JPS6048868B2 - 電極基体の製造法 - Google Patents
電極基体の製造法Info
- Publication number
- JPS6048868B2 JPS6048868B2 JP53106154A JP10615478A JPS6048868B2 JP S6048868 B2 JPS6048868 B2 JP S6048868B2 JP 53106154 A JP53106154 A JP 53106154A JP 10615478 A JP10615478 A JP 10615478A JP S6048868 B2 JPS6048868 B2 JP S6048868B2
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- metal
- manufacturing
- electrode substrate
- electrode
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
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- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
- H01M4/808—Foamed, spongy materials
-
- Y—GENERAL 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
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
各種移動用、据置用、ポータブル機器などの電源として
用いられる電池の電極には、鉛電池のペースト式やクラ
ッド式、アルカリ電池のポケット式やペースト式、一次
電池に用いられる成型式やペースト式など、大部分は活
物質そのものを電極の形に成型して用いられている。
用いられる電池の電極には、鉛電池のペースト式やクラ
ッド式、アルカリ電池のポケット式やペースト式、一次
電池に用いられる成型式やペースト式など、大部分は活
物質そのものを電極の形に成型して用いられている。
非常に例外的な方式として、アルカリ電池に用いられて
いる焼結式のように、活物質になる塩溶液を用いてこれ
を充てんした後活物質に転化する方法がある。このよう
に活物質を直接材料として用いる電極の一般的な特長と
しては、製法が簡単であることがまずあげられ、これが
低コスト化をもたらしている。また、放電特性なども比
較的すぐれている。これらコストや性能面からみて、活
物質を直接材料として用いる電極が現在主流を占めてい
る。しかし、このような特長をもつ反面、最も大きな問
題としてとくに寿命がある。とくに二次電池での充放電
の繰り返しに対しては、この方式の電極では、活物質問
および活物質と導電体との結合力の点では十分ではない
ので活物質の脱落や電極のふくれなどを招き、寿命が比
較的短いことになる。なお、鉛電池でのクラッド式やア
ルカリ電池のポケット式は、このような問題点を少なく
するために活物質を容器に収納しているのである。しか
し、この方法では寿命の向上は認められるが、逆に特性
の点ではやや劣ることになる。これに対して焼結式の場
合は、非常に小さい孔フをもつ焼結体に活物質を塩溶液
の状態て充填し、これを活物質に転化しているので、特
性、寿命ともにすぐれている。ただ、製造工程の複雑化
により、前述の活物質を直接用いたものよりも高価であ
る欠点を有している。夕 このような焼結式の欠点を抑
制して特性や寿命は焼結式に近づけ、価格は活物質を直
接用いる電極に近づける試みの一つが、発泡メタルに活
物質を直接充填する方式である。
いる焼結式のように、活物質になる塩溶液を用いてこれ
を充てんした後活物質に転化する方法がある。このよう
に活物質を直接材料として用いる電極の一般的な特長と
しては、製法が簡単であることがまずあげられ、これが
低コスト化をもたらしている。また、放電特性なども比
較的すぐれている。これらコストや性能面からみて、活
物質を直接材料として用いる電極が現在主流を占めてい
