專利名稱：能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材和制備該片材的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材和該片材的制備方法，更具體地講，本發(fā)明涉及優(yōu)選用作電池的螺旋式電極板的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材。為用作螺旋式電極板，通過采用將多孔片材例如泡沫片材、一塊非紡織的布料和網(wǎng)眼片材合用或僅使用這三種片材之一制備多孔金屬片材，一種活性物質(zhì)被填入該多孔金屬片材的孔隙中。按該方法，由連續(xù)的固體金屬構(gòu)成的作為捕集元件用于捕集電流的導(dǎo)線沿該螺旋式電極周緣形成。
如果是具有螺旋式電極板的圓筒形電池，該多孔金屬片材被用作正和負(fù)二個電極板的芯。使通過將活性物質(zhì)填入多孔金屬片材的孔隙中形成的帶狀正極板和負(fù)極板成螺旋形地被纏繞，其間插一隔離片。
為使具有該螺旋式電極板的電池得以捕集電流，將捕集端的一頭通過點焊分別與正電極板和負(fù)電極板相連，將焊接到正極板的捕集端的另一頭焊接到配置有蓋帽的封閉部，用作正端。將焊接到負(fù)極板的捕集端的另一頭焊接到該電池的金屬外殼的內(nèi)底表面。
在每個捕集端經(jīng)點焊與各電極板在其一點相連的情況下，在電極中已產(chǎn)生電流的點和各捕集端之間的距離長，而且，捕集到的電流僅流過一個捕集端。因此該電池的內(nèi)電阻大。
由于在將活性物質(zhì)填入多孔金屬片材的孔隙中后該片材的剛性變得非常強，因此在將該片材成螺旋形纏繞時，極有可能將其折斷。若該導(dǎo)線未被折斷，則電流可被有效地捕集，而若導(dǎo)線被折斷，則該多孔金屬片材不能發(fā)揮作用。
于是，有人推薦一種多點捕集型(multipoint collection type)電池，如

圖13所示通過少許改變正極板1和負(fù)極板2相互間的直立位置將正極板1和負(fù)極板2成螺旋形纏繞，其間插一隔離片;使電極1的上邊緣部分和電極2的下邊緣部分分別由用電極1和2堆積的芯部向上和向下伸出;將由固體金屬制成的導(dǎo)線4和5安裝到所述電極的伸出的部分上;將由金屬條板、金屬網(wǎng)或金屬板制成的捕集端6和7分別安置在導(dǎo)線4和5上，并將捕集端6和7各與導(dǎo)線4和5焊接。也有一種情況其中捕集端6和7各與導(dǎo)線4和5在其一個點上相連。
圖14A和14B所示的方法是已知的制備電極板1和2的方法，所述電極板在其一端安裝有導(dǎo)線4和5。
按照圖14A所示的方法，一開始，將多孔金屬片材10在其橫向以規(guī)則的間隔壓制成含孔隙百分?jǐn)?shù)非常小的導(dǎo)線段10a。然后將活性物質(zhì)填入多孔金屬片材10的孔隙中，這時，活性物質(zhì)未被填入導(dǎo)線段10a中，因為導(dǎo)線段10a的含孔隙百分?jǐn)?shù)非常小。然后將多孔金屬片材10在其縱向沿導(dǎo)線段10a切開。然后將多孔金屬片材10沿與其縱向垂直的方向切割成電池中需用的長度。此后將由窄條狀金屬板制成的導(dǎo)線板10b焊至各導(dǎo)線段10a上，這是因為導(dǎo)線段10a薄，因而不具有高強度。用這種方法，制成了導(dǎo)線4和5。
按照圖14B所示的方法，首先通過在多孔金屬片材10的橫向上以規(guī)則的間隔隔開導(dǎo)線板10b而將由窄條狀金屬板制成的導(dǎo)線板10b焊接到多孔金屬片材10上，制成導(dǎo)線4和5。然后將活性物質(zhì)填入多孔金屬片材10的孔隙中，這時，活性物質(zhì)未被填入導(dǎo)線4和5中，因為導(dǎo)線板10b已被焊接到多孔金屬片材10上。然后將多孔金屬片材10縱切并截成用于電池中的電極板。
在上述的電極板中，窄條狀金屬板10b被焊接到該多孔金屬片材上，而在其上形成導(dǎo)線。金屬板10b非常薄，其寬度很小，為1.0mm-5.0mm。因此將金屬板10b焊接到多孔金屬片材10上是非常困難的，而且焊接的位置還常常從預(yù)定的焊接位置脫位。因此，如此制成的電極板的精確度低。
為克服上述缺點，本申請人提出了帶有導(dǎo)線的電極板(在日本專利公開說明書第3-241662中公開)。所述電極板由多孔金屬片材制成，該片材按下述方法制備對三維網(wǎng)狀多孔片材例如片材、一片非紡織布料和多孔網(wǎng)片的成層復(fù)合品或僅以上三種多孔片材之一進(jìn)行電鍍，所述多孔片材的孔隙率可達(dá)到90%以上。
按照在三維網(wǎng)狀多孔金屬片材上形成導(dǎo)線的方法，將形成導(dǎo)線的片材蓋在由多孔片材例如泡沫片材、非紡織布料和網(wǎng)狀片材成層復(fù)合品表面上或者僅蓋在以上三種片材之一的表面上，然后進(jìn)行電鍍。結(jié)果，連續(xù)形成由固體金屬構(gòu)成的導(dǎo)線。
上述三維網(wǎng)狀多孔金屬片材的孔隙率在90%以上，省去了將形成導(dǎo)線的金屬板焊接到多孔金屬片材上這道工序。但對該基片進(jìn)行電鍍時，必須將所述形成導(dǎo)線的片材層疊在該基片上。因此，將形成導(dǎo)線的片材安裝到基片之上要花費許多時間和勞動。
