JPH09134722A

JPH09134722A - 芯金式電極の製造装置

Info

Publication number: JPH09134722A
Application number: JP7291365A
Authority: JP
Inventors: Shinko Tominaga; 眞弘富永
Original assignee: Toyoda Automatic Loom Works Ltd
Current assignee: Toyota Industries Corp
Priority date: 1995-11-09
Filing date: 1995-11-09
Publication date: 1997-05-20

Abstract

(57)【要約】【課題】スリットを通るパンチングメタルを正確に電極
の中央に位置させて両面に塗着されるペーストの厚さを
等しくし、電極反応が均一に起こるようにして充放電特
性の良い芯金式水素吸蔵合金負極を製造することのでき
る製造装置を提供する【解決手段】ペーストタンク５に入れられたペースト４
の中を通過してきた芯金６の両面には余剰のペースト４
が塗着されている。スリット３が余剰なペースト４をす
り落とすことにより、芯金式負極の両面には所定の厚さ
でペーストが塗着される。芯金６がスリット３を通過す
る際、くし歯状中央だし治具２にくし状に取り付けられ
た刃状くし歯２ａが、芯金６を両面から押さえてスリッ
ト３が開けている隙間の中心に位置させる。また、刃状
くし歯２ａは適度な間隔で配置されており、芯金６の湾
曲を抑制する。これにより、芯金６の両面には同じ厚さ
で、均一にペースト４が塗着されるので、電極特性のよ
い芯金式負極を製造することができる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】アルカリ蓄電池における芯金
式電極、特には、水素吸蔵合金を有するアルカリ蓄電池
における芯金式の負極の製造装置に関する。

【０００２】

【従来の技術】最近、電気自動車や電動式フォークリフ
トの電源として、アルカリ蓄電池の需要が高まってい
る。特に、アルカリ蓄電池の中でも水素吸蔵合金電極を
負極とするニッケル−水素２次電池は、そのエネルギー
容量が大きく、上記電気自動車や電動式フォークリフト
の電源として注目を集めている。

【０００３】図４はアルカリ蓄電池の一般的構成を示す
図である。同図（ａ）は、円筒型アルカリ蓄電池の構成
を示す図である。円筒型アルカリ蓄電池は、円筒型の外
装缶４０の中に、セパレータ４４を正極板４３と負極板
４５とで挟んだものが円筒状に巻かれた形で収納されて
いる。外装缶４０の底には負極集電体４７が取り付けら
れており、円筒状に巻き付けられた負極板４５と接続さ
れて負極板４５から発生する負の電気を集電する。外装
缶４０は負極集電体４７と電気的に接続されて、外装缶
４０自体が電池の負極となるように構成されている。

【０００４】外装缶４０の口の側には正極集電体４６が
設けられており、円筒状に巻かれた正極板４３と接続さ
れて正の電気を集電する。外装缶４０の口は封口板４１
によって、蓋をされてパッキング４８で外装缶４０と絶
縁されて、かしめ止めされる。封口板４１は正極集電体
４６が電気的に接続されており、更に封口板４１には正
極キャップ４２が取り付けられて、電池の正極を形成し
ている。

【０００５】同図（ｂ）は、角形アルカリ蓄電池の構成
を示す図である。正極板５２とセパレータ５３と負極板
５４とは互いに交互に配列され正極板５２は正極の極柱
５７に、負極板５４は負極の極柱５７にそれぞれ接続さ
れている。交互に配列された正極板５２、セパレータ５
３、負極板５４は電槽５１に収納され、液口栓５８から
注入される反応液に浸される。電槽５１の口はふた５６
で封止されており、正極及び負極の極柱５７から電力を
得たり、充電を行ったりする。

【０００６】図５（ａ）は、図４（ｂ）の角形アルカリ
蓄電池の芯金式電極の構成を示す図であり、特に、同図
では負極であることを想定している。負極は、孔の開い
た板状の金属である芯金（パンチングメタル）６０に電
池の極柱に接続するためのリード板６１が溶接された構
成を有しており、パンチングメタル６０の両面に負極活
物質（水素吸蔵合金と導電助材とを増粘剤等と混合した
もの）６２が塗られている。負極活物質６２は水素吸蔵
合金を含んでおり、充放電反応は以下の式で表される。

【０００７】

【化１】

【０００８】負極活物質６２は、芯金６０の両側に付着
されるが、それぞれの面に付着される負極活物質６２の
厚さはなるべく等しくなっていることが重要である。図
５（ｂ）は、図５（ａ）の電極の断面図を示す模式図で
ある。

