專利名稱：電池電極及其制作方法和裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及用于二次電池(例如，鎳氫電池、鎳鎘電池等)的一種電極，更具體地說，涉及電池電極(通過成螺旋形地纏繞一個填充活性材料的多孔金屬支撐底板構(gòu)制而成)的制作方法和制作裝置，以及一種通過這種處理方法制作的電極。
背景技術(shù)：
二次電池的的電極包括泡沫金屬(具有與支撐底板一樣的高度多孔的連續(xù)三維網(wǎng)狀結(jié)構(gòu))和填充該泡沫金屬的活性材料。具有這種構(gòu)造的電極展示了相當(dāng)優(yōu)秀的放電特征。而且，如今，人們強(qiáng)烈要求改進(jìn)高效率的放電特性。為了實現(xiàn)這個目標(biāo)，提出了以下的構(gòu)造制作方法包括兩個過程在一個過程中，形成一個部分，暴露核心材料部分，而不在沿電極縱向的一側(cè)填充活性材料；在另一個過程中，通過成螺旋形地纏繞交替層疊的正電極和負(fù)電極(通過一個分離器)來形成一個大約呈圓柱形的電極組，所述大約呈圓柱形的電極組的端面只用不填充活性材料的核心材料部分構(gòu)制而成。通過這種構(gòu)造，形成了適于焊接的一個金屬暴露部分；通過無槽(tubless)系統(tǒng)，引線片被焊接到這個金屬暴露部分。也有提議通過這種構(gòu)造來改進(jìn)二次電池的集電特性。
但是，將泡沫金屬用作核心材料的電極的核心部分沒有任何固體金屬部分可讓引線片直接焊接其上。作為一種對策，提議進(jìn)一步在該電極的一側(cè)提供一個金屬濺射層(引線片焊接在其上)，事先放置金屬箔用于加固等，以便改進(jìn)核心材料部分的導(dǎo)電性。此外，日本特開平公報第139251/87號描述了一種方法電極核心材料(使用泡沫金屬片)中沒有填充活性材料的部分在電極的寬度方向上被壓縮，以便加固核心材料焊接部分的引線片。通過這種方法，金屬部分的密度和強(qiáng)度提高了，從而能夠焊接引線片。
圖7指出了這種傳統(tǒng)的方法。纖細(xì)的矩形電極材料51的整個表面被平面體從左、右兩側(cè)夾住，通過氣缸52加壓力F1于該表面。在防止電極表面產(chǎn)生任何變形(例如，彎曲、不平、厚度改變等)，以及電極材料51的一側(cè)從下面得到支撐的形態(tài)的同時，通過使用一個壓力53，在電極寬度的方向上，從沒有填充活性材料的電極材料的一側(cè)上施加一個強(qiáng)加壓力P。沒有填充泡沫金屬的活性材料(形成電極材料51縱向上的一側(cè))的部分被壓縮，以擠壓泡沫產(chǎn)生的空間。通過這種方法，在未填充電極材料51的活性材料的一側(cè)的金屬部分的密度和強(qiáng)度提高了。由此，實現(xiàn)了簡化焊接和改進(jìn)質(zhì)量方面的嘗試。
但是，活性材料的填充容量一般根據(jù)電極表面部分而變化，所以，電極表面的厚度不均勻。因為這個原因，故很難用高硬度的金屬平面從電極材料的兩側(cè)來均勻地支撐電極的表面。而且，電極材料51縱向上的活性材料的填充寬度也發(fā)生了變化。因此，電極材料的支撐形態(tài)在縱向上的部分發(fā)生變化，當(dāng)嘗試用一個壓力在電極材料的縱向上均勻加壓時，該電極材料接受壓力的加壓力的形態(tài)和電極材料的支撐形態(tài)都改變了。結(jié)果，用作引線焊接部分的電極側(cè)的強(qiáng)度和密度有可能發(fā)生變化，從而增加了制作質(zhì)量完全令人滿意的電極的難度。如果通過增加在電極材料51寬度方向上施加的壓力P來優(yōu)先提高電極材料的引線焊接部分的強(qiáng)度和密度，則該加壓力會影響電極的整個寬度，電極的寬度在整個長度上會趨向于越來越窄，并且，電極在局部施加的一個強(qiáng)加壓力下會發(fā)生變形。因此，很難只在電極材料整個長度上的電極寬度的一側(cè)上形成一個適于局部小寬度焊接的高密度引線焊接部分。此外，要完全保留其他部分中的泡沫金屬的優(yōu)秀特征，難度也很大。而且，這種傳統(tǒng)的方法在生產(chǎn)能力方面尤其不足，所以，遠(yuǎn)遠(yuǎn)沒有達(dá)到令人滿意的程度。
