
或いは三酸化硫黄ガスなどの存在下で放電を作用させて
スパンボンド不織布にスルホン酸基を導入する方法等が
ある。

【００２７】フッ素ガス処理についても、特に限定する
ものではないが、例えば、不活性ガス（例えば、窒素ガ
ス、アルゴンガスなど）で希釈したフッ素ガスと、酸素
ガス、二酸化炭素ガス、及び二酸化硫黄ガスなどの中か
ら選んだ少なくとも１種類のガスとの混合ガスに、スパ
ンボンド不織布をさらすことによりスパンボンド不織布
構成繊維の表面を親水化することができる。なお、スパ
ンボンド不織布に二酸化硫黄ガスをあらかじめ付着させ
た後に、フッ素ガスを接触させると、より効率的に親水
性を付与することができる。

【００２８】ビニルモノマーのグラフト重合としては、
ビニルモノマーとして、例えば、アクリル酸、メタクリ
ル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ビ
ニルピリジン、ビニルピロリドン、或いはスチレンを使
用することができる。なお、スチレンをグラフト重合し
た場合には、メッキ液との親和性を付与するために、ス
ルホン化するのが好ましい。これらの中でも、アクリル
酸はメッキ液との親和性に優れているため好適に使用で
きる。

【００２９】これらビニルモノマーの重合方法として
は、例えば、ビニルモノマーと重合開始剤を含む溶液中
にスパンボンド不織布を浸漬して加熱する方法、スパン
ボンド不織布にビニルモノマーを塗布した後に放射線を
照射する方法、スパンボンド不織布に放射線を照射した
後にビニルモノマーと接触させる方法、増感剤を含むビ
ニルモノマー溶液をスパンボンド不織布に含浸した後に
紫外線を照射する方法などがある。なお、ビニルモノマ
ー溶液とスパンボンド不織布とを接触させる前に、紫外
線照射、コロナ放電、プラズマ放電などにより、スパン
ボンド不織布表面を改質処理すると、ビニルモノマー溶
液との親和性が高いため、効率的にグラフト重合でき
る。

【００３０】界面活性剤処理としては、例えば、アニオ
ン系界面活性剤（例えば、高級脂肪酸のアルカリ金属
塩、アルキルスルホン酸塩、もしくはスルホコハク酸エ
ステル塩など）、又はノニオン系界面活性剤（例えば、
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、もしくはポリオ
キシエチレンアルキルフェノールエーテルなど）の溶液
中にスパンボンド不織布を浸漬したり、この溶液をスパ
ンボンド不織布に塗布又は散布して付着させることがで
きる。

【００３１】放電処理としては、例えば、コロナ放電処
理、プラズマ処理、グロー放電処理、沿面放電処理又は
電子線処理などがある。これら放電処理の中でも、空気
中の大気圧下で、それぞれが誘電体を担持する一対の電
極間に、これら両方の誘電体と接触するようにスパンボ
ンド不織布を配置し、これら両電極間に交流電圧を印加
し、スパンボンド不織布内部空隙で放電を発生させる方
法であると、スパンボンド不織布の外側だけではなく、
スパンボンド不織布の内部を構成する繊維表面も処理す
ることができる。したがって、スパンボンド不織布内部
にもメッキ液が浸透しやすく、スパンボンド不織布内部
における繊維とメッキとの密着性を高めることができ
る。

【００３２】親水性樹脂付与処理としては、例えば、カ
ルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、架
橋可能なポリビニルアルコール、又はポリアクリル酸な
どの親水性樹脂を付着させることができる。これらの親
水性樹脂は適当な溶媒に溶解又は分散させた後、この溶
媒中にスパンボンド不織布を浸漬したり、この溶媒をス
パンボンド不織布に塗布又は散布し、乾燥して付着させ
ることができる。なお、親水性樹脂の付着量はスパンボ
ンド不織布全体の０．３〜５ｍａｓｓ％であるのが好ま
しい。

【００３３】この架橋可能なポリビニルアルコールとし
ては、例えば、水酸基の一部を感光性基で置換したポリ
ビニルアルコールがあり、より具体的には、感光性基と
してスチリルピリジニウム系のもの、スチリルキノリニ
ウム系のもの、スチリルベンゾチアゾリウム系のもので
置換したポリビニルアルコールがある。この架橋可能な
ポリビニルアルコールも他の親水性樹脂と同様にしてス
パンボンド不織布に付着させた後、光照射によって架橋
させることができる。

