JP2006286365A - 端子付集電材及びこれを用いた電気化学素子 - Google Patents

Abstract

【課題】 端子と集電材との間の接合強度が強く、また端子自体及び集電材と端子との間の抵抗が低いことによって抵抗の低い端子付集電材を提供すること。
【解決手段】 本発明の端子付集電材は、活物質が充填されて電極となる集電材本体に、エキスパンドメタルからなる端子が接合された端子付集電材であり、前記端子は孔の長目方向中心間距離（ＬＷ）の、孔の短目方向中心間距離（ＳＷ）に対する比（ＬＷ／ＳＷ）が１．９〜５、かつ孔数密度が３０〜１３０個／ｃｍ^２のエキスパンドメタルからなる。
【選択図】 図１

Description

本発明は端子付集電材及びこれを用いた電気化学素子、例えば、アルカリ二次電池、リチウムイオン二次電池、若しくは電気二重層キャパシタに関する。

従来、アルカリ二次電池は、高信頼性でかつ小型軽量化が可能であるため、ポータブル機器から産業用大型設備までの各種装置の電源として多用されている。このアルカリ二次電池においては、一般的に正極としてニッケル電極が使用され、このニッケル電極は、集電機能を分担する集電材に、電池反応を生起させるための正極活物質を担持させたものからなる。この集電材として、ニッケル粉末を焼結した焼結ニッケル板やパンチングニッケル板などが広く用いられてきた。電池の容量は集電材の空隙中に充填された活物質の量によって決まり、この活物質の充填量は集電材の空隙率によって決まるため、集電材の空隙率はできるだけ大きいのが好ましい。

ところが従来の焼結ニッケル板やパンチングニッケル板は空隙率が７５〜８０％と低い上に、活物質を高密度に充填することが困難であるため、空隙率が高く、活物質を高密度に充填することができる集電材として、本願出願人は「スルホン化処理、フッ素ガス処理又はビニルモノマーのグラフト処理により親水化された不織布と、前記不織布の表面に形成されたニッケルめっき膜とを備えたアルカリ二次電池用集電材」を提案した（特許文献１）。この集電材は帯状に形成され、電池の封入板又は電池の缶底へと導電させる外部端子を取り付ける箇所を押し潰し、活物質を含むペーストを充填、乾燥、圧延した後、更に前記押し潰した箇所に外部端子としてのニッケル片をスポット溶接して、端子付電極（端子付正極又は端子付負極）となる。そして、この端子付正極と端子付負極との間にセパレータを介在させた電極群を形成し、この電極群を電池ケースへ収容して電池を形成できる。この集電材自体は確かに集電性能の高いものであったが、通常外部端子として使用されているニッケル片をスポット溶接して端子付電極を製造すると、集電材と外部端子との接合強度が弱いため電極群を形成する際に外部端子が外れるという問題や、外部端子と集電材との間の抵抗が高いため、ハイレート放電特性に劣る、などの問題があった。

このような問題点を解決するために、「ニッケルめっきが施された不織布からなる集電材に、１又は２以上の正極又は負極端子が金属テープを介して前記集電材に溶接されたアルカリ二次電池用電極」が提案されている（特許文献２）。この金属テープとしては、ニッケル線を編んだ網又はニッケル線からなる不織布を開示している。この電極はニッケル線を編んだ網又はニッケル線からなる不織布を溶接しているため溶接強度は強いものの、ニッケル線を編んだ網又はニッケル線からなる不織布自体の抵抗が高く、ハイレート放電特性に劣る、という問題があった。

以上はアルカリ二次電池に関してであるが、他の電気化学素子（例えば、リチウムイオン二次電池又は電気二重層キャパシタ）においても同様の問題があった。

特開２００１−３１３０３８号公報（特許請求の範囲、段落番号００３２、実施例５〜６など） 特開２００２−３１９４１０号公報（請求項１、請求項５など）

本発明は上述のような問題点を解決するためになされたもので、端子と集電材との間の接合強度が強く、また端子自体及び集電材と端子との間の抵抗が低いことによって抵抗の低い端子付集電材を提供することを目的とする。また、この端子付集電材を用いた電気化学素子を提供することも目的とする。

