JPH10144321A - Manufacture of metallic porous body and battery using metallic porous body - Google Patents

Manufacture of metallic porous body and battery using metallic porous body

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JPH10144321A
JPH10144321A JP8302764A JP30276496A JPH10144321A JP H10144321 A JPH10144321 A JP H10144321A JP 8302764 A JP8302764 A JP 8302764A JP 30276496 A JP30276496 A JP 30276496A JP H10144321 A JPH10144321 A JP H10144321A
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JP
Japan
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metal
composite fiber
porous
base plate
resin composite
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Application number
JP8302764A
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Japanese (ja)
Inventor
Tsumoru Ohata
積 大畠
Yoriko Takai
より子 高井
Junjiro Awano
順二郎 粟野
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Matsushita Electric Industrial Co Ltd
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a manufacturing method by which a pseudo metallic porous body to be made by fixing many fibrous metals vertically on a metal base material plate can be produced at high productivity and low cost while producing high quality products. SOLUTION: Metal resin composite fiber of short fiber type containing metal powder for a range of 30-85 weight % is produced by melt spinning method. This metal resin composite fiber 20 is spread or flocked on the metal base material plate 28. Adhesive is painted on the metal base material plate 28 before and after the process of spreading or flocking the metal resin composite fiber 20. While dissolving and removing the resin in the metal resin composite fiber 20 by baking the metal powder in the metal resin composite fiber 20 is combined each other by baking to make fiber type metal 70, and it is combined together on the metal base material plate 28.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、例えばニッケル水
素蓄電池、ニッケルカドミウム電池、リチウムイオン二
次電池等の二次電池、特に電気自動車用や電動工具用な
どの大きな電流を取り出す必要のある電池における電極
板の芯材として好適に用いることのできる金属多孔体の
製造方法およびその金属多孔体を電極板用芯材として用
いた電池に関するものである。
The present invention relates to a secondary battery such as a nickel-metal hydride storage battery, a nickel cadmium battery and a lithium ion secondary battery, and more particularly to a battery such as an electric vehicle or a power tool which requires a large current. The present invention relates to a method for producing a porous metal body that can be suitably used as a core material of an electrode plate, and a battery using the porous metal body as a core material for an electrode plate.

【0002】[0002]

【従来の技術】金属多孔体は、機械部品やその他の種々
の産業分野に広く用いられており、様々な方法で製造さ
れてきた。古くは金属粉末を原料粉末充填焼結法や粉末
圧縮焼結法などにより成形および焼結する製造方法があ
り、近年ではウレタンなどの三次元網目形状のスポンジ
状発泡体の骨格表面に無電解めっき、電解めっきまたは
気相めっきなどのめっき法により金属を付着させる製造
方法や、金属粉末を分散したスラリーに発泡体を浸漬さ
せる製造方法が一般的に採用されている。さらに、繊維
状金属が不規則に絡み合うフェルト状不織布を形成する
方法(特開昭56−88266号公報参照)や、ステン
レス鋼の細線集合体を焼結および圧延する方法(特開平
4−165006号公報参照)などが検討されている。
2. Description of the Related Art Porous metal bodies are widely used in mechanical parts and various other industrial fields, and have been produced by various methods. In the past, there has been a manufacturing method in which a metal powder is formed and sintered by a raw material powder filling sintering method or a powder compression sintering method. In recent years, electroless plating is performed on the skeleton surface of a three-dimensional mesh-shaped sponge-like foam such as urethane. Generally, a manufacturing method in which a metal is adhered by a plating method such as electrolytic plating or vapor phase plating, and a manufacturing method in which a foam is immersed in a slurry in which metal powder is dispersed are generally adopted. Further, a method of forming a felt-like nonwoven fabric in which fibrous metals are irregularly entangled (see JP-A-56-88266) and a method of sintering and rolling a stainless steel thin wire assembly (Japanese Patent Laid-Open No. 4-165006) Publications are being considered.

【0003】ところで、電池の電極板は、一般に、上述
のような金属多孔体を芯材として、この金属多孔体に正
または負の活物質を充填した構造になっている。化学反
応が生じる電池における電極板の芯材用の金属多孔体と
しては、上述のように種々のものが存在するなかで、三
次元網目構造を有する金属発泡多孔体が近年において一
般的に採用されている。この金属発泡多孔体は、スポン
ジ状発泡体に電気めっきを施したもので、例えばニッケ
ルカドミウム電池やニッケル水素蓄電池などの二次電池
における電極板用の芯材としては、図10に示すよう
に、ニッケル2により多数の孔3が形成されたスポンジ
状金属である金属発泡多孔体1が用いられている。この
金属発泡多孔体1は、金属骨格が海綿状三次元網目構造
を有していることから空孔率が最大98%にも達し、孔
径が50〜500μm程度である。
In general, an electrode plate of a battery has a structure in which the above porous metal body is used as a core material and the porous metal body is filled with a positive or negative active material. As the metal porous body for the core material of the electrode plate in a battery in which a chemical reaction occurs, among various kinds as described above, a metal foamed porous body having a three-dimensional network structure has been generally adopted in recent years. ing. This metal foam porous body is obtained by electroplating a sponge-like foam body. For example, as a core material for an electrode plate in a secondary battery such as a nickel cadmium battery or a nickel metal hydride battery, as shown in FIG. A metal foam porous body 1 which is a sponge-like metal in which many holes 3 are formed by nickel 2 is used. Since the metal foam has a spongy three-dimensional network structure, the porous metal body 1 has a maximum porosity of 98% and a pore diameter of about 50 to 500 μm.

【0004】この金属発泡多孔体1は、特公昭57−3
9317号公報に記載されているような製造方法により
製造される。すなわち、三次元網目形状となったポリウ
レタンシートのようなスポンジ状発泡体に、カーボンの
ような導電性塗料を含浸させたり、または無電解めっき
などの手段によって導電性を付与したのちに、その発泡
体の骨格表面にめっき法により金属を付着させ、これを
加熱してスポンジ状発泡体のみを焼成して除去すること
により、金属発泡多孔体1を得ている。
The porous metal foam 1 is disclosed in Japanese Patent Publication No. Sho 57-3
It is manufactured by a manufacturing method as described in JP-A-9317. That is, a sponge-like foam such as a polyurethane sheet having a three-dimensional mesh shape is impregnated with a conductive paint such as carbon, or after imparting conductivity by means such as electroless plating, the foaming is performed. A metal is attached to the skeleton surface of the body by a plating method, and the metal is heated to bake and remove only the sponge-like foam, thereby obtaining a metal foam porous body 1.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記の
金属発泡多孔体1を電極板用の芯材として用いた電池
は、比較的粘度の高いスラリー状になる活物質の単位体
積当たりの充填量を大きくするため、図10の孔3を大
きくすると、網目状のニッケル2に直接的に接触しな
い、孔3の中央部に充填された活物質が充放電に活用さ
れないことから、活物質の利用効率の低下を招いて電池
の単位体積当たりの放電特性の向上を図れない。逆に、
孔3を小さくしながら空孔率を高める形状とすれば、活
物質を孔3に充填し難いことからその充填量が小さくな
るとともに、ニッケル2が細くなって電気抵抗が増大
し、十分な電流が流れなくなる。したがって、この金属
発泡多孔体1を芯材とした電極板を用いた電池は、電気
自動車、電動工具または電動芝刈り機などの大きな電流
を流すことが必要とされる用途には使用することができ
ない。
However, in the battery using the above-mentioned metal foamed porous body 1 as a core material for an electrode plate, the amount of the active material which becomes a slurry having a relatively high viscosity per unit volume is reduced. When the size of the hole 3 in FIG. 10 is increased to increase the size, the active material filled in the center of the hole 3 that does not directly contact the mesh-shaped nickel 2 is not used for charge and discharge. And the discharge characteristics per unit volume of the battery cannot be improved. vice versa,
If the porosity is increased while reducing the size of the holes 3, it is difficult to fill the holes 3 with the active material, so that the filling amount is reduced, and the nickel 2 is thinned to increase the electric resistance, and a sufficient current is supplied. Stops flowing. Therefore, a battery using an electrode plate having the porous metal body 1 as a core material can be used for applications requiring a large current, such as an electric vehicle, a power tool or an electric lawn mower. Can not.

