JP3181768B2 - 電極基材及びその製造方法 - Google Patents
電極基材及びその製造方法Info
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- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
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- Inorganic Fibers (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ナトリウム／硫黄電池
用電極基材及びその製造方法に関する。
用電極基材及びその製造方法に関する。
【０００２】
【従来技術】近年、ナトリウム／硫黄電池等の二次電池
の電極導電材料として炭素繊維、黒鉛繊維等のフエルト
からなる導電材料を用いることにより、二次電池の充電
効率を向上させる試みがなされている。
の電極導電材料として炭素繊維、黒鉛繊維等のフエルト
からなる導電材料を用いることにより、二次電池の充電
効率を向上させる試みがなされている。
【０００３】電極基材用の炭素繊維からなるシート状物
を製造する方法としては、特開昭５４−１０１９８５号
公報に記載されているように、炭素繊維強化複合材料用
不織布基板を製造する方法が知られている。この方法
は、後の炭素化を容易にするために化学組成を変えるよ
うに、予め処理された炭素化可能繊維材料から不織布シ
ート等のシート状物を作り、次いで該シート等を酸素の
存在しない雰囲気中、１０００℃以上の温度で炭素化す
る方法である。しかしながら、このような方法では電極
導電材料として充分な導電性や、硫黄を含浸させるため
の充分な嵩高性を有するものの製造は困難であった。
を製造する方法としては、特開昭５４−１０１９８５号
公報に記載されているように、炭素繊維強化複合材料用
不織布基板を製造する方法が知られている。この方法
は、後の炭素化を容易にするために化学組成を変えるよ
うに、予め処理された炭素化可能繊維材料から不織布シ
ート等のシート状物を作り、次いで該シート等を酸素の
存在しない雰囲気中、１０００℃以上の温度で炭素化す
る方法である。しかしながら、このような方法では電極
導電材料として充分な導電性や、硫黄を含浸させるため
の充分な嵩高性を有するものの製造は困難であった。
【０００４】一方、フエルト状、布状の炭素電極を製造
する方法として、特開昭６３−１４８５６０号公報に
は、電極形状に形成した有機繊維を酸素０．０５〜１０
容量％含有する不活性ガス中３５０〜９００℃の温度で
表面酸化し、次いで塩素又はフッ素を３容量％以上含む
不活性ガス中、８００〜１５００℃の温度で炭素化する
方法が開示されている。ところがこの方法では、電極形
状に形成した有機繊維を直接５００〜８００℃に加熱す
るため、急激な発熱反応が生じ易く電極形状の保持が困
難であり、性能の低いのもしか得られなかった。
する方法として、特開昭６３−１４８５６０号公報に
は、電極形状に形成した有機繊維を酸素０．０５〜１０
容量％含有する不活性ガス中３５０〜９００℃の温度で
表面酸化し、次いで塩素又はフッ素を３容量％以上含む
不活性ガス中、８００〜１５００℃の温度で炭素化する
方法が開示されている。ところがこの方法では、電極形
状に形成した有機繊維を直接５００〜８００℃に加熱す
るため、急激な発熱反応が生じ易く電極形状の保持が困
難であり、性能の低いのもしか得られなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、電極の充放
電特性、並びに取扱い性を向上させるために、電極基材
の厚さ方向に２種類以上の炭素繊維を用いて多層構造と
した電極基材並びにその製造方法を提供することにあ
る。