此外，還必須制備由具有帶狀的以規(guī)則間隔連續(xù)形成的形成導(dǎo)線的部分和被置于所述形成導(dǎo)線的部分之間的多孔部分組成的金屬箔片或樹脂片;金屬箔帶;具有印有貼合材料、樹脂或金屬粉的形成導(dǎo)線的部分的水溶性膜;在形成導(dǎo)線的部分中具有細(xì)網(wǎng)眼并且在該形成導(dǎo)線的部分之間的部分的孔隙率在40-90%的形成導(dǎo)線的片材。因此制造該形成導(dǎo)線的片材成本高并需花費很多時間和勞動。
此外，為通過電鍍形成導(dǎo)線，在采用電鍍來形成導(dǎo)線時，將其上未淀積金屬的遮蔽片材(masking sheet)粘著于經(jīng)一次電鍍形成的多孔金屬片材的表面除其形成導(dǎo)線的部分以外的部分。另外，在通過二次電鍍形成寬導(dǎo)線時還需要另一遮蔽片材。因此，將所述遮蔽片材安裝到多孔金屬材料上然后再除去它要花費許多時間和勞動。
而且，在改變導(dǎo)線的寬度或者導(dǎo)線間的間隔時還必須提供另一形成導(dǎo)線的片材。
本發(fā)明的目的在于基本上解決上述的不利問題，主要目的是提供改進(jìn)的帶有導(dǎo)線的多孔金屬片材和制備該能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，所述導(dǎo)線由固體金屬構(gòu)成，可以在由三維網(wǎng)狀基材制備多孔金屬片材時非常容易地形成。
要達(dá)到上述目的，制備能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法包括以下步驟制備具有在多孔基材的構(gòu)架的表面上通過將該多孔基材電鍍和/或?qū)ζ渫坎冀饘偌?xì)粉而制成的金屬層的多孔金屬片材，所述多孔基材包括泡沫片材、一片非紡織布料或網(wǎng)狀片材，或兩個或多個泡沫片材、非紡織布料和網(wǎng)眼片材相互層疊的成層復(fù)合品;
使該多孔金屬片材通過一對在其上具有多個突出體的輥，以用該突出體來壓所述多孔金屬片材并減少或消除孔隙，通過在其橫向以規(guī)則的間隔隔出的凹槽，結(jié)果形成在該多孔金屬片材的縱向上連續(xù)延伸的一個或多個凹槽;以及通過將金屬細(xì)粉涂布到整個凹槽上形成固體金屬部分;
從而在該多孔金屬片材上按預(yù)定的寬度連續(xù)形成至少一個由固體金屬制成的導(dǎo)線。
當(dāng)使厚度為1.6mm且孔隙率為95%的多孔金屬片材通過一對具有突出體的輥來將其厚度在凹槽處降至0.08mm時，該凹槽的孔隙率變?yōu)?%。當(dāng)將多孔金屬片材的厚度減至0.2mm時，凹槽的孔隙率減至60%。因此，當(dāng)將金屬細(xì)粉涂布到該凹槽時，能夠形成無孔隙的固體金屬。
將一對具有突出體的輥配置在該基片的上邊和下邊，以在其上表面和下表面形成凹槽。然后將金屬細(xì)粉涂布到凹槽中，然后用該輥的上和下突出體壓，結(jié)果在該基片的上、下表面形成固體金屬部分。不用說，該固體金屬部分也可以在該基片的上和下表面之一上形成。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，制備能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法包括以下步驟制備具有在多孔基材的構(gòu)架的表面上通過將該多孔基材電鍍和/或?qū)ζ渫坎冀饘偌?xì)粉而制成的金屬層的多孔金屬片材，所述多孔基材包括泡沫片材、一片非紡織布料或網(wǎng)狀片材，或兩個或多個泡沫片材、非紡織布料和網(wǎng)眼片材相互層疊的成層復(fù)合品;
將金屬細(xì)粉以條狀構(gòu)形成線狀連續(xù)涂布于該多孔金屬片材上;
使該多孔金屬片材通過其上具有多個突出體的輥，用該突出體將涂布于其上的全部金屬細(xì)粉壓以條狀，形成固體金屬部分，從而在該多孔金屬片材上按預(yù)定的寬度連續(xù)形成至少一個由固體金屬制成的導(dǎo)線。
用該方法在形成固體金屬部分時，優(yōu)選將金屬細(xì)粉成線狀涂布于該多孔金屬片材的上表面和下表面，然后用一對上、下輥的上和下突出體壓，結(jié)果在該多孔金屬片材的上表面和下表面形成固體金屬部分。
在由固體金屬制成的導(dǎo)線形成后，將由樹脂等制成的多孔基材烘烤以與該金屬部分分離，然后對金屬部分進(jìn)行燒結(jié)。
將待涂布于整個凹槽或待成為導(dǎo)線的部分的金屬細(xì)粉與粘合劑混合形成漿液。將該漿液用旋轉(zhuǎn)篩法、輥涂法和刮涂法涂布至該金屬多孔片材的表面。
用下列金屬作所述金屬細(xì)粉Ni、Fe、Ag、Cu、Zn和Fe-Cr合金。優(yōu)選使用丙烯酸樹脂、環(huán)氧樹脂和酚樹脂作粘合劑。
優(yōu)選將該漿液的粘度調(diào)節(jié)至500-25000厘泊。
涂布于多孔基材的漿液的量在300-1500g/m2范圍內(nèi)。各導(dǎo)線的寬度在2.0-20.0mm范圍內(nèi)。各導(dǎo)線的厚度在0.02-0.3mm范圍內(nèi)，它比金屬多孔片材的厚度要小。
通過將提供金屬的多孔片材在其橫向按預(yù)定的間隔隔開而在該片材上沿其縱向連續(xù)形成所述固體金屬部分。將所述提供金屬的多孔片材在其縱向沿固體金屬部分切開，結(jié)果獲得多個在其橫向至少一邊具有導(dǎo)線的金屬多孔片材。
