JPH06287607A - 金属多孔体 - Google Patents
金属多孔体Info
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- JPH06287607A JPH06287607A JP5076505A JP7650593A JPH06287607A JP H06287607 A JPH06287607 A JP H06287607A JP 5076505 A JP5076505 A JP 5076505A JP 7650593 A JP7650593 A JP 7650593A JP H06287607 A JPH06287607 A JP H06287607A
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- Japan
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- skeleton
- porous
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/80—Porous plates, e.g. sintered carriers
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M4/00—Electrodes
- H01M4/02—Electrodes composed of, or comprising, active material
- H01M4/64—Carriers or collectors
- H01M4/70—Carriers or collectors characterised by shape or form
- H01M4/72—Grids
- H01M4/74—Meshes or woven material; Expanded metal
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Powder Metallurgy (AREA)
- Cell Electrode Carriers And Collectors (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 本発明は平均孔径の小さな金属多孔体を用い
て充放電利用率を低下させないアルカリ二次電池用多孔
質集電体を提供するものである。 【構成】 骨格中に１μｍ以上５０μｍ以下の空洞をも
ち、骨格の平均径が５０μｍ以上２００μｍ以下でかつ
平均孔径が２００μｍ以上８００μｍ以下である銅また
は酸化銅の多孔体。空孔率が８５％以上９９％以下の範
囲にあることを特徴とする。多孔体の厚さが０．５mm以
上５mm以下の範囲にあることを特徴とする。 【効果】 本発明により、充放電利用率がよくかつ安定
なアルカリ二次電池用多孔質集電体が提供できた。
て充放電利用率を低下させないアルカリ二次電池用多孔
質集電体を提供するものである。 【構成】 骨格中に１μｍ以上５０μｍ以下の空洞をも
ち、骨格の平均径が５０μｍ以上２００μｍ以下でかつ
平均孔径が２００μｍ以上８００μｍ以下である銅また
は酸化銅の多孔体。空孔率が８５％以上９９％以下の範
囲にあることを特徴とする。多孔体の厚さが０．５mm以
上５mm以下の範囲にあることを特徴とする。 【効果】 本発明により、充放電利用率がよくかつ安定
なアルカリ二次電池用多孔質集電体が提供できた。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は三次元の金属多孔体に関
する。詳しくは銅を基本元素とした金属多孔体で、例え
ばアルカリ二次電池用集電体として使用される。
する。詳しくは銅を基本元素とした金属多孔体で、例え
ばアルカリ二次電池用集電体として使用される。
【０００２】
【従来の技術】アルカリ電池において金属多孔体を集電
体として使用することが提案されている（特開昭５５−
２５９８８号公報、特開昭５５−１２５２０２号公報参
照）。その特徴として高表面積による充放電利用率の向
上や重量坪量精度の向上があげられている。これらの金
属多孔体の平均孔径は１mm以上であり骨格の径も０．５
mm以上と大きい。このような大きな平均孔径及び骨格径
をもつ金属多孔体は以下の作製方法により得られる。す
なわち、多孔質の有機高分子例えばウレタンフォームの
骨格に金属多孔体原料粉末を有機接着剤と混錬して塗布
し、ローラー間を通すことにより過剰原料粉末を取り除
き、これを加熱により有機高分子材料の骨格を分解ある
いは蒸発させて除去し、原料粉末を焼結して金属多孔体
は得られる（特開昭５５−１２５２０２号公報）。金属
多孔体をこのような製造方法で作製する場合、用いる多
孔質有機高分子の孔径が小さいと目詰まりを起こすため
孔径が小さい金属多孔体は得られていない。
体として使用することが提案されている（特開昭５５−
