明 細 書 二次電池電極基体用芯体、 二次電池電極基体、 それらの製造方法、 それらを用い た電極及び電池 Description Core for secondary battery electrode base, secondary battery electrode base, method for producing them, electrode and battery using them
s s
技術分野 Technical field
本発明は、 ニッケル一カドミウム電池、 およびニッケル一水素電池などの二次 電池に用いられる二次電池電極基体用芯体材料、 二次電池電極基体用芯体、 およ びそれを用いた二次電池電極基体、 ならびにそれを用いた二次電池電極および二 The present invention relates to a core material for a secondary battery electrode substrate used for a secondary battery such as a nickel-cadmium battery and a nickel-hydrogen battery, a core material for a secondary battery electrode substrate, and a secondary material using the same. Battery electrode base, and secondary battery electrode and secondary battery using the same
( C 次電池に関する。 背景技術 (Regarding C batteries.
高出力用途に使用されるニッケル一力ドミゥム電池においては、 大電流を取り 出すことを可能とするために、 広い表面積を有する多孔質金属焼結体を用いた基 体からなる電極が使用されている。 この焼結基体は、 ニッケルめっきが施された 厚さ 6 0〜 8 0 z mの穿孔鋼板 (パンチング鋼板) である芯体上に、 ニッケル粉 末をプレスするか、 もしくはスラリ一状のニッケル粉末を塗布することにより付 着させ、 非酸化雰囲気中で 9 0 0〜1 1 0 0 °Cの温度で焼結することにより、 製 造されている。 上記の温度範囲においては、 固相拡散によりニッケル粉同士の接 触部にネッキングが発生し、 いわゆる固相焼結が生じると同時に、 ニッケルめつ きパンチング鋼板とニッケル粉の接触部においてもニッケルの固相拡散による接 合が生じる。 このようにしてニッケル粉同士がネッキング部で結合し、 ネットヮ ークが形成された 8 0 %以上の多孔度を有するニッケル多孔質焼結体が鋼板に接 合した二次電池用電極基体が製造されている。 In order to enable a large current to be taken out, nickel-based single-layer batteries used for high-power applications use electrodes consisting of a base made of a porous metal sintered body with a large surface area. I have. This sintered substrate is formed by pressing nickel powder or by applying a slurry-like nickel powder on a core body, which is a perforated steel sheet (punched steel sheet) with a thickness of 60 to 80 zm plated with nickel. It is manufactured by applying it by applying it, and sintering it in a non-oxidizing atmosphere at a temperature of 900 to 110 ° C. In the above temperature range, necking occurs in the contact portion between the nickel powders due to solid-phase diffusion, so-called solid-phase sintering occurs, and at the same time, nickel contacts the nickel-punched steel sheet and the nickel powder in the contact portion. Bonding by solid phase diffusion occurs. In this way, the nickel powder is bonded to each other at the necking portion, and a nickel porous sintered body having a porosity of 80% or more, on which a network is formed, is bonded to a steel sheet to produce an electrode substrate for a secondary battery. Have been.
このような固相拡散のみにより多孔質金属焼結体と金属芯体を接合した構造を 有する二次電池用電極基体においては、 密着性が不十分であるため、 基体を円筒
型電池の電池ケースに巻き込んで組み込む際に、 多孔質金属焼結体の金属芯体か らの剥離、 脱落がしばしば生じる。 この現象は、 巻き込み半径の小さい巻き込み 中心部分で顕著に生じ、 図 1の (a ) に示すように、 多孔質金属焼結体が金属芯 体から剥離することにより活物質が脱落したり、 脱落した多孔質金属焼結体ゃ活 物質がセパレ一夕を突き破りショートするといつた問題を生じる。 In the electrode base for a secondary battery having a structure in which a porous metal sintered body and a metal core are joined only by such solid phase diffusion, the base is cylindrical because the adhesion is insufficient. When a porous metal sintered body is wound into a battery case of a rechargeable battery and incorporated, it often peels off or falls off from the metal core. This phenomenon occurs remarkably at the center of the winding with a small winding radius. As shown in Fig. 1 (a), the porous metal sintered body peels off from the metal core, causing the active material to fall off or fall off. A problem arises when the active material of the porous metal sintered body breaks through the separator and short-circuits.
二次電池用電極基体を構成する多孔質金属焼結体と金属芯体との密着性の向上、 および多孔質金属焼結体の強度の向上を目的として、 本発明の発明者らはすでに 下記に示すような手段を試みている (国際公開 W0 9 7 / 1 6 3 1 2号公報) 。 すなわち、 鋼板の少なくとも片面にニッケル層を形成させ、 その上層にニッケ For the purpose of improving the adhesion between the porous metal sintered body and the metal core constituting the electrode substrate for a secondary battery, and improving the strength of the porous metal sintered body, the inventors of the present invention have already (International Publication W0997 / 16312). That is, a nickel layer is formed on at least one side of the steel sheet, and nickel
[0 ル層よりも低融点のニッケルーリン層を形成させた芯体上にニッケル粉を積層し、 ニッケル一リン層の融点以上でかつ、 ニッケル粉の融点未満の温度で混合粉を焼 結し、 多孔質層を形成させて基体とするか、 または、 鋼板の少なくとも片面に二 ッケル層を形成させ、 その上層にニッケル層よりも低融点のホウ化処理層を形成 させた芯体上にニッケル粉を積層し、 ホウ化処理層の融点以上でかつ、 ニッケル 粉の融点未満の温度で混合粉を焼結し、 多孔質層を形成させて基体とするもので ある。 [Nickel powder is laminated on a core on which a nickel-phosphorous layer having a lower melting point than the nickel layer is formed, and the mixed powder is sintered at a temperature equal to or higher than the melting point of the nickel-phosphorous layer and lower than the melting point of the nickel powder. A porous layer is formed as a substrate, or a nickel layer is formed on at least one side of a steel sheet, and a nickel layer is formed on the core body. The powder is laminated, and the mixed powder is sintered at a temperature equal to or higher than the melting point of the borated layer and lower than the melting point of the nickel powder to form a porous layer to form a base.
