(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
アルカリ蓄電池の極板の芯材として用いられる多孔質金属基板に混入した金属不純物を洗浄するための極板用芯材の洗浄方法であって、
前記多孔質金属基板に凹部を形成する凹部形成工程と、
その凹部の形成された前記多孔質金属基板の平板を複数積層して、前記金属不純物の洗浄に供される溶液に浸し込む金属不純物洗浄工程と、
を備える極板用芯材の洗浄方法。
【請求項２】
前記凹部形成工程における前記凹部の形成は、前記多孔質金属基板へのリードの溶着を通じて行われる
請求項１に記載の極板用芯材の洗浄方法。
【請求項３】
前記金属不純物洗浄工程に先立って、前記多孔質金属基板に位置決め用の孔を形成する、位置決め用孔の形成工程を備える
請求項１又は２に記載の極板用芯材の洗浄方法。
【請求項４】
前記金属不純物洗浄工程において残留した前記溶液を洗浄するための洗浄液を、積層された前記多孔質金属基板の平板に照射する溶液洗浄工程を更に備える
請求項１〜３のいずれか１項に記載の極板用芯材の洗浄方法。
【請求項５】
前記多孔質金属基板の平板は、複数枚の極板が採取可能な大板として形成されてなる
請求項１〜４のいずれか１項に記載の極板用芯材の洗浄方法。
【請求項６】
前記溶液は、アンモニウムイオンと過酸化水素とを含有する水溶液とされてなる
請求項１〜５のいずれか１項に記載の極板用芯材の洗浄方法。
【請求項７】
多孔質金属基板からなる芯材に活物質を担持させたものを正極板として備えるアルカリ蓄電池の製造方法であって、
請求項１〜６のいずれかに記載の極板用芯材の洗浄方法を用いて前記芯材を洗浄する工程を備える
ことを特徴とするアルカリ蓄電池の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、アルカリ蓄電池に供される極板用芯材の洗浄方法及びそれを使用したアルカリ蓄電池の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
周知のように、ニッケル・カドミウム蓄電池やニッケル・水素蓄電池などのアルカリ蓄電池は、携帯情報端末や車両などの電源として広く使用されている。こうしたアルカリ蓄電池の正極は、導電性の芯材として、発泡ニッケル基板や焼結合金からなる多孔質金属基板を使用し、その芯材に活物質を担持させることで製造されている。
【０００３】
こうした極板用芯材には、その原料となる多孔質金属基板の製造過程において、ニッケル、鉄以外の金属（例えば銅）が不純物として混入することがある。こうした金属不純物の混入量が多い場合には、そうした金属不純物が芯材から電解液中に溶け出して析出してしまい、正極・負極間の微小な短絡を引き起こす畏れがある。
【０００４】
そこで従来、特許文献１に見られるように、極板用芯材の製造過程において、上記金属不純物の洗浄を行う技術が提案されている。同文献では、こうした極板用芯材の洗浄を以下の態様で行うようにしている。
【０００５】
極板用芯材となる多孔質金属基板は、コイル状に捲回されたフープとして提供されるものとなっている。上記文献では、図１１に示すように、こうした多孔質金属基板のフープ５０を、アンモニウムイオンと過酸化水素とを含有する水溶液５１に浸し込むことで、金属不純物である銅の洗浄を行うようにしている。
【特許文献１】特開２００４−７１５３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
こうした従来の技術によれば、フープ単位で大量の極板用芯材を一括して洗浄することができる。しかしながら、コイル状に捲回されたフープでは、その中央部分の緊縛率が高く、その近傍には上記洗浄用の溶液が十分に行き渡り難くなっている。そのため、フープ中心部付近の多孔質金属基板にまで溶液を行き渡らせて金属不純物を確実に除去するには、フープを長時間溶液に浸し込む必要がある。このように上記従来の技術には、洗浄時間が長くなるという問題があり、未だ改善の余地がある。
