專利名稱：堿性蓄電池用電極的制造方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種將活性物質(zhì)粉末、粘結(jié)劑和該粘結(jié)劑的溶劑構(gòu)成的活性物質(zhì)漿料涂覆在導(dǎo)電性芯體上形成的堿性蓄電池用電極的制造方法。
這里，如果對(duì)涂覆有活性物質(zhì)漿料的堿性蓄電池用電極進(jìn)行自然干燥，干燥速度慢，通常達(dá)到堿性蓄電池用電極干燥需要5～6個(gè)小時(shí)左右的長(zhǎng)時(shí)間干燥，因此存在堿性蓄電池用電極生產(chǎn)效率低的問(wèn)題。
因此，為了解決上述問(wèn)題，已提出了在導(dǎo)電性芯體的兩面涂覆活性物質(zhì)漿料后，在高溫(約60℃)下干燥的方法。如果將這種涂覆有活性物質(zhì)漿料的堿性蓄電池用電極在高溫下干燥，干燥時(shí)間為15～30分鐘左右即可干燥，堿性蓄電池用電極的生產(chǎn)效率提高。
可是，為了提高堿性蓄電池用電極的干燥速度并提高生產(chǎn)效率，必須如上所述將堿性蓄電池用電極在高溫下干燥，如果將堿性蓄電池用電極在高溫下干燥，由于水分的蒸發(fā)速度加快，因而會(huì)使活性物質(zhì)層中所含的水分由堿性蓄電池用電極的內(nèi)部向表面(干燥面一側(cè))快速移動(dòng)。但是，如果活性物質(zhì)層中所含的水分快速移動(dòng)，活性物質(zhì)層中所含的粘結(jié)劑也隨著水分的移動(dòng)而發(fā)生移動(dòng)。結(jié)果，由于移動(dòng)的粘結(jié)劑在堿性蓄電池用電極的表面出現(xiàn)不均并膠結(jié)，因此產(chǎn)生在堿性蓄電池用電極中心部分配置的導(dǎo)電性芯體附近的活性物質(zhì)層中粘結(jié)劑量減少的現(xiàn)象。
這里，導(dǎo)電性芯體附近的活性物質(zhì)層中粘結(jié)劑量減少，由于導(dǎo)電性芯體附近存在的活性物質(zhì)之間的結(jié)合力或?qū)щ娦孕倔w與活性物質(zhì)之間的結(jié)合力下降，會(huì)產(chǎn)生活性物質(zhì)層變得易于從導(dǎo)電性芯體上脫落的問(wèn)題。
為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明是將活性物質(zhì)粉末、粘結(jié)劑和該粘結(jié)劑的溶劑構(gòu)成的活性物質(zhì)漿料涂覆在導(dǎo)電性芯體上形成的堿性蓄電池用電極的制造方法，其特征在于，該方法具備將活性物質(zhì)粉末、粘結(jié)劑和該粘結(jié)劑的溶劑混合制備活性物質(zhì)漿料的活性物質(zhì)漿料制備工序，對(duì)活性物質(zhì)漿料進(jìn)行加溫的漿料加溫工序，以及將加溫后的漿料涂覆在導(dǎo)電性芯體上的漿料涂覆工序。
如上所述將活性物質(zhì)漿料加溫后，將該加溫后的活性物質(zhì)漿料涂覆到導(dǎo)電性芯體上，那么即使之后投入到用于加熱活性物質(zhì)漿料使之干燥的干燥爐內(nèi)，干燥爐內(nèi)的環(huán)境溫度與活性物質(zhì)漿料的溫度之間的溫度梯度也會(huì)減小。因此，由于抑制活性物質(zhì)漿料中的粘結(jié)劑如上所述發(fā)生移動(dòng)，因而能夠防止導(dǎo)電性芯體附近的活性物質(zhì)層中粘結(jié)劑量減少。結(jié)果，能夠維持導(dǎo)電性芯體附近的活性物質(zhì)粉末相互間的結(jié)合力或者導(dǎo)電性芯體與活性物質(zhì)粉末之間的結(jié)合力，使得這種堿性蓄電池用電極的粘結(jié)強(qiáng)度提高，能夠防止活性物質(zhì)層從導(dǎo)電性芯體上脫落。
