电池用正极板、碱性蓄电池、及电池用正极板的制造方法_2

文档序号:9237013阅读:来源:国知局
,虚拟地分割为第I层LI?第5层L5时,第3层L3、即中央层的发泡镍的骨架密度与位于最外侧的2个最表层、即第I层LI以及第5层L5这2层的发泡镍的骨架密度之比、即骨架密度比率R为1.5以上且3以下。S卩,在第3层L3中,与最表层相比,发泡镍的比例相对较多,填充材26的比例相对较少。在图4中,与图3相同,示意性地示出发泡镍的骨架。另外,为了便于图示,将第2层L2以及第4层L4的发泡镍的骨架密度设为与作为最表层的第I层LI以及第5层L5的发泡镍的骨架密度大致相同,但是第2层L2以及第4层L4的发泡镍的骨架密度的平均值与最表层的骨架密度的平均值亦可相同,亦可不同。
[0031]骨架密度比率R优选不只是相对于第I层LI和第5层L5的任意一个,而是相对于双方处于上述范围内。在该情况下,发泡镲的比例、或者填充材26的比例不会极端地偏向正极板15的厚度方向的单侧,所以作为电池整体,能够维持发泡镍以及填充材26的良好的平衡。因此,能够将电池容量等电池性能维持在适当的范围。
[0032]像这样,将骨架密度比率R设为上述范围内,从而镍氢蓄电池11的内部阻抗之一的直流电阻下降,电池的输出提高。发明人推测直流电阻下降的一个原因如下。将导电性比正极活性物质高的发泡镍的骨架集中于第3层L3,从而电流的路径变粗,在正极板15的厚度方向上,容易从与第3层L3相同地设置于中央部的引线部15a输出经由电流路径流动的电流。另一方面,上述骨架密度比率R小于1.5倍时,镍骨架的密度小,所以电流的路径变细或者不易形成。另外,当上述骨架密度比率R超过3时,第3层L3中的填充材26不足,通过电池反应而得到的电流量减小。另外,在以往已知的技术(例如专利文献I)中,采用使用了加压辊的辊填充法(roll fitting)来填充浆料,但是在利用辊填充法填充了浆料的情况下,表面填充有大量的浆料。根据本发明人的经验,在使用了辊填充法的方法中,骨架密度比率R为3以上,直流电阻变大。
[0033]接着,说明正极板15的制造方法。
[0034]首先,制作填充到基材25的浆料。浆料是上述的填充材26的前驱物,通过将正极活性物质、导电剂、增粘剂、以及粘合剂等混炼而制作。如上所述,正极活性物质是以氢氧化镍为主要成分。导电剂使用例如、氢氧化钴、金属钴粉末等。增粘剂使用例如、羧甲基纤维素等。粘合剂使用例如、聚四氟乙烯等。
[0035]接着,通过模具涂布方式(die coating)将如上所述调整的楽料填充到基材25中。模具涂布方式是通过从具有吐出口的模具吐出涂布液而进行涂布等的方式,在本实施方式中,将浆料吐出到基材25两侧的表面,从而在基材25的细孔中填充浆料。
[0036]例如,上述专利文献I所述的辊填充法,浆料只是涂布到基材表面,所以浆料大多填充到基材表面,骨架密度比率R容易变大(3以上)。另外,吹气填充法是从基材25的一个面对浆料吹气,所以基材厚度方向的中央部的浆料不会减少,通常被均匀地填充,所以骨架密度比率R为I左右。
[0037]另一方面,在模具涂布方式中,涂布液(浆料)被吐出到基材两侧,所以中央适当地存在空气,处于浆料难以被填充的状态。与此相应地,作为正极板15,中央的骨架的密度变高,所以为了将骨架密度比率R设为1.5以上且3以下,优选模具涂布方式。
[0038]参照图5,说明通过模具涂布方式来填充浆料的制造装置30。制造装置30具备:基材搬送部31,缠绕有被填充浆料之前的基材25 ;从基材25的两侧吐出浆料的、作为吐出部的一对模具33 ;将被吐出有填充材26的基材25干燥的干燥装置34 ;以及将该基材25压延的压延装置35。
[0039]各模具33分别具有吐出口,被设置于基材25的搬送路径的两侧。模具33分别通过与吐出口连通的管道36与贮存有浆料的箱(tank) 38连接。被设置在管道36中途上的泵37驱动,从而从箱38向模具33供给浆料。
[0040]干燥装置34具备加热器等,使浆料的液体部分挥发,形成填充材26。压延装置35具备一对压延辊35a,在一对压延辊35a之间,夹持填充有填充材26的基材25进行搬送,从而使存在于基材25内的空隙的大部分消失。
