JPH08302495A - 金属多孔体の製造方法 - Google Patents

金属多孔体の製造方法

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JPH08302495A
JPH08302495A JP7110562A JP11056295A JPH08302495A JP H08302495 A JPH08302495 A JP H08302495A JP 7110562 A JP7110562 A JP 7110562A JP 11056295 A JP11056295 A JP 11056295A JP H08302495 A JPH08302495 A JP H08302495A
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JP
Japan
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resin
porous
metal
powder
metal powder
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Pending
Application number
JP7110562A
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English (en)
Inventor
Keizo Harada
敬三 原田
Masayuki Ishii
正之 石井
Seisaku Yamanaka
正策 山中
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Sumitomo Electric Industries Ltd
Original Assignee
Sumitomo Electric Industries Ltd
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Publication date
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Pending legal-status Critical Current

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    • 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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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルカリ2次電池など電極基板として有用な
金属多孔体の製造を目的とする。 【構成】 多孔性の樹脂芯体の骨格表面にバインダー樹
脂を含浸塗着した後、樹脂が乾燥硬化する前に金属粉末
を直接塗着し、樹脂を固着処理した後、電気Niメッキ
を行う方法並びに電気Niメッキの前に非酸化性雰囲気
において熱処理して有機樹脂成分を焼失させる方法であ
る。金属粉末としてはNi,Cu,Feが良い。 【効果】 アルカリ2次電池などの電極基板として有用
な金属多孔体を煩雑な工程を経ることなく、所望の強度
特性を持ち並びに品質に優れたものとして得ることがで
きる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、主としてニッケル−カ
ドミウム電池、ニッケル−亜鉛電池、ニッケル−水素電
池などのアルカリ2次電池などの電極基板に用いる金属
多孔体の製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】各種の電源として使われる蓄電池として
鉛蓄電池とアルカリ蓄電池がある。このうちアルカリ蓄
電池は高信頼性が期待でき、小形軽量化も可能などの理
由で小型電池は各種ポータブル機器用に、大型は産業用
として広く使われてきた。このアルカリ蓄電池におい
て、負極としてはカドミウムの他に亜鉛、鉄、水素など
が対象となっている。しかし正極としては一部空気極や
酸化銀極なども取り上げられているがほとんどの場合ニ
ッケル極である。ポケット式から焼結式に代って特性が
向上し、さらに密閉化が可能になるとともに用途も広が
った。
【0003】しかし通常の粉末焼結式では基板の気孔率
を85%以上にすると強度が大幅に低下するので活物質
の充填に限界があり、したがって電池としての高容量化
に限界がある。そこで90%以上のような一層高気孔率
の基板として焼結基板に代えて発泡状基板や繊維状基板
が取り上げられ実用化されている。このような高気孔率
を有する金属多孔体基板の製造方法としては、特開昭5
7−174484号公報に開示されているメッキ法によ
るものと、特公昭38−17554号公報等に開示され
ている焼結法によるものがある。メッキ法ではウレタン
フォームなどの発泡樹脂の骨格表面にカーボン粉末等を
