(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
三次元連続空孔を有する金属多孔体に、活物質スラリーを充填する電池用電極の製造方法であって、
金属多孔体を、活物質スラリ一に浸漬させることなく、表面に活物質スラリーを付着させて回転している充填ローラーに接触させて、充填ローラーの表面に付着している活物質スラリーを金属多孔体の三次元連続空孔に充填する方法において、
金属多孔体を充填ローラーに接触させながら移動させることにより、金属多孔体の一部に連続して、活物質スラリーの未充填部を設けながら、活物質スラリーを充填することを特徴とする電池用電極の製造方法。
【請求項２】
充填ローラーに、表面に複数の溝のあるローラーを使用すると共に、充填ローラーを金属多孔体の表面に対して相対的に移動する速度で回転させて、活物質スラリーを金属多孔体に充填する請求項１に記載される電池用電極の製造方法。
【請求項３】
上記活物質スラリーの未充填部分に相当する金属多孔体の両面に押え板を設け、この押え板で金属多孔体に活物質スラリーが充填されるのを阻止する請求項１に記載される電池用電極の製造方法。
【請求項４】
金属多孔体の上面の全面に押え板を設けて、金属多孔体に活物質スラリーを充填する請求項３に記載される電池用電極の製造方法。
【請求項５】
充填ローラーの表面に付着される活物質スラリーを、スクレーパーで除去して、金属多孔体に未充填部を設ける請求項１に記載される電池用電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、三次元連続空孔を有する金属多孔体に活物質スラリーを充填する電池用電極板の製造方法に関し、とくに、金属多孔体の一部に活物質スラリーの未充填部を設けて活物質スラリーを充填する方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
密閉式アルカリ蓄電池の電極として、発泡ニッケル等の三次元連続空孔を有する金属多孔体に、活物質粉末を充填して作られる非焼結式の電極が使用される。この電極は、外部に電力を取り出すために、金属多孔体に集電端子を接続する。電極の金属多孔体には、三次元連続空孔に活物質スラリーを充填しているので、集電端子を接続できない。
【０００３】
活物質スラリーを充填した電極に、集電端子を接続する方法は、特公昭５７−１８６３号公報と特開平５−１３０６４号公報に記載される。これ等の公報に記載される方法は、集電端子を連結する取付部の活物質を、超音波振動で除去する。活物質の除去された取付部に、金属製の集電端子を、電気抵抗溶接、または超音波溶接により固定する。
【０００４】
しかし、この方法は、活物質を十分に除去するのが難しい。金属多孔体に活物質が残っている状態で、集電端子を電気接続すると、水酸化ニッケルや水酸化カドミウム等のなどの活物質、さらに、結着剤などの導電性が乏しいので、溶接電極間を十分に低抵抗な状態にできず、スパークを起こしやすくなって、生産効率と信頼性が低下する欠点がある。
【０００５】
さらに、超音波で活物質を除去する方法は、金属多孔体として使用される、ニッケル繊維のフェルト状焼結体や発泡ニッケルに損傷を与える。とくに、三次元に連続している空孔を形成する細い連結部分が超音波振動で切断され、金属多孔体の強度が著しく低下する欠点がある。
【０００６】
また、特開平１−２２０３７０号公報には、集電端子を連結する部分の芯体を表出させるために、樹脂で被覆する方法が記載される。この方法は、芯体に活物質を充填した後、芯体を加熱して集電端子の取付部に塗布している樹脂を除去し、芯体の表面を露出させる。しかしながら、この公報に記載される方法は、樹脂を完全に除去することが難しく、残留した樹脂が集電端子の電気接続を困難にする。それは、樹脂が絶縁体であるために、集電端子を溶接するときの電気抵抗を大きくするからである。したがって、集電端子を連結する部分の信頼性が低下する。
【０００７】
さらに、特開昭４８−６７１７３号公報には、集電端子を連結する部分に粘着テープを張りつけて、芯体を露出させる方法が記載される。この方法は、粘着テープを付着して活物質スラリーを塗布し、活物質スラリーを乾燥させた後に、粘着テープを剥離して、芯体を露出させる。この方法は、使い捨ての粘着テープを使用するので、芯体を露出させるための原料コストが高くなる。また、粘着テープを決められた位置に正確に付着し、さらに、活物質スラリーを乾燥させた後にこれを剥離するので、製造工程が複雑で手間がかかる欠点もある。