【０００７】
本発明は、こうした実情に鑑みてなされたものであって、その解決しようとする課題は、金属不純物の洗浄をより効率的に行うことのできる極板用芯材の洗浄方法、並びにその洗浄方法を用いたアルカリ蓄電池の製造方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記課題を解決するため、請求項１に記載の発明では、アルカリ蓄電池の極板の芯材として用いられる多孔質金属基板に混入した金属不純物を洗浄するための極板用芯材の洗浄方法であって、前記多孔質金属基板に凹部を形成する凹部形成工程と、その凹部の形成された前記多孔質金属基板の平板を複数積層して、前記金属不純物の洗浄に供される溶液に浸し込む金属不純物洗浄工程と、を備えることをその要旨としている。
【０００９】
上記洗浄方法では、その表面に凹部の形成された多孔質金属基板の平板を複数積層して、洗浄用の溶液に浸し込むことで、多孔質金属基板に混入した金属不純物の洗浄が行われるようになる。そしてそうした表面に凹部の設けられた多孔質基板の平板を複数積層すると、積層された平板間に隙間が形成されるようになる。そのため、洗浄中に溶液は、そうした隙間を通じて積層された平板間に入り込むようになり、多孔質金属基板の全体に溶液が広く行き渡るようになる。
【００１０】
請求項２に記載の発明は、請求項１に記載の極板用芯材の洗浄方法において、前記凹部形成工程における前記凹部の形成は、前記多孔質金属基板へのリードの溶着を通じて行われることをその要旨としている。
【００１１】
リードの溶着に際しては、その過程で、多孔質金属基板の表面に凹凸が設けられるようになる。そのため、上記構成では、別途の工程を追加せずとも多孔質金属基板の表面に凹部を形成することができるようになる。
【００１２】
請求項３に記載の発明は、請求項１又は２に記載の極板用芯材の洗浄方法において、前記金属不純物洗浄工程に先立って、前記多孔質金属基板に位置決め用の孔を形成する、位置決め用孔の形成工程を備えることをその要旨としている。
【００１３】
上記洗浄方法では、多孔質金属基板に位置決め用の孔が形成された状態で、金属不純物の洗浄が行われるようになる。そのため、こうした位置決め用の孔を通じても、洗浄中に溶液が積層された平板間に入り込むようになり、多孔質金属基板に溶液が更に好適に行き渡るようになる。
【００１４】
請求項４に記載の発明は、請求項１〜３のいずれか１項に記載の極板用芯材の洗浄方法において、前記金属不純物洗浄工程において残留した前記溶液を洗浄するための洗浄液を、積層された前記多孔質金属基板の平板に照射する溶液洗浄工程を更に備えることをその要旨としている。
【００１５】
上記構成では、金属不純物の洗浄後、例えば純水などの洗浄液を照射することで、多孔質金属基板に残留した金属不純物洗浄用の溶液が洗浄されるようになる。多孔質金属基板に溶液の含有成分が残留していると、その残留成分がアルカリ蓄電池に悪影響を与えることがある。そのため、上記溶液の洗浄により、そうした残留成分がアルカリ蓄電池に与える悪影響を抑制することができる。
【００１６】
請求項５に記載の発明は、請求項１〜４のいずれか１項に記載の極板用芯材の洗浄方法において、前記多孔質金属基板の平板は、複数枚の極板が採取可能な大板として形成されてなることをその要旨としている。
【００１７】
上記構成では、表面に凹部の形成された大板を形成した段階で、金属不純物の洗浄が行われるようになる。このように複数枚の極板が採取される大板の状態で、各種の加工や処理を行うことで、より効率的に極板を製造することができる。
【００１８】
なお、以上の請求項１〜５に記載の極板用芯材の洗浄方法に使用される金属不純物洗浄用の溶液としては、例えば請求項６に記載のように、アンモニウムイオンと過酸化水素とを含有する水溶液を用いることができる。こうした水溶液は、金属不純物として多孔質金属基板に混入した銅の洗浄に特に効果的である。
【００１９】