電特性、並びに取扱い性を向上させるために、電極基材
の厚さ方向に２種類以上の炭素繊維を用いて多層構造と
した電極基材並びにその製造方法を提供することにあ
る。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、２層以上のフ
ェルトからなる多層構造の積層体からなり、電極基材の
外側となる層がポリアクリロニトリル（以下、ＰＡＮと
略称する。）系繊維から製造される炭素繊維からなり、
電極基材の内側となる層がＰＡＮ系繊維から製造される
炭素繊維と該炭素繊維以外の炭素繊維の１種類以上との
混合物からなることを特徴とする２層以上の多層構造を
有するナトリウム／硫黄電池用電極基材にある。
ェルトからなる多層構造の積層体からなり、電極基材の
外側となる層がポリアクリロニトリル（以下、ＰＡＮと
略称する。）系繊維から製造される炭素繊維からなり、
電極基材の内側となる層がＰＡＮ系繊維から製造される
炭素繊維と該炭素繊維以外の炭素繊維の１種類以上との
混合物からなることを特徴とする２層以上の多層構造を
有するナトリウム／硫黄電池用電極基材にある。
【０００７】本発明は、ＰＡＮ系繊維の熱酸化繊維２０
〜９９％とＰＡＮ系繊維以外の炭素化可能な有機系繊維
及び無機系繊維８０〜１％との混合物のウェブに、ＰＡ
Ｎ系繊維の熱酸化繊維１００％からなるウェブを積層し
た後、ニードルパンチして得られる多層構造化フェルト
を不活性雰囲気中１０００℃以上の温度で熱処理するこ
とを特徴とする請求項１のナトリウム／硫黄電池用電極
基材の製造方法にある。
〜９９％とＰＡＮ系繊維以外の炭素化可能な有機系繊維
及び無機系繊維８０〜１％との混合物のウェブに、ＰＡ
Ｎ系繊維の熱酸化繊維１００％からなるウェブを積層し
た後、ニードルパンチして得られる多層構造化フェルト
を不活性雰囲気中１０００℃以上の温度で熱処理するこ
とを特徴とする請求項１のナトリウム／硫黄電池用電極
基材の製造方法にある。
【０００８】さらに本発明は、網ロールにＰＡＮ系繊維
の熱酸化繊維２０〜９９％とＰＡＮ系繊維以外の炭素化
可能な有機系繊維及び無機系繊維８０〜１％からなるウ
ェブを巻き、その上にＰＡＮ系繊維１００％からなる熱
酸化繊維ウェブを積層し、中心部に向かってニードルパ
ンチして、多層構造円筒状フェルトとした後、１０００
℃以上の温度で熱処理することを特徴とする請求項１の
ナトリウム／硫黄電池用電極基材の製造方法にある。
の熱酸化繊維２０〜９９％とＰＡＮ系繊維以外の炭素化
可能な有機系繊維及び無機系繊維８０〜１％からなるウ
ェブを巻き、その上にＰＡＮ系繊維１００％からなる熱
酸化繊維ウェブを積層し、中心部に向かってニードルパ
ンチして、多層構造円筒状フェルトとした後、１０００
℃以上の温度で熱処理することを特徴とする請求項１の
ナトリウム／硫黄電池用電極基材の製造方法にある。
【０００９】以下、本発明を詳細に説明する。一般にナ
トリウム／硫黄電池の形状は、円筒状をしており中心部
の陰極部に陰極活性物質であるナトリウムが金属繊維と
ともに存在し、固体電解質としてナトリウムイオン導電
性を有するベーターアルミナのセラミック缶で囲まれて
いる。その外周に陽極活性物質として硫黄と多硫化ナト
リウムとの混合物が炭素繊維フエルトと共に存在し、更
にその外周をケーシングで保護された構造の密封型二次
電池となっている。従って、平板状フエルトはケーシン
グ中に湾曲した形で挿入されるため皺等が発生しやすく
取扱い性に劣ると共に、皺の部分に硫黄の単体が遊離し
滞留しやすく発電効率を低下させる原因になる等の問題
点となっている。
トリウム／硫黄電池の形状は、円筒状をしており中心部
の陰極部に陰極活性物質であるナトリウムが金属繊維と
ともに存在し、固体電解質としてナトリウムイオン導電
性を有するベーターアルミナのセラミック缶で囲まれて
いる。その外周に陽極活性物質として硫黄と多硫化ナト