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、この欠点を解決することを目的に開発されたもので、本発明の重要な目的は、三次元連続空孔の金属多孔体に損傷を与えることなく、また、未充填部に付着される活物質量を極減し、さらにまた、低コストに能率よく金属多孔体に活物質スラリーを充填できる電池用電極の製造方法を提供することにある。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
本発明の電池用電極の製造方法は、三次元連続空孔を有する金属多孔体に、活物質スラリーを充填する方法であるが、従来のように、金属多孔体に活物質スラリーを充填した後、集電部とする部分の活物質を除去するのではない。金属多孔体には、活物質スラリーを充填しない未充填部を設け、ここを集電部とする。
【００１０】
本発明の請求項１の電極の製造方法は、金属多孔体を、活物質スラリ一に浸漬させることなく、表面に活物質スラリーを付着させて回転している充填ローラーに接触させて、充填ローラーの表面に付着している活物質スラリーを金属多孔体の三次元連続空孔に充填する。金属多孔体を充填ローラーに接触させながら移動させて、金属多孔体の一部に連続的に、活物質スラリーの未充填部を設けながら、活物質スラリーを充填することを特徴とする。
【００１１】
本発明の請求項２の電極の製造方法は、充填ローラーに、表面に複数の溝のあるローラーを使用する。さらに、この充填ローラーは、金属多孔体の表面に対して相対的に移動する速度で回転させて、活物質スラリーを金属多孔体に充填する。充填ローラーを、金属多孔体の移送方向に回転させる場合、その周速を、金属多孔体の移送速度よりも速く、あるいは遅くする。また、充填ローラーを、金属多孔体の移送方向と逆に回転して、充填ローラーと金属多孔体とを相対的に移動させることもできる。
【００１２】
本発明の請求項３の電極の製造方法は、活物質スラリーの未充填部分に相当する金属多孔体の両面に押え板を設け、この押え板で、金属多孔体の一部に活物質スラリーが充填されるのを阻止する。
【００１３】
本発明の請求項４の電極の製造方法は、金属多孔体の上面には、全面に押え板を設け、下面には、未充填部とする部分にのみ押え板を設けて、金属多孔体に活物質スラリーを充填する。
【００１４】
本発明の請求項５に記載する電極の製造方法は、充填ローラーの表面に付着される活物質スラリーの一部をスクレーパーで除去する。スクレーパーで活物質スラリーの除去された部分は、金属多孔体に接して活物質スラリーを充填しない。充填ローラーは、活物質スラリーの除去されない部分で、金属多孔体に活物質スラリーを充填する。
【００１５】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施例を図面に基づいて説明する。ただし、以下に示す実施例は、本発明の技術思想を具体化するための電極の製造方法を例示するものであって、本発明は電極の製造方法を以下のものに特定しない。
【００１６】
図１ないし図３は、三次元連続空孔を有する金属多孔体１に活物質スラリーを充填する装置を示す。この装置は、活物質スラリー２を充填するスラリー槽３と、このスラリー槽３の内部に水平に配設している充填ローラー４と、金属多孔体１に未充填部を設ける押え板５と、金属多孔体１の排出側に配設されたスクレーパー６とを備える。金属多孔体１は、図１に示すように、移送ロール７に挟着して移送される。
【００１７】
スラリー槽３は、活物質スラリー２を充填している。活物質スラリーは、電池の種類によって異なるが、たとえば、水酸化ニッケルを主成分とし、ヘキサメタリン酸ナトリウム０．１重量％、ヒドロキシプロピルセルロース（HPC）０．１重量％、水３０重量％を加え、調製した粘度３０００ＣＰのものである。
【００１８】
