JPS63202852A - シ−ト状電極体の製造法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は電池用電極の製造方法に関するものであり、特
に粉粒状の固体活物質あるいは電極材料をシート状に加
工して電極体を得る製造法に関する。

従来の技術 電池から大電流を取り出す方法として、電極をシート状
にして渦巻状に渦回したり、あるいはシート状の極板を
多数枚重ね合せたりして電池内の反応面積を大きくする
事は各種の電池でなされている。

このシート状の電極を作る方法、特に粉末状の固体活物
質あるいは活性炭などの電極材料□をシート状にする方
法としていくつかの提案が既になさ゛れている。

これらの提案の中で柔軟性が高く、また比較的厚いシー
ト状電啄が得られ、かつ集電体をシート状電極の中心部
に位置させることの出来る方法として、特公昭５２−１
８３７９号公報で示されている方法がある。

この方法は固体粉末状の活物質と導電材としての炭素粉
末を混合したもの１００ｆにバインダーとしてポリ４７
ツ化エチレン樹脂の水性エマルジョンを用い、バインダ
ーを全体に均一に分散させるだめの希釈剤としてメタノ
ール１００ｍ２を用い、これらを練合した後、整粒した
合剤１を、第３図に示す如く２本の対をなすローラ７に
供給することによりシートを作成すると同時に、その片
面に集電体２を埋め込んでシート状道極ａとし、これを
乾燥後第４図に示す如く２本の対ロー２７にて、前述の
乾燥シートａ／の集電体２側の片面に前述の練合、整粒
合剤１をシート状に押し出し成形すると同時に貼り合せ
て１枚のシート状の電極すを得ていた。

この方法によれば、シートを２枚貼り合せるため、厚み
の厚い電極を得る事ができ、かつ集電体２の両側に貼り
合せることによりシート状電極の厚みの中央部に集電体
を配する事を可能としたものである。

発明が解決しようとする問題点 しかしながらこの方法で作った電極は、貼り合せ後のシ
ート同志の密着力が弱く、平板状のシートを重ね合わす
構造の電池に用いる場合は問題を生じないが、極板を渦
巻状に巻回する場合には巻き窓部分の巻き径の小さい場
所において、両シート間が剥離するという問題が時々発
生していた。

その結果、電池の反応時の利用率の低下や、合剤の脱落
による内部短絡の原因となっていた。

これはバインダーに用いているポリフッ化エチレン樹脂
は、本来結着性はあまシ強くないが、活物質および炭素
材料と練合されることによシ、對脂粉末が繊維化効果に
よって互いに絡み合うためと、比較的水分、メタノール
等の希釈剤が多いため、ローラでの圧力により互いが密
着し合ってシート状となるため、合剤粒子間の結着、密
着は比較的高いが、シート状態どうしでの貼り合せ時に
は片側のシート表面は既に平滑であるため、他方のシー
トの合剤粒子の接着、密着強度が弱いためと考えられる
。

このシートどうしの接着、密着強度を向上させるために
貼り合せ面にポリビニルアルコールなどの接着性の強い
接着剤を塗布して貼シ合せる方法も検討されている。し
かしながらこの方法は接着剤が合剤粒子表面や集電体表
面を薄く覆うため抵抗体となって、電池性能を低下させ
るという問題があり実施には到っていない。

本発明はシート状電極の良好な性能を保ちつつ、強固に
貼り合せる方法を提供しようとするものである。

問題点を解決するための手段 本発明はシート状電極の貼り合せ面に４７フ化エチレン
樹脂の水性エマルジョンを塗布し、２枚のシート状電極
を密接させ、圧力を加える事により貼り合せるものであ
る。

作　　用 この本発明によれば、シート状電極の表面に塗布した４
７ノ化エチレンの水性エマルジョンがシートの表面の薄
い層の部分に吸われ、さらにプレス効果によりエマルジ
ョンの粒子が繊維化効果を発揮して互いが絡み合う現象
が合剤粒子の間で起こるため、２枚のシートが強固に貼
り合わされるものである。

また４フッ化エチレン樹脂はエマルジョン状の微粒子で
あシ、圧力をかけて貼シ合わせた状態においては繊維状
になっているため、合剤粒子の表面や、集電体の表面を
覆ったりする事が少なく、抵抗体としては殆んど作用せ
ず、電池性能を低下させる事もない。

実施例 以下本発明の詳細な説明する。

実施例１ 固体状７ツ化炭素粉末１００重量部に導電材としてアセ
チレンブラック１０重量部を添加して混合した後、メタ
ノールを３０重竜加えて練合し、さらに４７フ化エチレ
ン樹脂の固形分３０重量％濃度の水性エマルジョンを２
０重量部添加して練合をする。その後３閣径の穴の篩に
よりＪＩ粒し、合剤を得る。

