WO2002019447A1

WO2002019447A1 - Procede et dispositif de fabrication de plaque d'electrode pour pile et pile mettant en oeuvre une telle plaque d'electrode

Info

Publication number: WO2002019447A1
Application number: PCT/JP2001/007444
Authority: WO
Inventors: Masaharu Miyahisa; Hideyuki Kumakiri; Takehiko Matsunaga; Koichi Kojima
Original assignee: Matsushita Electric Industrial Co., Ltd.
Priority date: 2000-08-30
Filing date: 2001-08-29
Publication date: 2002-03-07
Also published as: KR20020043258A; EP1317007B1; US20040191620A1; JP2002075345A; CN1206755C; JP4023990B2; DE60133472D1; US20020182483A1; US6878173B2; CN1388994A; TW511312B; DE60133472T2; KR100438262B1; US20040191613A1; US20090081533A1; EP1317007A1; EP1317007A4

Description

明細書電池用電極板の製造方法と製造装置およびそれを用いた電池技術分野

本発明は、ニッケル水素電池、ニッケル力ドミゥム電池などの二次電池に用いられる電池用電極板に関し、特に、発泡メタルの芯材に活物質が充填されてなる非焼結式の電池用電極板の製造方法と製造装置およびそれを用いた電池に関する。背景技術

二次電池の電極板としては、三次元の網目構造を有する発泡メタルを芯材として、この芯材に活物質を充填したものが、放電容量が比較的優れていることから、広く採用されている。さらに、近年の電池には高率放電特性の向上が強く求められており、その対応策として、例えば、特開 2000— 77054号公報には、図 7 A〜図 7 Eに示すような電池用電極板の製造方法が開示されている。まず、発泡メタルからなる芯材 1に、第 1のプレス工程において、両側辺に平行であって所定の溝幅を有する 2本の溝部 2 が形成される。芯材 1に活物質 3を充填した後、溝部 2内に溜まっている活物質 3はブラシなどを用いて除去される。続いて、芯材 1は、第 2のプレス工程において、プレス加工を 3回経ることにより、図 7 Cに示すような、全体が溝部 2の溝底と面一となるような形状に加工される。その後、溝部 2を予め形成しておいた部分は、ブラシとエアープロ一による活物質除去工程を経て、図 7 Dに示すように、芯材露出部 4となる。この芯材 1を切断して、電池用電極板 7を作成する。

この電池用電極板 7には、その一辺に芯材露出部 4からなる集電部 7 bが形成されており、この電極板を卷き回して形成した円筒状の電極群は、その端面に集電部が形成される。この電極群は、電池用電極板の全長にわたって均一に集電するため全体の集電効率が向上する。さらに、上記の集電部に集電用リード片を溶接する夕ブレス方式によつて集電特性が格段に向上し、高率放電特性を向上させる要望に対応できる。しかしながら、上記工程を経て製作された電池用電極板 7には、以下に説明する種々の問題がある。第 1の問題は、活物質充填部 7 aにおいて活物質 3の充填密度にばらつきが生じるため、この電池用電極板 7を用いて作成した電池には容量のばらつきがあり、パック電池に適用した場合に過充電や過放電が発生しやすいことである。第 2の問題は、活物質充填部 7 aと集電部 7 bとの境界線 7 cが正確な直線にならないことから、電池用電極板 7の寸法や形状の精度が低く、この電池用電極板 7を用いて構成した電池の集電機能が低下して高率放電特性が得られないことである。第 3の問題は、集電部 7 bにおける活物質 3の除去が不十分であることから、この集電部 7 bに集電用リード片を取り付ける際に溶接不良が発生しやすく歩留りが低下することである。ブラシとエア一ブローを用いた活物質除去は効率が悪く、生産性の低下をも招いている。

第 4の問題は、図 7 Dに示す切断前の芯材露出部 4の幅が設定値とは異なる値となつてしまうことである。その結果、芯材露出部を直角に折り曲げた後、圧縮して集電部を形成する方法が適用できず、集電部の機械的な強度や高い集電効率を確保することができない。

第 5の問題は、芯材 1を切断して得られる電池用電極板 7に弓反りが発生し易いことである。これは、電池用電極板 7を渦巻き状に卷回して電極群を構成したときに、巻きずれが発生して電極群が不良形状となる原因となる。しかも、反りが発生するだけでなく、顕微鏡で拡大して観察したところ、活物質充填部 7 aと集電部 7 bとの境界部分に微細なクラックが発生しており、芯材 1の金属骨格の一部が破壊されて強度が低下していることが確認された。その結果、この電池用電極板 7には活物質 3の脱落、短絡不良および電気伝導性の低下などの不具合が発生し易い。

