(57)【要約】      （修正有）【課題】三次元多孔体電極基板の一部を圧縮してタブ部とした非焼結式電極の製造において、充填した活物質スラリーの前記タブ部への染み出しを抑制し、かつ電極圧延時に前記タブ部でのしわの発生を防止する。【解決手段】三次元多孔体電極基板を加圧しタブ部１１を形成し、前記三次元多孔体電極基板の前記タブ部１１と活物質充填部１３の境界にタブ部１１よりも高密度に加圧された高圧縮部１２を形成する。このような構成とすることにより、活物質充填部１３からタブ部１１への活物質の染み出しを抑制できる。また、タブ部１１の圧縮量を高圧縮部１２ほど大きくしていないため、後の圧延工程においてタブ部１１にしわの発生を防止でき、生産品質を高めることができる。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
長尺の三次元多孔体電極基板の長手方向に沿って前記三次元多孔体電極基板を加圧しタブ部を形成する工程と、
前記三次元多孔体電極基板の前記タブ部とその他の部分の境界に前記タブ部よりも高密度に加圧された高圧縮部を形成する工程と、
前記三次元多孔体電極基板に活物質ペーストを充填する工程と、
前記タブ部の活物質ペーストを除去する工程と、
活物質ペーストが充填された前記三次元多孔体電極基板を乾燥する工程と、
前記三次元多孔体基板をその長手方向に沿って圧延を行う圧延工程とを備えることを特徴とする電池用非焼結式電極の製造方法
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電極基板として三次元多孔体を用いる電池用非焼結式電極の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
電気自動車、電動バイク、アシスト自転車あるいは電動工具等の大電流用途向けの電池として、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池などのアルカリ蓄電池が用いられるようになった。この種の用途に用いられるアルカリ蓄電池は、高出力特性、高エネルギー密度が要求される。高出力特性を達成するためには集電部品の低抵抗化等が必要であり、集電体と電極板端部の電極基板との接触を密にする必要がある。また、振動などにより集電体が外れる恐れがあるため、集電体と電極基板との溶接強度を強くする必要がある。
【０００３】
この種のアルカリ蓄電池は、通常、正極板と負極板とをセパレータを介して渦巻状に巻回して電極群とした後、この電極群の下面に突出する負極板の電極基板を負極集電体に溶接するとともに、この電極群の上面に突出する正極板の電極基板を正極集電体に溶接する。ついで、この電極群を負極端子を兼ねる金属製外装缶に挿入し、負極集電体を金属製外装缶の底部に溶接するとともに、正極集電体より延出する集電リード部を正極端子を兼ねる封口体の底部に溶接した後、電解液を注液し、外装缶の開口部に絶縁ガスケットを介して封口体を装着して密閉することにより作製されている。
【０００４】
これらのアルカリ蓄電池の生産性をさらに向上させるために、ニッケル正極の電極基板としてニッケルスポンジ等の三次元金属多孔体を使用する非焼結式ニッケル正極が広く用いられるようになった。ところが、非焼結式ニッケル正極を正極集電体に溶接する場合、電極基板である三次元多孔体は高多孔性で密度が小さいために、これを直接的に正極集電体に溶接することが困難であった。
【０００５】
そこで、三次元多孔体電極基板のニッケルスポンジに直接集電体を溶接する方法が、例えば特許文献１（特開昭６２−１３６７５９号公報）等で提案されるようになった。この特許文献１にて提案された方法においては、三次元多孔体のニッケルスポンジからなる電極基板の活物質が充填されていない部分を圧縮して密な部分からなるタブ部を形成し、この密な部分からなるタブ部に集電体を溶接するようにしている。
【特許文献１】特開昭６２−１３６７５９号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
ところで上述の非焼結式ニッケル正極等の非焼結式電極は、例えば次のような方法により製造されている。
まず、長尺のニッケルスポンジ電極基板の集電体が溶接される部分を圧縮して正極活物質ペーストを充填しない無充填領域（タブ部）を形成する。続いて、前記長尺のニッケルスポンジ電極基板を活物質ペーストが入った槽に浸漬し、ニッケルスポンジ電極基板に活物質ペーストを充填する。その後、ニッケルスポンジ電極基板の前記タブ部に付着した活物質ペーストを吸引して除去する。次いで、活物質ペーストを充填したニッケルスポンジ電極基板を乾燥し、更にニッケルスポンジ電極基板内の活物質の充填密度を上げるために、その長手方向に沿って圧延ローラーによる圧延を行い、所定の寸法になるよう切断加工等を施して、非焼結式電極を製造する。
【０００７】
しかしながら、このような製法では以下のような問題が生じた。