リウムとの混合物が炭素繊維フエルトと共に存在し、更
にその外周をケーシングで保護された構造の密封型二次
電池となっている。従って、平板状フエルトはケーシン
グ中に湾曲した形で挿入されるため皺等が発生しやすく
取扱い性に劣ると共に、皺の部分に硫黄の単体が遊離し
滞留しやすく発電効率を低下させる原因になる等の問題
点となっている。
【００１０】本発明者等は、これらの現象を回避すべく
鋭意検討した結果、電極外層及び内層となる電極基材を
多層構造化することにより、特に湾曲して内層となる側
を柔軟性を有する構造とすることにより、皺等の発生を
防止し、充電効率の向上を計ることを可能にした。
鋭意検討した結果、電極外層及び内層となる電極基材を
多層構造化することにより、特に湾曲して内層となる側
を柔軟性を有する構造とすることにより、皺等の発生を
防止し、充電効率の向上を計ることを可能にした。
【００１１】円筒状の場合には、最初から円筒状に加工
されているために湾曲操作等による皺の発生はないが、
ベーターアルミナ缶に装着するとき、円筒状フエルトの
内径を拡大して装着する必要がある。このとき単一構造
のフエルトの場合は内壁部に、亀裂を生じ、前記同様の
現象が生じやすくなる。即ち亀裂部に硫黄単体の遊離物
が滞留しやすく充放電効率の低下の要因となっていた。
この場合にも内層構造を柔軟な構造に改良することによ
り、亀裂を防止し充放電効率の向上に寄与することが可
能となった。
されているために湾曲操作等による皺の発生はないが、
ベーターアルミナ缶に装着するとき、円筒状フエルトの
内径を拡大して装着する必要がある。このとき単一構造
のフエルトの場合は内壁部に、亀裂を生じ、前記同様の
現象が生じやすくなる。即ち亀裂部に硫黄単体の遊離物
が滞留しやすく充放電効率の低下の要因となっていた。
この場合にも内層構造を柔軟な構造に改良することによ
り、亀裂を防止し充放電効率の向上に寄与することが可
能となった。
【００１２】本発明の電極基材の製造方法は特に限定さ
れないが、以下代表例で説明する。ＰＡＮ系繊維は酸化
性雰囲気中で、温度２００〜３００℃で加熱酸化処理さ
れた密度１．３０〜１．４５ｇ／ｃｍ3 の酸化繊維であ
ることが好ましい。ＰＡＮ系繊維は、酸素、硫黄、塩酸
等を含む酸化性雰囲気中で一般的には空気中で、２００
〜３００で加熱酸化処理される。加熱温度が２００℃以
下であると酸化反応に長時間を必要としコストアップの
要因となるので実用的ではない。３００℃以上であると
発熱反応が急激に生じるために制御不能となって燃焼に
至る場合があり好ましくない。
れないが、以下代表例で説明する。ＰＡＮ系繊維は酸化
性雰囲気中で、温度２００〜３００℃で加熱酸化処理さ
れた密度１．３０〜１．４５ｇ／ｃｍ3 の酸化繊維であ
ることが好ましい。ＰＡＮ系繊維は、酸素、硫黄、塩酸
等を含む酸化性雰囲気中で一般的には空気中で、２００
〜３００で加熱酸化処理される。加熱温度が２００℃以
下であると酸化反応に長時間を必要としコストアップの
要因となるので実用的ではない。３００℃以上であると
発熱反応が急激に生じるために制御不能となって燃焼に
至る場合があり好ましくない。
【００１３】本発明に用いられるＰＡＮ系熱酸化繊維
は、密度１．３０〜１．４５ｇ／ｃｍ3 のものが好まし
い。密度が１．３０ｇ／ｃｍ3 未満であると後の炭素化
工程で炭化されにくく、また、１．４５ｇ／ｃｍ3 を超
えると捲縮工程やウェブ工程での繊維の切断等の要因と
なるので好ましくない。
は、密度１．３０〜１．４５ｇ／ｃｍ3 のものが好まし
い。密度が１．３０ｇ／ｃｍ3 未満であると後の炭素化
工程で炭化されにくく、また、１．４５ｇ／ｃｍ3 を超
えると捲縮工程やウェブ工程での繊維の切断等の要因と
なるので好ましくない。
【００１４】ＰＡＮ系繊維より製造される炭素繊維と、
それ以外の炭素化可能な有機系及び無機系繊維として