一方、上述の特開 2000— 77054号公報には、電池用電極板の他の製造方法も開示されている。この製造方法は、発泡メタルからなる芯材の全体に活物質を充填し、その後、全体を所定の厚みに圧縮するプレス加工を行い、所要箇所の活物質を超音波振動器を用いて除去して芯材露出部を形成するものである。

ところが、この製造方法では、電池用電極板の活物質充填部と集電部との境界線が正確な直線にほならないために、この電池用電極板を用いて構成した電池の集電機能が低下して高率放電特性が得られない。これは、プレス加工後に活物質を除去するためには振幅の大きな超音波振動を付与する必要があるが、その結果、芯材露出部を形成すべき箇所の周辺部の活物質までもが脱落するためである。さらに、芯材の金属骨格は、振幅の大きな超音波振動を受けると、損傷や劣化の恐れがある。

そこで、本発明は、上記従来の課題に鑑みてなされたもので、活物質の充填密度にばらつきがなく、活物質充填部と集電部との境界線が正確な直線となり、集電部における活物質の残存率が低く、集電部の全体が所定の幅を有している電池用電極板の製造方法と製造装置、およびそれを用いた電池を提供することを目的とする。発明の開示

上記目的を達成するために、本発明の電池用電極板の製造方法は、多孔質で薄板状の芯材の全体に活物質を充填する活物質充填工程と、前記活物質充填済み芯材にプレス加工を施して複数のレール状残存凸条部を形成するプレス工程と、前記残存凸条部に超音波振動を付与することにより活物質を除去して芯材露出部を形成する活物質除去工程と、前記芯材露出部の上部を押圧して他の部分と面一となる状態まで圧縮する平坦化工程と、少なくとも前記芯材露出部を含む所定箇所を切断して個々の電池用電極板に分割する切断工程とを有していることを特徴としている。

この製造方法により製造された正極および負極の電池用電極板を両者間にセパレ —夕を介して渦卷状に卷回してなる電極群を、円筒状の電池ケース内に収納して円筒形電池を構成すると好適である。

また本発明の電池用電極板の他の製造方法は、多孔質で薄板状の芯材の全体に活物質を充填する活物質充填工程と、前記活物質充填済み芯材にプレス加工を施して複数のレ一ル状残存凸条部を形成するプレス工程と、前記残存凸条部に超音波振動を付与することにより活物質を除去して芯材露出部を形成する活物質除去工程と、前記芯材露出部を押圧して圧縮する芯材露出部圧縮工程と、前記芯材露出部にリードフープをシ一ム溶接するリ一ド溶接工程と、少なくとも前記リードフープを含む所定箇所を切断して個々の電池用電極板に分割する切断工程とを有していることを特徴としている。

この製造方法により製造された正極および負極の電池用電極板をセパレ一夕を介して交互に積層してなる電極群を、角筒状の電池ケース内に収納して角形電池を構成すると好適である。

本発明の電池用電極板の製造装置は、多孔質で薄板状の芯材の全体に活物質が充填された活物質充填済み芯材にプレス加工を施して複数のレール状残存凸条部を形成するストライプロールプレス機と、前記残存凸条部に超音波発生ホーンを接触させて超音波振動を付与する超音波振動器およびこの各超音波振動器に対し下方で相対向する位置に設置されて超音波振動の付与により除去される活物質を吸引する真空吸弓 I機とからなる活物質除去装置とを備えて構成されている。

また本発明の電池用電極板の他の製造装置は、多孔質で薄板状の芯材の全体に活物質が充填された活物質充填済み芯材にプレス加工を施して複数のレール状残存凸条部を形成するストライプ口一ルプレス機と、前記残存凸条部に超音波発生ホーンを接触させて超音波振動を付与する超音波振動器およびこの各超音波振動器に対し下方で相対向する位置に設置されて超音波振動の付与により除去される活物質を吸引する真空吸引機とからなる活物質除去装置と、前記活物質除去装置によって加工された芯材露出部にリ一ドフープをシ一ム溶接する溶接装置と、少なくとも前記リードフ一プを含む所定箇所を切断して個々の電池用電極板に分割する切断機とを備えて構成されている。図面の簡単な説明

