[发明专利]导电金属多孔板产品

说明书

本发明涉及制造多孔产品，其中包括可作为具有大电流密度高容量特性的电池电极的基体材料的金属泡沫。该多孔产品一般呈金属泡沫板的形式。

网状的金属材料，一般是网状的金属泡沫，通常以连续的方式制成带的形式。当网状泡沫被在生产电池电极中使用时，泡沫将成为一种充满活性材料的开孔(open-cell)金属泡沫。

在连续制备作为开孔金属泡沫的多孔泡沫带的过程中，通常使非导电的聚合泡沫最初具有局部导电性。然后通过电镀由这一中间产品生产金属泡沫。例如，在美国专利4251603中披露了用碳黑镀覆泡沫树脂，然后在瓦茨槽(Watt′s bath)中电镀镀覆的树脂。初期的泡沫树脂可通过热解被除去，并且所得结构通常被退火。

通过在电镀的同时拉伸树脂海绵生产出最终的电镀材料的长带。最终的海绵状的多孔金属基体具有锭子形开孔。利用这种伸长的开孔基体的电极能够填充高密度的活性材料，但是并不是在所有的电池中总能提供最佳条件。

在提供这种网状泡沫，尤其是作为多孔金属泡沫中的问题可以包括效率，连续生产和对泡沫电镀厚度的均匀性。这些问题在美国专利4,326,931中提到过。这一专利披露了连续处理不导电多孔泡沫，从而达到基本上均匀的电流密度并提高金属淀积的效率。为此，该专利教导，泡沫带可通过一系列的电镀槽运动。但是在该专利的教导中还提到，这会在初始电镀槽内的鼓形电极上产生一些不良的金属电镀淀积。

然后，在美国专利5,098,544中教导可以利用一系列电镀区的连续处理，其中第一区具有浸在电镀槽内的第一阳极。第一阴极，例如一个鼓，位于电镀槽的外面，并和浸入的阳极限定一个第一电镀区。通过使用这种布置，该专利教导，滚筒阴极不被金属电镀。这可以消除在电镀的带中的表面粗糙，并且，由于减少了对阴极滚筒所需的清洁，所以提高了处理效率。

因而，为了制备部件，例如使用网状金属泡沫基体的高密度大容量电池的电极，已经在如何连续地高效率地生产支撑电极基体的电镀的金属多孔板方面作了努力。然而，这种用于电池电极的板需要具有可接受的张力强度。这是为了在金属多孔板内连续地施加活性物质例如作为填充剂的氢氧化镍。这种对板的张力强度的要求已在美国专利5,300,165中提出了。根据在这一专利中的教导，对于所需的张力强度，当需要厚的镀层时，在电镀金属多孔板使其具有均匀的镀层厚度时碰到了困难。这一参考文献只教导了泡沫树脂板的电镀，没有提供被用作电池电极时所需的参数。为满足所需的张力强度和提高电极基体制造效率，以及在用作电池电极时避免基体破碎，该专利教导利用层叠板方法。利用多层结合泡沫板层和可与无纺纤维板联结的网孔板层，通过层叠不同种类的所需的多孔板可以得到最终产品。

这仍然需要连续地和高效率地生产例如可用于制备高密度大容量电池电极的带形的海绵状的多孔产品。需要制备这样的产品，它不仅具有所需的电性能，而且还适合于实现增强的机械强度。最希望制造这种产品，同时在制造期间又能避免层叠一系列不同种类的板而制造最终产品的复杂性。

本发明涉及制造多孔产品，其中包括可作为具有大电流密度高容量特性的电池电极的基体材料的金属泡沫。该多孔产品一般呈金属泡沫板的形式，可以进一步具有增强的张力强度和抗碎性，并且由于这些特性使得能够更容易地进行机加工。它们还呈现所需的可展性和传导性，即热传导性和电传导性。当被注入并作为电池电极时，这种制品可以呈现较高的循环寿命和高速率的放电能力。

在一方面，本发明涉及生产一种开孔、具有许多重排形状的微孔的三维网状泡沫板带的方法，其中的微孔保持这样的重排的形状，使泡沫带沿纵向具有一定长度，沿横向具有一定宽度，其中的长度大于宽度，所述方法包括：

(a)在沿纵向生产中使所述泡沫带具有其直径沿纵向伸长的微孔；

(b)用镀覆成分镀覆所述泡沫带；

(c)沿横向拉伸镀覆的泡沫带，从而沿横向伸长微孔的直径，并提供横向伸展；以及

(d)在保持横向伸展的同时，加热镀覆的泡沫带，从而在横向伸展的状态使镀层和泡沫带干燥。

此外，本发明的方法还涉及对泡沫带先进行伸展，然后加热，接着进行镀覆，每个操作如上所述。本发明还涉及伸展和镀覆处理，在对泡沫带进行加热之后进行伸展，如上所述。

在另一方面，本发明涉及一种生产具有在生产期间其形状被重排的许多微孔的网状泡沫带的方法，所述泡沫带保持生成之后的形状，泡沫带具有沿纵向的长度和沿横向的宽度，其长度大于宽度，所述方法包括：

(a)沿纵向生产具有许多微孔的泡沫带，其中的微孔沿纵向具有由其直径确定的各向不均的尺寸；