【0006】しかも、上記の金属発泡多孔体は、その製
造工程にめっき法を用いることに起因して、関連設備お
よび廃液処理に費用がかかる上に、消費電力が大きいの
で、コスト高となる。さらに、めっき条件の制御が困難
であることからめっき速度を上げることができず、生産
性の向上を図れない。そのため、金属発泡多孔体1は高
価なものになっており、電極板の使用枚数が多くなるこ
とから低価格の電極板が必須条件となる電気自動車用電
池における電極板用芯材としては、コスト面から到底使
用できない。
In addition, the above-mentioned metal foamed porous body is expensive due to the use of a plating method in its manufacturing process, in addition to the cost of related equipment and waste liquid treatment, and the large power consumption. Further, it is difficult to control the plating conditions, so that the plating rate cannot be increased, and the productivity cannot be improved. For this reason, the metal foam porous body 1 is expensive, and the number of electrode plates used increases, so that a low-cost electrode plate is an essential condition. Can not be used at all from the surface.

【0007】そこで、本件出願人は、電池の電極板用の
芯材として用いた場合に活物質の利用度をより高めるこ
とができ、大きな電流を取り出すことが可能な疑似多孔
質の金属多孔体を提案している(特願平8-73528 号)。
この金属多孔体は、主集電体となる金属基材板に、ニッ
ケル繊維などの多数本の繊維状金属を金属基材板に対し
垂直の配置で林立させ、金属多孔体と繊維状金属とを焼
結により結合させた構成になっている。この金属多孔体
を電池の電極板用の芯材として用いれば、金属多孔体が
剣山状になっていることから多くの活物質を円滑に充填
することができ、且つ、活物質の殆どが集電体として機
能する繊維状金属に接触するので、活物質の利用度が金
属発泡多孔体に比較して格段に高くなる。したがって、
上記金属多孔体を電極板用の芯材として用いた電池は、
電気自動車用などの大きな電流を必要とする用途に好適
なものとなる。
Therefore, the applicant of the present application has proposed a quasi-porous metal porous body which can further increase the utilization of an active material when used as a core material for an electrode plate of a battery and can extract a large current. (Japanese Patent Application No. 8-73528).
This porous metal body is formed by arranging a large number of fibrous metals such as nickel fibers on a metal base plate serving as a main current collector in an arrangement perpendicular to the metal base plate. Are combined by sintering. When this porous metal is used as a core material for an electrode plate of a battery, the porous metal is shaped like a sword, so that many active materials can be smoothly filled, and most of the active material is collected. Since it comes into contact with the fibrous metal functioning as an electric body, the utilization of the active material is significantly higher than that of the metal foamed porous body. Therefore,
A battery using the metal porous body as a core material for an electrode plate,
It is suitable for applications requiring a large current, such as for electric vehicles.

【0008】ところが、上記の金属多孔体に残存する問
題は、構成要素の繊維状金属を高い生産性で製造するの
が困難であり、特に、径が200μm以下の細い形状の
ものを歩留りよく均一な形状に製造しようとすると、現
状においてはコストが高くなる。そのため、上述の金属
多孔体を低コストで量産しながらも高品質なものを得る
ことのできる製造方法の案出が待望されている。
However, the above-mentioned problem that remains in the porous metal body is that it is difficult to produce fibrous metal as a constituent element with high productivity. In particular, a thin metal having a diameter of 200 μm or less can be uniformly produced at a high yield. Attempts to manufacture into a complicated shape would increase the cost at present. Therefore, there is a long-awaited need for a manufacturing method capable of obtaining a high-quality metal porous body while mass-producing the above-described porous metal body at low cost.

【0009】そこで、本発明は、金属基材板上に多数の
繊維状金属を林立もしくは三次元的に配置固定してなる
疑似多孔質の構造を備えた金属多孔体を高い生産性と低
コストで製造して高品質のものを得ることができる金属
多孔体の製造方法およびその金属多孔体を用いた電池を
提供することを目的とするものである。
Therefore, the present invention provides a metal porous body having a pseudo-porous structure in which a large number of fibrous metals are stood or fixed three-dimensionally on a metal base plate, with high productivity and low cost. It is an object of the present invention to provide a method for manufacturing a porous metal body which can be manufactured by using the method described above, and a battery using the porous metal body.

【0010】[0010]

【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本願の第1発明に係る金属多孔体の製造方法は、金
属基材板の片面または両面に多数の繊維状金属を結合し
てなる疑似多孔質の金属多孔体を製造する方法であっ
て、金属粉を30〜85重量%の範囲で含有する短繊維
状の金属樹脂複合繊維を紡糸法により製作する工程と、
前記金属樹脂複合繊維を金属基材板上に林立もしくは三
次元的に配置して仮固定する工程と、焼成により、前記
金属樹脂複合繊維中の樹脂を分解除去するとともに、前
記金属樹脂複合繊維中の金属粉を互いに結合させて繊維
状金属を形成すると同時にこの繊維状金属を金属基材板
に結合させる工程とを備えていることを特徴とする。
Means for Solving the Problems To achieve the above object, a method for producing a porous metal body according to the first invention of the present application comprises bonding a large number of fibrous metals to one or both sides of a metal base plate. A method of producing a pseudo-porous metal porous body by spinning a short fibrous metal-resin composite fiber containing metal powder in a range of 30 to 85% by weight,
A step of arranging the metal resin composite fibers in a forest or three-dimensionally on a metal base plate and temporarily fixing the same, and baking to decompose and remove the resin in the metal resin composite fibers, Bonding the metal powders to each other to form a fibrous metal and, simultaneously, bonding the fibrous metal to the metal base plate.

【0011】第1発明によれば、金属樹脂複合繊維を紡
糸法により製作するので、工程が比較的少なく、押し出
し成形機などの安価な設備で低コストに製作できる。し
かも、金属粉を30〜85重量%の範囲で含有した金属
樹脂混練物を用いて金属樹脂複合繊維を製作できるの
で、樹脂のバインダー作用によって高速で押し出し成形
しても切断することがなく、しかも、金属基材板上に林
立もしくは三次元的に配置して仮固定する場合に折れた
りすることがない。また、金属粉を30重量%以上含有し
ているので、焼成したのちに形成される繊維状金属に強
度不足が生じない。したがって、金属基材板上に多数の
繊維状金属を結合してなる疑似多孔質の金属多孔体を高
い生産性と低コストで製造して高品質のものを得ること
ができる。
According to the first aspect of the present invention, since the metal-resin composite fiber is manufactured by the spinning method, the number of steps is relatively small, and it can be manufactured at low cost by using an inexpensive facility such as an extruder. In addition, since the metal-resin composite fiber can be manufactured by using the metal-resin kneaded material containing the metal powder in the range of 30 to 85% by weight, even if it is extruded at a high speed by the binder action of the resin, it is not cut, and Also, there is no breakage when arranging or three-dimensionally arranging them on the metal base plate and temporarily fixing them. Further, since the metal powder is contained in an amount of 30% by weight or more, the fibrous metal formed after firing does not have insufficient strength. Therefore, a high quality product can be obtained by producing a pseudo porous metal porous body formed by bonding a large number of fibrous metals on a metal base plate at high productivity and at low cost.

【0012】上記目的を達成するために、本願の第2発
明に係る金属多孔体の製造方法は、金属基材板の片面ま
たは両面に多数の繊維状金属を結合してなる疑似多孔質
の金属多孔体を製造する方法であって、金属粉を40〜
95重量%の範囲で含有する金属樹脂複合繊維を樹脂表
皮層で被覆した短繊維状の二重構造複合繊維を紡糸法に
より製作する工程と、前記二重構造複合繊維を金属基材
板上に林立もしくは三次元的に配置して仮固定する工程
と、焼成により、前記二重構造複合繊維中の樹脂を分解
除去するとともに、前記二重構造複合繊維中の金属粉を
互いに結合させて繊維状金属を形成すると同時にこの繊
維状金属を金属基材板に結合させる工程とを備えている
ことを特徴とする。
In order to achieve the above object, a method of manufacturing a porous metal body according to a second invention of the present application is directed to a pseudo porous metal formed by bonding a large number of fibrous metals to one or both surfaces of a metal base plate. A method for producing a porous body, comprising:
A step of producing, by a spinning method, a short fibrous double-structured composite fiber in which a metal-resin composite fiber containing 95% by weight is covered with a resin skin layer; A step of arranging or three-dimensionally arranging and temporarily fixing the resin, and baking to decompose and remove the resin in the double-structure composite fiber, and bonding the metal powder in the double-structure composite fiber to each other to form a fibrous material. Forming the metal and bonding the fibrous metal to the metal base plate at the same time as forming the metal.

