KR20000048864A - 전지전극용기판의 제조방법 및 전지전극용기판 - Google Patents

Abstract

두께가 엷은 금속시이트에 엠보스가공으로 가압력을 부가하여 요철부를 전체면에 마련하고, 이 요철부 가공시에, 가압력으로 요철부의 각 정점에 구멍을 뚫음과 동시에, 이 구멍의 주연에서 바깥쪽으로 돌출하는 버어(burr)를 발생시켜, 이 요철부를 마련한 금속시이트를 적층하여, 인접하는 하층의 요철정점측의 버어를 상층의 요부정점측의 버어를 서로 얽히어 일체화하고, 상하 인접하는 금속시이트사이의 공간에 요철부의 각 정점에 개구를 통하여 방사선물질을 충전할 수 있는 구성으로 되어 있다.

Description

전지전극용기판의 제조방법 및 전지전극용기판{METHOD OF MANUFACTURING BATTERY ELECTRODE SUBSTRATE AND BATTERY ELECTRODE SUBSTRATE}

종래, 일반적으로, 니켈, 수소전지, 니켈·카드뮴전지등의 양극판 및 음극판으로된 전극판의 기판으로서는, 주로, 펀칭가공에 의하여 천공 가공한 철판에 니켈도금을한 니켈도금 천공강철판(이하, 펀칭메탈이라고 칭한다)이 사용되있고, 이 펀칭메탈에 대하여 방사선물질을 충전하여 전극판을 작성하고 있다. 이 전극판은, 원통형전지의 경우 밴드형상으로한 양극판과 음극판을 분리기를 통하여 소용돌이형상으로 감아서 내장하고 있으며, 각 전지의 경우는 양극판과 음극판을 분리기를 통하여 적층해서 내장하고 있다.

상기 펀칭메탈은, 평판형상이고, 판 두께 60㎛∼100㎛정도의 냉연강판에 펀칭메탈가공을 하여 직경 1.0㎜∼2.5㎜의 둥근 구멍을 필요로 하는 패턴으로 천공한 다음, 개공률 40%∼50%로 하고 나서, 다시금, 내식성을 유지하기 위하여 내켈도금을 하여, 전지전극용기판으로 한다.

또, 리튬 1차전지의 양극판 및 음극판으로 된 전극판의 기판으로서는, 주로, SUS, Ti등의 금속으로 래드망(lath 網)에 가공한 것이 사용되고 있으며, 이 래드망에 방사선물질을 충전하여 전극판이 작성된다. 리튬 2차전지에서는, 양극판을 알루미늄박으로된 금속심재의 양면에 방사선물질을 필요로 하는 두께로 칠하여 작성하는 한편, 음극판을 구리박으로된 금속심재의 양면에 방사선물질을 필요로 하는 두께로 칠하여 작성한다.

또, 공기아연전지의 양극으로된 공기극의 기판으로서는, 주로, 금속스크리인(SUS메시(mesh)에 니켈 도금한 것등)등이 사용되고 있다. 또, 자동차용 축전지로서 주목을 받는 납축전지에서는, 납합금(Pb·Sb합금, Pb·Ca합금, Pb·Ca·Sn합금등)으로된 주조격자나 전심금속격자(expanded metal grating)가 사용되고 있으며, 이 스크리인이나 격자에 방사선물질을 충전하여 전극판을 작성한다.

또한, 최근, 상기 니켈수소전지, 니켈카드뮴전지 및 리튬 1차전지의 전극판용의 기판으로서, 수지제의 발포제, 부직포, 메시에 대하여 화학도금등을 하여 도전처리를 한 다음, 전기도금을 하고, 뒤이어 그 을음제거, 소결을 하여 작성한 금속다공체도 사용되고 있다.

상기한 어느 전지전극용기판도 평판형상이며, 그 양면으로부터 방사선물질을 칠하여, 전극용기판에 형성된 구멍에 방사선물질을 충전함과 동시에, 기판의 양측표면에 방사선물질을 필요로 하는 두께로 도포한 상태로 되어 있다. 상기한 펀칭메탈, 래드망, 금속스크리인은 어느 것도 3차원구조는 아니기 때문에, 방사선물질과의 밀착성이 약하고, 방사선물질의 유전력이 낮으며, 특히, 구멍이 클 경우에는, 전극제작시 및 사용중에도 기판으로부터 방사선물질이 박리하여, 탈락하기 쉬운 문제가 있다. 이 문제에 대하여, 방사선물질중에 대량의 결착제를 첨가하여 기판과의 박리, 탈락을 방지하는 방법도 있으나, 결착제를 대량으로 첨가하면, 방사선물질의 반응이 저하하여 전지특성이 떨어지는 문제가 발생하였다.

상기 3차원구조의 발포형상 금속다공체의 경우는, 펀칭메탈, 금속스크리인등과 비교하여, 3차원구조의 빈 구멍에 방사선물질이 충전되므로, 방사선물질의 보전력이 비교적 높다. 그러나, 이 발포형상 금속다공체는, 방사선물질을 충전하는 빈 구멍을 둘러싸는 골격이 작기 때문에, 집전능력이 낮아서, 급속한 충방전시에, 신속하게 충방전을 할 수 없는 불일치가 있었다.

또, 종래 제공되어 있는 어느 전극기판도, 그 두께가 엷으므로, 기판의 두께방향에 대하여 칠하여진 방사선물질의 두께가 얇다. 따라서, 전극의 두께방향에 대한 전기전도성이 불충분하여, 전지특성을 높이는 것이 곤란하였다.