図 1 A、図 1 B、図 1 C、図 1 D、図 1 E、図 1 Fは本発明の第 1の実施の形態に係る電池用電極板の製造方法を具現化した製造工程を順に示した斜視図であり、図 2 Aは同上の製造方法におけるプレス工程に用いられるストライプロールプレス機を示す正面図であり、図 2 Bは図 2 Aの II B部の拡大図であり、

図 3 Aは活物質除去工程に用いられる活物質除去装置を示す正面図であり、図 3 B は右側面図であり、

図 4は上記製造方法により得られた電池用電極板を収納した円筒形電池を示す一部切断斜視図であり、

図 5 A、図 5 B、図 5 C、図 5 D、図 5 E、図 5 F、図 5 Gは本発明の第 2の実施の形態に係る電池用電極板の製造方法を具現化した製造工程を順に示す斜視図であ、

図 6は上記製造方法により得られた電池用電極板を収納した角形電池を示す一部切断斜視図であり、

図 7 A、図 7 B、図 7 C、図 7 D、図 7 Eは従来の電池用電極板の製造方法の製造工程を順に示した斜視図である。発明を実施するための最良の形態

以下、本発明の好ましい実施の形態について図面を参照しながら説明する。図 1 A 〜図 1 Fは本発明の第 1の実施の形態に係る電池用電極板の製造方法を具現化した製造工程を順に示した斜視図である。先ず、図 1 Aに示す所定サイズの矩形状の発泡メタルからなる芯材 1の全体に、図 1 Bに示すように活物質 3を充填する。この場合、活物質 3は、プレス加工前であって全く凹凸のない芯材 1に充填されるので、全体にわたって均一な充電密度になるよう充填されるとともに、芯材 1に凹凸つまり高低差がないことから流動することなく内部に保持されて、均一な充填密度を保持したまま乾燥する。なお、芯材 1は、この実施の形態においてニッケルからなる三次元の網目構造の発泡メタルであって、厚みが例えば 1.24mmの矩形の薄板である。但し、この実施の形態の製造方法は、連続的な帯状の芯材、すなわちフープ芯材に適用することが好ましい。

つぎに、活物質 3が均一に充填された芯材 1は、図 1 Cに示すように、後工程において芯材露出部 1 3となる部分を除く他の全ての部分にプレス加工が施されて、例えば厚みが上述の 1.24mmから 0.6mmにほぼ 1 / 2に圧縮される。このとき、 0.9mm 〜： L I mm程度の厚みを有する 2本の平行なレール状の残存凸条部 8、 8が形成される。このプレス加工には、図 2 Aに示すようなストライプロールプレス機 9が用いられ。

図 2 Aはストライプロールプレス機 9の正面図、図 2 Bは図 2 Aの Π Β部の拡大図である。このストライプロールプレス機 9は、受けプレスロール 1 0と加工プレス口ール 1 1とによって構成され、受けプレスロール 1 0は位置を固定した状態で回転自在に支持されているとともに、加工プレスロール 1 1は受けプレスロール 1 0に向けた方向に所定の加圧力が加えられるようになつている。したがって、加工プレスロール 1 1は加圧力に耐えられる剛性を有しており、この加工プレスロール 1 1の所定の 2箇所には、残存凸条部 8、 8を形成するための環状溝部 1 2、 1 2が周面に設けられている。上記環状溝部 1 2の両側壁 1 2 a、 1 2 bの開口縁部は、図 2 Bに明示するように、例えば曲率半径 Rが 0.3mm〜0.6mmのアール面になっている。

また、両プレス口一ル 1 0、 1 1は、ロール径が例えば 550mmと比較的大きく、この実施の形態のプレス工程では、両プレスロール 1 0、 1 1間を通過する活物質充填済み芯材 1に、例えば 300 0 nの比較的大きな加圧力を加える 1回のプレス加工により、図 1 Bの状態から一挙に図 1 Cに示す状態に加工する。これにより形成された 2つのレール状残存凸条部 8、 8のピッチは、加工プレスロール 1 1の璟状溝部 1 2の寸法で決定されて、正確に設定値どおりとなる。

