專利名稱：糊型極板的制造方法及使用其的堿性蓄電池的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及對多孔性金屬基板填充涂敷活性物而成的糊型極板的制造方法和使用其的堿性蓄電池。
背景技術(shù)：
近年來，設(shè)備的便攜化、無繩化的急速發(fā)展中，它們的電池也越來越要求小型且輕量并具有高能量密度的二次電池。其中也要求高電容且經(jīng)濟(jì)的二次電池，極希望鎳氫蓄電池及鎳鎵蓄電池等為代表的堿性蓄電池成本降低及市場上的信賴性提高。
鎳鎵蓄電池等的堿性蓄電池通過多張正極板和負(fù)極板經(jīng)由隔板交替層疊，將其放在電槽中而制成。可進(jìn)行活性物的高密度填充的鎵極廣泛使用糊型極板，其制造方法周知如下。
首先，以氧化鎵為主的活性物粉末等與有機(jī)粘接劑、尼龍纖維等的增強(qiáng)材料、乙二醇等有機(jī)溶劑混合，形成糊狀。其次，泡沫金屬、氈狀金屬等三元連續(xù)的具有微空孔的海綿狀的多孔金屬基板(以下本申請中單稱為泡沫金屬基板)及有孔薄鋼板(以下本申請中單稱為多孔基板)等多孔性金屬基板根據(jù)需要實(shí)施鍍鎳，并涂敷上述糊狀混合物并進(jìn)行干燥。進(jìn)而根據(jù)電池種類將該極板原板裁斷成規(guī)定的尺寸。該極板原板的裁斷進(jìn)行所謂由沖壓模具沖切該原板的“沖切方式”。
作為用上述沖切方式的技術(shù)，進(jìn)行如下的方法對由例如泡沫金屬基板在沖壓前填充活性物，除形成芯材露出部的部分以外的全部的部分實(shí)施沖壓加工，將厚度壓縮大致一半，經(jīng)活性物除去工序、集電部的形成而由沖切工序形成所希望的形狀(例如日本專利申請公開公報(bào)2002-343345號)。
但是，上述公報(bào)所述的沖切方式中，極板原板的活性物填充的活性物層被直接裁斷，所以存在以下問題刀具壽命變短，需頻繁進(jìn)行刀尖研磨或刀尖更換，維修麻煩。另外，由于涂敷有活性物的極板原板直接裁斷，所以端面上容易產(chǎn)生翹曲毛邊及突起等，不能夠完全除去。用這樣的極板經(jīng)由隔板與其他極性的極板層疊形成極板組，則極板的端面的翹曲毛邊及突起刺破隔板，因此會引起正極和負(fù)極微小短路。
而如糊型負(fù)極板那樣，作為單單在多孔薄板上涂敷活性物糊的結(jié)構(gòu)的極板，除上述起泡金屬基板的情況的問題，而且活性物的粘接強(qiáng)度弱，非常容易引起剝離和脫落。特別是，用于外放型(ベント形)蓄電池時(shí)，充電末期從負(fù)極板產(chǎn)生氣體，使用中活性物自多孔薄板剝離及脫落，過早達(dá)到壽命。
因此，進(jìn)行這樣的方法，即用具有貯留熱熔溶液的溶液層的轉(zhuǎn)印輥，將極板的端部由コ形狀的熱熔物(ホツトメルト)薄地均勻地覆蓋上(例如日本專利申請公開公報(bào)2004-281312號)。
上述公報(bào)記載的方法由于在極板的端部覆蓋熱熔樹脂成コ形狀，則不能夠得到足夠的粘接強(qiáng)度。另外，即使樹脂較薄地形成，由于樹脂的厚度而在極板和隔板間產(chǎn)生間隙。
極板和隔板間產(chǎn)生間隙使兩者的粘接性降低，引起蓄電池的內(nèi)部阻抗上升和蓄電池電容的降低。

發(fā)明內(nèi)容
