JPH1032006A - 電池電極基板用金属シートおよび該金属シートを用いた電池用電極 - Google Patents

電池電極基板用金属シートおよび該金属シートを用いた電池用電極

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JPH1032006A
JPH1032006A JP8234364A JP23436496A JPH1032006A JP H1032006 A JPH1032006 A JP H1032006A JP 8234364 A JP8234364 A JP 8234364A JP 23436496 A JP23436496 A JP 23436496A JP H1032006 A JPH1032006 A JP H1032006A
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porous
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Hirofumi Sugikawa
裕文 杉川
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Katayama Special Industries Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 活物質の保持力が高い電極用基板を提供す
る。 【解決手段】 多孔性金属材１あるいは無垢状の金属材
に、その基準面に対して、上方と下方とに所要ピッチで
屈折させて形成した円錐状、角錐状あるいは波形状の突
出部２、３を設け、少なくともこれら突出部の周面に多
数の孔２ｂ、３ｂを位置させている。これら突出部に囲
まれた空間に活物質を充填、突出部により活物質を保持
している。

Description

【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は電池電極基板用金属
シートおよび、該金属シートを用いた電池用電極に関
し、特に、電気自動車の電源用電池の電極用基板として
好適に用いられるもので、電極用基板の厚さを大とし
て、塗着される活物質の量を増大すると共に、塗着した
活物質との密着性を良好として活物質が電極基板から脱
落するのを防止するものである。
【０００２】
【従来の技術】従来、一般に、ニッケル・水素電池、ニ
ッケル・カドミウム電池等の正極板および負極板からな
る電極板の基板としては、主として、パンチング加工に
よって孔空け加工した鉄板にニッケルメッキを施したニ
ッケルメッキ穿孔鋼板（以下、パンチングメタルと称
す）が用いられ、該パンチングメタルに対して活物質を
充填して電極板を作成している。この電極板は、円筒型
電池の場合、帯状とした正極板と負極板とをセパレータ
を介して渦巻状に巻回して内蔵しており、角電池の場合
は正極板と負極板とをセパレータを介して積層して内蔵
している。
【０００３】上記パンチングメタルは、平板形状で、板
厚６０μｍ〜１００μｍ程度の冷延鋼板にパンチングメ
タル加工を施して直径１．０ｍｍ〜２．５ｍｍの丸孔を
所要パターンで穿孔し、開孔率４０％〜５０％とした
後、更に、耐食性を保持するためにニッケルメッキを施
して、電池電極用基板としている。
【０００４】また、リチウム一次電池の正極板および負
極板からなる電極板の基板としては、主として、ＳＵ
Ｓ、Ｔｉ等の金属からラス網に加工したものが用いられ
ており、該ラス網に活物質を充填して電極板が作成され
ている。リチウム二次電池では、正極板をアルミ箔から
なる金属芯材の両面に活物質を所要厚さで塗着して作成
している一方、負極板を銅箔からなる金属芯材の両面に
活物質を所要厚さで塗着して作成している。
【０００５】また、空気亜鉛電池の正極となる空気極の
基板としては、主として、金属スクリーン（ＳＵＳメッ
シュにニッケルメッキしたもの等）が用いられている。
また、自動車用バッテリとして注目をあびる鉛蓄電池で
は、鉛合金（Ｐｂ・Ｓｂ合金、Ｐｂ・Ｃａ合金、Ｐｂ・
Ｃａ・Ｓｎ合金等）からなる鋳造格子やエキスパンデッ
ド格子が用いられており、該スクリーンや格子に活物質
を充填して電極板を作成している。
【０００６】さらに、近時、上記ニッケル水素電池、ニ
ッケルカドミウム電池およびリチウム一次電池の電極板
用の基板として、樹脂製の発泡体、不織布、メッシュに
対して、化学メッキ等を施して導電処理をした後、電気
メッキを施し、ついで、脱煤、焼結を行って作成した金
属多孔体も用いられている。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】上記したいずれの電池
電極用基板も平板形状であり、その両面より活物質を塗
着して、電極用基板に形成された孔に活物質を充填する
と共に、基板の両側表面に活物質を所要厚さで塗布した
状態となっている。上記したパンチングメタル、ラス
網、金属スクリーンはいずれも三次元構造ではないた
め、活物質との密着性が弱く、活物質の保持力が低く、
特に、孔が大きい場合には、電極製作時および使用中に
も基板より活物質が剥離し、脱落しやすい問題がある。
この問題に対して、活物質中に大量の結着剤を添加して
基板との剥離、脱落を防ぐ方法もあるが、結着剤を大量
に添加すると、活物質の反応が低下して電池特性が劣る
問題が生じる。
【０００８】上記三次元構造の発泡状金属多孔体の場合