本発明の請求項１にかかる発明は、「活物質が充填されて電極となる集電材本体に、エキスパンドメタルからなる端子が接合された端子付集電材であり、前記端子は孔の長目方向中心間距離（ＬＷ）の、孔の短目方向中心間距離（ＳＷ）に対する比（ＬＷ／ＳＷ）が１．９〜５、かつ孔数密度が３０〜１３０個／ｃｍ^２のエキスパンドメタルからなることを特徴とする端子付集電材。」である。

本発明の請求項２にかかる発明は、「集電材本体が、不織布にめっきを施しただけで、不織布を熱分解除去していないものからなることを特徴とする、請求項１記載の端子付集電材。」である。

本発明の請求項３にかかる発明は、「集電材本体が長方形状を有し、集電材本体の一辺全てに端子が接合されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の端子付集電材。」である。

本発明の請求項４にかかる発明は、「更に金属片からなる外部端子が端子に接合されていることを特徴とする、請求項３記載の端子付集電材。」である。

本発明の請求項５にかかる発明は、「請求項１〜請求項４のいずれかに記載の端子付集電材を用いた電気化学素子。」である。

本発明の請求項６にかかる発明は、「アルカリ二次電池、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタの中から選ばれる電気化学素子であることを特徴とする、請求項５記載の電気化学素子。」である。

本発明の請求項１にかかる発明は、端子が特定のエキスパンドメタルからなり、アンカー効果によって、集電材本体と端子との接合強度が強いため、電極群の形成時に端子が外れることがなく、しかも集電材本体と端子との間の抵抗が低い。また、従来のニッケル線を編んだ網やニッケル線からなる不織布は、ニッケル線同士の交差点は接触の程度が低かったり、接触していないニッケル線もあるなど、抵抗が高いものであったのに対して、本発明の端子付集電材の端子であるエキスパンドメタルは孔の周囲は完全に繋がった状態にあり、抵抗が低いため、抵抗の低い端子付集電材である。

本発明の請求項２にかかる発明は、集電材本体が不織布を熱分解除去していないめっきした不織布からなるため、端子を接続する際に、端子構成金属とめっき金属との接合のみではなく、めっきした不織布を構成する樹脂が溶け出すことによるアンカー効果も作用し、接合強度が強い。

本発明の請求項３にかかる発明は、電極群を形成した後、端子に集電板を接合することによって、ハイレート放電を可能とすることができる。

本発明の請求項４にかかる発明は、外部端子が端子に接合されているため、電気化学素子を製造する際に、端子に集電板を接合するという、機械的に複雑な工程を省くことができる、簡易に電気化学素子を製造できるものである。

本発明の請求項５にかかる発明は、端子と集電材本体との接合強度が強い端子付集電材を使用しているため、電極群構成時に端子が外れることによる不良を発生させることなく製造できる電気化学素子である。また、端子自体の抵抗及び端子と集電材本体との間の抵抗が低いため、電極からの電気の出し入れがスムーズで、充放電効率の高いものである。そのため利用率が高く、高率充放電特性に優れた電気化学素子であることができる。

本発明の請求項６にかかる発明は、不良を発生させることなく製造でき、また、充放電効率が高く、利用率が高く、しかも高率充放電特性に優れるアルカリ二次電池、リチウムイオン二次電池、又は電気二重層キャパシタであることができる。特に、請求項３にかかる発明の端子付集電材を使用したアルカリ二次電池はハイレート放電できるアルカリ二次電池であることができる。

本発明の集電材本体は充填された活物質を担持するとともに、活物質の電荷を集める作用をするもので、公知のものを使用できる。例えば、焼結ニッケル板、パンチングニッケル板、発泡体や不織布などの多孔体にめっきを施したもの（発泡体や不織布を熱分解除去しても、していなくても良い）などを使用できる。

