TW492214B - Method of manufacturing the porous metallic sheet used as an electrode substrate of a battery - Google Patents
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Description
492214 A7 _B7_ 五、、發明説明(l ) 產挙l· :>刹用菊城 本發明係有關電池電極基板用金屬多孔體、及電池電 極板、及其製造方法;詳言之,即有關鎳氫電池、錁鎘電 池、鋰電池、.鋰充電電池等之形成正極板、貪極板的電極 板之基板的金屬多孔體,及充填於該金屬多孔體之活性物 質而形成之的電極板、及其製造方法。 習知枝術 Μ往,一般作爲錁氫電池、鎳鎘電池的正極板及負極 板的電極板之基板主要是Μ輾壓之挖孔處理的鐵板經鍍鎳 的板網(Punching Metal),再對該取網充填活性物質而作 成電極板。此電極板用於圓筒型的電池的場合時係Μ隔板 (separator)介於帶狀的正極板及負極板中作漩渦狀捲在 電池中,而在方型電池的場合時,則以隔板介於正極板及 貪極板中作積層。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又,Μ鋰電池的正極板及負極板所形成的電極板之基 板主要是Μ金屬板(主要為SUS、Ti等)作板條網加工而成 ,並Μ該板條網充填活性物質而作成電極板。至於鋰充電 電池在正極板係以鋁箔的金羼芯材的兩面Μ所需的厚度加 Μ活性物質的塗層,另一方面在炱極板Κ銅箔的金屬芯材 的兩面以所需的厚度加Μ活性物質的塗層而形成。 甚至在最近對上述錁氫電池、錁鎘電池及鋰電池的電 極板用之基板Μ樹脂製的發泡體、不織布、網狀體施以化 學電鍍的導電處理後,再作電鍍處理,再以脫媒、燒結而 作成金屬多孔體。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) "~' 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 492214 A7 ____B7_ 五、、發明説明(2 ) 在上述金屬板以挖孔加工所形成的板網作為鎳氫電池 等之電極板之基板用時,將會有如下的缺點: ① 以輾壓作挖孔加工時,因其空孔部係以裁剪方式, 故材料的耗損非常高,例如在開孔率為50%時,則將耗損 掉一半的材料,故相當不經濟。 ② 挖孔加工所需之輾壓處理費高。 ③ 該挖孔爲二維的,故其開孔率Μ 50%爲限,因此所 能填充的活性物質也有其限制。 ④ 為增加電池的容量,就需使板厚削薄,最好使用開 孔率大的基板Μ增加活性物質的充瑱量,但是基於上述的 理由,開孔率有其限制。同時將現行60〜80徹米的板厚削 薄到60徹米Μ下的程度時,勢必增加工程費用。而且對於 電鍍工程也將造成電鍍效率差、加工費用高的問題。甚至 因板厚變薄,其在輾壓時容易造成歪斜、Μ及毛邊的問題 〇 .又,用於鋰電池的電極板之基板的金屬板作板條網加 工的場合時,當從金屬板加工成板條網時,因局部應力的 集結,容易造成歪斜、彎曲而失去平坦度。而具有歪斜、 彎曲的板條網,為降低成本而大量的應用,並Μ整平器將 此歪斜加以修正,然後再充填活性物質,然後再切成電池 尺时的規格。然板條加工時所造成的歪斜將於切斷時再度 呈現,使板條容易產生切斷毛邊,且當加入隔板而捲型時 ,因該毛邊及歪斜容易造成漏損問題。又卽使在鋰電池的 電極板,在強度可能的範圍下,可儘量加大開孔率,但是 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Α4規格(210X297公釐) · c: _ (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 492214 A7 B7 Λ、、發明説明(3 ) 在現行的板條網因構造的關係,其開孔率最高限制為63% ,也有強度的限制,且開孔率愈大,也造成加工費用愈高 的問題。 而為取代上述板網及板條網的電極板之基板,而Μ上 述樹脂基材經電鍍並脫媒、燒結而形成的金屬多孔體,即 可獲得開孔率大、且增加活性物質充镇量的優點,但因為 需要化學電鍍、電鍍,其工程複雜、生產性不佳、電鍍液 等藥品、以及需要大量電力而造成高成本的問題,且處理 液的管理,還需有公害善後處理的麻煩。 甚至,以先前的有機绻維表面作化學電鍍等之導電處 理後,在其外面施Μ25撒米〜50撤米的電鍍,則外徑將會 加大,接著經脫媒、燒結而除掉有機绻維,則被除掉有機 缕維的部份即形成空洞,也卽造成外徑較大的空洞的金屬 筒狀。此形成的金屬多孔體即Μ具有空洞的金羼筒而構成 圍成空孔的骨架。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 而採用上述金靥多孔體作電極板用的場合雖可將栝性 物質充填在該空孔,但在上述金屬筒的空洞卻無法充填活 性物質,故使電極板形成無效的部份,而且因金屬筒的外 徑變大,這些Μ金屬筒所圍成的空孔就相對減小,且以髏 積比例愈大,其活性物質的充瑱量就變小的缺點。 又,以有機缫維形成的布帛構造體,例如以有機绻維 形成的不織布經導電處理後施Μ電鍍的場合時,在布的表 面將可附著一層較厚的金屬,但在布的中央部(厚度方向 的中央部份)就較難以附著金屬;其附著量僅約表面側緣 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 Χ297公釐)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 i'發明説明(4 ) 的一半量,也就是說,很難使表面緣部及内部均一的形成 金靥骨架部。 甚至以金屬多孔體作電極板之基板的場合,將如上所 逑;在空孔充填活性物質,且充填後加壓而形成所規定的 厚度,但是活性物質充填時在金屬多孔體的厚度較大的部 位其開孔率較高,使活性物質的充填也較容易。 但是先前的有機绻維所形成的不織布等之布帛構造體 於導電處理後再施以電鍍的金屬多孔髏,並不容易造成較 厚的部位,故不易充填活性物質。 也就是說,先前的有機绻維所形成的不織布,其缕維 量為40〜50g/m2、樹脂黏合劑為20g/m2、總重為60〜70 g/m2、在開孔率為95¾時其板厚最大爲2.5毫米〜3.5毫米 ,而此板厚經導電處理、電鍍、脫媒、燒結處理後板厚即 漸減,而難Μ確保有1.6毫米的板厚。 甚至,先前的有機绻維所形成的不織布,有採用短绻 維製造、經纺織梳棉機而编織成不織布,再Μ樹脂黏合劑 加以結線,而以此编織的有機绻維不織布,將如圖28所示 :绻維f的結線部份將積存樹脂黏合劑R,也即造成所謂的 膜張。 對於上述不織布經導電處理而電鏟場合時,其發生膜 張的結線部份的線徑有部份會較粗,當經脫媒、燒結而使 有機绻維除掉時,在結線部份會形成空洞,而如上所形成 的空洞部份因無法充填活性物質而形成無效部份,且因結 線部份的線徑較粗,使空孔數減少,造成活性物質的充填 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 一 Ί 一 (請先閱讀背面之注意事 I# 項再填· :寫本頁) 裝· 訂
五、、發明説明(5 ) 置減少的問題。 又,作為電極板的金屬多孔體的開孔率愈大時,將增 加活性物質的充填量,而可延長電極板的壽命,但各空孔 的面積愈小,即可增加金靥與活性物質接觸面積,也卽最 好能形成全體的開孔率愈高、且各空孔面積愈小。 但是,在先前的有機绻維的表面施以電鍍而所製造的 金屬多孔體,當各空孔面積變小時,就需縮短有機绻維等 的網目,但是在各绻維的表面施以電鍍時,因為使除掉有 機绻維,勢必減少全髏的開孔率,而僅形成有機缕維除掉 後的空洞部份。 又,在鋰充電電池的電極板之基板先前是利用鋁箔及 銅箔,但是當張開這些金颶實心箔時,雖然在兩面可以作 同一厚的活性物質的塗層,但因強度變小,而無法使處理 速度加快,且在金屬實心箔的表裡兩面無容易達到同一厚 度的活性物質塗層,而容易造成厚度參差不一的問題。如 此因活性物質的厚度不一時在放電時及充電時會產生部份 活性物質沒有反應的現象,而導致在電池槽内活性物質的 使用率差的問題。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 作為電極板之基板的要求條件將如下所述;但先前所 提供的電極板之基板,即如上述無法滿足所有的條件。 U)電氣傳導性佳,也即使電池内部阻抗小、而能順 暢的執行集電作用。 (b)加大開孔率;也即可以增加活性物質的充填量, 使能加大電池容量。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4规格(210 X 297公釐)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、、發明説明(6 ) 又,即使可以加大開孔率而增加活性物質的充填量, 但活性物質與金屬的接觸面積太少的話,就無法很順暢的 執行集電作用,因此,不僅要有大的開孔率,也要加大活 性物質與金屬的接觸面積。 (C)可削薄最終的板厚,且張力要大。也即板厚愈薄 ,就可增加在電池箱内的容量,而可提昇電池的性能。 (d)要備有集電用的引導部,使依所要的形狀作低廉 的加工。 本發明目的即針對上述先前的問題;以提供具有上述 條件之電極基板用金屬多孔體之電極板之基板,並提供以 該金屬多孔體充填活性物質而所塗布之電極板及其製造方 法。 且,不必作先前所必要的化學等電鍍處理,而不致有 處理液的管理之公害環保問題。同時不必使用大量的電氣 ,而可達到降低成本的目的。 解決問題的手段 爲達到上述目的,本發明第1所提供電池電極基板用 金屬多&體,係Μ多孔性缕維構造體或三維網狀構造體, 而包圍此構造體的空孔的骨架,係Μ金羼粉末製成的金羼 绻維。 而上逑多孔性缕維構造髏係以不織布狀、紡織狀、编 鏃狀、氈織狀、網織狀、多孔橡膠狀等之構造所形成。而 上述三維網狀構造體係指發泡狀、泡綿狀、海綿狀、蜂窩 狀等之構造所形成。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 492214 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五.