JP2953793B2 - ペースト式ニッケル極の製造方法 - Google Patents
ペースト式ニッケル極の製造方法Info
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Description
池、ニッケル水素電池などのアルカリ蓄電池に用いられ
るペースト式ニッケル極の製造方法に関する。
電極は、大別して金網、パンチドメタルなどの二次元的
基板を用いるものと、スポンジ状メタルやフェルト状メ
タルのような三次元網状ないし多孔状の構造を有する基
板(以下、三次元構造体基板という)を用いるものがあ
る。ニッケル極の場合は、活物質である水酸化ニッケル
の導電性が低いため、三次元構造体基板を用いるのが主
流になっている。
リックスが緻密に分布しているため、充放電特性に優れ
ており、また活物質の保持能力が高いという長所があ
る。しかしその反面、集電タブの溶接が困難なことが短
所になっている。これは、三次元構造体基板は活物質の
保持能力が高いために、逆に基板からの活物質の除去が
困難となり、真空吸引、バフ研磨、 超音波振動などの手
段を用いても、 不導体である活物質の存在しない完全な
金属面が得られず、抵抗溶接の際にスプラッシュや食い
つき現象を起こしやすいからである。とくに巻回して使
用するニッケル極の場合には、クラックによる導電性の
低下を補うために、集電タブの上端全体にシーム溶接を
行うことが多い。その場合、溶接ナゲット数が増えた分
だけ、溶接不良を生ずる確率が高くなる。
は、平円盤状のものがほとんどであった。このような形
状の端子を用いて、表面に残存した活物質含有ペースト
が点在する三次元構造体基板を溶接すると、次のような
過程を経て溶接不良が発生する。 (1)平円盤端子の表面と該基板との接触面に活物質含
有ペーストが挟まれると、酸化により黒色の焼け焦げ状
になる。 (2)焼け焦げた活物質含有ペーストが端子に付着し
て、不導体皮膜を形成する。 (3)不導体皮膜が基板の表面に多く分布すると、比較
的抵抗の小さい部分に電流が集中して、スプラッシュや
食いつきを起こす。
って発生する。また、平円盤端子では、基板との接触面
積が比較的大きいため、その分だけ、挟み込み荷重と溶
接電流が多く必要となるので、電流が集中した時に、上
記のような現象を多く発生していた。
な、活物質含有ペーストを用いたニッケル極の三次元構
造体ニッケル基板を溶接する際の不良の発生という問題
点を解決し、高性能で、かつ量産性に優れたペースト式
ニッケル極を品質的に安定に製造する方法を提供しよう
とするものである。
スト式ニッケル極の製造方法は、三次元網状ないし多孔
状ニッケル基板の加圧部位に、集電タブをシーム溶接し
てペースト式ニッケル極を製造する方法において、 (1)該基板及び該集電タブを挟み込む溶接端子の少な
くとも一方に、接触面が球面又はそれに近い曲面である
溶接端子を用いて; (2)0.3〜10kgf の挟み込み荷重をかけつつ溶接
する;ことを特徴とする。
基板は、スポンジ状ニッケル、フェルト状ニッケル、繊
維状ニッケルなど、三次元構造の網状ないし多孔状のも
のである。ペースト状活物質を充填する前に、集電タブ
を溶接する部分を加圧圧縮して、後の工程におけるペー
ストの除去を容易にすると好適である。
との相性の良いことから鋼板が好ましく、電池の正極と
して用いられることを考慮すると、防錆のためにニッケ
ルメッキを施した鋼板がさらに好ましい。純ニッケルは
電気抵抗が小さいために、溶接に必要な電流が増加し、
好ましくない。
しては水酸化ニッケルが好ましい。この活物質は、ペー
スト状に加工されて用いられる。この活物質含有ペース
トは、上記のニッケル化合物のほか、金属コバルト、一
酸化コバルトのような添加剤を含有していても差支えな
い。これらの金属化合物を、カルボキシメチルセルロー
スやメチルセルロースのような粘結剤及び水とともに混
練して、ペースト状にする。
元構造体基板に、吹きつけ法や擦り込み法などの方法に
よって充填し、熱風乾燥や赤外線照射などの手段によっ
て水分を除去する。
トないしその乾燥体)を充填した該基板から、集電タブ
をシーム溶接する部位の表面に付着した該活物質含有組
成物を除去する。除去はバフ研磨、ブラシ研磨、真空吸
引、超音波振動など、任意の方法を用いて行うことがで
きるが、該基板の表面から、該ペーストを実質上完全に
除去することはできない。
接すべき加圧部位と集電タブとを挟み込んで溶接を行う
2個の溶接端子のうち、少なくとも一方の端子の接触面
は球面又はそれに近い曲面にすることである。両方の端
子ともに上記の表面形状であってもよく、あるいは一方
は通常の端子でも差支えない。
端子は、回転しながら連続溶接を行う構造をとるが、球
面又はそれに近い曲面の接触面を有する端子は、上記の
回転端子であっても、そうでなくてもよい。
によって上記の基板と集電タブとを挟み込む際に、0.
