JPH0547375A

JPH0547375A - 電池用電極の製造方法

Info

Publication number: JPH0547375A
Application number: JP3228397A
Authority: JP
Inventors: Toshio Murata; 利雄村田
Original assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Current assignee: Japan Storage Battery Co Ltd
Priority date: 1991-08-12
Filing date: 1991-08-12
Publication date: 1993-02-26
Anticipated expiration: 2016-03-19
Also published as: JP3146439B2

Abstract

(57)【要約】【目的】実質的に活物質を坦持しない帯状の部分を有す
る導電性芯体を、ロールで加圧する際に、極板の撓みが
抑制される電池用電極の製造方法を得ることを目的とす
る。【構成】活物質を坦持する部分と、実質的に坦持しない
帯状の部分とを備える導電性芯体を、加圧用ロールによ
って加圧する電池用電極の製造方法において、活物質を
実質的に坦持しない帯状の部分の長手の方向が、加圧用
ロールの回転軸に平行な方向となるよう配置する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、活物質を坦持する部分
と、活物質を実質的に坦持しない帯状の部分とを備える
導電性芯体を、ロールによって加圧する電池用電極の製
造方法に関するものである。

【０００２】

【従来の技術】電池用電極には、種種の構成のものがあ
る。それらのうちでも、活物質を坦持する部分と、活物
質を実質的に坦持しない帯状の部分とを備える導電性芯
体を、ロールによって加圧してなる電池用電極は、長尺
の電極を連続的に製造し、その後に、これを所望の大き
さに切断して電池に組み付けることができるので、量産
性に優れている。従って、この手段によって、多くの種
類の電池用電極が工業的に製造されている。

【０００３】活物質を実質的坦持しない帯状の部分は、
導電性芯体が露出しているので、電極を充放電して化成
する際の集電や、電池を組み立てる際の電極への集電体
の取り付けに利用される。

【０００４】この電極の具体例には、次のようなものが
ある。すなわち、例えば、アルカリ蓄電池のカドミウム
電極では、ポリビニルアルコールの高粘性水溶液に水酸
化カドミウムなどの活物質粉末を分散してペーストを調
製し、このペーストを、ニッケルメッキした穿孔鋼板、
ニッケル網、ニッケルのエキスパンデッドメタルなどか
らなる長尺の導電性芯体に塗着し、乾燥してから、その
長尺方向に導電性芯体を走行させて、ロールでプレスす
る方法がある。この方法では、ペーストを塗着する際
に、長尺の導電性芯体の長手の方向に沿って、帯状にペ
ーストの未塗布部分を形成しておく。

【０００５】このようにすると、プレスした後に、この
ペースト未塗布部分に沿って極板を切断すると、活物質
が実質的に坦持されない導電性芯体が端部で露出してい
る極板が得られる。活物質未塗布部分が、もともと長尺
の極板の端部である場合には、切断するまでもなく、端
部に導電性芯体が露出している。

【０００６】もしも、このような帯状の活物質未塗布部
分を予め設けておかない場合には、プレスした後の極板
から活物質層を除去するという煩雑な作業が必要になる
ばかりでなく、除去した活物質が無駄になるという不都
合も起こる。

【０００７】このように、活物質の粉末をペースト状に
して長尺の導電性芯体に塗着し、長尺の方向に帯状の活
物質未塗布部分を設け、基板をその方向に走行させてプ
レスする手段は、そのほかに、酸化亜鉛を含有するペー
ストを例えば銅や銀からなる穿孔板、エキスパンドメタ
ル、あるいは網に塗着する亜鉛電極でも採用されてい
る。

【０００８】また、ペーストの代わりに、混練すること
によって微細な繊維になるフッ素樹脂粉末の分散液を用
い、活物質粉末をフッ素樹脂の繊維からなるマトリック
スに保持してシート状にし、このシートを、金属性の穿
孔板、エキスパンデッドメタル、あるいは網からなる長
尺の基板に張り付けて坦持させる方法もある。この場合
にも、長尺の基板の長尺の方向に、帯状の活物質の未坦
持部分を設けて、基板を長尺の方向に走行させてロール
でプレスする。