而且，如本發(fā)明所述為了發(fā)揮將活性物質(zhì)漿料加溫的效果，如果適用于具備將加溫后的活性物質(zhì)漿料涂覆在導(dǎo)電性芯體上得到的電極加熱進(jìn)行干燥的干燥工序和將干燥后的電極壓延的加壓工序的堿性蓄電池用電極制造方法，則特別有效。另外，活性物質(zhì)漿料加溫工序中漿料加溫溫度必須低于干燥溫度。
這時(shí)，如果加溫后的活性物質(zhì)漿料的溫度低于30℃，之后的干燥工序中干燥爐內(nèi)的環(huán)境溫度和活性物質(zhì)漿料的溫度之間的溫度梯度不會(huì)減小，因而在干燥爐內(nèi)活性物質(zhì)漿料中的粘結(jié)劑向電極表面移動(dòng)，導(dǎo)電性芯體附近的活性物質(zhì)層中粘結(jié)劑量減少，導(dǎo)電性芯體和活性物質(zhì)粉末的結(jié)合力降低。因此，必須規(guī)定活性物質(zhì)漿料加溫工序中的漿料加溫溫度為30℃以上。而且，如果加溫到粘結(jié)劑分解的溫度以上，則不能發(fā)揮粘結(jié)劑的功能，因此必須使對(duì)活性物質(zhì)漿料進(jìn)行加溫的溫度上限值為粘結(jié)劑不會(huì)被分解的溫度。
圖2是表示為了進(jìn)行活性物質(zhì)脫落實(shí)驗(yàn)在活性物質(zhì)層上產(chǎn)生網(wǎng)格狀切槽后的狀態(tài)的示意透視圖。
其中，10…氫吸藏合金極板，11…導(dǎo)電性芯體(穿孔金屬)，12…氫吸藏合金層(活性物質(zhì)層)，12a…氫吸藏合金漿料(活性物質(zhì)漿料)，20…漿料槽，20a…加熱器，20b…電源，21…開(kāi)卷輥，22…卷繞輥，23、24、25、26…輸送輥，27…狹縫，28…干燥爐，29…加壓輥。
另外，在本實(shí)施方式中，預(yù)先將鍍鎳后的穿孔鋼板構(gòu)成的導(dǎo)電性芯材11卷成輥狀的開(kāi)卷輥21設(shè)置在給定位置后，將該開(kāi)卷輥21上卷繞的導(dǎo)電性芯材11的前部通過(guò)輸送輥23、漿料槽20內(nèi)、狹縫27、干燥爐28、輸送輥24、25、加壓輥29和輸送輥26，卷繞到卷繞輥22上。另外，在漿料槽20的壁內(nèi)設(shè)有將漿料槽20內(nèi)貯存的活性物質(zhì)漿料12a加熱到給定溫度的加熱器20a，同時(shí)在其外部設(shè)有用于向加熱器20a供給電流的電源20b。2.氫吸藏合金粉末的制備稱量市售的各金屬元素Mm、Ni、Co、Al、Mn，按給定的比例混合，以形成MmNi3.4Co0.8Al0.2Mn0.6(其中，Mm是鈰鑭合金)。將該物質(zhì)投入高頻溶解爐內(nèi)使之溶解后，倒入鑄模，冷卻，制成由MmNi3.4Co0.8Al0.2Mn0.6構(gòu)成的氫吸藏合金塊(錠)。將該氫吸藏合金塊粗粉碎后，在惰性氣體環(huán)境中進(jìn)行機(jī)械粉碎，直至平均粒徑達(dá)到50μm左右，制成氫吸藏合金粉末。另外，氫吸藏合金粉末的平均粒徑是通過(guò)激光衍射法測(cè)定得到的值。3.氫吸藏合金電極的制備其次，在如上所述制備的氫吸藏合金粉末99質(zhì)量％中加入相對(duì)于氫吸藏合金粉末質(zhì)量為1質(zhì)量％的作為水溶性粘接劑的聚環(huán)氧乙烷(PEO)粉末以及適量的水(或者純水)進(jìn)行混煉，制成氫吸藏合金漿料(活性物質(zhì)漿料)12a后，將該氫吸藏合金漿料12a貯存在漿料槽20內(nèi)。接著，將電源20b連接在漿料槽20的加熱器20a上后，由電源20b向加熱器20a供給加熱電流，將漿料槽20內(nèi)加溫到給定的溫度。之后，通過(guò)以給定的速度使卷繞輥22進(jìn)行卷繞，將開(kāi)卷輥21上卷繞成輥狀的導(dǎo)電性芯材11由開(kāi)卷輥21上開(kāi)卷。