これらの試みは、 多孔質金属層を形成させるためにニッケル粉同士、 および二 ッケル粉と芯体を焼結する工程において、 少量の液相を生ぜしめてニッケル粉同 士、 およびニッケル粉と芯体の相互拡散を促進させ、 密着性に優れた基体を得る ものであるが、 ニッケルーリン層およびニッケルのホウ化処理層の融点がニッケ ル粉ゃ鋼板の融点よりは低いものの、 密着性に優れた基体を得るために液相を生 ぜしめるには 9 0 0〜1 1 5 0 °C程度のかなり高温度で焼結する必要がある。 こ のような高温度で焼結を行うと、 出現した液相が焼結した多孔質金属の空隙率を 減少させたり、 芯体基板である鋼板に歪みを生じさせることがあり、 また多大な 加熱エネルギーを必要とし、 経済的にも好ましくない。 In these attempts, a small amount of liquid phase is generated in the step of sintering the nickel powder and the nickel powder and the core to form a porous metal layer, and the nickel powder and the nickel powder and the core are sintered. To promote the interdiffusion of nickel and obtain a substrate with excellent adhesion, but the melting points of the nickel-phosphorus layer and the nickel boride layer are lower than the melting points of nickel powder and steel sheet, but the adhesion is excellent. In order to generate a liquid phase in order to obtain a substrate, it is necessary to perform sintering at a considerably high temperature of about 900 to 115 ° C. If sintering is performed at such a high temperature, the liquid phase that appears may reduce the porosity of the sintered porous metal or cause distortion in the steel plate as the core substrate, It requires heating energy and is not economically favorable.
本発明においては、 円筒型電池に巻き込んで組み込まれる、 金属芯体上に多孔
質金属層を焼結して得られる二次電池用電極基体において、 比較的低温度で焼結 可能でかつ、 金属芯体から剥離、 脱落することのない密着性に優れた多孔質金属 層焼結体を有する二次電池用電極基体を提供することを課題としている。 発明の開示 In the present invention, a porous material is formed on a metal The electrode substrate for secondary batteries obtained by sintering the porous metal layer can be sintered at a relatively low temperature and has excellent adhesion without peeling off or falling off from the metal core. It is an object to provide an electrode substrate for a secondary battery having a binder. Disclosure of the invention
本発明の二次電池電極基体用芯体は、 鋼板の少なくとも片面に、 ニッケル層が 形成され、 さらにその上層に低融点金属層が形成されており、 前記低融点金属が 錫またはィンジゥムであり、 また前記芯体が多数の小径の孔を有することを特徴 とする。 In the core for a secondary battery electrode substrate of the present invention, a nickel layer is formed on at least one surface of a steel sheet, and a low-melting metal layer is further formed thereon, and the low-melting metal is tin or zinc. Further, the core has a large number of small-diameter holes.
( D 本発明の二次電池電極基体用芯体の製造方法は、 鋼板の少なくとも片面に、 二 ッケル層を形成させ、 さらにその上層に低融点金属層を形成させるものであり、 前記低融点金属が錫またはインジウムであり、 また前記芯体が多数の小径の孔を 有することを特徴とする。 (D The method for producing a core for a secondary battery electrode substrate of the present invention comprises forming a nickel layer on at least one surface of a steel sheet, and further forming a low-melting metal layer on the nickel layer. Is tin or indium, and the core has many small-diameter holes.
本発明の二次電池電極基体は、 鋼板の少なくとも片面に、 ニッケル一低融点金 ( ζ 属合金層が形成されてなる芯体の上層に、 多孔質層が形成されており、 前記低融 点金属が錫またはインジウムであり、 また前記多孔質層が二ッゲル粉を焼結した ものであることを特徴とする。 The secondary battery electrode substrate of the present invention is characterized in that a porous layer is formed on at least one surface of a steel plate, on an upper layer of a core having nickel and a low melting point gold (metal alloy layer formed thereon), and The metal is tin or indium, and the porous layer is obtained by sintering Nigel powder.
