JP2003288901A - アルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法 - Google Patents
アルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 高い多孔度を維持しつつ、十分な強度を有す
るアルカリ蓄電池用焼結式基板の製造方法を提供する。 【解決手段】ニッケルパウダーと造孔剤からなるスラリ
ー導電芯体に焼結してなるアルカリ蓄電池用焼結基板に
おいて、前記造孔剤を内部と連通した孔を多数有する有
機中空球体とする。これにより、スラリー乾燥時の加熱
により造孔剤の内部ガスが膨張しても造孔剤表面の孔か
らガスが抜けるため造孔剤自身は膨張せず、均一な孔径
の焼結基板を得ることができる。
るアルカリ蓄電池用焼結式基板の製造方法を提供する。 【解決手段】ニッケルパウダーと造孔剤からなるスラリ
ー導電芯体に焼結してなるアルカリ蓄電池用焼結基板に
おいて、前記造孔剤を内部と連通した孔を多数有する有
機中空球体とする。これにより、スラリー乾燥時の加熱
により造孔剤の内部ガスが膨張しても造孔剤表面の孔か
らガスが抜けるため造孔剤自身は膨張せず、均一な孔径
の焼結基板を得ることができる。
Description
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ蓄電池に用
いられる焼結基板の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電
池の電極には、焼結基板が用いられている。これは、例
えばニッケルメッキしたFe芯体からなる導電芯体にニッ
ケルパウダーからなるスラリーを焼結して作製される。
この方法では、焼結基板に活物質を保持させて電極が作
製されるので、より高いエネルギー密度のアルカリ蓄電
池を得るためには、電池反応に大きく関わる活物質を焼
結基板中に多く保持させる必要がある。したがって、で
きるだけ多くの活物質を充填保持できるためには、焼結
基板の多孔性が高いことが望ましい。また一方、多孔性
を高めると強度が低下し電池のショート品質などに悪影
響がでるため、基板の強度を高めることも必要である。 【０００３】前記基板の多孔度化の一例として、特開昭
58-169773号公報には、導電芯体にニッケル粉末、水、
および有機中空球体からなる造孔剤等を含むスラリーを
塗布し、これを焼結して有機中空球体を焼失させ、焼失
痕跡を利用して多孔性の焼結基板を作製する技術が開示
されている。中空球体の造孔剤は、造孔剤の添加量を必
要最小限にとどめ、効率よく焼失させるための工夫であ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術では、スラリー塗膜乾燥時における加熱具合のわずか
な偏りによって、各有機中空球体がまちまちなサイズに
膨張し、焼結基板に形成される孔の径がばらつくため
に、ニッケル成分からなる焼結体の強度が十分に得られ
ないという問題がある。 【０００５】これに対し、特開平2-276160号公報では、
予め一定の大きさに膨張させた有機中空球体を造孔剤と
してスラリーに混合し、焼結基板の孔径を均一化する技
術が開示されているが、この方法においても未だ不十分
な点が残っている。予め一定の大きさに膨張させるサイ
ズが大きいとその壁面が薄くなり、スラリー混練時に有
機中空球体が破壊され、造孔作用が得られなくなる問題
を生じることがある。また、予め一定の大きさに膨張さ
せるサイズが小さいと、スラリー塗膜乾燥時に再膨張し
てしまい、孔の径がばらつくという問題がある。 【０００６】本発明はこれらの課題に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、高い多孔度を維持しつつ、十
分な強度を有するアルカリ蓄電池用焼結基板とその製造
方法を提供することにある。 【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、ニッケル材料（金属粉末）と造孔剤とを含むスラリ
ーを、導電芯体に塗布して焼結する焼結工程を経るアル
カリ蓄電池用焼結基板の製造方法であって、前記造孔剤
に多孔性（有孔）の有機中空球体を用いることを特徴と
するアルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法とした。 【０００８】このように、造孔剤として多孔性の有機中
空粒子を用いれば、導電芯体へのスラリー塗布後の加熱
により粒子内部のガスが膨張しても孔を通して放出され
るため、当該粒子自体のサイズが変化しない。これによ
り、均一な孔径を持ち、高い多孔度を維持しつつ、十分
な強度を有するアルカリ蓄電池用焼結基板を得ることが
できる。したがって、高い多孔度を確保することで豊富