這樣，在通過(guò)漿料槽20內(nèi)的氫吸藏合金漿料12a中的過(guò)程中，氫吸藏合金漿料12a附著在導(dǎo)電性芯材11的兩面，形成氫吸藏合金層12a。而且，導(dǎo)電性芯材11通過(guò)狹縫27，使多余的氫吸藏合金漿料12a被刮落，調(diào)整氫吸藏合金金屬12a的涂覆厚度。這樣氫吸藏合金層12a被調(diào)整到給定厚度后的導(dǎo)電性芯材11放入溫度維持在約60℃的干燥爐28內(nèi)，經(jīng)過(guò)給定時(shí)間，使氫吸藏合金層12a干燥。另外，這時(shí)調(diào)整卷繞輥22的轉(zhuǎn)動(dòng)速度，使在干燥爐28內(nèi)存在的時(shí)間達(dá)到20分鐘。
接著，氫吸藏合金層12a干燥后的導(dǎo)電性芯材11通過(guò)一對(duì)加壓輥29之間，進(jìn)行壓延使氫吸藏合金層12a達(dá)到給定的厚度(0.6mm)，形成在導(dǎo)電性芯材11的兩面具備氫吸藏合金層12的氫吸藏合金電極10，然后卷繞在卷繞輥22上。另外，對(duì)漿料槽20內(nèi)進(jìn)行加溫使氫吸藏合金漿料12a的溫度達(dá)到30℃制成的氫吸藏合金電極10作為實(shí)施例1的電極A。同樣，使氫吸藏合金漿料12a的溫度達(dá)到35℃制成的氫吸藏合金電極10作為實(shí)施例2的電極B，使氫吸藏合金漿料12a的溫度達(dá)到40℃制成的氫吸藏合金電極10作為實(shí)施例3的電極C。而且，不對(duì)漿料槽20內(nèi)進(jìn)行加溫而使氫吸藏合金漿料12a的溫度為常溫(20℃)制備的氫吸藏合金電極10作為比較例的電極X。4.氫吸藏合金電極的附著強(qiáng)度的測(cè)定其次，將如上所述制備的各氫吸藏合金電極10(A、B、C、X)切成給定的尺寸后，切削一面的氫吸藏合金層12，用破布輕輕擦拭切削面，除去表面的切削屑，制成樣品氫吸藏合金電極10a后，測(cè)定該樣品氫吸藏合金電極10a的附著強(qiáng)度。另外，在該附著強(qiáng)度的測(cè)定中，如圖2所示，以相對(duì)于這些各樣品氫吸藏合金電極10a的氫吸藏合金層12表面為約30度的角度保持切刀(圖中未表示)，然后使切刀的刀刃承受250g左右的負(fù)荷，劃出切槽x、y，以切割氫吸藏合金層12。另外，各切槽x、y的間隔為1mm，分別劃出各切槽x、y使每10條相互交叉成直角。
接著，通過(guò)劃出各切槽x、y使每10條相互交叉成直角，以網(wǎng)格狀形成100個(gè)升目。然后，分別采用以網(wǎng)格狀形成100個(gè)升目的各樣品氫吸藏合金電極100a各10個(gè)，使樣品氫吸藏合金電極10a垂直，并提升到高度約100mm的位置后，分別使各樣品氫吸藏合金電極10a自由落體。這種落體實(shí)驗(yàn)重復(fù)進(jìn)行3次后，數(shù)出在各樣品氫吸藏合金電極10a上形成的升目的脫落個(gè)數(shù)，求得其平均值，得到下述表1所示的結(jié)果。
表1

如上述表1的結(jié)果可知，使氫吸藏合金漿料12a的溫度為20℃(常溫)制備的樣品氫吸藏合金電極X的平均脫落數(shù)為30個(gè)，與此相對(duì)，使氫吸藏合金漿料12a的溫度為30℃制備的樣品氫吸藏合金電極A的平均脫落數(shù)為10個(gè)，使氫吸藏合金漿料12a的溫度為35℃制備的樣品氫吸藏合金電極B的平均脫落數(shù)為8個(gè)，使氫吸藏合金漿料12a的溫度為40℃制備的樣品氫吸藏合金電極C的平均脫落數(shù)為7個(gè)，可見(jiàn)，與樣品氫吸藏合金電極X相比，隨著提高氫吸藏合金漿料12a的溫度，平均脫落數(shù)極大地降低。