本発明の二次電池電極基体の製造法は、 上記の芯体の上層に、 ニッケル粉を積 層し、 低融点金属の融点以上でかつニッケルの融点未満の温度に加熱し、 前記鋼 板上に前記ニッケル一低融点金属合金層を形成させるとともに、 前記ニッケル粉 を焼結して多孔質層を形成させ、 同時に前記芯体と前記多孔質層とを接合させる ものであり、 前記低融点金属が錫またはィンジゥムであることを特徴とする。 本発明の二次電池電極は、 上記の二次電池電極基体に活物質を含浸させてなる ことを特徴とし、 本発明の二次電池は上記の二次電池電極を用いてなることを特 徵とする。
図面の簡単な説明 In the method for producing a secondary battery electrode substrate of the present invention, a nickel powder is laminated on the upper layer of the core, and heated to a temperature equal to or higher than the melting point of the low melting point metal and lower than the melting point of nickel. Forming a porous layer by sintering the nickel powder and simultaneously bonding the core and the porous layer. Is tin or zinc. The secondary battery electrode of the present invention is characterized in that the above-mentioned secondary battery electrode substrate is impregnated with an active material, and the secondary battery of the present invention is characterized by using the above-mentioned secondary battery electrode. And BRIEF DESCRIPTION OF THE FIGURES
図 1の (a ) は従来の二次電池用電極基板の概念図であり、 (b ) は本発明の 二次電池用電極基板の概念図である。 図 2は充放電特性を示すグラフである。 1A is a conceptual diagram of a conventional electrode substrate for a secondary battery, and FIG. 1B is a conceptual diagram of an electrode substrate for a secondary battery of the present invention. FIG. 2 is a graph showing charge / discharge characteristics.
& 発明を実施するための最良の形態 & BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION
本発明の電極基体は、 鋼板の少なくとも片面に、 ニッケルめっき層と錫または インジウムである低融点金属のめっき層を形成させて芯体とし、 さらにその上層 にニッケル粉を積層し、 低融点金属の融点以上でかつニッゲルの融点未満の温度 で加熱し、 鋼板上にニッケル一低融点金属からなる合金層を形成させるとともに、 The electrode substrate of the present invention comprises a core formed by forming a nickel plating layer and a plating layer of a low melting point metal such as tin or indium on at least one surface of a steel sheet, and further laminating nickel powder on an upper layer of the core. Heating at a temperature above the melting point and below the melting point of Nigel to form an alloy layer consisting of nickel and low melting point metal on the steel sheet,
( 0 ニッケル粉を焼結してなる多孔質層を設け、 同時に前記多孔質層を前記芯体に接 合する。 このように芯体と多孔質層を接合することにより、 円筒型電池に巻き込 んで組み込む際に、 多孔質層が金属芯体から剥離あるいは脱落することのない、 密着性に優れた二次電極用基体が得られる。 (0 A porous layer formed by sintering nickel powder is provided, and at the same time, the porous layer is bonded to the core. By bonding the core and the porous layer in this manner, the battery is wound around a cylindrical battery. A secondary electrode substrate with excellent adhesion can be obtained, in which the porous layer does not peel off or fall off from the metal core when incorporated.
本発明の二次電池用電極基体は、 大電流を取り出すことを可能とするためにで きるだけ広い表面積を有することが必須である。 そのために、 芯体となる金属板 上に多孔質層を設けて電極基体とする。 芯体基板としては、 鋼板、 または例えば パンチング加工などを用いて 1〜 3 mm程度の小径の孔を多数形成させた鋼板、 化学的エッチング法、 または電気化学的エッチング法や、 サンドブラスト、 ェン ボスロールによる圧延などの機械的手段を用いて表面を粗面化した鋼板を基板と It is essential that the electrode substrate for a secondary battery of the present invention has a surface area as large as possible in order to be able to extract a large current. For this purpose, a porous layer is provided on a metal plate serving as a core to form an electrode substrate. The core substrate may be a steel plate or a steel plate in which a large number of small holes of about 1 to 3 mm are formed by, for example, punching, a chemical etching method, an electrochemical etching method, a sand blast, an emboss roll, or the like. A steel sheet whose surface has been roughened using mechanical means such as rolling
20 し、 この上にニッケルめっきを施し、 さらにその上層に錫またはインジウムであ る低融点金属のめっきを施したものが用いられる。 また、 鋼板に替えて、 ステン レス鋼板やニッケル板を用いてもよい。 Then, a nickel plating is applied thereon, and a lower melting point metal such as tin or indium is applied thereon. Further, a stainless steel plate or a nickel plate may be used instead of the steel plate.
本発明の電極基体は、 前記の芯体のめっき層の上層にニッケル粉を積層し、 低 融点金属の融点以上でかつ二ッケルの融点未満の温度に加熱することにより、 低 The electrode substrate of the present invention is characterized in that nickel powder is laminated on the plating layer of the core, and heated to a temperature higher than the melting point of the low-melting metal and lower than the melting point of Nickel.
^ 融点金属のめっき層が溶融して液相が形成され、 鋼板上にニッケル一低融点金属 からなる合金層が形成された芯体が構成されるとともに、 芯体上にニッゲル粉が
焼結して多孔質層が構成され、 同時にニッケル多孔質層とニッケル一低融点金属 からなる合金層の拡散が促進され、 強固な接合が得られる。 ^ The plating layer of the melting point metal is melted to form a liquid phase, and a steel core is formed with an alloy layer composed of nickel and a low melting point metal, and Nigel powder is formed on the core. The porous layer is formed by sintering, and at the same time, the diffusion of the nickel porous layer and the alloy layer composed of nickel and a low melting point metal is promoted, and a strong bond is obtained.