に活物質を保持しつつ、良好な強度を有する焼結基板が
作製される。 【０００９】以上のように、本発明のアルカリ蓄電池用
焼結基板の製造方法によれば、十分な多孔度を確保でき
るとともに、優れた強度を有する焼結基板を提供でき
る。また、この焼結基板を用いた電極を適用すれば、高
エネルギー密度で良好な電池性能のアルカリ蓄電池が製
造されることとなる。 【００１０】 【発明の実施の形態】1.実施の形態 1-1.アルカリ蓄電池の全体構成 図1は、本発明の焼結基板の一適用例である円筒型アル
カリ蓄電池（ニッケル水素蓄電池）の構成を示す断面斜
視図である。本実施の形態では、本発明の焼結基板を正
極1に用いる例を示す。 【００１１】当該アルカリ蓄電池は、AAサイズの円筒型
外装缶6を有しており、これに正極1と負極2がセパレー
タ3を介して渦巻き状に巻かれてなる電極群4と、当該電
極群4に含浸された電解液等が収納された構成である。
負極2は、ニッケルメッキしたFe芯体からなるパンチン
グメタルに水素吸蔵合金を含むペーストを塗布してなる
ものであって、負極集電体5によって、負極端子を兼ね
る円筒外装缶6の内底面に接続されている。 【００１２】外装缶6上端の開口部にはガスケット11を
介して封口板12が配設され、この封口板12の中央開口部
14を覆うように正極端子13が装着される。封口板12と正
極端子13の間には上に向かって弁板8、押さえ板9、コイ
ルスプリング10がこの順に載置されており、このうち弁
板8と押さえ板9はコイルスプリング10の弾性力によって
前記中央開口部14の周囲に押圧され、安全弁として作用
するようになっている。 正極1は、正極集電体7および
前記封口体12を介して正極端子13と接続されている。当
該正極1の構成は以下の通りである。 【００１３】1-2.正極（焼結基板）の構成 図2は、本実施の形態1の正極1の模式的な断面図であ
る。当図のように正極1は、導電芯体であるパンチング
メタル10に、鎖状構造をしたニッケルパウダーと造孔剤
（有機中空球体）からなるスラリーを塗着し焼結するこ
とで、多孔質のニッケル焼結体100が形成されており、
この空隙部分に活物質120が充填された構成を有してい
る。 【００１４】パンチングメタル10は、板状のFe芯体をニ
ッケルメッキするとともに、孔径3mmで多数パンチ加工
した構成を有する。ここで、本発明の特徴として、パン
チングメタル10の孔領域および表面にわたって焼結され
ているニッケル焼結体100は図3（a）に示すように、鎖
状構造をしたニッケルパウダーが網目状に焼結されてお
り、さらにニッケルパウダーの間に入っていた有機中空
球体（多孔性造孔剤）の焼失痕110により高多孔度のニ
ッケル焼結体が形成されたものである。ニッケル焼結体
100の内部には、表面が多孔性の有機中空球体の造孔作
用により、孔径が均一な孔が形成され、良好な基板強度
を維持しつつ、豊富な活物質が保持されるようになって
いる。 【００１５】1-3.多孔性有機中空球体を造孔剤に用いた
ことによる効果 一般に、ニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池で
は、ニッケルパウダーなどの金属粉末を焼結することに
よって形成した多孔性の層を有する焼結基板が広く用い
られており、当該焼結基板の焼結層に活物質を保持させ
て電極が作製される。高エネルギー密度のアルカリ蓄電
池を得るためには、電池反応に大きく関与する活物質を
焼結基板中にできるだけ多く充填する必要があるので、
多孔質層の多孔度を高くすることによって、当該孔内に
豊富な活物質を保持させる構成であることが望まれる。 【００１６】多孔性の焼結基板の多孔度を高める方法と
しては、ニッケルパウダーに造孔剤を混ぜて焼結する方
法が知られている。これはニッケルパウダー、水、およ
び有機中空球体からなる造孔剤等を含むスラリーを基板
表面に塗布し、ニッケルパウダーを焼結するとともに有
機中空球体を焼失させ、この焼失痕跡を利用して多孔度
を高める方法である。中空球体の造孔剤は、造孔剤の添
加量を必要最小限にとどめ、焼結中に効率よく焼失させ
るために使用される。 【００１７】しかしながらこの方法では、焼結工程中に
おける基板の加熱具合のわずかな偏りによって、各有機
中空球体がまちまちなサイズに膨張して焼失し、多孔性
基板の孔径がばらつくという問題を生じることがある。
図3（b）の造孔剤拡大図に示すように、有機中空球体の
膨張サイズが大きくなると焼結基板中に粗大な孔ができ
てしまい、焼結体の強度が著しく低下する。比較的サイ
ズの小さな有機中空球体を使用した場合には、有機中空
球体がニッケルパウダーの鎖状構造の網目の中に入って
しまうために造孔剤用が得られ難く、加えて焼失が不完
全になる恐れがある。 【００１８】これに対して、予め一定の大きさに膨張さ
せた有機中空球体を造孔剤としてスラリーに混合し、多
