JP4016703B2

JP4016703B2 - 電極用基板および電極

Info

Publication number: JP4016703B2
Application number: JP2002119359A
Authority: JP
Inventors: 章一恒松; 亮一能見; 宏久瀬戸; 哲末永
Original assignee: Panasonic Corp; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Panasonic Corp; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2002-04-22
Filing date: 2002-04-22
Publication date: 2007-12-05
Anticipated expiration: 2022-04-22
Also published as: JP2003317723A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル箔を用いた電極用基板、より詳しくは二次電池、特にニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池の電極用基板として好適な基板とこの基板を用いた二次電池に用いて好適な電極に関する。
【０００２】
【従来の技術】
近年、小型の二次電池は、携帯電話、コードレスフォーン、デジタルカメラ、ノートパソコン、ＰＤＡ等の携帯用電子機器、電動工具および電気自動車（ＨＥＶ，ＭＥＶ）等に使用されている。
【０００３】
従来、前記ニッケル水素電池の正極用基板には、発泡樹脂に導電処理およびニッケルめっきを施した後、樹脂のみを加熱除去して多孔質化させた発泡ニッケル（以後、発泡ニッケル基板という）、負極用基板には、普通鋼箔にポンチを用いて多数の孔を穿った後にニッケルめっきを施したパンチングメタル（以後、パンチングメタル基板という）が多用されている。
【０００４】
また、ニッケルカドミウム電池の正極用基板には、前記の発泡ニッケル、またはパンチングメタル基板面にニッケル粉の多孔質な焼結処理層を形成させた基板（以後、パンチングメタル焼結基板という）、負極用基板には前記のパンチングメタルまたはパンチングメタル焼結基板が多用されている。
【０００５】
なお、ニッケル水素電池の正極用の発泡ニッケル基板には、酸化コバルトまたは金属コバルト等を添加した活物質の水酸化ニッケルを充填、乾燥処理して担持させ、負極用のパンチングメタル基板には、活物質の水素吸蔵合金を塗布、乾燥処理して担持させている。
【０００６】
一方、ニッケルカドミウム電池の正極用の発泡ニッケル基板には、酸化コバルトまたは金属コバルト等を添加した活物質の水酸化ニッケルを充填、乾燥処理して担持させ、パンチングメタル焼結基板には、硝酸コバルトを添加した硝酸ニッケルの水溶液を含浸させた後、アルカリ処理を施し、硝酸ニッケルを活物質の水酸化ニッケルに変化させて担持させている。また、負極用のパンチングメタル基板には、ペースト状の酸化カドミウムを塗布後、還元処理を施し、酸化カドミウムを活物質の金属カドミウムに変化させて担持させ、パンチングメタル焼結基板には、硝酸カドミウムを含浸させた後、アルカリ処理と還元処理を施して硝酸カドミウムを活物質の金属カドミウムに変化させて担持させている。
【０００７】
上記のような二次電池には、より一層の小型、軽量化、高性能（高容量、高出力、高寿命）化、低価格化の要求が高まっている。また、昨今はリサイクル性も重要視されるようになっている。
【０００８】
