(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
薄い帯状金属を１対の成形ロールのロール隙に通し、その片側または両側に水素吸蔵合金を含み有機物を含まない圧粉成形シートであるグリーンシートを供給し、供給された材料を成形ロール間で板状に圧延成形し、成形ロール間での圧延成形中または前記材料が成形ロールのロール隙に供給される前に前記材料を加熱する、ことを特徴とする合金粉末シートの製造方法。
【請求項２】
前記グリーンシートは、水素吸蔵合金の粉体表面に金属をメッキまたはコーティングし、或いは微細な金属粉を混合し、さらにロール成形機で所定の厚みに成形して製造する、ことを特徴とする請求項１に記載の合金粉末シートの製造方法。
【請求項３】
前記加熱をヒーター加熱、通電加熱、またはレーザー照射で行う、ことを特徴とする請求項１に記載の合金粉末シートの製造方法。
【請求項４】
前記加熱は通電加熱であり、かつ通電加熱されたロール間でロール自体の通電による発熱も含めて加熱し、供給された層状の金属を溶融させずに活性面が圧延でできたところを拡散結合してシート状に成形する、ことを特徴とする請求項１に記載の合金粉末シートの製造方法。
【請求項５】
前記帯状金属は、パンチ状の穴のあいた帯状金属シート、またはメタルラスシート、或いは多孔質シート、または繊維を編んだネット状のシートである、ことを特徴とする請求項１に記載の合金粉末シートの製造方法。
【請求項６】
前記グリーンシートを軸方向に間隔を隔てて複数列に前記成形ロール隙に供給する、ことを特徴とする請求項１に記載の合金粉末シートの製造方法。
【請求項７】
薄い帯状金属の一側または両側に水素吸蔵合金を含み有機物を含まない圧粉成形シートであるグリーンシートを重ねた材料を挟み込んで板状に圧延成形する１対の成形ロールと、
成形ロール間での圧延成形中または前記材料が成形ロールのロール隙に供給される前に前記材料を加熱する加熱手段と、
前記グリーンシートを成形ロールのロール隙に案内しながら、その表面に所定間隔の溝を形成する突起付ガイドロールと、を備えることを特徴とする合金粉末シートの製造装置。
【請求項８】
さらに、圧延成形したシート材を還元処理する還元炉と、シート材に変形を加えて厚みを調整すると共に厚みを均一に制御する圧延機と、を備える、ことを特徴とする請求項７に記載の合金粉末シートの製造装置。
【請求項９】
前記１対の成形ロールを不活性ガス雰囲気、還元雰囲気または真空雰囲気に保持する密封装置を備える、ことを特徴とする請求項７に記載の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、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５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６はこの負極板の従来の製造工程図である。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（ＭＨ）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、プレス等で板厚を調整し製造している。
言い換えれば、従来は厚みの薄いパンチ状の穴のあいた帯状金属２の両面または片面に、水素吸蔵合金の粉末３を接着用材４と混合し、薄い金属に塗り付けて層状に成形し、プレスなどで圧力をかけて固着させシート材を成形し、これをロール状に巻いて電池に組み込み使用している。
【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】
すなわち、水素吸蔵合金を帯状にするために粉体と接着用材４を使用して固着するが、接着用材４は通常有機体で、電気特性が不導体である。従って、薄いパンチ状の穴のあいた帯状金属２に貼り付けたとしても、水素吸蔵合金３からの放出された電流、または充電のための電流は不導体に阻害されて十分に低い抵抗値で伝導することができない。また製造段階では、接着剤４を使うので、薄いパンチ状の穴のあいた帯状金属２に塗布するかたちとなり、最終的にプレスなどで圧力をかけるなどが必要となり、多大な工数と費用を要する製造コストがかかっている。今後、自動車の電気動力に使用するためには、この製造コストを下げることが大きな課題となってきている。
【０００６】
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、かつ生産性が高い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。
【０００７】
【課題を解決するための手段】
本発明によれば、薄い帯状金属を１対の成形ロールのロール隙に通し、その片側または両側に水素吸蔵合金を含み有機物を含まない圧粉成形シートであるグリーンシートを供給し、供給された材料を成形ロール間で板状に圧延成形し、成形ロール間での圧延成形中または前記材料が成形ロールのロール隙に供給される前に前記材料を加熱する、ことを特徴とする合金粉末シートの製造方法が提供される。
