多孔體的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種能夠得到足夠的機械強度的多孔體。本發(fā)明的由金屬形成的多孔體(7)，其特征在于，在所述多孔體(7)的至少外表面的一部分設有由玻璃形成的加強部(11)。
【專利說明】多孔體
【技術領域】
[0001] 本發(fā)明涉及一種由金屬形成的多孔體。
【背景技術】
[0002] 最近提出了一種使用鐵制沖孔金屬和設有多個孔的海綿狀金屬體等的H維網(wǎng)絡 結(jié)構的金屬體（W下稱為多孔體）。試圖將該種多孔體用作例如裡離子二次電池的集電體。
[0003] 當將多孔體用于裡離子二次電池的集電體時，不僅需要具有作為金屬的導電性， 而且還需要將活性物質(zhì)等微細粒子填充于多孔體所具有的多個孔中來實現(xiàn)高容量化。
[0004] -般情況下，多孔體的孔隙率大多為70% W上，通過提高孔隙率能夠提高物理透 過性。因此，在能夠填充更多活性物質(zhì)等微細粒子該一點上優(yōu)選提高多孔體的孔隙率。但 是，若過度提高多孔體的孔隙率，則會導致機械強度下降，并且在孔部分填充更多微細粒 子，還會導致重量增加。其結(jié)果，孔隙率得到提高的多孔體在輸送及搬運時發(fā)生裂紋或破裂 的可能性較高。從該種情況出發(fā)，開發(fā)研究著各種在上述多孔體中不會使孔隙率下降而提 高機械強度的機構。
[0005] 作為提高多孔體的強度的機構，已知有沿著多孔體的厚度方向的端面W大致U字 形狀安裝膠布帶的結(jié)構（例如參考專利文獻1)。
[0006] 并且，作為除此之外的提高強度的機構，還已知有在多孔體的一面縫設加強線材 的結(jié)構（例如參考專利文獻2)。
[0007] 另外，還已知有用樹脂包覆多孔體的整個外周緣的結(jié)構（例如參考專利文獻3)。
[0008] 專利文獻1 ;日本特開2001-176506號公報（參考第4頁[0032]及圖2)
[0009] 專利文獻2 ;日本特開平4-351853號公報（參考第3頁[0019]及圖1至圖3)
[0010] 專利文獻3 ;日本專利第4894131號公報（參考第4頁[0024]及圖1、圖3、圖7)
[0011] 然而，在專利文獻1中所記載的基于膠布帶的加強機構中，厚度增加與膠布帶相 應的量。因此，當使膠布帶的厚度變薄時，由于膠布帶的寬度和厚度與強度成正比，因此存 在無法得到足夠的機械強度的問題。
[0012] 并且，在專利文獻2中所記載的加強機構中，由于在多孔體上形成加強線材所通 過的孔，因此存在在該孔部分中強度下降的顧慮。
[0013] 另外，在專利文獻3中所記載的加強機構中，樹脂有可能因藥品而劣化，存在無法 得到足夠的機械強度的顧慮。
【發(fā)明內(nèi)容】
[0014] 因此，本發(fā)明的目的在于提供一種能夠得到足夠的機械強度的多孔體。
[0015] 本發(fā)明的第1方案為由金屬形成的多孔體，其中，在所述多孔體的至少外表面的 一部分設有由玻璃形成的加強部。
[0016] 本發(fā)明的第2方案為基于第1方案的發(fā)明，其中，所述加強部形成為覆蓋所述多孔 體的彼此相對的至少兩個側(cè)面。
[0017] 本發(fā)明的第3方案為基于第2方案的發(fā)明，其中，所述兩個側(cè)面分別具有將所述 多孔體的表面的緣部沿厚度方向壓扁而形成的凸部，所述加強部形成為覆蓋所述凸部的頂 面。
[0018] 本發(fā)明的第4方案為基于第1方案的發(fā)明，其中，所述加強部為設置于所述多孔體 的一表面的線狀部。
[0019] 本發(fā)明的第5方案為基于第4方案的發(fā)明，其中，所述線狀部形成為蛇行的形狀。