この合剤を第１図に示す設備を用いて厚さ約０．３閣の
シート状に加工をする。図中の対ローラＡ。

Ｂの間に合剤１を投入し、ローラの回転によシ合剤はシ
ート状に加工される。シートはさらにローラＢとＣによ
りチタンよりなる巾１００ｍのエキスバンドメタルの集
電体２に圧接され、一体化される。このシートを温度１
４０℃にて１時間乾燥をさせる。

この乾燥の終った集電体に圧接されたシート３を第２図
に示す如く、４７ツ化エチレン樹脂の水性ｘマルジ−ｔ
７（固形分３０］ｉＪｉ％ｏエマルジョン液）の入った
容器６よりわずかずつエマルシロン液の供給されている
スポンジ製のロー２４に密着させ、シートの集電体圧接
側に４７ツ化エチレン樹脂の水性エマルシロンを単位面
積当り０．２　ｃｃ／１ｄの量だけ塗布する。そして最
初にシートを作ったのと同じ設備を用い、同じ方法にて
作った合剤を同様に対ローラＡとＢにより厚さ約０．２
ａａｍのシートを作成する。そしてローラＢとＣによシ
今回はシートに集電体を圧接したシート３のポリ４７ツ
化エチレンのディスバージラン液を塗布した側に圧接す
る。この場合ＢとＣのローラ間隔はシート３と新たに作
成したシートの厚みと合せたものより約１０％程度狭く
した。こうして得られた集電体２を中心部に位置させた
シートを約１４０℃で１時間、乾燥して電極体６を得た
。

実施例２ 二酸化マンガン１００重量部に導電材の黒鉛粉末２０重
量部を加えさらにポリ４フッ化エチレン樹脂の水性エマ
ルジョン（固形分６０３ｉＪ１％濃度）を１５重量部添
加し、さらにエマルシロンの分散を良くするため水を１
０重量部加えてこれらを練合した後、粒子径が２１１Ｉ
Ｉになる様に篩にて整粒を行なった。この整粒を行なっ
た合剤を実施例１と同様な設備で厚さ約０．３ｍのシー
トを作成し、ステンレス鋼５ＶＳａ１ｅＬより成る巾１
００ｍのエキスバンドメタルの集電体に圧接した。この
集電体と圧接をしたシートを約１４０°Ｃで約３時間乾
燥を行なった。この乾燥の終った集電体を圧接したシー
トを実施例１と同様の方法により、新たに作成した厚み
約０．２ＩＩＩＩＩのシートと一体化をした。

この場合には塗布に用いた４フッ化エチレン樹脂の水性
エマルジョンは固形分１６重量％のものとした。塗布液
量は実施例１と同一とし、１４０°Ｃで約２時間乾燥を
して電極体を得た。

比較例１ 固体状フッ化炭素１ｏｏ重量部に導電材のアセチレンブ
ラック１０重量部添加し、メタノールを６０重量部添加
して混合した後、バインダとしてポリ４フッ化エチレン
樹脂の水性エマルジョンの固形分６０重量％濃度の液を
２０重量部添加し練合した後、粒径約４１１ＩＩｍにな
るように篩で整粒する。

そしてその合剤を第３図に示す設備にてチタンのエキス
バンドメタルより成る集電体に圧接して厚さ約０．３ｙ
ｎｓシートを作成し、１４０°Ｃにて約２時間乾燥した
後、さらに第４図の設備により、集電体側に合剤のシー
トを圧接し、さらに１４０’Ｃで約２時間乾燥し厚さ約
０．６閣のシート状の電極体すを得た。

これら実施例１．２および比較例で作成した電極体を巾
２０　ｍ　Ｘ長さ１２０■の長方形に切り抜き、第６図
に示す如く直径６ＩＩＩ＋の棒Ｃを中心として隙間の開
かない程度の強さで巻きつけ、巻きつけ終った後、巻き
をほどき元に戻して平板状とし、極板の状態の観察を行
ない、シートの貼り合せ部での剥離の有無を調べた。さ
らに電極体の厚み方向の抵抗、つまり極板の裏表間の抵
抗をＬ３ブリッジにて測定をした。その結果を次表に示
す。各々のテスト数は各６０ケで行なった。抵抗値につ
いては平均値を示す。

上表から明らかなように、合剤をそのままシートの片面
に貼り合せた比較例では巻き戻し試験で多く剥離するも
のが発生したのに対し、貼り合せ部に４７フ化エチレン
樹脂の水性ディスパージョンを塗布した実施例１，２に
おいては剥離を抑制、防止出来ることがわかる。さらに
電柩体の抵抗も比較例に対しても差のない事が明らかに
なった。