は、セルロース繊維、ポリビニルアルコール繊維、フェ
ノール繊維等の有機系繊維、及び石炭や石油のピッチ並
びにタールより製造される無機系繊維であり何れも熱処
理により炭素繊維となり得るプレカーサーが用いられ
る。
それ以外の炭素化可能な有機系及び無機系繊維として
は、セルロース繊維、ポリビニルアルコール繊維、フェ
ノール繊維等の有機系繊維、及び石炭や石油のピッチ並
びにタールより製造される無機系繊維であり何れも熱処
理により炭素繊維となり得るプレカーサーが用いられ
る。
【００１５】繊維の断面径は、０．１〜２０μｍの範囲
であり、繊維長は、３〜１００ｍｍの範囲のものが好ま
しく用いられる。繊維断面径が０．１μｍ未満である
と、フエルトにする場合嵩密度が密になりすぎ、硫黄等
の含浸量が少なくなる、また繊維径が２０μｍ以上であ
ると、嵩密度は粗になりやすいが剛直な組織となりやす
く、好ましくない。繊維長が３ｍｍより短いと、繊維の
交絡が少なくフエルトに成りにくい、繊維長が１００ｍ
ｍを超えると、ウェブの製造が難しくなる。
であり、繊維長は、３〜１００ｍｍの範囲のものが好ま
しく用いられる。繊維断面径が０．１μｍ未満である
と、フエルトにする場合嵩密度が密になりすぎ、硫黄等
の含浸量が少なくなる、また繊維径が２０μｍ以上であ
ると、嵩密度は粗になりやすいが剛直な組織となりやす
く、好ましくない。繊維長が３ｍｍより短いと、繊維の
交絡が少なくフエルトに成りにくい、繊維長が１００ｍ
ｍを超えると、ウェブの製造が難しくなる。
【００１６】ＰＡＮ系熱酸化繊維単独のウェブを電極基
材の外側になる層に用い、ＰＡＮ熱酸化系繊維とＰＡＮ
系繊維以外の炭素繊維プレカーサー例えばピッチ系繊維
を混合してウェブを作成し、ＰＡＮ系熱酸化繊維の混合
量の多いウェブの順に数層積層した後、ニードルパンチ
してフェルト化する。積層枚数は、ＰＡＮ系熱酸化繊維
の混合比率が７０％以上の場合は２層でも良いが、混合
比率が７０〜〜４０％の場合は３層以上、４０％未満の
場合は４層以上の積層が好ましい。
材の外側になる層に用い、ＰＡＮ熱酸化系繊維とＰＡＮ
系繊維以外の炭素繊維プレカーサー例えばピッチ系繊維
を混合してウェブを作成し、ＰＡＮ系熱酸化繊維の混合
量の多いウェブの順に数層積層した後、ニードルパンチ
してフェルト化する。積層枚数は、ＰＡＮ系熱酸化繊維
の混合比率が７０％以上の場合は２層でも良いが、混合
比率が７０〜〜４０％の場合は３層以上、４０％未満の
場合は４層以上の積層が好ましい。
【００１７】ＰＡＮ系熱酸化繊維の混合量が少なくなる
に従って積層数を増加させることは、次の熱処理工程に
於いて熱収縮応力による変形や層間剥離を防止するため
の有効な手段となる。フェルトの厚み（ｍｍ）、坪量
（ｇ／ｍ2 ）は適宜設計可能である。フェルトの厚みは
５〜５０ｍｍ、坪量１０００〜６０００（ｇ／ｍ2 ）が
好ましく用いられる。ニードルパンチの打込本数は１０
〜１０００回／ｃｍ2 が好ましい。
に従って積層数を増加させることは、次の熱処理工程に
於いて熱収縮応力による変形や層間剥離を防止するため
の有効な手段となる。フェルトの厚み（ｍｍ）、坪量
（ｇ／ｍ2 ）は適宜設計可能である。フェルトの厚みは
５〜５０ｍｍ、坪量１０００〜６０００（ｇ／ｍ2 ）が
好ましく用いられる。ニードルパンチの打込本数は１０
〜１０００回／ｃｍ2 が好ましい。
【００１８】このようにして製造されたフエルトの積層
体は、通常の方法によって不活性雰囲気中例えば、窒素
ガス、アルゴンガス等の雰囲気中１８００〜２８００
℃、より好ましくは２０００〜２５００℃の温度で１分
以上、より好ましくは３〜６０分の加熱で炭素又は黒鉛
に転換し、本発明の多層構造を有する電極基材とするこ
とができる。
体は、通常の方法によって不活性雰囲気中例えば、窒素
ガス、アルゴンガス等の雰囲気中１８００〜２８００
