(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
目付が２１５ｇ／ｍ２以下の、ニッケル金属よりなる中空繊維の集合体であることを特徴とする、電気化学素子用集電材。
【請求項２】
請求項１に記載の電気化学素子用集電材を用いた電気化学素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は電気化学素子用集電材及び、これを用いた電気化学素子に関する。
【背景技術】
【０００２】
アルカリ電池は、高信頼かつ軽量化できるため、現在ポータブル機器から産業用大型設備まで、各装置の電源として広く用いられている。このアルカリ電池の内部には、電極とセパレーターとが積層された状態で収められている。多くの場合、電極は平板金属あるいは金属多孔体から構成された集電材に、電池反応を担う活物質が塗布あるいは充填されている。アルカリ電池の発電能力は、集電材に充填された活物質の量に依存することから、活物質をより多量に充填することができるように、集電材が高い空隙率を有する構造であることが求められている。
【０００３】
このような高い空隙率を有する構造の集電材として、特開2007-305345号公報（以下、特許文献1）には、合成繊維からなる所定の方向に配向した不織布にニッケルめっきを施すことで製造される、樹脂骨格を有する正極基板（集電材）が、特開2009-26562号公報（以下、特許文献2）には、樹脂繊維からなる不織布を熱処理によって厚さの調整を行った後、金属の皮膜層を形成することで製造された、樹脂繊維から成る不織布の繊維表面に金属の皮膜層を有する電池用電極基材（集電材）が開示されている。
【０００４】
しかしながら、これらのように製造された集電材中には樹脂骨格が存在しているために、端子と接合した際の接合力が弱いものとなる。そのため、端子付け工程で集電材をタブレスに加工してから接合を行う、あるいはエキスパンドメタルを集電材と端子との間に介在させてから接合を行う必要があり、アルカリ電池の製造が複雑なものとなっていた。
【０００５】
このようなタブレス加工やエキスパンドメタルを必要としない集電材として、金属多孔体が知られている。例えば、特開平08-69801号公報（以下、特許文献3）には、ポリプロピレン短繊維からなる不織布に、電気めっきを施した後、不織布を熱によって分解除去することで製造した、目付が500ｇ/ｍ2の金属多孔体が開示されている。なお、引用文献3では、上述のように製造された金属多孔体の表面の金属繊維が毛羽立っていることで、アルカリ蓄電池を製造した際に、セパレーターを貫通して短絡を発生させることを指摘するとともに、ロールを用いた熱溶着により電気めっき前の不織布の表面を平滑化することで、短絡の発生を防ぐことを開示している。
【０００６】
引用文献3と同様に、不織布を熱によって分解除去することで製造する金属多孔体として、特開平08-69814号公報（以下、特許文献4）には、ポリプロピレン等の有機ポリマーからなる不織布に電気めっきを施した後、不織布を熱によって分解除去することで製造した、金属多孔体が開示されている。引用文献4には、捲回方法や短絡の定義などが開示されていないものの、金属多孔体とセパレーターとを積層してなるニッケル-水素電池の短絡は100個中0個であったことが開示されている。しかし、引用文献4には製造された金属多孔体の目付が開示されていないものの、樹脂骨格となる不織布を有していない金属多孔体の目付は、引用文献3のように300〜500ｇ/ｍ2程度であることが技術常識であることから、引用文献4に開示されている多孔体もまた、引用文献3と同様に金属繊維の毛羽によって短絡が発生しやすいものであると考えられる。
【０００７】