、、發明説明(7 ) 卽如上述Μ金屬粉末構成的金屬绻維織成不織布狀、 纺織狀、编織狀等之多孔性绻維構造體、或Μ三維網狀構 造體形成之多孔質之布帛構造體者,就不需電鍍的工程。 又,先前為要在有機绻維表面電鍍而除掉有機織維, 因而產生無效部份的空洞;但本發明因圍成空孔的骨架係 Μ實心的金屬绻維所形成,故不致於產生像先前的空洞, 也就不會有無法充填活性物質的無效部份了,因而可增加 活性物質的充填量。 又,針對先前的筒狀金屬绻維,由於Μ實心的金屬绻 維,故金羼的線徑可以較細,而可提昇開孔率/如此即可 提昇活性物質的充填量。 也就是說如Μ同一個噴絲頭作紡纱時,在先前所纺紗 而成的有機纖維的表面因需施以電鍍處理,故其外徑較大 ,但相對的,本發明所纺纱的绻維本身即為金屬纖維,故 不需在其表面電鍍,而且再經脫媒、燒結,使其金屬绻維 的線徑反而更細。 如此,當提高開孔率時,即可增加金屬多孔體均同一 面積單位的活性物質充填量。 又,因活性物質本身不導電,故即使加大空孔而提昇 充填量時也無法提高電池的特性。也就是說,若非使活性 物質在導電的金靥绻維(骨架〉的間隙變窄,且金屬绻維與 活性物質的接觭面積加大,則仍無法提昇電池的特性。 本發明即具有上述之提高開孔率、可增加金屬餓維的 條數、且使金屬绻維的間隙變窄,而提高與活性物質的接 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS)A4規格(210X297公釐) -10 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 4
臂 B7 五、、發明説明(8 ) 觸面積並改善活性物質的導電性,以提高電極板等之特性 Ο 又,由於以金靥绻維编、織,甚或交錯的布帛構造, 故不論在布帛構造的表面側及內面側,可有均一的Μ金屬 形成之骨架。相對的,在先前Μ有機绻維經電鍍所形成的 金屬多孔體的場合,則在表面側附著較多量的金屬,而在 内部所附著的金屬量較少,且約僅表面側的一半量,而本 發明的金屬多孔體卽為解決這一項缺點。 上逑金屬粉末的粉徑為0.1徹米;而Μ此金屬粉末所 -形成的金屬纖維,最好可形成其線徑為1.0微米〜100撤米 的連續纖維狀會長绻維狀。當線徑愈細,其開孔率即可愈 高,故此可一面抑制開孔率的減少,同時也可使每一空孔 面積變小。 又,以金屬殲維形成連續绻維或長缫維時,即可增加 張力,在先前的有機缕維作電鍍而施以脫媒、燒結之金屬 多孔體的張力為2〜2.5kgf/20毫米,相對的,這種張力可 提高1.5〜3倍。因此張開金屬多孔體而充填活性物質時, 可增加金屬多孔體的張力,並提昇其速度。 又,於必要時,在上述金屬缫維的表面施Μ電鍍,如 此,因在金屬绻維的表面施Μ電鍍,使金屬多孔髏具有更 高的應力強度,而增加其張力,使在活性物質充填時的速 度更快。 又上述的金屬粉末可以金屬單體、或合金、或金颶單 體與合金的氧化粉末,且可Μ上述一種金屬粉末或複數種 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格(2丨0><297公釐) -11 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 492214
B7 五、、發明説明(9 ) 上述金屬粉末混和而成。 上述的金屬粉末雖不作限定,但最好MNi、Cu、A1、 Ag、Fe、Zn、Sn、In、Ti、Pb、V、Cr、Co等金屬之氧化 物、或這些金屬之合金、或其混和物。如此,即可使用金 屬粉末的種種金屬或其合金,且可以這些金屬的複數種類 加Μ混和,而以混和金屬所形成之金屬绻維。 由上述金羼粉末所成之金屬绻維而作為電池電極基板 用金屬多孔體,其整體的開孔率最好在90%以上,而其厚 度最好為5微米〜5000撤米。尤其上述本發明的金屬多孔 髏厚度可形成比先前的還厚,也就是說,先前的有機绻維 施Μ電鍍而所形成的金屬多孔體,如上所述;其绻維量40 〜50g/m2、樹脂黏合劑量為20g/m2、總重為60〜70g/m2、 而開孔率在95%時之有機纖維,其厚度最高為2.5〜3.5毫 米,而Μ此有機纖維經導電處理、電鍍、燒結等之處理後 ,其最終的厚度至多僅能在1.6毫米。如此的厚度太薄而 很難作活性物質的充填。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 相對的,本發明的金屬多孔體係以金屬绻維形成硬度 夠、並具有彈性,因此可輕易的保持在3.3〜5.0毫米的程 度,且經脫媒、燒結處理,也不致如同上述而減少厚度, 即使再經過光軋機(Skin pass role)而使板厚均一,也能 確保在1.6毫米以上的厚度。因此,它將較先前更易充填 活性物質。且活性物質充填後可加壓而壓成僅為原來的 1/2〜1/3的規定厚度。 又,上述金屬多孔體最好採以複數片的積層爲之。 本紙張尺度適用中闺國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) -_
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、、發明説明(10) 又,上述本發明的金屬多孔體也可以先前之本申請人 等所提供的有機物或無機物所形成的金屬多孔髏經施Μ電 鍍而形成的金屬多孔體及/或有挖孔的導電性金屬箔作積 層的電池電極基板用金屬多孔體。上述有機物係Μ樹脂製 的發泡體、網目體或不織布等;將這些多孔體經電鍍後以 脫媒、燒結而形成金屬多孔體。 本發明第2所提供的電池電極基板用金屬多孔體,其 特徴在於:以多孔性绻維構造體,或以三維網狀構造髏所 圍成空孔的骨架係Κ金屬缕維交錯、及其交錯的金屬纖維 的表面上直接熔接。 也即,上述金屬纖維間互相交錯的部位因加壓下使在 熔點Μ下的溫度將表面的绻維加Μ熔接而结合Μ形成可直 接導電的構造。而先前以這種金屬绻維所形成的板中係Μ 有機黏合劑將金屬纖維間作接合。而本發明的特激則不以 有機黏合劑作其連接。又若以有機黏合劑作接合之後也可 再脫媒、燒結處理,但此種場合在有機黏合劑之後會形成 空隙部份。而本發明因無使用有機黏合劑,故不會形成上 述的空隙部份。 上述金屬绻維最好MNi、Cu、Al、Ag、Fe、Zn、Sn、 In、Ti、Pb、V、Cr、Co等金屬之氧化物、或這些金屬之 合金、或其混和物。特別是耐蝕性佳的不銹銷、钛;上述 不锈鋼可為SUS304銷、含有鉬的SUS316銷、Μ及含有鈮、 鉬的SUS444銷。 又鋰充電電池用電極板用基板,在正極板方係採用鋁 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐) 13 一 ίο A7 B7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、、發明説明(11 ) 、钛、不锈銷、碩等;而在負極板方則Μ銅、錁、不銹銷 、碳等為之。 上述金靥绻維也可Μ上述金屬粉末所形成之連續金屬 缕維,或Μ集束伸線法、金屬绻維纺紗法、或金羼箔切斷 法而作成金屬細線。或是Μ金屬棒、金屬箔線圈利用高頻 振動切削法切削而成。 上述金屬纖維因可輕易的作三維交錯,故適於用在短 绻維的處理,但它並不僅限於短纖維,也同樣可適用於建 續绻維及長绻維。 又,上述金屬;孔體係Μ三維交錯的金屬纖維間直接 接合所構成,因此在金屬绻維尾端也可接合,且不會露在 所形成的板表面上;該金靥多孔體在充填活性物質後加入 隔離片而回捲時,也幾乎不會發生漏損的問題。 上述金屬绻維的開孔率除鋰充電電池用電極板外,其 它在70¾:〜99¾。而鋰充電電池最好爲30%〜60%。 上述金屬绻維的線徑為1〜100撤米,若為短绻維時最 好長在1〜60毫米;同時也可滲雜多種不同绻維長度的绻 維髏。又該金屬多孔體的厚度最好為5〜5000撤米。 以上述金靥缕維所形成的多孔性绻維構造髏或以三維 網狀構造髏雖具有微細的空孔,但最好再設有多數個貫穿 孔;此貫穿孔可為圓形、矩形、或稜形;而所形成的板可 為沖孔狀、網狀、板條狀的板。 又,在上述沒有設置貫穿孔的帶狀部份應設有間隔, 最好以引導部的部份作電極板。 (請先閲讀背面之注意事' ·1 .項再填」 裝— m 寫本頁) 訂 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210X297公釐)
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五.、發明説明(l2) 又上述本第2發明之電池電極基板用金屬多孔體係Μ 三維交錯的金屬鐵維的交點直接熔接所構成,因此金屬绻 維的接點多,其集結的應力也較強固,且提昇了張力、導 電率,實不比金屬實心箔的張力及導電率遜色。因此該多 孔體在連續的搬蓮並充填活性物質時可具有相當的張力, 可提升作業速度,而可提高生產性,同時不致發生網目打 結的現象。又,因本發明的金屬多孔體具有三維構造,故 所充填的活性物質不致脫落。 又,本第2的發明之金屬多孔體,係與第1發明之金羼 多孔體均控制在開孔率為20〜97¾、板厚5〜5000撤米的範 圍;也即控制金屬缕維的密度即可達到控板厚及開孔率的 目的,同時因可形成貫穿孔,故K控制貫穿孔的比率即可 容易的控制包含貫穿孔在内的開孔率比例,甚至可達到99 %的開孔率,而可增加活性物質的充瑱量。甚至比使用先 前的網板或板條網可有更薄的板厚,故同髏積的電極板可 增加回捲次數,而提高電池的容量。 又,上述第1及第2的本發明中有關金屬多孔髏之特激 在於Μ極細金靥纖^維所形成,且富有相當的柔軟性,尤其 是因具有柔軟性而與先前所提供的板網或板條網不同,在 活性物質充填後依其所定的尺时裁剪等之加工時不致因外 力而有局部的散落。因此,不易產生歪斜,同時也不會產 生切斷的毛邊,因沒有切斷毛邊及歪斜現象,故收納在電 池内作電極板時就不致發生漏損。 又,第2發明之金屬多孔體也如同第1發明之金屬多孔 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) Φ— 項再填. 裝· 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 15 492214,
Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五、、發明説明(13) 體;必要時最好形成複數値片積層,也可Μ有挖孔的導電 性金靥箔或以有機物或無機物的多孔體經施以電鍍而形成 的金屬多孔體Μ積層而作電池電極基板用金屬多孔體。 又本發明係提供以上述本發明的第1及第2之金屬多孔 體Μ充填活性物質而形成電池電極板。該電池電極板可為 鎳氫電池、鎳鎘電池、鋰電池、鋰充電電池用之電極板。 具髏而言,上述金靥纖維係Μ鎳所形成,Κ該鎳纖維 形成的金屬纖維充瑱活性物質而作爲鎳氫電池用電極板、 鎳鎘電池用電極板。 本發明有關之電池電極板因沒有活性物質不能充填的 空洞部份的存在,故可增加活性物質的充填量,而增加所 充填的活性物質與金屬纖維(骨架)的接觸面積,故可提高 電池的特性。 本發明即提供上述第1發明電池電極基板用金屬多孔 體的製造方法;該製造方法係Μ金屬粉末與樹脂黏合劑混 和而成的混和物,然後再以此混和物經_絲頭啃出而形成 金屬绻維的紗纺,再Μ此紗纺的金屬缕維形成多孔性缫維 構造髏或三維網狀構造體。又上述多孔性绻雒構造體或三 維網狀構造體所圍成具有空孔的最好可施Μ脫媒、燒結。 上逑樹脂黏合劑為使在紡紗時具有所需之黏度,故最 好Κ具有黏度的特性,如聚丙烯、聚酯、聚乙烯、聚丙烯 情、聚乙烯条聚合物、聚酰亞胺(polyemitd)、尼龍条聚 合物、聚亞胺酯、缕維素等有機绻維所形成的聚合物。 Μ上述金颶粉末與樹脂黏合劑的混和比例,其中金颶 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 訂 線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) - 16 -
五、、發明説明(14) 粉末為70¾〜97¾,且最好爲85%〜97X。 以這樣的金靥粉末為70¾〜97¾:的混和比例,由於金屬 的比例很高,故在後工程就不必再Μ電鍍使金屬附著,僅 於需要時施Μ電鍍即可。 上述以高比例的金屬粉末與樹脂黏合劑混和纺紗成極 細绻維時,因容易紡紗Μ及具有延展性,例如自上述紡紗 用噴絲頭中心部擠出而形成的芯部,與自噴絲頭外圍部擠 出的100%樹脂而形成的鞍部;再以鞍部將芯部包裹而形成 的複合绻維而加Μ紡紗。 或是Μ上述金屬粉末與樹脂黏合劑的混和物在上述紡 紗用噴絲頭的內部設以間隔使有多數的擠出部而形成可擠 出多數的芯部,並再此芯部的間隙擠出樹脂,以100%樹脂 部份在分散的上述芯部圍成一多芯構造的複合绻維而加Μ 紡紗。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 又,上述金屬粉末與樹脂黏合劑的混和物自上述纺紗 用噴絲頭擠出時,因與不同熔解溫度的別的樹脂相競合而 擠出,並在冷卻時形成捲曲狀的複合绻維來作纺紗。此種 方法其所紡紗的绻維因可捲曲,故Μ此捲曲的金屬绻維容 易形成厚度較大的布帛構造髏。 上述方法雖然在金屬粉末中混入樹脂黏合劑;但並沒 有用到樹脂黏合劑,而僅有金屬粉末自噴絲頭擠出作金屬 绻維的紡紗,且此所纺紗而成的金屬缕維也可Μ形成多孔 性绻維構造體或三維網狀構造體而作電池電極板用之金屬 多孔體的製造方法。在這樣的場合中的金屬粉末比起有混 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -17 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 、__B7__ 發明説明(15) 入樹脂黏合劑者以30〜70倍;最好在50倍前後的大壓力使 從纺纱用噴絲頭擠出的連鑛金屬纖維來加以纺紗。這種方 法因沒有使用到樹脂黏合劑,故纺出的金羼绻維作成多孔 性纖維構造體或三維網狀構造體時就不必再施以脫媒,僅 需燒結即可' 其脫媒M 8001C〜12001C約2分鐘;而燒結Μ在還原氣 體環境中最好Μ 1000^〜1300¾約2〜10分鐘。 又從上述纺紗用噴絲頭擠出的連繙金屬绻維,最好使 其吸收空氣而在空氣中移動,使以非接觸性的作連續彎曲 而形成線圈狀。 如此因連續的從噴絲頭擠出的連續金屬纖維因空氣的 吹送並吸收,而使擠出的金屬绻維彎曲;而可形成連續彎 曲的盤簧狀,因這樣的彎曲而使金屬纖維具有硬度及彈性 ,故可保持其形狀,且適度的彎曲,而可形成厚度較大的 布帛構造體。 又,Μ上述線圈狀最好使多數的連續金屬绻維經水平 輪帶輸送機的搬蓮,使該水平輪帶翰送機作左右方向的振 動,則此連繙的線作互相交錯而形成多孔質的布帛構造體 〇 如此所形成的多孔質的布帛構造髏因可簡單的形成多 孔質的布帛構造體再經輪送機左右方向的振動,且Κ輸送 機的速度調整即可很容易的變更绻維的密度,可得到具有 所要的開孔率的金屬缕維所形成多孔質的布帛構造髏。 本發明關於上述第2發明之電池電極基板用金靥多孔 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4说格(210Χ 297公釐) -18 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂 492214
A7 B7 經 濟 部 中 央 標 準 局 員 工 消 費 合 作· 社 印 製 五、發明説明(16 體的製造方法係提供將金屬纖維所形成的織網(web)置於 支撐髏上,並對該織網作高壓高速流體的噴射。使金羼纖 維形成三維交錯的板,然後再以上述金靥绻維所交錯的板 經加壓下、並以金屬绻維的熔點以下的溫度加熱使金屬纖 維的交點相互熔接之電池電極基板用金屬多孔體的製造方 法0 上述加壓下的加熱係在非氧化的環境下進行,然後在 同溫度的充滿氫氣中加Μ還原。 上述作為載放織網的支撐髏係以屏網(screen)等之可 透過高壓高速流髏者為之。 又上述高壓^高速流體即採用高壓柱狀水流,使該高壓 柱狀水流Μ直角方向向載放在支撐髖上的織網噴射,而使 之形成金屬绻維交錯板,其後再經脫水、乾燥,並最好經 上述加壓下而施以加熱。 又,在上述支撐體的上面設凸部,則對應該凸部處可 形成貫穿孔,例如該凸部為圓錐形或角錐形時,則置於支 撐體上的織網因高壓高速的噴射使從凸部的上端沿著侧面 而流到支撐體的平坦部上面,於是在凸部所對應的部份即 可形成貫穿孔。 在上述凸部設多處所設定的間隔,以該凸部的形狀形 成多數對應的圓形、矩形、或稜形的貫穿孔,而可使金屬 绻維交錯板形成沖孔狀、網狀、板條狀的板。 又,上述設有多數貫穿孔的場合,可在上述支撐體上 方未設置凸部的部份依一定的間隔設置帶狀,則該帶狀所 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 19 I]--^----φ—裝—— m (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 492214 霧為·、#卜.5·:: 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、、發明説明(l7) 對應的部份可形成引導部。 也就是說承載織網的支撐體設凸部,使因高壓柱水流 等之高壓高速流體而作交錯時,金屬绻維從凸部的側面向 下流而聚積在支撐體表面的平坦部而形成凹部。故利用此 可在金屬缕維交錯板所形成的各種多樣形狀的孔的構造。 而在支撐體上未設置凸部的部份僅設置為帶狀部,而在未 貫穿孔的部份可同時形成引導部。 而上述以高壓高速流體的方法可K金屬绻維所形成的 織網經沖孔而使金屬绻維作三維交錯的板,然後將此上述 金屬纖維交錯板經加壓使在金屬缕維的熔點Μ下的溫度加 熱而使金屬绻維的交錯點熔接e。 上述交錯的金屬绻維Μ集束伸線法、金屬纖維紡紗法 、或金靥箔切斷法而作成的金屬細線,再織成連續缕維; 或Μ金屬細線加Μ切斷而形成金屬短绻維,或是Μ金屬棒 或金屬箔線圈利用高頻振動切削法切削而行成短绻維,再 將此金屬绻維經攪拌器開绻,Μ定量给料器(Feeder)作計 量而移到梳棉機而形成上述的織網。 以上述金屬绻維纺紗法所形成的金屬缕維最好採用上 述金屬粉末與樹脂黏合劑混和所形成得混和物自紡紗用噴 絲頭擠出而形成金屬绻維的纺紗法,且該金靥绻維經脫媒 、燒結Μ除掉樹脂黏合劑。上述的脫媒、燒結最好是在紡 出的金屬绻維形成雜網前實施之。又,也可Μ不加入樹脂 黏合劑,而Μ金屬粉末Μ大壓力而自纺紗用噴絲頭噴出的 金屬绻維纺紗法,再將該金屬绻維加Μ除掉。 本紙張尺度適用中鹵國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 、?! 4德4 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五、、發明説明(IS) 上述在加壓下而施以加熱之後,最好再經過軋輪使有 均一的厚度。 上述的製造方法中可將金屬缫維三維的交錯,而可簡 單的製造出多數値金屬绻維的黏接部的多孔體。且,金屬 多孔體的厚度可以任意的調整,甚至可薄到僅10撤米Μ下 的厚度。又,Μ金靥绻維所形成的金屬多孔體的製造工程 中,當在黏接交錯點之際因沒有使用到樹脂黏合劑,故不 必作脫媒,因此可以採用如鋁等因脫媒溫度會形成氧化物 而變脆的金屬作金屬多孔體的製造。 又,Μ上述方法所形成的金屬多孔體作複數的堆叠, 使其相叠合的面Μ熔點Μ下的溫度加熱,而形成積層的金 屬多孔體熔接在一起。 又,使用高壓高速流體的製作場合時,也可在已製造 出的金屬多孔體的上方承載金屬绻維織網,再在其上方以 高壓高速流體噴射,使金屬多孔髏的厚度依序變厚。甚至 Μ其它的製造方法來支撐金屬多孔髏,並對其上所承載的 金屬绻維織網Μ高壓高速流體噴射而形成積層。在這樣的 場合中因交錯時無法形成貫穿孔,故若需要有貫穿孔時則 需再從後面輾壓使穿孔的加工處理。 根據上述本發明中有關電池電極基板用金屬多孔髖的 製造方法,可Μ省卻如先前的有機绻維施以電鍍的金屬多 孔體製造場合中所需之導電處理工程及電鍍工程,且可免 除因電鍍所製造金屬多孔體時所發生的處理液的問題,且 因電鍍方法需耗相當大的電力,成本高昂,而本方法即可 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 2214 齡%贏 黎· 1雖;: A7 B7 五、、發明説明(19) 節省電力的銷耗,使成本大為降低。 但不論上述哪一種方法所製造的孔性绻維構造體,或 三維網狀構造髏,若需提高強度時,則也可再施Μ電鍍; 而經施Μ電鍍後,最好再施以脫媒、燒結。 