℃、より好ましくは２０００〜２５００℃の温度で１分
以上、より好ましくは３〜６０分の加熱で炭素又は黒鉛
に転換し、本発明の多層構造を有する電極基材とするこ
とができる。
【００１９】また、工業的に短時間で性能の優れた電極
基材を得るためには、例えば、特開平２−１３９４６４
号公報に記載された方法によって炭素化、黒鉛化するこ
とが可能である。即ち、３００〜９００℃までの温度を
５００℃／分以下、好ましくは２００℃／分以下の昇温
速度で加熱する。昇温速度が５００℃／分を超えると分
解物の発生が急激となり、得られる電極基材の性能が低
下する。
基材を得るためには、例えば、特開平２−１３９４６４
号公報に記載された方法によって炭素化、黒鉛化するこ
とが可能である。即ち、３００〜９００℃までの温度を
５００℃／分以下、好ましくは２００℃／分以下の昇温
速度で加熱する。昇温速度が５００℃／分を超えると分
解物の発生が急激となり、得られる電極基材の性能が低
下する。
【００２０】更に、該フエルトは不活性雰囲気中９００
〜２８００℃迄を１０００℃／分以下、好ましくは２０
０℃／分以下の温度で処理し、１８００〜２８００℃で
１分以上、好ましくは３分以上で炭素化及び黒鉛化処理
する。前段３００〜９００℃の温度領域での熱処理を行
うことにより、後段での熱処理工程を短時間で処理する
ことが可能になり、コスト低減の要因となると共に、得
られる電極基材の電気比抵抗も低く嵩高で圧縮回復性の
良好な電極基材が製造できる。
〜２８００℃迄を１０００℃／分以下、好ましくは２０
０℃／分以下の温度で処理し、１８００〜２８００℃で
１分以上、好ましくは３分以上で炭素化及び黒鉛化処理
する。前段３００〜９００℃の温度領域での熱処理を行
うことにより、後段での熱処理工程を短時間で処理する
ことが可能になり、コスト低減の要因となると共に、得
られる電極基材の電気比抵抗も低く嵩高で圧縮回復性の
良好な電極基材が製造できる。
【００２１】
【実施例】以下、実施例により本発明を更に具体的に説
明する。表１における評価項目の測定は次の通りであ
る。 圧縮回復性：フエルトの初期厚み（ｔ0 ）に荷重を加え
５０％になるまで圧縮する。次いで荷重を解除して厚み
（ｔ1 ）を測定する。初期厚みに対する回復後の厚みの
割合（ｔ1 ／ｔ0 ）×１００で示す。
明する。表１における評価項目の測定は次の通りであ
る。 圧縮回復性：フエルトの初期厚み（ｔ0 ）に荷重を加え
５０％になるまで圧縮する。次いで荷重を解除して厚み
（ｔ1 ）を測定する。初期厚みに対する回復後の厚みの
割合（ｔ1 ／ｔ0 ）×１００で示す。
【００２２】比抵抗値：フエルトを銅板に鋏み、フエル
トを圧縮しながら電気抵抗を測定する。厚みの減少と共
に電気抵抗は減少するが、ある厚みで一定となる。この
ときの抵抗値を下記式を用いて計算する。 比抵抗値（Ωｃｍ）＝測定抵抗値（Ω）×試料面積（ｃ
ｍ2 ）／試料厚み（ｃｍ） 嵩密度：単位体積当たりの重量（ｇ／ｃｍ3 ）で示し
た。
トを圧縮しながら電気抵抗を測定する。厚みの減少と共
に電気抵抗は減少するが、ある厚みで一定となる。この
ときの抵抗値を下記式を用いて計算する。 比抵抗値（Ωｃｍ）＝測定抵抗値（Ω）×試料面積（ｃ
ｍ2 ）／試料厚み（ｃｍ） 嵩密度：単位体積当たりの重量（ｇ／ｃｍ3 ）で示し
た。
【００２３】〔実施例１〕原料としてポリアクリロニト
リル９８％とイタコン酸２％とからなるＰＡＮ系繊維を
空気雰囲気中、温度２４０〜２８０℃で熱処理して、密
度１．４０ｇ／ｃｍ3 の熱酸化繊維を得た。この繊維を
公知の方法で捲縮処理し、切断長３０ｍｍのステープル
ファイバーとした。
リル９８％とイタコン酸２％とからなるＰＡＮ系繊維を
空気雰囲気中、温度２４０〜２８０℃で熱処理して、密
度１．４０ｇ／ｃｍ3 の熱酸化繊維を得た。この繊維を
公知の方法で捲縮処理し、切断長３０ｍｍのステープル
