电池电极基板用金属片材及使用该金属片材的电池电极制造技术

一种电池电极用基板及使用该电池电极用基板的电池电极，所述电池电极基板用金属片材系在多孔金属材料上，对其基准面，按所需间隔设置向其上、下方折曲而形成的圆锥状、角锥状或波形状的突出部，将这些突出部所包围形成的空间作为活性物质填充空间，且，至少在这些突出部的周面部分设有许多孔。上述片材在防止活性物质的剥离和脱落的同时，也可增大活性物质的涂敷厚度。由此，使用本发明专利技术的电池电极可提高集电能力等电池性能。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种电池电极基板用金属片材及使用该金属片材的电池电极，特别地，本专利技术涉及的电池电极基板用金属片材适用于电动汽车电源用电池的电极基板，该电池电极基板用金属片材在电极基板的厚度增加、所涂敷的活性物质量增加的同时，所涂敷活性物质与金属片材的密合性好，防止了活性物质从电极基板上脱落。以往，作为由镍·氢电池、镍·镉电池等的正极板及负极板组成的电极板的基板，主要是使用在由冲孔加工作穿孔处理的铁板上镀以镍涂层的镀镍穿孔钢板(以下，称为冲孔金属板)，在该冲孔金属板上填充以活性物质，制成电极板。该电极板在圆筒型电池的场合，是以带状的正极板和负极板通过分隔器作蜗卷状内置于圆筒型电池内。在块状电池的场合，所述的电极板通过分隔器将正极板和负极板叠层置于电池内。上述冲孔金属板系呈平板状、板厚约为60μm-100μm的冷轧钢板上施以金属板冲孔加工，按所需型式冲出1.0mm-2.5mm的园孔，使其开孔率达40％-50％之后，再施以镍涂层，以保持其耐腐蚀性，作为电池电极用基板。另外，作为锂一次电池的由正极板及负极板组成的电极板基板，主要是使用以SUS、Ti等金属材料加工成的金属网，该金属网中填充活性物质后，制成电极板。在锂二次电池中，正极板系将活性物质以所定的厚度涂敷于由铝箔所组成的金属芯材的二侧面而制成，负极板系将活性物质以所定的厚度涂敷于由铜箔所组成的金属芯材的二侧面而制成。又，作为空气锌电池正极的空气极的基板，主要是使用金属丝网(在SUS网眼上镀镍的金属网)。另外，作为汽车用蓄电池而引人注目的铅蓄电池上使用了由铅合金(Pb·Sb合金、Pb·Ca合金、Pb·Ca·Sn合金等)形成的铸造网栅及多孔网栅，在上述丝网或网栅上填充以活性物质即制成电极板。再有，作为上述的镍氢电池、镍镉电池及锂一次电池的电极板用基板，也可使用如下制得的多孔金属板即，对树脂发泡体、无纺布、及网状物等施以化学镀层，进行导电处理后，再进行电镀，接着，进行脱气和烧结，制成多孔金属材料。以上所述的任一种电池电极用基板皆为平板状，其形成状态为在将活性物质从其二侧面涂敷，使活性物质填充在形成于电极基板上的冲孔中的同时，也以所需的厚度，将该活性物质涂敷于该基板的二侧表面。而以上所述的冲孔金属板、金属网、金属丝网皆因不是三维结构，所以，其与活性物质的密接性差，活性物质的保持力低。特别是，当所形成的孔较大时，在电极制作及使用的过程中，容易发生活性物质从基板上剥离、脱落的问题。为此，也有人使用这样的方法将粘结剂大量地添加于活性物质中，以防止其从基板上剥离、脱落。但是，大量添加粘结剂也存在着降低活性物质的反应性，使电池性能差的问题。在上述的三维结构的泡沫状多孔金属材料的情况下，与冲孔金属板和金属丝网等的情况比较起来，则由于三维结构的开孔中填充有活性物质，其活性物质的保持力较高。然而，由于形成填充活性物质的开孔的网格较细，所以该泡沫状多孔金属材料的集电能力低，在进行快速充放电时，无法进行迅速的充放电。又，以往所提供的任一种电极基板，其厚度薄，所以相应于该基板厚度方向所涂敷的活性物质的厚度也薄。由此，相对于电极厚度方向上的导电性能差，很难提高电池性能。针对上述问题，迄今，有人在特开平7-130370号公报及特开平7-335208号公报上提出了这样一种电极在金属板或金属箔上穿孔时，在孔周缘设置孔口毛边，使包括该孔口毛边的表观厚度达金属箔的2倍。然而，在进行开孔加工时，开孔的开孔率低。如果，只在开孔的周缘设置毛边的话，则毛边的比率小。