る。しかし、このような特長をもつ反面、最も大きな問
題としてとくに寿命がある。とくに二次電池での充放電
の繰り返しに対しては、この方式の電極では、活物質問
および活物質と導電体との結合力の点では十分ではない
ので活物質の脱落や電極のふくれなどを招き、寿命が比
較的短いことになる。なお、鉛電池でのクラッド式やア
ルカリ電池のポケット式は、このような問題点を少なく
するために活物質を容器に収納しているのである。しか
し、この方法では寿命の向上は認められるが、逆に特性
の点ではやや劣ることになる。これに対して焼結式の場
合は、非常に小さい孔フをもつ焼結体に活物質を塩溶液
の状態て充填し、これを活物質に転化しているので、特
性、寿命ともにすぐれている。ただ、製造工程の複雑化
により、前述の活物質を直接用いたものよりも高価であ
る欠点を有している。夕 このような焼結式の欠点を抑
制して特性や寿命は焼結式に近づけ、価格は活物質を直
接用いる電極に近づける試みの一つが、発泡メタルに活
物質を直接充填する方式である。
発泡メタルはその多孔度が９０〜９７％と大きく、また
、孔径も５０〜３０Ｃμのように活物質粉末を直接充填
できる大きさを有していてしかも三次元構造をもつてい
るので、活物質を包含できる。住友電工（株）よりセル
メツトの名で販売されている多孔体はこの発泡メタルで
あり、多孔性合成樹脂に金属メッキをした後にこの合成
樹脂を除去して製造されているといわれている。このよ
うに発泡メタルは、活物質の直接充填を可能にし、また
、Ξ次元構造を有していて活物質を包含できるので、寿
命についても従来のペースト式を大幅に改善できる。
、孔径も５０〜３０Ｃμのように活物質粉末を直接充填
できる大きさを有していてしかも三次元構造をもつてい
るので、活物質を包含できる。住友電工（株）よりセル
メツトの名で販売されている多孔体はこの発泡メタルで
あり、多孔性合成樹脂に金属メッキをした後にこの合成
樹脂を除去して製造されているといわれている。このよ
うに発泡メタルは、活物質の直接充填を可能にし、また
、Ξ次元構造を有していて活物質を包含できるので、寿
命についても従来のペースト式を大幅に改善できる。
しかし非常に大きな電流で放電した際の分極や、電極を
平板状で用いるのではなく、円筒状にする場合の強度な
どに問題を残している。前者は、発泡メタルの多孔度が
大きく、金属の占める割合が小さいことによる電極基体
としての電気抵抗がやや大きいこと、後者も同じく高多
孔度で金属の占める割合が小さいことにより強度が小さ
く、そのために円筒状（うずまき状）にした場合に亀裂
、破損が生ずることである。これらを防止するためには
、多孔度を小さくし骨格を太くすればよいが、それでは
発泡メタルの特長かなくなり、直接活物質を充填するこ
とも不可能になつてしまう。
平板状で用いるのではなく、円筒状にする場合の強度な
どに問題を残している。前者は、発泡メタルの多孔度が
大きく、金属の占める割合が小さいことによる電極基体
としての電気抵抗がやや大きいこと、後者も同じく高多
孔度で金属の占める割合が小さいことにより強度が小さ
く、そのために円筒状（うずまき状）にした場合に亀裂
、破損が生ずることである。これらを防止するためには
、多孔度を小さくし骨格を太くすればよいが、それでは
発泡メタルの特長かなくなり、直接活物質を充填するこ
とも不可能になつてしまう。
本発明は、このような問題点を発泡メタルの特長をそこ
なうことなく解決する一つの有効な手段を提供するもの
であつて、発泡メタルにスクリーン、あなあき板、エキ
スパンデツドメタルなどの導電性多孔板を含有させるも
のである。従来のペースト式や焼結式には、このような
多孔性導電板が用いられているが、これは、これら導電
体にペーストを塗着したり、粉末を塗着して焼結するな
どにより簡単に得られている。
なうことなく解決する一つの有効な手段を提供するもの
であつて、発泡メタルにスクリーン、あなあき板、エキ
スパンデツドメタルなどの導電性多孔板を含有させるも
のである。従来のペースト式や焼結式には、このような
多孔性導電板が用いられているが、これは、これら導電
体にペーストを塗着したり、粉末を塗着して焼結するな
どにより簡単に得られている。