これらの要求を満たすためには、使用する電極用基板のさらなる薄肉化、高電導率化、活物質の充填、含浸、塗布性と密着性、所定の電極形状に成形する際の加工性、電極成形後における活物質の密着性の向上に加えて、基板が溶解液に溶出せず、しかも組立て後の電池使用時に短絡が生じることのない電極を得ることができる安価な基板であることが必要である。
【０００９】
特に、電動工具に使用されている従来のニッケルカドミウム電池およびニッケル水素電池は満足のいくものでなく、さらなる高容量化、高出力化および高寿命化の要求が強い。
【００１０】
また、電気自動車（ＨＥＶ，ＭＥＶ）には、ニッケル水素電池が使われているが、小型化、高性能化および低価格化の要求が特に強い。
【００１１】
しかし、従来のニッケル水素電池やニッケルカドミウム電池に使用されている電極用基板には以下の問題がある。すなわち、発泡ニッケル基板は、その製造工程が複雑なため、コストが高い。活物質を充填、乾燥、加圧圧縮加工して担持させると硬くなって脆くなり、所定形状の電極への成形加工が困難で小型化対応が難しい。また、この基板は比較的高容量であるが、発泡形状であるため、ニッケル箔に比べて電気抵抗が大きく、高出力化に限界がある。さらに、繊維状であるため、所定の形状に成形後の電極表面に発泡ニッケルの一部が露出して電池組立後の使用時に短絡が発生しやすい。
【００１２】
パンチングメタルは、孔が「バリなし孔」であるために活物質の密着力が十分でなく、所定形状の電極への成形時に活物質の一部が剥離脱落し、高い電池性能が確保できない。これにはニッケルめっきが施されているが、導電性が小さいため、高出力化に限界がある。また、電解質の水酸化カリウム水溶液中に鉄イオンが溶出し、電池寿命が低下するという危険性が高い。近年、電池性能の向上、軽量化要求に対応するために薄肉化が進められているが、圧延法による鋼箔の製造では、圧延途中での軟化処理が必須なため、薄肉化するほどコストが高くなる。
【００１３】
パンチングメタル焼結基板は、表面がニッケル粉の多孔質な焼結処理層（Ｆｅ−Ｎｉ合金層）であるため、パンチングメタルよりも活物質の密着性は高いものの、導電性が悪い。
【００１４】
活物質の密着性を向上させるようにした実用に供しうる電極用基板としては、厚さ２５〜１６０μｍのニッケル等の金属板または金属箔からなり、孔のない集電部と周囲にバリを有する多数の孔を穿った多孔部とからなる電極用基板が提案されている（例えば、特開平７−１３０３７０号公報、同７−３３５２０８号公報、同７−３３５２０９号公報および同９−１２０８１９号公報、参照）。
【００１５】
しかし、上記の各公報に示される電極用基板は、いずれも、多孔部の全ての孔の間隔が均一である。このため、穿孔加工の際に孔部と集電部の境界近傍に座屈や亀裂が生じやすく、特に孔部の幅が３０ｍｍ以上の場合には加工歩留が低く、実用上問題のあることがわかった。
【００１６】
【発明が解決しようとする課題】
本発明の課題は、穿孔加工時に孔部と集電部の境界部分に座屈や亀裂が生じにくく、加工歩留を向上させることが可能で、安価かつ高性能な電極用基板と電極を提供することにある。
【００１７】
【課題を解決するための手段】
本発明の要旨は、下記（１）の電極用基板、および下記（２）の電極にある。（１）電解析出法で製造された厚さ８〜３０μｍのニッケル箔であって、孔のない集電部、多孔部およびこれら両部の間の中間部を有し、中間部の開孔率が多孔部の開孔率Ｘから開孔率ゼロの集電部にかけて漸減しており、前記多孔部および中間部の孔は穿孔時のバリを残した電極用基板。
（２）上記（１）の電極用基板の両面に、活物質を担持させた電極。
【００１８】