這樣，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠延長刀具壽命、防止極板端面產(chǎn)生翹曲毛邊及突起的極板的制造方法。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種樹脂和極板端面間能夠得到足夠的粘接強(qiáng)度，消除樹脂帶來的極板和隔板間的間隙，并且不必進(jìn)行防止活性物從極板的端面剝離及脫落的極板的制造方法。
另外，本發(fā)明的目的還在于提供一種使用由上述那樣的制法得到的極板的堿性蓄電池。
為實(shí)現(xiàn)上述至少一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明，在堿性蓄電池用極板的制造方法中，具有如下工序準(zhǔn)備包括在多孔性金屬基板上形成活性物層的第一區(qū)域和該金屬基板露出的第二區(qū)域的極板原板的工序；所述第一區(qū)域由剪斷刀具、所述第二區(qū)域由沖壓刀具，來將所述極板原板裁斷，得到規(guī)定形狀的極板的工序。
根據(jù)該方法，可延長刀具壽命，大幅度改善維修時(shí)期，也消除極板端面產(chǎn)生翹曲毛邊及突起。
為實(shí)現(xiàn)上述至少一個(gè)目的，根據(jù)本發(fā)明，在堿性蓄電池用極板的制造方法中，其具有如下工序準(zhǔn)備在多孔性基板上形成活性物層的極板原板的工序；裁斷所述極板原板，得到規(guī)定形狀的工序；僅在由所述裁斷形成的切斷端面利用模具成形固定樹脂的工序。
根據(jù)上述方法，由于可僅在極板的切斷端面由模具成形固定樹脂，所以可消除樹脂帶來的極板和隔板間的間隙，并能夠提高樹脂和極板的粘接強(qiáng)度，消除活性物的剝離及脫落。
根據(jù)本發(fā)明，也可提供具有上述極板而成的堿性蓄電池。


圖1是表示實(shí)施本發(fā)明的制造方法的切斷機(jī)的側(cè)面圖；圖2是表示實(shí)施本發(fā)明的制造方法的沖壓機(jī)的側(cè)面圖；圖3是表示由圖1的切斷機(jī)裁斷的極板的平面圖；圖4是表示圖2的沖壓機(jī)的沖壓刀具的形狀的平面圖；圖5是表示由圖2的沖壓機(jī)裁斷的極板的平面圖；圖6是表示實(shí)施本發(fā)明的制造方法的樹脂成形機(jī)的剖面圖；圖7是表示由圖6的成形機(jī)得到的極板的平面圖；圖8是表示用于得到比較例的制造方法的樹脂成形機(jī)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式
下面參照附圖詳細(xì)說明本發(fā)明的實(shí)施例。
本發(fā)明的特征是裁斷部位存在活性物(活物質(zhì))的部分由切斷刀具(剪斷刀具)切斷，不存在活性物的部分由沖壓刀具沖裁，從而可延遲刀具壽命，防止極板斷面出現(xiàn)翹曲的毛邊及凸痕。
圖1表示實(shí)施本發(fā)明的制造方法的切斷機(jī)(剪斷加工機(jī))1。其中，11是驅(qū)動裝置，12是上部切斷刀具，13是下部切斷刀具，14是安裝下部切斷刀具13的臺座，15是用來改變驅(qū)動輥的速度的控制裝置，16是驅(qū)動輥，17是輸送輥。本發(fā)明的糊型極板可適合與正極板或負(fù)極板的任一個(gè)，但下面說明作為負(fù)極板的鎵極板。
3是形成有在長尺寸的多孔基板上填充了活性物的活性物層(第一區(qū)域)和不填充活性物的基板露出部(第二區(qū)域)而成的極板原板，其將氧化鎵活性物粉末、聚乙烯醇(PVA)等有機(jī)粘結(jié)劑、尼龍纖維、丙烯酸類纖維等加強(qiáng)劑與乙二醇等有機(jī)溶劑混合成糊狀，將其涂敷在實(shí)施鎳鍍敷的具有導(dǎo)電性的多孔基板構(gòu)成的芯材的兩面上，進(jìn)行干燥處理，并卷成輥狀。