２５９８８号公報、特開昭５５−１２５２０２号公報参
照）。その特徴として高表面積による充放電利用率の向
上や重量坪量精度の向上があげられている。これらの金
属多孔体の平均孔径は１mm以上であり骨格の径も０．５
mm以上と大きい。このような大きな平均孔径及び骨格径
をもつ金属多孔体は以下の作製方法により得られる。す
なわち、多孔質の有機高分子例えばウレタンフォームの
骨格に金属多孔体原料粉末を有機接着剤と混錬して塗布
し、ローラー間を通すことにより過剰原料粉末を取り除
き、これを加熱により有機高分子材料の骨格を分解ある
いは蒸発させて除去し、原料粉末を焼結して金属多孔体
は得られる（特開昭５５−１２５２０２号公報）。金属
多孔体をこのような製造方法で作製する場合、用いる多
孔質有機高分子の孔径が小さいと目詰まりを起こすため
孔径が小さい金属多孔体は得られていない。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来の金属多孔体の平
均孔径は小さいものでも１mm以上であり、その中に活物
質を充填して電極とする場合孔径が大きいために活物質
は金属に近い部分のみ利用され、充放電利用率は十分で
はない。さらに、孔径が大きいと未利用物が下部に堆積
し、電極から外への流失が起こる。そのためこの電極を
二次電池として用いる場合、数回の充放電の繰り返しに
よって利用率が低下したり、または短絡が起こり電池と
しては使用できない。本発明は平均孔径の小さな金属多
孔体を用いて上記のような欠点を改良したアルカリ二次
電池用多孔質集電体を提供するものである。
均孔径は小さいものでも１mm以上であり、その中に活物
質を充填して電極とする場合孔径が大きいために活物質
は金属に近い部分のみ利用され、充放電利用率は十分で
はない。さらに、孔径が大きいと未利用物が下部に堆積
し、電極から外への流失が起こる。そのためこの電極を
二次電池として用いる場合、数回の充放電の繰り返しに
よって利用率が低下したり、または短絡が起こり電池と
しては使用できない。本発明は平均孔径の小さな金属多
孔体を用いて上記のような欠点を改良したアルカリ二次
電池用多孔質集電体を提供するものである。
【０００４】
【課題を解決するための手段】本発明は多孔質の有機高
分子材料を銅、または酸化銅で覆い、非酸化性ガス雰囲
気中で加熱し、有機高分子材料を分解除去して得られる
平均孔径の小さな金属多孔体である。詳しくは骨格中に
１μｍ以上５０μｍ以下の空洞をもち、骨格の平均径が
５０μｍ以上２００μｍ以下でかつ平均孔径が２００μ
ｍ以上８００μｍ以下であり、また空孔率が８５％以上
９９％以下の範囲にあり、さらに多孔体の厚さが０．５
mm以上５mm以下の範囲にある金属多孔体である。
分子材料を銅、または酸化銅で覆い、非酸化性ガス雰囲
気中で加熱し、有機高分子材料を分解除去して得られる
平均孔径の小さな金属多孔体である。詳しくは骨格中に
１μｍ以上５０μｍ以下の空洞をもち、骨格の平均径が
５０μｍ以上２００μｍ以下でかつ平均孔径が２００μ
ｍ以上８００μｍ以下であり、また空孔率が８５％以上
９９％以下の範囲にあり、さらに多孔体の厚さが０．５
mm以上５mm以下の範囲にある金属多孔体である。
【０００５】これは、本発明者らの発明（特願平０４−
１１９８５４号公報）により製作される。図１及び図２
に本発明にかかわる銅を用いた金属多孔体を示す。図中
１は骨格、２は空孔、３は骨格中の空洞を示す。この図
１に示す多孔体は、骨格１の平均径が５０μｍ以上２０
０μｍ以下であり、骨格１内に１μｍ以上５０μｍ以下
の空洞３をもっている。骨格１の径が５０μｍより小さ
いと強度的に低下し、２００μｍより大きいと電池の活
物質の利用率が減少する。また、金属骨格内の空洞３は
用いた有機高分子材料の蒸発により生じているが、緻密
な焼結によりその高分子材料の骨格径より小さい。平均
孔径が２００μｍより小さいと電池の活物質が十分に充
填されにくく、８００μｍより大きいと活物質の利用率
が低下する。この金属多孔体の空孔率は８５％以上９９
％以下であるが、８５％より小さいと活物質の利用率が
低下し、９９％以上であると強度的に脆くなる。また、
金属多孔体の厚さは０．５mmより薄いと強度的に脆く活
物質含浸時に壊れ易く、５mmより厚いと含浸が不十分で
気孔が残る。
１１９８５４号公報）により製作される。図１及び図２
に本発明にかかわる銅を用いた金属多孔体を示す。図中
１は骨格、２は空孔、３は骨格中の空洞を示す。この図
１に示す多孔体は、骨格１の平均径が５０μｍ以上２０
０μｍ以下であり、骨格１内に１μｍ以上５０μｍ以下
の空洞３をもっている。骨格１の径が５０μｍより小さ
いと強度的に低下し、２００μｍより大きいと電池の活
物質の利用率が減少する。また、金属骨格内の空洞３は
用いた有機高分子材料の蒸発により生じているが、緻密
な焼結によりその高分子材料の骨格径より小さい。平均
