(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
発泡メタルからなる薄板状芯材に、活物質を充填した電池用電極の製造法であって、矩形の電極の長さ方向に沿って、活物質充填部とその幅よりも幅の狭い活物質を充填しない部分からなる非充填部との境界線を設け、前記非充填部の一部を前記境界線に平行な直線上において活物質充填部に対して直角に折り曲げる際の折り曲げ方向を同一方向として折り曲げた後、座屈しないように支えた状態で、前記直角に折り曲げた部分の発泡メタルの背丈を活物質充填部に対して垂直な方向の力を加えて圧縮して、活物質充填部の電極面と同一厚さになるように、前記直角折り曲げ部を圧縮することにより、発泡による空隙を押しつぶした高密度な金属部分を、電極長手方向の両辺に形成する電池用電極の製造法。
【請求項２】
目付重量４００〜５５０ｇ／ｍ２である発泡ニッケルを芯材とする電極の長手方向に沿って電極の両辺に、発泡による空隙を押しつぶして高密度な金属層を形成する請求項１記載の電池用電極の製造法。
【請求項３】
発泡ニッケルを芯材とする電極の長手方向に沿って電極の両辺に、発泡による空隙を押しつぶして幅０．５〜１．５ｍｍになる高密度な金属層を形成した請求項１記載の電池用電極の製造法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、多孔性金属支持体内に活物質を充填して渦巻状に巻いて構成する電池用電極、特にタブレス方式電極の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
２次電池の電極は、高多孔度を有する三次元的な網目構造を持った発泡メタル支持体に活物質を充填したものが比較的放電容量の面で優れている為に、大量に使用されている。更に、近年では効率放電特性の向上が求められており、その対応策として、電極の長手方向に沿った一辺に、活物質を充填しないで芯材を露出した部分を設け、セパレータを介して、正・負極電極を交互に重ね合わせて渦巻状に巻き付けて、略円筒状の電極群を形成して、前記略円筒状の電極群の端面を、活物質を充填しない芯材部分のみで構成することにより、溶接に適した金属の露出部を形成させて、この部分にリード片を溶接するタブレス方式により、集電特性を向上させ、前記要望に対応しようとしている。
【０００３】
しかし、芯材に発泡メタルを使用する電極の場合には、前記芯材部にリード片を直接溶接できるだけの強度がない。この対策として、溶接する電極の一辺に金属溶射層を設ける方法や、あらかじめ金属箔を溶着し補強する方法が開示されている。また、特開昭６２−１３９２５１号公報においては芯材のリード片溶着の補強策として、発泡メタルを用いた電極芯材の非活物質充填部分を電極の幅方向に圧縮して、金属部分の密度と強度を高めることにより、リード片溶接を可能とすることが開示されている。
【０００４】
しかしながら、この場合にはリード片を溶接するための補強を電極長手方向の一辺にのみ施しているため、電極の長さ方向での曲げ、引張り強度が電極両辺において著しく異なり、渦巻状の電池群構成時に電極の切れ、割れなどが生じ、満足できる電池群構成は困難であった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来技術においては、発泡メタル電極の長手方向の一辺にのみリード片の溶接に適する高密度な金属部分を形成するため、電極の長さ方向での曲げ、引張り強度が電極両辺において異なるため、セパレータを介して正・負極の両極板を重ね合わし、渦巻き状に巻き上げて円筒状を形成する際に、電極の切れ、ひび割れを生じ満足する電池群の構成は困難であった。
【０００６】
本発明はこのような課題を解決するものであり、上記電池群構成時の電極の切れ、割れを防ぎ、電池生産性、電池特性を向上させることが可能な電極を提供することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記の目的を達成するために、本発明は電極芯材として、発泡メタルを用いた電極の長手方向の両辺に、幅の狭い活物質の充填されていない部分を設け、それぞれにおいて活物質非充填部分を通り、電極の長さ方向と平行な直線に沿って、電極主要部である活物質充填部に対して直角に折り曲げた部分を形成し、この部分を座屈しないように支えた状態で、この折り曲げ部に、活物質の充填部に対して垂直な方向の加圧力を加えて、前記折り曲げ部の背丈を押しつぶして、電極の芯材の厚さになるまで圧縮することにより、電極の長手方向の両辺に高密度な金属部分を形成する。この高密度な金属部分を電極の長手方向の両辺に形成することにより、電極の長さ方向への曲げ、引張り強度が向上し、電極の切れ、割れが生じない電池群の構成が可能となる。