在本發(fā)明的另一個實施方案中，提出了用上述方法制備的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材。即，本發(fā)明的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材由多孔基片的構(gòu)架和導(dǎo)線組成，所述基片由電鍍或金屬細(xì)粉形成的導(dǎo)電的金屬層構(gòu)成，所述導(dǎo)線為由金屬細(xì)粉組成并在該提供金屬的多孔片材的縱向上以預(yù)定寬度形成的固體金屬所制成。
由固體金屬部分制成的導(dǎo)線在多孔金屬片材的上表面和下表面連續(xù)形成，所述片材在其縱向延伸，在其橫向各導(dǎo)線間具有預(yù)定的間隔。將所述多孔金屬片材在其縱向沿各導(dǎo)線縱切，并在與縱向垂直的方向上切割成預(yù)定的長度。然后，經(jīng)縱切和切割得到多個在其至少一邊具有導(dǎo)線的金屬多孔片材。將該能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材盤繞，將導(dǎo)線在片材的橫向上沿一邊布置。
將活性物質(zhì)填入除導(dǎo)線外的多孔金屬片材的孔隙中，然后將多孔金屬片材切割，以提供用作螺旋式電極板的條形能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材。
按照本發(fā)明，使用多孔基材例如泡沫片材、網(wǎng)眼片材或一片非紡織布料來制備金屬多孔片材。當(dāng)在將多孔基材加工成多孔金屬片材時或在該過程的最后階段，用一對其上具有突出體的上、下兩輥壓該多孔基材，結(jié)果在其上產(chǎn)生凹槽，在其表面具有的孔隙百分?jǐn)?shù)非常低。然后將金屬細(xì)粉涂布于凹槽中。用該方法，可以非常容易地制備由固體金屬構(gòu)成的導(dǎo)線。
按照另一個方法，在將金屬細(xì)粉呈線狀涂布于多孔基材上后，將已涂有金屬細(xì)粉的部分用所述輥的突出體壓。用該方法，能夠容易地形成為由密致的金屬細(xì)粉構(gòu)成的固體金屬制成的導(dǎo)線。
這樣，本發(fā)明省去了對在常規(guī)方法中準(zhǔn)備所需的形成導(dǎo)線的片材的必要。
在根據(jù)電池的型式調(diào)節(jié)導(dǎo)線的位置或其寬度時，只需要調(diào)節(jié)該輥的突出體的直立位置和呈線狀涂布金屬細(xì)粉的位置。
此外，由于將由固體金屬組成的導(dǎo)線與多孔金屬片材合為一體，因此使該多孔金屬片材具有高強度。
本發(fā)明的這些和其它的目的和特點從下述的參照附圖對其優(yōu)選的實施例所作的敘述可以獲得更清楚的理解，附圖中相同的標(biāo)號代表相同的部件，其中圖1A是一幅顯示本發(fā)明能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的平面圖;
圖1B是圖1A中顯示的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的截面圖;
圖2是顯示出通過將圖1A中所示能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材切割成多個條帶形成的一個條帶的示意圖;
圖3是顯示出制造按照本發(fā)明第一實施例的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法的流程圖;
圖4是顯示出由圖3流程圖的步驟＃3中的一對階段式輥(steppedrolls)所形成的凹槽狀態(tài)的前視圖;
圖5是顯示出由圖4中所示的方法所形成的具凹槽的基材的截面圖;
圖6是顯示出圖5中的凹槽被涂布以金屬細(xì)粉末后的截面圖;
圖7A是顯示出將含有金屬細(xì)粉末的漿液涂布到基材上的一種設(shè)備的示意側(cè)視圖;
圖7B是顯示出將金屬細(xì)粉末的漿液涂布到基材上的設(shè)備的示意前視圖;
圖8A是顯示出將金屬細(xì)粉末的漿液涂布到基材上的另一種設(shè)備的示意側(cè)視圖;
圖8B是顯示出將金屬細(xì)粉末的漿液涂布到基材上的設(shè)備的部分放大圖;
圖9A，9B和9C是顯示出制造按照本發(fā)明第二至第四實施例的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的工藝的方塊圖;
圖10D，10E，10F和10G是顯示出制造按照本發(fā)明第五至第八實施例的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的工藝的方塊圖;
圖11是顯示出準(zhǔn)備在第二實施例中完成的一部分操作過程的示意圖;
圖12是顯示出將含有金屬細(xì)粉末的漿液涂布到一個整塊的基材上的一種設(shè)備的示意圖;
圖13是顯示出一個螺旋式電極板的集電機構(gòu)的透視圖;
圖14A是顯示出一種制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的傳統(tǒng)方法的示意圖;
圖14B是顯示出另一種制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的傳統(tǒng)方法的示意圖;
在對本發(fā)明的說明繼續(xù)進(jìn)行之前，必須注意到在所有的附圖中，相同的部件都以相同的標(biāo)號表示。