【０００９】以上の方法は、水素吸蔵合金、酸化亜鉛、
水酸化カドミウム、酸化カドミウム、２酸化マンガン、
水酸化ニッケルなどの粉末状活物質を用いる電池用電極
を製造する際に、広く行われている。

【００１０】

【発明が解決しようとする課題】上述したように、活物
質を坦持する部分と、活物質を実質的に坦持しない帯状
の部分とを備える導電性芯体を、加圧用ロールによって
加圧してなる電池用電極において、活物質を実質的に坦
持しない該帯状の部分の長手の方向を加圧用ロールの回
転軸に垂直な方向に配置する従来の電池用電極の製造方
法では、加圧力を特に数t/cm²以上の大きい値にした場
合に、次のような不都合が発生することがわかった。

【００１１】すなわち、ロールでプレスすると極板の伸
びの量が不均一になって極板に撓みが発生し、極板の平
面性が損なわれて、極板を捲き取る際に、緊密に捲き取
ることが困難になったり、活物質の脱落が起こりやすく
なった。

【００１２】そこで、このような不都合を解決する手段
が求められていた。

【００１３】

【課題を解決するための手段】本発明は、上述の課題を
解決するために、活物質を坦持する部分と、活物質を実
質的に坦持しない帯状の部分とを備える導電性芯体を、
加圧用ロールによって加圧する電池用電極の製造方法に
おいて、活物質を実質的に坦持しない該帯状の部分の長
手の方向が、加圧用ロールの回転軸に垂直な方向に配置
することなく、加圧用ロールの回転軸に平行な方向に配
置する電池用電極の製造方法を提供する。

【００１４】

【作用】従来の電池用電極の製造方法において、特に加
圧力を大きくした場合に、上述のような不都合が起こる
原因を調べた結果、次のことが明らかになった。

【００１５】すなわち、活物質を坦持する部分と、活物
質を実質的に坦持しない帯状の部分とを備える導電性芯
体を加圧すると、圧力の大部分は、活物質を坦持した部
分に印加される。そして、加圧力が大きいほど、被加圧
物は加圧面と平行な方向へ伸びるという変形が起こる。
従って、活物質を坦持した部分では、活物質を実質的に
坦持していない部分と比較して、加圧によって発生する
極板の伸びの量が、大きくなる。

【００１６】さらに、加圧用ロールで加圧する場合に、
活物質を坦持した部分の極板の伸びの量は、ロールの回
転軸に垂直な方向で大きく、ロールの回転軸に平行な方
向で小さくなり、活物質を坦持した部分の極板の伸びの
量に異方性が生ずることがわかった。

【００１７】ちなみに、このような極板の伸びの量の異
方性は、平板でプレスする場合には顕著でなく、ロール
でプレスする場合に顕著になることもわかった。プレス
の方法が極板の伸びの異方性にこのような影響を及ぼす
原因は、定かでないが、次のことが考えられる。

【００１８】すなわち、ロールでプレスする場合に、加
圧面はロールの回転軸に平行な方向に長く、ロールの回
転軸に垂直な方向に短い。そして、加圧面と平行な方向
へ極板の変形が起こる際に、ロールの加圧面と極板との
間に摩擦力が作用し、加圧面の長さが大きいほど変形の
大きさの総量が大きくなるから、加圧面の長さが大きい
方向では、摩擦力が大きくなって、極板の単位長さ当た
りの変形が抑制される。その結果、加圧面の寸法の異方
性が小さい平板プレスの場合には、極板の伸びが抑制さ
れると共に、伸びの異方性も抑制される。一方、ロール
でプレスする場合には、加圧面の長さの異方性が著しい
ので、ロールの回転軸に垂直な方向では、加圧面の長さ
が著しく短いので、極板の伸びが抑制され難くなり、ロ
ールの回転軸に平行な方向では加圧面が長いので、極板
の伸びが抑制され、その結果、極板の伸びの異方性が顕
著になる。