[0041]接着,说明制造装置30的动作。缠绕到基材搬送部31上的基材25被搬送辊32搬送到一对模具33。模具33在将吐出口压接到基材25的状态下从吐出口朝向基材25的表面吐出浆料。2个模具33的浆料的吐出压以及吐出流量被调整为相同。被吐出的浆料从基材25的表面进入到内部的细孔。另外,在该阶段,在上述的第3层L3上,比起第I层LI以及第5层L5这样的最表层,存在更多的未填充有浆料的未填充部分。
[0042]被吐出有浆料的基材25被搬送到干燥装置34。通过干燥装置34而被干燥的基材25被压延装置35压延。此时,第I层LI以及第5层L5中的填充材26的量比第3层L3中的填充材26的量多,所以通过在发泡镍的细孔内存在填充材26,从而第I层LI以及第5层L5的压缩程度比第3层L3小。另一方面,第3层L3与最表层相比,填充材26的量少,空气多,压缩程度比最表层大。其结果,第3层L3中的发泡镍的密度变大,骨架密度比率R被设为上述范围内。压延后的基材25被切割成预定的大小,并且被焊接有引线部15a,从而构成正极板15。
[0043]采用这种方法来制造正极板15时,若浆料的粘度过大,则从模具33吐出浆料时,浆料难以深入到第3层L3,所以上述骨架密度比率R容易大于上述范围,若浆料的粘度过小,则浆料能充分深入到第3层L3,其结果,骨架密度比率R容易低于上述范围。此外,若压缩前的基材25的厚度过大,则浆料难以深入到第3层L3,所以上述骨架密度比率R容易大于上述范围,若压缩前的基材25的厚度过小,则浆料能充分深入到第3层L3,其结果,骨架密度比率R容易低于上述范围。
[0044]像这样,通过调整浆料的粘度、基材25的厚度等,且调整模具33与基材25接触时的压力、由压延装置35施加的压力,从而将表示发泡镍的骨架的偏布度的骨架密度比率R设为上述范围内。
[0045]另外,在本实施方式的模具涂布方式中,从基材25的两侧吐出浆料,从而容易将第3层L3的发泡镍的骨架密度比率R设为相对于第I层LI以及第5层L5这2个最表层双方均调整到上述范围内。
[0046]接着,根据改变了正极板15的骨架密度比率R的实施例以及比较例,验证本发明的效果。
[0047]在实施例1?4中,将浆料的粘度调整为0.4Pa.s以上且IPa.s以下。另外,将搬送到模具33前的基材25的厚度设为0.5mm以上且0.7mm以下。发泡镍使用平均细孔大小为400 μ m以上且500 μ m以下的发泡镍。另外,使用空孔率为90%以上的发泡镍,在得到高骨架密度比率R的情况下,使用了空孔率为92 %以上且97 %以下的发泡镍。
[0048]此外,为了在各实施例1?4中获得不同的骨架密度比率R,改变了浆料的粘度、基材25的厚度。而且,通过模具涂布方式填充浆料,从而制作正极板,使用该正极板,得到镍氢蓄电池。
[0049](实施例1)
[0050]通过调整浆料的粘度、基材25的厚度,从而制作骨架密度比率R为1.6的正极板。另外,由于2个最表层的发泡镍的骨架密度大致相同,所以能够根据2个最表层之中的一侧最表层的发泡镍的骨架密度和第3层L3的发泡镍的骨架密度来计算骨架密度比率R。另夕卜,骨架密度比率R采用如下方式计算:在对正极板15的截面积进行了拍摄的电子显微镜照片中,将在第3层L3的截面中观察到的发泡镍的骨架的截面积的总和除以最表层的截面中观察到的发泡镍的骨架的截面积的总和来计算出骨架密度比率R。将12张正极板和13张由储氢合金构成的负极板隔着含浸有由氢氧化钾水溶液构成的电解液的隔板进行层积,制作了镍氢蓄电池。测量出该镍氢蓄电池的直流电阻为2.82mΩ。
[0051](实施例2)
[0052]制作骨架密度比率R为2.1的正极板,使用该正极板,采用与实施例1相同的方式制作镍氢蓄电池。测量出该镍氢蓄电池的直流电阻为2.77mΩ。
[0053](实施例3)
[0054]制作骨架密度比率R为2.3的正极板,使用该正极板,采用与实施例1相同的方式制作镍氢蓄电池。测量出该镍氢蓄电池的直流电阻为2.
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