電池電極用基板的製造方法及電池電極用基板的製作方法
2023-07-03 20:12:46
專利名稱：電池電極用基板的製造方法及電池電極用基板的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種電池電極用基板的製造方法及由該方法所製得的電池電極用基板，特別是，本發明的電極用基板及其製造方法適用於電動汽車的電源用電池的電極用基板，根據本發明的電池電極用基板及其製造方法，可在增大電極用基板厚度，增加活性物質塗敷量的同時，改善塗敷的活性物質的粘合性，防止活性物質從電極基板上脫落。
背景技術：
以往，作為鎳氫電池、鎳鎘電池等由正極板及負極板組成的電極板基板，通常是使用藉由穿孔加工在鐵板(片)上打出通孔，在所述打孔鐵板上鍍鎳的鍍鎳穿孔鋼板(以下，簡稱為「穿孔金屬板」)，再對所述穿孔金屬板填充以活性物質，作成電極板。該電極板在圓筒型電池中，是藉由將帶狀的、其間內夾隔膜的正極板和負極板卷繞成蝸卷狀後，內置於圓筒型電池中；在方型電池中，所述電極板通過隔膜，將正極板和負極板層疊後內置電池中。
上述穿孔金屬板為平板狀，在板厚約60μm～100μm的冷軋鋼板上作穿孔加工，按所需要的圖案，在鋼板上打出直徑1.0mm～2.5mm的圓孔，形成上述圓孔的開孔率為40％～50％，然後，鍍鎳，以保持其耐腐蝕性，用作電池電極用基板。
又，作為鋰一次電池的、由正極板及負極板構成的電極板的基板，主要是使用對由SUS、Ti等金屬製得的金屬絲網進行加工所得到的基板。對所述金屬絲網填充活性物質，作成電極板。在鋰二次電池中，在對由鋁箔組成的金屬襯墊材料的二面按所需厚度塗敷活性物質，作成正極板的同時，對由銅箔組成的金屬襯墊材料的二面按所需厚度塗敷活性物質，作成負極板。
又，作為空氣-鋅電池正極的空氣極的基板，主要是使用金屬篩網(在SUS金屬網上電鍍鎳的金屬篩網)。又，在作為汽車用電池而引入注目的鉛蓄電池中，是使用由鉛合金(Pb·Sb合金、Pb·Ca合金、Pb·Ca·Sn合金等)構成的鑄造柵網及多孔金屬網，對所述金屬篩網及柵網填充以活性物質，作成電極板。
再有，近來，也有使用樹脂制的發泡體、無紡布、網狀物，作化學鍍等導電性處理之後，再施以電鍍，續之以脫灰、燒結，作成金屬多孔體。
如上所述的任一種電池電極用基板都是平板狀基板。在所述基板二面塗敷活性物質，將活性物質填充於形成電極用基板上的孔中，同時，按所需厚度，在基板二側表面塗敷活性物質。然而，由於上述的穿孔金屬板、金屬絲網、金屬篩網都不是三維結構，所以，其與活性物質的粘合性差，活性物質的保持力低下。特別是，在穿孔金屬板、金屬絲網等上的開孔尺寸較大的場合，在電極的製造過程及使用過程中，會發生活性物質易從基板上剝離、脫落的問題。對此，也有人採用了在活性物質中添加大量的粘結劑，以防止活性物質從基板的剝離和脫落。然而，問題是粘結劑的大量添加，又使得活性物質的反應能力低下，導致電池特性劣化。
在上述三維結構的發泡狀多孔金屬板的場合，與穿孔金屬板、金屬絲網等比較，由於在所述三維結構的空孔中填充活性物質，所以活性物質的保持力較高。然而，該發泡狀多孔金屬板上的、由於包圍填充活性物質的開孔網格很細，其集電能力低下，在快速充放電時，不能適應迅速的充放電。
又，以往所提供的電極基板，由於其厚度薄，在基板厚度方向上塗敷的活性物質的厚度就很薄。由此，使得在電極厚度方向上的導電性較差，要提高電池特性很困難。