【００１９】従って、従来の電池用電極の製造方法で
は、活物質を実質的に坦持していない帯状の部分の長手
の方向を、ロールの回転軸に垂直な方向に配置している
ので、活物質を坦持した部分がロールの回転軸に垂直な
方向へ伸びるにもかかわらず、活物質を坦持したこの部
分と一体になった実質的に活物質を坦持しない帯状の部
分の伸びの量が小さいままである。このような極板の伸
びの量の不均一の結果、極板の撓みが起こる。

【００２０】さて、本願発明では、上述のようなロール
プレスにおける極板の活物質塗布部の伸びの異方性と、
プレスの際に伸びの量が小さい帯状の部分の方向との関
係を巧妙に利用することによって、実質的に活物質を坦
持しない帯状の部分を有する導電性芯体をロールで加圧
する場合に、極板の撓みの発生を抑制する。

【００２１】すなわち、本願発明の方法では、ロールの
回転軸に垂直な方向に、活物質を実質的に坦持しない帯
状の部分の長手の方向を配置しないので、この方向に
は、伸びの量が少ない部分が実質的に存在しない。従っ
て、活物質を坦持する部分の伸びの量が大きくなって
も、ロールの回転軸に垂直な方向への極板の伸びの量に
不均一が発生しない。

【００２２】さらに、本願発明の手段では、活物質を坦
持する部分の伸びの量が小さくなるロールの回転軸に平
行な方向に、活物質を実質的に坦持しない帯状の部分の
長手の方向を配置するので、この方向への極板の伸びの
量の不均一性も小さくなる。

【００２３】結局、本願発明の手段によれば、ロールの
回転軸に平行な方向および垂直な方向のいずれにおいて
も、極板の伸びの量の不均一性が小さいので、極板の撓
みが効果的に抑制される。

【００２４】

【実施例】本発明を好適な実施例によって図面を用いな
がら説明する。

【００２５】この実施例では、水素吸蔵合金粉末を分散
したペーストをパンチングメタルに塗着し、乾燥してか
ら加圧する電池用電極の製造方法の場合について説明す
る。［本発明の製造方法による電池用電極（ア）］本発明の
製造方法による電池用電極（ア）は、次のようにして製
造した。

【００２６】水素吸蔵合金を、その組成が原子比でLmNi
_3.8Co_0.7Al_0.5になるように、その構成元素を金属の
状態で真空にした高周波誘導炉中で溶解し、鋳造してか
ら粉砕した。ここでLmは、Laを約90重量% 含有する稀土
類金属の混合物であるランタンリッチミッシュメタルで
ある。この合金粉末100 重量部と、導電助剤たるアセチ
レンブラック3 重量部とを、増粘剤かつ結着剤の機能を
果たすポリビニルアルコールの3wt%水溶液約40重量部に
分散してペースト状にした。

【００２７】そして、厚さが約50μm のニッケルメッキ
を施してある厚さが0.08mmで巾が140mm の鉄製のパンチ
ングメタルのフープの両面にこのペーストを塗着し、乾
燥して板状体を製作した。このペーストの塗着工程にお
いて、パンチングメタルの両端及び中央では、それぞれ
巾が10mmで、フープの長手方向にその長手方向を一致さ
せた帯状のペースト未塗着部分すなわち活物質未坦持部
分（Ｃ）を形成し、それぞれ巾が55mmの帯状のペースト
塗着部分すなわち活物質の坦持部分（Ｂ）を2条残し
た。ペースト塗布部分の単位面積当たりの水素吸蔵合金
坦持量は、約0.2g／cm²である。