実際、引用文献4に開示されている製造方法に則って製造したニッケル-水素電池において、短絡が発生しないものであるかを検討した結果、従来の技術常識の目付（300ｇ/ｍ2ならびに450ｇ/ｍ2）の集電材の表面に多数の毛羽立ちが認められると共に、この集電材を用いて製造したニッケル-水素電池では、集電材の毛羽がセパレーターを貫通することに起因する短絡の発生が認められた。
【０００８】
以上はアルカリ電池における問題点であるが、キャパシター等の電気化学素子においても、短絡の発生は発電能力の停止を招くものであることから、短絡が発生し難い集電材の開発が求められている。しかしながら、従来の金属多孔体からなる集電材は、その表面に繊維の毛羽立ちを多数有するものであることから、積層したセパレーターを貫通することに起因する短絡を、該集電材を用いたキャパシターなどの電気化学素子において、発生させることがあった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００９】
【特許文献１】特開2007-305345号公報（特許請求の範囲、0010、0029、0040、0050-0052）
【特許文献２】特開2009-26562号公報（特許請求の範囲、0016、0019-0023、0043、0052）
【特許文献３】特開平08-69801号公報（特許請求の範囲、0005-0010、0017、0019、0022）
【特許文献４】特開平08-69814号公報（特許請求の範囲、0005-0008、0012-0019）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
本発明は、上述した従来技術が有する限界を超えるべくなされたもので、電気化学素子の内部短絡が発生し難い電気化学素子用集電材、及びそれを用いた電気化学素子の提供を目的とするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
請求項１の電気化学素子用集電材は「目付が２１５ｇ／ｍ２以下の、ニッケル金属よりなる中空繊維の集合体であることを特徴とする、電気化学素子用集電材」である。
【００１２】
請求項2の電気化学素子は「請求項1に記載の電気化学素子用集電材を用いた電気化学素子」である。
【発明の効果】
【００１３】
本発明の請求項１によれば、電気化学素子用集電材が「目付が２１５ｇ／ｍ２以下の、ニッケル金属よりなる中空繊維の集合体」であることから、たとえ電気化学素子用集電材の表面に繊維の毛羽立ちがあったとしても、その繊維の毛羽が曲がりやすく脆弱な金属よりなる中空繊維であることから、セパレーターを貫通しない。そのため、電気化学素子の内部短絡が発生し難い、電気化学素子用集電材である。
【００１４】
本発明の請求項２によれば、請求項1に記載の電気化学素子用集電材を用いることで、内部短絡の発生が防がれた、電気化学素子である。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】本発明に係る電気化学素子用集電材の静止摩擦力の測定方法を示した、電気化学素子用集電材の表面と垂直をなす方向における断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
本発明の電気化学素子用集電材（以降、集電材と呼ぶ）は、金属よりなる中空繊維の集合体であり、その目付は250ｇ/ｍ2以下のものである。
【００１７】
ここでいう金属とは、例えば、ニッケル、銅、白金、金、銀、亜鉛、カドミウム、錫、クロム、各種合金、金属酸化物などの各種金属化合物のみに限らず、公知のものを指す。また、集電材は一種類の金属のみから構成されていても良いし、複数種類の金属から構成されていても良い。
【００１８】