在以上描述的傳統(tǒng)技術(shù)中，很難在電極材料縱向一側(cè)的整個長度上形成任何適于均勻焊接無槽(tubless)引線的高質(zhì)量、高密度的引線焊接部分，原因是電極材料中活性材料的填充條件發(fā)生局部的微小變化。此外，當(dāng)對泡沫金屬進(jìn)行高級可塑性加工時，如上所述，泡沫金屬被擠壓，高密度泡沫金屬部分變硬、變脆。因此，這種傳統(tǒng)的方法還有一個缺點(diǎn)，即，在后來的過程中，當(dāng)通過成螺旋形地纏繞交替層疊的正電極和負(fù)電極(通過一個分離器)來形成一個圓柱形的形狀時，會產(chǎn)生裂縫。
本發(fā)明提供一種在電極制作過程中能改進(jìn)電池的性能和產(chǎn)量的電極、一種電極制作方法和一種電極制作裝置。
發(fā)明描述根據(jù)本發(fā)明的一種電極制作方法包括以下步驟(a)在具有空間的泡沫金屬中填充活性材料，提供具有填充部分(填充活性材料)、未填充部分(沒有填充活性材料)和填充部分與未填充部分之間的一條邊界線的電極材料。其中，電極材料是矩形或帶狀，未填充部分沿電極材料的較長的一側(cè)建立，邊界線有一條大致的直線與該較長的一側(cè)平行。
(b)折疊一部分未填充部分，與通過未填充部分的邊界線平行，與未填充部分成直角。
(c)通過在垂直于填充部分的方向上施加(彎向未填充部分)一個力以擠壓所述空間和壓縮所述彎曲部分，來沿較長一側(cè)的方向形成一個引線焊接部分。
在步驟(c)中，最好將所述未填充部分的高度壓縮至一個比填充部分的厚度為薄的厚度。
根據(jù)本發(fā)明用彎曲成直角的電極材料形成電極的制作裝置中，電極材料是矩形的，具有填充部分(其中，活性材料填充在有空間的泡沫金屬中)和未填充部分(沒有填充活性材料)。該電極材料具有折疊部分，一部分未填充部分與填充部分成直角折疊，平行于該通過未填充部分的矩形的較長一側(cè)。
根據(jù)本發(fā)明的該制作裝置包括第一滾輪和第二滾輪，它們相互平行地安裝在軸中心并按彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)，一個導(dǎo)桿安裝在第一滾輪與第二滾輪之間。第一滾輪的外周與第二滾輪的外周之間的距離等于所述填充部分的厚度。電極材料的填充部分在第一滾輪的外周與第二滾輪的外周之間傳送，折疊部分在第二滾輪的側(cè)面與導(dǎo)桿之間傳送。當(dāng)該折疊部分通過第一滾輪與第二滾輪之間的最窄的區(qū)域時，它在垂直于填充部分的方向上被壓制，該折疊部分中的泡沫金屬內(nèi)的空間被擠壓，一個高密度引線焊接部分沿較長一側(cè)的方向形成。
第二滾輪最好是一個具有第一外周面、第二外周面、第三外周面和第四外周面的分級滾輪。
第二外周面和第三外周面位于第一外周面和第四外周面之間，第二外周面位于第一外周面的側(cè)邊上。
在第一外周面、第二外周面、第三外周面和第四外周面中，第一外周面的外徑最大，第二外周面和第四外周面的外徑相等，第三外周面的外徑最小。
第二滾輪的側(cè)面由第一外周面與第二外周面之間的分級部分的壁面構(gòu)成。
導(dǎo)桿安裝成與第三外周面相接觸。
折疊部分被傳送以定位在所述第二滾輪的側(cè)面與導(dǎo)桿之間。
折疊部分由第二外周面和第一滾輪的外周面壓制。
根據(jù)本發(fā)明的電池電極包括填充部分(具有填充在泡沫金屬中的活性材料)和引線焊接部分(通過壓制不包含活性材料的泡沫金屬而制成)。泡沫金屬有空間。引線焊接部分是一個通過在減小折疊部分的高度的方向上壓制折疊部分(通過按直角折疊沒有活性材料的未填充部分來形成)、擠壓空間而制成的金屬部分。
引線焊接部分和填充部分最好是矩形，引線焊接部分的寬度最好小于填充部分的寬度。
在該矩形的較長一側(cè)的方向上，電極最好通過一個分離器呈纏繞狀。
在引線焊接部分的表面和背面中的至少一面上，最好形成多個從上至下(up-down)的圖形。