切斷機(jī)1的中央位置上設(shè)置驅(qū)動裝置11，驅(qū)動裝置11上安裝前端尖形的平板狀的上部切斷刀具12，與其相對，角部具有刀具部的平板狀的下部切斷刀具13安裝在臺座4上。這些切斷刀具通過上部切斷刀具12下降與下部切斷刀具13嚙合而切斷成直線形。另外，下部切斷刀具13通過擰合螺栓而安裝在臺座14上的擰合部(未圖示)上，而可更換。
切斷機(jī)1的入口(極板原板的進(jìn)入側(cè))上部設(shè)置輸送輥控制裝置15，其下部設(shè)置驅(qū)動輥16，控制輥的轉(zhuǎn)速。與該控制裝置15的下方相對而設(shè)置多個(gè)輸送輥17，控制裝置15的驅(qū)動輥16和輸送輥17一邊夾著極板原板3一邊進(jìn)行運(yùn)送，從而能夠矯正卷取成輥狀而出現(xiàn)卷取缺陷(卷き癖)的極板原板3的卷取缺陷而保持水平狀態(tài)，以與切斷刀具成直角的狀態(tài)進(jìn)行切斷。另外，輸送輥控制裝置15下部的驅(qū)動輥16僅與其下方的輸送輥17和上下部切斷刀具12、13的附近的輸送輥相對設(shè)置，也可與全部輸送輥相對設(shè)置。
在上下部切斷刀具12、13的前方配置傳送帶5，在該傳送帶的前端設(shè)有擋板6。
用這樣的切斷機(jī)，將卷成輥狀的極板原板3解開，由輸送輥控制裝置15和輸送輥16夾著極板原板3送向前方的上下部切斷刀具12、13，以規(guī)定的距離通過上下部切斷刀具12、13間時(shí)，由驅(qū)動裝置11使上部切斷刀具12下降，與下部切斷刀具13嚙合，將極板原板3切斷成含有活性物層的規(guī)定的幅度。切成該規(guī)定幅度的切斷原板4落到前方的傳送帶5上而被運(yùn)送。此時(shí)，該傳送帶5的前端上由于具有擋板6，切斷原板4不會從傳送帶5落下。
該切斷原板4如圖3所示。斜線部分所示的部分是在多孔基板多個(gè)孔開設(shè)的部分利用填充活性物而成的活性物層41，形成左右兩列。其他部分是不填充活性物的多孔基板的露出部42。中央的基板露出部42形成得稍寬。該切斷原板4在其切斷部不出現(xiàn)毛邊及突起。并且，切斷原板4送向接下來的沖壓機(jī)。
圖2中表示實(shí)施本發(fā)明的制造方法的沖壓機(jī)2。21是驅(qū)動裝置，22表示沖頭，23表示沖模。
沖壓機(jī)2的前面上部設(shè)置驅(qū)動裝置21，驅(qū)動裝置21的下部安裝一體形成的沖頭22，并在沖頭22下方安裝沖模23與其相對配置，該沖頭22和沖模構(gòu)成沖壓刀具。沖壓機(jī)2的沖頭22由驅(qū)動裝置21而下降，與沖模23嚙合相壓，而得到圖5所示的除去了不需要的基板露出部的規(guī)定形狀的極板7。圖4是沖模23的上面圖，以與要得到的極板的規(guī)定形狀相同形狀而突出形成。該沖壓機(jī)由于要從一張切斷原板4沖切出兩張極板，所以形成兩個(gè)沖模23。并且，圖4中斜線部分所示的具有面積較大的規(guī)定形狀的沖頭22從上方下降，與沖模23嚙合。
用這樣的沖壓機(jī)2，作業(yè)人員將切斷原板4一張一張放到?jīng)_模23上，作業(yè)人員壓下開關(guān)，而操動驅(qū)動裝置21，該驅(qū)動裝置21使沖頭22下降，與安裝在下部的沖模23嚙合，而得到僅將切斷原板4的芯材露出部42的部分沖切出規(guī)定形狀而得的極板。沖切成規(guī)定形狀的極板7由作業(yè)人員取出，再將新的切斷原板4放在沖模23上，反復(fù)操作。另外，如圖5所示可由一次沖壓得到兩張極板7。71是極板7的耳部。
