JPH0221566A - 電池用電極基板 - 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） 本発明は電池用電極基板に係わるものであって、より詳
しくはニッカド電池、溶融塩燃料電池等の電池内のニッ
ケルメッキとして有用な電池用電極基板に係わるもので
ある。

（従来の技術） 従来電池用電極基板として多用されてきたニッケル極板
としては、ニッケルメッキした鋼板等のニッケル系金属
板にニッケル微粉を焼結せしめてなる多孔性の基板が一
般的であって、ニッカド電池の場合にはかかる多孔性の
基板に水酸化カドミウム、水酸化ニッケル及び金属カド
ミウム等の活物質を充填せしめて電極として使用してい
た。又、ほかに近年特にニッカド電池に求められている
高容量密度化に対応可能な高多孔率の電池用電極基板と
してシート状に成形したニッケル繊維の集合体を焼結し
てなる電池用電極基板がある。

（発明が解決しようとする問題点） しかし、従来一般的に用いられているニッケル系金属板
にニッケル微粉を焼結せしめてなる電池用電極板では？
θ係以上の多孔率を実現するのは難しく、強度及び曲げ
加工性にも問題があり又該基板の有する微孔の径が小さ
く、上記活物質の充填に多大の労力を要する欠点がある
。

又、シート状に成形したニッケル繊維の集合体を焼結し
てなる電池用電極板は、多孔率及び活物質の充填の容易
さの点では満足すべき品質を呈するが、形が崩れ易い欠
点がある。

本発明者等はこれらの欠点を解決すべく鋭意検討した結
果、従来ニッケル粉の焼結の基板としてのみ認識されて
いたニッケル系金属板を、ニッケル繊維を焼結してなる
電池用電極の形を保つ為の芯金として用いることに想到
し、父、ニッケル繊維として特殊な形状の易焼結性の短
繊維を用いること及び／又は焼結用治具として表面に特
殊な被膜を形成せしめた黒鉛治具を用いることを組合せ
れば、芯金とニッケル繊維の集合体とをより容易に焼結
せしめ得ることを見出し、本発明に到達した。

即ち、本発明の目的は、高多孔率で且つ活物質の充填が
容易で、しかも保形性のよい電池用電極基板を工業的有
利に得ることにある。

（問題点を解決する為の手段） しかして、かかる本発明の目的は、ニッケル繊維の集合
体とニッケル系多孔〆金属板とを焼結してなる電池用電
極基板により容易に達成される。

（作　用） 以下、本発明の詳細な説明する。

本発明の電池用電極基板はニッケル繊維の集合体とニッ
ケル系多孔γ金属板とを焼結してなるものである。

一般によほど細かい粉体でない限り、粉状の金属より繊
維状金属の方が、重量当たりの繊維同士の接触点が多い
為、より焼結が容易であって、本発明の電池用電極基板
の場合にも、長さ、太さ、形状及び製法等の別に図らず
、あらゆるニッケル繊維が従来のニッケル微粉にかわる
焼結容易な原材料として使用可能であるが、特公昭ｊＡ
−！１０タ０号公報に示されている通りのどとり振動法
により製造されるニッケル繊維は、焼結を阻害する酸化
被膜が少ない点で原材料として好ましく、中でも焼結前
のシート化が容易な点で長さ２５〜μＯｔｔｒｍ程度の
ニッケル繊維が好ましい。このほか従来知られていなか
った材料だが、第７図にその模式図を示す様なカール状
ニッケル短繊維は本発明の原材料として最も好ましい。

本明細書中でいうカール状ニッケル短繊維の集合体とは
実質的に、通常短繊維に分類される程度の約７〜７．５
ｍ以下、好ましくは約Ｏ０！σ以下、より好ましくは約
／ｗ以下の長さの、好ましくけ半円以上にカールした微
小なニッケル繊維からなる集合体のことであって、通常
この程度の長さの他のニッケル短繊維の集合体において
、該集合体を構成する無数のニッケル繊維のほとんどが
、はっきり認識できる程度にカールしていることはあり
得す、この点でカール状ニッケル短繊維の集合体と他の
ニッケル繊維の集合体とは明確に区別し得るものである
。