請求項７に記載の発明は、多孔質金属基板からなる芯材に活物質を担持させたものを正極板として備えるアルカリ蓄電池の製造方法であって、請求項１〜６のいずれかに記載の極板用芯材の洗浄方法を用いて前記芯材を洗浄する工程を備えることをその要旨としている。
【００２０】
上記製造方法では、極板用の芯材として用いられる多孔質金属基板に混入した金属不純物の洗浄をより効率的に行うことができるため、金属不純物の混入の少ない正極板を備えた信頼性の高いアルカリ蓄電池をより効率的に製造することができるようになる。
【発明の効果】
【００２１】
本発明によれば、多孔質金属基板の表面に凹部を形成したことにより、積層された平板間に隙間ができるようになる。そして金属不純物の洗浄中に溶液がその隙間を通じて積層された平板間に溶液が入り込むようになり、多孔質金属基板の全体に広く行き渡るようになることから、金属不純物の洗浄をより効率的に行うことができるようになる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
以下、本発明の極板用芯材の洗浄方法及びそれを使用したアルカリ蓄電池の製造方法を具体化した一実施形態を、図１〜図１０を参照して詳細に説明する。
本実施形態では、図１に示されるように、アルカリ蓄電池の正極板の製造を大きくは、次の工程（１）〜工程（８）を通じて行うようにしている。
（１）大板形成：正極板の芯材となる多孔質金属基板を適切な長さに切断して、複数の正極板を採取するための大板を形成する。
（２）リード溶着：形成された大板の表面にリードを溶着する。
（３）位置決め用孔の形成：大板に位置決め用の孔を形成する。
（４）金属不純物の洗浄：大板を複数積層して、洗浄用の溶液に浸し込むことで、多孔質金属基板に混入した金属不純物を洗浄して取り除く。
（５）溶液洗浄：多孔質金属基板に残留した金属不純物洗浄用の溶液を取り除くべく純水等の洗浄液で大板を洗浄する。
（６）乾燥：溶液洗浄後の多孔質基板に残留した洗浄液を乾燥させる。
（７）活物質の担持：洗浄後の大板に活物質を担持させる。
（８）単板切断：大板を個々の正極板に切断する。
【００２３】
以下、上記各工程（１）〜（８）の詳細について説明する。なお、ここでは、正極板の芯材となる多孔質金属基板として発泡ニッケル基板を採用する正極板を製造する場合について説明する。もっとも、正極板の芯材となる多孔質金属基板としては、焼結合金基板などの他の材質の基板を使用することも可能であり、その場合にも同様の製造手順を適用することができる。
【００２４】
正極板は、複数枚の正極板が採取可能な大板の状態で各種の加工や処理を行った後、その大板から個々の正極板を切り離すことで製造されている。そこで正極板の製造に際してはまず、コイル状に捲回された多孔質金属基板のフープから必要な長さ分を引き出して切断し、図２に示されるような大板１０を形成するようにしている。なおここでは、１枚の大板１０から８枚の正極板が採取されるようになっている。ちなみに実施形態では、この大板１０が上述の「多孔質金属基板の平板」に相当する構成となっている。
【００２５】
次に、図３に示されるように、その形成された大板１０に対するリード１１の溶着が行われる。ここでは、同図３に示すように、２本のリード１１が大板１０の表面に溶着される。本実施形態では、リード１１の溶着を超音波溶着にて行うようにしている。この超音波溶着に際しては、リード１１の溶着部分や、大板１０の両側部１０ａ及び中央部１０ｂの表面に圧力が印加される。そのため、図４に示すように、リード１１溶着後の大板１０の表面には、その圧力の印加された部分が窪んで、凹凸が形成されるようになる。なお本実施形態では、この工程が、上述の「凹部形成工程」に相当するものとなっている。
【００２６】
続いてリード１１の溶着された大板１０に、図５に示すように、位置決め用の孔１２を形成する。本実施形態では、それぞれ形状の異なる２つの位置決め用の孔１２が、ここで形成されている。なお本実施形態では、この工程が、上述の「位置決め用の孔の形成工程」に相当するものとなっている。
