JPH01311559A - アルカリ電池用セパレータ - Google Patents
アルカリ電池用セパレータInfo
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- JPH01311559A JPH01311559A JP63139369A JP13936988A JPH01311559A JP H01311559 A JPH01311559 A JP H01311559A JP 63139369 A JP63139369 A JP 63139369A JP 13936988 A JP13936988 A JP 13936988A JP H01311559 A JPH01311559 A JP H01311559A
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- JP
- Japan
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- separator
- nonwoven fabric
- synthetic resin
- vinylon
- reinforcing synthetic
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
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- H01M50/429—Natural polymers
-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
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- H—ELECTRICITY
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0014—Alkaline electrolytes
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- 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
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
（産業上の利用分野）
この発明は、低水銀化のためにＡｇその他の有用金属元
素を含む亜鉛合金粉末を負極活物質として用いたアルカ
リ電池に関し、特にこの負極活物質と、正極合剤とを区
画するセパレータの改良に関する。
素を含む亜鉛合金粉末を負極活物質として用いたアルカ
リ電池に関し、特にこの負極活物質と、正極合剤とを区
画するセパレータの改良に関する。
（従来の技術）
Ｚｎを水化するための水銀は、一種の公害物質であると
ころから、現在では水銀の含有量を低下させるための亜
鉛合金の開発が種々なされている。
ころから、現在では水銀の含有量を低下させるための亜
鉛合金の開発が種々なされている。
そのなかで、とりわけｐｂを含む亜鉛合金は、アルカリ
電解液中での水素ガスの発生が抑制され、低汞化のため
の有力な材料であることが注目されている。
電解液中での水素ガスの発生が抑制され、低汞化のため
の有力な材料であることが注目されている。
また、ＡＪ２とともにＰｂ、Ｉｎ、Ｇａ、ＴＪ２のうち
の一種以上をＺｎに微量添加した亜鉛合金は水素ガス発
生抑制効果が更に大きく、例えば、水化度１．５％とい
った低汞化用亜鉛合金として実用化されている。
の一種以上をＺｎに微量添加した亜鉛合金は水素ガス発
生抑制効果が更に大きく、例えば、水化度１．５％とい
った低汞化用亜鉛合金として実用化されている。
しかしながら、前記ＡＪを含有する亜鉛合金を負極活物
質として用いた低氷化アルカリ電池においては、ある放
電条件で急速に放電性能低下現象が発生する場合があり
、問題となっている。
質として用いた低氷化アルカリ電池においては、ある放
電条件で急速に放電性能低下現象が発生する場合があり
、問題となっている。
この現象は、特に軽負荷放電時で特異的に発現している
が、これら放電性能の低下した電池の内部を分解して調
べた結果、放電生成物によって内部短絡を起こしている
ことが判明した。
が、これら放電性能の低下した電池の内部を分解して調
べた結果、放電生成物によって内部短絡を起こしている
ことが判明した。
この原因としては、ＡＪを含む低木化亜鉛合金が、特定
の電流で放電されることによって導電性をもった特異な
反応生成物の結晶が析出し、この結晶が生長してセパレ
ータを貫通し、その結果短絡現象を引き起こすのであろ
うと考えられている。
の電流で放電されることによって導電性をもった特異な
反応生成物の結晶が析出し、この結晶が生長してセパレ
ータを貫通し、その結果短絡現象を引き起こすのであろ
うと考えられている。
従って、この対策として考えられることは、亜鉛合金の
組成の変更や、特異な結晶の析出に対して抑制効果のあ
る添加剤の添加などにより解決を図る方法と、物理的な
方法、すなわちセパレータを構成する不織布の繊維を密
にして結晶の生長を妨げることによって内部短絡を封す
る方法がある。
組成の変更や、特異な結晶の析出に対して抑制効果のあ
る添加剤の添加などにより解決を図る方法と、物理的な
方法、すなわちセパレータを構成する不織布の繊維を密
にして結晶の生長を妨げることによって内部短絡を封す
る方法がある。
この発明は後者のセパレータを工夫することによって内
部短絡現象を防止しようとするものである。
部短絡現象を防止しようとするものである。
しかし、不織布の繊維密度を高めるためには以下の問題
を解決する必要があった。
を解決する必要があった。
（発明が解決しようとする課題）