孔性基板の孔径を均一にする対策が講じられているもの
の、有機中空球体の膨張が完全になされていないと、焼
結中にさらに膨張してしまい、やはり粗大な孔が発生し
強度低下を引き起こすなどの問題がある。また逆に、有
機中空球体の膨張を完全にしてしまうとその壁面が薄く
なり、スラリー混練時の圧力により有機中空球体が破壊
され、造孔作用が得られなくなる不具合が生じる。 【００１９】本発明は以上の現状に鑑みてなされたもの
であって、焼結基板の製造方法において、造孔剤に内部
と連通した孔を有する有機中空粒子を用いるものとし
た。このような形状の造孔剤を用いれば、基板の焼結工
程において図3（a）に示すように、造孔剤内部のガスが
膨張しても粒子の孔を通して外部へ放出されるため、当
該粒子自体のサイズが変化しない。これにより有機中空
粒子は当初のサイズで殻厚みを維持したまま焼失するこ
とが可能となるので、良好な造孔作用がなされ、結果と
して導電芯体表面に孔径が均一な多数の孔が形成され
る。したがって、前記孔で豊富に活物質を保持しつつ、
良好な強度を有する焼結基板が作製される。 【００２０】以上のように、本発明のアルカリ蓄電池用
焼結基板の製造方法によれば、十分な量の活物質を保持
できるとともに、優れた強度を有する焼結基板を提供で
きる。また、この焼結基板を用いて電極を用いれば、良
好な電池性能のアルカリ蓄電池が製造されることとな
る。 2.実施例と性能比較試験 2-1.実施例と比較例の作製 続いて、本発明実施例の焼結基板の製造方法を説明す
る。実施例としては上記正極1に用いた焼結基板のほ
か、これに若干のバリエーションを加えたものも作製
し、合わせて比較例の焼結基板を得る。 【００２１】これら各実施例と各比較例の詳細な作製方
法は以下の通りである。 2-1-1.実施例の焼結基板の作製 （1）3w%メチルセルロース水溶液60質量部に、造孔剤と
してメチルメタアクリレート-アクリロニトリル共重合
体を主成分とする、内部と連通した孔を多数有する有機
中空球体（平均粒径30μｍ、真比重0.05g/cm3）を0.5質
量部添加し、これにニッケルパウダー（嵩密度0.57g/cm
3、フィッシャーサイズ2.5μｍ）を40質量部加え、脱気
状態で混練してスラリーを作製する。 【００２２】（2）前記作製したスラリーを導電性芯材
の両面に塗布し、乾燥する。 （3）前記乾燥して得た塗膜を還元雰囲気下で1000℃で
焼結する。 以上により、実施例の焼結基板を得る。 2-1-2.比較例の焼結基板の作製 （1）3w%メチルセルロース水溶液60質量部に、造孔剤と
してメチルメタアクリレート-アクリロニトリル共重合
体を主成分としブタンガスを内包した有機中空球体（平
均粒径30μｍ、真比重0.05g/cm3）を0.5質量部添加し、
これにニッケルパウダー（嵩密度0.57g/cm3、フィッシ
ャーサイズ2.5μｍ）を40質量部加え、脱気状態で混練
してスラリーを作製する。 【００２３】（2）前記作製したスラリーを導電性芯材
の両面に塗布し、乾燥する。 （3）前記乾燥して得た塗膜を還元雰囲気下で1000℃で
焼結する。 以上により、比較例の焼結基板を得る。 2-2.性能比較試験 上記作製して得た各実施例および各比較例の焼結基板に
ついて、以下の性能比較試験を行う。 【００２４】2-2-1.試験1；基板の多孔度測定 3cm×5cmに切り取った実施例と比較例の各基板サンプル
および芯材の質量を測定する。次に、基板サンプルをデ
シケーターに入れ、真空ポンプを用いてデシケーター内
部を1kPa以下まで脱気し、30分維持する。その後、脱気
状態のまま基板サンプルに水を含ませ、当該水を含んだ
基板サンプルの質量を測定する。そして、以下の式1に
基づき基板の多孔度を測定する。 【００２５】＜式1＞ 多孔度（％）＝含水量/｛（基板質量─芯材質量）/8.9+
含水量｝×100 ※ここで、ニッケルの比重を8.9g/cm3、水の比重を1.0g
/cm3として計算する。 2-2-2.試験2；焼結体の強度測定 本試験には、Quad Group社製Adherence Tester MODEL N
O. SEBASTIAN Vを使用する。 【００２６】基板表面に一定の接着面積を有する押しピ
ン型プルスタットを接着剤で貼着し、これを基板表面よ
り機械的に引き剥がして、基板表面におけるニッケル焼
結体を破壊する。この引き剥がしの瞬間における強度数
値を前記接着面積で割り、単位面積当たりの強度を焼結
体強度として算出する。なお、プルスタットの接着面が
基板表面よりはずれた場合、および焼結体と芯体間で剥
がれた場合は、焼結体強度とみなさないこととする。 【００２７】2-2-3.試験3；焼結基板表面の孔径分布測
定 本試験には、FISIONS Instuments社製水銀圧入式ポロシ
メーター PASCAL140を使用した。 基板サンプルを水銀
に浸漬し、圧力を掛けることにより基板サンプル中の細
