(57)【要約】【課題】密度が低く、ニードルパンチを用いなくても導電性に優れた重畳導電材の製造方法を提供すること。【解決手段】本発明は、母材用繊維を含む混合綿１から帯状のウェブ５を形成するウェブ形成工程Ａと、ウェブ５を長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせた重畳体６とする折畳み工程Ｂと、重畳体６を焼成する焼成工程と、を備える重畳導電材１００の製造方法である。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
母材用繊維を含む混合綿から帯状のウェブを形成するウェブ形成工程と、
前記ウェブを長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせた重畳体とする折畳み工程と、
前記重畳体を焼成する焼成工程と、
を備えることを特徴とする重畳導電材の製造方法。
【請求項２】
前記混合綿が融着用繊維を更に含み、
前記焼成工程において、前記融着用繊維を消失させることを特徴とする請求項１記載の重畳導電材の製造方法。
【請求項３】
前記ウェブ形成工程において、前記混合綿を前記ウェブの長手方向に配向させて帯状のウェブを形成することを特徴とする請求項１記載の重畳導電材の製造方法。
【請求項４】
前記折畳み工程後、加熱により前記融着用繊維を溶融させ、前記重畳体を一時的に保型する保型工程を更に備えることを特徴とする請求項２記載の重畳導電材の製造方法。
【請求項５】
前記折畳み工程と、加熱により前記融着用繊維を溶融させ、前記重畳体を一時的に保型する保型工程と、が同時に行われることを特徴とする請求項４記載の重畳導電材の製造方法。
【請求項６】
前記母材用繊維がポリアクリロニトリル繊維から得られる耐炎繊維であることを特徴とする請求項１記載の重畳導電材の製造方法。
【請求項７】
前記融着用繊維が熱可塑性樹脂からなる合成繊維であることを特徴とする請求項２記載の重畳導電材の製造方法。
【請求項８】
前記焼成工程における焼成温度が５００〜３０００℃であり、前記母材用繊維の融点が３０００℃以上であり、前記融着用繊維の融点が３００℃以下であることを特徴とする請求項２記載の重畳導電材の製造方法。
【請求項９】
前記焼成工程後の前記重畳体の厚み方向に対して上端と下端とを長手方向に切断する切断工程を更に備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の重畳導電材の製造方法。
【請求項１０】
重畳導電材がナトリウム−硫黄電池の正極導電材として用いられることを特徴とする請求項１又は２に記載の重畳導電材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、重畳導電材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
ナトリウム−硫黄電池は、負極にナトリウム、電解質にナトリウムイオン伝導体であるβ-アルミナ及び正極に硫黄を利用した蓄電池である。
かかるナトリウム−硫黄電池は、鉛蓄電池の約３倍の蓄電能力があり、電力使用量の少ない夜間に充電して昼間にその電力を使う等の利用法が研究されている。
【０００３】
上記ナトリウム−硫黄電池においては、放電時にナトリウムイオンが正極側に移動して硫黄と反応し、充電時に正極側で多流化ナトリウムがナトリウムイオン、硫黄及び電子に分解するので、これらの反応が起こる正極には抵抗の小さい導電材を用いることが求められている。
【０００４】
このような導電材としては、両面又は片面よりニードルパンチを施した炭素繊維フェルトを厚み方向において切断により２又は３以上に等分して成るナトリウム−硫黄電池用正極導電材が開示されている（例えば、特許文献１参照）。
また、２００〜５００℃で焼成した耐炎化繊維を用い、耐炎化繊維ラップの片面または両面から緻密にニードルパンチングして繊維を厚さ方向に配向させ、フェルト厚さ、密度、繊維配列度が所定の範囲のフェルト状構造体をさらに高温で炭素化処理を施して導電性を持たせている導電材が開示されている（例えば、特許文献２参照）。
【特許文献１】特開平１０−１５４５２７号公報
【特許文献２】特開２０００−３０６５８７号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
上記特許文献１又は２に記載の導電材は、ニードルパンチによる繊維交絡が施されていない多くの領域において、面に対して垂直方向に繊維が配向していないので、導電材の面同士の間の電子受け渡し経路が複雑になり十分に導通がとれない。
したがって、これらの導電材においては、導電性が不十分であるので、充放電時の内部抵抗を十分に低くすることが困難である。
【０００６】
また、ニードルパンチによる繊維交絡が施されている領域においては、面に対して垂直方向にニードルバーブによって繊維が引っ掛けられ、押し込まれている。
このため、これらの導電材は、高密度となるので、コストが高くなる傾向にある。
