JPH02288067A - 電池用電極の製造方法及びその装置 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は、アルカリ蓄電池等に使用される三次元的な連
通孔を有する金属多孔体を基体として用いる電池用電極
の製造方法、及びその装置に関するものである。

（ロ）従来の技術 アルカリ蓄電池等のｔ極の製造方法として、近年焼結式
に代って、金属繊維焼結体や発泡ニッケル等の三次元的
な連通孔を有する金属多孔体（以下、三次元金属多孔体
という）に、活物質粉末を充填して作製する非焼結式製
法が研究されている。この製造方法では、基体として用
いる三次元金属多孔体が多孔度８８〜９５％、孔径数百
ミクロンにも及ぶことから、活物質を粉末状態で直接基
体内部に充填することができ、これにより製造工程が簡
略化すると共に製造所要時間も短縮できる。更に、を極
の高エネルギー密度化も可能なことから、性能向上につ
いても有効な製造方法とみなされている。

ところが、高エネルギー密度化をはかるために、三次元
金属多孔体内部に活物質粉末を均一に且つ高密度に充填
するのは意外と難しい。三次元金属多孔体はフィルター
として一般的に用いられるものであり、スラリー状活物
質を充填する際に、液体だけが内部に入り、活物質粉末
が三次元金属多孔体表面で濾過されて、所要量の活物質
が充填できないという不都合が生じる。このため、活物
質の充填方法については多くの提案がなされている。

例えば、特公昭５９−３１８３２号公報や特公昭５９−
２４４９２号公報では、基体の上表面の摺り具によって
スラリーを機械的に摺り込むことが提案され、特開昭５
９−８１８６６号公報や特開昭５９−８１８６８号公報
では、スラリーを空気とともに基体に吹き付けてその圧
力で充填することが提案されている。しかしながら、前
者の場合は装置の構成が複雑になる上に、充填量の均一
化が難しいという問題がある。後者の場合には高圧を用
いて充填することになるため、充分な剛性を持った基体
でなければ耐えられない。また、空気を一緒に充填する
ことになるため、充填量が少なくなり、また、定量性が
得難いなどの問題がある。

（ハ）発明が解決しようとする課題 本発明はかかる点に鑑みなされたものであって、三次元
金属多孔体にスラリー状の活物質を充填するに際して、
電極製造工程上効率良く、高い充填率でしかも均一に充
填することができる電池用電極の製造方法、及びその装
置を提供しようとするものである。

（ニ）課題を解決するための手段 本発明の電池用電極の製造方法は、三次元金属多孔体を
基体とし、連続的に供給される該基体の空孔内に活物質
粉末を主成分とするスラリーを充填する方法であって、
槽内に満たされたスラリーに少なくとも一部浸漬するが
完全に没しない位置にローラーを設置し、該ローラーの
スラリー内に没していない少なくとも一点で接するよう
に前記基体を導き、前記基体ローラーから前記へ供給す
るスラリー量が前記基体の空隙率から算出されるスラリ
ーの充填量の１．２〜５倍となる速度で前記ローラーを
回転させ、前記スラリーを前記基体に充填することを特
徴とするものである。

一方、本発明の電池用ｔ８ｉの製造装置は、三次元金属
多孔体を基体とし、連続的に供給される該基体の空孔内
に活物質粉末を主成分とするスラノーを充填する装置で
あって、前記基体を連続的に供給する手段と、前記スラ
リーを満たした槽と、前記スラリーを前記基体に充填す
る充填ローラーと、前記充填ローラーを回転駆動させる
駆動装置とを備え、前記充填ローラーが前記スラリー内
に少なくとも一部浸漬するが完全に没しない位置に配置
され、前記スラリー内に没していない少なくとも一点で
前記基体に接し、且つローラーの外周面において回転方
向に対し直角方向に多数の溝状凹部を有すると共に、ロ
ーラーの外周面における凸部の面積が前記凹部の面積に
対して１／６以上であることを特徴とする。

（ホ）作　用 三次元金属多孔体を基体とし、これにスラリー状活物質
を充填する場合には、スラリーを単に基体上に供給する
だけ、あるいはスラリー槽中に基体を浸してやるだけで
は、充分な量を均一に充填することはできない。このた
め、スラリーを機械的に基体内部へ押し込む操作が必要
となる。このような装置で且つ複雑な構成を必要としな
いものとして、基体の移動速度と異なる速度で回転する
ローラーに基体を接触させ、このローラーを用いてスラ
リーを充填する方法が有効であることがわかった。