這可以認(rèn)為是，如果將加溫后的氫吸藏合金漿料12a涂覆在導(dǎo)電性芯體11上，即使將涂覆后的氫吸藏合金漿料12a放入干燥爐28中，由于干燥爐28內(nèi)的環(huán)境溫度(約60℃)和氫吸藏合金漿料12a的溫度(30～40℃)之間的溫度梯度減少，也能抑制氫吸藏合金漿料12a中的粘接劑向氫吸藏合金電極10的表面移動(dòng)，因此可以防止導(dǎo)電性芯體11附近的活性物質(zhì)層中粘接劑量減少，能夠維持導(dǎo)電性芯體11附近的氫吸藏合金粉末相互間的結(jié)合力或者導(dǎo)電性芯體11和氫吸藏合金粉末之間的結(jié)合力。結(jié)果，氫吸藏合金電極10的附著強(qiáng)度提高，可以防止活性物質(zhì)層12從導(dǎo)電性芯體11上脫落。
這時(shí)，如果加溫后的氫吸藏合金漿料12a的溫度低于30℃，干燥爐28內(nèi)的環(huán)境溫度和氫吸藏合金漿料12a的溫度之間的溫度梯度增大。因此，氫吸藏合金漿料12a干燥時(shí)，氫吸藏合金漿料12a中的粘接劑向氫吸藏合金電極10的表面移動(dòng)，導(dǎo)電性芯體11附近的氫吸藏合金層12a中的粘接劑量減少，導(dǎo)電性芯體11附近的氫吸藏合金粉末相互間的結(jié)合力或者導(dǎo)電性芯體11與氫吸藏合金粉末之間的結(jié)合力降低。
因此，必須將對(duì)氫吸藏合金漿料12a進(jìn)行加溫的溫度規(guī)定在30℃以上。這時(shí)，如果將氫吸藏合金漿料12a加溫到粘接劑被分解的溫度以上，就不能發(fā)揮粘接劑的功能，因此對(duì)氫吸藏合金漿料12a進(jìn)行加溫的溫度上限值必須是粘接劑不會(huì)被分解的溫度。
如上所述，在本發(fā)明中由于將加溫后的氫吸藏合金漿料12a涂覆在導(dǎo)電性芯體11上，因此即使在干燥爐28內(nèi)在高溫下使之迅速干燥，干燥爐28內(nèi)的環(huán)境溫度和氫吸藏合金漿料12a的溫度之間的溫度梯度也會(huì)減小。因此，即使在高溫下使之迅速干燥提高氫吸藏合金電極的生產(chǎn)率，也能防止導(dǎo)電性芯體11附近的活性物質(zhì)層中的粘接劑量減少。這樣，能夠維持導(dǎo)電性芯體11附近的氫吸藏合金粉末相互間的結(jié)合力或者導(dǎo)電性芯體11和氫吸藏合金粉末之間的結(jié)合力，氫吸藏合金電極10的附著強(qiáng)度提高，可以防止活性物質(zhì)層12從導(dǎo)電性芯體11上脫落。
另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了在漿料槽20中設(shè)有加熱器20a，將電源20b連接在該加熱器20a上供給加熱電流，將漿料槽20內(nèi)貯存的氫吸藏合金漿料12a加溫到給定溫度的實(shí)例，但是作為將氫吸藏合金漿料12a加溫到給定溫度的方法并沒(méi)有限制，也可以采用各種熱源對(duì)漿料槽20進(jìn)行加熱，也可以在漿料槽20之外對(duì)氫吸藏合金漿料12a進(jìn)行加熱后再注入到漿料槽20中。
另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了將干燥爐28內(nèi)的環(huán)境溫度(加熱溫度)保持在約60℃來(lái)干燥氫吸藏合金層12的實(shí)例，但是干燥爐28內(nèi)的環(huán)境溫度(加熱溫度)只要在50～100℃的范圍內(nèi)，多少度都可以，最好考慮構(gòu)成活性物質(zhì)漿料的活性物質(zhì)、粘接劑、得到的電極的厚度等適當(dāng)選擇。另外，改變涂覆活性物質(zhì)后的電極的干燥溫度時(shí)，為了不增大與活性物質(zhì)漿料的溫度梯度，活性物質(zhì)漿料的溫度也必須相應(yīng)改變。