【００２７】
こうしてリード１１が溶着され、位置決め用の孔１２の形成された大板１０は、その内部に混入した金属不純物である銅を取り除くための洗浄工程に送られる。ここでの銅の洗浄は、図６に示されるように、リード１１が溶着され、位置決め用の孔１２の形成された大板１０を複数積層したもの（１４）を、密封されたチャンバ１３の内部に配置して行われる。チャンバ１３の上部には、銅洗浄用の溶液を供給するための供給口１５が設けられ、その下部には、溶液を排出するための廃液口１６が設けられている。そしてチャンバ１３の内部に上記大板１０を複数積層して配置した後、供給口１５より溶液を供給する。このときに廃液口１６を閉じることでチャンバ１３内に溶液を貯め、大板１０をその貯められた溶液に浸し込むことで、銅の洗浄が行われるようになっている。なお、ここでは、そうした銅洗浄用の溶液として、アンモニウムイオンと過酸化水素とを含有する水溶液を使用するようにしている。
【００２８】
さて上記のように、リード１１の溶着を通じて表面に凹凸の設けられた大板１０を積層すると、図７に示すように、積層された大板１０間に隙間が形成されるようになる。このときの大板１０に形成された凹部の少なくとも一方の端部が、チャンバ１３内に貯められた溶液に接触することにより、溶液が大板１０間に入り込むようになる。このように大板１０に凹部を形成したことで、凹部の上下面に加え、その側面からも溶液が多孔質金属基板の内部に入り込むようになる。そのため、多孔質金属基板の全体に溶液が広く行き渡るようになる。また大板１０に形成された位置決め用の孔１２を通じても、積層された大板１０間に溶液が入り込むようになるため、多孔質金属基板に溶液が更に好適に行き渡るようになる。そのため、比較的短い時間で、多孔質金属基板に混入した銅を効果的に取り除くことができるようになる。ちなみに、本実施形態では、こうした工程が、上述の「金属不純物洗浄工程」に相当するものとなっている。
【００２９】
なお図７では、大板１０を積層する際に、各大板１０に形成された凹部の向きが同一となるように積層が行われているが、そうした凹部の向きを積層順に異ならせるように大板１０を積層するようにしても良い。すなわち、隣接する大板１０の凹部の位置を敢て一致させないように大板１０の積層を行うようにしても良い。こうした場合には、積層した大板１０間への溶液の広がりを更に高めることができる。
【００３０】
こうして積層された大板１０を上記溶液中に規定の時間浸し込んだ後、多孔質金属基板の内部に残留した溶液を取り除くための溶液洗浄が行われる。この溶液洗浄は、廃液口１６を通じてチャンバ１３の内部から溶液を排出した後、上記供給口１５から溶液洗浄用の洗浄液を、積層した状態でチャンバ１３の内部に配置された大板１０に照射することで行われる。このときの洗浄液としては、例えば純水を使用する。なお本実施形態では、この工程が、上述の「溶液洗浄工程」に相当するものとなっている。
【００３１】
ここで溶液洗浄を行うのは次の理由による。溶液に含まれるアンモニウムイオンが多孔質金属基板にアンモニアとして残留すると、そのアンモニアは、電解液中で水酸化アンモニウムとなり、正極のオキシ水酸化ニッケルを還元し、その際に放電を発生させる。一方、アンモニア自身は、正極上で酸化されて窒素酸化物イオンに変化して、負極上に拡散する。負極上に拡散された窒素酸化物イオンは、水素吸蔵合金の水素脱蔵反応を引き起し、その際に放電を発生させる。更に窒素酸化物は還元されてアンモニウムイオンに戻る。そのため、上記反応が繰り替えされることとなり、自己放電量を増大させて、アルカリ蓄電池の蓄電池としての性能を低下させることになる。そこで、こうした不具合を回避するため、上記溶液洗浄を行うこととしている。なお、上記自己放電に際しての正極、負極の化学反応式は、以下に示される通りとなっている。
【００３２】
【化１】
0005060215.tif 000002