しかし発泡メタルは製法上このような方式を採用できな
３い。つまりこのような芯材の上に直接発泡メタルを形
成することは困難である。そこで本発明では、スクリー
ンや孔あき板、エキスパンデツドメタル等にまず発泡状
合成樹脂板を接着や熱溶着により固着し、ついでこれに
金属４、メッキを施す。
３い。つまりこのような芯材の上に直接発泡メタルを形
成することは困難である。そこで本発明では、スクリー
ンや孔あき板、エキスパンデツドメタル等にまず発泡状
合成樹脂板を接着や熱溶着により固着し、ついでこれに
金属４、メッキを施す。
メッキにより多孔性金属板と合成樹脂は金属により連結
される。この場合に金属メッキは、無電解メッキ、つい
で電解メッキを行なうことが、層を厚くメッキする手段
として有効である。合成樹脂としては、最近の発泡樹脂
、例えばポリウレタン、ポリスチロール、ポリ塩化ビニ
ル、尿素樹脂などをそのまま利用できる。また、多孔性
金属薄板の両面に合成樹脂を固着すれば、電極基体の中
央部に芯材が入つた最も普通の電極構造となるが、電極
基体の片面にのみ導電体を配した構造にしても一応の目
的は達せられる。
される。この場合に金属メッキは、無電解メッキ、つい
で電解メッキを行なうことが、層を厚くメッキする手段
として有効である。合成樹脂としては、最近の発泡樹脂
、例えばポリウレタン、ポリスチロール、ポリ塩化ビニ
ル、尿素樹脂などをそのまま利用できる。また、多孔性
金属薄板の両面に合成樹脂を固着すれば、電極基体の中
央部に芯材が入つた最も普通の電極構造となるが、電極
基体の片面にのみ導電体を配した構造にしても一応の目
的は達せられる。
さらに、このような構造の電極で最も効果が発フ揮でき
るのは、アルカリ電池用電極であるから、この金属メッ
キの主成分は耐アルカリ性にすぐれたニッケルであるこ
とが有効である。
るのは、アルカリ電池用電極であるから、この金属メッ
キの主成分は耐アルカリ性にすぐれたニッケルであるこ
とが有効である。
さらに鉛電池の場合には鉛を主体とするメッキが有効で
ある。さらにとくにニッケルでは金属メッキ後加熱する
ことにより金属骨格の強度が向上するので、この加熱は
有効であり、加熱により合成樹脂を除去した構造となり
、しかも発泡構造の部分の強度は向上する。
ある。さらにとくにニッケルでは金属メッキ後加熱する
ことにより金属骨格の強度が向上するので、この加熱は
有効であり、加熱により合成樹脂を除去した構造となり
、しかも発泡構造の部分の強度は向上する。
このようにして本発明により発泡メタルにあなあき板等
の多孔板を含有させることにより、活物質充填が容易で
、長寿命であるともに高電流放電での分極は小さく、ま
た、うずまき状にもできるなど電極として極めてすぐれ
た特長が得られる。以下本発明の実施例を説明する。
の多孔板を含有させることにより、活物質充填が容易で
、長寿命であるともに高電流放電での分極は小さく、ま
た、うずまき状にもできるなど電極として極めてすぐれ
た特長が得られる。以下本発明の実施例を説明する。
厚さ０．１７７Ｚ７７Ｉ）孔径０．４Ｔｎｍ）孔の占め
る割合が５５％の鉄製あなあき板の両面に、厚さ約１Ｗ
１１７＄、多孔度９６％の発泡ウレタン樹脂をＡＢＳ樹
脂のテトラハイドロフラン溶液で接着する。
る割合が５５％の鉄製あなあき板の両面に、厚さ約１Ｗ
１１７＄、多孔度９６％の発泡ウレタン樹脂をＡＢＳ樹
脂のテトラハイドロフラン溶液で接着する。
ついでウレタン樹脂層に無電解ニッケルメッキ、ついで
電解メッキにより厚さ約２５μのニッケルメッキを施す
。水洗、乾燥の後、まず空気中で６００℃の温度で２０
分間加熱してウレタン樹脂を除去し、さらに水素中で９
００℃の温度でル分間加熱焼純する。なおこの加熱工程
は連続的に行なうこともできる。こうして多孔度約９７
％、全体の厚さ約２．２ｗｎの芯材入り発泡メタルから
構成された電極基体が得られる。
電解メッキにより厚さ約２５μのニッケルメッキを施す
。水洗、乾燥の後、まず空気中で６００℃の温度で２０
分間加熱してウレタン樹脂を除去し、さらに水素中で９
００℃の温度でル分間加熱焼純する。なおこの加熱工程
は連続的に行なうこともできる。こうして多孔度約９７