這種構(gòu)造能夠獲得一個具有高密度和高機(jī)械強(qiáng)度的金屬部分，作為引線焊接部分。當(dāng)一根引線線連接到這個金屬部分(引線焊接部分)時，可以將一根無槽引線直接焊接到一個電極的端面，而這對于傳統(tǒng)的方法而言是很困難的。而且，當(dāng)將正電極板和負(fù)電極板通過一個分離器層疊放置并使它們成螺旋形地向上纏繞成一個圓柱形時，通過在引線焊接部分中提供多個凹槽起伏，可以避免產(chǎn)生裂縫。
如上所述，通過本發(fā)明的構(gòu)造，可以獲得電池電極的制作方法和制作裝置(與傳統(tǒng)的制作裝置相比更簡單、更便宜)以及電極。
附圖簡述

圖1是一幅透視圖，展示了在本發(fā)明一個實施例里電池電極制作過程中的一個電極的形狀。
(a)是本發(fā)明加工過程之前電池電極材料的透視圖。
(b)是一幅透視圖，展示了在沒有填充泡沫金屬核心材料(根據(jù)本發(fā)明的電池電極材料)的活性材料的部分中制作一個折疊部分(作為初步處理)的狀態(tài)。
(c)是表示本發(fā)明加工之后電極的形狀的透視圖。
圖2示出根據(jù)本發(fā)明的電池電極的制作裝置的正截面(C-D截面)。
圖3示出根據(jù)本發(fā)明的電池電極的制作裝置的側(cè)截面(A-B截面)。
圖4是一幅局部截面視圖，表示在本發(fā)明一個實施例里的電池電極中與一個無槽引線相焊接的一節(jié)電池。
圖5是圖2的E-F截面視圖，即利用本發(fā)明一個實施例的方法的電極加工裝置的主要部分的放大的截面視圖。
圖6示出設(shè)置在高密度金屬部分的兩面上的電極板，它在垂直于本發(fā)明一個實施例中的電極的長度方向上具有凹槽形狀的起伏。
(a)是一幅電極的前正視圖，(b)是一幅電極的側(cè)視圖，和(c)是一幅電極的平面視圖。
圖7是一幅表示傳統(tǒng)的電極加工方法的示意圖。
本發(fā)明的最佳實施方式以下將參照圖1來解釋本發(fā)明實施例的一種模式。根據(jù)本發(fā)明的電極制作過程，按圖1中的程序(a)、程序(b)和程序(c)的順序來展示、說明。如圖1(a)所示，制備一種填充活性材料的泡沫金屬的電極材料1。該電極材料1具有一塊纖細(xì)的矩形板。泡沫金屬構(gòu)成電極的核心材料。電極材料1包括一個填充部分2(填充活性材料)、一個未填充部分3(沒有填充活性材料，只包括泡沫金屬)和一條邊界線4(是填充部分2與未填充部分3之間的邊界)。未填充部分3沿較長一側(cè)的寬度較窄。填充部分2具有表面和背面的電極表面。泡沫金屬內(nèi)有大量的空間。接下來，如圖1(b)所示，在平行于所述邊界線的一條直線7上，一部分未填充部分3(包含未填充部分3)與填充部分2的電極表面成直角地折疊，以形成一個折疊部分5。此后，當(dāng)折疊部分5從兩側(cè)獲得支撐以避免變形時，從垂直于填充部分2的方向上向填充部分2的電極表面強(qiáng)制施加一個壓力F2。通過這個壓力，折疊部分5內(nèi)的空間被擠壓，折疊部分5在高度的方向上被壓制，其厚度不大于填充部分2的電極表面的厚度。結(jié)果，如圖1(c)所示，通過擠壓泡沫金屬內(nèi)的空間而制成的高密度金屬部分6均勻地形成于電極材料1的縱向上的一側(cè)上。金屬部分6是一個用于連接引線的引線焊接部分。電極30就是用這種方法制作而成的。
折疊部分5通過成直角地折疊一部分未填充部分3而形成，這樣可以防止加壓力F2對電極構(gòu)件的其他區(qū)域產(chǎn)生影響。也就是說，通過形成折疊部分5和只加壓該折疊部分5，來防止填充部分2發(fā)生變形等。
當(dāng)在電池的制作過程中采用根據(jù)本發(fā)明的電極制作方法時，可以同時大大提高電池的質(zhì)量和產(chǎn)量。如圖2和圖3所示，尤其應(yīng)該使用一個電極制作裝置。
圖2表示本發(fā)明一個實施例的電池電極的制作裝置的前截面視圖。圖3表示本發(fā)明一個實施例的電池電極的制作裝置的側(cè)截面視圖。如圖1(a)所示，首先制備一種電極材料，該電極材料具有一個填充部分2(包含活性材料)、一個未填充部分3(沒有任何活性材料)和一條邊界線4。使用一種已知的方法和裝置(未加特別說明)，該方法和裝置通過折疊電極材料1的一部分未填充部分3來制作一個折疊部分5。這里將忽略關(guān)于這些方法和裝置的解釋，因為它們已為人們普遍了解。