充填ローラー４は、表面に複数の溝４Ａを設けている。溝４Ａは、ここに活物質スラリー２を蓄えて、金属多孔体１に供給する。図の充填ローラー４は、縦に延長するＵ形の溝４Ａを設けている。溝は充填ローラーの軸方向に対して多少傾斜して設けることもできる。充填ローラー４は、下部を活物質スラリー２に浸漬して、上部を活物質スラリー２の外部に配設している。充填ローラー４は、減速モーター（図示せず）で矢印で示す方向に回転される。充填ローラー４を、矢印で示すように、金属多孔体１の移送方向と反対に回転させると、活物質スラリー２を効率よく充填できる。ただ、充填ローラー４は、矢印と反対方向に回転させることもできる。
【００１９】
充填ローラー４は、金属多孔体１に活物質スラリー２を充填しない部分の外径を小さくして、活物質スラリー２を金属多孔体１に供給しない非供給部を設けている。非供給部は、金属多孔体１に接触しない部分であって、ここに押え板５を配設する。図の充填装置は、１本の充填ローラー４の一部を細くして、非供給部としている。
【００２０】
ただ、充填装置は、複数の充填ローラーを、直線状に配設して、充填ローラーの間に非供給部を設けることもできる。さらにまた、充填ローラーは全体を同じ外径の円柱状として、非供給部を設けることもできる。この非供給部は、金属多孔体の内面に接触するが、活物質スラリーは付着されない。この充填ローラーの非供給部は、表面を平滑面とし、さらに、平滑な表面にスクレーパーの先端縁を接触させて、スクレーパーで活物質スラリーを掻き取る。スクレーパーは、図１の鎖線で示す位置に配設されて、活物質スラリーを掻き取って、非供給部を金属多孔体に接触させる。
【００２１】
押え板５は、充填ローラー４の非供給部に配設される。図の装置は、金属多孔体１と金属多孔体１の上下両面に接するように押え板５を配設している。押え板５は、金属多孔体１の移送方向に延長して設けられる。押え板５は、金属多孔体１の上下面を押圧して、いいかえると、金属多孔体１の上下面を閉塞して、活物質スラリー２が充填されるのを阻止する。したがって、押え板５を金属多孔体１の上下面に接触させる装置は、金属多孔体１の未充填部に、活物質スラリー２が充填されるのを確実に阻止できる。
【００２２】
ただ、充填ローラー４の非供給部には、必ずしも押え板５を設ける必要はない。充填ローラー４の非供給部は、金属多孔体１に接触されず、あるいは、活物質スラリーが付着されないので、この部分が活物質スラリー２を金属多孔体１に供給しないからである。さらに、金属多孔体１の下面にのみ押え板５を配設することもできる。この充填装置は、充填ローラー４の非供給部に設けた押え板５で、金属多孔体１の下面を閉塞して、未充填部に活物質スラリー２が充填されるのを阻止できる。
【００２３】
さらに、押え板５は、図４に示すように、金属多孔体１の上面の全面に配設することもできる。この装置は、金属多孔体１の上面の全体を、押え板５で閉塞しているので、金属多孔体１の下面に供給される活物質スラリー２が、金属多孔体１の上面を透過することがない。このため、金属多孔体１を透過した活物質スラリー２が、上面に溜ることがない。
【００２４】
スクレーパー６は、金属多孔体１の排出側の上下両面に配設されて、余分な活物質スラリー２を除去する。図２ないし図３に示す装置は、板状のスクレーパー６を金属多孔体１の両面に配設して、その先端縁を金属多孔体１の表面に接触させ、あるいは接近させて、余分な活物質スラリー２を除去する。図４の装置は、金属多孔体１の上面全体に押え板５を配設しているので、これをスクレーパーに併用できる。したがって、この装置は、金属多孔体１の下面にのみスクレーパー６を配設している。スクレーパー６は、金属多孔体の表面に配設したロールとすることもできる。スクレーパーは、その間隔で、活物質スラリーの充填量を調整する。
【００２５】
図に示す装置を使用して、以下のようにして三次元連続空孔を有する金属多孔体に活物質スラリーを充填する。
本発明の製造方法は、金属多孔体と活物質スラリーを特定しない。三次元連続空孔を有する金属多孔体には、たとえば、ニッケル繊維のフェルト状焼結体や発泡ニッケルのように、三次元に連続する空孔を有する金属製の多孔体が使用できる。
【００２６】
充填ローラー４は、矢印で示す方向に回転させて、矢印の方向に移送される金属多孔体１の下面に接触させる。充填ローラー４は、下部を活物質スラリー２に浸漬しているので、表面に活物質スラリー２が付着されて、この活物質スラリーを金属多孔体１に下面から供給する。図の充填ローラー４は、表面の溝４Ａにも活物質スラリー２を蓄えて、金属多孔体１に下面から供給する。
