(57)【要約】【課題】電池の高容量化のために電極板の芯材を薄くしても、電極板端部から活物質が脱落することによる電池の突然死を防止することが可能な電池用電極板の製造方法を提供する。【解決手段】短冊状の電極板２７を立てた状態で走行させ、その短冊状の電極板２７の走行方向と同一方向に回転する転写ロール２２の円筒面２６の転写溝２５に短冊状の電極板２７の端部２８を嵌合させることにより、前記転写溝２５に溶液槽から浮上させたホットメルト溶液を短冊状の電極板２７の端部２８に転写しコ字状のホットメルト溶液層３１を形成し、その後、乾燥炉に搬送してホットメルト溶液層３１を電極板２７の端部２８に固着させる。【選択図】  図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
短冊状の電極板を立てた状態で走行させる搬送系と、前記電極板の走行方向と同一方向に回転し、かつ、円筒面に、走行する電極板の端部が嵌合する転写溝が設けられた転写ロールと、前記転写ロール下部にホットメルト溶液が貯留された溶液槽とを備え、回転する前記転写ロール下部を前記溶液槽のホットメルト溶液に浸した後、前記転写ロールの転写溝に保持されたホットメルト溶液を前記転写ロールの転写溝に嵌合しながら走行する電極板端部に塗布する電池用電極板の製造方法。
【請求項２】
転写溝の底面と側面のなす角度θが９３度以上９８度以下である請求項１に記載の電池用電極板の製造方法。
【請求項３】
転写溝の底面と側面のコーナー部におけるＲが半径０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である請求項１に記載の電池用電極板の製造方法。
【請求項４】
溶液槽に蓋を設け、転写ロールを覆う遮蔽カバーを設け、溶液槽内のホットメルト溶液を循環させる請求項１に記載の電池用電極板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル水素電池などの電池に使用される電極板の製造方法に関するものである。
【０００２】
【従来の技術】
近年、デジタルカメラやノートパソコン等の携帯機器と電動工具や掃除機等のコードレス機器は、その利便性から急速に普及しており、これらに用いられる電池は上記機器の長時間使用と高電圧化を可能にさせるべく、ますます高容量化と高出力化が望まれており、その要求に応じるために電極板の芯材を薄くする傾向にある。
【０００３】
従来、ニッケル水素電池などの円筒形蓄電池に使用される代表的な電極体は、長尺状の正極電極板と負極電極板がセパレータを介して巻回された渦巻状電極体によって形成されている。
【０００４】
正極電極板は、活物質となる水酸化ニッケル粉末とバインダー、溶媒を主とした塗料を、厚みとして約１ｍｍの三次元的な空孔を有する金属多孔体からなる発泡メタルに充填、乾操した後、加圧圧縮するものが一般的に知られている。
【０００５】
図５は、前記従来の円筒形蓄電池の横成を示す一部分解斜視図である。この円筒形蓄電池は、長尺状の正極板１と長尺状の負極板２とがセパレータ３を介して渦巻状に巻回されてなる渦巻電極体４にアルカリ電解液が含浸されてなる発電素体と、これらを収容する有底円筒形の外装缶５と、この外装缶５の開口部を封口する円板状の封口蓋６とから構成されている。
【０００６】
外装缶５の開口部と封口蓋６の外周縁との間は、かしめによって封止されているが、両者の間にはガスケット７が介挿されて互いに絶縁されている。封口蓋６の中央部には正極端子８が装着されており、この正極端子８の内部にはガス放出弁が形成されている。このガス放出弁は、封口蓋６の中央部に開口された孔を塞ぐ弁板９と押さえ板１０とこれを押圧するスプリング１１とから構成されている。
【０００７】
正極板１と正極端子８とは、渦巻電極体４の上面に配された円板状の正極集電体１２と正極板１の上端タブ１３を溶接することによって電気的に接続されている。即ち、正極集電体１２は正極板１と電気的に接続され、正極集電体１２のリード突起１４が正極端子８に溶接されている。また、負極端子を兼ねる外装缶５と負極板２とは、渦巻電極体４の下面に配された円板状の負極集電体１５と負極板２の下端タブ１６を溶接することによって電気的に接続されている。
【０００８】
このような電池の製法としては、先ず渦巻電極体４を作製し、これに正極集電体１２および負極集電体１５を正極板１の上端タブ１３および負極板２の下端タブ１６に溶接し、外装缶５に挿入する。そして、封口蓋６に取り付けられた正極端子８にリード突起１４を溶接すると共に、負極集電体１５を外装缶５の底面に溶接する。なお、渦巻電極体４への正極集電体１２および負極集電体１５の溶接は、これらを外装缶５に収納してからでも可能である。そして、アルカリ電解液を注入し、封口蓋６で外装缶５を封口することによって電池が作製される。
