JP3079302B2 - 電池用極板の製造方法 - Google Patents

電池用極板の製造方法

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JP3079302B2 JP07144906A JP14490695A JP3079302B2 JP 3079302 B2 JP3079302 B2 JP 3079302B2 JP 07144906 A JP07144906 A JP 07144906A JP 14490695 A JP14490695 A JP 14490695A JP 3079302 B2 JP3079302 B2 JP 3079302B2
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は電池用極板の製造方法に
関し、更に詳しくは、巻回時に良好な柔軟性を発揮し、
もって円筒型電池の発電要素の製造時における内部短絡
事故の発生を抑制することができる電池用極板を製造す
る方法に関する。
【0002】
【従来の技術】ニッケル・カドミウム電池やニッケル・
水素電池などのアルカリ二次電池は高容量電池であり、
各種電子機器の駆動電源として広く普及している。これ
らの電池の形状としては、円筒タイプと角型タイプのも
のがある。そのうち、円筒型電池は、概ね、次のように
して製造されている。すなわち、まず、多孔質の集電体
シートに正極活物質の合剤が担持されている正極板と、
電気絶縁性で通液性を備えたセパレータと、多孔質の集
電体シートに負極活物質の合剤が担持されている負極板
と、更にセパレータとをこの順序で重ね合わせたのち、
全体を渦巻状に巻回して発電要素を製造し、この発電要
素を導電性材料から成る有底円筒容器の中に収容し、そ
の後、容器に所定のアルカリ電解液を注入したのち全体
が蓋で密封される。
【0003】ここで、正極板や負極板は、概ね次のよう
にして製造される。それを、円筒型ニッケル・水素電池
の正極板の場合について説明する。まず、活物質である
Ni(OH)2 の粉末とCoO粉末やNi粉末などを所
定量混合して成る混合粉末に、例えばカルボキシメチル
セルロース水溶液のような増粘剤の所定量を配合して粘
稠で流動性を備えた合剤ペーストを調製する。ついで、
この合剤ペーストを、例えば穿孔ニッケルシートやニッ
ケル発泡体シートのような集電体シートに所定量塗着ま
たは充填したのち乾燥処理を行って合剤ペーストの水分
等を除去し、集電体シートに活物質合剤を担持させて極
板シートにする。
【0004】その後、得られた極板シートを所定の寸法
に裁断したのち、図4で示したように、それに端子用の
耳2を例えばスポット溶接で取り付けることにより、目
的とする正極板1Aが得られる。この正極板1Aを用い
て発電要素を製造する場合には、正極板1Aは矢印p方
向、すなわち幅方向に巻回される。
【0005】ところで、前記した合剤ペーストは、湿潤
状態にあるときは粘稠で流動性を備えている。しかし、
乾燥処理を受けて含水分が除去されると、残渣である活
物質合剤は硬質でしかも脆性になり、柔軟性がなくなっ
てしまう。したがって、得られた正極板は、集電体シー
トの骨格と活物質合剤とが一体化した状態にあるため、
全体として硬く、柔軟性のない状態にある。
【0006】この正極板を図1のp方向に巻回していく
と、正極板1Aの両面のうち、外周面になる表面には巻
回方向(p方向)に作用する引張応力が蓄積されてい
く。その蓄積されていく引張応力が外周面の強度よりも
大きくなると、外周面は折損して、その蓄積された応力
を解放する。すなわち、正極板1Aをp方向に巻回する
と、その外周面は、製造する発電要素の直径によっても
変化するが、概ね、3〜5mmの間隔を置いて間欠的に折
損し、p方向を直交して走る多数のクラックを発生す
る。
【0007】そのため、極端な場合、製造された発電要
素の断面形状が多角形になってしまいそれを円筒容器に
収容することができなくなったり、また、硬いクラック
の先端が隣接するセパレータを突き破って負極板と接触
して内部短絡を発生することがある。このような不都合