【0013】第2発明によれば、第1発明と同様の作用
を営むことができる上に、金属粉を40〜95重量%の
範囲で含有する金属樹脂複合繊維を樹脂表皮層で被覆し
た二重構造複合繊維を紡糸法により形成しているので、
二重構造複合繊維中央部の金属樹脂複合繊維は、繊維自
体の力学的特性の劣化が樹脂表皮層により補強され、上
記のように金属粉の含有量が多い混練物を押し出し成形
機から高速で押し出し、且つ引っ張りながら高速で巻き
取っても、切断することがない。したがって、二重構造
複合繊維の生産性と歩留りを格段に向上させることがで
きる。しかも、繊維状金属を樹脂表皮層により繊維状金
属同士が接着しないようにすることが可能である。
According to the second aspect of the invention, the same effect as in the first aspect of the invention can be achieved, and the metal resin composite fiber containing the metal powder in the range of 40 to 95% by weight is covered with the resin skin layer. Because the heavy structure composite fiber is formed by the spinning method,
As for the metal-resin composite fiber in the center of the double-structure composite fiber, the deterioration of the mechanical properties of the fiber itself is reinforced by the resin skin layer, and the kneaded material with a high content of metal powder as described above is extruded at high speed from a molding machine. It does not cut even if it is wound at high speed while being extruded and pulled. Therefore, the productivity and the yield of the double-structure composite fiber can be remarkably improved. Moreover, it is possible to prevent the fibrous metal from adhering to each other by the resin skin layer.

【0014】上記第1、第2発明において、金属樹脂複
合繊維、または二重構造複合繊維を、金属基材板上に金
属成分目付量が100g/m2 〜1000g/m2 の割
合で分布させることが好ましい。
[0014] The first, the second invention, the metal-resin composite fiber, or a dual structure composite fiber, metal component basis weight is distributed at a rate of 100g / m 2 ~1000g / m 2 on a metal substrate sheet Is preferred.

【0015】それにより、電池の電極板用芯材として用
いる場合に、各繊維状金属の間に活物質を充填するため
の空間を十分に確保することができ、十分な充電放電容
量を有する電池を得ることができる。
Accordingly, when used as a core material for an electrode plate of a battery, a space for filling the active material between the fibrous metals can be sufficiently ensured, and the battery having a sufficient charge / discharge capacity can be provided. Can be obtained.

【0016】また、上記第1、第2発明において、金属
樹脂複合繊維または二重構造複合繊維を、その繊維径が
10〜300μmの形状になるように紡糸することが好
ましい。
In the first and second aspects of the present invention, it is preferable that the metal-resin composite fiber or the double-structure composite fiber is spun so that the fiber diameter becomes 10 to 300 μm.

【0017】それにより、10μm以上の繊維径を有し
ていることによって、焼結後にも十分な強度を保つこと
ができ、また、繊維径が300μm以下であるから、電
池の電極用芯材として用いる場合に、各繊維状金属の間
に活物質を十分に充填できる空間を確保することができ
る。
[0017] Accordingly, by having a fiber diameter of 10 µm or more, sufficient strength can be maintained even after sintering, and since the fiber diameter is 300 µm or less, it can be used as a core material for battery electrodes. When used, a space that can sufficiently fill the active material can be secured between the fibrous metals.

【0018】さらに、上記第1、第2発明において、金
属樹脂複合繊維または二重構造複合繊維を、0.5〜5
mmの長さに切断することが好ましい。
Further, in the first and second aspects of the present invention, the metal-resin composite fiber or the double-structure composite fiber may be used in an amount of 0.5 to 5
It is preferable to cut to a length of mm.

【0019】0.5mm以下では十分な空間が確保でき
ず、5mm以上では活物質の充填時にこれを繊維状金属
の根元まで充填することができない。
If it is less than 0.5 mm, a sufficient space cannot be ensured, and if it is more than 5 mm, the active material cannot be filled to the root of the fibrous metal at the time of filling.

【0020】それにより、電池の電極用芯材として用い
る場合に好適なものとなる。
[0020] This makes the composition suitable for use as a core material for an electrode of a battery.

【0021】上記目的を達成するために、本願の第3発
明に係る電池は、第1発明または第2発明の製造方法に
より製造された金属多孔体を芯材として、各繊維状金属
の間に活物質を充填して電極板を形成して構成されてい
る。
In order to achieve the above object, a battery according to a third invention of the present application uses a porous metal body manufactured by the manufacturing method of the first invention or the second invention as a core material and interposes between each fibrous metal. An electrode plate is formed by filling an active material.

【0022】この電池は、各繊維状金属の間に活物質が
スムーズに充填して十分な充填量となり、しかも、各繊
維状金属が極めて小さな間隔で林立または三次元的に配
置されているので、活物質の殆どが繊維状金属に接触す
る結果、活物質の利用率が極めて高くなり、さらに、電
流は金属基材板を主集電体として流れるので、電気抵抗
が極めて小さい。したがって、大きな電流を取り出すこ
とができる。
In this battery, the active material is smoothly filled between the fibrous metals to provide a sufficient filling amount, and the fibrous metals are arranged at extremely small intervals in a forest or three-dimensionally. As a result, most of the active material comes into contact with the fibrous metal, resulting in an extremely high utilization rate of the active material. Further, since the current flows through the metal base plate as the main current collector, the electric resistance is extremely small. Therefore, a large current can be obtained.

【0023】[0023]

【発明の実施の形態】以下、本発明の好ましい実施の形
態について図面を参照しつつ詳細に説明する。図1は本
発明の一実施の形態に係る金属多孔体の製造方法におけ
る金属樹脂複合繊維を製作する前半工程図を示す。同図
において、混練槽4内に、例えば、平均粒径が3.0μ
mのニッケル粉などの金属粉7とポリビニルブチラール
樹脂などの高分子樹脂8とを混合して収容し、さらに必
要に応じて、溶剤として溶媒を混ぜて、この混合物を攪
拌羽根9で十分に攪拌する。この混練には、図示の他
に、周知の3本ロール機やニーダー等の混練機を用いる
ことができる。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Preferred embodiments of the present invention will be described below in detail with reference to the drawings. FIG. 1 is a first half process chart for manufacturing a metal-resin composite fiber in a method for manufacturing a porous metal body according to one embodiment of the present invention. In the figure, in the kneading tank 4, for example, the average particle size is 3.0 μm.
m, a metal powder 7 such as a nickel powder and a polymer resin 8 such as a polyvinyl butyral resin are mixed and accommodated, and if necessary, a solvent is mixed as a solvent, and the mixture is sufficiently stirred by a stirring blade 9. I do. In addition to the illustration, a kneading machine such as a well-known three-roll mill or kneader can be used for this kneading.

【0024】なお、金属粉7としては、電池の電極板用
芯材として用いる金属多孔体を製造する場合にはニッケ
ル粉を用いるのが好ましいが、特にニッケル粉に限るこ
とはなく、必要な用途に応じて焼結できる金属であれば
よい。また、金属粉7は純金属に限ることはなく、金属
の酸化物または水酸化物を用いても、製造工程の後段で
還元することから支障がない。
The metal powder 7 is preferably nickel powder in the case of producing a metal porous body to be used as a core material for an electrode plate of a battery, but is not particularly limited to nickel powder. Any metal can be used as long as it can be sintered according to the conditions. Further, the metal powder 7 is not limited to a pure metal. Even if a metal oxide or hydroxide is used, there is no problem because the metal powder 7 is reduced at a later stage of the manufacturing process.

【0025】上記の金属粉7と高分子樹脂8の混合物
は、押し出し成形機10のホッパ11に投入され、モー
タ12により矢印方向に回転されるスクリュー13によ
りさらに混練されながらハウジング14内をノズル部1
7に向かう方向に移送されていく。混練物は、スクリュ
ー13で移送されていくとき溶けた状態となり、ノズル
部17から糸状に押し出され、さらに、紡糸口金18を
介して所要形状の金属樹脂複合繊維20とされたのち
に、巻き取りロール19に引っ張られながら巻き取られ
ていく。
The mixture of the metal powder 7 and the polymer resin 8 is put into a hopper 11 of an extruder 10, and further kneaded by a screw 13 rotated in a direction indicated by an arrow by a motor 12. 1
It is transported in the direction toward 7. The kneaded material is in a molten state when being transferred by the screw 13, is extruded in a thread form from the nozzle portion 17, is further formed into a metal resin composite fiber 20 having a required shape through a spinneret 18, and is wound up. It is wound up while being pulled by the roll 19.

