JP3437862B2 - 多孔質電極基材及びその製造方法 - Google Patents
多孔質電極基材及びその製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてりん酸型等の
燃料電池に用いられる多孔質電極基材及びその製造方法
に関する。
燃料電池に用いられる多孔質電極基材及びその製造方法
に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、新型二次電池を用いて夜間等の余
剰電力を貯蔵し、それを昼間の需要増大時に対応しよう
とする、電気需要の平準化の試みや、新規エネルギー開
拓の一貫として、燃料電池の開発が進み何れも実証テス
トの段階にきている。これらの電池の電極基材には高温
特性、電気伝導性、耐薬品性、耐熱酸化性に優れる等の
理由で炭素繊維の多孔板が利用されているが、炭素繊維
の導電性は確かに繊維軸方向には優れるが断面方向には
必ずしも高くはなく、しかも強度との関係で繊維長を長
くすると得られる成型物は面方向に並行配列しやすく、
電極基材の厚み方向の導電性は必ずしも高くないもので
あった。
剰電力を貯蔵し、それを昼間の需要増大時に対応しよう
とする、電気需要の平準化の試みや、新規エネルギー開
拓の一貫として、燃料電池の開発が進み何れも実証テス
トの段階にきている。これらの電池の電極基材には高温
特性、電気伝導性、耐薬品性、耐熱酸化性に優れる等の
理由で炭素繊維の多孔板が利用されているが、炭素繊維
の導電性は確かに繊維軸方向には優れるが断面方向には
必ずしも高くはなく、しかも強度との関係で繊維長を長
くすると得られる成型物は面方向に並行配列しやすく、
電極基材の厚み方向の導電性は必ずしも高くないもので
あった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】本発明は、上記従来の
問題点を解消し、厚み方向の導電性に優れた多孔質電極
基材及びその製造方法の提供を課題とするものである。
問題点を解消し、厚み方向の導電性に優れた多孔質電極
基材及びその製造方法の提供を課題とするものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記課題を解
決するために以下の手段を採る。すなわち、本発明の第
１の要旨は、炭素繊維からなる多孔質構造を有するシー
ト状物の空隙中に、繊維長が０．１ｍｍ以下であり、且
つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃至０．５ｇ／ｃ
ｍ3 の炭素質ミルド繊維を、１乃至１０ｗｔ％含有する
熱硬化性樹脂溶液を、スプレー法等でシート状物面に対
して垂直に吹きつけて注入し、脱溶剤後、所定の厚さに
積層して熱硬化させ、更に不活性雰囲気中で２０００℃
以上の温度で熱処理することを特徴とする多孔質電極基
材の製造方法にある。
決するために以下の手段を採る。すなわち、本発明の第
１の要旨は、炭素繊維からなる多孔質構造を有するシー
ト状物の空隙中に、繊維長が０．１ｍｍ以下であり、且
つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃至０．５ｇ／ｃ
ｍ3 の炭素質ミルド繊維を、１乃至１０ｗｔ％含有する
熱硬化性樹脂溶液を、スプレー法等でシート状物面に対
して垂直に吹きつけて注入し、脱溶剤後、所定の厚さに
積層して熱硬化させ、更に不活性雰囲気中で２０００℃
以上の温度で熱処理することを特徴とする多孔質電極基
材の製造方法にある。
【０００５】第２の要旨は、炭素繊維からなる多孔質構
造を有するシート状物の空隙中に、繊維長が０．１ｍｍ
以下であり、且つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃
