JP3625648B2 - Method for manufacturing battery electrode - Google Patents
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Description
【0001】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元連続空孔を有する金属多孔体に活物質スラリーを充填する電池用電極板の製造方法に関し、とくに、金属多孔体の一部に活物質スラリーの未充填部を設けて活物質スラリーを充填する方法に関する。
【0002】
【従来の技術】
密閉式アルカリ蓄電池の電極として、発泡ニッケル等の三次元連続空孔を有する金属多孔体に、活物質粉末を充填して作られる非焼結式の電極が使用される。この電極は、外部に電力を取り出すために、金属多孔体に集電端子を接続する。電極の金属多孔体には、三次元連続空孔に活物質スラリーを充填しているので、集電端子を接続できない。
【0003】
活物質スラリーを充填した電極に、集電端子を接続する方法は、特公昭57−1863号公報と特開平5−13064号公報に記載される。これ等の公報に記載される方法は、集電端子を連結する取付部の活物質を、超音波振動で除去する。活物質の除去された取付部に、金属製の集電端子を、電気抵抗溶接、または超音波溶接により固定する。
【0004】
しかし、この方法は、活物質を十分に除去するのが難しい。金属多孔体に活物質が残っている状態で、集電端子を電気接続すると、水酸化ニッケルや水酸化カドミウム等のなどの活物質、さらに、結着剤などの導電性が乏しいので、溶接電極間を十分に低抵抗な状態にできず、スパークを起こしやすくなって、生産効率と信頼性が低下する欠点がある。
【0005】
さらに、超音波で活物質を除去する方法は、金属多孔体として使用される、ニッケル繊維のフェルト状焼結体や発泡ニッケルに損傷を与える。とくに、三次元に連続している空孔を形成する細い連結部分が超音波振動で切断され、金属多孔体の強度が著しく低下する欠点がある。
【0006】
また、特開平1−220370号公報には、集電端子を連結する部分の芯体を表出させるために、樹脂で被覆する方法が記載される。この方法は、芯体に活物質を充填した後、芯体を加熱して集電端子の取付部に塗布している樹脂を除去し、芯体の表面を露出させる。しかしながら、この公報に記載される方法は、樹脂を完全に除去することが難しく、残留した樹脂が集電端子の電気接続を困難にする。それは、樹脂が絶縁体であるために、集電端子を溶接するときの電気抵抗を大きくするからである。したがって、集電端子を連結する部分の信頼性が低下する。
【0007】
さらに、特開昭48−67173号公報には、集電端子を連結する部分に粘着テープを張りつけて、芯体を露出させる方法が記載される。この方法は、粘着テープを付着して活物質スラリーを塗布し、活物質スラリーを乾燥させた後に、粘着テープを剥離して、芯体を露出させる。この方法は、使い捨ての粘着テープを使用するので、芯体を露出させるための原料コストが高くなる。また、粘着テープを決められた位置に正確に付着し、さらに、活物質スラリーを乾燥させた後にこれを剥離するので、製造工程が複雑で手間がかかる欠点もある。
【0008】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、三次元連続空孔の金属多孔体に損傷を与えることなく、また、未充填部に付着される活物質量を極減し、さらにまた、低コストに能率よく金属多孔体に活物質スラリーを充填できる電池用電極の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池用電極の製造方法は、三次元連続空孔を有する金属多孔体に、活物質スラリーを充填する方法であるが、従来のように、金属多孔体に活物質スラリーを充填した後、集電部とする部分の活物質を除去するのではない。金属多孔体には、活物質スラリーを充填しない未充填部を設け、ここを集電部とする。
【0010】
本発明の請求項1の電極の製造方法は、金属多孔体を、活物質スラリ一に浸漬させることなく、表面に活物質スラリーを付着させて回転している充填ローラーに接触させて、充填ローラーの表面に付着している活物質スラリーを金属多孔体の三次元連続空孔に充填する。金属多孔体を充填ローラーに接触させながら移動させて、金属多孔体の一部に連続的に、活物質スラリーの未充填部を設けながら、活物質スラリーを充填することを特徴とする。
【0011】
