專利名稱：：電池電極基板和利用該電池電極基板的電極的制作方法
技術領域：
：本發(fā)明涉及用于電池的電極基板和用于電池的電極。具體而言，本發(fā)明涉及具有高容量保持率和優(yōu)異高速放電性能的電池用電極基板和電極。
背景技術：
：按照慣例，除鉛蓄電池和鋰離子電池以外，堿性二次電池也實現了廣泛的應用，作為便攜式應用、移動式應用、工業(yè)應用等的二次電池。堿性二次電池由于具有高可靠性、長壽命以及在降低成本、尺寸和重量方面超越鋰離子電池的優(yōu)點而應用于各領域。特別是出于節(jié)能和環(huán)保的考慮，汽車制造商如今正采用堿性二次電池以投入混合型車輛(hybridvehicle)等的實際使用中，甚至在海外也受到了廣泛的關注。目前，鎳氫電池是主流電源。對于用作各種裝置(從便攜式裝置到大型工業(yè)設備)的電源的堿性電池，常采用鎳電極作為正極(即陰極)。與其它電池的電極類似，鎳電極采用下述結構用于收集電流的集電體(currentcollector)攜帶引起電池反應的正極用陰極活性材料。在這一點上，具有燒結鎳粉的燒結鎳板代替常規(guī)袋式(pockettype)的發(fā)明在實用的堿性二次的開發(fā)中發(fā)揮了主要作用。從那時起，人們一直努力降低鎳電極的成本并提高其容量。就降低成本而言，人們提出了二維結構，例如沖孔金屬(punchedmetal)的二維結構，以代替具有三維網狀結構(meshstructure)的燒結坯塊(sinteredcompact)。具體而言，該技術旨在通過用活性物質漿料(包含活性物質的漿料混合物)填充沖孔金屬的孔隙來制造鎳電極。然而，這種鎳電極因其所存在的各種問題而仍未達到實用階段。通過采用具有三維網狀結構的泡沫鎳(nickelfoam)代替燒結坯塊，可以提高鎳電極的容量。制造泡沫鎳的方法通常包括以下步驟在聚氨酯樹脂泡沫片上鍍鎳，燃燒聚氨酯樹脂，然后在還原氣氛下進行退火以改進鎳骨架(nickelframe)的強度。此外，用活性物質漿料填充泡沫鎳的孔隙，然后施壓。從而得到鎳電極。泡沫鎳的孔隙率(孔隙占據整個體積的比率)為92%96%，這遠高于燒結坯塊的近80%的孔隙率。由于增大了單位體積的活性物質填充量，所以可實現更高的容量。在開發(fā)的初期，泡沫鎳的問題是易于損壞。例如，將片狀鎳電極巻起并存放在圓筒狀電池殼中時，泡沫鎳中出現裂紋。然而，這種問題已得以克服，并且采用泡沫鎳集電體的圓筒狀或矩形固體鎳氫電池已投入實用，用于便攜式設備以及要求大功率和高可靠性的混合型車輛。盡管某些設備采用以燒結坯塊作為鎳電極的鎳氫電池，但主流已變?yōu)榫哂信菽嚰婓w的電極，所述泡沫鎳集電體填充有活性物質漿料(活性物質混合物)，例如特開平第09-306484號公報披露的鎳電極板。對于指定用于電池的電極集電體，出于大功率的考慮而不是就高容量而言，泡沫鎳目前已達到合適的性能水平。余下的問題在于通過減少鎳量(相當于鎳電極成本的大部分)，從而使得鎳電極低廉價格。在發(fā)展初期，用于電池電極的泡沫鎳單位面積的鎳質量為500g/m2600g/m2。目前已開發(fā)出一種單位面積的鎳質量為近350g/m2，仍能夠投入實際使用的泡沫鎳。然而，如果進一步減小鎳量，則會降低鎳電極的強度。即便能夠生產泡沫鎳，在鎳電極的制造步驟中或在電池的生產過程中斷裂的幾率也是極高的。已提出了一種采用多孔電極基板代替泡沫鎳作為集電體的鎳電極，該多孔電極基板是通過對無紡織物芯(nonwovenfabriccore)的表面鍍鎳而形成。與上述特開平第09-306484號公報中披露的泡沫鎳相比，這種以無紡織物作為芯的鎳電極可使鎳量減小，同時保持預定的強度，并且優(yōu)勢在于便于制造。例如，在特開第2005-347177號公報中披露了一種電極，該電極是用活性物質填充這種電極基板而形成。