ファイバーとした。
【００２４】一方、コールタールピッチを原料として製
造されたピッチ系汎用炭素繊維ドナカーボＳ（ドナック
社製：商品名）のステープルファイバーを所定量混合し
て、公知の方法でウェブを作成した。表１に示した積層
条件でニードルパンチし、厚さ８ｍｍ、坪量１０００ｇ
／ｍ２の平板状フエルトを作成した。
造されたピッチ系汎用炭素繊維ドナカーボＳ（ドナック
社製：商品名）のステープルファイバーを所定量混合し
て、公知の方法でウェブを作成した。表１に示した積層
条件でニードルパンチし、厚さ８ｍｍ、坪量１０００ｇ
／ｍ２の平板状フエルトを作成した。
【００２５】得られた平板状フェルトを窒素ガス雰囲気
中で温度６００℃になる迄２０℃／分の速度で昇温させ
た。次いで温度２０００℃になる迄１０℃／分で昇温
し、更にその温度で１０分間保持した。その後降温させ
５０℃以下になったことを確認して、取り出した。得ら
れた各電極基材は、厚み７．５±０．２ｍｍ、坪量６８
０ｇ／ｍ2 、嵩密度０．１±０．ｇ／ｃｍ3 、圧縮回復
率９２±２％、比抵抗０．４±０．１Ωｃｍの範囲にあ
った。これら電極基材をＰＡＮ系繊維から製造された炭
素繊維１００％からなる側を外側に、ＰＡＮ系繊維から
製造された炭素繊維と他のプレカーサーから製造された
炭素繊維との混合組成側を内側にして、外径３５ｍｍの
ガラス管に巻つけ皺の有無を観察し、表１に示した。表
１において、充電効率は、作動温度３５０℃にて試験
し、充電効率９４％以上を良好とした。
中で温度６００℃になる迄２０℃／分の速度で昇温させ
た。次いで温度２０００℃になる迄１０℃／分で昇温
し、更にその温度で１０分間保持した。その後降温させ
５０℃以下になったことを確認して、取り出した。得ら
れた各電極基材は、厚み７．５±０．２ｍｍ、坪量６８
０ｇ／ｍ2 、嵩密度０．１±０．ｇ／ｃｍ3 、圧縮回復
率９２±２％、比抵抗０．４±０．１Ωｃｍの範囲にあ
った。これら電極基材をＰＡＮ系繊維から製造された炭
素繊維１００％からなる側を外側に、ＰＡＮ系繊維から
製造された炭素繊維と他のプレカーサーから製造された
炭素繊維との混合組成側を内側にして、外径３５ｍｍの
ガラス管に巻つけ皺の有無を観察し、表１に示した。表
１において、充電効率は、作動温度３５０℃にて試験
し、充電効率９４％以上を良好とした。
【００２６】
【表１】
【００２７】〔実施例２〕原料としてポリアクリロニト
リル９８％とメタクリル酸２％からなる、ＰＡＮ系繊維
を空気雰囲気中、処理温度２４０〜２８０℃で熱酸化処
理し、密度１．４０ｇ／ｃｍ3 の熱酸化繊維を得た。こ
の繊維を公知の方法で捲縮を付与し、切断長６０ｍｍの
ステープルファイバーとした。
リル９８％とメタクリル酸２％からなる、ＰＡＮ系繊維
を空気雰囲気中、処理温度２４０〜２８０℃で熱酸化処
理し、密度１．４０ｇ／ｃｍ3 の熱酸化繊維を得た。こ
の繊維を公知の方法で捲縮を付与し、切断長６０ｍｍの
ステープルファイバーとした。
【００２８】一方、混合用繊維として繊維長６０ｍｍの
フエノール繊維を表２に示す割合で混合し公知の方法で
ウェブを作った。次に、フエノール繊維の混合量の多い
順にプラスチック製の網をロール状に成形した外径３５
ｍｍの網ロールに、順次巻きつけ積層した。外層はＰＡ
Ｎ熱酸化繊維１００％とした。１５０００回／ｍ２のニ
ードルパンチ処理を施し、厚さ１７ｍｍ、内径３５ｍ
ｍ、長さ２００ｍｍの多層構造の円筒状フエルトを製造
した。
フエノール繊維を表２に示す割合で混合し公知の方法で
ウェブを作った。次に、フエノール繊維の混合量の多い
順にプラスチック製の網をロール状に成形した外径３５
ｍｍの網ロールに、順次巻きつけ積層した。外層はＰＡ
Ｎ熱酸化繊維１００％とした。１５０００回／ｍ２のニ
ードルパンチ処理を施し、厚さ１７ｍｍ、内径３５ｍ
ｍ、長さ２００ｍｍの多層構造の円筒状フエルトを製造
