(57)【要約】　　　（修正有）【課題】電極内の芯材の破断を防止し、安定した品質の電池を供給する。【解決手段】芯材ａ１の表面に粉末状の活物質ａ２を固着した電池用電極であって、電池組み立て時に芯材ａ１への応力集中を緩和するように芯材ａ１に延性を付与する。芯材は０．１７μΩｍ以下の体積抵抗率を有する材料の粉末を粉末圧延して得られた薄板材であることを特徴とする。【選択図】　　　図１
2004095476.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
芯材（ａ１）の表面に粉末状の活物質（ａ２）を固着した電池用電極であって、
電池組み立て時に、芯材（ａ１）への応力集中を緩和するように芯材（ａ１）に延性を付与することを特徴とする電池用電極。
【請求項２】
芯材（ａ１）は、０．１７μΩｍ以下の体積抵抗率を有する材料の粉末を粉末圧延して得られた薄板材であることを特徴とする請求項１記載の電池用電極。
【請求項３】
芯材（ａ１）は、相対密度が８０％以上かつ伸び率が３％以上の延性を有することを特徴とする請求項１または２記載の電池用電極。
【請求項４】
活物質（ａ２）は、水素吸蔵合金粉末または水酸化ニッケル粉末を主とすることを特徴とする請求項１〜３いずれかに記載の電池用電極。
【請求項５】
請求項１〜４いずれかに記載の電池用電極を絶縁材を挟んで電槽内に実装してなることを特徴とする電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池及びその電極芯材と電極に関する。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】
二次電池用の電極、例えばニッケル水素電池の負極板は、鉄箔にニッケルメッキを施した芯材（集電体）に結着材を用いて活物質である水素吸蔵合金粉末を固着させて構成される。また、集電体としての性能を向上させるために、上記鉄箔に代えてニッケル箔を芯材に用いることが提案されているが、ニッケル箔を用いた場合コスト高になると共に、ニッケル箔の表面に水素吸蔵合金粉末を粉末圧延法等を用いて直接固着させた場合（結着材を使用しない場合）には、電池組み立て時に、外力によって発生する応力によって芯材が破断することがある。
【０００３】
円筒形状の電池を構成する場合には、負極板と正極板とを絶縁シートに挟んだ状態で、例えば巻回して電槽内に収容するが、この電池組み立て時に発生する応力によって負極板内の芯材が破断することがある。この破断は、芯材の表面に固着した水素吸蔵合金粉末が脆性材料で変形しにくいために、湾曲等による変形で引張応力が芯材に発生するからである。
【０００４】
なお、このような二次電池用の電極に関する技術は、以下に示す特許文献に開示されている。
【０００５】
【特許文献１】
特開平１１−３３９８１３号公報
【特許文献２】
特開２００１−０１５１１７号公報
【０００６】
本発明は、上述する問題点に鑑みてなされたもので、電極内の芯材の破断を防止し、安定した品質の電池を供給することを目的とする。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するために、本発明では、電池用電極に係わる第１の手段として、芯材（ａ１）の表面に粉末状の活物質（ａ２）を固着した電池用電極であって、電池組み立て時に、芯材（ａ１）への応力集中を緩和するように芯材（ａ１）に延性を付与するという構成を採用する。
【０００８】
電池用電極に係わる第２の手段として、上記第１の手段において、芯材（ａ１）は、集電機能を有する必要があるため、導電性材料でなくてはならず、導電性材料であるクロム（Ｃｒ）の室温における体積抵抗率である０．１７μΩｍ（理科年表による）を上限とし、０．１７μΩｍ以下の体積抵抗率を有する材料の粉末を粉末圧延して得られた薄板材であるという構成を採用する。
【０００９】
電池用電極に係わる第３の手段として、上記第１または第２の手段において、芯材（ａ１）は、相対密度が８０％以上かつ伸び率が３％以上の延性を有するという構成を採用する。ここで、相対密度Ｄは、芯材の重さＭ（ｇ）、厚さｔ（ｃｍ）、幅Ｗ（ＣＭ）、長さＬ（ｃｍ）とし、芯材に使用した材料の真密度ρ０（ｇ／ｃｍ）としたとき、以下の式によって与えられる。
Ｄ＝Ｍ／（ρ０・ｔ・Ｗ・Ｌ）
【００１０】
電池用電極に係わる第４の手段として、上記第１から３いずれかの手段において、活物質（ａ２）は、水素吸蔵合金粉末または水酸化ニッケル粉末を主とするという構成を採用する。
【００１１】
一方、本発明では、電池に係わる手段として、上記第１〜第４いずれかの電池用電極を絶縁材を挟んで電槽内に実装してなるという構成を採用する。
【００１２】
【発明の実施の形態】
以下、図面を参照して、本発明に係わる電池用電極及び電池の一実施形態について説明する。
【００１３】
図１は、本実施形態に係わる電池用電極Ａの断面図である。本電池用電極Ａは、電極芯材ａ１の表面及び裏面に活物質ａ２を固着することにより、電極芯材ａ１の表面及び裏面を活物質ａ２で覆ったものである。電極芯材ａ１は、拡大図示するように、体積抵抗率が０．１７％以下である金属粉末ａ３（例えばニッケル粉末）を集成した２０μｍ〜１５０μｍ厚の薄板材である。この電極芯材ａ１には、金属粉末ａ３同士が連接することにより薄板材を形成しているが、金属粉末ａ３と金属粉末ａ３との間には無数の微細孔ａ４が形成されている。
【００１４】
また、上記電極芯材ａ１の特徴点は、電池用電極Ａを湾曲等による変形が起こった際の応力集中を緩和するように延性を付与した点にある。なお、この電極芯材ａ１の特徴点の詳細につては後述する。