在圖2和圖3中，由于電極材料1被第一滾輪10和第二滾輪11夾住且滾輪10、11各自按箭頭標(biāo)記的方向旋轉(zhuǎn)，所以，電極材料1在向右被饋送時得到壓制。也就是說，第一滾輪10和第二滾輪11按彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)，插入滾輪10與11之間的電極材料1通過這些滾輪的旋轉(zhuǎn)力而被傳遞。
此后，將參照圖2和圖3來解釋電極制作裝置的主要部分的輪廓。該電極制作裝置通過壓制折疊部分5在電極材料1的縱向上的一側(cè)上形成一個高機(jī)械強(qiáng)度和高密度的金屬部分6。
在圖3中，該制作裝置具有一個框架28、第一滾輪10和第二滾輪11。第一滾輪10固定到第一個軸15。第二滾輪11和第二齒輪14固定到第二個軸16。第一滾輪10和第一齒輪13被置于上側(cè)，而第二滾輪11和第二齒輪14被置于下側(cè)。第一滾輪10是一個壓力滾輪。第二滾輪11是一個分級的加壓力滾輪。而且，第一個軸15由軸承18、19支撐而轉(zhuǎn)動。第二個軸16由軸承20、21支撐而轉(zhuǎn)動。此外，這些軸15、16的制作在推力的方向上沒有任何作用。
圖5表示在第一滾輪10和第二滾輪11的外周處的接觸部分的擴(kuò)展側(cè)視圖。如圖5所示，第二滾輪11的外周面具有不同的層次。也就是說，第二滾輪11的外周面擁有第一外周面11a、第二外周面11b、第三外周面11c和第四外周面11d。第二外周面11b和第三外周面11c置于第一外周面11a與第四外周面11d之間。
第二外周面11b置于第一外周面11a側(cè)邊上。第三外周面11c置于第二外周面11b與第四外周面11d之間。第一外周面11a的外徑最大，第二外周面11b和第四外周面11d的外徑相同，第三外周面11c的外徑最小。
在第一滾輪10的外周面離第二滾輪11的外周面最近的位置處，當(dāng)?shù)谝粷L輪10的第一個側(cè)面10a與第二滾輪11的第二個側(cè)面12保持接觸時，滾輪10、11旋轉(zhuǎn)。
導(dǎo)桿22與第三外周面的外周相接觸。導(dǎo)桿22具有矩形截面的形狀。第一滾輪10的外周面與第二滾輪11的第四外周面之間形成一個空間，電極材料1的填充部分2可以通過這個空間。在第一個圓周的右側(cè)面12、導(dǎo)桿22的左側(cè)和第二外周面、第一滾輪10的外周面中間形成的一個空間，允許電極材料1的折疊部分5通過。通過用滑動部分25(用于調(diào)節(jié)各個滾輪之間的間距)控制第一滾輪的位置，來控制兩個滾輪10、11之間的距離。軸承18和19由一個軸承加壓板26支撐。
而且，第一齒輪和第二齒輪各自的齒數(shù)使第一滾輪10的外周處的圓周速率與第二滾輪的外周面11b處的圓周速率相等。
第一齒輪13的夾緊圈的直徑大致等于第一滾輪10的外徑。第二齒輪14的夾緊圈的直徑大致等于第二滾輪11的小直徑部分處的外周面11b。這兩個齒輪13和14互相咬合，其構(gòu)造方式使所述兩個滾輪10和11以其各自外周面處的相同圓周速率、按彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)，并且，根據(jù)電極材料1的厚度來保持它們之間的一段窄間距。導(dǎo)桿27位于第一滾輪10與第二滾輪11之間的側(cè)面邊上。