針對上述問題，以往，在特開平7-13070號公報及特開平7-335208號公報上有人提出了這樣的電極的製造方法使用上下模，在金屬板或金屬箔上穿設通孔,穿孔時，在穿孔周緣設置毛口，使包括毛口在內的金屬箔的整個表觀厚度為金屬箔原厚度的2倍。然而，在用上下模打孔時，其可開孔比率的最大限度為50％左右；要減小各個開孔孔徑及孔距，以便在整個金屬板及金屬箔上形成更多的細孔是很困難的。由此，即使在各個孔穴的周緣設置毛口，但由於毛口的總比率較低，要藉由毛口部分的形成來保持活性物質，則其保持力是不夠的。而且，如果各個小孔孔徑較大，則不但容易發生活性物質的脫落，同時，由於孔距也較大，也因而增大了金屬箔部分的面積，阻礙了活性物質中離子的移動，導致電池性能劣化。為了解決該問題，須減小孔徑及孔距。然而，由於在使用上下模穿孔時存在如上所述技術問題，所以，其成本很高。再有，僅僅靠一塊設置有毛口的金屬板也無法那樣地增加活性物質的塗布量。
本發明系鑑於上述問題而作。本發明的課題是提供一種電池電極用基板的製造方法及由該方法製造的電池電極用基板，所述電池電極用基板保持活性物質的保持力很大，且，可增加厚度方向上活性物質的塗敷量。
發明揭示為解決上述課題，本發明提供了第一種電池電極用基板的製造方法，所述方法是，使薄壁的金屬片通過一對其外表面設有凹凸部的壓花加工用轉輥之間，在所述金屬薄板的整個面上形成凹凸部，藉由對所述凹凸部進行的加工擠壓力，在各個凹凸部的頂點處開設孔穴，同時，在所述孔穴的周緣形成向外側突出的毛口。
根據上述方法，可以通過僅僅使薄壁的金屬片通過一對壓花加工用轉輥之間，即在所述金屬薄板的整個面上形成較微細的凹凸部，同時，在各個凹凸部頂點處分別開設小孔，且，在所述小孔周圍形成毛口。由此，根據所述利用了壓花加工的穿孔方法，與以往的、使用上下模穿孔的場合比較起來，本發明的方法首先是可以減小在各個凹凸部的頂點處形成的孔徑，同時，凹凸部的間距可以非常小，從而，又可以使得形成於各個凹凸部頂點處的小孔的孔距也非常小。另外，與以往的模具開孔方法比較，所述小孔在金屬薄板上的開孔率也較大。如此，可以在所述金屬薄板的整個面上形成密集細小的凹凸部；在各個凹凸部的頂點形成毛口，從而，可以比以往大幅度地提高毛口的形成比率。如此，又因為可以在所述金屬薄板的整個面上形成密集設置的、細小的凹凸部，在各個凹凸部的頂點處開設小孔，在小孔周圍形成毛口，所以，可以使得塗敷於所述金屬薄板上的活性物質填充入凹凸部內；同時，藉由形成於凹凸部的頂點小孔周圍的毛口的形成和保持，其活性物質填充量的增大也是以往方法所無法相比的。再有，由於凹凸部很細小，填充其中的活性物質可以可靠地保持於所述凹凸部內。同時，由於(在凹凸部)頂點處表面側密集存在的毛口，所以，上述填充的活性物質也可因毛口而得到切實的保持，其保持力的增強是以往藉由起模方法而形成較大開孔間距的方法所不能相比的。另外，由於按本發明的方法所形成開孔的開孔率較大，這也使活性物質中離子的移動更加活潑，可以進一步提高電池性能。
具體地，根據本發明的方法，在金屬薄板上形成凹凸部時，其表觀厚度可以作成約為金屬薄板原厚度的3倍～500倍的任意厚度。例如，在10μm金屬箔的上下二側面設以凸出部4mm，則其表觀厚度為400倍。又，本發明提供了一種電池電極用基板的製造方法，所述方法系使薄壁金屬薄板通過一組由一其外表面設有凹凸部的壓花加工用轉輥和另一其外表面平滑的橡膠輥組成的轉輥之間，藉由橡膠輥對另一轉輥的凸部進行擠壓，藉此，使得在對所述金屬薄板開設孔穴的同時，在所述孔穴周緣形成向一側突出的毛口。
根據上述第2個方法，在所述金屬薄板上雖未形成明確的凹凸部，但在整個金屬薄板面上形成許多小孔，且形成由所述小孔向一個方向(橡膠輥一側)突出的毛口。如此，使得所述方法特別適用於毛口僅向一側突出的場合。