【０００８】
また、薄い帯状金属の一側または両側に水素吸蔵合金を含み有機物を含まない圧粉成形シートであるグリーンシートを重ねた材料を挟み込んで板状に圧延成形する１対の成形ロールと、成形ロール間での圧延成形中または前記材料が成形ロールのロール隙に供給される前に前記材料を加熱する加熱手段と、前記グリーンシートを成形ロールのロール隙に案内しながら、その表面に所定間隔の溝を形成する突起付ガイドロールと、を備えることを特徴とする合金粉末シートの製造装置が提供される。
【０００９】
本発明の好ましい実施形態によれば、、前記グリーンシート（６）は、水素吸蔵合金の粉体表面に金属をメッキまたはコーティングし、或いは微細な金属粉を混合し、さらにロール成形機で所定の厚みに成形して製造する。
【００１０】
上記本発明の方法および装置によれば、製品の最終厚みに粉体からいきなり成形し結合させるので、製造工程は極度に簡略化され、設備コストならびに運転コストが少なく、費用削減ができる。このため、水素吸蔵合金のシート材のコストを極度に削減でき、安価な工業製品を供給することに貢献できる。
また、グリーンシートの製造に接着剤を使用しないので、充電放電抵抗を低く抑えることができる。さらに、グリーンシートには有機体がなく、ニッケルなどの金属によるネットワークが形成されていて、電流が導電体のネットワークを通して、薄い金属帯に集電されるので、導電抵抗値が低くなり、発熱の損失がなくなり、高い電流値の放電充電の高い効率が得られる。
【００１１】
本発明の好ましい実施形態によれば、前記加熱は通電加熱であり、かつ通電加熱されたロール間でロール自体の通電による発熱も含めて加熱し、供給された層状の金属を溶融させずに活性面が圧延でできたところを拡散結合してシート状に成形する。この構成により、水素吸蔵合金の活性を損なうことなく、導電抵抗値が低いグリーンシートを成形することができる。
【００１２】
また前記グリーンシート（６）を軸方向に間隔を隔てて複数列に供給する、ことが好ましい。この構成により、電池に組み込む幅のシート材（７）を同時に複数列製造することができ、生産性を更に高めることができる。
【００１３】
さらに、圧延成形したシート材（７）を還元処理する還元炉（１３）と、シート材に変形を加えて厚みを調整すると共に厚みを均一に制御する圧延機（１４）とを備えることにより、シート材の還元処理と板厚調整を行うことができる。
また、前記１対の成形ロール（１１）を不活性ガス雰囲気、還元雰囲気または真空雰囲気に保持する密封装置（１６）を備えることにより、シート材の酸化防止、あるいは還元処理ができる。
また、グリーンシート（６）を成形ロールのロール隙に案内しながら、その表面に所定間隔の溝を形成する突起付ガイドロール（１２ｂ）を備えることにより、シート材（７）をロール状に容易に巻くことができる。
【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。
【００１５】
図１は、本発明による合金粉末シートの製造装置の全体図であり、図２は、図１のＡ-Ａ矢視図である。図１及び図２に示すように、本発明の製造装置１０は、１対の成形ロール１１を有し、薄い帯状金属５をそのロール隙に通し、その片側または両側に水素吸蔵合金３を含むグリーンシート６を供給し、供給された材料を成形ロール１１の間で板状に圧延成形すると同時に加熱するようになっている。また図に示すように、成形ロール１１の上流側に突起のないガイドロール１２ａを備えグリーンシート６を成形ロール１１のロール隙に正確に案内するようになっている。
【００１６】
図３は、本発明によるグリーンシートの製造装置の模式図である。この図に示すように、グリーンシート６は、水素吸蔵合金（ＭＨ）の粉体表面に金属（例えばニッケル金属）をメッキまたはコーティングし、或いは微細な金属粉を混合し、さらにロール成形機１８で所定の厚みに成形することによりあらかじめ製造する。金属粉には、粒径１０μｍ以下のＮｉ粉、又は厚さ１０μｍ以下のＮｉ箔が良い。この製法により、水素吸蔵合金（ＭＨ）の周囲を金属で部分的に覆い、かつこの金属が互いに密着するので、グリーンシート６の電気伝導性を高めることができる。なお電気伝導性を損なわない限りで、他の金属を用いてもよい。
【００１７】
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。
【００１８】
帯状金属５は、パンチ状の穴のあいたＮｉの帯状金属シート、またはメタルラスシート、或いは多孔質シート、または繊維を編んだネット状のシートであるのがよい。また、帯状金属の厚さは、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。
【００１９】