상기한 문제에 대하여 종래, 일본국 특개평 7-130370호 및 특개평 7-335208호에서, 금속판 또는 금속박에 상하 금형을 사용하여 구멍을 천설하고, 이 구멍의 천설시에 구멍의 주연에 버어를 마련하고, 버어를 포함한 겉보기두께를 금속박의 두께의 2배로한 전극이 제안되고 있다. 그러나, 상하 금형으로 구멍을 뚫을 경우에는, 개공률은 50%정도가 한계이며, 또한, 각 구멍지름 및 구멍피치를 작게하여 금속판 또는 금속박의 전체면에 걸쳐서 작은 구멍을 다수 내는 것은 곤란하다. 따라서, 각 구멍의 주연에 버어를 마련하여도, 버어의 점유율은 낮아서, 버어에 의한 방사선물질의 보전력은 충분하지 않으며, 또한, 각 구멍지름이 크므로 구멍에 충전한 방사선물질의 탈락이 발생하기 쉬움과 동시에, 구멍피치가 크기 때문에 금속박부분의 면적이 커져서, 방사선물질속의 이온의 이동의 방해로 되어, 전지성능이 뒤떨어지는 문제가 있었다. 이것들 문제를 해결하기 위하여 구멍지름 및 구멍피칭을 작게하려 하여도, 상하 금형으로 구멍을 뚫을 경우에는 전술한 바와 같이 기술적으로 대단히 곤란하며, 또, 원가가 대단히 드는 문제도 있었다. 나아가서 또, 버어를 마련한 1장의 금속판만으로는, 방사선물질의 도포량을 그다지 많이 할 수 없다는 문제도 있었다.

본 발명은, 상기한 문제에 비추어서 이루어진 것으로, 방사선물질에 대한 보유력이 크고, 또한, 방사선물질의 도포량을 두께방향으로 증가할 수 있는 전지전극용기판의 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조된 전지전극기판을 제공하는 것을 과제로하고 있다.

본 발명은 전지전극용기판의 제조방법 및 이 방법에 의하여 제조한 전지전극용기판에 관한 것으로, 특히 전기자동차의 전원용 전지의 전극용기판으로서 알맞게 사용되는 것으로, 전극용기판의 두께를 크게 하여, 달리 붙는 방사선물질의 양을 증대함과 동시에 달라붙은 방사선물질과의 밀착성을 양호하게 하여 방사선물질이 전극기판으로부터 탈락하는 것을 방지한다.

도 1은 본 발명의 제1실시형태의 전지전극용기판의 단면도.

도 2는 제1실시형태의 기판을 구성하는 각 금속시이트의 제조방법을 도시하였고, (A)는 개략전체도, (B)는 주요부분 확대도.

도 3은 제1실시형태의 전지전극용기판을 구성하는 금속시이트에 마련한 요철부의 형상을 설명하기 위한 도면으로서, (A)는 사시도, (B)는 평면도.

도 4는 제1실시형태의 전지전극용기판에 방사선물질을 충전하여 전극으로한 상태의 단면도.

도 5는 제1실시형태와 금속시이트의 적층형태를 바꾸었을 경우를 도시한 단면도.

도 6은 금속분말시이트의 제조공정을 도시한 도면.

도 7은 제2실시형태의 제조방법을 도시한 개략도.

도 8은 제2실시형태에서 제조된 기판을 도시한 단면도.

도 9는 제2실시형태의 기판을 적층한 상태를 도시한 단면도.

도 10은 제2실시형태의 다른 변형예를 도시한 단면도.

도 11은 제3실시형태 제조방법을 도시한 개략도.

도 12는 제3실시형태에서 제조된 기판을 도시한 단면도.

도 13은 제3실시형태의 기판을 적층한 상태를 도시한 단면도.

도 14는 (A)(B)(C)는 적층형태의 변형예를 도시한 개략단면도.

도 15는 엠보스가공 되게 하는 금속시이트의 변형예를 도시한 도면.

상기 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은, 첫째로, 외주면에 요철부를 설치한 한쌍의 엠보스가공용의 회전로울러사이에, 얇은 금속시이트를 통하여, 금속시이트의 전체면에 요철부를 마련하고, 이 요철부 가공시의 가압력에 의하여 요철부의 각 정점에 구멍을 뚫음과 동시에, 이 구멍의 주연으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 버어를 발생시키는 전지전극기판의 제조방법을 제공하였다.

상기 방법에 의하면, 한쌍의 엠보스가 가공용의 회전로울러사이에 금속시이트를 통하는 것만으로, 그 전체면에 걸쳐서 비교적 미세한 요철부가 형성할 수 있음과 동시에, 요철부의 정점에 각기 구멍이 뚫려있고, 또한, 구멍의 주연으로부터 버어를 발생시킬 수 있다. 따라서, 이 엠보스가공방법을 이용한 방법에 의하면, 종래의 상하 금형으로 구멍을 뚫은 경우와 비교하여, 먼저, 각 요철부의 정점에 형성하는 각 구멍의 지름을 작게할 수 있음과 동시에, 요철의 피치를 대단히 작게할 수 있으므로, 이것들 요철부의 정점에 형성하는 구멍의 피치도 대단히 작아지며, 또한, 상기 구멍이 금속시이트에 차지하는 개공률도 종래의 형틀구멍과 비교하여 대단히 크게 할 수 있다. 이와 같이, 금속시이트의 전체면에 걸쳐서 세밀하게 형성하는 요철부의 각 정점부에 버어를 발생시키기 위하여, 금속시이트에 차지하는 버어의 비율도 종래와 비교가 되지 않을 만큼 커질 수 있다. 이와 같이, 금속시이트의 전체면에 걸쳐서, 작은 요철부가 조밀하게 마련되고, 이것들 각 요철부의 정점에 구멍이 뚫려져서, 구멍의 주위에 버어가 발생하고 있으므로, 이 금속시이트에 도포할 수 있는 방사선물질은, 요철 내에 충전할 수 있음과 동시에, 요철부의 정점의 구멍의 주위에 설치되는 버어에 의하여도 보유할 수 있으므로, 방사선물질의 충전량은 종래와 비교가 되지 않을 정도로 증대할 수 있다. 더욱이, 충전된 방사선물질은 요철부가 작기 때문에 확실히 요철부내에서 보전할 수 있음과 동시에, 표면측에 있어서는 버어가 조밀하게 존재하고 있으므로, 버어에 의하여 확실하게 보전되어, 종래의 형빼기(rapping)에 의한 커다란 구멍을 커다란 피치로 뚫려있을 경우와 비교로 되지 않을 정도로 보전력을 증강할 수 있다. 더욱이, 개공률이 크므로, 방사선물질중의 이온의 이동도 활발하게 이루어져서, 전지성능을 높일 수 있다.