又，本發明提供了第3種電池電極用基板的製造方法，所述方法設置二組由一其外表面設有凹凸部的壓花加工用轉輥和另一其外表面平滑的橡膠輥組成的轉輥組，使薄壁的金屬薄板依次通過該二組轉輥之間。在通過第1組轉輥之間時，藉由橡膠輥對所述另一轉輥的凸部進行擠壓,在對所述金屬薄板開設孔穴的同時，使在所述孔穴的周緣形成向一側突出的毛口。在通過第2組轉輥之間時，在所述金屬薄板的其它位置處開設孔穴的同時，使在所述孔穴的周緣形成向另一側突出的毛口。
根據上述第3個方法，如同上述第2個方法，雖然未在所述金屬薄板上形成明確的凹凸部，但可以(在整個金屬薄板面上)形成更多小孔，提高開孔率；同時，可以形成由所述小孔向二個方向突出的毛口，增大金屬薄板的表觀厚度。
又，本發明提供了第4種電池電極用基板的製造方法，所述方法系將根據上述第1、2、3的方法開設孔穴、及在所述孔穴的周緣形成向一側突出的毛口的金屬薄板作同一種板材、或不同種板材的相互層疊；使相互鄰接的下層金屬薄板的毛口和上層金屬薄板上的毛口纏合成一體；使上下鄰接的金屬薄板之間的空隙與所述開孔連通。
即，所謂同一種金屬薄板的層疊包括根據上述第1種方法，將所製得的金屬薄板互作層疊，或，將根據第2及第3種方法所製得的金屬薄板作分別層疊。所謂不同種金屬薄板的層疊包括根據上述第1種及第2種方法，將所製得的金屬薄板互作層疊，或，將根據第1及第3種方法所製得的金屬薄板作分別層疊後，再將根據第2種方法所製得的基板層疊於其二側表面。
根據上述第1至第3種方法，在小孔周緣設置毛口的金屬薄板，因利用壓花加工用轉輥在其上開設有許多如上所述的小孔，所以，從所述小孔周圍突出的毛口幾乎存在於金屬薄板的整個面上。由此，層疊這些金屬薄板，容易使相互鄰接的毛口纏合成一體。而且，藉由這些毛口的相互纏合、層疊得到的金屬薄板，其自身相互之間並不密接，而是在層疊部分之間產生空隙。所述該空隙通過各個金屬薄板的開孔而處於連通的狀態。此時，將活性物質填充於層疊體中，即可通過小孔，使活性物質可靠地填充於金屬薄板間。
又，本發明提供了一種根據上述任一種方法製得的電池電極用基板。
特別理想的是，將電池電極用基板作成如下所述的結構在根據上述第4種方法製得的電池電極用基板中，按上述第1種方法，在凹凸部的各個頂點上開設孔穴的同時，夾持按該方法從所述孔穴形成毛口的金屬薄板，在其二側表面側層疊如第2種方法所述的、向一側突出毛口的金屬薄板，使其毛口向內側突出。
或者，理想的是，將所述金屬薄板作成如下所述的結構夾持上述第3種方法所述的、從所述孔穴周緣向二側方向突出毛口的金屬薄板，在其二側表面側層疊如第2種方法所述的、向一側突出毛口的金屬薄板，使其毛口向內側突出。
再有，也可層疊二塊突出毛口的金屬薄板，使其毛口向二側外向突出。
作為被上述表面側基板夾持於中央部位的基板，如使用設置有按第1種方法所製造的凹凸部、增大厚度的基板，或者，使用設置有按第3種方法所製造的、其二側方向有突出的毛口、增大厚度的金屬基板，則可增加活性物質的填充量。
又，作為二側表面的基板，使用設置有按第2種方法所製造的，僅向一側方向突出毛口的基板，由此，可以使毛口向其內側方向突出、而不向外側方向突出。
特別是，根據第一種方法製得的基板具有密集、細小的凹凸部，所以，藉由將活性物質填充於其凹凸部周圍的空隙內，可以增加活性物質填充量，同時，增大活性物質的保持力。如此，即使在一塊金屬薄板上也可增加活性物質的塗敷量，而且，可以將這些金屬薄板多塊層疊，以增大活性物質的填充量。另外，由於電池電極用基板的厚度可通過金屬薄板的層疊數而容易地調節，可以作成填充必要量活性物質的電池電極用基板。
作為上述金屬薄板，較好的是使用由金屬箔或/及將金屬粉末壓延成薄膜狀而形成的金屬薄板。即，作為金屬箔，較好的是使用鎳箔、銅箔、鋁箔等。