これらの中でも、不織布にめっきを施しただけで、不織布を熱分解除去していないものを集電材本体として好適に使用できる。端子を接続する際に、端子構成金属とめっき金属との接合のみではなく、めっきした不織布を構成する樹脂が溶け出すことによるアンカー効果によって、集電材本体と端子との接合強度が強くなるためである。また、不織布は従来の発泡ニッケルや金属箔などと比較して比表面積が大きく、活物質や活性炭との接触面積が大きいため、利用率が高く、高率充放電特性に優れた電気化学素子を製造することができる。更には、不織布は柔軟性に優れるため、電極群作製時（例えば、巻回時）にひび割れが生じず、ひび割れにより生じるエッジが原因の短絡が発生しないという効果、及び電極群(正極、負極及びセパレータ)の密着性が向上し、内部インピーダンスが低くなり、利用率が高く、高率充放電特性に優れた電気化学素子を製造できるという効果を奏する。この集電材本体の中でも、親水化処理した不織布にめっきを施したものを特に好適に使用できる。めっき膜と不織布との密着性に優れ、電気化学素子の組み立て時や充放電を繰り返してもめっき膜が脱落したりすることがないためである。

本発明の集電材本体は常法により製造することができる。例えば、好適である親水化処理した不織布にめっきを施した集電材本体は、次のようにして製造することができる。まず、カード法、エアレイ法、メルトブロー法、或いはスパンボンド法のような乾式法により、又は湿式法により繊維ウエブを形成する。なお、繊維ウエブを構成する繊維は端子付集電材の使用用途（電気化学素子）によって異なる。例えば、アルカリ二次電池用に用いる場合には、ポリオレフィン系繊維及び／又はポリアミド系繊維を使用することができ、リチウムイオン二次電池用に用いる場合には、ポリオレフィン系繊維、芳香族ポリアミド繊維、ポリイミド繊維、全芳香族ポリエステル繊維、ポリアミドイミド繊維、芳香族ポリエーテルアミド繊維、及び／又はポリベンゾイミダゾール繊維を使用することができ、電気二重層キャパシタ用に用いる場合には、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維、ポリエステル系繊維、及び／又はセルロース系繊維を使用することができる。

次いで、絡合処理（水流絡合処理、ニードルパンチ処理）、融着処理或いは接着処理を単独で、又は併用して前記繊維ウエブを結合して、不織布を製造できる。特に、融着処理によって繊維を融着させると、不織布の強度に優れているため好適である。なお、融着処理によって繊維を融着させる場合には、繊維として他の繊維よりも融点の低い樹脂（低融点樹脂）を繊維表面に備えた低融点繊維（特には、低融点樹脂に加えて、低融点樹脂よりも融点の高い高融点樹脂を備える複合繊維が好ましい）を繊維ウエブ中に含ませておくのが好ましい。

次いで、常法により不織布に親水化処理を実施する。この親水化処理としては、例えば、スルホン化処理、フッ素ガス処理、ビニルモノマーのグラフト処理、或いはコロナ放電処理などを挙げることができる。

そして、常法により親水化処理した不織布をめっきして、集電材本体を製造することができる。例えば、無電解めっき法により親水化処理した不織布をめっきすることができ、無電解めっき法により親水化処理された不織布に無電解めっき膜を形成した後に、更に電解めっき法により電解めっき膜を形成するのが好ましい。なお、親水化処理した不織布へのメッキ量は集電材本体の質量の３０〜７０％であるのが好ましい。３０％未満であると、抵抗が高くなる傾向があり、７０％を超えると、めっき金属により繊維が太くなり、集電材本体の孔径が小さくなる結果、活物質の充填性が悪くなる傾向があるためである。また、めっき金属の種類は電解液や電気化学素子の反応により劣化が起こらない金属であれば良く、例えばアルカリ二次電池ではニッケル、リチウムイオン二次電池では負極用として銅、正極及び負極用としてニッケル又はチタン、電気二重層キャパシタではニッケル又はチタンを挙げることができる。

本発明の端子付集電材は上述のような集電材本体にエキスパンドメタルからなる端子が接合されたもので、エキスパンドメタルは孔のある凹凸構造を有するため、アンカー効果によって集電材本体との接合強度が強い。そのため、電極群の形成時に端子が外れることがなく、しかも集電材本体と端子との間の抵抗が低いものである。また、エキスパンドメタルはスリットを入れた後にスリット方向と直交する方向に引き伸ばすことによって孔を形成したもので、孔の周囲は完全に繋がった状態にあり、端子自体の抵抗が低いため、抵抗の低い端子付集電材である。つまり、従来提案されているようなニッケル線を編んだ網やニッケル線からなる不織布は、ニッケル線同士の交差点において接触の程度が低かったり、接触していないニッケル線もあるなど、抵抗が高いものであったのに対して、本発明の端子付集電材の端子であるエキスパンドメタルの孔の周囲は完全に繋がった状態にあり、端子自体の抵抗が低いため、抵抗の低い端子付集電材である。