ところで、従来の電池用電極板の製造方法は、 2回のプレス工程を有するのに対し、この実施の形態の製造方法では、 2つの残存凸条部 8、 8を形成するためのプレスェ程が 1回存在するだけなので芯材の延びや変形が抑制されるが、その 1回のプレスェ程によつて上述した所定の厚みと活物質 3の所定の充填密度とを確保する必要がある。そのためには、実験結果によると、極板幅 1 c m当たり 3 t o nの荷重を必要とすることが判明した。実用上においては、残存凸条部 8の幅を全体にわたり一定値とするために、両プレスロール 1 0、 1 1間のギャップを広く、例えば 0.3mm程度に設定するのが好ましく、この場合には 10 t o n/ c mの力 [f圧力を必要とする。

また、電池用電極板の芯材 1としては、展延性に富んだ純ニッケルからなる発泡メタルが用いられているので、プレス工程では、活物質 3の充填密度の高い部分の延びが大きくなる。この延びのばらつきは、プレスロール 1 0、 1 1の口一ル径を大きくすることによつて抑制することができる。例えば、図 7 Cに示す従来の製造方法における 2回目のプレス工程で用いて！/、る口一ル径が 400mmのプレス口ールでは、長さ方向に 3.3%〜3.5%もの延びが発生するのに対し、本実施の形態におけるプレス工程で用いている口一ル径が 550mmのプレス口一ル 1 0、 1 1では、同じ圧縮率において長さ方向に 1.7%〜； 1.9%の延びしか発生しない。すなわち、芯材 1の延びはロール径が大きい程小さくなる。これは、プレスロールのロール径が大きくなる程平面的なプレス加工に近くなるからである。したがって、ロール径の大きなプレスロール 1 0、 1 1を用いれば、活物質 3の充填密度のばらつきに起因する延び率の違いを抑制することができる。

そして、従来の製造方法における 2回目のプレス工程では、口一ル径が 400mmと小さなプレスロールによるプレスを、 3回繰り返して行っており、長さ方向に 6 %もの延びが生じていた。これが、芯材 1を個々の電池用電極板 7に分割したときの弓反りの原因になっている。これに対し、この実施の形態の製造方法におけるプレス工程では、比較的大きな口一ル径のプレスロール 1 0、 1 1による 1回のプレス加工を行うだけであるから、長さ方向の延びは上述のように 1.7%〜； I · 9%に抑制することができ、後工程において芯材 1を個々の電池用電極板 1 9に分割したときに、弓反りゃクラックが殆ど発生しない。

しかも、上記プレス工程では、加工プレスロール 1 1の環状溝部 1 2の両側壁 1 2 a 1 2 bの開口縁部が上述のように曲率半径 Rが 0.3mn！〜 0.6mmのァ一ル面になつているので、残存凸条部 8、 8と周辺部との境界が明確であり、かつプレス加工時に芯材 1の金属骨格に破壊や劣化が生じない。アール面の曲率半径 Rを 0.3mm〜0.6 mmより大きく設定した場合には、残存凸条部 8、 8の縁部の活物質 3が脱落して残存凸条部 8、 8と周辺部との境界が明確にならず、また上記値よりも小さく設定した場合には芯材 1の金属骨格の破壊や劣化を招いて、この電池用電極板を用いて電池を製造したときの集電効率が低下する。

続いて、 2つの残存凸条部 8、 8は、図 I Dに示す活物質除去工程において、自体の内部に充填されている活物質 3が除去されて、 2つのレール状の芯材露出部 1 3、 1 3とされる。図 3 A、図 3 Bは、この活物質除去工程に用いられる活物質除去装置 1 4を示し、図 3 Aは正面図、図 3 Bは右側面図である。この活物質除去装置 1 4は、自体の超音波発生ホ一ン 1 7 a、 1 7 aをそれそれ各残存凸条部 8、 8の上部に接触させて超音波振動を付与することにより活物質 3を剥離して除去する一対の超音波振動器 1 7、 1 7と、この各超音波振動器 1 7、 1 7に対し下方で相対向する位置に配置されて剥離 ·除去された活物質 3を吸引する一対の真空吸引機 1 8、 1 8とを備えて構成されている。

なお、上記超音波発生ホーン 1 7 aは、活物質充填済み芯材 1への当接面に、芯材 1の移送方向へ向け下り勾配の傾斜面 1 7 bが形成されており、この傾斜面 1 7 bによって芯材 1にダメ一ジを与えないように図っている。また、上記傾斜面 1 7 bおよびこの傾斜面 1 7 bに連続する平坦な接触面 1 7 cは、磨耗を軽減するために超硬材料を用いて形成されており、超音波発生ホーン 1 Ί aの本体部分はチタンで形成されている。