【０００９】同図（ｂ）に示されるように、芯金６０の
両側に塗着された負極活物質の厚さが異なり、それぞれ
の面に付着される水素吸蔵合金６３の量が異なる場合、
負極活物質が厚く塗着された面では、多くの水素吸蔵合
金６３が芯金６０から遠い位置に存在することになる。

【００１０】芯金６０から遠いほど電流抵抗が大きくな
るため、このような状態で芯金６０に電流を流し充放電
を繰り返すと、芯金６０から遠いところにある水素吸蔵
合金６３には余り電流が流れない。従って、芯金に近い
部分にある水素吸蔵合金６３が電極反応に優先的に使わ
れ、また同図（ｂ）で丸で囲まれた部分のように芯金６
０から遠くはなれた水素吸蔵合金６３は余り使われない
ことになる。よって、芯金６０に近い水素吸蔵合金が過
充電状態になりやすく、早く腐食が進んでしまい、電極
全体としては反応が不均一になってしまう。従って、蓄
電池の充放電特性に劣化を来す。

【００１１】一般的な水素吸蔵合金電極の製造方法は、
先ず、増粘剤、結着剤、水素吸蔵合金及び導電助材を混
練してペーストを作り、専用の容器に入れたのち、パン
チングメタルを容器に入れられたペーストの中を通過さ
せることにより、パンチングメタルの両面に塗着する。

【００１２】次に、ペーストが塗着されたパンチングメ
タルをスリットの間に通して、余分に付いたペーストを
落として、所定厚のペーストを塗着させる。そして、ペ
ーストを乾燥させてから、ローラでプレスし、適当な長
さに切断して完成品とする。

【００１３】上記工程において、乾燥したペーストが塗
着されたパンチングメタルをローラでプレスする場合、
パンチングメタルの両側に塗着されたペーストの厚さが
異なるとプレスの際、ペーストの圧縮量に差があるた
め、パンチングメタルに歪みを生ずる。

【００１４】

【発明が解決しようとする課題】上記したように、パン
チングメタルの両面にペーストが塗着される厚さがそれ
ぞれ異なると電極反応の際に早く腐食が進んでしまった
り、ローラでプレスした際にパンチングメタルに歪みが
生じるという問題が生じる。

【００１５】そこで、パンチングメタルに塗着されたペ
ーストの内、余分な分を落とすためにスリットを通す
が、このスリットの中央部分をパンチングメタルが通る
ように、位置決め用の中央だし治具を設けることが行わ
れている。

【００１６】図６は、上記スリット部分を横から見た図
である。同図（ａ）に示されているように、容器７４に
入れられたペースト７２の中をパンチングメタル７３が
上方に引っ張られていく。ペースト７２の中を通過した
パンチングメタル７３にはペースト７２が付着するが、
ペーストの粘度あるいはパンチングメタル７３を引き上
げる速度等によって、多めにペーストが付着する。これ
をスリット７０で落として、パンチングメタル７３に所
定の厚さのペースト層を形成するようにする。このと
き、パンチングメタル７３をスリット７０の中央を通す
ように中央だしするために、くし状に複数の歯が配列し
たくし歯状中央だし治具７１がスリット７０の上部に設
けられている。

【００１７】同図（ａ）の、くし歯状中央だし治具７１
は、スリット７０の上部に設けられているので、パンチ
ングメタルがくし歯状中央だし治具７１の部分を通過し
た後、表面のペーストに、くし歯状中央だし治具７１の
跡が付いてしまう。これは、負極上の水素吸蔵合金の反
応の不均一を生じさせ、負極の腐食を進行させてしま
う。

【００１８】同図（ｂ）は、くし歯状中央だし治具７５
がスリット７０の下側に設けられている場合を示してい
る。この場合は、くし歯状中央だし治具７５による歯形
はペースト上に残らないが、くし歯状中央だし治具７５
の位置がスリット７０の一番狭い部分からずれているの
で、この一番狭い部分ではパンチングメタル７３の位置
が中央からずれてしまい、くし歯状中央だし治具７５の
機能があまり発揮されないという欠点がある。

【００１９】従って、本発明の課題は、スリットを通る
パンチングメタルを正確に中央に位置させて両面に塗着
されるペーストの厚さを等しくし、電極反応が均一に起
こるようにして充放電特性の良い芯金式水素吸蔵合金負
極を製造することのできる製造装置を提供することであ
る。

【００２０】

【課題を解決するための手段】本発明の製造装置は、所
定の厚さのペーストを芯金に塗着するために、余分に塗
着されたペーストを落とすスリットと、該スリットの先
端部より前記スリット間へ突出するくし状の複数の歯を
有し、該複数の歯で芯金を押さえることにより、所定の
厚さのペーストが芯金に塗着されるように芯金の位置を
定める中心だし治具とを有する。