又、かかるカール状ニッケル短繊維は、その製造方法上
も他のニッケル繊維とは区別されるものであって、製造
されるニッケル短繊維を好ましくは半円以上にカールさ
せる何らかの作用を有する工程をその製造工程中に含ん
でなるものである。

具体的に一例を挙げれば、不酸化性雰囲気下でニッケル
基材の表面に、砥粒を固着せしめた回転する研削材を押
圧せしめ、該表面からニッケル短繊維を削り徹る方法が
ある。ここで不酸化性雰囲気とは窒素、アルゴン、ヘリ
ウム等の不活性なガスを雰囲気中に流すか、又は前記金
属表面を水、水溶性研削油、不活性研削油等の溶剤で冷
却して酸化しない様にした状態を指し、また研削の条件
は、ニッケル繊維が削り出せればいかなる条件でもよい
が、研削材の周速を！　００−２０００　ｍ　／　’ａ
、研磨されるニッケル基材表面が一前記研削材に対して
３〜３０　ｍ　／　ｐｎｉｎで移動するようにするのが
好ましい。

第７図は上記の研削材でニッケル基材表面からニッケル
繊維を削りとる方法を用いて得られるカール状ニッケル
短繊維の形状を説明する為の模式図であって、該図中／
２及び１３はそれぞれ該カール状ニッケル短繊維の尖端
部及び中央部を／≠は該カール状ニッケル短繊維の外径
を表す。上記の方法で製造されるカール状ニッケル短繊
維は、製造工程における研削材の回転速度、研削材の金
属表面への押圧の強弱、砥粒の径及び切込み深さ等によ
りその寸法及び形状が異なり、尖端部１２の肉厚は約θ
、５〜ｔｏμｍ、中央部１３の肉厚は約５〜１０００μ
ｍ１外径は約２５Ｏ〜／　ｊｔ００μｍの範囲で変化し
得るが、いずれも中央部１３の肉厚が尖端部／２より大
きいのが特徴である。

この様なカール状ニッケル短繊維は、特に微小なものは
、外見上粉体に見える程のものもあり、他のニッケル繊
維又はニッケル微粉と比べて焼結し易く、より低温より
低加圧下で焼結可能である。

このカール状ニッケル短繊維の焼結のしやすさは、その
製造工程において無理な力を加えられたために該繊維の
各所で圧縮応力が異なり、Ｄｉｓｌｏｃａｔｉｏｎ　Ｋ
ｉｎｋ　　（転位の折れ曲がり）が増大したためと考え
られる。

上記のニッケル繊維の集合体は、必要に応じてシート状
に成型して多孔金属板との焼結に供するとよい。ビビリ
振動法により得られるニッケル繊維の集合体の場合には
解繊後、ランダム維の集合体の場合には、解繊後、ラン
ダムウェーバ−又はカードを用いて不織布とする方法の
他に、解繊後、トレーに散布し、接着剤を添加し、乾燥
する方法又はセルローズ繊維等の有機質繊維とともにＣ
ＭＣ（カルボキシメチルセルロース）、ＰＶＡ（ポリビ
ニルアルコール）及びＰＥ０（ポリエチレンオキサイド
）等の分散媒に分散せしめ、抄造する方法等によりシー
ト状に成型することができるが、他のニッケル繊維より
低温、低加圧下で焼結可能であるという性質を生かして
、予備成型せずに、多孔金属板上に散布し、無加圧又は
蓋板の重量程度の軽加圧下で焼結することもできる。

ら、下記表１に示した如き組合せを選び、これとカール
状ニッケル短繊維の集合体とを混合して抄造するのが好
ましく、その際製造すべき電池用電極基板の板厚に応じ
て適当に粘度調整を行うことが好ましく、この方法によ
れば、薄く均一で且つ破断しにくいニッケル繊維のシー
トが得られる。