孔に水銀を浸入させる。このとき下記の近似値を用いて
サンプルの孔径分布を測定する。 【００２８】細孔半径と圧力の近似式；半径（R）＝7.5
μｍ/圧力（P） ※ここで、Pの単位は（kg/cm2）である。 試験1および2の結果を表1、試験3の結果を図4にそれぞ
れ示す。（図4では、実施例のデータを実線A、比較例の
データを破線Bでそれぞれ表している） 【００２９】 【表1】 【００３０】2-3.各試験結果の考察 まず、表1から明らかなように、実施例と比較例の両焼
結基板のデータを比べると、比較例基板の強度が実施例
基板の強度に比して劣るのが分かる。これは、比較例基
板に使用した造孔剤の有機中空球体が、スラリー塗膜乾
燥中に過熱されて内包ガス圧が高まり、これにともない
有機中空球体自体が膨張して、焼結基板の孔径分布が不
均一になったためであると考えられる。 【００３１】これに対して実施例基板では、造孔剤に表
面が多孔性である有機中空球体を用いることで、過熱に
よって球体内部のガスが膨張しても、表面の孔からガス
が抜け、球体の膨張が回避される。その結果、焼結中の
造孔剤サイズが一定に保持され、良好な造孔作用のもと
に均一な孔径の焼結基板が形成されたものと考えられ
る。 【００３２】このように実施例の方が比較例に比べて孔
径分布が均一であることは、図4に示された焼結基板表
面の孔径分布のデータからも裏付けられる。すなわち、
破線Bで示される比較例の焼結基板では、孔径分布が広
く不均一であるのに対し、実施例の焼結基板では比較的
均一な孔径の孔が形成されている。このことからも、実
施例の焼結基板では、豊富な活物質が基板に保持されつ
つ、良好な強度の基板が作製されていることが分かる。 【００３３】3.その他の事項 本発明の焼結基板の製造方法は、ニッケル水素蓄電池に
限らず、ニッケルカドミウム電池など、その他のアルカ
リ蓄電池に適用してもよい。また電池形式も、円筒缶型
以外、例えば角形外装缶を備える形式であってもよい。 【００３４】さらに、実施の形態では本発明の焼結基板
の製造方法を正極の作製に適用する例を示したが、負極
に適用してもよいし、正負極の両方に適用してもよい。
また、実施の形態1では焼結基板にパンチングメタルか
らなる導電芯体を用いる例を示したが、本発明はこれに
限定せず、パンチ加工を設けない導電芯体を用いてもよ
い。 【００３５】 【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
はニッケル材料と造孔剤とを含むスラリーを、導電芯体
に塗布して焼結する焼結工程を経るアルカリ蓄電池用焼
結基板の製造方法であって、前記造孔剤に多孔性の有機
中空球体を用いることを特徴とするアルカリ蓄電池用焼
結基板の製造方法であるので、焼結工程中に粒子内部の
ガスが膨張しても孔を通して放出され、当該粒子自体の
サイズが変化しない。これにより有機中空粒子は当初の
サイズで壁面厚みを維持しつつ焼失するので、良好な造
孔作用がなされ、導電芯体表面に均一な孔径の多数の孔
が形成される。したがって、前記孔で豊富に活物質を保
持しつつ、良好な強度を有する焼結基板が作製される。
いられる焼結基板の製造方法に関する。 【０００２】 【従来の技術】ニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電
池の電極には、焼結基板が用いられている。これは、例
えばニッケルメッキしたFe芯体からなる導電芯体にニッ
ケルパウダーからなるスラリーを焼結して作製される。
この方法では、焼結基板に活物質を保持させて電極が作
製されるので、より高いエネルギー密度のアルカリ蓄電
池を得るためには、電池反応に大きく関わる活物質を焼
結基板中に多く保持させる必要がある。したがって、で
きるだけ多くの活物質を充填保持できるためには、焼結
基板の多孔性が高いことが望ましい。また一方、多孔性
を高めると強度が低下し電池のショート品質などに悪影
響がでるため、基板の強度を高めることも必要である。 【０００３】前記基板の多孔度化の一例として、特開昭
58-169773号公報には、導電芯体にニッケル粉末、水、
および有機中空球体からなる造孔剤等を含むスラリーを
塗布し、これを焼結して有機中空球体を焼失させ、焼失
痕跡を利用して多孔性の焼結基板を作製する技術が開示
されている。中空球体の造孔剤は、造孔剤の添加量を必
要最小限にとどめ、効率よく焼失させるための工夫であ
る。 【０００４】 【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記技
術では、スラリー塗膜乾燥時における加熱具合のわずか
な偏りによって、各有機中空球体がまちまちなサイズに
膨張し、焼結基板に形成される孔の径がばらつくため
に、ニッケル成分からなる焼結体の強度が十分に得られ
ないという問題がある。 【０００５】これに対し、特開平2-276160号公報では、