在這種裝置中，電極材料1(具有一個折疊部分5和一個填充部分2)由導(dǎo)桿22和導(dǎo)桿27引導(dǎo)，在第一滾輪10與第二滾輪11之間傳送。也就是說，折疊部分5的兩面被插入第二滾輪11的第二個側(cè)面12與導(dǎo)桿22的側(cè)面之間。電極材料1的填充部分2的表面用壓制彈簧23和螺釘24的力夾緊在第一滾輪10的外周與第二滾輪11的第四外周面11d之間，與滾輪10、11的旋轉(zhuǎn)相關(guān)聯(lián)，該折疊部分以一個恒定的速度被準(zhǔn)確送入運(yùn)作區(qū)域。第一滾輪10的外周與第二滾輪11的第四外周面11d之間的距離約等同于電極材料1的填充部分2的厚度。因此，當(dāng)電極材料1在第一滾輪10與第二滾輪11之間傳送時，第一滾輪10與第二滾輪11之間的距離逐漸變窄，第一滾輪10的外周面與第二滾輪11的第二外周面11b之間的距離也逐漸變窄。所以，折疊部分5的高度H從頂部和底部被壓縮(如同擠壓未填充部分3內(nèi)的空間)，其厚度壓縮到不大于填充部分2的厚度。這樣，折疊部分5得到壓制，在電極材料(1)縱向的一側(cè)上形成了一個高強(qiáng)度、高密度和小電阻的金屬部分6(由一種泡沫金屬的核心材料構(gòu)成)。該金屬部分6是一個引線焊接部分。這樣，就可以用電極材料1制作一個具有一個引線焊接部分6和一個填充部分2的電極30。用這種方法制作的具有一個引線焊接部分6和一個填充部分2的電極30通過一個分離器9被成螺旋形地纏繞為一個圓柱形的形狀，引線片8被焊接到引線焊接部分6。這樣便制成了圖4所示的一個封閉式鎳氫電池(具有一個集電極)。
還有一種可行的構(gòu)造是第一滾輪10的外周面和第二滾輪11的第二外周面中至少有一個面具有多個從上至下的圖案。這些多個從上至下的圖案是褶狀的凹槽或突出物。在此構(gòu)造情況下，如圖6所示，這些褶狀的凹槽或突出物被傳遞到電極材料1的金屬部分的表面，形成垂直于電極30長度方向的凹槽狀的凹面或凸面6a。在通過成螺旋形地纏繞交替層疊(通過一個分離器)的正、負(fù)電極30(具有這種上下起伏的部分6a)來形成一個大致為圓柱形的小直徑電極組的過程中，這有利于減小在金屬部分6中產(chǎn)生裂縫的危險。而且，與加工前的寬度相比，電極材料的寬度相對于折疊部分5的高度H而減小。因此，這也對電池的小型化產(chǎn)生了很好的影響。
在使用電極材料1(事先被切割為對應(yīng)于一節(jié)電池所需長度)的情況下，當(dāng)將電極成螺旋形地纏繞為一個電極組時，應(yīng)該除去纏繞在中心的側(cè)邊上的一部分折疊部分5(如圖1(b)的左下方所示)。使用這種方法，則當(dāng)首次在兩個滾輪10與11之間傳送電極材料時，可以防止折疊部分5首先觸及所述滾輪11的外周面11b，從而避免了電極材料在饋送過程中所遇到的障礙。
在使用電極材料1(一種長長的箍狀連續(xù)材料)的情況下，第一個過程變得很不方便，但無須特別除去一部分折疊部分。
此外，當(dāng)為兩個滾輪10與11之間的電極材料1饋送時，導(dǎo)桿22(具有一個矩形的截面)的左側(cè)面能夠防止因該電極材料的彎曲化而產(chǎn)生的左、右位移。而且，當(dāng)電極材料1的折疊部分5被壓制時，導(dǎo)桿22的作用是支承以防止折疊部分5與滾輪11的端面12一起落入任何不利的方向。
在此裝置中，一個旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動力(具有加工處理必需的規(guī)定扭矩和速度)通過一個鏈輪17、第二個軸16、第二齒輪14、第一齒輪13和第一個軸15等從驅(qū)動源(未示出)傳輸?shù)降谝粷L輪10和第二滾輪11。在此情況下，可以將一種長長的連續(xù)箍狀或一種為每節(jié)電池切短的形狀用作電極材料1的形狀。作為用于電池電極(可以應(yīng)用這種加工方法)的泡沫金屬的一個例子，采用高純度鎳的泡沫金屬。但是，并不局限于此，也可以使用鋁、銅、純鐵等具有優(yōu)良擴(kuò)散性能的泡沫金屬。
(示范實施例)接下來，將解釋一個示范實施例。