[0020] 本發(fā)明的第6方案為基于第4方案的發(fā)明，其中，所述加強部具有多個直線狀的所 述線狀部，多個所述線狀部彼此平行配置。
[0021] 在本發(fā)明的第1方案的多孔體中，即使不降低多孔體的孔隙率，也能夠通過在多 孔體的外表面的一部分設置由玻璃形成的加強部來得到足夠的機械強度。
[0022] 在本發(fā)明的第2方案的多孔體中，通過形成覆蓋多孔體的彼此相對的至少兩個側(cè) 面的加強部，能夠提高設有加強部的側(cè)面部分的強度。
[0023] 本發(fā)明的第3方案的多孔體中，通過將加強部設置于凸部的頂面，能夠防止加強 部因填充漿料之后進行的社制而被破壞。
[0024] 在本發(fā)明的第4及第5方案的多孔體中，通過由設置于多孔體的一表面的線狀部 構成加強部，能夠提高一表面的強度。
[00巧]在本發(fā)明的第6方案的多孔體中，通過設置具有多個彼此平行配置的直線狀的線 狀部的加強部，能夠在與配置有線狀部的方向正交的方向上提高多孔體的彎曲強度。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0026] 圖1中的圖1A是表示本發(fā)明的第1實施方式所涉及的多孔體的概略立體圖，圖1B 是圖1A中的IB-IB向剖視圖。
[0027] 圖2中的圖2A是表示本發(fā)明的第2實施方式所涉及的多孔體的概略立體圖，圖2B 是圖2A中的IIB-IIB向剖視圖。
[002引圖3是表示多孔體的凸部的制造方法的概略立體圖，圖3A是表示凸部的形成位置 的圖，圖3B是表示凸部的形成后的圖。
[0029] 圖4是表示圖2所示的多孔體的壓縮方法的說明圖。
[0030] 圖5是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的多孔體的概略立體圖。
[0031] 圖6是圖5中的V-V向剖視圖，圖6A是表示加強部的形態(tài)（1)的圖，圖6B是表示 加強部的形態(tài)（2)的圖，圖6C是表示加強部的形態(tài)（3)的圖。
[0032] 圖7是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的變形例1的立體圖。
[0033] 圖8是表示本發(fā)明的第3實施方式所涉及的變形例2的立體圖。
[0034] 圖9是表示比較例4的立體圖。
[003引附圖標記說明：
[003引 1-多孔體，3A、3B-金屬骨架，5-加強部，7-多孔體，11-加強部，15-凸部，19-搬 運臺，2U23-親，25-多孔體，29A、29B、29C-加強部，30-線狀部，31-多孔體，35-線狀部， 37-多孔體，41-線狀部。
【具體實施方式】
[0037] W下，參考附圖對本發(fā)明的實施方式進行詳細說明。
[00測 1.第1實施方式
[0039] 圖1所示的多孔體1具備H維網(wǎng)絡結(jié)構的板狀金屬骨架3A及設置于該金屬骨架 3A的加強部5。多孔體1優(yōu)選使用具有70% W上的孔隙率的金屬骨架3A。
[0040] 金屬骨架3A由鉛、銅、銀、金、笛、媒、鐵、鐵或不鎊鋼等形成。金屬骨架3A具有金 屬構架及大量形成的孔。金屬骨架3A為了得到所希望的孔隙率而選擇各種孔徑。大量的 孔彼此相連。
[0041] 加強部5形成為包圍板狀金屬骨架3A的側(cè)面。目P，加強部5設置為分別覆蓋金屬 骨架3A的4個側(cè)面。加強部5通過將玻璃浸透在金屬骨架3A的孔中而形成。