表　　ｌ 従来のニッケル微粉を原材料として用いてなる電池用電
極基板には、焼結の基板としてニッケルメッキを施した
普通鋼又は高ニツケル系ステンレス等電池の清液、特に
濃厚なアルカリに浸されない材質の多孔性の薄板、金網
、エキスバンドメタル又はパンチングメタル等が用いら
れ、その厚み、開孔率及び孔径等は非常に広い範囲から
選択されていたが、本発明の電池用電極基板に芯金とし
て用いるニッケル系多孔金属板も、上記の従来用いられ
てきた焼結の基板と同様のものがいずれも使用可能であ
って、その中から電池用電極として求められる保形性及
び表面積並びに清液の流通のし易さ等を考慮し、電池の
種類にも応じて選べばよく、例えば通常のニッカド電池
用としては、例えば厚さｊＯ〜７００　ａｍ、孔径０．
ｊ　Ｎ２　ｔｍ、開孔率１０Ｎ２０％程度の普通鋼薄板
にニッケルメッキを施したもの等が用いられる。

本発明の電池用電極基板は、上記の必要に応じてシート
化したニッケル繊維の集合体を上記のニッケル系多孔金
属板と焼結せしめてなるも具を用いてもよいが、耐熱衝
撃性に優れ、被焼結物に悪影響を与える不純物の発生が
少なく、熱伝導率が大きい為多段に重ねて使用すること
ができ且つ耐久性にも優れている点で、少なくとも被焼
結物の接触し得る箇所に珪酸ジルコニウムを主成分とす
る被膜を有して成る黒鉛製治具、中でも ■　アルコキシル基の炭素数がｌ乃至！であるテトラア
ルコキシシラン、該テトラアルコキジシランの加水分解
物及び該加水分解物の部分重縮合物から成る群から選ば
れた少なくとも７種の７ラン化合物、 ■　アルコキシル基の炭素数が／乃至！であるジルコニ
ウムテトラアルコキシド、該ジルコニウムテトラアルコ
キシドの加水分解物及び該加水分解物の部分重縮合物か
ら成る群から選ばれた少なくとも７種のジルコニウム化
合物、 ■　有機溶剤並びに ■　珪酸ジルコニウム粉末 を含む懸濁液を黒鉛成形体に塗布又は含浸し、乾燥して
成る黒鉛製治具を用いるとよい。

次に、実際の焼結の態様を図面に基づいて説明する。第
１図及び第２図は本発明の電池用電極基板を１枚ずつ製
造するのに用いられる焼結治具及びその用法を説明する
縦断面説明図であって、第１図は焼結直前、第２図は焼
結直後の状態を表す。第３図は本発明の電池用電極基板
を複数枚同時に焼結して製造するのに用いられる焼結治
具及びその用法を説明する縦断面説明図、第弘図は本発
明の電池用電極基板を連続的に製造する装置の横面説明
図であって、第５図及び第６図は該装置の２つの例につ
いての第弘図中のＡＡ線に沿う断面説明図である。各図
中ｌは焼結容器、コは上蓋、３はニッケル繊維の集合体
、≠はニッケル系多孔金属板、ｊは該多孔金属板の孔を
表し、乙はシート状に成型したニッケル繊維の集合体、
７は焼結治具、ｒは焼結炉、りは厚み調節用ロール、１
０は電池用電極基板、／／はチェーン又はメツシュ・コ
ンベアーを表す。

本発明の電池用電極基板を１枚ずつ焼結して製造する場
合には、第１図に示す通りの焼結容器／及び上蓋２から
なる焼結治具、を用いるのが好ましく、この場合焼結容
器ｌにニッケル繊維の集合体３で、ニッケル系多孔金属
材≠をサシドイッテ状に両面から挾む恰好で装填し、上
蓋として充分重いものを用いれば、焼結に伴うニッケル
繊維の焼き縮み、ニッケル繊維の集合体の自重及び上蓋
からの加圧により、製造される電池用電極基板は収縮し
、その厚みは第２図の隙間の厚みに等しくなる。