按照本發(fā)明第一實施例的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材將在下面參照圖1至8予以說明。
圖1顯示按照本發(fā)明的第一實施例的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11。能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11由一塊多孔金屬部分14和多個由固體金屬構(gòu)成的導(dǎo)線15所組成，所述多孔金屬部分14包括一塊泡沫金屬片12和一塊覆蓋在泡沫金屬片12的整個一側(cè)上的金屬網(wǎng)片13;導(dǎo)線沿著能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11的縱向連續(xù)延伸并以一定的間隔在其橫向X上相隔開。
能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11被用作螺旋式電極板的材料的例子將在下文中予以敘述，隨后再敘述制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11的方法。
首先，當(dāng)能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11的多孔金屬部分14連續(xù)地供應(yīng)時，將活性物質(zhì)注入其內(nèi)。多孔金屬部分14形成在泡沫金屬片12上，而金屬網(wǎng)片13覆蓋在泡沫金屬片12上，孔隙率的百分比約為95。因此，在注入操作時，活性物質(zhì)被注入到泡沫金屬片12的孔隙中和金屬網(wǎng)片13中，但是它不能被注入到導(dǎo)線15中，因為導(dǎo)線15上并不具有孔隙。
將被注入活性物質(zhì)的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11沿著一條單點鏈線C1在能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11的縱向方向Y予以切割，單點鏈線C1連接每一個在導(dǎo)線5的橫向方向上的導(dǎo)線15的中心。然后，能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11被沿著一條垂直于能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11的縱向Y的方向延伸的單點鏈線C2予以切割。這樣，就制成了一個通過切割能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11而獲得的由一個條帶構(gòu)成的電極板16，如圖2所示。
在電極板16上，多孔金屬部分14的寬度W1和導(dǎo)線15的寬度W2的1/2×S之和被定為應(yīng)等于電極板16的高度，導(dǎo)線15被安置在電極板16直立方向上的上和下端上。
在電極板16被用作螺旋式電極的正和負(fù)極板時，正和負(fù)極板通過小范圍地改變其直立的相互位置作螺旋狀卷繞，兩者之間夾以一塊隔離片，導(dǎo)線15從正和負(fù)極板的直立方向上的邊緣突出，如在前文中參照圖13描述現(xiàn)有技術(shù)時那樣。一個包括一塊金屬條板、一塊金屬網(wǎng)板等的金屬捕集端被焊接在突出于電極板外的導(dǎo)線15上，前者置于后者之上。
與將捕集端裝置在其一個點上的捕集產(chǎn)生在電極板上的電流的方法不同，多點捕集法可以如前所述容許電流從一塊電極板的多個點處于以捕集。因此，電池的內(nèi)壓可以減小，從而使電池具有良好的放電特性。
當(dāng)然，多個捕集端可以在一個點上點焊至導(dǎo)線15上以使將多點捕集法作為單點捕集法來使用。
根據(jù)第一實施例的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11是參照圖3的流程圖中所示的方法制造的。
作為一種三維網(wǎng)狀多孔基材，所用的是一種包括一張泡沫片材和一張疊壓在泡沫片上的網(wǎng)片的基材30。在步驟＃1中，基材30被退卷展開。
由聚氨酯海綿制成的泡沫片材的厚度為0.5-5.0mm。最好是孔隙的直徑在從50至500μm的范圍之內(nèi)，而更好是從200至350μm。最好是，網(wǎng)片的纖維直徑是0.01-1.0mm和2目-200目，而0.05-0.1mm和40目-120目則將更好。最好是，網(wǎng)片的孔隙率是40-99%。網(wǎng)片的材料選自諸如聚酯，尼龍，丙烯酸，聚丙烯，聚乙烯或人造絲等的合成樹脂;包括諸如纖維素或紙的自然纖維的有機物質(zhì);以及諸如金屬、玻璃或碳的無機物質(zhì)。網(wǎng)片具有編織的結(jié)構(gòu)，包括編織的經(jīng)線和緯線。網(wǎng)片的纖維是圓形的，也可以是長方體或扁形的。
在步驟＃2中，基材30的表面被處理使其帶有導(dǎo)電性，然后，再形成多孔金屬材料。
然后，在步驟＃3中，如圖4所示，使經(jīng)電鍍的基材30(即多孔金屬材料30)通過一對在其表面上各形成有多個突出體31的上和下階段式輥32A和32B。突出體31通過將它們以一定的間距在其表面上相隔開將電鍍的基材30的上和下表面予以壓制。
電鍍的基材30被突出體31所壓制，因而形成凹槽。也就是說，多個成對的凹槽33A和33B相對立地形成在基材30上，如圖5中所示。