【0026】上記の紡糸口金18は、混練物を断面円形
であって所定の繊維径の金属樹脂複合繊維20に成形す
るものであり、電池の電極板用芯材として用いる金属多
孔体を製造する場合には、繊維径を10〜300μmの
範囲に設定することができ、望ましくは30〜200μ
mに設定する。これは、30μm以下に設定すると、後
述の金属基材板に取り付けて焼成した後の強度が弱いた
めに、金属基材板に対し垂直の状態を保持することがで
きず、活物質を充填するための十分な空間を有する金属
多孔体になり難い。また、200μm以上に設定する
と、繊維径が大き過ぎて活物質を充填する空間を十分に
確保できなくなるためである。また、上記の混練物は、
金属粉7の含有率を30〜85重量%に設定している。
これは、30重量%以下に設定すると、金属基材板に取
り付けて焼成した後の強度が不足し、一方、85重量%
以上に設定すると、上記の押し出し成形機10により混
練物を紡糸するときに、巻き取りロール19による巻き
取り張力に耐えきれずに切断が発生して歩留りが低下し
たり、スクリュー13の回転速度を上げることができな
いことから生産性の向上を図れないためである。
The spinneret 18 is for molding the kneaded material into a metal resin composite fiber 20 having a circular cross section and a predetermined fiber diameter, and produces a porous metal body used as a core material for an electrode plate of a battery. In this case, the fiber diameter can be set in the range of 10 to 300 μm, preferably 30 to 200 μm.
Set to m. When the thickness is set to 30 μm or less, the strength after mounting on a metal base plate to be described later and firing is weak, so that the state perpendicular to the metal base plate cannot be maintained and the active material is filled. It is difficult to become a porous metal body having a sufficient space for it. On the other hand, if it is set to 200 μm or more, the fiber diameter is too large, and it is not possible to secure a sufficient space for filling the active material. Also, the above kneaded material,
The content of the metal powder 7 is set to 30 to 85% by weight.
This is because if it is set to 30% by weight or less, the strength after mounting on a metal base plate and firing is insufficient, while 85% by weight
When the above setting is made, when the kneaded material is spun by the extruder 10, cutting cannot be performed with the winding tension of the winding roll 19 and cutting occurs to reduce the yield, or the rotation speed of the screw 13 is reduced. This is because productivity cannot be improved because it cannot be increased.

【0027】図2は金属樹脂複合繊維を製作する後半工
程を含む金属多孔体の製造に係る前半工程を示す工程図
である。同図において、前述の巻き取りロール19に巻
き取られた金属樹脂複合繊維20は、定寸送り装置21
で一定寸法ずつ引き出して断続的に移送されるととも
に、カッター装置22により所定長さの短繊維状となる
ように切断され、さらに、ほぐし機23で解きほぐした
のちに収納箱24に一旦収納される。上記の短繊維状の
金属樹脂複合繊維20の長さは、0.5mm〜5mm程
度に設定され、それにより、電池の電極板用芯材として
好適な金属多孔体を得ることができる。なお、図1の工
程と図2における金属樹脂複合繊維20の切断工程とは
連続した工程に構成することもできる。
FIG. 2 is a process diagram showing the first half of the production of the porous metal body, including the second half of the production of the metal-resin composite fiber. In the figure, the metal-resin composite fiber 20 wound on the above-mentioned winding roll 19 is fed to a sizing feeder 21.
, And are intermittently transported by being drawn out by a predetermined size, cut by the cutter device 22 into a short fiber having a predetermined length, further unraveled by the unraveling machine 23, and then temporarily stored in the storage box 24. . The length of the short fibrous metal-resin composite fiber 20 is set to about 0.5 mm to 5 mm, whereby a metal porous body suitable as a core material for an electrode plate of a battery can be obtained. Note that the step of FIG. 1 and the step of cutting the metal-resin composite fiber 20 in FIG. 2 may be configured as a continuous step.

【0028】続いて、収納箱24内の所定長さの金属樹
脂複合繊維20は、収納箱24から強制的に送出して散
布用ホッパ27内に投入される。このホッパ27の下方
には、金属基材板28が図示しない移送機構および一対
のガイドローラ29などにより一定速度で水平方向に連
続的に移送されている。この金属基材板28上には散布
用ホッパ27から金属樹脂複合繊維20が一定量ずつ散
布され、金属基材板28上には金属樹脂複合繊維20が
ほぼ均一な分布で配置される。散布用ホッパ27からの
金属樹脂複合繊維20の散布量は、後述の還元工程を経
て形成される金属多孔体における単位面積当たりの金属
成分の目付量である金属成分目付量が100〜1000
g/m2 の割合となるように設定する。特に、電池の電
極板用芯材に用いる金属多孔体を製造する場合には、金
属成分目付量が150〜600g/m2 の割合となるよ
うに設定するのが望ましい。これは、150g/m2
下に設定すると、十分な充放電容量を得ることができ
ず、一方、600g/m2 以上に設定すると、後記繊維
状金属70の間の空間が不足することから、十分に活物
質を充填することができず、やはり十分な充放電容量を
得ることができない。
Subsequently, the metal-resin composite fiber 20 having a predetermined length in the storage box 24 is forcibly sent out from the storage box 24 and put into the hopper 27 for spraying. Below the hopper 27, a metal base plate 28 is continuously transferred horizontally at a constant speed by a transfer mechanism (not shown) and a pair of guide rollers 29. The metal resin composite fibers 20 are sprayed on the metal base plate 28 from the spraying hopper 27 by a predetermined amount, and the metal resin composite fibers 20 are arranged on the metal base plate 28 in a substantially uniform distribution. The amount of the metal resin composite fiber 20 sprayed from the spraying hopper 27 is 100 to 1000, which is the metal component weight per unit area of the porous metal body formed through the reduction step described below.
g / m 2 is set. In particular, when manufacturing a porous metal body used as a core material for an electrode plate of a battery, it is desirable to set the basis weight of the metal component to a ratio of 150 to 600 g / m 2 . This is because if it is set to 150 g / m 2 or less, a sufficient charge / discharge capacity cannot be obtained, while if it is set to 600 g / m 2 or more, the space between the fibrous metals 70 described below is insufficient. The active material cannot be sufficiently filled, and a sufficient charge / discharge capacity cannot be obtained.

【0029】上記金属基材板28としては、穿孔処理を
施されて多数の微細孔が形成された薄い帯状の金属平
板、穿孔処理を施すことなく通気性を有する不織布のよ
うな素材からなる薄い帯状金属平板、穿孔されていない
薄い帯状の金属平板または金属箔などを用いることがで
きる。また、金属基材板28は、磁性または非磁性の何
れでもよいが、電池用電極板の芯材として用いる場合に
は、集電作用を行わせることから、導電性を有している
ことが必要である。特に、ニッケル水素蓄電池、ニッケ
ルカドミウム電池などの放電特性の大きい二次電池の電
極板用芯材として用いる場合には、化学反応の関係上、
金属基材板28および前記金属粉7としてニッケルを用
いるのが好ましい。
As the metal base plate 28, a thin band-shaped metal flat plate having a large number of fine holes formed by a perforation process, a thin material made of a non-woven fabric having air permeability without a perforation process is used. A strip-shaped metal flat plate, a thin strip-shaped metal flat plate that is not perforated, or a metal foil can be used. Further, the metal base plate 28 may be either magnetic or non-magnetic. However, when used as a core material of a battery electrode plate, the metal base plate 28 has a conductivity because it performs a current collecting action. is necessary. In particular, when used as a core material for an electrode plate of a secondary battery having a large discharge characteristic such as a nickel-metal hydride battery or a nickel cadmium battery, due to a chemical reaction,
It is preferable to use nickel as the metal base plate 28 and the metal powder 7.

【0030】金属基材板28上に均一に分布された金属
樹脂複合繊維20は、金属基材板28の移送に伴って、
金属基材板28の移送路の上下に配置された配向磁石部
30内に進入する。この両配向磁石部30は、複数の磁
石30aが互いに対をなすよう対向されて金属基材板2
8の移送路に向かって配置されており、金属基材板28
の移送路に沿った一定距離の範囲内に均一な磁界の配向
磁場を発生させている。したがって、金属基材板28上
の金属樹脂複合繊維20は、金属基材板28に対し垂直
な磁界を受けて、金属基材板28に対し垂直に配向され
て整列される。
The metal-resin composite fibers 20 uniformly distributed on the metal base plate 28 move with the transfer of the metal base plate 28.
It enters into the orienting magnet unit 30 arranged above and below the transfer path of the metal base plate 28. The two-oriented magnet portion 30 is opposed to the plurality of magnets 30a so as to form a pair with each other.
8, the metal base plate 28
A uniform orientation magnetic field is generated within a certain distance along the transfer path. Accordingly, the metal-resin composite fibers 20 on the metal base plate 28 receive a magnetic field perpendicular to the metal base plate 28 and are oriented and aligned perpendicular to the metal base plate 28.