上蓋２による加圧は、ニッケル繊維の集合体３とニッケ
ル系多孔金属板グとを焼結させる為に不可欠で、少なく
とも１０？／ｃｒ／ｌ程度の加圧を要するが、先述した
通りニッケル繊維は従来この分野に用いられてきたニッ
ケル微粉よりも焼結容易であるから、焼結の際の加圧は
１ｏ１４／ｄ以下で充分であって、該ニッケル繊維がカ
ール状ニッケル短繊維の場合にはｒ却／ｃｒ／ｌ以下程
度で充分である。

同時に複数枚の電池用電極基板を焼結し、製造する場合
には、第３図の様に、底部を上面開口部より小さく形成
せしめた焼結容器ｌを積重ねて用いればよい。

又、第≠図にその横面説明図を示す如き装置、即ちニッ
ケル系多孔金属板弘の両面をシート状に成型されたニッ
ケル繊維の集合体ｔで挾んでなる被焼結物を、焼結治具
７、好ましくは該被焼結物の接触し得る箇所に珪酸ジル
コニウムを主成分とする被膜を形成せしめてなる黒鉛製
焼結治具をとりつけたチェーン又はメツシュ・コンベア
ーｌ／で上下から挾みつつ焼結炉ｇに送りこみ焼結する
装置を用いれば、本発明の電池用電極基板１０が連続的
に製造できる。

以下、本発明を実施例により更に詳細に説明するが本発
明はその要旨を超えない限り、下記実施例により限定さ
れるものではない。

（実施例／） 厚さ／鴫の普通鋼（Ｃ含有率０．１％）のパンチングメ
タル（孔径／＋ｍ、ピッチ２夕籠）の表面に７μｍの厚
さでニッケルメッキしてなる多孔金属板に、第７図に示
した如き形状のカール状ニッケル短繊維であって、第７
図中７２として示される端部の平均線径が／　−、−ｊ
’μｍ、／３で示される中央部の平均線径が！〜３０μ
ｍ、／４ｔで示されるカール直径の平均が２００〜３ｊ
ｒ０μｍのカール状ニッケル短繊維からなる面密度３０
０？／ｒｒ？の不織布をサンドインチ状に両面に合わせ
、これを第１図に示した通りの形状の黒鉛製容器であっ
て、被焼結物に接する面に珪酸ジルコニウムを主成分と
する被膜を形成せしめてなる黒鉛製容器以下、単にジル
コン被覆黒鉛製容器という）に装填して還元性雰囲気（
アンモニア分解ガス露点−３６’Ｃ）下、不織布にかか
る上蓋の圧力を！０９／ｃｄｔとして、　　７０２０℃
で７時間焼結したところ、多孔率７３係の電池用電極基
板が得られた。該電池用電極基板はニッケルメッキとニ
ッケル繊維とが強固に焼結しており、チゼルテストを行
っても常にニッケル繊維はニッケルメッキと一体になっ
て芯金から剥離した。

（実施例λ〜弘） 焼結温度を表２に示す通りとしたほかは、実施例１と全
く同様にしたところ表２に示す通りの多孔率を有する電
池用電極基板が得られ、チゼルテストの結果も実施例１
と同様に良好であつた０ （実施例！〜！ｒ） 焼結治具として、ジルコン被膜黒鉛製容器のかわりにア
ルミナをりｒ％以上含むセラミックス製容器を用い、焼
結温度を表２に示した通りにしたほかは実施例１と全く
同様にしたところ、表２に示した通りの多孔率を有する
電池用電極基板が得られた。又、得られた電池用電極基
板をチゼルテストにかけたところ、焼結温度を１０！０
℃以下とした場合、ニッケル繊維がニッケルメッキを伴
わずに芯金から剥離した箇所がわずかに見られたが、焼
結温度が／　０７０　’Ｃ以上の場合には良好な結集が
得られた。