至０．５ｇ／ｃｍ3 の炭素質ミルド繊維を、１乃至１０
ｗｔ％含有する熱硬化性樹脂溶液を、含浸液を表面から
裏面方向へ流入させる真空吸着法等により注入し、脱溶
剤後、所定の厚さに積層して熱硬化させ、更に不活性雰
囲気中で２０００℃以上の温度で熱処理することを特徴
とする多孔質電極基材の製造方法にある。
造を有するシート状物の空隙中に、繊維長が０．１ｍｍ
以下であり、且つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃
至０．５ｇ／ｃｍ3 の炭素質ミルド繊維を、１乃至１０
ｗｔ％含有する熱硬化性樹脂溶液を、含浸液を表面から
裏面方向へ流入させる真空吸着法等により注入し、脱溶
剤後、所定の厚さに積層して熱硬化させ、更に不活性雰
囲気中で２０００℃以上の温度で熱処理することを特徴
とする多孔質電極基材の製造方法にある。
【０００６】また第３の要旨は、炭素繊維からなる多孔
質構造を有するシート状物と、繊維長が０．１ｍｍ以下
であり、且つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃至
０．５ｇ／ｃｍ3 の炭素質ミルド繊維を含む熱硬化性樹
脂フイルムとを交互に積層し、熱溶融させて、シート状
物の空隙中に加圧注入し、しかる後硬化させ、更に不活
性雰囲気中で２０００℃以上の温度で熱処理することを
特徴とする多孔質電極基材の製造方法にある。
質構造を有するシート状物と、繊維長が０．１ｍｍ以下
であり、且つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃至
０．５ｇ／ｃｍ3 の炭素質ミルド繊維を含む熱硬化性樹
脂フイルムとを交互に積層し、熱溶融させて、シート状
物の空隙中に加圧注入し、しかる後硬化させ、更に不活
性雰囲気中で２０００℃以上の温度で熱処理することを
特徴とする多孔質電極基材の製造方法にある。
【０００７】本発明を更に詳細に説明すると、繊維長
０．１ｍｍ以下、嵩密度０．２乃至０．５ｇ／ｃｍ3 の
炭素質ミルド繊維の所定量を混入した樹脂溶液又は溶融
液を、多孔質構造の炭素繊維シート状物の空隙中に注入
すると、炭素質ミルド繊維の流入に際して剪断応力が働
くと共に、シート状物の場合、面に垂直方向からの混合
溶液又は溶融液の流入が圧倒的に多く、多孔質炭素繊維
シート状物面に対して垂直方向に配列する。このことに
より電極基材の厚さ方向の導電性の向上が計られるので
ある。
０．１ｍｍ以下、嵩密度０．２乃至０．５ｇ／ｃｍ3 の
炭素質ミルド繊維の所定量を混入した樹脂溶液又は溶融
液を、多孔質構造の炭素繊維シート状物の空隙中に注入
すると、炭素質ミルド繊維の流入に際して剪断応力が働
くと共に、シート状物の場合、面に垂直方向からの混合
溶液又は溶融液の流入が圧倒的に多く、多孔質炭素繊維
シート状物面に対して垂直方向に配列する。このことに
より電極基材の厚さ方向の導電性の向上が計られるので
ある。
【０００８】炭素質ミルド繊維は通常の炭素繊維（黒鉛
繊維を含む）を粉砕して製造され、繊維長は１．０ｍｍ
以下のものであるが、本発明においては０．１ｍｍ以下
の物が用いられる。炭素質としてはポリアクリロニトリ
ル、フエノール、セルローズ系等有機物質を焼成して得
られる炭素繊維、および石油、石炭等の無機系物質から
得られる炭素繊維の何れでもよいが、繊維長が０．１ｍ
ｍより長くなると多孔質炭素繊維シート状物の空隙中へ
の流入が妨げられる。嵩密度が０．２ｇ／ｃｍ3 より小
さいと樹脂液への混入が困難となり、０．５ｇ／ｃｍ3
より大きいと樹脂含浸液中での分散性が悪くムラの要因
となるので好ましくない。また繊維の直径は特に制限は
ないが、通常の炭素繊維径３乃至１２μｍの範囲が好ま
しい。
繊維を含む）を粉砕して製造され、繊維長は１．０ｍｍ
