JPS63261672A

JPS63261672A - アルカリ蓄電池用電極及びその製造方法

Info

Publication number: JPS63261672A
Application number: JP62098245A
Authority: JP
Inventors: Hideki Matsui; 秀樹松井
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1987-04-20
Filing date: 1987-04-20
Publication date: 1988-10-28

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】皮ｌよ至剋里立互本発明はニッケルーカドミウム、ニッケルー鉄。

ニッケルー亜鉛等のアルカリ蓄電池に好適した電極及び
その製造方法間する。

ｌ米■茨彬従来、アルカリ蓄電池に使用される極板は、パンチング
メタル等の金属を芯体として使用した焼結体に、液体プ
ロセスによって活物質を含浸し充填して製造されていた
。この極板を使用したアルカリ蓄電池は、電流が極板全
体に均一に供給され、殊に大電流を流したときの電流効
率が良いという利点を有することから広く使用されてい
た。

しかしながら、この極板は、重量の重い金属芯体を使用
していたので、極板の容量に寄与しない部分で体積及び
重量が増加してしまうという欠点があった。また、焼結
体であるために空孔率（多孔度）が低く活物質の充填率
が低いので、エネルギー密度が低くなるという欠点があ
った。

上述のような欠点を解消するために、近年になって、三
次元構造を有する食型導性の多孔性基板。

例えばニッケル繊維を使用したニッケルファイバーマッ
トや発泡ニッケル等にＮ１（ＯＨ）＊、Ｃｄ（ＯＨ）、
等の活物質を直接充填してなる極板が提案されている（
特開昭５６−１４５６６８号公報）。

この三次元構造を有する食型導性の多孔性基板を使用し
た極板は、重量が軽く、多孔度を９５％以上とすること
も可能であるので、芯体を使用した極板に較べて、その
重量を２０％以上も軽減でき、また、空孔径が２００〜
５００μと大きく、活物質を直接、効率良く充填できる
ので、極板のエネルギー密度が高くなるという利点があ
る。

■が”°　しようとする５　〜ところで、上記三次元構造を有する食型導性の多孔性基
板を使用した陽、陰極板をセパレータを介して巻回して
なる渦巻状電極は、その上下に各々、陽極集電体及び陰
極集電体を溶接してなる。

この陽、陰極集電体は極板の電導度を向上させる上で重
要な役割を持ち、電導度が劣ると、アルカリ蓄電池は、
活物質の電気化学的反応が充分に行われずに活物質の利
用効率が低下したり、充放電特性が劣る等のアルカリ蓄
電池の性能上の重大な欠点の原因となる。電導度を低下
する要因として、極板と集電体との間の溶接の状態が上
げられる。

もしも溶接が不完全なままで電池の放電を繰り返すと、
極板の膨化によって集電体の溶接部分が外れて短絡が起
こる等の不都合が生じる。

しかし、上記渦巻状電極では、極板の集電体溶接部は、
電導性のない活物質が充填されて基板構成物質と活物質
とが混在する状態となっており、電導性に劣るうえに金
属の占有密度も低い、そのため、そのままの状態では電
気溶接等の方法では完全に溶接できず、電極に集電体を
溶接する場合には、極板の集電体溶接部の活物質を取り
除いて基板の一部を露出させてから行なわなければなら
ず、集電体の溶接作業が煩雑で手間がかかるという問題
点があった。また、上述したような理由から、溶接の強
度が弱（、アルカリ蓄電池の多数回に及ぶ放電サイクル
によって切断され易いという問題点もあった。

本発明は上記のような問題点に鑑みなされたもので、活
物質を除去するといった煩雑な作業を行わずとも、集電
体と電気的接続性良く且つ強固に溶接できる新規なアル
カリ蓄電池用電極及びその製造方法を提供することを目
的としている。

