(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
粉末間に通電しながら圧延する通電圧延装置（１２）を設け、
多孔質導電性金属箔（８）を芯材として通電圧延装置の通電ロール（１２ａ）間に供給し、同時にその表面に金属蒸着膜（６）を有する水素吸蔵合金粉末（３）を供給して、金属蒸着膜間及び多孔質導電性金属箔（８）間を相互に接合する、ことを特徴とするニッケル水素二次電池の負極として用いる合金粉末シートの製造方法。
【請求項２】
粉末間に通電しながら圧延する通電圧延装置（１２）と、該装置の下流側に設けられた還元炉（１４ａ）とを備え、多孔質導電性金属箔（８）を芯材として通電圧延装置の通電ロール（１２ａ）間に供給し、同時にその表面に金属蒸着膜（６）を有する水素吸蔵合金粉末（３）を供給して、金属蒸着膜間及び多孔質導電性金属箔（８）間を相互に接合し、さらに還元炉で還元雰囲気で加熱して、前記接合部を更に拡散接合させる、ことを特徴とするニッケル水素二次電池の負極として用いる合金粉末シートの製造装置。
【請求項３】
前記通電圧延装置（１２）の上流側に、金属粉末を成形して多孔質金属箔を成形する粉末ロール成形装置（１６）と、該装置の下流側に設けられた還元炉（１４ｂ）とを備え、導電性金属粉末から多孔質導電性金属箔（８）を成形し、さらに還元炉で還元雰囲気で加熱して、これを前記通電圧延装置（１２）に供給する、ことを特徴とする請求項２に記載のニッケル水素二次電池の負極として用いる合金粉末シート製造装置。
【請求項４】
粉末間に通電しながら圧延する通電圧延装置（１２）を備え、
該通電圧延装置は、芯材が間に供給される１対の通電ロールと、該芯材に対して金属蒸着膜を有する水素吸蔵合金粉末を供給する粉末供給装置とを有し、
多孔質導電性金属箔（８）を前記芯材として前記１対の通電ロール（１２ａ）間に供給し、同時に、前記粉末供給装置が、前記芯材の表面に前記水素吸蔵合金粉末（３）を供給して、金属蒸着膜間及び多孔質導電性金属箔（８）間を相互に接合するように構成されている、ことを特徴とするニッケル水素二次電池の負極として用いる合金粉末シートの製造装置。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、ニッケル水素二次電池の負極として用いられ、水素吸蔵合金の粉末からなる合金粉末シートの製造方法及び装置に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図４（Ａ）は、２次電池の一種であるニッケル水素二次電池の構造図である。この図に示すように、例えばニッケル水素二次電池には、芯材と呼ばれるシ？ト材と水素吸蔵合金からなる負極板１が用いられている。
【０００３】
図４（Ｂ）はこの負極板の断面模式図である。この図に示すように、ニッケル水素二次電池の負極材１として従来製造されていた合金粉末シートは、中心に芯材２としてパンチシートをおき、その両面に水素吸蔵合金３と有機系バインダー４の混合物をバインダの接着力で塗布し乾燥後、図４（Ｃ）に模式的に示すように、プレス等で板厚を調整し製造している。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】
しかし、上述した従来の合金粉末シートの製造手段には、以下の問題点があった。
１．負極材１の固着剤に有機系バインダー４を使用しているため、有機系バインダー自体の絶縁性により負極材１を用いた電池（例えばニッケル水素二次電池）から電荷を引き出すときの電気抵抗が大きくり、大電流の充放電を行うことができないという制限がある。
２．プレス装置で板厚精度を出しているため、間欠的な作業となり生産性が悪い。
【０００５】