図１において、本発明の装置は、１対の成形ロール１１を不活性ガス雰囲気、還元雰囲気または真空雰囲気に保持する密封装置１６を備える。この密封装置１６は、帯状金属５、グリーンシート６及びこれを一体化したシート材７を内部を気密にしたまま通過できるようになっている。従って、密封装置１６の内部に不活性ガス（Ａｒ，Ｎ2等）、還元ガス（Ｈ2等）を充填して不活性ガス雰囲気又は還元雰囲気に保持し、或いは真空排気して真空雰囲気に保持して、帯状金属５とグリーンシート６を効果的に圧延成形してシート材７にすることができる。
【００２０】
また、この例では、１対の成形ロール１１間に図示しない電源装置により電流を流し（通電し）、グリーンシート６の内部抵抗による発熱（ジュール熱）及びロール自体の発熱により、水素吸蔵合金（ＭＨ）の粉体表面の金属間を相互に拡散結合してシート状に成形するようになっている。
【００２１】
すなわち、この例における加熱は通電加熱であり、かつ通電加熱されたロール１１間でロール自体の通電による発熱も含めて短時間に加熱し、供給された層状の金属を溶融させずに活性面が圧延でできたところを拡散結合してシート状に成形するようになっている。なお、ロール間の加熱を通電加熱以外の加熱手段、例えば電気ヒータによる加熱またはレーザー照射で行ってもよい。
【００２２】
更に、図２に示すように、本発明では、グリーンシート６を軸方向に間隔を隔てて複数列に供給するようになっている。この間隔は、この部分を切り離すことにより、二次電池に組み込むときに、切り離し部分に帯状金属５が露出し、電気的接続が容易にできるようになっている。この方法により、電池に組み込む幅のシート材７を同時に複数列製造することができ、かつ接点を容易に準備でき、生産性を更に高めることができる。
【００２３】
図１において、本発明の装置はさらに、圧延成形したシート材７を還元処理する還元炉１３と、シート材７に変形を加えて厚みを調整すると共に厚みを均一に制御する圧延機１４とを備えている。
還元炉１３は、例えば水素還元炉であり、成形ロール１１間で拡散結合したシート材７を還元処理して表面の酸化を抑制する。また、圧延機１４は例えば上下に圧延用ロールを備え、このロール間で圧延してシート材の厚さを調整するとともに、ロールシフト、ロールベンド等により、厚みを均一に制御する。さらに圧延機の上下のロールを互いにクロスさせて、シート材７の蛇行を制御する。
【００２４】
図４は、本発明の製造装置の第２実施例を示す模式図である。この例では、  （Ａ）に示すように、グリーンシート６を成形ロールのロール隙に案内しながら、その表面に所定間隔の溝を形成する突起付ガイドロール１２ｂを備えている。かかる突起付ガイドロール１２ｂを用いることにより、（Ｂ）に示すように、グリーンシート６を成形ロール１１のロール隙に案内しながら、その表面に所定間隔の溝６ａを形成し、シート材７をロール状に容易に巻くことができる。
【００２５】
上述した本発明の方法および装置によれば、製品の最終厚みに粉体からいきなり成形し結合させるので、製造工程は極度に簡略化され、設備コストならびに運転コストが少なく、費用削減ができる。このため、水素吸蔵合金のシート材のコストを極度に削減でき、安価な工業製品を供給することに貢献できる。
また、グリーンシートの製造に接着剤を使用しないので、充電放電抵抗を低く抑えることができる。さらに、グリーンシートには有機体がなく、ニッケルなどの金属によるネットワークが形成されていて、電流が導電体のネットワークを通して、薄い金属帯に集電されるので、導電抵抗値が低くなり、発熱の損失がなくなり、高い電流値の放電充電の高い効率が得られる。
【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。例えば、上述した説明では、ニッケル水素電池の負極板として用いる合金粉末シートについて詳述したが、本発明はこれに限定されずその他の用途の合金粉末シートにも同様に適用することができる。
【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、かつ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製造装置の全体図である。
【図２】図１のＡ-Ａ矢視図である。
【図３】本発明によるグリーンシートの製造装置の模式図である。
【図４】本発明の製造装置の第２実施例を示す模式図である。
【図５】ニッケル水素二次電池の構造図である。
【図６】負極板の従来の製造工程図である。
【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
７  シート材
１１  成形ロール
１２ａ  ガイドロール
１２ｂ  突起付ガイドロール
１３  還元炉
１４  圧延機
１６  密封装置
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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