【０００７】
本発明は上記事情に鑑みてなされたものであり、密度が低く、ニードルパンチを用いなくても導電性に優れた重畳導電材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】
【０００８】
本発明者等は、上記課題を解決するため鋭意検討したところ、導電体を、ウェブを長手方向に繰り返し折畳み、面同士を重ね合わせた状態で保型した構造とすることにより、上記課題を解決し得ることを見出し、本発明を完成させるに至った。
【０００９】
すなわち、本発明は、（１）母材用繊維を含む混合綿から帯状のウェブを形成するウェブ形成工程と、ウェブを長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせた重畳体とする折畳み工程と、重畳体を焼成する焼成工程と、を備える重畳導電材の製造方法に存する。
【００１０】
本発明は、（２）混合綿が融着用繊維を更に含み、焼成工程において、融着用繊維を消失させる上記（１）記載の重畳導電材の製造方法に存する。
【００１１】
本発明は、（３）ウェブ形成工程において、混合綿をウェブの長手方向に配向させて帯状のウェブを形成する上記（１）記載の重畳導電材の製造方法に存する。
【００１２】
本発明は、（４）折畳み工程後、加熱により融着用繊維を溶融させ、重畳体を一時的に保型する保型工程を更に備える上記（２）記載の重畳導電材の製造方法に存する。
【００１３】
本発明は、（５）折畳み工程と、加熱により融着用繊維を溶融させ、重畳体を一時的に保型する保型工程と、が同時に行われる上記（４）記載の重畳導電材の製造方法に存する。
【００１４】
本発明は、（６）母材用繊維がポリアクリロニトリル繊維から得られる耐炎繊維である上記（１）記載の重畳導電材の製造方法に存する。
【００１５】
本発明は、（７）融着用繊維が熱可塑性樹脂からなる合成繊維である上記（２）記載の重畳導電材の製造方法に存する。
【００１６】
本発明は、（８）焼成工程における焼成温度が５００〜３０００℃であり、母材用繊維の融点が３０００℃以上であり、融着用繊維の融点が３００℃以下である上記（２）記載の重畳導電材の製造方法に存する。
【００１７】
本発明は、（９）焼成工程後の重畳体の厚み方向に対して上端と下端とを長手方向に切断する切断工程を更に備える上記（１）又は（２）に記載の重畳導電材の製造方法に存する。
【００１８】
本発明は、（１０）重畳導電材がナトリウム−硫黄電池の正極導電材として用いられる上記（１）又は（２）に記載の重畳導電材の製造方法に存する。
【００１９】
なお、本発明の目的に添ったものであれば、上記（１）〜（１０）を適宜組み合わせた構成も採用可能である。
【発明の効果】
【００２０】
本発明の重畳導電材の製造方法は、母材用繊維を含む混合綿から帯状のウェブを形成し、このウェブを長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせた重畳体とし、この重畳体を焼成することにより、導電性を有する重畳導電材が得られる。
この重畳導電材は、導通経路が短縮されると共に、母材用繊維が重畳導電材の面に対して垂直方向に配向した構造となる。
このため、上記重畳導電材は、導電性に優れるものとなる。
また、上記重畳導電材は、従来の導電材と比較して、母材用繊維の量を減らすことができるので、導電材の密度を低下させることができる。
【００２１】
上記重畳導電材の製造方法において、上記混合綿が融着用繊維を更に含むと、焼成時の温度上昇に伴って融着用繊維が溶融するので、ウェブの面同士を確実に貼り合わせることができる。
また、焼成工程において、融着用繊維を消失させるようにすると、融着用繊維が消失された場所にミクロな空間ができるため、例えば、電池等に用いる場合、重畳導電材内への電池充填材等の充填が均一にされやすくなる。
【００２２】
上記重畳導電材の製造方法においては、ウェブ形成工程において、混合綿をウェブの長手方向に配向させて帯状のウェブを形成すると、重畳導電材の長手方向に対して垂直に繊維（母材用繊維）が配向することになる。
そうすると、導電材の上面と下面との導電性がより優れるものとなる。
【００２３】
上記重畳導電材の製造方法においては、折畳み工程後、加熱により融着用繊維を溶融させ、重畳体を一時的に保型する保型工程を更に備えると、保型工程においてウェブの面同士が仮融着され、その重畳状態を維持したまま、焼成工程においてウェブの面同士が一体化される。
そうすると、ウェブの面同士をより強固に貼り合わせることが可能となる。
【００２４】
上記重畳導電材の製造方法においては、折畳み工程と、加熱により融着用繊維を溶融させ、重畳体を一時的に保型する保型工程と、が同時に行われると、工程を簡略化できるため、製造コストを低減できる。
【００２５】
上記重畳導電材の製造方法において、母材用繊維がポリアクリロニトリル繊維から得られる耐炎繊維であると、導電性がより優れるものとなる。
【００２６】