以下のものであるが、本発明においては０．１ｍｍ以下
の物が用いられる。炭素質としてはポリアクリロニトリ
ル、フエノール、セルローズ系等有機物質を焼成して得
られる炭素繊維、および石油、石炭等の無機系物質から
得られる炭素繊維の何れでもよいが、繊維長が０．１ｍ
ｍより長くなると多孔質炭素繊維シート状物の空隙中へ
の流入が妨げられる。嵩密度が０．２ｇ／ｃｍ3 より小
さいと樹脂液への混入が困難となり、０．５ｇ／ｃｍ3
より大きいと樹脂含浸液中での分散性が悪くムラの要因
となるので好ましくない。また繊維の直径は特に制限は
ないが、通常の炭素繊維径３乃至１２μｍの範囲が好ま
しい。
【０００９】本発明に用いられる炭素繊維（黒鉛繊維を
含む）からなる多孔質構造を有するシート状物（シー
ト、ペーパー、フエルト、織物、編物等）は、ポリアク
リロニトリル、フエノール樹脂、セルローズ等の有機物
を焼成して得られる炭素繊維、及び石油、石炭を原料と
する無機物からなるピッチ系繊維を焼成して得られるピ
ッチ系炭素繊維からなるものであるが、強度特性及び加
工特性の面からはポリアクリロニトリル系からのものが
優れている。
含む）からなる多孔質構造を有するシート状物（シー
ト、ペーパー、フエルト、織物、編物等）は、ポリアク
リロニトリル、フエノール樹脂、セルローズ等の有機物
を焼成して得られる炭素繊維、及び石油、石炭を原料と
する無機物からなるピッチ系繊維を焼成して得られるピ
ッチ系炭素繊維からなるものであるが、強度特性及び加
工特性の面からはポリアクリロニトリル系からのものが
優れている。
【００１０】本発明に用いる熱硬化性樹脂は常温におい
て粘着性或いは流動性を示す物で、フエノール樹脂、フ
ラン樹脂等が用いられる。フエノール樹脂としては、ア
ルカリ触媒存在下にフエノール類とアルデヒド類の反応
によって得られるレゾールタイプフエノール樹脂を用い
ることが出来る。又レゾールタイプの流動性フエノール
樹脂に、公知の方法によって酸性触媒下にフエノール類
とアルデヒト類の反応によって生成する固体の、熱融着
性を示すノボラックタイプのフエノール樹脂を溶解混入
させることも出来るが、この場合は硬化材、例えばヘキ
サメチレンジアミンを含有した、自己架橋タイプのもの
が好ましい。
て粘着性或いは流動性を示す物で、フエノール樹脂、フ
ラン樹脂等が用いられる。フエノール樹脂としては、ア
ルカリ触媒存在下にフエノール類とアルデヒド類の反応
によって得られるレゾールタイプフエノール樹脂を用い
ることが出来る。又レゾールタイプの流動性フエノール
樹脂に、公知の方法によって酸性触媒下にフエノール類
とアルデヒト類の反応によって生成する固体の、熱融着
性を示すノボラックタイプのフエノール樹脂を溶解混入
させることも出来るが、この場合は硬化材、例えばヘキ
サメチレンジアミンを含有した、自己架橋タイプのもの
が好ましい。
【００１１】フエノール類としては、例えばフエノー
ル、レゾルシン、クレゾール、キシロール等が用いられ
る、アルデヒト類としては、例えばホルマリン、パラホ
ルムアルデヒト、フルフラール等が用いられる。又これ
らを混合物としても用いることができる。これらのフエ
ノール樹脂として市販品を利用することも可能である。
ル、レゾルシン、クレゾール、キシロール等が用いられ
る、アルデヒト類としては、例えばホルマリン、パラホ
ルムアルデヒト、フルフラール等が用いられる。又これ
らを混合物としても用いることができる。これらのフエ
ノール樹脂として市販品を利用することも可能である。
【００１２】フラン樹脂としては、フラン樹脂初期縮合
物を用いる。フラン樹脂初期縮合物としては、フルフリ
ルアルコール縮合物、フルフリルアルコール−フルフラ
ール共縮合物が用いられる。この場合フルフリルアルコ
ール、或いはフルフリルアルコール−フルフラール混合
物に酸性触媒を添加し、加熱して適度の粘度にした後、