【0031】上記両配向磁石部30の間には、接着剤容
器31に接続された配管32が挿入されて、配管32の
先端のスプレーノズル33が金属基材板28の上面に向
けて配置されている。このスプレーノズル33からは、
接着剤容器31内に収容された接着剤34が、金属基材
板28における金属樹脂複合繊維20が垂直に配向・整
列された後の箇所に向けて噴霧され、金属樹脂複合繊維
20が接着剤34の粘着層によって配向・整列状態に仮
固定される。この接着剤34としては、ポリビニルアセ
テート樹脂、アクリル樹脂、ブチラール樹脂、フェノー
ル樹脂などを用いることができる。この接着剤34に金
属基材板28および前記金属粉7と同種の金属粉を混ぜ
て用いると、後述の還元工程において金属基材板28と
繊維状金属70をより強固に一体化させることができ、
より望ましい金属多孔体を得ることができる。
A pipe 32 connected to an adhesive container 31 is inserted between the two-oriented magnet sections 30, and a spray nozzle 33 at the tip of the pipe 32 is arranged toward the upper surface of the metal base plate 28. ing. From this spray nozzle 33,
The adhesive 34 contained in the adhesive container 31 is sprayed on the metal base plate 28 after the metal-resin composite fibers 20 have been vertically oriented and aligned, and the metal-resin composite fibers 20 The adhesive layer is temporarily fixed in an oriented / aligned state. As the adhesive 34, a polyvinyl acetate resin, an acrylic resin, a butyral resin, a phenol resin, or the like can be used. If the same type of metal powder as the metal base plate 28 and the metal powder 7 is mixed with the adhesive 34 and used, the metal base plate 28 and the fibrous metal 70 can be more firmly integrated in a reduction step described later. Can,
A more desirable porous metal body can be obtained.

【0032】図3は上記実施の形態に係る金属多孔体の
製造方法による後半工程の工程図を示す。この後半工程
では、多数本の繊維状金属70が金属基材板28に一体
化された金属多孔体が得られる。乾燥酸化工程では、乾
燥酸化炉37内おいて、空気雰囲気下で所定温度で乾燥
を行う。
FIG. 3 is a process chart of the latter half of the process for producing a porous metal body according to the above embodiment. In this latter half step, a porous metal body in which many fibrous metals 70 are integrated with the metal base plate 28 is obtained. In the dry oxidation step, drying is performed at a predetermined temperature in a dry oxidation furnace 37 under an air atmosphere.

【0033】最後に、還元工程では、還元炉38により
還元性ガス、例えば水素ガス5%、窒素ガス95%の還
元雰囲気中で1000℃まで昇温させて焼成する。この
焼成により、酸化されたニッケルが水素によって還元さ
れてニッケルとなると同時に互いに結合して繊維状金属
70となり、この繊維状金属70と金属基材板28とが
強固に結合して一体化され、図4に示すような高い空孔
率の剣山状の金属多孔体39が出来上がる。同図の金属
多孔体39は、上述と同様の工程を経て、金属基材板2
8の両面に多数本の繊維状金属70を固定したものを示
してある。
Finally, in the reduction step, the temperature is raised to 1000 ° C. in a reducing atmosphere of a reducing gas, for example, 5% of hydrogen gas and 95% of nitrogen gas, and firing is performed. By this baking, the oxidized nickel is reduced by hydrogen to nickel and simultaneously binds to each other to form a fibrous metal 70, and the fibrous metal 70 and the metal base plate 28 are firmly bonded and integrated, As shown in FIG. 4, a sword-shaped porous metal body 39 having a high porosity is completed. The porous metal body 39 shown in FIG.
8 shows a state where a large number of fibrous metals 70 are fixed on both surfaces.

【0034】また、図5に示した金属多孔体40は、上
記実施の形態の各工程中の配向磁石部30による配向・
整列工程において、金属基材板28の何れか一方側にの
み配向磁石部30を配置することにより得たものであ
り、この片側のみの配向磁石部30による磁界により配
向されて、繊維状金属70が三次元的に絡み合った状態
で金属基材板28上に固定された形状になっている。こ
のような形状の金属多孔体40であっても、電池の電極
板用芯材として十分に利用でき、この場合には、一方の
みに配向磁石部30を配置するだけであるから、製造コ
ストを低減できる利点がある。
The porous metal body 40 shown in FIG. 5 is oriented and oriented by the orienting magnet unit 30 in each step of the above embodiment.
In the aligning step, the orientation magnet portion 30 is obtained by disposing the orientation magnet portion 30 on only one side of the metal base plate 28. Are fixed on the metal base plate 28 in a three-dimensionally entangled state. Even the metal porous body 40 having such a shape can be sufficiently used as a core material for an electrode plate of a battery. In this case, since only one of the oriented magnet portions 30 is disposed, the manufacturing cost is reduced. There is an advantage that can be reduced.

【0035】図6は本発明の他の実施の形態に係る金属
多孔体の製造方法における二重構造複合繊維を製作する
前半工程を示す工程図であり、図1に示したと同様の第
1の押し出し成形機10Aによる金属樹脂複合繊維20
の製造設備と、第2の押し出し成形機10Bとを並設す
る。第2の押し出し成形機10Bのホッパ11には、ポ
リエチレンテレフタレートなどの高分子樹脂ペレット4
1が収容されている。
FIG. 6 is a process diagram showing a first half of a process for producing a double-structured composite fiber in a method for producing a porous metal body according to another embodiment of the present invention. The first process is the same as that shown in FIG. Metal-resin composite fiber 20 by extruder 10A
And the second extrusion molding machine 10B are juxtaposed. The hopper 11 of the second extruder 10B has a polymer resin pellet 4 such as polyethylene terephthalate.
1 is housed.

【0036】但し、この第2の押し出し成形機10Bの
ノズル17には、第1の押し出し成形機10Aのノズル
17よりも口径の大きいものが用いられている。第2の
押し出し成形機10Bから押し出される紐状樹脂42が
第1の押し出し成形機10Aからの金属樹脂複合繊維2
0と共に二重構造紡糸口金43に送られる。この二重構
造紡糸口金43は、金属樹脂複合繊維20の周囲をポリ
エチレンテレフタレートなどの樹脂42で被覆して送出
する。この二重構造紡糸口金43から送出された二重構
造複合繊維44は巻き取りローラ19に巻き取られる。
この巻き取りローラ19に巻き取られた二重構造複合繊
維44を図1と同様の切断工程により所定寸法に切断す
ると、図7に模式的に示した斜視図のように、金属樹脂
複合繊維20の周囲を樹脂表皮層47で被覆した短繊維
状の二重構造複合繊維44が得られる。
However, the nozzle 17 of the second extruder 10B has a larger diameter than the nozzle 17 of the first extruder 10A. The string-like resin 42 extruded from the second extruder 10B is used as the metal-resin composite fiber 2 from the first extruder 10A.
It is sent to the double-structure spinneret 43 together with 0. The double-structured spinneret 43 covers the periphery of the metal-resin composite fiber 20 with a resin 42 such as polyethylene terephthalate and sends it out. The double-structure composite fiber 44 sent out from the double-structure spinneret 43 is taken up by the take-up roller 19.
When the double-structured composite fiber 44 wound by the winding roller 19 is cut into a predetermined size by the same cutting step as in FIG. 1, as shown in the perspective view schematically shown in FIG. The short fiber-like double structure composite fiber 44 in which the periphery of the composite structure is covered with the resin skin layer 47 is obtained.

【0037】なお、この実施の形態の金属樹脂複合繊維
20は、金属粉7を60〜95重量%の範囲で含有する
よう混合して製作される。すなわち、上記のように金属
粉7の含有量を多くしても、二重構造複合繊維44は、
繊維自体の力学的特性の劣化が樹脂表皮層47により補
強されるので、前記金属樹脂複合繊維20を第1の押し
出し成形機10Aから高速で引出し、且つ巻き取りロー
ル19で引っ張りながら高速で巻き取っても、切断する
ことがない。
The metal-resin composite fiber 20 of this embodiment is manufactured by mixing the metal powder 7 so as to contain the metal powder 7 in the range of 60 to 95% by weight. That is, even if the content of the metal powder 7 is increased as described above, the double-structure composite fiber 44
Since the deterioration of the mechanical properties of the fiber itself is reinforced by the resin skin layer 47, the metal-resin composite fiber 20 is drawn out from the first extruder 10A at a high speed, and is wound at a high speed while being pulled by the winding roll 19. Even if it is not cut.

