(57)【要約】【課題】収縮量の低減を図ることで、活物質の充填量を減らすことなく高い歩留まりが実現できる電池用焼結式極板の製造方法を提供する。【解決手段】炭素含有量が０．０６（ｗｔ％）の芯体では、収縮量が１０（ｍｍ）〜１８（ｍｍ）でバラツキが８（ｍｍ）あり、極板１列あたりのバラツキが１．３３（ｍｍ）となる。つまり、活物質未塗布部の幅が１．５（ｍｍ）であるので、切断ステップＳ４における幅方向のマージンが０．１７（ｍｍ）しかないことになる。このマージンでは、全ての列を切り分けることは不可能である。これに対して、炭素含有量が０．０４（ｗｔ％）の芯体では、バラツキが５．５（ｍｍ）であり、極板１列あたりのバラツキが約０．９２（ｍｍ）となった。これより、マージンは、約０．５８（ｍｍ）であり、活物質未塗布部を切断することが十分可能である【選択図】　　　図５
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
鉄および炭素を合金成分として含む帯状の板材からなる芯体に対し、ニッケル粉末を成分として備えるスラリーを塗布し、焼結して焼結式ニッケル基板を作製するステップと、
前記焼結式ニッケル基板に含浸処理を施して活物質の充填を行ない、焼結式ニッケル極板帯を作製するステップと、
前記焼結式ニッケル極板帯から焼結式ニッケル極板を切り出すステップとを有し、
前記板材における炭素含有量は、全体にわたって０．０４ｗｔ％以下である
ことを特徴とする電池用焼結式極板の製造方法。
【請求項２】
前記板材の全体における炭素含有量のバラツキは、±０．０１ｗｔ％以内である
ことを特徴とする請求項１に記載の電池用焼結式極板の製造方法。
【請求項３】
前記焼結式ニッケル極板帯を作製するステップでは、前記焼結式ニッケル基板の一部領域にのみ前記活物質の充填を行ない、
前記切り出すステップでは、前記焼結式ニッケル極板帯における活物質未充填部中を切断する
ことを特徴とする請求項１に記載の電池用焼結式極板の製造方法。
【請求項４】
前記焼結式ニッケル極板帯を作製するステップでは、１．５ｍｍ以下の幅を有する活物質未充填部を残して活物質の充填を行なう
ことを特徴とする請求項３に記載の電池用焼結式極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池用焼結式極板の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ二次電池に用いる極板は、焼結式のものと非焼結式のものとに大別される。この内、焼結式極板は、エネルギ密度の面からは非焼結式極板に及ばないものの、電気伝導性および機械的強度の面で優位性を有している。このため、焼結式極板は、電動工具などの急速充放電性が必要とされるようなアルカリ二次電池の極板として用いられる。
【０００３】
焼結式極板は、特許文献１及び特許文献２に示されたような帯状の穿孔鋼板にスラリーを塗布し焼結するステップ、これを含浸処理することにより活物質を充填するステップ、そして帯板から所定の寸法の焼結式極板を切り出すステップの３つのステップを経て製造される。
上記製造方法においては、活物質を充填するステップで切り代となる活物質未充填部分を長手方向に一定ピッチで設けておき、切り出すステップではこの切り代である活物質未充填部分を一定ピッチで切断することによって、充填した活物質が脱落しないようにしている。
【０００４】
ところで焼結式極板は、切り出すステップに至るまでの焼結するステップにおける熱の付加および含浸処理などにより収縮してしまうことが問題となっている。
これの詳細なメカニズムは不明であるが、穿孔鋼鈑の製造時にたまった内部応力が、焼結するステップの加熱等によって解放される為に起るためと推定される。この現象は、焼結式極板に限らず非焼結式極板でも発生するが、焼結式極板の場合、特許文献１、特許文献２に示されたような比較的低温でしか加熱しない非焼結極板に比べて収縮量、収縮バラツキが大きくなることが分かっている。
【０００５】
そして、切り代部分には、ある程度の幅があるので、多少収縮しても切り代部分で切断されるが、許容される範囲以上の量で芯体が収縮した場合には、切り出すステップで活物質充填部を切断してしまうことがある。活物質充填部で切断されてしまった極板は、電池組立工程や電池使用中に活物質の脱落を招くので、電池に組み込むことができない。つまり、芯体におけるバラツキも含んだ大きな収縮は、歩留まりを低下させてしまう原因となる。