3〜10kgf 、好ましくは1〜5kgf の範囲の挟み込み
荷重を与えることである。この荷重によって、端子の球
面又はそれに近い表面形状の接触面が、接触部分に存在
する活物質含有組成物を押し分ける。挟み込み荷重が
0.3kgf 未満では、溶接端子が活物質含有組成物を押
し分ける効果が十分でなく、逆に10kgf を越えると、
充填基板と集電タブが変形して接触面積が増大し、平円
盤端子に近い状態になるために、前記の押し分け効果を
失い、また必要電流が増加する。
することにより、該不良を低減するためのポイントが明
らかとなった。すなわち、次の2つの条件が必要であ
る。 (1)基板と端子との間に、基板表面に残存する活物質
含有組成物が挟まった場合、該活物質含有組成物を押し
分けるような形状の端子を用いる。あるいは、この押し
分けができなかったり、不十分な場合には、電流集中を
起こさないようにする。 (2)溶接電流を少なくするためには、接着面積及び挟
み込み荷重を適正な範囲に保つ。
る。すなわち、基板及び集電タブの少なくとも一方の側
の、球面又はそれに近い曲面の接触面を有する端子は、
該基板ないし集電タブを介して活物質ペーストを押し分
けるような力を及ぼしつつ該基板ないし集電タブと接触
する形状であり、万一、押し分けることのできない活物
質ペーストが残ったとしても、その場合は完全に電流が
遮断されるため、電流集中は生じない。また、接触部の
表面が球面ないしそれに近い曲面を呈することから、接
触面積は必要最小限となって、挟み込み荷重、溶接電流
ともに最小にすることができる。
に優れたペースト式ニッケル極を、溶接不良を起こすこ
となく、品質的に安定して製造することが可能になっ
た。
さらに詳細に説明する。本発明は実施例によって限定さ
れるものではない。
(1)と平板状の端子(2)で基板及び集電タブを挟み
込み、ピーク電流で500〜2,000A の交流電流を
通電しながら、円盤端子(1)が前進又は後退してシー
ム溶接する構造になっている。両端子(1)(2)の挟
み込み荷重はバネ(3)で調節する。円盤端子(1)
は、図2の平面図及び図3の側面図に示すように、直径
150mm、厚み5mmで、縁部が半径2.5mmの曲面に加
工されており、集電タブへの接触面は、球面に近い曲面
を形成する。
製した。すなわち、基板としては、目付け量550 g/
m2、厚み1.3mmのフェルト状ニッケルを用いた。幅1
00mmのフープ状基板の中心5mmを、リング状加圧治具
によって、厚さが0.1mmになるまで加圧した。この基
板に、水酸化ニッケル90重量部、一酸化コバルト10
重量部の混合物をカルボキシメチルセルロース0.3重
量部と水30重量部でペースト状に混練して得た活物質
ペーストを充填し、乾燥した。ついで、さきに加圧した
部位に付着している活物質ペーストを、回転ブラシで研
磨することによって除去した。ついで、前述の活物質充
填済み基板の加圧部位の中心を裁断し、単板に加工し、
さらにローラープレスにより、厚さが0.6mmになるま
で圧延した。このようにして得られた充填ニッケル極基
板は、幅2.5mmの金属が露出した加圧部を有してお
り、該加圧部に、前述の研磨工程で完全に除去しきれな
かった活物質ペーストや、裁断工程や圧延工程の間に付
着した活物質ペーストが固着していた。
mmのニッケルメッキ鋼板を用いた。図1に示した溶接機
により、図4に概要を示すようにして、該集電タブ
(4)を、上記の充填ニッケル極基板加圧部(5)に当
てがい、両者を溶接した。すなわち、平板端子(2)で
該加圧部(5)の下、円盤端子(1)を集電タブ(4)
の上に接触させ、バネ(3)の張さを調節して、表1に
示すように、挟み込み荷重を0.1〜15kgf の間で各
種設定し、両極の間に約1kVA /の一定電力の交流をか
けて、該加圧部(5)と集電タブ(4)の溶接を、各条
件ごとに1,000枚行った。このうち、挟み込み荷重