は、パンチングメタル、金属スクリーン等と比較して、
三次元構造の空孔に活物質が充填されるため、活物質の
保持力は比較的高い。しかしながら、この発泡状金属多
孔体は、活物質を充填する空孔を囲む骨格が細いため、
集電能力が低く、急速な充放電時に、迅速に充放電が行
えない不具合がある。
【０００９】また、従来提供されているいずれの電極基
板も、その厚さが薄いため、基板の厚さ方向に対して塗
着される活物質の厚さが薄い。よって、電極の厚さ方向
に対する電気伝導性が乏しく、電池特性を上げることが
困難であった。
【００１０】上記した問題に対して、従来、特開平７−
１３０３７０号および特開平７−３３５２０８号で、金
属板または金属箔に孔を穿設する時に、孔の周縁にバリ
を設け、バリを含めた見かけ厚さを金属箔の厚さの２倍
とした電極が提案されている。しかしながら、孔あけ加
工で孔を設ける場合、孔の開孔率が低く、孔の周縁にの
みバリを設けるだけでは、バリの割合も少ない。よっ
て、バリによる活物質の保持力をさほど大きく出来ず、
活物質の脱落が生じやすい問題がある。特に、上下金型
で孔をあける場合には、開孔率は５０％程度が限界であ
るため、各孔の周縁にバリを設けても、バリの占有率は
低く、しかもバリの高さも板厚と同程度としているた
め、バリによる活物質の保持は十分でない。かつ、バリ
を含めた見かけ厚さが板厚の２倍であるため、基板に塗
着する活物質の厚さも、従来の２倍程度になるだけで、
電池特性を上げるまでには至らない。
【００１１】本発明は、上記した問題に鑑みてなされた
もので、活物質に対する保持力が大きく、かつ、活物質
の塗着量を厚さ方向に増加できるようにした電池電極用
基板および該基板を用いた電池用電極を提供することを
課題としている。
【００１２】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、請求項１で、多孔性金属材に、その基準
面に対して、上方と下方とに所要ピッチで屈折させて形
成した円錐状、角錐状あるいは波形状の突出部を設け、
これら突出部に囲まれた空間を活物質充填空間とし、か
つ、少なくともこれら突出部に周面に多数の孔を位置さ
せている電池電極基板用金属シートを提供している。
【００１３】上記した上下突出部は、上下一対のプレス
金型の間に平板状の多孔性金属材を配置し、プレスする
ことにより、多孔性金属材に対して一度のプレス作用で
形成している。あるいは、凹凸を設けたローラの間に通
して形成している。上記多孔性金属材は単層でも良いし
複数枚を積層した構造でもよく、その開孔率を１０％〜
９９％としている（請求項５）。
【００１４】請求項１に記載のように、電極用基板とな
る多孔性金属材自体を、平板状ではなく、上下両側に突
出部を設けた形状としているため、これら上下突出部を
含めた見かけ上の厚さを、従来の基板の板厚の２倍以上
の非常に厚いものとすることができる。これら突出部に
囲まれた空間が活物質充填空間となって活物質を充填す
るため、活物質の塗着厚さを大とすることができると共
に、該充填空間が円錐、角錐あるいは波形状に凹んだ形
状であるため、その間に充填する活物質の保持力を高め
ることができる。しかも、突出部の周面にも多数の孔を
設けているため、これらの孔にも活物質が充填され、活
物質を突出部の間の活物質充填空間に確実に保持でき、
活物質の剥離、脱落を防止できる。
【００１５】上記多孔性金属材を複数枚備え、これら多
孔性金属材を上下に積層すると共に上下突出部の位置を
ずらせて、上下に積層する多孔性金属材の間に空間を設
け、該空間を活物質充填空間としてもよい（請求項
２）。
【００１６】上記多孔性金属材の突出部のピッチを１ｍ
ｍ以下として上下に積層した場合、上下突出部を位置合
わせすることは困難であるため、積層した状態で自然に
上下突出部の位置がずれて、その間に活物質充填空間を
形成できる。なお、下位の上向き突出部の頂点と上位の
下向き突出部の頂点とを合わせると、これら突出部によ
り囲まれる空間の容積が最大となると共に、多孔性金属
材の積層高さが最大となり、厚みの大きな電極用基板と
なるために好ましい。
【００１７】上記のように上下に突出部を有する多孔性
金属材を上下に積層すると、その間に充填する活物質の
保持強度がより高まると共に、活物質の充填量を増加さ
せることができ、かつ、積層枚数を調整するだけで、電
極用基板の厚さを容易に調整することができる。
【００１８】さらに、上記多孔性金属材の上下突出部の
頂点上にそれぞれ平板形状の多孔性金属材を配置し、こ
れら多孔性金属材に囲まれた空間を活物質充填空間とし
てもよい（請求項３）。即ち、言わば、ダンボール形状
としているものであって、このように、上下突出部の開
口端を平板形状の多孔性金属材で閉鎖した状態にする
と、上下突出部の空間に充填する活物質の保持力を高め
ることができる。
【００１９】上記多孔性金属材の突出部が左右方向に向
いた状態で上下に並列するように、上向きと下向き交互
に折り曲げて厚幅シート状とし、上記突出部の間に囲ま
れる空間を活物質充填空間としてもよい（請求項４）。
すなわち、多孔性金属材を複数枚用いずに、１枚の突出
部を設けた多孔性金属材を折り曲げて所要の厚みをもた
せた三次元構造体とするものである。このように突出部
を有する多孔性金属材を順次上下に折り曲げることによ
り、任意の厚さを有する電極基板用シートを容易に設け
ることができる。