上記重畳導電材の製造方法において、融着用繊維が熱可塑性樹脂からなる合成繊維であると、重畳体の面同士の接着性がより優れるものとなる。
【００２７】
上記重畳導電材の製造方法においては、焼成工程における焼成温度が５００〜３０００℃であり、母材用繊維の融点が３０００℃以上であり、融着用繊維の融点が３００℃以下であると、重畳体の面同士の接着性が更に優れ、導電性も更に優れるものとなる。
【００２８】
上記重畳導電材の製造方法においては、焼成工程後の重畳体の厚み方向に対して上端と下端とを長手方向に切断する切断工程を更に備えると、ウェブを折畳んだ際の折り返し部分の繊維、すなわち長手方向に配向した繊維が除去され、殆どの繊維が長手方向とは垂直な方向に配向することになるので、導電性が更に優れるものとなる。
【００２９】
上記重畳導電材の製造方法において、得られる重畳導電材がナトリウム−硫黄電池の正極導電材に用いられると、上記重畳導電材の電極に接触する繊維（母材用繊維）が電極に対して垂直となるため、充放電時の内部抵抗が低く且つ充放電効率が高いナトリウム−硫黄電池が得られる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００３０】
以下、必要に応じて図面を参照しながら本発明の好適な実施形態について説明する。なお、以下の説明では、同一又は相当部分には同一符号を付し、重複する説明は省略する。また、上下左右等の位置関係は、特に断らない限り、図面に示す位置関係に基づくものとする。更に、図面の寸法比率は図示の比率に限られるものではない。
【００３１】
（第１実施形態）
まず、本発明に係る重畳導電材の製造方法の第１実施形態について説明する。
本実施形態に係る重畳導電材の製造方法は、母材用繊維を含む混合綿から帯状のウェブを形成するウェブ形成工程と、ウェブを長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせた重畳体とする折畳み工程と、重畳体を焼成する焼成工程と、を備える。
【００３２】
本実施形態に係る重畳導電材の製造方法によれば、導電性を有する重畳導電材が得られる。
なお、この重畳導電材は、導通経路が短縮されると共に、母材用繊維が重畳導電材の面に対して垂直方向に配向した構造となるので、導電性に優れるものとなる。
また、上記重畳導電材は、従来の導電材と比較して、母材用繊維の量を減らすことができるので、導電材の密度を低下させることができる。
【００３３】
以下、各工程について更に詳細に説明する。
［ウェブ形成工程］
ウェブ形成工程は、母材用繊維を含む混合綿から帯状のウェブを形成する工程である。
【００３４】
図１は、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法におけるウェブ形成工程と、折畳み工程とを模式的に示した工程図である。
図１に示すように、上記ウェブ形成工程Ａは、母材用繊維を含む混合綿１をホッパー２に投入し、該ホッパー２内に空気流を送流したり、機械的に混ぜ合わせたりすることにより、帯状のウェブ５を形成する混綿工程と、母材用繊維が引っ掛かるように突起が設けられたドラム３で、ウェブ５の母材用繊維を長手方向に配向させる開繊工程とを有する。
ここで、混合綿とは、複数の短繊維を混合した集合体を意味する。
なお、短繊維の種類は１種類であっても、複数種類であってもよい。
【００３５】
上記混綿工程は、母材用繊維を原料として用いること以外は公知の方法で行うことができる。
ここで、上記母材用繊維としては、綿、麻、絹、羊毛等の天然繊維、レーヨン等の半合成繊維、アクリル、ビニロン等の合成繊維、又は、ポリアクリロニトリル繊維から得られる耐炎繊維等が挙げられる。
これらは単独で用いても複数を混合して用いてもよい。
【００３６】
なお、母材用繊維が天然繊維又は合成繊維である場合、後述する焼成により炭化することが必要である。
これにより、導電性が発現する。
また、母材用繊維は重畳導電材の母材となるため、後述する焼成工程において、消失しないものである必要がある。
【００３７】
これらの中でも母材用繊維は、ポリアクリロニトリル繊維から得られる耐炎繊維であることが好ましい。
母材用繊維がポリアクリロニトリル繊維から得られる耐炎繊維であると、導電性がより優れるものとなる。
【００３８】
母材用繊維の融点は、後述する焼成温度以上であることが好ましい。
具体的には、焼成温度が２０００℃である場合、母材用繊維の融点は２０００℃以上であることが好ましい。
【００３９】
上記混合綿１には、母材用繊維が少なくとも５０％以上含まれていることが好ましく、８０％以上含まれていることがより好ましい。
なお、上記混合綿１には、潤滑油剤、難燃剤、耐光向上剤、ｐＨ調整剤、緩衝剤、顔料、充填剤、接着剤等が含まれていてもよい。
【００４０】
上記開繊工程は、公知のカード機を用いて行なうことができる。
これにより、混綿工程で得られたウェブ５は、母材用繊維が長手方向に配向される。
したがって、得られる重畳導電材は上面と下面との導電性がより優れるものとなる。
【００４１】
［折畳み工程］
