(57)【要約】【課題】ガス拡散電極およびその周囲に配置した樹脂枠体を安定して接合することができ、もってガス拡散電極に変形や破損が生じるのを抑制することができる電池電極の製造方法を提供する。【解決手段】ガス拡散電極およびその周囲に配置した樹脂枠体を接合する工程を含む電池電極の製造方法であって、ポリオレフィンに官能基を導入して接着性を付与した変性ポリオレフィンを用いて前記ガス拡散電極および樹脂枠体を接合する。接合の工程としては、前記ガス拡散電極および樹脂枠体の厚み方向一方または双方の面に変性ポリオレフィンフィルムを重ねる工程と、前記変性ポリオレフィンフィルムを熱融着して前記ガス拡散電極および樹脂枠体を接合する工程とを順次実施する。【選択図】図２
2014022131.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
ガス拡散電極および前記ガス拡散電極の周囲に配置した樹脂枠体を接合する工程を含む電池電極の製造方法であって、
ポリオレフィンに官能基を導入して接着性を付与した変性ポリオレフィンを用いて前記ガス拡散電極および樹脂枠体を接合することを特徴とする電池電極の製造方法。
【請求項２】
請求項１記載の製造方法において、
前記ガス拡散電極および樹脂枠体の厚み方向一方または双方の面に変性ポリオレフィンフィルムを重ねる工程と、前記変性ポリオレフィンフィルムを熱融着して前記ガス拡散電極および樹脂枠体を接合する工程とを順次実施することを特徴とする電池電極の製造方法。
【請求項３】
請求項１または２記載の製造方法において、
前記電池電極は、燃料電池、空気電池または二次電池用であることを特徴とする電池電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電池電極の製造方法に関する。本発明の電池電極は、その電極要素としてガス拡散電極を備えるものであって、燃料電池、空気電池または二次電池などに用いられる。
【背景技術】
【０００２】
電池電極の一種としてガス拡散電極がある。ガス拡散電極は、一般的に、導電性を有する多孔質の材料からなり、カーボンペーパー、カーボンクロス、並びに炭素系材料等の不織布、織物、紙状抄紙体、またはフェルトなどからなるシート状材料等で構成される。その支持として、燃料電池では、触媒層および電解質膜を含めたＭＥＡと呼ばれる膜電極接合体の周囲を覆う樹脂よりなる枠体（樹脂枠体）を設ける方法がある。樹脂枠体とＭＥＡとの接合方法としては、圧入（特許文献１参照）や、ＭＥＡの外周部を抑えながら一体成形する方法（特許文献２参照）がある。
【０００３】
しかしながら、圧入ではガス拡散層の変形や破損が生じる可能性がある。一体成形では、樹脂の流動性の低さによるガス拡散層の変形や破損が生じる可能性があり、また多孔質のガス拡散層への樹脂含浸状態のばらつきが生じ易く、樹脂枠体との接合ばらつきの問題が生じる。樹脂枠体がポリプロピレン（ＰＰ）よりなる場合、ＰＰは通常、接着性に乏しいので、ガス拡散層との一体化は難しい。
【０００４】
さらに、ガス拡散層に枠体を設ける方法として、特許文献３に記載されている技術があるが、この場合、ガス拡散層に液状ゴムを型成形で含浸して一体化するため、型による押圧でガス拡散層に変形や破損が生じる（多孔質の空孔がつぶれる）可能性がある。
【０００５】
また、従来から、空気電池の正極として、多孔質の薄いガス拡散電極が用いられており（特許文献４参照）、その取扱い性および組立て性を向上させるべくその支持として枠体を設ける方法がある。
【０００６】
熱融着による場合には、多孔質の薄いガス拡散電極に荷重がかかるので、多孔質の薄いガス拡散電極に変形や破損が生じる（多孔質の空孔がつぶれる）可能性がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【特許文献１】特開平１０−１９９５５１号公報
【特許文献２】特開２０１１−４０２９０号公報
【特許文献３】特開２００３−７３２８号公報
【特許文献４】特開２００４−３１９４６４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は以上の点に鑑みて、ガス拡散電極およびその周囲に配置した樹脂枠体を安定して接合することができ、もってガス拡散電極に変形や破損が生じるのを抑制することができる電池電極の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
上記目的を達成するため、本発明の請求項１による電池電極の製造方法は、ガス拡散電極および前記ガス拡散電極の周囲に配置した樹脂枠体を接合する工程を含む電池電極の製造方法であって、ポリオレフィンに官能基を導入して接着性を付与した変性ポリオレフィンを用いて前記ガス拡散電極および樹脂枠体を接合することを特徴とする。
【００１０】
