JPH0210661A

JPH0210661A - 端板電極の製造法

Info

Publication number: JPH0210661A
Application number: JP63160502A
Authority: JP
Inventors: Akihiko Hirota; 広田　明彦
Original assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Current assignee: Meidensha Corp; Meidensha Electric Manufacturing Co Ltd
Priority date: 1988-06-28
Filing date: 1988-06-28
Publication date: 1990-01-16
Anticipated expiration: 2015-10-30
Also published as: JP3104226B2

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】Ａ、産業上の利用分野本発明は、亜鉛臭素二次電池等に使用する端板電極の改
良された製造法に関するものである。

Ｂ０発明の概要本発明は、それぞれグラスファイバーを含有させた２枚
のポリオレフィン製枠材の間にこの枠材より稍々小さい
サイズのカーボンプラスチック基板を挟み込み、この基
板の周囲にグラスファイバーを含有させた中枠材を当て
がって板周囲の面を合わせたものを加圧成形してグラス
ファイバーを含有させた平板枠つき中間電極とすると共
に、この枠つき中間電極の２枚の間にリード取出し用金
属メツシュを挟みグラスファイバーを含有させたポリオ
レフィン製背板上に載置して加圧成形することからなる
端板電極の製造法に関するものである。

Ｃ１従来の技術亜鉛−臭素電池における端板電極の作製は、従来では第
８図に示すように、その構成物であるカーボンプラスチ
ック電極基板ｌ、ポリエチレン製枠材２、ポリエチレン
中枠材３、リード取出し用金属製メツシュ４、端板用背
板５と陽極の場合は、さらに接液面に表面処理材６を積
み重ねてこれらを一括してコンプレッションモールド用
金型に入れ、ヒートプレス成形していた。

この方法によると、材料を一括して金型に入れるのでコ
ンプレッション作業そのものが一度で済むという利点を
有するものであり、この種の成形技術としては非常に多
用されているものであった。

Ｄ０発明が解決しようとする課題ところが、構成材料の種類や固数が極めて多く、従って
作業が煩雑であるうえにヒートプレスするまでに時間を
要するという問題があった。

さらに上述のように、構成物の数が多いことから、金型
内ないしは構成材料間に空気を除去しきれずに残ってい
ることから、従って成形品の表面にはそれが原因とみら
れる凹凸の不均一さがしばしば認められた。

また、陽極端板用電極においては、基板電極の表面処理
材であるカーボンプラスチックと電極との付き具合が重
要なポイントとなるが、従来の方法であると枠材へリー
ド取出し用金属メツシュ等とカーボンプラスチックとの
密着具合や成形状態を中心にプレス条件を決定していた
ために、必ずしも陽極表面処理材が後で電極特性を向上
させるに十分な状態で成型されているということが言え
ず、特性のうえでも問題点があった。

従って上記のような問題点を解消する新たな成形方法や
成形条件を見出す必要があった。

特に電極面積が大きくなり構成物の重量等も増える方向
に検問すると、この問題に対する解決策は重要な課題で
あった。

このような従来技術における問題点を解決するために、
本発明に到る過程として、先ず平板枠付中間電極を成形
し、次にこの枠つき中間電極の２枚の間にリード取出し
用金属メツシュを挟みポリオレフィン製背板上に載置し
て加圧成形することからなる端板電極の予備の製造方法
が考えられる。

すなわち従来は端板電極を作製する場合、カーボンプラ
スチック電極、ポリエチレン製枠材、同背板等の構成材
料を一括して重ね合わせ、コンプレッションモールド用
金型に投入していたが、その工程のうち、先ず第６図に
示したように、２枚のポリエチレン製枠材２の間にポリ
エチレン製中枠材３およびカーボンプラスチック基板１
を挟み込んで形成して平板枠付き中間電極ＩＯを形成し
ておき、次いで第７図に示したようにこの平板枠付き中
間電極ｌＯの２枚を用意してその間にリード取出し用金
属メツシュ４を挟み、かつポリエチレン製背板５と重合
して全体を加圧成形するという二段の工程を採用して最
終成型品を作製するものである。

このような予備の方法を採用することにより、従来法を
実施していた場合に生じていた問題、すなわち構成物が
多いために金型への材料投入時における構成材料のみだ
れや構成物を整える手間が大幅に解消され、また構成材
料が多いために生じるプレス時の残存空気による電極お
よび枠材面の凹凸等が解消され得るのである。