予め一定の大きさに膨張させた有機中空球体を造孔剤と
してスラリーに混合し、焼結基板の孔径を均一化する技
術が開示されているが、この方法においても未だ不十分
な点が残っている。予め一定の大きさに膨張させるサイ
ズが大きいとその壁面が薄くなり、スラリー混練時に有
機中空球体が破壊され、造孔作用が得られなくなる問題
を生じることがある。また、予め一定の大きさに膨張さ
せるサイズが小さいと、スラリー塗膜乾燥時に再膨張し
てしまい、孔の径がばらつくという問題がある。 【０００６】本発明はこれらの課題に鑑みてなされたも
のであって、その目的は、高い多孔度を維持しつつ、十
分な強度を有するアルカリ蓄電池用焼結基板とその製造
方法を提供することにある。 【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、ニッケル材料（金属粉末）と造孔剤とを含むスラリ
ーを、導電芯体に塗布して焼結する焼結工程を経るアル
カリ蓄電池用焼結基板の製造方法であって、前記造孔剤
に多孔性（有孔）の有機中空球体を用いることを特徴と
するアルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法とした。 【０００８】このように、造孔剤として多孔性の有機中
空粒子を用いれば、導電芯体へのスラリー塗布後の加熱
により粒子内部のガスが膨張しても孔を通して放出され
るため、当該粒子自体のサイズが変化しない。これによ
り、均一な孔径を持ち、高い多孔度を維持しつつ、十分
な強度を有するアルカリ蓄電池用焼結基板を得ることが
できる。したがって、高い多孔度を確保することで豊富
に活物質を保持しつつ、良好な強度を有する焼結基板が
作製される。 【０００９】以上のように、本発明のアルカリ蓄電池用
焼結基板の製造方法によれば、十分な多孔度を確保でき
るとともに、優れた強度を有する焼結基板を提供でき
る。また、この焼結基板を用いた電極を適用すれば、高
エネルギー密度で良好な電池性能のアルカリ蓄電池が製
造されることとなる。 【００１０】 【発明の実施の形態】1.実施の形態 1-1.アルカリ蓄電池の全体構成 図1は、本発明の焼結基板の一適用例である円筒型アル
カリ蓄電池（ニッケル水素蓄電池）の構成を示す断面斜
視図である。本実施の形態では、本発明の焼結基板を正
極1に用いる例を示す。 【００１１】当該アルカリ蓄電池は、AAサイズの円筒型
外装缶6を有しており、これに正極1と負極2がセパレー
タ3を介して渦巻き状に巻かれてなる電極群4と、当該電
極群4に含浸された電解液等が収納された構成である。
負極2は、ニッケルメッキしたFe芯体からなるパンチン
グメタルに水素吸蔵合金を含むペーストを塗布してなる
ものであって、負極集電体5によって、負極端子を兼ね
る円筒外装缶6の内底面に接続されている。 【００１２】外装缶6上端の開口部にはガスケット11を
介して封口板12が配設され、この封口板12の中央開口部
14を覆うように正極端子13が装着される。封口板12と正
極端子13の間には上に向かって弁板8、押さえ板9、コイ
ルスプリング10がこの順に載置されており、このうち弁
板8と押さえ板9はコイルスプリング10の弾性力によって
前記中央開口部14の周囲に押圧され、安全弁として作用
するようになっている。 正極1は、正極集電体7および
前記封口体12を介して正極端子13と接続されている。当
該正極1の構成は以下の通りである。 【００１３】1-2.正極（焼結基板）の構成 図2は、本実施の形態1の正極1の模式的な断面図であ
る。当図のように正極1は、導電芯体であるパンチング
メタル10に、鎖状構造をしたニッケルパウダーと造孔剤
（有機中空球体）からなるスラリーを塗着し焼結するこ
とで、多孔質のニッケル焼結体100が形成されており、
この空隙部分に活物質120が充填された構成を有してい
る。 【００１４】パンチングメタル10は、板状のFe芯体をニ
ッケルメッキするとともに、孔径3mmで多数パンチ加工
した構成を有する。ここで、本発明の特徴として、パン
チングメタル10の孔領域および表面にわたって焼結され
ているニッケル焼結体100は図3（a）に示すように、鎖
状構造をしたニッケルパウダーが網目状に焼結されてお
り、さらにニッケルパウダーの間に入っていた有機中空
球体（多孔性造孔剤）の焼失痕110により高多孔度のニ
ッケル焼結体が形成されたものである。ニッケル焼結体
100の内部には、表面が多孔性の有機中空球体の造孔作
用により、孔径が均一な孔が形成され、良好な基板強度
を維持しつつ、豊富な活物質が保持されるようになって
いる。 【００１５】1-3.多孔性有機中空球体を造孔剤に用いた
ことによる効果 一般に、ニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池で