ここでいう中空繊維とは、繊維横断面において金属の不存在領域が存在している繊維を指す。不存在領域の形状が真円であると、中空繊維全体における強度が均一なものとなり好ましい。しかし、集電材を好適に構成することのできる中空繊維であれば、不存在領域の形状が楕円、多角形型、星型、米型、Y字等のアルファベット型など、いかなる形状でも構わない。
【００１９】
金属の不存在領域が繊維横断面の中心に存在していると、中空繊維全体における強度が均一なものとなり好ましい。しかし、集電材を好適に構成することのできる中空繊維であれば、金属の不存在領域の存在位置が偏心していても構わない。なお、中空繊維の表面の一部が開裂あるいは開口をなしており、中空繊維の表面と金属の不存在領域とが連続しているものも、中空繊維とみなす。
【００２０】
中空繊維横断面における不存在領域の割合が10％未満であると、集電材の表面で中空繊維が毛羽立った際、該中空繊維の強度が高く、セパレーターを貫通することで、電気化学素子を製造した際の短絡を招く傾向がある。また割合が90％を超えると、中空繊維の強度が低下することで、集電材の破断を招く傾向がある。そのため、この割合は10％〜90％の範囲であるのが好ましく、15％〜80％の範囲であるのがより好ましい。
【００２１】
ここでいう集合体とは、金属よりなる中空繊維の表面同士が焼結するなどして部分的に一体化している状態を指す。
【００２２】
集電材の目付が250ｇ/ｍ2以下であるとともに、金属よりなる中空繊維により構成されているため、該集電材の表面に発生する毛羽は、曲がりやすい脆弱なものとなる。そのため、該集電材を用いて電気化学素子を製造する際に発生する毛羽がセパレーターを貫通する可能性が低い。
【００２３】
目付が低い集電材であるほど、金属よりなる中空繊維が脆弱な毛羽となる傾向があるため、セパレーターを貫通する可能性がより低いものとなる。そのため集電材の目付は、215ｇ/ｍ2以下であるのがより好ましく、200ｇ/ｍ2以下であるのが更に好ましく、170ｇ/ｍ2以下であるのが最も好ましい。
【００２４】
集電材は目付が低くなるとともに剛性が劣る傾向があり、あまりに低い目付の集電材を用いた場合、電気化学素子を製造することが困難になる傾向がある。そのため集電材の目付は、150ｇ/ｍ2以上であるのが好ましい。
【００２５】
本発明における集電材の目付は、集電材の面積と質量を量り、該集電材の面積1ｍ2あたりの質量を算出し、算出した質量を目付とする。
【００２６】
電極間にセパレータを介在させた状態で捲回して円筒型の電気化学素子を製造する場合、捲回時に電極へと力がかかり電極が破断することを防止できることから、本発明の集電材に活物質を充填してなる該電極の、捲回方向における引張り強さは強いものであることが好ましい。
【００２７】
円筒型の電気化学素子を製造する場合に使用する電極は、多くは長方形状をなすことから、上述の捲回方向と電極の長辺方向とは同一の方向を示す。そのため、電極を構成する集電材の長辺方向における引張り強さは、捲回時に電極へと力がかかり電極が破断することを防止できるように、強いものであることが好ましい。より具体的には、集電材の長辺方向の引張り強さは11Ｎ／2ｃｍ幅以上であるのが好ましく、20Ｎ／2ｃｍ幅以上であるのがより好ましく、25Ｎ／2ｃｍ幅以上であるのが最も好ましい。
【００２８】
このような長辺方向における引張り強さを有する集電材は、例えば、中空繊維を長辺方向に配向させたものである。このように、長辺方向に中空繊維が配向した場合、長辺方向における引張強さが短辺方向における引張り強さよりも強くなる。
【００２９】
なお、長方形状の集電材の長辺方向および短辺方向の引張り強さは、以下の測定方法によって求めた値をいう。
【００３０】
