JP3153426B2 - 電池用電極シートの加工方法 - Google Patents

電池用電極シートの加工方法

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  • Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
  • Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、金属繊維を集電材とし
て含有する電池用電極シート(電池用電極板)の加工手
段に係り、さらに詳しくは、金属繊維を集電材として含
有する電池用電極シートの切断面に突出している金属繊
維を溶断・除去する手段に関する。
【0002】
【従来の技術】正極シート,絶縁体シート,負極シート
および絶縁体シートの積層体をスパイラル状に巻装して
成る起電部を、外装容器内に液密に封装した構成のニッ
ケル水素電池、もしくはニッケルカドミウム電池など広
く実用に供されている。ところで、前記電池の起電部構
成においては、たとえば10〜30μm 程度の微細なニッケ
ル繊維(ニッケルフェルト系繊維)などの金属繊維を、
集電材として含有するフェルト状シートが電極に使用さ
れている。つまり、この種のフェルト状シートは、いわ
ば微細な多孔質体を成しており、電極活物質を多量に担
持し易いうえ、担持した電極活物質の脱落も起こり難い
ので、二次電池の高性能化もしくは長寿命化への寄与が
期待されるからである。
【0003】そして、この種の電池用電極シートは、金
属繊維を集電材として含有するフェルト状基材を、たと
えばプレス打ち抜きやカッターで切断で、所定寸法もし
くは所要形状に成形されている。特に、プレス打ち抜き
は、量産的な手段として一般的に採られている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記成
形された電池用電極シートは、実用上、次ぎのような問
題がある。すなわち、電池用電極シートの成形が、プレ
ス打ち抜きもしくはカッター切断で行われたいずれの場
合も、電池用電極シートの切断面に、前記ニッケルフェ
ルト系繊維が部分的に突出し(食みだし)・残存して、
電池機能を損なう恐れが認められる。この点、さらに言
及すると、たとえばニッケルフェルト系繊維などの金属
繊維は、一般的に径が10〜30μm 程度と細く、かつ柔ら
かいので、切断面に金属繊維が食みださない状態に、切
断加工することが事実上至難である。そして、結果的に
は、スパイラル状に巻装して起電部を構成するとき、成
形された電池用電極シートの切断面などに突出し(食み
だし)している金属繊維が、隣接配置される絶縁シート
を突き抜け、他の電極シートに接触するなど、電池内部
で絶縁不良を起こす恐れがある。こうした懸念から、電
池用電極シートの切断面などに食みだす金属繊維を、容
易にまた確実に除去し得る有効な手段が望まれていた
が、十分満足し得る手段はまだ得られていない。
【0005】本発明は上記事情に対処してなされたもの
で、成形した電池用電極シートの切断面などに突出して
(食みだして)いる金属繊維を容易に、かつ確実に溶断
・除去することが可能な電池用電極シートの加工方法お
よび加工装置の提供を目的とする。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明に係る電池用電極
シートの加工方法は、金属繊維を集電材として含有する
電池用電極シートを一方の電極とし、摺動接触体からな
る他方の電極を前記電池用電極シートの切断面と接触さ
せ、両者を相対的に摺動させつつ前記両電極間にパルス
電位を引加して、前記電池用電極シートの切断面に突出
している金属繊維を溶断・除去することを特徴とする。
また、本発明に係る電池用電極シートの加工装置は、金
属繊維を集電材として含有する電池用電極シートを載置
する載置台と、前記載置台に載置された電池用電極シー
トに一方の極性電位を与える第1の電位引加機構と、前
記一方の極性電位を与えられた電池用電極シートの少な
くとも切断面を相対的に接触摺動し、電池用電極シート
面との間でパルスを発生する他方の極性電位を与える第
2の電位引加機構と、前記第1の電位引加機構および第
2の電位引加機構に所要の電位を供給する電源とを具備
して成ることを特徴とする。
【0007】
【作用】本発明に係る電池用電極シートの加工方法によ
れば、一方の極性電位を付与した被加工体(電池用電極
シート)の切断面に対して、他方の極性電位が付与され
た摺動接触体を接触させながら、この摺動接触部にパル
スを発生させる。つまり、切断面に突出・食みだした微
細な金属繊維と、これに対応した極性電位を付与された
摺動接触体との接触により発生したパルスの作用で、前
記切断面に突出・食みだした微細な金属繊維は容易に溶
断され、切断面への突出・食みだしが、完全に除去・解
消されて一様な平坦面化する。
【0008】また、本発明に係る電池用電極シートの加
工装置によれば、上記作用・効果を呈する加工方法を定
常的に実施することが可能で、信頼性の高い電池用電極