折畳み工程は、ウェブ５を長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせた重畳体６とする工程である。
【００４２】
図１に示すように、折畳み工程Ｂは、ウェブ形成工程Ａと連続して行うことができる。
上記折畳み工程Ｂにおいては、まず、折畳み機を用いてウェブ５を長手方向に同じ間隔で繰り返し折畳む。
そうすると、一定の厚みを有する重畳体６が得られる。
【００４３】
図２の（ａ）及び（ｂ）は、図１に示す折畳み工程におけるウェブの折畳み方法を説明するための説明図である。
図２の（ａ）に示すように、上記折畳み機は、ウェブ５を折畳むための押し込み板１１及び固定板１２を備えている。
この押し込み板１１は、ウェブ５の進行方向Ｗに往復運動が可能となっている。
【００４４】
まず、図２の（ａ）に示す状態において、押し込み板１１がウェブ５を進行方向Ｗに押し込む。
すなわち、押し込み板１１が固定された固定板１２の下にウェブ５が押し込まれる。
そうすると、図２の（ｂ）に示す状態となる。
【００４５】
次いで、押し込み板１１が元の位置に戻り、ウェブ５が更に供給されることによって、再び図２の（ａ）の状態となる。
この固定が繰り返されることにより、ウェブ５が繰り返し折畳まれる。
なお、上記固定板１２はスライド可能であってもよい。
この場合、固定板１２は押し込み板１１とは逆方向にスライドする。
なお、上記折り畳み機は特表２００２−５１６９３２号公報に記載の装置も採用可能である。
【００４６】
［焼成工程］
焼成工程は、重畳体を焼成する工程である。
かかる焼成工程により、母材用繊維が炭化することによって重畳体に導電性が付与される。
【００４７】
このとき、焼成温度は、５００〜３０００℃であることが好ましい。
焼成温度が、５００℃未満であると、焼成温度が上記範囲内にある場合と比較して、重畳体が十分に焼成されず、導電性が低下する傾向にあり、焼成温度が、３０００℃を超えると、焼成温度が上記範囲内にある場合と比較して、重畳体が脆化する傾向にある。
【００４８】
以上の工程を経ることにより、重畳導電材が得られる。
かかる重畳導電材は、一般電池、二次電池、燃料電池等の活性物質を担持させ電解液を保持させる等の用途に好適に用いられる。
これらの中でも、ナトリウム−硫黄電池（以下「ＮａＳ電池」ともいう。）の硫黄を充填させるための陽極導電材等の用途に用いることが好ましい。
この場合、ＮａＳ電池は、上記重畳導電材の電極に接触する繊維（母材用繊維）が電極に対して垂直となるため、充放電時の内部抵抗が低く且つ充放電効率が高いものとなる。
【００４９】
次に、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材について説明する。
図３の（ａ）は、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材の第１実施形態を示す断面図であり、（ｂ）はその一部分を拡大した拡大断面図であり、（ｃ）は更にその一部を拡大した拡大図である。
【００５０】
図３の（ａ）に示すように、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材１００は、表裏面を有するシート状となっている。
したがって、この重畳導電材１００によれば、折り曲げたり所定の物質を被覆することが可能である。
【００５１】
かかる重畳導電材１００は、図３の（ｂ）に示すように、ウェブが長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせた構造となっており、図３の（ｂ）の部分Ｐを拡大した図３の（ｃ）に示すように、混合綿１の母体用繊維等の大部分が長手面方向に対して垂直に配向された構造となっている。
したがって、上記重畳導電材１００によれば、導通経路が短縮されると共に、導電性に優れるものとなる。
【００５２】
重畳導電材１００の面方向とは垂直な方向の厚みが５〜１０００ｍｍであることが好ましい。
厚みが５ｍｍ未満であると、厚みが上記範囲内にある場合と比較して、例えば、ＮａＳ電池に用いる場合、電池充填材等を充填させる容量が少なくなり、ＮａＳ電池の充放電効率が低くなる傾向にあり、厚みが１０００ｍｍを超えると、厚みが上記範囲内にある場合と比較して、ＮａＳ電池が大きくなりすぎる傾向にある。
【００５３】
重畳導電材の密度は、０．００１〜０．５ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。
密度が０．００１ｇ／ｃｍ３未満であると、密度が上記範囲内にある場合と比較して、重畳導電材の形態を保つことが難しくなる傾向にあり、密度が０．５ｇ／ｃｍ３を超えると、密度が上記範囲内にある場合と比較して、例えば、ＮａＳ電池に用いる場合、硫黄の含浸が難しく、陽極内の硫黄の含有量が少なくなり、充放電効率が不十分となる傾向にある。
【００５４】
重畳導電材の単位長さ辺りの折り返し回数は、１ｃｍ辺り、１〜１００回であることが好ましい。