従って、上記予備の方法を実施すると最終成形時では、
ヒートプレスの作業内容は、実質的に従来方法よりも大
幅に簡素化されるに至った。

しかしながら、上記本発明に到る予備の製造方法におい
ても、なおかつ枠材部分とカーボンプレス基板（電極）
との密着性や枠部分の成形性はコンプレッション機械の
操作に依存し、金型内に残る残留ガス抜きの操作や、加
熱温度１時間、プレス圧等の条件が悪いと、上記の密着
性や成形性が悪くなる傾向がある。したがって同じ製造
条件でも歩留りが悪く、端板電極−枚当たりの製造時間
も長くなるのが現状であった。

本発明は前述した各問題点を解決したもので、その目的
はら前述の予備の製造方法を生かし、なおかつ成型性や
密着性を良くするために、使用する枠材料ボレエチレン
樹脂にグラスファイバーを含有するものを用いるか、又
はグラスファイバーを、使用する樹脂とともに挿入して
成形することにより、成形性に優れかつ枠部材とカーボ
ンプラスチックとの密着性も優れて歩留りの向上を図る
ことである。

８９課題を解決するための手段本発明は上記目的を達成するために、第１図に示したよ
うに、グラスファイバーからなるグラスファイバーシー
ト７を挿入するか又はグラスファイバーを含有する２枚
のボレエチレン製枠材２の間にグラスファイバーからな
るグラスファイバーシート７を挿入するか又はグラスフ
ァイバーを含有するボレエチレン製中枠材３およびカー
ボンプラスチック基板ｌを挟み込んで成形して平板枠付
き中間電極１０ａを形成しておき、次いで第２図に示し
たようにこの平板枠付き中間電極１０ｉの２枚を用意し
てその間にリード取出し用金属メッンユ４を挟み、かつ
グラスファイバーからなるグラスファイバーシート７を
挿入するか又はグラスファイバーを含有するボレエチレ
ン製背板５ａと重合して全体を加圧成形するという二段
の工程を採用して最終成型品を作製するものである。

この工程を具体的に示したのが第４図である。

このような方法を採用することにより、従来法を実施し
ていた場合に生じていた問題、すなわち構成物が多いた
めに金型への材料投入時における構成材料のみだれや構
成物を整える手間が大幅に解消され、また構成材料が多
いために生じるプレス時の残存空気による電極および枠
材面の凹凸等が本件の解消され得るのである。

従って、本発明を実施すると最終成形時では、ヒートプ
レスの作業内容は、実質的に従来方法よりも大幅に簡素
化されると共に、成形性の良い状態で歩留りが向上し、
かつ枠部材とカーボンプラスチックとの密着性も向上し
た。

２９作用本発明における第ｉ段階の構成物である中間電極の成型
方法は、従来のコンプレッション法による平板中間と同
様であり、構成材料自体にも変更はない。

しかし、最終的に端板電極を成型した後での、特に陽極
とにる表面処理材接着部分の状態やその特性を左右する
要因が、この表面処理平板中間電極の作製時点にあると
いうことを考慮すると、その成形条件には特に注意を払
うことが必要で、平板中間電極成形時のヒートプレスの
温度およびプレス圧力として、例えばプレス温度１５０
　’Ｃ程度、材料投入時の金型温度をおよそ１３５〜１
３７℃、圧力５０〜６０ｋｇ／ｃｍ’Ｇまでの間に２回
のガス抜きを行い、次いでこの圧力を維持したまま所定
時間成形を実施したのち冷却を始め金型温度が１！５〜
１１３℃にまで低下したところで材料をとり出すという
操作を行うことにより最も好ましい結果が得られやすい
。

なお、ここで言う表面処理材とは、導電性シート（例え
ばフッソ系導電性シート、炭素維持等）であり、特に萌
記のような成形条件を実施する際にはクロス形態の炭素
維持を使用するのが好ましいまた、最終成型品である端板電極の成形プレス条件は、
陽極電極を成形する場合には、表面処理を施している中
間電極を用い温度を１３０℃に維持しているプレスによ
り６０ｋｇ／ｃｍ”Ｇで１分間プレスを行いその後冷却
をして金型が１１５〜１１３℃程度になった時点で成形
品を取出すようにする。