【０００６】
【特許文献１】
特開平１１−２３３１１７号公報
【０００７】
【特許文献２】
ＷＯ９８／５３５１２号公報
【０００８】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は以上のような焼結式極板の製造時においてのみ起る問題を解決しようとするものであって、収縮量の低減を図ることで、活物質の充填量を減らすことなく高い歩留まりが実現できる電池用焼結式極板の製造方法を提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明に係る電池用焼結式極板の製造方法は、鉄および炭素を合金成分として含む帯状の板材からなる芯体に対し、ニッケル粉末を成分として備えるスラリーを塗布し、焼結して焼結式ニッケル基板を作製するステップと、焼結式ニッケル基板に含浸処理を施して活物質の充填を行ない、焼結式ニッケル極板帯を作製するステップと、焼結式ニッケル極板帯から焼結式ニッケル極板を切り出すステップとを有し、全体の炭素含有量が０．０４（ｗｔ％）以下の板材を用いることを特徴とする。
【００１０】
上記製造方法では、０．０４（ｗｔ％）以下の炭素を含有する板材を用いるので、極板の製造過程で付加される熱や含浸処理などによっても、芯体の収縮量がバラツキも含めて小さくなる。
従って、この製造方法では、切り代である活物質未充填部の幅などを大きく設定しなくても切り出し時に活物質充填部を切断してしまうことがないので、活物質の充填量を減らすことなく、高い歩留まりで電池用焼結式極板を製造することができる。
【００１１】
上記炭素は、全体にわたって±０．０１（ｗｔ％）以内のバラツキの幅で、板材中に含有されていることが望ましい。つまり、炭素含有量は、板材中のどこをとっても、上限値が０．０４（ｗｔ％）以下であって、且つ、バラツキの幅が±０．０１（ｗｔ％）以内であることが望ましい。
一般的に、焼結式ニッケル極板帯を作製するステップに、焼結式ニッケル基板を硝酸ニッケル溶液に浸漬するサブステップを有する場合には、芯体の収縮量が大きくなる傾向にあるが、上記製造方法を用いれば、このサブステップを有する場合においても、収縮量が低減される。
【００１２】
また、上記製造方法では、芯体の収縮量のバラツキを小さくすることができるので、焼結式ニッケル極板帯を作製するステップで焼結式ニッケル基板の一部領域にのみ活物質の充填を行ない、切り出すステップで焼結式ニッケル極板帯における活物質未充填部中を切断する場合においても、活物質未充填部の幅などを大きくとらなくても活物質充填部を切断してしまうことがない。
【００１３】
特に、活物質未充填部の幅が１．５（ｍｍ）以下に設定されるような微細なサイズの場合には、上記製造方法が有効である。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態に係る電池用焼結式極板の製造方法について、図１〜３を用いて説明する。本実施の形態では、正極板の製造方法を一例に説明する。
図１に示すように、正極板の製造においては、ニッケル（Ｎｉ）メッキされた穿孔鋼板からなる芯体１０１Ｒに対して、スラリーの塗布を行ない（ステップＳ１）、これを約９００℃で約１５分焼結して、Ｎｉ多孔焼結基板１００Ｒを作製する。ここで用いる芯体１０１Ｒは、同時に多量の極板を作製するために、ロール状のものが使われている。これに用いる穿孔鋼板は、厚み８０（μｍ）、幅３２０（ｍｍ）の鋼板にφ１．５（ｍｍ）のパンチング孔が開口率２５（％）で設けられたものであり、最大０．０４（ｗｔ％）の含有量で炭素（Ｃ）が含有されている。
【００１５】
この炭素の測定方法としては、「コイル芯体から５ｃｍ×５ｃｍの試料を４枚切り出し、それぞれの試料に対し３箇所ＥＰＭＡで炭素量を測定し試料の最大炭素量を求めた。またその時のバラツキも求めた。
この芯体１０１Ｒに塗布するスラリーは、Ｎｉ粉末を糊材とともにペースト状にしたものである。スラリーは、厚み０．７（ｍｍ）で塗布を行ない、後述の切断ステップＳ４における切り代として１．５（ｍｍ）幅の未塗布部を等間隔で設けておく。
【００１６】
