(57)【要約】【課題】  電極板の製造工程では専門的で複雑な技術が課題である。  そこでこれらの問題を解決する簡易にして正確な電極板製造方法の提供を目的とする。【解決手段】  静電気帯電がもたらす吸引作用を採用して、比表面積を有効に生かせる粒状の活物質或は粒状の炭素材を集電体に対し強固な保持状態にせしめる形態において、電極板の製造方法がかかえる課題を解決した。【選択図】  図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
リチウム、又はマンガン、又はニッケル、又は鉛、又はコバルト、又は亜鉛、又は銀、及びそれらの酸化物、及びそれらの合金、或はそれらの組合せからなっている活物質において、それらの形状が０．５ｍｍ以下の粒状であり、且つ、以下に記載の集電体と、静電気帯電作用により吸引し保持している形態を特徴とする電極板構造。
【請求項２】
活性炭、又は人造黒鉛、又はメソカーボンマイクロビーズ、又はカーボンナノチューブ、又はフラーレン・別称：バックミンスターフラーレン、及びそれらの組合せからなっている炭素材において、それらの形状が０．５ｍｍ以下の粒状であり、且つ、以下に記載の集電体と、静電気帯電作用により吸引し保持している形態を特徴とする電極板構造。
【請求項３】
請求項１及び請求項２に記載した集電体は、１ｍｍ以下の線径からなる不織状或は織状或は網目状の金属からなっている形状、及び箔状或は多孔状或は凹凸状或は格子状或は焼結状を施した金属からなっている形状、及び１ｍｍ以下の線径からなる不織状或は織状の活性炭を含む炭素材からなっているそれぞれの形状であり、且、前記集電体は、請求項１及び請求項２に記載したそれぞれの活物質と静電気帯電作用により吸引し保持している形態を特徴とする電極板構造。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、集電体に活物質或は炭素材を保持せしめる方法及び構造において、静電気帯電作用を採用した技術に関する。
【背景技術】
【０００２】  今日までの技術で、集電体に活物質或は炭素材を保持して電極板を構成するには、
１）三次元網目状に代表される焼結集電体と活物質の組合せからなる方法。
２）活物質或は炭素材と溶剤の混合物を集電体に塗布或は含浸或は析出する方法。
３）活物質或は炭素材を集電体に蒸着やスパッタリングする方法。
４）箔状の活物質を集電体に貼り付ける方法。
以上がおおよそな電極板の製造方法である。【０００３】  しかし、上述の方法はそれぞれ専門的で複雑な技術や特殊な接着剤を必要とする。
具体的技術として、電池用集電体として用いる活物質保持体を形成する電池用電極基板において三次元網目構造を有する金属多孔体から構成され、（特許文献１参照）。
又、リチウム含有酸化物の活物質をシート状の集電体に塗布してなる正極１と初期リチウム吸蔵・放出効率が１００％でない材料をシート状の集電体に塗布してなる負極３とをセパレータ２を介して積層し、及び、このリチウム層の形成の仕方は、（１）リチウム箔を電池ケース内面に貼り付ける方法、（２）リチウムをアンモニアに溶かして塗布した後、アンモニアを蒸発させてリチウムの薄膜をそこに残す方法、（３）いわゆる蒸着による方法、（４）いわゆるスパッタリングによる方法等、いずれであってもよい。（特許文献２参照）。
又、（１）極板  焼結式極板は正極板、負極板として用いられている。これはニッケル網或はニッケル及びステンレススチールの多孔薄板などを基板用格子としてニッケル、銅鉄、などの金属粉末を焼結した多孔体に活物質を含浸、析出させたもので、【非特許文献１参照】。
金属リチウム蓄電池におけるデンドライト対策は、容量を犠牲にした合金化に代わり金属リチウムをそまま用いる方法が、１９８５年頃ら見られるようなってきた。【非特許文献２参照】。
【特許文献１】特開平９−８２３３４（第１頁、請求項１）
【特許文献２】特開平１０−２３３２３４（第１頁、請求項１、第３頁、段落番号
【００２５】
【非特許文献１】電池ハンドブック（株）電気書院（第３−９７頁）。