を解決するために、乾燥処理後の極板シートに、むしろ
積極的に、微細なクラックを巻回方向に狭い間隔で発生
させる方法が提案されている(特開平5−41209号
公報参照)。
【0008】この方法では、乾燥後の極板シート(水素
吸蔵合金電極)を上下方向に相対向して配置されたロー
ラの間に送入して蛇行させたり(図2)、また、互いに
圧接する軟質ローラと硬質ローラの間に極板シートを送
入する(図1)。このような処理を受けることにより、
極板シートの表面はローラの曲面形状に沿って曲げ変形
を受け、もって表面には微細なクラックが2mm以下の間
隔を置いて多数発生する。
【0009】このようにして得られた極板シートは、予
め形成されているクラックの働きで巻回しても外周面に
おける引張応力の蓄積は起こらず、全体として柔軟性に
富み、前記したような外周面での大きな折損は起こらな
い。
【0010】
【発明が解決しようとする課題】特開平5−41209
号公報が開示する方法は、上記したような効果を奏して
有用であるが、他方では次のような問題もある。すなわ
ち、上記先行技術は、対象とする極板シートがロール間
隔に比べて相当程度長尺である場合には有効である。し
かし、極板シートが短尺である場合には、例えば前記先
行技術における図2の方法を適用したとすると、極板シ
ートの移動方向において隣り合っている上ローラと下ロ
ーラの間に連続的に極板シートを移動させることが困難
である。すなわち、上流側で圧延された極板シートは、
それが短尺であるためその下流に位置するローラでかみ
込まれないという問題を生ずる。
【0011】また、この先行技術の場合、例えば図1の
方法を適用したとすると、ロール間に極板シートを導入
するときの前端部やローラ間から導出されるときの後端
部などでは充分な曲げ変更が起こらず、そこに微細クラ
ックの発生しないことがある。そのため、処理対象が短
尺な極板シートである場合、その巻回時における巻き始
め部分と巻き終わり部分で折損現象を引き起こすことが
ある。
【0012】本発明は、特開平5−41209号公報が
開示する方法における上記した問題、とりわけ、後者の
問題を解決し、短尺な極板シートに対しても、その導入
時の前端部と後端部においても良好な微細クラックを形
成することができ、もって、発電要素の製造時において
も内部短絡発生の抑制にとって有用な電池用極板の製造
方法の提供を目的とする。
【0013】
【課題を解決するための手段・作用】上記した目的を達
成するために、本発明においては、所定の間隔を置いて
配置された複数個の下ローラから成る下ローラ群と前記
下ローラの相互間隔部の上方に配置された複数個の上ロ
ーラから成る上ローラ群との間に極板シートを送入して
繰り返し曲げ加工することにより前記極板シートの表面
に微細クラックを形成する電池用極板の製造方法におい
て、前記極板シートの両面を、前記極板シートの長さよ
りも長い薄葉体で挟持した状態で繰り返し曲げ加工する
ことを特徴とする電池用極板の製造方法が提供され、と
くに、前記薄葉体が、下ローラ群と上ローラ群にそれぞ
れ懸架された無端ベルトである電池用極板の製造方法が
提供される。
【0014】図1は、本発明方法の基本構成を示す概略
図である。図において、まず、複数個(図では3個)の
下ローラ3a,3b,3cが一定の間隔Lで互いに水平
配置されることにより、図の破線で示した下ローラ群3
を構成している。そして、これら各下ローラの相互間隔
部4a,4bの上方には、それぞれの相互間隔部に対応
して複数個(図では2個)の上ローラ5a,5bが互い
に水平配置されることにより、図の破線で示した上ロー
ラ群5を構成している。
【0015】上ローラ5a,5bの水平方向における配
置個所は、格別限定されるものではないが、各相互間隔
部4a,4bの中心位置近傍であることが好ましく、そ
のときには、上ローラ5a,5bの間隔も下ロールの間
隔と同じようにLになる。また、上ロール5a,5b
は、その下側の周面5c,5cが下ローラ3a,3b,
3cの上側の周面3d,3d,3dよりも若干下方に位
置するように配置される。このような配置態様をとるこ
とにより、後述するように、極板シートを下ローラ群3