구체적으로는, 금속시이트 자체에 요철부를 형성하면, 겉보기상의 두께를 금속시이트의 두께의 3배에서 500배까지의, 희망하는 두께로 임의로 크게 할 수 있다. 예컨대, 10㎛의 금속박에 상하로 돌출부를 설치하여 4㎜이라 하면, 겉보기두께는 400배로된다. 또, 본 발명은, 둘째로, 외주면에 요철부를 설치한 엠보스가공용의 로울러와 외주면이 평활한 고무로울러등으로 된 한쌍의 회전로울러사이에 두께가 엷은 금속시이트를 통하고, 상기 한편의 로울러의 철부에 고무로울러가 밀어붙여짐에 따라, 상기 금속시이트에 구멍을 뚫음과 동시에 이 구멍의 주연의 한쪽 편에 돌출하는 버어를 발생시키고 있는 전지전극기판의 제조방법을 제공하였다.

상기 둘째 방법에 의하면, 금속시이트자체에는 명확한 요철을 형성할 수 없으나, 다수의 구멍이 전체면에 걸쳐서 형성되고, 또한 이 구멍으로부터 한 방향(고무로울러측)으로 돌출시킨 버어를 설치할 수 있다. 따라서, 버어를 한편쪽으로만 돌출시키고싶을 경우에는, 알맞게 사용될 수 있다.

또, 본 발명은 셋째로, 외주면에 요철부를 설치한 엠보스가공용의 로울러와 외주면이 평활한 고무로울러등으로 된 한쌍의 회전로울러를 2짝 설치하여, 이 2짝 회전로울러사이에, 두께가 얇은 금속시이트를 순차 통하고, 제1조의 회전로울러통과시에 상기 한쪽로울러 통과시에, 상기한 한편의 로울러의 철부에 고무로울러가 밀어붙여짐에 따라, 상기 금속시이트에 구멍을 뚫음과 동시에 이 구멍의 주연의 한편쪽으로 돌출하는 버어를 발생시켜, 계속, 제2짝의 회전로울러의 통과시에, 금속시이트의 다른 위치에 구멍을 뚫음과 동시에 이 구멍의 주연으로부터 다른편쪽으로 돌출하는 버어를 발생시키고 있는 전지전극기판의 제조방법을 제공하였다.

상기 세째방법에 의하면, 둘째 방법과 마찬가지로 금속시이트자체에는 명확한 요철은 형성되어있지 않으나, 보다 다수의 구멍을 뚫어서 개공률을 높일 수 있음과 동시에, 이 금속시이트보다 양방향으로 돌출하는 버어를 마련할 수 있어, 금속시이트의 겉보기상의 두께를 크게 할 수 있다. 또한, 본 발명은 넷째 방법으로서, 상기 첫째, 둘째, 세째방법에 기재한 구멍 및 구멍의 주연으로부터 버어를 발생시킨 금속시이트를, 같은 종류의 것, 또는 다른 종류의 것을 적층하여, 인접하는 하층의 금속시이트의 버어와 상층의 금속시이트의 버어를 서로 얽혀서 일체화하여, 상하 인접하는 금속시이트사이의 공간을 상기 개구를 통하여, 연통하는 전지전극기판의 제조방법을 제공하였다.

즉, 같은 종류의 것이라 함은, 첫째방법에서 기판끼리 또는 둘째 및 세째방법에 기재한 기판 끼리를 각기 적층하고 있을 경우를 포함한다. 다른 종류의 것이라 함은 첫째방법과 둘째 방법에 기재한 기판 끼리를 적층, 또는 첫째방법과 세째방법에 기재한 기판을 적층하여, 그 양측표면측에 둘째 방법에 기재된 기판을 적층하고 있는 경우를 포함한다.

상기 첫째∼세째방법에 의하여 구멍의 주연에 버어가 마련된 금속시이트는, 엠보스가공용 로울러에 따라 상기 구멍이 다수 뚫여있으므로, 이 구멍의 주연으로부터 돌출하고 있는 버어는 금속시이트의 대략 전체면에 걸쳐서 존재하고, 따라서, 이것들 금속시이트를 적층하면, 버어끼리 서로 얽혀서 용이하게 일체화할 수 있다. 그 위에, 버어의 서로 얽힘에 의하여 적층한 금속시이트 자체는 서로 밀착하지 않고, 적층부 사이에 공간이 발생하고, 이 공간이 각 금속시이트의 구멍을 통하여 연통한 상태로 된다. 따라서, 적층체에 대하여 방사선물질을 충전하여, 구멍을 통하여, 금속시이트사이에 방사선물질을 확실하게 충전할 수 있다.

또한, 본 발명은 상기한 어느 한 방법에 의하여 제조된 전지전극기판을 제공하고 있다.

특히, 상기 네째방법으로 제조된 전지전극기판중에서, 상기 첫째방법에 기재한 요철부의 각 정점에 구멍을 구비함과 동시에 이 구멍의 주연으로부터 버어를 발생시킨 금속시이트를 사이에두고, 그 양측표면측에, 둘째 방법에 기재한 한편쪽에 버어를 돌출시킨 금속시이트를 적층하여, 이 버어를 내면측에 돌출시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

혹은, 상기 세째방법에 기재한 구멍의 주연에서 양방향으로 버어를 돌출시킨 금속시이트를 사이에두고, 그 양측표면측에, 둘째 방법에 기재한 한편쪽으로 버어를 돌출시킨 금속시이트를 적층하고, 이 버어를 내면측에 돌출시키는 구성으로 하는 것이 바람직하다.

