金属多孔体的制造方法、用该方法制得的金属多孔体及电池用电极技术

本发明专利技术涉及简单地制造具有微小空孔、穿透空孔、三维空孔等的金属多孔体的方法。即，将金属粉末Ｐ散布在连续移送的传送带２或载体片２０上，将该散布了金属粉末的传送带通过烧结炉４，不压缩上述金属粉末，而是使相邻的金属粉末部分地接触，且留有缝隙，并以此状态进行烧结，在金属粉末的接触部分相结合的同时，上述缝隙转变为微细的空孔，形成金属多孔体。（*该技术在2018年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及适用于电池的电极板等的金属多孔体的制造方法、用该方法制得的金属多孔体及使用该金属多孔体的电池用电极，更具体涉及由金属粉末形成多孔薄片，在空孔中填充了活性物质的材料，这种材料可作为镍氢电池、镍镉电池、锂一次电池、锂二次电池、碱性干电池、燃料电池等的电极板，汽车用电池的电极板等各种电池的电极板使用。以往，作为这种电池电极板使用的多孔金属片，本申请人提供了各种对发泡体、无纺布、网状物等单体、或2种以上这些材料层叠而成的层叠体进行导电处理后，再进行电镀，形成的金属片(日本专利公开公报平1-290792号、日本专利公开公报平3-130393号)。用上述方法制造多孔金属片时，作为电镀的前处理，必须要通过蒸镀、化学镀、石墨涂布等方法进行导电处理，不论采用哪一种方法都存在操作比较麻烦，成本提高等问题。而且，还存在这样的问题，即如果对发泡体、无纺布、网状物等进行电镀后，脱媒，烧结，并燃烧基材，则烧掉的部分变成空洞，不能够填充活性物质。鉴于上述问题，本申请人首先提供了多种由金属粉末制造多孔金属片的方法(日本专利公开公报平7-138609号、日本专利公开公报平7-1187706号)。上述方法都是利用粘合剂，在包括发泡体、无纺布、网状物等单体、或它们的层叠体形成的多孔性基材的空孔部分的内周面在内的全部表面上涂布金属微粒粉末，形成导电性金属层，然后，脱媒，烧结，形成金属片。上述使用金属微粒粉末的以往的多孔金属片的制造方法中，由于是在发泡体、无纺布、网状物等多孔性基材的表面涂布金属微粒粉末而制得的，所以，空孔的大小及形状受基材空孔的大小及形状的限制，难以形成比基材的空孔小的微小空孔，或者相反，难以形成比基材的空孔大的空孔，或与基材空孔形状不同的空孔。此外，作为电极板的基板所要求的条件之一，需要减小板厚，增加电池外壳内的容量，提高电池性能，但是，上述使用金属微粒粉末的以往的多孔金属片的制造方法中，其厚度受基材厚度的限制，难以制得1mm以下厚度的多孔金属片。而且，将金属微粒粉末与粘合剂混合，或者将粘合剂涂在基材上之后，再涂布金属微粒粉末，不论是哪一种方法都使用了粘合剂，所以，金属微粒粉末中有粘合剂存在，脱媒，烧结时，粘合剂和基材一起被燃烧，金属微粒粉末的空隙增大，难以控制空孔。此外，由于使用了粘合剂，还存在增加了工序等问题。此外，作为锂二次电池的正极基板及负极基板，以往使用了实心金属片，但是，由于锂离子不能按照电极板的表面→背面、背面→表面的方向移动，为了尽量获得均匀的较薄的活性物质层，就必须在基板的每一面涂布活性物质。此外，由于基板表面平滑，还存在活性物质易剥离的问题。所以，为了使孔状、板状、网眼状、发泡状、无纺布状等多孔金属片中的锂离子能够在基板的表面→背面、背面→表面移动，且能够同时控制正反两面的活性物质的厚度，对作为锂二次电池用电极板的金属片作了研究，以往的多孔金属片中的实心部分及空孔的大小不均匀，存在锂离子的移动无法充分均匀进行的问题。为使该锂离子的移动能够顺利进行，较好是开无数更小的小孔，但是，以往的多孔金属片无法充分满足这一要求。作为锂二次电池的电极板，需要厚度为10μm～30μm的基板，如前所述，以往的金属片厚度难以达到1mm以下的程度，不可能制造所要求的象薄膜一样的很薄的金属片。近年，摄像机、液晶小型电视机、CD机等需要大电流的便携式电器已经普及，人们越发需要放电容量大、且具有优良高负荷放电特性的电池。但是，以往广泛使用的碱性干电池，其构造为在外壳中，靠外侧紧紧装入正极片，中间隔有隔离膜，其内侧填满凝胶状锌粉末，因此在固定的电池外壳容量中，很难在扩大放电容量的同时，提高其高负荷放电特性。