と上ローラ群5の間に送入したときに、当該極板シート
は上下方向にうねりながら移動していき、繰り返し曲げ
加工を受け、その表面に微細クラックを発生させること
ができるからである。その場合、上ローラの下側の周面
5cを下ローラの上側の周面3dよりも過度に下方に位
置するように前記上ローラ5a,5bを配置すると、極
板シートの曲げ加工が困難になると同時に、曲げ加工し
たときには極板シートが全体として折損するようになっ
てしまう。対象とする極板シートの厚みや、ローラ間の
間隔Lや、ローラの直径などによっても変化するが、ロ
ーラ群は上下方向で±3mmの範囲で曲げ加工できるよう
に配置することが好ましい。
【0016】上記したような位置関係で配置された下ロ
ーラ群3と上ローラ群5の間に極板シート1が送入され
る。ここで、極板シート1は、その巻回方向をローラ群
の配置方向と同じにした状態で、両面1a,1bを薄葉
体6a,6bで挟持される。その場合、薄葉体6a,6
bは、その長さを処理すべき極板シート1の長さよりも
長くすることが好ましい。すなわち、極板シート1を薄
葉体6a,6bで挟持したときに、極板シート1の前端
部1cと後端部1dはいずれも必ず薄葉体6a,6bで
挟持されるようにする。好ましくは、図1で示した下ロ
ーラ群3の全長(2L)程度の長さにする。また、薄葉
体6a,6bの幅は、挟持する極板シート1の幅よりも
広くして、極板シート1の両側端部も必ず挟持できるよ
うにする。
【0017】このような薄葉体6a,6bは、格別限定
されるものではないが、可撓性に富む薄板であることが
好ましく、例えば、薄い鋼板、ばね性に富むリン青銅の
薄板、弾力性に富むポリウレタンシートやマグネットシ
ートなどをあげることができる。このような状態で極板
シート1は各ローラが図の矢印q方向に回転する下ロー
ラ群3と上ローラ群5の間に送入される(図1)。極板
シート1は、薄葉体6a,6bで挟持された状態のま
ま、上下方向に蛇行しながら図の矢印p方向に移動して
いく。
【0018】この過程で、極板シート1は、下ローラ群
3と上ローラ群5の各ローラから上下の薄葉体6a,6
bを介して圧接されて曲げ変形を受けるので、その表面
1a,1bには、搬送方向と直交する方向に走る微細ク
ラックが連続的に形成される。そのとき、薄葉体6a,
6bは極板シート1よりも長く、また幅も広いので、各
ローラによる圧接動作は、薄葉体の導入端から開始され
て順次後端へと進んでいく。したがって、薄葉体6a,
6bの導入端よりも後方に位置する極板シート1の前端
部1c、後端部1dには、安定した状態で各ローラの圧
接動作が作用することになり、もって、前端部1c、後
端部1dにおける曲げ変形も円滑に進んで、そこにも微
細クラックが形成される。
【0019】図3は、本発明方法の別の態様を示す概略
図である。この場合は、下ローラ群3の各ローラ3a,
3b,3cに例えば薄い鋼板から成る無端ベルト7aを
懸架し、また上ローラ群5の各ローラ5a,5bにも同
じような無端ベルト7bを懸架し、これら無端ベルト7
a,7bの間に、図2で示したような状態で極板シート
1を送入する。
【0020】この方法によれば、無端ベルト7a,7b
は搬送用のベルトとして機能するとともに、極板シート
を挟持してその搬送方向に微細クラックを形成するため
の前記薄葉体としての機能も発揮することができる。
【0021】
【発明の実施例】図1で示したように、直径20mm、幅
60mmのローラを中心間距離50mmで3個水平配置して
下ローラ群3を形成した。したがって、各ローラの相互
間隔部4a,4bの長さは30mmである。また、前記相
互間隔部4a,4bの中心位置の上方に同じローラを中
心間距離50mmで2個水平配置して上ローラ群5を形成
した。なお、上ローラ群5の各ローラ5a,5bの下側
の周面5c,5cは、下ローラ群3の各ローラ3a,3
b,3cの上側の周面5a,5b,5cよりも約2mm下
方に位置づけた。
【0022】一方、常法により長さ70mm、幅40mm、
厚み0.6mmのニッケル・水素電池用の極板シートを製造
し、この極板シートを、図2で示したように、長さ15