該公報披露了指定用于堿性電池的鎳電極，獲得所述鎳電極的方法包括對樹脂制成的無紡織物的表面進行鍍鎳而形成集電體(多孔電極基板)，用活性物質混合物填充該集電體，之后進行壓力成型。然而，例如上述特開第2005-347177號/>報中所纟皮露的電池，其缺點在于電池性能易于隨重復充放電而下降。這是由于下述事實向填充有活性物質混合物的電極基板施加高壓的時，適于作芯的無紡織物的纖維交叉點在壓縮后移位。在此情況下，如果使纖維交叉點在加壓前的狀態(tài)和加壓后的狀態(tài)之間變化，則電極基板的三維網狀結構將斷裂而在鍍覆于纖維表面的鎳中產生裂紋和/或使電極基板中的孔隙收縮，從而導致電池性能下降。盡管上述特開第2005-347177號公報教導了通過熱處理在交叉點處熔融粘結(fusion-bonding)適于作芯的無紡織物的纖維，但并沒有披露熔融粘結度的具體規(guī)定。在電極基板的壓制階段中，纖維的粘結存在斷開的可能，進而造成電極基板三維網狀結構的破壞。此外，已知電極隨電池的充放電而膨脹。存在電極基板的三維網狀結構被這種電極膨脹而破壞的可能性。
發(fā)明內容出于上述考慮，本發(fā)明的目的是提供用于電池的電極基板和電極，即使重復充放電也不太可能使所述電極基板和電極的容量降低。該目的實現是通過經由熱處理在交叉點處熔融粘結構成電極基板的纖維，從而達到特定的熔融粘結度。本發(fā)明涉及用于電池的電極基板，其在基體表面上鍍有作為鍍層的鎳，所述基體由多根纖維交叉而構成，所述纖維包括由合成樹脂形成的芯和合成樹脂的涂層，形成涂層的合成樹脂的軟化溫度低于形成芯的合成樹脂的軟化溫度。通過熱處理在交叉點處熔融粘結所述纖維。在用于電池的電極基板中，涂層占任意選擇的n個纖維交叉點處的橫截面(a)的比率平均4直(theaveragevalueoftheratioofthecoatingoccupyingacrosssection(a)atncrosspointsoffibersselectedarbitrarily)以及》、余層占除戶斤述任意選擇的交叉點以外的位置處的m根纖維的橫截面(b)的比率平均值(theaveragevalueoftheratioofthecoatingoccupyingacrosssection(b)ofmfibersatasiteotherthanatthecrosspointsselectedarbitrarily)滿足下述公式。Z(緒)附i;(緒)_戶1—其中n、m為自然數，用于獲得涂層占橫截面的比率平均值，論3,m^3,i、j:自然數，&1、jH,A:交叉點處的橫截面(a)的截面面積，Ac:橫截面(a)處的涂層的截面面積，B:除交叉點處以外的纖維橫截面(b)的截面面積，Be:4黃截面(b)處的涂層的截面面積，以及的橫截面。優(yōu)選地，在用于電池的電極基板中，孔隙尺寸為20pm~50(im。優(yōu)選地，芯由聚丙烯形成，并且涂層由聚乙烯形成。更優(yōu)選地，聚丙烯與聚乙烯的質量比不大于7/3。優(yōu)選地，作為鍍層鍍覆于基體表面上的鎳的量為150g/m2300g/m2。本發(fā)明還涉及電池電極，該電極具有攜帶含氫氧化鎳的活性物質混合物的上述電極基板。此外，本發(fā)明涉及采用上述電池電極的堿性電池。結合附圖，通過本發(fā)明的下述詳細說明，本發(fā)明的上述和其它目的、特性、方面和優(yōu)勢將變得更加明顯。圖1為本發(fā)明的電極基板的基體放大圖。圖2為沿圖1中的線II-II截取的電極基板的基體截面圖。圖3為沿圖i中的線m-m截取的電極基板的基體截面圖。