この活物質除去装置 1 4では、位置固定の一対の超音波振動器 1 7、 1 7の各々の超音波発生ホーン 1 7 a、 1 7 aにそれそれ残存凸条部 8、 8の上部を接触させた状態で活物質充填済み芯材 1を図 3 Bに示す矢印方向に移送する。残存凸条部 8に超音波振動を付与することにより、金属骨格を圧潰しつつ、その内部の活物質 3を剥離して除去するとともに、下方の真空吸引機 1 8によって残存凸条部 8およびこれの下方箇所にそれそれ充填されている活物質 3を吸引して除去する。これにより、残存凸条部 8およびこれの下方箇所は、内部の活物質 3がほぼ完全に除去されて、高品質の芯材露出部 1 3となる。

つぎに、芯材露出部 1 3において活物質 3の残存率が極めて低い理由について説明する。上記活物質除去工程における除去対象の活物質 3は、残存凸条部 8に充填されているものであり、この状態の活物質 3は、残存凸条部 8がプレス加工されていないことから、極めて除去し易い。したがって、この活物質 3は、従来の工程において除去が極めて困難であったバインダ一入りのものであっても、超音波振動器 1 7の超音波発生ホーン 1 7 aの接触により超音波振動を付与しながら下方から真空吸引機 1 8で真空吸引することにより、容易にかつ完全に除去される。

実測値によると、上記活物質除去工程を経て形成した芯材露出部 1 3の活物質残存率は 1〜 4 %であった。これに対し従来の製造方法により得られた芯材露出部 4の活物質残存率は 1 0 %以上と高い上に、部分的に活物質 3の塊が残っており、この塊が集電リード片を溶接する際のスパーク発生の主な原因になっていた。そのため、上記塊は手作業によって除去されており、生産性のさらなる低下を招く一因になっている c なお、上記活物質残存率の評価は、芯材 1の素材であるニッケルが溶解しない酢酸水溶液に浸漬して活物質 3のみを溶解させ、その溶解した活物質 3の重量変化率から芯材露出部 4または 1 3に残存する活物質 3の重量を測定算出して行った。

また、芯材露出部 1 3の活物質残存率の低下を図るためには、活物質除去装置 1 4 において、活物質充填済み芯材 1の下面と獰音波発生ホーン 1 7 aの接触面 1 7 cとの間の隙間 Cを、残存凸条部 8の厚み Bが 1.1mm程度で、活物質充填済み芯材 1のプレス加工後の厚み Dが 0.6mm程度である場合に、 0.7mn！〜 0.8mmに設定して使用するのが好ましい。上記隙間 Cは、図 1 Cに示す活物質充填済み芯材 1のプレス加ェ後の厚み Dが正確には 0.58mmであることから、上記の 0.7mn！〜 0.8mmよりも小さい値に設定することが可能であるが、そのような小さな値に設定しても活物質残存率は変わらない。一方、上記隙間 Cを 0.7mn！〜 0.8mmより大きい値に設定した場合には、活物質残存率が高くなる。

さらに、上記活物質除去装置 1 4は、残存凸条部 8の活物質 3は除去が容易な状態であることと、位置固定の超音波振動器 1 7に対し活物質充填済み芯材 1を高速で連続的に移送させながら活物質 3の除去を行えることと、残存凸条部 8の下方から真空吸引機 1 8で活物質 3を真空吸引していることとにより、活物質 3が効率よく除去され、生産性が格段に向上する。実測値によると、活物質充填済み芯材 1は、活物質 3 の除去が容易な状態であることから 450mmZ s e c程度の高速で移送することが可能である。この活物質除去工程では、活物質充填済み芯材 1の移送速度を SOmmZs e cより遅くして活物質 3を除去する時間を長く設定すると、生産性が低下するだけでなく、芯材 1が破壊されて恰も虫食い状態に穴があくという不具合が生じる。

また、上記活物質除去工程では、超音波振動器 1 7を振幅が 25〜50 _imの範囲内になるよう設定して駆動している。これは、振幅が上記範囲より小さくなると、活物質 3を除去するのに要する時間が長くなり、逆に振幅が上記範囲より大きくなると、活物質 3の除去効率が高くなるが、芯材 1の金属骨格が破壊されて機械的強度が劣化するため集電機能が低下するとともに、芯材露出部 1 3の近傍の活物質 3が部分的に剥離されて芯材露出部 1 3と他の箇所との境界線の直線性が悪くなるためである。