또한, 버어를 돌출시킨 금속시이트를 2장 겹치고, 버어를 양측 바깥면에 돌출하도록 적층하여도 좋다.

상기한 표면측기판에 끼인 중앙부의 기판으로서, 첫째방법으로 제조된 요철부를 마련하여 두께를 크게한 기판 또는 세째방법으로 제조된 양측에 버어를 돌출시켜서 두께를 크게한 기판을 사용하면, 방사선물질의 충전량을 크게할 수 있다.

또, 양측표면의 기판으로서, 둘째 방법으로 제조된 한편쪽으로만 버어를 돌출시킨 기판을 사용하여, 버어를 안쪽으로 돌출시켜서, 바깥쪽으로 버어를 돌출하지 않도록 할 수 있다.

특히, 첫째방법으로 된 기판은 작은 요철부를 조밀하게 구비하기 위하여, 이 요철부에 포위된 공간에 방사선물질을 충전하므로서, 방사선물질의 충전량을 많게 할 수 있음과 동시에, 방사선물질의 보전력을 크게할 수 있다. 이와 같이, 1장의 금속시이트에 있어서도 방사선물질의 도포량을 많게 할 수 있음에 더하여, 이것들 금속시이트를 여러장 적층하므로, 또한, 방사선물질의 충전량을 많게 할 수 있다. 더욱이, 전지전극용기판의 두께를 금속시이트의 적층장수를 조정하는 것만으로, 용이하게 조정할 수 있어, 필요량의 방사선물질을 충전할 수 있는 전전지전극용기판으로 수 있다.

상기 금속시이트로서, 금속박 또는/및 금속분말을 시이트형상으로 압연하여 형성한 것으로 된 것을 사용하는 것이 바람직하다. 즉, 금속박으로서는, 니켈박, 구리박, 알루미늄박 등이 알맞게 사용된다.

상기 금속분말을 시이트형상으로 압연하여 형성하는 금속시이트로서, 본 출원인의 선행출원에 관한 일본국 특원평 8-122534호에 명시되어 있는 금속분말을 패턴로울러로 압연하여 형성한 금속시이트를 알맞게 사용된다. 이 금속시이트는, 한쌍의 압연로울러중에서, 한편의 로울러의 외주면에 대하여 금속분말을 공급한 다음, 한쌍의 압연로울러의 회전으로, 압연로울러의 외주면상의 금속분말을 직접 압연하여 두께가 얇은 금속시이트로 하고 있다.

상기 금속시이트는, Ni, Al, Cu, Fe, Ag, Zn, Sn, Pb, Sb, Ti, In, V, Cr, Co, C, Ca, Mo, Au, P, W, Rh, Mn, B, Si, Ge, Se, La, Ga, Ir 또는 이것들의 합금으로 된 것이 바람직하다.

상기 첫째방법으로 제조된 전지전극판에 있어서, 凹부사이 및 凸부사이의 피치는 0.5㎜∼2.0㎜이며, 철부 및 요부의 높이는 0.1㎜∼2㎜로함이 바람직하다.

본 발명은, 또한, 상기한 전지전극용기판의 공간에 방사선물질을 충전하는 전지용 전극을 제공하고 있다. 이 전극에서는, 금속시이트의 전체면에 걸쳐서 조밀하게 형성된 작은 요철부의 정점에 구멍이 뚫려있으므로, 이 구멍에도 방사선물질이 충전되고, 그 위에 주연의 버어에 의하여 포위되기 때문에, 방사선물질은 박리하거나 탈락하기 어렵게된다.

상기 방사선물질속에 도전제를 함유시켜도 좋다. 즉, 상기 적층배치한 금속시이트에 둘러쌓인 방사선물질 충전공간이 커지게 되면, 방사선물질의 충전량이 증대하나, 방사선물질에는 통상 도전제가 함유되어 있지 않으므로, 도전성이 문제가 된다. 그러므로, 방사선물질 충전공간이 크고, 도전성이 뒤어떨어질 경우에는, 방사선물질속에 도전제를 함유시키는 것이 바람직하다. 나아가서 또, 본 발명은 상기 전지용 전극을 구비한 전지를 제공하고 있다. 이 전극은 두께가 크고 방사선물질의 충전량을 많게 할 수 있으므로, 특히, 전기자동차용의 전원용 전지로서 적당히 사용할 수 있다.

이하, 본 발명의 실시형태를 도면을 참조하여 설명한다.

도 1∼도 5는 제1실시형태를 나타내고, 제1실시형태의 전지전극용기판(S)은, 두께 10㎛∼100㎛(본 실시형태에서는 15㎛)의 니켈박을 엠보스가공으로 전체면에 걸쳐서 요철부를 마련한 금속시이트(1)를 여러장 적층한 구성으로 되어 있다.

상기 각 금속시이트(1)의 제조방법은 도 2에 도시한 바와 같이, 엠보스로울(20A, 20B, 20C)사이에 두께가 얇은 평판형상의 금속시이트(1')를 통과시켜나아감에 따라 형성한다. 상기 엠보스로울(20A∼20C)은, 각기 외주면의 전체면에 걸쳐서 각추(pyramid)형상의 작은 철부(21)를 조밀하게 마련하고, 이것들 철부(21)사이를 각추형상으로 오목한 요부(22)로 하였다. 상기 금속시이트(1')는, 먼저, 서로 역방향으로 회전하는 엠보스로울(20A)와 (20B)의 사이에 통하면, 금속시이트(1')를 사이에두고, 엠보스(20A)측의 요부(22)에 엠보스로울(20B)측의 철부(21)가 끼워들어가, 그 사이의 금속시이트(1')에 각추형상으로 돌출한 철부(2)와 각추형상으로 오목한 요부(3)가 형성되어 있다. 뒤이어, 엠보스로울(20B, 20C)사이를 금속시이트(1')가 통하면 상기 철부(2)의 개소에는 철부가 형성되도록 엠보스로울(20B, 20C)의 요철부가 끼워 맞춤하고, 마찬가지로 요부(3)의 개소에는 요부가 형성되도록 엠보스로울(20B, 20C)이 끼워맞춤한다. 이와 같이, 2번에 걸쳐서 요철부를 형성함에 따라, 도 3에 도시한, 각추형상의 철부(2)와 요부(3)가 명확하게 마련된 금속시이트(1)가 제조된다.

