[发明专利]碱性蓄电池及其电极的制造方法

说明书

本发明涉及碱性蓄电池，更具体涉及具备涂浆电极的碱性蓄电池及该涂浆电极的制造方法。

随着通讯器材、个人电脑等的便携化发展，这些器材中使用的碱性蓄电池的市场需求量也在扩大。最近在以上领域中，重量小、容量高的电池的需求量正急剧上升。此外，在需要大电流充放电的电动工具、辅助动力等方面，作为电源的碱性蓄电池的需求量也在扩大。

碱性蓄电池的制造方法大致包括2类。第1类，在经过穿孔的镍板等被称为冲孔金属的导电性芯材表面涂布由镍粉和增粘剂混合而成的糊状物，对其进行烧结，制成多孔性烧结基板，将活性物质浸到该烧结基板中，制得被称为烧结式电极的材料。第2类，在发泡金属、镍无纺布等金属多孔体或冲孔金属和膨胀金属等导电性芯材中填充或涂布含有活性物质的糊状物，制得涂浆电极。

在日本专利公开公报昭61-293618号中提出了在不锈钢网中植绒纤维状镍，对其进行加压压缩、烧结后制得基板的方法。这种基板解决了上述烧结式电极中存在的烧结基板易发生龟裂，基板的厚度难以控制的缺陷。

此外，日本专利公开公报平8-144153号提出了由含有碳纤维的线形成的布基层和该布基层上的起毛部分组成的碳纤维起毛布。这种布可作为二次电池，特别是钠-硫电池的电极导电材料(基板)使用。

作为涂浆电极的基板，在活性物质的导电性较低的镍电极中可使用发泡金属及镍无纺布等金属多孔体。这种基板与在厚度中央位置配置了导电性芯材的烧结式基板相比，由于其从活性物质到作为电流出入口的电极终端的集电路径较长，所以，大电流时的充放电特性较差。此外，与烧结式基板相比，总的来说由于基板孔径较大，所以，基板强度和活性物质的保留能力较差。如果反复对镍电极进行充放电，则活性物质的体积会变大，而且，吸收了电解液的极板会发生膨润。所以，活性物质的保留力降低，容易导致基板和活性物质粒子的电接触减少，集电能力的劣化增加。

另一方面，在活性物质的导电性较高的镉电极及吸藏氢的合金电极中，使用了冲孔金属等二维导电性芯材作为基板。而且，比较普遍的是在活性物质中添加用来补充导电性的石墨粉末或纤维等导电性材料，以及用来增强活性物质的保留力的粘合剂，将活性物质的混合物涂在导电性芯材上而形成电极。但是，由于添加了导电剂，就造成大电流充放电时集电能力的降低。

为了降低镍电极的制造成本，所以，以往对使用冲孔金属等二维导电性芯材进行了研究。但是，由于不能够获得适当的导电材料和粘合剂，所以，充放电特性、反复进行充放电后的电池寿命特性等较差，因此，使用二维导电性芯材的镍电极不适合工业或实际使用。

烧结式电极的大电流充放电特性比涂浆电极好，但其基板与用于涂浆电极的多孔性基板相比，空孔率较低，而且，难以增加基板的厚度。因此，烧结式电极的单位体积容量比涂浆电极低。此外，由于烧结板孔的孔径比用于涂浆电极的多孔性基板的孔径小，所以，为了填充所需量的活性物质，必须反复数次含浸活性物质盐溶液，因此，存在制造方法复杂化的问题。

本发明改善了电极结构，解决了上述问题。本发明的主要目的是提供在具有与以往涂浆电极同等容量的同时，改善了活性物质的保留力及集电性，且具有优良充放电特性的碱性蓄电池用电极及其制造方法。

本发明提供了由金属板或网等形成的导电性芯材，及与该芯材两面连为一体的起毛的镍纤维构成的基板；以及填充在上述基板中的活性物质层组成的电极。至少该电极基板镍纤维的先端部分位于活性物质层内部，并呈屈挠状或弯曲状，以保护活性物质层。

本发明的碱性蓄电池的正极及负极中至少有一方使用了上述电极。

本发明的较好实施方案的电极中，电极表面部分的基板水平截面上相当于单位水平面积的镍纤维量，即表面密度，比电极厚度方向的中央部分高。

本发明的较好实施方案的电极中，前述镍纤维为长度各异的纤维混合存在的状态。

本发明的其他较好实施方案的电极中，前述镍纤维的大部分为其端部附近各有多根纤维结合的状态。

本发明还包括上述电极的制造方法，该电极的制造方法包括以下8个步骤：1.在导电性芯材的两面涂布粘合剂；2.在涂布的粘合剂上粘合树脂纤维，使其起毛；3.在导电性芯材及与导电性芯材粘合在一起的树脂纤维表面包覆金属镍；4.进行加热处理，使树脂纤维和粘合剂发生热分解而除去；5.对包覆在导电性芯材表面的镍和包覆在树脂纤维表面的镍进行烧结，制得电极基板；6.压制所得的基板，调整其厚度(第1次压制)；7.在基板中填充活性物质；8.压制填充了活性物质的基板，将其厚度调整到所希望的厚度(第2次压制)。