口　占を”するための上記目的を達成するために本発明に係るアルカリ蓄電池
用電極は、活物質が充填された三次元構造を有する食型
導性の多孔質基板のエツジ部に、集電体との溶接が良好
な臭覚導層が一体形成され、該臭覚導層に集電体が溶接
されてなることを特徴としている。

又、上記目的を達成するために本発明に係るアルカリ蓄
電池用電極の製造方法は、三次元構造を有する食型導性
の多孔質基板のエツジ部に金属粉体を充填し、該金属金
属粉体充填部を圧延して後還元雰囲気中で焼結し、しか
る後前記金属粉体の充填されていない残余の多孔質基板
内に活物質を充填して製造することを特徴としている。

作−ｍ−■ 本発明のアルカリ蓄電池用電極たよれば、従来のように
多孔質基板のエツジ部の活物質を取り除く必要なく、多
孔質基板のエツジ部に、集電体との溶接が良好に行なえ
る車重導層が形成されているので、集電体を容易に溶接
することができる。

しかも、その場合、車重導層は多孔質基板のエツジ部に
一体形成されているので、集電体と基板との電気的接続
も良好に保たれる。

大−施一班第１図は本発明のアルカリ蓄電池用電極の適用されたア
ルカリ蓄電池を示す。該アルカリ蓄電池は、陽極を構成
する帯状極板１と陰極を構成する帯状極板２とをシート
状のセパレータ３を介在した状態で渦巻き状に巻回し、
外装罐４内に収納してなる。そして、陽極を構成する帯
状極板１はその上端エツジ部１ａが外装罐４内の上部に
位置する陽極集電体５に溶接され、他方、゛陰極を構成
する帯状極板２は下端エツジ部２ａが外装罐４内の底部
に位置する陰極集電体６に溶接されている。

第３図に陽極と溶接される集電体５（ラス板）の外形を
、第４図に陰極集電体６の外形を、各々示す。

前記陽極を構成する帯状極板１は、活物質として例えば
Ｎｉが充填されたニッケルファイバーマット（空孔径２
００〜５００μ）等の三次元構造を有する良電導性の多
孔質基板からなり、この基板１の上辺であるエツジ部１
ａには、第２図に示す如く、車重導層７が一体形成され
ている。該車重導層７は、本実施例では酸化ニッケル（
ＮｉＯ）粉末（直径数μ）を、ニッケルファイバーマッ
ト１のエツジ部１ａの空孔内に充填した状態で該エツジ
部１ａを圧延し還元雰囲気中で焼結した焼結体で構成し
である。この裏型ＲＮ１の厚みｔ黛は約１〜３ｍｍが望
ましい。

この構成によれば、裏型ａｌｔ１７はニッケル（Ｎｉ）
の占有率が高く、金属密度が高くなっているので、集電
体との溶接が良好であり、且っ良電導性であり、上記「
作用」の項で説明した通りの作用を奏する。

尚、陰極を構成する帯状極板２は、本実施例では本発明
の構造を採用せず、公知の構造を採用している。但し、
陽極を構成する帯状極板１と同様、本発明の電極構造を
採用しても良いことは勿論である。

第５図及び第６図は、本発明のアルカリ蓄電池用電極の
製造方法、の−例を示している。

先ず、第５図に示す如く、三次元構造を有する良電導性
の多孔質基板ｌに、一定間隔Ｌ＋（５ｃｍ）毎に粉体が
線状に充填された金属粉体充填部１）・・・を形成する
。前記多孔質基板１はニッケルファイバーマットであり
、前記金属粉体充填部１）・・・は、ＮｉＯの１００重
量部に有機バインダーの１０重量部及び水８０重量部を
混合し°Ｃ作成した高粘度のスラリーを、口径２ｍｍφ
のシリンジより押し出しながらニッケルファイバーマッ
ト１の空孔に充填したものである。該金属粉体充填部１
）・・・の幅１．は１〜３ｍｍとする０図において、ｔ
３はニッケルファイバーマット１の厚みを表す。