また、この端子は端子付集電材の使用用途（電気化学素子）に適した金属から構成されていれば良く、特に限定するものではないが、例えば、アルカリ二次電池ではニッケル、リチウムイオン二次電池では負極用として銅、正極及び負極用としてニッケル又はチタン、電気二重層キャパシタではニッケル又はチタンを挙げることができる。

ここで、エキスパンドメタルからなる端子について、図１をもとに説明する。エキスパンドメタル１は貫通孔２と、貫通孔２を取り囲むストランド３を多数備えており、ストランド３同士の接合部（図１における３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ）は完全に繋がった状態にある。

このようなエキスパンドメタル（端子）において、孔の長目方向中心間距離（図１におけるＬＷ）の、孔の短目方向中心間距離（図１におけるＳＷ）に対する比（ＬＷ／ＳＷ）が１．９〜５、かつ孔数密度が３０〜１３０個／ｃｍ^２である必要がある。比（ＬＷ／ＳＷ）が１．９未満であると、エキスパンドメタル製造時にストランド３同士の接合部にひびが入りやすく、エキスパンドメタル自体の抵抗が高くなる傾向があり、他方で、比（ＬＷ／ＳＷ）が５を超えると、貫通孔１つあたりの面積が小さくなり、集電材本体とのアンカー効果が作用しにくく、端子と集電材との密着性が低くなり、抵抗が高くなる傾向があるためで、好ましい比（ＬＷ／ＳＷ）は２〜５であり、更に好ましい比（ＬＷ／ＳＷ）は３〜５である。

また、孔数密度が３０個／ｃｍ^２未満であると、集電材本体とのアンカー効果が作用しにくく、端子と集電材との密着性が低くなり、抵抗が高くなる傾向があり、他方で、孔数密度が１３０個／ｃｍ^２を超えると、貫通孔が多くなり過ぎて、端子自体の抵抗が高くなる傾向があるためで、好ましい孔数密度は４０〜１２０であり、更に好ましい孔数密度は６０〜１００である。

なお、エキスパンドメタルの孔の長目方向中心間距離（ＬＷ）及び孔の短目方向中心間距離（ＳＷ）は、前記比（ＬＷ／ＳＷ）が１．９〜５の範囲内にあれば良く、特に限定するものではないが、例えば、集電材本体が長方形（接合辺の長さ：２００ｍｍ程度）を有し、集電材本体の一辺全てに端子を接合（接合幅：３ｍｍ程度）する場合には、長目方向中心間距離（ＬＷ）が３ｍｍ以下で、短目方向中心間距離（ＳＷ）が１．５ｍｍ以下であるのが好ましい。より好ましくは、長目方向中心間距離（ＬＷ）が２．５ｍｍ以下で、短目方向中心間距離（ＳＷ）が１．３ｍｍ以下で、更に好ましくは長目方向中心間距離（ＬＷ）が１．５ｍｍ以下で、短目方向中心間距離（ＳＷ）が０．７ｍｍ以下である。なお、アンカー効果を効果的に発揮できる限り、下限は特に限定するものではないが、長目方向中心間距離（ＬＷ）が０．５ｍｍ以上であるのが好ましく、短目方向中心間距離（ＳＷ）が０．２ｍｍ以上であるのが好ましい。

また、エキスパンドメタルの厚さ（図１におけるＴ）は端子付集電材の使用用途（電気化学素子）によって異なり、特に限定するものではない。例えば、円筒型の電池に用いる場合、電極群を形成する際に端子付集電材とセパレータとを円筒状に巻回する必要があり、巻回することのできる柔軟性が必要であるため、エキスパンドメタルの厚さは０．５ｍｍ以下であるのが好ましい。他方で、薄すぎるとエキスパンドメタルの強度が弱くなり、また、電気抵抗が高くなる傾向があるため、０．０１ｍｍ以上であるのが好ましい。これらのバランスを考慮すると、エキスパンドメタルの厚さは０．０５〜０．３ｍｍであるのがより好ましい。