【0038】つぎに、上記二重構造複合繊維44を用い
て金属多孔体39を製造する工程について説明する。図
8に示すように、連続的に移送される金属基材板28上
に、接着剤容器31に収容された接着剤34がスプレー
ノズル33により噴霧され、粘着層48が予め形成され
る。一方、二重構造複合繊維44は金属基材板28上に
静電式フロック加工により植毛される。すなわち、二重
構造複合繊維44は、底面が金属製金網50で構成され
た収納容器49に収納され、図示していないが、金属製
金網50と金属基材板28との間に、金属基材板28側
をアース極として電源部から高電圧が印加される。それ
により、収納容器49内の二重構造複合繊維44は、金
属製金網50を介して正に帯電されるから、金属製金網
50の網目を通って落下するときに、アース極である金
属基材板28に吸引されて金属基材板28に対し垂直方
向を保持したまま飛翔し、金属基材板28の表面の粘着
層48に突き刺さって植毛され、且つ粘着層48により
植毛状態に保持される。なお、二重構造複合繊維44を
図2に示したように金属基材板28上に散布してもよ
い。
Next, a process of manufacturing the porous metal body 39 using the double structure composite fiber 44 will be described. As shown in FIG. 8, the adhesive 34 accommodated in the adhesive container 31 is sprayed by the spray nozzle 33 on the metal base plate 28 which is continuously transferred, and the adhesive layer 48 is formed in advance. On the other hand, the double structure composite fibers 44 are implanted on the metal base plate 28 by electrostatic flocking. That is, the double-structure composite fiber 44 is stored in a storage container 49 having a bottom surface formed of a metal wire mesh 50, and although not shown, a metal substrate is placed between the metal wire mesh 50 and the metal base plate 28. A high voltage is applied from the power supply unit using the material plate 28 as a ground electrode. Thereby, the double-structure composite fiber 44 in the storage container 49 is positively charged via the metal wire mesh 50, and when falling through the mesh of the metal wire mesh 50, the metal base 44 serving as the ground electrode It is sucked by the material plate 28, flies while maintaining the vertical direction with respect to the metal base plate 28, pierces the adhesive layer 48 on the surface of the metal base plate 28, and is implanted, and is held in the implanted state by the adhesive layer 48. You. The double-structure composite fiber 44 may be sprayed on the metal base plate 28 as shown in FIG.

【0039】つぎに、上述のように金属基材板28上に
植毛された二重構造複合繊維44は金属基材板28の移
送に伴って配向磁石部30内に進入する。フロック加工
において金属基材板28に対し垂直に植毛されなかった
二重構造複合繊維44は、金属基材板28に対し垂直方
向の磁界を受けて、金属基材板28に垂直に配向され
る。これにより、全ての二重構造複合繊維44が金属基
材板28上で垂直に林立する状態となる。
Next, as described above, the double-structure composite fibers 44 implanted on the metal base plate 28 enter the orienting magnet unit 30 with the transfer of the metal base plate 28. The double-structured composite fiber 44 that has not been implanted vertically to the metal base plate 28 in the flocking process receives a magnetic field in a direction perpendicular to the metal base plate 28 and is oriented vertically to the metal base plate 28. . As a result, all the double-structure composite fibers 44 stand vertically on the metal base plate 28.

【0040】続いて、図3に示した乾燥酸化炉37およ
び還元炉38を経ることによって樹脂表皮層47の樹脂
及び金属樹脂複合繊維20中の高分子樹脂8が分解除去
されると、残った繊維状金属70は、樹脂表皮層47の
厚みに相当するほぼ等間隔の配置で正確に整列され、且
つ互いに絡み合うこともない。それにより、極めて高品
質の金属多孔体を得ることができる。
Subsequently, the resin in the resin skin layer 47 and the polymer resin 8 in the metal-resin composite fiber 20 are decomposed and removed by passing through the drying oxidation furnace 37 and the reduction furnace 38 shown in FIG. The fibrous metals 70 are accurately aligned at substantially equal intervals corresponding to the thickness of the resin skin layer 47, and do not become entangled with each other. Thereby, a very high-quality porous metal body can be obtained.

【0041】上記の各実施の形態の製造方法では、金属
樹脂複合繊維20または二重構造複合繊維44を高い生
産性と歩留りにより製作して、これを、一定速度で連続
的に移送する金属基材板28上に垂直に配向して固定す
るので、極めて高い生産性で量産することができる。し
かも、めっき法などを用いないので、簡単で低コストの
設備で容易に製造できる。
In the manufacturing method of each of the above embodiments, the metal resin composite fiber 20 or the double structure composite fiber 44 is manufactured with high productivity and yield, and the metal base composite fiber is continuously transferred at a constant speed. Since it is vertically oriented and fixed on the material plate 28, it can be mass-produced with extremely high productivity. Moreover, since no plating method or the like is used, it can be easily manufactured with simple and low-cost equipment.

【0042】図9は上記の製造方法により得られた金属
多孔体39、40を芯材として用いた電極板により構成
された電池51を示す。この電池51の製造に際して
は、金属多孔体39、40の各繊維状金属70の間に活
物質を充填し、その表面を圧延ローラなどで圧延し、こ
れを正極板52として、この正極板52と負極板53と
の間にセパレータ54を介在して渦巻き状に巻回し、電
池ケース57に収納する手順で行われる。この電池51
は、剣山状の各繊維状金属70の間に活物質がスムーズ
に充填されて十分な充填量となり、しかも、各繊維状金
属70の間隔が上述のように小さいので、活物質の殆ど
が繊維状金属70に接触し、さらに、金属基材板28が
集電作用を行うことから電気抵抗が極めて小さくなる。
その結果、活物質の利用率が極めて高くなり、大きな電
流を取り出すことができる。
FIG. 9 shows a battery 51 composed of an electrode plate using the porous metal bodies 39 and 40 obtained by the above-described manufacturing method as a core material. In manufacturing the battery 51, the active material is filled between the fibrous metals 70 of the porous metal bodies 39 and 40, and the surface thereof is rolled by a rolling roller or the like. The separator is interposed between the electrode plate 53 and the negative electrode plate 53 and spirally wound, and is housed in the battery case 57. This battery 51
Is that the active material is smoothly filled between the sword-shaped fibrous metals 70 to provide a sufficient filling amount, and since the spacing between the fibrous metals 70 is small as described above, most of the active material is made of fibers. Since the metal base plate 28 contacts the metal plate 70 and collects electricity, the electric resistance is extremely low.
As a result, the utilization rate of the active material becomes extremely high, and a large current can be taken out.

【0043】[0043]

【実施例】ポリビニルブチラール樹脂からなる高分子樹
脂8と平均粒径が3μmのニッケル微粉末からなる金属
粉7を混練し、この混練物を押し出し成形機10により
押し出す溶融紡糸法により、ニッケル含有量が80重量
%の金属樹脂複合繊維20を得た。この金属樹脂複合繊
維20を繊維径が100μmで繊維長さが2mmの短繊
維状とし、これを用いて金属多孔体39を製作した。金
属基材板28として、厚さが50μmのニッケルめっき
鋼板を使用した。金属樹脂複合繊維20を一定速度で移
動する金属基材板28上にホッパ27から均一に散布
し、配向磁石部30により垂直方向に配向させ、配向磁
石部30中においてポリビニルアルコール液からなる接
着剤34を噴霧して金属樹脂複合繊維20を配向状態に
仮固定し、乾燥酸化炉37を通過させた。同様にして、
金属基材板28の反対面にも金属樹脂複合繊維20を固
定させた。最後に、500℃の温度で焼成して、さら
に、水素ガス5%、窒素ガス95%の還元雰囲気中で還
元焼結して、金属成分目付量が350g/m2 の疑似多
孔質の金属多孔体39を得た。空孔率は90%であっ
た。これを第1の金属多孔体とする。
EXAMPLE A polymer resin 8 composed of polyvinyl butyral resin and a metal powder 7 composed of nickel fine powder having an average particle diameter of 3 μm were kneaded, and the kneaded product was extruded by an extrusion molding machine 10 to obtain a nickel content by a melt spinning method. Was obtained 80% by weight. This metal-resin composite fiber 20 was formed into a short fiber having a fiber diameter of 100 μm and a fiber length of 2 mm, and a porous metal body 39 was manufactured using the short fiber. As the metal base plate 28, a nickel-plated steel plate having a thickness of 50 μm was used. The metal-resin composite fiber 20 is evenly spread from a hopper 27 on a metal base plate 28 moving at a constant speed, and is orientated in a vertical direction by an orienting magnet unit 30, and an adhesive made of a polyvinyl alcohol liquid in the orienting magnet unit 30. 34 was sprayed to temporarily fix the metal-resin composite fiber 20 in an oriented state, and then passed through a drying oxidation furnace 37. Similarly,
The metal-resin composite fibers 20 were also fixed on the opposite surface of the metal base plate 28. Finally, it is fired at a temperature of 500 ° C., and is further reduced and sintered in a reducing atmosphere of 5% of hydrogen gas and 95% of nitrogen gas to obtain a pseudo porous metal having a basis weight of 350 g / m 2. Body 39 was obtained. The porosity was 90%. This is referred to as a first porous metal body.

