JPH09147850A - 水素吸蔵合金電極の製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 導電性多孔シートに対する水素吸蔵合金粉末
層の結着力を高め、水素吸蔵合金粉末層の剥離を抑制す
ることができる水素吸蔵合金電極の製造方法を提供す
る。 【解決手段】 導電性多孔シート３の表面を粗面化処理
手段９により粗面化し、その後、多孔シート３に水素吸
蔵合金粉末スラリー１を塗着したのち乾燥し、多孔シー
ト３に水素吸蔵合金粉末層を形成する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル・水素二
次電池の水素吸蔵合金電極の製造方法に関し、更に詳し
くは、導電性多孔シートに水素吸蔵合金粉末を担持させ
てなる水素吸蔵合金電極を製造する際に、水素吸蔵合金
粉末層が導電性多孔シートから剥離することを抑制する
ことができる水素吸蔵合金電極の製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】ニッケル−水素二次電池は、水素を負極
活物質として動作するものであり、可逆的に水素を吸蔵
・放出することができる水素吸蔵合金粉末を導電性多孔
シートに担持させて成る負極と、通常、正極活物質とし
て動作するニッケル水酸化物を導電基材に担持して成る
正極とをセパレータを介してアルカリ電解液中に配置し
て構成される。

【０００３】ここで、上記した負極は、通常以下のよう
にして製造される。すなわち、所定粒径の水素吸蔵合金
粉末とニッケル粉末のような導電材粉末と、ポリテトラ
フルオロエチレン粉末のような結着剤粉末とを所定の割
合で混合して混合粉末を製造し、ここに、例えばイオン
交換水にメチルセルロース，カルボキシメチルセルロー
ス，エチレンオキシドのような増粘剤を溶解して成る増
粘剤水溶液を加え、前記混合粉末を分散させてスラリー
を調製する。そして、このスラリー１を図１に示すスラ
リーボックス２に収容し、当該スラリーボックス２の下
部より、導電性多孔シート３を挿入し、前記スラリー１
中を連続走行させ、矢印Ｐ方向へ引き上げる。

【０００４】ここで、前記導電性多孔シート３として
は、例えば、図２，３に示すような、開口部が形成され
ているパンチングメタルシート３が用いられる。すなわ
ち、帯状のメタルシートの平面部に所望径の開口３１を
複数個打ち抜くことにより、これらの開口３１の全体は
千鳥格子模様をなす開口部を形成し、その他の部分が非
開口部３２になっているパターンである。このパンチン
グメタルシート３としては、通常、表面に対し４μｍ程
度のニッケルメッキ層３２ａが形成され防錆処理が施さ
れている軟鉄シートが用いられている。前記パンチング
メタルシートは、打ち抜かれる開口の大きさや数を適宜
に選定することにより所望の開口率となるように設計さ
れる。

【０００５】このようなパンチングメタルシート３を水
素吸蔵合金粉末スラリー１の中を連続走行させると、図
３に示すように、パンチングメタルシート３に形成され
ている多数の開口３１の部分で水素吸蔵合金粉末スラリ
ー１が保持されると共に、非開口部３２の表面に当該ス
ラリー１が付着することにより、パンチングメタルシー
ト３の両面を被覆するスラリー層１ａが形成される。

【０００６】以上のようにして導電性多孔シート３に前
記スラリー１を塗着させる。ついで、前記パンチングメ
タルシート３を乾燥炉４に導入し、当該乾燥炉４中を通
過する過程でスラリー層１ａの水分を蒸発させ、当該ス
ラリー層１ａを水素吸蔵合金粉末層１ｂとする。このよ
うにして、前記多孔シート３に水素吸蔵合金粉末層１ｂ
が形成される。

【０００７】その後、当該多孔シート３は更に移送さ
れ、切断工程におけるカッタ５で所定個所を切断され、
水素吸蔵合金粉末層１ｂを備えた短冊状の多孔シート片
６となる。そして当該シート片６に対してロール７，７
により圧延処理が施され、厚さ調整が行われ、所望厚み
の水素吸蔵合金電極８が製造される。

【０００８】

【発明が解決しよとする課題】ところで、パンチングメ
タルシートの非開口部３２の表面は平滑な面となってお
り、特に、防錆用のメッキ処理が施されている場合は、
そのメッキ層３２ａにより、更に平滑な面となってい
る。このため、水素吸蔵合金粉末層１ｂのパンチングメ
タルシート３への結着力は弱い。

【０００９】以上のような状態のパンチングメタルシー
ト３に対して、所望の水素吸蔵合金電極８とするために
切断や圧延を行ったとき、また、各工程間の移送時に受
ける振動等の外力で前記水素吸蔵合金粉末層１ｂが剥離
する場合がある。このように、水素吸蔵合金粉末層１ｂ
が剥離すると水素吸蔵合金粉末の担持量が設計時の管理
幅よりも減少し、目的とする容量の電極とならないこと
がある。そして、このような電極を組み込んで電池を製
造すると、得られる電池は、目的とする特性を示さず、
また、特性も不安定になる。

