JP2006338903A - 多孔質発泡金属層と金属層とが接合してなる複合板 - Google Patents

Abstract

【課題】接触抵抗の小さい多孔質発泡金属層と金属板層とが接合してなる複合板を提供する。
【解決手段】表面に開口し内部の空孔に連続している連続空孔を有する多孔質発泡金属層と金属層をろう付け層を介して接合してなる複合板であって、前記多孔質発泡金属層の骨格部分の端部がろう付け層７に埋もれた状態で接合している多孔質発泡金属層と金属層とが接合してなる複合板。
【選択図】 図１

Description

この発明は、接触抵抗の小さい多孔質発泡金属層と金属板層とが接合してなる複合板に関するものであり、この複合板は、アルカリ二次電池などの電極を作製するための素材として使用されるものである。

一般に、アルカリ二次電池の電極や燃料電池の電極などには表面に開口し内部の空孔に連続している空孔（以下、連続空孔という）と骨格部分とで構成されており、気孔率：６０〜９９容量％を有する薄い多孔質発泡金属板が使用されている。しかし、この多孔質発泡金属板では一般に強度および靭性が不足することから、多孔質発泡金属板に金属板を積層させ接合することにより強度および靭性を高めた複合板が各種電極の素材として使用されている。たとえば、特許文献１には、多孔質発泡金属板に金属板を積層し拡散接合することにより強度および靭性を高めた複合板が記載されている。
この複合板は、図２に示されるように、多孔質発泡金属板１を金属板２に積層させ、多孔質発泡金属板と金属板に圧力を加えながら加熱することにより多孔質発泡金属板と金属板を拡散接合することにより製造する。図２において３は拡散接合部分である。
特開２０００−１７３６２３

このようにして作られた多孔質発泡金属板と金属板からなる従来の複合板は、一般に、多孔質発泡金属板１の骨格部分５の端部表面４に、図２に示されるように凹凸があり、さらに骨格部分が表面に突出している長さが異なるために表面全体に凹凸が生じており、かかる表面凹凸のある多孔質発泡金属板１の片面に金属板２を拡散接合して一体化した複合板は、多孔質発泡金属板１の骨格部分５と金属板２との間に未接合部分６が発生し、さらに多孔質発泡金属板１に短い骨格部分５１があっても多孔質発泡金属板１の短い骨格部分５１と金属板２との間に未接合部分６が発生し、多孔質発泡金属板１と金属板２の間の接触抵抗が増加するようになるので好ましくない。

そこで、本発明者らは、多孔質発泡金属板と金属板の間の接触抵抗が小さい複合板を得るべく研究を行った結果、
（イ）多孔質発泡金属板と金属板をろう材層を介して接合した複合材は、図１に示されるように、ろう材が多孔質発泡金属板の骨格部分の端部外面凹凸に入り込み、さらに多孔質発泡金属板と金属板との間に介在するろう材はある程度の厚みがあるから、短い骨格部分５１が表面に突出していることにより生じた表面全体の凹凸があっても全ての骨格部分の端部はろう材により一部溶解して埋没して多孔質発泡金属板と金属板とが全面に渡ってろう付け層７により接合され（図１において、ろう材で接合する前の多孔質発泡金属板と金属板の表面を点線で示してある）、多孔質発泡金属板と金属板との間に未接合部分がなくなり、多孔質発泡金属板と金属板とが全面に渡って電気的に導通し、そのために多孔質発泡金属板と金属板との接触抵抗が極めて小さくなる、
（ロ）特に多孔質発泡金属板の骨格部分の端部は、図１に示されるように、その断面が末広がり形状を有しており、骨格部分端部の断面末広がり部分がろう付け層に埋もれた状態で接合していることから一層強固にろう付け接合することができ、さらに骨格部分端部の断面末広がり部分で接合するため、ろう材層を薄くすることもできる、という知見を得たのである。

この発明は、かかる知見に基づいてなされたものであって、
（１）表面に開口し内部の空孔に連続している連続空孔を有する多孔質発泡金属層と金属層をろう付け層を介して接合してなる複合板であって、前記多孔質発泡金属層の骨格部分の端部がろう付け層に埋もれた状態で接合している多孔質発泡金属層と金属層とが接合してなる複合板、
（２）前記多孔質発泡金属体の骨格部分の端部の断面末広がり部分がろう付け層に埋もれた状態で接合している前記（１）記載の多孔質発泡金属層と金属層とが接合してなる複合板、に特徴を有するものである。
なお、図１で示したろう付け層７は、骨格部分および金属板と塗布したろう材がろう付け時の加熱により生成した溶融反応層であり、ろう付けの条件によってはろう材そのものの部分が一部残る場合もあるが、実用上は問題はない。

この発明の多孔質発泡金属層と金属層とが接合してなる複合板はアルカリ二次電池などの電極を作製するための素材として使用することができ、電池産業の発展に大いに貢献し得るものである。