【００２１】そして、この構成によれば、スリットの先
端部すなわち、最も芯金に接近している部分から、芯金
の位置決めをする、くし状の複数の歯がスリットの間へ
突出するように取りつけられているため、スリットがペ
ーストを取り除く部分（先端部）と芯金とを正確に位置
決めすることができ、芯金に一定の厚さで、且つ均一に
ペーストを塗着することができる。

【００２２】このことにより、不均一反応が起こらず、
諸特性に優れた電極を安定して製造することが出来る。
また、くし状の歯がスリットの先端部からスリットの間
へ突出するように設けられていることから、くし状の歯
によってペーストに付けられた筋状の溝を、スリット通
過後に残すことがない。

【００２３】更に、中央だし治具のくし状の歯の間隔を
適度に設定することにより、芯金の湾曲を抑制すること
が出来るので、ペーストの塗着状態の向上に寄与すると
ともに、くし状の歯の先端を刃状にすることによって、
ペーストに付けられる筋状の治具の跡（溝）の幅を極力
狭くして、スリット通過後に治具の跡が残るのを防ぐ作
用も有する。

【００２４】そして、スリットと中心だし治具とを互い
に独立に可動とすれば、任意の厚さでペーストを塗着で
き、多種類の電極を１つの装置で製造することができ
る。

【００２５】

【発明の実施の形態】図１は、本発明の芯金式水素吸蔵
合金負極の製造装置の一実施例を示す図である。

【００２６】同図に示されるように、例えば、送り出し
用ローラ等により、芯金（パンチングメタル）６がペー
ストタンク５の下方から上方に向かって引き上げられ
る。芯金６がペーストタンク５に入れられたペースト４
中を通過する際に、芯金６の両面にペースト４が塗着さ
れる。この芯金６に塗着した余剰のペースト４をスリッ
ト３で取り除いて、所定の厚さのペースト層を芯金６に
形成して芯金式負極１を形成する。

【００２７】実際の工程においては、この後ペーストを
乾燥する工程および芯金式負極１を所定の長さに切断す
る工程が含まれる。芯金式負極１を切断する長さや芯金
６の幅は、製造する電池の大きさに合わせて適宜決定さ
れるものである。

【００２８】また、ペーストは、例えば、メチルセルロ
ース（ＭＣ）、ポリビニルアルコール（ＰＶＡ）やカル
ボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）等を増粘剤とし、テ
トラフルオロエチレン−ヘキサフルオロプロピレン共重
合体（ＦＥＰ）やポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦ
Ｅ）等を結着剤として、これらとともに、水素吸蔵合金
や導電助材を混練したものである。

【００２９】本実施例においては、スリット３に対して
独立に動くことが出来るように、くし歯状中央だし治具
２が取り付けられている。くし歯状中央だし治具２の刃
状くし歯２ａはスリット３の先端部３ａと同じ高さに設
けられており、芯金６に損傷を与えない程度に、芯金６
の両側から挟んでスリット３の先端部３ａの位置におけ
る中心だしを行う。芯金（パンチングメタル）６は、例
えば、厚さ０．０７ｍｍの金属に多数の孔を開けた構造
をしており、ちぎれる等の損傷を比較的受けやすいの
で、くし歯状中央だし治具２は芯金（パンチングメタ
ル）６を強く押さえすぎず、中央だしができる程度の位
置に固定する。

【００３０】同図には示されていないが、くし歯状中央
だし治具２は適当な止め具によって、スライドできるよ
うにスリット３の本体に取り付けられている。使用する
際には、くし歯状中央だし治具２をスライドさせて芯金
６がスリット３の先端部３ａの中心を通るように調整し
て、固定する。

【００３１】図２は刃状くし歯の構造及び作用を示す図
である。同図（ａ）はスリット３と、くし歯状中央だし
治具２の構造を示す概略図である。

【００３２】スリット３はくし歯状中央だし治具２の刃
状くし歯２ａの数と同数の溝８を有した先端部３ａと、
先端部３ａから一段下がった部分に台座面９とを有す
る。台座面９には、くし歯状中央だし治具２がのせられ
るとともに、刃状くし歯２ａが、それぞれの溝８に嵌め
込まれる。また、前述したように、適当な止め具でスラ
イドできるように取り付けられている。例えば、ネジで
止めたり、ダイヤルゲージを取り付けて手動で、中心だ
しの設定を行うことが可能である。このように、刃状く
し歯２ａを独立に調整可能とすることにより、同じ装置
で様々な厚さの芯金で構成される電極を製造できるとと
もに、芯金に任意の厚さのペーストを塗着することがで
きる。