冷却して用いるとよい。又これら初期縮合物から揮発あ
るいは中和等の手段で常温で触媒活性を消去させて用い
ることも出来る。
物を用いる。フラン樹脂初期縮合物としては、フルフリ
ルアルコール縮合物、フルフリルアルコール−フルフラ
ール共縮合物が用いられる。この場合フルフリルアルコ
ール、或いはフルフリルアルコール−フルフラール混合
物に酸性触媒を添加し、加熱して適度の粘度にした後、
冷却して用いるとよい。又これら初期縮合物から揮発あ
るいは中和等の手段で常温で触媒活性を消去させて用い
ることも出来る。
【００１３】本発明に用いる好ましい樹脂含浸液の樹脂
濃度は５ｗｔ％乃至４０ｗｔ％である。５ｗｔ％より低
い濃度では、多孔質炭素繊維シート状物の構造が粗な構
造となり、電極基板の強度特性が低下するので好ましく
ない。また４０ｗｔ％より濃度が高くなると多孔質炭素
繊維シート状物の構造は密になり電極基板の強度は上昇
するが、空孔率が小さくなり、ガス透過性も劣るものと
なり好ましくない。
濃度は５ｗｔ％乃至４０ｗｔ％である。５ｗｔ％より低
い濃度では、多孔質炭素繊維シート状物の構造が粗な構
造となり、電極基板の強度特性が低下するので好ましく
ない。また４０ｗｔ％より濃度が高くなると多孔質炭素
繊維シート状物の構造は密になり電極基板の強度は上昇
するが、空孔率が小さくなり、ガス透過性も劣るものと
なり好ましくない。
【００１４】本発明に於いては樹脂液中に混入する炭素
質ミルド繊維の量は１乃至１０ｗｔ％が好ましい。ミル
ド繊維の混入量が１ｗｔ％より少ないと厚さ方向の導電
性改善の効果が小さく、１０ｗｔ％を越えると改善の効
果は平衡に達し、多くなるとコストアップの要因となる
ので好ましくない。
質ミルド繊維の量は１乃至１０ｗｔ％が好ましい。ミル
ド繊維の混入量が１ｗｔ％より少ないと厚さ方向の導電
性改善の効果が小さく、１０ｗｔ％を越えると改善の効
果は平衡に達し、多くなるとコストアップの要因となる
ので好ましくない。
【００１５】多孔質炭素繊維シート状物の空隙中への炭
素質ミルド繊維が混入した樹脂溶液の注入は、比較的溶
液粘度が低い場合はスプレー法等でシート状物面に垂直
に吹きつけるか、含浸液を表面から裏面方向へ流入させ
る真空吸着法等の手段を用いることができる。溶融状態
の比較的粘度の高い場合には、加圧下で注入させる必要
があるが、要は空隙中に流入しやすい方法であれば特に
制約はない。
素質ミルド繊維が混入した樹脂溶液の注入は、比較的溶
液粘度が低い場合はスプレー法等でシート状物面に垂直
に吹きつけるか、含浸液を表面から裏面方向へ流入させ
る真空吸着法等の手段を用いることができる。溶融状態
の比較的粘度の高い場合には、加圧下で注入させる必要
があるが、要は空隙中に流入しやすい方法であれば特に
制約はない。
【００１６】多孔質炭素繊維シート状物の空隙中への、
炭素質ミルド繊維を混入した樹脂含浸液の注入量は、シ
ート状物重量に対して５００乃至２０００％好ましくは
８００乃至１２００ｗｔ％である。５００％より小さい
と空孔率が大きくなって、強度特性が低下し、２０００
％より多いとガス透過特性が低下するので好ましくな
い。
炭素質ミルド繊維を混入した樹脂含浸液の注入量は、シ
ート状物重量に対して５００乃至２０００％好ましくは
８００乃至１２００ｗｔ％である。５００％より小さい
と空孔率が大きくなって、強度特性が低下し、２０００
％より多いとガス透過特性が低下するので好ましくな
い。
【００１７】樹脂溶液のシート状物空隙中への注入量の
制御には圧縮又はロールによる絞りを用いるよりも吸引
法の方が厚さ方向に繊維が配列しやすいために好まし
い。脱溶剤は真空乾燥機中で熱硬化の生じない７０℃以
下の温度で行うことが望ましいが、極く短い時間であれ
ば９０℃位の温度でも特に問題は生じない。積層硬化に