【００２０】上記多孔性金属材として、金属粉末をシー
ト状に圧延して形成したものを用いることが好ましい
（請求項６）。
【００２１】上記金属粉末をシート状に圧延したものと
して、本出願人の出願に係わる特願平８−１２２５３４
号に開示している金属粉末をパターンローラで圧延して
形成した多孔性金属シートが好適に用いられる。該多孔
性金属シートは、一対の圧延ローラのうち、少なくとも
一方のローラを、その外周面に多数の凹部からなるパタ
ーン加工が施されたパターンローラとし、該パターンロ
ーラの外周面上に対して金属粉末を供給して、上記凹部
内に金属粉末を落下させると共に凹部を除く外周面上に
金属粉末を堆積させ、一対の圧延ローラの回転で外周面
上の金属粉末を直接圧延して、一定のパターン孔をもっ
た多孔性の金属シートとしている。
【００２２】また、上記多孔性金属材としては、他に、
多数の小孔を設けた金属板あるいは金属箔、金属メ
ッシュ、金属スクリーン、三次元網状発泡体、多孔性
繊維状樹脂あるいはメッシュ体の単体あるいはこれらの
１種または２種以上の積層体からなり、メッキ、蒸着、
金属粉末を塗布あるいは金属を溶射した後に脱煤・焼結
して形成した金属多孔体、金属繊維からなる金属多孔
体なども好適に用いられる（請求項７）。
【００２３】上記多孔性金属材としては、既に本出願人
が多数提供している多孔性金属材が好適に用いられる。
即ち、本出願人が先行出願している金属多孔体、例え
ば、特開平２−２７４８９５号、特公平７−６０７６
号、特公平７−６０７７号、特公平７−１１６６３５
号、特開平３−２４１６６２号、特開平７−１１８７１
３号、特開平７−１１８７０１号、特開平７−１１８７
０６号、特願平５−３１０７４８号、特願平６−１８２
５０９号、特願平６−２２０６２２号、特願平６−２２
０６２５号、特願平６−２９１４６４号、特願平７−２
９５７３４号、特願平６−３０２５０４号、特願平７−
１９０６７１号あるいは特願平７−２９５７３７号に記
載の金属多孔体、あるいはこれらを組み合わせて用いる
ことができる。
【００２４】上記金属繊維からなる金属多孔体は、本出
願人の出願に係わる特願平７−２９５７３７号に開示さ
れたもので、金属繊維が交絡されていると共に交絡され
た金属繊維同士が直接接合されて空孔を囲む骨格を形成
し、多孔性繊維構造体あるいは三次元網状構造体となっ
ているものである。金属繊維は集束伸線法あるいは金属
繊維紡糸法あるいは金属箔切断法により作成した金属細
線より形成したもの、金属棒あるいは金属箔コイルをび
びり振動切削法で切削して形成したもの等からなる。
【００２５】上記多孔性金属材は、パンチング状、網
状、ハニカム状、ラス状、格子状、エキスパンデット
状、スクリーン状、レース状等に孔を設けている（請求
項８）。
【００２６】また、本発明は、多孔性の電池電極基板用
金属シートではなく、無垢状金属シートあるいは金属箔
に、その基準面に対して、上方と下方とに所要ピッチで
屈折させて形成した円錐状、角錐状あるいは波形状の突
出部を設けている電池電極基板用金属シートを請求項９
で提供している。この孔のない無垢状の電極基板用金属
シートは、リチウム二次電池用の電極基板用シートとし
て好適に用いられる。
【００２７】また、上記無垢状の金属製シートを芯材と
して、少なくとも片両に他の金属材を積層することも好
ましい（請求項１０）。例えば、無垢状の金属箔の両面
に発泡状金属多孔体を積層して一体化し、この積層体を
プレス金型あるいはローラで上下に突出部を形成して形
成する。該金属シートでは、金属箔の両面の発泡状金属
多孔体の空孔に活物質が充填されるため、活物質の保持
力を高めることができると共に、見かけ上の厚さが大き
くなるため、活物質を厚く塗着できる。
【００２８】上記金属シートは、Ｎｉ，Ａｌ、Ｃｕ、Ｆ
ｅ、Ａｇ、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｔｉ，Ｉｎ，Ｖ，
Ｃｒ，Ｃｏ，Ｃ，Ｃａ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐ，Ｗ，Ｒｈ、Ｍ
ｎ，Ｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｅ，Ｌｎ，Ｇａ，Ｓｈ，Ｉｒあ
るいはこれら合金からなる（請求項１１）。
【００２９】上記多孔性金属材あるいは無垢状金属材の
上方へ突出させた突出部と、下方へ突出させた突出部と
は連続し、上方突出部の下端より下方へ突出して下方突
出部を形成し、平面状の基準面がない形状とすることが
好ましい（請求項１２）。即ち、該形状とすると、１つ
の活物質充填空間が円錐あるいは角錐状に凹んだ部分よ
り、さらに、各辺の上端より突出した突出部に囲まれた
状態となり、上下突出部の高さ（見かけ高さ）に相当す
る深さの空間となる。このように活物質充填空間を増大
できるため、活物質の充填量を増大させて電池性能を上
げることができる。
【００３０】上記上方と下方とに屈折させて形成した突
出部の上下先端間の距離で図った金属シートの見かけの
厚さが、多孔性あるいは無垢状金属材の厚さの３倍〜５
００倍となるようにしている（請求項１３）。この金属
シートの見かけ厚さは０．０３ｍｍ〜５．０ｍｍとして
いる（請求項１４）。
【００３１】上記のように、金属材自体を屈折させて上
下方向に突出部を形成すると、見かけ上の厚さを金属材
の厚さの３倍から５００倍までの、所望の厚さに任意に