【００３３】同図（ｂ）は、刃状くし歯の作用を説明す
る図である。刃状くし歯２ａは、芯金６の両面から軽く
押さえて、芯金６がスリットの先端部３ａの中心を通る
ように中心だしをする。また、刃状くし歯２ａは芯金６
の湾曲を矯正する作用も有する。

【００３４】すなわち、芯金６は、例えば厚さ０．０７
ｍｍの薄い金属に多数の孔を開けたものであり、電極の
製造工程においてはロールにまかれた長いパンチングメ
タルを引き出しながら製造を行うので、パンチングメタ
ルを誘導するロールとロールの間が広くなり、パンチン
グメタルに穿孔した際の残留応力が原因で芯金６に湾曲
を生じる。このような湾曲を生じた状態でスリットを通
ると、芯金６の表面に塗着されるペーストの厚さが不均
一となり、良い電極を製造することができない。

【００３５】一方、同図（ｂ）に示されているように、
刃状くし歯２ａを設けても、それぞれの刃状くし歯２ａ
の間隔が比較的広い場合には、くし歯とくし歯との間に
おいて芯金６が湾曲し、芯金６に均一にペーストを塗着
することができない。そこで、各刃状くし歯２ａ間の狭
くすることにより芯金６を多数の箇所で押さえるように
すると、芯金６の湾曲を押さえ、より正確な中心だしを
行うことができる。例えば、各くし歯の間隔を約１．５
ｃｍとすれば、ほぼ湾曲の問題を解決することができ
る。

【００３６】ただし、他の理由、例えば、芯金６として
厚さの厚いものを使用したために湾曲がそれほど問題に
ならない場合には、特に、刃状くし歯２ａの間隔を狭く
する必要がない。しかし、そのような装置においては、
薄い芯金６を使用した電極を製造することはできないの
で、１つの装置で製造できる電極が限られてしまう。従
って、刃状くし歯２ａは１つの装置で製造する電極のう
ち、最も薄い芯金６を使用する場合に湾曲の問題が生じ
ないような間隔で設けておくのが好ましい。

【００３７】また、刃状くし歯は芯金に塗着されたペー
ストの層を突き抜けて芯金を押さえているので、従来の
ようにスリットの上部に刃状くし歯を設けた場合は、ペ
ースト層に筋状の溝が出来る。この筋状の溝は負極の電
極反応を不均一にし、電池の充放電特性を悪化させる。
しかし、本発明の場合にはこのような筋状の溝ができな
いことを以下に説明する。

【００３８】図３は、本発明の刃状くし歯の作用とペー
ストの状態を説明する図である。同図に示されるよう
に、芯金６は図の下方から上方に向かって引き上げられ
る。芯金６は不図示のペーストタンクの中を通ってきて
おり、両面にペーストが塗着されている。このとき塗着
されるペーストの厚さは芯金６を引き上げる速度やペー
ストの粘度等により決まるが、普通余分に厚く塗着され
る。この余分なペーストをスリット３ですり落とすこと
により所定の厚さのペーストが塗着された芯金式負極を
製造する。

【００３９】この際、芯金６の両面に塗着されるペース
トの厚さを同じにするために、刃状くし歯２ａが芯金６
をスリット３の中央に位置させる。従って、刃状くし歯
２ａは、芯金６を直に押さえるため、ペーストの層に筋
状の溝を形成することになる。先に述べたように、刃状
くし歯２ａをスリット３の上部に設けた場合には、この
筋が完成した負極に残ってしまい、電極特性の悪化をも
たらす。

【００４０】しかしながら、本発明においては、刃状く
し歯２ａの先端が刃状になっているために、ペースト膜
に形成する筋状の溝は非常に細くなるか、あるいはペー
ストの流動性のために溝がふさがってしまう。更に、本
発明においては、スリットの先端部３ａの高さに設けら
れているので筋状の溝が残らない。

【００４１】すなわち、先端部３ａの下部には余剰のペ
ースト４があるので、先端部３ａの部分で刃状くし歯２
ａが筋状の溝を作っても、余剰のペースト４が溝に流れ
込み、溝が埋められて芯金６がスリット３を通り抜ける
時には溝のないペースト層となっている。これは、先端
部３ａ下部の余剰ペースト４が刃状くし歯２ａのすぐ下
側にあるために、刃状くし歯２ａによって溝が形成され
ても、すぐに溝に流れ込むことが出来るためであり、こ
れにより、筋状の溝を残さないようにすることが出来
る。