折り返し回数が１回未満であると、折り返し回数が上記範囲内にある場合と比較して、折り返し部分に隙間が生じる傾向にあり、折り返し回数が１００回を超えると、折り返し回数が上記範囲内にある場合と比較して、生産性が低下する傾向にある。
【００５５】
次に、上記重畳導電材１００を用いたＮａＳ電池の一例について説明する。
図４は、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材を正極導電材として用いたＮａＳ電池の一例を示す断面図である。
図４に示すように、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材１００を用いたＮａＳ電池５０は、有底円筒状の固体電解質管２０と、該固体電解質管２０を被覆するように配置された上記（７）記載の重畳導電材１００とを備え、固体電解質管２０には負極活物質であるナトリウム２１が収容されており、重畳導電材１００には正極活物質である硫黄が充填されている。
【００５６】
また、上記ＮａＳ電池５０においては、ナトリウム２１はナトリウム管２２に収容された状態で、固体電解質管２０に収容されている。
さらに、重畳導電材１００は、容器２５に収容されている。
すなわち、重畳導電材１００の外側は、容器２５の側壁となっている。
【００５７】
上記ＮａＳ電池５０は、放電時において、ナトリウム２１がナトリウムイオンと電子に分かれ、ナトリウムイオンが固体電解質管２０を通って、硫黄が充填された重畳導電材１００のある正極へ移動する。
そして、ナトリウムイオンが硫黄及び電子と反応して多硫化ナトリウムになることにより、放電される。
【００５８】
一方、充電時において、多硫化ナトリウムがナトリウムイオン、硫黄、電子に分かれ、ナトリウムイオンが固体電解質管２０を通って負極側であるナトリウム管２２内に移動する。
そして、ナトリウムイオンが電子を受け取ってナトリウム２１に戻ることにより、充電される。
【００５９】
ＮａＳ電池５０は、上述したメカニズムに基づいて、充放電される。
なお、上記固体電解質管２０には、ナトリウムイオンを選択的に移動させることができるβ−アルミナが用いられる。
【００６０】
このとき、上記ＮａＳ電池５０においては、上述した製造方法により得られる重畳導電材１００を、固体電解質管２０を被覆するように配置させているので、電子とナトリウムイオンとの移動が効率よく行われる。
したがって、上記ＮａＳ電池５０は、充放電時の内部抵抗が低く且つ充放電効率が高いものとなる。
【００６１】
ここで、重畳導電材１００を用いて、固体電解質管２０を被覆する方法としては、たとえば、固体電解質管２０の外周に、重畳導電材１００を巻けばよい。
なお、重畳導電材１００を巻く回数は１周でもそれ以上であってもよい。
【００６２】
上記重畳導電材１００に硫黄を充填させる方法としては、重畳導電材を陽極内に挿入し、そこに溶融した硫黄を注入する等の方法が挙げられる。
この場合、重畳導電材１００が持つ微細な隙間の中に硫黄が染み込み、陽極内で均一に保持できるという利点がある。
【００６３】
（第２実施形態）
次に、本発明に係る重畳導電材の製造方法の第２実施形態について説明する。
本実施形態に係る重畳導電材の製造方法は、混合綿が融着用繊維を更に含み、加熱により融着用繊維を溶融させ、重畳体を一時的に保型する保型工程を備え、焼成工程において融着用繊維を消失させる点で、第１実施形態に係る重畳導電材の製造方法と異なる。
【００６４】
すなわち、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法は、母材用繊維及び融着用繊維を含む混合綿から帯状のウェブを形成するウェブ形成工程と、ウェブを長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせた重畳体とする折畳み工程と、加熱により融着用繊維を溶融させ、重畳体を一時的に保型する保型工程と、保型された重畳体を焼成することにより融着用繊維を消失させる焼成工程と、を備える。
【００６５】
本実施形態に係る重畳導電材の製造方法においては、混合綿が融着用繊維を更に含むので、焼成時の温度上昇に伴って融着用繊維が溶融する。
このため、重畳体の面同士を確実に貼り合わせることができる。
【００６６】
また、上記重畳導電材の製造方法においては、保型工程を備えるので、保型工程においてウェブの面同士が仮融着され、その重畳状態を維持したまま、焼成工程においてウェブの面同士が一体化される。
そうすると、ウェブの面同士をより強固に貼り合わせることが可能となる。
【００６７】
さらに、焼成工程において、融着用繊維を消失させるので、融着用繊維が消失された場所にミクロな空間ができ、例えば、電池等に用いる場合、重畳導電材内への電池充填材等の充填が均一にされやすくなる。
【００６８】
以下、各工程について更に詳細に説明する。
［ウェブ形成工程］
ウェブ形成工程は、母材用繊維及び融着用繊維を含む混合綿から帯状のウェブを形成する工程である。
【００６９】