由此产生的问题是，由于不能因上述毛边使活性物质的保持力足够大，所以容易产生活性物质的脱落。特别是，在以上下模具开孔的场合，其开孔率至多为50％左右，即使在各个孔的周缘设置毛边，毛边的占有比率很低，而且，由于毛边的高度作成与板厚同样的尺寸，用毛边来保持活性物质是不充分的。另外，由于包括该孔口毛边的表观厚度为金属板厚的2倍，涂在基板上的活性物质厚度也仅是以往厚度的2倍左右，该厚度尚不至于提高电池性能。本专利技术系鉴于上述问题而作，本专利技术的课题是，提供一种电池电极用基板及使用该电池电极用基板的电池电极，所述的电池电极用基板对活性物质的保持力大，且可将活性物质的涂敷量顺其厚度方向增加。为了解决上述课题，本专利技术提供了一种权利要求1的电池电极基板用的金属片材，该金属片材系在多孔金属材料上，对其基准面，设置按所需的间隔向着其上方和下方曲折而形成的圆锥状、角锥状或波形状的突出部，将这些突出部所包围形成的空间作为活性物质填充空间，且，至少在这些突出部的外周面部分设置有许多孔。上述的上下突出部系将平板状的多孔金属材料配置于上下一对冲压模之间进行冲压，即，由对于多孔金属材料的一次冲压作用而形成。或者，所述的上下突出部籍通过设有凹凸部的轧辊之间而形成。所述的多孔金属材料即可以是单层结构，也可以是层叠的多层结构，其开孔率为10％-99％(权利要求5)。如权利要求1所述，作为电极用基板的多孔金属材料自身不是平板状，而是作成在其上下二侧设有突出部形状的片材，所以，包括这些上下突出部的片材的表观厚度可以达到以往基板厚度的2倍以上的非常厚的尺寸。由这些突出部所包围形成的空间成为活性物质填充空间，可以填充活性物质。所以，所述片材不仅可以增大活性物质的涂敷厚度，同时，也因为该填充空间呈圆锥状、角锥状或波形状，可以提高对填充其间的活性物质的保持力。另外，由于突出部的周面上设置有许多开孔，这些开孔中也填充有活性物质，所以，可将活性物质确实地保持于突出部之间的活性物质填充空间，防止活性物质剥离和脱落。另外，也可以准备多块如上所述的多孔金属材料，将这些多孔金属材料作上下层叠时，错开其上下突出部的位置，使在上下叠层的多孔金属材料之间形成空间，该空间也可作为活性物质的填充空间使用(权利要求2)。在将上述多孔金属材料的突出部间距作成1mm以下，并作上下层叠时，要使其上下突出部恰好互相啮合是很困难的，因此，可使所述多孔金属材料在层叠时其上的突出部处于自然的错位状态，从而可在其间形成活性物质的填充空间。另外，如使上述多孔金属材料下层的向上突出部的顶点与上层的向下突出部的顶点相合，则此时，由该些突出部所围成的空间容积最大，同时，多孔金属材料的层叠高度也达到最大，该金属板适宜于用作厚度要求较大的电极用基板。如上所述，将上下具有突出部的多孔金属材料作上下层叠，则不仅可以使填充其间的活性物质的保持强度更高，且可增加活性物质的填充量。另外，可以仅由调整叠层多孔金属材料的块数，即可容易地调整电极用基板的厚度。再者，也可在上述多孔金属材料的上下突出部的顶点上分别配置平板状的多孔金属材料，将围于其间的空间作为活性物质填充空间(权利要求3)。即，换言之，形成瓦楞板状，如此，将上下突出部的开口端用平板状的多孔金属材料封闭，这样，即可提高填充于上下突出部之空间的活性物质的保持力。将上述多孔金属材料的突出部向下、向上地反复交替折曲，使该多孔金属材料的突出部呈朝向左右方向的状态，上下并列成厚幅片材，也可将围于上述突出部之间的空间作为活性物质填充空间使用(权利要求4)。即，不用多块多孔金属材料，仅由折曲一块设有突出部的多孔金属材料，也可形成具有所需厚度的三维结构体。籍此，顺次上下折曲具有突出部的多孔金属材料，即本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种电池电极基板用金属片材，该金属片材系在多孔金属材料上，对其基准面，设置按所需的间隔向着其上方和下方折曲而形成的圆锥状、角锥状或波形状的突出部，将这些突出部所包围形成的空间作为活性物质填充空间，且，至少在这些突出部的周面部分设置有许多孔。

【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]