シートを量産的に、かつ歩留まりよく加工し得る。
【0009】
【実施例】以下、図1〜図4を参照して本発明の実施例
を説明する。
【0010】図1は、本発明に係る加工装置の要部構成
例を示す回路図であり、1は後述する機構部2を制御す
るとともにパルス電力の発振・給電を行うコントロー
ラ、3は前記パルス電力の発振部、4はパルス電力給電
機構である。ここで、パルス電力の発振部3は、フリッ
プフロップ(FF1 )3aからの出力 S1 で能動状態となる
第1のゲート3b、前記第1のゲート3bが能動状態のとき
パルス出力 S2 を発生する第1のモノマルチバイブレー
タ(MM1 )3c、前記第1のゲート3bの出力 S3 および第
1のモノマルチバイブレータ3cのパルス出力 S2 が入力
される第2ゲート3d、前記第2のゲート3dの出力 S4
よってパルス出力 S5 を発生する第2のモノマルチバイ
ブレータ(MM2 )3e、このパルス出力 S5 が入力される
第3のモノマルチバイブレータ(MM3 )3f、およびパル
ス出力 S5 のパルス幅を可変・制御する第1のボリウム
(VOL1 )3gなどで構成されている。
【0011】一方、パルス電力給電機構4、前記パルス
電力の発振部3の第2のモノマルチバイブレータ(M
M2 )3eからのパルス出力 S5 が入力される第1のパワ
ートランジスタ(Q1 )4a、この第1のパワートランジス
タ(Q1 )4aの出力が入力される第2および第3のパワー
トランジスタ(Q2 , Q3 )4b,4c、前記第2および第3
のパワートランジスタ(Q2 , Q3 )4b,4cを通過して出
力されたパルス出力 S5 を所要の電流値のパルス幅に可
変・制御する第2のボリウム(VOL2 )4d、および第1の
パワートランジスタ(Q1 )4aのコレクタ側に接続する摺
動接触体4fなどで構成されており、このパルス電力給電
機構4の出力は、給電端子4eを介して機構部1に所要の
電位を与える。ここで、機構部1は、たとえばタブ5a付
けの電池用電極シート5を載置する載置台(図示せず)
を具備した構成を成しており、前記パルス電力給電機構
4の給電端子4eを電池用電極シート5のタブ5aに接続
し、電池用電極シート5の切断面に接触摺動が可能な状
態に集動接触体4fが配置される。なお、前記パルス電力
の発振部3の第2のモノマルチバイブレータ(MM2 )3e
からのパルス出力 S5 の立ちがりで、第3のモノマルチ
バイブレータ(MM3 )3fはパルス出力 S6 を発生する
が、パルス幅を可変・制御する第3のボリウム(VOL3
3hでパルス幅の可変が可能で、このパルス出力 S6 が発
生している間は、前記第2のモノマルチバイブレータ
(MM2 )3eからのパルス出力 S5 が休止している。そし
て、前記パルス出力 S6 の立ち下がりで、パルス電力の
発振部3の第4のモノマルチバイブレータ(MM4 )は、
前記パルス出力 S5 およびパルス出力 S6 に比較して狭
いパルス幅のパルス信号 S7 を発生して、第1ゲート3b
および第2のゲート3dを介して、パルス出力 S4 として
出力される。
【0012】このような構成においては、パルス電力の
発振部3のパルス出力 S5 のパルス幅を可変・制御する
第1のボリウム(VOL1 )3g、および給電機構4の電流値
のパルス幅に可変・制御する第2のボリウム(VOL2 )4d
で決まるパルス幅やパルス発振間隔で、給電機構4の各
パワートランジスタ4a,4b,4cをon, offして、給電端
子4eへパルス電力を給電し、コントローラ1からのスト
ップ信号がフリップフロップ(FF1 )3aに入力されるま
で連続発振が行われることになる。
【0013】次に、前記構成の加工装置による加工方法
もしくは加工動作を説明する。
【0014】先ず、図示していない載置台に電池用電極
シート5を位置決めし、給電機構4の給電端子4eを下降
させて、前記電池用電極シート5のタブ5aに接続する一
方、電池用電極シート5の切断面に、集動接触体4fを接
触摺動が可能な状態に配置する。この状態で、コントロ
ーラ1からフリップフロップ(FF1 )3aにスタート信号
が出され、所要のパルス電力の発振、パルス電力の給電
が行われる。すなわち、コントローラ1からスタート信
号がフリップフロップ(FF1 )3aに入力されと、このフ
リップフロップ(FF1 )3aの出力 S1 により、第1のゲ
ート3bが能動状態になって、第1のモノマルチバイブレ
ータ(MM1 )で出力 S2 を発生し、第2のゲート3dに入
力される。そして、第2のゲート3dの出力 S4 は、第2
のモノマルチバイブレータ(MM2 )3eに入力され、パル
ス出力 S5 が発生し、このパルス出力 S5 は、第1のパ
ワートランジスタ4aおよび第3のモノマルチバイブレー
タ(MM3 )に入力する。
【0015】前記第1のパワートランジスタ4aの出力
は、第2のパワートランジスタ4bおよび第3のパワート
ランジスタ4cのベースをonにし、パルス出力 S5 のパル
ス幅の間、その直流入力は第2のパワートランジスタ4b
および第3のパワートランジスタ4cを介して出力され、