大きくすることができる。例えば、１０μｍの金属箔に
上下に突出部を設けて５ｍｍとすると、見かけ厚さは５
００倍となる。よって、これら突出部の間の活物質充填
空間に充填する活物質の量は、突出部を設けていない場
合と比較して数百倍とすることができ、活物質の厚さ方
向を大として、集電能力を高め、急速充放電を可能とす
る。
【００３２】上記円錐状あるいは角錐状の突出部は先端
に向かって厚さが薄くなり、上向き突出部では下端、下
向き突出部では上端の基準側部で厚さが最も大となって
いることが好ましい（請求項１５）。このように、上下
突出部の中央の基準部の厚さを最大とすると、金属シー
トの強度を保持できる一方、突出部の先端側の厚さを薄
くして延ばすと、突出部の高さを大として、見かけ厚さ
を増加させて、活物質の充填量を増やすことができる。
【００３３】本発明は、さらに、 請求項１乃至請求項
１５のいずれか１項に記載の電池電極基板用金属シート
を用い、その突出部で囲まれる空間に活物質を充填して
いる電池用電極を提供している（請求項１６）。
【００３４】上記電極では、上下方向の円錐状、角錐状
あるいは波形状に凹設された活物質充填空間に活物質が
充填され、この充填された活物質は、その全周を突出部
で囲むため、活物質の保持力を高めながら、活物質の充
填量を増加させることができる。また、電極基板が多孔
性で突出部の周面に孔があけられていると、この孔にも
活物質が充填され、活物質は剥離、脱落しにくくなる。
【００３５】上記活物質中に導電材を含有させてもよい
（請求項１７）。即ち、上記突出部に囲まれた活物質充
填空間が大きくなると、活物質の充填量が増大するが、
活物質には通常導電材が含有されていないため、導電性
が問題となる。よって、活物質充填空間が大きく、導電
性が劣る場合には、活物質中に導電材を含有させること
が好ましい。
【００３６】さらに、本発明は、請求項１８で、請求項
１６または請求項１７に記載の電池用電極を備えた電池
を提供している。該電極は厚みが大で活物質の充填量を
多くできるため、特に、電気自動車用の電源用電池とし
て好適に用いられる。
【００３７】
【発明の実施の形態】以下、本発明の実施形態を図面を
参照して説明する。図１乃至図８は第１実施形態を示
し、該第１実施形態の金属シートＳは、一定パターンで
丸孔を有するパンチング状の多孔性金属材１に、上方に
突出させた四角錐状の上向き突出部２と、下向き突出さ
せた四角錐状の下向き突出部３とを、図示のように、縦
横方向に交互に形成している。図１中、下向き突出部３
の部分は斜線で示している。即ち、上向き突出部２の周
囲を下向き突出部３で囲むと同時に、下向き突出部３を
上向き突出部２で囲む構造として、上向き突出部２の４
辺の下端２ａが下向き突出部３の上端３ａとなって、連
続させた構造とし、基準ラインＬに水平面を設けておら
ず、金属シートＳの全体が、上向き突出部２と下向き突
出部３とで構成した構造としている。なお、上下突出部
２、３は間隔をあけて形成し、基準ラインＬに沿った平
面を残しておいても良いことは言うまでもない。
【００３８】上記上向き突出部２および下向き突出部３
は、多孔性金属材１を屈折させて形成しているため、当
然ながら、その傾斜した４面の周面には多数の孔２ｂ、
３ｂがあけられている。これら孔２ｂ、３ｂは多孔性金
属材１の開孔率を１０％〜９９％としているため、この
割合で突出部２、３の周面にあけられている。なお、開
孔率は好ましくは５０％〜９０％で、本実施形態では７
０％としている。（図中、孔２ｂ、３ｂの個数は省略し
て示している。）
【００３９】上記多孔性金属材１の厚さは１０μｍ〜１
００μｍで、形成される金属シートＳは、図２（Ａ）
（Ｂ）（Ｃ）に示すように、上下突出部２と３の頂点の
間の高さＨを０．０５ｍｍ〜５．０ｍｍとし、上向き突
出部２および下向き突出部３の高さは夫々１／２Ｈの
０．０２５ｍｍ〜２．５ｍｍに設定している。上向き突
出部２および下向き突出部３の断面形状は同一とし、そ
れぞれのピッチＰは５０μｍ以上としている。また、上
向き突出部２と下向き突出部３とが連続する基準ライン
Ｌの部分の肉厚は、多孔性金属材１の厚さと略同等の１
０μｍ〜１００μｍとし、該基準ラインＬより突出部
２、３の先端２ｃ、３ｃに向かって次第に厚さが薄くな
り、先端２ｃ、３ｃの厚さは５μｍ〜８０μｍとしてい
る。
【００４０】上記金属シートＳは、図３（Ａ）に示す開
孔率１０％〜９９％の多孔性金属材１を、図３（Ｂ）に
示す凹凸を設けた一対のローラ１０Ａ、１０Ｂの間を通
すことにより、上記上向き突出部２と下向き突出部３と
を形成している。なお、ローラにかえて、上下一対の凹
凸を設けたプレス金型で上下突出部２、３を形成しても
よい。
【００４１】上記のように多孔性金属材１に上下突出部
２、３を屈折して形成した金属シートＳを電池用電極と
する場合、図４（Ａ）（Ｂ）に示すように、その上下両
面よりペースト状の活物質５を塗着する。該活物質５は
図示のように、上向き突出部２およびその下端に連続し
た下向き突出部３に周囲が囲まれた上方開口の活物質充
填空間６と、上下逆で、下向き突出部分３およびその上
端に連続した上向き突出部２に周囲が囲まれた下方開口
の活物質充填空間７に、それぞれ開口端近傍まで充填さ
れる。詳しくは、上方開口の活物質充填空間６では下向
き突出部３に囲まれた角錐形状の凹部と該下向き突出部
３の４辺の上端に連続する上向き突出部２に挟まれた空