具體實施方式本發(fā)明涉及用于電池的電極基板，其在基體表面上鍍有作為鍍層的鎳，所述基體由多根纖維交叉而構成，所述纖維包括由合成樹脂形成的芯和由合成樹脂形成的涂層，形成涂層的合成樹脂的軟化溫度低于形成芯的合成樹脂的軟化溫度。在本發(fā)明的電極基板中，構成電極基板的纖維通過熱處理在交叉點處熔融粘結。在本發(fā)明中，"交叉點，，指的是兩根或兩根以上纖維相互交叉的點，適于作為纖維的接觸點，并且就數學意義而言，"交叉點，，意指對應于纖維的線的相交點。本發(fā)明的用于電池的電極基板基于以下前提用活性物質填充電極基板之后，對其進行壓制。如上所述，在壓制中，電極基板的三維網狀結構易于損壞。有鑒于此，對由多根構成本發(fā)明電極基板的交叉纖維形成的基體進行熱處理，而使所述纖維在交叉點處熔融粘結，并規(guī)定交叉纖維的熔融粘結度。具體而言，關于基體的纖維交叉點，涂層占任意選擇的n個纖維交叉點處的橫截面(a)的比率平均值以及涂層占除所述任意選擇的交叉點以外的位置處的m根纖維的橫截面(b)的比率平均值滿足下述公式<formula>formulaseeoriginaldocumentpage7</formula>附其中n、m:自然數，以獲得涂層占橫截面的比率平均值，論3，m^3，i、j:自然數，&1、j上l,A:交叉點處的纟黃截面(a)的截面面積，Ac:橫截面(a)處的涂層的截面面積，B:除交叉點處以外的纖維橫截面(b)的截面面積，Be:橫截面(b)處的涂層的截面面積，以及所述交叉點處的橫截面(a)是平分交叉點處由纖維所限定的角中較大的角的橫截面。在本發(fā)明中，定義用于決定纖維交叉點的角度的各直線，由以二維透視圖觀察時經過交叉點S的芯中心的梯度定義。在滿足上述公式的電極基板中，涂層占構成電極基板的纖維的交叉點處的橫截面(a)的比率大于涂層占除所述交叉點以外的位置處的纖維橫截面(b)的比率。換言之，在對應于兩根纖維熔融粘結的交叉點處的截面面積大于僅僅是兩根纖維在一起的截面面積。因而，在本發(fā)明的用于電池的電極基板中，相應于電極基板芯的基板纖維相互之間的粘結極為牢固。即使所施加的壓縮力在常規(guī)電極基板中將會破壞纖維交叉點處的粘結，該三維網狀結構仍能夠得以保持。換言之，能夠避免三維網狀結構斷裂所造成的各種不利因素，進而抑制電池容量的下降。由于熱處理使纖維涂層軟化，可使涂層占纖維交叉點處的橫截面(a)的比率大于涂層占所述交叉點以外的位置處的纖維橫截面(b)的比率。當對基體進行熱處理時，軟化的纖維涂層熔融在一起。通過調整此階段的熱處理條件(溫度和時間)，可由纖維芯保持基體的骨架構型，同時允許在交叉點區(qū)域匯聚交叉點周圍的軟化涂層。結果，可提高交叉點處的涂層比率。上述公式中的任意選擇的交叉點對應于兩根纖維交叉的交叉點。這是填充壓力所要求的最低強度水平?？深A期的是，三根或三根以上纖維相互交叉并熔融粘結的交叉點呈現出的粘結強于兩根纖維相互交叉并熔融粘結的交叉點的祐結。圖2所示的交叉點處的橫截面(a)是平分交叉點處由確定圖1中的纖維交叉點S的纖維所限定的角中較大的角的橫截面，對應于此后將要描述的實施例(II-II橫截面)。在以各種角度截得的穿過交叉點的橫截面中，橫截面(a)可能具有最小的截面面積。這意味著上述公式定義了在基板的纖維交叉點中最可能具有低強度的區(qū)域處的熔融粘結度。在所述公式中，n和m為任意選擇的自然數，用于獲得涂層占橫截面的比率平均值。n和m值為獨立選擇的自然數，并且至少為3，優(yōu)選至少為10。對n和m的上限沒有特殊限制。對n和m取較大的值，以增大獲得平均值的對象總體，涂層占橫截面的比率更可能反映電極基板的整體情況，使得能夠得到性能穩(wěn)定的電極基板。用于獲取平均值的相關橫截面(a)和(b)可選自由顯微鏡觀察到的相同或不同區(qū)域。具體而言，在這些橫截面選自不同觀察區(qū)域的情況下，能夠得到具有較高可靠性的電極基板。