長辺方向の引張り強さは、長方形状の集電材から、長辺方向における長さが4ｃｍ、短辺方向における長さが2ｃｍの試験片を切り取った後、ＪＩＳ  Ｌ１０９６：1999、８．１２．１（Ａ法、ストリップ法）に準じ、定速緊張形引張り試験機（ORIENTEC社  TENSILON  UCT-100、チャック間2ｃｍ、引張り速度100ｍｍ／ｍｉｎ．）を用いて測定した値である。
【００３１】
短辺方向の引張り強さは、長方形状の集電材から、長辺方向における長さが2ｃｍ、短辺方向における長さが4ｃｍの試験片を切り取った後、上述と同様の方法により測定した値である。
【００３２】
なお、中空繊維が配向している方向と捲回方向とが一致するように電極を捲回すると、捲回時に電極の毛羽が発生しにくくなる傾向があり、電気化学素子の内部短絡が発生しにくくなるため好適である。
【００３３】
以下に、本発明に係る集電材の製造方法を説明する。
【００３４】
本発明の集電材を構成する金属よりなる中空繊維は、例えば、公知の有機繊維集合体に金属皮膜を形成した後、焼成により有機繊維集合体を焼失させることで得られるものであり、金属よりなる中空繊維同士が焼結するなどして、該繊維同士がその交点で結合していることで、集電材を形成している。
【００３５】
まず、有機繊維集合体を構成する有機繊維は、特に限定するものではないが、後述する、有機繊維集合体上に好適に金属皮膜が形成されるように、また有機繊維集合体が容易に焼失できるように、例えば、ポリオレフィン系繊維、ポリイミド系繊維、ポリアミドイミド繊維、ポリアミド系繊維（芳香族ポリアミド繊維、芳香族ポリエーテルアミド繊維、ナイロン繊維）、ポリエステル系繊維（全芳香族ポリエステル繊維、ポリエチレンテレフタレート繊維）、セルロース系繊維、ポリベンゾイミダゾール繊維を好適に使用することができる。
【００３６】
また、これらの有機繊維をなす樹脂は、直鎖状ポリマーまたは分岐状ポリマーのいずれからなるものでも構わず、またポリマーがブロック共重合体やランダム共重合体、多成分のポリマーが混和した樹脂でも構わず、またポリマーの立体構造や結晶性の有無がいかなるものでも構わない。
【００３７】
有機繊維集合体は、一種類の繊維から構成したものに限らず、複数種類の繊維から構成したものでも良い。また、複数種類の樹脂からなる有機繊維を用いて構成したものでも良い。複数種類の樹脂からなる有機繊維の例として、有機繊維が低融点樹脂と高融点樹脂とを備えており、低融点樹脂が有機繊維表面に露出した複合型融着繊維（特には、繊維断面における配置が芯鞘型又は海島型であるのが好ましい）が挙げられる。上述の複合型融着繊維を用いると、熱融着処理により有機繊維同士が一体化することで、有機繊維集合体を得られるため好ましい。
【００３８】
いずれの場合であっても、集電材を製造した際に活物質の充填性が優れるように、繊度０．０１〜３０ｄｔｅｘの有機繊維を使用して有機繊維集合体を構成するのが好ましい。有機繊維の繊維長は有機繊維集合体の形成方法によって異なり、乾式法により有機繊維集合体を形成する場合には３０ｍｍ以上であるのが好ましく、湿式法により有機繊維集合体を形成する場合には１０ｍｍ以下であるのが好ましい。
【００３９】
次いで、有機繊維ウェブを形成する。例えば、上述の有機繊維あるいは上述の有機繊維を製造することができる樹脂から、有機繊維集合体を形成する手段として公知の、カード法、エアレイ法、メルトブロー法、或いはスパンボンド法のような乾式法、又は湿式法を使用して形成できる。なお、有機繊維ウェブを形成する際に、有機繊維が一方向に配向しやすいようにすると、配向方向の引張り強さが、該方向と垂直をなす方向の引張り強さよりも強い、有機繊維集合体を形成でき、結果として、中空繊維が一方向に配向し、配向方向の引張り強さの強い集電材を製造することができる。このような一方向に配向した有機繊維ウェブは、例えば、有機繊維を受け取るコンベアなどの支持体の搬送速度を速くすることによって形成できる。
【００４０】