作為上述壓延金屬粉末成薄膜狀而形成的金屬薄板，較好的是，使用本申請人的在先申請所提及的專利申請號平8-122534號公報上公開的、用壓花輥壓延金屬粉末而形成的金屬薄板。上述金屬薄板系在將金屬粉末供給至一對軋輥中的一側軋輥的外表面之後，藉由所述軋輥的轉動，直接對軋輥外表面上的金屬粉末進行壓延，形成薄壁的金屬薄板。
上述金屬薄板較好的是，由Ni、Al、Cu、Fe、Ag、Zn、Sn、Pb、Sb、Ti、In、V、Cr、Co、C、Ca、Mo、Au、P、W、Rh、Mn、B、Si、Ge、Se、La、Ga、Ir或它們的合金組成。
在按上述第一種方法製造的電池電極板上，較好的是，凹部與凸部之間的間距為0.5mm～2.0mm，凹部與凸部的高度為0.1mm～2.0mm。
本發明再提供了一種在上述電池電極用基板的空隙填充了活性物質的電池用電極。上述電極上因開設有密布於整個金屬薄板表面形成的細小凹凸部頂點上的小孔，活性物質填充於該小孔中，又因為活性物質為所述周圍毛口所包圍，所以，活性物質難以剝離、脫落。
上述活性物質中也可含有導電材料。即，為上述層疊配製的金屬薄板所包圍的活性物質填充空隙增大，則活性物質的填充量也增大。然而，由於活性物質中通常並不含有導電材料，所以，導電性成問題。考慮到這一點，在活性物質的填充空隙增大，導電性低下的場合，活性物質中最好是含有導電材料。再有，本發明提供一種配備有上述電池用電極的電池。所述電極的厚度大，可以增加活性物質的填充量，所以，特別適用於電動汽車用的電源用電池。
附圖的簡單說明
圖1為本發明的第一實施方式的電池電極用基板的剖視圖。
圖2所示為構成第一實施方式中的基板的各個金屬薄板的製造方法，(A)為所述方法的總示意圖，(B)為主要部分的放大圖。
圖3所示為設置於構成第一實施方式中的電池電極用基板的各個金屬薄板上的凹凸部形狀的說明圖，(A)為體視圖，(B)為平面圖。
圖4所示為第一實施方式中的電池電極用基板上填充了活性物質，作成電極狀的剖視圖。
圖5所示為改變第一實施方式和金屬薄板的層疊狀態時的剖視圖。
圖6所示為金屬粉末制薄板的製造流程示意圖。
圖7所示為第2實施方式的製造方法的示意圖。
圖8示為在第2實施方式中製造的基板剖視圖。
圖9示為層疊第2實施方式中製造的基板的層疊狀態的剖視圖。
圖10示為在第2實施方式其它變化例子的剖視圖。
圖11所示為第3實施方式製造方法的示意圖。
圖12示為在第3實施方式中製造的基板的剖視圖。
圖13示為層疊第3實施方式的基板的狀態的剖視圖。
圖14(A)、(B)、(C)所示為層疊狀態的變化例子的示意剖視圖。
圖15示為作壓花加工的金屬薄板的變化例子的附圖。
實施發明的最佳方式以下，參照附圖，就本發明的實施方式作一說明。
圖1至圖5顯示了本發明的第一實施方式。第一實施方式的電池電極用基板S系由對厚為10μm～100μm(本實施方式中為15μm)的鎳箔作壓花加工，在其整面設有凹凸部，然後，將所述設有凹凸部的金屬薄板1作多塊層疊而成。
上述各個金屬薄板1的製造方法如圖2所示，系使薄壁的平板狀金屬薄板1』通過壓花軋輥20A、20B、20C之間而形成。上述壓花軋輥20A～20C分別在其整個外表面上設置有0密集的角錐狀的細小凸部21，在這些凸部21之間，形成角錐形狀的凹部22。上述金屬薄板1』首先通過相互反方向旋轉的壓花軋輥20A～20B之間，夾持金屬薄板1』，壓花軋輥20B側的凸部21嵌入壓花軋輥20A側的凹部22內，位於其間的金屬薄板1』上即形成作角錐狀突出的凸部2和作角錐狀凹入的凹部3。接著，使金屬薄板1』通過壓花軋輥20B與20C之間，則壓花軋輥20B和20C的凹凸部相互嵌合，使在所述凸部2的位置處形成凸部。同樣，壓花軋輥20B和20C的凹凸部互作嵌合，使在所述外部3的位置處形成凹部。如此，藉由二次形成凹凸部，可以如圖3所示，製得形成有明顯角錐狀的凸部2和凹部3的金屬薄板1』。