【００１０】本発明は、水素吸蔵合金電極における上記
した問題を解決し、導電性多孔シートに対する水素吸蔵
合金粉末層の結着力を高め、水素吸蔵合金粉末層の剥離
を抑制することができる水素吸蔵合金電極の製造方法の
提供を目的とする。

【００１１】

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明では、導電性多孔シートの表面を粗面化処理
手段により粗面化し、その後、当該多孔シートに水素吸
蔵合金粉末スラリーを塗着したのち乾燥し、前記多孔シ
ートに水素吸蔵合金粉末層を形成することを特徴とする
水素吸蔵合金電極の製造方法が提供される。

【００１２】本発明による水素吸蔵合金電極の製造方法
においては、前記導電性多孔シートの表面を粗面化する
場合、当該表面をＪＩＳ規格Ｂ０６０１で規定する表面
粗さＲ_max が１〜５μｍである粗面とすることが好まし
い。また、前記粗面化処理手段がサンドブラスト処理装
置であることが好ましい。本発明による水素吸蔵合金電
極の製造方法は、導電性多孔シートの表面を粗面化処理
手段により粗面化することにより、微視的な凹凸を形成
して表面積を増加させ、水素吸蔵合金粉末層と導電性多
孔シートとの結着力を高める。

【００１３】

【発明の実施の形態】本発明の水素吸蔵合金電極の製造
方法においては、導電性多孔シートの表面を粗面化する
工程（以下、工程Ａという）と工程Ａにより得られた導
電性多孔シートに水素吸蔵合金粉末層を形成する工程
（以下、工程Ｂという）とを必須の工程として含んでい
る。

【００１４】上記した工程Ａと工程Ｂが順次行われるこ
とによって、本発明においては、水素吸蔵合金粉末層と
導電性多孔シートとの結着力が増加する。その結果、水
素吸蔵合金粉末層の剥離が抑制され、目的とする容量の
水素吸蔵合金電極が得られる。工程Ａにおいては、ま
ず、導電性多孔シートが用意される。この導電性多孔シ
ートとしては、通常の水素吸蔵合金電極に用いられてい
る多孔シートであれば何であってもよく格別限定される
ものではないが、例えば、表面に厚み４μｍ程度のニッ
ケルメッキが施された軟鉄からなるパンチングメタルシ
ートが用いられる。ここで、多孔シートの開口の直径及
び開口率は、所望の電池容量を確保するために必要な水
素吸蔵合金粉末を担持できるように適宜設定される。

【００１５】ついで、前記パンチングメタルシートの表
裏両面に対し、粗面化処理手段による粗面化を行い、微
視的な凹凸を形成する。粗面化処理手段としては、パン
チングメタルシートの表面を粗面化できるものであれば
格別限定されるものではなく、例えば、圧縮空気により
砂や粒状の研磨材を噴射することができるサンドブラス
ト処理装置が用いられる。すなわち、当該サンドブラス
ト処理装置により、パンチングメタルシートの表面に砂
や研磨材を吹き付け、その表面を粗面化する。

【００１６】また、サンドブラスト処理装置の他、粗面
化処理手段としては、適当な粒径のエメリーが塗着され
ているエメリー紙を装着した研磨機を用いても構わな
い。この場合、前記研磨機によりパンチングメタルシー
トの表面を擦り、粗面化する。以上のようにして、パン
チングメタルシートの表面を粗面化する場合、表面粗さ
Ｒ_max が０．５μｍ以下であると、パンチングメタルシ
ートの表面に微視的な凹凸の高さが低く、表面積が増加
しないので、パンチングメタルシートと水素吸蔵合金粉
末層との結着力を向上させることが困難になる。逆に、
表面粗さＲ_maxを７μｍ以上にすると結着力の向上効果
は飽和してしまう。このため、表面粗さＲ_max は１〜５
μｍとすることが好ましい。特に、表面粗さＲ_max を２
〜４μｍとすると、結着力向上に充分な凹凸が形成され
るので好適である。

【００１７】尚、ニッケルメッキが施されているパンチ
ングメタルシートの場合であっても、表面粗さＲ_max が
前記範囲内であればニッケルメッキ層が剥がされるおそ
れはなく、移送途中でパンチングメタルシート表面が酸
化することは抑制される。より好ましい表面粗さＲ_max
は３μｍである。ここで、本発明において表面粗さＲ
_max とは、ＪＩＳ規格Ｂ０６０１に基づくものであり、
表面の凹凸の最大高さのことを指す。