0mm、幅50mm、厚み0.3mmの鋼板で挟持し、その状態
で前記した下ローラ群3と上ローラ群5の間に送入し
た。得られた極板シートの前端部1cから後端部1dま
での両面には微細クラックが万遍なく発生していた。
【0023】このようにして、総計で5000枚の極板
シートを処理し、それぞれに端子用の耳を溶接したの
ち、セパレータ、水素吸蔵合金電極、セパレータをこの
順序で重ね合わせて渦巻状に巻回して極板群を製造し
た。これら極板群を用いてニッケル・水素電池を500
0個組み立て、内部短絡発生の有無を調べた。その結果
を表1に示した。
【0024】比較のために、上記鋼板で挟持することな
く、直接、極板シートを処理した場合についても、同様
にして極板群を製造し、それを用いて5000個の電池
を組み立て、その内部短絡発生の有無を調べた。その結
果を表1に示した。
【0025】
【表1】 表1の結果から明らかなように、本発明方法で製造した
正極板を用いると、組み立てた電池の内部短絡の発生率
は著しく低下する。実施例と比較例は、処理対象の極板
シートを鋼板で挟持したか否かの違いであることを考え
ると、本発明方法の有用性は明瞭である。
【0026】ちなみに、比較例の電池の内部短絡を起こ
したものを分解してその正極板を調べたところ、巻き始
め部分の表面に大きな折損が認められた。
【0027】
【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、極板シートの全面に亘って微細クラックを
形成することができるので、極板は全体として巻回方向
で柔軟性に富み、極板群の製造に極板の外周面が大きく
折損して内部短絡を発生させるという事態を防止するこ
とができる。したがって、本発明方法は、円筒型電池に
組み込む極板の処理方法としてその工業的価値は大であ
る。
【0028】なお、以上の説明は極板が正極板である場
合について行ったが、本発明方法はこのことに限定され
るものではなく、負極板についても適用することができ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明方法の基本構成を示す概略図である。
【図2】本発明方法で、極板シートを薄葉体で挟持する
状態を示す斜視図である。
【図3】本発明の別の方法を示す概略図である。
【図4】正極板の例を示す平面図である。
【符号の説明】
1A 正極板 1 極板シート 1a,1b 極板シートの表面 1c 極板シート1の前端部 1d 極板シート1の後端部 2 端子用の耳 3 下ローラ群 3a,3b,3c 下ローラ 3d 下ローラの上側の周面 4a,4b 下ローラの相互間隔部 5 上ローラ群 5a,5b 上ローラ 5c 上ローラの下側の周面 6a,6b 薄葉体 7a,7b 無端ベルト
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/04 - 4/08 H01M 4/16 - 4/20 H01M 4/26 - 4/32 H01M 10/04,10/28

Claims (2)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 所定の間隔を置いて配置された複数個の
    下ローラから成る下ローラ群と前記下ローラの相互間隔
    部の上方に配置され、且つ、その下側の周面が前記下ロ
    ーラの上側の周面より下方に位置するように配置され
    複数個の上ローラから成る上ローラ群との間に、極板シ
    ートを挿入して繰り返し曲げ加工することにより前記極
    板シートの表面に微細クラックを形成することを特徴と
    する電池用極板の製造方法において、 前記極板シートの両面を薄葉体で挟持した状態で繰り返
    し曲げ加工することを特徴とする電池用極板の製造方
    法。
  2. 【請求項2】 前記薄葉体は、前記下ローラ群と前記上
    ローラ群に懸架された無端ベルトである請求項1の電池
    用極板の製造方法。
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