【００２８】次に、この板状体をロールプレスによって
加圧した。極板のペースト塗布部分1cm²当たりに印加
される圧力は、約５ｔであった。

【００２９】この加圧時のロール周辺部の要部を斜視し
た模式図を図１に示す。

【００３０】図１において、（Ａ）は、間に通した極板
の加圧に用いる２本のロールである。（Ｅ）は、この試
験におけるロールの回転の方向を表している。（Ｄ）
は、これら２本のロールの回転軸の方向である。（Ｂ）
は、帯状の２本の活物質坦持部分である。（Ｃ）は、帯
状の活物質未坦持部分であり、その長手方向は、パンチ
ングメタルのフープの長手の方向に一致している。そし
て、（Ｂ）の長手方向がロールの回転軸の方向（Ｄ）と
平行になるように極板を配置した。

【００３１】この構成で加圧ロール（Ａ）が回転して加
圧すると、極板はロールに対して矢印（Ｆ）の方向へ移
動することになる。

【００３２】この構成で長尺の極板を加圧するために
は、極板の長尺方向への移動を停止させ、ロールによる
加圧が極板の一方の端部から他方の端部に至ったのち
に、ロール間の距離を大きくして、極板を矢印（Ｄ）の
方向および矢印（Ｆ）の逆の方向へ移動させて停止させ
てから、再度ロールによる加圧を行うという間欠的な動
作を繰り返すとよい。そのほかに、極板の長尺方向への
移動を停止させて、ロールによる加圧が極板の一方の端
部から他方の端部に至ったのちに、ロール間の距離を大
きくするか、極板をロール間隙から脱出させ、その後に
極板を矢印（Ｄ）の方向に移動させてから停止させ、今
度はロールを逆転させて、ロールに対する極板の移動の
方向が矢印（Ｆ）の逆になるようにし、このような間欠
的な操作を繰り返すことによっても、長尺の極板を加圧
することができる。

【００３３】長尺の極板をローラーで加圧するこれらの
方法において、極板を移動させる代わりに、加圧ローラ
ーを逆の方向へ移動させても実現できることはいうまで
もない。［本発明の製造方法による電池用電極（イ）］本発明の
製造方法による電池用電極（イ）は、次のようにして製
造した。

【００３４】電池用電極（ア）で用いたものと同じ組成
のペーストを、厚さが約50μm のニッケルメッキを施し
てある厚さが0.08mmで巾が600mm の鉄製のパンチングメ
タルのフープの両面にこのペーストを塗着し、乾燥して
板状体を製作した。このペーストの塗着工程において、
巾が10mmで周期が65mmになるように、パンチングメタル
フープの長手の方向と垂直な方向にその長手の方向を一
致させた帯状のペースト未塗着部分すなわち活物質未坦
持部分（Ｃ’）を形成した。そして、このことによっ
て、巾が55mmで周期が65mmの帯状のペースト塗着部分す
なわち活物質の坦持部分（Ｂ’）を形成した。ペースト
塗布部分の水素吸蔵合金坦持量は、電池用電極（ア）と
同じく約0.2g／cm²である。

【００３５】次に、この板状体をロールプレスによって
加圧した。極板の活物質塗着部分 1cm²に印加される圧
力は、約５ｔであった。

【００３６】この加圧時のロール周辺部の要部を斜視し
た模式図を図２に示す。

【００３７】図２において、（Ａ’）は、間に通した極
板の加圧に用いる２本のロールである。（Ｅ’）は、こ
の試験におけるロールの回転の方向を表している。
（Ｄ’）は、これら２本のロールの回転軸の方向であ
る。（Ｂ’）は、帯状の活物質の坦持部分である。
（Ｃ’）は、帯状の活物質未坦持部分であり、その長手
方向は、パンチングメタルのフープの長手の方向と垂直
な方向に一致している。そして、（Ｃ’）の長手方向が
ロールの回転軸の方向（Ｄ’）と平行になるように極板
を配置した。