次いで、絡合処理（水流絡合処理、ニードルパンチ処理）、熱融着処理、又は接着処理を単独で、又は併用して行うことで、一枚の有機繊維ウェブあるいは複数枚積層した有機繊維ウェブを一体化して有機繊維集合体を製造できる。特に、熱融着処理によって有機繊維同士を融着させ一体化すると、強度が優れた有機繊維集合体となるため好適である。
【００４１】
なお、有機繊維集合体の厚さは、電気化学素子の種類（例えば、形態が円筒状であるか平板状であるかなど）に合わせて製造される集電材によって変わるため、特に限定するものではないが、例えば、円筒型電池用の集電材を製造する場合、極板群作製時の捲回が容易に行えるように、有機繊維集合体の厚さは０．３〜１．８ｍｍであるのが好ましい。
【００４２】
次いで、有機繊維集合体に金属皮膜を形成することで、メッキ集合体を得ることができる。
【００４３】
有機繊維集合体と金属との密着性及び接着性を高めるために、有機繊維集合体を親水化処理するのが好ましい。この親水化処理として公知の、スルホン化処理、酸素ガス、二酸化炭素ガス及び／又は二酸化硫黄ガスを含むフッ素ガスによる処理、親水性ビニルモノマーのグラフト処理、或いはコロナ放電処理などを挙げることができる。有機繊維集合体を構成している有機繊維の種類により、適用する親水化処理を選択するとともに、親水化処理の程度を適宜調整する。
【００４４】
有機繊維集合体に金属皮膜を形成する方法として、例えば、公知の無電解メッキ法のみによる方法、無電解メッキの後に電解メッキをする方法、金属蒸着処理による方法、スパッタリング処理による方法、イオンプレーティングによる方法、金属溶射による方法などを挙げることができる。金属皮膜の形成化処理は適宜選択することができるとともに、該メッキ集合体を焼成した後に得られる、金属よりなる中空繊維の集合体の目付が250ｇ／ｍ２以下となるように、金属皮膜の形成量や皮膜の厚さは適宜調整する。
【００４５】
また、金属皮膜の種類は電解液や電気化学素子の反応により劣化が起こらない金属であれば良く、例えば、アルカリ二次電池ではニッケル、リチウムイオン二次電池では負極用として銅、ニッケル又はチタン、正極用としてニッケル又はチタン、電気二重層キャパシタではニッケル又はチタンを挙げることができる。
【００４６】
この様にして製造したメッキ集合体を加熱し焼成することで、該メッキ集合体から有機繊維集合体を焼失させる。焼成により金属皮膜のみが残留することで、集電材を製造することができる。
【００４７】
焼成時の温度は、焼失させる有機繊維の種類によって異なるため限定されるものではなく、好適に有機繊維の焼失が行えるように、加熱温度や加熱を行う装置を適宜調整する。また、焼成を行う際に金属が酸化および変性することがないように、真空条件下あるいは窒素や希ガス雰囲気下で、メッキ集合体を焼成するのが好ましい。
【００４８】
このような集電材は電気化学素子の種類（例えば、形態が円筒状であるか平板状であるかなど）に応じて、大きさ・形状に裁断して使用することができる。
【００４９】
本発明に係る電気化学素子は、上述のような集電材を用いてなること以外は、従来と全く同様の材料から製造することができる。例えば、円筒型ニッケル−水素電池は、本発明の集電材に水酸化ニッケルを充填した正極と水素吸蔵合金負極板とを、セパレータを介して渦巻き状に巻回した極板群を、金属のケースに挿入するとともに、水酸化カリウム／水酸化リチウム、或いは水酸化カリウム／水酸化ナトリウム／水酸化リチウムの電解液を金属ケースに注液した構造を有している。また、電気二重層キャパシタは、活性炭、導電性を有する充填材（カーボンブラックやアセチレンブラックなど）及び結着剤を混練した後に、本発明の集電材に充填した一対の電極材の間を、セパレータによって絶縁しており、これら全体がケース又はアルミニウムラミネートパック内に収納されるとともに、有機溶媒又は硫酸溶液の電解液が注液された構造を有している。