こうした溶液洗浄に供された大板１０は乾燥された後に、活物質の担持工程に送られる。ここでの活物質の担持は、図８に示される大板１０表面の活物質塗着部１７に、水素吸蔵合金粉末、導電材及び結着剤からなる活物質ペーストを塗着することで行われる。
【００３３】
そして最後に、活物質の担持された大板１０は単板切断工程に送られる。この工程では、大板１０は、図９に破線で示されるように切断され、個々の正極板に切り離される。こうして、図１０に示されるような、正極板１８が製造される。そしてこの製造された正極板１８を必要な枚数組付けることで、多孔質金属基板からなる芯材に活物質を担持させたものを正極板１８として備えるアルカリ蓄電池が製造されるようになる。
【００３４】
以上説明した本実施形態によれば、以下のような効果を得ることができる。
（１）本実施形態では、予めリード１１の溶着された多孔質金属基板の大板１０を複数積層して溶液に浸し込むことで、アルカリ蓄電池の正極板の芯材として用いられる多孔質金属基板に混入した金属不純物である銅を洗浄するようにしている。リード１１の溶着に際しては、その過程で、大板１０の表面に凹凸が設けられるようになる。そしてそうした表面に凹凸の設けられた大板１０を複数積層すると、積層された大板１０間に隙間が形成されるようになる。洗浄中に溶液は、そうした隙間を通じて積層された大板１０間に入り込んで、多孔質金属基板の全体に広く行き渡るようになる。そのため、混入した金属不純物の洗浄をより効率的に行うことができるようになる。
【００３５】
（２）本実施形態では、上記銅の洗浄工程に先立って、大板１０に位置決め用の孔１２を形成するようにしている。そのため、洗浄中に溶液が、こうした位置決め用の孔１２を通じても、積層された大板１０間に入り込み、多孔質金属基板に溶液が更に好適に行き渡るようになる。
【００３６】
（３）本実施形態では、洗浄液を積層された大板１０に照射することで、銅洗浄工程にて多孔質金属基板に残留した溶液を洗浄するようにしている。そのため、アンモニウムイオンのような、銅洗浄用溶液の残留成分が、アルカリ蓄電池に与える悪影響を好適に抑制することができる。
【００３７】
（４）本実施形態では、正極板１８が複数採取される大板１０の状態で、正極板１８の製造に係る各種の加工や処理を行うようにしている。そのため、より効率的に正極板１８を製造することができる。
【００３８】
（５）本実施形態では、多孔質金属基板からなる芯材に活物質を担持させたものを正極板１８として備えるアルカリ蓄電池の製造に際し、正極板１８の芯材となる多孔質金属基板の銅洗浄を上述の態様で行うようにしている。そのため、極板用の芯材として用いられる多孔質金属基板に混入した金属不純物の洗浄をより効率的に行うことができ、金属不純物の混入の少ない正極板を備えた、信頼性の高いアルカリ蓄電池をより効率的に製造することができるようになる。
【００３９】
なお、上記実施形態は以下のように変更してもよい。
・上記実施形態では、リード１１を超音波溶着にて大板１０の表面に取り付けるようにしていたが、熱溶着や振動溶着、レーザ溶着などの他の溶着法を用いてリード１１の取り付けを行うようにしても良い。いずれの溶着法を採用するにせよ、リード１１の溶着によっては大板１０の表面に凹凸が設けられるようになり、金属不純物の洗浄に際して積層される大板１０間に隙間が形成されるようになる。
【００４０】
・上記実施形態では、リードの溶着に応じて多孔質基板の表面に凹部を形成するようにしていたが、リードの溶着とは別途に凹部の形成を行うようにしても良い。この場合には、金属不純物の洗浄後にリードの溶着を行うことも可能となる。
【００４１】
・上記実施形態では、大板１０に形成された凹部の位置が一致するように大板１０の積層を行うようにしていたが、隣接して積層される大板１０の間でそうした凹部の位置が一致しないように大板１０の積層を行うようにしても良い。すなわち、大板１０の向きを順次変更しながら、その積層を行うようにしても良い。こうした場合にも、大板１０の表面に凹部が形成されていさえすれば、溶液の行き渡りを良好とすることができるようになる。
