多孔体的制作方法
【专利摘要】本发明提供一种能够得到足够的机械强度的多孔体。本发明的由金属形成的多孔体(7)，其特征在于，在所述多孔体(7)的至少外表面的一部分设有由玻璃形成的加强部(11)。
【专利说明】多孔体
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种由金属形成的多孔体。
【背景技术】
[0002] 最近提出了一种使用铁制冲孔金属和设有多个孔的海绵状金属体等的H维网络 结构的金属体（W下称为多孔体）。试图将该种多孔体用作例如裡离子二次电池的集电体。
[0003] 当将多孔体用于裡离子二次电池的集电体时，不仅需要具有作为金属的导电性， 而且还需要将活性物质等微细粒子填充于多孔体所具有的多个孔中来实现高容量化。
[0004] -般情况下，多孔体的孔隙率大多为70% W上，通过提高孔隙率能够提高物理透 过性。因此，在能够填充更多活性物质等微细粒子该一点上优选提高多孔体的孔隙率。但 是，若过度提高多孔体的孔隙率，则会导致机械强度下降，并且在孔部分填充更多微细粒 子，还会导致重量增加。其结果，孔隙率得到提高的多孔体在输送及搬运时发生裂纹或破裂 的可能性较高。从该种情况出发，开发研究着各种在上述多孔体中不会使孔隙率下降而提 高机械强度的机构。
[0005] 作为提高多孔体的强度的机构，已知有沿着多孔体的厚度方向的端面W大致U字 形状安装胶布带的结构（例如参考专利文献1)。
[0006] 并且，作为除此之外的提高强度的机构，还已知有在多孔体的一面缝设加强线材 的结构（例如参考专利文献2)。
[0007] 另外，还已知有用树脂包覆多孔体的整个外周缘的结构（例如参考专利文献3)。
[0008] 专利文献1 ;日本特开2001-176506号公报（参考第4页[0032]及图2)
[0009] 专利文献2 ;日本特开平4-351853号公报（参考第3页[0019]及图1至图3)
[0010] 专利文献3 ;日本专利第4894131号公报（参考第4页[0024]及图1、图3、图7)
[0011] 然而，在专利文献1中所记载的基于胶布带的加强机构中，厚度增加与胶布带相 应的量。因此，当使胶布带的厚度变薄时，由于胶布带的宽度和厚度与强度成正比，因此存 在无法得到足够的机械强度的问题。
[0012] 并且，在专利文献2中所记载的加强机构中，由于在多孔体上形成加强线材所通 过的孔，因此存在在该孔部分中强度下降的顾虑。
[0013] 另外，在专利文献3中所记载的加强机构中，树脂有可能因药品而劣化，存在无法 得到足够的机械强度的顾虑。
【发明内容】
[0014] 因此，本发明的目的在于提供一种能够得到足够的机械强度的多孔体。
[0015] 本发明的第1方案为由金属形成的多孔体，其中，在所述多孔体的至少外表面的 一部分设有由玻璃形成的加强部。
[0016] 本发明的第2方案为基于第1方案的发明，其中，所述加强部形成为覆盖所述多孔 体的彼此相对的至少两个侧面。
[0017] 本发明的第3方案为基于第2方案的发明，其中，所述两个侧面分别具有将所述 多孔体的表面的缘部沿厚度方向压扁而形成的凸部，所述加强部形成为覆盖所述凸部的顶 面。
[0018] 本发明的第4方案为基于第1方案的发明，其中，所述加强部为设置于所述多孔体 的一表面的线状部。
[0019] 本发明的第5方案为基于第4方案的发明，其中，所述线状部形成为蛇行的形状。
[0020] 本发明的第6方案为基于第4方案的发明，其中，所述加强部具有多个直线状的所 述线状部，多个所述线状部彼此平行配置。
[0021] 在本发明的第1方案的多孔体中，即使不降低多孔体的孔隙率，也能够通过在多 孔体的外表面的一部分设置由玻璃形成的加强部来得到足够的机械强度。
[0022] 在本发明的第2方案的多孔体中，通过形成覆盖多孔体的彼此相对的至少两个侧 面的加强部，能够提高设有加强部的侧面部分的强度。
[0023] 本发明的第3方案的多孔体中，通过将加强部设置于凸部的顶面，能够防止加强 部因填充浆料之后进行的社制而被破坏。
[0024] 在本发明的第4及第5方案的多孔体中，通过由设置于多孔体的一表面的线状部 构成加强部，能够提高一表面的强度。
[00巧]在本发明的第6方案的多孔体中，通过设置具有多个彼此平行配置的直线状的线 状部的加强部，能够在与配置有线状部的方向正交的方向上提高多孔体的弯曲强度。