또한, 상기 엠보스로울(20A와 20B, 20B와 20C)사이에 금속시이트(1')를 통할 때에, 정점부에 가압력이 부가되어서 구멍(2a, 3a)이 형성된다. 또한 이것들 구멍이 뚫임에 따라, 버어(8)가 구멍(2a, 3a)의 주연에 발생하여, 이것들 버어(8)는 구멍(2a, 3a)의 주연에서 바깥쪽으로 돌출한다. 이것들 구멍(2a, 3a)은 엠보스로울(20A와 20B, 20B와 20C)에 의하여 2번에 걸쳐서 동일개소에 가압력을 부하하기위하여, 가장 가압력이 부하되는 각 요철부의 정점에 확실하게 구멍이 뚫어지게 되어, 구멍의 주연으로부터 버어를 발생되게 할 수 있다. 상기와 같이, 금속시이트(1)에는, 도 3(A)(B)에 도시한 바와 같이, 상방으로 돌출하게 한 4각추형상의 상향철부(2)와 하향으로 돌출되게한 4각추형상의 요부(하향철부)(3)등이, 종횡방향으로 번갈아 형성되어 있다. 도 3(B)중에서, 요부(3)의 부분은 사선으로 나타내고 있다. 즉, 요부(2)의 주위를 요부(3)로 둘러쌈과 동시에, 요부(3)를 철부(2)로 둘러싸는 구조로서 연속케하여, 금속시이트(1)의 전체가, 요철부(2, 3)만으로 구성된 구조로 되어있다.

또한, 도 2에 도시한 엠보스가공시에, 철부(2), 요부(3)의 정점부분이 파단되어서, 각 철부(2), 요부(3)의 정점에 각기 구멍(2a, 3a)이 형성되어 있음과 동시에, 이것들의 구멍(2a,,3a)의 주연에 버어(8)가 외향으로 넓어진 상태로 되어있다.

즉, 엠보스가공으로 요철부의 형성, 이것들 요철부의 정점의 구멍뚫는 가공과, 구멍주연으로부터 버어(8)를 돌출 설치하는 것을 한번의 가공으로 되어 있다.

본 실시예에서는, 철부(2) 사이의 피치(마찬가지로 요부(3)사이의 피치)는 0.7mm, 철부(2)의 높이 및 요부(3)의 깊이도 0.7mm이라 하고, 철부(2)와 요부(3)를 합친 전체의 두께를 1.4mm로 하였다.

상기 금속시이트(1)를 도 1에 도시한 바와 같이 상하에서 적층하면, 버어(8)가 상하에서 서로 얽히어 이것들 버어를 융착(또는 용접)하여 확실하게 굳게 부착하고, 상하에 적층하는 금속시이트(1)가 일체화한다. 특히, 상기 철부(2) 및 요부(3)는 0.7mm피치로 설치되어 있어, 피치가 대단히 작음과 동시에, 또한, 철부(2) 및 요부(3)의 높이도 0.7mm로 대단히 작으므로, 상하 적층한 상태에서는, 철부끼리 및 요부끼리는 일치하기 어렵고, 그 위에 요철부의 정점에 버어(8)가 돌출하고 있으므로, 상하 적층하는 금속시이트(1)가 밀착하여 적층하는 일은 없어, 도 1에 도시한 상태로 되어서, 다수의 공간(4)이 형성된다.

상기 금속시이트(1)를 적층한 전지전극용기판(S)은 , 각 금속시이트(1)의 각추형상의 철부(2) 및 요부(3)에 주위가 포위됨과 동시에, 상하 개구면이 인접 배치하는 금속시이트(1)에 의하여 포위되는 상기 공간(4)이 형성되며, 또한, 이것들 공간(4)은 철부(2) 및 요부(3)의 정점의 구멍(2a, 3a)에 의하연 서로 연통한 상태로 된다. 이와 같이, 두께가 크고, 또한, 내부에 금속시이트(1)로 된 벽에 둘러쌓인 커다란 용적의 공간(4)을 다수 구비한 구조의 전지전극용기판(S)으로 할 수 있다.

상기 구성의 전극용기판(S)에 방사선물질(5)을 충전할 때, 철부(2), 요부(3)의 정점에 구멍(2a, 3a)이 뚫려있으므로, 이들 구멍(2a, 3a)을 통하여 방사선물질을 적층한 내부의 공간(4)에 원활하게 충전할 수 있다. 즉, 도 4에 도시한 구조의 전지전극판을 형성할 수 있다.

상기한 바와 같이, 금속시이트(1)의 적층형태는, 도 1에 한정하지 않으며, 도 5에 도시한 바와 같이, 하층의 금속시이트(1)의 철부(2)에 상층의 금속시이트(1)의 철부(2)가 배치된 상태였어도, 하층의 금속층(1)의 철부(2)의 상단구멍(2a)의 주연버어(8)와, 상층의 금속층(1)의 대응하는 철부(2)에 인접하는 요부(3)의 하단구멍(3a)의 주연버어(8)가 서로 얽혀서, 이것들 버어끼리를 융착 또는 용접함에 따라, 상하에 적층하는 금속시이트(1)를 일체화할 수 있다.