【００５０】
本発明の電気化学素子用集電材は、セパレーターと積層した際に、該電気化学素子用集電材の表面に発生している金属よりなる中空繊維の毛羽が、曲がりやすく脆弱なものであるため、該毛羽がセパレーターを貫通することを防止できることから、電気化学素子を製造した際に発生する、内部短絡の発生を防止できる。そのため、例えば、ニッケル水素電池、ニッケルカドミウム電池などのアルカリ二次電池、リチウムイオン二次電池などの非水系電池、或いは電気二重層キャパシタなどの蓄電デバイスとして好適に使用でき、特にアルカリ二次電池又はリチウム二次電池などの電池、電気二重層キャパシタ用の集電体として好適に使用できる。また、本発明の集電材は目付が小さいことから、従来の集電材よりも低コストであるとともに電気化学素子の軽量化をもたらすものである。
【００５１】
そのため、該集電材を用いてなる電気化学素子は、電気（ハイブリッドも含む）自動車、電気アシスト自転車、電動工具、リモコン玩具、パソコン用のバックアップ電源、非常灯用電源デジタルカメラ用電池、デジタルビデオ用電源等に使用されている電気化学素子として好適に使用できる。
【実施例】
【００５２】
以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。
【００５３】
本発明における厚さは、厚さを測定する対象物の最も広い面積を有する面における、30点の測定箇所について、ダイアルゲージ（荷重：2.3N/cm2、測定子：5ｃｍ2の円柱形状）を用いて厚さを測定し、得られた30点の算術平均値をいう。
【００５４】
(実施例1)
（1）有機繊維の選択
有機繊維集合体を構成する有機繊維として、熱融着作用を示す次の芯鞘型繊維を用いた。
[芯鞘型繊維]
芯成分の材料：ポリプロピレン
芯成分の融点：160℃
鞘成分の材料：ポリエチレン
鞘成分の融点：135℃
繊度：6.6dtex、繊維長：76mm
【００５５】
（2）有機繊維集合体の形成方法
上述した芯鞘型繊維をカード機を用いて開繊して、目付が50g/m2のクロスレイウェブ(オーバーラップ3回)と、目付が35g/m2の一方向ウェブを製造した。なお、これらいずれのウェブも最終的なラインテンポが15m/minとなるように製造した。次いで、得られたウェブを積層するとともに、温度を140℃に設定したエアースルー方式ドライヤーへと供給し、芯鞘型繊維の熱融着作用を発現させることで、目付が85g/m2、厚さが0.9mmの融着有機繊維集合体を得た。
【００５６】
（3）金属皮膜の形成方法
該融着有機繊維集合体を次いで、シリコーンゴムを担持した平板状電極により挟持した状態（シリコーンゴムが該融着有機繊維集合体と当接）で、大気圧下、空気（湿度：６０ＲＨ％）の存在下で、両電極間に交流電圧を印加（電圧：２４ｋＶｐ、出力：２．８ｋＷ、単位面積あたりの出力：１．８３Ｗ／ｃｍ２、周波数：２５ＫＨｚ、波形：正弦波）し、該融着有機繊維集合体内部で放電を発生させて親水化処理を行った。
【００５７】
次いで、この親水化処理した融着有機繊維集合体を、染色機のキャリヤーに巻き付け、精錬剤を循環、水洗いし、次に、塩化第１スズ１０ｇ／Ｌ、塩酸２０ｍｌ／Ｌを含んだ水溶液を循環させ、水洗後、塩化パラジウム１ｇ／Ｌ、塩酸２０ｍｌ／Ｌを含む水溶液を循環させて触媒化を行った。その後、更に水洗を行い、硫酸ニッケル１８ｇ／Ｌ、クエン酸ナトリウム１０ｇ／Ｌ、水和ヒドラジン５０ｍｌ／Ｌ、２５％アンモニア水１００ｍｌ／Ｌの無電解ニッケルメッキ液を、温度６０℃に加熱して循環させた。１時間加熱循環させてメッキ液がほぼ透明となった後に、その循環を止めてニッケル皮膜を形成した、親水化処理した融着有機繊維集合体を取り出し、水洗し、更に乾燥を行って、目付が285ｇ／ｍ２のメッキ集合体を得た。