一方、陰極電極を成形する時は、表面処理を施していな
い中間電極を１３０℃に設定しているプレスにおき、２
回のガス抜きを行いながら６０ｋｇ　／　ｃ　ｍ″Ｇ迄
昇圧してこの圧力下で５分間維持した後、冷却を行い、
金型温度が１１５〜１１３℃程度になった時点で成形品
を取出すようにするのである。

Ｇ、実施例次に種々のプレス条件で作成した陽極端板についての実
施例を示す。

実施例第１図に示した構成の材料についてと前記した端板用平
板枠付電極プレス条件で、端板用平板枠付電極（表面処
理材有り）を４枚、表面処理材無しの端板用平板枠付電
極を３枚作り、また第２図に示したような構成と前述の
陽極端板成形条件（但し、成形圧力のみは次の通り）は
で３種の陽極端板を作製した。

これら３種の陽極端板と残った表面処理材有りの端板用
平板枠付電極について、それぞれ対極をカーボンプラス
チックにしてハーフセルを構成し、銀−塩化銀電極を参
照電極として放電４位特性を検討した。

なお、この測定では、電解液として３モル／Ｑ臭化亜鉛
溶液に臭素を溶解させたもの（Ｂ　ｒ　を濃度０．４〜
１．０モル／Ｑ）を使用し、２５℃の液温条件のもとて
定電流でのＶ−１特性についてテストを行った。

放電々位Φ（ＶｖｓＡＧ　　Ａｇ　Ｃｌ　）および過電
圧Ｕ（ｍＶ）とそれぞれの体積抵抗（Ω−ｃ　ｍ　）お
よび電極部分の厚みを次表にまとめた。

なお、表中、電流密度はＪ　（ｍＡ／ｃｍ”）、電極厚
さＤ（ｍｍ）、で表した。

また端板電極（［）〜（ＩＩＩ）については、プレス圧
力と各特性について第５図に示した。

電流密度ｍＡ／ｃｍ” ＊：電極の厚さは、いづれもリード取出し用金属メツシ
ュおよび背板の厚さを含む。

前表の結果から明らかなように、端板電極■以外は、プ
レス圧が作用して成形後の形状に異常が発生している。

また表および第５図から、プレス圧が高いと電極の厚み
が小さくなるとともに比抵抗も小さくなるが、過電圧は
逆に増加し放電特性の挙動は悪くなることが判る。

これは、２枚の中間電極とその間のリード取り出し用金
属メツシュとのプレス圧力による密着度と、陽極面とな
る表面処理材の形状変形との兼合いによる結果である。

放電特性のみを考慮すれば、プレス圧力が小さい方が良
いが、成形品の出来具合を見ると、プレス圧が小さ過ぎ
ても、逆に大きすぎても良くないことが判る。

従来法によって電池極板を製造するときは、製品の大き
さが８００ｃｍ’以下（およそＩｋｗ級の電池サイズに
相当する）の場合にはそれほどの不都合は起こらないが
、それ以上に能力を発揮させるための大型の電池用電極
を形成させようとする場合には、構成材料が多いために
材料間の不揃いや成形中に生じる残存エアの問題など成
形物およびその作業性に種々の問題が生じていたが、本
発明の方法によるとこのような問題は完全に解決され、
生産性を一段と向上させ得るものである。

前述と同様な成形圧条件のもとで、成形に使用する中枠
材に、（Ａ）ポリエチレン樹脂を用いた本発明に到るも
の、（Ｂ）ポリエチレン樹脂と約１ｍｍ厚さのグラスフ
ァイバーマットを重ねて用いた本発明の第１の方法によ
るもの、（Ｃ）本発明の第２の方法によりポリエチレン
樹脂中枠材２枚にグラスファイバーマットをはさみ加圧
成形して１体としたグラスファイバー入りポリエチレン
樹脂中枠材（厚みは（Ａ）と同じ）を用いて、それぞれ
端板電極を作製し、作製した端板電極の成形状態、枠部
分とカーボンプラスチックの密着性（かみつき強度）、
特製に要した時間及びヒートプレスのみの所要時間を比
較した。第１表はその結果を示したものである。中枠材
にポリエチレン樹脂のみを用いた（Ａ）の方法のものは
枠材とカーボンプラスチックとのかみつき部分の密着強
度は、あまり高くなく、そのうえ成形状態も、枠部分の
表面に時おり金型の残存エアが残り、気泡状のふくれや
樹脂流れの跡等が発生することがあって不十分である。