【００３４】本発明の集電材は上述のようなスパンボン
ド不織布にメッキが施されたものである。そのメッキ方
法は特に限定されるものではないが、無電解メッキ法、
必要により電解メッキ法を併用するのが好ましい。

【００３５】この無電解メッキ法は、触媒付与化工程と
無電解メッキ工程とに分けられる。触媒付与化工程は、
塩化第一錫の塩酸水溶液で処理した後に塩化パラジウム
の塩酸水溶液で触媒化する方法と、硬化剤のアミノ基を
含む塩化バラジウムの塩酸溶液のみで固定化する方法な
どがあるが、前者による方法の方が、メッキ膜厚の均一
性に優れているため好ましい。

【００３６】無電解メッキ工程は、一般的に硝酸ニッケ
ル、塩化ニッケル、硫酸ニッケル等のニッケル塩を含有
する水溶液中でニッケルを還元剤にて還元する方法であ
り、必要に応じて錯化剤、ｐＨ調整剤、緩衝剤、安定化
剤等が投入される。特に純度の高いニッケル皮膜を得る
ため、還元剤として水和ヒドラジン、硫酸ヒドラジン、
酸化ヒドラジン等のヒドラジン誘導体を使用する方法が
好ましい。

【００３７】この無電解メッキは、連続した長尺状のス
パンボンド不織布を触媒付与槽からメッキ槽へと連続的
に供給してメッキする方法や、スパンボンド不織布をロ
ール状に巻き取った状態のまま、チーズ染色機に投入
し、強制的に液を循環させてメッキする方法、などを挙
げることができる。スパンボンド不織布をロール状に巻
き取った状態のままメッキ工程を実施する場合には、触
媒付与工程のみ、又は無電解メッキ工程のみをロール状
に巻き取った状態のまま実施しても良いし、或いは両工
程をロール状に巻き取った状態のまま実施しても良い。

【００３８】なお、必要に応じて電解メッキ膜を更に形
成することができる。電解メッキ法は、メッキ浴を用い
て行われる。メッキ浴としては、ワット浴、塩化浴、ス
ルファミン酸浴が知られている。これに、ｐＨ緩衝剤、
界面緩衝剤等の添加剤が使用される場合もある。この浴
に前記無電解メッキしたスパンボンド不織布を陰極に接
続し、ニッケル対極板を陽極に接続して、直流或いはパ
ルス断続電流を通電させることにより、無電解メッキ膜
上に更に電解メッキ膜を形成することができる。

【００３９】本発明の電池は上述のような集電材を使用
したものであるため、高率放電特性に優れ、内部抵抗が
低い電池である。この電池の種類は特に限定されるもの
ではないが、ニッケル−カドミニウム電池やニッケル−
水素電池等のアルカリ２次電池であるのが好ましい。

【００４０】この好適であるアルカリ２次電池につい
て、図１及び図２に基づいて説明する。図１はアルカリ
２次電池の一部を切り欠いた斜視図であり、図２は図１
のＡ−Ａ線断面図である。図１及び図２に示すように、
本発明の電池１０１はスパンボンド不織布（好ましく
は、スルホン化処理、フッ素ガス処理、又はビニルモノ
マーのグラフト処理の親水化処理を実施したスパンボン
ド不織布）にメッキ（好ましくはニッケルメッキ）を施
した上述のような集電材を用いたアルカリ２次電池であ
り、この集電材からなる帯状の正極１０２と帯状の負極
１０３を備えている。そして正極１０２と負極１０３と
の間には第１セパレータ１０４ａが介装されており、正
極１０２の内側に第２セパレータ１０４ｂが介装された
ロール状発電体１０６を備えている。そしてこの電池１
０１は発電体１０６を収容し負極を兼ねる導電性の電池
ケース１０７と、このケース１０７を封止し正極を兼ね
る封入板１０８とを備えている。