如果交叉點處的涂層比率過高，則可能使孔隙收縮。因而，優(yōu)選設定對交叉點處的涂層比率的上限。具體而言，可由下述公式定義交叉點處的涂層比率Z(緒)附:X—)當纖維交叉點處的涂層比率不超過交叉區(qū)域以外的位置處的纖維涂層比率的兩倍，即k《.0日于，將不會使基板中的孔隙收縮并且不會使纖維在交叉點以外的位置處過薄。述。在本發(fā)明的電極基板中，由于基體纖維在交叉點處被牢固地熔融粘結，因而可使基體的孔隙尺寸較小。具體而言，可將孔隙尺寸設定為20(im50(im,這小于常規(guī)電極基板的孔隙尺寸。應當指出的是，20pm50pm的較小孔隙尺寸會導致用活性物質混合物填充孔隙變得困難。例如，特開平第09-306484號公報教導了當孔隙尺寸為150(im或以下時難以用活性物質填充電極基板的孔隙。盡管將增大活性物質混合物的填充壓力列舉為一種改進活性物質混合物填充能力的方法，但存在電極基板網狀結構被破壞的可能性，這取決于填充壓力的大小。本發(fā)明用于電池的電極基板的優(yōu)勢在于由于構成芯的纖維在交叉點處被牢固地熔融粘結，因而即使施加高的活性物質混合物填充壓力，所述網狀結構也不易被破壞。如上所述通過減小孔隙尺寸，孔隙中的活性物質和電極基板之間的距離變得更小。因此，電極中的導電性得以改善，使電池具有優(yōu)異的高速放電性能。此外，減小孔隙尺寸能夠抑制活性物質的膨脹。因而，可抑制因電池充放電所造成的電池性能下降。這種具有長壽命和優(yōu)異高速放電性能的電池通常適用于需求量日益增加的混合型車輛等。從優(yōu)異的基板強度和高速放電性能來看，電極基板的孔隙尺寸更優(yōu)選為20jxm40^im。在本發(fā)明中，"孔隙尺寸"是在累積孔隙分布(accumulatedporedistribution)為30%的情況下通過泡點試驗(bubblepointtest)測得的值。為得到具有上述孔隙尺寸的電極基板，采用下述構成基體的纖維，特別是采用具有低細度(fineness)的纖維。例如，當采用一種類型的纖維時，細度優(yōu)選為不大于7dtex，更優(yōu)選為至少2.2dtex且不大于4dtex。在采用混合絲作為纖維時，優(yōu)選使用至少為4dtex且不大于7dtex的纖維，以及至少為2.2dtex且不大于4dtex的纖維用于混合絲。通過采取上述細度可使孔隙尺寸較小。此外，通過增大單位面積的纖維質量可減小孔隙尺寸。單位面積的纖維質量為至少30g/n^且不大于70g/m2，更優(yōu)選為至少30g/m2且不大于60g/m2。用于本發(fā)明的電極基板的基體具有由纖維構成的三維網狀結構。基體織物可為紡織的或非紡織的。本發(fā)明的纖維采取包括芯和涂層的芯鞘(sheath-core)結構。形成芯和纖維涂層的合成樹脂對應于可通過熱處理使纖維在交叉點處熔融粘結的材料。例如，宜采用聚烯烴樹脂如聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚丙烯共聚物(PPCO)等。聚烯烴樹脂具有優(yōu)異的抗堿性和抗氧化性且不易老化。對于形成纖維芯的合成樹脂，宜采用例如聚丙烯(PP)。聚烯烴還優(yōu)選作為形成涂層的合成樹脂。例如，當形成芯的合成樹脂為聚丙烯時，宜采用軟化溫度低于聚丙烯的聚乙烯作為形成涂層的合成樹脂。在本發(fā)明中，基體由芯鞘結構的纖維構成，該纖維包括軟化溫度低于形成芯的合成樹脂的軟化溫度的合成樹脂的涂層，根據這樣的基體，構成芯的合成樹脂對應于保持電極基板三維網狀結構的骨架，并且僅有涂層軟化以在交叉點熔融粘結。通過采用僅能夠軟化形成涂層的合成樹脂而不能夠軟化形成芯(相當于基體骨架)的合成樹脂的熱處理條件，網狀結構本身不會變形。