塗着することにより導電化処理を行い、その上に電気メ
ッキ法によりNiを電析させ、その後発泡樹脂及びカー
ボンを消失させ、金属多孔体を得るという方法である。
一方、焼結法ではスラリー化した金属粉末をウレタンフ
ォームなどの発泡樹脂の骨格表面に含浸塗布し、その後
加熱することにより金属粉末を焼結している。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】従来技術に示した通り
金属多孔体を電池用極板として適用することにより、電
池の高容量化に果たした寄与は大きい。しかしながら、
特開昭57−174484号公報のようなメッキ法によ
る金属多孔体の製造において、多孔性樹脂芯体に電気メ
ッキするための導電処理としてカーボン塗布を行う必要
があるが、これは製造工程において必要なだけで最終的
には焼失させるものであって金属多孔体としては不要の
ものである。従って、導電処理のためのカーボン塗布
は、製品としてのコスト上昇をまねくだけでなく、カー
ボン残留による品質面への影響も考えられることから、
その改善が望まれている。また、特公昭38−1755
4号公報のような、焼結法による金属多孔体の製造にお
いては上記のような問題は無いが、金属粉末をスラリー
化して塗着する工程や、焼結工程などが煩雑な工程であ
り、所望の強度特性のものが得られにくく、また製造コ
ストも高くつく等の問題があった。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、以上の問題点
を解決するため、金属多孔体の製造方法として、多孔性
の樹脂芯体の骨格表面にバインダー樹脂を含浸塗着した
後、樹脂が乾燥硬化する前に金属粉末を直接塗着し、樹
脂を固着処理した後、電気Niメッキを行う。本発明で
は従来メッキ法のカーボン導電処理に変えて、金属粉末
による導電処理を行う。この金属粉末は最終製品となる
金属多孔体の主骨格部となりうるものであり、カーボン
のように焼失させるものではない。また、本発明の金属
粉末による導電処理方法においては、導電性を向上させ
るため、バインダーを塗着した多孔性樹脂芯体上に金属
粉末を直接塗着する方法を用いる。従来の金属粉末とバ
インダー樹脂とを混合させたスラリーによる塗着方法で
は、金属粉末の周囲が樹脂成分で覆われるため粉末間の
導電性が悪くなるため、十分な導電性が得られにくい。
ここで金属粉末の直接塗着方法としては、多孔性樹脂に
エアーガン等により金属粉末を吹き付ける方法や金属粉
末中で多孔性樹脂芯体を揺動させる方法などを用いるこ
とができる。このような金属粉末を直接塗着させる方法
によると、バインダー樹脂が塗着された多孔性樹脂芯体
の表面は、金属粉末で均一に覆われることから良好な導
電性が得られる。また、工程も簡略となることから製造
コストも低減できる。次に電気NiメッキによりNi皮
膜を形成することで金属多孔体が得られる。また、好ま
しくは電気Niメッキの後、非酸化性雰囲気において熱
処理を行うことで多孔性樹脂芯体及びバインダー樹脂等
を除去することもできる。
【0006】また、本発明では、金属粉末を直接塗着さ
せた段階で、非酸化性雰囲気において熱処理を行い、多
孔性樹脂芯体及びバインダー樹脂等の有機成分を焼失さ
せ、その後電気NiメッキによりNi皮膜を形成するこ
とで、金属多孔体を得る方法も提供する。この方法では
Ni皮膜の形成前に有機成分を除去することでNiメッ
キ後の熱処理が不要となるため、熱処理時の金属粉末と
Ni金属の拡散による強度低下もしくは導電率の低下等
を回避することが可能となる。又、金属粉末同士の焼結
が進行することから導電性の向上も可能となる。また、
金属粉末としては、好ましくはNi,Cu,Feを用い
る。Ni以外の金属粉末を用いる理由は、Cu粉末では
比抵抗が小さいため導電処理金属として有効であるこ
と、Fe粉末を用いた場合は金属多孔体としての強度の
向上が可能となるためである。
【0007】
【実施例】
実施例1 厚さ2.5mmで1インチ当りの空孔数が約50個のポ
リウレタンフォームをアクリル樹脂60wt%、水40
wt%を混合したバインダー樹脂液中に含浸させた後絞
りロールにて過剰含浸塗着分を除去し、バインダーが塗
着された多孔性樹脂芯体を作製した。次に平均粒径25
μmのFe粉末をエアーガンにより上記多孔性樹脂芯体
に直接吹き付けを行い、大気中150℃で5分乾燥させ
ることで導電処理を行った。このときのFe粉末の塗着
量は180g/m2で、電気抵抗は、幅10mm、長さ
100mmで35Ωであった。このサンプルをAとす
る。
【0008】比較例としてFe粉末50wt%、アクリ
ル樹脂10wt%、水40wt%のスラリー液を作製
し、このスラリー液中にポリウレタンフォームを含浸さ
せた後絞りロールにて過剰含浸塗着分を除去し、Fe粉
末が塗着された多孔性樹脂芯体を作製した。このときの
Fe粉末の塗着量は180g/m2で、電気抵抗は幅1
0mm、長さ100mmで250kΩであった。このサ
ンプルをBとする。サンプルA,Bについて電気Niメ
