(57)【要約】【課題】３次元多孔体を接続する際に、接続部での高い引張強度を得ると同時に、接続部に形成される段差を低減する。【解決手段】帯状の３次元多孔体の端部同士を接続する方法において、各３次元多孔体の端部の重なり領域を形成し、前記重なり領域における前記３次元多孔体の端部間に別体の３次元多孔体片を介在させて、３者を圧着接続する方法。【選択図】　　　図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
帯状の３次元多孔体の端部同士を接続する方法において、各３次元多孔体の端部の重なり領域を形成し、前記重なり領域における前記３次元多孔体の端部間に別体の３次元多孔体片を介在させて、３者を圧着接続することを特徴とする３次元多孔体の接続方法。
【請求項２】
前記重なり領域以外の３次元多孔体の厚みをｘ１、前記重なり領域全体の厚みをｘ２とすると、ｘ２≦ｘ１である請求項１記載の接続方法。
【請求項３】
前記重なり領域を圧着接続する際、さらに、この領域に島状の圧縮部を形成し、この島状圧縮部の厚みをｘ３とすると、ｘ３≦ｘ２≦ｘ１である請求項１または２記載の接続方法。
【請求項４】
請求項１〜３いずれかに記載の接続方法により接続された３次元多孔体に活物質を充填する工程を含む電極の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は３次元多孔体の接続方法および電極の製造方法に関し、さらに詳しくは、３次元多孔体の接続領域の接続強度、具体的には引張強度が高く、かつ、接続領域の段差が低減された３次元多孔体の接続方法およびそれにより得られた３次元多孔体の接続体を基体とする電極の製造方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
電極の基体となる３次元多孔体には、発泡樹脂に金属メッキを施したもの、金属繊維焼結多孔体、あるいは、発泡金属多孔体などがあり、これらの３次元多孔体は長尺の帯状体として連続的に製造されることが一般的である。
【０００３】
このとき、生産上または輸送上の理由から、帯状の３次元多孔体はある一定長毎にコイルに巻き取られ、使用時には再度巻き出してその端部同士を接続してその後の工程に供されていた。すなわち、図８に示すように、２つの３次元多孔体ロール１，２から巻き出された帯状の３次元多孔体３，４の端部３ａ，４ａ同士を重ねて、その重なり領域Ａを互いに接続する。
【０００４】
このとき、帯状の３次元多孔体には、その後の使用時において長手方向に多大な張力が印加されるので、とくに応力が集中する接続部すなわち重なり領域Ａには十分な接続強度が要求されている。
【０００５】
一般的に用いられている３次元多孔体の接続方法としては、主として、重なり領域Ａを押圧する、圧着接続法をあげることができる。この方法は、例えば接着剤（樹脂）を用いる場合などと比較すると、不純物の混入を避けることができるという利点を有する。
【０００６】
【発明が解決しようとする課題】
上記の圧着接続法は、例えば、３次元多孔体の金属繊維同士の絡みつきを利用しており、接続領域の接続強度は金属繊維同士の絡みつきの程度が増加するほど増大する。
【０００７】
ところで、絡みつきの度合は押圧による３次元多孔体の変形量に依存するため、接続強度を向上させるためには、この変形量を増大させることが必要となる。図９は従来の３次元多孔体の接続方法を模式的に示したもので、例えば、発泡Ｎｉ帯状体５，６の端部同士を接続する場合、図９（ａ）のように両者の端部を重ねて上下方向から圧力を印加する。これにより帯状体５，６は図９（ｂ）に示すように互いに圧着接続される。このときの接続領域すなわち重なり領域Ａは圧着前の帯状体５，６の厚みとほぼ同等になる。
【０００８】