【００３８】この構成で加圧ロール（Ａ’）が回転して
加圧すると、極板はロールに対して矢印（Ｆ’）の方向
へ移動することになる。

【００３９】この構成では、加圧時の極板の進行の方向
は、パンチングメタルフープの長手の方向と一致するの
で、長尺の極板を加圧しながら連続的に移動させて製造
することができる。［従来の製造方法による電池用電極（ウ）］従来の製造
方法による電池用電極（ウ）は、次のようにして製造し
た。

【００４０】電池用電極（ア）で用いたものと同じ組成
のペーストを、電池用電極（ア）と同じパンチングメタ
ルに、電池用電極（ア）と同じパターンで、同じ坦持量
だけ塗着し、乾燥した次に、この板状体をロールプレス
によって加圧した。極板の 1cm²に印加される圧力は、
約５ｔであった。

【００４１】この加圧時のロール周辺部の要部を斜視し
た模式図を図３に示す。

【００４２】図３において、（Ａ”）は、間に通した極
板の加圧に用いる２本のロールである。（Ｅ”）は、こ
の試験におけるロールの回転の方向を表している。
（Ｄ”）は、これら２本のロールの回転軸の方向であ
る。（Ｂ”）は、帯状の活物質の坦持部分である。
（Ｃ”）は、帯状の活物質未坦持部分であり、その長手
方向は、パンチングメタルのフープの長手の方向と一致
している。そして、（Ｃ”）の長手方向がロールの回転
軸の方向（Ｄ”）と垂直になるように極板を配置した。

【００４３】この構成で加圧ロール（Ａ”）が回転して
加圧すると、極板はロールに対して矢印（Ｆ”）の方向
へ移動することになる。

【００４４】この構成では、加圧時の極板の進行の方向
は、パンチングメタルフープの長手の方向と一致するの
で、長尺の極板を加圧しながら連続的に移動させて製造
することができる。

【００４５】以上の３つの極板を、加圧ロールによって
プレスした後に、３列の帯状の活物質未坦持部分、およ
びそれらと交互に並ぶ２列の活物質坦持部分からなり、
帯状の活物質未坦持部分の長さが60cmになるように切断
した。この切断した電池用電極（ア）および（イ）の外
観の斜視図を、図４に示す。また、電池用電極（ウ）の
外観の斜視図を図５に示す。

【００４６】図４において、（Ｂ”’）は、本発明の電
池用電極（ア）および（イ）の活物質坦持部分であり、
（Ｃ”’）は、これらの電極の活物質未坦持部分であ
る。また、図５において（Ｂ””）は、従来の電池用電
極（ウ）の活物質坦持部分であり、（Ｃ””）は、これ
らの電極の活物質未坦持部分である。これらの３種類の
極板の体積当たりの活物質坦持部分の水素吸蔵合金坦持
量は、約4.6g/cm3であり、加圧の方法による顕著な差は
認められなかった。

【００４７】しかし、これらの極板をボビンに捲き取る
ときには、著しい差異が発生した。

【００４８】すなわち、本発明の電池用電極（ア）及び
（イ）は、図４からわかるように、加圧後にも撓みがほ
とんど認められず、これらの極板を直径が20cmのボビン
に巻きとると、緊密に巻くことができて、活物質の脱落
も認められなかった。

【００４９】一方、従来の電池用電極（ウ）は、図５か
らわかるように、活物質坦持部分（Ｂ””）の伸びの量
が、活物質未坦持部分（Ｃ””）の伸びの量よりも著し
く大きいので、極板が太鼓の腹のような形状に撓んでい
る。このような形状になると、極板に巻き癖がついてい
るのと似た状態になるので、この長尺の極板をボビンに
捲き取る際に、次のような不都合が起こった。

