JP3349268B2 - 電極の製造方法 - Google Patents

電極の製造方法

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忠司 伊勢
雅之 土井
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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、３次元多孔体に活物質
を充填することによって作製される電極の製造方法に関
する。
【０００２】
【従来の技術】電池の電極として用いられているものに
は、その作製工程から区別して、焼結式電極と、非焼結
式電極とがある。このうち非焼結式電極は、低コストで
作製ができ且つ高いエネルギー密度を有するといった利
点を有しており、工業的にも広く用いられている。
【０００３】上記非焼結式電極を作製する方法として
は、以下のような方法をあげることができる。 ３次元の多孔質の芯体に活物質を充填し、次いで乾
燥を行い、活物質の充填密度を向上させるために、ロー
ラによって活物質が充填された芯体全体を圧延し、最後
に所定の形状に切断し電極を完成させる方法。 または、芯体を予め所定の大きさに切断し、切断し
た芯体に活物質を充填し、乾燥させ、最後に活物質の充
填密度を向上させるために、ローラによって活物質が充
填された芯体全体を圧延して電極を完成させる方法。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】ところで、上記、
のように作製された電極は、いずれも、完成した電極の
周囲には電極の厚みよりも外側に飛び出した状態の芯体
のバリ（図７の（ｃ）参照）が生じてしまう。上記のよ
うなバリが生じるのは、以下のような理由からである。
【０００５】まず、の方法の場合、図７（ａ）〜
（ｃ）に示す、一連の芯体の切断工程において、切断部
分が刃によって上方（或いは下方）に押されて、捲くれ
上がった状態になる。この方法では切断が電極の作製過
程の一番最後に行なわれるので結果として完成した電極
の周囲にバリが生じる。また、の方法で作製した場合
は、芯体を切断した際に上記と同様にバリが生じ、さら
に、活物質を充填する際に、活物質を充填するために用
いられる治具等に芯体の周囲が引っ掛かることによっ
て、芯体周囲が捲れ上がったようなバリが生じてしま
う。また、芯体が重なり合ったりすると、芯体同志がひ
っかかってバリが生じることもある。特に活物質を充填
していない状態では芯体の強度は弱くバリが生じやす
い。
【０００６】この方法では、最終的にローラにより充填
された芯体全体を圧延しているので、周囲に発生したバ
リが若干押さえられるが、全体的な厚みを薄くするため
結局電極の厚みよりバリが外側に飛び出した状態に変わ
りはない。このように周囲に電極の厚みより外側に飛び
出した状態のバリが存在する電極を用いて電池を作製す
ると、バリがセパレータを突き破って対極と接触しショ
ートを起こしてしまう。
【０００７】本発明は、上記問題に鑑みなされたもので
あり、電池を作製した際にショートの原因となるバリの
数が少ない電極の製造方法を提供することを目的とす
る。
【０００８】
【発明を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明は、電極の作製において、３次元多孔体に活
物質を充填し、活物質が充填された状態で芯体を所定の
形状に切断してベース電極を製造した後、上記ベース電
極の周囲を削り取り、周囲の厚さを薄くすることを特徴
とする。
【０００９】
【００１０】
【作用】上記のように構成することにより、以下のよう
に作用する。上記したようなバリが生じた芯体の周囲を
圧延することにより、芯体の厚みより外側に飛び出した
状態のバリは押さえつけられ、芯体の主表面に対して垂
直な方向に飛び出していたバリが、芯体の主表面に対し
て水平な方向につぶれた状態になり、バリが飛び出した
状態が軽減され、さらに周囲の厚みを薄くするので飛び
出した状態が残っていたとしても電極の中央部の厚みよ
りも飛び出すことがないので電池を作製した際にショー
トの原因に成りにくい。
【００１１】また、この圧延の工程を、電極作製工程中
バリ生成を引き起こすと考えられる芯体の切断工程及び
活物質の充填工程の後に、行なうことにより、ショート