[0042] 接著，對如上構成的多孔體1的制造方法進行說明。首先，將使玻璃料分散于溶劑 中而成的玻璃漿料涂布于金屬骨架3A的4個側(cè)面。接著，將金屬骨架3A加熱至規(guī)定溫度 例如lOCrC W下，由此使溶劑蒸發(fā)，將玻璃料固化于金屬骨架上。之后，將金屬骨架3A加熱 至玻璃的軟化點W上的溫度。如此一來，玻璃料烙化，并從金屬骨架3A的表面通過孔向內(nèi) 部浸透。經(jīng)過規(guī)定時間后，冷卻金屬骨架，恢復室溫。由此，玻璃W從金屬骨架3A的4個側(cè) 面向內(nèi)部浸透的狀態(tài)固化而形成加強部5。通過如上，能夠制造多孔體1。
[0043] 玻璃從金屬骨架3A的側(cè)面向內(nèi)部浸透的深度可根據(jù)加熱至玻璃的軟化點W上的 溫度時的溫度及時間等適當?shù)剡M行選擇。順便說一下，當將金屬骨架3A的厚度設為1mm左 右時，通過將從金屬骨架3A的側(cè)面向內(nèi)部浸透的玻璃的深度同樣設為1mm左右，從而金屬 骨架3A的孔彼此相連，因此所形成的加強部5可W說是直徑為1mm的線狀。
[0044] 如上構成的多孔體1通過W包圍金屬骨架3A的側(cè)面的方式設置有由玻璃形成的 加強部5,能夠得到足夠的機械強度。因此，當多孔體1用作例如裡離子二次電池的集電體 時，即使重量因填充活性物質(zhì)而增加，也能夠在制造工序中的搬運時防止缺損和裂紋等。
[0045] 加強部5通過使玻璃浸透在金屬骨架3A的孔中而形成。由此，多孔體1不會使孔 隙率下降且不會使整體厚度增加而能夠提高機械強度。加強部5由于由玻璃形成，即使接 觸藥品也不會劣化，因此能夠得到足夠的機械強度。
[0046] 另外，本實施方式中，對加強部5設置為覆蓋金屬骨架3A的4個側(cè)面的情況進行 了說明，但本發(fā)明并不限于此，也可W僅在4個側(cè)面中的相對的兩個側(cè)面進行設置。
[0047] 2.第2實施方式
[0048] 接著，對第2實施方式所涉及的多孔體進行說明。另外，對于與上述第1實施方式 相同的結(jié)構標注相同的附圖標記，并省略說明。
[0049] 圖2所示的多孔體7具備H維網(wǎng)絡結(jié)構的板狀金屬骨架3B及設置于該金屬骨架 3B的加強部11。
[0050] 本實施方式所涉及的金屬骨架3B形成為帶狀，在寬度方向的側(cè)面分別形成有凸 部15,該一點與上述第1實施方式不同。加強部11形成于金屬骨架3B的凸部15。尤其， 加強部11形成于凸部15的厚度W的面（將其稱為"頂面")16上。目P，加強部11形成為在 金屬骨架3B的全長上覆蓋凸部15。
[0051] 對如上構成的多孔體7的制造方法進行說明。首先，準備圖3A所示的帶狀金屬骨 架3B。而且，對于金屬骨架3B的沿長邊方向的兩個側(cè)面，使用親壓機等，將從寬度方向的側(cè) 面起一定區(qū)域從金屬骨架3B的上下兩個表面向附圖中的箭頭方向按壓而分別壓扁一定深 度。由此，在金屬骨架3B的兩個側(cè)面形成凸部15 (圖3B)。將凸部15中的金屬骨架3B的 厚度方向的變形量分別設為
[0052] 接著，在金屬骨架3B的全長上，在凸部15的頂面16形成加強部11 (參考圖2)。 加強部11可通過與上述的第1實施方式的加強部5的玻璃制造方法相同的方法進行制造。 如此一來，能夠制造多孔體7。
[0053] 如上構成的多孔體7在金屬骨架3B的凸部15的頂面16設有由玻璃形成的加強 部11，因此能夠得到與上述第1實施方式相同的效果。
[0054] 順便說一下，當將多孔體7用作裡離子二次電池的集電體時，填充包含活性物質(zhì) 和導電助劑的漿料，并進行干燥。接著，如圖4所示，多孔體7在搬運臺19上移動的同時在 親21、23之間行走，由此在厚度方向上被社制。此時的金屬骨架3B的厚度方向的變形量 A ti、A t2小于用于形成上述凸部15的變形量ti、t2。因此，多孔體7通過將加強部11設 置于凸部15的頂面16,能夠防止加強部11因填充漿料之后進行的社制而被破壞。由此，多 孔體7即使在填充漿料并進行社制之后，也能夠得到足夠的機械強度。