上記（１）に記載した本発明の電極用基板は、孔の穿孔加工前または穿孔加工後の表面にニッケル粉の多孔質な焼結処理層を形成させたものであるこのが好ましい。
【００１９】
また、上記（２）に記載した本発明の電極は、片面側に担持させた活物質の厚さＴ（ｍｍ）とバリの高さｈ（ｍｍ）との関係が下記（ａ）式を満たすか、または／および活物質を担持させる直前の電極用基板の引張強さが５００ＭＰａ以下であることが好ましい。
ｈ＜Ｔ≦２．５×ｈ・・・・・（ａ）。
【００２０】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の電極用基板と二次電池用電極について詳細に説明する。
最初に、本発明の電極用基板について説明する。
【００２１】
本発明において、素材として電解析出法で製造された厚さ８〜３０μｍのニッル箔を用いることとしたのは次の理由による。
【００２２】
素材の材質は、導電性がよいこと、すなわち電気抵抗が小さいことが必要である。ニッケルは、表１に示すように、純鉄、ステンレス鋼等の鋼やＦｅ−Ｎｉ合金よりも電気抵抗が小さく、金や銀よりも安価であり、銅のように電解液の水酸化カリウム水溶液に溶出する恐れがなく、またその箔の電気抵抗は発泡ニッケルよりも小さい。
【００２３】
【表１】

【００２４】
代表的な箔の製造方法には、圧延法と電解析出法がある。圧延法で薄くするためには、軟化焼鈍を介在させた圧延を繰り返すことが必要で、箔厚が薄いものほどその繰り返し回数の増大が必須となり、製造コストが嵩む。このため、小型、軽量化を安価に達成する素材として不適切である。
【００２５】
これに対して、電解析出法は、半円弧状に成形された陽極に対向して配置された陰極を兼ねる回転ドラムとの間隙部分に電解液を供給し、回転ドラムの表面に順次析出付着するニッケル箔を連続して剥ぎ取る方法であり、箔厚が薄いものほど安価に製造できる。このため、小型、軽量化を安価に達成する素材として最適である。
【００２６】
ただし、箔厚が８μｍ未満では、剛性が不足し、箔の製造ラインおよび後述する穿孔加工を施す基板製造ラインでの取り扱いが困難である。また、箔厚が３０μｍを超えると、穿孔加工に用いる針の寿命が短くなるだけでなく、圧延法とのコスト差が小さくなって経済的な優位性を失う。
【００２７】
以上の理由から、本発明では素材として電解析出法で製造された厚さ８〜３０μｍのニッケル箔を用いることとした。好ましい箔厚は１０〜２５μｍである。
【００２８】
次に、本発明の電極用基板の形状について説明する。
【００２９】
図１は、本発明の電極用基板の左半分（左右対称）を示す平面図で、図に示すように、幅Ｌのニッケル箔１のうち、端部Ｌ_１の領域は孔のない集電部２、中央部のＬ_３の領域は孔５の穿孔ピッチが幅方向に一定で開孔率（％）がＸの多孔部４、集電部２と多孔部４の間のＬ_２の領域は孔５の穿孔ピッチが集電部２に向かって増大する全体の開孔率（％）がＹの中間部３に成形されている。
【００３０】
すなわち、本発明の電極用基板の最大の特徴は、集電部２と多孔部４の間に、孔５の穿孔ピッチが集電部２に向かって順次増大する、言い換えれば、その幅方向の開孔率が多孔部４の開孔率Ｘから開孔率ゼロの集電部にかけて漸減する中間部３があることである。この中間部３では、全体の開孔率Ｙが前記多孔部４の開孔率Ｘよりも小さい。
【００３１】
このように、集電部２と多孔部４の間に中間部３を設けた場合には、孔がなくて強度の高い集電部２と、孔５が多くて強度の低い多孔部４の間に、両者の強度の中間強度帯域が形成される。その結果、孔のない集電部２とその近傍の孔空き部分の剛性が増し、集電部２と孔空き部分との境界部分に座屈が生じるのが効果的に抑制され、破断しなくなる。