の原因となるバリの数を確実に軽減することができる。
また芯体の周囲を削ることにより、周囲に生じたバリが
削り取ることができる。この場合、削り取った面に若干
バリ状のものが生成しても、周囲の厚みは薄く、芯体中
央部の厚みより飛び出ることはないのでショートの発生
は低下する。
【００１２】また、この削り取りの工程も、芯体の切
断、活物質の充填後に行なっているので、バリの数を確
実に低減させることができる。
【００１３】
【実施例】本発明の一例にかかる実施例について以下に
説明を行なう。 （参考例）厚さ１．５ｍｍの３次元多孔体芯体に水酸化
ニッケルからなるスラリー状の活物質を充填し、乾燥
後、活物質を密に充填するためにローラによって芯体全
体を圧延し、ベース電極を作製した。この時点でのベー
ス電極の厚みは、０．５ｍｍである。
【００１４】上記のように作製したベース電極を所定の
寸法に切断し、図１に示すように、ベース電極１の周囲
を加圧機２によって上下方向から挟み込むようにして圧
延し、完成電極とした。このように作製された完成電極
は、図２に示すように周囲１ｍｍの厚みＴ1 が中央部の
厚みＴ2 と比べて０．０１ｍｍ薄くなっている。
【００１５】この完成電極を、以下（ａ1） 電極と称す
る。 （実施例）上記参考例と同様にベース電極を作製し、こ
のベース電極を所定の大きさに切断した後、図３に示す
ように、ベース電極１の周囲にステンレス球３をあて、
図４に示すようにベース電極１を矢印方向に移動させる
ことにより周囲とステンレス球３とを擦り合わせて、ベ
ース電極周囲を約０．０１ｍｍ削り落とし完成電極とし
た。
【００１６】このように作製された完成電極の周囲は図
５のような角が削りとられた形状になっていた。この完
成電極を、以下（ａ2） 電極と称する。 （比較例１）参考例と同様にベース電極を作製し、この
ベース電極を所定の大きさに切断したものを完成電極と
した。
【００１７】このように作製した完成電極を、以下（ｘ
1） 電極と称する。 （比較例２）上記参考例で用いたと同様の３次元多孔体
芯体を所定の大きさに切断後、芯体の周囲を参考例と同
様の装置を用いて圧延し周囲の厚みを薄くした。この
後、当該芯体に活物質を充填し、乾燥後、活物質を密に
充填させるためローラにより芯体全体を圧延し、完成電
極とした。
【００１８】このように作製された完成電極の周囲の厚
みは、中央部より約０．０１ｍｍ薄くなっている。この
完成電極を、以下（ｘ2） 電極と称する。 （比較例３）参考例と同様の方法で、ベース電極を作製
し、ベース電極周囲の厚みが中央部の厚みより０．０１
ｍｍ薄く成るように圧延した後、圧延した部分を切断し
完成電極とした。
【００１９】このように作製した完成電極を、以下（ｘ
3） 電極と称する。 （実験）上記のように作製した（ａ1） 、（ａ2） 電
極、比較例の（ｘ1） 〜（ｘ3） 電極を用いて試験用電
池を作製し、ショート発生率と、サイクル寿命について
調べたので、下記表１に示す。
【００２０】尚、以下に試験用電池の作製方法と、実験
条件を記載する。 試験用電池の作製方法 （ａ1） 、（ａ2） 電極、比較例の（ｘ1） 〜（ｘ3）
電極をそれぞれ正極とし、所定の方法で作製された水素
吸蔵合金を負極とし、これらの両電極をセパレータを介
して積層することによって電極群を作製し、この電極群
を負極端子兼用の電池ケース内に配置した。しかる後、
電池ケース内に電解液を注液し、さらに電池ケースを封
口することによって、電池を作製した。
【００２１】尚、以下（ａ1 ）、（ａ2 ）電極を正極と
して用いて作製した電池をそれぞれ（Ａ1 ）、（Ａ2 ）
電池と称し、また、（ｘ1 ）〜（ｘ3 ）電極を正極とし
て用いて作製した電池をそれぞれ（Ｘ1 ）〜（Ｘ3 ）電
池と称する。 実験条件 （ショート発生率）各試験用電池を１０００セルづつ用
意し、０．１Ｃ（６０ｍＡ）で１時間充電、１０分間放
置後、電池電圧を測定し、電圧が０．５Ｖ以下のものを
ショートしたものとみなし、ショート発生率を算出し
た。 （サイクル寿命）各試験用電池を１０セルづつ用意し、
０．１Ｃ充放電を３回繰り返すことによって活性化した
後、以下の条件で充放電を繰り返し、電池容量が初期容
量の１／２以下になった時を寿命とした。
【００２２】充放電条件 充電 １Ｃ×１６ｈ 休止 １ｈ 放電 １Ｃ 終止電圧１Ｖ 実験結果