[005引 3.第3實施方式
[0056] 接著，對第3實施方式所涉及的多孔體進行說明。另外，對于與上述第1實施方式 相同的結(jié)構標注相同的附圖標記，并省略說明。
[0057] 圖5所示的多孔體25具備H維網(wǎng)絡結(jié)構的板狀金屬骨架3A及設置于該金屬骨架 3A的加強部29A。
[0058] 本實施方式所涉及的加強部29A為在金屬骨架3A的一表面由玻璃形成的線狀部 30。線狀部30形成為從金屬骨架3A的一表面的一端朝向另一端左右蛇行的形狀。線狀部 30在折返部分處形成為緩慢彎曲。
[0059] 對如上構成的多孔體25的制造方法進行說明。首先，將使玻璃料分散于溶劑中而 成的玻璃漿料涂布于金屬骨架3A的一表面，并從一表面的一端朝向另一端W左右蛇行的 形狀進行涂布。接著，與上述第1實施方式同樣地進行加熱而將玻璃料固化于金屬骨架3A 上。另外，將金屬骨架3A加熱至玻璃的軟化點W上的溫度，使該玻璃向金屬骨架3A的內(nèi)部 浸透。
[0060] 玻璃向金屬骨架3A內(nèi)部浸透的深度可根據(jù)加熱至玻璃的軟化點W上的溫度時的 溫度及時間適當?shù)剡M行控制。例如，就玻璃從金屬骨架3A的一表面向內(nèi)部浸透的深度而 言，如圖6A所示，可W較淺地設置在金屬骨架3A的一表面的極附近，也可W如圖她所示， 設置至金屬骨架3A的厚度方向的中央部附近。并且，如圖6C所示，加強部29A的玻璃的深 度還可W設為到達金屬骨架3A的另一表面。加強部29A中，玻璃全部浸透至金屬骨架3A 內(nèi)，加強部29A的表面并未從金屬骨架3A的表面凸出。
[0061] 最后，冷卻金屬骨架3A,恢復室溫。由此，玻璃固化而在金屬骨架3A的一表面形成 由線狀部30構成的加強部29A，該線狀部從一表面的一端朝向另一端W左右蛇行的形狀形 成。
[0062] 順便說一下，當將多孔體7用作裡離子二次電池的集電體時，可從金屬骨架3A的 一表面、另一表面或兩個表面填充包含活性物質(zhì)和導電助劑的漿料。例如，如圖6A及6B所 示，當加強部29A未達到金屬骨架3A的另一側(cè)表面時，優(yōu)選從另一側(cè)表面填充漿料。
[0063] 如上構成的多孔體25在金屬骨架3A的一表面設有由玻璃形成的加強部29A,因此 能夠得到與上述第1實施方式相同的效果。
[0064] 本實施方式中，加強部29A由線狀部30形成，因此能夠抑制玻璃的使用量。因此， 多孔體25能夠抑制整體質(zhì)量增加，同時提高機械強度。
[0065] 本實施方式中，對加強部為從一表面的一端朝向另一端W左右蛇行的形狀形成的 線狀部的情況進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。例如，如圖7所示，加強部29B也可W為 從一表面的一端朝向另一端W左右蛇行的形狀形成的線狀部35并在折返部分形成為尖頂 形狀。
[0066] 并且，如圖8所示，加強部29C可W具有多個直線狀的線狀部41，并將該線狀部41 配置為彼此平行。并且，當適用于形成為帶狀的金屬骨架3B時，與金屬骨架3B的長邊方向 平行地形成線狀部41，該樣能夠防止將金屬骨架3B卷繞成卷時發(fā)生裂紋等，因此優(yōu)選。
[0067] 4.變形例
[0068] 本發(fā)明并不限定于上述實施方式，在本發(fā)明宗旨的范圍內(nèi)可適當?shù)剡M行變更。例 女口，在上述實施方式中，對加強部形成為玻璃浸透至金屬骨架但未從金屬骨架的表面凸出 的情況進行了說明，但本發(fā)明并不限于此。加強部也可W形成為玻璃的一部分殘留在金屬 骨架的表面且從金屬骨架的表面凸出。
[006引 5.實施例