【００４１】正極１０２は、上述した集電材を帯状に形
成し、端子を取り付ける箇所を押しつぶした後、集電体
全体の空隙部に正極活物質を含む正極ペーストを充填
し、その後、乾燥及び圧延する。そして押しつぶした箇
所に集電用外部端子としてのニッケル片１０２ａをスポ
ット溶接することにより作られる。また、負極１０３は
上述の集電材を帯状に形成し、端子を取り付ける箇所を
押しつぶした後、集電材全体の空隙部に負極活物質を含
む負極ペーストを充填し、その後、乾燥及び圧延する。
そして、その押しつぶした箇所に集電用外部端子として
のニッケル片（図示せず）をスポット溶接することによ
り作られる。一方、セパレータ１０４は多孔質シートに
より帯状に形成され、上記正極１０２及び負極１０３間
に介装された第１セパレータ１０４ａと、正極１０２の
内面に積層された第２セパレータ１０４ｂとを有する。
第１及び第２セパレータ１０４ａ、１０４ｂは正極１０
２及び負極１０３の短絡を防止し、かつ電解液を保持す
るように構成される。

【００４２】導電性電池ケース１０７は缶底１０７ａを
有する筒状に形成され、封入板１０８はこの電池ケース
１０７の上端の開口部を塞ぐように構成される。電池ケ
ース１０７はその内周面に負極１０３が接触するように
発電体１０６が収容可能に構成される。また、封入板１
０８の中央には電池の正極端子を形成する突起１０８ａ
が形成される。また、缶底１０７ａと発電体１０６との
間にはロア絶縁体１０９ａが介装される。発電体１０６
はロア絶縁体１０９ａが挿入された電池ケース１０７に
挿入され、発電体１０６の上端にはアッパ絶縁体１０９
ｂが配置される。

【００４３】ロア絶縁体１０９ａには負極１０３にスポ
ット溶接されたニッケル片が挿通可能なスリットが形成
され、アッパ絶縁体１０９ｂには正極１０２にスポット
溶接されたニッケル片１０２ａが挿通可能なスリットが
形成される。負極１０３にスポット溶接されたニッケル
片はロア絶縁体１０９ａに形成されたスリットを挿通し
て缶底１０７ａ側に突出し、正極１０２にスポット溶接
されたニッケル片１０２ａはアッパ絶縁体１０９ｂに形
成されたスリットを挿通して封止板１０８側に突出する
ように構成される。ロア絶縁体１０９ａのスリットから
突出したニッケル片は缶底１０７ａに接続され、アッパ
絶縁体１０９ｂのスリットから突出したニッケル片１０
２ａは封止板１０８に接続される。

【００４４】アッパ絶縁体１０９ｂが電池ケース１０７
に挿入された状態で、電池ケース１０７の開口部近傍の
上部にリング状のくびれ部１０７ｂが形成され、その後
正極１０２のニッケル片１０２ａが接続された封止板１
０８がそのくびれ部１０７ｂにリング状の絶縁用パッキ
ン１１１を介して配置される。その後電池ケース１０７
の上端縁を折返して封入板１０８の外周縁に絶縁用パッ
キン１１１とともに被せることにより封入板１０８が電
池ケース１０７と電気的に絶縁され、電池ケースはその
封入板１０８により封止される。

【００４５】このように構成された電池１０１では、第
２セパレータ１０４ｂ、正極１０２、第１セパレータ１
０４ａ、負極１０３の順に積層する。このように積層さ
れた状態で、負極１０３が外側となるようにロール状に
巻回することにより発電体１０６は製造されるが、本発
明の集電材は柔軟であるため、この集電材を用いた正極
１０２及び負極１０３も比較的柔軟なものになり、ロー
ル状に巻回することが比較的容易であり、電池１０１自
体の組み立てが容易になる。

【００４６】また、親水化処理したスパンボンド不織布
にニッケルメッキを施した集電材の場合、ニッケルメッ
キの密着性が高いので、電池の組み立てや充放電を繰り
返してもメッキ膜質が変化することや部分的に欠落する
ことはないため、この集電材を用いたアルカリ２次電池
では、高率放電特性及びサイクル特性を従来の電池より
向上させることができる。

【００４７】なお、上述した実施の形態では円筒状の電
池ケース１０７にロール状に巻かれた発電体１０６が挿
入された電池を説明したが、電池ケースは角筒状のもの
であっても良い。例えば、発電体は図３に示すように、
正極１０２及び負極１０３を渦巻き角状に巻回したも
の、又は図４に示すように、蛇腹状に屈曲積層したもの
であっても良い。