本願発明の実施の形態の活物質除去工程では、超音波振動の付与によつて活物質 3 を除去するにも拘わらず、芯材 1における強度の劣化が生じない。この効果は、引つ張り試験機による評価結果によって確認できた。これに対し、従来の芯材 1に充填した活物質 3を超音波振動の付与によって除去する場合には、芯材 1の強度が一般的に 50〜70%程度低下していた。これは、従来の何れの電池用電極板の製造方法においても、活物質 3を充填した芯材 1に対しプレス加工を施し、その後に、集電部とすべき箇所に超音波振動を付与しているため、活物質 3が極めて除去し難い状態となっていることに起因している。これに対し、本実施の形態では、殆どプレス加工されていない残存凸条部 8、 8に充填されている活物質 3を除去することと、超音波振動が突出状態の残存凸条部 8、 8の上部のみに付与されて他の箇所に影響を与えないので、芯材 1の強度劣化が生じない。

つぎに、上記芯材露出部 1 3は、図 2 Αに図示のものとは異なるプレスロール（図示せず）で軽く押さえられて、図 1 Eに示すように、活物質 3が充填されている箇所に対し面一となる状態とされる。最後に、図 1 Eに 1点鎖線で示す 3本の切断線に沿つて切断されることにより、図 1 Fに示すような 4個の電池用電極板 1 9が得られる c この各電池用電極板 1 9は、いずれも同一の帯形状であって、その長手方向に沿って活物質充填部 1 9 aと活物質 3が除去された集電部 1 9 bとの境界線 1 9 cを有している。

上記工程を経て得られた電池用電極板 1 9における活物質充填部 1 9 aと集電部 1 9 bとの境界線 1 9 cの直線性は、顕微鏡を用いた測定の実測値によると、従来の方法により製造された電池用電極板 7において 0.8mmもの誤差が生じていたのに対して、 0.2mm以下の小さな誤差に抑制されていた。これは、従来の製造方法では、活物質 3の充填後に所定の充填密度にすることを目的として 3回のプレスが繰返されるプレス工程を有しているのに比較して、本実施の形態の製造方法において、活物質充填済み芯材 1に対し図 1 Cに示す残存凸条部 8、 8を形成するためのプレス加工を 1回施すだけであることに起因する。したがって、この実施の形態で得られた電池用電極板 1 9は、芯材露出部 1 3を折り曲げた後圧縮して集電部 1 9 bを作成することが可能であり、それにより、集電部 1 9 bは、機械的な強度や密度が高められ、且つ集電効率が向上する。

また、上記製造工程を経て得られた電池用電極板 1 9は、活物質充填部 1 9 aの充填密度のばらつきが 1.5%以下に抑制されている。これは、プレス加工が施される前の凹凸のない芯材 1に活物質 3を充填したことによる。これに対し、従来の製造工程を経て得られた電池用電極板 7では、プレス加工されて凹凸のある芯材 1に活物質 3 を充填することから全体にわたって均等な充填量に充填することができず、活物質充填部 7 aの充填密度に 3.5%以上のばらつきがあった。

図 4は、上記製造方法により製造された正極および負極の電池用電極板 1 9 p、 1 9 qを、両者間にセパレ一夕 5 5を介して渦巻状に卷回してなる電極群 5 1を、円筒状の電池ケース 5 2内に収納してなるニッケル水素電池を示している。この円筒形電池は、封口板 5 7の正極端子 5 6と正極の電池用電極板 1 9 pとがリードを介して電気的に接続され、負極缶である電池ケース 5 2と負極の電池用電極板 1 9 qとがリードを介して電気的に接続されている。電池ケース 5 2内には電解液が充填されている c 図 5 A〜図 5 Gは本発明の第 2の実施の形態に係る電池用電極板の製造方法を具現ィ匕した製造工程を順に示す斜視図である。上記第 1の実施の形態では、渦巻き状電極群を構成して円筒形電池に用いる電池用電極板 1 9の製造方法について説明したが、この第 2の実施の形態では、積層型電極群を構成して角形電池に用いる電池用電極板の製造方法に関するものであり、図 5 A〜図 5 Gにおいて、図 1 A〜図 1 Fと同一若しくは同等のものには同一の符号を付してある。先ず、図 5 Aに示す所定サイズの矩形状もしくは帯状の発泡メタルからなる芯材 1 の全体に、図 5 Bに示すように活物質 3を充填する。この場合、活物質 3は、プレス加工前であって全く凹凸のない芯材 1に充填されるので、全体にわたり均一な充電密度に充填されるとともに、芯材 1に凹凸つまり高低差がないことから流動することなく内部に保持されて、均一な充填密度を保持したまま乾燥される。