前記ニッケルファイバーマット１の空孔の径は２００〜
５００μであるから、Ｎｉ０粒子の径（数μ）に較べて
迄かに大であり、前記金属粉体充填部１）・・・の形成
はシリンジ等によって容易に行なうことができる。

次に、前記金属粉体充填部１）・・・を２ｔ／ｃｍ８の
圧力で圧延する。このときの状態を第２図に断面図で示
す０図において、ｔ４は金属粉体充填部１）・・・の圧
延後の厚みを表す。

次いで、ニッケルファイバーマットｌを８００℃の還元
雰囲気中で３分間焼結する。

このように、金属粉体充填部１）・・・を圧延して後焼
結すると、金属粉体充填部１）・・・のＮｉＯはニッケ
ルファイバーマット１に溶着してＮｉの高密度ラインを
形成する。かくして、金属粉体充填部１）・・・は金属
の占有密度が高くなった状態で焼結された車重導層とな
る。

次に、前記ニッケルファイバーマン）ｌの粉体充填され
ていない残余の部分にＮ１（ＯＨ）ｘ粉末と有機バイン
ダーとを混合したペースト状活物質を直接塗り込み、活
物質をニッケルファイバーマット１に充填する。その後
、ローラプレスにてニッケルファイバーマット１の厚み
ｔ、を元の約６０％になるまで圧延し、前記金属粉体充
填部１）・・・と活物質との境界に沿って切断し、第２
図に示す陽極を構成する帯状極板ｌを得る。

このようにして得た陽極を構成する帯状極板ｌを陰極を
構成する帯状極ｖｉ２．セパレータ３と共に渦巻き状に
巻回し、陽極を構成する帯状極板１の上側エツジ部１ａ
を陽極集電体５と、陰極を構成する帯状極板２の下側エ
ツジ部２ａを陰極集電体６と、各々電気スポット溶接し
て後、第１図に示す如く外装罐４内に周知の組み立て工
程を経て組み込み、アルカリ蓄電池の製造を完了する。

この場合において、陽極集電体５と溶接されるべき陽極
を構成する帯状極板１のエツジ部１ａに形成した金属粉
体充填部１）には、Ｎｔが高密度化されているので、容
易に溶接が行なえ、その溶接強度も高いものとなり、劣
化の虞がなくなる。

上述の如くして製造したアルカリ蓄電池Ａと、従来のア
ルカリ蓄電池Ｂにニッケルファイバーマットに活物質を
充填した後、集電体溶接部の活物質を取り除いて集電体
を溶接して得た電極を使用）とのＩＯＣ放電時における
作動電圧（Ｖ）を測定し、その結果を第７図に示す。図
において、一点鎖線はアルカリ蓄電池Ａを示し、実線は
アルカリ蓄電池Ｂを示す。同図より、本発明に係るアル
カリ蓄電池Ａは、従来のアルカリ蓄電池Ｂに較べて作動
電圧が安定していることがわかる。

また、上記アルカリ蓄電池Ａとアルカリ蓄電池ＢとのＩ
Ｃ放電時の容量を１００とし、２Ｃ１３Ｃ・・・と順次
放電レートを上げたときの電池容量（％）を測定した結
果を第８図に示す、同図より、アルカリ蓄電池Ａはアル
カリ蓄電池Ｂに較べてハイレート特性に優れ、殊に１０
０放電時においては放電レート特性が１０％の有意差を
持つことがわかる。

尚、上記実施例においては、三次元構造を有する食型導
性の多孔質基板としてニッケルファイバーマットを使用
したものについて説明したが、これは例えば発泡ニッケ
ルでも良く、三次元構造を存する食型導性の多孔質基板
であれば良い。

