(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
電池用活物質合剤を塗着するための電池用電極基板において、この電池用電極基板は、多孔率が５０〜９８％で且つ、金属繊維のマット状不織布を糸で縫ってほつれ防止を施したものであることを特徴とする電池用電極基板。
【請求項２】
前記金属繊維は、アルミニウム若しくは銅であることを特徴とする請求項１記載の電池用電極基板。
【請求項３】
金属繊維のマット状不織布を第１ローラで圧下して密度を高める圧下工程と、圧下されたマット状不織布をミシンにて全体的に縫う縫合工程と、第２ローラで上下面を平坦にする仕上工程とからなる電池用電極基板の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は電池用電極基板の改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】
図７は円筒形リチウム二次電池の構成原理図であり、円筒形リチウム二次電池１００は、正極リード１０１を備えた正極基板１０２と、セパレータ１０３と、負極リード１０４を備えた負極基板１０５をこの順に重ねたものを、更に渦巻状にして電池ケース１０７に収納し、絶縁パッキン１０８を介して封口板１０９で封じたものである。
前記正極基板１０２は、正極用活物質合剤を結合剤と混ぜてペーストとし、このペーストをアルミニウム箔に塗布し、乾燥させたものが一般に採用されている。前記負極基板１０５は、負極用活物質合剤を結合剤と混ぜてペースト状とし、このペーストを銅箔に塗布し、乾燥させたものが一般に使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記電池の性能は正極用活物質合剤及び負極用活物質合剤の充填量に依存するので正極用活物質合剤／負極用活物質合剤を共に厚く塗る必要がある。
しかし、上記正極基板１０２は、アルミニウム箔の表面が平坦であるため一度に多量のペーストを塗ることが難かしく、塗布、乾燥を何回か繰り返して、膜厚を大きくするしかなく、且つ接合力が弱いため電池ケースに組込むために折り曲げると正極用活物質合剤が剥離し、脱落することがあり、膜厚を大きくすることは難しいと云う問題がある。
【０００４】
同様に、上記負極基板１０５は、銅箔の表面が平坦であるため一度に多量のペーストを塗ることが難かしく、塗布、乾燥を何回か繰り返して、膜厚を大きくするしかなく、且つ接合力が弱いため電池ケースに組込むために折り曲げると負極用活物質合剤が剥離し、脱落することがあり、膜厚を大きくすることは難しいと云う問題がある。
すなわち、従来は正極／負極の基板にはともに表面が滑らかな金属箔が用いられるため、十分な活物質合剤の塗布量に限界があり、更に電池へ組込み際に活物質合剤が脱落すると云う問題があった。
【０００５】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、金属箔にペーストを塗布する従来の技術に代る技術を模索する中で、微細な金属繊維に着目した。すなわち、金属繊維をシートにしてこれにペーストを塗布すればペーストは容易に金属繊維間に滲み込み、付着性が格段に向上するという特徴がある。しかし、金属繊維の集合体であるから「ほつれ」の不都合がある。さらに、研究を重ね、ほつれを克服し得る技術を開発することに成功した。
【０００６】
具体的には、請求項１の電池用電極基板は、多孔率が５０〜９８％で且つ、金属繊維のマット状不織布を糸で縫ってほつれ防止を施したものであることを特徴とする。
糸の種類は電池用の活物質合剤によって異なるが、ナイロン繊維製糸、ポリエステル繊維製糸などの合成繊維製糸若しくはカーボン繊維製糸、及びガラス繊維製糸などの電池構成材（活物質剤など）に対して不活性のものが好ましい。
正極用及び負極用活物質合剤がマット状不織布によく滲み込むので正極用及び負極用活物質合剤の脱落の心配がない。