かかるウェブ形成工程は、混合綿が融着用繊維を更に含むこと以外は、第１実施形態に係る重畳導電材の製造方法におけるウェブ形成工程と同様である。
【００７０】
ここで、上記融着用繊維としては、熱可塑性樹脂からなる合成繊維であることが好ましい。
この場合、重畳体の面同士の接着性がより優れるものとなる。
ただし、融着用繊維は上記母材用繊維を融着し、後述する焼成工程において消失するものである必要がある。
【００７１】
これらの中でも融着用繊維は、ポリエステル系、ポリオレフィン系、ポリアミド系等の合成繊維であることがより好ましく、ポリエステル、ポリエチレン、ポリプロピレン又はナイロン等の合成繊維であることが更に好ましい。
なお、これらは単独で用いても複数を混合して用いてもよい。
【００７２】
融着用繊維の融点は、後述する焼成温度未満であることが好ましい。
具体的には、焼成温度が２０００℃である場合、融着用繊維の融点は２０００℃未満であることが好ましい。
【００７３】
母材用繊維と融着用繊維との混合割合は、母材用繊維１００質量部に対して、融着用繊維が３〜５０質量部であることが好ましい。
母材用繊維１００質量部に対して、融着用繊維が３質量部未満であると、混合割合が上記範囲内にある場合と比較して、ウェブ５の面同士を確実に融着できない場合があり、母材用繊維１００質量部に対して、融着用繊維が５０質量部を超えると、混合割合が上記範囲内にある場合と比較して、融着用繊維が消失された重畳導電材は耐久性が低下する傾向にある。
【００７４】
［折畳み工程］
折畳み工程は、母材用繊維及び融着用繊維を含むウェブを長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせた重畳体とする工程である。
かかる折畳み工程は、第１実施形態に係る重畳導電材の製造方法における折畳み工程と同様である。
【００７５】
［保型工程］
保型工程は、加熱により融着用繊維を溶融させ、重畳体を一時的に保型する工程である。
上記保型工程においては、融着用繊維の融点以上の熱風を加熱手段を用いて送風することにより、重畳体の面同士を接着させる。
【００７６】
このように、加熱により融着用繊維を溶融させ、重畳体を一時的に保型すると、ウェブの面同士が仮融着され、その重畳状態を維持したまま、後述する焼成工程においてウェブの面同士が一体化されることになるので、ウェブの面同士をより強固に貼り合わせることが可能となる。
また、この場合、折畳み工程Ｂと、保型工程とを同時に行うことにより、工程を簡略化できるため、製造コストを低減できる。
【００７７】
［焼成工程］
焼成工程は、保型された重畳体を焼成する工程である。
この焼成工程においては、重畳体を焼成することにより融着用繊維を消失させる。
なお、かかる焼成工程は、第１実施形態に係る重畳導電材の製造方法における焼成工程と同様である。
【００７８】
上記焼成温度は、第１実施形態に係る重畳導電材の製造方法における焼成工程と同様に、５００〜３０００℃であることが好ましい。
このとき、母材用繊維及び融着用繊維の融点は、母材用繊維の融点が３０００℃以上であり、融着用繊維の融点が３００℃以下であることが好ましい。
この場合、重畳体の面同士の接着性が更に優れ、導電性も更に優れるものとなる。
【００７９】
母材用繊維の融点が３０００℃未満であると、母材用繊維の融点が上記範囲内にある場合と比較して、母材用繊維が軟化してしまい、形状を維持できなくなる場合があり、融着用繊維の融点が３００℃を超えると、融着用繊維の融点が上記範囲内にある場合と比較して、焼成時に十分に消失されなくなる場合がある。
【００８０】
以上の工程を経ることにより、重畳導電材が得られる。
かかる重畳導電材は、第１実施形態に係る重畳導電材と同様に、一般電池、二次電池、燃料電池等の活性物質を担持させ電解液を保持させる等の用途に好適に用いられる。
なお、上記重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材、及び、該重畳導電材を用いたＮａＳ電池については、上述した第１実施形態のものと同様であるので省略する。
【００８１】
（第３実施形態）
次に、本発明に係る重畳導電材の製造方法の第３実施形態について説明する。
本実施形態に係る重畳導電材の製造方法は、第２実施形態に係る重畳導電材の製造方法におけるウェブ形成工程、折畳み工程、保型工程及び焼成工程に加え、切断工程を備える。
すなわち、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法は、重畳導電材の厚み方向に対して上端と下端とが長手方向に切断する切断工程を更に備える点で第２実施形態に係る重畳導電材の製造方法と異なる。
【００８２】
上記重畳導電材の製造方法においては、ウェブを折畳んだ際の折り返し部分の繊維、すなわち長手方向に配向した繊維が除去され、殆どの繊維が長手方向とは垂直な方向に配向することになるので、導電性に更に優れるものとなる。
【００８３】
以下、切断工程について更に詳細に説明する。
［切断工程］
