[發明專利]制備金屬多孔體的方法、電池電極基板及其制備方法

無效

• 申請號: 96100421.5
• 申請日: 1996-01-11
• 公開（公告）號: CN1043668C
• 公開（公告）日: 1999-06-16
• 發明（設計）人: 原田敬三;石井正之;渡邊賢一;山中正策
• 申請（專利權）人: 住友電氣工業株式會社
• 主分類號: C22C1/08
• 分類號: C22C1/08;H01M4/80
• 代理公司: 中國國際貿易促進委員會專利商標事務所
• 代理人: 徐汝巽

本發明涉及制備用于電池電極、各種過濾器、催化劑載體等的金屬多孔體的方法，特別涉及制備適合用作二次堿性電池，如鎳-鎘電池、鎳-鋅電池和鎳一氫電池的電極基板的金屬多孔體的方法；涉及使用此金屬多孔體制備的電極和其生產方法。

已在各種電源中使用的蓄電池是鉛蓄電池和堿性蓄電池。這些電池中，對于小功率堿性蓄電池已廣泛用于各種類型的便攜式設備中而大功率電池已廣泛用于工業中，其原因包括可預期高可靠性且還有可能減小尺寸和重量。在堿性蓄電池中，除鎘外，鋅、鐵、氫等也可用作負極。另一方面，雖然空氣電極或氧化銀電極已被部分接受，但在大多數情況下正極為鎳電極。從袖珍型向燒結型的轉化導致堿性蓄電池性能的改進，這使得氣密封成為可能并擴大了堿性蓄電池的用途。

在常規粉末燒結體系中，當使基體的孔隙率不低于85％時，其強度明顯降低，限制了活性物質的填充。這樣限制了電池電容量的增加。為此，對于具有較高孔隙度，即孔隙度不低于90％的基體，已經提出用其中微孔互連的具有三維網狀結構的金屬多孔基體，或泡沫基體或纖維狀基體代替燒結基體并投入實際應用。這種具有高孔隙率的金屬多孔基體已通過公開于日本公開特許174484/1982的電鍍方法和公開于日本公告特許17554/1963的燒結方法制備。在電鍍方法中，用碳粉或類似物涂布泡沫樹脂，如聚氨酯泡沫的骨架表面使樹脂導電，通過電鍍方法將Ni電沉積在樹脂的導電表面，然后除去泡沫樹脂和碳，由此制備金屬多孔體。根據此方法，雖然得到的金屬多孔體可滿足強度和其它要求，但制備金屬多孔體的步驟復雜。另一方面，在燒結方法中，將淤漿狀金屬粉浸入泡沫樹脂，如聚氨酯泡沫的骨架表面，然后將已浸漬的泡沫樹脂加熱以燒結金屬粉末。作為通過這些方法生產的金屬多孔體，包括金屬Ni的Celmet(Sumit-omo?Eleclric?Industries,Ltd.的產品)已經可在市場上買到并已用作二次堿性電池的電極基板。

將上面的常規金屬多孔體用作電池的電極基板，已非常有助于增加電池電容量。然而，對于試圖用于電動汽車等中的大的二次堿性電池，使用常規Ni多孔體的電池電極基板，由于電極表面大，具有高電阻，因此在高放電率時造成大的電壓降，限制了電池的輸出功率。同時在極板表面內出現勢差分布，導致充電效率降低。

在這些情況下，本發明的目的在于提供一利制備具有低電阻和優異耐腐蝕性并可用作電池電極、各種過濾器和催化劑載體的金屬多孔體的方法，使用通過該方法制備的金屬多孔體的電極基板和制備該電極基板的方法。

特別地，本發明的主要目的在于提供一種具有低電阻和改進的耐腐蝕性的金屬Ni多孔體。具體地，當金屬多孔體用作二次堿性電池的極板時，金屬元素限定為Ni。為此，本發明提供一種制備具有三維網狀結構的金屬多孔體的新方法，該網狀結構具有包括Cu或Cu合金的內骨架和包括Ni或Ni合金的表面部分，這樣改進了耐腐蝕性并且與此同時降低了金屬多孔體的電阻，換言之，這樣就解決了上述與常規金屬多孔體用作電池極板有關的問題。本發明進一步提供一種制備電池的電極基板的方法和通過此方法制備的電池的電極基板，該電極基體通過進一步增強由上述方法制備的金屬多孔體的耐腐蝕性，能夠進一步提供改進的電池性能。

本發明人進行了廣泛和深入地研究，結果發現上述問題可通過特殊的金屬多孔體或使用該金屬多孔體制備的電極基板解決，這就導致了本發明的完成。

本發明具體提供：

一種制備具有三維網狀結構的金屬多孔體的方法，該網狀結構包括含有Cu或Cu合金的內骨架和含有Ni或Ni合金的表面部分，此方法包括：在包括具有三維網狀結構的樹脂多孔體的骨架上形成一包括Cu、Cu合金或其前體的層，加熱在其上具有形成層的樹脂體以除去可熱分解的有機組分，由此形成Cu或Cu合金的多孔金屬骨架；并在Cu或Cu金骨架表面電鍍Ni或Ni合金。

Cu或Cu合金的多孔金屬骨架可通過用Cu或Cu合金或其前體的粉末涂布具有三維網狀結構的多孔樹脂體，然后在非氧化性氣氛中熱處理該涂布的多孔樹脂體形成；或者通過用Cu或Cu合金或其前體的粉末涂布具有三維網狀結構的多孔樹脂體，使涂布的多孔樹脂體在含有氧氣的氣氛中于400至900℃下進行直接感應加熱以除去可熱分解的有機組分，并使此熱處理過的產品在還原性氣氛中于800至1200℃溫度下進行直接感應加熱以進行燒結而形成。