再有，使金屬薄板通過壓花軋輥20A和20B及20B和20C之間時，在頂點處加壓，可形成孔穴2a、3a。且，藉由這些孔穴的開孔，在孔穴2a、3a的周圍生成毛口8，這些毛口8從孔穴2a、3a的周圍向外突出。由於這些孔穴2a、3a系由壓花軋輥20A和20B、20B和20C二次，在同一部位加壓，所以，可在負荷壓力的各個凹凸部的頂點切實地形成孔穴，並在開孔周圍處產生毛口。如上所述，金屬薄板1』上，如圖3(A)、(B)所示，縱橫交錯地形成有向上方突出的稜錐狀的向上凸部2及向下方突出的稜錐狀凹部(下凸部)3。在圖3(B)中，凹部3的部分以斜線表示。即，形成這樣的連續結構凸部2的周圍被凹部3所包圍，同時，凹部3為凸部2所包圍，整個金屬薄板1全部由凹部2及凸部3構成。
又，在進行如圖2所示的壓花加工時，凸部2及凹部3的頂點處被破裂，在各個凸部2、凹部3頂點上分別形成孔穴2a、3a，同時，這些孔穴2a、3a的周圍成為毛口8作外向擴展的狀態。
即，藉由壓花加工，可以將凹凸部的形成、這些凹凸部頂點的開孔加工及在孔穴周緣生成毛口8的工序通過一次加工完成。
在本實施方式中，凸部2的間距(凹部3的間距也同樣)為0.7mm，凸部2的高度及凹部3的深度也作成0.7mm。凹凸部併合後的整個厚度為1.4mm。
如圖1所示，將所述金屬薄板1作上下層疊，則毛口8上下纏合，將這些毛口作熔焊(或熔接)而切實固定，使上下層疊的金屬薄板1成一體。特別是，所述凸部2及凹部3的間距設為0.7mm，該間距很小；且，凸部2及凹部3的高度也設為0.7mm，該高度也很小。所以，在作上下層疊的狀態下，凸部之間、或凹部之間很難一致，而且，凹凸部的頂點上突出有毛口8，因此，上下層疊的金屬薄板1無法作緻密的層疊，而是如圖1所示的狀態，形成許多空隙4。
層疊上述金屬薄板1的電池電極用基板S，在形成被各個金屬薄板1的角錐形狀的凸部2及凹部3所包圍的狀態的同時，形成其上下開口面被相鄰接設置的金屬薄板1所包圍的上述空隙4，且，這些空隙4藉由凸部2及凹部3的頂點處的孔穴2a、3a處於相互連通的狀態。如此，可以形成其內部大多具有為金屬薄板1組成的板壁所包圍的大容積空隙4結構的電池電極用基板S。
在將活性物質5填充於上述結構的電池電極用基板S時，凸部2、凹部3的頂點處開設有孔穴2a、3a，所以，通過這些孔穴2a、3a，可以將活性物質順利地填充於層疊的內部空隙4。即，可以形成如圖4所示結構的電池用電極板。
如上所述，金屬薄板1的層疊形態並不限於圖1所示的一種狀態，也可以是如圖5所示，將上層金屬薄板1的凸部2安放於下層金屬薄板1的凸部2上，下層金屬薄板1的凸部2的上端孔穴2a的周圍毛口8，和上層金屬薄板1對應的凸部2鄰接的凹部3的下端孔穴3a的周圍毛口8相纏合，這些毛口互作熔焊或熔接，由此，使上下層疊的金屬薄板1成一體。
在上述圖1和圖5所示的上下金屬薄板的層疊狀態之間，即，凸部2和凹部3即使處在偏於半間距的狀態，也可以藉由使凹凸部頂點的孔穴周緣的毛口8的相互纏合，使上下層疊的金屬薄板1成一體。
在上述第一實施方式中使用了鎳箔，但作為金屬薄板，最好是使用軋輥壓延金屬粉末而形成的光滑的金屬薄板。從金屬粉末製得金屬薄板的製造方法如圖6所示，藉由使用有一對平滑輥所組成的壓延軋輥11、12形成。