また、エキスパンドメタルの目開きの形状（つまり貫通孔２の形状）は特に限定するものではないが、例えば、菱形、亀甲形、銀杏形などを挙げることができる。

このようなエキスパンドメタルからなる端子と集電材本体との接合は、抵抗が低いように、エキスパンドメタルの長目方向が電気の移動方向（例えば、アルカリ二次電池の場合には蓋方向、又は電池缶底方向）と一致するように接合するのが好ましい。

このような端子の形状は特に限定するものではないが、一般的に長方形である。

また、端子は、例えば、スポット溶接機、シーム溶接機、超音波溶接機、或いはヒートシーラー等によって、集電材本体と接合することができる。なお、集電材本体がめっきした不織布で、不織布が熱分解除去していないものからなる場合には、端子と集電材本体との接合強度が強くなるように、不織布を構成する樹脂が溶け出る条件下で接合するのが好ましい。

なお、端子は集電材本体の一部に接合されていれば良いが、図２に端子付集電材の平面図を示すように、集電材本体１１が長方形状を有し、集電材本体１１の一辺全てに端子１２が接合されていると、この端子付集電材１０を用いて電極群を形成した後、端子１２に集電板を接合することによって、ハイレート放電が可能な電気化学素子を製造することができるという特長がある。

また、別の端子付集電材の平面図を図３に示すように、上述のような端子付集電材の端子（以下、「ベース端子」ということがある）に、更に金属片からなる外部端子２３を接合した端子付集電材２０（以下、「第２端子付集電材」といい、上述の端子付集電材を「第１端子付集電材」という）を挙げることができる。この第２端子付集電材は外部端子２３が更に接合されているため、電気化学素子を製造する際に、端子に集電板を接合するという、機械的に複雑な工程を省くことができる、簡易に電気化学素子を製造できるものである。なお、図３における第２端子付集電材においては、外部端子２３が１本しか接合されていないが、ベース端子２２からの集電性を向上させるために、複数本接合されているのがより好ましい。

この外部端子である金属片も電解液や電気化学素子の反応により劣化が起こらない金属からなれば良く、例えば、アルカリ二次電池ではニッケル、リチウムイオン二次電池では負極用として銅、正極及び負極用としてニッケル又はチタン、電気二重層キャパシタではニッケル又はチタンを挙げることができる。

この外部端子のベース端子への接合はベース端子と集電材本体との接合と同様に、スポット溶接機、シーム溶接機、超音波溶接機、或いはヒートシーラー等によって実施することができる。なお、外部端子のベース端子への接合はベース端子と集電材本体との接合と一緒に実施することができるし、別に実施することもできる。また、外部端子はベース端子と集電材本体との間に介在させても、ベース端子の外側に配置させても良い。

本発明の電気化学素子は上述のような本発明の第１又は第２端子付集電材を用いたものであるため、電極群を形成する際に端子が外れることなく製造できるものであり、また、抵抗が低く、ハイレート放電特性にも優れている。本発明の電気化学素子としては、特に限定するものではないが、例えば、アルカリ二次電池、リチウムイオン二次電池、若しくは電気二重層キャパシタなどを挙げることができる。

本発明の電気化学素子は本発明の第１又は第２端子付集電材を用いていること以外は、従来の電気化学素子と全く同様であることができる。例えば、ニッケル水素電池は、正極活物質として水酸化ニッケルを本発明の第１又は第２端子付集電材に充填し、担持させて正極を構成し、負極活物質として水素吸蔵合金を本発明の第１又は第２端子付集電材に充填し、担持させて負極を構成する。また、正極と負極との間にセパレータが介在した電極群がアルカリ電解液と一緒に電池缶に封入された構造を有する。正極はベース端子又は外部端子を通じて電池缶の蓋に接合され、負極は電池缶内部側面に接触或いはベース端子又は外部端子によって電池缶底に接合された状態にある。なお、ハイレート用のアルカリ二次電池の場合には、集電材本体が長方形状を有し、集電材本体の一辺全てにベース端子が接合された第１端子付集電材を用いた電極群が、集電板を介して電池缶の蓋に接合された構造を有するのが好ましい。