孔径が２００μｍより小さいと電池の活物質が十分に充
填されにくく、８００μｍより大きいと活物質の利用率
が低下する。この金属多孔体の空孔率は８５％以上９９
％以下であるが、８５％より小さいと活物質の利用率が
低下し、９９％以上であると強度的に脆くなる。また、
金属多孔体の厚さは０．５mmより薄いと強度的に脆く活
物質含浸時に壊れ易く、５mmより厚いと含浸が不十分で
気孔が残る。
【０００６】
【実施例】骨格の平均径が１００μｍ、平均孔径が６０
０μｍ、大きさが３０mm×３０mm×２mmの銅多孔体に、
水素発生を抑えるために鉛を電解メッキし、９４wt％の
酸化亜鉛と４wt％のテフロンと２wt％の酸化鉛の混合物
を水を用いて撹拌しながら含浸し、乾燥後４００℃で６
０分加熱処理して電池の負極とした。この負極と電荷量
が同じ量である水酸化ニッケル（II）の正極を３０％水
酸化カリウム水溶液中にセルロース系を主成分とするセ
パレーターと一緒に配置し、０．２Ｃで５時間の充電放
電を５０回繰り返した。この５０回目の活物質利用率は
初期の値に比べ９５％であり、十分繰り返しが可能な利
用率であった。
０μｍ、大きさが３０mm×３０mm×２mmの銅多孔体に、
水素発生を抑えるために鉛を電解メッキし、９４wt％の
酸化亜鉛と４wt％のテフロンと２wt％の酸化鉛の混合物
を水を用いて撹拌しながら含浸し、乾燥後４００℃で６
０分加熱処理して電池の負極とした。この負極と電荷量
が同じ量である水酸化ニッケル（II）の正極を３０％水
酸化カリウム水溶液中にセルロース系を主成分とするセ
パレーターと一緒に配置し、０．２Ｃで５時間の充電放
電を５０回繰り返した。この５０回目の活物質利用率は
初期の値に比べ９５％であり、十分繰り返しが可能な利
用率であった。
【０００７】（比較例）骨格の平均径が５００μｍ、平
均孔径が１８００μｍ、大きさが３０mm×３０mm×５mm
の銅多孔体に、水素発生を抑えるために鉛を電解メッキ
し、９４wt％の酸化亜鉛と４wt％のテフロンと２wt％の
酸化鉛の混合物を水を用いて撹拌しながら含浸し、乾燥
後４００℃で６０分加熱処理して電池の負極とした。こ
の負極と電荷量が同じ量である水酸化ニッケル（II）の
正極を３０％水酸化カリウム水溶液中にセルロース系を
主成分とするセパレーターと一緒に配置し、０．２Ｃで
５時間の充電放電を５０回繰り返した。この５０回目の
活物質利用率は初期の値に比べ４０％であり、活物質は
多孔体の外に流失し、またこの流失した活物質が負極の
側面で異常析出し短絡が時々生じており、二次電池とし
ての性能は不十分であった。
均孔径が１８００μｍ、大きさが３０mm×３０mm×５mm
の銅多孔体に、水素発生を抑えるために鉛を電解メッキ
し、９４wt％の酸化亜鉛と４wt％のテフロンと２wt％の
酸化鉛の混合物を水を用いて撹拌しながら含浸し、乾燥
後４００℃で６０分加熱処理して電池の負極とした。こ
の負極と電荷量が同じ量である水酸化ニッケル（II）の
正極を３０％水酸化カリウム水溶液中にセルロース系を
主成分とするセパレーターと一緒に配置し、０．２Ｃで
５時間の充電放電を５０回繰り返した。この５０回目の
活物質利用率は初期の値に比べ４０％であり、活物質は
多孔体の外に流失し、またこの流失した活物質が負極の
側面で異常析出し短絡が時々生じており、二次電池とし
ての性能は不十分であった。
【０００８】
【発明の効果】本発明により、充放電利用率がよくかつ
安定なアルカリ二次電池用多孔質集電体が提供できた。
安定なアルカリ二次電池用多孔質集電体が提供できた。
【図１】本発明の金属多孔体断面図である。
【図２】本発明の骨格部分の断面図である。
１ 骨格 ２ 空孔 ３ 空洞
Claims (3)
- 【請求項１】 骨格中に１μｍ以上５０μｍ以下の空洞
をもち、骨格の平均径が５０μｍ以上２００μｍ以下で
かつ平均孔径が２００μｍ以上８００μｍ以下であるこ
とを特徴とする金属多孔体。 - 【請求項２】 空孔率が８５％以上９９％以下の範囲に
ある請求項１に記載の金属多孔体。 - 【請求項３】 多孔体の厚さが０．５mm以上５mm以下の
範囲にある請求項１に記載の金属多孔体。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5076505A JPH06287607A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 金属多孔体 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5076505A JPH06287607A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 金属多孔体 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06287607A true JPH06287607A (ja) | 1994-10-11 |