これは貼り合せ面に塗布したポリ４フッ化エチレンの水
性エマルジョ／が塗布後、さらにはシート貼り合せ後、
その一部がシートの表面層の内部に吸われ、さらにロー
ラにてプレスされることにより、エマルジョンの粒子ど
うしが互いに密着し合うものと考えられる。この場合ポ
リ４フッ化エチレンのエマルジョンはそのままでは接着
性自体はあまりないがローラなどで圧延された時、若干
のひねりが加えられると同時に樹脂粒子が繊維化をおこ
し、互いに絡み合う特性をもっているため、シートの充
軟性を保ちながら貼り合せ効果が出るという利点も持っ
ている。また、貼り合せ効果がエマルジョン状の樹脂粒
子の繊維化効果に基づく絡み合いによるものであるため
、合剤粒子の表面や集電体面を覆いつくしたりする事が
ないため、電極体の抵抗を上げる事が全くないものと考
えられ、電池電極体としてはこの点も有利な点である。

なお上記実施例では貼り合せ時にローラを用いて行なっ
たが、必らずしもローラで行なう必要はない。通常のプ
レスで貼り合せを行っても良い。

しかじ長尺の連続した電極体を得る場合ＩＣはローラを
用いる方が有利であυ、ローラでの貼り合せ時は単にプ
レス効果のみならず回転方向に対しても力が加わるだめ
シートおよび貼υ合せ面に対しひねり効果もあるためよ
り強い貼り合せ効果が得られる。しかし電極を平板状で
用いる時や、巻き径が小さくない範囲、例えば７園径以
上の場合には充分な強度を有している。

また実施例では７ツ化炭素、あるいは二部化マンガンを
用いた場合について述べたが、これは必らずしも限定さ
れるものではなく例えばニッケルーカドミウム電池の板
極のニッケル極あるいはカドミウム極、あるいは鉛蓄電
池の電極など固体状の粉末をシート状の極板に加工して
いる極板について応用可能なのはいうまでもない。

また貼り合せ時に用いた４フッ化エチレン樹脂の水性エ
マルジョン液については固形分３０重量％および１５重
量％のものを用いたが、必らずしもこの濃度である必要
性はない。市場からはＪＩＳにて規定された濃度６０重
量％のものが得られるが、極板の種類あるいは塗布設備
による塗布スピード、塗布に用いるローラ、あるいは刷
毛などの種類により適切な濃度を選べば良い。しかしあ
まり濃度の濃い溶液を用いると貼り合せ強度は強いが、
電極体の抵抗が高くなり、また薄すぎると貼り合せ強度
が弱くなるという問題がある。実施例から濃度を検討し
た結果、良好な範囲としては固形分８〜４０重量％であ
った。

発明の効果 以上詳述した如く、本発明によればポリ４フッ化エチレ
ン樹脂の水性ディスパージョンを電極体のシート面に塗
布し、さらにシートを貼り合せてプレスする事により、
集電体が中心部に入りかつ厚形で剥離する事のない上に
抵抗を増加させる事なく電極体を得る事が可能となった
ものである。

【図面の簡単な説明】

第１図、第２図は本発明の実施列における貼り合せ方式
によるシート状電極体の製造工程を示す図、第３図、第
４図は従来例による貼り合せ方式によるシート状電極の
製造工程を示す図、第５図はシート状極板の剥離性のテ
スト方法の斜視図である。 １・・・・・・合剤、２・・・・・・集電体、３・・・
・・集電体圧接シート、４・・・・・ディスパージョン
塗布ローラ、５・・・・・ディスパージョン溶液貯蔵容
器、６・・・・・・貼り合せシート状電極体。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名４−
７−イスノず一ジ３ン逼千〇−ラ 第３図 ！ 第４図 第５図

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. （１）粉粒状の固体活物質あるいは電極材料からなるシ
   ート状電極体の製造法において、あらかじめバインダー
   を用いて得たシート状電極体の表面にポリ４フッ化エチ
   レン樹脂の水性エマルジョンを塗布し、さらにシート状
   電極体をその上に貼り合わすことを特徴としたシート状
   電極体の製造法。
2. （２）粉粒状の固体活物質が、フッ化炭素である特許請
   求の範囲第１項記載のシート状電極体の製造法。
3. （３）粉粒状の固体活物質が、二酸化マンガンである特
   許請求の範囲第１項記載のシート状電極体の製造法。
4. （４）シート状電極体の貼り合せ面に塗布するポリ４フ
   ッ化エチレン樹脂の水性エマルジョンの濃度が固形物濃
   度として８〜４０重量％である特許請求の範囲第１項記
   載のシート状電極体の製造法。
5. （５）シート状電極体の貼り合わせ具に、一対のローラ
   を用いた特許請求の範囲第１項のシート状電極体の製造
   法。