焼結ステップＳ２で焼結され、活物質が充填されてなるＮｉ多孔焼結基板１００Ｒには、含浸処理が行なわれる（ステップＳ３）。
含浸ステップＳ３では、硝酸Ｎｉ溶液に浸漬するサブステップと、アルカリ溶液に浸漬するサブステップ、乾燥するサブステップとを繰り返して焼結式Ｎｉ正極ロール１０Ｒを作製する。
【００１７】
最後に、焼結式Ｎｉ正極ロール１０Ｒの活物質未充填部を切断し、焼結式Ｎｉ正極板１０が切り出される（ステップＳ４）。
図２に示すように、切断ステップＳ４では、上述のように、焼結式Ｎｉ正極ロール１０Ｒの巻き出し方向と平行に設けられた活物質未充填部を切断するが、このときの切断基準となる位置は、拡大部分に示すように右側の活物質充填部１２に付属するタブ部１１として幅Ｗ１を確保し、左側の活物質充填部１２から幅Ｗ２を確保したい値に設定されている。幅Ｗ１およびＷ２は、切断時に活物質充填部１２を切断してしまわないように、焼結式Ｎｉ正極板１０の全幅、即ち切断ステップにおける切断ピッチが電池のサイズから決められているので、切断ステップＳ４に至るまでの収縮量バラツキを考慮して決められている。例えば、幅Ｗ１およびＷ２は、それぞれ０．７５（ｍｍ）、０．７５（ｍｍ）とし、電極帯幅方向の収縮量ばらつきが最大０．７５（ｍｍ）まで許容できるようにしている。
【００１８】
以上のようにして、図３に示すような、幅Ｗ１のタブ部１１を有する焼結式Ｎｉ正極板１０が完成する。
図３に示すように、本実施の形態に係る製造方法をもって製造された焼結式Ｎｉ正極板１０は、Ｎｉ多孔焼結基板１００に活物質１１０が充填された活物質充填部１２と、Ｎｉ多孔焼結基板１００がそのまま残されたタブ部１１とを有する。
【００１９】
活物質１１０の充填量は、活物質充填部１２の面積で決められ、タブ部１１の幅（図２における幅Ｗ１）および切断ステップＳ４における切り代の幅（図２における幅Ｗ２）を大きくとればとるほど少なくなってしまう。つまり、製造過程における収縮量を少なく、且つそのバラツキも小さくすることにより、切断時における余裕代、即ち幅Ｗ１、Ｗ２を狭く設定しても活物質充填部分１２が切断されることがない。このように収縮量を小さくできるのは、上記のように０．０４（ｗｔ％）で炭素（Ｃ）が含有された芯体１０１Ｒを用いていることによる。
【００２０】
なお、芯体１０１Ｒ中の炭素含有量は、０．０４（ｗｔ％）以下にしておけば、収縮量を実際の製造過程で問題のないレベルとすることができる。ただし、ハンドリングおよび巻回などでもＮｉ多孔焼結基板１００の変形量が実用上差し支えないレベルにするための炭素含有量を確保しておく必要がある。
上述のように、本実施の形態に係る製造方法では、切断ステップＳ４における切断の余裕代を大きく設定しなくても活物質充填部１２を切断してしまうのを防止できる。特に、上述のように、活物質未塗布部の幅が１．５（ｍｍ）以下という微細な構造の極板製造においては、極板の容量低下を招くことなく、活物質充填部１２を切断してしまうことがないので、電池性能および製造上の歩留まりの両面から上記炭素含有量の穿孔鋼板１０１Ｒを用いることが有効である。
【００２１】
なお、１ロールの穿孔鋼板中における炭素含有量は、そのバラツキの幅を±０．０１（ｗｔ％）以内としておくことが望ましい。これは、いくら穿孔鋼板中における炭素含有量を０．０４（ｗｔ％）以下にしておいても、部分部分での炭素含有量のバラツキが大きい場合に、それに伴う収縮量のバラツキも大きくなってしまうためである。
（確認実験）
上記効果を確認するために実施した実験の結果を図４および図５に示す。図４は、炭素含有量に対する芯体収縮量を示すグラフであり、図５は、炭素含有量に対する芯体収縮量のバラツキを示すグラフである。
【００２２】
実験は、穿孔鋼板中における最大炭素含有量を０．０１（ｗｔ％）、０．０４（ｗｔ％）、０．０６（ｗｔ％）の３水準（炭素含有量のバラツキはいずれも±０．０１ｗｔ％以内）として実験サンプルとしての焼結式Ｎｉロールを各水準６〜７ロール作製し、収縮量を測定した。
芯体には、長さ２７６（ｍｍ）、幅３２０（ｍｍ）、厚み８０（μｍ）の鋼板に開口率２５（％）でφ１．５（ｍｍ）のパンチング孔を穿設した穿孔鋼板に対し、Ｎｉメッキを施したものを用いた。
【００２３】