即，在所示軋輥11的上方，用振動裝置14支承其底面備有網眼部13a的網篩13，用所述振動裝置14振動網篩13作左右振動，邊振動，邊使金屬粉末散布於軋輥11的上面。篩網13上由料鬥15將金屬粉末定量供給至餵料器16。作為直接散布於軋輥11上的金屬粉末P，在本實施方式中使用直徑2～7μm、形狀為釘狀的鎳粉。散布的金屬粉末P以一定的厚度積留在軋輥11的外表面11b上，形成一定的厚度。在該狀態下，一對軋輥11與軋輥12邊接觸邊旋轉。在接觸部位上，壓花軋輥11的外表面11b上的金屬粉末P受到下壓負荷為15噸的平滑軋輥12的壓縮，壓延成薄壁均勻的金屬薄板1』。
接著，上述由軋輥壓延的金屬薄板1』被連續送入燒結爐25中，在非氧化氣氛中、於750℃的溫度下，加熱、燒結約15分鐘。其後，使金屬薄板1』通過被加熱至300～400℃的平滑軋輥組成的一對軋輥26和27之間，邊加熱，邊再次在5噸的壓力下再次壓延。然後，再次連續送入燒結爐28中，在非氧化氣氛下、於1 150℃的溫度燒結約15分鐘。再使金屬薄板1』通過調質軋輥19A和19B之間，作調平壓延，軋成所需厚度之後，卷繞成圈。再從成圈的金屬薄板退卷，進行如前所述的壓花加工。藉此，作成如圖2及圖3所示的結構。其次，將經上述壓花加工的金屬薄板1作上下層疊，使其毛口8互相纏合，由於毛口得到固定，從而製得所需厚度的電池電極用基板S。
不言而喻，凸部2及凹部3即可以是如同實施方式1的角錐狀凸出部，也可以是圓錐狀凸出部。
圖7及圖10顯示了第2實施方式。在該第2實施方式中，如圖7所示，在壓花軋輥20上同向設置了其表面光滑的橡膠輥30A、30B。又如圖8所示，平板狀金屬薄板1』上開設有許多孔穴31，在該孔穴周緣31上設有向一個方向突出的毛口8。
如圖7(A)、(B)所示，使金屬薄板1』通過壓花軋輥20和橡膠輥30A之間，在受到橡膠輥擠壓、與壓花軋輥20凸部21接觸的金屬薄板1』上打開孔穴31。且，形成孔穴31後，產生斷裂毛口8，毛口8形成於向橡膠輥30A突出的方向上。由此，孔穴31的周圍的毛口8被限定朝向一個方向(橡膠輥側)的狀態。
接著，隨著壓花軋輥20的旋轉，使金屬薄板1』通過壓花軋輥20和另一橡膠輥30B之間，所述壓花軋輥20的凸部21再次受到橡膠輥30B的擠壓，因與所述橡膠輥30A的接觸、擠壓，而再次切實打開形成孔穴31，且，其毛口被壓向橡膠輥30B側方向。
將如上所述製得的圖8所示的金屬薄板1作如圖9所示的上下層疊，且，在下層金屬薄板1上，使其毛口8向上；在上層金屬薄板1上，使其毛口8向下；上下毛口纏合，熔焊或熔接纏合的毛口，連成一體。在這些上下金屬薄板1、1之間形成空隙。
將活性物質填充於如圖9所示的電極用基板S上，通過金屬薄板1的孔穴31，在上下金屬薄板1之間的空隙4填充活性物質，該填充的活性物質因二側的金屬薄板1而得到切實的保持。
再有，也可作成如圖10所示的結構層疊上下金屬薄板1，使其毛口突出於二外側的同時，使孔穴31處於連通的狀態。此時，突出於二外側的毛口8之間填充活性物質，該活性物質藉由毛口而得到確保。
圖11至圖13顯示了本發明的第三實施方式。在該第三實施方式中，如圖11所示，設置二組由如圖7所示的、第2實施方式中的一個壓花軋輥20和二個橡膠輥30A、30B組成的軋輥組。在第1組(Ⅰ)中開設孔穴31，在該孔穴31周圍設置毛口8，使其向橡膠輥30A側突出；同時，在第2組(Ⅱ)中在金屬薄板1』的另一位置上開設孔穴31』的同時，在該孔穴31』周緣設置毛口8』，使其向橡膠輥30B側突出、並與前述毛口8的突出方向相反。
將如上所述製造的圖12顯示的金屬薄板1按圖13所示作上下層疊。其下層的毛口8和上層的毛口8』纏合，熔焊或熔接該纏合的毛口，使其一體化，並在上下金屬薄板1、1之間形成空隙。由此，在該電極用基板S上填充活性物質，通過金屬薄板1的孔穴31、31』，將活性物質填充於上下金屬薄板1、1之間的空隙4內，並藉由上下二側的金屬薄板1作切實的保持。又，也可作成這樣的結構層疊設置上下金屬薄板1、1，使這些金屬薄板1、1、的各個毛口8向二側外向突出。此時，向外側突出的毛口8、8之間可分別填充、保持活性物質。