しかしながら、例えば電池用電極基体として有用な多孔度８５〜９５％の発泡Ｎｉの場合、上記の変形量では十分な接続強度を得ることが困難な場合があり、そのため、図９（ｃ）に示すように重なり領域Ａの厚みが圧着前の帯状体５，６の厚みより大幅に薄くなるまで変形を加える必要が生じる。
【０００９】
このような変形量の増大に伴い、重なり領域Ａとその両側の帯状体５，６の境界に極端な段差部５ｂ，６ｂが形成される。これらの帯状体５，６を電池用の電極基体として利用する場合には、段差部５ｂ，６ｂが形成されたままで活物質を充填後、圧延することになる。すると、この圧延工程において段差部で押圧力が不均一に作用し、、その結果、極板厚みが不均一になるという問題が生じてくる。
【００１０】
本発明は上記の問題を解消し、３次元多孔体を重ねて接続する際に接続領域に事実上ほとんど段差が形成されず、かつ、接続強度を向上しうる接続方法、ならびに、このようにして得られた基体を電極基体として利用した電極の製造方法を提供することを目的とする。
【００１１】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明によれば、帯状の３次元多孔体の端部同士を接続する方法において、各３次元多孔体の端部の重なり領域を形成し、前記重なり領域における前記３次元多孔体の端部間に別体の３次元多孔体片を介在させて、３者を圧着接続する接続方法が提供される。
【００１２】
上記の構成において、前記重なり領域以外の３次元多孔体の厚みをｘ１、前記重なり領域全体の厚みをｘ２とすると、ｘ２≦ｘ１であることが好ましく、さらに、前記重なり領域を圧着接続する際、さらに、この領域に島状の圧縮部を形成し、この島状圧縮部の厚みをｘ３とすると、ｘ３≦ｘ２≦ｘ１とすることが好ましい。
【００１３】
また、本発明によれば、上記いずれかに記載の接続方法により接続された３次元多孔体に活物質を充填する工程を含む電極の製造方法も提供される。
また、上記の各方法は３次元多孔体として発泡Ｎｉを使用した場合にとくに顕著な効果を奏する。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照しながら本発明の３次元多孔体の接続方法および電極の製造方法について詳述する。
【００１５】
図１、２は本発明の３次元多孔体の接続方法を模式的に示しており、まず、図１に示すように、３次元多孔体例えば発泡Ｎｉ帯状体１１，１２の端部１１ａ，１２ａの間に別体の３次元多孔体片１３を介挿する。しかるのち、この３枚の積層体を圧着して図２に示すように３層の重なり領域Ｂを形成する。この重なり領域Ｂにおいて２枚の発泡Ｎｉ帯状体１１，１２が強固に接続される。
【００１６】
この重なり領域以外の発泡Ｎｉの厚みをｘ１，重なり領域Ｂの厚みをｘ２とすると、ｘ２≦ｘ１であることが好ましい。厚みｘ２は要求される接続強度に応じて適宜決定されるが、この接続体を電極基体として使用することを勘案すると、両者の間には過度な段差部が形成されない程度であることが望まれる。
【００１７】
このように、発泡Ｎｉ帯状体１１，１２の間には別体の発泡Ｎｉ片１３が介在されているため、重なり領域Ｂの厚みｘ１を小さくしなくても、圧着時には発泡Ｎｉ帯状体１１，１２自体の変形量は、別体の発泡Ｎｉ片１３を介在させない場合に比べて大きくなり、各層間の絡みつきの度合が増大し、高い接続強度が得られる。
【００１８】
さらに、圧着後の積層部すなわち重なり領域Ｂにおいては、発泡Ｎｉ片１３がいわば接着層のような機能を発揮し、発泡Ｎｉ帯状体１１と発泡Ｎｉ片１３との間、および、発泡Ｎｉ帯状体１２と発泡Ｎｉ片１３との間の２箇所で、長手方向への引っ張り力に対する十分な耐性をを備えた引張り抵抗部が形成される。
【００１９】
したがって、従来の接続方法により得られた接続体、すなわち、２枚の発泡Ｎｉ帯状体を直接重ねて圧着することにより１箇所の引張り抵抗部しか形成されていないものに比べて、接続強度が飛躍的に増大する。
【００２０】