將參照圖1來說明有關(guān)鎳氫電池的電極的一個典型實施例。如圖1(a)所示，厚度為1.3mm的一種長長的鎳泡沫金屬被用作電極的核心材料。這種長長的構(gòu)件用活性材料填充。此后，它被壓制成厚度“t”為0.5mm。接著，切割該壓制體，使電極寬度為28mm，寬度為24mm的部分用活性材料填充，還對應(yīng)于一節(jié)電池的電極長度切割出一個300mm的長度。電極材料1就是用這種方法準(zhǔn)備的。此后，如圖1(b)所示，電極材料1沿一條平行于電極材料1的縱向的直線7成直角地折疊，通過離側(cè)邊上的末端(沒有填充電極材料1的活性材料)3mm處的一個位置，以形成一個折疊部分5。已說明了這樣一種情況用一種與該折疊部分的壓制過程中所用的裝置不同的裝置來完成電極的折疊過程。但是，并不局限于此，也可以在一個與構(gòu)成一系列過程的裝置相同的裝置中提供這個過程。此后，在圖2和圖3所示的電極制作裝置上(折疊部分5向下)，在第一滾輪10、第二滾輪11和導(dǎo)桿22的中間，從左邊到右邊，沿導(dǎo)桿22和導(dǎo)桿27饋送電極材料1。在此情況下，移去電極材料1尖端處的一部分折疊部分5。只有當(dāng)首次作為電極材料饋送時，才有必要在滾輪10與11之間強(qiáng)制插入電極材料。但是，一旦填充部分2夾在滾輪10和11的外周之間，電極材料1會自動往右傳送，并沿滾輪10和11的箭頭標(biāo)記的方向旋轉(zhuǎn)。隨著電極材料前進(jìn)到右邊，滾輪10與第二滾輪11的第二外周面11b之間的間距減小了。因此，折疊部分5從頂部和底部被壓制，并且在加工處理后，該折疊部分的高度H逐漸變小。當(dāng)電極材料1通過連接第一滾輪10和第二滾輪11的中心的線從右側(cè)出來時，折疊部分5完全被擠壓，折疊部分5的厚度變得大致等同于填充部分2的厚度。
在這個實施例中，第一滾輪10和第二滾輪11各自的外周被賦予兩種不同的功能一一壓制(壓制折疊部分5)和饋送(饋送電極材料)，但是，這并不具有局限性，也可以提供一種用于饋送該電極材料的分離饋送機(jī)制。為了避免折疊部分5落入垂直于材料饋送的方向，也因為必須用導(dǎo)桿22的側(cè)面和第二滾輪11的端面12來支撐折疊部分5，所以，由導(dǎo)桿22的左側(cè)和第二滾輪11的端面12構(gòu)成的空間被設(shè)置為約0.5mm(比核心材料的厚度“t”稍微寬一些)。而且，此空間的大小與金屬部分6的寬度密切聯(lián)系。此外，第一滾輪10的外周與第二滾輪11的外周之間的空間必須仔細(xì)設(shè)置，以符合無槽引線的各種焊接條件，因為此空間與金屬部分6的厚度“t”密切聯(lián)系。
滾輪10、11各自的外周面處的圓周速率對應(yīng)于電極材料1的饋送速率。滾輪10、11各自的外周面處的圓周速率被設(shè)置為約20米/分鐘。當(dāng)將箍狀的長材料用作電極材料1時，可以進(jìn)行持續(xù)的加工處理，并可以十分有效地實行壓制。這樣，如圖1(c)所示，通過這種工作方法和裝置，電極30的寬度比加工處理前的寬度窄了約3mm，寬度約為0.5mm的一個高密度金屬部分6形成于電極30的一側(cè)上。該金屬部分6具有金屬光澤。該壓制過的金屬部分6的密度大致比加工前的泡沫金屬的密度約大3～4倍。
此外，無槽引線的集電極通過連續(xù)點(diǎn)焊被焊接到使用該電極30的電極組的金屬部分6的端面。結(jié)果，可以穩(wěn)定地獲得一個焊接強(qiáng)度，該焊接強(qiáng)度大于用傳統(tǒng)方法制成的金屬部分的焊接強(qiáng)度。這樣，這個實施例的方法證明在生產(chǎn)能力和質(zhì)量方面比傳統(tǒng)方法更勝一籌。
在這個實施例中，具有一個金屬部分6和一個填充部分2的電極30一次被制成如圖1(c)所示的電極30的形狀，然后，該電極30被夾在兩個滾輪(在外周上形成褶狀滾花形狀的起伏，與滾輪的軸中心平行)之間，以便從兩側(cè)向其施加一個壓力。如圖6所示，通過這種方法，在金屬部分6的表面上形成上下起伏，該金屬部分6形成于電極30縱向的一側(cè)上。這樣，與具有平坦表面的電極相比，在金屬部分6的表面上有上下起伏的電極30更加靈活。所以，很好地防止了纏繞電極組時在該金屬部分中產(chǎn)生裂縫。結(jié)果，電池的質(zhì)量和可靠性得到了提高。尤其是，即使當(dāng)電極30被纏繞成一個小直徑，也能很好地避免裂縫的產(chǎn)生。