は通常プレス成型機又はオートクレーブ等を用いて反応
ガスの除去を効果的に行いながら公知の方法で実施す
る。
制御には圧縮又はロールによる絞りを用いるよりも吸引
法の方が厚さ方向に繊維が配列しやすいために好まし
い。脱溶剤は真空乾燥機中で熱硬化の生じない７０℃以
下の温度で行うことが望ましいが、極く短い時間であれ
ば９０℃位の温度でも特に問題は生じない。積層硬化に
は通常プレス成型機又はオートクレーブ等を用いて反応
ガスの除去を効果的に行いながら公知の方法で実施す
る。
【００１８】続いて窒素、アルゴン等の不活性ガス雰囲
気中で１０℃／ｍｉｎ以下の昇温速度で昇温させ２００
０℃以上の温度で１０秒以上の時間で熱処理することに
より、厚み方向の導電性に優れた本発明の多孔質構造の
電極基材を製造することが出来る。
気中で１０℃／ｍｉｎ以下の昇温速度で昇温させ２００
０℃以上の温度で１０秒以上の時間で熱処理することに
より、厚み方向の導電性に優れた本発明の多孔質構造の
電極基材を製造することが出来る。
【００１９】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に具体的に説
明するが、実施例中の各物性値等は以下の方法で測定し
た。すなわち、
明するが、実施例中の各物性値等は以下の方法で測定し
た。すなわち、
【００２０】電極基材の「空気透過度」はＪＩＳ Ｐ８
１１７に準じて行い、１００ｃｃの空気が通過する秒数
（ｔ）を測定し次式より計算した。 透過度（ｃｃ／ｓｅｃ．ｃｍ2 ．ｃｍＡｑ） ＝１００／ｔ×０．６４（透過面積）×１３．２（透過
圧）
１１７に準じて行い、１００ｃｃの空気が通過する秒数
（ｔ）を測定し次式より計算した。 透過度（ｃｃ／ｓｅｃ．ｃｍ2 ．ｃｍＡｑ） ＝１００／ｔ×０．６４（透過面積）×１３．２（透過
圧）
【００２１】電極基材の「厚さ方向の比抵抗」は試料を
銅板にはさみ電流を流したときの抵抗値を測定し次式よ
り求めた。 比抵抗値（Ωｃｍ） ＝測定抵抗値（Ω）×試料面積（ｃｍ2 ）÷試料厚み
（ｃｍ）
銅板にはさみ電流を流したときの抵抗値を測定し次式よ
り求めた。 比抵抗値（Ωｃｍ） ＝測定抵抗値（Ω）×試料面積（ｃｍ2 ）÷試料厚み
（ｃｍ）
【００２２】電極基材の「曲げ強度」は測定スパン（Ｌ
ｍｍ）と試料の厚さ（ｔｍｍ）の比を３２を標準とし
て、歪み速度３００ｍｍ／ｍｉｎで３点曲げ法により測
定し、次式により求めた。 曲げ強度（ｋｇ／ｃｍ2 ） ＝３Ｐ（破断荷重）Ｌ（スパン）／２Ｗ（試料の幅）ｔ
2 （厚み）
ｍｍ）と試料の厚さ（ｔｍｍ）の比を３２を標準とし
て、歪み速度３００ｍｍ／ｍｉｎで３点曲げ法により測
定し、次式により求めた。 曲げ強度（ｋｇ／ｃｍ2 ） ＝３Ｐ（破断荷重）Ｌ（スパン）／２Ｗ（試料の幅）ｔ
2 （厚み）
【００２３】電極基材の「空孔率」は次式より計算し
た。 空孔率（％） ＝｛１−Ｗ（試料重量）／ρ（試料真の密度）Ｖ（試料
体積｝１００
た。 空孔率（％） ＝｛１−Ｗ（試料重量）／ρ（試料真の密度）Ｖ（試料
体積｝１００
【００２４】（実施例１）弾性率２４ｔ／ｍｍ2 のポリ
アクリロニトリル（以下ＰＡＮと略称）系炭素繊維から
なる繊維長１２ｍｍのチョツプド繊維を用いて長網法で
抄紙し、単位面積当たりの質量３０ｇ／ｍ2 の炭素繊維
ペーパーを製造した。フエノール樹脂（フエノライト５
９００．大日本インキＫＫ製）３０ｗｔ％のメタノール
溶液中に平均繊維長７０μｍ、嵩密度０．３５ｇ／ｃｍ
3 のＰＡＮ系炭素質ミルド繊維を表１に示した濃度で混
入させて、含浸溶液（１）〜（４）を調整した。
アクリロニトリル（以下ＰＡＮと略称）系炭素繊維から
なる繊維長１２ｍｍのチョツプド繊維を用いて長網法で
抄紙し、単位面積当たりの質量３０ｇ／ｍ2 の炭素繊維
ペーパーを製造した。フエノール樹脂（フエノライト５
９００．大日本インキＫＫ製）３０ｗｔ％のメタノール
