JPH01246762A - ペースト式電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野１ 本発明は、各種の電池に使用されるペースト式電極の製
造方法に関する。

［従来の技術及び課局］ 従来のペースト式電極では、ペーストの保持と集電作用
を兼ねる電極基板として金網、パンチトメタル又はラス
メタル等の２次元構造のものが主に使用されている。こ
うした電極基板を有するペースト式電極では、活物質を
含むペースト中に電極基板を通過させ、自然に付着され
たベース′トをスクレーバーによって厚さを揃えるとい
った比較的簡単な方法で製造することができる。しかし
ながら、かかるペースト式電極でば電極基板が２次元構
造であるため集電性能及び引張りや曲げに対する強度が
不足するという問題があった。

このようなことから、最近、発泡メタル、焼結金属繊維
等の３次元構造を持ち、かつ多孔度が９０〜９８％と高
い電極基板を有するペースト式電極が開発され、一部実
用化されている。かかる３次元構造を有する電極基板を
用いたペースト式電極では、全体に微細な金属マトリッ
クスを有し、集電性能、電極強度が優れているため、充
放電が可能で重負荷用途を主とするニッケルーカドミウ
ム電池等に用いられている。かかるペースト式電極では
、性能の安定化及び信頼性の向上の観点から、３次児構
造の電極基板における微細な金属マトリックス中に活物
質を含むペーストを均一かつ充分な量で充填する必要が
ある。

ところで、上記ペースト式電極は■、３次元構造を有す
る電極基板にペーストをゴムへらなどの柔軟性をもつ擦
り具により擦り込んで充填する方法、■、低粘性のペー
スト中を電極基板を移動させると共に、該ペースト中に
配置した回転するローラによりペースに脈動を与えて電
極基板にペーストを浸透、充填する方法が採用されてい
る。こうして製造されたペースト式電極では、ガス発生
を伴う充放電の繰り返しを行なうと膨潤し易いため、集
電性能が劣化して容量低下を招く。これは、主として充
放電の際のガス発生が電極の内部で起こり、そのガス圧
が電極を内部から膨ませているものと考えられる。

そこで、ペースト式電極表面の導電性を高めることによ
りガス発生を電極表面で優先的に起こさせしめるために
従来では、ペーストの充填直後に水洗して電極基板の表
面近傍に付着したペーストを除去する方法、ペーストの
充填、乾燥後に振動を与えて基板の表面近傍に付着した
ペーストを除去する方法が採用されている。しかしなが
ら、これらの方法ではいずれも電極基板の表面近傍に付
着したペーストを効率よく、かつ安定的に除去すること
は困難であり、量産性に欠けるものであった。

本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたも
ので、３次元構造の電極基板にペーストを充填した後で
の該基板の表面近傍に付着したペーストを効率よくかつ
安定的に除去し得るペースト式電極の製造方法を提供し
ようとするものである。

［課題を解決するための手段］ 、本発明は、３次元構造を有する電極基板に活物質を含
むペーストを充填してなるペースト式電極の製造方法に
おいて、前記電極基板中に前記ペーストを充填した後、
該ペーストの乾燥前に該電極基板の両側に回転する一対
又は複数対のローラを近接して配置し、各ローラの回転
により基板表面近傍のペーストを除去することを特徴と
するペースト式電極の製造方法である。

上記３次元構造の電極基板としては、例えば発泡メタル
、焼結金属繊維等を挙げることができる。

上記ペーストとしては、■水酸化ニッケルなどの正極活
物質とカルボキシメチルセルロース、メチルセルロース
、ポリアクリル酸ソーダなどの結着剤と水などの分散剤
の組成からなる正極用ペースト、■酸化カドミウムなど
の負極活物質とポリビニルアルコールなどの結着剤とエ
チレングリコールなどの分散剤の組成からなる負極用ペ
ーストを挙げることができる。なお、前記正極用ペース
トには必要に応じて利用率を高めるために水酸化コバル
ト、特にβ−Ｃｏ　　（ＯＨ）２を添加してもよい。

上記電極基板へのペーストの充填手段としては、例えば
電極基板にペーストをゴムへらなどの柔軟性をもつ擦り
具により擦り込んで充填する方法、ペースト中に電極基
板を移動させると共に、ペースト中に該基板と近接して
配置したローラを基板の進行方向又は逆方向に回転させ
ることによって充填する方法を採用し得る。いずれの方
法においても、電極基板がペースト中にほぼ埋没した状
態で充填が行われる。

上記一対又は複数対のローラは、ベースド中で安定であ
り、かつ回転によっても変形を生じない材料から形成す
ることが望ましく、例えばステンレスなどの金属、ゴム
等を挙げることができる。

また、ローラの表面は平滑でも微細な溝等を加工した形
状にしてもよい。こうしたローラの電極基板両面への配
置にあたっては、それらのクリアランスが小さい程、電
極基板の表面近傍に付着したペーストの除去を効率よく
できるため有効である。

また、ローラの回転数は数１０ｒｐ−以上とすることが
望ましい。更に、ローラの回転方向は基板の移動方向と
同方向でも、逆方向でも変わらない。但し、ペーストが
充填された長尺の電極基板にを対象とした場合には該電
極基板の表面近傍に付着したペーストが一旦ローラ側に
移行してペーストが過剰となると、ローラの回転により
電極基板との距離が小さくなってゆく過程でローラ側の
ペーストが基板側に戻される恐れがある。このような場
合には、基板の移動方向に沿って一対又は複数対のロー
ラを回転させることが望ましい。