【００４８】以下に、本発明の実施例を記載するが、本
発明は以下の実施例に限定されるものではない。

【００４９】

【実施例】（集電材の製造） （実施例１）常法のスパンボンド法により、ポリプロピ
レン繊維（繊度：３．３ｄｔｅｘ）からなるスパンボン
ド不織布（目付：２０ｇ／ｍ^２、厚さ：０．２２ｍｍ、
空隙率：９０％）を作製した。

【００５０】次いで、このスパンボンド不織布を温度６
０℃の発煙硫酸液に浸漬することによりスルホン化処理
を行ない、スルホン化スパンボンド不織布を製造した。

【００５１】次いで、このスルホン化スパンボンド不織
布を染色機のキャリヤーに巻き付け、精錬剤を循環、水
洗いし、次に、塩化第１スズ１０ｇ／リットル、塩酸２
０ｍｌ／リットルを含んだ水溶液を循環させ、水洗後、
塩化パラジウム１ｇ／リットル、塩酸２０ｍｌ／リット
ルを含む水溶液を循環させて触媒化を行った。

【００５２】その後、更に水洗を行い、硫酸ニッケル１
８ｇ／リットル、クエン酸ナトリウム１０ｇ／リット
ル、水和ヒドラジン５０ｍｌ／リットル、２５％アンモ
ニア水１００ｍｌ／リットルに各濃度となる無電解ニッ
ケルメッキ液を、メッキ後の集電材の全重量に対するニ
ッケルメッキ重量が５５重量％となる分のニッケルを含
有する液量で、温度６０℃に加熱して循環させた。１時
間加熱循環させてメッキ液がほぼ透明となった後に、そ
の循環を止めてメッキしたスルホン化スパンボンド不織
布を取り出し、水洗し、更に乾燥を行って集電材を得
た。このときの実際に得られた集電材の重量変化から計
算したニッケルメッキ量は５０重量％であった。

【００５３】（比較例１）常法のスパンボンド法によ
り、ポリプロピレン繊維（繊度：３．３ｄｔｅｘ）から
なるスパンボンド不織布（目付：２７ｇ／ｍ^２、厚さ：
０．３０ｍｍ、空隙率：９０％）を作製した。

【００５４】その後、このスパンボンド不織布を使用し
たこと以外は実施例１と全く同様にして、集電材を製造
した。この集電材のニッケルメッキ量は５０重量％であ
った。

【００５５】（比較例２）芯成分がポリプロピレンから
なり、鞘成分がポリエチレンからなる芯鞘型複合繊維
（繊度：６．６ｄｔｅｘ、繊維長：５ｍｍ）を１００％
使用し、湿式抄造法により湿式繊維ウエブを形成した
後、この湿式繊維ウエブを温度１３５℃に設定されたド
ライヤーへ供給し、前記芯鞘型複合繊維の鞘成分を融着
させて、湿式融着不織布（目付：２７ｇ／ｍ^２、厚さ：
０．２３ｍｍ、空隙率：８８％）を作製した。

【００５６】その後、この湿式融着不織布を使用したこ
と以外は実施例１と全く同様にして、集電材を製造し
た。この集電材のニッケルメッキ量は５０重量％であっ
た。

【００５７】（比較例３）ウレタン樹脂の発泡体シート
に公知のニッケルメッキを施し、更に還元性雰囲気下で
焼成してそのウレタン樹脂を熱分解除去し、メッキされ
たニッケルを網状骨格とする３次元網状構造の集電材
（目付：４２０ｇ／ｍ^２、厚さ：０．８ｍｍ、空隙率：
９２％）を作製した。

【００５８】（正極の作製）実施例１及び比較例１〜３
の集電材の隙間部に正極ペースト剤を充填した後、乾燥
し、室温でロール圧延して所定の大きさに切り揃えた
後、これらの集電材に集電用外部端子としてニッケル片
をそれぞれスポット溶接することにより正極を作製し
た。ここで、正極ペースト剤としては、水酸化ニッケル
粉末を９０重量％、導電助剤としてカルボニルニッケル
粉末を８重量％、一酸化コバルト粉末を２重量％、増粘
剤としてカルボキシメチルセルロース、更に粘着剤とし
てポリテトラフルオロエチレンを含むものを使用した。
なお、このような正極は実施例１及び比較例１〜３の集
電材を用いて３枚づつ作製した。

