JP2707400B2 - 水素吸蔵合金粉末スラリー層の形成方法 - Google Patents

水素吸蔵合金粉末スラリー層の形成方法

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JP2707400B2
JP2707400B2 JP5230053A JP23005393A JP2707400B2 JP 2707400 B2 JP2707400 B2 JP 2707400B2 JP 5230053 A JP5230053 A JP 5230053A JP 23005393 A JP23005393 A JP 23005393A JP 2707400 B2 JP2707400 B2 JP 2707400B2
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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、水素吸蔵合金電極の原
料素材である水素吸蔵合金粉末スラリーの中に集電体シ
ートを連続走行させ、その集電体シートの表面に前記ス
ラリーを塗布して水素吸蔵合金粉末スラリー層を形成す
る方法に関し、更に詳しくは、水素吸蔵合金粉末スラリ
ーの塗布量のばらつきを小さくすることができる水素吸
蔵合金粉末スラリー層の形成方法に関する。
【0002】
【従来の技術】水素吸蔵合金を負極とし、集電体に正極
活物質である水酸化ニッケルを担持させた電極を正極と
し、アルカリ水溶液を電解液とするニッケル−水素二次
電池は、高容量電池として注目を集めている。この電池
で使用する水素吸蔵合金電極としては、例えば、水素吸
蔵合金粉末とポリテトラフルオロエチレン粉末,ポリエ
チレン粉末,ポリプロピレン粉末のような結着剤粉末と
を混合し、その混合物をシート状に成形したもの、ま
た、導電性の網状シートや所望開孔率のパンチングメタ
ルシートのような集電体シートに、水素吸蔵合金粉末を
塗着または充填して担持させたものなどが知られてい
る。
【0003】これらの電極のうち、後者のものは概ね次
のようにして製造されている。最初に、活物質合剤用の
スラリーが調製される。すなわち、まず、所定粒径の水
素吸蔵合金粉末と、所定粒径の導電材粉末と、同じく所
定粒径の結着剤粉末と、更に必要に応じては、CoO粉
末のような他の粉末成分とを、それぞれ、所定の割合で
混合して混合粉末が調製される。
【0004】ここで、導電材粉末は、集電体シートの表
面に塗着されて成る水素吸蔵合金粉末層の導電性を高め
て負極としての集電能を向上させるものであり、例え
ば、カーボニルニッケル粉,コバルト粉,銅粉,カーボ
ン粉などが使用されている。また、結着剤粉末は、上記
した水素吸蔵合金粉末の相互結着を強め、これらが集電
体から剥落することを防止するためのものであり、例え
ば、ポリテトラフルオロエチレン粉末,ポリエチレン粉
末,ポリプロピレン粉末,ポリフッ化ビニリデン粉末な
どが使用されている。
【0005】ついで、この混合粉末に、例えば、イオン
交換水や蒸留水にメチルセルロース,カルボキシメチル
セルロース,ポリエチレンオキサイド,ポリビニルアル
コールのような増粘剤の1種または2種以上を所定量溶
解して成る増粘剤水溶液の所定量を添加し、そして全体
を混練して所定粘度のスラリーが調製される。このよう
にして調製されたスラリーは、各成分の配合割合によっ
ても異なるが、通常、その比重は3.5〜4.0g/cm3 と可
成り重い。また、チクソトロピックな性状を備えてい
る。
【0006】ついで、図1に示したように、この合金粉
末スラリー1を、例えば、ポンプ2aなどを用いて連続
的または間欠的にスラリーボックス2に供給しながら、
合金粉末スラリー1の中に、パンチングメタルシートや
網状シートのような集電体シート3を矢印p方向に連続
走行させて上方に引き上げる。この過程で、集電体シー
ト3の開孔部で合金粉末スラリー1が担持され、この集
電体シート3の両面には合金粉末スラリー1が層状に塗
布される。
【0007】そして、スラリーボックス2の上方には、
所定間隔を置いて対向する一対のドクターブレード4
a,4bから成るスリット4が配置されていて、集電体
シートの表面に形成されたスラリー層を有する集電体シ
ート3はこのスリット4を通過する過程で、余分なスラ
リーが除去され、集電体シート3の表面には、ドクター
ブレード4a,4b間の間隙に対応した厚みの付着スラ
リー層が形成される。
【0008】ついで、付着スラリー層を有する集電体シ
ートは乾燥炉5の中を通り、この過程で付着スラリー層
に乾燥処理が施されたのち、ローラ6a,6bを通って
切断工程に移送され、ここで、カッタ7により所定の長
さに切断されてシート片8になる。ついで、シート片8
に担持されているスラリーを乾燥したのち、全体に所定
の圧力で圧延処理を施すことにより、乾燥スラリー層の
