JPH04324249A - アルカリ蓄電池用集電体及びその製造方法 - Google Patents

アルカリ蓄電池用集電体及びその製造方法

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JPH04324249A
JPH04324249A JP3095224A JP9522491A JPH04324249A JP H04324249 A JPH04324249 A JP H04324249A JP 3095224 A JP3095224 A JP 3095224A JP 9522491 A JP9522491 A JP 9522491A JP H04324249 A JPH04324249 A JP H04324249A
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JP
Japan
Prior art keywords
current collector
dimensional network
storage battery
network structure
polyurethane
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Withdrawn
Application number
JP3095224A
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English (en)
Inventor
Kenichi Watanabe
健一 渡辺
Mitsuru Koseki
満 小関
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Resonac Corp
Original Assignee
Shin Kobe Electric Machinery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH04324249A publication Critical patent/JPH04324249A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M4/00Electrodes
    • H01M4/02Electrodes composed of, or comprising, active material
    • H01M4/64Carriers or collectors
    • H01M4/70Carriers or collectors characterised by shape or form
    • H01M4/80Porous plates, e.g. sintered carriers
    • H01M4/808Foamed, spongy materials
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、三次元網目構造を有す
るアルカリ蓄電池用集電体及びその製造方法の改良に関
するものである。
【0002】
【従来の技術】従来アルカリ蓄電池用の電極は、シート
状鉄板をパンチングした後にニッケルメッキした穿孔板
、穿孔板の表面にニッケル粉末を焼結して作製する焼結
基板、繊維状ニッケルなどを焼結して得られる繊維状多
孔体及び、ウレタンなどの発泡プラスチックにニッケル
をメッキした後に加熱し、発泡プラスチックを熱分解し
て得られる発泡ニッケルなどの集電体に、活物質を充填
して作製していた。なお、これら集電体に要求される項
目は、以下に示す3点である。
【0003】(1)活物質の充填量を多くするために、
多孔性な構造、または体積をとらない構造であること。
【0004】(2)集電性能及び活物質保持性能を良好
にするために連続気泡状の三次元網目構造をしており、
かつ比表面積が大であること。
【0005】(3)電極及び、それを用いた電池の製造
に必要な機械強度を有すること。
【0006】このような従来の集電体は、それぞれ以下
に示すような利点をもっている。
【0007】穿孔板は、体積をとらない構造であるため
、活物質の充填量を多くできるという特徴がある。
【0008】ニッケル・カドミウム電池では、焼結基板
が最も一般的に使用されており、集電性能や活物質保持
性能に優れ、かつ強度を有する集電体である。
【0009】繊維状多孔体は、多孔度が90%を越える
高多孔度な集電体である。
【0010】発泡ニッケルは、高多孔度で活物質保持性
能に優れた集電体である。
【0011】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、このよ
うな従来の集電体では、次のような問題点がある。
【0012】穿孔板は、厚み方向の成分を持たないため
に集電性能や活物質保持性能が悪く、電極の製造時に活
物質が穿孔板から脱落し易いなどの問題点がある。
【0013】焼結基板は、その多孔度が最大でも85%
程度であり、その結果、活物質の充填量を多くできない
という問題点がある。
【0014】繊維状多孔体は、繊維どうしの密着性が悪
く、変形しやすいという問題点がある。また、繊維状多
孔体は、表面が比較的滑らかであり、比表面積が小さく
、集電性能及び活物質保持性能が悪いという問題点もあ
る。
【0015】発泡ニッケルは、製造時において薄い製品
を作製するということが技術的に難しいという問題点が
ある。また、発泡ニッケルは強度が弱いために、集電端
子との溶接部分で折れてしまうという問題点もある。そ