第2のボリウム( VOL2 )4dで電流値を設定されて、給
電端子4e側に出力される。そして、前記第1のパワート
ランジスタ4aのコレクタ側に接続する集動接触体4fとの
間に、所要のパルス電位が出力されて、電池用電極シー
ト5の切断面に食みでている金属繊維を溶断・除去す
る。図2は、このとき、金属繊維が溶断・除去される状
態を模式的に示したもので、図中5bは切断面に突出(食
みだした)金属繊維である。
【0016】図3は、前記加工装置において、給電機構
4での電圧,電流と切断面に食みでている金属繊維5bの
溶断・除去状態との関係を示したもので、金属繊維5bが
発熱赤化により溶断する電流溶断領域、コロナ発生によ
る高熱瞬断するコロナ溶断領域、およびこれらの中間領
域に大別される。つまり、電流が小さい方向では、金属
繊維5bと集動接触体4fとの溶着や、電池用電極シート5
の発熱変色が発生し易く、また電流が大の方向でも、電
池用電極シート5の発熱変色が発生し易い。そして、金
属繊維5b溶断の最適な条件は、前記発熱変色が少ないこ
と、金属繊維5bの溶断残りがないこと、電池用電極シー
ト5面の損傷が少ないことであり、こうした意味で、コ
ロナ溶断領域に電流,電圧を設定することが望ましい。
【0017】さらに、図4は同じく前記加工装置におい
て、溶断電流パルス幅と切断面に食みでている金属繊維
5bの溶断・除去状態との関係を示したもので、溶断・除
去する切断面に食みだした金属繊維5bの長さが長いとき
はパルス幅の広い方が有効で、食みだした金属繊維5bの
長さが短いときはパルス幅の狭い方が有効であった。し
たがって、前記電池用電極シート5面の損傷性および切
断面に食みだした金属繊維5bの長さを考慮して、パルス
電力発生部3の第1のボリウム( VOL1 )3eでパル幅を
選択・設定する一方、パルス電力発生部3の第3のボリ
ウム( VOL3 )3hで摺動接触体4eの摺動速度に最適なパ
ルス間隔にてパルス電力を供給することが好ましい。
【0018】なお、本発明は、上記実施例に限定される
ものでなく、発明の趣旨を逸脱しない範囲でいろいろの
変形を採り得る。たとえば、電池用電極シートは積層巻
装用(帯状)に限らず、円板状などに打ち抜きもしくは
切断成形された場合にも適用し得るし、金属繊維もニッ
ケルフェルト系以外の場合であっても同様に行い得る。
【0019】
【発明の効果】以上実施例の説明から分かるように、本
発明に係る電池用電極シートの加工手段(方法・装置)
によれば、微細な金属繊維を集電材として含有する電極
シート基材を打ち抜き、もしくは切断して成形した電池
用電極シートの切断面に食みだし・残存している金属繊
維を容易に、かつ完全に溶断・除去し得る。したがっ
て、前記成形による切断面に突出残存している金属繊維
に起因する絶縁不良などの発生も全面的に回避もしくは
解消することになり、その量産的な加工性と相俟って、
信頼性の高い電池の製造に大きく寄与するものといえ
る。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明に係る電池用電極シートの加工装置の要
部構成例を示す回路図。
【図2】図1に図示した加工装置における食みだした金
属繊維の溶断・除去の実施態様を模式的に示す側面図。
【図3】図1に図示した加工装置における食みだした金
属繊維の溶断・除去の状況と電流,電圧との関係を示す
説明図。
【図4】図1に図示した加工装置における食みだした金
属繊維の長さと溶断・除去に要する電流パルス幅の関係
を示す説明図。
【符号の説明】
1……コントローラ 2……機構部 3……パ
ルス電力発振部 3a……フリップフロップ 3b……第1のゲート
3c……第1のモノマルチバイブレータ 3d……第
2のゲート 3e……第1のモノマルチバイブレータ
3f……第2のモノマルチバイブレータ 3g…
…第1のボリウム 3h……第3のボリウム 3i……第3のモノマルチバ
イブレータ 4……パルス電力給電機構 4a……第1のパワート
ランジスタ 4b……第2のパワートランジスタ
4c……第3のパワートランジスタ 4d……第2の
ボリウム 4e……給電端子 4f……摺動接触体
5……電池用電極シート 5a……タブ
5b……切断面の食みだし金属繊維
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 4/04 H01M 4/80 B23H 9/02

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属繊維を集電材として含有する電池用
    電極シートを一方の電極とし、摺動接触体からなる他方
    の電極を前記電池用電極シートの切断面と接触させ、両
    者を相対的に摺動させつつ前記両電極間にパルス電位を
    引加して、前記電池用電極シートの切断面に突出してい
    る金属繊維を溶断・除去することを特徴とする電池用電
    極シートの加工方法。
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