【非特許文献２】特許マップシリーズ電気１５二次電池（第１７０頁）。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  電極板の製造には、段落番号【０００２】に記載したそれぞれの方法は製造工程上専門的で複雑な技術であり、又合金化しない活物質金属で且つ比表面積上望ましい粒状活物質の採用に関しても同様に複雑で未解決な技術であり、これらは解決すべき問題点である。
本発明においては、上述問題点を解決する電極板製造方法の提供を目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００５】  本発明は、静電気帯電がもたらす静電気の吸引作用を採用して集電体と活物質或は炭素材の強固な保持形態を試み、従来のあらゆる電極板の製造方法がかかえる課題を解決するための手段とした。
尚、静電気の永久的な吸引作用は永久磁石と同様であり、リチウムをはじめ請求項１に記載したすべての活物質、及び人造黒鉛をはじめ請求項２に記載したすべての炭素材、に対し有効に作用し、特にそれらは比表面積を有効に生かせる粒状において更に効率よく作用し、又ステンレス、アルミ、銅、鉛など、すべての集電体の材質と形状に作用する。
即ち、あらゆる活物質及び集電体に静電気の吸引作用は対応できるので全ての形態の電池に利用でき、活物質の高密度充填と秤量バラツキ低減を可能にし、且つ、簡易にして正確な電極板の製造手段を見出すことができた。
【発明の効果】
【０００６】  集電体と活物質が静電気作用で互いに吸引し保持しあって電極を構成する形態を実証するために、活物質の一例として、平均粒径が０．０２ｍｍの粒状リチウム金属を作業台上に１０ｃｍ×１０ｃｍで約１ｍｍ厚の層（該層）にして静置し、次に集電体の一例として、該層の１ｃｍ間隔上部に１０ｃｍ×１０ｃｍで１ｍｍ厚のステンレス製０．０５線径からなる不織状繊維金属集電体（該集電体）を設置してから、該集電体に入力電圧１００Ｖ・出力電圧４ＫＶ・出力電流０．２Ａの静電気帯電を１０秒間施した（静電気帯電付与）結果、該層の粒状リチウム金属は該集電体と吸引状態で保持しあい、該集電体と粒状リチウム金属からなる電極板（該負極板）を構成した。そして同様な形態で、該集電体と平均粒度が０．０３ｍｍの粒状二酸化マンガン金属からなる電極板（該正極板）を構成した。【０００７】  次に、該負極板と該正極板が、振動による集電体と活物質の剥離や脱落に対する強度（保持強度）の有無を確認するために、該負極板と該正極板の間隔中と外面を覆う形状で、０．３ｍｍ厚の不織状ポリプロピレンからなるセパレータを配置して１セル電極構造（該構造）とみなし、更に１５ｃｍ×１５ｃｍで１ｃｍ厚の２枚の透明アクリル板の間隔中に該構造を配置してから、該構造がアクリル板間隔中を振動で移動しない状態にボルト締めで圧縮固定して被試験体とした。
そして、被試験体を振動テーブルに設置して、振動数１０００回／１分・振幅１．６ｍｍの振動を１時間施した（保持強度試験）のち、該構造を分解して保持強度を確認したところ集電体と活物質の剥離や脱落の現象はなく、物理的強度についても本発明の効果が得られた。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００８】  請求項１に記載した、集電体と粒状の活物質が静電気帯電作用により互いに保持している構造に関し、一例を段落番号【０００６】で既述したが、それらを最良の形態にするには不織状繊維金属集電体の線径が、リチウムをはじめ請求項１に記載したすべての活物質の径より大であることが静電気帯電作用上望ましく、そうすることにより、活物質は不織状繊維金属集電体の中心深部にまで含浸して保持しあい、活物質の高密度充填と秤量バラツキ低減を可能にした。【０００９】  請求項２に記載した、集電体と炭素材が静電気作用で吸引保持している構造に関し、一例として、アルミ箔集電体と活性炭をイオン吸蔵剤とした電気二重層キャパシタ電極の本発明における製造方法は、平均粒度が０．０２ｍｍの粒状活性炭を作業台上に１０ｃｍ×１０ｃｍで約０．