切断工程は、焼成工程後の重畳体６の厚み方向に対して上端と下端とを長手方向に切断する工程である。
【００８４】
図５は、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法における切断工程を説明するための説明図である。
図５に示すように、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材２００は、第２実施形態に係る重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材を上端部Ｘと下端部Ｙとで切断することにより得られる。
【００８５】
上記切断は、公知の方法で行えばよい。
具体的には、バンドナイフを用いたスリッター等を用いて切断すればよい。
【００８６】
かかる切断は重畳体６の厚みのうち、上端の１〜１０％と下端の１〜１０％とを切断することが好ましい。
この場合の重畳導電材はより導電性に優れるものとなる。
【００８７】
こうして得られる重畳導電材２００は、ウェブ５を長手方向に繰り返し折畳んで面同士を重ね合わせ、重畳導電材の厚み方向に対して上端と下端とを長手方向に切断された構造となっている。
【００８８】
上記重畳導電材２００は、厚み方向に対して上端と下端とが長手方向に切断された構造となっているので、長手方向に配向した繊維が除去され、繊維が長手方向とは垂直な方向に配向することになる。
したがって、上記重畳導電材２００は、第２実施形態に係る重畳導電材と比較して、導電性により優れるものとなる。
【００８９】
かかる重畳導電材は、第１実施形態及び第２実施形態に係る重畳導電材と同様に、一般電池、二次電池、燃料電池等の活性物質を担持させ電解液を保持させる等の用途に好適に用いられる。
特に、上述したＮａＳ電池５０における重畳導電材１００の代わりに用いると、重畳導電材２００は、固体電解質管を被覆するように配置されるので、電子とナトリウムイオンとの移動がより効率よく行われることになる。
したがって、この場合のＮａＳ電池は、充放電時の内部抵抗がより低く且つ充放電効率がより高いものとなる。
【００９０】
以上、本発明の好適な実施形態について説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではない。
【００９１】
例えば、第１実施形態に係る重畳導電材１００の製造方法において、ウェブ形成工程Ａは、開繊工程を有しているが、開繊工程は必須の工程ではない。
すなわち、開繊工程を行わなくても、導通経路が短縮され、導電性に優れた重畳導電材が得られる。
【００９２】
第２実施形態に係る重畳導電材の製造方法において、折畳み工程と保型工程とを別々に行っているが、同時に行ってもよい。
すなわち、折畳み工程が保型工程を兼ねていてもよい。
この場合、工程を簡略化できるため、製造コストを低減できる。
【００９３】
また、上記保型工程を行わなくてもよい。
この場合、焼成工程が保型工程を兼ねることになる。
すなわち、焼成工程において、温度上昇に伴って融着用繊維が溶融して面同士が確実に貼り合わされ、また、焼成の際に融着用繊維が消失されるので、焼成の温度が更に上昇すると、母材用繊維が焼成されることになる。
【００９４】
第１実施形態、第２実施形態及び第３実施形態に係る重畳導電材はいずれも、炭素繊維等の棒状物質を中心に挿入し、形状を保持させたり、ニードルパンチさせた導電材と重ね合わせて使用してもよい。
【００９５】
また、ＮａＳ電池の陽極導電材として用いる場合は、陽極内に封じ込めやすいよう、予め円筒状または任意の形状に保型し、焼成したものとしてもよい。
【実施例】
【００９６】
以下、実施例及び比較例に基づいて本発明をより具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。
【００９７】
（実施例１）
［ウェブ形成工程］
母材用繊維としてはポリアクリロニトリル繊維を耐炎化処理した耐炎繊維（東邦テナックス株式会社製、商品名：パイロメックス（登録商標）、繊度２．２ｄｔｅｘ、繊維長７６ｍｍ）を、融着用繊維としてはポリエステル―ポリエチレンが芯鞘構造になった繊維（帝人ファイバー株式会社製、商品名：テトロン（登録商標）ＲＪ０４ＣＥ ＢＢ）を用いた。
【００９８】
まず、母材用繊維と融着用繊維とを重量比９：１となるように混合し、混合綿とした（混合綿工程）。
次いで、これを公知のカード機におけるカーディングによって開繊し（開繊工程）、大部分の繊維が長手方向に配向したウェブを作製した。
【００９９】
［折畳み工程］
得られたウェブを図２に示す方法に基づいて、長手方向に繰り返し折り畳んで面同士を重ね合わせた重畳体を得た。
【０１００】
［保型工程］
得られた重畳体に約２００度の熱風を上面から通し、融着用繊維を溶融し、重畳体を一時的に保型した。
【０１０１】
保型した重畳体を長さ方向に圧縮しながら約２０００℃で焼成を行うことにより耐炎繊維にカーボン化処理を施し、融着用繊維を消失させ、重畳導電材とした。
【０１０２】
［切断工程］