因此，研究了具有这样构造的碱性干电池，即在对锌实心片和锌片进行穿孔加工或多孔加工后形成的负极板和由金属氧化物形成的正极板之间放置隔离膜，将其卷成旋涡状，这样在增大正负极板的电极面积、扩大放电容量的同时，使高负荷放电性能得到提高。但是，使用上述穿孔加工锌片或多孔加工锌片等时，由于开孔为平面孔，所以开孔率只能够达到50％的程度，同时，为了进行穿孔加工，开孔部分的材料被切落，材料的损失非常大。此外，板厚越薄，加工费用和材料费就越高，而且，穿孔加工时还有易发生变形和易形成毛刺等问题。另外，使用锌实心片及上述以往的多孔金属多孔体时，存在与上述锂二次电池同样的问题。以往的镍氢电池、镍镉电池等碱性二次电池的电极是在冲孔金属、金属网状物、多孔金属等集电体上涂布在吸附氢的合金粉末或氢氧化镍粉末等活性物质中混合了粘合剂(binder)石墨等导电剂等的糊状活性物质浆料而制得的，上述粘合剂(binder)会妨碍电流的流动，造成电极厚度方向上的集电性差的问题。本专利技术解决上述问题，进一步改进了由金属粉末制造金属多孔体的方法，本专利技术的课题就是提供能够随意控制厚度、空孔的大小和形状，而且，不需要粘合剂的、工序简单、品质优良的金属多孔体的制造方法及利用该方法制得的金属多孔体。此外，本专利技术的另一课题是提供可在金属片中填充由没有添加粘合剂(binder)的粉末形成的活性物质的集电性优良的电极。为了完成上述课题，本专利技术提供了金属多孔体的制造方法，其特征如权利要求1所述，将金属粉末散布在连续移动中的传送带上，散布了该金属粉末的传送带通过烧结炉，以上述金属粉末不被压缩、而是与相邻的金属粉末部分接触、留有空隙的状态烧结金属粉末，在金属粉末的接触部分互相结合的同时，形成由上述空隙生成微小空孔的金属多孔体。上述传送带由包括传送带式循环驱动装置的金属实心片、金属多孔片在内的无机材料片的单体或薄片的层叠体构成(权利要求2)。例如，上述传送带由SUS(3I0S)形成，对散布在其上的金属粉末进行烧结后形成薄片，以此状态很容易从传送带表面剥离下来，连续移动的传送带通过烧结炉，能够非常有效地、连续地由金属粉末形成金属多孔体。如上所述，金属粉末散布在传送带上，如果保持没有压缩的状态，则相邻金属粉末的球面等表面处于点接触或线接触的状态，没有全部接触，而是形成了空隙的状态。所以，保持此状态，通过烧结炉，加热至所需要的温度，则互相接触的部分结合，在金属粉末之间的空隙形成微小的空孔，形成了金属多孔体。因此，空孔的大小与金属粉末的大小相对应，如果金属粉末的粒径大，则空孔就大，粒径小，则空孔就小。较好的是用粒径为0.1μm～100μm的金属粉末。对所用的金属没有特别的限定，较好的是包括0Ni、Cu、Al、Ag、Fe、Zn、In、Ti、Pb、V、Cr、Co、Sn、Au、Sb、C、Ca、Mo、P、W、Rh、Mn、B、Si、Ge、Se、La、Ga、Ir，这些金属的氧化物及硫化物，这些金属的化合物的单体或混合物。即，电镀时不能使用的Al、Ti、V等金属也可使用。而且，可使用一种金属粉末，也可几种金属粉末混合使用。此外，由于希望这些金属粉末互相不搅缠，分散性良好，所以，较好的是外部没有互相搅缠的凹下和凸起的形状，例如，球状、骰子状、方柱状、圆柱状等。上述传送带如果是多孔性的，散布在其上的金属粉末会从传送带的孔隙中落下，孔隙部分就成为贯通的空孔。该空孔比上述金属粉末之间的微小孔隙形成空孔大，制得的金属多孔体具有微小空孔和较大的贯通的空孔的形状。此外，从上述传送带的孔隙落下的金属粉末可被本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种金属多孔体的制造方法，其特征在于，将金属粉末散布在连续移送的传送带上，将该散布了金属粉末的传送带通过烧结炉，不压缩上述金属粉末，而是使相邻的金属粉末部分地接触，且留有缝隙，并以此状态烧结，在金属粉末的接触部分相结合的同时，上述缝隙转变为微细的空孔，形成金属多孔体。

【技术特征摘要】
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【专利技术属性】
技术研发人员：杉川裕文，
申请(专利权)人：片山特殊工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]