【0044】ポリビニルブチラール樹脂からなる高分子
樹脂8と平均粒径が3μmのニッケル微粉末(金属粉)
7とからなるニッケル含有量が88重量%の金属樹脂複
合繊維20を、ポリエチレンテレフタレートの樹脂表皮
層47で被覆して二重構造複合繊維44を得た。この二
重構造複合繊維44を繊維径が100μmで繊維長さが
2mmの短繊維状とし、この二重構造複合繊維44を用
いて上述と同様の工程により金属多孔体を製作した。こ
れを第2の金属多孔体とする。
Polymer resin 8 composed of polyvinyl butyral resin and nickel fine powder (metal powder) having an average particle size of 3 μm
7 was coated with a resin skin layer 47 of polyethylene terephthalate to obtain a double-structure composite fiber 44. The double-structure composite fiber 44 was made into a short fiber having a fiber diameter of 100 μm and a fiber length of 2 mm, and a porous metal body was manufactured using the double-structure composite fiber 44 by the same process as described above. This is referred to as a second porous metal body.

【0045】上記の各金属多孔体を電極用芯材としてニ
ッケル水素蓄電池の電極板を構成したときの効果につい
て説明する。上述の第1および第2の金属多孔体をそれ
ぞれ電極用芯材とし、これらの芯材に水酸化ニッケル9
0重量%、酸化コバルト10重量%の活物質を充填した
のちに乾燥し、さらに圧延して、厚さが1mmで面積が
38mm×80mmの正極板52を得た。負極板53に
は、水素吸蔵合金として、Mn−Ni−Mn−AI−C
o系の合金をスチレンプタジェンゴムを結合材としてペ
ースト化し、これを細孔処理鋼板に塗布し、圧延したも
のを使用した。
The effect when the electrode plate of the nickel-metal hydride storage battery is formed by using each of the above porous metal bodies as an electrode core will be described. The above first and second porous metal bodies are used as electrode cores, respectively, and nickel hydroxide 9 is added to these cores.
After filling with an active material of 0% by weight and 10% by weight of cobalt oxide, it was dried and further rolled to obtain a positive electrode plate 52 having a thickness of 1 mm and an area of 38 mm × 80 mm. The negative electrode plate 53 has Mn-Ni-Mn-AI-C as a hydrogen storage alloy.
An o-based alloy was made into a paste using styrene butadiene rubber as a binder, applied to a perforated steel sheet, and rolled.

【0046】これらの両電極板52,53を、ナイロン
製セパレータ54を介在して渦巻き状に巻回し、電池ケ
ース57に収納し、水酸化カリウムを水に溶解したアル
カリ電解液を注入したのちに密封し、ニッケル水素蓄電
池を作製した。この電池を第1および第2の電池とす
る。
These two electrode plates 52 and 53 are spirally wound with a nylon separator 54 interposed therebetween, accommodated in a battery case 57, and injected with an alkaline electrolyte obtained by dissolving potassium hydroxide in water. It sealed and produced the nickel hydride storage battery. These batteries are referred to as first and second batteries.

【0047】これに対比するために、図10に示した金
属発泡多孔体1を正極板として用いた第3の電池を作製
した。これらの電池について所定の充電条件で充電し
て、定電流放電試験を行った結果を(表1)に示す。こ
の(表1)では、第3の電池の放電時間を100%と
し、本発明の第1および第2の金属多孔体を用いた第1
および第2の電池の放電時間を相対的に示してある。
For comparison, a third battery using the metal foamed porous body 1 shown in FIG. 10 as a positive electrode plate was manufactured. These batteries were charged under predetermined charging conditions, and the results of a constant current discharge test are shown in (Table 1). In this (Table 1), the discharge time of the third battery was set to 100%, and the first battery using the first and second porous metal bodies of the present invention was used.
And the discharge time of the second battery is shown relatively.

【0048】 (表1)の結果から明らかなように、本発明の金属多孔
体を芯材として用いた電極板からなる電池は、特に大き
な電流で使用する用途において顕著な効果が得られるこ
とが判明した。
[0048] As is clear from the results shown in Table 1, it was found that the battery comprising the electrode plate using the porous metal body of the present invention as a core material has a remarkable effect particularly in applications where a large current is used.

【0049】[0049]

【発明の効果】以上のように本願の第1発明の金属多孔
体の製造方法によれば、金属樹脂複合繊維を紡糸法によ
り製作するので、安価な設備で低コストに製作できる。
しかも、金属粉を30〜85重量%の範囲で含有した樹
脂との混練物を用いて繊維状金属を製作できるので、樹
脂のバインダー作用によって、高速で押し出し成形して
も切断することがなく、しかも、金属基材板上に林立も
しくは三次元的に配置して仮固定する場合に折れたりす
ることがない。また、金属粉を30重量%以上含有してい
るので、焼成したのちに形成される繊維状金属に強度不
足が生じない。そのため、金属基材板上に多数の繊維状
金属を結合してなる疑似多孔質の金属多孔体を高い生産
性と低コストで製造して高品質のものを得ることができ
る。
As described above, according to the method for manufacturing a porous metal body of the first invention of the present application, since the metal-resin composite fiber is manufactured by the spinning method, it can be manufactured at low cost with inexpensive equipment.
Moreover, since a fibrous metal can be manufactured using a kneaded material with a resin containing metal powder in the range of 30 to 85% by weight, the resin does not break even when extruded at high speed due to the binder action of the resin. In addition, there is no possibility of breakage when arranging or three-dimensionally arranging and temporarily fixing them on the metal base plate. Further, since the metal powder is contained in an amount of 30% by weight or more, the fibrous metal formed after firing does not have insufficient strength. Therefore, a high quality product can be obtained by manufacturing a pseudo porous metal body having a large number of fibrous metals bonded on a metal base plate at high productivity and at low cost.

【0050】本願の第2発明の金属多孔体の製造方法に
よれば、二重構造複合繊維中の金属樹脂複合繊維の金属
粉の含有量が40〜95重量%と多くなるようにしてい
ることから、金属多孔体を構成する場合に好ましいもの
としながらも、前記金属樹脂複合繊維は、繊維自体の力
学的特性の劣化が樹脂表皮層により補強されるので、上
記のように金属粉の含有量が多い混練物を押し出し成形
機から高速で押し出し、且つ引っ張りながら高速で巻き
取っても、切断することがないため、生産性と歩留りを
格段に向上させることができる。しかも、繊維状金属を
樹脂表皮層により繊維状金属同士が接着しないようにす
ることができる。
According to the method for producing a porous metal body of the second invention of the present application, the content of the metal powder in the metal-resin composite fiber in the double-structure composite fiber is increased to 40 to 95% by weight. From the above, while being preferable in the case of forming a porous metal body, the metal resin composite fiber, as described above, since the deterioration of the mechanical properties of the fiber itself is reinforced by the resin skin layer, the content of the metal powder as described above Even if the kneaded material having a large amount is extruded at a high speed from an extruder and wound up at a high speed while being pulled, it is not cut, so that productivity and yield can be remarkably improved. Moreover, the fibrous metal can be prevented from adhering to each other by the resin skin layer.