の対策として、発泡ニッケルの一部を低多孔度にしたり
(特開昭54−22534号)、一部に熱可塑性の樹脂
を用いる(特開昭54−148234号)などの工夫が
提案されているものの、充分な強度が得られないのが現
状である。
【0016】本発明の目的は、厚みの薄い製品を製造す
ることを可能とし、集電性能が優れ、かつ必要な強度を
有するアルカリ蓄電池用集電体及びその製造方法を提供
することにある。
【0017】
【課題を解決するための手段】上記の目的を達成する本
発明の手段を説明すると、次の通りである。
【0018】請求項1に記載のアルカリ蓄電池用集電体
は、三次元網目構造金属体と金属板とが一体となってい
ることを特徴とする。
【0019】請求項2に記載のアルカリ蓄電池用集電体
は、請求項1において、前記金属板に、集電端子が溶接
されていることを特徴とする。
【0020】請求項3に記載のアルカリ蓄電池用集電体
の製造方法は、熱分解可能な三次元網目構造有機物と金
属板との積層体にメッキを施し、その後に加熱して前記
三次元網目構造有機物を熱分解することによりメッキ層
にて形成された三次元網目構造金属体と前記金属板とが
一体化されたアルカリ蓄電池用集電体を得ることを特徴
とする。
【0021】
【作用】上記の如き集電体は、以下に示す作用を有する
【0022】(1)金属板で補強されるので三次元網目
構造金属体の厚みを薄くすることができ、従来品に比べ
て厚みの薄い集電体が得られる。
【0023】(2)三次元網目構造金属体を使用しても
、その強度が向上し、電池作製時におけるショート不良
の発生率を低減できる。
【0024】(3)金属板の部分を外側にして捲回し、
この部分を電池缶と接触させる方法で集電することが可
能になる。
【0025】(4)金属板の部分に集電端子を溶接する
ことができ、集電体と集電端子とを溶接した部分におい
て、折れによる不良が低減する。また、集電端子として
マルチタブを用いることも可能になり、高率放電性能が
向上する。
【0026】また、上記の如き製造方法によれば、三次
元網目構造金属体と金属板が一体になった集電体の製造
が容易に行える。
【0027】
【実施例】以下、本発明の実施例を図面を参照して詳細
に説明する。
【0028】予め加熱した低炭素鋼よりなる 0.08
mm の穿孔板(金属板)と、三次元網目構造を有する
ポリウレタン(熱分解可能な三次元網目構造有機物)を
2mmの厚さにスライスしたものとをプレスし、ポリウ
レタンを穿孔板に溶着させて一体化する。
【0029】このようにして作製した本発明の集電体形
成用積層体1aの模式図を図1(a)(b)に示す。図
1(a)に示す集電体形成用積層体1aは、穿孔板2の
両面にポリウレタン(熱分解可能な三次元網目構造有機
物)3aを溶着させることにより形成されている。図1
(b)に示す集電体形成用積層体1aは、穿孔板2の片
面にポリウレタン3aを溶着させることにより形成され
ている。溶着時における穿孔板2の温度を変える方法で
、ポリウレタン3aの厚みを変えた結果を表1に示す。 なお、従来品の厚さとは、ポリウレタン3aのみの厚さ
である。
【0030】
【表1】
【0031】表1に示した集電体形成用積層体1aを、
 150×100mm に裁断し、ニッケル浴中で無電
解メッキした。ニッケル浴の組成は、硫酸ニッケル 2
6g/1 ,エチレンジアミン 90g/1 ,次亜リ
ン酸ナトリウム 11g/1 であり、温度60℃、P
Hは6.0 、メッキ時間は60min とした。大気
中で 700℃、10min 加熱してポリウレタン3
aを熱分解した。これにより、図1の(a)(b)に示
すようなメッキ層にて形成された三次元網目構造金属体
3と穿孔板2とが一体化されたアルカリ蓄電池用集電体
1が得られた。作製した本発明品A,B,Cと従来品と
を、10mmの幅に切断して試料とし、引っ張り試験を
した結果、及びオーム抵抗を測定した結果を表2に示す
。なお、従来品の強度及びオーム抵抗を1として比較し
ている。
【0032】
【表2】
【0033】表2より、本発明の集電体1は穿孔板2を
有することにより、従来品に比べて強度が 3.5倍以
上向上し、オーム抵抗は70%以下にすることができた
【0034】本発明の集電体1をペースト式電極に用い
た場合について、一実施例を説明する。水100gにバ
インダとしてメチルセルロース3gを溶解させ、粘液を
作製する。この粘液に水酸化ニッケル粉末を100g,
コバルト粉末を5gを加えて混練し、ペースト状活物質
を作製する。作製したペースト状活物質を本発明品及び
従来品に塗着し、乾燥した後に5kgf/cm2 でプ
レスして陽極板を作製した。
【0035】作製したペースト式陽極板と、現在使用さ
れているペースト式陰極版と組合わせてSC型電池を試
作した。集電端子は、従来品については三次元網目構造
金属体に、本発明品については穿孔板2の部分にスポッ
ト溶接した。
【0036】表3に電池作製時における、陽極板の集電
端子溶接部の折れによる不良率(溶接部折れ率と呼ぶ)
及び、作製した電池のショート発生率を示す。
【0037】
【表3】
【0038】本発明品は従来品に比べて、溶接部の折れ
率及び、ショートの発生率でともに1/200 以下に
なっており、向上が認められる。この理由として、本発
明品は従来品に比べて、集電端子を溶接する部分におけ
る機械的強度が向上したためと考えられる。
【0039】図2は、本発明品Cと従来品との6A放電
特性を示す。本発明品は従来品に比べて、6分目の放電
電圧で約30mV高く、1Vカットオフ容量で約1分放
電時間が長い。
【0040】図3は本発明品Cと従来品について、放電