【专利附图】
【附图说明】
[0026] 图1中的图1A是表示本发明的第1实施方式所涉及的多孔体的概略立体图，图1B 是图1A中的IB-IB向剖视图。
[0027] 图2中的图2A是表示本发明的第2实施方式所涉及的多孔体的概略立体图，图2B 是图2A中的IIB-IIB向剖视图。
[002引图3是表示多孔体的凸部的制造方法的概略立体图，图3A是表示凸部的形成位置 的图，图3B是表示凸部的形成后的图。
[0029] 图4是表示图2所示的多孔体的压缩方法的说明图。
[0030] 图5是表示本发明的第3实施方式所涉及的多孔体的概略立体图。
[0031] 图6是图5中的V-V向剖视图，图6A是表示加强部的形态（1)的图，图6B是表示 加强部的形态（2)的图，图6C是表示加强部的形态（3)的图。
[0032] 图7是表示本发明的第3实施方式所涉及的变形例1的立体图。
[0033] 图8是表示本发明的第3实施方式所涉及的变形例2的立体图。
[0034] 图9是表示比较例4的立体图。
[003引附图标记说明：
[003引 1-多孔体，3A、3B-金属骨架，5-加强部，7-多孔体，11-加强部，15-凸部，19-搬 运台，2U23-親，25-多孔体，29A、29B、29C-加强部，30-线状部，31-多孔体，35-线状部， 37-多孔体，41-线状部。
【具体实施方式】
[0037] W下，参考附图对本发明的实施方式进行详细说明。
[00測 1.第1实施方式
[0039] 图1所示的多孔体1具备H维网络结构的板状金属骨架3A及设置于该金属骨架 3A的加强部5。多孔体1优选使用具有70% W上的孔隙率的金属骨架3A。
[0040] 金属骨架3A由铅、铜、银、金、笛、媒、铁、铁或不镑钢等形成。金属骨架3A具有金 属构架及大量形成的孔。金属骨架3A为了得到所希望的孔隙率而选择各种孔径。大量的 孔彼此相连。
[0041] 加强部5形成为包围板状金属骨架3A的侧面。目P，加强部5设置为分别覆盖金属 骨架3A的4个侧面。加强部5通过将玻璃浸透在金属骨架3A的孔中而形成。
[0042] 接着，对如上构成的多孔体1的制造方法进行说明。首先，将使玻璃料分散于溶剂 中而成的玻璃浆料涂布于金属骨架3A的4个侧面。接着，将金属骨架3A加热至规定温度 例如lOCrC W下，由此使溶剂蒸发，将玻璃料固化于金属骨架上。之后，将金属骨架3A加热 至玻璃的软化点W上的温度。如此一来，玻璃料烙化，并从金属骨架3A的表面通过孔向内 部浸透。经过规定时间后，冷却金属骨架，恢复室温。由此，玻璃W从金属骨架3A的4个侧 面向内部浸透的状态固化而形成加强部5。通过如上，能够制造多孔体1。
[0043] 玻璃从金属骨架3A的侧面向内部浸透的深度可根据加热至玻璃的软化点W上的 温度时的温度及时间等适当地进行选择。顺便说一下，当将金属骨架3A的厚度设为1mm左 右时，通过将从金属骨架3A的侧面向内部浸透的玻璃的深度同样设为1mm左右，从而金属 骨架3A的孔彼此相连，因此所形成的加强部5可W说是直径为1mm的线状。
[0044] 如上构成的多孔体1通过W包围金属骨架3A的侧面的方式设置有由玻璃形成的 加强部5,能够得到足够的机械强度。因此，当多孔体1用作例如裡离子二次电池的集电体 时，即使重量因填充活性物质而增加，也能够在制造工序中的搬运时防止缺损和裂纹等。
[0045] 加强部5通过使玻璃浸透在金属骨架3A的孔中而形成。由此，多孔体1不会使孔 隙率下降且不会使整体厚度增加而能够提高机械强度。加强部5由于由玻璃形成，即使接 触药品也不会劣化，因此能够得到足够的机械强度。
[0046] 另外，本实施方式中，对加强部5设置为覆盖金属骨架3A的4个侧面的情况进行 了说明，但本发明并不限于此，也可W仅在4个侧面中的相对的两个侧面进行设置。
[0047] 2.第2实施方式
[0048] 接着，对第2实施方式所涉及的多孔体进行说明。另外，对于与上述第1实施方式 相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
[0049] 图2所示的多孔体7具备H维网络结构的板状金属骨架3B及设置于该金属骨架 3B的加强部11。