つぎに、上述のように活物質 3が均一に充填された芯材 1は、図 5 Cに示すように、後工程において芯材露出部となる部分を除く全ての部分がプレス加工を施されて厚みをほぼ 1 / 2に圧縮され、後工程で芯材露出部となる部分が 2本の平行なレール状の残存凸条部 2 0、 2 0として残存する。このプレス加工には、図 2 Aに示したストライプロールプレス機 9と基本構造が同じであって、環状溝部が図 5 Cの残存凸条部 2 0、 2 0を形成できる配置に設けられた加工プレスロールを備えたストライプ口一ルプレス機（図示せず）が用いられる。

続いて、 2つの残存凸条部 2 0、 2 0は、活物質除去工程において、自体の内部に充填されている活物質 3が除去されることにより、 2つの芯材露出部 2 1、 2 1とされる。この活物質除去工程では、図 3 A、図 3 Bに示した超音波振動器 1 7を備えた活物質除去装置 1 4とほぼ同様の構成を有する活物質除去装置（図示せず）を用いて、第 1の実施の形態と同様に処理される。

上記芯材露出部 2 1、 2 1は、第 1の実施の形態と同様に、プレスロール（図示せず）で軽く押さえられて、活物質 3が充填されている箇所に対し面一となる状態まで圧縮される。さらに図 5 Eに示すように、上記芯材露出部 2 1、 2 1は、その上面が活物質 3が充填されている箇所より低くなる位置までプレスロールによって圧縮される。その後に、両芯材露出部 2 1、 2 1には、帯状リードすなわちリードフープ 2 2がシーム溶接される。最後に、図 5 Fに 1点鎖線で示す各切断線に沿って切断または打ち抜きされることにより、図 5 Gに示すような複数の電池用電極板 2 3が得られる。この各電池用電極板 2 3は、いずれも同一形状であって、活物質充填部 2 3 aと活物質 3が除去された集電部 2 3 bと、この集電部 2 3 bに固着されたリ一ド片 2 3 cとを有している。この電池用電極板 2 3の製造方法は、第 1の実施の形態とほぼ同様の工程を経ることから、上述した第 1の実施の形態の種々の効果と同様の効果を得ることができ、角形電池に用いる高品質の電池用電極板 2 3を生産性良く製造することができる。なお、リードフープ 2 2を溶接する工程に代えて、つまりリードフープ 2 2を溶接していない活物質充填済み芯材 1を、図 5 Fの中央の切断線に沿って切断して二つに分割し、芯材露出部 2 1を折り曲げた後圧縮して集電部を作成し、その後に個々の電池用電極板に分割するようにしてもよい。集電部は上述した処理によって機械的な強度や密度が高められ、且つ集電効率も向上しているので、リードフープ 2 2を切断してなるリード片 2 3 cを設けた場合と同様の品質の安定したリ一ド片を形成することができる。

図 6は、上記製造方法により製造された正極および負極の電池用電極板 2 3 p、 2 3 qをセパレ一夕 5 8を介して交互に積層してなる電極群 5 3を、角筒状の電池ケ一ス 5 4内に収納してなるニッケル水素電池を示している。この角形電池は、封口板 5 9の正極端子 6 0と正極の電池用電極板 2 3 pとがリードを介して電気的に接続され、負極缶である電池ケース 5 4と負極の電池用電極板 2 3 qとがリードを介して電気的に接続されている。電池ケース 5 4内には電解液が充填されている。産業上の利用可能性

以上のように本発明によれば、活物質の充填密度にばらつきがなく、活物質充填部と集電部との境界線が正確な直線であり、集電部における活物質の残存率が低く、集電部の全体が所定の幅を有している電池用電極板が得られる。従って、本発明は、高率放電特性の高い電池を効率よく作成する上で有用である。

Claims

請求の範囲

1 . 多孔質で薄板状の芯材（ 1 )の全体に活物質（ 3 ) を充填する活物質充填工程と、

前記活物質充填済み芯材にプレス加工を施して複数のレール状残存凸条部（ 8 )を形成するプレス工程と、

前記残存凸条部に超音波振動を付与することにより活物質を除去して芯材露出部 ( 1 3 ) を形成する活物質除去工程と、

前記芯材露出部を押圧して他の部分と面一となる状態まで圧縮する平坦化工程と、少なくとも前記芯材露出部を含む所定箇所を切断して電池用電極板（1 9 )を作成する切断工程とを有することを特徴とする電池用電極板の製造方法。