そして、全体を不活性な糸で縫ったので、電池に組込んだとき副反応（局部電池の発生）などの問題がない。
従って、曲げに強く、高容量の正極用電極基板及び負極用電極基板を容易に提供することができる。
【０００９】
請求項２は、金属繊維を、アルミニウム若しくは銅としたことを特徴とする。
入手容易なアルミニウム若しくは銅を採用したので、電極基板のコストを下げることができる。
【００１０】
請求項３は、金属繊維のマット状不織布を第１ローラで圧下して密度を高める圧下工程と、圧下されたマット状不織布をミシンにて全体的に縫う縫合工程と、第２ローラで上下面を平坦にする仕上工程とからなる電池用電極基板の製造方法であり、電極基板を大量に安価に生産できる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
本発明の実施の形態を添付図に基づいて以下に説明する。  
図１は本発明に係る電池用電極基板の断面拡大図であり、電池用電極基板１は、金属繊維のマット状不織布２と、このマット状不織布２をばらばらにならぬよう縫い合わせる縫い糸３・・・（・・・は複数を示す。以下同様。）とからなる。
【００１３】
本実施例における金属繊維は電極基板材料であり、安価で入手容易なアルミニウム（含むアルミニウム合金）や銅（含む銅合金）が好適である。
また、金属繊維の不織布はアルミニウム、銅などの電極基板材料の微細繊維をランダムウエバー機やカード機にて不織布（ウェブ）したものである。
さらに金属箔は１２０μｍ程度のアルミニウム、銅の薄板である。
【００１４】
図２は参考図であり、電池用電極基板１０は、金属繊維のマット状不織布１１と、このマット状不織布１１の片面にのみ被せた金属箔１２と、これらを縫い合わせる縫い糸１３・・・とからなる。
【００１５】
図３は参考図であり、電池用電極基板２０は、金属繊維のマット状不織布２１と、このマット状不織布２１の両面に被せた金属箔２２，２２と、これらを縫い合わせる縫い糸２３・・・とからなる。
【００１６】
図４は参考図であり、電池用電極基板３０は、金属繊維のマット状不織布３１と、このマット状不織布３１をばらばらにならぬよう縫い止めるニードルループ３２・・・とからなる。
【００１７】
以上に述べた電池用電極基板の製造方法を次に説明する。
図５は電池用電極基板の製造要領図であり、金属繊維のマット状不織布２・・・を、第１ローラ４１で圧下して緻密にし、次に縫い針４３，ボビン４４からなるミシン４２を用いて縫い糸３（ナイロン繊維製糸、ポリエステル繊維製糸などの合成繊維製糸若しくはカーボン繊維製糸、及びガラス繊維製糸など）で全体を縫上げ、第２ローラ４５で仕上げる。ミシン４２をかけたことで、上下面に凹凸ができるが、この凹凸は第２ローラ４５を通すことで解消できる。
出来上がったものが、図１に示す電池用電極基板１である。
【００１８】
更に、図５において、前記金属繊維のマット状不織布１１・・・の片面に金属箔１２を添えて縫い糸１３を用いてミシン４２で縫い合わせれば、図２に示す電池用電極基板１０が製造できる。
【００１９】
同様に、図５において、前記金属繊維のマット状不織布２１・・・の両面に金属箔２２，２２を添えて前記縫い糸２３を用いてミシン４２で縫い合わせれば、図３に示す電池用電極基板２０が製造できる。
【００２０】
図６は参考図であり、金属繊維のマット状不織布３１・・・を、第１ローラ４１で圧下して緻密にし、次にニードルパンチ機４６のかぎ針４７・・・を用いてニードルパンチ処理（かぎ針４７・・・で金属繊維を引張り上げ、得られたニードルループ３２・・・で繊維同士を絡ませる処理）をした後、第２ローラ４５で所定の厚さに仕上げる。ニードルパンチ処理で、上下面に凹凸ができるが、この凹凸は第２ローラ４５を通すことで解消できる。
出来上がったものが、図４に示す電池用電極基板３０である。
【００２１】
【実施例】
以下、本発明に係る実施例を説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