前記の鋼板上にニッケル層を形成させるためのニッケルめっきとしては、 生産 性の観点から電気めつきが好ましく、 公知のワット浴やスルフアミン酸浴を用い た光沢めつき、 無光沢めつき、 半光沢めつきなどを用いることができる。 また、 ニッケルめっきに替えてニッケル—リン合金めつきを用いることも可能である。 この場合のめっき浴としては、 硫酸ニッケル、 塩化ニッケルを主体とした浴に、 リンの供給源として亜リン酸、 次亜リン酸、 およびまたは亜リン酸塩、 次亜リン 酸塩などを添加した浴を用いることが好ましい。 上記のめっき厚さは 0. 5〜1 0 ί mの範囲が好ましい。 As the nickel plating for forming a nickel layer on the steel sheet, electric plating is preferable from the viewpoint of productivity, and gloss plating, matte plating, and semi-gloss using a known Watt bath or sulfamic acid bath are used. A plating or the like can be used. It is also possible to use nickel-phosphorus alloy plating instead of nickel plating. In this case, the plating bath was composed mainly of nickel sulfate and nickel chloride, and phosphorous acid, hypophosphorous acid, and / or phosphite, hypophosphite, etc. were added as a source of phosphorus. It is preferred to use a bath. The above plating thickness is preferably in the range of 0.5 to 10 μm.
上記の二ッケルめっき層上に施す低融点金属のめっきとしては、 前記二ッケル めっきと同様に、 生産性の観点から電気めつきが好ましい。 低融点金属めつきと して錫めつきを施す場合、 めっき浴としては公知の酸性浴、 アルカリ浴、 のいず れを用いてもよいが、 本発明においては硫酸第一錫浴あるいはフエノールスルフ As the plating of the low melting point metal applied on the nickel plating layer, similarly to the nickel plating, electric plating is preferable from the viewpoint of productivity. In the case of applying tin plating as the low-melting metal plating, any of known plating baths such as an acidic bath, an alkali bath and a plating bath may be used. In the present invention, a stannous sulfate bath or a phenol sulfone bath is used. H
I オン酸浴が好適に用いられる。 インジウムめっきを施す場合のめっき浴としては 硫酸浴、 スルファミン酸浴、 ホウフッ化浴が好適に用いられる。 めっき厚さは 0. 2〜5 mの範囲が好ましい。 0. 2 // m未満では十分な液相が生成せず、 強固 な接合が得られない。 一方、 5 z mを越えると過剰な液相が生成し、 焼結体の空 隙に浸透するため多孔度が減少するとともに、 経済的にも好ましくない。 An ionic acid bath is preferably used. As a plating bath for applying indium plating, a sulfuric acid bath, a sulfamic acid bath and a borofluoride bath are suitably used. The plating thickness is preferably in the range of 0.2 to 5 m. If it is less than 0.2 // m, a sufficient liquid phase will not be generated, and strong bonding cannot be obtained. On the other hand, if it exceeds 5 zm, an excessive liquid phase is generated and penetrates into the pores of the sintered body, so that the porosity is reduced, and it is not economically preferable.
上記のようにして鋼板上にニッケルめっき層と低融点金属のめっき層を形成さ せて芯体とし、 この上層に多孔質層を構成する金属粉を積層し焼結し、 二次電池 電極基体とする。 二次電池電極基体は活物質を充填した後、 強アルカリ性の電解 液と接するため、 優れた耐アルカリ性が求められる。 このような観点から金属粉 としてはニッケル粉、 あるいはニッケルを主成分とする合金粉であることが好ま しい。 A nickel plating layer and a low-melting-point metal plating layer are formed on a steel sheet as described above to form a core, on which metal powder constituting a porous layer is laminated and sintered, and a secondary battery electrode base is formed. And Since the secondary battery electrode base is filled with an active material and then comes into contact with a strongly alkaline electrolyte, excellent alkali resistance is required. From such a viewpoint, the metal powder is preferably nickel powder or an alloy powder containing nickel as a main component.
ニッケル粉の粒径は焼結体の多孔度、 および強度を考慮し、 適宜選択する。 多
孔度を増加させるためには粒径の大きい粗粉を用いた方がよいが、 単位体積当た りの粉体粒子同士の接触点が少なくなるため、 十分な強度が得られない。 一方、 粒径の小さな微粉を用いた場合は焼結体の強度は大きくなるが、 十分な多孔度が 得られない。 好ましい金属粉の粒径の範囲は 2〜 1 0 i mである。 The particle size of the nickel powder is appropriately selected in consideration of the porosity and strength of the sintered body. Many In order to increase the porosity, it is better to use coarse powder having a large particle size, but sufficient strength cannot be obtained because the number of contact points between powder particles per unit volume decreases. On the other hand, when fine powder having a small particle size is used, the strength of the sintered body increases, but sufficient porosity cannot be obtained. The preferred range of the particle size of the metal powder is 2 to 10 im.