상기 도 1과 도 5에 도시한 상하금속시이트의 적층형태사이, 즉, 철부(2)와 요부(3)가 0.5피치 차이진 상태였어도, 요철부의 정점의 구명주연에 돌출하는 버어(8)에 의하여 서로얽혀서 상하 적층체를 일체화 할 수 있다.

상기 제1실시형태에서는 니켈박을 사용하였으나, 금속시이트로서, 압연로울러를 사용하여 금속분말로 형성한 깨끗한 모양의 금속시이트를 사용하는 것도 바람직하다. 이 금속분말로 금속시이트를 제조하는 방법은, 도 6에 도시한 바와 같이, 한쌍의 평탄로울러로 된 압연로울러(11, 12)를 사용하여 형성하고 있다.

즉, 상기 로울러(11)의 상방에는, 저면에 메시부(13a)를 구비한 체(13)를 진동장치(14)로 지지하여, 이 진동장치(14)로 체(13)를 좌우진동되게하여 체질하면서 금속분말을 로울러(11)의 상면에 산포하도록 한다. 이 체(13)에는 원료호퍼(hopper)(15)로부터 금속분말을 정량피이더(16)에 일정량 공급한다. 로울러(11)에 직접 산포하여 공급하는 금속분말(P)로서는, 본 실시형태에서는, 직경 2∼7㎛, 형상이 스파이크형상인 니켈분말을 사용하였다. 산포된 금속분말(P)은 로울러(11)의 외주면(11b)에 일정한 두께까지 모여서, 일정두께의 층을 형성한다. 이 상태에서, 한쌍의 로울러가 로울러(12)와 맞닿으면서 회전하면, 맞닿은 부분에서, 패턴로울러(11)의 외주면(11b)상의 금속분말(P)은 평탄로울러(12)에 의하여 압하하중 15톤으로 압축되어, 두께가 얇은 깨끗한 모양의 금속시이트재(1')로서 압연된다.

상기 압연로울러에 의하여 압연된 금속시이트재(1')는, 그러고 나서, 소결로(25)내에 연속 반입하여, 비산화분위기속에서, 온도 750℃에서, 약 15분간, 가열하여 소결한다. 그런 다음, 300℃∼400℃에서 가열한 평탄로울러로 된 압연로울러(26)와 (27)사이에 금속시이트(1')를 통하여, 가열하면서, 압하하중 5톤으로 재차 압연한다. 그런 다음, 재차, 소결로(28)에 연속 반입하여, 비산화분위기속에서, 온도 1150℃에서 약 15분간 소결하고, 또한, 조질 압연(temper rolling)로울러(29A)와 (29B)사이에 금속시이트(1')를 통하여 레빌링(levelling)을 하고, 필요로 하는 두께로 한 다음, 코일로 당겨 감긴다. 이 코일로부터 되감아서, 상술한 엠보스가공을 함으로써, 도 2 및 도 3에 도시한 구조로하고, 뒤이어, 엠보스가공을한 금속시이트(1)를 상하에 적층하여 버어(8)를 서로 얽히게 하여, 버어끼리를 굳게 부착함에 따라, 필요로 하는 두께의 전지전극용기판(S)을 제조할 수 있다.

그 위에, 철부(2) 및 요부(3)는, 제1실시형태와 마찬가지 각추형상의 돌출부였어도 좋고, 원추형상의 돌출부여서도 좋다는 것은 말할 것도 없다.

도 7∼도 10은 제2실시형태를 도시하였다. 이 제2실시형태에서는, 도 7에 도시한 바와 같이, 엠보스로울(20)에 표면이 평활한 고무로울(30A, 30B)을 대향 배치하여, 도 8에 도시한 바와 같이, 평판형의 금속시이트(1')에 다수의 구멍(31)을 뚫어서, 이 구멍의 주연(31)에 한 방향으로 돌출한 버어(8)를 설치하였다.

도 7(A), (B)에 도시한 바와 같이, 엠보스로울(20)과 고무로울(30A)과의 사이에 금속시이트(1')를 통하면, 고무로울(30A)에 가압되어, 엠보스로울(20)의 철부(21)에 닿는 금속시이트(i)는 구멍(31)이 뚫려져있다. 또한, 구멍(31)이 뚫려져 발생하는 파단조각의 버어(8)는 고무로울(30A)의 방향으로 돌출하여 형성되어 있다. 따라서, 구멍(31)의 주연의 버어(8)는 한 방향(고무로울러측)으로 향한 상태에서 규제되어 있다.

뒤이어, 엠보스로울(20)의 회전에 따라서, 엠보스로울(20)과 다른편의 고무로울(30B)의 사이에 금속시이트(1')가 통과하면, 상기 엠보스로울(20)의 철부(21)는 재차 고무로울(30B)에 가압되고, 상기 고무로울(30A)과의 접합으로 뚫려진구멍(31)은 더욱 확실하게 뚫려지고, 또한, 버어가 고무로울(30B)측으로 밀어 넓히게된다.

상기와 같이 제조된 도 8에 도시한 금속시이트(1)를 도 9에 도시한 바와 같이 상하에 적층하며, 또한, 하층의 금속시이트(1)에서는 버어(8)를 상향으로 하고, 상층의 금속시이트(1)의 버어(8)를 하향으로 하여, 상하의 버어(8)를 서로 얽히게하여, 이것들 서로 얽히게한 버어(8)를 융착 또는 용접하여 일체화하면, 이것들 상하의 금속시이트(1, 1)사이에는 공간을 형성할 수 있다.

상기 도 9에 도시한 구성의 전극용기판(S)에 방사선물질을 충전하면, 금속시이트(1)의 구멍(31)을 통하여, 상하 금속시이트(1) 사이의 공간(4)에 방사선물질이 충전되어, 이 충전된 방사선물질은, 양측의 금속시이트(1)에 의하여 확실하게 보전된다.