[0050] 本实施方式所涉及的金属骨架3B形成为带状，在宽度方向的侧面分别形成有凸 部15,该一点与上述第1实施方式不同。加强部11形成于金属骨架3B的凸部15。尤其， 加强部11形成于凸部15的厚度W的面（将其称为"顶面")16上。目P，加强部11形成为在 金属骨架3B的全长上覆盖凸部15。
[0051] 对如上构成的多孔体7的制造方法进行说明。首先，准备图3A所示的带状金属骨 架3B。而且，对于金属骨架3B的沿长边方向的两个侧面，使用親压机等，将从宽度方向的侧 面起一定区域从金属骨架3B的上下两个表面向附图中的箭头方向按压而分别压扁一定深 度。由此，在金属骨架3B的两个侧面形成凸部15 (图3B)。将凸部15中的金属骨架3B的 厚度方向的变形量分别设为
[0052] 接着，在金属骨架3B的全长上，在凸部15的顶面16形成加强部11 (参考图2)。 加强部11可通过与上述的第1实施方式的加强部5的玻璃制造方法相同的方法进行制造。 如此一来，能够制造多孔体7。
[0053] 如上构成的多孔体7在金属骨架3B的凸部15的顶面16设有由玻璃形成的加强 部11，因此能够得到与上述第1实施方式相同的效果。
[0054] 顺便说一下，当将多孔体7用作裡离子二次电池的集电体时，填充包含活性物质 和导电助剂的浆料，并进行干燥。接着，如图4所示，多孔体7在搬运台19上移动的同时在 親21、23之间行走，由此在厚度方向上被社制。此时的金属骨架3B的厚度方向的变形量 A ti、A t2小于用于形成上述凸部15的变形量ti、t2。因此，多孔体7通过将加强部11设 置于凸部15的顶面16,能够防止加强部11因填充浆料之后进行的社制而被破坏。由此，多 孔体7即使在填充浆料并进行社制之后，也能够得到足够的机械强度。
[005引 3.第3实施方式
[0056] 接着，对第3实施方式所涉及的多孔体进行说明。另外，对于与上述第1实施方式 相同的结构标注相同的附图标记，并省略说明。
[0057] 图5所示的多孔体25具备H维网络结构的板状金属骨架3A及设置于该金属骨架 3A的加强部29A。
[0058] 本实施方式所涉及的加强部29A为在金属骨架3A的一表面由玻璃形成的线状部 30。线状部30形成为从金属骨架3A的一表面的一端朝向另一端左右蛇行的形状。线状部 30在折返部分处形成为缓慢弯曲。
[0059] 对如上构成的多孔体25的制造方法进行说明。首先，将使玻璃料分散于溶剂中而 成的玻璃浆料涂布于金属骨架3A的一表面，并从一表面的一端朝向另一端W左右蛇行的 形状进行涂布。接着，与上述第1实施方式同样地进行加热而将玻璃料固化于金属骨架3A 上。另外，将金属骨架3A加热至玻璃的软化点W上的温度，使该玻璃向金属骨架3A的内部 浸透。
[0060] 玻璃向金属骨架3A内部浸透的深度可根据加热至玻璃的软化点W上的温度时的 温度及时间适当地进行控制。例如，就玻璃从金属骨架3A的一表面向内部浸透的深度而 言，如图6A所示，可W较浅地设置在金属骨架3A的一表面的极附近，也可W如图她所示， 设置至金属骨架3A的厚度方向的中央部附近。并且，如图6C所示，加强部29A的玻璃的深 度还可W设为到达金属骨架3A的另一表面。加强部29A中，玻璃全部浸透至金属骨架3A 内，加强部29A的表面并未从金属骨架3A的表面凸出。
[0061] 最后，冷却金属骨架3A,恢复室温。由此，玻璃固化而在金属骨架3A的一表面形成 由线状部30构成的加强部29A，该线状部从一表面的一端朝向另一端W左右蛇行的形状形 成。
[0062] 顺便说一下，当将多孔体7用作裡离子二次电池的集电体时，可从金属骨架3A的 一表面、另一表面或两个表面填充包含活性物质和导电助剂的浆料。例如，如图6A及6B所 示，当加强部29A未达到金属骨架3A的另一侧表面时，优选从另一侧表面填充浆料。
[0063] 如上构成的多孔体25在金属骨架3A的一表面设有由玻璃形成的加强部29A,因此 能够得到与上述第1实施方式相同的效果。
[0064] 本实施方式中，加强部29A由线状部30形成，因此能够抑制玻璃的使用量。因此， 多孔体25能够抑制整体质量增加，同时提高机械强度。
[0065] 本实施方式中，对加强部为从一表面的一端朝向另一端W左右蛇行的形状形成的 线状部的情况进行了说明，但本发明并不限于此。例如，如图7所示，加强部29B也可W为 从一表面的一端朝向另一端W左右蛇行的形状形成的线状部35并在折返部分形成为尖顶 形状。