以往技術(shù)中，極板的制作僅用沖壓機(jī)僅進(jìn)行沖切，涂敷有活性物的部分使沖壓刀具的磨損特別嚴(yán)重，沖壓刀具過早到壽命。另外這樣，極板的裁斷面上產(chǎn)生毛邊及突起。本發(fā)明中，通過對活性物層和基板露出部換用刀具而能夠減小刀具的磨損并延長更換期限，還能夠防止在極板的裁斷面上生產(chǎn)的毛邊和突起。另外，以往的僅用沖壓機(jī)制作的情況下的沖壓刀具大約每一萬次沖切需對刀刃進(jìn)行研磨或更換，但是本發(fā)明的方法，切斷刀具和沖壓刀具不到三萬次都沒有必要更換。另外，以往沖壓時(shí)需留有擠壓量，而根據(jù)本發(fā)明方法，不需要留擠壓量，而僅有現(xiàn)有的沖壓機(jī)進(jìn)行沖切即可將成品率提高5％。
另外，本實(shí)施例的極板使用多孔基板，但使用泡沫金屬可得到同樣效果。
如何如圖6所示，形成コ形的模具32從澆鑄孔31流入熱熔樹脂，僅在極板的切斷端面44固定樹脂，干燥而得樹脂固定部43。熱熔樹脂是以聚丙烯為主要成分的樹脂，在100～180℃加熱熔融而成流動性，在常溫下成固定狀態(tài)。
這樣得到的糊型鎵負(fù)極板如圖7所示。切斷端面44上形成厚度0.5mm的樹脂的固定部43。另外，固定熱熔樹脂的部分可以僅是活性物層41的兩切斷端面44，但實(shí)施例中考慮到活性物層41的涂敷幅度的偏差，在基板露出部42也設(shè)置模具的空間，所以如圖7所示，在基板露出部42也固定熱熔樹脂。
作為比較例1如圖8所示，除了以下結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同地制作糊型鎵負(fù)極板，即，使用這樣的模具32a，其不僅在極板7的切斷端面44，也包括其表背面的周緣部上形成樹脂的固定部43a并具有澆口31a。在這時(shí)的樹脂固定部43a的切斷端面44的厚度b是0.5mm、在極板的表背面的樹脂固定部43a的厚度是0.05mm、該表背面的樹脂固定部43a的幅度c是3mm。
接著，作為比較例2，除以下結(jié)構(gòu)與上述實(shí)施例相同地制作糊型鎵負(fù)極板，即，由公知的輥轉(zhuǎn)印方式將熱熔樹脂不僅覆蓋負(fù)極板的切斷端面44也覆蓋包括表背面的周緣部成コ形狀。另外，熱熔樹脂的固定厚度和固定幅度與比較例1相同，切斷面?zhèn)鹊墓潭ê穸仁?.5mm、極板表面?zhèn)鹊墓潭ê穸?.05mm、極板表面?zhèn)鹊墓潭ǚ?mm。
作為比較例3，除將熱熔等的樹脂固定在負(fù)極板的切斷端面44以外，與上述實(shí)施例相同地制作糊型鎵負(fù)極板。
上述實(shí)施例和比較例1、2制作的各糊型鎵負(fù)極板在環(huán)境溫度25℃、KOH水溶液中，使用鎳板的作為對極，反復(fù)五十次進(jìn)行充電至-1.65V(對鎳板)、放電至1.5V(對鎳板)的充電放電，而觀察有沒有活性物的剝離及脫落。結(jié)果，如表1所示。
〔表1〕

如表1所示，由模具成形而使樹脂固定的本實(shí)施例和比較例1中，不會出現(xiàn)樹脂剝離及脫落的不良現(xiàn)象。如實(shí)施例所述，即使僅在極板的端部上固定的情況下，也沒有出現(xiàn)樹脂的剝離及脫落的不良現(xiàn)象。這是由于對樹脂施加壓力而送入模具，所以雖然是極少的，樹脂從極板表面進(jìn)入內(nèi)部而固定，從而樹脂和負(fù)極板的粘接強(qiáng)度提高。另外，使用輥轉(zhuǎn)印方式的比較例2中確定到樹脂的剝離及剝落的不良現(xiàn)象。