因此，由上述具有芯鞘結構的纖維構成的基體將不會具有由于熱處理而減小的孔隙尺寸或具有收縮部分，避免了活性物質填充性能的下降。例如，優(yōu)選于95。C140。C熱處理約5秒至3分鐘，更優(yōu)選于10(TC140。C熱處理約5秒至20秒，從而使分別釆用聚丙烯和聚乙烯作為形成芯和涂層的合成樹脂的纖維在交叉點處熔融粘結。對于本發(fā)明中具有上述芯鞘結構的纖維，形成芯的合成樹脂與形成涂層的合成樹脂的質量比優(yōu)選為不大于7/3。如果形成芯的合成樹脂與形成涂層的合成樹脂的質量比超過7/3，則對于纖維間的熔融粘結有效的形成涂層的合成樹脂的量過低，以致于纖維交叉點的厚度和電極基板的強度不足。相反，如果該質量比過低，則在熱處理中大部分纖維被軟化，從而導致基體的三維網狀結構可能開裂。因而，形成芯的合成樹脂與形成涂層的合成樹脂有利的質量比為至少2/8?；w孔隙率(孔隙與整個體積的比率)優(yōu)選為85%98%?？紫堵试礁撸姌O基板可攜帶的活性物質越多。然而，如果孔隙率過高，則電極基板的強度將下降而易于導致損壞。因而，基體的孔隙率更優(yōu)選為90%96%。即使在基體表面鍍鎳的情況下，由于鎳的厚度極小，上述孔隙率仍將顯示出極小的變化或者沒有變化。在基體的熱處理中，優(yōu)選進行纏繞以增大纖維間的熔融粘結區(qū)域。這種纏繞是通過物理沖擊如射流、針刺等將基體纖維纏繞在一起的處理。通過這種纏繞處理，可增加纖維之間的交叉點。由于在纏繞之后進行熱處理可增大纖維的熔融粘結區(qū)域，因而可改善電極基板的強度。另外，可進行親水處理來改善纖維和鎳之間的粘結。作為鍍層鍍覆于基體表面的鎳量對應于能夠使電極基板顯示出作為集電體的基本性能的量。優(yōu)選地，鍍覆為鍍層的鎳量為150g/m2300g/m2。該量低于350g/m2,這是實用泡沫鎳的單位面積質量。因而，可降低電極基板的制造成本。如果鎳量低于150g/m2,則電極基板的強度不足，從而導致在填充活性物質混合物時可能在鎳鍍層中產生裂紋。此外，所述鎳量過低，以致于電極基板的電阻增大而使得作為集電體的性能下降。相反，如果鎳量超過300g/m2,則不能降低成本。此外，鎳鍍層將變得稍厚。如果對本發(fā)明的電極基板選擇小的孔隙尺寸，例如20pm~50(im，則鎳鍍層將進一步減小孔隙尺寸，從而使得難以填充活性物質混合物。盡管可通過稍增大電極基板的孔隙尺寸使得鍍鎳之后孔隙尺寸為20pm50jxm,來對此進行調節(jié)，但仍不可避免成本的增加。因而，鎳量不宜大于300g/m2。選擇公知的有利方法作為基體鍍鎳的方法。例如，可列舉出化學鍍、電解鍍、化學氣相沉積(如濺射)等作為基體鍍鎳的方法。此外，可基于上述方法的組合，對基體進行鍍鎳。優(yōu)選地，通過化學鍍或濺射使基體表面導電，然后進行電解鍍。利用電鍍槽進行電解鍍。宜采用Watt浴(Wattbath)、氯化物浴(chloridebath)、氨基磺酸浴(sulfamineacidbath)等?？杉尤胩砑觿鏿H緩沖劑、表面緩沖劑等。為采用上述電極基板制造電池電極，將活性物質混合物引入到電極基板中。通過對填充有活性物質混合物的電極基板進行干燥，可使所述電極基板攜帶活性物質混合物。例如，對于將要填充在鎳氫電池電極基板中的活性物質混合物，取氫氧化鎳作為主要組分。另外，優(yōu)選包括輔助氫氧化鎳導電的導電助劑、改善集電體和活性物質之間粘結的粘結劑等。如本申請所用，"主要組分"對應于下述組分基于填充在電極基板中的活性物質混合物的總量，干燥后至少為50質量％、優(yōu)選干燥后為80質量％95質量％的組分。如果氫氧化鎳的量少于活性物質混合物總量的80質量％，則存在電池容量變小的趨勢。對于導電助劑，宜采用石墨、鈷、鈷化合物等。