本発明の請求項2の電極の製造方法は、充填ローラーに、表面に複数の溝のあるローラーを使用する。さらに、この充填ローラーは、金属多孔体の表面に対して相対的に移動する速度で回転させて、活物質スラリーを金属多孔体に充填する。充填ローラーを、金属多孔体の移送方向に回転させる場合、その周速を、金属多孔体の移送速度よりも速く、あるいは遅くする。また、充填ローラーを、金属多孔体の移送方向と逆に回転して、充填ローラーと金属多孔体とを相対的に移動させることもできる。
【0012】
本発明の請求項3の電極の製造方法は、活物質スラリーの未充填部分に相当する金属多孔体の両面に押え板を設け、この押え板で、金属多孔体の一部に活物質スラリーが充填されるのを阻止する。
【0013】
本発明の請求項4の電極の製造方法は、金属多孔体の上面には、全面に押え板を設け、下面には、未充填部とする部分にのみ押え板を設けて、金属多孔体に活物質スラリーを充填する。
【0014】
本発明の請求項5に記載する電極の製造方法は、充填ローラーの表面に付着される活物質スラリーの一部をスクレーパーで除去する。スクレーパーで活物質スラリーの除去された部分は、金属多孔体に接して活物質スラリーを充填しない。充填ローラーは、活物質スラリーの除去されない部分で、金属多孔体に活物質スラリーを充填する。
【0015】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電極の製造方法を例示するものであって、本発明は電極の製造方法を以下のものに特定しない。
【0016】
図1ないし図3は、三次元連続空孔を有する金属多孔体1に活物質スラリーを充填する装置を示す。この装置は、活物質スラリー2を充填するスラリー槽3と、このスラリー槽3の内部に水平に配設している充填ローラー4と、金属多孔体1に未充填部を設ける押え板5と、金属多孔体1の排出側に配設されたスクレーパー6とを備える。金属多孔体1は、図1に示すように、移送ロール7に挟着して移送される。
【0017】
スラリー槽3は、活物質スラリー2を充填している。活物質スラリーは、電池の種類によって異なるが、たとえば、水酸化ニッケルを主成分とし、ヘキサメタリン酸ナトリウム0.1重量%、ヒドロキシプロピルセルロース(HPC)0.1重量%、水30重量%を加え、調製した粘度3000CPのものである。
【0018】
充填ローラー4は、表面に複数の溝4Aを設けている。溝4Aは、ここに活物質スラリー2を蓄えて、金属多孔体1に供給する。図の充填ローラー4は、縦に延長するU形の溝4Aを設けている。溝は充填ローラーの軸方向に対して多少傾斜して設けることもできる。充填ローラー4は、下部を活物質スラリー2に浸漬して、上部を活物質スラリー2の外部に配設している。充填ローラー4は、減速モーター(図示せず)で矢印で示す方向に回転される。充填ローラー4を、矢印で示すように、金属多孔体1の移送方向と反対に回転させると、活物質スラリー2を効率よく充填できる。ただ、充填ローラー4は、矢印と反対方向に回転させることもできる。
【0019】
充填ローラー4は、金属多孔体1に活物質スラリー2を充填しない部分の外径を小さくして、活物質スラリー2を金属多孔体1に供給しない非供給部を設けている。非供給部は、金属多孔体1に接触しない部分であって、ここに押え板5を配設する。図の充填装置は、1本の充填ローラー4の一部を細くして、非供給部としている。
【0020】
ただ、充填装置は、複数の充填ローラーを、直線状に配設して、充填ローラーの間に非供給部を設けることもできる。さらにまた、充填ローラーは全体を同じ外径の円柱状として、非供給部を設けることもできる。この非供給部は、金属多孔体の内面に接触するが、活物質スラリーは付着されない。この充填ローラーの非供給部は、表面を平滑面とし、さらに、平滑な表面にスクレーパーの先端縁を接触させて、スクレーパーで活物質スラリーを掻き取る。スクレーパーは、図1の鎖線で示す位置に配設されて、活物質スラリーを掻き取って、非供給部を金属多孔体に接触させる。
【0021】
押え板5は、充填ローラー4の非供給部に配設される。図の装置は、金属多孔体1と金属多孔体1の上下両面に接するように押え板5を配設している。押え板5は、金属多孔体1の移送方向に延長して設けられる。押え板5は、金属多孔体1の上下面を押圧して、いいかえると、金属多孔体1の上下面を閉塞して、活物質スラリー2が充填されるのを阻止する。したがって、押え板5を金属多孔体1の上下面に接触させる装置は、金属多孔体1の未充填部に、活物質スラリー2が充填されるのを確実に阻止できる。
【0022】
ただ、充填ローラー4の非供給部には、必ずしも押え板5を設ける必要はない。充填ローラー4の非供給部は、金属多孔体1に接触されず、あるいは、活物質スラリーが付着されないので、この部分が活物質スラリー2を金属多孔体1に供給しないからである。さらに、金属多孔体1の下面にのみ押え板5を配設することもできる。この充填装置は、充填ローラー4の非供給部に設けた押え板5で、金属多孔体1の下面を閉塞して、未充填部に活物質スラリー2が充填されるのを阻止できる。