【００３２】
図２は、中間部３における開孔率Ｙの漸減パターンの代表的な例を示す図である。開孔率の変化は、同図（ａ）のＰ１、同（ｂ）のＰ２、同（ｃ）のＰ３および同（ｄ）のＰ４のいずれのパターンであってもよい。しかし、穿孔工具の作製容易性の面からすると、Ｐ４のパターンとするのが好ましい。
【００３３】
上記Ｐ１、Ｐ２、Ｐ３およびＰ４のパターンは、多孔部４の開孔率Ｘが小さい場合はいずれのパターンを適用しても何ら問題ないが、開孔率Ｘが大きなものにＰ４のパターンを適用する場合には、その分割段数を多くすることが肝要で、例えば、開孔率Ｘが３０％を超えるようなものの場合、隣り合う段の間の開孔率差をおよそ１０％以下にすることが望ましい。
【００３４】
多孔部４の開孔率Ｘは１０〜５０％、中間部３の平均開孔率Ｙは開孔率Ｘの０．３〜０．７倍とするのが望ましい。多孔部４の開孔率Ｘが１０％未満の場合には、活物質の密着性が低く、正極に用いた場合には集電性が低下し、負極に用いた場合には、イオンの移動抵抗が増大してその通過性が悪化する。逆に、５０％を超える場合には孔同士が互いにくっついて正常な配列パターンにならないことがあり、基板としての強度が低下する。また、正極用としては断面積が小さくなりすぎ、高出力時に基板が部分的に溶損するという危険性が大きくなる。なお、より望ましい開孔率Ｘは２０〜４０％である。
【００３５】
中間部３の平均開孔率Ｙが多孔部４の開孔率Ｘの０．３倍未満の場合には、中間部に対する活物質の密着性が劣るとともに、塗布した場合における集電部の活物質の密着性も低下しやすい。逆に、０．７倍を超えると、集電部と孔部（中間部）の境界で座屈や亀裂が発生しやすく、その結果電池性能の不良を招く。
【００３６】
中間部３の幅Ｌ_２は特に制限しないが、最低でも多孔部４の幅Ｌ_３の０．１倍以上とし、最大１０ｍｍ以下とするのが望ましい。これは、幅Ｌ_２が幅Ｌ_３の０．１倍に満たない場合には前記の効果がほとんど得られず、中間部３を設ける意味がなく、１０ｍｍを超えるほど広くしても前記の効果は変わらず、かえって電池性能の低下を招く恐れがあるからである。
【００３７】
多孔部４および中間部３の孔５の配列パターンは、図１の（ａ）のように並列配列、同じく図１の（ｂ）のように千鳥状配列のいずれであってもよいが、高い開孔率とする場合は後者の千鳥状配列とするのが好ましい。
【００３８】
図３は、孔５の断面を示す図である。図示のように、孔５は周囲にバリ６を有している。この周囲にバリ６を有する孔５は、先端形状が例えば円錐状の所定長さの針等を用いて明けることができる。すなわち、上記Ｌ_２およびＬ_３の領域に相当する部分に所定の穿孔ピッチをもってニッケル箔１の長手方向（図１の上下方向）に複数列配置して保持させた治具を用いて穿孔加工するのである。
【００３９】
バリ６を有する孔５は、図３の（ａ）のようにニッケル箔１の片面側のみから穿孔したもの、同じく図３の（ｂ）のように両面側から穿孔したもののいずれであってもよい。しかし、電極成形に先立ってその両面に担持させる活物質の密着性を高める観点からは両面側から穿孔した孔である方が好ましい。
【００４０】
孔５をニッケル箔１の両面側から穿孔する場合には、前記針の配設ピッチをニッケル箔１の幅方向または長手方向に、例えば上記穿孔ピッチの２倍のピッチで配置した治具を２つ準備し、治具相互の針が干渉しないようにニッケル箔１を挟んで対向配置して穿孔すればよい。
【００４１】
孔５の穿孔加工は、ニッケル箔１に対す針の押し込み量の制御等によりバリ６の先端部が周方向に少なくとも４つ以上に割れるように加工するのが望ましい。これは、バリ６の先端部が割れている場合、活物質に対する集電部位面積が増大するとともに、その密着性も向上するからである。