は、ニッケルパウダーなどの金属粉末を焼結することに
よって形成した多孔性の層を有する焼結基板が広く用い
られており、当該焼結基板の焼結層に活物質を保持させ
て電極が作製される。高エネルギー密度のアルカリ蓄電
池を得るためには、電池反応に大きく関与する活物質を
焼結基板中にできるだけ多く充填する必要があるので、
多孔質層の多孔度を高くすることによって、当該孔内に
豊富な活物質を保持させる構成であることが望まれる。 【００１６】多孔性の焼結基板の多孔度を高める方法と
しては、ニッケルパウダーに造孔剤を混ぜて焼結する方
法が知られている。これはニッケルパウダー、水、およ
び有機中空球体からなる造孔剤等を含むスラリーを基板
表面に塗布し、ニッケルパウダーを焼結するとともに有
機中空球体を焼失させ、この焼失痕跡を利用して多孔度
を高める方法である。中空球体の造孔剤は、造孔剤の添
加量を必要最小限にとどめ、焼結中に効率よく焼失させ
るために使用される。 【００１７】しかしながらこの方法では、焼結工程中に
おける基板の加熱具合のわずかな偏りによって、各有機
中空球体がまちまちなサイズに膨張して焼失し、多孔性
基板の孔径がばらつくという問題を生じることがある。
図3（b）の造孔剤拡大図に示すように、有機中空球体の
膨張サイズが大きくなると焼結基板中に粗大な孔ができ
てしまい、焼結体の強度が著しく低下する。比較的サイ
ズの小さな有機中空球体を使用した場合には、有機中空
球体がニッケルパウダーの鎖状構造の網目の中に入って
しまうために造孔剤用が得られ難く、加えて焼失が不完
全になる恐れがある。 【００１８】これに対して、予め一定の大きさに膨張さ
せた有機中空球体を造孔剤としてスラリーに混合し、多
孔性基板の孔径を均一にする対策が講じられているもの
の、有機中空球体の膨張が完全になされていないと、焼
結中にさらに膨張してしまい、やはり粗大な孔が発生し
強度低下を引き起こすなどの問題がある。また逆に、有
機中空球体の膨張を完全にしてしまうとその壁面が薄く
なり、スラリー混練時の圧力により有機中空球体が破壊
され、造孔作用が得られなくなる不具合が生じる。 【００１９】本発明は以上の現状に鑑みてなされたもの
であって、焼結基板の製造方法において、造孔剤に内部
と連通した孔を有する有機中空粒子を用いるものとし
た。このような形状の造孔剤を用いれば、基板の焼結工
程において図3（a）に示すように、造孔剤内部のガスが
膨張しても粒子の孔を通して外部へ放出されるため、当
該粒子自体のサイズが変化しない。これにより有機中空
粒子は当初のサイズで殻厚みを維持したまま焼失するこ
とが可能となるので、良好な造孔作用がなされ、結果と
して導電芯体表面に孔径が均一な多数の孔が形成され
る。したがって、前記孔で豊富に活物質を保持しつつ、
良好な強度を有する焼結基板が作製される。 【００２０】以上のように、本発明のアルカリ蓄電池用
焼結基板の製造方法によれば、十分な量の活物質を保持
できるとともに、優れた強度を有する焼結基板を提供で
きる。また、この焼結基板を用いて電極を用いれば、良
好な電池性能のアルカリ蓄電池が製造されることとな
る。 2.実施例と性能比較試験 2-1.実施例と比較例の作製 続いて、本発明実施例の焼結基板の製造方法を説明す
る。実施例としては上記正極1に用いた焼結基板のほ
か、これに若干のバリエーションを加えたものも作製
し、合わせて比較例の焼結基板を得る。 【００２１】これら各実施例と各比較例の詳細な作製方
法は以下の通りである。 2-1-1.実施例の焼結基板の作製 （1）3w%メチルセルロース水溶液60質量部に、造孔剤と
してメチルメタアクリレート-アクリロニトリル共重合
体を主成分とする、内部と連通した孔を多数有する有機
中空球体（平均粒径30μｍ、真比重0.05g/cm3）を0.5質
量部添加し、これにニッケルパウダー（嵩密度0.57g/cm
3、フィッシャーサイズ2.5μｍ）を40質量部加え、脱気
状態で混練してスラリーを作製する。 【００２２】（2）前記作製したスラリーを導電性芯材
の両面に塗布し、乾燥する。 （3）前記乾燥して得た塗膜を還元雰囲気下で1000℃で
焼結する。 以上により、実施例の焼結基板を得る。 2-1-2.比較例の焼結基板の作製 （1）3w%メチルセルロース水溶液60質量部に、造孔剤と
してメチルメタアクリレート-アクリロニトリル共重合
体を主成分としブタンガスを内包した有機中空球体（平
均粒径30μｍ、真比重0.05g/cm3）を0.5質量部添加し、
これにニッケルパウダー（嵩密度0.57g/cm3、フィッシ
ャーサイズ2.5μｍ）を40質量部加え、脱気状態で混練
してスラリーを作製する。 【００２３】（2）前記作製したスラリーを導電性芯材
の両面に塗布し、乾燥する。 （3）前記乾燥して得た塗膜を還元雰囲気下で1000℃で
焼結する。 以上により、比較例の焼結基板を得る。 2-2.性能比較試験 上記作製して得た各実施例および各比較例の焼結基板に