【0023】
さらに、押え板5は、図4に示すように、金属多孔体1の上面の全面に配設することもできる。この装置は、金属多孔体1の上面の全体を、押え板5で閉塞しているので、金属多孔体1の下面に供給される活物質スラリー2が、金属多孔体1の上面を透過することがない。このため、金属多孔体1を透過した活物質スラリー2が、上面に溜ることがない。
【0024】
スクレーパー6は、金属多孔体1の排出側の上下両面に配設されて、余分な活物質スラリー2を除去する。図2ないし図3に示す装置は、板状のスクレーパー6を金属多孔体1の両面に配設して、その先端縁を金属多孔体1の表面に接触させ、あるいは接近させて、余分な活物質スラリー2を除去する。図4の装置は、金属多孔体1の上面全体に押え板5を配設しているので、これをスクレーパーに併用できる。したがって、この装置は、金属多孔体1の下面にのみスクレーパー6を配設している。スクレーパー6は、金属多孔体の表面に配設したロールとすることもできる。スクレーパーは、その間隔で、活物質スラリーの充填量を調整する。
【0025】
図に示す装置を使用して、以下のようにして三次元連続空孔を有する金属多孔体に活物質スラリーを充填する。
本発明の製造方法は、金属多孔体と活物質スラリーを特定しない。三次元連続空孔を有する金属多孔体には、たとえば、ニッケル繊維のフェルト状焼結体や発泡ニッケルのように、三次元に連続する空孔を有する金属製の多孔体が使用できる。
【0026】
充填ローラー4は、矢印で示す方向に回転させて、矢印の方向に移送される金属多孔体1の下面に接触させる。充填ローラー4は、下部を活物質スラリー2に浸漬しているので、表面に活物質スラリー2が付着されて、この活物質スラリーを金属多孔体1に下面から供給する。図の充填ローラー4は、表面の溝4Aにも活物質スラリー2を蓄えて、金属多孔体1に下面から供給する。
【0027】
金属多孔体1の下面に接触する充填ローラー4は、表面の活物質スラリー2を金属多孔体1に供給して充填させる。充填ローラー4から金属多孔体1に供給された活物質スラリー2は、三次元に連続している空孔に浸透して充填される。とくに、図に示すように、充填ローラー4の表面を、金属多孔体1に対して相対的に移動させると、充填ローラー4の表面に付着している活物質スラリー2は、より効率よく三次元連続空孔に押し込むように充填される。金属多孔体1に供給される活物質スラリー2は、図1に示すように、その一部が金属多孔体1を透過して上面に移行される。
【0028】
ただ、図4に示す装置で活物質スラリー2を充填すると、金属多孔体1の上面全体を、押え板5で閉塞しているので、金属多孔体1を透過して活物質スラリー2が、金属多孔体1の上面に溜ることはない。
【0029】
充填ローラー4の非供給部は、金属多孔体1の下面に接触せず、あるいは、活物質スラリーが付着されないので、この部分を通過する金属多孔体1は、活物質スラリー2が充填されない未充填部となる。金属多孔体1は、連続的に移送させて活物質スラリー2を充填するので、未充填部は帯状に連続する。さらに、金属多孔体の下面の非供給部に押え板5を設けている装置は、下面の押え板5で金属多孔体1の下面を閉塞して、未充填部に活物質スラリー2が充填されるのを確実に阻止する。したがって、金属多孔体1の下面に接する押え板5を通過する部分は、未充填部となって活物質スラリー2が充填されない。
【0030】
活物質スラリー2の充填された金属多孔体1は、スクレーパー6の間を通過するときに、余分な活物質スラリー2が除去され、さらに、この工程で、三次元連続空孔により確実に隙間なく活物質スラリー2が充填される。
【0031】
活物質スラリー2を充填した金属多孔体1は、その後に乾燥した後、未充填部が電極の端縁となるように、たとえば、図5に示すように、充填部8の間に設けられた未充填部9を裁断して、電池の電極に加工する。
【0032】
【発明の効果】
本発明の電池用電極の製造方法は、金属多孔体の亀裂や破断を解消して、金属多孔体を露出できる。とくに、本発明の製造方法は、従来のように、活物質スラリーを充填した後に除去して金属多孔体を露出させるのでなく、充填ローラーを金属多孔体に接触させて、未充填部ができるように活物質スラリーを充填する。この方法は、充填した活物質スラリーを従来法に比較して、金属多孔体が露出する部分の活物質スラリー量を極減できる。このため、金属多孔体の露出部に、集電端子を電気接続するときには、集電端子と金属多孔体との接触抵抗を著しく小さくできる。したがって、集電端子を電気溶接等の方法で連結するときには、溶接不良を極減して、集電端子を確実に電気接続できる。