間とに活物質が充填され、その充填深さは金属シートの
見かけ上の高さＨと略同一の深さとなる。下方開口の活
物質充填空間７に充填される活物質の充填深さも上記Ｈ
と略同一の深さとなる。このように、上下方向から深さ
Ｈで活物質５を充填するため、活物質の厚さは非常に大
きなものとなる。かつ、活物質充填空間６、７では、そ
の周囲が囲まれているため、充填された活物質の保持力
は強く、容易に剥離、脱落を発生させない。
【００４２】また、上記上方開口および下方開口の活物
質充填空間６、７に充填する活物質５は、多孔性金属材
１の多数の孔２ｂ、３ｂにも充填されて支持され、活物
質の保持強度は大きい。なお、活物質充填空間６、７の
大きい場合には、活物質５の内部に導電材を含有して、
導電性をより高めることが好ましい。
【００４３】上記多孔性金属材１として、本実施形態で
は、圧延ローラを用いて金属粉末からパンチング状に開
孔した多孔性金属材１を用いている。該多孔性金属材１
を製造する方法は、図５（Ａ）（Ｂ）に示すパターンロ
ーラ１１を備えた圧延ローラを用いて、図６に示す製造
装置により製造している。即ち、一対の圧延ローラのう
ち、一方の圧延ローラには、半球状の凹部１１ａを縦横
所要ピッチで設けたパターンローラ１１とし、他方のロ
ーラは外周面が平滑な平ローラ１２としている。
【００４４】図６に示すように、上記パターンローラ１
１の上方には、底面にメッシュ部１３ａを備えた篩１３
を振動装置１４で支持して、該振動装置１４で篩１３を
左右振動させ、ふるいかけながら金属粉末をパターンロ
ーラ１１の上面に散布するようにしている。該篩１３に
は原料ホッパー１５より金属粉末を定量フィダー１６へ
定量供給している。パターンローラ１１に直接散布して
供給する金属粉末Ｐとしては、本実施形態では、直径２
〜７μｍ、形状がスパイク状のニッケルパウダーを用い
ている。散布された金属粉末Ｐは、図８（Ａ）に示すよ
うに、凹部１１ａを設けた部分では凹部１１ａ内に落下
して、外周面１１ｂの高さまで溜まらないようにして、
外周面１１ｂ上に金属粉末Ｐが突出しないようにしてい
る。一方、凹部１１ａ以外の外周面１１ｂには金属粉末
Ｐが所定の厚さまで溜まって、一定厚さの層を形成す
る。この状態で、一対の圧延ローラからなるパターンロ
ーラ１１と平ローラ１２が回転すると、当接部におい
て、パターンローラ１１の外周面１１ｂ上の金属粉末Ｐ
は平ローラ１２により圧下荷重１５トンで圧縮され、薄
肉の圧縮金属シート材１’として圧延される。一方、凹
部１１ａ内の金属粉末Ｐは外周面に出ていないため、ロ
ーラ１２により圧縮されず、パターンローラ１１の回転
により、当接部から外れて、凹部１１ａが下向きとなる
と、図８（Ｂ）に示すように、凹部１１ａより落下す
る。また、当接部から外れると上記圧延で形成された圧
縮金属シート材１’も圧延ローラの外周面より外れて引
き出される。
【００４５】上記圧延ローラにより圧延された圧縮金属
シート材１’は、図７に示すように、凹部１１ａにあた
る部分には孔２０があけられると共に外周部１１ｂにあ
たる部分は孔２０を囲む部分２１となり、寸法Ｌ１の部
分が多孔性シート部となる。また、凹部１１ａが設けら
れていない寸法Ｌ２の部分は帯状の金属無垢部からなる
リード部となる。その後、図６に示すように焼結炉２５
内に連続搬入し、非酸化雰囲気中で、温度７５０℃で、
約１５分間、加熱して焼結している。その後、３００℃
〜４００℃に加熱した平ローラからなる圧延ローラ２６
と２７の間に上記圧縮金属シート材Ｐを通し、加熱しな
がら、圧下荷重５トンで再度圧延している。その後、再
度、焼結炉２８に連続搬入し、非酸化雰囲気中で、温度
１１５０℃で約１５分間焼結し、さらに、調質圧延ロー
ラ２９Ａと２９Ｂの間に圧縮金属シート材１’を通して
レベリングを行い、所要の厚みとした多孔性金属材１と
した後、コイルとして巻き取っている。このコイルより
巻き戻しながら、上記図３に示す凹凸を設けたローラ１
０Ａ、１０Ｂあるいは金型を通して、上下突出部２、３
を形成している。
【００４６】上記したパターンローラを用いて金属粉末
より形成した多孔性金属材１を用いると、その板厚及び
開孔率、開孔面積等を任意に設定できると共に純金属製
であるため電気伝導性が優れたものとすることができ
る。
【００４７】図９（Ａ）（Ｂ）（Ｃ）は第２実施形態を
示し、上記上向き突出部２と下向き突出部３とを設けた
多孔性金属材１を挟んで、その上向き突出部２の頂点に
接するように平板形状の多孔性金属材３０Ａを配置する
と共に、下向き突出部３の頂点に接するように平板形状
の多孔性金属材３０Ｂを配置し、これら多孔性金属材１
と３０Ａ、３０Ｂとの接触点を誘導加熱で融着して一体
としている。
【００４８】上記のように、第２実施形態では、言わ
ば、ダンボール形状としている。中央に配置する多孔性
金属材１の上向き突出部２と下向き突出部３は、第１実
施例と相違し、波形形状として、長さ方向に連続させて
いる。なお、上下突出部２、３は、第１実施形態と同様
な角錐状の突出部であっても良いし、円錐状の突出部で
も良いことは言うまでもない。
【００４９】上記中央の多孔性金属材１は孔空け加工し
たニッケル箔を屈折させて形成している。一方、上下両
面に配置する平板形状の多孔性金属材３０Ａ、３０Ｂは
第１実施形態と同様に金属粉末を圧延ローラで圧延して
形成したものを用いている。即ち、圧延ローラで形成し
た平板状の金属シート材に凹凸を設けずにそのまま用い