[0066] 并且，如图8所示，加强部29C可W具有多个直线状的线状部41，并将该线状部41 配置为彼此平行。并且，当适用于形成为带状的金属骨架3B时，与金属骨架3B的长边方向 平行地形成线状部41，该样能够防止将金属骨架3B卷绕成卷时发生裂纹等，因此优选。
[0067] 4.变形例
[0068] 本发明并不限定于上述实施方式，在本发明宗旨的范围内可适当地进行变更。例 女口，在上述实施方式中，对加强部形成为玻璃浸透至金属骨架但未从金属骨架的表面凸出 的情况进行了说明，但本发明并不限于此。加强部也可W形成为玻璃的一部分残留在金属 骨架的表面且从金属骨架的表面凸出。
[006引 5.实施例
[0070] 分别制造与上述第1?第3实施方式对应的多孔体，并进行评价。金属骨架 中，设厚度为1.0mm、宽度为100mm、长度为100mm、孔隙率为85%，分别由铅、铜和不镑钢 (SUS304)形成。加强部使用玻璃料（旭硝子公司制造，KP3103,软化温度315°C，线膨胀系 数 13. 5X10-6/C )。
[0071] 首先，将浆料化的玻璃料填充于手枪式喷射机中，并涂布于金属骨架。接着，在 33(TC的干燥炉中将金属骨架加热15分钟，使溶剂蒸发，并使玻璃固化而制造多孔体。W涂 布于金属骨架的玻璃料的质量成为0. Ig/cm的方式调整喷射机的喷射量。
[0072] 与第1实施方式对应地，将在金属骨架的宽度方向的两个侧面（两处）设置加强 部，金属骨架的材质为铅的试样设为实施例1，铜的试样设为实施例2, SUS304的试样设为 实施例3。与第2实施方式对应地，将在金属骨架的宽度方向的两个侧面形成凸部并在该凸 部设置加强部，金属骨架的材质为铅的试样设为实施例4。
[0073] 与第3实施方式对应地，在金属骨架的表面沿宽度方向设置蛇行的线状部，金属 骨架的材质为铅，加强部的折返部的形状为弯曲状，将图6A的形态的试样设为实施例5,图 6B的形态的试样设为实施例6,图6C的形态的试样设为实施例7。并且，将折返部的形状为 尖顶形状且与图6B对应的形态的试样设为实施例8。另外，将具有5个在长度方向上平行 配置的直线状的线状部的试样设为实施例9。
[0074] 将针对实施例1?3仅仅改变为不形成加强部该一点的试样分别设为比较例1? 3。
[00巧]另外，制作图9所示的试样100,设为比较例4。试样100的金属骨架101由宽度 100mm、长度100mm、孔隙率85%的铜形成。在金属骨架101的从宽度方向的两个侧部103、 104起10mm的部分，W缝口间隔成为10mm的方式缝设两条外径为0. 2mm的铜线102。使缝 设有铜线102的金属骨架101通过间隙为1. 0mm的親压机，将铜线102部分的厚度调整为 与金属骨架101的厚度相同。
[0076] 通过测定如上制造的多孔体的断裂强度来进行评价。断裂强度通过拉伸试验进行 巧1|定。在多孔体的长度方向的两端部处，选取宽度lOOmmX长度10mm的区域，W 5mm/min 的速度对多孔体施加力。将其结果示于表1。
[0077] [表 1]
[0078]
【权利要求】
1. 一种多孔体，其由金属形成，其特征在于， 在所述多孔体的至少外表面的一部分设有由玻璃形成的加强部。
2. 根据权利要求1所述的多孔体，其特征在于， 所述加强部形成为覆盖所述多孔体的彼此相对的至少两个侧面。
3. 根据权利要求2所述的多孔体，其特征在于， 所述两个侧面分别具有将所述多孔体的表面的缘部沿厚度方向压扁而形成的凸部， 所述加强部形成为覆盖所述凸部的顶面。
4. 根据权利要求1所述的多孔体，其特征在于， 所述加强部为设置于所述多孔体的一表面的线状部。
5. 根据权利要求4所述的多孔体，其特征在于， 所述线状部形成为蛇行的形状。
6. 根据权利要求4所述的多孔体，其特征在于， 所述加强部具有多个直线状的所述线状部， 多个所述线状部彼此平行配置。
【文档编号】H01M4/80GK104466194SQ201410346383
【公开日】2015年3月25日 申请日期:2014年7月21日 优先权日:2013年9月19日
【发明者】秋草顺, 木津贤一, 矶部毅, 和田正弘 申请人:三菱综合材料株式会社