【0051】本願の第3発明の電池によれば、金属多孔
体における各繊維状金属の間に活物質がスムーズに充填
されて十分な充填量となり、しかも、各繊維状金属の間
隔が上述のように小さいので、活物質の殆どが繊維状金
属に接触し、金属基材板が集電作用を行うことから電気
抵抗が極めて小さくなる。そのため、活物質の利用率が
極めて高くなり、大きな電流を取り出すことができる。
According to the battery of the third invention of the present application, the active material is smoothly filled between the respective fibrous metals in the porous metal body to have a sufficient filling amount, and the interval between the respective fibrous metals is as described above. Since it is so small, most of the active material comes into contact with the fibrous metal and the metal base plate performs a current collecting action, so that the electric resistance becomes extremely small. Therefore, the utilization rate of the active material becomes extremely high, and a large current can be obtained.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】本発明の一実施の形態に係る金属多孔体の製造
方法の工程を示す工程図。
FIG. 1 is a process chart showing steps of a method for manufacturing a porous metal body according to an embodiment of the present invention.

【図2】同上実施の形態の金属多孔体の製造方法の工程
を示す工程図。
FIG. 2 is a process chart showing the steps of the method for manufacturing a porous metal body of the embodiment.

【図3】同上実施の形態における製造方法の工程図。FIG. 3 is a process chart of a manufacturing method in the embodiment.

【図4】同上実施の形態により製造された金属多孔体を
示す側面図。
FIG. 4 is a side view showing the porous metal body manufactured according to the embodiment.

【図5】同上実施の形態の一部工程を変更した製造方法
により製造された金属多孔体を示す側面図。
FIG. 5 is a side view showing a porous metal body manufactured by a manufacturing method in which some steps of the embodiment are changed.

【図6】本発明の他の実施の形態に係る金属多孔体の製
造方法の工程を示す工程図。
FIG. 6 is a process chart showing steps of a method for manufacturing a porous metal body according to another embodiment of the present invention.

【図7】同上の工程により得られた二重構造複合繊維を
模式的に示す斜視図。
FIG. 7 is a perspective view schematically showing a double structure conjugate fiber obtained by the same process.

【図8】同上の実施の形態に係る金属多孔体の製造方法
の工程を示す工程図。
FIG. 8 is a process chart showing steps of a method for manufacturing a porous metal body according to the embodiment.

【図9】本発明の製造方法により製造された金属多孔体
を用いた電池を示す部分分解斜視図。
FIG. 9 is a partially exploded perspective view showing a battery using a porous metal body manufactured by the manufacturing method of the present invention.

【図10】従来の金属発泡多孔体の模式的な部分断面
図。
FIG. 10 is a schematic partial cross-sectional view of a conventional porous metal foam.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

7 金属粉 8 樹脂 10,10A,10B 押し出し成形機 20 金属樹脂複合繊維 28 金属基材板 34 接着剤 37 乾燥酸化炉 38 還元炉 39、40 金属多孔体 41 高分子樹脂ペレット 44 二重構造複合繊維 47 樹脂表皮層 51 電池 52 正極板 70 繊維状金属 7 Metal powder 8 Resin 10, 10A, 10B Extruder 20 Metal-resin composite fiber 28 Metal base plate 34 Adhesive 37 Dry oxidation furnace 38 Reduction furnace 39, 40 Metal porous body 41 Polymer resin pellet 44 Double structure composite fiber 47 resin skin layer 51 battery 52 positive electrode plate 70 fibrous metal

Claims (9)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 金属基材板の片面または両面に多数の繊
維状金属を結合してなる疑似多孔質の金属多孔体を製造
する方法であって、 金属粉を30〜85重量%の範囲で含有する短繊維状の
金属樹脂複合繊維を紡糸法により製作する工程と、 前記金属樹脂複合繊維を金属基材板上に林立もしくは三
次元的に配置して仮固定する工程と、 焼成により、前記金属樹脂複合繊維中の樹脂を分解除去
するとともに、前記金属樹脂複合繊維中の金属粉を互い
に結合させて繊維状金属を形成すると同時にこの繊維状
金属を金属基材板に結合させる工程とを備えていること
を特徴とする金属多孔体の製造方法。
1. A method for producing a quasi-porous metal porous body in which a large number of fibrous metals are bonded to one or both surfaces of a metal base plate, wherein the metal powder is contained in an amount of 30 to 85% by weight. Producing a short fibrous metal-resin composite fiber containing by a spinning method, arranging the metal-resin composite fiber in a forest or three-dimensionally on a metal base plate and temporarily fixing the same, Decomposing and removing the resin in the metal-resin composite fiber, binding the metal powder in the metal-resin composite fiber to each other to form a fibrous metal, and simultaneously bonding the fibrous metal to a metal base plate. A method for producing a porous metal body, comprising:
【請求項2】 金属樹脂複合繊維を金属基材板上に、金
属成分目付量が100〜1000g/m2 の割合で分布
させて林立もしくは三次元的に配置して仮固定する請求
項1に記載の金属多孔体の製造方法。
2. The method according to claim 1, wherein the metal-resin composite fibers are temporarily fixed on the metal base plate by distributing the metal components at a weight ratio of 100 to 1000 g / m 2 in a stand or three-dimensional manner. The method for producing a porous metal body according to the above.
【請求項3】 金属樹脂複合繊維が、その繊維径が10
〜300μmの形状になるように押し出し成形して得ら
れたものである請求項1または2に記載の金属多孔体の
製造方法。
3. The metal resin composite fiber having a fiber diameter of 10
The method for producing a porous metal body according to claim 1, wherein the porous metal body is obtained by extrusion molding to have a shape of about 300 μm.
【請求項4】 金属樹脂複合繊維が、0.5〜5mmの
長さに切断してなるものである請求項1ないし3の何れ
かに記載の金属多孔体の製造方法。
4. The method for producing a porous metal body according to claim 1, wherein the metal resin composite fiber is cut into a length of 0.5 to 5 mm.
【請求項5】 金属基材板の片面または両面に多数の繊
維状金属を結合してなる疑似多孔質の金属多孔体を製造
する方法であって、 金属粉を40〜95重量%の範囲で含有する金属樹脂複
合繊維を樹脂表皮層で被覆した短繊維状の二重構造複合
繊維を紡糸法により製作する工程と、 前記二重構造複合繊維を金属基材板上に林立もしくは三
次元的に配置して仮固定する工程と、 焼成により、前記二重構造複合繊維中の樹脂を分解除去
するとともに、前記二重構造複合繊維中の金属粉を互い
に結合させて繊維状金属を形成すると同時にこの繊維状
金属を金属基材板に結合させる工程とを備えていること
を特徴とする金属多孔体の製造方法。
5. A method for producing a quasi-porous metal porous body in which a large number of fibrous metals are bonded to one or both surfaces of a metal base plate, wherein the metal powder is contained in an amount of 40 to 95% by weight. A step of producing, by a spinning method, a short-fiber-like double-structured composite fiber in which the contained metal-resin composite fiber is covered with a resin skin layer; and forming the double-structured composite fiber on a metal base plate in a forest or three-dimensionally. Arranging and temporarily fixing, and baking to decompose and remove the resin in the double-structured conjugate fiber, and bond the metal powder in the double-structured conjugate fiber to each other to form a fibrous metal. Bonding the fibrous metal to the metal base plate.
【請求項6】 二重構造複合繊維を金属基材板上に、金
属成分目付量が100〜1000g/m2 の割合で分布
させて林立もしくは三次元的に配置して仮固定する請求
項5に記載の金属多孔体の製造方法。
6. The double-structure composite fiber is temporarily fixed on a metal base plate by distributing the metal component in a weight ratio of 100 to 1000 g / m 2 in a stand or three-dimensional manner. 3. The method for producing a porous metal body according to item 2.
【請求項7】 二重構造複合繊維が、その繊維径が10
〜300μmの形状になるように押し出し成形して得ら
れたものである請求項5または6に記載の金属多孔体の
製造方法。
7. The double-structure composite fiber having a fiber diameter of 10
The method for producing a porous metal body according to claim 5, which is obtained by extrusion molding to have a shape of about 300 μm.
【請求項8】 二重構造複合繊維が、0.5〜5mmの
長さに切断してなるものである請求項5ないし7の何れ
かに記載の金属多孔体の製造方法。
8. The method for producing a porous metal body according to claim 5, wherein the double structure conjugate fiber is cut into a length of 0.5 to 5 mm.
【請求項9】 請求項1ないし8の何れかの製造方法に
より製造された金属多孔体を芯材として、各繊維状金属
の間に活物質を充填して電極板を形成して構成した電
池。
9. A battery comprising a porous metal body produced by the production method according to claim 1 as a core material, and an active material filled between fibrous metals to form an electrode plate. .
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