前記タブ部に活物質ペーストが残存すると、後の集電体溶接時にスパークが発生し、集電体と非焼結式電極との接続が十分にできず、強度不足により集電体が外れたり、電池を作製したときに内部抵抗が高くなるという特性低下を招いたりするため、出来るだけ前期タブ部の活物質ペーストを除去するのが望ましい。
しかし、上記の如くタブ部の活物質ペーストを吸引して除去したとしても、前記タブ部以外の活物質充填部からタブ部へ前記活物質ペーストの染み出しが生じ、結果的にタブ部に活物質ペーストが残存することとなった。
そこで、タブ部への活物質ペーストの染み出しを抑制するために当該タブ部の圧縮を大きくすると、後の圧延ローラーによる圧延時にタブ部にしわが発生し、これによりニッケルスポンジ等の三次元多孔体電極基板の幅が変化し、切断加工時に寸法が狂うという問題が生じた。
【０００８】
本発明は、上記従来の課題を解決するためになされたもので、圧延時に際して前記タブ部にしわを生じさせることなく、またタブ部への活物質ペーストの染み出しを抑制した非焼結式電極の製造方法を提供するものである。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の非焼結式電極の製造方法においては、
長尺の三次元多孔体電極基板の長手方向に沿って前記三次元多孔体電極基板を加圧しタブ部を形成する工程と、
前記三次元多孔体電極基板の前記タブ部とその他の部分の境界に前記タブ部よりも高密度に加圧された高圧縮部を形成する工程と、
前記三次元多孔体電極基板に活物質ペーストを充填する工程と、
前記タブ部の活物質ペーストを除去する工程と、
活物質ペーストが充填された前記三次元多孔体電極基板を乾燥する工程と、
前記三次元多孔体基板をその長手方向に沿って圧延を行う圧延工程を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１０】
上記のように、タブ部と活物質ペーストが充填される部分（活物質充填部）との境界領域を前記タブ部よりも圧縮量を大きくして高密度化した高圧縮部を設けることにより、前記活物質充填部から前記タブ部への染み出しを抑制できる。また、前記タブ部の圧縮量を前記高圧縮部ほど大きくしていないため、後の圧延工程において前記タブ部にしわが発生することはない。従って、切断加工時の不良を抑制し、生産品質を高めることができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１１】
以下、本発明の一実施の形態に係る非焼結式ニッケル極の製造方法について模式図を用いて説明する。
まず、図１に示すようにニッケルスポンジ電極基板フープ１から供給された長尺のニッケルスポンジ電極基板２を、外周面に環状突起のついた突起付きローラー３ａ、３ｂ間を通して加圧し、ニッケルスポンジ電極基板２の長手方向に沿ってタブ部１１（図１中不図示）を形成する。次いで、長尺ニッケルスポンジ基板２を外周面に環状突起のついた突起付きローラー４ａ、４ｂ間を通して加圧し、ニッケルスポンジ基板２の長手方向に沿ってタブ部１１の活物質充填部１３（図１中不図示）との境界部分に高圧縮部１２（図１中不図示）を形成する。
【００１２】
そして、このタブ部１１と高圧縮部１２が形成されたニッケルスポンジ電極基板２を、活物質ペースト充填装置５を通過させることにより前記ニッケルスポンジ電極基板２に活物質を含むペーストを充填する。その後、前記タブ部１１の活物質ペーストを吸引装置６で吸引することにより除去する。このとき、タブ部１１と活物質充填部１３の境界には高圧縮部１２が形成されているので、当該タブ部１１のペーストのみが除去され、活物質充填部１３からタブ部１１の方へ活物質ペーストが染み出すことを抑制できる。
続いて、乾燥炉７を通して乾燥を行い、活物質ペーストが充填されたニッケルスポンジ電極基板２を活物質の充填密度を更に上げるために一対の圧延ローラー８ａ、８ｂ間に通してその長手方向に沿って圧延を行う。ここで、本製法ではタブ部を高圧縮部１２ほど圧縮量が大きくないため、圧延によっても当該タブ部１１にしわが発生しない。
この後、タブ部１１の中心部と活物質充填部１３の中心部をローラースリッター９により長尺方向に切断して複数列に分離し、最後に切断機１０により所定長さの極板が作製される。
【実施例】
【００１３】
さらに、実施例に従い本発明に係る製造方法を詳細に説明する。
（実施例１）
まず、水酸化ニッケル９８重量部と水酸化コバルト２重量部を混合し、これに結着剤としてヒドロキシプロピルセルロース（ＨＰＣ）０．１質量部を水４０質量部に溶かしたＨＰＣ水溶液を加えて正極活物質スラリーとした。
【００１４】