【0033】
さらに、本発明の電極の製造方法は、充填ローラーを使用して、未充填部ができるように活物質スラリーを金属多孔体に充填するので、活物質スラリーを乾燥させた後、活物質スラリーを除去する工程を必要としない。このため、簡単な工程で、安価に能率よく多量生産できる特長がある。さらにまた、金属多孔体を露出させるために、従来のように、粘着テープを付着し、あるいは、樹脂を塗布する必要もない。このことによって、本発明の製造方法は、より能率よく、安価に電極を製造できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の電極の製造方法に使用される充填装置の断面図
【図2】図1に示す充填装置の使用状態を示す斜視図
【図3】図2の充填装置であって金属多孔体を鎖線で示す斜視図
【図4】本発明の電極の製造方法に使用する他の充填装置の斜視図
【図5】活物質が充填された金属多孔体を裁断する状態を示す平面図
【符号の説明】
1…金属多孔体
2…活物質スラリー
3…スラリー槽
4…充填ローラー 4A…溝
5…押え板
6…スクレーパー
7…移送ロール
8…充填部
9…未充填部[0001]
BACKGROUND OF THE INVENTION
The present invention relates to a method for manufacturing a battery electrode plate in which a metal porous body having three-dimensional continuous pores is filled with an active material slurry, and in particular, an active material slurry unfilled portion is provided in a part of the metal porous body. The present invention relates to a method of filling a material slurry.
[0002]
[Prior art]
As an electrode of a sealed alkaline storage battery, a non-sintered electrode made by filling an active material powder in a metal porous body having three-dimensional continuous pores such as foamed nickel is used. This electrode connects a current collecting terminal to the porous metal body in order to extract electric power to the outside. Since the active metal slurry is filled in the three-dimensional continuous pores in the metal porous body of the electrode, the current collecting terminal cannot be connected.
[0003]
A method for connecting a current collecting terminal to an electrode filled with an active material slurry is described in Japanese Patent Publication No. 57-1863 and Japanese Patent Laid-Open No. 5-13064. In the methods described in these publications, the active material of the attachment portion connecting the current collecting terminals is removed by ultrasonic vibration. A metal current collector terminal is fixed to the mounting portion from which the active material has been removed by electrical resistance welding or ultrasonic welding.
