JP4790205B2 - 電池用電極 - Google Patents
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Description
・体積における樹脂の割合が高すぎる場合、および/または
・板または他の形状でもよいが、製造時にプレスが少なすぎる場合、あるいは不均一な力でプレスされる場合、および/または
・低い充填密度につながる粒子径分布である場合、および/または
・平均の粒子径が小さすぎる場合、および/または
・硬化時の樹脂の収縮が不充分である場合、および/または
・早すぎる樹脂の硬化、高すぎる樹脂の粘度(もともと粘度が高い、あるいは型の温度が低すぎるため)、または少なすぎる型のクリアランスにより、余剰の樹脂が奔流として型から排出されなかった場合
に、電極の導電性が低くなる傾向がある。
・体積における樹脂の割合が低すぎる場合、および/または
・粒子径分布が低い充填密度をもたらし、樹脂によって満たされるべき粒子間の空孔の体積が多く、それゆえ体積における有効な樹脂の割合が低くなってしまう場合、および/または
・平均の粒子径が大きすぎる場合、および/または
・電極の製造時に樹脂が過剰に収縮し、粒子との接着が乏しいため、硬化時に粒子に接する空孔および粒子のまわりの空孔が形成される場合、および/または
・樹脂の硬化が遅すぎる、樹脂の粘度が低すぎる(もともと粘度が低い、あるいは型の温度のため)、あるいは型のクリアランスが大きすぎるなどにより、樹脂のかなりの量が型から失われてしまう場合
に、貫通孔が許容しえないほど多くなる傾向がある。
・電気的に導電性であり、すなわち全体にわたる電気伝導率が0.5S・cm-1よりも大であり、とくに直交方向の伝導率が少なくとも約1S・cm-1であり、板の面にわたってほぼ均一である。
・漏れ電流が1A/m2よりも小さいことで示されるように、実質的に貫通孔がない(貫通孔があると、イオン種が孔を通って移動することができ、電池の自己放電を引き起こす)。
・鉛蓄電池の材料による化学的攻撃に対して耐性がある(主に酸、しかし酸化体PbO2および還元体Pbに対しても)。
・電解腐食に対して耐性がある(とくに、複極板の陽極側の充電のあいだに生じる酸化電位において)。
・電池の活化学物質(PbO2、PbSO4、Pb、3塩基性の硫酸鉛、4塩基性の硫酸鉛など)に対してなじみがよく接着性のある表面を提供する。
・薄い断面で機械的に丈夫である。樹脂と微粒子とからなる電極は、通常、硬化後は充分に丈夫であるけれども、平坦な板の表面にモールド成型による格子を設けることにより、薄い板の剛性が増す。
・電池の充電時に生じる電位において、酸素や水素の発生に触媒作用を及ぼすことがない。
・接着剤およびシール剤および/またはメカニカルシールを適用できる表面を提供する。
・理想的には、ある表面の特徴(三角、四角、六角あるいはほかの碁盤目パターンの格子など)を有しており、それによって形成される各区画(cells)に、活ペースト材料を容易かつ均一に広げることができ、かつ電池の充放電サイクルのあいだにペーストの動きを抑える。
・理想的には、重量が軽い。
Ti4O7 26%
Ti5O9 69%
Ti6O11 5%
100体積% 300μmより小
95体積% 150μmより小
90体積% 125μmより小
50体積% 85μmより小
10体積% 40μmより小
Claims (47)
- 熱硬化樹脂の成型体からなり、接触する導電性粒子によって規定される導電経路を有し、該導電性粒子が式TinO2n-1(nは4以上)のマグネリ相亜酸化チタンであり、
前記成型体が、1.8g/ccあるいはそれ以上の密度であり、
実質的に貫通孔がなく、漏れ電流が1A/m2よりも小さいことを特徴とするバイポーラー電極用基板。 - 前記亜酸化チタンが、Ti4O7、Ti5O9、およびTi6O11からなる請求項1記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記粒子が、平均粒子径の50%よりも小さい標準偏差の粒子径分布を有する請求項1または2記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記樹脂が、電池の酸電解質に対して耐性を有する請求項1〜3のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記熱硬化性樹脂がエポキシである請求項1〜4のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 接続性を増すため、高アスペクトおよび/または低アスペクトの亜酸化チタンの粒子を含有する請求項1〜5のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 全体にわたる伝導率が0.5S・cm-1よりも大きい請求項1〜6のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 板の表面に対して直交方向の伝導率が1S・cm-1よりも大きい請求項7記載のバイポーラー電極用基板。
- 平坦なまたは曲率を有する前記板の形状である請求項1〜8のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- その表面に純鉛または鉛合金の薄い金属の層が形成されている請求項1〜9のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記金属の層が、腐食速度の異なる複数の領域を有している請求項10記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記金属の層が、二酸化鉛またはドープした二酸化錫の層で置換されている請求項11記載のバイポーラー電極用基板。