％、全体の厚さ約２．２ｗｎの芯材入り発泡メタルから
構成された電極基体が得られる。
つぎにこの基体のリード板取付部分を加圧圧縮した後、
水酸化ニッケル８腫量部、ニッケル粉末１５重量部およ
びコバルト粉末５重量部の混合物をカルボキシメチルセ
ルロースの水溶液でペースト状にしたものを充填する。
その後フッ樹脂のディスパージョン（樹脂分５重量％）
を基体に含憤し、厚さが１．２＝となるように加圧圧縮
する。こうして得たニッケル電極を裁断し、化成した後
、カドミウム負極およびポリアミド不織布製セパレータ
、とともにうず巻状に巻回し、か性カリと水酸化リチウ
ムを含む電解液を用いて単２形電池を構成した。
水酸化ニッケル８腫量部、ニッケル粉末１５重量部およ
びコバルト粉末５重量部の混合物をカルボキシメチルセ
ルロースの水溶液でペースト状にしたものを充填する。
その後フッ樹脂のディスパージョン（樹脂分５重量％）
を基体に含憤し、厚さが１．２＝となるように加圧圧縮
する。こうして得たニッケル電極を裁断し、化成した後
、カドミウム負極およびポリアミド不織布製セパレータ
、とともにうず巻状に巻回し、か性カリと水酸化リチウ
ムを含む電解液を用いて単２形電池を構成した。
この電池をＡとする。比較例として、あなあき板を用い
ずに厚さ３ｗｒｍの発泡ウレタン樹脂に、上記と同様に
メッキ、加熱処理して電極基体を得、これに上記と同様
に活物質を充填したニッケル電極を用いた電池をＢとす
る。また焼結式ニッケル電極を用いた電池をＣとする。
第１図は上記の各電池■個を４００ｍＡの電流で放電し
たときの平均放電曲線を示す。第２図は同じく語の電流
で放電したときの平均放電曲線を示す。
ずに厚さ３ｗｒｍの発泡ウレタン樹脂に、上記と同様に
メッキ、加熱処理して電極基体を得、これに上記と同様
に活物質を充填したニッケル電極を用いた電池をＢとす
る。また焼結式ニッケル電極を用いた電池をＣとする。
第１図は上記の各電池■個を４００ｍＡの電流で放電し
たときの平均放電曲線を示す。第２図は同じく語の電流
で放電したときの平均放電曲線を示す。
図から明らかなように、４００ｗＬＡでの放電時にはＡ
とＢとに大きな差はなく、Ｃより容量が大きくなつてい
るが、詰での放電時には、電圧はＡゞＣ＞Ｂ）容量Ａ＞
Ｂ夕Ｃとなり、本発明による電極が優れていることがわ
かる。
とＢとに大きな差はなく、Ｃより容量が大きくなつてい
るが、詰での放電時には、電圧はＡゞＣ＞Ｂ）容量Ａ＞
Ｂ夕Ｃとなり、本発明による電極が優れていることがわ
かる。
つぎに各電池■個を８時間率充電−１時間率放電の充放
電を繰り返して寿命試験をしたところ、電池Ａは１２５
０サイクルて初期容量の８５％を保持したのに対し、Ｂ
は１１８０サイクルで６５％に、またＣは１１９０サイ
クルて６５％に低下した。
電を繰り返して寿命試験をしたところ、電池Ａは１２５
０サイクルて初期容量の８５％を保持したのに対し、Ｂ
は１１８０サイクルで６５％に、またＣは１１９０サイ
クルて６５％に低下した。
電池Ｂは電極の亀裂が寿命に悪影響を与えたものである
。またＡがＣより優れているのは、Ｃでは電極基体が焼
結による粉末同志の結合であるのに対し、Ａでは金属が
連続的につながつていて基体の耐蝕性が優れていること
によるものと思われる。なおあなあき板の片側にのみ厚
さ２７７ｚｍの発泡ウレタン樹脂を接着し、上記と同様
にして得た電極を用いた場合はＡ（５Ｂのほぼ中間の性
質を有していた。
。またＡがＣより優れているのは、Ｃでは電極基体が焼
結による粉末同志の結合であるのに対し、Ａでは金属が
連続的につながつていて基体の耐蝕性が優れていること
によるものと思われる。なおあなあき板の片側にのみ厚
さ２７７ｚｍの発泡ウレタン樹脂を接着し、上記と同様
にして得た電極を用いた場合はＡ（５Ｂのほぼ中間の性
質を有していた。
また移動用あるいは据置用電池に用いられる平板状の電
極とした場合、本発明による電極は焼結式電極と同程度
の電圧特性を有し、容量は焼結式の約１．３倍、寿命は
約１．晧になつた。実施例ではニッケル電極について述
べたが、カドミウム電極などにも同様に適用することが
できる。
極とした場合、本発明による電極は焼結式電極と同程度