2 . 多孔質で薄板状の芯材（ 1 )の全体に活物質（ 3 ) を充填する活物質充填工程と、

前記活物質充填済み芯材にプレス加工を施して複数のレール状残存凸条部（2 0 ) を形成するプレス工程と、

前記残存凸条部に超音波振動を付与することにより活物質を除去して芯材露出部 ( 2 1 ) を形成する活物質除去工程と、

前記芯材露出部を押圧して圧縮する芯材露出部圧縮工程と、

前記芯材露出部にリードフープ（2 2 ) をシ一ム溶接するリード溶接工程と、少なくとも前記リードフープを含む所定箇所を切断して電池用電極板（ 2 3 )を作成する切断工程とを有することを特徴とする電池用電極板の製造方法。

3 . 多孔質で薄板状の芯材（ 1 ) の全体に活物質（ 3 ) が充填された活物質充填済み芯材にプレス加工を施して複数のレール状残存凸条部（8 )を形成するストライブロールプレス機（9 ) と、

前記残存凸条部に超音波発生ホーン（1 7 a)を接触させて超音波振動を付与する超音波振動器（ 17)およびこの各超音波振動器に対し下方で相対向する位置に設置されて超音波振動の付与により除去される活物質を吸引する真空吸引機（18)とからなる活物質除去装置（14)とを備えることを特徴とする電池用電極板の製造装置。

4. 多孔質で薄板状の芯材 ( 1 )の全体に活物質が充填された活物質充填済み芯材にプレス加工を施して複数のレール状残存凸条部（8)を形成するストライプ口 —ルプレス機（9) と、

前記残存凸条部に超音波発生ホーン（17 a)を接触させて超音波振動を付与する超音波振動器 ( 17)およびこの各超音波振動器に対し下方で相対向する位置に設置されて超音波振動の付与により除去される活物質を吸引する真空吸引機（ 18)とからなる活物質除去装置（14) と、

前記活物質除去装置によって加工された芯材露出部（ 21 )にリードフープ（ 22 ) をシ一ム溶接する溶接装置と、

少なくとも前記リードフープを含む所定箇所を切断して電池用電極板（23)を作成する切断機とを備えること'を特徴とする電池用電極板の製造装置。

5. ストライプロールプレス機（9) は、位置を固定した状態で支持された受けプレスロール（10) と、残存凸条部（8) を形成するための環状溝部（ 12) が周面の所定箇所に設けられて、前記受けプレス口ールに向けた方向に所定の加圧力が加えられる加工プレスロール（11) とを備えて構成されているとともに、前記環状溝部の両側壁（ 12 a、 12 b)の開口縁部が所定のアール面になっている請求項 3 または 4に記載の電池用電極板の製造装置。

6. 活物質除去装置（14)の超音波発生ホーン（17 a) の接触面は、レール状残存凸状部（8)の反対面を基準として、ストライプロールプレス加工済み部分の厚みよりも大きく、且つレール状残存凸条部の厚みよりも小さい隙間を介在して対向するよう設置されている請求項 3または 4に記載の電池用電極板の製造装置。

7. 請求項 1に記載の製造方法で製造された正極および負極の電池用電極板 ( 19p、 19q)を、両者間にセパレ一夕（55)を介して渦卷状に巻回してなる電極群（51) を、円筒状の電池ケース（52) 内に収納してなる円筒形電池。

8. 正極と負極の電池用電極板のうちいずれかが請求項 1に記載の製造方法で製造され、両極の電池用電極板の間にセパレ一夕（55)を介して渦巻状に卷回してなる電極群を、円筒状の電池ケース（52) 内に収納してなる円筒形電池。

9. 請求項 2に記載の製造方法で製造された正極および負極の電池用電極板

(23p、 23q)を、両者間にセパレ一夕（58)を介して交互に積層してなる電極群（53) を、角筒状の電池ケース（54) 内に収納してなる角形電池。

10. 正極と負極の電池用電極板のうちいずれかが請求項 2に記載の製造方法で製造され、両極の電池用電極板の間にセパレ一夕（58)を介して交互に積層してなる電極群を、角筒状の電池ケース（54) 内に収納してなる角形電池。