另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了采用MmNi3.4Co0.8Al0.2Mn0.6表示的氫吸藏合金的實(shí)例，但是也可以采用MmaNibCocMndAle表示的氫吸藏合金、LaNi5系中將一部分Ni用Co和Al、W等取代的AB6型稀土類系氫吸藏合金等。另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了采用機(jī)械粉碎的氫吸藏合金的實(shí)例，但是也可以采用按照霧化法制備的氫吸藏合金或者在其中混合粉碎合金得到的混合粉末。
另外，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了將本發(fā)明的制備方法適用于氫吸藏合金電極的實(shí)例，但是本發(fā)明并不限于氫吸藏合金電極，還可以適用于鎘電極、鎳電極等在導(dǎo)電性芯體上直接涂覆活性物質(zhì)漿料形成的各種堿性蓄電池用電極。
而且，在上述實(shí)施方式中，說(shuō)明了采用聚環(huán)氧乙烷(PEO)作為粘接劑的實(shí)例，但是粘接劑并不限于PEO，也可以采用各種粘結(jié)劑。這時(shí)，必須根據(jù)所采用的粘接劑選擇溶劑。
權(quán)利要求
1.一種堿性蓄電池用電極的制造方法，該方法是將活性物質(zhì)粉末、粘結(jié)劑和該粘結(jié)劑的溶劑構(gòu)成的活性物質(zhì)漿料涂覆在導(dǎo)電性芯體上形成堿性蓄電池用電極的制造方法，其特征在于，該方法具備混合上述活性物質(zhì)粉末、粘結(jié)劑和該粘結(jié)劑的溶劑制備活性物質(zhì)漿料的活性物質(zhì)漿料制備工序，對(duì)上述活性物質(zhì)漿料進(jìn)行加溫的漿料加溫工序，以及將上述加溫后的漿料涂覆在導(dǎo)電性芯體上的漿料涂覆工序。
2.如權(quán)利要求1所述的堿性蓄電池用電極的制造方法，其特征在于，具備加熱通過(guò)上述漿料涂覆工序在上述導(dǎo)電性芯體上進(jìn)行涂覆得到的電極進(jìn)行干燥的干燥工序，以及對(duì)上述干燥后的電極進(jìn)行壓延的加壓工序。
3.如權(quán)利要求1或2所述的堿性蓄電池用電極的制造方法，其特征在于，上述漿料加溫工序中的漿料加溫溫度比上述干燥工序中的電極加熱溫度低。
4.如權(quán)利要求1或2所述的堿性蓄電池用電極的制造方法，其特征在于，上述漿料加溫工序中的漿料加溫溫度為30℃以上。
全文摘要
在漿料槽20內(nèi)將活性物質(zhì)粉末、粘接劑和該粘接劑的溶劑混合而成的活性物質(zhì)漿料12a加溫到給定溫度后,將加溫后的活性物質(zhì)漿料12a涂覆在導(dǎo)電性芯體11上。然后,加入到干燥爐28內(nèi),對(duì)涂覆后的活性物質(zhì)漿料12a進(jìn)行加熱使之干燥后,通過(guò)一對(duì)壓延輥29之間,壓延成給定的厚度,得到在導(dǎo)電性芯體11的兩面具備活性物質(zhì)層12的堿性蓄電池用電極。將加溫后的活性物質(zhì)漿料12a涂覆在導(dǎo)電性芯體11上之后,使之干燥,可抑制活性物質(zhì)漿料12a中的粘接劑移動(dòng),可防止導(dǎo)電性芯體11附近的活性物質(zhì)層12中的粘接劑量減少,提高得到的堿性蓄電池用電極10的粘接強(qiáng)度。本發(fā)明提供一種即使提高涂覆活性物質(zhì)后的電極的干燥溫度提高生產(chǎn)效率,也能夠防止活性物質(zhì)層脫落的堿性蓄電池用電極。
文檔編號(hào)H01M4/30GK1373527SQ0210671
公開(kāi)日2002年10月9日 申請(qǐng)日期2002年2月28日 優(yōu)先權(quán)日2001年2月28日
發(fā)明者池田康彥, 武江正夫, 井本輝彥, 井上雅雄, 赤穗篤俊, 近藤泰正 申請(qǐng)人:三洋電機(jī)株式會(huì)社