さらに、その様な成形状態を解消して良い状態に保つた
めには、ヒートプレス工程において、保持時間、エア抜
き操作、予備加熱等に時間をかけるため、端板電極１枚
を製造するのにおおく時間が費やされるのが現状である
。

それに比べると中枠材にグラスファイバーを捜大したり
、グラスファイバー入りポリエチレン樹脂を用いると、
成形性、かみつき強度、製造時間。

ヒートプレス時間が改善され、特性及び作業性が向上さ
れていることが判る。これは、特にヒートプレス工程に
おいて中枠材にグラスファイバーを加えることによって
、金型内に残っている残存エアが吸収され、ポリエチレ
ン樹脂表面の成形性が良くなると、同時にカーボンプラ
スチックとのかみつき強度も増加されることによるもの
である。

なお、ここで用いられるグラスファイバーは樹脂補強用
の市販品であればいずれでも使用可能であり、例えば日
本バイリーン（株）製キュムラスＶＨ−５０７５の様な
シート、又はマット状のものが良い。特にポリエチレン
樹脂に含有させて一体化させて使用する場合においては
、（Ａ）の中枠材と同じ厚みで使用する必要が有るので
、例えば（Ａ）中枠材の厚み０．６ｍｍである場合、第
３図に示すように０．３ｍｍ厚の２枚のポリエチレンシ
ート３ａに、その厚み以下のグラスファイバー７又はマ
ットをはさみ、１２０℃以上の温度でヒートプレスする
と、圧力を調節することによって０　、６　ｍ　ｍ厚の
グラスファイバー入りポリエチレンシートが成形出来る
。また、あらかじめ上記の様に一体化したシートを用い
て端板作製する方法では、グラスファイバーシート又は
マットをポリエチレン中枠材に挟入して成形する場合よ
りも、中枠付同志又は中枠材と他の材料との相様性が良
く、より良好に成形される場合が多い。

＊、・・・引張強度で表す。

＊２・・・端板１枚当たりに作製に要する時間（中間電
極２攻＋端板電極作製に要するトータル時間）＊、・・
・中間ｉ極２枚と端板電極に要する、それぞれのヒート
プレス時間の平均値（金型の昇温、冷却ら含める。）次
に、（Ａ）と（Ｃ）の方法でそれぞれ端板電極を５０枚
ずつ作製し、それらの成形状態を観察して使用可能か否
かを判断し、部留りを比較した。

第２表はその結果を示したものである。（Ｃ）の方法に
よれば成形性が悪く、使用不可になった枚数が（Ａ）の
方法の場合よりも誠り、歩留りは著しく向上した。

第２表＊、・・・製造工程における不良も含む。

＊、・・・電気化学特性等、電池本体に構成して、電池
作動上不可能なものすなわち本発明によれば、端板電極の構成材料の中枠材
において、グラスファイバーシート又はマットを挟入す
るか又はグラスファイバーを含有したポリエチレン樹脂
を用いたところ、グラスファイバーがヒートプレス工程
で金型内に残存するエアを吸収するために、ポリエチレ
ン樹脂、又はカーボンプラスチック自体へエアが残って
気泡状のふくれが発生する現象が解消され、従来よりも
成形性が良くなった。それと同時に枠部分とカーボンプ
ラスチック部分のかみつき強度が増加した。