上述第1至第3實施方式中的電極用基板S都是層疊了同一種金屬薄板1，並如圖14(A)至(C)所示，系將具有按第1實施方式的方法製得的凹凸及孔穴、毛口的金屬薄板1A、具有按第2實施方式的方法製得的孔穴與具有同一方向的毛口的金屬薄板1B、具有按第3實施方式的方法製得的孔穴與沿其二方向的毛口的金屬薄板1C組合，作成一個厚的電極用基板S。
即，如圖14(A)所示的電極用基板S系將第2實施方式中的金屬薄板1B設置於第1實施方式中的金屬薄板1A的上下二側，使其夾持金屬薄板1A，並使金屬薄板1B的毛口8朝向內側，而不向外側突出。
如圖14(B)所示的電極用基板S系將第2實施方式中的金屬薄板1B設置於層疊了二塊第3實施方式中的金屬薄板1C的上下二側，使其成夾持該層疊的金屬薄板1C，並使這些金屬薄板1B的毛口8朝向內側，而不向外側突出。
如圖14(C)所示的電極用基板S系將第1實施方式中的金屬薄板1A設置於中間，在其二側設置第3實施方式中的金屬薄板1C，再在其二邊的最外側設置第2實施方式的金屬薄板1B。使這些設置於最外側的金屬薄板1B的毛口8朝向內側，而不向外側突出。
又，不言而喻，藉由壓花軋輥製得的金屬薄板1的形狀也可以如圖15所示，使設置於孔穴31周圍的毛口8沿無序方向改變。
產業上的可利用性如上所說明地，根據本發明的電池電極用基板的製造方法，使用壓花加工用軋輥，可以設置密集的微細孔穴，且，在穿設這些孔穴的同時，可以在孔穴周緣產生毛口。由此，可以通過一次加工工序即簡單地製得在密集設置微細小孔的形態下，獲得開孔率大、且產生細小毛口的佔有率高的電池電極用基板。
特別是，按照第1個方法，可以同時在金屬薄板上設置凹凸部，在這些凹凸部的頂點處開設孔穴，在該孔穴周緣設置毛口，藉由凹凸和毛口的形成薄板的表觀厚度增大，簡單地製得可以增大活性物質填充量的電池電極用基板。具體地，可以製得其厚度為扁平狀金屬薄板板厚的3倍至500倍的、非常厚的電池電極用基板。
層疊用本發明的方法製造的基板，使其上的毛口互相纏合，藉由對這些毛口作熔焊或熔接，可以簡單地使其一體化。另外，藉由對層疊塊數所作的調節，也可形成任意厚的金屬薄板。
根據上述方法製得的電池電極用基板，即使僅由單塊金屬薄板構成，但因為其上密布有許多微細小孔，且這些小孔中填充有活性物質，所以，難以發生脫落。又，由於孔穴周緣有毛口，且這些毛口的佔有率也很大，所以，金屬薄板二面塗敷的活性物質藉由毛口的保持而不易脫落。
特別是，在層疊了多塊金屬薄板的基板上，填充於金屬薄板間隙的活性物質為金屬薄板所夾持，不會發生活性物質的脫落。而且，增加層疊的金屬薄板塊數，可以作成所需厚度的基板。且，在大厚度的基板上，片材之間有空隙，所以，可以大幅度地增加活性物質的填充量。本發明的電池電極用基板與以往的平板狀金屬薄板比較，其活性物質的厚度增大，集電能力提高，可以快速充放電。
另外，本發明的電極用基板的金屬薄板在進行活性物質填充時，其片材之間的空隙因孔穴而連通，所以，可以順利地進行活性物質的充填。
權利要求
1．一種電池電極用基板的製造方法，其特徵在於，所述方法系使薄壁的金屬薄板通過一對其外表面設有凹凸部的壓花加工用轉輥之間，在所述金屬薄板的整個面上形成凹凸部；藉由對所述凹凸部進行的加工擠壓力，在各個凹凸部的頂點處開設孔穴，同時，在所述孔穴的周緣形成向外側突出的毛口。