厚みを所定の厚みに制御するとともに、それを集電体シ
ートに密着して担持させ、ここに目的とする水素吸蔵合
金電極とする。
【0009】なお、結着剤粉末としてポリテトラフルオ
ロエチレン粉末やポリフッ化ビニリデン粉末を用いた場
合には、上記した圧延処理に続けて、例えば窒素雰囲気
中において150〜210℃程度の温度で焼成すること
により、これら結着剤を軟化,結合させるという処置が
採られている。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記した塗
布操業を連続して行うと、スリット4を通過したのちの
集電体シートへの合金粉末スラリーの塗布量が周期的に
変動するという現象がみられる。したがって、最終的に
製造した電極においては、担持されている水素吸蔵合金
の量にばらつきが生じ、厚みにばらつきが生じてくる。
【0011】そして、このような電極をそれぞれ負極と
して組み込んで製造した電池は、その製造ロット内で性
能のばらつきが生ずる。とくに、電池内圧におけるばら
つきが引き起こされ、製品としての信頼性が低くなる。
したがって、ある製造ロット内で性能にばらつきがない
電池を安定して製造するためには、集電体シートへの合
金粉末スラリー層の形成時に、スラリー塗布量の周期的
な変動、すなわち、スラリー塗布量のばらつきを起こさ
せないことが必要になる。
【0012】本発明は上記した要請に応えるために開発
されたものであって、集電体シートへのスラリー塗布量
のばらつきが小さく、もって電池性能の安定化に資する
ことができる、水素吸蔵合金粉末スラリー層の形成方法
の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段】本発明者は、上記した目
的を達成するために、連続操業時における合金粉末スラ
リーの挙動について考察を加え、以下のような知見を得
るに到った。すなわち、塗布操業の過程で合金粉末スラ
リーは連続的に集電体シートによって上方に運び去られ
る。そのとき、スラリー液面は降下する。換言すれば、
スラリー液面とスリットとの距離は大きくなる。一方、
合金粉末スラリーは連続的または間欠的にスラリーボッ
クスに供給されている。
【0014】したがって、塗布操業の過程では、スラリ
ー液面は常に規則的または不規則に変動していることに
なる。すなわち、スラリー液面とスリットとの距離は常
時変動していることになる。ところで、集電体シートへ
の合金粉末スラリーの塗布状態を考えると、まず、集電
体シートが合金粉末スラリーから引き上げられた直後に
おいては、集電体シートに塗布されている合金粉末スラ
リーは比較的低粘度状態にある。そして、集電体シート
が更に引き上げられる、すなわち時間が経過するにつれ
て、合金粉末スラリーはチクソトロピックであるため、
集電体シート表面の合金粉末スラリーは高粘度状態に移
行していく。
【0015】したがって、スラリー液面からスリットま
での距離が長すぎると、集電体シート表面の合金粉末ス
ラリーは非常に高粘度の状態でスリットを通過していく
ことになるので、スリットで掻きとられにくくなり、ス
リット通過後においては、むしろ圧縮された、高密度化
した状態でスラリー層が形成されるようになる。このよ
うな考察を経て、本発明者は、スラリー液面は変動して
いること、すなわち、スラリー液面とスリットとの距離
は変動していること、ならびに、スラリー液面から運び
出された合金粉末スラリーはスリットに達するまでの過
程で粘度変化を起こすこと、という知見を得た。
【0016】そして、この知見に基づき更に研究を重ね
た結果、スラリー液面とスリットとの距離を後述する値
に設定し、かつ、スラリー液面の変動幅を後述する値に
設定することにより、集電体シートへのスラリー塗布量
のばらつきを小さくすることができることを確認し、本
発明を開発するに到った。すなわち、本発明の水素吸蔵
合金粉末スラリー層の形成方法は、水素吸蔵合金粉末ス
ラリーの中に集電体シートを連続走行させたのち前記水
素吸蔵合金粉末スラリーの上方に配置されているスリッ
トを通過させて、前記集電体シートの表面に水素吸蔵合
金粉末スラリー層を形成する際に、前記水素吸蔵合金粉
末スラリーの液面と前記スリットとの距離を15〜50
cmに調整し、かつ、前記水素吸蔵合金粉末スラリーの液
面の変動幅を10mm以内に制御することを特徴とする。
【0017】本発明方法においては、図1で示した製造
工程において、スラリー液面1aとスリット4を構成す
るドクターブレード4a,4bの下面4cとの距離
(H)を上記値に設定し、かつ、スラリー液面1aの上
下方向における変動幅(h)を上記値に設定したことを
特徴とする。まず、液面変動幅hが10mmより大きくな
ると、走行する集電体シート3が運び出す合金粉末スラ
リー1の量そのものの変動が大きくなり、その結果、ス
リット4を通過したのちにあっても、集電体シートに塗
布されているスラリー層の重量ばらつきが大きくなる。