した。
【００２９】得られた多層構造の円筒状フエルトは、円
筒内部に３５ｍｍφの黒鉛棒を挿入し円筒径の収縮を防
止しながら、窒素雰囲気中で１０℃／分の速度で温度２
０００℃迄昇温し、更に６０分間保持し、その後ゆっく
り降温させた。得られた各電極基材の性能は坪量１８０
０±１００ｇ／ｍ2 、嵩密度０．１１±０．０１ｇ／ｃ
ｍ3 、比抵抗値０．３±０．１Ωｃｍであった。内部壁
亀裂の有無は、外径４５ｍｍの挿入棒を円筒状フエルト
の内部に挿入したときの亀裂の有無を観察した。表２に
観察結果を示した。充電効率は、作動温度３５０℃にて
試験し、充電効率９４％以上を良好とした。
筒内部に３５ｍｍφの黒鉛棒を挿入し円筒径の収縮を防
止しながら、窒素雰囲気中で１０℃／分の速度で温度２
０００℃迄昇温し、更に６０分間保持し、その後ゆっく
り降温させた。得られた各電極基材の性能は坪量１８０
０±１００ｇ／ｍ2 、嵩密度０．１１±０．０１ｇ／ｃ
ｍ3 、比抵抗値０．３±０．１Ωｃｍであった。内部壁
亀裂の有無は、外径４５ｍｍの挿入棒を円筒状フエルト
の内部に挿入したときの亀裂の有無を観察した。表２に
観察結果を示した。充電効率は、作動温度３５０℃にて
試験し、充電効率９４％以上を良好とした。
【００３０】
【表２】
【００３１】
【発明の効果】本発明の平板状多層構造ナトリウム／硫
黄電池用電極基材は、湾曲しても皺の発生がなく、又、
充放電時に硫黄の局所的析出が生じにくく、円筒状多層
構造ナトリウム／硫黄電池用電極基材は、装着時の内壁
の亀裂を生じることがなく、充放電効率の向上に寄与す
る。
黄電池用電極基材は、湾曲しても皺の発生がなく、又、
充放電時に硫黄の局所的析出が生じにくく、円筒状多層
構造ナトリウム／硫黄電池用電極基材は、装着時の内壁
の亀裂を生じることがなく、充放電効率の向上に寄与す
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ Ｄ０４Ｈ 1/46 Ｄ０４Ｈ 1/46 Ｃ (72)発明者 大谷 義久 兵庫県姫路市城東町180番地 日本フェ ルト工業株式会社内 (56)参考文献 特開 平６−275267（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−215798（ＪＰ，Ａ) 特開 平６−89740（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 10/39 H01M 4/02 H01M 4/80
Claims (4)
- 【請求項１】 ２層以上のフェルトからなる多層構造の
積層体からなり、電極基材の外側となる層がポリアクリ
ロニトリル系繊維から製造される炭素繊維からなり、電
極基材の内側となる層がポリアクリロニトリル系繊維か
ら製造される炭素繊維と該炭素繊維以外の炭素繊維の１
種類以上との混合物からなることを特徴とする２層以上
の多層構造を有するナトリウム／硫黄電池用電極基材。 - 【請求項２】 ポリアクリロニトリル系繊維の熱酸化繊
維２０〜９９％とポリアクリロニトリル系繊維以外の炭
素化可能な有機系繊維及び無機系繊維８０〜１％との混
合物のウェブに、ポリアクリロニトリル系繊維の熱酸化
繊維１００％からなるウェブを積層した後、ニードルパ
ンチして得られる多層構造化フェルトを不活性雰囲気中
１０００℃以上の温度で熱処理することを特徴とする請
求項１のナトリウム／硫黄電池用電極基材の製造方法。 - 【請求項３】 網ロールにポリアクリロニトリル系繊維
の熱酸化繊維２０〜９９％とポリアクリロニトリル系繊
維以外の炭素化可能な有機系繊維及び無機系繊維８０〜
１％からなるウェブを巻き、その上にポリアクリロニト
リル系繊維１００％からなる熱酸化繊維ウェブを積層
し、中心部に向かってニードルパンチして、多層構造円
筒状フェルトとした後、１０００℃以上の温度で熱処理