如此因提高強度而併用電鍍的場合,因經該電鍍其所 附著的金屬量較少,故比先前的僅作電鍍的方法所形成者 可大幅節省電力的消耗。 又,本發明係對所製造的金屬多孔體提供Κ充填活性 物質而形成的電池電極板的製造方法。本發明中所製造的 金屬多孔體因Μ金屬绻維製成,故其張力大,因此可形成 連續的金屬多孔體的高張力,使在充填活性物質時可增加 速度,而提高生產性。 奮旆例 以下本發明之實施例將依圖式作詳細說明。 首先,將說明第1項的本發明Μ金屬粉末所形成之金 屬缫維作為電池電極基板用金屬多孔體的第1製造方法。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第1實施例中,將依圖1所示之滴程圖,而以圖2所 示之製造装置,以鎳的金屬粉末生成金屬绻維,再以其金 屬绻維形成圖4之不織布狀之布帛構造髏而為電池電極基 板用金屬多孔髏40之製造。 此金屬末微粒粉末係Μ0.1〜5微米的鎳微粒粉末以及 Μ耐龍粉末6的樹脂黏合劑所混合,上述錁微粒粉末Μ 852 、耐龍粉末6的粉末為157。各倒入貯存器1、2,並各經定量 給料器3Α、3Β而作定量的饋入攪拌機4, Μ執行步驟#1。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) _ 22 - 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 Λ、、發明説明(2〇) 在此攪拌機4所混和而成的混和物將形成直徑約3毫米的絲 狀,並經由攪拌機4的前端所設的噴絲口 4a而擠出,此絲 狀混和物Μ經冷卻器5內部輸送機5a的搬蓮而予Μ冷卻。 上述冷郤器5係Μ水箱11使水經由幫浦12而作水循環 ,以冷水使混和物Μ加以冷卻。 從上述冷卻器5取出的絲狀混和物Μ再經輾輪6的搬蓮 ,且在搬蓮的過程將絲狀混和物ΜΜ切段機7剪成的長約3 毫米長度,而進行步驟#2的切片Ρ。接著經過乾燥器8加Μ 乾燥,而收納在切片收容器9內。 將上述切片Ρ投入熔解嫌10, M 2601C〜280它的溫度加 熱,則進行步驟#3的樹脂黏合劑熔解過程,又,此時金屬 粉末並沒有被熔解。 接著Μ定量給料器13作定量的送入擠出機14,該擠出 機14係以齒輪幫浦(圖中無檫示)的加壓經過過濾器15而送 至纺紗用噴絲口 16 〇 因經過上逑過濾器15而篩出粗大粒子及凝結塊。 上述纺紗用噴絲口 16係配置在保溫壁17的内部Μ加熱 器18使熱媒體循環加熱,並以該加熱器18包圍噴絲口本髏 20,在噴絲口本髏20因過濾器15的通過而供給上述熔解物 ,並自噴絲口本體20連續的擠出金屬绻維F,而執行步驟 #4的纺紗工程。 在上述纺紗用噴絲口 16的下部配置冷卻筒21,在此接 近噴絲口本體20的冷卻筒21的上部設置鼓風口 22,使從噴 絲口本體20連續擠出的金屬绻維F自其側面吹送空氣,使 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝. ^14 S 1 V- ·
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 4、'發明説明(21) 絲可延展且同時加以冷卻。 上述鼓風口 22係自過濾器23經由鼓風機24所吸進的空 氣,再經Μ冷水卻循環的冷卻器25、過濾器26、及將蒸氣 循環的加熱器27而調整到所需的溫度之後,吹進冷卻筒21 的內部。 而吹進上述冷卻筒21的空氣,將從設在冷卻筒21下端 的空氣抽出口 28加Μ排出。 上述噴絲口本體20將如第8(A)圖所示:因設置複數値 吐出口 51,故可使複數條金颶缕維F(本實施例中為40條) 以並列的狀態作連續的擠出。又,若使噴絲口作成數百數 千個小孔時,則可一次同時擠出數百數千條金屬绻維。 上述噴絲口本體20的一個吐出口的孔徑為100〜50微米 ,而若從100微米的口孔徑擠出的金屬缕維F,其線徑約60 微米。再經上述空氣的吹送時,其線徑將再被延展而成爲 30徹米。而從50撤米口徑擠出者,其線徑為30徹米,再經 延展後可細至7微米。 在上述冷卻筒21內部經延展及冷郤而漸下降的金屬绻 維F,經由配置在冷卻筒21的下方左右一對的吸筒(Suction drum)式折皺器30而形成盤簧狀的連續彎曲。 經由上述吸筒式折皺器30所吸入的空氣使其移動;因 使左右兩侧的空氣移動,而使漸垂下的金屬绻維F作捲曲 ,而可達到金屬缕維作非接觭性的捲曲。 經由上述吸筒式折皺器30而形成盤簧狀的金屬绻維F 再導入配置在上述吸筒式折皺器30的下部呈水平方向的網 本紙張尺度適用中鹵國家標隼(CNS ) A4規格(210X 297公釐) (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 ^B7 五、發明説明(22) 式輸送機33上。 在上述網式輸送機33上將如第3圖並列著複數條捲曲 的盤簧狀之連續绻維所形成之金屬缫維F。 上述銷式輸送機33係以寬方向W作振動,而因寬方向 的振動使承載在上述網式輸送機33上並列的金屬纖維隨左 右方向振動而交錯;且因含有樹脂黏合劑任意的黏接,而 執行步驟#5的具有多孔的不織布狀的布帛構造體的製造工 程。 上逑寬方向W之搌動手段將如第3圖以網式輸送機33 的搬蓮裝置全體;即驅動用馬達、及Μ該該驅動馬達所驅 動之一對滑車、以及掛在此滑車上封閉狀之網式輸送機33 所構成之整體,而Κ滾筒35的棒36作交互的伸縮使形成寬 方向W之振動。 又,該振動手段並不僅限於上述實施例,當然也可適 用於其它的合宜手段。 上述不織布狀的布帛構造體係以各呈盤簧狀的金屬缫 維F捲曲而成,故具有較厚的厚度,再因左右方向的交錯 更具有更大的厚度,其厚約3.3〜5毫米。 又,Μ調節上述網式輸送機33的搬蓮速度,卽可調整 不織布狀的布帛構造髏的開孔率,也即加快搬蓮速度則金 屬缕維的密度變粗,其開孔率也提高,若減缓搬蓮速度則 金屬绻維的密度變細,其開孔率也將降低。 由上述金屬缕維F所形成的布帛構造體經800C〜1200 C約兩分鐘的加熱,以除掉所含有的樹脂黏合劑的成份, 本紙張尺度適用中国國家標隼(CNS ) Α4規格(il〇X297公釐) -25 - (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 41— 裝- 、?τ 492214 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7 五、、發明説明(23 ) 並執行步驟#6的脫媒工程。 又,在還原氣體環境的環境中M 1000P〜13001C約2分〜 10分鐘的加熱而執行步驟#7的金屬粉末的燒結,而完成第 4圖所示之電池電極基板用金屬多孔體40的製造。 上述金屬多孔髏40其整體的開孔率設定爲94〜98%、 每一空孔的面積為0.005〜0.942平方毫米,其厚度為0.5 〜5毫米的範圍。 Μ上述第1實施例的方法所致造的本發明的金靥多孔 體40將具有如下所列之優點。 即,經脫媒、燒結的處理,其燒結後的各金屬绻維中 因樹脂黏合劑與金屬氧化物被除掉,故其線徑可變細至原 來的5¾〜40¾的程度。 又本實施例的各金屬纖維F將如第5(A)圖所示:因Μ 實心的金屬,故其線徑小;相對的如第5(B)圖所示之,以 同一線徑從紡紗用噴絲口所形成的有機纖維經電鍍而製造 的金屬纖維F’,由於在有機缕維的表面作電鍍,故其線徑 較大,且經燒結後除掉有機绻維而產生空洞C ;其空洞C並 不能充填活性物質,而形成無效部份。 具髏而言,如第5(A)圖之本發明的場合中,其平均線 徑為20毫米,相對的如第5(B)圖的先前例的場合中其平均 線徑為30毫米,故本發明的髏積可縮減55.67。。 如上所述;Μ較細的線徑的金屬绻維F所形成的金屬 多孔體之本發明將比先前得有機纖維經電鍍而形成的金屬 多孔體的場合,卽如第6(A)圖所示之本發明相較於第6(B) 本紙張尺度適用中菌國家標隼(CNS ) Α4規格(210 X 29*7公釐) ---------衣------1T----- , k Μ » (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 492214 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7_五.、、發明説明(24) 圖所示之先前例,其斜線部份的開孔率有明顯的增加。 也即,以同一的纖維密度時,若先前的開孔率爲93¾ ,則本發明可達96.97。;若先前的開孔率為967。,則本發明 可達98.2%,可提昇其開孔率。因此,對於相等的整體空 孔之充填面積時,本發明可增加2.25倍的金屬绻維條數, 也即如第6(C)圖所示可使金屬纖維F有更緊密的配置。在 這樣的場合中,因挾持活性物質的金屬間隙小,而增加了 活性物質與金屬的接觸面積,故可提高導電性及電池的特 性。 另一方面,當金屬密度相同時,也可Μ不減少開孔率 而達到增加1.75倍的金屬绻維條數。且與上述同樣的可提 高導電性及電池的特性。但若要減少金屬密度時,而維持 與原來相等的金屬纖維條數時,則其金屬密度可從原來需 達到420克/平方毫米減少為240克/平方毫米。 又,在此場合中因金靥密度的減少所引發的強度上的 問題,由於金屬绻維係Μ實心的連續绻維組成,故具有較 強的張力,其強度上不致有問題。 又,先前問題之如第28圖所示之绻維f的結合點的樹 脂R的集結而引起膜張的問題,本發明如第7(A)圖所示金 羼缕維F的結合點即使有樹脂黏合劑暫時的集結,但經脫 媒、燒結即被除掉,如第7(B)圖所示之膜張即已消,而可 防止線徑部份加粗、開孔率減少的現象。 又,由於金屬绻維係以實心且連續缕維所組成,故具 有很強的張力,其比先前的有機绻維經電鍍者增加約1.5 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210 X297公釐) 27 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 、?τ 492214 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五;發明説明(25) 〜3倍的張力。因此在充填活性物質時因金羼多孔髏40具 有強張力而可加快速度,而可提高生產性。 