次に多孔度９７％、幅３１０ｍｍ、厚み１．３ｍｍの長尺のニッケルスポンジを準備し、このニッケルスポンジ上の、後に集電体が接続される部分を突起付きローラーにて厚み０．４ｍｍのタブ部１１を形成するよう圧延を行った。なお、前記タブ部１１は幅２．０ｍｍであり、前記ニッケルスポンジ上に６０ｍｍの間隔で、図２に示すように５箇所に形成した。さらに、前記タブ部上で充填部との境を突起付きローラーにて厚みが０．３ｍｍの高圧縮部１２を形成するよう圧延を行った。なお、前記高圧縮部の幅は０．５ｍｍとした。
以上の圧延操作をして出来たニッケルスポンジシートのタブ部付近の断面形状を、図３に示す。厚み０．４ｍｍのタブ部１１の両端に、厚み０．３ｍｍの高圧縮部１２が形成され、前記高圧縮部１２の外側に厚み１．３ｍｍの活物質充填部１３が続くようになっている。
【００１５】
続いて、ニッケルスポンジシートを前記正極活物質スラリーが投入されている槽に浸漬することによって充填した。このとき、タブ部１１にも正極活物質スラリーが若干充填された状態となる。このタブ部１１に充填された正極活物質スラリーを除去するため、吸引装置により吸引した。この後、ニッケルスポンジシートを乾燥炉にて９０℃で乾燥し、次いでニッケルスポンジシートの活物質充填部１３が厚み０．５ｍｍとなるよう圧延ローラーにて圧延した。
このニッケルスポンジシートをローラースリッターにより前記タブ部１１の中心と活物質充填部１３の中心を通るように長尺方向に切断して（図４の破線）１０列に分離し、最後に各列で長さが２００ｍｍとなるように切断機で切断し、長さ２００ｍｍ、幅３１ｍｍの非焼結式ニッケル極を作製した。
【００１６】
（実施例２）
上述した実施例１とは高圧縮部１２の厚みを０．２ｍｍとした以外は同様にして、非焼結式ニッケル極を作製した。
【００１７】
（比較例１）
上述した実施例１とは高圧縮部１２を形成しない点以外は同様にして、非焼結式ニッケル極を作製した。
【００１８】
（比較例２）
上述した実施例１とはタブ部１１を厚み０．３ｍｍとし、高圧縮部１２を形成しない点以外は同様にして、非焼結式ニッケル極を作製した。
【００１９】
（確認実験１）
以上の実施例１、実施例２、比較例１、及び比較例２の非焼結式ニッケル極を作製するにあたり、活物質充填部の圧延工程において、活物質タブ部におけるしわの発生の有無を目視にて確認した。
【００２０】
（確認実験２）
実施例１、実施例２、比較例１、及び比較例２の非焼結式ニッケル極を非焼結式カドミウム極とセパレータを挟んで巻回し、円筒形の電極群を作製した。ついで、略円形の集電体を用意し、電極体の正極のタブ部と前記集電体を溶接して接続した。
このようにして上記各例について５０００個の電極体と集電体の溶接を行い、正極集電体溶接時にバクヒにより集電体が溶接できないものの数量から、溶接不良率を確認した。
【００２１】
以上の確認実験の結果を表１に示す。
【表１】
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【００２２】
比較例１では、しわの発生は無かったが、タブ部１１の圧縮が十分でないため活物質充填部からの活物質の染み出しが発生し、溶接不良率が高い。また、比較例２では、タブ部１１の圧縮が高いため、前記染み出しがなく溶接不良率を低くすることができたが、しわが発生した。
一方、タブ部１１と活物質充填部１３との境界に高圧縮部１２を設けた実施例１および実施例２では、しわの発生もなく、また活物質の染み出しが抑制された結果、溶接不良率も低く抑えることができた。
【００２３】
以上説明したとおり本発明の製造方法を用いることによって、タブ部への活物質の染み出しを抑制しつつ、タブ部にしわが発生することもないため、非焼結式電極およびそれを用いた電池の生産品質を高めることができる。
なお、上述した実施の形態においては、本発明を非焼結式ニッケル正極に適用する例について説明したが、ニッケル正極以外にも、同様に三次元多孔体電極基板に活物質スラリーを充填して製造する他の電極（例えばカドミウム負極、水素吸蔵合金負極）にも適用可能である。
また、上述の実施の形態ではタブ部を形成後に高圧縮部を形成したが、高圧縮部を形成後にタブ部を形成することも可能である。更に、突起付きローラーの突起に段差を設けることにより、１回的に高圧縮部とタブ部を形成することも可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の非焼結式電極の製造工程を示す図である。
【図２】タブ部を設けたニッケルスポンジ電極基板を示す図である。
【図３】ニッケルスポンジ電極基板の断面の一部を示す図である。
【図４】ニッケルスポンジ電極基板の切断部を示す図である。
【符号の説明】
【００２５】
１・・・ニッケルスポンジ電極基板フープ    ２・・・ニッケルスポンジ
３ａ、３ｂ、４ａ、４ｂ・・突起付きローラー
１１・・タブ部    １２・・高圧縮部    １３・・活物質充填部
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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