具體而言，在鍍有氧化鈷的球形氫氧化鎳用作活性物質的情況下，即使減少用于集電體的鎳的量，仍可抑制放電能力的下降。此外，可列舉羧曱基纖維素等作為粘結劑?；钚晕镔|混合物填充電極基板步驟中的電極基板厚度大于電池制品中的電極厚度，因而，與未進行壓力成型的情況相比，電極(電極基板)可攜帶更多的活性物質。根據電池的應用，適當地選擇由對電極基板進行壓力成型所生產的電極的厚度。對于指定用于大功率用途(如在混合型車輛、電動工具等中)的電池，所采用的鎳電極厚度為約350(xm500iim。對于指定用于高容量用途的電池(如在數碼相機等中)，所采用的鎳電極厚度為約550!im800pm。實施例實施例1實施例1對應于具有鍍鎳無紡基體的電極基板。制造多個具有不同電極基板厚度并且在電極基板上具有不同壓縮比的電極。引入到電極基板中的活性物質為鎳氫電池用活性陰極材料。所制得的電極為指定用于鎳氫電池的電才及。在鎳氫電池的制造中，首先制備平均孔隙尺寸為10、20、35、50和65pm的五種無紡織物。所述無紡織物由在聚丙烯(PP)纖維外圍涂覆有聚乙烯(PE)的芯鞘結構的纖維形成。對于無紡織物，聚丙烯與聚乙烯的質量比(PP/PE比)為3/7，并且厚度為0.9mm。另外，制備平均孔隙尺寸為20和50|im的兩種無紡織物(基體)。對于這兩種無紡織物，聚丙烯與聚乙烯的質量比(PP/PE比)為8/2,并且厚度為0.9mm。于120。C熱處理本實施例的無紡織物1分鐘，得到無紡織物的纖維在交叉點處熔融粘結在一起的基體。由于無紡織物的纖維是通過熔融粘結而連接的，因而，可以實現后續(xù)步驟中對電極基板(即相關鍍鎳無紡織物)壓制的強度。通過電子顯微鏡觀察經熱處理的無紡織物(電極基板)。圖1為表示在所制得的基體中平均孔隙尺寸為35(im并且PP/PE比為3/7的基體的織物交叉點的示意圖。參考圖1，電極基板的基體1由網狀纖維(meshfiber)構成，所述網狀纖維包括芯2和覆蓋芯2外圍的涂層3。所述纖維在交叉點S處熔融粘結。比較圖1中交叉點s處的橫截面(n-n橫截面參考圖2)和所述交叉點處以外的纖維橫截面(ni-III橫截面參考圖3)。如本申請所用，II-II橫截面是平分用于確定交叉點s的角中較大的角的橫截面，而in-ni橫截面與纖維的軸向正交。通過在選自n-n4黃截面和m-ni^黃截面不同的顯微觀察區(qū)域的十個位置進行測量得到平均值，并比較所述平均值，從而進行n-n橫截面和ni-ni橫截面之間的比較。根據在n-n橫截面和iii-iii橫截面之間進行的比較，ii-n橫截面處的涂層比率是iii-iii橫截面處的涂層比率的i.i倍。換言之，n-n橫截面(兩纖維交叉以及融合處)的截面面積大于兩個纖維橫截面(in-ni橫截面)的截面面積。以類似的方式通過顯微鏡觀察了上述基體以外的基體，并對熔融粘結度進行了評價。以ii-ii橫截面處的涂層比率與in-ni橫截面處的涂層比率之比表示熔融粘結度。結果如表i所示。在本實施例中，"孔隙尺寸"是在累積孔隙分布率為30%的情況下通過起泡點測試測得的值。表i<table>tableseeoriginaldocumentpage13</column></row><table>*熔融粘結度...(Ac/A)/(Bc/B)A:纖維交叉點處的II-II橫截面處的截面面積Ac:II-II一黃截面處涂層的截面面積B:交叉點處以外的纖維的Ill-Ill橫截面的截面面積Be:in-m橫截面處涂層的截面面積上述所有的基體aa-ee的II-II橫截面均呈圖2所示的熔融粘結態(tài)?；wff-gg的橫截面僅在纖維交叉點處纖維接觸的位置顯示出熔融粘結，并且沒有增大所述橫截面處的涂層比率。經由公知的濺射設備進行電解電鍍，從而能夠在各無紡織物(基體aa-gg)的表面上形成導電層。