【００２３】
【表１】 上記表から明らかなように、（Ａ1） 、（Ａ2） 電池
は、比較例の（Ｘ1） 〜（Ｘ3） 電池と比べて、ショー
ト発生率が低く、サイクル寿命も良好な値を示した。こ
れは、（Ａ1） 、（Ａ2） 電池に用いた（ａ1） 、（ａ
2） 電極では、切断工程、活物質充填工程の後に、ベー
ス電極の周囲の圧延、または、ベース電極の周囲の削り
取りを行なうことによって、電極の厚みより外側に飛び
出したバリを効果的にに減少させることができたためで
あると考える。
【００２４】また（Ｘ2） 電池の（ｘ2） 電極について
は、芯体切断時に生じたバリは、芯体周囲のの圧延によ
り解消されたが、周囲の圧延後に行なわれた活物質充填
時に芯体の薄くなった部分の周囲６ａだけでなく、図６
に示すように、芯体の厚みが厚い部分の周囲６ｂにもバ
リが生じたために、ローラで圧延しても結局電極の厚み
よりバリが外側に飛び出した状態に変わりはなく、ショ
ート発生率、サイクル寿命共に良好な値を示すことがで
きなかったと思われる。
【００２５】（Ｘ1） 、（Ｘ3） 電池については、（ｘ
1） 、（ｘ3） 電極の作製過程において、一番最後の段
階で切断を行なっているので、その際に生じたバリによ
って、ショートが起きたものと考える。尚、（ｘ3） 電
極については、周囲の厚みが薄くなった部分を切断して
いるので、（ｘ1） 電極よりは、切断時に生成するバリ
が電極厚みよりも外側にはみ出しにくい。従って、（ｘ
3） 電極のショート発生率は、（ｘ1） 電池のショート
発生率よりは若干小さいが、本発明よりは発生しやすい
状態になっている。 〔その他の事項〕 上記実施例では、水酸化ニッケルを活物質としたニ
ッケル電極を作製したが、３次元多孔質の芯体に活物質
を充填するものであれば、これに限るものではない。
上記参考例では、周囲を均一な厚みに圧延したが、端
にむかって段階的に薄くなる形やテーパ状の形など芯体
の周囲部分が薄くなっていればよい。 上記実施例で
は、球体のステンレスを用いてバリを削り取ったが、形
状は、円錐状や平板状などでもよく、また、材質もステ
ンレスに限ることはない。
【００２６】
【発明の効果】 以上説明したように、本発明によれ
ば、芯体の切断、活物質の充填後に芯体の周囲を削りと
ることによって、切断及び活物質の充填時に発生したバ
リが押さえられ、周囲を薄くすることによって電極の中
央部分の厚みよりバリが飛び出しにくくなり、ショート
の原因となるバリの数を低減することができる。
【００２７】 さらに、周囲の削り取り工程を、バリの
発生する芯体切断の工程及び活物質充填の工程の後に行
なうことによって、確実にバリの数を低減することがで
きる。
【図面の簡単な説明】
【図１】ベース電極の周囲を圧延する方法を示す図であ
る。
【図２】完成電極の断面図である。
【図３】ベース電極の周囲を削り取る方法を示す図であ
る。
【図４】ベース電極の周囲を削り取る方法を示す図であ
る。
【図５】完成電極の断面図である。
【図６】比較例の電極の断面図である。
【図７】バリの生じる過程を説明する図である。
【符号の説明】
１ ベース電極 ２ 加圧機 ３ ステンレス球
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (56)参考文献 特開 平２−75155（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−241666（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−210765（ＪＰ，Ａ) 特開 平２−70370（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名) H01M 4/02 H01M 4/04 H01M 4/08 H01M 4/16 H01M 4/26

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 ３次元多孔体に活物質を充填し、活物質
    が充填された状態で芯体を所定の形状に切断してベース
    電極を製造した後、上記ベース電極の周囲を削り取り周
    囲の厚さを薄くすることを特徴とする電極の製造方法。
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