そして、得られた重畳導電材の厚み方向に対して上端及び下端を、９５％の部分が残るようにバンドナイフを用いたスリッターでカットした。
【０１０３】
なお、得られた重畳導電材の長手方向及び長手方向に対して直角方向に切断した断面を電子顕微鏡にて観察した結果、大部分の重畳導電材を構成する繊維（母材用繊維）が面に対して垂直方向に配向していた。
すなわち、得られた重畳導電材は繊維が厚さ方向に配向しているため、円周状に湾曲して多少圧縮しても、その繊維は固体電解質管の外周面および陽極容器の内周面に対してほぼ放射状に配向した状態であった。
【０１０４】
（実施例２）
実施例１で得られた重畳導電材を用いて、図４に示すような構造のＮａＳ電池を作製した。
なお、このときの重畳導電材の厚さが電極厚さの１２０％となるようにした。
【０１０５】
（比較例１）
ポリアクリロニトリル繊維を耐炎化処理した耐炎繊維（東邦テナックス株式会社製、商品名：パイロメックス（登録商標）を公知のカード機におけるカーディングによって開繊し、ウェブとした。
得られたウェブの片面からニードルパンチングを約２０００回／ｃｍ２行い、耐炎化繊維フェルトを製造した。
その後、約２０００℃で焼成を行い、導電材を得た。
【０１０６】
なお、得られた導電材の断面を観察すると、ニードルパンチした部分以外の部分が束状になっており、面に対して垂直方向に配列している繊維が実施例１と比較して明らかに少なかった。
【０１０７】
（比較例２）
比較例１で得られた導電材を用いて、図４に示すような構造のＮａＳ電池を作製した。なお、このときの重畳導電材の厚さが電極厚さの１２０％となるようにした。
【０１０８】
（評価方法）
［物性］
実施例１の重畳導電材及び比較例１の導電材を用いて、厚さと密度とを測定した。
厚さはピーコックで測定し、密度は質量を体積で割ることにより算出した。
得られた結果を表１に示す。
【０１０９】
2008204699.tif 000003
【０１１０】
表１の結果からわかるように、実施例１の重畳導電材によれば、比較例１の導電材と比較して、厚みが十分に小さいことがわかった。これらにより、本発明の重畳導電材によれば、導通経路が十分に短縮されることが確認された。
また、実施例１の重畳導電材は、比較例１の導電材と比較して、密度が小さいので、十分に軽量であり、必要な繊維（母材用繊維）も軽減できることから、コストダウンもできることがわかった。
【０１１１】
［充放電効率］
実施例２及び比較例２のＮａＳ電池を用いて、抵抗値及び充放電効率を測定した。
得られた結果を表２に示す。なお、結果は、実施例１を１００としたときの相対値で示す。
【０１１２】
2008204699.tif 000004
【０１１３】
表２の結果からわかるように、実施例２のＮａＳ電池によれば、比較例２のＮａＳ電池と比較して、抵抗値が小さく、充放電効率に優れることがわかった。
この結果より、本発明の重畳導電材は、素材となる耐炎化繊維のウェブを折り畳むことにより、厚さ方向への繊維配向を高めたので、高効率な電子受け渡しによるＮａＳ電池の充放電効率を高められたと考えられる。
よって、本発明の重畳導電材によれば、導電性に優れるＮａＳ電池が得られることが確認された。
【図面の簡単な説明】
【０１１４】
【図１】図１は、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法におけるウェブ形成工程と、折畳み工程とを模式的に示した工程図である。
【図２】図２の（ａ）及び（ｂ）は、図２に示す折畳み工程におけるウェブの折畳み方法を説明するための説明図である。
【図３】図３の（ａ）は、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材の第１実施形態を示す断面図であり、（ｂ）はその一部分を拡大した拡大断面図であり、（ｃ）は更にその一部を拡大した拡大図である。
【図４】図４は、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法により得られる重畳導電材を正極導電材として用いたナトリウム−硫黄電池の一例を示す断面図である。
【図５】図５は、本実施形態に係る重畳導電材の製造方法における切断工程を説明するための説明図である。
【符号の説明】
【０１１５】
１・・・混合綿
２・・・ホッパー
３・・・ドラム
５・・・ウェブ
６・・・重畳体
１１・・・押し込み板
１２・・・固定板
２０・・・固体電解質管
２１・・・ナトリウム
２２・・・ナトリウム管
２５・・・容器
５０・・・ナトリウム−硫黄電池
１００，２００・・・重畳導電材
Ａ・・・ウェブ形成工程
Ｂ・・・折畳み工程
Ｃ・・・保型工程
Ｐ・・・部分
Ｘ・・・上端部
Ｙ・・・下端部
【図１】
2008204699.tif 000005
【図２】
2008204699.tif 000006
【図３】
2008204699.tif 000007
【図４】
2008204699.tif 000008
【図５】
2008204699.tif 000009