【００２７】
金属多孔体１の下面に接触する充填ローラー４は、表面の活物質スラリー２を金属多孔体１に供給して充填させる。充填ローラー４から金属多孔体１に供給された活物質スラリー２は、三次元に連続している空孔に浸透して充填される。とくに、図に示すように、充填ローラー４の表面を、金属多孔体１に対して相対的に移動させると、充填ローラー４の表面に付着している活物質スラリー２は、より効率よく三次元連続空孔に押し込むように充填される。金属多孔体１に供給される活物質スラリー２は、図１に示すように、その一部が金属多孔体１を透過して上面に移行される。
【００２８】
ただ、図４に示す装置で活物質スラリー２を充填すると、金属多孔体１の上面全体を、押え板５で閉塞しているので、金属多孔体１を透過して活物質スラリー２が、金属多孔体１の上面に溜ることはない。
【００２９】
充填ローラー４の非供給部は、金属多孔体１の下面に接触せず、あるいは、活物質スラリーが付着されないので、この部分を通過する金属多孔体１は、活物質スラリー２が充填されない未充填部となる。金属多孔体１は、連続的に移送させて活物質スラリー２を充填するので、未充填部は帯状に連続する。さらに、金属多孔体の下面の非供給部に押え板５を設けている装置は、下面の押え板５で金属多孔体１の下面を閉塞して、未充填部に活物質スラリー２が充填されるのを確実に阻止する。したがって、金属多孔体１の下面に接する押え板５を通過する部分は、未充填部となって活物質スラリー２が充填されない。
【００３０】
活物質スラリー２の充填された金属多孔体１は、スクレーパー６の間を通過するときに、余分な活物質スラリー２が除去され、さらに、この工程で、三次元連続空孔により確実に隙間なく活物質スラリー２が充填される。
【００３１】
活物質スラリー２を充填した金属多孔体１は、その後に乾燥した後、未充填部が電極の端縁となるように、たとえば、図５に示すように、充填部８の間に設けられた未充填部９を裁断して、電池の電極に加工する。
【００３２】
【発明の効果】
本発明の電池用電極の製造方法は、金属多孔体の亀裂や破断を解消して、金属多孔体を露出できる。とくに、本発明の製造方法は、従来のように、活物質スラリーを充填した後に除去して金属多孔体を露出させるのでなく、充填ローラーを金属多孔体に接触させて、未充填部ができるように活物質スラリーを充填する。この方法は、充填した活物質スラリーを従来法に比較して、金属多孔体が露出する部分の活物質スラリー量を極減できる。このため、金属多孔体の露出部に、集電端子を電気接続するときには、集電端子と金属多孔体との接触抵抗を著しく小さくできる。したがって、集電端子を電気溶接等の方法で連結するときには、溶接不良を極減して、集電端子を確実に電気接続できる。
【００３３】
さらに、本発明の電極の製造方法は、充填ローラーを使用して、未充填部ができるように活物質スラリーを金属多孔体に充填するので、活物質スラリーを乾燥させた後、活物質スラリーを除去する工程を必要としない。このため、簡単な工程で、安価に能率よく多量生産できる特長がある。さらにまた、金属多孔体を露出させるために、従来のように、粘着テープを付着し、あるいは、樹脂を塗布する必要もない。このことによって、本発明の製造方法は、より能率よく、安価に電極を製造できる特長がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の電極の製造方法に使用される充填装置の断面図
【図２】図１に示す充填装置の使用状態を示す斜視図
【図３】図２の充填装置であって金属多孔体を鎖線で示す斜視図
【図４】本発明の電極の製造方法に使用する他の充填装置の斜視図
【図５】活物質が充填された金属多孔体を裁断する状態を示す平面図
【符号の説明】
１…金属多孔体
２…活物質スラリー
３…スラリー槽
４…充填ローラー      ４Ａ…溝
５…押え板
６…スクレーパー
７…移送ロール
８…充填部
９…未充填部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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