【００１８】以上の工程Ａが終了したのち、工程Ｂで
は、得られたパンチングメタルシートを、従来から行わ
れているような所定の方法で調製した水素吸蔵合金粉末
スラリーの中へ浸漬し、引き上げると、パンチングメタ
ルシートに形成されている多数の開口部分で水素吸蔵合
金粉末スラリーが保持されるとともに、当該シート表面
に前記スラリーが付着することにより、パンチングメタ
ルシートの両面を被覆する付着スラリー層が形成され
る。

【００１９】ついで、付着スラリー層を有するパンチン
グメタルシートは乾燥炉の中へ導入され、この過程で付
着スラリー層に乾燥処理が施され、水素吸蔵合金粉末層
を備えたパンチングメタルシートとなる。ここで、水素
吸蔵合金粉末は、パンチングメタルシートの表面の微視
的な凹凸に入り込むとともに、乾燥されることによりパ
ンチングメタルシートと強固に結着する。

【００２０】その後、当該シートは切断工程に移送さ
れ、カッタにより所定長さに切断されてシート片とな
る。そして、当該シート片は所定の圧力で厚さ方向に圧
延処理され、水素吸蔵合金粉末層の厚さが調整されて所
望の水素吸蔵合金電極となる。以上のように、工程Ａ及
び工程Ｂが終了した後、得られた水素吸蔵合金電極は、
公知のセパレータ，正極板，アルカリ電解液と組み合わ
されて、ニッケル・水素電池に組み込まれる。

【００２１】尚、本発明において導電性多孔シートとし
ては、表面にニッケルメッキが施されている軟鉄製のパ
ンチングメタルシートについてのみ説明したが、本発明
方法で採用する導電性多孔シートは前記軟鉄シートに限
られるものではなく、この他、例えば、表面にメッキが
施されていないものやニッケルシートなどを採用しても
構わない。

【００２２】

【実施例】

実施例１〜７ まず、アーク溶解法で、組成：ＭｍＮｉ_3.3 Ｃｏ_1.0 Ｍ
ｎ_0.4 Ａｌ_0.3 （ただし、Ｍｍはミッシュメタルを表
す）で示される水素吸蔵合金を溶製し、そのインゴット
をボールミルで粉砕して、１５０メッシュ（タイラー
篩）下の合金粉末を得た。その後、イオン交換水２００
重量部に対し、上記合金粉末１０００重量部，カルボキ
シメチルセルロース２重量部からなる水素吸蔵合金粉末
スラリーを調製した。そして、前記水素吸蔵合金粉末ス
ラリーを図１に示したスラリーボックス２に収容した。

【００２３】ついで、厚さ０．０６ｍｍ，幅１５０ｍ
ｍ，長さ５００ｍｍであり、直径１．５ｍｍの開口が千
鳥格子模様をなして複数穿設されている軟鉄製のパンチ
ングメタルシートを７枚用意した。尚、このパンチング
メタルシートの表面には厚さ４μｍのニッケルメッキを
施した。また、このパンチングメタルシートの開口率は
３８％とした。

【００２４】ここで、前記パンチングメタルシート３の
表裏両面に対し、図１に示したようなサンドブラスト処
理装置９により、粒径１ｍｍの砂１０を吹き付け、粗面
化処理を行った。尚、この粗面化処理の工程において
は、各パンチングメタルシート毎に粗面化処理の程度を
かえ、表面粗さＲ_max を表１に示したように変化させ
た。

【００２５】ここで、パンチングメタルシートの表面粗
さＲ_max は、あらかじめ砂を吹き付ける際の圧縮空気の
圧力と表面粗さとの関係を求めておき、圧縮空気の圧力
を調節することにより、砂の吹き付け圧力をかえて、変
化させた。尚、粗面化処理を行った後のパンチングメタ
ルシートの表面粗さＲ_max は、触針式の表面粗さ計によ
り測定した値を表示した。

【００２６】次に、粗面化処理が終了した前記パンチン
グメタルシート３を後段のスラリーボックス２内へ導入
し、矢印Ｐ方向に引き上げ、当該パンチングメタルシー
トに水素吸蔵合金粉末スラリー１を塗着した。そして、
引き続き当該パンチングメタルシートを乾燥炉４中に導
入し、乾燥炉４を通過する過程で前記スラリー層の乾燥
を行い、当該スラリー層を水素吸蔵合金粉末層とした。

【００２７】ついで、水素吸蔵合金粉末層を有するパン
チングメタルシートを、カッタ５により４０ｍｍ間隔で
短冊状に切断した後、圧下率５０％で厚さ方向にロール
圧延を行い、厚さ０．４ｍｍの水素吸蔵合金電極８を１
０枚製造した。以上のような作業を、用意した各パンチ
ングメタルシートに対して繰り返し行うことにより、表
面粗さの異なる７枚のパンチングメタルシートより、そ
れぞれ１０枚ずつ水素吸蔵合金電極を製造した。