【００４２】
孔５の径ｄは０．２〜１．０ｍｍ、厚さがｔのニッケル箔１の薄厚中央からバリ６の先端までの高さｈ（以下、単に「バリの高さｈ」という…図３参照）は０．１〜０．５ｍｍとするのが望ましい。その理由は次のとおりである。
【００４３】
孔５の径ｄが０．２ｍｍ未満であると、穿孔加工が難しいだけでなく、望ましいバリ６の高さｈおよび多孔部４の開孔率Ｘの確保が困難になる。逆に、１．０ｍｍを超える場合は、バリ６の高さｈが望ましい高さ以上に高くなりやすい。孔５のより望ましい径ｄは０．３〜０．７ｍｍである。
【００４４】
また、バリ６の高さｈが０．１ｍｍ未満であると、活物質の密着性が低く、正極に使用した場合、活物質の電子電導性が低下する。逆に、０．５ｍｍを超えると、後述する活物質７を担持させた状態での基板の厚さが厚くなりすぎ、電池の成形時に基板を所定の長さ分だけ巻き込むことができなくなることがある。より望ましいバリ６の高さｈは０．１５〜０．３５ｍｍである。
【００４５】
図４は、先端部がニッケル箔１の面に対面する先端曲折バリ６ａを模式的に示した断面図である。この先端曲折バリ６ａは、孔５の穿孔加工後にロール圧延等すること等で容易に得られる。このように、バリを先端曲折バリ６ａにした場合には、バリの高さｈが均一になり、基板表面に活物質を担持させた際、一部のバリが活物質の表面に露出する恐れがほとんどなく、短絡の問題を容易に解決できる。また、バリ先端部の内径が大きくなってその断面形状が円弧状となるので、先端の曲折部分との相乗作用により、活物質の密着性が一段と向上する。このため、バリは先端が曲折したバリにする方が好ましい。
【００４６】
なお、孔５の平面形状は図示例の円形に限らず、例えば、楕円形、正方形、長方形、三角形、その他の多角形のいずれであってもよい。しかし、穿孔用の針の製作性等を考慮した場合、円形とするのが好ましい。なお、円形以外の孔とする場合、その孔の断面積が径ｄの円形の孔の断面積と実質的に同じ大きさの孔とすることが肝要である。また、楕円形や長方形の孔の場合、長径（辺）／短径（辺）比が大きすぎるものは好ましくないので、その比が２．０以下の孔とすることが望ましい。
【００４７】
以上に説明した本発明の電極用基板は、常法に従って、その表面にニッケル粉の多孔質な焼結処理層を形成させたものとする方が好ましい。これは、前記の焼結処理層を形成させた場合には、その表面に担持させる活物質の含浸性および充填性がよくなって密着性が格段に向上するからである。その結果、活物質を担持させた基板を所定形状の電極に加工する際の活物質の剥離脱落量が大幅に減少する。また、従来のパンチングメタル焼結基板のように、その表層部分にＦｅ−Ｎｉ合金層が生成することがない。このため、その表面にニッケル粉の焼結処理層を形成させた基板とする場合には、格段に高性能な電池の提供が可能となる。
【００４８】
なお、ニッケル粉の焼結処理層は、孔の穿孔加工前のニッケル箔１に予め形成させてもよいし、穿孔加工を行った後の基板に形成させてもよい。しかし、活物質の密着性および電池性能を高める観点から、基板の全ての表面にニッケル粉の焼結処理層を形成させたものの方が好ましいので、穿孔加工後の基板に形成させるのがよい。
【００４９】
本発明の電極は、図５に示すように、以上に説明した電極用基板の表面に、厚さがＴ（ｍｍ）の所望の活物質７を担持させたものである。担持させる活物質７の厚さＴとバリ６の高さｈ（ｍｍ）とは、式「ｈ＜Ｔ≦２．５×ｈ」を満たすものであることが望ましい。また、活物質７を担持させる直前の基板（ニッケル箔１）の引張強さは５００ＭＰａ以下であることが望ましい。その理由は次のとおりである。ここで、上記の厚さＴとは、基板の表面に後に例示するような工程によって処理して担持させた後の厚さのことである。