ている。
【００５０】上記ダンボール形状とした第２実施形態で
は、中央部に配置する多孔性金属材１の上下凹凸部２、
３により構成される活物質充填空間６、７の開口が、上
下に配置する多孔性金属材３０Ａ、３０Ｂにより閉鎖さ
れた状態となるため、上記空間に充填する活物質の保持
力を高めることができる。なお、上下両面に配置する金
属材３０Ａ、３０Ｂも多孔性であるため、上下両面より
活物質充填空間６、７に活物質を充填することができ
る。なお、上下両面の多孔性金属材３０Ａ、３０Ｂの開
孔率は４０％以上として活物質の充填を阻害しないよう
にする一方、６０％以下として活物質の保持機能を高め
ることが好ましい。
【００５１】図１０（Ａ）（Ｂ）は第３実施形態を示
し、第１実施形態と同様な角錐形状の上向き突出部２と
下向き突出部３を設けた多孔性金属材１を３枚用い、こ
れらを上下に積層し、この状態で、誘導加熱で融着して
一体化している。なお、積層枚数は３枚に限定されず、
電池電極用基板として要求される厚さにするために任意
の枚数が積層される。
【００５２】上記積層する多孔性金属材１は第１実施形
態と同様に金属粉末を圧延ローラでシート状態に圧延し
たものを用い、エンボス加工で上下突出部２、３を形成
している。これら上下突出部２、３は０．７ｍｍピッチ
で設けており、かつ、突出部２、３の大きさは同一であ
るため、上下積層した状態では、上下突出部２、３とは
必然的に一致しない。よって、図１０（Ａ）に示すよう
に、下位の多孔性金属材１の上向き突出部２が上位の多
孔性金属材１の下向き突出部３の斜面に当接して、その
間に活物質充填空間３１ができる。
【００５３】なお、図１０（Ｂ）に示すように、下位の
多孔性金属材１の上向き突出部２の頂点と、上位の多孔
性金属材１の下向き突出部３の頂点とを一致させると、
上記活物質充填空間３１の容積を最大とすることができ
る。
【００５４】上記の上下凹凸部を設けた多孔性金属材１
を積層構造とした金属シートに対しても、その上下両側
から活物質を塗着すると、各多孔性金属材１の孔を通し
て突出部で囲まれた空間３１に活物質を充填することが
できる。
【００５５】上記構成とすると、上下両側に開口する突
出部で囲まれた空間を除いて、活物質充填空間が上下突
出部に囲まれた閉断面となり、活物質の保持力を増強す
ることができる。かつ、所要枚数積層することにより、
活物質充填空間を任意の容積まで増大することができ、
その充填量を増加させることができる。
【００５６】図１１（Ａ）（Ｂ）は第４実施形態を示
し、上下突出部２、３を設けた多孔性金属材１を、その
上下突出部を左右方向に向いた状態で上下に並列するよ
うに、上向き、下向き交互に折り曲げて厚幅シート状と
し、上記突出部の間に囲まれる空間を活物質充填空間と
している。
【００５７】具体的には、多孔性金属材１に２列の上下
突出部２、３を一定間隔をおいて形成しておき、突出部
２、３を設けていない部分１−１を水平状態として下側
面を形成した後、突出部２、３を設けた部分を、突出部
２、３を図中左向きに突出させた状態で上向きに折り曲
げ、ついで、突出部を設けていない部分１−１を水平状
態に折り曲げて上側面Ｕを形成し、さらに、下向きに折
り曲げた後、水平に折り曲げて下側面Ｄを形成し、これ
を、繰り返すことにより、図示の状態の厚みＷを有する
三次元構造の金属シートとしている。
【００５８】上記構造とした場合、上下方向の高さを変
えることにより、金属シートの厚さを任意に変えること
ができる。また、横向きとなる突出部２、３の開口端を
突出部を設けていない部分で閉鎖することができ、突出
部に囲まれた空間に充填する活物質の保持力を高めるこ
とができる。
【００５９】図１２は第４実施形態の変形例を示し、上
向き及び下向きの折り曲げ部分の両方に左右方向に突出
させた突出部２、３を設けたものである。
【００６０】図１３も第４実施形態の変形例を示し、多
孔性金属材として、パンチングメタル状の多孔性金属材
に代えて、金属繊維で形成した開孔率の大きな不織布状
の多孔性金属材４０を用いている。即ち、金属繊維で形
成した不織布状の多孔性金属材４０に突出部２、３を予
定め形成しておき、これを第３実施形態と同様に上向
き、下向きに交互に折り曲げて、所要の厚さを有する三
次元構造の金属シートとしている。
【００６１】上記第１実施形態から第４実施形態におい
て用いる多孔性金属材は、実施例に記載のものに限定さ
れず、下記に列挙するものが好適に用いられ、これら多
孔性金属材に上下突出部を形成して用いることができ
る。 多数の小孔を設けた金属板あるいは金属箔 金属メッシュ、金属スクリーン 三次元網状発泡体、多孔性繊維状樹脂あるいはメッシ
ュ体の単体あるいはこれらの１種または２種以上の積層
体に対して、メッキ、蒸着、金属粉末を塗布あるいは金
属を溶射した後に脱煤・焼結して形成した金属多孔体 金属繊維からなる金属多孔体。
【００６２】また、上記多孔性金属材に設ける孔は、パ
ンチング状、網状、ハニカム状、ラス状、格子状、エキ
スパンデッド状、スクリーン状、レース状等の任意な形
状に孔を設け、その開孔率を１０％〜９９％としたもの
であればよい。
【００６３】図１４は第５実施形態を示し、孔のない無
垢状の金属箔を、凹凸を設けた一対のローラに通して、
角錐形状の上向き突出部２’と下向き突出部３’とを屈
折して形成している。この第５実施形態の金属シートに
対しても、第１実施形態と同様に、上下角錐状の突出部