또한, 도 10에 도시한 바와 같이 상하금속시이트(1)를 버어(8)가 양측 바깥쪽으로 돌출함과 동시에, 구멍(31)을 연통시킨 상태에서 겹쳐서 구성하여도 좋다. 이 경우, 양측바깥면으로 돌출한 버어(8)사이에 가구물질이 충전되어, 버어에 의하여 확실하게 보유할 수 있다.

도 11∼도 13은 제3실시형태를 도시하였다. 이 제3실시형태에서는, 도 11에 도시한 바와 같이, 상기 도 7에 도시한 제2실시형태의 하나의 엠보스로울러(20)와 2개의 고무로울러(30A, 30B)등으로 된 짝을 2조설치하고, 제1조(I)에서 구멍(31)을 뚫음과 동시에, 이 구멍의 주연에 고무로울러(30A)측의 한편쪽으로 돌출한 버어(8)를 마련한 다음, 제2조(II)에서, 금속시이트(1')에 다른 위치에서 구멍(31')을 뚫음과 동시에 이 구멍(31')의 주연에 고무로울러(30B)측으로 돌출하여, 상기 버어(8)와는 반대방향으로 돌출되게한 버어(8')를 마련하고 있다.

상기와 같이 제조된 도 12에 도시한 금속시이트(1)를 도 13에 도시한 바와 같이 상하에 적층하면, 하층의 버어(8)와 상층의 버어(8')가 서로 얽히어, 이 서로 얽힌 버어를 융착 또는 용접을 하여 일체화하고, 상하의 금속시이트(1, 1)사이에 공간을 형성한다. 따라서, 이 전극용기판(S)에 방사선물질이 충전되어, 이 충전된 방사선물질은 상하양측의 금속시이트(1)에 의하여 확실하게 보전할 수 있다. 그 위에 상하금속시이트(1, 1)를 겹쳐서 배치하고, 이것들 금속시이트(1, 1)의 각 버어(8)를 양측바깥면에 돌출되게하는 구성으로 하여도 좋다. 이 경우, 바깥쪽으로 돌출한 버어(8, 8)사이에서 각기 방사선물질을 충전하여, 보전되게 할 수 있다.

상기 제1∼제3실시형태의 전극용기판(S)은, 어느 것이나, 동종의 금속시이트(1)를 적층하고 있으나, 도 14(A)∼(C)에 도시한 바와 같이, 제1실시형태의 방법으로 제조한 요철 및 구멍과 버어를 구비한 금속시이트(1A), 제2실시형태의 방법으로 제조한 구멍과 한 방향의 버어를 구비한 금속시이트(1B), 제3실시형태의 방법으로 제조한 구멍과 양방향으로 버어를 구비한 금속시이트(1C)등을 짜맞추어서, 하나의 두께폭의 전극용기판(S)으로한다.

즉, 도 14(A)에 도시한 전극용기판(S)은, 제1실시형태의 금속시이트(1A)를 사이에두고, 제2실시형태의 금속시이트(1B)를 상하양측에 배치하여, 이것들 금속시이트(1B)의 버어(8)를 안쪽으로 향하여, 바깥쪽으로 돌출되지 않도록 한다.

도 14(B)에 도시한 전극용기판(S)은, 제3실시형태의 금속시이트(1C)를 2장적층하고, 그 상하양측에 제2실시형태의 금속시이트(1B)를 배치하여, 이것들 금속시이트(1B)의 버어(8)를 안쪽으로 향하여, 바깥쪽으로 돌출되지 않도록 한다.

도 14(C)는 중앙부에 제1실시형태의 금속시이트(1A)를 배치하고, 그 양측에 제3실시형태의 금속시이트(1C)를 배치하고, 또한, 그 양측의 가장 바깥쪽에 실시형태(2)의 금속시이트(1B)를 배치하고 있다. 이 가장바깥쪽의 금속시이트(1B)는 버어(8)를 안쪽으로 향하여, 바깥쪽으로 돌출되지 않도록 한다.

또, 엠보스로울러에 의하여 제조하는 금속시이트(1)의 형상도, 도 15에 도시한 바와 같이, 구멍(31)의 주연에 설치하는 버어(8)를 임의로 방향을 바꾸어서 설치하여도 좋다는 것은 말할 것도 없다.

이상의 설명으로부터 명백한 바와 같이, 본 발명에 관한 전지전극용기판의 제조방법에서는, 엠보스가공용의 로울을 사용함으로써, 미세한 구멍을 조밀하게 다수 설치하여, 더욱이 이것들 구멍의 천설과 동시에 구멍의 주연에 버어를 발생되게 할 수 있다. 따라서, 작은 구멍이 조밀하게 설치된 형태로 개공률이 크고, 또한, 작게 발생한 버어의 점유율이 높은 전지전극용기판을 1회의 가공공정으로 간단히 제조할 수 있다.

특히, 첫째방법으로서 기재된 방법에서는, 요철부를 동시에 설치하여, 이것들 요철부의 정점에 구멍을 뚫어, 이 구멍의 주연에 버어를 설치할 수 있으며, 겉보기상의 두께를, 요철과 버어와의 양편에서 크게하여, 방사선물질의 충전량을 증대할 수 있는 전지전극용기판을 간단히 제조할 수 있다. 구체적으로는 편평형상의 금속시이트의 판 두께의 3배에서 500배와 같이 대단히 두껍다.

본 발명에 관한 방법으로 제조한 기판을 적층하면, 버어가 서로 얽히어, 이것들 서로 얽힌 버어끼리를 융착 혹은 용접으로 간단히 일체화 할 수 있고, 간단히 일체화한 적층구조의 전지전극용기판을 제조할 수 있다. 또, 적층장수를 조정함으로서, 임의의 두께로 할 수 있다.