【００５０】
活物質の厚さＴがバリの高さｈの２．５倍以下、言いかえれば、バリの高さｈが活物質の厚さＴの０．４倍以上でない場合には、活物質の基板に対する密着性が十分でない。また、Ｔがｈより薄いと活物質の表面にバリが露出して短絡を招くだけでなく、活物質がバリの先端部まで十分に入らず、所望の電池性能を確保することが困難になる。
【００５１】
なお、Ｔは特に制限しないが、１．２５ｍｍ以下とするのが望ましい。これは、Ｔを１．２５ｍｍよりも厚くすると、前述したように、活物質を担持させた状態での基板の厚さが厚くなりすぎて電池の成形時に基板を所定の長さ分だけ巻き込むことができなくなる場合があるからである。Ｔの好ましい上限は１．００ｍｍである。
【００５２】
また、バリ６を片面側のみに形成させた場合における他方面に担持させる活物質の厚さＴ_１（図５の（ａ）参照）は、特に制限しないが、Ｔの０．２〜１倍とするのがよい。
【００５３】
さらに、活物質を担持させる直前の基板（ニッケル箔１）の引張強さとして５００ＭＰａ以下が望ましいのは、５００ＭＰａを超えると、活物質の密着性が低下して層間抵抗が増大し、所望の電池性能を確保することが困難になるためである。好ましいのは４００ＭＰａ以下である。なお、下限は特に制限しないが、あまり弱いと、穿孔加工時に幅方向の両端部分を板押さ等でクランプした際、箔の形状が不良になったり、場合によっては破断する恐れがあるので、５０ＭＰａ以上であることがよい。
【００５４】
以下、本発明の代表的な電極とその製造工程を例示する。
(Ａ)ニッケル水素電池用電極；
(1)正極（活物質は水酸化ニッケル）：
本発明の基板（ニッケル粉の焼結処理層形成基板を含む）に、水酸化ニッケルを金属コバルトまたは酸化コバルトとの混合物として含浸、充填、あるいは塗布後、乾燥、加圧圧縮加工して担持させる。
(2)負極（活物質は水素吸蔵合金）：
正極と同様の基板に、水素吸蔵合金を含浸、充填、あるいは塗布後、乾燥、加圧圧縮加工して担持させる。
(Ｂ) ニッケルカドミウム電池用電極；
(1)正極（活物質は水酸化ニッケル）：
本発明の基板のうち、ニッケル粉の焼結処理層形成基板に、硝酸コバルトと硝酸ニッケルとの水溶液を含浸後アルカリ処理を施し、活物質化（水酸化ニッケルにする）させて担持させる。
(2)負極（活物質は金属カドミウム）その１：
正極と同様のニッケル粉の焼結処理層形成基板に、硝酸カドミウムを含浸後、アルカリ処理と還元処理を施し、活物質化（金属カドミウムにする）させて担持させる。
(3)負極（活物質は金属カドミウム）その２：
本発明の基板のうち、ニッケル粉の焼結処理層を有しない基板に、酸化カドミウムのペーストを塗布後還元処理を施し、活物質化（金属カドミウムにする）させて担持させる。
【００５５】
【実施例】
全幅Ｌが３９ｍｍで、厚さｔが種々異なる電解Ｎｉ箔を準備した。そして、集電部の幅Ｌ_１がいずれも２ｍｍ（両側で４ｍｍ）で、他の条件（孔の径ｄ、中間部の幅Ｌ_２と開孔率Ｙ、多孔部の幅Ｌ_３と開孔率Ｘ、バリの高さｈ、バリ先端部の分割数と屈曲の有無、活物質を担持させる直前の引張強さ）が、表２〜５に示すように、種々異なる２１種類の基板（試験番号１〜５、７〜１１、１３、１５、１６、１８および２０〜２６）と、比較のための中間部を有しない基板（試験番号６、１２、１４、１７、１９および２７）および孔部がない基板（試験番号２８）を製作した。
【００５６】