本発明は、かかる問題点を解決するために創案されたものである。すなわち、本発明の目的は、負極材の電気抵抗を低減して電池性能を高めることができ、生産性が高い、ニッケル水素二次電池の負極として用いる合金粉末シートの製造方法及び装置を提供することにある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、粉末間に通電しながら圧延する通電圧延装置（１２）を設け、多孔質導電性金属箔（８）を芯材として通電圧延装置の通電ロール（１２ａ）間に供給し、同時にその表面に金属蒸着膜（６）を有する水素吸蔵合金粉末（３）を供給して、金属蒸着膜間及び多孔質導電性金属箔（８）間を相互に接合する、ことを特徴とするニッケル水素二次電池の負極として用いる合金粉末シートの製造方法が提供される。
【０００８】
上記本発明の合金粉末シートの製造方法によれば、水素吸蔵合金粉末（３）の表面に金属を蒸着させて金属蒸着膜（６）を形成しているので、通電圧延後は蒸着金属膜間で接合ができ、水素吸蔵合金は金属蒸着膜で部分的に包まれたようになり、この金属蒸着膜は導電性があるので、有機バインダーなしで負極材の電気抵抗を低減して電池性能を高めることができる。
【０００９】
また、多孔質導電性金属箔（８）を芯材として用いることにより、合金粉末シートの引張強度を高め、その生産性と電池構成部品としての加工性を高めることができる。
【００１０】
更に、本発明によれば、粉末間に通電しながら圧延する通電圧延装置（１２）と、該装置の下流側に設けられた還元炉（１４ａ）とを備え、多孔質導電性金属箔（８）を芯材として通電圧延装置の通電ロール（１２ａ）間に供給し、同時にその表面に金属蒸着膜（６）を有する水素吸蔵合金粉末（３）を供給して、金属蒸着膜間及び多孔質導電性金属箔（８）間を相互に接合し、さらに還元炉で還元雰囲気で加熱して、前記接合部を更に拡散接合させる、ことを特徴とするニッケル水素二次電池の負極として用いる合金粉末シートの製造装置が提供される。
【００１１】
この構成により、芯材を成形圧延機の中に送り込み、その両側に水素吸蔵合金を沿わせて投入して成形し、ロール状に巻き取ることができ、従来のプレスの間欠運転に比べて、連続的に製造でき、生産性を高め、かつ通電圧延によって板厚精度や形状品質を均一化できる。
【００１２】
本発明の好ましい実施形態によれば、更に前記通電圧延装置（１２）の上流側に、金属粉末を成形して多孔質金属箔を成形する粉末ロール成形装置（１６）と、該装置の下流側に設けられた還元炉（１４ｂ）とを備え、導電性金属粉末から多孔質導電性金属箔（８）を成形し、さらに還元炉で還元雰囲気で加熱して、これを前記通電圧延装置（１２）に供給する。
【００１３】
この構成により、金属粉末（例えばＮｉ粉）を成形する粉末ロール成形装置と還元炉を連続して設けて、金属粉末から芯材を成形し、この芯材を成形圧延機の中に送り込み、その両側に水素吸蔵合金と金属微粉を混合した材料を沿わせて投入し成形することができる。従って、芯材自体も連続して製造でき、芯材を巻いたり運搬したり巻き戻したりする工程が省略でき、生産性を更に高め、かつ芯材の粉末ロール圧延によってその板厚精度や形状品質を均一化できる。
また、本発明によれば、粉末間に通電しながら圧延する通電圧延装置（１２）を備え、該通電圧延装置は、芯材が間に供給される１対の通電ロールと、該芯材に対して金属蒸着膜を有する水素吸蔵合金粉末を供給する粉末供給装置とを有し、多孔質導電性金属箔（８）を前記芯材として前記１対の通電ロール（１２ａ）間に供給し、同時に、前記粉末供給装置が、前記芯材の表面に前記水素吸蔵合金粉末（３）を供給して、金属蒸着膜間及び多孔質導電性金属箔（８）間を相互に接合するように構成されている、ことを特徴とするニッケル水素二次電池の負極として用いる合金粉末シートの製造装置が提供される。
【００１４】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の好ましい実施の形態を図面を参照して説明する。なお、各図において共通する部分には同一の符号を付し、重複した説明を省略する。
図１は、本発明による合金粉末シートの模式図である。この図において、（Ａ）は水素吸蔵合金粉末、（Ｂ）は合金粉末シートの第１実施形態、（Ｃ）は合金粉末シートの第２実施形態を示している。