【００４２】刃状くし歯２ａがスリット３の先端部３ａ
の上部に設けられていた場合は、余剰のペースト４と刃
状くし歯２ａが溝を作る部分と離れているため、余剰の
ペースト４が溝に流れ込むことが出来ないので溝が残っ
てしまう。

【００４３】また、刃状くし歯２ａがスリット３の先端
部３ａの下部に設けられている場合には、刃状くし歯２
ａが作った溝に余剰のペーストが流れ込むことにより、
溝を埋めることが出来るが、芯金６を支持している場所
がスリット３の先端部３ａから離れているために、先端
部３ａでの芯金６の位置が中心からずれてしまい、芯金
６の両面に同じ厚さでペーストを塗着することができな
い。

【００４４】このように、刃状くし歯２ａをスリット３
の先端部３ａと同じ高さに設けることにより、芯金６の
表面のペースト層に溝を形成することもなく、芯金６を
先端部３ａの中心に位置させて、芯金６の両面に同じ厚
さでペーストを塗着することが可能となる。

【００４５】なお、上記記載においては、刃状くし歯２
ａとスリット３の先端部３ａとの高さが全く同じように
説明したが、刃状くし歯２ａの位置は、必ずしもスリッ
ト３の先端部３ａと全く一致していなくてもよく、実際
に装置を組み立てる便宜上、幾らか上下に位置がずれて
もよい。

【００４６】また、複数ある刃状くし歯は、製造する芯
金あるいはパンチングメタルの湾曲の生じやすさによっ
て、異なる間隔を有するくし歯状中央だし治具を取り替
えるようにして、適切な間隔を設定できるようにしても
よい。

【００４７】

【発明の効果】刃状くし歯がスリットの先端部と同じ高
さに設けられているので、芯金を引き上げて負極を製造
した際に、負極に治具の跡（筋状の溝）が発生しない。
従って、電極反応の不均一が起こることがないので、電
極特性が向上する。

【００４８】スリットの先端部に刃状くし歯を設けて、
芯金の中心だしを行っているので、スリットの位置にお
ける芯金の位置決めを精度良く行うことが出来る。よっ
て、ペーストの厚さを均一にすることができるので、ペ
ーストの厚さの不均一に起因する反応の不均一が発生せ
ず、電極特性の良い負極を製造することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の芯金式水素吸蔵合金負極の製造装置の
一実施例を示す図である。

【図２】刃状くし歯の構造及び作用を示す図である。

【図３】本発明の刃状くし歯の作用とペーストの状態を
説明する図である。

【図４】アルカリ蓄電池の一般的構成を示す図である。

【図５】角形アルカリ蓄電池の芯金式電極の負極の構成
を示す図、及び、電極の断面図を示す模式図である。

【図６】本発明の芯金式水素吸蔵合金負極の製造装置の
スリット部分を横から見た図である。

【符号の説明】

１芯金式負極２、７１、７５くし歯状中央だし治具２ａ刃状くし歯３、７０スリット３ａ先端部４、７２ペースト５、７４ペーストタンク（容器）６、６０、７３芯金（パンチングメタル）８溝９台座面４０外装缶４１封口板４２正極キャップ４３、５２正極板４４、５３セパレータ４５、５４負極板４６正極集電体４７負極集電体５１電槽５５、４８パッキング５６ふた５７極柱５８液口栓６１リード板６２負極活物質６３水素吸蔵合金

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】芯金に電極反応を起こさせる物質を含んだ
ペーストを塗着することによって、電池の電極を製造す
る芯金式電極の製造装置において、所定の厚さのペーストを芯金に塗着するために、余分に
塗着されたペーストを落とすスリットと、該スリットの先端部より前記スリット間へ突出するくし
状の複数の歯を有し、該複数の歯で芯金を押さえること
により、所定の厚さのペーストが芯金に塗着されるよう
に芯金の位置を定める中心だし治具とを有することを特
徴とする芯金式電極の製造装置。
【請求項２】前記スリットと前記中心だし治具とは、互
いに独立に動くことが出来るよう構成されていることを
特徴とする請求項１記載の芯金式電極の製造装置。
【請求項３】前記複数の歯は、それぞれ芯金の湾曲を抑
制可能な間隔で、くし状に並んでいることを特徴とする
請求項１記載の芯金式電極の製造装置。
【請求項４】前記複数の歯の先端は、刃状になっている
ことを特徴とする請求項１記載の芯金式電極の製造装
置。
【請求項５】前記電極反応を起こさせる物質は水素吸蔵
合金であり、アルカリ蓄電池の負極を製造することを特
徴とする請求項１〜４のいずれか１つに記載の芯金式電
極の製造装置。