なお、中間部の孔のパターンは、図２に示すパターンＰ４とし、幅Ｌ_２を３等分するとともに、各部間の開孔率の差をいずれも△Ｙにし、集電部に近い部分の開孔率を（Ｙ−△Ｙ）、中央部分の開孔率をＹ、多孔部に近い部分の開孔率を（Ｙ＋△Ｙ）とすることにより、平均の開孔率がＹになるように穿孔加工した。
【００５７】
穿孔加工後の基板は、長さ４００ｍｍの短冊状の基板に切断した後、これを目視観察して座屈の有無、孔と孔との間の亀裂や割れの有無を調べ、その穿孔性を次の基準により評価するとともに、製作コスト比較も行った。
〔穿孔性の評価基準〕
○：亀裂や割れおよび座屈が全く認められなかったもの、
△：亀裂や割れおよび座屈の発生箇所が１〜５箇所のもの、
×：亀裂や割れおよび座屈の発生箇所が５箇所を超えるもの。
〔製作コスト比較〕
１：発泡Ｎｉと同等、
２：発泡Ｎｉの０．７〜１倍、
３：発泡Ｎｉの０．７倍未満。
【００５８】
前記した以外にも、比較のための基板として、全幅Ｌと集電部の幅Ｌ_１が前記の寸法と同じで、他の条件が異なる基板、即ち、箔の製造時に多孔部が形成された電解Ｎｉ孔箔からなる基板（試験番号２９）と、従来のパンチングメタルからなる基板（試験番号３０〜３２）も準備した。また更に、発泡ニッケルからなる基板（試験番号３３）も準備した。
【００５９】
製作および比較のために準備した基板は、試験番号１１と３３の基板を除き、その表面に、厚さがいずれも２μｍのニッケル粉の多孔質な焼結処理層を形成させた。この焼結処理層は、主成分が３０質量％のカーボニルＮｉ粉末と、１質量％の増粘剤（カルボキシメチルセルロース）である水系ペーストを所定の厚みに塗布した後、水素ガス雰囲気中で焼鈍することにより形成させた。その際、焼結温度は９５０℃とした。
【００６０】
ニッケル粉の焼結処理層を形成させた基板は、その表面に水酸化ニッケル（Ni(OH)_２）からなる種々の厚さＴの活物質を担持させてニッケル正極用の板とした後、以下に述べる種々の試験に供してその諸性能を調べる一方、これらを負極がいずれも下記の負極である電解液が飽和水酸化カリウム溶液の単２型円筒電池の正極に組み込み、その電池性能を調べた。なお、ニッケル正極用の板としての製作コスト比較も行った。
《負極》
基板；材質：Ni電解箔、厚さ：20μm、全幅：39mm、集電部の幅：２mm（両
側で４mm）、多孔部の開孔率：30％、孔径：1.5mm。
活物質；水素吸蔵合金｛MmNi_５−Ｘ（Mm：Ce-La-Nd-Pr、x：Co,Mn,Al）｝、
担持厚さ：両面とも0.4mm。
【００６１】
水酸化ニッケル（Ni(OH)_２）からなる種々の厚さＴの活物質は、次のようにして担持させた。水酸化ニッケル粉末１００ｇに対して、黒煙粉末１０ｇ、ニッケル粉末５ｇ、コバルト粉末１０ｇ、カルボキシメチルセルロースの３質量％水溶液５５ｇ、およびスチレン−ブタジエンラバーの４８質量％水分散液５ｇを練り合わせてペースト状にして容器に収容する。次いで、基板をこの容器内を通過させてその両面にペーストを塗布した後、鋼製のスリットに通してペーストの厚さを均一にしてから乾燥処理し、その後ローラプレスすることで所定の厚さＴにした。
〔活物質の密着性試験とその評価基準〕
密着性試験は、活物質を担持させた後の基板を曲げ角度１８０゜で曲げ−曲げ戻す試験を５回繰り返し、試験後、活物質の脱落面積を求め、下記の基準で評価した。
１：脱落面積が１０％を超えるもの、
２：脱落面積が２〜１０％のもの、
３：脱落面積が２％未満のもの。
〔導電性▲１▼の試験とその評価基準〕
導電性▲１▼の試験は、製作した単２電池について、０．１Ｃで１２時間充電し、１時間の休止後、０．２Ｃで電圧が１Ｖになるまで放電する操作を１サイクルとする試験を３サイクル行い、３サイクル後の正極の活物質利用率を調べ、下記の基準で評価した。なお、正極の活物質利用率(％)は式「（実測放電容量／正極の活物質量から求められる理論放電容量）×１００」により求めた。