０３ｍｍ厚の層（該粒状活性炭層）にして静置し、次に該粒状活性炭層の１ｃｍ間隔上部に１０ｃｍ×１０ｃｍで０．０３ｍｍ厚のアルミ箔（該アルミ箔）を設置してから、該アルミ箔に対し静電気帯電付与を１０秒間施した結果、該粒状活性炭層はすべて該アルミ箔と吸引保持持しアルミ箔と粒状活性炭からなる電極を構成できた。又前記結合強度試験においても該アルミ箔と粒状活性炭の剥離や脱落の現象はなく、物理的強度についても最良の形態が得られた。  尚、上述粒状活性炭をはじめ請求項２に記載したすべての炭素材において、それらは微細炭素材でありその形状から集電体と各炭素材は静電気作用で吸引保持するので本発明の材質として有効である。【００１０】  請求項３に記載した、集電体が繊維状金属を基体にした構造に関して、繊維状金属はフイルターなどでの濾過材としての他、触媒担体や消音・吸音材や発熱体としても広く用いられている。又、材質についても、ステンレス、銅、アルミチタンなど多岐にわたり、線径或は不織状や網目状の形状においても自由に選択でき、それら材質特性から集電体が必要とする最良の形態が得られるとともに、上述材質及び形状はすべて静電気帯電作用を良好に受けるので本発明の材料として有効である。【００１１】  そして、集電体が、箔状や多孔状や凹凸状や格子状或は焼結状を基体にした構造に関して、集電体の厚みを限定しない事由は、集電体と活物質或は炭素材が吸引保持しあう静電気作用は、それぞれの材質の表面付近で多く作用するので、それら材質の厚みは薄いほど活物質保持の効率上望ましいが、集電体に対する電流量を考慮すると集電体の厚みを限定すべきではない。又箔状、多孔状、凹凸状、格子状、焼結状を基体にした形状に関し、それらの形状が有する取り扱い及び比表面積の形態など、従来技術を生かした最良の形態を求めたものでである。又、上述材質及び形状はすべて静電気帯電作用を良好に受けるので本発明の材料として有効である。【００１２】  そして、集電体が活性炭を含む繊維状炭素材を基体にした構造に関して、それらの材質及び形状はすべて静電気帯電作用を良好に受けるので本発明の材料として有効である。
【実施例】
【００１３】  図１においては、平均粒度が０．０２ｍｍの粒状リチウム金属からなる粒状活物質（１）が１０ｃｍ×１０ｃｍで約１ｍｍ厚の平面状の層として作業台上（６）に静置されていて、その１ｃｍ上部に１０ｃｍ×１０ｃｍで１ｍｍ厚の不織状繊維金属集電体（２）を設置したのち、その１ｃｍ上部に設けてある静電気発生装置（３）から入力電圧１００Ｖ・出力電圧４ＫＶ・出力電流０．２Ａの静電気帯電を施せる状態にあることを示している。【００１４】  つぎに図２においては、静電気帯電を施された粒状活物質（１）が不織状繊維金属集電体（２）の中心深部にまで含浸して保持しあい、更に粒状活物質（１）の高密度充填と秤量バラツキ低減を可能にした形態を拡大して示している。【００１５】  そして図３においては、静電気帯電を施された粒状活物質（１）と不織状繊維金属集電体（２）が、静電気作用で吸引保持しあい、更にセパレータ（４）を介し積層して構成する一対の電極板（５）の形状を示している。
【図面の簡単な説明】
【００１６】
【図１】粒状活物質（１）と不織状繊維金属集電体（２）と静電気発生装置（３）からなる電極板（５）の製造実施例を示した説明図。
【図２】静電気帯作用によって保持状態の粒状活物質（１）と不織状繊維金属集電体（２）の拡大断面図。
【図３】粒状活物質（１）と不織状繊維金属集電体（２）とセパレータ（４）からなる一対の電極板（５）の拡大断面図。
【符号の説明】
【００１７】  １  粒状活物質
２  不織状繊維金属集電体
３  静電気発生装置
４  セパレータ
５  電極板
６  作業台
【図１】
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【図２】
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【図３】
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