由于基材30被突出體31所壓制，介于凹槽33A和33B之間那部分的厚度從t1＝0.2mm-3.0mm降低至t2＝0.01mm-0.25mm。
其結(jié)果是，凹槽33A和33B的底表面的孔隙率被減小了。
在步驟＃4中，基材30的整個表面被電鍍。
對基材30電鍍使用的方法是由本申請人在前提出的并公開在日本專利公開說明書第3-241662號上。也就是使電鍍液在電鍍槽內(nèi)以基本上與基材30相垂直的方向與基材30相接觸，也可以使用真空蒸發(fā)膜形成方法或化學(xué)鍍方法。
在真空蒸發(fā)膜形成方法中，下列金屬用來電鍍基材30如Cu，Ni，Zn，Sn，Pd，Pb，Co，Al，Mo，Ti，F(xiàn)e，SUS304，SUS430，或30Cr。在化學(xué)鍍方法中，所用的是Cu，Ni，Co，Pd，Sn，或Zn，在電鍍方法中，所用的是Cu，Ni，Pd，Sn，Zn，Pb或Fe。
然后，在步驟＃5中，將金屬細(xì)粉末和粘合劑相互混合形成的漿液35涂布在凹槽33A和33B中，如圖6所示。
由于凹槽33A和33B的表面在步驟＃4中被電鍍，凹槽33A和33B的孔隙率在步驟＃4中被降低至大約0%，在步驟＃5中固體金屬就形成在其上，而如果其孔隙率在步驟3中降低至小于15%，則孔隙率在步驟＃4和步驟＃5中再降低至0%。
因此，將漿液35涂布在凹槽33A和33B中可以使其孔隙率成為0%并使固體金屬完全地形成在其上。
如果不將漿液35涂布在凹槽33A和33B中，則也可以先將粘合劑涂布在其上，然后將金屬細(xì)粉末噴涂在該粘合劑上。金屬細(xì)粉末就粘結(jié)在該粘合劑上。
作為金屬細(xì)粉末，片狀的金屬粉末，直徑為0.02μm-1.0μm的特細(xì)金屬粉末，和直徑為1.0μm-6.0μm的磨細(xì)金屬粉末或上述三種粉末中的任兩種的混合物都可以使用。片狀金屬粉末的厚度為0.02μm-1.0μm，而其表面的較長尺寸為0.2μm-10.0μm。最好是，磨細(xì)金屬粉末與片狀金屬粉末或特細(xì)金屬粉末通過將它們相互混合或?qū)⑺鼈兿嗷盈B而使用。
例如，如果將大直徑的磨細(xì)金屬粉末與小直徑的特細(xì)金屬粉末相互混和在一起，后者就會穿入前者間的空隙內(nèi)。因而，混合的金屬粉末就能以高密度附著在基材30上。此外，也可以將片狀金屬粉末覆蓋在磨細(xì)金屬粉末或特細(xì)金屬粉末上。
下列金屬可用作金屬粉末Ni、Cu、Al、Ag、Fe、Zn、Sn或Fe-Cr合金。
將金屬細(xì)粉末和粘合劑相混和而形成的漿液35通過輥涂法、篩涂法(screen coating method)、噴涂法或刮涂法涂布在凹槽33A和33B上。
使金屬細(xì)粉末附著到電鍍的基材30(即多孔金屬材料)上的方法可以根據(jù)目的使用由本申請人提出而公開在日本專利公開說明書第5-229283號和5-229284號上的任何一個方法。
例如，由粘合劑、片狀金屬粉末、和特細(xì)金屬粉末組成的漿液35可以通過使用如圖7和8所示的篩涂設(shè)備以預(yù)定的厚度涂布在電鍍基材30的凹槽33A和33B上。
在圖7A和7B所示設(shè)備中，漿液35被供應(yīng)給一對涂布輥48內(nèi)以使?jié){液35能通過構(gòu)成每個涂布輥48的周壁的篩子而被涂布到凹槽33A和33B內(nèi)。在該設(shè)備中，一個覆以由金屬網(wǎng)制成的篩子46的圓筒形周壁被設(shè)置在每個涂布輥48兩側(cè)的側(cè)板45之間。在每塊側(cè)板45的中心處開有一個孔45a以便接納穿過圓筒形篩子46軸向延伸的漿液供應(yīng)管47。在一對涂布輥48中，漿液噴射孔47a以一定的間距形成在漿液供應(yīng)管47上。涂布輥48直立地設(shè)置在電鍍基材30的兩側(cè)。
在涂布輥48中，漿液35被供應(yīng)給漿液供應(yīng)管47并從漿液噴射孔47a穿過篩子46噴射到電鍍基材30的凹槽33A和33B上。
篩子46使?jié){液35以均勻的厚度噴射到凹槽33A和33B上。
圖8A和8B中所示的設(shè)備也是屬于旋轉(zhuǎn)篩式的。與圖7中所示的設(shè)備相似，一對上和下涂布輥50設(shè)置在一條輸送通道的兩側(cè)，電鍍的基材30就是通過這條通道運行的。與圖7中所示的涂布輥48相似，每個涂布輥50的周邊表面都覆以一塊用金屬網(wǎng)制成的篩子51。將泡沫狀的漿液35在2至3個大氣壓壓力下由穿過涂布輥50的中心軸向延伸的一根管子(未示出)供應(yīng)給設(shè)置在每個涂布輥50內(nèi)的擠壓器52。
擠壓器52在擠壓器52與電鍍基材30相接觸的一側(cè)具有一個排卸口52a。當(dāng)漿液35從排卸口52a通過篩子51被供應(yīng)給凹槽33A和33B內(nèi)時，它與大氣中的空氣相接觸。其結(jié)果是，泡沫狀漿液35由于其壓力與大氣空氣的壓力之間的差異而破裂開，因而變成糊狀的漿液。當(dāng)泡沫狀漿液35破裂開時，它被供應(yīng)給凹槽33A和33B。這樣，一個厚度均勻的漿液就形成在凹槽33A和33B上。
如上所述，旋轉(zhuǎn)篩法可以使?jié){液35以預(yù)定的厚度涂布在凹槽33A和33B上。
也可以使用一對具有突出體的輥通過將涂布有漿液的突出體插入其內(nèi)而使?jié){液35涂布在凹槽33A和33B上。另外，還可以將粘合劑先涂布在凹槽33A和33B的底表面上，再將金屬細(xì)粉末噴在粘合劑上。