【００６２】
１：活物質の利用率が８０％未満のもの、
２：活物質の利用率が８０〜９０％のもの、
３：活物質の利用率が９０％を超えるもの。
〔導電性▲２▼の試験とその評価基準〕
導電性▲２▼の試験は、上記の導電性▲１▼の試験に引き続いて、０．３Ｃで４時間充電し、１時間休止後、０．５Ｃで電圧が１Ｖになるまで放電する操作を１サイクルとする試験を１００サイクル行い、１００サイクル後の正極の活物質利用率を導電性▲１▼の試験の場合と同様の方法により調べ、下記の基準で評価した。
【００６３】
１：活物質の利用率が６０％未満のもの、
２：活物質の利用率が６０〜８０％のもの、
３：活物質の利用率が８０％を超えるもの。
【００６４】
以上の試験結果を、基板の諸元等と併せて、表２〜表５に示した。
【００６５】
【表２】

【００６６】
【表３】

【００６７】
【表４】

【００６８】
【表５】

【００６９】
表２〜表５に示すように、本発明の基板およびこれを用いた電極（試験番号２〜４、７〜１１、１３、１５、１６、１８および２０〜２６）は、いずれも良好な結果が得られている。中でも、箔の厚さが本発明で規定する範囲内であり、孔の径ｄ、中間部の幅Ｌ_２と開孔率Ｙ、多孔部の幅Ｌ_３と開孔率Ｘ、バリの高さｈ、バリ先端部の分割数と屈曲の有無、活物質を担持させる直前の引張強さ、活物質の厚さＴとバリの高さｈとの関係のいずれもが本発明で望ましいとする範囲内にあるもの（試験番号２〜４、７、１１、１３、１５、２０および２２〜２５）は特に良好である。これに対し、比較例の試験番号１、５、６、１２、１４、１７、１９および２７は、孔の穿孔加工性、活物質の密着性等が劣る。
【００７０】
【発明の効果】
本発明の電極用基板は、集電部と多孔部の間に中間部を設けたので、集電部近傍の剛性が大きく、集電部と孔空き部の境界での座屈や破断が生じない。その結果、電極への成形加工を円滑に行うことができ、その電極を組込んだ電池は電極破損を生じる恐れがない。また、基板として厚さを従来以上に薄くした安価な電解析出ニッケル箔を採用したので、活物質を多く担持させることができ、高性能で、しかも小型、軽量で安価な電池の提供が可能になる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極用基板例の左半分を示す平面図である。
【図２】中間部の開孔率の漸減パターン例を示す図である。
【図３】バリの断面形状の一例を示す断面図である。
【図４】バリの他の断面形状の一例を示す断面図である。
【図５】本発明の電極例を示す断面図である。
【符号の説明】
１：ニッケル箔、
２：集電部、
３：中間部、
４：多孔部、
５：孔、
６：バリ、
６ａ：先端曲折バリ、
７：活物質。

Claims

ニッケル水素電池およびニッケルカドミウム電池の正極に用いられる、電解析出法で製造された厚さが８〜３０μｍのニッケル箔であって、孔のない集電部、多孔部およびこれら両部の間の中間部を有し、中間部の開孔率が多孔部の開孔率Ｘから開孔率ゼロの集電部にかけて漸減しており、上記多孔部および中間部の孔は穿孔時のバリを残したものであることを特徴とする電極用基板。
ニッケル粉の焼結処理層を孔の穿孔後に両面に施したことを特徴とする請求項１に記載の電極用基板。
請求項１から２までのいずれかに記載の電極用基板の両面に、活物質を担持させたことを特徴とする電極。
活物質を担持させる直前の電極用基板の引張強さが５００ＭＰａ以下であることを特徴とする請求項３に記載の電極。