図３は本発明の他の実施形態を示したもので、発泡Ｎｉ帯状体１１，１２の重なり領域Ｂの平面図である。重なり領域Ｂには所定形状例えば平面視長方形状の凹部すなわち圧縮部１４が島状に形成されている。
【００２１】
この島状圧縮部１４は重なり領域Ｂを圧着形成する際に、島状パターンに対応する凸部が形成された押し型を使用して、重なり領域Ｂと同時に形成すると工程的に有利である。
【００２２】
なお、この島状圧縮部１４のパターン形状は上記の長方形に限定されるものではなく、三角形、楕円形など様々な形状が考えられるが、重なり領域Ｂの接続強度の向上という観点からは長手方向に長軸を有する形状が好適である。
【００２３】
図４は図３の圧縮部１４が形成された重なり領域Ｂの断面を示し、重なり領域Ｂ以外の発泡Ｎｉ帯状体の厚みをｘ１，重なり領域の厚みをｘ２、重なり領域に形成された圧縮部１４の厚みをｘ３とすると、ｘ３≦ｘ２≦ｘ１であることが望ましい。
【００２４】
このように重なり領域Ｂに島状の圧縮部を形成することにより、重なり領域Ｂとその他の領域との間に極端な段差を形成することなく、接続強度をさらに増大することが可能となる。
【００２５】
次いで、本発明の電極の製造方法は、上記の接続方法を使用して接続された３次元多孔体の接続体を電極基体として使用し、この基体に例えばスラリー状の電極活物質を充填し、しかるのち圧延することにより実施することができる。
【００２６】
この製造工程において、電極基体はその接続部の接続強度が極めて高く、しかも、その接続部に段差がほとんど形成されていないことから、スラリー充填後の圧延工程において極板厚みが不均一になることが防止され、生産性が向上する。
【００２７】
【実施例】
実施例１
＜試験片の作製＞
図５に示すように幅１２０ｍｍ、長さ８０ｍｍ、厚みｘ１＝１．８ｍｍの発泡Ｎｉシート２１，２２をそれぞれの一端部２１ａ，２２ａを３０ｍｍの長さで重ね、これらの間に、幅１２０ｍｍ、長さ３０ｍｍ、厚み１．８ｍｍの発泡Ｎｉ片２３を介挿して３者を重ねたのち、図６に示すように重なり領域Ｃに幅１０ｍｍ、長さ２０ｍｍの長方形状の島状圧縮部２４が４個形成されるように、パターン圧着し、シート２１，２２を接続した。
【００２８】
このとき、重なり領域Ｃの厚さｘ２＝１．５ｍｍ、圧縮部２４の厚みｘ３＝１．０ｍｍとした。
このようにして接続されたシート２１，２２を重なり領域を含めて図７のように長手方向に切り取り、試験片Ｉを作製した。
【００２９】
＜引っ張り強度試験＞
図７で示したように、作製した試験片Ｉの長手方向の上下３０ｍｍ部を引張強度試験機で挟み、速度２０ｍｍ／ｍｉｎで引っ張ることにより、シート２１，２２がその重なり領域で破断するときの強度（Ｎ）を測定し、結果を表１に示した。
【００３０】
＜電池用電極への適用＞
水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質粉末１００質量部と、濃度０．２質量％のヒドロキシプロピルセルロース水溶液５０質量部とを混合して正極活物質スラリーを調整した。
【００３１】
コイルに巻き取られていた多孔度９５％の発泡Ｎｉ帯状体をコイルから巻き出し、上記の試験片と同様にして接続した後、正極活物質スラリーを圧延後の充填密度が２．８０ｇ／ｃｍ３となるように充填した。これを乾燥させた後、圧延して非焼結式Ｎｉ正極を得た。この工程において、接続部分の剥がれや圧延工程における極板厚みの不均一などの不具合は生じなかった。
【００３２】
実施例２
パターン圧着をせず、ｘ２＝ｘ３となるように圧着したことを除いては上記実施例と同様にして試験片ＩＩを作製し、同様の引っ張り強度試験および電池用電極の製造を行って、その結果を表１に示した。
【００３３】
比較例１，２
発泡Ｎｉ片２３を介在させず、発泡Ｎｉシート２１，２２を２枚重ねて直接パターン圧着をしたこと以外は上記実施例１と同様にして試験片ＩＩＩ，ＩＶを作製し、同様の引っ張り強度試験および電池用電極の製造を行って、その結果をそれぞれ表１に示した。