上記のニッケル粉を水溶性樹脂、 または特定の有機溶媒に溶解する樹脂などか らなる粘ちよう剤とともに、 水または有機溶媒に分散しスラリーとした後、 前記 の芯体上、 または芯体上に形成された錫層上に塗布する。 スラリーの粘度は所定 の厚さに均一に塗布されるように分散剤、 水または有機溶媒の金属粉に対する添 加量を調節する。 このスラリーを塗布後、 水または有機溶媒を乾燥除去する。 以上のようにして粘ちよう剤でニッケル粉を付着固定させた後、 還元性雰囲気 中で加熱し、 ニッケル粉同士を焼結し多孔質層を形成させるとともに、 多孔質層 を芯体に接合させる。 還元性雰囲気としては、 真空あるいはアンモニア分解ガス などの水素と窒素からなる混合気体を用いることができる。 焼結温度は低融点金 属の融点以上でかつ、 ニッケルの融点未満の温度であることが必須であるが、 芯 体に歪みを生ぜしめることなく、 多大な加熱エネルギーを消費せずに焼結を完了 させるためには、 可能な限り低温度であることが好ましい。 一方、 芯体にニッケ ル粉を焼結してなる基体は強アルカリ溶液と接するため、 本発明の基体において はアル力リ溶液に溶解する低融点金属が残存することは好ましくなく、 焼結完了 後、 低融点金属は全てニッケルもしくは鋼板の鉄と合金化した状態としなくては ならない。 以上の状況から鑑みて、 焼結温度は 3 0 0〜9 0 0 DCの範囲が好まし く、 5 5 0〜8 0 0 °Cの範囲がより好ましい。 The above nickel powder is dispersed in water or an organic solvent to form a slurry together with a viscous agent made of a water-soluble resin or a resin that dissolves in a specific organic solvent. Is applied on the formed tin layer. The addition amount of the dispersant, water or organic solvent to the metal powder is adjusted so that the viscosity of the slurry is uniformly applied to a predetermined thickness. After applying this slurry, water or organic solvent is dried and removed. After the nickel powder is adhered and fixed with the viscosifying agent as described above, the powder is heated in a reducing atmosphere to sinter the nickel powder to form a porous layer and join the porous layer to the core. Let it. As the reducing atmosphere, a vacuum or a mixed gas of hydrogen and nitrogen such as an ammonia decomposition gas can be used. It is essential that the sintering temperature be higher than the melting point of the low melting point metal and lower than the melting point of nickel, but without causing distortion in the core and sintering without consuming a large amount of heating energy. In order to complete the process, it is preferable that the temperature is as low as possible. On the other hand, since the base obtained by sintering the nickel powder on the core is in contact with the strong alkaline solution, it is not preferable that the low melting point metal dissolved in the alkaline solution remains in the base of the present invention, and the sintering is completed. Later, all low melting metals must be alloyed with nickel or steel sheet iron. In view of the above circumstances, the sintering temperature is 3 0 0~9 0 0 D range C is rather preferable, and more preferably in the range of 5 5 0~8 0 0 ° C.
以上のようにして、 鋼板の少なくとも片面に、 ニッケル一低融点金属からなる 合金層を形成させてなる芯体に、 ニッケル粉を焼結してなる多孔質層を接合させ た二次電池電極基体を製造することができる。 As described above, a secondary battery electrode substrate in which a porous body formed by sintering nickel powder is joined to a core body obtained by forming an alloy layer made of nickel-low melting point metal on at least one surface of a steel sheet. Can be manufactured.
以上のようにして得られた二次電池電極基体に活物質である硝酸ニッケルを含 浸させ、 水酸化ナトリウム水溶液中でアルカリ処理し、 水酸化ニッケル電極を作
成し、 二次電池用電極とする。 The secondary battery electrode substrate obtained as described above is impregnated with nickel nitrate as an active material, and alkali-treated in an aqueous sodium hydroxide solution to prepare a nickel hydroxide electrode. To form a secondary battery electrode.
以下、 実施例にて本発明をさらに詳細に説明する。 Hereinafter, the present invention will be described in more detail with reference to Examples.
(実施例 1〜4, 6, 7) (Examples 1-4, 6, 7)
厚さ 8 0 zmの鋼板に下記の組成のワット浴を用い、 電流密度 l OAZdm2で ^ 電解時間を変えて、 表 1に示す厚さのニッケルめっきを施した。 A nickel steel plate having a thickness shown in Table 1 was applied to a steel plate having a thickness of 80 zm by using a Watt bath having the following composition and changing the electrolysis time with a current density l OAZdm 2 .
[ヮット浴] [Pet bath]
硫酸ニッケル 3 0 08 1 Nickel sulfate 3 0 08 1
塩化ニッケル 45 gZ l Nickel chloride 45 gZ l
ホウ酸 3 0 g/ l Boric acid 30 g / l
(0 浴温 5 5°C (0 bath temperature 5 5 ° C
pH 4〜4. 5 pH 4-4.5
さらにこの上層に下記の組成のフエノールスルフォン酸浴を用い、 電流密度 1 0 A/dm2 で電解時間を変えて、 表 1に示す厚さの錫めつきを施した。 Further, a tin plating having a thickness shown in Table 1 was applied to the upper layer by using a phenolsulfonic acid bath having the following composition and changing the electrolysis time at a current density of 10 A / dm 2 .