実施例１、２及び参考例１〜６；
ウェブ（金属繊維をマット状不織布にしたもの）の材質、片面乃至は両面に載せた金属箔の有無及び有る場合にはその材質、縫合方法、多孔率及び電極基板の良否を表１に示す。
【００２２】
【表１】
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【００２３】
表１に加えて、実施例毎の詳細を以下に述べる。
実施例１；
熔融紡糸法により製造した繊維径約５０μｍ、長さ１００〜５００ｍｍのアルミニウム繊維をカード（金属繊維を解繊、次いで均一に散布し、マット状不織布にする機械）に導入して得た、厚さ約３ｍｍ、面密度４０５ｇ／ｍ2、多孔率約９５％のアルミニウムウェブ（マット）を、図５に基づいて、先ず、ロールギャップを１．５ｍｍに設定した第１ローラ４１を通して、厚さ約１．５ｍｍ、面密度４０５ｇ／ｍ2、多孔率約９０％で表面が平坦なウェブを得た。
このウェブを上糸ならびに下糸にポリエステル繊維製糸（糸番号５０）を用い、縫い目長さを５ｍｍに設定した工業ミシンにて直線縫いで縦及び横ピッチが２０ｍｍの格子状に縫い合わせた。これをロールギャップを１．５ｍｍに設定した第２ローラ４５に通して、繊維同士が良く絡まって繊維の脱落が無い、厚さ約１．５ｍｍ、多孔率９０％の図１に示す形態の（正極）基板１を得た。
【００２４】
実施例２；
線引き切断法により製造した繊維径約５０μｍ、長さ３０〜１００ｍｍの銅繊維錐をランダムウエバー機に導入して得られた、厚さ約３ｍｍ、面密度１，３４５ｇ／ｍ2、多孔率約９５％の銅ウェブを、図５に基づいて、先ず、ロールギャップを１．５ｍｍに設定した第１ローラ４１を通して、厚さ約１．５ｍｍ、面密度１，３４５ｇ／ｍ2、多孔率約９０％で表面が平坦なウェブを得た。
このウェブを上糸ならびに下糸にポリエステル繊維製糸（糸番号５０）を用い、縫い目長さを５ｍｍに設定した工業ミシンにて直線縫いで縦及び横ピッチが２０ｍｍの格子状に縫い合わせた。これをロールギャップを１．５ｍｍに設定した第２ローラ４５に通して、繊維同士が良く絡まって繊維の脱落が無い、厚さ約１．５ｍｍ、多孔率９０％の図１に示す形態の（負極）基板１を得た。
【００２５】
参考例１；
実施例１にアルミニウム箔（１００μｍ）の片面張り付けを加えたものであり、繊維同士が良く絡まって繊維の脱落の無い、電気伝導性の良い、強度の大きい、厚さ約１．５ｍｍ、マット部分の多孔率９０％の図２に示す形態の（正極）基板１０を得た。
【００２６】
参考例２；
実施例２に銅箔（１００μｍ）の片面張り付けを加えたものであり、繊維同士が良く絡まって繊維の脱落の無い、電気伝導性の良い、強度の大きい、厚さ約１．５ｍｍ、マット部分の多孔率９０％の図２に示す形態の（負極）基板１０を得た。
【００２７】
参考例３；
実施例１にアルミニウム箔（５０μｍ）の両面張り付けを加えたものであり、繊維同士が良く絡まって繊維の脱落の無い、電気伝導性の良い、強度の大きい、厚さ約１．５ｍｍ、マット部分の多孔率９０％の図３に示す形態の（正極）基板２０を得た。
【００２８】
参考例４；
実施例２に銅箔（５０μｍ）の片面張り付けを加えたものであり、繊維同士が良く絡まって繊維の脱落の無い、電気伝導性の良い、強度の大きい、厚さ約１．５ｍｍ、マット部分の多孔率約９０％の図３に示す形態の（負極）基板２０を得た。
【００２９】
参考例５；
熔融紡糸法により製造した繊維径約５０μｍ、長さ１００〜５００ｍｍのアルミニウム繊維をカードに導入して得た、厚さ３ｍｍ、面密度４０５ｇ／ｍ２、多孔率約９５％のアルミニウムウェブ（マット）を、図６のニードルパンチ法で処理した。
先ず、ロールギャップを１．５ｍｍに設定した第１ローラ４１を通して、厚さ約１．５ｍｍ、面密度４０５ｇ／ｍ２、多孔率約９０％で表面が平坦なウェブを得た。
かぎ針４７のピッチを７ｍｍに設定したニードルパンチ機４６でニードルパンチ処理をし、ロールギャップを１．５ｍｍに設定した第２ローラ４５を通して、繊維同士が良く絡まって繊維の脱落が無い、厚さ約１．５ｍｍ、多孔率９０％の図４に示す形態の（正極）基板３０を得た。