又,因Μ實心的金羼缕維作互相交錯,而形成多孔質 之不織布狀的布帛構造髏,故不論是在該不織布狀的布帛 構造髏的表面側或內部側均附著有同一的金屬绻維。而不 致有如先前的有機绻維經電鍍的場合時表面側附著較多金 屬量、內部側較少金屬量的分佈不均的問題,而可提高電 池的特性。 又,使連續的金屬绻維F作盤簧狀的捲曲,並使之互 相交錯,故可如上述達到3.3〜5毫米程度的厚度。如此以 該金靥缕雒F所形成之金屬多孔體40即可容易的充填活性 物質,而提高作業性。 在上逑第1實施例中纺紗用噴絲口 16的噴絲口本體20 係如第8(A)圖所示:混和物Μ各從並列在噴絲口本體20的 吐出口 51而吐出,經由吐出口 51而擠出以樹脂黏合劑與金 颶粉末的混和物製成之金屬绻維F,但因金屬粉末的比例 高,故可能不容易擠出金屬绻維F,在這樣的情況時,則 最好採用如第8(B)〜(D)圖所示之噴絲口本體20的構造, 且以複合缫維來作紡纱。 也即,如第8(B)圖的噴絲口本體20,從其單一的連續 绻維來看,其設置爲中心部Μ混和物Μ的吐出口 51與其外 圍僅噴出樹脂的樹脂吐出口 52,如此從噴絲口本體20的中 心部所擠出的混和物Μ而形成的芯部60與從從噴絲口本髏2 0的外圍部所擠出的樹脂R而形成的樹脂1007。的鞍部,此即 本紙張尺度適用中國國家標麥(CNS ) Α4規格(210X 297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 492214 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五.、、發明説明(26) Μ鞘部61將芯部60圍成之複合绻維。 以上述之複合绻維經網式輪送機33的寬方向的振動而 形成不織布狀的布帛構造體時,其外週部的鞘部61部份就 具有黏接劑的效果。 該鞘部61部份經後工程的脫媒、燒結而被除掉,因此 金屬缕維的線徑不致變粗。 如第8(C)圖的噴絲口本體20,在其大口徑的樹脂吐出 口 52的內部將Μ間隔而設置複數値吐出口 51,而Κ從這些 吐出口 51擠出的混和物Μ形成複數的芯部60,並Μ這些芯 部60的間隙擠出樹脂;Μ樹脂1007。的樹脂部份62將分散的 芯部60圍成多芯構造的複合纖維來作紡紗。 以上述多芯搆造的複合绻維經脫媒、燒結而附著在芯 部形成有大表面積的金屬缫維。又,在樹脂部份62的聚酯 Μ鹼性溶液將聚酯熔解除去,則可使互相分離的細徑绻維 組成集合饈。 第8 (D〉圖的噴絲口本體20係Μ其中一邊為混和物Μ的 吐出口 51,而另一半部則是樹脂樹脂吐出口 53,其樹脂樹 脂吐出口 53所吐出的樹脂係與混和物Μ中的樹脂黏合劑不 同之樹脂。 上述吐出口 51、53係以混和物Μ與樹脂競合的狀態下 而被擠出,使Μ混和物Μ所形成的芯部60與樹脂部64黏接 而成雙金屬狀態的複合金屬。 上述複合绻維經冷卻筒21冷卻時因芯部60與樹脂部64 的溫度變化不同,由於此種相異而形成捲曲的狀態,故即 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210 X 297公釐) 29 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁)
492214 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 A7 B7五.、、發明説明(27) 使不Μ吸筒式折皺器,也可使之捲曲。 又,在第1實施例中Μ金屬粉末與樹脂黏合劑的粉末 攪拌所形成的絲狀物,並將之切斷成小片狀,此小片狀經 加熱使樹脂熔解,或是將熔解的樹脂黏合劑與金屬粉末混 和攪拌,再從紡紗用噴絲口擠出。 又,上述第1實施例中,當不織布狀的布帛構造體形 成之後,可經脫媒、燒結,或是如第9圖所示;必要時也 可省略步驟#6的脫媒、步驟#7的燒結。例如以金屬粉末與 樹脂黏合劑的混和比例,將金屬粉末提高至95%〜97%的場 合時,就不必要在將樹脂黏合劑除掉了。 又,如第10圖所示:在第1實施例的步驟#5的布帛構 造髏形成之後,也可施以步驟#6的電鍍,其後再Κ步驟#7 的脫媒、步驟#8的燒結。 也即需Μ較多的金羼附著量且需較高強度時,最好再 施Μ電鍍,在這樣的場合中,經電鍍的缕維本身係Μ實心 的金屬所形成,其與先前Μ 100%電鍍的金屬附著的場合相 比,可大幅減少電鍍量,故可大幅縮減耗電量。 又,如第11圖之流程圖所示;在電鍍後也可省略脫媒 、燒結。 又,上述與樹脂黏合劑混和的金屬粉末並不僅限於一 種,可以複數種的金屬粉末加以混和;以該金屬粉末所形 成的金羼绻維本身形成複合金屬绻維。 在上述第1實施例中係以金屬粉末與樹脂黏合劑混和 攪拌,而在第2實施例中則不使用樹脂黏合劑,僅Μ金屬 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 裝· 訂 一線 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS)A4規格( 210X297公釐) -30 - 492214 Α7 Β7 五.、、發明説明(28) 粉末所形成的金屬绻維,也即如第12(A)圖所示;在步驟 #1中Μ金屬微粒粉末經施以大壓力而提供给如第2圖所示 之纺紗用噴絲口 16,而上述的加壓與第1實施例中與樹脂 黏合劑混和相比,約為其30〜70倍,而最好是以50倍前後 的加壓,因施以如此大的壓力而供给纺纱用噴絲口 16,而 可自噴絲口本體20連續的擠出複數條的金靥绻維F,即可 執行步驟#1的紡紗工程。 在上述步驟#1的紡紗工程之後,則如同第1實施例, 經由紡紗用噴絲口 16的下部所配置之冷卻筒21,使紡出的 金屬織維經延展及冷卻,接著以配置在其下方的吸筒式折 皺器30形成連續捲曲的盤簧狀,其後再導人網式輸送機33 上,以步驟#2形成不織布狀的布帛構造髏。 接著,在步驟#3的燒結係在還原氣髏環境中ΜΙΟΟΟυ 〜130010經2〜10分鐘的加熱,以製造為電池電極基板用 金屬多孔體。又,此燒結工程視情況也可省略之。 又,如第12(B)圖所示;於步驟#2的形成不織布狀的 布帛構造體後也可施Μ步驟#3的電鍍、步驟#4的燒結。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 |_[--*----^p-批衣-- r (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 加 在上逑第1實施例及第2實施例中,由纺紗用噴絲口所 形成的連繙金屬绻維經捲曲之後交給網式輸送機搬蓮而形 成不織布狀的布帛構造髏,但若Μ金屬绻維形成的多孔性 绻維構造體或三維網狀構造體的多孔質布帛構造體,則可 採取任何的方法製造之。 例如第13靥所示;也可以連續金屬绻維F编織成網狀 ,再Μ此網狀織品所構成的布帛構造體。 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Α4規格(210X297公釐) _ 31 - 492214 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 Α7 Β7 五.、、發明説明(29 ) 又,也可自紡紗用噴絲口擠出的連續金屬缕維加以切 段而投入水中,以形成2〜60毫米的短绻維,再將此短绻 維Μ乾式不織布製造方法製造成不織布狀的布帛構造醱。 也即將此短缕維乾燥後,Μ紡織梳棉機開缳,或是將缕維 隨空氣作隨機集結而形成不織布狀的布帛構造體。 或是將短绻維置於水中或含有黏接劑的水中使之分散 ,再Κ網撈取之濕式不織布製造方法製造之。 或是在熔解的紡紗之際Μ加熱氣體吹送,使之延展變 細,同時切段成短绻維,並直接以輸送機輸送而集結成不 織布之融解吹氣式不織布製造方法。 甚至,也可在熔解紡紗之際Μ加空氣吹送等之延展處 理,並直接以輸送機輸送而集結成連績的織網,並使該連 績的織網以黏接劑黏接之Spanbond方式製造。 在第3實施例中,自上述金屬粉末所形成的金屬缫維 而做成不織布、或其它織物狀、、编織狀、氈織狀、屏網 狀、多孔橡膠狀、網狀等多孔性绻維構造體或發泡狀、泡 綿狀、海綿狀、蜂窩狀等之三維網狀構造體之金屬多孔髏 ,將如第14(A)圖所示,Μ複數片的積層而形成一片電池 電極基板用金颶多孔體100。或是如第14(B)圖所示:在導 電性金屬箔101上作複數値小孔101a,並與金羼多孔髏40 積層而形成一片電池電極基板用金屬多孔體100’。甚至如 圖14(C)所示:以樹脂製的發泡髏、網織品或不織布經電 鍍、再脫媒、燒結而形成金羼多孔體102,再Μ金屬多孔 體40積雇而形成電池電極基板用金屬多孔體1〇〇”。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 492214 A7 _B7_ 五.、、發明説明(3〇) 在第4實施例中係如第1、第2實施例、或第3實施例的 金屬多孔體40、100、100’、100”等K第15圖所示之充填 活性物質而製造電池電極板。第15圖即如說明上述第1實 施例的第1圖中的步驟#1〜步驟#7的工程所製造的金屬多 孔髏,並以步驟#8作活性物質的充填工程。而在說明第1 實施例的變形例的第9圖、第10圖、第11圖的最終工程之 後、及第2實施例的第12(A)、(B>圖的最終工程之後、及 第14圖所示之金屬多孔體的積層之後,當然也可作活性物 質的充填。 關於活性物質的充填,具體而言,如Μ鎳金屬粉末所 形成的鎳金羼绻維來製作不織布狀金靥多孔體,並Μ該金 屬多孔體一面連續的張開一面充填活性物質,而作爲鎳氫 電池用電極板。以下即記述此第4實施例的三項實驗例。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 第1實驗例係Μ鎳所形成的不織布狀金屬多孔體塗上 以100個重量單位的氫氧化鎳粉末、10個重量單位的鈷金 屬粉末、及作黏接劑用之0.2値重量單位的甲基绻維素 (Methyl Cellulose)、Μ及20個重量單位的水所攪拌而成 的膏狀活性物質,經乾燥後經加壓形成厚度0.5毫米的錁 氫電池用正極板。在第2實驗例中,係以錁所形成的三維 網狀構造體塗上Μ 90個重量單位的氫氧化錁、10個重量單 位的氧化鈷、0.4値重量單位的羧甲基鐵維素(Car Boxymethyl Cellulose)、Μ及43個重量單位的水攪拌而成的膏狀活性 物質。然後經乾燥、以軋輪輾壓機加Μ延展而形成厚度 0.6毫米的鎳鎘電池用正極板。 本紙張尺度適用中國國家標率(€奶)八4規格(210父297公釐) - 33 - _〜14