【００５０】すなわち、この極板の凹面が内側になるよ
うにして、曲率半径がその凹面の曲律半径よりも小さい
場合には容易に捲き取ることが可能である。しかし、極
板の捲き取りが進んで、このような撓んだ極板の極率半
径よりも極率半径が大きい円周上に捲き取る必要がある
場合には、極板の凸面の方向へ折り曲げる必要が生ず
る。その結果、その折れ曲がりの位置で活物質層の脱落
が起こった。また、その折れ曲がりの位置で極板が屈曲
するので、捲き取った極板間に隙間が生じるので、直径
が２ｍになるまで１つのボビンに捲き取れた電池用電極
（ウ）の量は、電池用電極（ア）および（イ）の場合よ
りも約２０％少なかった。

【００５１】以上の実施例は、水素吸蔵合金粉末を活物
質とし、パンチングメタルを導電性芯体に用いて、これ
に活物質ペーストを塗着乾燥してからプレスする場合に
ついて説明した。しかし、本発明の作用効果は、この実
施例の場合にのみ奏するものではなく、活物質粉末とし
て、水素吸蔵合金粉末のほかに、酸化亜鉛、水酸化カド
ミウム、酸化カドミウム、２酸化マンガン、水酸化ニッ
ケルなどを主体とするものを用いる場合や、導電性芯体
として、パンチングメタルの代わりに、エキスパンデッ
ドメタル、金属網、金属繊維の焼結体などを用いる場合
や、活物質ペーストを導電性芯体に塗着乾燥する代わり
に、微細な繊維状のフッ素樹脂によって活物質粉末を交
絡保持したシート状物を導電性芯体に圧着する場合に
も、上記の実施例と同様の作用効果を奏するものであ
る。また、活物質の形状としては、粉末だけではなく、
例えば、リチウム電池の負極に用いる金属リチウムシー
トのような無孔質連続体や、酸化銀電池の化成前の正極
に用いる金属銀焼結体のような多孔質連続体の場合に
も、上記の実施例と同様の作用効果が得られる。

【００５２】

【発明の効果】本発明によれば、実質的に活物質を坦持
しない帯状の部分を有する導電性芯体をロールで加圧す
る際に、極板の撓みが抑制されるという効果が得られ
る。

【図面の簡単な説明】

【図１】活物質を実質的に坦持しない帯状の部分の長手
の方向を、加圧用ロールの回転軸に垂直な方向に配置す
ることなく、加圧用ロールの回転軸に平行な方向に配置
して、加圧ロールの軸の方向と長尺の導電性芯体の長手
方向とを一致させた本発明の構成の加圧ロール周辺の斜
視模式図。

【図２】活物質を実質的に坦持しない帯状の部分の長手
の方向を、加圧用ロールの回転軸に垂直な方向に配置す
ることなく、加圧用ロールの回転軸に平行な方向に配置
して、加圧ロールの軸の方向を長尺の導電性芯体の長手
方向と垂直にした本発明の構成の加圧ロール周辺の斜視
模式図。

【図３】活物質を実質的に坦持しない帯状の部分の長手
の方向を、加圧用ロールの回転軸に垂直な方向に配置し
て、加圧ロールの軸の方向を長尺の導電性芯体の長手方
向と垂直にした従来の構成の加圧ロール周辺の斜視模式
図。

【図４】本発明の方法で製作した電池用電極の斜視外観
図。

【図５】従来の方法で製作した電池用電極の斜視外観
図。

【符号の説明】

Ａ，Ａ’，Ａ” 加圧ロールＢ，Ｂ’，Ｂ”，Ｂ”’，Ｂ”” 活物質坦持部分Ｃ，Ｃ’，Ｃ”，Ｃ”’，Ｃ”” 活物質を実質的に坦
持しない帯状の部分Ｄ，Ｄ’，Ｄ” 加圧ロールの軸の方向

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】活物質を坦持する部分と、活物質を実質的
に坦持しない帯状の部分とを備える導電性芯体を、加圧
用ロールによって加圧する電池用電極の製造方法におい
て、活物質を実質的に坦持しない該帯状の部分の長手の方向
を、加圧用ロールの回転軸に垂直な方向に配置すること
なく、加圧用ロールの回転軸に平行な方向に配置するこ
とを特徴とする電池用電極の製造方法。