【００５８】
（4）メッキ集合体の焼成方法
該メッキ集合体を酸素雰囲気下において、温度を500℃に設定した焼成炉へと供給するとともに、融着有機繊維集合体を焼失させ、次いで水素雰囲気下900℃で焼成して、目付が200ｇ／ｍ２、厚さが0.8mmの、ニッケル金属よりなる中空繊維同士が交差する箇所で焼結してなる、集電材を得た。また、該ニッケル金属よりなる中空繊維において、金属の不存在領域の形状は真円形状であるとともに繊維横断面の中心に存在しており、金属の不存在領域の割合は56％であった。
【００５９】
なお該集電材の長手方向（融着有機繊維集合体の生産方向と一致）における引張り強さは30N／2cm幅、短手方向（融着有機繊維集合体の幅方向と一致）における引張り強さは17N／2cm幅であった。
【００６０】
（5）二次電池の正極の作成方法
該集電材を長辺（長手方向と一致）105ｍｍ、短辺（短手方向と一致）40ｍｍの長方形に切り取った。切り取った集電材の空隙に正極ペースト剤を充填した後、乾燥し、室温でロール圧延した後、該集電材に集電用外部端子を溶接することにより正極を作製した。
【００６１】
ここで、正極ペースト剤としては、水酸化ニッケル粉末を９０質量％、導電助剤として一酸化コバルト粉末を１０質量％、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース、更に粘着剤としてポリテトラフルオロエチレンを含むものを使用した。
【００６２】
（6）二次電池の負極の作製
ウレタン樹脂の発泡体シートにニッケルメッキを施し、更に還元性雰囲気下で焼成してそのウレタン樹脂を熱分解除去し、メッキされたニッケルを網状骨格とする３次元網状構造の集電材（目付：４２０ｇ／ｍ２、厚さ：０．８ｍｍ）を作製した。次いで、この集電材の空隙に負極ペースト剤を充填した後、乾燥し、室温でロール圧延した後、集電材に集電用外部端子を溶接することにより負極を作製した。
【００６３】
ここで、負極ペースト剤としては、水素吸蔵合金粉末をベースとし、増粘剤としてカルボキシメチルセルロース、更に粘着剤としてポリテトラフルオロエチレンを含むものを使用した。
【００６４】
３．二次電池の作製
ＡＡ電池サイズの円筒形電池ケースを用意した。また、芯成分がポリプロピレンからなり、鞘成分がポリエチレンからなる芯鞘型複合繊維（繊度：２．２ｄｔｅｘ、繊維長：５ｍｍ）が融着した融着不織布からなるセパレータを準備した。
【００６５】
次いで、前記セパレータ、前記正極、前記セパレータ、前記負極の順に重ね合わせ、この重ね合わせた積層体を、正極が内側となるように渦巻き円状に巻いて、前記円筒形電池ケースに挿入した。そして、円筒形電池ケースに負極の集電用外部端子を缶底に溶接し、その後ネッキングを行い、アルカリ電解液を所定量注入した。その後、円筒形電池ケース上部を封入板で密閉してアルカリ二次電池を作製した。
【００６６】
(実施例2)
ニッケル金属よりなる中空繊維の集合体の目付が215ｇ/ｍ2となるように、メッキ量を調整したこと以外は実施例1と同様に、集電材ならびに二次電池を製造した。
【００６７】
（参考例）
ニッケル金属よりなる中空繊維の集合体の目付が２５０ｇ／ｍ２となるように、メッキ量を調整したこと以外は実施例１と同様に、集電材ならびに二次電池を製造した。
【００６８】
（実施例３）
ニッケル金属よりなる中空繊維の集合体の目付が１７０ｇ／ｍ２となるように、メッキ量を調整したこと以外は実施例１と同様に、集電材ならびに二次電池を製造した。
【００６９】
(比較例1)
ニッケル金属よりなる中空繊維の集合体の目付が300ｇ/ｍ2となるように、メッキ量を調整したこと以外は実施例1と同様に、集電材ならびに二次電池を製造した。
【００７０】
(比較例2)