溶液中に平均繊維長７０μｍ、嵩密度０．３５ｇ／ｃｍ
3 のＰＡＮ系炭素質ミルド繊維を表１に示した濃度で混
入させて、含浸溶液（１）〜（４）を調整した。
【００２５】比較のため炭素質ミルド繊維を混入しない
含浸溶液（５）も調整した。炭素繊維ペーパーを樹脂含
浸溶液中に含浸させ、ペーパーの空隙中に十分の量充填
させて吸引装置で吸着し、炭素繊維ペーパー重量の約１
０倍量の樹脂溶液を吸着させた後、温度６０℃の真空乾
燥機で脱溶剤し、プリプレグ１〜５を作成した。
含浸溶液（５）も調整した。炭素繊維ペーパーを樹脂含
浸溶液中に含浸させ、ペーパーの空隙中に十分の量充填
させて吸引装置で吸着し、炭素繊維ペーパー重量の約１
０倍量の樹脂溶液を吸着させた後、温度６０℃の真空乾
燥機で脱溶剤し、プリプレグ１〜５を作成した。
【００２６】上記プリプレグをそれぞれ５０ｃｍ×５０
ｃｍの大きさに裁断し、積層枚数１６枚を用いて、プレ
ス圧５ｋｇ／ｃｍ2 、温度１８０℃、時間３０分で加熱
硬化させた。更に窒素雰囲気中で温度２４００℃で焼成
し多孔質構造の電極基材を製造した。それぞれの電極基
材の性能を表１に示す。
ｃｍの大きさに裁断し、積層枚数１６枚を用いて、プレ
ス圧５ｋｇ／ｃｍ2 、温度１８０℃、時間３０分で加熱
硬化させた。更に窒素雰囲気中で温度２４００℃で焼成
し多孔質構造の電極基材を製造した。それぞれの電極基
材の性能を表１に示す。
【００２７】
【表１】
【００２８】（実施例２）弾性率２２ｔ／ｍｍ2 のＰＡ
Ｎ系炭素繊維からなる繊維長２４ｍｍのチョツプド繊維
を用いて長網法で抄紙し、単位面積当たりの質量２０ｇ
／ｍ2 の炭素繊維ペーパーを製造した。実施例１のフエ
ノール樹脂２０ｗｔ％のメタノール溶液中に繊維長５０
μｍ、嵩密度０．４０ｇ／ｃｍ3 のＰＡＮ系炭素質ミル
ド繊維を３ｗｔ％となるように混入した。スプレーを用
い、炭素繊維ペーパーに垂直に噴霧して炭素繊維重量の
１２倍となるようペーパーの空隙中に注入し、９０℃の
熱風中で１０分間乾燥させてプリプレグとした。
Ｎ系炭素繊維からなる繊維長２４ｍｍのチョツプド繊維
を用いて長網法で抄紙し、単位面積当たりの質量２０ｇ
／ｍ2 の炭素繊維ペーパーを製造した。実施例１のフエ
ノール樹脂２０ｗｔ％のメタノール溶液中に繊維長５０
μｍ、嵩密度０．４０ｇ／ｃｍ3 のＰＡＮ系炭素質ミル
ド繊維を３ｗｔ％となるように混入した。スプレーを用
い、炭素繊維ペーパーに垂直に噴霧して炭素繊維重量の
１２倍となるようペーパーの空隙中に注入し、９０℃の
熱風中で１０分間乾燥させてプリプレグとした。
【００２９】このプリプレグを１．２ｍ×１．２ｍに裁
断し、積層することなく大型プレスを用いて加熱硬化さ
せた。次いで不活性ガス中で２０００℃で焼成し、厚さ
０．１ｍｍの多孔質電極基材を製造した。得られた多孔
質電極基材の空孔率は７５％、電気比抵抗は０．０４Ω
ｃｍ、空気透過度は６ｃｃ／ｓｅｃ．ｃｍ2 ．ｃｍＡｑ
であり、電極基材として充分な性能を有するものであっ
た。
断し、積層することなく大型プレスを用いて加熱硬化さ
せた。次いで不活性ガス中で２０００℃で焼成し、厚さ
０．１ｍｍの多孔質電極基材を製造した。得られた多孔
質電極基材の空孔率は７５％、電気比抵抗は０．０４Ω
ｃｍ、空気透過度は６ｃｃ／ｓｅｃ．ｃｍ2 ．ｃｍＡｑ
であり、電極基材として充分な性能を有するものであっ
た。
【００３０】（実施例３）フエノール樹脂（フエノライ
ト５９００）６０ｗｔ％メタノール溶液中に、繊維長５
０μｍ．嵩密度０．４０ｇ／ｃｍ3 の炭素質ミルド繊維
１８ｗｔ％を混入してよく撹拌し、ガラス板上に流展し
て単位面積当たりの質量３０ｇ／ｍ2 のミルド繊維混入
樹脂よりなるフイルムを作成し、５０×５０ｃｍに裁断
した。
ト５９００）６０ｗｔ％メタノール溶液中に、繊維長５