【０００９】
しかし、上記のように、渦巻電極体４の正極板１の端部から露出した上端タブ１３を正極集電体１２に溶接するタイプの電池において、高容量化を可能にするために、正極板１の芯材を従来の三次元的な空孔を有するスポンジ状の金属多孔体から薄い電解ニッケル箔にエンボス加工を施した三次元的な凹凸状のもののような薄い箔状のものに変更すると（例えば、特許文献１参照）、金属多孔体の空孔内に活物質のほとんどが充填する前者に対し、芯材が活物質を保持する部位や活物質層と接着する部位が大幅に減少するため、充放電サイクル時に膨張、収縮を繰り返す正極板１から活物質が脱落し易くなる。
【００１０】
特に、セパレータ３と直接接していない正極板１の端部では、活物質の脱落を全く抑制できないため、微少短縮が発生し、突然充放電が停止するという問題があった。
【００１１】
【特許文献１】
特開２００２−２０８３９８号公報  第２頁  段落［０００５］〜段落［０００６］
【００１２】
【発明が解決しようとする課題】
上記のように、従来、渦巻電極体の正極板の端部から露出したタブを正極集電体に溶接するタイプの電池において、高容量化を可能にするために、正極板の芯材を薄い箔状のものにすると、芯材が活物質を保持する部位や活物質層と接着する部位が大幅に減少するため、充放電サイクル時に膨張、収縮を繰り返す正極板から活物質が脱落し易くなり、微少短縮が発生し、突然充放電が停止するという課題があった。
【００１３】
その対策として、正極板の端部にホットメルトを塗布することで活物質の脱落を抑制する方法が効果的であるが、ホットメルトを薄く均一に塗布することが困難であった。
【００１４】
本発明は、上記課題に鑑みて、電池の高容量化のために正極板の芯材を、薄い箔状のものにしても、正極板の端部から活物質が脱落することによる電池の突然死を防止することが可能な電池用電極板の製造方法を提供することを目的としたものである。
【００１５】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明は、短冊状の電極板を立てた状態で走行させる搬送系と、前記電極板の走行方向と同一方向に回転し、かつ、円筒面に、走行する電極板の端部が嵌合する転写溝が設けられた転写ロールと、前記転写ロール下部にホットメルト溶液が貯留された溶液槽とを備え、回転する前記転写ロール下部を前記溶液槽のホットメルト溶液に浸した後、前記転写ロールの転写溝に保持されたホットメルト溶液を前記転写ロールの転写溝に嵌合しながら走行する電極板端部に塗布する電池用電極板の製造方法であり、電極板の芯材を薄くしても、電極板端部から活物質が脱落することによる電池の突然死を防止することが可能になる。
【００１６】
【発明の実施の形態】
本発明の請求項１に記載の発明は、短冊状の電極板を立てた状態で走行させる搬送系と、前記電極板の走行方向と同一方向に回転し、かつ、円筒面に、走行する電極板の端部が嵌合する転写溝が設けられた転写ロールと、前記転写ロール下部にホットメルト溶液が貯留された溶液槽とを備え、回転する前記転写ロール下部を前記溶液槽のホットメルト溶液に浸した後、前記転写ロールの転写溝に保持されたホットメルト溶液を前記転写ロールの転写溝に嵌合しながら走行する電極板端部に塗布する電池用電極板の製造方法であり、転写ロールの転写溝に保持されたホットメルト溶液を転写ロールの転写溝に嵌合しながら走行する電極板端部に塗布することにより、電極板端部に均一にホットメルト溶液が塗布されるという作用を有する。
【００１７】
本発明の請求項２に記載の発明は、転写溝の底面と側面のなす角度θが９３度以上９８度以下である請求項１に記載の電池用電極板の製造方法であり、転写溝の底面と側面のなす角度θが９３度以上９８度以下であることにより、溶液槽のホットメルト溶液を電極板の端部の位置まで浮上させ、電極板の端部に分断なく塗布できるという作用を有する。
【００１８】
本発明の請求項３に記載の発明は、転写溝の底面と側面のコーナー部におけるＲが半径０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下である請求項１に記載の電池用電極板の製造方法であり、転写溝の底面と側面のコーナー部におけるＲが半径０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であることにより、電極板の端部に塗布されるホットメルト溶液の膜厚が均一になるという作用を有する。