２’と３’とに囲まれた活物質充填空間６’、７’に活
物質を充填して電極としている。上記無垢状の多孔性金
属材を基板として設ける電極はリチウム二次電池用とし
て好適に用いられる。
【００６４】なお、第１実施形態乃至第５実施形態に示
すように、上向き突出部と下向き突出部とを連続させて
基準の水平部がない状態に必ずしもする必要はなく、近
接位置に上向き突出部と下向き突出部とを形成してもよ
い。
【００６５】図１５は第６実施形態を示し、第１実施形
態と同一の多孔性金属材１の両面に発泡状金属多孔体５
０を積層して一体化し、この一体化した積層体を第１お
よび第５実施形態と同様に凹凸を設けたローラを通し
て、あるいは凹凸を設けた上下金型により、上向き突出
部２”と下向き突出部３”とを形成している。これら上
下突出部２”と３”に挟まれた空間を活物質充填空間
６”，７”とし、活物質５を充填している。
【００６６】このように、平滑な多孔性金属材１の両面
に三次元状の空孔を有する発泡状金属多孔体５０を積層
するため、充填する活物質５は三次元状の空孔に充填さ
れ、より剥離、脱落しにくくなる。
【００６７】図１６は第７実施形態を示し、無垢状の金
属材１’に上向きに円錐形状に突出させた上向き突出部
２’と、図中斜線で示す下向きに円錐状に突出させた下
向き突出部３’とを形成している。このように、円錐形
状に突出させても、角錐形状と同様に活物質を囲んで確
実に保持できると共に見かけ厚さを増大して活物質の塗
着量を増大させることができる。
【００６８】
【発明の効果】以上の説明より明らかなように、本発明
に係わる電池電極基板用金属シートでは、電極用基板と
なる金属材自体を、平板状ではなく、上下両側に突出部
を設けた形状としているため、これら上下突出部を含め
た見かけ上の厚さを、従来の基板の板厚の３倍から５０
０倍と非常に厚いものとすることができ、これら突出部
に囲まれた空間を活物質充填空間として活物質を充填す
るため、活物質の剥離、脱落を防止できると共に、活物
質の塗着厚さを大とすることができる。よって、従来の
平板状の金属シートと比較して、活物質の厚さ方向は大
となり、集電能力をアップして急速充放電が可能とな
る。
【００６９】また、上記充填空間が円錐、角錐または波
形状に凹んだ形状であるため、その間に充填する活物質
の保持力を高めることができる。しかも、突出部の周面
にも多数の孔を設けているため、これらの孔にも活物質
が充填され、活物質を突出部の間の活物質充填空間に確
実に保持できる。
【００７０】さらに、請求項２の構成として、上下突出
部を設けた多孔性金属材の上下に平板形状の多孔性金属
材を配置すると、突出部に囲まれた空間に充填する活物
質の保持力を強めることができる。また、上下に平板状
の多孔性金属材を配置して活物質の保持力を高めている
ため、中央の多孔性金属材に形成する上下突出部の突出
量を大きくして、活物質充填空間の容積を大とすると共
に電極用基板の厚さを大とすることが容易にできる。
【００７１】さらに、請求項３の構成として、上下突出
部を設けた多孔性金属材を上下に積層すると、積層され
た間の活物質充填空間が閉断面となり、活物質の保持力
を強めることができる。また、積層枚数を増加すること
により、容易に電極用基板の厚さを大とすることができ
ると共に、活物質の充填量を増加することができる。
【００７２】さらに、請求項４の構成とすると、１枚の
多孔性金属材を折り曲げるだけで、任意の厚さで、活物
質の充填空間が大きな三次元構造の電極用基板を設ける
ことができる。
【００７３】このように、請求項２乃至請求項４の構成
では、活物質の充填空間が、空孔を有する金属材で囲ま
れるため、該空間に充填される活物質の保持力をより高
めることができ、活物質の剥離、脱落を確実に防止で
き、かつ、電極用基板の厚さを大とできる利点を有す
る。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明の第１実施形態の金属シートの平面図
である。
【図２】 （Ａ）は図１のＡ−Ａ線断面図、（Ｂ）は図
１のＢ−Ｂ線断面図、（Ｃ）は図１のＣ−Ｃ線断面図で
ある。
【図３】 （Ａ）（Ｂ）は上記金属シートの製造工程を
示す概略図である。
【図４】 （Ａ）（Ｂ）は上記金属シートに活物質を充
填した状態を示す断面図である。
【図５】 上記金属シートの基材となる多孔性金属材を
形成する圧延ローラを示し、（Ａ）は正面図、（Ｂ）は
要部断面図である。
【図６】 上記多孔性金属材の製造工程を示す図面であ
る。
【図７】 製造された多孔性金属材の平面図である。
【図８】 （Ａ）（Ｂ）は上記圧延ローラの作用を示す
図面である。
【図９】 （Ａ）は第２実施形態の斜視図、（Ｂ）は第
２実施形態の中央の多孔性金属材の斜視図、（Ｃ）は活
物質を充填した状態の断面図である。
【図１０】 （Ａ）（Ｂ）は第３実施形態の概略正面図
である。
【図１１】 第４実施形態を示し、（Ａ）は概略正面
図、（Ｂ）は概略斜視図である。
【図１２】 第４実施形態の変形例を示す概略正面図で
ある。
【図１３】 他の第４実施形態の変形例を示す概略断面
図である。
【図１４】 第５実施形態の断面図である。
【図１５】 第６実施形態の断面図である。
【図１６】 第７実施形態の概略平面図である。
【符号の説明】
１ 多孔性金属材 ２ 上向き突出部 ３ 下向き突出部 ２ｂ、３ｂ 孔 ５ 活物質 ６、７ 活物質充填空間 Ｓ 金属シート