ニッケル金属よりなる中空繊維の集合体の目付が450ｇ/ｍ2となるように、メッキ量を調整したこと以外は実施例1と同様に、集電材ならびに二次電池を製造した。
【００７１】
上述のように得られた集電材ならびに二次電池の、各種物性は以下の方法を用いて測定した。また測定の結果を表1にまとめた。
【００７２】
（静止摩擦力測定）
ポリエステルとナイロンからなる繊度2.2ｄtex、繊維長51ｍｍ（オレンジ型16分割）の分割繊維を用いた目付100g/m2のウエッブを、10MPaの圧力の水流で片面ずつ、表面から1回、裏面から2回、水流絡合を行うことで厚さ0.5ｍｍの有機繊維集合体を得た。
【００７３】
各集電材を長辺（長手方向と一致）200ｍｍ、短辺（短手方向と一致）５０ｍｍの長方形に切り取った。
【００７４】
以降、図1を用いて説明する。
【００７５】
アルミ平板（11）と該水流絡合された有機繊維集合体（12）とを接着して測定板（20）を作製した。該測定板（20）を、アルミ平板（11）側が重力方向となるように、平らな机（図示せず）上に静置した。該測定板（20）の該水流絡合された有機繊維集合体（12）側に、採取した集電材（13）、次いで、集電材（13）との接触面の大きさが縦3ｃｍ×横3ｃｍの、200ｇの荷重体（14）の順で積層した。
【００７６】
定速緊張形引張り試験機（図示せず、ORIENTEC社  TENSILON  UCT-100、引張り速度  500ｍｍ／ｍｉｎ）を用いて、上述した条件下にある集電材（13）を長辺方向（a）に引張り、その際発生する静止摩擦力を測定した。なお、該集電材（13）の表面ならびに裏面の静止摩擦力を、各2回ずつ測定した算術平均値を求めることで、採取した集電材（13）の静止摩擦力を算出した。
【００７７】
（官能評価）
指先で集電材の表面を触った際に、毛羽立ちによる抵抗を感じるものであるかを評価した。
○：毛羽立ちによる抵抗を感じない
△：毛羽立ちによる抵抗を感じる
×：毛羽立ちによる抵抗を大いに感じる
【００７８】
（内部抵抗測定）
ＬＣＲメーター（ＨＩＯＫＩ製）を用いて、各アルカリ二次電池の交流１ＫＨｚでの比抵抗を測定し、各３個の算術平均値を求めることで、内部抵抗を算出した。
【００７９】
（電池不良率測定）
上述の方法で円筒型ニッケル水素二次電池を製造した際に、短絡が発生し好適に二次電池を製造できなかった百分率を、電池不良率とした。
【００８０】
0005495646.tif 000002
【００８１】
以上の結果から、本発明の電気化学素子用集電材は目付が低いほど、静止摩擦力が低下するとともに毛羽立ちによる抵抗を感じさせないものであり、またその結果と対応して、電池不良率が低下するものであることが判明した。特に、該電気化学素子用集電材が250ｇ/ｍ2以下の目付を有する時、毛羽立ちによる抵抗を感じない電気化学素子用集電材になるとともに、電池不良率を低下する効果は顕著なものとなった。
【００８２】
本発明の電気化学素子用集電材は、「目付が250ｇ/ｍ2以下の、金属よりなる中空繊維の集合体」であることから、たとえ電気化学素子用集電材の表面に繊維の毛羽立ちがあったとしても、その繊維の毛羽が曲がりやすい脆弱な金属よりなる中空繊維であることから、セパレーターを貫通することを防止できる。そのため、該電気化学素子用集電材を用いてなる電気化学素子は、内部短絡が発生し難い、電気化学素子用集電材である。
【産業上の利用可能性】
【００８３】
本発明の電気化学素子用集電材は、電気化学素子用途に利用することができる。
【符号の説明】
【００８４】
11・・・アルミ板
12・・・水流絡合された有機繊維集合体
13・・・採取した集電材
14・・・集電材（13）との接触面の大きさが縦3ｃｍ×横3ｃｍの、200ｇの荷重体
20・・・測定板
a・・・集電材の金属よりなる中空繊維の長辺方向
【図１】
0005495646.tif 000003