然后，在步驟＃6中，使電鍍的基材30在一對其上形成有突出體31的階段式輥32A和32B之間通過，使突出體31壓在電鍍基材30的涂布有漿液的部分上。
由于金屬細(xì)粉末受到突出體31的壓制，它們就變成很緊密的金屬粉末。當(dāng)壓縮率(compression rate)增加時，多孔金屬部分的金屬結(jié)構(gòu)被均化，因此，當(dāng)它們在步驟＃8中燒結(jié)時，其強度就增大了。
于是，在步驟＃7中，使在步驟＃6中被壓制的電鍍基材30通過一個加熱設(shè)備使其在一預(yù)定溫度被加熱一段預(yù)定的時間，以便從金屬層中燒去或除去泡沫片和網(wǎng)片的樹脂。
在步驟＃8中，固體金屬和多孔金屬部分通過將其經(jīng)過一個其中產(chǎn)生還原氣氛的加熱設(shè)備使其在一預(yù)定的溫度燒結(jié)一段預(yù)定的時間。
在步驟＃9中，使固體金屬和金屬孔隙在一對與圖4中所示的相似的階段式輥之間通過，將它們輥壓成預(yù)定的厚度。
在最后的步驟＃10中，將如此制成的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11繞在輥上。
如上所述的圖1中所示的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11是以包括步驟＃1至＃10的方法制成的。
制造本發(fā)明能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材11的方法并不只限于上述方法，而是也能用圖9(A)(B)(C)和10(D)(E)(F)(G)方塊圖中所示的第二至第八實施例的方法制成。
在圖9(A)所示的第二實施例中，當(dāng)基材的表面在步驟＃2中經(jīng)化學(xué)鍍之后，將基材的整個表面在步驟＃3中予以電鍍。在第二實施例中取消了步驟＃4。于是，由金屬細(xì)粉末和粘合劑構(gòu)成的漿液在步驟＃5中被涂布到電鍍基材的表面上，通過將漿液以一定的間隔(也就是，如圖11所示的在其橫向上以條狀構(gòu)形)予以涂布，以便在電鍍基材的縱向上連續(xù)地形成導(dǎo)線。
在圖9(B)所示的第三實施例中，與第一實施例不同，基材的整個平面在步驟＃3中被電鍍，然后，在步驟＃4中通過將階段式輥的突出體壓在基材上形成凹槽。在步驟＃5中，將漿液涂布在凹槽上。步驟5至10的操作與第一實施例中的相同。
在圖9(C)所示的第四實施例中的步驟＃2中，基材表面沒有經(jīng)化學(xué)鍍，而是將由金屬細(xì)粉末和粘合劑構(gòu)成的漿液涂布在基材的整個表面上以形成一個導(dǎo)電的金屬層。在第四實施例中，涂布到基材上的漿液中金屬量的百分比是附著在其上的金屬總量的20%-50%，以便減少在步驟＃3中用于電鍍導(dǎo)電金屬層的金屬用量。步驟3至10的操作與第二實施例中的相同。
在圖10(D)所示的第五實施例的步驟＃2中，由金屬細(xì)粉末和粘合劑構(gòu)成的漿液被涂布在基材的表面上。在第五實施例的步驟＃2中，涂布到基材上的漿液中金屬量的百分比是附著在其上的金屬總量的100%。在第五實施例中沒有步驟3和4。由金屬細(xì)粉末和粘合劑構(gòu)成的漿液在步驟＃5中被涂布到已經(jīng)覆蓋有金屬漿液的基材(也就是多孔金屬材料)表面上，通過將漿液以一定的間隔，即在其寬度方向上以條狀構(gòu)形涂布，而在基材的縱向上連續(xù)地在其上形成導(dǎo)線。步驟5至10的操作與第二實施例中的相同。
與第五實施例相同，圖10(E)所示的第六實施例的步驟＃2中，由金屬細(xì)粉末和粘合劑構(gòu)成的漿液被涂布在基材的表面上。在第六實施例中，涂布到基材上的漿液中金屬量的百分比是附著在其上的金屬總量的100%。于是，在步驟＃3中，通過將階段式輥的突出體壓在步驟＃3中覆蓋有漿液的基材上而形成凹槽。第六實施例中沒有步驟＃4。漿液是在步驟＃5中涂布到凹槽上的。步驟5至10的操作與第一實施例中的相同。
與第六實施例相同，在圖10(F)所示的第七實施例的步驟＃2中，由金屬細(xì)粉末和粘合劑構(gòu)成的漿液被涂布在基材的表面上。在第七實施例中，涂布到基材上的漿液中金屬量的百分比是附著在其上的金屬總量的100%。于是，在步驟＃3中，覆蓋有漿液的基材被加熱以燒去或除去構(gòu)成基材的泡沫片和網(wǎng)片中的樹脂和粘合劑。然后，在步驟＃4中，對固體金屬和多孔金屬部分進(jìn)行燒結(jié)。在步驟＃5中，通過將階段式輥的突出體壓在步驟＃5中的金屬多孔片上而形成凹槽。在步驟＃6中，將漿液涂布在凹槽內(nèi)。步驟7至11的操作與第二實施例中的相同。
在圖10(G)所示的第八實施例中，步驟＃1至＃3的操作與第二實施例中的相同。步驟＃4至＃12的操作與第七實施例中的步驟＃3至＃11相同。
如上所述，在第七和第八實施例中，將金屬淀積在基材的整個表面上，然后，將基材加熱以燒去或除去構(gòu)成基材的泡沫片和網(wǎng)片中的樹脂和粘合劑，從而形成了多孔金屬片材。于是，將階段式輥的突出體壓在基材上，從而在多孔金屬片材上形成凹槽。然后，將漿液涂布在凹槽上，在多孔金屬片材上形成導(dǎo)線。
在第四至第七實施例中，在將漿液涂布在基材上而形成多孔金屬片材時，最好使用圖12中所示的輥涂法。