Claims (18)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項１】 多孔性金属材に、その基準面に対して、
    上方と下方とに所要ピッチで屈折させて形成した円錐
    状、角錐状あるいは波形状の突出部を設け、これら突出
    部に囲まれた空間を活物質充填空間とし、かつ、少なく
    ともこれら突出部の周面に多数の孔を位置させている電
    池電極基板用金属シート。
  2. 【請求項２】 上記多孔性金属材を複数枚備え、これら
    多孔性金属材を上下に積層すると共に上下突出部の位置
    をずらせて、上下に積層する多孔性金属材の間に空間を
    設け、該空間を活物質充填空間としている請求項１に記
    載の電池電極基板用金属シート。
  3. 【請求項３】 上記多孔性金属材の上下突出部の頂点上
    にそれぞれ平板形状の多孔性金属材を配置し、これら多
    孔性金属材に囲まれた空間を活物質充填空間としている
    請求項１及至請求項２に記載の電池電極基板用金属シー
    ト。
  4. 【請求項４】 上記多孔性金属材の突出部が左右方向に
    向いた状態で上下に並列するように、上向きと下向き交
    互に折り曲げて厚幅シート状とし、上記突出部の間に囲
    まれる空間を活物質充填空間としている請求項１に記載
    の電池電極基板用金属シート。
  5. 【請求項５】 上記突出部を設ける多孔性金属材は単層
    あるいは複数枚を積層した構造からなり、その開孔率を
    １０％〜９９％としている請求項１乃至請求項５のいず
    れか１項に記載の電池電極基板用金属シート。
  6. 【請求項６】 上記多孔性金属材は金属粉末をシート状
    に圧延して形成したものである請求項１乃至請求項５の
    いずれか１項に記載の電池電極基板用金属シート。
  7. 【請求項７】 上記多孔性金属材は、多数の小孔を設け
    た金属板あるいは金属箔、金属メッシュ、金属スクリー
    ン、さらに、三次元網状発泡体、多孔性繊維状樹脂ある
    いはメッシュ体の単体あるいはこれらの１種または２種
    以上の積層体からなりメッキ、蒸着、金属粉末を塗布あ
    るいは金属を溶射した後に脱煤・焼結して形成した金属
    多孔体、金属繊維からなる金属多孔体からなる請求項１
    乃至請求項６のいずれか１項に記載の電池電極基板用金
    属シート。
  8. 【請求項８】 上記多孔性金属材は、パンチング状、網
    状、ハニカム状、ラス状、格子状、エキスパンデッド
    状、スクリーン状、レース状に孔を設けている請求項１
    乃至請求項７のいずれか１項に記載の電池電極基板用金
    属シート。
  9. 【請求項９】 無垢状金属材に、その基準面に対して、
    上方と下方とに所要ピッチで屈折させて形成した円錐
    状、角錐状あるいは波形状の突出部を設け、これら突出
    部に囲まれた空間を活物質充填空間としている電池電極
    基板用金属シート。
  10. 【請求項１０】 上記金属シートを芯材として、少なく
    ともその片面に他の金属材を積層している請求項９に記
    載の電池電極基板用金属シート。
  11. 【請求項１１】 上記金属シートは、Ｎｉ，Ａｌ、Ｃ
    ｕ、Ｆｅ、Ａｇ、Ｚｎ，Ｓｎ，Ｐｂ，Ｓｂ，Ｔｉ，Ｉ
    ｎ，Ｖ，Ｃｒ，Ｃｏ，Ｃ，Ｃａ，Ｍｏ，Ａｕ，Ｐ，Ｗ，
    Ｒｈ，Ｍｎ，Ｂ，Ｓｉ，Ｇｅ，Ｓｅ，Ｌｎ，Ｇａ，Ｓ
    ｈ，Ｉｒあるいはこれら合金からなる請求項１乃至請求
    項１０のいずれか１項に記載の電池電極基板用金属シー
    ト。
  12. 【請求項１２】 上記上方へ突出させた突出部と、下方
    へ突出させた突出部とは連続し、上方突出部の下端より
    下方へ突出して下方突出部を形成し、平面状の基準面が
    ない形状としている請求項１乃至請求項１１のいずれか
    １項に記載の電池電極基板用金属シート。
  13. 【請求項１３】 上記上方と下方とに屈折させて形成し
    た突出部の上下先端間の距離で測った金属シートの見か
    けの厚さが、多孔性あるいは無垢状金属材の厚さの３倍
    〜５００倍である請求項１乃至請求項１２のいずれか１
    項に記載の電池電極基板用金属シート。
  14. 【請求項１４】 上記金属シートの見かけ厚さは０．０
    ３ｍｍ〜５．０ｍｍである請求項１３に記載の電池電極
    基板用金属シート。
  15. 【請求項１５】 上記円錐状あるいは角錐状の突出部は
    先端に向かって厚さが薄くなり、上向き突出部では下
    端、下向き突出部では上端の基準側部で厚さが最も大と
    なっている請求項１乃至請求項１４のいずれか１項に記
    載の電池電極基板用金属シート。
  16. 【請求項１６】 請求項１乃至請求項１５のいずれか１
    項に記載の電池電極基板用金属シートを用い、その突出
    部で囲まれる空間に活物質を充填している電池用電極。
  17. 【請求項１７】 上記活物質中に導電材を含有させてい
    る請求項１６に記載の電池用電極。
  18. 【請求項１８】 請求項１６または請求項１７に記載の
    電池用電極を備えた電池。
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