I、、發明説明(31) 經濟部中央榡準局員工消費合作杜印製 在第3實驗例中則塗Μ 90個重量單位的氧化鎘、10値 重量單位的鎳粉末、2.8個重量單位的聚乙烯粉末、作為 有機溶媒用之2.5個重量單位聚四氟乙烯 (Polytetrafluoroethylene)所混和而成的膏狀活性物質 。然後經乾燥、加壓而形成厚度0.45毫米的鎳鎘電池用負 極板。 上述之第1發明之電池電極基板用金靥多孔體因採用 粒徑0.1〜5微米的撤細金靥粉末,因此其與溶解的樹脂黏 合劑混和紡纱可自纺紗用噴絲口擠出。又,因該紡紗用缫 維的線徑細至僅為1.0〜100微米,因此該纖維所形成的金 屬多孔髏可提高開孔率,且其開孔率與先前相等的場合時 ,可使每一孔的面積減小,而可增加其導電性。 又,因Μ金屬纖維形成連續缕維或長纖維,故可提剛 張力,且可提高充填活性物質之速度。 又,因可採用各種金屬為其金屬粉末,故可依其所需 的特性的金靥绻維製造出金屬多孔體,且若採用混和金屬 粉末而所紡出的混和金屬绻維,則一金屬單髏可具有多種 特性的金屬多孔體。 其次,就本發明的第2發明之電池電極基板用金屬多 孔髏的製造方法加以說明。此第2發明之金羼多孔髏的恃 徴在於:Μ金屬绻維形成金屬绻維交錯板,且此金屬绻維 交錯板在加壓下加熱、使金羼绻維的交點直接熔接。 上述第2發明之金屬多孔體如第16圖所示之第5實施例 的方法而製造。第16圖即顯示Μ四種短绻維各自形成的金 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 34 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 492214 A7 B7 五.、發明説明(32 ) 屬绻維多孔體的製造工程。 如圖16所示;首先在第1工程中可Μ下記任一方法形 成金屬短绻維。 ① Μ集束伸線法所形成的金屬細線加Μ切段而形成之 金屬短绻維。 ② Μ金屬箔切斷法所形成的金屬細線加以切段而形成 之金屬短纖維。 ③ 以金屬棒或金屬箔線圈經高頻振動切削法所形成之 金屬短缕維。 ④ 从上述第1發明所採用的金屬纖維紡紗法所得之金 屬绻維經切段而形成之金屬短缕維。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 其中上述④之金屬绻維纺紗法所得之金屬缫維,其線 徑可在1〜100微米的範圍內任意設定。此金屬绻維在僅Μ 金屬粉末所纺紗的場合時可Μ省略,但Μ金屬粉末與樹脂 黏合劑的混和物所纺紗的場合中,因金屬粉末加入樹脂黏 合劑而混和,且此混合物經噴絲口擠出形成連續绻維的紡 紗,由於含有樹脂黏合劑,故需Μ脫媒、燒結而除掉樹脂 黏合劑。因此,如圖17所示;以裁剪機201將連續缕維Ml 〜60毫米的範圍依所要長度加K切段,再供給輸送機202 搬蓮,經脫媒嫌203內Μ非氧化的環境中在黏合劑分解溫 度而在金屬绻維熔點Μ下的溫度(850TC〜9001C)M加熱, 使樹脂黏合劑除掉的脫媒、而形成沒有樹脂黏合劑的金屬 短缕維F。 而上述①的集束伸線法所形成之金屬細線,如Μ複數 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210X297公釐) 35 -- 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 492214 A7 B7 五.、、發明説明(33 ) 條細不锈銷材集束冷軋伸線而形成線徑在20微米Μ下,此 細線將如同上述以金屬粉末所形成的金屬绻維作切段。 而上逑②以金屬箔切斷法所形成的金屬細線,如將10 片厚度為10微米的鋁箔加以重叠並切斷成10微米寬的方型 金屬細線,再將此金屬細線如同上述Μ金靥粉末所形成的 金屬绻維作切段。 上述③之高頻振動切削法係使金屬棒或金屬箔線圈旋 轉並Κ彈性切削工具之自動振動變化而使一條一條的绻維 切削分離,其绻維線徑可在4〜100微米間任意調整、其長 也可在1〜5毫米間作調整。 以上逑四種方法所形成的金屬缕維,可以任何的金屬 所形成。而最好 MNi、Cu、Al、Ag、Fe、Zn、Sn、In、Ti 、Pb、V、Cr、Co等金屬之氧化物、或這些金屬之合金、 或其混和物。特別是耐蝕性佳的不锈銷、鈦;上述不锈鏑 可為SUS304銷、含有鉬的SUS316鋼、K及含有鈮、鉬的 SUS444鋼。 Μ上逑四種方法中任一種方法所形成的金屬短绻維在 第2工程Μ混和器(Blender〉開绻後經定量給料器的計量, 接著即移入梳棉機Μ形成織網。其織網係Μ金屬绻維開绻 後而形成絲狀。 第3工程如第18圖所示之;經梳棉機205將金屬绻維織 網Β移到蝓送機206的支撐體207上,與板的正交方向以高 速高壓流體噴射,在本實施例卽Κ柱狀高壓水流200噴射 也以使鏃網Β作三維的交錯,而形成金屬缕維交錯板S。 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁)
492214 A7 B7 五.、、發明説明(34 ) 上述支撐體207係以表面平坦、且可使水流往下流者 ,例如屏網、徹細的網織品(mesh)等為之。此支撐髏可如 第19(A)、(B)圖所示之兩類,其中如(B)所示之在支撐體 207的上面K縱橫均一的間距設置圓錐狀或角錐狀的凸部 208 ,並如後述;K此凸部208而形成交錯的金靥纖維交錯 板所要的貫穿孔。若未設有此貫穿孔的場合則如第19 (A〉 圖所示之以未設置凸部的支撐體207為之。 第3工程因Μ柱狀高壓水流而形成金屬绻維交錯板, 故該板含有水份,因此在第4工程中將作脫水、乾燥。也 即如第20圖所示;自支撐髏207取出的金羼绻維交錯板S供 給輸送機209 ,經脫水軋壓機210的擠壓脫水、接著經乾燥 爐211以所要的溫度加熱而乾燥。 在第5工程中,將如第21圖所示;經乾燥後的金靥绻 維交錯板S送到輸送機212、經加壓加熱壚213,在非氧化 的環境中Ml〜30kgf/毫米的加壓下,在金屬缕維的熔點 Μ下的溫度加溫,使交錯的金屬短绻維交點熔接,而使金 屬绻維直接黏合。接著經還原嫌214在同一溫度、在氫氣 的環境中還原。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在第6工程中,以上述金屬多孔髏經壓光機輾輪215以 調整其厚度,如此而形成所要厚度的電池電極基板用金靥 多孔髏220 ,再Μ第7工程的輾輪216而捲曲為線圈狀。 當然上述第1工程至第7工程也可Μ經由連續的搬蓮装 置而執行之。 上述第3工程以柱狀高壓水流使織網Β作三維交錯的工 37 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 492214 A7 B7 五·、、發明説明(35 ) 程中,將如第19(A)圖所示;在支撐體207上無凸部208的 場合時,其所噴射的柱狀高壓水流將對網B整體以同一壓 力向支撐體207上面下壓,則該網將在支撐體207上面形成 交錯的金屬绻維交錯板S。因此當從支撐體207取下時,將 可取出具有Μ網B交錯的三維空孔的不織布狀金靥多孔髏 。此種場合可配合網Β所構成的纖維密度,使金屬多孔體 的開孔率可任意調整到99%。也即绻維密度愈高,則可愈 接近金屬實心狀,而缫維密度愈低時,則形成開孔率大的 金屬多孔體。 另一方面,第19(B)圖所示之在支撐體207上有設置凸 部208時,則如第22圖所示之凸部208擴大圖,其前端凸出 的為圓錐狀或如第23(B)、(C)圖所示之角錐狀。 當在支撐體207上設置凸部208時,則如第22圖所示; 其織網Β配置在凸部208上面,於此狀態經柱狀高速高壓水 流的噴射,則凸部208上方的織網Β將從凸部208的尖端沿 著外圍面向下溜到凸部208的下端的支撐體207的上面。也 即,相對於凸部208下端部份無織網Β的存在,因此當從支 撐體207取下金颶绻維交錯板S時,在凸部208的下端截面 形狀將形成貫穿孔218。 於是,當凸部208為圓錐形狀、且該凸部208Μ—定的 間距形成時,則如第23(A)圖將形成設有以一定的間距的 圓形貫穿孔218之沖孔狀的板。又,如第23(B〉、(C)圖所 示之以角錐狀的凸部208時,則各形成稜形或正方形的貫 穿孔218,此即形成板條狀金屬多孔體220、或網狀金屬多 本紙張尺度適用中国國家標隼(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 一~I αο (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) -裝· 訂 492214 A7 B7 五.、、發明説明(36 ) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 孔體220。這些形成沖孔狀、板條狀、網狀的金屬多孔體 220均具有一定間距的貫穿孔218,而在沒有貫穿孔218的 部份則形成具有不織布狀的三維微細的多空孔的構造。 又,上述Μ—定的間距設置之凸部208群,在所要的 寬面形成帶狀時,則如第24圖所示;在未設貫穿孔218所 形成的金靥多孔體220的部份以一定間隔形成帶狀,此部 份未設置貫穿孔,而形成電池電極板中的引導部219。而 僅將此部份引導部219經輾輪軋壓以減少空孔,而使之提 高纖維密度而成為金屬實心狀,以為電極板之引導部之用 。也可Μ貼上金屬箔而爲電極板之引導部,甚至也可僅Μ 該部份電鍍而爲電極板之引導部之用。 Μ上述工程中所製造的金屬绻維而所形成的金屬多孔 體,可一面連續的搬蓮而充填活性物質。於此場合中,其 設置貫穿孔218將如第23圖所示之設有沖孔狀、板條狀、 網狀的金屬多孔體則Μ貫穿孔218充填活性物質;且對於 沒有貫穿孔部份因也因具有撤細的空孔,而可在該空孔充 填活性物質。同時對於未設置貫穿孔218的金羼多孔體, 通常因其開孔率可大至90¾〜997»,而可在這些空孔充填活 性物質。這些活性物質依所要的厚度而塗層在金屬多孔體 的兩面。