また、基板に充填する粉体は酸化ニッケルに限ることな
く、他の金属でも良く、要は還元雰囲気中で焼結するこ
とにより良好な導電性を示す粉体であれば良いものであ
る。

１里久盈果以上説明したように、本発明によれば、多孔質基板のエ
ツジ部に良電導層が一体形成されているので、従来の如
くエツジ部の活物質を除去するといった煩瑣な作業を行
なうことなく、集電体を強固に且つ電気的に接触性良く
溶接することができるという効果がある。このように集
電体を強固に接続できることにより、極板の膨化に伴な
う集電体の外れ及び切断等の防止が図れ、アルカリ蓄電
池の短絡が防止できるという効果があり、集電体を電気
的に接触性良く接続できることにより、活物質の利用効
率の向上、電流密度の均一化が図れ、大電流での充放電
時の作動電圧が安定し、放電レート特性が向上する等、
アルカリ蓄電池の電池特性が向上するという効果がある
。

加えて、三次元構造を有する食型導性の多孔質基板を使
用するので、良電導層が容易に一体形成できると共に、
極板の重量が大幅に軽減でき、エネルギー密度が高くな
るという効果もある。

【図面の簡単な説明】

第１図は電極をアルカリ蓄電池に組み込んだときの状態
を示す図、第２図は極板の斜視図、第３図は陽極集電体
の斜視図、第４図は陰極集電体の斜視図、第５図はニッ
ケルファイバーマットに金属粉体充填部を形成した状態
を示す斜視図、第６図は第１図の金属粉体充填部を圧延
したときの状態を示す断面図、第７図は本発明に係る製
造方法により製造した極板を使用してなるアルカリ蓄電
−池と従来のアルカリ蓄電池との作動電圧と放電時間と
の関係を示す図、第８図は本発明に係る製造方法により
製造した極板を使用してなるアル゛カリ蓄電池と従来の
アルカリ蓄電池との電池容量と放電レートとの関係を示
す図である。ｌ・・・ニッケルファイバーマント、１ａ・・・エツジ
部、２・・・陰極を構成する極板、５・・・陽極集電体
、７・・・良電導層、１）・・・金属粉体充填部。第１図ｂ　　　　　　２ａ第２図第３図第４図第５図第６図第７図放ｅ８！１−Ｆｒ＋＜鈎第８図扱４！ＪＬ−ト（Ｃ）

Claims

【特許請求の範囲】

（１）活物質が充填された三次元構造を有する良電導性
の多孔質基板のエッジ部に、集電体との溶接が良好な良
電導層が一体形成され、該良電導層に集電体が溶接され
てなることを特徴とするアルカリ蓄電池用電極。
（２）前記良電導層は、金属粉体が多孔質基板のエッジ
部の空孔内に充填された層であることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項に記載のアルカリ蓄電池用電極。
（３）前記良電導層は、金属粉体が多孔質基板のエッジ
部の空孔内に充填された状態で圧延され、還元雰囲気中
で焼結されたものであることを特徴とする特許請求の範
囲第（１）項に記載のアルカリ蓄電池用電極。
（４）前記金属粉体がニッケル粉末若しくは酸化ニッケ
ル粉末のいずれかから選択されることを特徴とする特許
請求の範囲第（１）項乃至（３）項のいずれかに記載の
アルカリ蓄電池用電極。
（５）三次元構造を有する良電導性の多孔質基板のエッ
ジ部に金属粉体を充填し、該金属金属粉体充填部を圧延
して後還元雰囲気中で焼結し、しかる後前記金属粉体の
充填されていない残余の多孔質基板内に活物質を充填し
て製造することを特徴とするアルカリ蓄電池用電極の製
造方法。
（６）前記金属金属粉体充填部は多孔質基板上一定間隔
おきに線状に複数形成されることを特徴とする特許請求
の範囲第（５）項に記載のアルカリ蓄電池用電極の製造
方法。
（７）前記金属粉体を充填していない残余の多孔質基板
に活物質を充填して後、金属粉体の充填部と未充填部と
の境界に沿って切断されることを特徴とする特許請求の
範囲第（６）項に記載のアルカリ蓄電池用電極の製造方
法。