ッキ用ワット浴中で電流密度10A/dm2でNiメッ
キを実施した。サンプルAでは全面均一にメッキ皮膜が
形成され、300g/m2のNiがメッキされていた。
Niメッキ後のサンプルを水素気流中、1000℃、5
分で熱処理を行い金属多孔体を得た。このサンプルをC
とする。一方サンプルBでは電気抵抗が高いため電極接
続部のみにNiがメッキされており均一なNiメッキ皮
膜が得られなかった。
【0009】実施例2 厚さ2.5mmで1インチ当りの空孔数が約50個のポ
リウレタンフォームをフェノール樹脂60wt%、水4
0wt%を混合したバインダー樹脂液中に含浸させた後
絞りロールにて過剰含浸塗着分を除去し、バインダーが
塗着された多孔性樹脂芯体を作製した。次に平均粒径6
μmのNi粉末中で上記多孔性樹脂芯体を揺動させて、
Ni粉末の塗着を行った後、大気中150℃にて10分
乾燥させた。このときのNi粉末の塗着量は250g/
2で、電気抵抗は幅10mm、長さ100mmで30
Ωであった。このサンプルをDとする。
【0010】比較例として黒鉛粉末50wt%、アクリ
ル樹脂10wt%、水40wt%のスラリー液を作製
し、このスラリー液中にポリウレタンフォームを含浸さ
せた後絞りロールにて過剰含浸塗着分を除去し、黒鉛粉
末が塗着された多孔性樹脂芯体を作製した。このときの
電気抵抗は幅10mm、長さ100mmで950Ωであ
った。このサンプルをEとする。サンプルD,Eについ
て電気Niメッキ用ワット浴中で電流密度10A/dm
2でNiメッキを実施し、それぞれ230g/m2、48
0g/m2のNi皮膜を形成した。これらについて、大
気中700℃、5分の熱処理をした後、さらに水素気流
中1000℃、5分の熱処理を行い金属多孔体を得た。
この金属多孔体をそれぞれサンプルF,Gとする。
【0011】実施例3 厚さ2.5mmで1インチ当りの空孔数が約50個のポ
リウレタンフォームをアクリル樹脂60wt%、水40
wt%を混合したバインダー樹脂液中に含浸させた後絞
りロールにて過剰含浸塗着分を除去し、バインダーが塗
着された多孔性樹脂芯体を作製した。次に平均粒径15
μmのCu粉末中で上記多孔性樹脂芯体を揺動させて、
200g/m2のCu粉末の塗着を行った後、大気中1
80℃、5分の条件で乾燥させた。次いで水素気流中9
00℃、10分の熱処理を行いウレタンフォーム及びア
クリルバインダー樹脂を焼失させた後、電気Niメッキ
用ワット浴中で電流密度10A/dm2でNiメッキを
実施し、280g/m2のNi皮膜を形成した。このサ
ンプルをHとする。
【0012】実施例4 厚さ2.5mmで1インチ当りの空孔数が約50個のポ
リウレタンフォームをフェノール樹脂60wt%、水4
0wt%を混合したバインダー樹脂液中に含浸させた後
絞りロールにて過剰含浸塗着分を除去し、バインダーが
塗着された多孔性樹脂芯体を作製した。次に平均粒径2
5μmのFe粉末中で上記多孔性樹脂芯体を揺動させた
後、大気中150℃、5分の条件で乾燥させ、200g
/m2のFe粉末の塗着を行った。次いで水素気流中1
100℃、10分の熱処理を行いウレタンフォーム及び
アクリルバインダー樹脂を焼失させた後、電気Niメッ
キ用ワット浴中で電流密度10A/dm2でNiメッキ
を実施し、280g/m2のNi皮膜を形成した。この
サンプルをIとする。
【0013】実施例5 金属多孔体サンプルC,F,G,H,Iについて、引張
り強度、伸び、電気抵抗及び残留カーボン量を測定した
結果を表1に示す。
【0014】
【表1】
【0015】表1の結果より本発明の作製方法によった
サンプルC,F,H,Iは比較例Gに比して良好な特性
を示す金属多孔体が得られる。
【0016】
【発明の効果】本発明によれば、アルカリ2次電池など
の電極基板として有用な金属多孔体を煩雑な工程を経る
ことなく、所望の強度特性を持ち並びに品質に優れたも
のとして得ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 多孔性の樹脂芯体の骨格表面にバインダ
    ー樹脂を含浸塗着した後、樹脂が乾燥硬化する前に金属
    粉末を直接塗着し、樹脂を固着処理した後、電気Niメ
    ッキを行うことを特徴とする金属多孔体の製造方法。
  2. 【請求項2】 多孔性の樹脂芯体の骨格表面にバインダ
    ー樹脂を含浸塗着した後、樹脂が乾燥硬化する前に金属
    粉末を直接塗着し、樹脂を固着処理した後、非酸化性雰
    囲気において熱処理を行うことで有機樹脂成分を焼失さ
    せ、ついで電気Niメッキを行うことを特徴とする金属
    多孔体の製造方法。
  3. 【請求項3】 金属粉末がNi,Cu,Feであること
    を特徴とする請求項1,2記載の金属多孔体の製造方
    法。
JP7110562A 1995-05-09 1995-05-09 金属多孔体の製造方法 Pending JPH08302495A (ja)

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