０μｍ．嵩密度０．４０ｇ／ｃｍ3 の炭素質ミルド繊維
１８ｗｔ％を混入してよく撹拌し、ガラス板上に流展し
て単位面積当たりの質量３０ｇ／ｍ2 のミルド繊維混入
樹脂よりなるフイルムを作成し、５０×５０ｃｍに裁断
した。
【００３１】一方厚さ４ｍｍ．単位面積当たりの質量４
０ｇ／ｍ2 の炭素繊維フエルトを５０×５０ｃｍに裁断
しフエルトの両面に樹脂フイルムを１枚づつを積層し
て、プレスを用いて温度８０℃で圧力１０ｋｇ／ｃｍ2
で樹脂フイルムをフエルトの空隙中に注入した。次いで
温度を１８０℃に上昇させて加熱硬化させた。更にＮ2
ガス雰囲気中で２２００℃で焼成し、厚さ０．２ｍｍの
多孔質電極基材を製造した。
０ｇ／ｍ2 の炭素繊維フエルトを５０×５０ｃｍに裁断
しフエルトの両面に樹脂フイルムを１枚づつを積層し
て、プレスを用いて温度８０℃で圧力１０ｋｇ／ｃｍ2
で樹脂フイルムをフエルトの空隙中に注入した。次いで
温度を１８０℃に上昇させて加熱硬化させた。更にＮ2
ガス雰囲気中で２２００℃で焼成し、厚さ０．２ｍｍの
多孔質電極基材を製造した。
【００３２】得られた多孔質電極基材の空孔率は７０
％、電気比抵抗は０．０３Ωｃｍ、空気透過度は２．８
ｃｃ／ｓｅｃ．ｃｍ2 ．ｃｍＡｑ、曲げ強度は３７０ｋ
ｇ／ｃｍ2 であり、電極基材として十分な性能を有する
ものであった。
％、電気比抵抗は０．０３Ωｃｍ、空気透過度は２．８
ｃｃ／ｓｅｃ．ｃｍ2 ．ｃｍＡｑ、曲げ強度は３７０ｋ
ｇ／ｃｍ2 であり、電極基材として十分な性能を有する
ものであった。
【００３３】
【発明の効果】上述の如く構成された本発明によれば、
電極基材のマトリックス部に、繊維長０．１ｍｍ以下の
炭素質ミルド繊維を、電極基材の面に対して垂直方向に
存在させたので、炭素繊維の軸方向の電気伝導性が有効
に活用され、厚み方向の導電性に優れた多孔質電極基材
が得られるという優れた効果を奏するものである。
電極基材のマトリックス部に、繊維長０．１ｍｍ以下の
炭素質ミルド繊維を、電極基材の面に対して垂直方向に
存在させたので、炭素繊維の軸方向の電気伝導性が有効
に活用され、厚み方向の導電性に優れた多孔質電極基材
が得られるという優れた効果を奏するものである。
Claims (4)
- 【請求項１】 炭素繊維からなる多孔質構造を有するシ
ート状物の空隙中に、繊維長が０．１ｍｍ以下であり、
且つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃至０．５ｇ／
ｃｍ3 の炭素質ミルド繊維を、１乃至１０ｗｔ％含有す
る熱硬化性樹脂溶液を、シート状物面に対して垂直に吹
きつけて注入し、脱溶剤後、所定の厚さに積層して熱硬
化させ、更に不活性雰囲気中で２０００℃以上の温度で
熱処理し、炭素質ミルド繊維を電極基材の面に対して垂
直方向に存在させることを特徴とする多孔質電極基材の
製造方法。 - 【請求項２】 炭素繊維からなる多孔質構造を有するシ
ート状物の空隙中に、繊維長が０．１ｍｍ以下であり、
且つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃至０．５ｇ／
ｃｍ3 の炭素質ミルド繊維を、１乃至１０ｗｔ％含有す
る熱硬化性樹脂溶液を、シート状物表面からシート状物
裏面方向へ流入させる真空吸着法により注入し、脱溶剤
後、所定の厚さに積層して熱硬化させ、更に不活性雰囲
気中で２０００℃以上の温度で熱処理し、炭素質ミルド
繊維を電極基材の面に対して垂直方向に存在させること
を特徴とする多孔質電極基材の製造方法。 - 【請求項３】 炭素繊維からなる多孔質構造を有するシ
ート状物と、繊維長が０．１ｍｍ以下であり、且つ炭素
質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃至０．５ｇ／ｃｍ3 の
炭素質ミルド繊維を含む熱硬化性樹脂フイルムとを交互