この芯体を用いて、上記図１に示す工程を経て、６列の焼結式正極板が形成された焼結式Ｎｉロールを作製する。ここで、スラリーの塗布は、幅が４４．５（ｍｍ）、非塗布部の幅が１．５（ｍｍ）となるように実施した。又、焼結温度は８５０（℃）〜１１００（℃）であることが望ましい。
図４に示すように、芯体の収縮量は、穿孔鋼板中における炭素含有量が多くなればなるほど大きくなっている。
【００２４】
また、図５に示すように、収縮量のバラツキも、炭素含有量が多いほど大きくなっているが、その傾きは、炭素含有量が０．０４（ｗｔ％）を超えると大きくなるのが分かる。
図５から分かるように、炭素含有量が０．０６（ｗｔ％）の芯体では、収縮量が１０（ｍｍ）〜１８（ｍｍ）でバラツキが８（ｍｍ）あり、極板１列あたりのバラツキが８÷６＝１．３３（ｍｍ）となる。つまり、活物質未塗布部の幅が１．５（ｍｍ）であるので、切断ステップＳ４における幅方向のマージンが０．１７（ｍｍ）しかないことになる。このマージンでは、全ての列を切り分けることは不可能である。
【００２５】
これに対して、炭素含有量が０．０４（ｗｔ％）の芯体では、バラツキが５．５（ｍｍ）であり、極板１列あたりのバラツキが約０．９２（ｍｍ）となった。これより、切断ステップＳ４におけるマージンは、約０．５８（ｍｍ）であり、活物質未塗布部を切断することが十分可能であると考えられる。このような収縮量のバラツキは、炭素含有量が０．０１（ｗｔ％）の場合にはより小さなものとなり、切断ステップＳ４におけるマージンも大きくなる。
【００２６】
従って、０．０４（ｗｔ％）を上限として炭素が含有された穿孔鋼板を芯体に用いることで、極板の形状保持性と製造工程中における収縮量の低減とを両立させることができる。
実際の製造においては、炭素含有量が一定の幅のバラツキを有するが、このバラツキの幅を±０．０１（ｗｔ％）以内にしておけば、１枚の基板内における収縮量のバラツキを低減することができるので望ましい。
（その他の事項）
上記実施の形態では、焼結式Ｎｉ正極板を一例として用いたが、本発明に係る電池用焼結式極板の製造方法は、これに限定されるものではない。つまり、極板の芯体として炭素を含有する鋼板を用い、熱の付加および含浸処理などが施されて製造される電池用焼結式極板に対して本発明の技術を適用すれば、同様の効果を得ることができる。
【００２７】
上記芯体および極板の寸法、あるいは、加工条件などに関しても、上記数値に限定されるものではない。
【００２８】
【発明の効果】
以上説明してきたように、本発明に係る電池用焼結式極板の製造方法は、鉄および炭素を合金成分として含む帯状の板材からなる芯体に対し、ニッケル粉末を成分として備えるスラリーを塗布し、焼結して焼結式ニッケル基板を作製するステップと、焼結式ニッケル基板に含浸処理を施して活物質の充填を行ない、焼結式ニッケル極板帯を作製するステップと、焼結式ニッケル極板帯から焼結式ニッケル極板を切り出すステップとを有し、全体の炭素含有量が０．０４（ｗｔ％）以下の板材を用いることを特徴とする。
【００２９】
この製造方法では、０．０４（ｗｔ％）以下の炭素を含有する板材を用いるので、極板の製造過程で付加される熱や含浸処理などによっても、穿孔鋼帯の収縮がそのバラツキも含めて抑制される。
従って、この製造方法では、切り代である活物質未充填部の幅などを大きく設定しなくても切り出し時に活物質充填部を切断してしまうことがないので、活物質の充填量を減らすことなく、高い歩留まりで電池用焼結式極板を製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態に係るアルカリ電池用焼結式正極板の製造工程図である。
【図２】図１における切断ステップにおける焼結式Ｎｉ正極ロールおよび焼結式Ｎｉ正極板を示す斜視図である。
【図３】アルカリ電池用焼結式正極板の斜視図である。
【図４】芯体中における炭素含有量と芯体の収縮量との関係を示す特性図である。
【図５】芯体中における炭素含有量と収縮量のバラツキとの関係を示す特性図である。
【符号の説明】
１０．焼結式正極板
１０Ｒ．焼結式正極板ロール
１１．タブ部
１２．活物質充填部
１００．ニッケル基板
１１０．活物質
【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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