【００３０】
参考例６；
線引き切断法により製造した繊維径約５０μｍ、長さ３０〜１００ｍｍの銅繊維錐をランダムウエバー機に導入して得られた、厚さ３ｍｍ、面密度１，３４５ｇ／ｍ２、多孔率約９５％の銅ウェブを、図６のニードルパンチ法で処理した。
先ず、ロールギャップを１．５ｍｍに設定した第１ローラ４１を通して、厚さ約１．５ｍｍ、面密度１，３４５ｇ／ｍ２、多孔率９０％で表面が平坦なウェブを得た。
かぎ針４７のピッチを７ｍｍに設定したニードルパンチ機４６でニードルパンチ処理をし、ロールギャップを１．５ｍｍに設定した第２ローラ４５を通して、繊維同士が良く絡まって繊維の脱落が無い、厚さ約１．５ｍｍ、多孔率９０％の図４に示す形態の（負極）基板３０を得た。
【００３１】
尚、電極基板の多孔率が少な過ぎると正極用活物質合剤及び負極用活物質合剤の充填量が減少し、電池容量の増加が期待できない。逆に、多孔率が過多になると、電極板の強度の低下、電気伝導度の低下、正負極用活物質合剤の保持力の低下を招く。従って、多孔率は、５０〜９８％が好しく、その内でも、６０〜９５％が最適である。
【００３２】
【発明の効果】
本発明は上記構成により次の効果を発揮する。
請求項１の電池用電極基板は、多孔率が５０〜９８％で且つ、金属繊維のマット状不織布を糸で縫ってほつれ防止を施したものであることを特徴とする。
糸の種類は電池用の活物質合剤によって異なるが、ナイロン繊維製糸、ポリエステル繊維製糸などの合成繊維製糸若しくはカーボン繊維製糸、及びガラス繊維製糸などの電池構成材（活物質剤など）に対して不活性のものが好ましい。
正極用及び負極用活物質合剤がマット状不織布によく滲み込むので正極用及び負極用活物質合剤の脱落の心配がない。
そして、全体を不活性な糸で縫ったので、電池に組込んだとき副反応（局部電池の発生）などの問題がない。
従って、曲げに強く、高容量の正極用電極基板及び負極用電極基板を容易に提供することができる。
【００３５】
請求項２は、金属繊維を、アルミニウム若しくは銅としたことを特徴とする。  入手容易なアルミニウム若しくは銅を採用したので、電極基板のコストを下げることができる。
【００３６】
請求項３は、金属繊維のマット状不織布を第１ローラで圧下して密度を高める圧下工程と、圧下されたマット状不織布をミシンにて全体的に縫う縫合工程と、第２ローラで上下面を平坦にする仕上工程とからなる電池用電極基板の製造方法であり、電極基板を大量に安価に生産できる。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明に係る電池用電極基板の断面拡大図
【図２】  参考図
【図３】  参考図
【図４】  参考図
【図５】  電池用電極基板の製造要領図
【図６】  参考図
【図７】  円筒形リチウム二次電池の構成原理図
【符号の説明】
１，１０，２０，３０…電池用電極基板、２，１１，２１，３１…金属繊維のマット状不織布、３，１３，２３…縫い糸、１２，２２…金属箔、３２…ニードルループ、４１…第１ローラ、４２…ミシン、４３…縫い針、４４…ボビン、４５…第２ロール、４６…ニードルパンチ機、４７…かぎ針。
【図１】
0004077051.tif 000003
【図２】
0004077051.tif 000004
【図３】
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【図４】
0004077051.tif 000006
【図５】
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【図６】
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【図７】
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