賊射方法包括下述步驟將電極基板和鎳片放在真空容器中，施加大的直流電壓，同時引入惰性氣體，通過由電離的惰性氣體碰撞鎳片，從而在無紡織物上形成鎳層(鍍層)。通過濺射鍍覆于無紡織物上的鍍層的鎳量為10g/m2。對導電無紡織物進行鍍鎳。利用含330g/L硫酸鎳、50g/L氯化鎳和40g/L硼酸作為主要組分的Watt浴，進行鍍鎳。具體而言，將繞在巻軸上的上述導電無紡織物放在Watt浴中進行鍍鎳，使得作為鍍層鍍覆的鎳量平均為200g/m2。對于具有導電性的無紡織物對電極，采用其中具有鎳片的鈦籠(titaniumbasket)。無紡織物上的鍍鎳厚度為約8iim(極薄)。電極基板的厚度和孔隙尺寸與鍍鎳之前的基體厚度和孔隙尺寸僅稍有不同。通過壓入配合(壓力300Pa(約3g/cm2)),用活性物質漿料(活性物質混合物)填充基體aa-gg。通過向92質量份氫氧化鎳粉末和2質量份氧化鈷(cobaltoxyoxide)的混合物中添加0.8%羧曱基纖維素水溶液，而制得所采用的活性物質漿料(24質量百分比的水分)。通過公知的方法，按照3%的質量比，以氧化鈷水合物(cobaltoxyhydroxide)鍍覆氫氧化鎳粉末的表面。用上述活性物質漿料填充基體aa-gg之后，立即將電極基板的表面整平，然后于9(TC進行干燥。經干燥后，利用壓輥直徑為30cm的輥壓機壓縮(壓力成型)攜帶活性物質的電極基板，使厚度變?yōu)?50pm。由此，制得鎳電極a陽g。將鎳電極a-g中的每一個都切割為寬34mm、長270mm的帶，作為陰極。利用這種陰極制造電池A-G。具體而言，將陰極、隔離體(separator)和陽極的疊層巻繞成巻，并放在次C型尺寸(SubC-size)的電池外殼中(圓筒狀殼(D23mmx43mm),向其中注入電解質而制得電池。在巻繞陰極和陽極時，使它們沿電池外殼縱向在適當位置偏離。基于所謂的無焊片型(tablesstype),將陰極帶的長側端(longersideend)多點焊接到位于電池外殼上部區(qū)域的盤狀集電體上，并將陽極帶的長側端多點焊接到位于電池外殼下部區(qū)域的盤狀集電體上。對于電池A-G中的陽極，采用公知的儲氫合金。通過在沖孔金屬上鍍覆儲氫合金漿料制得陽極，所述沖孔金屬是通過在鐵片上鍍鎳所得到的。將表面整平，并通過輥壓機對其進行壓力成型。通過向1%羧甲基纖維素水溶液中添加包括Al、Mn和Co的MmNi型五元素儲氫合金(Mm是以Ce、La、Pr和Nd為主要組分的稀土混合物)，從而得到儲氫合金漿料。陽極的尺寸為寬34mm、長270mm和厚380|am。N/P，即陽極容量與陰極容量的比，為1.5。將陽極容量設定為大于陰極容量是為了吸收過分充電時陽極在電池中產生的氧氣。對于隔離體，采用聚丙烯無紡織物，對其進行親水處理而使其與電解質具有親合性。所述隔離體厚140(_im、寬34mm和長270mm。通過將氫氧化鋰溶于30%的氫氧化鉀水溶液而得到30g/L的電解質。表2表示基于鎳電極a-g的電池的容量(mAh)和容量密度(mAh/cc)。另外，還顯示了用于鎳電極的電極基板aa-gg的孔隙尺寸Om)、無紡織物的PP/PE比率以及纖維交叉點處的熔融粘結度。表2<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>如表2所示，電極基板aa(電極a)無法填充活性物質漿料。因而，無法得到相應的電池。這是因為電極基板的孔隙尺寸過小。余下的電極b-g允許填充活性物質漿料?？芍频镁哂邢嗤萘亢腿萘棵芏鹊碾姵谺-G。然后，判定所制得的電池B-G在環(huán)境溫度下的高速放電性能。通過于25。C的環(huán)境中，以1C的充/放電系數，進行充電，然后以1C和10C進行放電，由此測量平均放電電壓，進而評價高速放電性能。結果如表3所示。