JPH04174969A - 水素吸蔵電極の製造方法 - 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］ 本発明は、水素吸蔵電極に関する。

［従来技術］ 従来、水素吸蔵電極用の金属集電体として、発泡ニッケ
ルなどの金属多孔体を使用したもの（特開昭６１−２３
３９６７、他；多数）、織成されたニッケル類の金網を
使用するものく例えば特開昭６１−１８５８６３号公報
、他多数）、ニッケル薄板に多数の小孔を打抜いたパン
チングメタルを使用するもの（特開昭６４−６７８６８
、他多数）が知られている。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、金属多孔体は薄くすることが困難で、活
物質の脱落が多く、柔軟性に欠け、金属多孔体の重量比
率か高く放電容量が低下するという欠点を蔵している。

金網は、水素吸蔵合金粉末の混練物をペースト状にして
圧着せねばならない金属多孔体に比べ、混線物をシート
状にして圧着でき、混線物中の水素吸蔵合金粉末の比率
を高めて放電容量の向上に有利であり、また、柔軟性を
有する。しかし、縦線と横線とが絡みあっているだけな
ので、引張り一強度が低く、電極巻回時における引張り
力により変形したり活物質の脱落を生じ、゛その結果と
して・サイクル寿命が低下・するという問題、をも９゜
　　。

パンチングメタルは、一体の多孔薄板形状、をも・。

つので、金網よりも強度が高いが、たとえ表面−を粗化
処理したとしても、パンチングメタル表面は平坦である
ので活物質シートの剥離を生じやすく、また、打抜かれ
た材料弁だけ材料消費が大きい。

本発明は、上記問題点に鑑みなされたものであり、水素
吸蔵合金粉末の混線物との接着性に富み、水素吸蔵合金
粉末の崩落が少ない水素吸蔵電極を提供することを、そ
の解決すべき課題としている。

［課題を解決するための手段］ 本発明の水素吸蔵電極は、水素吸蔵合金粉末を混練して
予備成型したシートをエキスパンドメタルからなる金属
集電体に圧着してなることを特徴としている。

本発明でいうエキスパンドメタルとは、薄平板に互いに
平行な線状で裏まで達する切込みを多数設け、切込み方
向と直角方向に拡張して、第２図及び第３図に示すよう
な多数の菱形模様を形成したものである。

エキスパンドメタルの好ましい素材として、例えば、ニ
ッケル、銅、鉄、５ＵＳ３１６を採用でき、これらの表
面にニッケルメッキ、銅メツキを施してもよい。

エキスパンドメタルの好適な寸法を、第２図を参照して
説明する。

板厚は０．０１〜０．８（ｍｍ）、線幅は０゜０５〜１
．０（ｍｍ）の範囲にあることが望ましい。板厚が０．
０１μｍを下回ると強度が小ざくなり、０．８ｍｍを越
えると電極を薄くすることが困難となる。また線幅が０
．０５ｍｍを下回ると強度が小さくなり１．□ｍｍを越
えるとメツシュ径が小さくなって活物質シートの剥離を
生じやすくなる。

菱状の開孔の４頂点の内、互いに対向する２頂点間の距
離ＬＷＭ、ＳＷＭは、０．３ｍｍ＜ＬＷＭ＜１０ｍｍ、
０．２ｘＬＷＭ＜ＳＷＭ＜ＬＷＭの範囲にあることが望
ましい。これは、ＬＷＭ、ＳＷＭとも小さすぎるとエキ
スパンドメタルのメツシュ径が小さくなって活物質シー
トの接着強度が弱くなり、剥離を生じやすくなる。逆に
大きすぎると電極強度が小さくなって巻回時に破断する
からである。

［作用］ エキスパンドメタルを金属集電体として用いると、放電
容量が増加し、また、サイクル寿命（充放電サイクルの
経過に伴う放電容量の低下）が向上することが判明した
。

これは恐らく、両者の接着性が良いこと、及び、金属集
電体の形状がパンチングメタルのような無駄がないこと
のために、エキスパンドメタルからの水素吸蔵合金粉末
の脱落が少なく、水素吸蔵合金粉末の充填効率が高く、
内部電気抵抗が低いためであると推定される。

接着性がよい理由を調べるために、エキスパンドメタル
表面を顕微鏡で調べた。その結果、エキスパンドメタル
表面には、第４図に示すように多数の線状の凹凸が形成
されていることが判明した。

この凹凸は、一定間隔で二次元面に設けられた錐状刃群
を、素材である薄平板に押し込み、錐状刃群又は薄平板
を一定方向に移動させて切込みを多数設け、次に、切込
み方向と直角方向に薄平板を拡張して、第２図及び第３
図に示す多数の菱形模様を形成する過程でその表面に形
成される。−考するに、この凹凸は、錐状刃群を薄平板
に押入する際の水平押圧力により形成されるのではない
かと思われる。

例えば、金属集電体からの水素吸蔵合金粉末の剥離は、
水素吸蔵合金粉末のシートと金属集電体とを圧着した後
、セパレータ及びニッケル正極とともに巻回して電池を
構成する場合にストレスにより発生する。このエキスパ
ンドメタルは上記した凹凸をその表面に多数有するので
、伯の金属集電体に対して優れた接着性を奏するものと
思われる。