- フランジを有する板からなり、該フランジにより、電池中において板電極がケーシングとシールされうる請求項9記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記板電極がケーシング内でシールされ、該ケーシングが前記フランジに接着剤または溶接で固定されている請求項13記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記フランジが、亜酸化チタン粒子を含有しない請求項13または14記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記板が、ケーシングの挿入溝に挿入されている請求項13〜15のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記成型体が、板の形状であり、該板が、その表面にモールド成型による格子またはメッシュを設けられている請求項1〜16のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記成型体が、板の形状であり、該板が、冷却用の溝を有する請求項1〜17のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 活物質ペーストを受けつけて保持するため、電極用基板の表面が、表面の変形を有している請求項1〜18のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記変形が、型により、表面にモールド成型されている請求項19記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記変形が、電極用基板がモールド成型されたのちに表面に形成される請求項19または20記載のバイポーラー電極用基板。
- 前記変形の寸法および形状が、ペーストの量を調節して板の格子部分に塗布することができるようにされている請求項19〜21のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板。
- 未硬化樹脂、該樹脂の硬化剤および式TinO2n-1(nは4以上)のマグネリ相亜酸化チタンである導電性粒子を混合する工程と、混合物を型へ位置付ける工程と、混合物を、接触する熱硬化性樹脂に保持される亜酸化チタン粒子によって規定される導電経路を有する実質的に空孔のない成型体電極用基板へと成型する工程とからなり、
前記成型体が、1.8g/ccあるいはそれ以上の密度であり、1A/m2よりも小さい漏れ電流を有するバイポーラー電極用基板の製造方法。 - 成型前に、前記亜酸化チタン粒子が、平均粒子径の50%よりも小さい標準偏差の粒子径分布を有する請求項23記載の方法。
- 前記亜酸化チタンの粒子が、伝導度を増大させるため、まず一定期間ガスに曝される請求項23または24記載の方法。
- 前記ガスがヘリウムまたは水素である請求項25記載の方法。
- 前記未硬化樹脂が、20℃にて50Pa・sよりも小さい粘度を有する請求項23〜26のいずれかに記載の方法。
- 前記樹脂がエポキシ樹脂である請求項23〜27のいずれかに記載の方法。
- 未硬化の樹脂と硬化剤が混合され、亜酸化チタン粒子が生地を形成するために添加され、その後該生地が、あらかじめ加熱された型に加えられる請求項23〜28のいずれかに記載の方法。
- 樹脂成分と亜酸化物粒子が、まずシート状の成型混合物へと成型され、該成型混合物が均一に型内に配置される請求項29記載の方法。
- 前記シート状の成型混合物の一面または両面に、純鉛または鉛合金の薄い金属箔を適用する工程を有する請求項30記載の方法。
- 前記型をヒートプレスに設置し、圧力を印加する工程を有する請求項30または31記載の方法。
- 前記圧力が2000Paを超える請求項32記載の方法。
- 前記型を35℃よりも高温に加熱する請求項32または33記載の方法。
- 前記型を70℃よりも高温に加熱する請求項34記載の方法。
- 成型品を型から取りだし表面を清浄化する工程を有する請求項23〜35のいずれかに記載の方法。
- 前記清浄化の方法がグリット・ブラストを含む請求項36記載の方法。
- 前記清浄化の方法がコロナ放電処理を含む請求項36記載の方法。
- 前記清浄化の方法がプラズマの適用を含む請求項36記載の方法。
- 成型過程において、余剰の樹脂を型から排出させる請求項23〜39のいずれかに記載の方法。
- その後に電極用基板に活物質ペーストを塗布する請求項23〜40のいずれかに記載の方法。
- 活物質ペーストを塗布する前に、電極用基板に純鉛または鉛合金の薄い金属の層を設置する工程を有する請求項41記載の方法。
- 成型プレス内で樹脂が硬化するうちに、電極用基板の表面に純鉛または鉛合金の薄い金属箔をプレスする工程を有する請求項42記載の方法。
- 前記純鉛または鉛合金の薄い金属箔の厚さが最大200ミクロンである請求項43記載の方法。
- 前記純鉛または鉛合金の薄い金属の層を電気めっきによって設け、該めっきのめっき溶液に所望により分散質を加えてもよい請求項42記載の方法。
- 請求項1〜22のいずれかに記載のバイポーラー電極用基板、あるいは請求項23〜45のいずれかに記載の方法によって製造したバイポーラー電極用基板を有する電池。
- 複数の電極および酸電解質からなる請求項46記載の電池。
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