（実施例７及び１０） カール状ニッケル短繊維からなる不織布のかわりにビビ
リ振動法により製造されたニッケル繊維（以下、単にビ
ビリという）からなる不織布を用い、焼結温度を表λに
示した通りとした以外は実施例／と全く同様にしたとこ
ろ、得られた電池用電極基板の多孔率は表２に示した通
りとなり、チゼルテストの結果も実施例１と同様に良好
であった。

（実施例／／及び／２） カール状ニッケル短繊維からなる不織布のかわりにビビ
リからなる不織布を用い、焼結温度を表１に示した通り
にしたほかは実施例！と全く同様にしたところ、得られ
た電池用電極基板の多孔率及びそのチゼルテストの結果
は表２に示した通りとなった。チゼルテストの結果、焼
結温度を／　ＯｊＯ″Ｃとした場合は、一部にニッケル
繊維がニッケルメッキを伴わずに剥離した箇所が見られ
、一方焼結温度１ｉｏｏ°Ｃとした場合にはニッケル繊
維がニッケルメッキを伴わずに剥離した箇所は焼結温度
１ｏｓｏ℃の場合と比べれば少なく、わずかに見られる
程度だったＯ 表　　１ 尚、各実施例においてはチゼルテストを行う為に芯金と
してすべて厚さ／［／もの金属板を用いたが、実用に供
する電池用電極基板に芯金として用いられるニッケル系
多孔金属板はこれに限られるものではなく、その厚み、
孔径及び開孔率等は非常に広い範囲から選択され得るも
のであって、特に通常のニッカド電池用の芯金が実施例
で用いたものよりはるかに薄いものであることは、本明
細書中に記載した通りである。

又、表１における多孔率は芯金として用いたニッケル系
多孔金属板を除いた部分についての値である。

（効　果） 本発明の電池用電極基板は高多孔率で且つ保形性に優れ
、又、原材料としてカール状ニッケル短繊維を用いるこ
と及び／又は焼結治具としてジルコン被覆黒鉛製治具を
用いることを採用した場合には従来のいかなる電池用電
極基板と比較しても格段に工業的有利に製造可能なもの
であって、多大な工業的利益を提供するものでちる。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は本発明の電池用電極基板を１枚ずつ
製造するのに用いられる焼結治具及びその用法を説明す
る縦断面説明図であって、第１図は焼結直前、第２図は
焼結直後の状態を表す。第３図は本発明の電池用電極基
板を複数枚同時に焼結して製造するのに用いられる焼結
治具及びその用法を説明する縦断面説明図、第≠図は本
発明の電池用電極基板を連続的に製造する装置の横面説
明図であって、第５図及び第６図は該装置の２つの例に
ついての第μ図中のＡＡ線に沿う断面説明図である。 又、第７図は本発明の電池用電極基板の原材料として好
適なカール状ニッケル短繊維の形状を説明する模式図で
ある。 ｆ・・・・・・焼結容器、 λ・・・・・・上蓋、 ３・・・・・・ニッケル繊維の集合体、μ・・・・・・
ニッケル系多孔金属板、ｊ・・・・・・ニッケル系多孔
金属板の孔、６・・・・・・シート状に成型したニッケ
ル繊維の集合体、 ７・・・・・・焼結治具、 ｒ・・・・・・焼結炉、 り・・・・・・厚み調節用ロール、 １０・・・・・・電池用電極基板、 ｌ／・・・・・・チェーン又ハメッシュ・コンベアー１
２・・・・・・カール状ニッケル短繊維の尖端部、／３
・・・・・・カール状ニッケル短繊維の中央部、／ｌ’
・・・・・・カール状ニッケル短繊維の外径。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ニッケル繊維の集合体とニッケル系多孔金属板と
   を焼結してなる電池用電極基板。