[フエノールスルフォン酸浴] [Phenolic sulfonic acid bath]
硫酸第一錫 30 g/ l Stannous sulfate 30 g / l
フエノールスルフォン酸 6 0 g/ l Phenolsulfonic acid 60 g / l
エトキシ化 αナフトール 5 g/ l Ethoxylated α-naphthol 5 g / l
浴温 5 0 °C Bath temperature 50 ° C
上記のようにして鋼板上にニッケルめっき層、 および錫めつき層を形成させ、 2D 芯体とした。 このようにして得られた芯体の一部に、 パンチングプレスを用いて 多数の lmm径の孔を形成させた (パンチング鋼板) 。 これらの芯体の両面に、 以下に示す要領で多孔質ニッケル焼結体を形成させた。 粘ちよう剤として、 カル ボキシメチルセルロースを水に溶解し、 4%の水溶液とした。 この粘ちよう水溶 液に、 粒径 2〜3 のニッケル粉を分散しスラリーとした。 このスラリーを前 ΟΓ 記の芯体の両面に塗工機を用いて均一な厚さに塗布し、 次いで電気オーブン中で 水分を蒸発させ乾燥した。 このようにしてニッケル粉を付着固定させた芯体を、
水素 25%、 残部が窒素からなる混合ガス中で表 1に示す温度で 15分間均熱加 熱した後冷却し、 芯体上に多孔質ニッケル焼結体 (多孔質層) を有する電極基体 を得た。 得られた電極基体を lmm径、 2 mm径および 4 mm径の 3種類の径で 180度折り曲げ加工し、 ニッケル焼結体の芯体の鋼板からの剥離程度を以下にAs described above, a nickel plating layer and a tin plating layer were formed on a steel sheet to obtain a 2D core. A large number of holes having a diameter of 1 mm were formed in a part of the core body thus obtained using a punching press (punched steel plate). Porous nickel sintered bodies were formed on both surfaces of these cores in the following manner. Carboxymethylcellulose was dissolved in water as a thickener to make a 4% aqueous solution. A nickel powder having a particle size of 2 to 3 was dispersed in the aqueous solution of the viscous slurry to form a slurry. This slurry was applied to both sides of the above-mentioned core using a coating machine to a uniform thickness, and then the water was evaporated and dried in an electric oven. The core body with the nickel powder adhered and fixed in this way is The electrode base having a porous nickel sintered body (porous layer) on a core was cooled by heating at a temperature shown in Table 1 for 15 minutes in a mixed gas consisting of 25% hydrogen and the balance nitrogen. Obtained. The obtained electrode substrate was bent at 180 degrees at three different diameters, lmm diameter, 2 mm diameter and 4 mm diameter, and the peeling degree of the nickel sintered core from the steel plate was as follows.
5 示す基準で目視評価し、 ニッケル焼結体の鋼板に対する密着性を評価した。 評価 結果を表 2に示す。 5 Visual evaluation was performed according to the criteria shown below, and the adhesion of the nickel sintered body to the steel sheet was evaluated. Table 2 shows the evaluation results.
[評価基準] [Evaluation criteria]
◎:ニッケル焼結体に亀裂が生じるが、 剥離は認められない。 A: Cracks are formed in the nickel sintered body, but no peeling is observed.
〇:ニッケル焼結体に亀裂が生じ、 かつ折り曲げ中心部で剥離がわずかに認めら ίθ れる。 〇: Cracks occur in the nickel sintered body, and slight peeling is observed at the center of bending.
△:ニッケル焼結体に亀裂が生じ、 かつ折り曲げ部のかなりの部分で剥離が認め られる。 Δ: Cracks are formed in the nickel sintered body, and peeling is observed in a considerable part of the bent portion.
X :折り曲げ全体で剥離が生じ、 焼結体が脱落する。 X: Separation occurs in the entire bending, and the sintered body falls off.
(実施例 5 ) (Example 5)
多数の lmm径の孔を形成させた厚さ 60 //mの鋼板 (パンチング鋼板) に、 下記の組成のスルフアミン酸浴を用い、 電流密度 10 AZdm2で表 1に示す厚さ のニッケルめっきを施した。 The steel of a large number of lmm thickness 60 // m, which holes were formed in the diameter (punching steel sheet), using a sulfamic acid bath having the following composition, a nickel plating thickness indicated at a current density of 10 AZdm 2 in Table 1 gave.
[スルファミン酸浴] [Sulfamic acid bath]
スルファミン酸ニッケル 400 g/ 1 Nickel sulfamate 400 g / 1
D 塩化ニッケル 20 g/ 1 D Nickel chloride 20 g / 1
ホウ酸 30 g/ 1 Boric acid 30 g / 1
ラウリル硫酸ナトリウム 0. 5 g/ 1 Sodium lauryl sulfate 0.5 g / 1
浴温 5 OX Bath temperature 5 OX
PH 4 PH 4
ζΤ さらにこの上層に下記の組成のホウフッ化浴を用い、 電流密度 15AZdm2 で 表 1に示す厚さのインジウムめっきを施し芯体とした。 ·
[ホウフッ化浴] ζΤ Further, a borofluoride bath having the following composition was applied to the upper layer, and indium plating was applied at a current density of 15 AZdm 2 and the thickness shown in Table 1 to obtain a core. · [Borofluoride bath]
ホウフッ化インジウム 2 5 0 g / 1 Indium borofluoride 250 g / 1
ホウ酸 3 0 g Z 1 Boric acid 30 g Z 1
ホウフッ化アンモニゥム 5 0 g / 1 Ammonium borofluoride 50 g / 1
浴温 3 O t: Bath temperature 3 O t:
H 1〜 1 . 5 H 1 ~ 1.5
さらにこの芯体の両面に、 実施例 1と同様にして二ッケル粉を含むスラリーを 塗布し乾燥した後、 表 1に示す温度で均熱加熱し、 芯体上に多孔質ニッケル焼結 体 (多孔質層) を有する電極基体を得た。 得られた電極基体について、 実施例 1 \ と同様にしてニッケル焼結体の芯体の鋼板からの剥離程度を目視評価し、 ニッケ ル焼結体の鋼板に対する密着性を評価した。 評価結果を表 2に示す。 Further, a slurry containing nickel powder was applied to both surfaces of the core in the same manner as in Example 1, dried and then heated at a temperature shown in Table 1 so as to form a porous nickel sintered body ( (Porous layer) was obtained. With respect to the obtained electrode substrate, the degree of peeling of the nickel sintered body from the steel sheet was visually evaluated in the same manner as in Example 1 \, and the adhesion of the nickel sintered body to the steel sheet was evaluated. Table 2 shows the evaluation results.