這樣，隨著電池小型化的進(jìn)步，可以容易和穩(wěn)定地制作纏繞成一個小直徑的電極30，而不會產(chǎn)生裂縫。由此，顯而易見，這個實施例實現(xiàn)了電池的小型化，改進(jìn)了電池的質(zhì)量和可靠性。此外，尤其是金屬部分6上的上下起伏將最好建立在兩面上，而不是一面上。例如，構(gòu)造上下起伏時，節(jié)距“p”的范圍最好從約1mm到約2mm(約1.5mm特別好)，凹槽深度“d”的范圍最好從約0.1mm到約0.15mm。這種構(gòu)造的作用特別顯著。該金屬部分6與引線焊接部分6相同。
工業(yè)適用性本發(fā)明能夠提供一種電池電極的制作裝置。與傳統(tǒng)的制作裝置相比，該裝置的構(gòu)造更簡單，費(fèi)用更便宜。它能夠在電池電極(將泡沫金屬用作核心材料)的一側(cè)上持續(xù)、有效地建立一個高機(jī)械強(qiáng)度、高密度和導(dǎo)電性能優(yōu)良的金屬部分。而且，它能夠生產(chǎn)既具備這些優(yōu)秀的性能，又有穩(wěn)定質(zhì)量的金屬部分。因此，無槽引線的焊接質(zhì)量得到了穩(wěn)定。結(jié)果可以獲得高質(zhì)量的電池。此外，還可以穩(wěn)定生產(chǎn)無缺點(diǎn)的高質(zhì)量電池。制作成本也可大大降低。
權(quán)利要求
1.一種電極制作方法，其特征在于包括以下步驟(a)在一種具有空間的泡沫金屬中填充一種活性材料，和提供一種電極材料，該電極材料具有一個填充所述活性材料的填充部分、一個未填充所述活性材料的未填充部分以及所述填充部分與所述未填充部分之間的一條邊界線；所述電極材料具有矩形和帶狀至少一種形狀，所述未填充部分沿所述電極材料的較長一側(cè)形成，和所述邊界線具有平行于所述較長一側(cè)的一條大致筆直的直線。(b)平行于通過所述未填充部分的所述邊界線，與所述未填充部分成直角地折疊一部分所述未填充部分。以及，(c)通過沿垂直于所述填充部分的方向向所述未填充部分彎曲施加一個力，以擠壓所述空間，沿所述較長一側(cè)的方向形成一個引線焊接部并壓制所述彎曲部分。
2.如權(quán)利要求1所述的電極制作方法，其特征在于，在所述步驟(c)中，所述未填充部分的高度被壓縮到不大于所述填充部分之厚度的厚度。
3.如權(quán)利要求1所述的電極制作方法，其特征在于，所述未填充部分的寬度比所述填充部分的寬度窄。
4.如權(quán)利要求1所述的電極制作方法，其特征在于，在所述步驟(c)中，垂直于所述較長一側(cè)的多個上下起伏形成于所述引線焊接部分的表面上。
5.如權(quán)利要求1所述的電極制作方法，其特征在于還包括以下步驟沿所述較長一側(cè)的方向，通過一個分離器纏繞具有所述引線焊接部分和所述填充部分的所述電極材料。
6.一種電極制作裝置，用具有矩形和帶狀至少一種形狀的電極材料制作電極；所述電極材料具有一個在具有空間的泡沫金屬內(nèi)填充一種活性材料的填充部分和一個沒有用所述活性材料填充的未填充部分)；所述電極材料具有所述矩形和帶狀至少一種形狀；以及，所述電極材料具有所述折疊部分，其中，平行于通過所述未填充部分的所述電極材料的一側(cè)，所述未填充部分與所述填充部分成直角地折疊，其特征在于，所述制作裝置包括(a)第一滾輪和第二滾輪，它們彼此平行地安裝在軸中心，并可以按彼此相反的方向旋轉(zhuǎn)，所述第一滾輪的外周與所述第二滾輪的外周之間的距離等于所述填充部分的厚度；以及(b)安裝在所述第一滾輪與所述第二滾輪之間的一個導(dǎo)桿，其中，所述電極材料的所述填充部分在所述第一滾輪的外周面與所述第二滾輪的外周面之間傳送；所述折疊部分在所述第二滾輪與所述導(dǎo)桿之間傳送；以及，當(dāng)所述折疊部分通過所述第一滾輪的外周與所述第二滾輪的外周之間的最窄的區(qū)域時，所述折疊部分沿垂直于所述填充部分的方向上被壓制；所述折疊部分中的所述泡沫金屬內(nèi)的所述空間被擠壓，一個引線焊接部分沿所述較長一側(cè)的方向形成。