在采用輥涂法的設(shè)備中，一個蘸料輥42設(shè)置在存貯漿液35的液池41內(nèi)，蘸料輥42的下半部分浸沒在漿液35內(nèi)，一個涂布輥43設(shè)置在蘸料輥42之上。一個輔助輥(sevice roll)44被安置在涂布輥43之上，而使基材30夾在其中。
在該設(shè)備中，漿液35通過蘸料輥42被傳送至涂布輥43上。然后，隨著基材30受到涂布輥43和輔助輥44的擠壓，漿液35被涂布在基材30上。
涂布輥43和輔助輥44之間的輥隙可以予以調(diào)整以調(diào)節(jié)涂布在基材30上的漿液的量。在第四至第七實施例中，該輥隙被調(diào)整至大約為基材30的厚度的1/3以使基材30為漿液35浸透。
在上述設(shè)備中，涂布在基材30下表面上的漿液35的量要大于涂布在其上表面上的量，這是因為下表面接觸涂布輥43而上表面接觸輔助輥44。為了使?jié){液35能同量地涂布到上和下表面，則最好將基材30在漿液35涂布到下表面上之后就倒置過來。
在第一實施例中，基材由泡沫片和覆在其上的網(wǎng)片構(gòu)成，但也可使用一種由非紡織的布料和網(wǎng)片相互層疊在一起的材料或者一種由兩個網(wǎng)片和夾在其中的非紡織布料所構(gòu)成的材料。也可只使用網(wǎng)片，非紡織布料或泡沫片。
最好是，非紡織布料的厚度為0.5-5.0mm。最好是，非紡織布料纖維的直徑為0.05-1.0mm，而0.05-0.1mm則更好。最好是，非紡織布料的孔隙率為40-99%。與網(wǎng)片相似，非紡織布料的原料選自合成樹脂，例如，聚酯，尼龍，丙烯酸，聚丙烯，聚乙烯或人造絲;有機物質(zhì)，例如，纖維素，紙和自然纖維;和無機物質(zhì)，例如金屬，玻璃或碳。
從前面的敘述中顯而易見，根據(jù)本發(fā)明的制造方法，在其上形成有突出體的階段式輥被用來在多孔金屬片材上形成凹槽。這樣形成的凹槽是非多孔性的或具有百分比非常小的孔隙。由金屬細(xì)粉末構(gòu)成的漿液被涂布在凹槽上。在根據(jù)本發(fā)明另一個形成導(dǎo)線的方法中，當(dāng)將金屬細(xì)粉末涂布到多孔金屬片材上之后，它們受到階段式輥的突出體的壓擠。以這種方式，由非多孔性固體金屬制成的導(dǎo)線可以很容易地形成。
像這樣，本發(fā)明省去了在常規(guī)方法中所要求的制備形成導(dǎo)線的片材的需要。因此，能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材可以以低成本和在短時間內(nèi)制出。
根據(jù)電池的型式，導(dǎo)線的位置和其寬度只要通過改變由階段式輥的突出體在多孔金屬片材上形成的凹槽的位置和涂布金屬細(xì)粉末的位置就能予以改變。
如上所述，由連續(xù)的固體金屬制成的導(dǎo)線可以很容易地在通過電鍍一張泡沫片、非紡織布料或一張網(wǎng)片或者泡沫片、非紡織布料或網(wǎng)片中至少兩種相互層疊的復(fù)合品而形成的多孔金屬片材上形成。這些片材可以具有大于95%的孔隙率。此外，導(dǎo)線可以以預(yù)定的位置和寬度形成。因此，具有可提供導(dǎo)線的多孔金屬片材用作其電極板的電池，其性能均勻，而且高度有效并能提供高速的充電和放電。因此，該種電池可以可靠地被使用。此外，能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材寬，可以連續(xù)制造，因此造價很低。還有，由于能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材是纏繞成卷狀的，它可以容易地運送和貯存并且被廣泛地使用。
雖然已結(jié)合優(yōu)選的實施例并參照附圖對本發(fā)明作了詳盡的敘述，但應(yīng)當(dāng)注意到，各種變化和改進(jìn)對本行業(yè)技術(shù)人員都是顯而易見的。這樣的變化和改進(jìn)當(dāng)然都包括在本發(fā)明的范圍內(nèi)，如附后的權(quán)利要求所限定，除非它們不屬于這范圍。
權(quán)利要求
1.一種制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，它包括下列步驟電鍍一種多孔基材或兩種或多種相互層疊的多孔金屬材料以形成一種在多孔基材構(gòu)架的表面上具有一個金屬層的多孔金屬材料；將該多孔金屬材料通過具有突出體的輥使多孔金屬材料受到突出體的壓擠而減少或消除孔隙從而形成至少一條凹槽；和通過將金屬細(xì)粉末涂布在凹槽上形成固體金屬部分；這樣，至少一條由固體金屬制成的導(dǎo)線以一個預(yù)定的寬度連續(xù)地形成在該多孔金屬材料上。
2.一種制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，它包括下列步驟將金屬細(xì)粉末涂布在一種多孔基材或兩種或多種相互層疊的多孔金屬材料上以形成一種在多孔基材構(gòu)架的表面上具有一個金屬層的多孔金屬材料;將該多孔金屬材料通過具有突出體的輥使該多孔金屬材料受到該突出體的壓擠而減少或消除孔隙從而形成至少一條凹槽;和通過將金屬細(xì)粉末涂布在凹槽上形成固體金屬部分;這樣，至少一條由固體金屬制成的導(dǎo)線以一個預(yù)定的寬度連續(xù)地形成在該多孔金屬材料上。
3.如權(quán)利要求1或權(quán)利要求2中所限定的制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，其特征在于涂布在凹槽內(nèi)的金屬細(xì)粉末受到輥的突出體的壓擠。