表3<table>tableseeoriginaldocumentpage15</column></row><table>根據表3的結果應當理解的是，即使孔隙尺寸不同，1C平均放電(在電池中低速放電)電壓也沒有明顯差異。然而，可確定的是，當平均放電電壓為10C時(高速放電)，電極基板孔隙尺寸越小的電池，平均放電電壓越大。其它孔隙尺寸電極基板的電池的平均放電電壓。換言之，顯然可通過采用孔隙尺寸較小的電極基板得到大功率的電池。這可能是由于下述事實由于孔隙尺寸小而使得活性物質粒子和集電體骨架(電極基板)之間的距離較短，因而提高了所述兩者間的反應速率?；陔姵谺-G,就高溫(45。C)的充放電循環(huán)，檢測了各電池的容量保持率。容量保持率是任意次循環(huán)時的容量與首循環(huán)容量的比率。在本實施例中，檢測了電池循環(huán)500次時的容量保持率。結果如表4所示。表4<table>tableseeoriginaldocumentpage16</column></row><table>如表4所示，電池B-D(孔隙尺寸2050lam)的容量保持率高于80%，而電池E(孔隙尺寸65lam)的容量保持率低于60%?？紫冻叽缭叫?，容量保持率越高。這可能是由于下述事實由于孔隙尺寸小，活性物質不易脫離集電體，并且即使出現脫離，集電體與活性物質之間的距離也較小。才艮據電池B與F之間的比較以及電池D與G之間的比較，PP/PE值較高的電池具有較低的容量保持率。這可能是由于下述事實由于無紡織物的PP比率高，即PE比率低，在交叉點處纖維之間經由熱處理的熔融粘結弱并且電極易于隨充放電而膨脹。根據本發(fā)明的電池電極基板，可制造電池電極，即使重復充放電也不太可能降低該電池電極的容量保持率并且具有優(yōu)異的高速放電性能。盡管對本發(fā)明進行了詳細地描述和示例，但應當清楚地理解本發(fā)明僅是示例性的而不是限制性的，僅通過所附各項權利要求限定本發(fā)明的構思和范圍。權利要求1.一種電池電極基板，其在由多個纖維交叉所構成的基體表面上鍍有作為鍍層的鎳，所述纖維包括由合成樹脂形成的芯以及由合成樹脂形成的涂層，形成涂層的合成樹脂的軟化溫度低于形成芯的合成樹脂的軟化溫度，其中通過熱處理在交叉點處熔融粘結所述纖維，以及涂層占任意選擇的n個纖維交叉點的橫截面(a)的比率平均值和涂層占除所述任意選擇的交叉點之外的位置處的m根纖維的橫截面(b)的比率平均值滿足下述公式2.根據權利要求1的電池電極基板，其中所述電池電極基板的孔隙尺寸為20~50|im。3.根據權利要求1的電池電極基板，其中所述纖維具有由聚丙烯形成的芯和由聚乙烯形成的涂層。4.根據權利要求3的電池電極基板，其中在所述纖維中聚丙烯與聚乙烯的質量比不大于7/3。5.根據權利要求1的電池電極基板，其中所述鎳的量為150g/m2300g/m2。6.—種電池電極，其中權利要求1中定義的電池電極基板攜帶含氫氧化鎳的活性物質混合物。7.—種堿性電池，其采用權利要求6中所定義的電池電極。全文摘要本發(fā)明披露電池電極基板，其在由多個纖維交叉所構成的基體的表面上鍍有作為鍍層的鎳，所述纖維包括由合成樹脂形成的芯和由合成樹脂形成的涂層，形成涂層的合成樹脂的軟化溫度低于形成芯的合成樹脂的軟化溫度。所述電極基板具有通過熱處理在交叉點處熔融粘結的基體纖維。涂層占纖維交叉點II-II橫截面的比率大于涂層占所述交叉點以外的位置處的纖維橫截面(III-III橫截面)的比率。文檔編號H01M4/80GK101150193SQ20071016181公開日2008年3月26日申請日期2007年9月24日優(yōu)先權日2006年9月22日發(fā)明者八尾勝,加藤真博,境哲男,奧野一樹,巖城勉,樸辰珠申請人:住友電氣工業(yè)株式會社;獨立行政法人產業(yè)技術總合研究所