また、本発明の請求項２による電池電極の製造方法は、上記した請求項１記載の製造方法において、前記ガス拡散電極および樹脂枠体の厚み方向一方または双方の面に変性ポリオレフィンフィルムを重ねる工程と、前記変性ポリオレフィンフィルムを熱融着して前記ガス拡散電極および樹脂枠体を接合する工程とを順次実施することを特徴とする。
【００１１】
また、本発明の請求項３による電池電極の製造方法は、上記した請求項１または２記載の製造方法において、前記電池電極は、燃料電池、空気電池または二次電池用であることを特徴とする。
【００１２】
ポリオレフィンに官能基を導入して接着性を付与した変性ポリオレフィンを用いて接合を行なう場合には、熱融着が低い圧力で行われる特徴がある。したがってこの変性ポリオレフィンを用いてガス拡散電極および樹脂枠体を接合することにより熱融着が低い圧力で行われるため、ガス拡散電極に大きな圧力荷重が作用せず、よってガス拡散電極に変形や破損が生じるのを抑制することが可能とされる。
【００１３】
また、ポリプロピレン（ＰＰ）との接着性についても上記変性ポリオレフィンはＰＰと相溶し、溶融接着するため、ガス拡散電極およびＰＰよりなる樹脂枠体を接合することが可能とされる。
【００１４】
上記変性ポリオレフィンとしては、これをフィルム状として取り扱うのが好適であり、この場合、接合の工程としては、ガス拡散電極および樹脂枠体に変性ポリオレフィンフィルムを重ねる工程と、変性ポリオレフィンフィルムを熱融着してガス拡散電極および樹脂枠体を接合する工程とを順次実施する。フィルムはこれをガス拡散電極および樹脂枠体の厚み方向一方の面に重ねるが、厚み方向双方の面にそれぞれ重ねることにしても良い。
【００１５】
本発明によって製造されるガス拡散電極および樹脂枠体の接合体よりなる電池電極は、燃料電池、空気電池または二次電池などの電極として用いられる。
【発明の効果】
【００１６】
本発明は、以下の効果を奏する。
【００１７】
すなわち、本発明においては以上説明したように、ポリオレフィンに官能基を導入して接着性を付与した変性ポリオレフィンを用いてガス拡散電極および樹脂枠体を接合することにより熱融着が低圧力で行われ、ガス拡散電極に大きな圧力荷重が作用せず、よってガス拡散電極に変形や破損が生じるのを抑制することができる。また、ポリプロピレン（ＰＰ）との接着性についても上記変性ポリオレフィンはＰＰと相溶し、溶融接着するため、ガス拡散電極およびＰＰよりなる樹脂枠体を接合することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の実施例に係る電池電極の製造方法を示す工程説明図であって、（Ａ）は接合前の電極を概略の平面で描いた説明図、（Ｂ）は接合前の電極を概略の断面で描いた説明図
【図２】接合後の電極を概略の断面で描いた説明図
【図３】本発明の他の実施例に係る電池電極の製造方法を示す工程説明図であって、（Ａ）は接合前の電極を概略の断面で描いた説明図、（Ｂ）は接合後の電極を概略の断面で描いた説明図
【発明を実施するための形態】
【００１９】
本発明には、以下の実施形態が含まれる。
（１）ガス拡散電極とその外周にＰＰフィルムもしくはシートから作製した枠体を別々に設け、ポリオレフィンに官能基を導入することで接着性を付与した変性ポリオレフィンにて、ガス拡散電極とＰＰからなる枠体を熱融着し接合する方法。
（２）変性ポリオレフィンフィルムの熱融着により、ガス拡散電極とＰＰからなる枠体を接合させる。この方法では熱融着は低圧力で行われるため、変形や破損が生じない。また、ＰＰとの接着性についても変性ポリオレフィンは溶融接着するため、接合可能である。
（３）ガス拡散電極とその外周に樹脂からなる枠体を別々に設け、官能基をポリオレフィンに導入し接着性を付与した変性ポリオレフィンにてガス拡散電極と枠体を接合する方法。
（４）ＰＰフィルム、シートまたは成形体からなる枠体を用いた支持方法。
（５）変性ポリオレフィンを熱融着することにより、ガス拡散電極と枠体を接合する。
【００２０】
（６）多孔質の薄いガス拡散電極と枠体（ＰＰ；ポリプロピレン）を接合するに際し、両者間に変性ポリオレフィンフィルムを載せ、熱融着する。
（７）多孔質の薄いガス拡散電極と枠体（ＰＰ；ポリプロピレン）との間に変性ポリオレフィンフィルムを載せて加熱する（加重はかけない）と、変性ポリオレフィンフィルムは、多孔質の薄いガス拡散電極に含浸し、ＰＰとは相溶するので、ガス拡散電極とＰＰは接合される。
（８）接合に際して多孔質の薄いガス拡散電極に荷重をかけないので、多孔質の薄いガス拡散電極は、変形や破損しない（多孔質の薄いガス拡散電極の空孔がつぶれない）。
【実施例】
【００２１】
つぎに本発明の実施例を説明する。
【００２２】
当該実施例に係る電池電極の製造方法は、電池電極の一種であるガス拡散電極およびその周囲に配置した樹脂よりなる枠体（樹脂枠体）を接合するものであって、すなわちガス拡散電極およびその周囲に配置した樹脂枠体の接合体よりなる電池電極を製造するものである。