7.如權(quán)利要求6所述的制作裝置，其特征在于所述第二滾輪是一個具有第一外周面、第二外周面、第三外周面和第四外周面的分級滾輪；第二外周面和第三外周面位于所述第一外周面與所述第四外周面之間，所述第二外周面位于所述第一外周面?zhèn)冗吷希辉谒龅谝煌庵苊?、所述第二外周面、所述第三外周面和所述第四外周面中，所述第一外周面的外徑最大，所述第二外周面和所述第四外周面的外徑彼此相等，所述第三外周面的外徑最小；所述第二滾輪的一個側(cè)面由所述第一外周面與所述第二外周面之間的分級部分的壁面構(gòu)成；所述折疊部分在所述第二滾輪的側(cè)面與所述導(dǎo)桿之間傳送、安置；所述折疊部分被所述第二外周面和所述第一滾輪的外周面壓制。
8.如權(quán)利要求7所述的制作裝置，其特征在于，所述第一滾輪10和所述第二滾輪11旋轉(zhuǎn)，而所述第一滾輪10的側(cè)面的端部與所述第二滾輪11的側(cè)面的端部保持聯(lián)系。
9.如權(quán)利要求6所述的制作裝置，其特征在于還包括與所述第一滾輪關(guān)聯(lián)的第一齒輪和與所述第二滾輪關(guān)聯(lián)的第二齒輪，其中，所述第一齒輪和所述第二齒輪相互咬合；并且，所述第一滾輪的一個圓周速率和所述第二滾輪的一個圓周速率被控制在同一個速率上且彼此方向相反。
10.如權(quán)利要求6所述的制作裝置，其特征在于，設(shè)置在插入所述折疊部分的地方的所述第一滾輪和所述第二滾輪中至少有一個滾輪的外周面的整個圓周上具有多個上下起伏的圖案；以及，所述多個上下起伏的圖案被傳遞到所形成的引線焊接部分的表面。
11.如權(quán)利要求10所述的制作裝置，其特征在于，所述多個上下起伏的圖案具有多個在所述電極材料的較長一側(cè)的方向上按直角形成的上下起伏。
12.一種電池電極，其特征在于包括一個具有填充在泡沫金屬中的活性材料的填充部分，一個通過壓制不包含所述活性材料的所述泡沫金屬而形成的引線焊接部分，其中，所述泡沫金屬具有空間，通過壓制按直角折疊沒有所述活性材料的所述未填充部分而形成折疊部分，在減小所述折疊部分的高度的方向上，所述引線焊接部分具有一個擠壓所述空間形成的金屬部分。
13.如權(quán)利要求12的電池的電極，其特征在于，所述引線焊接部分和所述填充部分都是矩形的形狀，所述引線焊接部分的寬度小于所述填充部分的寬度。
14.如權(quán)利要求13所述的電池電極，其特征在于，所述電極具有通過一個分離器在所述矩形的較長一側(cè)的方向上纏繞的形狀。
15.如權(quán)利要求13所述的電池電極，其特征在于，垂直于所述電極材料的較長一側(cè)的多個上下起伏的圖案形成于所述引線焊接部分的表面和背面的至少一面上。
16.如權(quán)利要求15所述的電池電極，其特征在于，所述電極具有在所述矩形的較長一側(cè)方向上纏繞的形狀。
全文摘要
電池電極的制作裝置,能夠持續(xù)、有效地在將泡沫金屬用作核心材料的電池電極的一側(cè)上形成一個具有高機(jī)械強(qiáng)度、高密度和優(yōu)良導(dǎo)電性能的金屬部分。制作方法包括:(a)在具有空間的泡沫金屬中填充活性材料(1),并提供電極材料,該電極材料具有填充矩形活性材料的填充部分(2)、沒有填充活性材料的細(xì)長形狀的未填充部分(3)和填充部分與未填充部分之間的一條邊界線(4);(b)平行于通過未填充部分的邊界線,與未填充部分成直角地折疊一部分未填充部分;和(c)沿較長一側(cè)的方向建立一個引線焊接部分,通過沿垂直于填充部分的方向向所述未填充的彎曲部分施加一個力,以擠壓所述空間,并壓制彎曲部分。在所述過程(c)中,未填充部分的高度最好被壓制成其厚度不大于填充部分的厚度。按這種方法制成的引線焊接部分具有高密度和高機(jī)械強(qiáng)度。
文檔編號H01M4/80GK1322382SQ99811877
公開日2001年11月14日 申請日期1999年10月7日 優(yōu)先權(quán)日1998年10月7日
發(fā)明者臼井廣幸, 安藤常男, 勝亦郁夫, 竹島宏樹 申請人:松下電器產(chǎn)業(yè)株式會社