ところで、上記ローラーを用いて充填する場合において
も、ローラーをスラリー中に没した状態に設置すると、
三次元金属多孔体からなる基体は、スラリー中に浸漬し
た際に、その表面に僅かではあるが含水率の低下したス
ラリーが付着してしまい、この状態でローラーによりス
ラリーを押し込むと、基体内に気泡などが残り均一に充
填することができない。つまり、均一な充填を行なうに
は、上記濾過作用を生じさせないこと、及び基体内部の
空気とスラリーとの置換を効率良く行なわせることが重
要である。

本発明者らは、上記２つの要点を達成し均一な充填を行
なうためには、前記課題を解決する手段で記載した方法
、装置を用いてスラリーを基体に充填することが最適で
あることを見い出した。この点について図面を用いて以
下に説明する。

第１図及び第２図は本発明にかかる電池用電極の製造装
置の一実施例であり、１は基体、２．４はガイドローラ
ー、３は充填ローラー　５は活物質スラリー　６はスラ
リーの液面、７は基体表面に付着した余剰のスラリーを
かき落とすスフレバー　８は槽を夫々示す。槽８内には
連続的にスラリー５が供給されており、余剰分のスラリ
ーはオーバーフロー９から槽８外に排出することにより
、スラリーの液面６は一定に保たれている。ここにおい
てニッケルマット等の三次元金属多孔体からなる基体ｌ
は駆動ローラー（図示しない）により引っ張られ、ガイ
ドローラー２を介して充填ローラー３へ連続的に導かれ
る。この充填ローラー３はスラリー５中に一部が没する
様に設置され、基体ｌとＡ部で′接すると共に、駆動装
置（図示しない）により設定速度で基体１の移動方向と
は反対方向に回転するように構成される。また、この充
填ローラー３の表面には、第３図には示すように、ロー
ラーの回転方向に対し直角方向に多数の溝状凹部１０を
有すると共に、ローラーの外周面における凸部１１の面
積と前記凹部の面積の関係がｌ：１となっている。

この装置では、スラリー５が前記充填ローラー３の回転
により、ローラー３の表面に膜状に付着して、ローラー
３と基体１とが接触するＡ部に運ばれ、基体へ充填され
る。そして、スラリー５は基体１の下面から供給され上
面に押し上げられていくため、基体中の空気とスラリー
との置換がスムーズに行なわれる。また、前記充填ロー
ラー３に膜状に付着するスラリーの厚み、充填ローラー
の回転速度及びスラリーの密度等を調整することにより
、充填ローラー３から基体ｌに供給するスラリー量を基
体ｌの空隙率から算出されるスラノーの充填量の１．２
〜５倍となるようにすると、均一にスラリーを充填でき
る。この理由は明らかでない部分もあるが、１８２倍よ
り少ないと基体に押し込まれるスラリー量が充分ではな
くなり、基体の内部空間が完全にスラリーで満たされな
かったり、基体中の空気が充分に抜ききれなかったりし
て、不均一な充填になる。一方５倍より多いと、充填ロ
ーラー２と基体１とが接触する第１図のＡ部において、
基体１に充填しきれずに充填ローラー２の表面に残った
スラリーが、Ａ部に到達する以前のＢ部において基体の
下面から一部充填されたり、Ａ部において基体１の上面
から押し出されたスラリーがＢ部において基体の上面に
覆いかぶさったりする。これらの場合には、基体の表面
で濾過作用が生じ、水分量が減少して流動性の小さいス
ラリーが基体表面に存在することになるので、この状態
でＡ部においてスラリーを充填しても、スラリーはスム
ーズに基体中に入り込み難くなり不均一な充填になるも
のと考えられる。これに対し、１．２〜５倍の範囲では
上述影響が抑えられ、均一な充填ができているものと考
えられる。また、第３図に示すような多数の溝状凹部を
充填ローラーの表面に設けることにより、効率よく均一
に充填できる。これは前記溝状凹部において基体と充填
ローラー間に隙間ができ、直接基体に接する充填ローラ
ーの凸部に比べて、スラリーを基体に押し込む力が弱く
なることに起因すると考えられる。一般に三次元金属多
孔体にスラリ−を充填する際には、大きな力をかけすぎ
ると濾過作用が大きくなりスムーズに充填し難くなる傾
向があり、前記溝状凹部を設けることにより、この傾向
が緩和されたものと思われる。但し、前記凸部の面積が
凹部の面積の１７５未満になると、スラリー充填時に基
体の厚みが減少したり、スラリーを押し込む力が弱くな
り過ぎて、連続的に均一な充填を行なうことが難しくな
るため、１／６以上とする必要がある。