【００２３】
ガス拡散電極は、炭素繊維の不織布などの多孔質材よりなり、所定の厚みを備える平面四角形のシート状とされる。樹脂枠体は、ポリプロピレン（ＰＰ）などの樹脂材よりなり、ガス拡散電極の平面上周囲を取り囲む平面四角形の枠状のシート状とされる。ガス拡散電極および樹脂枠体は、同一平面上に配置され、融着剤を用いて接合される。融着剤としては、ポリオレフィンに官能基を導入して接着性を付与した変性ポリオレフィンを用いる。この変性ポリオレフィンとしては、変性ポリオレフィンフィルムを用いる。
【００２４】
接合の手順としては、先ず図１に示すように、ガス拡散電極１１および樹脂枠体２１を同一平面上に配置し、これらの厚み方向一方の面に変性ポリオレフィンフィルム３１を重ねる。ガス拡散電極１１および樹脂枠体２１間には隙間４１が存在することが多いが、フィルム３１の一部をガス拡散電極１１に重ねるとともにフィルム３１の他の一部を樹脂枠体２１に重ねることにより隙間４１を実質的に閉塞した状態とする。次いで図２に示すように、変性ポリオレフィンフィルム３１を加熱溶融してガス拡散電極１１および樹脂枠体２１に融着し、変性ポリオレフィンを介してガス拡散電極１１および樹脂枠体２１を接合する。
【００２５】
尚、当該実施例では、ガス拡散電極１１および樹脂枠体２１の厚み方向一方の面に変性ポリオレフィンフィルム３１を重ねたが、図３（Ａ）（Ｂ）に示すようにガス拡散電極１１および樹脂枠体２１の厚み方向一方の面および他方の面にそれぞれ変性ポリオレフィンフィルム３１を重ねても良い。図３（Ａ）は接合前の状態、図３（Ｂ）は接合後の状態を示し、図３（Ｂ）に示すように両面のフィルム３１は接合後に一体化されることがある。
【００２６】
また、当該実施例では、図示する変性ポリオレフィンフィルム３１を平面四角形の枠状としたが、平面Ｌ字状のフィルム２枚、または短冊状のフィルム４枚をガス拡散電極１１および樹脂枠体２１の境界上に配置しても良い。また、フィルムをガス拡散電極１１および樹脂枠体２１の境界上の全周ではなく周上一部のみに配置するようにしても良い。
【００２７】
つぎに、より具体的な実施例を説明すると、以下のとおりである。
【００２８】
ガス拡散電極１１として東レ株式会社製ＴＧＰ−Ｈ０６０を５０×５０ｍｍに切りだし、一方、樹脂枠体２１としてＰＰシートを６０×６０ｍｍに切りだし内部を切り取って枠状とし、ガス拡散電極１１と合わせて熱プレスに配置した。ガス拡散電極１１と樹脂枠体２１の隙間の上に変性ポリオレフィンフィルム３１として三井化学社製アドマー（厚み５０μｍ）３１を載せ、溶融圧着を行った。融着条件は１４０℃（１２０−１８０℃で可能）、加温のため熱板を接触させる状態とするも荷重はかけず（無荷重からガス拡散電極１１が壊れなければ良い荷重で融着が可能）、４５ｓｅｃ（１５−１２０ｓｅｃ程度）で行った。熱プレス面盤への付着およびガス拡散電極１１と樹脂枠体２１の厚みを考慮し、これらの上下にフッ素ゴムシートを挟み融着を行った。上記アドマーは、三井化学社製の接着性ポリオレフィンであって、ポリオレフィンに官能基を導入して接着性を付与した、変性ポリエチレン・変性ポリプロピレン等の変性ポリオレフィンである。
【００２９】
上記したように、ポリオレフィンに官能基を導入して接着性を付与した変性ポリオレフィンを用いてガス拡散電極１１および樹脂枠体２１の接合を行なう場合には、熱融着が低い圧力で行われる。したがってこの変性ポリオレフィンを用いて多孔質材よりなるガス拡散電極１１および樹脂枠体２１を接合することにより熱融着が低い圧力で行われるため、多孔質材よりなるガス拡散電極１１に大きな圧力荷重が作用せず、よって多孔質材よりなるガス拡散電極１１に変形や破損が生じるのを抑制することが可能とされる。
【００３０】
また、ポリプロピレン（ＰＰ）との接着性についても上記変性ポリオレフィンはＰＰと相溶し、溶融接着するため、多孔質材よりなるガス拡散電極１１およびＰＰよりなる樹脂枠体２１を接合することが可能とされる。
【００３１】
本発明の製造方法によって製造される多孔質材よりなるガス拡散電極１１および樹脂枠体２１の接合体よりなる電池電極は、燃料電池、空気電池または二次電池などの電極として用いられる。空気電池は、正極活物質に空気中の酸素を用いるアルカリ一次電池の一種である。
【符号の説明】
【００３２】
１１  ガス拡散電極
２１  樹脂枠体
３１  変性ポリオレフィンフィルム
４１  隙間
【図１】
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【図２】
2014022131.tif 000004
【図３】
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