(比較例 1, 比較例 2 ) (Comparative Example 1, Comparative Example 2)
実施例 1と同様の鋼板に、 実施例 1と同様にしてニッケルめっき層のみを施し、 表 1に示すニッケルめっき厚さを有する芯体とした。 The same steel sheet as in Example 1 was coated with only a nickel plating layer in the same manner as in Example 1 to obtain a core having a nickel plating thickness shown in Table 1.
ί さらにこの芯体の両面に、 実施例 1と同様にして表 1に示すようにニッケル粉 を含むスラリーを塗布し乾燥した後、 表 1に示す温度で均熱加熱し、 芯体上に多 孔質ニッケル焼結体 (多孔質層) を有する電極基体を得た。 得られた電極基体に ついて、 実施例 1と同様にしてニッケル焼結体の芯体の鋼板からの剥離程度を目 視評価し、 ニッケル焼結体の鋼板に対する密着性を評価した。 評価結果を表 2にί Further, a slurry containing nickel powder was applied to both surfaces of the core as shown in Table 1 and dried in the same manner as in Example 1, and then uniformly heated at the temperature shown in Table 1 to form a multi-layer on the core. An electrode substrate having a porous nickel sintered body (porous layer) was obtained. About the obtained electrode substrate, the peeling degree of the core of the nickel sintered body from the steel plate was visually evaluated in the same manner as in Example 1, and the adhesion of the nickel sintered body to the steel plate was evaluated. Table 2 shows the evaluation results.
2D 示す。 Show 2D.
(比較例 3, 比較例 4 ) (Comparative Example 3, Comparative Example 4)
実施例 5と同様のパンチング鋼板に、 ニッケルめっきのみを施し、 表 1に示す ニッケルめっき厚さを有する芯体とした。 A punched steel sheet similar to that in Example 5 was subjected to nickel plating only to obtain a core having a nickel plating thickness shown in Table 1.
さらにこの芯体の両面に、 実施例 1と同様にして表 1に示すようにニッケル粉 5" を含むスラリーを塗布し乾燥した後、 表 1に示す温度で均熱加熱し、 芯体上に多 孔質ニッケル焼結体 (多孔質層) を有する電極基体を得た。 得られた電極基体に
54945 Further, a slurry containing nickel powder 5 ″ was applied to both surfaces of the core in the same manner as in Example 1 as shown in Table 1 and dried, and then uniformly heated at the temperature shown in Table 1 and placed on the core. An electrode substrate having a porous nickel sintered body (porous layer) was obtained. 54945
10 Ten
ついて、 実施例 1と同様にしてニッケル焼結体の芯体の鋼板からの剥離程度を目 視評価し、 ニッケル焼結体の鋼板に対する密着性を評価した。 評価結果を表 2に 示す。 Then, in the same manner as in Example 1, the degree of peeling of the core of the nickel sintered body from the steel sheet was visually evaluated, and the adhesion of the nickel sintered body to the steel sheet was evaluated. Table 2 shows the evaluation results.
表 1 試 料 明 細 Table 1 Sample Description
注) *:めっき後パンチング加工
表 2 Note) *: Punching after plating Table 2
二ッケル焼結体の芯体に対する密着性の評価 試料 1 8 0度折り曲げカ卩ェによる密着性の評価 区 分 Evaluation of Adhesion of Nickel Sintered Body to Core Sample Evaluation of Adhesion by Sample 180-degree Bend
1 m m折り曲げ 2 mm折り曲げ 4 mm折り曲げ 1 mm bending 2 mm bending 4 mm bending
1 〇 ◎ ◎ 実施例 1 1 〇 ◎ ◎ Example 1
2 ◎ ◎ ◎ 実施例 22 ◎ ◎ ◎ Example 2
3 ◎ ◎ ◎ 実施例 33 ◎ ◎ ◎ Example 3
4 ◎ ◎ ◎ 実施例 44 ◎ ◎ ◎ Example 4
5 〇 ◎ ◎ 実施例 55 〇 ◎ ◎ Example 5
6 X X Δ 比較例 16 X X Δ Comparative Example 1
7 X Δ 〇 比較例 27 X Δ 〇 Comparative Example 2
8 X Δ 〇 比較例 38 X Δ 比較 Comparative Example 3
9 Δ 〇 〇 比較例 49 Δ 〇 比較 Comparative Example 4
1 0 〇 ◎ ◎ 実施例 61 0 ◎ ◎ ◎ Example 6
1 1 〇 ◎ ◎ 実施例 7
図 1に示すように、 本発明による芯体を用いて作成した電極基体は、 焼結体 (多孔質層) と芯体との接着力が極めて優れており、 曲げ加工を施しても焼結体 (多孔質層) の剥離および脱落が極めて少ない。 1 1 〇 ◎ ◎ Example 7 As shown in FIG. 1, the electrode substrate made using the core according to the present invention has an extremely excellent adhesive force between the sintered body (porous layer) and the core. Very little exfoliation and detachment of body (porous layer).