[0070] 分別制造與上述第1?第3實施方式對應的多孔體，并進行評價。金屬骨架 中，設厚度為1.0mm、寬度為100mm、長度為100mm、孔隙率為85%，分別由鉛、銅和不鎊鋼 (SUS304)形成。加強部使用玻璃料（旭硝子公司制造，KP3103,軟化溫度315°C，線膨脹系 數(shù) 13. 5X10-6/C )。
[0071] 首先，將漿料化的玻璃料填充于手槍式噴射機中，并涂布于金屬骨架。接著，在 33(TC的干燥爐中將金屬骨架加熱15分鐘，使溶劑蒸發(fā)，并使玻璃固化而制造多孔體。W涂 布于金屬骨架的玻璃料的質(zhì)量成為0. Ig/cm的方式調(diào)整噴射機的噴射量。
[0072] 與第1實施方式對應地，將在金屬骨架的寬度方向的兩個側(cè)面（兩處）設置加強 部，金屬骨架的材質(zhì)為鉛的試樣設為實施例1，銅的試樣設為實施例2, SUS304的試樣設為 實施例3。與第2實施方式對應地，將在金屬骨架的寬度方向的兩個側(cè)面形成凸部并在該凸 部設置加強部，金屬骨架的材質(zhì)為鉛的試樣設為實施例4。
[0073] 與第3實施方式對應地，在金屬骨架的表面沿寬度方向設置蛇行的線狀部，金屬 骨架的材質(zhì)為鉛，加強部的折返部的形狀為彎曲狀，將圖6A的形態(tài)的試樣設為實施例5,圖 6B的形態(tài)的試樣設為實施例6,圖6C的形態(tài)的試樣設為實施例7。并且，將折返部的形狀為 尖頂形狀且與圖6B對應的形態(tài)的試樣設為實施例8。另外，將具有5個在長度方向上平行 配置的直線狀的線狀部的試樣設為實施例9。
[0074] 將針對實施例1?3僅僅改變?yōu)椴恍纬杉訌姴吭撘稽c的試樣分別設為比較例1? 3。
[00巧]另外，制作圖9所示的試樣100,設為比較例4。試樣100的金屬骨架101由寬度 100mm、長度100mm、孔隙率85%的銅形成。在金屬骨架101的從寬度方向的兩個側(cè)部103、 104起10mm的部分，W縫口間隔成為10mm的方式縫設兩條外徑為0. 2mm的銅線102。使縫 設有銅線102的金屬骨架101通過間隙為1. 0mm的親壓機，將銅線102部分的厚度調(diào)整為 與金屬骨架101的厚度相同。
[0076] 通過測定如上制造的多孔體的斷裂強度來進行評價。斷裂強度通過拉伸試驗進行 巧1|定。在多孔體的長度方向的兩端部處，選取寬度lOOmmX長度10mm的區(qū)域，W 5mm/min 的速度對多孔體施加力。將其結(jié)果示于表1。
[0077] [表 1]
[0078]
【權利要求】
1. 一種多孔體，其由金屬形成，其特征在于， 在所述多孔體的至少外表面的一部分設有由玻璃形成的加強部。
2. 根據(jù)權利要求1所述的多孔體，其特征在于， 所述加強部形成為覆蓋所述多孔體的彼此相對的至少兩個側(cè)面。
3. 根據(jù)權利要求2所述的多孔體，其特征在于， 所述兩個側(cè)面分別具有將所述多孔體的表面的緣部沿厚度方向壓扁而形成的凸部， 所述加強部形成為覆蓋所述凸部的頂面。
4. 根據(jù)權利要求1所述的多孔體，其特征在于， 所述加強部為設置于所述多孔體的一表面的線狀部。
5. 根據(jù)權利要求4所述的多孔體，其特征在于， 所述線狀部形成為蛇行的形狀。
6. 根據(jù)權利要求4所述的多孔體，其特征在于， 所述加強部具有多個直線狀的所述線狀部， 多個所述線狀部彼此平行配置。
【文檔編號】H01M4/80GK104466194SQ201410346383
【公開日】2015年3月25日 申請日期:2014年7月21日 優(yōu)先權日:2013年9月19日
【發(fā)明者】秋草順, 木津賢一, 磯部毅, 和田正弘 申請人:三菱綜合材料株式會社