【００１５】
上記活物質ａ２は、例えばニッケル水素電池の正極板の場合は水酸化ニッケルを主成分とする正極活物質であり、ニッケル水素電池の負極板の場合には水素吸蔵合金を主成分とする負極活物質である。しかし、ニッケル水素電池用の負極活物質としては、水素吸蔵合金粉末の成分として種々の成分を用いたものが実用化されているので、このような種々の成分を用いた負極活物質を用いても良い。また、上記正極活物質における水酸化ニッケルの成分についても、種々の成分を用いたものが実用化されているので、このような正極活物質を用いても良いし、炭素系材料のような水素吸蔵材料でも良い。
【００１６】
図２は、本実施形態における電池、例えば円筒状のニッケル水素電池Ｐである。この図に示すように、負極板１と正極板２とは、セパレータ３を挟むことにより絶縁状態で多重巻回されて電槽４（負極端子）内に収容されており、またＫＯＨを主成分とする電解液に浸漬されている。電槽４の上端は開口部が形成されており、当該開口部は、中央に正極端子５が設けられると共に電槽４に対して絶縁された封口板６によって封止されている。また、負極板１は電槽４に接続され、また正極板２は正極端子５に接続されており、負極板１と正極板２とは電解液を介して直列回路を構成している。
【００１７】
次に、このような電池用電極Ａ及びニッケル水素電池Ｐの作用について、図３及び図４をも参照して詳説する。
【００１８】
図３は、電池用電極Ａに用いる上記電極芯材ａ１の製造装置の概要構成図の一例である。この図３において、符号Ｘはニッケル粉末、１０Ａ，１０Ｂは圧延ローラ、１１はベルトフィーダー、１２は第１熱処理装置、１３は冷間圧延装置、また１４は第２熱処理装置である。１対設けられた圧延ローラ１０Ａ，１０Ｂの間に、ベルトフィーダー１１により粉末落下量が調整され、ニッケル粉末Ｘが投入される。
【００１９】
ベルトフィーダー１１により粉末供給量が調整された上記ニッケル粉末Ｘは、一方の圧延ローラ１０Ａと他方の圧延ローラ１０Ｂとによって圧延されて所定厚さ（例えば２０μｍ〜１５０μｍ厚）の平板に成形される。このようにして平板に成形されたニッケル粉末Ｘは、第１熱処理装置１２で熱処理された後に冷間圧延装置１３で常温圧延され、さらに第２熱処理装置１４において再度熱処理される。
【００２０】
ここで、上記第１熱処理装置１２、冷間圧延装置１３及び第２熱処理装置１４における一連の工程は、電極芯材ａ１に所定の延性を付与する工程である。すなわち、この工程は、微細孔ａ４に対するニッケル粉末Ｘの相対密度が８０％以上とすると共に当該相対密度における伸び率が３％以上となるような延性を電極芯材ａ１に付与するものである。
【００２１】
図４は、このような電極芯材ａ１の延性と破断性能との関係を示す特性図である。すなわち、この特性図は、上述した円筒状のニッケル水素電池Ｐを製造するために、本実施形態の電極芯材ａ１を用いた負極板１あるいは正極板２を渦巻き状に多重巻回した場合における電極芯材ａ１の破断性能を実験結果として示すものである。電極芯材ａ１における上記相対密度と伸び率とをパラメータとした場合、図示するように相対密度が８０％以上、かつ、伸び率が３％以上を確保した場合に破断が発生しないことが確認された。なお、このような電極芯材ａ１の引張強さは、１５０Ｎ／３０ｍｍ以上であった。
【００２２】
本実施形態によれば、ニッケル粉末Ｘの相対密度が８０％以上、かつ、当該相対密度における伸び率が３％以上となるような延性を電極芯材ａ１に付与することにより、円筒状のニッケル水素電池Ｐを製造した場合における電極芯材ａ１の破断を防止することができる。したがって、安定した性能のニッケル水素電池Ｐを製造することが可能となる。
【００２３】
なお、上記実施形態では、電極芯材ａ１を構成する金属粉末ａ３としてニッケル粉末Ｘを用いたが、この金属粉末ａ３としては、体積抵抗率が０．１７％以下であれば、他の粉末を用いても良い。また、電解液による腐食が問題となる場合には、電極芯材ａ１または金属粉末ａ３にメッキやコーティングを施したり、金属粉末ａ３の合金化によって耐腐食性を高めることが考えられる。
【００２４】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明によれば、芯材の表面に粉末状の活物質を固着した電池用電極であって、電池組み立て時に、芯材への応力集中を緩和するように芯材に延性を付与するので、電極内の芯材の破断を防止することが可能であり、よって安定した品質の電池を供給することが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明の一実施形態に係わる電池用電極Ａの断面図である。
【図２】本発明の一実施形態に係わるニッケル水素電池Ｐの断面構造図である。
【図３】本発明の一実施形態に係わる電極芯材ａ１の製造装置の概要構成図である。
【図４】本発明の一実施形態に係わる電極芯材ａ１の延性を示す特性図である。
【符号の説明】
Ａ……電池用電極
ａ１……電極芯材
ａ２……活物質
ａ３……金属粉末
ａ４……微細孔
Ｐ……ニッケル水素電池
１……負極板
２……正極板
３……セパレータ
４……電槽
５……正極端子
６……封口板
Ｘ……ニッケル粉末
１０Ａ，１０Ｂ……圧延ローラ
１１……ドクターブレード
１２……第１熱処理装置
１３……冷間圧延装置
１４……第２熱処理装置
【図１】
2004095476.tif 000003
【図２】
2004095476.tif 000004
【図３】
2004095476.tif 000005
【図４】
2004095476.tif 000006