如上述Μ充瑱活性物質的金靥多孔髏可依所要的 尺时加Μ切段,而作為存納在電池內之正極板及負極板之 用0 第25圖為顯示第6實施例之製造方法的流程圖。且至 第2工程均與第5實施例相同,而第3工程將如第26圖所示 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本I·) 裝. 訂 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 39 492214 Α7 Β7 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 五·、、發明説明(37) ;將鏃網B製於输送機230上。此输送機230上設置了裝有 交錯的細針231的輾輪232,Η細針231使織網B突剌而使織 網作三維的交錯Μ形成金屬绻維交錯板S。 接著,從第4工程Μ下即與第5實施例的第4工程以下 者同。 第27(A)、(B)、(C)圖即顯示第7實施例之電池電極基 板,(Α)係Κ第5實施例的製造方法所形成之金屬绻維作具 有三雒空孔的金屬多孔體220 ,再作複數片的積層;其積 層面Μ金屬熔點以下的溫度加熱而使之熔接。(Β)係Μ挖 孔加工的金屬箔233形成金屬多孔體220,再加Μ積層而成 。(C〉係以樹脂製發泡體、網織品、或不織布經導電處理 施以電鍍、再經脫媒、燒結而形成金屬多孔體234 ,再積 層而成金屬多孔體220。這些積層體於需要貫穿孔時,卽 Μ積層狀態經輾壓加工而挖出圓形孔、稜形孔,卽可形成 板網狀、板條狀的金屬多孔體。 從上述第5實施例至第7實施例中,其金屬绻維均以金 颶短纖維而使其作三維的交錯。然在第8實施例中的金屬 绻維則採用長绻維或連續绻維,使之交錯而形成金屬绻維 交錯板;且該金屬绻維交錯板將如同第5實施例在加壓下 加熱,使交錯的金靥绻維的交點直接熔接。 例如第2圖所示之製造裝置中,將以第4圖所示之以 其製造的線圈狀連續金屬缕維F經脫媒、燒結爐而作脫媒 、燒結處理,接著送到支撐饅上,並如第5實施例同樣Μ 高壓高速柱狀水流噴射而使之交錯,然後也如第5實施例 ........ -- - 1— I - -- H · (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) *•11 線 本紙張尺度適用中_國家標準(€奶)八4規格(210><297公釐) 40 492214 A7 B7 五·、、發明説明(38 ) 同樣在加壓下加熱,使交錯的金屬缫維的交點直接熔接。 如上逑Μ連績金屬绻維所形成者,其比短缕維或長绻 維,在金屬绻維的末端較不易從金羼多孔體的外表層脫落 ,當作為電極板之用時,幾乎不致於發生從金屬末端的邊 緣漏損的現象。 接著,Μ下將對上述本發明的第2發明金屬多孔體從 第4實驗例自第11實驗例加Κ說明。在這些實驗例均Μ上 述第5實施例的高壓高速柱狀水流噴射而形成金屬纖維之 三維交錯。 以下從第4實驗例自第7實驗例所記載之金屬多孔體係 適於作爲鋰充電電池用之電極板。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在第4實驗例中以高頻振動切削法所製造的線徑15微 米、長1.5毫米的銅短绻維而形成密度每平方米72.4克的 金屬绻維網,再將此網移到平坦的支撐髏上,再Μ正交方 向以柱狀水流作高壓高速噴射,而沿著水流使缫維間作交 錯。然後再將此所形成的金屬绻維交錯板經脫水、乾燥、 再置於非氧化的環境中Μ 700Ό、每毫米3kgf的壓力使金 屬绻維間加以熔接,接著Μ同溫度之氫環境中作還原處理 ,再經壓光輾輪作板厚的處理而形成20徹米厚度、開孔率 60%的金屬多孔體。此Μ金屬绻維所形成的金屬多孔體每2 0毫米的張力為11.5kgf。 在第5實驗例中以集束伸線法所製造的線徑1〇撤米、 長9毫米的不锈鋼短绻維而形成密度每平方米52.4克的金 屬绻維網,再將此網移到平坦的支撐髏上,再以與網呈正 41 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中闺國家標隼(CNS ) A4規格(210X297公釐) 492214 A7 B7 五、發明説明(39 ) 交方向Μ柱狀水流作高壓高速噴射,而沿著水流使绻維間 作交錯。然後再將此所形成的金靥纖維交錯板經脫水、乾 燥、再置於10001C的非氧化環境中以、每平方毫米6kgf的 壓力使金屬绻維間加Μ熔接,接著Μ同溫度之氫環境中作 還原處理,再經壓光輾輪作板厚的處理而形成15微米厚度 、開孔率39%的金屬多孔體。此金靥多孔體每20毫米的張 力為 11.5kgf。 在第6實驗例中Μ金屬纖維紡紗法所用的紡纱法,而 不加樹脂黏合劑;僅以銅粉末所製造的線徑20徹米、長4 毫米的銅短缕維而形成密度每平方米80.5克的金屬绻維網 ,再將此網移到平坦的支撐體上,再Μ與網呈正交方向Κ 柱狀水流作高壓高速噴射,而沿著水流使绻維間作交錯。 然後再將此所形成的金屬绻維交錯板經脫水、乾燥、再置 於700t:的非氧化環境中Μ、每毫米3kgf的壓力使金屬绻 維間加以熔接,接著Μ同溫度之氫環境中作還原處理,再 經壓光輾輪作板厚的處理而形成18徹米厚度、開孔率50% 的金屬多孔髏。此金颶多孔體每20毫米的張力為12. lkgf (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 在第7實驗例中以金屬箔切斷法所製造的線徑15微米 、長4毫米的鋁短绻維而形成密度每平方米38.0克的金屬 缕維網,再將此網移到平坦的支撐體上,再Μ與網呈正交 方向以柱狀水流作高壓高速噴射,而沿著水流使缕維間作 交錯。然後再將此所形成的金屬绻維交錯板經脫水、乾燥 、再置於4001C的非氧化環境中Μ、每毫米3kgf的壓力使 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210X297公釐) 42 492214 A7 B7 五.、、發明説明(40 ) 金屬绻維間加Μ熔接,接著Μ同溫度之氫環境中作還原處 理,再經壓光輾輪作板厚的處理而形成20徼米厚度、開孔 率307。的金屬多孔髏。此金屬多孔體每20毫米的張力為5.2 kgf 〇 以下第8、第9實驗例即適於鋰電池用之電極板。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 在第8實驗例中Μ高頻振動切削法所製造的線徑為15 微米、長3毫米的不銹銷(SUS444)短绻維而形成密度每平 方米381.2克的金屬绻維網,將此網移到設有凸部的支撐 體上,此凸部在支撐體上Μ寬方向依一定間隔,對長方向 作帶狀的設置稜錐形的凸部,該稜錐形的凸部的底邊的長 對角線長2.5毫米、短對角線長0.8毫米;且其寬方向的間 隔為20毫米、各凸部間距7毫米。再以與網呈正交方向以 柱狀水流作高壓高速噴射,其水流下溜處使绻維間作交錯 。然後再將此所形成的金屬绻維交錯板經脫水、乾燥、再 置於10001C的非氧化環境中Μ、每毫米6kgf的壓力使金屬 绻維間加Μ熔接,接著Μ同溫度之氫環境中作還原處理, 再經壓光輾輪作板厚的處理而形成200徹米厚度、開孔率 76%、且以寬方向20毫米、間距為7毫米為引導部的板條狀 的金屬多孔體。此金屬多孔髏每20毫米的張力為15kgf。 在第9實驗例中Μ集束伸線法所製造的線徑為8微米、 長5毫米的不锈銷(SUS444〉短绻維而形成密度每平方米 254.1克的金屬缫維網,將此網移到設有凸部加工的支撐 體上,此支撐體上全面施Μ正角錐的凸部,該正角錐的底 邊各為2毫米。再Μ與網呈正交方向以柱狀水流作高壓高 本&張尺度適用中_國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 492214 A7 B7 五。發明説明(41 ) 速噴射,其水流下溜處使绻維間作交錯。然後再將此所形 成的金屬绻維交錯板經脫水、乾燥、再置於10001C的非氧 化環境中Μ、每毫米5.8kgf的壓力使金靥缕維間加以熔接 ,接著以同溫度之氫環境中作還原處理,再經壓光輾輪作 板厚的處理而形成160微米厚度、開孔率80¾、此金屬多孔 髏每20毫米的張力爲15.6kgf。 Μ下第10、第11實驗例之金屬多孔髏即適於鎳鎘電池 或鎳氫電池用之電極板。 在第10實驗例中Κ高頻振動切削法所製造的線徑為8 徹米、長10毫米的鐵绻維而形成密度每平方米132克的金 屬纖維缌,將此網移到平坦的支撐體上,再Μ與網呈正交 方向Μ柱狀水流作高壓高速噴射,其水流下溜處使金羼绻 維間作交錯。然後再將此所形成的金屬绻維交錯板經脫水 、乾燥、再置於lOOOt:的非氧化環境中以、每毫米6kgf的 壓力使金屬绻維間加Μ熔接,接著Μ同溫度之氫環境中作 還原處理,再經壓光輾輪作板厚的處理而形成500撤米厚 度、開孔率66.47。的金屬多孔體;此金屬多孔體每20毫米 的張力為7.2kgf。 在第11實驗例中Μ金屬绻維紡紗法;以鎳粉末加在樹 脂黏合劑攪拌的混和物所製造的線徑為15微米、長20毫米 的錁樹脂複合绻維。再將此置於大氣壓力下8501C的脫媒 、並在氧氣中M 10001C的燒結、而形成線徑為13撤米、長 13毫米的錁金羼绻維所编成的密度每平方米150克的網並 使之交錯。此金屬缕維交錯板經脫水、乾燥、再置於1000 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) Α4規格(210X297公釐) -44 - (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) .裝· 訂 492214 A7 B7 五發明説明(42 1C的非氧化環境中Μ、每毫米6kgf的壓力使金屬缫維間加 Μ熔接,接著Μ同溫度之氫環境中作還原處理,再經壓光 輾輪作板厚的處理而形成50微米厚度、開孔率65%之金屬 多孔體、此金屬多孔體每20毫米的張力為11.8kgf。 K上述第5實驗例至第11實驗例所得之金屬多孔體而 形成之多孔體同如上述第1實驗例至第3實驗例之活性物質 的充填,均可與活性物質緊密的附著,旦在活性物質充填 時及介於隔板而回捲之際,其為具有較高張力的金屬多孔 體0 第12實驗例中Μ第11實驗例所製造的錁金屬纖維而形 成之金屬多孔髏,將塗層Μ 100重量單位的LmNi 2 Co。. a Μηαβ8Α1α .3所組成的吸氫的合金粉末,與0.5個重量單位 的聚丙烯酸鈉、0.13値重量單位的羧甲基織維素、45個重 量單位的擴散式聚四氟乙烯、作爲導電材的0.5個重量單 位碩黑(Carbonblack)及水混和而成的資狀活性物質;並 經乾燥後以加壓形成鎳氫電池用負極板。 