【０００８】
ただし、活物質の非充填部分を活物質充填部に対して直角に折り曲げる際の折り曲げ方向は同一方向とする。
【０００９】
【発明の実施の形態】
以下、図１を参照しながら本発明の実施の形態について説明する。
【００１０】
本発明の電極製造工程を図１（ａ），（ｂ），（ｃ）と工程順に従い図示する。図１（ａ）に示すような、長方形をした電極１の長さ方向に沿って活物質充填部２と、芯材のみからなる活物質非充填部３との間に境界線４を設け、活物質非充填部３内の前記境界線４と平行な直線７上において、活物質非充填部３の一部を図１（ｂ）に示すように活物質充填部２に対して直角に折り曲げた後、前記の幅の狭い直角に折り曲げた部分５の発泡メタルを、座屈しないように両側から支えた状態で、強制的に加圧力Ｆを矢印方向に加えて、折り曲げ部５の高さＨを圧縮して、活物質充填部２を有する電極面と同一厚さになるように成形するこることにより、図１（ｃ）に示すような、高密度な金属層６を電極１の長手方向の両辺に有する電極１を得ることができる。
【００１１】
このようにして得られた電極１は電極の長手方向の一辺に高密度な金属層を有する電極に比べて、はるかに優れた機械的強度を有する。また、電極１の長手方向の両辺に存在する高密度な金属層の幅は、それぞれ同一の幅を有している。
【００１２】
【実施例】
ニッケル−水素蓄電池の電極に対して、本発明を実施した一例について、図１を参照しながら説明する。まず図１（ａ）に示すように、電極芯材としてニッケル製の発泡メタルで目付け密度４３０ｇ／ｍ２、厚さ１．２８ｍｍの長尺材を用い、活物質を充填後、圧縮して厚さｔ＝０．５５ｍｍとしたものを活物質充填部幅３２．５ｍｍ、電極の長手方向の両辺に活物質非充填部幅それぞれ４．８ｍｍを設けるように切断し、さらに、電池１個の電極長さに相当する２６０ｍｍに切断し、本発明の電極１の材料とした。続いて図１（ｂ）に示すように、電極１の活物質非充填部の端から３ｍｍのところを通る、電極の長手方向に平行な直線７に沿って直角に曲げた後、直角に折り曲げた幅３ｍｍの発泡メタルを、座屈しないように両側から支えた状態で、強制的に加圧力を活物質充填部に対して垂直に加えて、折り曲げ部の高さ３ｍｍを圧縮して、活物質充填部２を有する電極面と同一厚さになるように成形することにより、本発明の実施例による電極Ａを得た。比較のために電極の長手方向の一辺に高密度な金属層を有する電極を作成し、電極Ｂを得た。
【００１３】
電極Ａと電極Ｂにおける、電極の長手方向への引張り試験の結果を図２に示す。電極Ａにおいては電極Ｂに対して、２倍もの大きな引張り強度を得る事が可能である。図３では一例として、発泡ニッケルの目付け密度が４３０ｇ／ｍ２のものの場合を示してあるが、この効果は目付け密度４００〜５５０ｇ／ｍ２の発泡ニッケルにおいて特に顕著であった。
【００１４】
また、電極の長手方向の両辺に存在する高密度な金属層の幅をそれぞれ０．５ｍｍ以上とした場合に、電極の機械的強度の顕著な向上が見られた。しかし、高密度金属層幅の拡大による活物質量の減少を考慮すると、高密度な金属層の幅は両辺で０．５〜１．５ｍｍとなるのが最も望ましい。
【００１５】
電極の長手方向の両辺に存在する高密度な金属層の幅は、各辺において異なっていても電極の機械的強度の向上は望める。しかしながら、各辺における高密度な金属層の幅が同一である場合には、電極内部への応力が均一にかかることから、高密度な金属層の幅が同一の場合が最も望ましい。
【００１６】
【発明の効果】
以上のように本発明によれば、電極長手方向の両端辺に高密度な金属層を設けることにより、タブレス構造の電池の電池用極板の強度をはるかに向上させることが可能となる。つまり、タブレス構造の電池群構成における電極の切れ、割れが低減し、品質、電池特性の安定した電池の生産供給が可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】（ａ）  加工を行う前の本発明の電池用電極の斜視図
（ｂ）  電池用電極材料の発泡メタル芯材の活物質非充填部に折り曲げ加工を施した様子を示す斜視図
（ｃ）  本発明の加工を施した電極形状を示す斜視図
【図２】本発明の電池用電極の電極長手方向への引っ張り強度を示す図
【符号の説明】
１  電極
２  活物質充填部
３  活物質非充填部
４  活物質充填部と非充填部との境界線
５  電極芯材折り曲げ部
６  高密度金属部
７  折り曲げ位置を示す直線
【図１】
0003606139.tif 000002
【図２】
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