【００１５】
図１（Ａ）に示すように、ニッケル水素二次電池の負極として用いる合金粉末シート５を構成する水素吸蔵合金粉末３は、その表面に金属蒸着膜６を有している。また、図１（Ｂ）の第１実施形態では、この水素吸蔵合金粉末３の隣接する金属蒸着膜６が相互に接合されている。更に、図１（Ｃ）の第２実施形態では、多孔質導電性金属箔８を備え、この多孔質導電性金属箔８の表面にこれに接する合金粉末の金属蒸着膜６が接合されている。
【００１６】
水素吸蔵合金粉末３は、好ましくは、ＡＢ５（ＬａＮｉ５）の粉末であるが、より安く充電容量の大きい水素吸蔵合金、例えばＡＢ２（ＴｉＭｎ１．５、ＺｒＭｎ２）、ＶＴｉ等の金属であってもよい。また、この粉末の粒径は、使用する電池等の用途に応じて種々に設定することができる。
【００１７】
金属蒸着膜６は、好ましくは電気抵抗の小さいニッケル（Ｎｉ）の膜であるが、電気伝導性と通気性を損なわない限りで、他の金属を用いてもよい。多孔質導電性金属箔８は、好ましくはＮｉ粉をロール成形した箔材であるが、通気性のない箔材からなるパンチングプレートであってもよい。また、箔材の厚さは、製造及び電池の組立性及びその性能から任意に設定することができる。従って、１０μｍ以下の厚さの箔材でもよく、或いはそれより厚いシート材であってもよい。
【００１８】
図２は、本発明の合金粉末シート製造方法の模式図である。この図において、（Ａ）は真空蒸着装置を（Ｂ）は通電圧延装置を示している。本発明の方法では、例えば真空蒸着装置１０を用いて、水素吸蔵合金粉末３の表面を覆うように金属を蒸着させて金属蒸着膜６を形成し、次いで、通電圧延装置１２を用いて、合金粉末を通電圧延して合金粉末シート５を製造する。
【００１９】
図２（Ａ）において、１０ａは真空容器、１０ｂは蒸着金属ルツボ、１０ｃは水素吸蔵合金トレイ、１１ａは電子銃、１１ｂは電磁石である。この真空蒸着装置１０を用いて、真空中（例えば１０-4？１０-6ｔｏｒｒ）で金属ルツボ１０ｂに電子銃１１ａによる加熱を行うと、金属蒸気が発生する。この金属蒸気は上昇するので、その上部に水素吸蔵金属粉末３をおき、好ましくは攪拌しながら各粉末に金属蒸気が当たるようにする。これにより金属蒸気が低温の水素吸蔵合金粉末３に付着して密着し、粉末表面を編目状に覆って、金属蒸着膜６を形成することができる。
【００２０】
また、図２（Ｂ）において、１２ａは通電ロール、１３ａは電源、１３ｂは電流端子であり、通電ロール１２ａ間で金属蒸着膜６を有する金属粉末３を圧縮しながら通電して、金属蒸着膜６間を接合して合金粉末シート５を製造することができる。
【００２１】
上述した本発明の合金粉末シートの製造方法によれば、水素吸蔵合金粉末３の表面を覆うように金属を蒸着させて金属蒸着膜６を形成しているので、水素吸蔵合金３は金属蒸着膜６で部分的に編目状に包まれたようになり、大電流の充放電を繰り返しても水素吸蔵合金３が微粉化・崩壊されにくくし、電池の長寿命化が可能となる。また、この金属蒸着膜６は導電性があるので、通電圧延によりバインダーなしで隣接する金属蒸着膜６を相互に接合することができ、これにより、負極材の電気抵抗を低減して電池の発熱を減らし電池性能を高めることができる。更に、微粉化・崩壊を防止できることから、高価なＡＢ５（ＬａＮｉ５）に代えてコストが安く充電容量の大きい水素吸蔵合金、例えばＡＢ２（ＴｉＭｎ１．５、ＺｒＭｎ２）、ＶＴｉ等の金属が使えるようになる。更に、多孔質導電性金属箔８を備え、その表面に合金粉末表面の金属蒸着膜６を接合して芯材として用いることにより、合金粉末シート５の引張強度を高め、その生産性と電池構成部品としての加工性を高めることができる。
【００２２】
