JPH0949037A - 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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JPH0949037A
JPH0949037A JP7200964A JP20096495A JPH0949037A JP H0949037 A JPH0949037 A JP H0949037A JP 7200964 A JP7200964 A JP 7200964A JP 20096495 A JP20096495 A JP 20096495A JP H0949037 A JPH0949037 A JP H0949037A
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JP
Japan
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powder
metal
porous
metal powder
resin
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Application number
JP7200964A
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English (en)
Inventor
Keizo Harada
敬三 原田
Kenichi Watanabe
渡辺  賢一
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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    • 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

Abstract

(57)【要約】 【課題】 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。 【解決手段】 多孔性の樹脂芯体の骨格表面にバインダ
ー樹脂を塗着した後、樹脂が乾燥硬化する前に金属粉末
と金属粉末よりも平均粒径の小さい金属石けん粉末から
なる混合粉末を直接塗着し、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あるいは熱処理
後電気Niメッキを行う方法である。金属粉末としては
Ni,Feが良い。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】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。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57−1
74484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。
【0003】
【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い。また製造コ
ストも高くつく等の問題があった。
【0004】
【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、焼結法による金属多孔体の製造方法に
おいて、簡略な工程でかつ所望の強度特性等を得るため
の新規な方法である。すなわち、多孔性の樹脂芯体の骨
格表面にバインダー樹脂を塗着した後、樹脂が乾燥硬化
する前に金属粉末と金属粉末よりも平均粒径の小さい金
属石けん粉末からなる混合粉末を直接塗着し、非酸化性
雰囲気において熱処理を行うことを特徴とする方法であ
る。また、熱処理の後得られる金属多孔体に電気Niメ
ッキを施すことで表面をNi金属で被覆された金属多孔
体の製造方法である。
【0005】
【発明の実施の形態】ここで、多孔性樹脂芯体へのバイ
ンダー樹脂の塗着方法としては、バインダー樹脂と水も
しくは有機溶剤等の希釈材を混合した液中に多孔性樹脂
芯体を含浸させ、その後ロール等により過剰に付着した
ものを除去する等の方法や、多孔性樹脂芯体に上記の液
をスプレー等により吹き付けるなどの方法を用いること
ができる。また、金属粉末および金属石けん粉末からな
る混合粉末の直接塗着方法としては、多孔性樹脂にエア
ーガン等により粉末を吹き付ける方法や粉末中で多孔性
樹脂芯体を揺動させる方法などを用いることができる。
このように混合粉末を直接塗着させる方法によると、従
来用いられている、金属粉末とバインダー樹脂とを混練
させたスラリーによる塗着方法に比べ製造工程が非常に
簡略となる。ここで金属せっけん粉末としては、代表的
にはステアリン酸、ナフテン酸やオクチル酸などの有機
酸の金属塩を用い、例えば、ステアリン酸Ni、ステア
リン酸Fe、ステアリン酸Cu、ナフテン酸Ni、ナフ
テン酸Zn、ナフテン酸Fe、ナフテン酸Cuなどを用
いることができる。ここで金属せっけん粉末の特徴とし
て、数μm程度の微粉末が安価でかつ容易に入手可能
であること、有機酸及び金属の種類にも依るが、一般
的には金属せっけん中の含有金属量は10wt%前後と
金属粉末単体に比べるとその比重が軽いことなどに着目
して、金属粉末と金属せっけん粉末を混合することによ
り、金属粉末の焼結性の向上と、多孔性樹脂芯体に付着
させる金属量を容易に制御できるという作用効果を見出
したものである。
【0006】通常、本発明の金属多孔体はアルカリ電池
等の電池電極基板として用いられるが、その場合、金属
多孔体の単位面積当たりの重量は、電池性能に大きく影
響を及ぼすことから、精度良く制御されていることが重
要となる。しかしながら、金属粉末単体で上記の方法に
より多孔性樹脂芯体に付着させた場合、金属粉末の粒径
サイズにより付着量はほぼ一義的に決定されてしまうた
め、付着量を厳密に制御することはかなり困難となる。
そこで本発明者らは、金属粉末と金属粉末よりも平均粒
径の小さい金属せっけん粉末の混合粉末を多孔性樹脂芯
体に塗着した場合、図1に示すようにFe粉末の粒子間
に金属せっけん粉末が付着することによりFe粉末の付
着量を制御できることを見出したものである。すなわ
ち、混合粉末中の金属せっけん粉末の割合を調整するこ
とにより最終的に多孔性樹脂芯体に付着するFeの量を
調整することが可能となる。また、金属せっけん粉末
は、非酸化性雰囲気における熱処理工程において金属粉
末が焼結される過程においてその有機成分が焼失するこ
とにより残留した金属成分が焼結性を向上させる助剤と
して作用することも大きな効果となる。
【0007】ここで金属粉末としては、好ましくはN
i,CuもしくはFeを用いる。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と同時
に安価な粉末が大量に入手できることにより、Cu粉末
を用いた場合は、電気抵抗の低い金属多孔体が得られ
る。次に上記の方法により得られる金属多孔体に、電気
NiメッキによりNi皮膜を形成することで、特にアル
カリ二次電池中における強アルカリ溶液中での強固な耐
食性をもった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ける熱処理を
行うことで、Ni皮膜の密着性の向上及びメッキによる
残留応力を緩和することが可能となる。ここで熱処理温
度は600℃以下であることが好ましい。ここで金属粉
末としてはCuもしくはFeを用いることが好ましい。
【0008】
【実施例】
実施例1 厚さ2.5mmで1インチ当りの空孔数が約40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60
μmのFe粉末と平均粒径3μmのステアリン酸Fe粉
末を重量比(%)で99:1の割合で均一に混ぜ合わせ
た混合粉末を用意した。次にエアーガンにより上記多孔
性樹脂芯体にこの混合粉末を直接吹き付けを行い、大気
中150℃で5分乾燥させた。このサンプルをAとす
る。
【0009】次に比較例として上記と同じ手順で、ステ
アリン酸Fe粉末を混合しないFe粉末のみにより、F
e粉末の塗着された多孔性樹脂芯体を作製した。これを
サンプルBとする。さらに比較例としてFe粉末(平均
粒径60μm)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。このサンプルをCとする。サンプ
ルA,B,CについてN2気流中で1250℃、10分
の熱処理を行うことにより焼結を行い、Fe多孔体を作
製した。これらのFe多孔体の特性を評価した結果を表
1に示す。
【0010】
【表1】
【0011】*1)幅10mm、長さ100mmでの電
気抵抗 実施例2 厚さ2.0mm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にフェノール樹脂60wt%、水4
0wt%を混合したバインダー樹脂液をスプレー塗布
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6μmのNi粉末と平均粒径1μmの
ナフテン酸Sn粉末を重量比(%)で99.4:0.6
の割合で均一に混ぜ合わせた混合粉末を用意した。次に
この混合粉末中で上記多孔性樹脂芯体を揺動させて、N
i粉末の塗着を行った後、大気中150℃にて10分乾
燥させた。次に水素気流中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Dとする。次に混合粉末として平均粒径20μmの
Cu粉末と平均粒径2μmのステアリン酸Cu粉末を重
量比(%)で99.1:0.9の割合で均一に混ぜ合わ
せたものを用いて、同じ手順で金属多孔体を作製した。
このサンプルをEとする。これらのサンプルの特性を表
2に示す。
【0012】
【表2】
【0013】実施例3 実施例1,2のサンプルA,E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、100g/m2のNi皮膜を形成した。この
サンプルをそれぞれF,Gとする。サンプルF,Gの特
性を表3に示す。
【0014】
【表3】
【0015】次にサンプルF,Gについて、比重1.3
のKOH水溶液中での耐食性を調べるため、サイクリッ
クボルタンメトリー測定を行った。測定条件は下記のと
おりである。 作用極 :F,G 対極 :Ni板 参照極 :Hg/HgO 掃引電位:0V(スタート)→−1.0V→0.5V 0.5V〜−1.0V(1000サイクル) 掃引速度:10mV/sec 測定の結果、サンプルF,G共に、0.5V付近での酸
素発生ピークを除き、ほとんど酸化・還元による電流ピ
ークは見られず、強アルカリ液中で極めて安定であるこ
とが実証された。
【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。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明における芯体に混合粉末の付着する状態
を示す説明図である。