することを特徴とする請求項１のナトリウム／硫黄電池
用電極基材の製造方法。 - 【請求項４】 ポリアクリロニトリル系繊維以外の有機
系炭素繊維プレカーサーとしてフェノール繊維、無機系
炭素繊維プレカーサーとして石油、石油ピッチ又はター
ルより製造される炭素繊維プレカーサーを用いることを
特徴とする請求項２または３のナトリウム／硫黄電池用
電極基材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25363193A JP3181768B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 電極基材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP25363193A JP3181768B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 電極基材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0785863A JPH0785863A (ja) | 1995-03-31 |
| JP3181768B2 true JP3181768B2 (ja) | 2001-07-03 |
Family
ID=17254033
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP25363193A Expired - Fee Related JP3181768B2 (ja) | 1993-09-17 | 1993-09-17 | 電極基材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3181768B2 (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200478037Y1 (ko) * | 2013-04-29 | 2015-08-19 | 이미화 | 천장틀 고정 장치 |
Families Citing this family (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2006104643A (ja) * | 2004-09-08 | 2006-04-20 | Osaka Gas Chem Kk | 混紡フェルトおよび炭素繊維フェルト |
| JP5534227B2 (ja) * | 2008-10-17 | 2014-06-25 | 独立行政法人産業技術総合研究所 | 硫黄変性ポリアクリロニトリル、その製造方法、及びその用途 |
| US9956927B2 (en) | 2012-11-06 | 2018-05-01 | Hyundai Motor Company | Manufacturing method of highly heat-resistant sound absorbing and insulating materials |
-
1993
- 1993-09-17 JP JP25363193A patent/JP3181768B2/ja not_active Expired - Fee Related
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR200478037Y1 (ko) * | 2013-04-29 | 2015-08-19 | 이미화 | 천장틀 고정 장치 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH0785863A (ja) | 1995-03-31 |
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