또, 상기 제조방법으로 제조된 전지전극용기판은, 1장의 시이트로된 단체의 것이 였어도, 다수의 미소한 구멍을 조밀하게 구비하고, 이것들 구멍에 방사선물질이 충전되므로, 탈락은 발생하기 어렵고, 그 위에, 구멍의 주연에 버어가 있어서, 이것들 버어의 점유율도 크므로, 시이트양면에 도포한 방사선물질도 버어에 의하여 보전되어서, 탈락이 발생하기 어렵다.

특히, 여러개의 시이트를 적층한 기판에서는, 시이트사이의 공간에 충전된 방사선물질은, 시이트로 끼워둠으로, 방사선물질의 탈락은 발생하지 않는다. 그 위에, 적층장수를 증가하면, 필요로 하는 두께를 구비한 기판으로 할 수 있고, 또한, 이 두께의 큰 기판에는 시이트사이에 공간이 있으므로, 방사선물질의 충전량을 비약적으로 증대시킬 수 있다. 따라서, 종래의 평판형상의 금속시이트와 비교하여, 방사선물질의 두께방향은 커져서, 집전능력을 높여서 급속한 충방전이 가능하게 된다.

방사선물질의 충전시에는, 시이트사이의 공간이 구멍을 통하여 연통되어 있으므로, 방사선물질을 원활하게 충전하여 나아갈 수 있다,

Claims (13)

1. 외주면에 요철부를 설치한 한쌍의 엠보스가공용의 회전로울러사이에, 두께가 얇은 금속시이트를 통하여, 금속시이트의 전체면에 요철부를 마련하고, 이 요철부 가공시의 가압력에 의하여 요철부의 각정점에 구멍을 뚫음과 동시에, 이 구멍의 주연으로부터 바깥쪽으로 돌출하는 버어를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전지전극기판의 제조방법.
2. 외주면에 요철부를 설치한 엠보스가공용의 로울러와 외주면이 평활한 고무로울러등으로 된 한쌍의 회전로울러사이에, 두께가 얇은 금속시이트를 통하여, 상기 한편의 로울러의 철부에 고무로울러가 눌러 붙여짐에 따라, 상기 금속시이트에 구멍을 뚫음과 동시에 이 구멍의 주연의 한편쪽으로 돌출하는 버어를 발생시키는 것을 특징으로 하는 전지전극기판의 제조방법.
3. 외주면에 요철부를 설치한 엠보스가공용의 로울러와 외주면이 평활한 고무로울러사이에, 두께가 얇은 금속시이트를 차례로 통하여, 제1조의 회전로울러의 통과시에, 상기 한편의 로울러의 철부에 고무로울러가 눌러 붙여짐에 따라, 상기 금속시이트에 구멍을 뚫음과 동시에 이 구멍의 주연의 한편쪽으로 돌출하는 버어를 발생시켜, 뒤이어, 제2조의 회전로울러의 통과시에 금속시이트의 그 밖의 위치에 구멍을 뚫음과 동시에 이 구멍의 주연으로부터 다른편쪽으로 돌출하는 버어를 발생되게 함을 특징으로 하는 전지전극기판의 제조방법.
4. 제1, 2, 3항중 어느항에 있어서, 구멍 및 이 구멍의 주연으로부터 버어를 발생하게 한 금속시이트를 동종의 것, 또는 이종의 것을 적층하여, 인접하는 하층의 금속시이트의 버어와 상층의 금속시이트의 버어를 서로 얽혀서 일체화하고, 상하 인접하는 금속시이트사이의 공간을 상기 개구를 통하여 연통하고 있음을 특징으로 하는 전지전극기판의 제조방법.
5. 제1항∼제4항중의 어느 한 항에 기재된 방법에 따라 제조된 것을 특징으로 하는 전지전극기판
6. 제4항에 기재된 방법으로 제조되고, 제1항에 기재된 요철부의 각 정점에 구멍을 구비함과 동시에 이 구멍의 주연으로부터 버어를 발생하게 한 금속시이트를 사이에두고, 그 양측표면측에 제2항에 기재된 한편쪽에 버어를 돌출하게 한 금속시이트를 적층하여, 이 버어를 내면측에 돌출되게함을 특징으로 하는 전지전극기판.
7. 제4항에 기재한 방법에 따라 제조되어, 제3항에 있어서, 구멍의 주연으로부터 양방향으로 버어를 돌출되게한 금속시이트를 사이에두고, 그 양측표면측에 제2항에 기재한 한편쪽에 버어를 돌출하게 한 금속시이트를 적층하여, 이 버어를 내면측에 돌출하게 하였음을 특징으로 하는 전지전극기판.
8. 제5항∼제7항중 어느 한 항에 있어서, 상기 금속시이트는 금속박 또는/밑 금속분말을 시이트형상으로 압연하여 형성한 것으로 되있음을 특징으로 하는 전지전극용기판.
9. 제8항에 있어서, 상기 금속시이트는, Ni, Al, Cu, Fe, Ag, Zn, Sn, Pb, Sb, Ti, In, V, Cr, Co, C, Ca, Mo, Au, P, W, Rh, Mn, B, Si, Ge, Se, La, Ga, Ir 또는 이것들 화합물로된 것을 특징으로 하는 전지전극용기판.
10. 제5, 6, 8, 9항중 어느 한 항에 있어서, 제1항 기재의 방법에 따라 제조된 전지전극판에서, 요부간 및 철부간의 피치는 0.5mm∼2.0mm이며, 철부 및 요부의 높이는 0.1mm∼2mm임을 특징으로 하는 전지전극용기판.
11. 제5항∼제10항중 어느 한 항에 있어서, 상기 전지전극용기판의 공간에 방사선물질을 충전하고 있음을 특징으로 하는 전지용 전극.
12. 제11항에 있어서, 상기 방사선물질속에 도전제를 함유하게 하고 있음을 특징으로 하는 전지용 전극.
13. 제11항 또는 제12항 기재의 전지용 전극을 구비하였음을 특징으로 하는 전지.