【００２８】得られた各水素吸蔵合金電極に対して、水
素吸蔵合金粉末の担持量を測定した。ここで、水素吸蔵
合金粉末担持量とは、圧延後の水素吸蔵合金電極の全重
量から、水素吸蔵合金粉末スラリーを塗着する前のパン
チングメタルシートの重量（短冊状に切断した電極と同
サイズのパンチングメタルシートの重量を予め測定して
いたもの）を差し引いた値である。この水素吸蔵合金粉
末の担持量の平均値、最大値、最小値、最大値と最小値
の差をそれぞれ表１に示した。

【００２９】尚、前記サイズの水素吸蔵合金電極におい
て、設計時に設定した水素吸蔵合金粉末の担持量は、１
０ｇであり、その管理幅は、±０．２ｇである。 比較例１ 粗面化処理を行わなかったことを除いては、実施例１と
同様にして水素吸蔵合金電極を製造した。

【００３０】この水素吸蔵合金電極に対して、実施例１
と同様にして水素吸蔵合金粉末の担持量を測定した。そ
の結果を表１に併記した。

【００３１】

【表１】

【００３２】表１の結果から次のことが明らかとなる。
すなわち、パンチングメタルシートに対し粗面化処理を
施すと、粗面化処理を施していない比較例１と比べて明
らかなように、水素吸蔵合金粉末の担持量は多く、且
つ、そのばらつき（最大値−最小値）は小さい。すなわ
ち、本発明のように、パンチングメタルシートの表面を
粗面化した後、水素吸蔵合金粉末スラリーを塗着して水
素吸蔵合金電極を製造すると、パンチングメタルシート
と水素吸蔵合金粉末層との結着力が向上し、水素吸蔵合
金粉末層の剥離が抑制され、水素吸蔵合金粉末の設計時
における担持量を維持することできる。つまり、本発明
方法で得られた水素吸蔵合金電極は、設計通りの容量を
確保することができる。

【００３３】特に、粗面化処理において、パンチングメ
タルシートの表面粗さＲ_max を１〜５μｍの範囲に設定
した実施例２〜６の水素吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金
粉末の担持量が設計時の値と略一致しており、ばらつき
（最大値−最小値）も管理幅内である。比較例１の水素
吸蔵合金電極は、水素吸蔵合金粉末の担持量が少なく、
そのばらつき（最大値−最小値）は大である。これは、
パンチングメタルシートの非開口部の表面が平滑である
ため、パンチングメタルシートと水素吸蔵合金粉末層と
の結着力が比較的低く、水素吸蔵合金電極の製造工程の
途中で、水素吸蔵合金粉末層が剥離してしまい、所要の
水素吸蔵合金粉末の担持量を維持することができなくな
ったためである。よって、比較例１により得られた水素
吸蔵合金電極には、所要の容量を確保することができな
いものが含まれてしまう。

【００３４】

【発明の効果】以上の説明で明らかなように、本発明に
おける水素吸蔵合金電極の製造方法は、導電性多孔シー
トの表面を粗面化処理手段により粗面化する。このた
め、導電性多孔シートに水素吸蔵合金粉末層を形成する
際、形成された水素吸蔵合金粉末層には、導電性多孔シ
ートの表面に形成されている微視的な凹凸によってアン
カー効果が作用し、導電性多孔シートと水素吸蔵合金層
との結着力が向上するものである。よって、本発明にお
ける水素吸蔵合金電極の製造方法を採用すると水素吸蔵
合金粉末層の剥離や脱落が抑制されるので、水素吸蔵合
金粉末の担持量が設計時の管理幅内に維持される。その
結果、目的とする容量の電極が得られる。

【図面の簡単な説明】

【図１】水素吸蔵合金電極の製造工程の概略構成図であ
る。

【図２】水素吸蔵合金粉末層が担持されているパンチン
グメタルシートの平面図である。

【図３】図２のIII−III線に沿う断面図である。

【符号の説明】

１ スラリー １ａ スラリー層 １ｂ 水素吸蔵合金粉末層 ２ スラリーボックス ３ パンチングメタルシート ４ 乾燥炉 ５ カッタ ６ シート片 ７ ロール ８ 水素吸蔵合金電極 ９ 粗面化処理手段（サンドブラ
スト処理装置） １０ 砂

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 導電性多孔シートの表面を粗面化処理手
   段により粗面化し、その後、当該多孔シートに水素吸蔵
   合金粉末スラリーを塗着したのち乾燥し、前記多孔シー
   トに水素吸蔵合金粉末層を形成することを特徴とする水
   素吸蔵合金電極の製造方法。