[0004]
However, this method is difficult to sufficiently remove the active material. If the current collector terminal is electrically connected in the state where the active material remains in the porous metal body, the active material such as nickel hydroxide and cadmium hydroxide and the conductivity of the binder and the like are poor, so the welding electrode There is a drawback in that the space cannot be made sufficiently low resistance, sparking is likely to occur, and production efficiency and reliability are lowered.
[0005]
Furthermore, the method of removing an active material with ultrasonic waves damages a felt-like sintered body of nickel fibers and foamed nickel used as a porous metal body. In particular, there is a drawback in that the thin connecting portions forming the three-dimensional continuous pores are cut by ultrasonic vibration, and the strength of the metal porous body is significantly reduced.
[0006]
Japanese Patent Application Laid-Open No. 1-220370 describes a method of covering with a resin in order to expose the core of the portion connecting the current collecting terminals. In this method, after filling the core body with the active material, the core body is heated to remove the resin applied to the mounting portion of the current collecting terminal, thereby exposing the surface of the core body. However, in the method described in this publication, it is difficult to completely remove the resin, and the remaining resin makes it difficult to electrically connect the current collecting terminals. The reason is that since the resin is an insulator, the electric resistance when welding the current collecting terminals is increased. Therefore, the reliability of the part which connects a current collection terminal falls.
[0007]
Furthermore, Japanese Patent Application Laid-Open No. 48-67173 describes a method in which a core is exposed by attaching an adhesive tape to a portion where a current collecting terminal is connected. In this method, an adhesive tape is attached and an active material slurry is applied, and after drying the active material slurry, the adhesive tape is peeled off to expose the core. Since this method uses a disposable adhesive tape, the raw material cost for exposing the core is increased. In addition, since the adhesive tape is accurately attached to a predetermined position and is peeled after the active material slurry is dried, the manufacturing process is complicated and troublesome.
[0008]
[Problems to be solved by the invention]
The present invention was developed for the purpose of solving this drawback, and an important object of the present invention is that it does not damage the porous metal body of the three-dimensional continuous pores and adheres to the unfilled portion. Another object of the present invention is to provide a method for manufacturing a battery electrode that can reduce the amount of active material to be reduced, and can efficiently fill a metal porous body with active material slurry at low cost.
[0009]
[Means for Solving the Problems]
The battery electrode manufacturing method of the present invention is a method of filling an active material slurry into a metal porous body having three-dimensional continuous pores, but after filling an active material slurry into a metal porous body as in the prior art. The active material is not removed from the current collector. The porous metal body is provided with an unfilled portion that is not filled with the active material slurry, and this is used as a current collector.
[0010]
According to a first aspect of the present invention, there is provided a method for producing an electrode, comprising: bringing a porous metal body into contact with a rotating filling roller by adhering an active material slurry to the surface without immersing the porous body in an active material slurry; The active material slurry adhering to the surface is filled into the three-dimensional continuous pores of the metal porous body. The metal porous body is moved while being in contact with a filling roller, and the active material slurry is filled while providing an unfilled portion of the active material slurry continuously in a part of the metal porous body.
[0011]
The electrode manufacturing method according to
[0012]
According to a third aspect of the present invention, there is provided a method for producing an electrode, comprising: a pressing plate provided on both sides of a porous metal body corresponding to an unfilled portion of the active material slurry; Prevent filling.
[0013]
In the electrode manufacturing method according to
[0014]
In the electrode manufacturing method according to
[0015]
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION
Embodiments of the present invention will be described below with reference to the drawings. However, the example shown below illustrates the manufacturing method of the electrode for embodying the technical idea of the present invention, and the present invention does not specify the manufacturing method of the electrode as follows.