［作用］ ３次元構造を有する電極基板にペーストを充填した後に
おいては、ペースト自身の保持力あるいは表面張力等に
よって電極基板表面にペーストが数１００００ミフロン
〜リの厚さで付着している。

こうしたペースト充填後の電極基板の両面に回転する一
対又は複数対のローラを近接して配置することによって
、基板表面に対してローラ距離が最短となり、再び離れ
ようとする時にペーストが表面積の大きいローラ側に移
行して除去される。従って、かかる工程で表面近傍のペ
ーストを除去した後、プレス等を施すことによって、３
次元構造の電極基板の露出により表面付近の金属密度が
高く、導電性を高めることができるため、充電時のガス
発生が基板内部に比べ表面で優先的に発生して膨張を抑
制した高性能、長寿命のペースト式電極を製造できる。

［発明の実施例］ 以下、本発明の実施例を第１図に示すペーストの充填と
表面近傍に付着したペーストの除去を行なう装置を用い
て説明する。第１図に示す装置は、底部にスリット状の
穴が開口されたホッパー１と、このホッパー１内に互い
に対向して配置された直径３０！ＩＩＩＩＩでステンレ
ス製の一対のペースト充填用ローラ２ａｓ　２ｂと、前
記ホッパー１の上方に矢印方向に回転され、後述する電
極基板の両面どの距離を夫々０．５　ｒｔｍに設定した
一対のペースト除去用ローラ３ａ、　３ｂとから構成さ
れている。

まず、水酸化ニッケル粉末１００重量部にカルボキシメ
チルセルロース０．５　ＴＪ量部及び蒸溜水３５重量部
を加えて混練することによりペーストを調製した。

次いで、第１図に示す装置のホッパー１内に前記組成の
ペースト４を収容した。つづいて、厚さ１−５ＪＩＮ％
空隙率９２％の焼結ニッケル繊維からなる３次元構造の
電極基板５を一定の速度で前記ホッパ−１底部の穴から
その内部のペースト４中を通過させて上方に移動させな
がら、該電極基板５の両側に近接して配置した一対のペ
ースト充填用ローラ２ａｓ　２ｂを矢印方向に３００　
ｒｍの条件で回転させることにより、ペースト４を電極
５に充填した。

ひきつづき、ペースト４を通過した直後の電極基板５を
矢印方向に１００　ｒｐｎ＋の速度で回転する一対のペ
ースト除去用ローラ８ａ、　３ｂ間にその両面を近接さ
せて挿通させた。この時、第２図に示すように電極基板
５表面に対してローラ３ａｓ　ａｂの距離が最短となり
、再び離れようとする際にペースト４が表面積の大きい
ローラ３ａｓ　３ｂ側に移行して除去された。こうした
工程により第３図に示すように電極基板５にペースト４
が充填され、かつ基板５の表面近傍のペーストが除去さ
れたペースト式ニッケル正極を製造した。

比較例 一対のペースト除去用ローラーの代りに厚み揃え用のス
リットを配置した以外、°第１図と同様な構造の装置を
用い、実施例と同様に焼結ニッケル繊維からなる電極基
板にペーストを充填した後、厚み揃え用のスリットを挿
通させてペースト式ニッケル正極を製造した。

しかして、本実施例及び比較例のニッケル正極をセパレ
ータ、カドミウム対極と共に巻回して発電ユニットを形
成し、これを容器内に収納してＡＡタイプのニッケルカ
ドミウム電池を組立てた。

なお、電解液として５ＮのＫＯＨ溶液を用いた。

これら各電池について、充電０．５　ｃ　、　１５０％
及び放ｉｉ１．ｏ　ｃ　、　１．ＯＶ終止からなるサイ
クル充放電試験を５００サイクルまで行なった。その結
果を第４図に示す。

第４図から明らかなように比較例の電池では、３００サ
イクル経過後において放電容量が急激に減少していくの
に対し、本実施例の電池では５０Ｇサイクル経過後も初
期放電容量を維持していることがわかる。

［発明の効果］ 以上詳述した如く、本発明によれば３次元構造の電極基
板にペーストを充填した後での該基板の表面近傍に付着
したペーストを効率よくかつ安定的に除去でき、充放電
時での膨張が抑制された高性能、高寿命のペースト式電
極の製造方法を提供できるものである。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の実施例で使用したペーストの充填と表
面近傍に付着したペーストの除去を行なう装置を示す概
略図、第２図は第１図の装置のペースト除去用ローラの
作用を説明するための概略図、第３図は本実施例により
得られたペースト弐゛ニッケル正極を示す概略図、第４
図は実施例及び比較例の電池における充放電サイクル数
と放電容量との関係を示す特性図である。 ■・・・ホッパー、２ａ、　２ｂ・・・ペースト充填用
ローラ、３ａ、　３ｂ・・・ペースト除去用ローラ、４
・・・ペースト、５・・・電極基板。 出願人代理人　弁理士　鈴江武彦 ＷＪ１図 第２図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 　３次元構造を有する電極基板に活物質を含むペースト
   を充填してなるペースト式電極の製造方法において、前
   記電極基板中に前記ペーストを充填した後、該ペースト
   の乾燥前に該電極基板の両面に回転する一対又は複数対
   のローラを近接して配置し、各ローラの回転により基板
   表面近傍のペーストを除去することを特徴とするペース
   ト式電極の製造方法。