(電極特性評価) (Evaluation of electrode characteristics)
減圧下で実施例 3の電極基体を硝酸二ッゲル水溶液中に浸漬し、 硝酸二ッゲル を多孔質ニッケル焼結体 (多孔質層) 中に含浸させた。 そして前記多孔質ニッケ ル焼結体を、 2 5重量%の水酸化ナトリウム水溶液でアルカリ処理して水酸化二 ッケルとし、 これを電池電極とした。 同様にして、 比較例 1の電極基体の電極も 作成した。 The electrode substrate of Example 3 was immersed in an aqueous solution of Nigel nitrate under reduced pressure to impregnate Nigel nitrate into a porous nickel sintered body (porous layer). The porous nickel sintered body was alkali-treated with a 25% by weight aqueous sodium hydroxide solution to obtain nickel hydroxide, which was used as a battery electrode. Similarly, an electrode of the electrode substrate of Comparative Example 1 was prepared.
( 0 対極としてニッケルメッシュ、 および参照電極として銀塩化銀電極を用い、 6 規定の水酸化カリウム溶液中でこの電極を正極とした時の充放電特性を、 一定電 流下 (放電率: 3 C ) で測定した。 (0 Using a nickel mesh as a counter electrode and a silver / silver chloride electrode as a reference electrode, the charge / discharge characteristics when this electrode is used as a positive electrode in a 6 N potassium hydroxide solution under a constant current (discharge rate: 3 C) Was measured.
実施例 3の電極基体より作成した本発明の電極と、 比較例 1の電極基体より作 成した従来型の電極を用いて測定した結果を図 2に示す。 図 2に示すように、 本 発明の芯体を用いて作成した電極基体から製造された電極を用いた電池は分極が 少なくなり、 優れた充放電特性を示す。 この理由は、 本発明の二次電池電極基体 が密着性に優れた多孔質層を有しているからである。 産業上の利用可能性 FIG. 2 shows the results of measurement using the electrode of the present invention prepared from the electrode substrate of Example 3 and the conventional electrode prepared from the electrode substrate of Comparative Example 1. As shown in FIG. 2, a battery using an electrode manufactured from an electrode substrate manufactured using the core of the present invention has reduced polarization and exhibits excellent charge / discharge characteristics. The reason for this is that the secondary battery electrode substrate of the present invention has a porous layer having excellent adhesion. Industrial applicability
2.0 本発明の二次電池電極基体用芯体は、 鋼板にニッケル層とその上層に錫または ィンジゥムである低融点金属の層が形成されており、 また芯体は多数の小径の孔 を有していてもよい。 また鋼板にパンチング加工を施した多孔鋼板 (パンチング メタル) に前記めつきを施したものであってもよい。 そして本発明の二次電池電 極基体は、 前記芯体の上層にニッケル粉を焼結した多孔質層が形成されており、 折り曲げ加工のような厳しい加工を施しても多孔質層が芯体の鋼板から剥離する ことがない。
本発明の二次電池電極基体の製造に際しては、 多孔質層がニッケル粉を焼結し たものであることを特徴とし、 焼結時に低融点金属のめっき層が溶融することに より、 ニッケル粉同士およびニッケル焼結体と芯体のニッケル一低融点金属から なる合金層の拡散が促進されるために、 芯体と多孔質焼結体の密着性に優れ、 折 り曲げ加工のような厳しい加工を施しても多孔質層が剥離することがない。 また、 二ッゲルおよび二ッケルー低融点金属からなる合金は耐アル力リ性に優れており、 アルカリ性の電解液に接した場合に、 優れた耐食性を示す。 2.0 The core for a secondary battery electrode substrate of the present invention has a nickel layer on a steel plate and a layer of a low melting point metal such as tin or zinc formed thereon, and the core has a large number of small-diameter holes. May be. Further, a perforated steel plate (punched metal) obtained by performing a punching process on a steel plate may be subjected to the plating. In the secondary battery electrode base of the present invention, a porous layer obtained by sintering nickel powder is formed on the core, and the porous layer is formed even when severe processing such as bending is performed. It does not peel off from steel plates. In the production of the secondary battery electrode substrate of the present invention, the porous layer is obtained by sintering nickel powder, and the nickel powder is melted by sintering the plating layer of the low melting point metal. Diffusion of the alloy layer composed of nickel and low melting point metal between the core and the nickel sintered body and the core body is promoted, so the adhesion between the core body and the porous sintered body is excellent, and it is severe such as bending The porous layer does not peel off even after processing. In addition, alloys composed of Nigel and Nikkel-low melting point metals have excellent resistance to alkalinity and exhibit excellent corrosion resistance when exposed to alkaline electrolytes.
さらに、 本発明の電極は上記のいずれかの電極基体に活物質を含浸させて電極 としたものであり、 この電極を用いた二次電池は優れた充放電特性を示す。
Further, the electrode of the present invention is obtained by impregnating any of the above electrode substrates with an active material to form an electrode, and a secondary battery using this electrode exhibits excellent charge / discharge characteristics.