に積層し、熱溶融させて、シート状物の空隙中に加圧注
入し、しかる後硬化させ、更に不活性雰囲気中で２００
０℃以上の温度で熱処理し、炭素質ミルド繊維を電極基
材の面に対して垂直方向に存在させることを特徴とする
多孔質電極基材の製造方法。 - 【請求項４】 前記繊維長が０．１ｍｍ以下であり、且
つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃至０．５ｇ／ｃ
ｍ3 の炭素質ミルド繊維を、１乃至１０ｗｔ％含有する
熱硬化性樹脂溶液、又は、繊維長が０．１ｍｍ以下であ
り、且つ炭素質ミルド繊維の嵩密度が０．２乃至０．５
ｇ／ｃｍ 3 の炭素質ミルド繊維を含む熱硬化性樹脂フイ
ルムの重量が、シート状物重量に対して、５００乃至２
０００％である請求項１〜３いずれか１項に記載の多孔
質電極基材の製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28522493A JP3437862B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 多孔質電極基材及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP28522493A JP3437862B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 多孔質電極基材及びその製造方法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH07142068A JPH07142068A (ja) | 1995-06-02 |
| JP3437862B2 true JP3437862B2 (ja) | 2003-08-18 |
Family
ID=17688715
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP28522493A Expired - Lifetime JP3437862B2 (ja) | 1993-11-15 | 1993-11-15 | 多孔質電極基材及びその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3437862B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP3540478B2 (ja) * | 1995-11-24 | 2004-07-07 | 鹿島石油株式会社 | リチウムイオン二次電池用負極材 |
| US6713034B2 (en) | 2000-01-27 | 2004-03-30 | Mitsubishi Rayon Co., Ltd. | Porous carbon electrode material, method for manufacturing the same, and carbon fiber paper |
| KR20100045501A (ko) * | 2007-09-19 | 2010-05-03 | 유티씨 파워 코포레이션 | 고 열전도도 전극 기판 |
| JP6206905B2 (ja) * | 2013-06-11 | 2017-10-04 | 国立研究開発法人産業技術総合研究所 | ３次元繊維構造体 |
-
1993
- 1993-11-15 JP JP28522493A patent/JP3437862B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPH07142068A (ja) | 1995-06-02 |
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