別の電気化学素子であるリチウムイオン二次電池は、例えば、正極活物質としてリチウム含有金属酸化物、硫化物または塩化物のようなリチウム含有金属化合物のペーストを、本発明の第１又は第２端子付集電材に充填し、担持させて正極を構成し、負極活物質としてリチウム金属やリチウム合金、及びリチウムを吸蔵、放出可能なカーボンまたはグラファイトを含む炭素材料（例えばコークス、天然黒鉛や人造黒鉛などの炭素材料）、複合スズ酸化物を本発明の第１又は第２端子付集電材に充填し、担持させて負極を構成する。また、正極と負極との間にセパレータが介在した電極群が電解液（例えば、エチレンカーボネートとジエチルカーボネートの混合溶媒にＬｉＰＦ_６を溶解させた非水電解液）と一緒に電池缶に封入された構造を有する。正極はベース端子又は外部端子を通じて電池缶の蓋に接合され、負極は電池缶内部側面に接触或いはベース端子又は外部端子によって電池缶底に接合された状態にある。

なお、リチウムイオン二次電池に使用されている集電材としては、従来、厚さが１０〜２０μｍ程度の箔が使用されているため、本発明の第１又は第２端子付集電材も目付が低く、薄いものが適しているが、目付を低くすると金属量も少なくなり、ベース端子として金属シートを用いた場合には、ベース端子の接合が困難となる傾向があるが、めっきを施しただけで不織布を熱分解除去していない集電材本体を使用すると、めっきした不織布を構成する樹脂が溶け出すことによるアンカー効果により、金属量が少なくなっても強い接合強度が得られるため、目付が低く、薄い第１又は第２端子付集電材を備えたリチウムイオン二次電池も製造できる。

更に別の電気化学素子である電気二重層キャパシタは、例えば、少なくとも活性炭を含有する分極性電極材に導電性炭素粒子を添加し、アルコール類、ケトン類、エステル類、アミド類を溶媒としたペーストを、本発明の第１又は第２端子付集電材に充填し、担持させた正極及び負極から構成される。また、正極と負極との間にセパレータが介在した電極群が電解液（テトラフルオロボレート塩、パークロライド塩、ヘキサフルオロフォスフェート塩などの電解質が、カーボネート類、ラクトン類、エーテル類、ジメチルスルホキシドなどの溶媒に溶解させたもの）と一緒に外装缶に封入された構造を有する。正極はベース端子又は外部端子を通じて外装缶の蓋に接合され、負極はベース端子又は外部端子によって缶底に接合された状態にある。

以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではない。

（実施例１〜６、比較例１〜４）
ポリプロピレンを芯成分とし、高密度ポリエチレンを鞘成分とする芯鞘型複合繊維Ａ（繊度：６．６ｄｔｅｘ、繊維長：５ｍｍ）を７０ｍａｓｓ％と、ポリプロピレンを芯成分とし、高密度ポリエチレンを鞘成分とする芯鞘型複合繊維Ｂ（繊度：０．８ｄｔｅｘ、繊維長：５ｍｍ）を３０ｍａｓｓ％とを混合したスラリーを用い、湿式抄造法により繊維ウエブを形成した後、繊維ウエブを温度１３５℃に設定した熱風ドライヤーへ供給し、芯鞘型複合繊維Ａ及びＢの鞘成分を融着させて、目付が７０ｇ／ｍ^２の不織布を製造した。その後、この不織布を発煙硫酸へ浸漬することによってスルホン化処理を実施し、スルホン化不織布を製造した。そして、このスルホン化不織布を無電解メッキ法によりニッケルめっきを施し、集電材本体（めっき量：１０５ｇ／ｍ^２、熱分解除去していない、４０ｍｍ×１００ｍｍの長方形）を製造した。

他方、ベース端子として、表１に示す各種エキスパンドメタル（４ｍｍ×４０ｍｍの長方形）を用意した。また、外部端子として、ニッケルリボン（４ｍｍ×５０ｍｍの長方形）を用意した。