【0018】距離Hが15cmより短いと、集電体シート
3によって運び出される合金粉末スラリーはいまだ低粘
度状態にあるため前記した液面変動幅hの影響を受けや
すくなる。すなわち、スラリー液面の変動に応じて、走
行する集電体シート3が運び出す合金粉末スラリー1の
量そのものが変動し、そのためスラリー塗布量にばらつ
きが発生してくる。
【0019】また、距離Hが50cmよりも長くなると、
運び出された合金粉末スラリーが大きく粘度変化を起こ
し、スリット4における余分なスラリーの掻きとりが円
滑に進まなくなり、その結果、形成されたスラリー層の
重量ばらつきが大きくなる。ここで、距離Hは、図1で
示した製造ラインの設計時に確定される。また、液面変
動幅hは、例えば、スラリー液面1aの上方にオン−オ
フ作動する測距センサ9を配置し、この測距センサ9の
信号で、例えばポンプ2aをオン−オフ作動させて合金
粉末スラリー1の供給制御を行うことにより制御するこ
とができる。
【0020】
【発明の実施例】組成:MmNi3.3 Co1.0 Mn0.4
Al0.3 (ただし、Mmはッシュメタル)を粉砕して
150メッシュ以下(タイラー篩)の水素吸蔵合金粉末
を用意した。この合金粉末1000gと、Type21
0(商品名、INCO社製のカーボニルニッケル粉、平
均粒径11μm,レーザ回折式)150gと、平均粒径
3μmのポリフッ化ビニリデン粉末30gを混合した。
【0021】この混合粉末に、1%カルボキシメチルセ
ルロース水溶液250gを添加して全体を撹拌し、比重
3.8g/cm3 ,粘度3Pa・sのスラリーを調製した。こ
のスラリー1を、図1で示したように、スラリーボック
ス2に供給し、ここに厚み0.07mm,開孔率38%(穴
径1.5mm)のパンチングニッケルシート3を0.75m/
分の速度で連続走行させ、スリット幅1.8mmのスリット
4を通過させた。
【0022】このとき、スラリー液面1aの変動幅hを
変化させ、また、距離Hの値を変化させて、スラリー層
を形成した。各場合につき、パンチングニッケルシート
を温度80℃で乾燥したのち走行方向に等間隔で切断し
て同一寸法のシート片8とした。各シート片50枚につ
き重量を測定し、その値から、形成されている合金粉末
層の重量ばらつき(平均値)を算出した。
【0023】図2から明らかなように、液面変動幅hが
同じである場合、距離Hが15〜50cmのときに重量ば
らつきは最小になっている。また、距離Hが一定であっ
ても、液面変動幅hが大きくなるにしたがい重量ばらつ
きは大きくなっている。
【0024】
【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明方
法によれば、塗布量の重量ばらつきが小さい水素吸蔵合
金粉末スラリー層を安定して連続的に形成することがで
きる。これは、合金粉末スラリーとスリットとの距離H
を15〜50cmに設定し、かつスラリー液面の変動幅が
10mm以内となるように制御したことがもたらす効果で
ある。
【0025】本発明方法を適用して製造した水素吸蔵合
金電極は、同一の製造ロット内において、担持されてい
る水素吸蔵合金の重量にばらつきが少なく、したがって
厚みも均一になっているので、これを負極として組み込
んだ電池の性能も安定化する。
【図面の簡単な説明】
【図1】水素吸蔵合金電極の製造ラインの一部を示す概
略図である。
【図2】図1におけるスリットとスラリー液面との距離
と、スラリー液面の変動幅とがスラリー層の重量ばらつ
きに与える影響を示すグラフである。
【符号の説明】
1 水素吸蔵合金粉末スラリー 1a スラリー液面 2 スラリーボックス 2a ポンプ 3 集電体シート 4 スリット 4a,4b ドクターブレード 5 乾燥炉 6a,6b,6c ローラ 7 カッタ 8 シート片 9 測距センサ H スリット4とスラリー液面1aとの距離 h スラリー液面の変動幅

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵合金粉末スラリーの中に集電体
    シートを連続走行させたのち前記水素吸蔵合金粉末スラ
    リーの上方に配置されているスリットを通過させて、前
    記集電体シートの表面に水素吸蔵合金粉末スラリー層を
    形成する際に、前記水素吸蔵合金粉末スラリーの液面と
    前記スリットとの距離を15〜50cmに調整し、かつ、
    前記水素吸蔵合金粉末スラリーの液面の変動幅を10mm
    以内に制御することを特徴とする水素吸蔵合金粉末スラ
    リー層の形成方法。
JP5230053A 1993-09-16 1993-09-16 水素吸蔵合金粉末スラリー層の形成方法 Expired - Lifetime JP2707400B2 (ja)

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