Ｈ１発明の効果本発明方法によれば、従来にみられた種々の不都合を解
消し、最終成形品の出来具合が従来方法によるものより
も良くなった。

陽極端板においては、その特性を左右する表面処理材の
電極基板とのハリ付き具合が問題になるが、本発明方法
によれば中間電極作製段階で特性をチエツクすることに
よって作製条件を規定し、その中間電極を用いて最終成
形品を製造する段階で再び陽極端板としての特性をチエ
ツクすることが可能であるため、結果として最も良い条
件で陽極端板を得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明による端板用平板枠付き中間電極の構成
を示す斜視図、第２図は本発明による端板用平板枠付き
中間電極を用いて端板電極を形成させる際の構成を示す
斜視図、第３図は本発明によるグラスファイバー入りポ
リエチレンシートの製作例を示す斜視図、第４図は端板
成形の順序を説明するための工程図、第５図は本発明方
法により形成した陽極電極板のプレス圧力条件に対する
各種特性の存在塵を示したグラフ、第６図は本発明に到
る過程における端板用平板枠付き中間電極の構成を示す
斜視図、第７図は本発明に到る過程における端板用平板
枠付き中間電極を用いて端板電極を形成させる際の構成
を示す斜視図、第８図は従来法による端板電極の製造を
行うときの構成を示した斜視図である。 ■・・・カーボンプラスチック基板、２・・・ポリエチ
レン製枠材、２ａ・・・グラスファイバー入りポリエチ
レンシート、３・・・ポリエチレン製中枠材、４・・・
リード取出し用金属メツシュ、５ａ・・・グラスファイ
バーを含有するポリエチレン製背板、６・・・陽極表面
処理材、７・・・グラスファイバーシート、ｌＯａ・−
・グラスファイバーを含有する平板枠付中間電極。第１図本発明の製造方法を示す斜視図１−力−ボンプラスチック基板２−　ポリエチレン製枠材３・−ポリエチレン製中枠材４−リード取出し用金属メツシュ５−　ポリエチレン製背板６−陽極表面処理材７−　グラスファイバーシート１〇−平板枠付中間電極第２図本発明の製造方法を示す斜視図第３図第図プレ又／Ｌ’７（ｋｇ／ｃｒｎ２）第４図

Claims

【特許請求の範囲】

（１）それぞれグラスファイバーより成るグラスファイ
バーシートを挿入するか又はグラスファイバーを含有さ
せた２枚のポリオレフィン製枠材の間に該枠材より稍々
小さいサイズのカーボンプラスチック基板を挟み込み、
この基板の周囲にグラスファイバーより成るグラスファ
イバーシートを挿入するか又はグラスファイバーを含有
させた中枠材を当てがって板周囲の面を合わせたものを
加圧成形して平板枠つき中間電極とし、この平板枠つき
中間電極２枚の間にリード取出し用金属メッシュを挟み
グラスファイバーより成るグラスファイバーシートを挿
入するか又はグラスファイバーを含有させたポリオレフ
ィン製背板上に載置して加圧成形することからなる端板
電極の製造法。
（２）枠材、中枠材、背板の材質をグラスファイバーを
含有するポリエチレンとしたことからなる特許請求の範
囲第１項に記載の端板電極の製造法。
（３）中間電極および端板電極製造の際の成形圧をおよ
そ５０〜６０ｋｇ／ｃｍ＾２としたことからなる特許請
求の範囲第１項に記載の端板電極の製造法。
（４）それぞれグラスファイバーより成るグラスファイ
バーシートを挿入するか又はグラスファイバーを含有す
る２枚のポリオレフィン製枠材の間に該枠材より稍々小
さいサイズのカーボンプラスチック基板を挟み込み、こ
の基板の周囲にグラスファイバーからなるグラスファイ
バーシートを挿入するか又はグラスファイバーを含有す
る中枠材を当てがって板周囲の面を合わせたものを加圧
成形してグラスファイバーからなるグラスファイバーシ
ートを接合するか又はグラスファイバーを含有する平板
枠つき中間電極とし、この平板枠つき中間電極２枚の間
にリード取出し用金属メッシュを挟みグラスファイバー
からなるグラスファイバーシートを、接合するか又はグ
ラスファイバーを含有するポリオレフィン製背板上に載
置し、かつ該ポリオレフィン製背板に当接しない平板枠
つき中間電極面に表面処理材を当てがうことからなる端
板電極の製造法。
（５）枠材、中枠材、背板の材質をグラスファイバーを
含有するポリエチレンとしたことからなる特許請求の範
囲第４項に記載の端板電極の製造法。
（６）中間電極および端板電極製造の際の成形圧をおよ
そ５０〜６０ｋｇ／ｃｍ＾２としたことからなる特許請
求の範囲第４項に記載の端板電極の製造法。
（７）表面処理材としてフッ素系導電性シートまたは炭
素繊維を使用することからなる特許請求の範囲第４項に
記載の端板電極の製造法。