【００４２】
・上記実施形態では、金属不純物の洗浄に使用する溶液として、アンモニウムイオンと過酸化水素とを含有する水溶液を使用するようにしていたが、必要に応じてそれ以外の溶液を使用するようにしても良い。例えば銅以外の金属不純物の混入が問題となる場合には、その洗浄には、上記水溶液以外の別種の溶液が必要となることがある。また、金属不純物の洗浄後にその洗浄に使用した溶液を取り除くために使用される洗浄液として、純水以外の洗浄液を使用するようにしても良い。
【００４３】
・上記実施形態では、大板形成工程、凹部形成工程、位置決め用孔の形成工程の順に加工を行った後、金属不純物の洗浄工程を行うようにしていたが、洗浄工程前の各工程の実行順序はこれに限らず、任意に変更することが可能である。例えば大板１０の切り出し前に凹部形成や位置決め用孔の形成を行うようにしても良い。要は、金属不純物の洗浄に先立って、凹部形成や位置決め用孔の形成を予め行いさえすれば、積層された大板１０間に溶液を行き渡らせて金属不純物の洗浄をより効果的に行うことが可能となる。
【００４４】
・上記実施形態では、金属不純物の洗浄前に位置決め用の孔１２を形成するようにしていたが、そうした位置決め用の孔１２の形成が不要であれば、この工程を割愛しても良い。位置決め用の孔１２が無くても、リード溶着に際して大板１０の表面に凹凸が形成されていれば、洗浄中に溶液をより行き渡り易くすることはできる。
【００４５】
・上記実施形態では、大板１０の状態で金属不純物の洗浄を行うようにしていたが、個々の極板に切り離した状態で洗浄を行うようにしても良い。その場合であれ、予めその表面に凹部を形成しておけば、積層された極板間に溶液がより良好に行き渡るようになり、金属不純物の洗浄をより効率的に行うことができるようになる。
【図面の簡単な説明】
【００４６】
【図１】本発明の一実施形態についてそのアルカリ蓄電池の正極板の製造手順を示すフローチャート。
【図２】同実施形態での正極板の製造過程において形成される大板の平面構造を示す平面図。
【図３】同実施形態での正極板の製造過程においてその凹部形成後の大板の平面構造を示す平面図。
【図４】同じく凹部形成後の大板についてその断面構造を示す断面図。
【図５】同実施形態での正極板の製造過程においてその位置決め用孔形成後の大板の平面構造を示す平面図。
【図６】同実施形態での正極板の製造過程においてその金属不純物の洗浄態様を模式的に示す略図。
【図７】同実施形態での正極板の製造過程においてその金属不純物洗浄中の積層された大板の断面構造を示す断面図。
【図８】同実施形態での正極板の製造過程においてその活物質担持後の大板の平面構造を示す平面図。
【図９】同実施形態での正極板の製造過程においてその単板切断に際しての大板の切断態様を示す平面図。
【図１０】同実施形態での正極板の製造過程を通じて製造された正極板の平面構造を示す平面図。
【図１１】従来における極板用芯材の金属不純物の洗浄態様を模式的に示す略図。
【符号の説明】
【００４７】
１０…大板（多孔質金属基板の平板）、１１…リード、１２…位置決め用の孔、１３…チャンバ、１４…積層された大板、１５…供給口、１６…廃液口、１７…活物質塗着部、１８…正極板、５０…多孔質金属基板のフープ、５１…金属不純物洗浄用の溶液。
【図１】
0005060215.tif 000003
【図２】
0005060215.tif 000004
【図３】
0005060215.tif 000005
【図４】
0005060215.tif 000006
【図５】
0005060215.tif 000007
【図６】
0005060215.tif 000008
【図７】
0005060215.tif 000009
【図８】
0005060215.tif 000010
【図９】
0005060215.tif 000011
【図１０】
0005060215.tif 000012
【図１１】
0005060215.tif 000013