4.一種制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，它包括下列步驟電鍍一種多孔基材或兩種或多種相互層疊的多孔金屬材料以形成一種在多孔基材構(gòu)架的表面上具有一個金屬層的多孔金屬材料;將金屬細(xì)粉末連續(xù)直線型地以條狀構(gòu)形涂布在該多孔金屬材料上;使該多孔金屬材料通過具有突出體的輥以便壓擠以條狀構(gòu)形涂布在其上的整個金屬細(xì)粉末而形成固體金屬部分，這樣，至少一條由固體金屬制成的導(dǎo)線以一個預(yù)定的寬度連續(xù)地形成在該多孔金屬材料上。
5.一種制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，它包括下列步驟將金屬細(xì)粉末涂布在一種多孔基材或兩種或多種相互層疊的多孔金屬材料上以形成一種在該多孔基材構(gòu)架的表面上具有一個金屬層的多孔金屬材料;將金屬細(xì)粉末連續(xù)直線型地以條狀構(gòu)形涂布在該多孔金屬材料上;將該多孔金屬材料通過具有突出體的輥以便壓擠以條狀構(gòu)形涂布在其上的整個金屬細(xì)粉末而形成固體金屬部分;這樣，至少一條由固體金屬制成的導(dǎo)線以一個預(yù)定的寬度連續(xù)地形成在該多孔金屬材料上。
6.如權(quán)利要求3、4或5所限定的制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，其特征在于，其中多孔基材在涂布于凹槽內(nèi)的金屬細(xì)粉末經(jīng)輥的突出體壓擠后予以烘烤和燒結(jié)。
7.如權(quán)利要求1至6之任一項所限定的制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，其特征在于，其中待涂布以便形成導(dǎo)線的金屬細(xì)粉末與粘合劑相混合形成漿液，而該漿液通過旋轉(zhuǎn)篩法，輥涂法和刮涂法以條狀構(gòu)形和以預(yù)定的寬度被涂布在多孔金屬材料的表面上。
8.如權(quán)利要求1至7中任一項所限定的制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，其特征在于，其中一對具有突出體的輥分別設(shè)置在多孔金屬材料的上和下表面上，這些突出體將所述上和下表面對向地壓擠從而形成凹槽并對涂布入凹槽內(nèi)的金屬細(xì)粉末加以壓擠，從而在該多孔金屬材料的上和下表面上連續(xù)地形成固體金屬部分。
9.如權(quán)利要求1至8中任一項所限定的制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，其特征在于，其中多孔基材選自泡沫片、非紡織片和網(wǎng)片。
10.如權(quán)利要求1至9中任一項所限定的制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法，其特征在于，其中多孔金屬片材被在其縱向上沿著每條導(dǎo)線予以縱切，并在垂直于縱向的方向上切割成預(yù)定的長度，從而獲得多塊具有在其寬度方向上至少在一條邊上設(shè)置的導(dǎo)線的經(jīng)切割的多孔金屬片材。
11.能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材，它包括一個通過電鍍多孔基材或在多孔基材上涂布金屬細(xì)粉末而形成在一種多孔基材或兩或更多種相互層疊的多孔基材的構(gòu)架的表面上的導(dǎo)電金屬層，和至少一條由金屬細(xì)粉末構(gòu)成的固體金屬制成并以預(yù)定的寬度在導(dǎo)電金屬層的縱向上形成的導(dǎo)線。
12.如權(quán)利要求11所限定的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材，其特征在于，其中固體金屬部分的導(dǎo)線連續(xù)地但相對方向地形成在多孔金屬片材的上和下表面上并在其寬度方向上以它們之間預(yù)定的間隔在縱向上延伸。
13.如權(quán)利要求11或12所限定的能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材，其特征在于，其中多孔金屬片材被在其縱向上沿著每條導(dǎo)線予以縱切并在垂直于其縱向的方向上切割成預(yù)定的長度，從而獲得多塊當(dāng)切割的多孔金屬片材被卷繞時在其寬度方向的至少一條邊沿上具有導(dǎo)線的多孔金屬片材。
全文摘要
一種制造能提供導(dǎo)線的多孔金屬片材的方法包括下列步驟通過電鍍多孔基材和/或?qū)ζ渫坎家越饘偌?xì)粉末，形成一種在由泡沫片等構(gòu)成的多孔基材的構(gòu)架表面上具有一個金屬層的多孔金屬材料；使該多孔金屬材料通過一對具有多個突出體的輥使突出體壓擠該多孔金屬材料以減少或消除孔隙從而形成一條或多條延伸的凹槽；將金屬細(xì)粉末涂布在整個凹槽上形成固體金屬部分。
文檔編號B22F3/11GK1109200SQ94119759
公開日1995年9月27日 申請日期1994年12月9日 優(yōu)先權(quán)日1993年12月10日
發(fā)明者杉川裕文 申請人:片山特殊工業(yè)株式會社