ついて、以下の性能比較試験を行う。 【００２４】2-2-1.試験1；基板の多孔度測定 3cm×5cmに切り取った実施例と比較例の各基板サンプル
および芯材の質量を測定する。次に、基板サンプルをデ
シケーターに入れ、真空ポンプを用いてデシケーター内
部を1kPa以下まで脱気し、30分維持する。その後、脱気
状態のまま基板サンプルに水を含ませ、当該水を含んだ
基板サンプルの質量を測定する。そして、以下の式1に
基づき基板の多孔度を測定する。 【００２５】＜式1＞ 多孔度（％）＝含水量/｛（基板質量─芯材質量）/8.9+
含水量｝×100 ※ここで、ニッケルの比重を8.9g/cm3、水の比重を1.0g
/cm3として計算する。 2-2-2.試験2；焼結体の強度測定 本試験には、Quad Group社製Adherence Tester MODEL N
O. SEBASTIAN Vを使用する。 【００２６】基板表面に一定の接着面積を有する押しピ
ン型プルスタットを接着剤で貼着し、これを基板表面よ
り機械的に引き剥がして、基板表面におけるニッケル焼
結体を破壊する。この引き剥がしの瞬間における強度数
値を前記接着面積で割り、単位面積当たりの強度を焼結
体強度として算出する。なお、プルスタットの接着面が
基板表面よりはずれた場合、および焼結体と芯体間で剥
がれた場合は、焼結体強度とみなさないこととする。 【００２７】2-2-3.試験3；焼結基板表面の孔径分布測
定 本試験には、FISIONS Instuments社製水銀圧入式ポロシ
メーター PASCAL140を使用した。 基板サンプルを水銀
に浸漬し、圧力を掛けることにより基板サンプル中の細
孔に水銀を浸入させる。このとき下記の近似値を用いて
サンプルの孔径分布を測定する。 【００２８】細孔半径と圧力の近似式；半径（R）＝7.5
μｍ/圧力（P） ※ここで、Pの単位は（kg/cm2）である。 試験1および2の結果を表1、試験3の結果を図4にそれぞ
れ示す。（図4では、実施例のデータを実線A、比較例の
データを破線Bでそれぞれ表している） 【００２９】 【表1】 【００３０】2-3.各試験結果の考察 まず、表1から明らかなように、実施例と比較例の両焼
結基板のデータを比べると、比較例基板の強度が実施例
基板の強度に比して劣るのが分かる。これは、比較例基
板に使用した造孔剤の有機中空球体が、スラリー塗膜乾
燥中に過熱されて内包ガス圧が高まり、これにともない
有機中空球体自体が膨張して、焼結基板の孔径分布が不
均一になったためであると考えられる。 【００３１】これに対して実施例基板では、造孔剤に表
面が多孔性である有機中空球体を用いることで、過熱に
よって球体内部のガスが膨張しても、表面の孔からガス
が抜け、球体の膨張が回避される。その結果、焼結中の
造孔剤サイズが一定に保持され、良好な造孔作用のもと
に均一な孔径の焼結基板が形成されたものと考えられ
る。 【００３２】このように実施例の方が比較例に比べて孔
径分布が均一であることは、図4に示された焼結基板表
面の孔径分布のデータからも裏付けられる。すなわち、
破線Bで示される比較例の焼結基板では、孔径分布が広
く不均一であるのに対し、実施例の焼結基板では比較的
均一な孔径の孔が形成されている。このことからも、実
施例の焼結基板では、豊富な活物質が基板に保持されつ
つ、良好な強度の基板が作製されていることが分かる。 【００３３】3.その他の事項 本発明の焼結基板の製造方法は、ニッケル水素蓄電池に
限らず、ニッケルカドミウム電池など、その他のアルカ
リ蓄電池に適用してもよい。また電池形式も、円筒缶型
以外、例えば角形外装缶を備える形式であってもよい。 【００３４】さらに、実施の形態では本発明の焼結基板
の製造方法を正極の作製に適用する例を示したが、負極
に適用してもよいし、正負極の両方に適用してもよい。
また、実施の形態1では焼結基板にパンチングメタルか
らなる導電芯体を用いる例を示したが、本発明はこれに
限定せず、パンチ加工を設けない導電芯体を用いてもよ
い。 【００３５】 【発明の効果】以上のことから明らかなように、本発明
はニッケル材料と造孔剤とを含むスラリーを、導電芯体
に塗布して焼結する焼結工程を経るアルカリ蓄電池用焼
結基板の製造方法であって、前記造孔剤に多孔性の有機
中空球体を用いることを特徴とするアルカリ蓄電池用焼
結基板の製造方法であるので、焼結工程中に粒子内部の
ガスが膨張しても孔を通して放出され、当該粒子自体の
サイズが変化しない。これにより有機中空粒子は当初の
サイズで壁面厚みを維持しつつ焼失するので、良好な造
孔作用がなされ、導電芯体表面に均一な孔径の多数の孔
が形成される。したがって、前記孔で豊富に活物質を保
持しつつ、良好な強度を有する焼結基板が作製される。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の一適用例である円筒型アルカリ蓄電池