図３は、本発明による合金粉末シートの製造装置の構成図である。この図において、（Ａ）は第１実施形態、（Ｂ）は第２実施形態を示している。図３（Ａ）に示すようにこの製造装置は、粉末間に通電して圧延する通電圧延装置１２と、この装置の下流側に設けられた還元炉１４ａとを備える。通電圧延装置１２は、上述した通電ロール１２ａの他に芯材（多孔質導電性金属箔８）の両側に金属蒸着膜６を有する水素吸蔵合金粉末３を供給する粉末供給装置１２ｂを備えている。また、還元炉１４ａは、好ましくは水素還元炉であり、合金粉末シート５を還元雰囲気で連続的に一定時間加熱・保持するようになっている。更に、この例では、還元炉１４ａの下流側にピンチローラ１７ａ、ローラガイド１７ｂ、巻取機１５ａを備え、上流側の巻出機１５ｂから巻き戻して供給した芯材８及び成形した合金粉末シート５をロール状に巻き取るようになっている。
【００２３】
この構成により、多孔質導電性金属箔８を芯材として通電圧延装置１２の通電ロール１２ａ間に供給し、同時にその両側に表面に金属蒸着膜６を有する水素吸蔵合金粉末３を供給して、金属蒸着膜間と多孔質導電性金属箔８との間を相互に接合し、さらに還元炉１４ａで還元雰囲気で加熱して、前記接合部を更に拡散接合させることができる。従って、従来のプレスの間欠運転に比べて、連続的に製造でき、生産性を高め、かつ通電圧延によって板厚精度や形状品質を均一化できる。
【００２４】
図３（Ｂ）の製造装置は、更に、通電圧延装置１２の上流側に、金属粉末を成形して多孔質金属箔を成形する粉末ロール成形装置１６と、この装置の下流側に設けられた還元炉１４ｂとを備える。粉末ロール成形装置１６は、粉末ロール１６ａを有し、その間で粉末をシート状に成形するようになっている。還元炉１４ｂは、上述した還元炉１４ａと同様に、好ましくは水素還元炉であり、多孔質導電性金属箔８を還元雰囲気で連続的に一定時間加熱・保持するようになっている。更に、この例では、還元炉１４ｂの下流側にピンチローラ１７ｃを備え、粉末から製造した多孔質導電性金属箔８を直接通電圧延装置１２に供給するようになっている。なお、巻取機１５ｃを別に設け、粉末から製造した多孔質導電性金属箔８をロール状に一旦巻き取り、これを巻出機１５ｂに移動して巻き戻してもよい。
【００２５】
上述した構成により、導電性金属粉末から多孔質導電性金属箔８を成形し、さらに還元炉１４ｂで還元雰囲気で加熱して、これを通電圧延装置１２に供給することができる。従って、芯材自体も連続して製造でき、芯材を巻いたり運搬したり巻き戻したりする工程が省略でき、生産性を更に高め、かつ芯材の粉末ロール圧延によってその板厚精度や形状品質を均一化できる。
【００２６】
なお、本発明は上述した実施形態に限定されず、本発明の要旨を逸脱しない範囲で種々変更できることは勿論である。
【００２７】
【発明の効果】
上述したように、本発明の合金粉末シートの製造方法及び装置は、負極材の電気抵抗を低減して電池性能を高めることができ、生産性を高めることができる等の優れた効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明による合金粉末シートの模式図である。
【図２】本発明の合金粉末シート製造方法の模式図である。
【図３】本発明による合金粉末シートの製造装置の構成図である。
【図４】従来の合金粉末シートとその製造手段の模式図である。
【符号の説明】
１  負極材
２  芯材
３  水素吸蔵合金
４  有機系バインダー
５  合金粉末シート
６  金属蒸着膜
８  導電性金属箔
１０  真空蒸着装置
１０ａ  真空容器
１０ｂ  蒸着金属ルツボ
１０ｃ  水素吸蔵合金トレイ
１１ａ  電子銃
１１ｂ  電磁石
１２  通電圧延装置
１２ａ  通電ロール
１３ａ  電源
１３ｂ  電流端子
１４ａ，１４ｂ  還元炉
１５ａ，１５ｃ  巻取機
１５ｂ  巻出機
１６  粉末ロール成形装置
１６ａ  粉末成形ロール
１７ａ，１７ｃ  ピンチローラ
１７ｂ  ローラガイド
【図１】
0004461509.tif 000002
【図２】
0004461509.tif 000003
【図３】
0004461509.tif 000004
【図４】
0004461509.tif 000005