実施例
原料粉末として、平均粒径：５μｍのニッケル粉末、水溶性樹脂結合材としてポリビニルアルコール、有機溶剤としてペプタン、可塑剤としてエチレングリコール、溶剤として水、界面活性剤としてアルキルベンゼンスルホン酸塩を用意した。
原料粉末：６０質量％、水溶性樹脂結合材：３質量％、有機溶剤：１．５質量％、可塑剤：２．５質量％、界面活性剤：３質量％、残部：水となるように配合し、１５分間混練し、発泡スラリーを作製した。得られた発泡スラリーをブレードギャップ:０．４ｍｍでドクターブレード法によりＰＥＴフィルム上に成形し、高温高湿度槽に供給し、そこで温度:７０℃、湿度:９０％、２０分間保持の条件で発泡させた後、温度:８０℃、１５分間保持の条件の温風乾燥を行い、スポンジ状グリーン成形体を作製した。
この成形体をＰＥＴフィルムから剥がし、アルミナ板上に載せ、真空脱脂装置に投入し、５×１０−２Ｐａ、温度:６００℃、３時間保持の条件で脱脂し、続いて真空焼結炉で５×１０−３Ｐａ、温度:１２００℃、３時間保持の条件で焼結することにより厚さ：１ｍｍの連続空孔を有するＮｉ多孔質発泡金属帯を作製した。得られたＮｉ多孔質発泡金属帯を幅：５０ｍｍ、長さ：１５０ｍｍの寸法に切断した。
さらに、厚さ：０．３ｍｍの圧延Ｎｉ板を用意し、この圧延Ｎｉ板を幅：５０ｍｍ、長さ：１５０ｍｍの寸法に切断した。
さらに、ＪＩＳＺ３２６５ ＢＮｉ−７で規定されるニッケルろう粉末（平均粒径：２０μｍ）：１００ｇに対し、ポリビニルアルコール：１０ｇ、水：２０ｇを加えて混練し、Ｎｉろう材ペーストを作製し用意した。
前記切断した圧延Ｎｉ板の上に前記Ｎｉペーストをろう材粉末重量に換算して１．２ｇを刷毛で均一に塗布し、大気中で乾燥させ、この乾燥させたペーストの上に前記切断したＮｉ多孔質発泡金属帯を重ねて５ｋＰａの荷重を加えた状態で真空炉に装入し、温度:９５０℃、３０分間保持の条件でろう付けを行うことによりＮｉ多孔質発泡金属層と圧延Ｎｉ層がろう付け層を介して接合してなる複合板が得られた。得られた複合板の断面を金属顕微鏡で観察したところ、Ｎｉ多孔質発泡金属層の骨格部分の端部表面はろう付け層に埋もれた状態で接合しており、Ｎｉ多孔質発泡金属層の骨格部分の端部表面がろう付け層と接触していない部分は無く、したがって、Ｎｉ多孔質発泡金属層と圧延Ｎｉ層とが電気的に完全に導通状態にあった。

従来例
実施例で作製した切断した圧延Ｎｉ板の上に前記切断したＮｉ多孔質発泡金属帯を重ねて５ｋＰａの荷重を加えた状態で真空炉に装入し、温度:１２００℃、３０分間保持の条件で加熱処理を行うことによりＮｉ多孔質発泡金属層と圧延Ｎｉ層が拡散接合してなる複合板を作製した。得られた複合板の断面を金属顕微鏡で観察したところ、Ｎｉ多孔質発泡金属層の骨格部分の端部表面の一部が圧延Ｎｉ板の表面と接触していない部分があった。

実施例および従来例で作製した複合板をレーザー加工により縦：３０ｍｍ×横：３０ｍｍの寸法に切り出して試験片を作製した。これら試験片を縦：５０ｍｍ、横：５０ｍｍ、厚さ：１０ｍｍの寸法の二枚の無酸素銅板で挟み、荷重５０ｋＰａを加え、二枚の無酸素銅板の間の電気抵抗を測定し、その結果を表１に示した。

表１に示される結果から、実施例で作製した複合板は、従来例で作製した複合板よりも電気抵抗が極めて小さいことがわかる。

この発明の複合板の断面拡大模式図である。 従来の複合板の断面拡大模式図である。

符号の説明

１：多孔質発泡金属板、２：金属板、３：拡散接合部分、４：端部表面、５：骨格部分、５１：短い骨格部分、６：未接合部分、７：ろう付け層

Claims (2)

1. 表面に開口し内部の空孔に連続している連続空孔を有する多孔質発泡金属層と金属層をろう付け層を介して接合してなる複合板であって、前記多孔質発泡金属層の骨格部分の端部がろう付け層に埋もれた状態で接合していることを特徴とする多孔質発泡金属層と金属層とが接合してなる複合板。
2. 前記多孔質発泡金属体の骨格部分の端部の断面末広がり部分がろう付け層に埋もれた状態で接合していることを特徴とする請求項１記載の多孔質発泡金属層と金属層とが接合してなる複合板。
   

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