（へ）実施例 活物質である水酸化ニッケル粉末と、メチルセルロース
の水溶液とを混合して粘度２０００ｃｐのスラリーを調
整し、基体として多孔度９５％の発泡ニッケルからなる
金属多孔体を用意する。次いで、第１図及び第２図に示
した充填装置を用い、充填ローラーとして第３図に示す
ような外表面にローラーの回転方向に対して直角方向に
多数の溝状凹部を有すると共に、ローラーの外表面の凸
部の面積と凹部の面積が１：１の比率であるローラー、
及び前記溝状凹部のないローラーの２種類のローラーを
使用して、前記基体に前記スラノーを充填した。

ここにおいて、基体の移動速度を一定とし、充填ローラ
ーの回転速度を変化させることによりローラーから基体
に供給するスラリー量を変化させて充填を行なったとき
のスラリー供給量と、スラリー充填率の関係を第４図に
示す。尚、スラリー供給量（比）は基体の空隙率から算
出される基体内部空間に１００％スラリーを充填した場
合の理論的なスラリー量（ｇ）に対する充填ローラーに
より基体に供給されるスラリー量（ｇ）で表わし、また
、スラリー充填率は基体の前記内部空間の体積（ｃｃ）
に対する基体中に充填されたスラリーの占める体積（ｃ
ｃ）の割合で表わした。

第４図から明らかなように、充填ローラーに溝のあるロ
ーラーを用いた場合においても、溝のないローラーを用
いた場合においても、何れもスラリー供給量が１，２〜
５の間では、スラリー充填量が多くなることがわかる。

また、充填ローラーとしては溝のあるローラーを用いた
場合の方が、溝のないローラーを用いた場合より全体的
にスラリー充填量が多くなっている。

次いで、前記スラリー、基体及び充填装置を用い、前記
スラリー供給量が３になるように基体の移動速度と充填
ローラの回転速度を設定して基体にスラリーを充填した
。第５図は、ここにおいて、充填ローラーとして前記溝
状凹部を有するローラー用い、このローラーの外表面に
おける凹部の面積に対する凸部の面積の値を変化させた
ときの前記スラリー充填量を示す図である。

第５図から、充填ローラーに溝状凹部を設け、凹部の面
積に対する凸部の面積の値が０．２以上、つまり１７５
以上になるとスラリー充填量を大きくできることがわか
る。

（ト）発明の効果 本発明の電池用電極の製造方法及びその装置によれば、
複雑な構成の装置を用いることなしに、三次元金属多孔
体からなる基体に効率よく、高い充填率で且つ均一にス
ラリーを充填することができ、その工業的価値は極めて
大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図及び第２図は何れも本発明に係る電池電極の製造
装置の概略図、第３図は本発明に係る電池用電極の製造
装置に用いる充填ローラーの側面図、第４図はスラリー
供給量とスラリー充填率との関係を示す図、第５図は充
填ローラーの凹部の面積に対する凸部の面積の値とスラ
リー充填率との関係を示す図である。 ｌ・・・基体、３・・・充填ローラー　５・・・活物質
スラリー　１０・・・溝状凹部、１１・・・凸部。

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）三次元的に連続する空孔を有する金属多孔体を基
   体とし、連続的に供給される該基体の空孔内に活物質粉
   末を主成分とするスラリーを充填する方法であって、槽
   内に満たされたスラリーに少なくとも一部浸漬するが完
   全に没しない位置にローラーを設置し、該ローラーのス
   ラリー内に没していない少なくとも一点で接するように
   前記基体を導き、前記ローラーから前記基体へ供給する
   スラリー量が前記基体の空隙率から算出されるスラリー
   の充填量の１．２〜５倍となる速度で前記ローラーを回
   転させ、前記スラリーを前記基体に充填することを特徴
   とする電池用電極の製造方法。
2. （２）三次元的に連続する空孔を有する金属多孔体を基
   体とし、連続的に供給される該基体の空孔内に活物質粉
   末を主成分とするスラリーを充填する装置であって、前
   記基体を連続的に供給する手段と、前記スラリーを満た
   した槽と、前記スラリーを前記基体に充填する充填ロー
   ラーと、前記充填ローラーを回転駆動させる駆動装置と
   を備え、前記充填ローラーは前記スラリー内に少なくと
   も一部浸漬するが完全に没しない位置に配置され、前記
   スラリー内に没していない少なくとも一点で前記基体に
   接し、且つローラーの外周面において回転方向に対し直
   角方向に多数の溝状凹部を有すると共に、ローラーの外
   周面における凸部の面積が前記凹部の面積に対して１／
   ６以上であることを特徴とする電池用電極の製造装置。