［実施例］ （第１実施例） ＭｍＮｉ３．ｓ、Ｃｏｏ、７、Ａｌｅ、Ｂを負極用の水
素吸蔵合金として用いた。この合金を機械的に１００メ
ツシユ以下の粉末とし、市販のメツキ溶液を用いて無電
解液ニッケルメッキを行った。この時のメツキ量はメツ
キした合金に対して１０重量％になるようにした。

このニッケルメッキした合金粉末にＰＴＦＥの固形分が
３〜５重量％にニッケルメッキした合金粉末とＰ　Ｔ’
　Ｆ　Ｅ固形分の和に対して）となるようにＰＴＦＥデ
ィスバージョン（ダイキン工業Ｄ−１）を加えて混練し
、予備成型してシート１とし、それを第１図に示すよう
にホットローラープレス３を用いてニッケルエキスパン
ドメタル（板厚０゜１ｍｍ、線幅０．２ｍｍ、ＬＷＭ　
：　３ｍｍ、ＳＷＭ：１．５ｍｍ）２の両側に圧着した
。成型条件は３００℃、３００ｋＱ／ｃｍ２であるなお
、エキスパンドメタルは第２図及び第３図に示す形状を
しており、ＬＷＭ方向にロールがけするのが望ましい。

これはＳＷＭ方向にロールをかけるとエキスパンドメタ
ルが変形することがある（ＬＷＭ方向の強度が強い）か
らである。

こうして作製した電極シートを、幅３３ｍｍ、長さ２２
０ｍｍに切断し負極とした。なお厚さは０．５ｍｍであ
る。この負極をポリプロピレン不織布を介して公知の焼
結式ニッケル正極と重ねてうず巻き状に巻き、サブＣサ
イズの密閉型電池を構成した。なお従来例として、金属
集電体をパンチングメタルとし上記と同様に作製したも
の、および金属多孔体中にペースト状にした合金粉末を
充填し上記と同様に作製したものを用意し、同様にサブ
Ｃサイズの密閉型電池を構成した。

これらの電池の公称容量は巻取られた正極の量から表１
の様になる。

表　　　１ 電池Ｎα　　　集　電　体　　　公称容量ｍＡｈＡ　　
エキスパンドメタル　　３０００Ｂ　　パンチングメタ
ル　　　３０００Ｃ金属多孔体　　　　　　２５００ 各電池Ａ〜Ｃを各々充電：０．１Ｃｘ１５ｈｒ、放電：
０．２Ｃ１１Ｖの条件で充放電したところ第４図の放電
カーブが得られた。

この結果から明らかなように実施例量Ａは従来品Ｂ、Ｃ
より大きな放電容量をもち、更に放電電圧も高い。従来
品Ｃ（金属多孔体型式）は、電極厚さを薄くすることが
困難で電極厚さが０．８ｍｍ程度あるため、巻き取られ
た正極の量が少なく電池容量が低い。また合金粒子とし
て集電体との密着度が低いため、放電電圧も低い。

従来品Ｂ（パンチングメタル型式）、電極厚さを薄くで
きるため、容量はエキスパンドメタルとほとんど変わら
ないものの、活物質シートと集電体との密着度が低いた
め放電電圧は低くなる。なお、このパンチングメタルの
表面は粗化処理されている。

（第２実施例） 次に電池Ａ、Ｂ、Ｃと同じ負極を用い、これを１０１０
Ｘ１２Ｃに切り出し、焼結式ニッケル極と組合わせ交互
（積層し、５ＮのＫＯＨに１ＮのＬｒｏｈを混合した電
解液中に浸漬して開放型電池を構成した。

これを充電：Ｑ、５Ｃｘ３ｈｒ、放電：０．５Ｃ１０，
９ｖの条件でサイクル試験を行った。結果を第５図に示
す。

第５図から明らかなようにエキスパンドメタルを集電体
に用いたものは従来のものよりサイクル寿命が格段に優
れることがわかる。

これは、充放電サイクルを繰り返すことによる活物質の
脱落、剥離が従来のものに比べ生じにくいためであると
考えられる。

「発明の効果］ 以上説明したように本発明の水素吸蔵電極は工゛キスバ
ンドメタルを金属集電体としているので、接着性の向上
に伴い放電容量及びサイクル寿命か向上する。

また、パンチングメタルに比べて素材の利用効率か高く
経済性に富む点、金網に比べて引張りに対する耐変形性
に富む。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例の水素吸蔵電極の圧着工程を示す模式１
程図、第２図はエキスパンドメタルの一部拡大斜視図、
第３図はエキスパンドメタルの平面図、第４図はエキス
パンドメタルの断面図、第５図はパンチングメタルの一
部断面図、第６図は本実施例品及び従来品の放電特性を
示す特性線図、第７図は本実施例品及び従来品のサイク
ル寿命特性を示す特性線図でおる。 １・・・水素吸蔵合金粉末のシート ２・・・エキスパンドメタル 第１図 第４図　　　　　第５図 第６図 第７図

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 水素吸蔵合金粉末を混練して予備成型したシートをエキ
   スパンドメタルからなる金属集電体に圧着してなること
   を特徴とする水素吸蔵電極。