【００１９】
本発明の請求項４に記載の発明は、溶液槽に蓋を設け、転写ロールを覆う遮蔽カバーを設け、溶液槽内のホットメルト溶液を循環させる請求項１記載の電池用電極板の製造方法であり、溶液槽に蓋を設け、転写ロールを覆う遮蔽カバーを設け、溶液槽内のホットメルト溶液を循環させることにより、ホットメルト溶液内への異物の進入を防止するという作用を有する。
【００２０】
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。
【００２１】
（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態における電池用電極板の製造方法を実施する製造装置の構成図、図２は同製造装置の一部分解斜視図、図３は同製造装置の一部断面図であり、１７はホットメルト溶液１８を貯留するサブタンク、１９は前記サブタンク１７内のホットメルト溶液１８を、ホットメルト溶液１８内の異物を除去するフィルタ２０を介して定量的に溶液槽２１に供給する定量ポンプ、２２は前記溶液槽２１に供給されたホットメルト溶液１８に、その下部２３を浸しながら回転軸２４によって回転する転写ロール、２５は前記転写ロール２２の円筒面２６に形成された転写溝、２７は前記転写ロール２２の回転方向と同一方向に立った状態で走行し、端部２８が前記転写ロール２２の転写溝２５に嵌合する短冊状の電極板、２９は前記短冊状の電極板２７の芯材３０の両面に塗布された電極活物質、３１は短冊状の電極板２７の端部２８に前記転写溝２５中で塗布形成されたホットメルト溶液層である。
【００２２】
なお、前記転写溝２５の底面と側面のなす角度θは９３度以上９８度以下であり、また、転写溝２５の底面と側面のコーナー部におけるＲが半径０．５ｍｍ以上２．０ｍｍ以下であり、転写溝２５の両側面をテーパ状に拡げることにより、転写ロール２２が回転する際の遠心力によつて転写溝２５の両側面にホットメルト溶液が浮き上がる原理が働き、コーナー部をＲ面取りすることにより、電極板２７の端部２８を覆うコ字状のホットメルト溶液層３１を薄く均一に塗布することが可能となる。
【００２３】
前記角度θは、ホットメルト溶液１８の粘度、走行する電極板２７と同一方向に回転する転写ロール２２の相対速度差、目的とするホットメルト溶液層３１の厚さ等により最適値は多少異なるが、９３度以下になると転写溝２５によって電極板２７の位置まで浮上するホットメルト溶液１８の量が少なくなり、電極板２７の端部２８に塗布されるホットメルト溶液１８が薄くなり、９８度以上になると転写溝２５の側面と電極板２７の端部２８との距離が拡がり過ぎるため、電極板２７の端部２８に塗布されるホットメルト溶液１８が分断され、塗布されない部分ができるおそれがある。
【００２４】
また、前記転写溝２５の底面と側面のコーナー部において、Ｒ面取りをしない場合、コーナー部の液溜まりが局部的に多くなり、結果的に厚く塗布されてしまう。しかし、Ｒ面取りをすればコーナー部での液溜まりがなくなり、均一な塗布層が得られる。
【００２５】
従って、Ｒ面取りする方が効果的であるが、転写溝２５と電極板２７の端部２８との隙間の大きさ、ホットメルト溶液１８の粘度により、最適値は多少異なるが、Ｒ面取りする半径が０．５ｍｍ以下になると転写溝２５のコーナー部での液溜まり量が多くなるため、電極板２７が転写溝２５から離脱する際、ホットメルト溶液１８の表面張力によって引っ張られ、転写溝２５のコーナー部に残存した液溜まりが電極板２７の端部２８の角に付着し、厚く塗布されてしまう。
【００２６】
更に、２．０ｍｍ以上になると液溜まりはほとんどなくなり、電極板２７の端部２８の角が厚く塗布されることはなくなるが、転写溝２５のコーナー部と電極板２７の端部２８との隙間を実質上狭くできなくなるため、電極板２７の端部２８の全体を薄く均一に塗布することが困難になる。
【００２７】
上記構成の電池用電極板の製造装置により、短冊状の電極板２７の端部２８にホットメルト溶液層３１を形成するには、まず、サブタンク１７に貯留されたホットメルト溶液１８をフィルタ２０を介して定量ポンプ１９から溶液槽２１へ供給する。なお、定量ポンプ１９から供給されるホットメルト溶液１８の供給量は、溶液槽２１に貯留するホットメルト溶液１８の液面高さが常に一定になるように制御されている。
【００２８】