の電圧特性を有し、容量は焼結式の約１．３倍、寿命は
約１．晧になつた。実施例ではニッケル電極について述
べたが、カドミウム電極などにも同様に適用することが
できる。
第１図は各種ニッケル電極を用いたニツケルーノカドミ
ウム電池の４００ｍＡ放電時の放電曲線を示し、第２図
は同じく語放電時の放電曲線を示す。
ウム電池の４００ｍＡ放電時の放電曲線を示し、第２図
は同じく語放電時の放電曲線を示す。
Claims (1)
- 【特許請求の範囲】 １ 導電性多孔薄板に発泡状合成樹脂層を固着し、つい
で前記樹脂層に金属メッキすることを特徴とする電極基
体の製造法。 ２ 導電性多孔薄板の両面に発泡状合成樹脂層を固着す
る特許請求の範囲第１項記載の電極基体の製造法。 ３ 発泡状合成樹脂層が熱可塑性樹脂からなり、この樹
脂層を導電性多孔薄板に固着する工程が前記樹脂をその
融点以上の温度に加熱して導電性多孔薄板に熱溶着する
ことからなる特許請求の範囲第１項記載の電極基体の製
造法。 ４ 導電性多孔薄板に発泡状合成樹脂層を固着し、つい
で前記樹脂層に金属メッキをした後、加熱して前記樹脂
層を除去することを特徴とする電極基体の製造法。 ５ 導電性多孔薄板の両面に発泡状合成樹脂層を固着す
る特許請求の範囲第４項記載の電極基体の製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53106154A JPS6048868B2 (ja) | 1978-08-29 | 1978-08-29 | 電極基体の製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP53106154A JPS6048868B2 (ja) | 1978-08-29 | 1978-08-29 | 電極基体の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS5532377A JPS5532377A (en) | 1980-03-07 |
| JPS6048868B2 true JPS6048868B2 (ja) | 1985-10-29 |
Family
ID=14426392
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP53106154A Expired JPS6048868B2 (ja) | 1978-08-29 | 1978-08-29 | 電極基体の製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6048868B2 (ja) |
Families Citing this family (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS5780672A (en) * | 1980-11-05 | 1982-05-20 | Yuasa Battery Co Ltd | Metal fiber substrate for electrode plate of alkaline battery |
| JPH076076B2 (ja) * | 1989-10-16 | 1995-01-25 | 片山特殊工業株式会社 | 金属多孔体の製造方法および該方法により製造された金属多孔体 |
| JPH0768381A (ja) * | 1993-09-01 | 1995-03-14 | Kajima Corp | 溶接棒ホルダー |
| JP2005294131A (ja) * | 2004-04-02 | 2005-10-20 | Sumitomo Electric Ind Ltd | 異方性導電シート |
-
1978
- 1978-08-29 JP JP53106154A patent/JPS6048868B2/ja not_active Expired
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS5532377A (en) | 1980-03-07 |
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