次いで、前記集電材本体の短辺の中間点に４ｍｍだけ重なるように前記ニッケルリボンを配置し、更にその上に、集電材本体の短辺全てを覆うように、エキスパンドメタルベース端子を重ねた後、シーム溶接機によりそれぞれ溶接し、第２端子付集電材を製造した。なお、エキスパンドメタルベース端子は長目方向が集電材本体の長辺と平行となるように、集電材本体の端部から４ｍｍの幅で溶接した。また、この溶接により不織布構成樹脂が溶け出した状態にあった。

（比較例５）
ベース端子としてニッケルシートを用いたこと以外は、実施例１と全く同様にして正極を作製しようとしたが、集電材本体とニッケルシートとを溶接することができず、第２端子付集電材を製造することができなかった。これはニッケルシートが平滑でアンカー効果が生じないためであった。

（比較例６）
ベース端子として１００メッシュのニッケル網を用いたこと以外は、実施例１と全く同様にして、第２端子付集電材を製造した。

（抵抗低下率の測定）
各第２端子付集電材の抵抗低下率を次の手順により測定した。
（１）集電材本体の対向する短辺間の抵抗（Ｒｂ）をＬＣＲメーターにより１ｋＨｚの条件下で測定した。
（２）第２端子付集電材のニッケルリボンとニッケルリボン溶接辺に対向する短辺との間の抵抗（Ｒａ）をＬＣＲメーターにより１ｋＨｚの条件下で測定した。
（３）次の式から抵抗低下率（Ｒｄ）を算出した。
Ｒｄ＝｛（Ｒｂ−Ｒａ）／Ｒｂ｝×１００

この結果は表２に示す通りであった。なお、この抵抗低下率の値が大きい方が、抵抗が大きく下がることを意味するため、この値が大きい方が抵抗が低く、好ましい。

（溶接強度の測定）
各第２端子付集電材のニッケルリボンとニッケルリボン溶接辺に対向する短辺とを、引張強さ試験機（オリエンテック製、テンシロンＵＴＭ−III−１００）のチャック間に固定（チャック間距離：１００ｍｍ）し、速度１００ｍｍ／ｍｉｎ．で引張り、ベース端子剥離時の強さを測定した。この測定を各第２端子付集電材ともに５回づつ行い、その算術平均値を溶接強度とした。この結果は表２に示す通りであった。

表２から明らかなように、本発明の第２端子付集電材は溶接強度が４１Ｎ以上と、集電材本体とベース端子とが強固に接合されたものであり、しかも本発明の第２端子付集電材は抵抗低下率が１０．１％以上の抵抗の低いものであったため、利用率が高く、高率充放電特性に優れた電気化学素子を製造できるものであった。

エキスパンドメタルの斜視図 第１端子付集電材の平面図 第２端子付集電材の平面図

符号の説明

１ エキスパンドメタル
２ 貫通孔
３ ストランド
３ａ、３ｂ、３ｃ、３ｄ ストランド同士の接合部
１０ （第１）端子付集電材
１１ 集電材本体
１２ （ベース）端子
２０ （第２）端子付集電材
２１ 集電材本体
２２ ベース端子
２３ 外部端子

Claims (6)

1. 活物質が充填されて電極となる集電材本体に、エキスパンドメタルからなる端子が接合された端子付集電材であり、前記端子は孔の長目方向中心間距離（ＬＷ）の、孔の短目方向中心間距離（ＳＷ）に対する比（ＬＷ／ＳＷ）が１．９〜５、かつ孔数密度が３０〜１３０個／ｃｍ^２のエキスパンドメタルからなることを特徴とする端子付集電材。
2. 集電材本体が、不織布にめっきを施しただけで、不織布を熱分解除去していないものからなることを特徴とする、請求項１記載の端子付集電材。
3. 集電材本体が長方形状を有し、集電材本体の一辺全てに端子が接合されていることを特徴とする、請求項１又は請求項２に記載の端子付集電材。
4. 更に金属片からなる外部端子が端子に接合されていることを特徴とする、請求項３記載の端子付集電材。
5. 請求項１〜請求項４のいずれかに記載の端子付集電材を用いた電気化学素子。
6. アルカリ二次電池、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタの中から選ばれる電気化学素子であることを特徴とする、請求項５記載の電気化学素子。
   

Images