次に、短冊状の電極板２７を立てた状態で走行させ、その短冊状の電極板２７の走行方向と同一方向に回転する転写ロール２２の円筒面２６の転写溝２５に短冊状の電極板２７の端部２８を嵌合させることにより、前記転写溝２５に溶液槽２１から浮上させたホットメルト溶液１８を短冊状の電極板２７の端部２８に転写しコ字状のホットメルト溶液層３１を形成し、その後、乾燥炉に搬送してホットメルト溶液層３１を電極板２７の端部２８に固着させる。
【００２９】
上記の場合、短冊状の電極板２７の走行中に短冊状の電極板２７上に異物が落下し、短冊状の電極板２７上に残存する確率が減少するため、異物による短絡が抑制される。
【００３０】
図１の構造では走行する短冊状の電極板２７の下側に何も遮るものがないため、異物が溶液槽２１や転写ロール２２へ落下する危険性があるが、溶液槽２１の上面を遮蔽する蓋や転写ロール２２を覆うカバー等を設けたり、溶液槽２１に貯留されるホットメルト溶液１８をサブタンク１７へ戻す配管を増設し、ホットメルト溶液１８を循環させることも効果がある。
【００３１】
次に、前記製造方法において、転写溝２５の底面と側面のなす角度θを変えた場合、電極板２７の端部２８に塗布される塗膜の厚みに、端部２８の側面と底面とでどのような差ができるのかを実験した。
【００３２】
厚さ０．５ｍｍの電極板２７の端部２８を約１０μｍのホットメルト溶液層３１で覆うことを狙いとし、電極板２７の走行速度０．５ｍ／ｍｉｎ、転写ロール２２の回転数を６０ｒｐｍ、転写溝２５と電極板２７の端部２８との隙間を０．５ｍｍ、転写ロール２２はステンレス製で直径１５０ｍｍ、最大溝幅１．５ｍｍとし、せん断速度１００ｓｅｃ−１における粘度が１００００ｃｐであるホットメルト溶液１８を用い、角度θが各９０度、９３度、９５度、９８度、１００度の転写ロール２２で電極板２７の端部２８に塗布した。塗布乾燥後、接触式の膜厚計により端部２８の側面と底面の塗膜の厚みを測定した。
【００３３】
図４は前記側面と底面の塗膜の厚み差を示す曲線図であり、横軸に角度θ、縦軸に側面と底面の塗膜の厚み差（μｍ）を示す。
【００３４】
図４からわかるように、角度θが９３度以下になると、急激に側面の塗膜の厚みが薄くなり、塗膜の厚み差が増大した。また、９８度以上になると、側面の塗布が急に塗布不能となった。このことからも、角度θが９３度以上９８度以下のテーパ状にすることが、塗膜を均一に塗布することに対して非常に効果的であることがわかる。
【００３５】
以上のように、本実施の形態の電池用電極板の製造装置によれば、電極板２７の端部２８を均一にホットメルト溶液層３１で覆うことができるため、電極板２７上の電極活物質２９の脱落が防止でき、また、電極板２７の端部２８の側面に薄くかつ均一にホットメルト溶液層３１を形成できるので、電極板間のセパレータとのギャップを均一に保持でき、渦巻電極体の巻回工程で発生する捲締まりが減少し、電解液通液性のよい電池用電極板が得られる。
【００３６】
また、電極板２７を立てた状態で走行するため、電極板２７上面に異物が付着することが防止でき、異物起因による電池不良が激減する。
【００３７】
【発明の効果】
以上のように、本発明の電池用電極板の製造方法によれば、電池の高容量化のために電極板の芯材を薄くしても、電極板端部から活物質が脱落することによる電池の突然死を防止することが可能になり、電解液通液性のよい電池用電極板が得られ、異物起因による電池不良が激減するという効果がある。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の実施の形態における電池用電極板の製造方法を実施する製造装置の構成図
【図２】同製造装置の一部分解斜視図
【図３】同製造装置の一部断面図
【図４】電極板の端部の側面と底面の塗膜の厚み差を示す曲線図
【図５】従来の円筒形蓄電池の横成を示す一部分解斜視図
【符号の説明】
１  正極板
２  負極板
３  セパレータ
４  渦巻電極体
５  外装缶
６  封口蓋
７  ガスケット
８  正極端子
９  弁板
１０  押さえ板
１１  スプリング
１２  正極集電体
１３  上端タブ
１４  リード突起
１５  負極集電体
１６  下端タブ
１７  サブタンク
１８  ホットメルト溶液
１９  定量ポンプ
２０  フィルタ
２１  溶液槽
２２  転写ロール
２３  下部
２４  回転軸
２５  転写溝
２６  円筒面
２７  電極板
２８  端部
２９  電極活物質
３０  芯材
３１  ホットメルト溶液層
【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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