【００５９】（負極の作製）比較例３と同一の３次元網
状構造の集電材の隙間部に負極ペースト剤を充填した
後、乾燥し、室温でロール圧延して所定の大きさに切り
揃えた後、これらの集電材に集電用外部端子としてニッ
ケル片をそれぞれスポット溶接することにより負極を作
製した。ここで、負極ペースト剤としては、水素吸蔵合
金粉末をベースとし、増粘剤としてカルボキシメチルセ
ルロース、更に粘着剤としてポリテトラフルオロエチレ
ンを含むものを使用した。なお、このような負極は１２
枚作製した。

【００６０】（電池の作製）ＡＡ電池サイズの円筒形電
池ケースを１２個用意した。一方、芯成分がポリプロピ
レンからなり、鞘成分がポリエチレンからなる芯鞘型複
合繊維（繊度：２．２ｄｔｅｘ、繊維長：５ｍｍ）を１
００％使用した融着不織布からなるセパレータを準備し
た。実施例１及び比較例１〜３から任意の正極を選択
し、前記セパレータ、正極、前記セパレータ、負極の順
に重ね合わせた。次いで、この重ね合わせた積層体を、
図２に示すように正極が内側となるように渦巻き円状に
巻いて発電体を形成し、それぞれの発電体を前記円筒形
電池ケースに挿入した。そして、負極を兼ねた円筒形電
池ケースに負極の集電用外部端子を缶底に溶接し、その
後ネッキングを行い、アルカリ電解液を所定量注入し
た。その後、円筒形電池ケース上部を正極端子を兼ねた
封入板で密閉してアルカリ２次電池を作製した。

【００６１】（内部抵抗の測定）ＬＣＲメーター(ＨＩ
ＯＫＩ製)を用いて、交流１ＫＨｚでの比抵抗を測定し
た。この結果は表１に示す通りであった。

【００６２】（高率放電特性）各電池のそれぞれの容量
をＣと表した場合に、Ｃ／５で表される充電速度で６時
間充電した後１５分間放置し、その後放電速度８Ｃにお
いて電圧が０．８Ｖになるまで放電し、この時の放電容
量を測定した。この結果は表１に示す通りであった。

【００６３】

【表１】

【００６４】表１から明らかなように、本発明の集電体
を用いた電池は内部抵抗が低く、しかも高率放電特性に
優れていることがわかった。

【００６５】

【発明の効果】本発明の電池用集電材は内部抵抗が低い
電池を製造でき、活物質充填時等に座屈や折損が起こり
にくいものである。また、高率放電特性に優れる電池を
製造できるものである。

【００６６】本発明の電池は高率放電特性に優れ、内部
抵抗が低い電池である。

【図面の簡単な説明】

【図１】 アルカリ２次電池の一部を切り欠いた斜視図

【図２】 図１のＡ−Ａ線断面図

【図３】 集電体が渦巻き角状に巻回された図２に対応
する断面図

【図４】 集電体が蛇腹状に屈曲積層された図２に対応
する断面図

【符号の説明】

１０１ アルカリ２次電池 １０２ 正極 １０２ａ ニッケル片 １０３ 負極 １０４ セパレータ １０４ａ 第１セパレータ １０４ｂ 第２セパレータ １０６ 発電体 １０７ 電池ケース １０７ａ 缶底 １０７ｂ くびれ部 １０８ 封入板 １０８ａ 突起 １０９ａ ロア絶縁体 １０９ｂ アッパ絶縁体 １１１ 絶縁用パッキン

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 政尚 茨城県猿島郡総和町大字北利根７番地 日 本バイリーン株式会社内 Ｆターム(参考） 5H017 AA02 BB16 CC25 EE04 EE07 HH03 5H028 BB10 EE01 EE06 HH05

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 厚さが０．２５ｍｍ以下のスパンボンド
   不織布にメッキが施されていることを特徴とする電池用
   集電材。
2. 【請求項２】 請求項１に記載の電池用集電材を用いて
   いることを特徴とする電池。