電流ごとの1Vカットオフ容量を示す。本発明品Cを用
いると、従来品に比べて高率放電が著しく向上している
。従来品では10A放電容量が 220mAh であっ
たのに対し、本発明品Cを用いると 820mAh の
放電容量を得ることができる。
【0041】図2,図3で得られた結果は、本発明品は
従来品に比べて、集電性能が向上したためと考えられる
【0042】次に、集電体としてマルチタブを用いた電
池について比較する。表4に電池作製時における本発明
品と従来品のショート不良の発生率を示す。
【0043】
【表4】
【0044】集電端子として、マルチタブを溶接すると
、従来品ではほとんどがショートすることを示している
。これに対して、本発明品を用いると従来品に比べて、
ショート率が 1/1000以下になっており、向上が
認められる。この理由として本発明品は、マルチタブを
打つ部分が穿孔板2となっているため、機械的強度が向
上しているためと考えられる。
【0045】図4は、本発明品Cにマルチタブを溶接し
た電池と、通常の集電端子を溶接した従来品における1
2A放電特性を示す。なお、従来品では表4で示された
ように、マルチタブを取り付けられなかったために、通
常の集電端子を用いることにした。本発明品Cは従来品
に比べて、1Vカットオフ容量で5倍程度、放電時間が
長いことを示している。
【0046】図5は、本発明品と従来品とを、缶接触法
で集電した場合における、 3.6A放電特性である。 なお、本発明品は穿孔板2を外側にして、電池缶の内壁
に接触するようにして作製した。本発明品は従来品に比
べて、1Vカットオフ容量で約2倍になっている。
【0047】
【発明の効果】本発明に係るアルカリ蓄電池用集電体に
よれば、下記のような効果を得ることができる。
【0048】(a)金属板で三次元網目構造金属体を補
強しているので、該三次元網目構造金属体の厚みを薄く
することができ、従来品に比べて厚みの薄い集電体が得
られる。
【0049】(b)三次元網目構造金属体を使用しても
、その強度が向上し、電池作製時におけるショート不良
の発生率を低減できる。
【0050】(c)金属板の部分を外側にして捲回し、
この部分を電池缶と接触させる方法で集電することが可
能になる。
【0051】(d)金属板の部分に集電端子を溶接して
いるので、集電体と集電端子とを溶接した部分において
、折れによる不良が発生するのを低減することができる
。また、集電端子としてマルチタブを用いることも可能
になり、高率放電性能を向上させることができる。
【0052】また、本発明に係るアルカリ蓄電池用集電
体の製造方法では、金属板に熱分解可能な三次元網目構
造有機物を積層した積層体を用い、この積層体にニッケ
ル等をメッキした後、三次元網目構造有機物を熱分解す
るので、三次元網目構造金属体と金属板とが一体化され
た集電体を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】(a)は穿孔板の両面に三次元網目構造金属体
を一体に設けた本発明に係る集電体の模式図、(b)は
穿孔板の片面に三次元網目構造金属体を一体に設けた本
発明に係る集電体の模式図である。
【図2】本発明品と従来品の6A放電特性を示す、放電
時間と電池電圧の関係図である。
【図3】本発明品と従来品の放電電流と1Vカットオフ
放電容量の関係図である。
【図4】本発明品と従来品の12A放電特性を示す、放
電時間と電池電圧の関係図である。
【図5】本発明品と従来品の 3.6A放電特性を示す
、放電時間と電池電圧の関係図である。
【符号の説明】
1…集電体、1a…集電体形成用積層体、2…穿孔板(
金属板)、3a…ポリウレタン(三次元網目構造有機物
)、3…三次元網目構造金属体。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  三次元網目構造金属体と金属板とが一
    体となっていることを特徴とするアルカリ蓄電池用集電
    体。
  2. 【請求項2】  前記金属板に、集電端子が溶接されて
    いることを特徴とする請求項1に記載のアルカリ蓄電池
    用集電体。
  3. 【請求項3】  熱分解可能な三次元網目構造有機物と
    金属板との積層体にメッキを施し、その後に加熱して前
    記三次元網目構造有機物を熱分解することによりメッキ
    層にて形成された三次元網目構造金属体と前記金属板と
    が一体化されたアルカリ蓄電池用集電体を得ることを特
    徴とするアルカリ蓄電池用集電体の製造方法。
JP3095224A 1991-04-25 1991-04-25 アルカリ蓄電池用集電体及びその製造方法 Withdrawn JPH04324249A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024503162A (ja) * 2021-10-29 2024-01-25 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 電池集電体及びその製造方法、二次電池、電池モジュール、電池パックと電力消費装置

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2024503162A (ja) * 2021-10-29 2024-01-25 寧徳時代新能源科技股▲分▼有限公司 電池集電体及びその製造方法、二次電池、電池モジュール、電池パックと電力消費装置

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