Claims (4)

    【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
    ー樹脂を塗着した後、樹脂が乾燥硬化する前に金属粉末
    と金属粉末よりも平均粒径の小さい金属石けん粉末から
    なる混合粉末を直接塗着し、非酸化性雰囲気において熱
    処理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】 金属粉末が、Ni,Fe,Cuであるこ
    とを特徴とする請求項1記載の金属多孔体の製造方法。
  3. 【請求項3】 多孔性の樹脂芯体の骨格表面にバインダ
    ー樹脂を塗着した後、樹脂が乾燥硬化する前に金属粉末
    と金属粉末よりも平均粒径の小さい金属石けん粉末から
    なる混合粉末を直接塗着し、非酸化性雰囲気において熱
    処理を行い、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。
  4. 【請求項4】 金属粉末がCu,Feであることを特徴
    とする請求項3記載の金属多孔体の製造方法。
JP7200964A 1995-08-07 1995-08-07 金属多孔体の製造方法 Pending JPH0949037A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN1327038C (zh) * 2004-02-06 2007-07-18 长沙力元新材料股份有限公司 可卷绕多孔铁镍合金材料

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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN1327038C (zh) * 2004-02-06 2007-07-18 长沙力元新材料股份有限公司 可卷绕多孔铁镍合金材料

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