發明效果 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 由Μ上說明,很顯然的,本發明關於電池電極基板用 金羼多孔饅,特別具有如下的效果。 ①容易控制板厚及開孔率,也即先前的板網若板厚薄 於60徹米以下時,則厚‘度愈薄,鐵板素材價格愈高Μ及加 工性不佳的問題。相對的,本發明的金屬多孔體係採用纖 維徑1〜100微米的細金靥绻維,而由此堆積的绻維量因绻 維徑可變化而在厚度10〜500微米、開孔在207β〜997»的範 45 (請先閲讀背面之注意事項再填寫本頁) 本紙張尺度適用中國國家標李(CNS ) A4規格(210X297公釐) 492214 A7 B7 五、、發明説明(43 ) .圍內可作控制。特別是先前難Μ達到60撤米以下的厚度, 現在則為可能,此因該金屬多孔體Μ較薄的厚度Μ及高開 孔率,使得比重降低,此與先前相反;板厚度愈薄其成本 反而愈低。 ② 先前所採用的板網,當貫穿孔也與表面一併充填活 性物質的場合時,其沒有開貫穿孔部份因表面平滑,故所 塗層的活性物質很難加Μ密著,因此在其後的加工時就可 能發生脫落的問題,相對的,本發明的金颶多孔體,因金 屬纖維交錯,故在貫穿孔Μ外的部份也形成三維的構造, 因此,在表面塗層的活性物質也滲入三維的空隙部,其密 著性佳,對其後的工程不致發生活性物質剝落的問題。 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) ③ 本發明的金屬多孔髏,因以高壓高速水流或以沖孔 等使金屬纖維作三維的交錯,故纖維交錯點非常多,這些 金靥绻維交錯點經低於金屬熔點的溫度、及Μ非氧化的環 境下加壓,即可使金屬缫維間的交點直接熔接,同時在一 面加壓一面使缕維熔接,其因接點多,故該部份的熔接而 形成具有張力的金屬多孔髏。又因金屬绻維的尾端部份也 被熔接,故不露出金屬多孔體的表面,在金屬多孔髏塗層 活性物質後Μ隔板介入作回捲時,即可防止漏損的問題。 而且,因接點多,其電子流動較易,而可形成導電性佳的 基板。其電阻值從先前的板網(鐵加鎳的電鍍)每50毫米10 毫歐姆,降為本發明每50毫米8毫歐姆。 ④ Μ高速水流使金屬绻維交錯時其搭載金屬網的支撐 體因設有凸部,故當柱狀水流對金屬板以正交噴射時,則 本紙張尺度適用中囪國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) :46 一 '^^14
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1、、發明説明(44) 該缴維將避開凸部而集積在平坦部,而依支撐體所設置之 凸部的形狀形成沖孔狀、板條狀、網目狀的空孔如此,即 可簡單的形成所要的貫穿孔,而不必再Μ別的工程來形成 貫穿孔,故可降低成本。且在此同時Μ長方向設有帶狀的 平坦部,而可同時形成未設置貫穿孔的引導部。 ⑤ 又,其構成多孔髏的金屬纖維因其線徑較細,故所 形成的多孔體的厚度較薄,同時因開孔率較大,故可充填 更多的活性物質,如此,隨著多孔體本身的導電性的提高 ,且活性物質的充填量的增加,故可提昇電池容量。甚至 ,因基板的厚度較薄並富有彈性,當活性物質充瑱後依其 所要的尺吋切斷時的工程時其所外加的外力不致使局部發 生剝落的現象。如此,不易發生歪斜、切斷毛邊、且於收 納在螺旋型電池作回捲時也不致發生漏損及破裂而容易的 捲曲。 ⑥ 因Μ實心的金屬绻維而構成多孔質的布帛構造體, 因此表面側及內面側所圍成空孔的金羼部份可以均一的分 佈,同時先前Κ有機绻維的表面經電鍍以除掉有機绻維, 故有無效部份的空洞發生,但本發明的金屬缕維就沒有空 洞的存在,而不致有不能充填活性物質的無效部份的存在 。同時,比起先前有空洞的金羼織維具有更細的線徑,故 可提高開孔率而提高活性物質的充填量。同時每一平方米 的金屬量以一定的規定量時,則可Μ維持先前的開孔率而 增加绻維條數,因每一空孔的面積減小,故可提高導電性 、使電池的特性提昇。 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝. 訂 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 492214 c A7 —^_!Z_ 五、、發明説明(45 ) ⑦ 本發明有關的電池本實施例用金羼多孔體的製造方 法,可省略先前必需要的導電處理工程,及電鍍工程,故 不致再有因電鍍製造金靥多孔髏所產生的處理液的問題, 而可達到防止公害的目的,且可節省在先前因電鍍方法所 需的較大的耗電量,而可大幅降低成本。 ⑧ 為提高強度,而與電鍍併用時,因該電鍍而使金屬 附著量較少之故,比起先前僅以電鍍方法而形成者,可達 到大幅節省耗電量的目的。 圖式之簡單說明 第1圖圖為顯示本發明之第1實施例的製造方法的流 程圖。 第2圖為實施上述製造方法之製造裝置之概略圖。 第3圖為上述製造裝置中網式搬蓮機之部份平面圖。 第4圖爲Μ第1實施例的製造方法所製造金屬多孔體 槪略平面圖。 第5(A)圖為本發明之金屬纖維截面圖。(Β)為先前例 所製之金屬绻維截面圖。 第6(A)、(C)圖為以本發明之金屬繼維所構成空孔部 份之平面圖。(Β)為先前例之金屬绻維所構成空孔部份之 平面圖。 第7(A)圖為本發明之脫媒、燒結前之金屬绻維黏接部 份之平面圖、(Β)為脫媒、燒結後之金屬绻維黏接部份之 平面圖。 第8(A〉、(B)、(C)、(D)圖爲本發明有關纺紗用噴絲 本紙張尺度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210X297公釐) - 48 - -----------裝-- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂 ^14
經濟部中央標準局員工消費合作社印製 1'、發明説明(46) 頭的噴絲頭本體及Μ該紡紗用噴絲頭所紡出之連绪绻維的 截面圖。 第9圖為顯示第1實施例之其它製造方法的流程圖。 第10圖為顯示第1實施例之另一其它製造方法的流程 圖。 第11圖為顯示第1實施例之另二其它製造方法的流程 第12(A)、(Β)圖各為顯示本發明之第2實施例之製造 方法的流程圖。 第13圖為本發明有關其它金屬多孔體之槪略圖。 第14(A〉、(B)、(C)圖為顯示本發明第3實施例之金屬 多孔體之概略平面圖。 第15圖為顯示第4實施例之製造方法的流程圖。 第16圖為顯示第5實施例之流程圖。 第17圖為顯示第5實施例之製造工程之部份概略圖。 第18圖爲顯示第5實施例之製造工程之部份概略圖。 第19(A)、(Β)圖為第5實施例之製造工程中所用之支 撐體之槪略圖。 第20圖為顯示第5實施例之製造工程之部份概略圖。 第21圖為顯示第5實施例之製造工程之部份概略圖。 第22圖為第5實施例之製造工程中織網交錯的同時可 有貫穿孔作用之說明圖示。 第23(A)、(3)、(〇圖為第1實施例中在支撐體所設 之凸部的形狀及與形成貫穿孔的關係圖式。 本紙張又度適用中國國家標準(CNS ) Α4規格(210Χ297公釐) 49 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) •裝· 492214 A7 B7 五、發明説明(47 ) 第24圖為第5實施例之引導部之部份所設之金屬多孔 髏的平面圖。 第25圖為顯示第6實施例之製造方法的流程圖。 第26圖為顯示第6實施例之製造工程之部份概略圖。 第27(A)、(B)、(C)圖為第7實施例之基板之概略截 面圖。 第28圖為顯示先前問題點之平面圖。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標準局員工消費合作社印製 本紙張尺度適用中闺國家標準(CNS ) A4規格(210X297公釐) 50
Claims (1)
- 492214 A8 B8 C8 D8經濟部中央標準局員工消費合作社印製 第86106586號申請案申請專利範圍修正本 ' 修正日期:87年10月 1· 一種電池電極基板用金屬多孔體之製造方法,其特徵 在於: 以金屬纖維形成之織網置於支撐體上,並對該織 網喷射高壓高速流體,使金屬纖維形成三維交錯的板 ,然後以上述金屬纖維交錯的板經加壓下並以金屬纖 維的熔點以下的溫度加熱使金屬纖維的交點相互熔接 〇 2.如申請專利範圍第1項之製造方法,其中上述在加壓下 之加熱係於非氧化之環境中進行,並在同溫度的氫環 境中加以還原。 3·如申請專利範圍第1項之電池電極基板用金屬多孔體之 ‘ k方法其中上述南壓南速流體係使用高壓柱狀水 流,且使該高壓柱狀水流以直角方向向裝置在支撐體 上的織細喷射,而使之形成金屬纖維交錯板,其後再 經脫水、乾燥,並經上述之加壓下予以加熱。 4·如申請專利範圍第2項之電池電極基板用金屬多孔體之 1造方法,其中上述高壓高速流體係使用高壓柱狀水 OIL,且使该南壓柱狀水流以直角方向向裝置在支撐體 上的織細噴射,而使之形成金屬纖維交錯板,其後再 經脫水、乾燥,並經上述之加壓下予以加熱。 5·如申巧專利範_嚓1、2及4項中任一項之電池電極 基板用金屬多孔體之-理方法,上述支撐體上設凸部 魏 木紙張尺度適用中國國家標準(CNS )八4規格(2Γ^ 297公釐 . ^ -----^一 裝---- (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 訂-- % -51 - 492214 8 8 8 8 ABCD 六、申請專利範圍 ,並於其對應部份設貫穿孔。 6·如申請專利範圍第5項之電池·電極基板用金屬多孔體之 製造方法,其中在上述支撐體上未設置凸部的部份以 一定間隔設置帶狀,並於帶狀部份之對應部份形成引 導部。 (請先閱讀背面之注意事項再填寫本頁) 經濟部中央標隼局員工消費合作社印製 -52- 本紙張尺度適用中國國家標隼(CNS ) A4規格(210X 297公釐)
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