Family
ID=13607103
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5076505A Withdrawn JPH06287607A (ja) | 1993-04-02 | 1993-04-02 | 金属多孔体 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06287607A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO1996031306A1 (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Porous metallic body with large specific surface area, process for producing the same, porous metallic platy material, and electrode of alkaline secondary battery |
| JPH08291304A (ja) * | 1995-02-23 | 1996-11-05 | Mitsubishi Materials Corp | 大きな比表面積を有する多孔質金属板材 |
| JPH08333605A (ja) * | 1995-04-03 | 1996-12-17 | Mitsubishi Materials Corp | 大きな比表面積を有する多孔質金属板材 |
| JPH09143511A (ja) * | 1995-11-29 | 1997-06-03 | Mitsubishi Materials Corp | 大きな比表面積を有する多孔質金属体 |
-
1993
- 1993-04-02 JP JP5076505A patent/JPH06287607A/ja not_active Withdrawn
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH08291304A (ja) * | 1995-02-23 | 1996-11-05 | Mitsubishi Materials Corp | 大きな比表面積を有する多孔質金属板材 |
| WO1996031306A1 (en) * | 1995-04-03 | 1996-10-10 | Mitsubishi Materials Corporation | Porous metallic body with large specific surface area, process for producing the same, porous metallic platy material, and electrode of alkaline secondary battery |
| JPH08333605A (ja) * | 1995-04-03 | 1996-12-17 | Mitsubishi Materials Corp | 大きな比表面積を有する多孔質金属板材 |
| US5848351A (en) * | 1995-04-03 | 1998-12-08 | Mitsubishi Materials Corporation | Porous metallic material having high specific surface area, method of producing the same, porous metallic plate material and electrode for alkaline secondary battery |
| US6117592A (en) * | 1995-04-03 | 2000-09-12 | Mitsubishi Materials Corporation | Porus metallic material having high specific surface area, method of producing the same, porus metallic plate material and electrode for alkaline secondary battery |
| JPH09143511A (ja) * | 1995-11-29 | 1997-06-03 | Mitsubishi Materials Corp | 大きな比表面積を有する多孔質金属体 |
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A300 | Withdrawal of application because of no request for examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A300 Effective date: 20000704 |