[0016]
1 to 3 show an apparatus for filling an active material slurry into a porous metal body 1 having three-dimensional continuous pores. This apparatus includes a
[0017]
The
[0018]
The filling
[0019]
The filling
[0020]
However, the filling apparatus can also arrange a plurality of filling rollers in a straight line and provide a non-feeding portion between the filling rollers. Furthermore, the filling roller can be provided with a non-feeding part as a whole with a cylindrical shape having the same outer diameter. The non-supplying portion is in contact with the inner surface of the metal porous body, but the active material slurry is not attached. The non-feeding portion of the filling roller has a smooth surface, and the scraper removes the active material slurry by bringing the tip edge of the scraper into contact with the smooth surface. A scraper is arrange | positioned in the position shown with the chain line of FIG. 1, scrapes off an active material slurry, and makes a non-supply part contact a metal porous body.
[0021]
The
[0022]
However, it is not always necessary to provide the
[0023]
Further, as shown in FIG. 4, the holding
[0024]
The
[0025]
Using the apparatus shown in the figure, an active material slurry is filled into a metal porous body having three-dimensional continuous pores as follows.
The production method of the present invention does not specify the metal porous body and the active material slurry. As the metal porous body having three-dimensional continuous pores, for example, a metal porous body having three-dimensional continuous pores, such as a felt-like sintered body of nickel fibers and foamed nickel, can be used.
[0026]
The filling
[0027]
The filling
[0028]
However, when the
[0029]
Since the non-feeding part of the filling
[0030]
When the metal porous body 1 filled with the
[0031]
The metal porous body 1 filled with the
[0032]
【The invention's effect】
The battery electrode manufacturing method of the present invention can eliminate cracks and breaks in the metal porous body and expose the metal porous body. In particular, the manufacturing method of the present invention does not remove the metal porous body after the active material slurry is filled as in the conventional method, but exposes the porous metal body, so that the filling roller is brought into contact with the porous metal body to form an unfilled portion. Is filled with the active material slurry. In this method, the amount of the active material slurry in the portion where the porous metal body is exposed can be greatly reduced as compared with the conventional method of the filled active material slurry. For this reason, when the current collecting terminal is electrically connected to the exposed portion of the metal porous body, the contact resistance between the current collecting terminal and the metal porous body can be remarkably reduced. Therefore, when connecting the current collecting terminals by a method such as electric welding, it is possible to reduce the welding defects and to make electrical connection of the current collecting terminals reliably.
[0033]
Furthermore, in the method for producing an electrode of the present invention, the active material slurry is filled into the metal porous body so that an unfilled portion can be formed using a filling roller. Therefore, after the active material slurry is dried, the active material slurry is No removal process is required. For this reason, it has the advantage that it can be mass-produced efficiently at a low cost with a simple process. Furthermore, in order to expose the porous metal body, it is not necessary to attach an adhesive tape or apply a resin as in the conventional case. Thus, the production method of the present invention has the advantage that the electrode can be produced more efficiently and at a low cost.
[Brief description of the drawings]
FIG. 1 is a cross-sectional view of a filling apparatus used in the electrode manufacturing method of the present invention. FIG. 2 is a perspective view showing a usage state of the filling apparatus shown in FIG. FIG. 4 is a perspective view of another filling device used in the electrode manufacturing method of the present invention. FIG. 5 is a plan view showing a state in which a metal porous body filled with an active material is cut. [Explanation of symbols]
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 ... Metal
Claims (5)
金属多孔体を、活物質スラリ一に浸漬させることなく、表面に活物質スラリーを付着させて回転している充填ローラーに接触させて、充填ローラーの表面に付着している活物質スラリーを金属多孔体の三次元連続空孔に充填する方法において、
金属多孔体を充填ローラーに接触させながら移動させることにより、金属多孔体の一部に連続して、活物質スラリーの未充填部を設けながら、活物質スラリーを充填することを特徴とする電池用電極の製造方法。A method for producing an electrode for a battery, in which an active material slurry is filled in a porous metal body having three-dimensional continuous pores ,
Without immersing the porous metal body in the active material slurry, the active material slurry is adhered to the surface and brought into contact with the rotating filling roller, and the active material slurry adhering to the surface of the filling roller is made porous. In the method of filling the three-dimensional continuous pores of the body ,
The battery is characterized by filling the active material slurry while providing an unfilled portion of the active material slurry continuously with a part of the metal porous body by moving the metal porous body in contact with the filling roller. Electrode manufacturing method.
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