其次，實(shí)施例和比較例1～3制作的糊型鎵負(fù)極板由公知的方法制成的燒結(jié)式鎳正極板和隔板交替層積而成極板組，并將該極板組收納在電槽里，制成公稱電容40Ah的開發(fā)型鎳鎵堿性蓄電池(本發(fā)明電池、比較電池1～3)，各蓄電池在環(huán)境溫度25℃下，測定至在放電程度60％的情況下反復(fù)充電放電后的壽命的次數(shù)。此時(shí)，每五十次測定電容，判斷降低到額定電容的60％的時(shí)候?yàn)槭褂脡勖Ａ硗?，充電放電都?.25CA的電流下進(jìn)行，充電量為放電量的1.4倍。
另外，各蓄電池在環(huán)境溫度25℃下，確認(rèn)充電電流在0.1CA的情況下充電15小時(shí)后，放電電流在1CA下放電至1V時(shí)的持續(xù)時(shí)間。表2中表示到壽命的充電放電的次數(shù)和持續(xù)時(shí)間。另外，持續(xù)時(shí)間與現(xiàn)有的電池是100時(shí)相比來表示。
〔表2〕

則可知，本發(fā)明的電池與比較電池2、3相比壽命長。另外，持續(xù)時(shí)間上來看，在本發(fā)明的電池中，可得到與比較電池3同等的結(jié)果，而比較電池1和2低些。這是由于熱熔物也固定在極板表面上，所以活性物和電解液的反應(yīng)面積變小，利用率降低。
根據(jù)以上結(jié)果，由模具成形僅在極板的切斷端面固定樹脂，從而可消除樹脂帶來的極板和隔板間的間隙，并且可提高樹脂和極板的粘接強(qiáng)度，消除活性物的剝離和脫落。
權(quán)利要求
1.一種堿性蓄電池用極板的制造方法，其具有如下工序準(zhǔn)備包括在多孔性金屬基板上形成活性物層的第一區(qū)域和該金屬基板露出的第二區(qū)域的極板原板的工序；所述第一區(qū)域由剪斷刀具、所述第二區(qū)域由沖壓刀具，來將所述極板原板裁斷，得到規(guī)定形狀的極板的工序。
2.如權(quán)利要求1所述的制造方法，其還具有通過模具成形而僅在由所述裁斷形成的切斷端面上固定樹脂的工序。
3.一種堿性蓄電池，其具備權(quán)利要求1所述的極板而成。
4.一種堿性蓄電池用極板的制造方法，其具有如下工序準(zhǔn)備在多孔性基板上形成活性物層的極板原板的工序；裁斷所述極板原板，得到規(guī)定形狀的極板的工序；僅在由所述裁斷形成的切斷端面利用模具成形來固定樹脂的工序。
5.一種堿性蓄電池，其具備權(quán)利要求3所述的極板而成。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種堿性蓄電池用極板的制造方法，其具有如下工序準(zhǔn)備包括在多孔性金屬基板上形成活性物層的第一區(qū)域和該金屬基板露出的第二區(qū)域的極板原板的工序；對所述第一區(qū)域由剪斷刀具、對所述第二區(qū)域由沖壓刀具，來將所述極板原板裁斷，得到規(guī)定形狀的極板的工序。
文檔編號H01M10/24GK1828984SQ20061005494
公開日2006年9月6日 申請日期2006年2月27日 優(yōu)先權(quán)日2005年2月25日
發(fā)明者阿部勛, 葉坂浩一 申請人:古河電池株式會社