0.1kgf と15kgf をかけた例は比較例である。
溶接に必要な最小電流と食いつき不良率は、表1のとお
りであった。
直径150mm、幅3mmの平円盤とし、端子の挟み込み荷
重を5kgf にした以外は、実施例1と同様にして、充填
ニッケル極基板加圧部(5)と集電タブ(4)の溶接を
行った。溶接に必要な最小電流と食いつき不良率を表1
に示す。
開始直後に端子表面が焼け焦げた活物質ペーストで覆わ
れてしまい、その直後に食いつき不良が発生した。その
ため、10〜20枚溶接するごとに、サンドペーパーで
端子を研磨する必要があった。接触面積に比例して溶接
電流が増加していることが、この傾向を助長していた。
が球面に近い曲面の円盤端子を用いているので、活物質
ペーストを端子が押し分けながら溶接を進めることがで
き、食いつき不良率は比較例3の1/10程度ないしそ
れ以下であった。ただし、同様の円盤端子を用いても、
比較例1では挟み込み荷重が0.3kgf 未満で不足して
いるために上述の押し分け効果が不十分であり、比較例
2では挟み込み荷重が10kgf を越えたために接触面積
の増加をもたらし、溶接に必要な電流が増加した。その
ため、比較例3ほどではないにせよ、いずれも食いつき
不良率の増加が見られた。
の概念図である。
端子の正面図である。
端子の側面図である。
念図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 三次元網状ないし多孔状ニッケル基板の
加圧圧縮し、活物質の充填と除去を行った部位に、集電
タブをシーム溶接してペースト式ニッケル極を製造する
方法において、 (1)該基板及び該集電タブを挟み込む溶接端子のう
ち、回転式の円盤端子の接触面が、球面又はそれに近い
曲面である溶接端子を用いて; (2)0.3〜10kgf の挟み込み荷重をかけつつ溶接
する; ことを特徴とするペースト式ニッケル極の製造方法。 - 【請求項2】 前記集電タブの材質がニッケルメッキ鋼
板である請求項1記載の製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3016868A JP2953793B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | ペースト式ニッケル極の製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP3016868A JP2953793B2 (ja) | 1991-01-18 | 1991-01-18 | ペースト式ニッケル極の製造方法 |
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Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH04262366A JPH04262366A (ja) | 1992-09-17 |
JP2953793B2 true JP2953793B2 (ja) | 1999-09-27 |
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---|---|---|---|---|
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JP4845403B2 (ja) * | 2005-03-29 | 2011-12-28 | 古河電池株式会社 | アルカリ蓄電池用極板 |
-
1991
- 1991-01-18 JP JP3016868A patent/JP2953793B2/ja not_active Expired - Fee Related
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