2．一種電池電極用基板的製造方法，其特徵在於，所述方法系使薄壁的金屬薄板通過一對由其外表面設有凹凸部的壓花加工用轉輥和其外表面平滑的橡膠輥組成的轉輥之間，藉由橡膠輥對另一轉輥的凸部進行擠壓，藉此，使得在對所述金屬薄板開設孔穴的同時，在所述孔穴周緣形成向一側突出的毛口。
3．一種電池電極用基板的製造方法，其特徵在於，所述方法設置二組由一其外表面設有凹凸部的壓花加工用轉輥和另一其外表面平滑的橡膠輥組成的轉輥組，使薄壁的金屬薄板依次通過該二組轉輥之間；在通過第1組轉輥之間時，藉由橡膠輥對所述另一轉輥的凸部進行的擠壓，在對所述金屬薄板開設孔穴的同時，使在所述孔穴的周緣形成向一側突出的毛口；在通過第2組轉輥之間時，在所述金屬薄板的其它位置處開設孔穴的同時，使在所述孔穴的周緣形成向另一側突出的毛口。
4．如權利要求1、2、3之任一項所述的電池電極用基板的製造方法，其特徵在於，所述方法系將根據上述權利要求1、2、3所述的方法開設孔穴、及在所述孔穴的周緣形成向一側突出毛口的金屬薄板作同一種板材、或不同種板材的相互層疊；使相互鄰接的下層金屬薄板的毛口和上層金屬薄板的毛口纏合成一體；使上下鄰接的金屬薄板之間的空隙通過所述開孔連通。
5．一種電池電極用基板，其特徵在於，所述電池電極用基板系根據上述權利要求1、2、3、4之任一項所述的方法製造。
6．一種電池電極用基板，其特徵在於，所述電池電極用基板系根據上述權利要求4所述的方法製造；夾持有根據權利要求1所述的、凹凸部上具有孔穴的同時、從該孔穴周緣發生毛口的金屬薄板；在其二側表面層疊有根據權利要求2所述的、一側突出毛口的金屬薄板，使其毛口向內側突出。
7．一種電池電極用基板，其特徵在於，所述電池電極用基板系根據上述權利要求4所述的方法製造；夾持有根據權利要求3所述的、從孔穴周緣向二側方向產生毛口的金屬薄板；在其二側表面層疊有根據權利要求2所述的、向一側突出毛口的金屬薄板，使其毛口向內側突出。
8．如權利要求5～7之任一項所述的電池電極用基板，其特徵在於，所述金屬薄板系使用由金屬箔或/及將金屬粉末壓延成薄板狀而形成。
9.如權利要求8所述的電池電極用基板，其特徵在於，所述金屬薄板系由Ni、Al、Cu、Fe、Ag、Zn、Sn、Pb、Sb、Ti、In、V、Cr、Co、C、Ca、Mo、Au、P、W、Rn、Mn、B、Si、Ge、Se、La、Ga、Ir或它們的合金組成。
10．如權利要求5、6、8、9之任一項所述的電池電極用基板，所述電池電極用基板系根據權利要求1所述方法製造的電池電極用基板，其特徵在於，在所述電池電極用基板中，凹部及凸部之間的間距為0.5mm～2.0mm，凹部及凸部的高度為0.1mm～2.0mm。
11．一種電池用電極，其特徵在於，所述電池電極系將活性物質填充於權利要求5～10之任一項所述的電池電極用基板的空隙。
12．如權利要求11所述的電池電極用基板，其特徵在於，所述活性物質中含有導電材料。
13．一種電池，所述電池裝置有如權利要求11或12所述的電池電極。
全文摘要
一種電池電極用基板的製造方法,使薄壁金屬薄板通過壓花加工,施以擠壓力,在其整個面上形成凹凸部;藉由對所述凹凸部進行的加工擠壓力,在各個凹凸部頂點處開設孔穴,同時,在所述孔穴的周緣形成向外側突出的毛口。所述電池電極用基板的結構是:層疊所述設有凹凸部的金屬薄板,使鄰接的下層凸部頂點處毛口與上層凹部頂點處毛口纏合成一體,通過凹凸部各頂點處的開孔,將活性物質填充於上下鄰接的金屬薄板之間的空隙中。
文檔編號H01M4/82GK1232576SQ97198550
公開日1999年10月20日 申請日期1997年10月3日 優先權日1996年10月3日
發明者杉川裕文 申請人:片山特殊工業株式會社