【００３４】
比較例３
発泡Ｎｉ片２３を介在させず、発泡Ｎｉシート２１，２２を直接重ねたことを除いては上記実施例２と同様にして試験片Ｖを作製し、同様の引っ張り強度試験および電池用電極の製造を行って、結果を表１に示した。
【００３５】
【表１】
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【００３６】
表１の結果からも明らかなように、本発明の接続方法により得られた試験片Ｉ，ＩＩは引張り強度が高く、電池用電極へ適用した際にも接続部剥がれ、極板厚みの不均一などの不具合は全く発生せず生産性が向上することが確認された。とくに、重なり領域に島状圧縮部が形成された試験片Ｉ（実施例１）は、島状圧縮部が形成されていない試験片ＩＩ（実施例２）に比べて重なり領域の厚さをそれ以外の厚さと同等に選択してあるにも関わらず、重なり領域に段差が形成されている試験片と同等な引張強度を実現することができるという利点がある。
【００３７】
それに対して、発泡Ｎｉ片が介挿されていない試験片ＩＩＩ（比較例１）は、ｘ２，ｘ３の厚みがそれぞれ試験片Ｉと同じであるにも関わらず、引張強度がはるかに低いことが確認された。
【００３８】
また、試験片ＩＶ（比較例２）は重なり領域に極端に深い圧縮部が形成されているため、比較例１に比べると引張強度はやや向上するものの、活物質充填後の圧延工程では、段差部で押圧力が不均一に作用することによって、極板厚みが不均一になってしまうという結果となった。
【００３９】
試験片Ｖ（比較例３）は、ｘ２，ｘ３の厚みが試験片ＩＩと同じであるが、発泡Ｎｉ片が介挿されていないため、やはり十分な引張強度が得られなかった。
なお、上記実施例では３次元多孔体として発泡Ｎｉを使用した場合について述べたが、本発明はこれに限定されるものではなく、発泡樹脂をメッキ処理したもの、金属繊維焼結多孔体など各種の３次元多孔体に適用することができる。
また、上記実施例では介挿する発泡Ｎｉ片２３を１枚としたが、２枚以上用いてもよい。
【００４０】
【発明の効果】
以上詳細に説明したように、本発明の接続方法によれば３次元多孔体を強固に接続することができ、しかも接続部の段差を低減することができるため、とくに電池用電極基体として使用する際に、生産性を向上することが可能となる。したがってその工業的価値は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の３次元多孔体の接続方法の一実施形態を示す工程概念図である。
【図２】本発明の３次元多孔体の接続方法の一実施形態を示す工程概念図である。
【図３】本発明の３次元多孔体の接続方法の他の実施形態を示す工程概念図である。
【図４】図３のＩＶ−ＩＶ線に沿う断面図である。
【図５】本発明の接続方法の実施例を示す概念図である。
【図６】本発明の接続方法により得られた３次元多孔体の接続体の斜視図である。
【図７】図６の接続体から切り出した試験片の平面図である。
【図８】従来の３次元多孔体の接続方法を示す概念的斜視図である。
【図９】従来の３次元多孔体の接続方法の各工程を示す概念図である。
【符号の説明】
１１，１２，２１，２２　　発泡Ｎｉ帯状体（３次元多孔体）
１１ａ，１２ａ，２１ａ，２２ａ　　端部
１３，２３　　発泡Ｎｉ片（別体の３次元多孔体）
１４，２４　　島状圧縮部
Ｂ，Ｃ　重なり領域
【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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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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