の断面斜視図である。 【図2】本発明の焼結基板を用いた正極の構成を示す基
板断面図である。 【図3】焼結中のニッケル成分および造孔剤の構成を示
す図である。（a）は、本発明の造孔剤とニッケル成分
の構成を示す図である。（b）は、従来の造孔剤とニッ
ケル成分の構成を示す図である。 【図4】実施例と比較例の各焼結基板表面における孔径
分布を示すグラフである。 【符号の説明】 1 正極 2 負極 10 パンチングメタル 100 ニッケル焼結体 110 有機中空球体の焼失痕 120 活物質
の断面斜視図である。 【図2】本発明の焼結基板を用いた正極の構成を示す基
板断面図である。 【図3】焼結中のニッケル成分および造孔剤の構成を示
す図である。（a）は、本発明の造孔剤とニッケル成分
の構成を示す図である。（b）は、従来の造孔剤とニッ
ケル成分の構成を示す図である。 【図4】実施例と比較例の各焼結基板表面における孔径
分布を示すグラフである。 【符号の説明】 1 正極 2 負極 10 パンチングメタル 100 ニッケル焼結体 110 有機中空球体の焼失痕 120 活物質
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 寺坂 雅行
大阪府守口市京阪本通２丁目５番５号 三
洋電機株式会社内
Ｆターム(参考） 5H017 AA02 AS01 BB04 BB09 CC27
DD03 EE04 EE10
5H028 BB03 BB05 CC07 CC20 EE06
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 【請求項1】 ニッケル材料と造孔剤とを含むスラリー
を、導電芯体に塗布して焼結する焼結工程を経るアルカ
リ蓄電池用焼結基板の製造方法であって、前記造孔剤に
多孔性の有機中空球体を用いることを特徴とするアルカ
リ蓄電池用焼結基板の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002091134A JP2003288901A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | アルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2002091134A JP2003288901A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | アルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003288901A true JP2003288901A (ja) | 2003-10-10 |
Family
ID=29236290
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2002091134A Withdrawn JP2003288901A (ja) | 2002-03-28 | 2002-03-28 | アルカリ蓄電池用焼結基板の製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2003288901A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008166211A (ja) * | 2006-12-30 | 2008-07-17 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極およびアルカリ蓄電池 |
| JP2008257898A (ja) * | 2007-03-31 | 2008-10-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 焼結基板及びそれを用いたアルカリ蓄電池 |
-
2002
- 2002-03-28 JP JP2002091134A patent/JP2003288901A/ja not_active Withdrawn
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2008166211A (ja) * | 2006-12-30 | 2008-07-17 | Sanyo Electric Co Ltd | アルカリ蓄電池用焼結式ニッケル正極およびアルカリ蓄電池 |
| JP2008257898A (ja) * | 2007-03-31 | 2008-10-23 | Sanyo Electric Co Ltd | 焼結基板及びそれを用いたアルカリ蓄電池 |
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