アルカリ電池のセパレータが必要とする電解液の保液率
、吸液速度などの諸特性を保持しつつ、繊維密度を必要
なだけ高めた一不織布を安定して製造することは、技術
的及び経済的に困難な点が多く、未だ完全な形で実用化
はなされていない。
、吸液速度などの諸特性を保持しつつ、繊維密度を必要
なだけ高めた一不織布を安定して製造することは、技術
的及び経済的に困難な点が多く、未だ完全な形で実用化
はなされていない。
したがって、不織布の繊維密度を高めるのと同じ効果を
得ようとすると、従来に較べて、不織布の厚さを増すか
巻き重ね回数を多くしなければならず、その結果、セパ
レータの厚みが増してしまう。
得ようとすると、従来に較べて、不織布の厚さを増すか
巻き重ね回数を多くしなければならず、その結果、セパ
レータの厚みが増してしまう。
そして、セパレータの厚みが増すと負極活物質及び正極
合剤の充填量が減するので、放電性能や貯蔵性などの一
般的性能を大幅に低下させる原因となっていた。
合剤の充填量が減するので、放電性能や貯蔵性などの一
般的性能を大幅に低下させる原因となっていた。
この発明は以上の間層点に鑑みてなされたもので、イオ
ン透過性、保液性を確保した上セパレータの補強を図り
、特異現象による内部短絡を防、止するようにしたアル
カリ電池用セパレータを提供することを目的とするもの
である。
ン透過性、保液性を確保した上セパレータの補強を図り
、特異現象による内部短絡を防、止するようにしたアル
カリ電池用セパレータを提供することを目的とするもの
である。
（課題を解決するための手段）
前記目的を達成するため、この発明は、ＡＩおよび少な
くともＰｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔぶのうちの一種以上を含む
水化度１，５％以下の亜鉛合金粉末を負極活物質として
用い、電池内部で前記負極活物質と正極合剤とを筒形の
セパレータを介して対向させたアルカリ電池において、
前記セパレータは、ビニロンとパルプとを混抄した不織
布、またはビニロン不織布からなり、この不織布に補強
用合成樹脂を付着させたことを要旨とする。
くともＰｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔぶのうちの一種以上を含む
水化度１，５％以下の亜鉛合金粉末を負極活物質として
用い、電池内部で前記負極活物質と正極合剤とを筒形の
セパレータを介して対向させたアルカリ電池において、
前記セパレータは、ビニロンとパルプとを混抄した不織
布、またはビニロン不織布からなり、この不織布に補強
用合成樹脂を付着させたことを要旨とする。
補強用合成樹脂としてはポリエチレン、またはポリフッ
化エチレンを用いることができる。
化エチレンを用いることができる。
また、その付着量は、不織布の重量に対し１゜０〜５．
０ｗｔ％が望ましい範囲である。
０ｗｔ％が望ましい範囲である。
（作 用）
補強用合成樹脂が付着したセパレータは、それ自体が合
成樹脂による補強効果によって強化され、繊維の目が詰
まった状態となるが、付着量を適度に設定することによ
ってイオン透過性、保液性が確保された上に繊維の補強
を行う。
成樹脂による補強効果によって強化され、繊維の目が詰
まった状態となるが、付着量を適度に設定することによ
ってイオン透過性、保液性が確保された上に繊維の補強
を行う。
したがって、特定の負荷放電による特異な結晶の生長お
よびセパレータ貫通を妨げ、内部短絡を防止する。
よびセパレータ貫通を妨げ、内部短絡を防止する。
（実 施 例）
この発明のセパレータを含むＬＲ６形アルカリ電池の構
造は、第１図に示す一般的構造となっている。
造は、第１図に示す一般的構造となっている。
このアルカリ電池は、有底円筒型の電池ケース１の上部
開口の内周部を負極端子板２の周縁フランジ部に封口ガ
スケット３を介して絞り加工、カール加工などによって
カシメ付け、電池内部を密封している。
開口の内周部を負極端子板２の周縁フランジ部に封口ガ
スケット３を介して絞り加工、カール加工などによって
カシメ付け、電池内部を密封している。
電池内部には、上端を前記封口ガスケット３の中心を貫
通して前記負極端子板２に電気的接続した集電棒４と、
該集電棒４の外周を取巻くようにしてゲル状亜鉛負極５
、及び二酸化マンガンを主体とする正極合剤６が同心状
に充填され、両者間を筒形のセパレータ７で区画した状
態で発電要素を構成している。
通して前記負極端子板２に電気的接続した集電棒４と、
該集電棒４の外周を取巻くようにしてゲル状亜鉛負極５
、及び二酸化マンガンを主体とする正極合剤６が同心状
に充填され、両者間を筒形のセパレータ７で区画した状
態で発電要素を構成している。
前記ゲル状亜鉛負極５はＡｊ７および少なくともＰｂ、
Ｉｎ、Ｇａ、ＴＪ２の内の一種以上を含む水化度１．５
％以下の亜鉛合金粉末を、ゲル状アルカリ電解液に混合
分散したものである。
Ｉｎ、Ｇａ、ＴＪ２の内の一種以上を含む水化度１．５
％以下の亜鉛合金粉末を、ゲル状アルカリ電解液に混合
分散したものである。
ゲル状電解液は、水酸化カリウム溶液とＣＭＣ等のゲル
化剤からなる組成であり、このゲル状電解液に前記氷化
亜鉛合金粉末を混合分散しである。
化剤からなる組成であり、このゲル状電解液に前記氷化
亜鉛合金粉末を混合分散しである。
前記セパレータ７は、パルプ、ビニロンｔ−ホＩＪビニ
ルアルコールバインダーとともに混抄したもの、あるい
はビニロン単体からなる不織布を材料として用いたもの
である。
ルアルコールバインダーとともに混抄したもの、あるい
はビニロン単体からなる不織布を材料として用いたもの
である。
そして、この不織布にはポリエチレン、あるいはポリフ
ッ化エチレンなどの補強用合成樹脂が付着されることに
よって、強化されている。
ッ化エチレンなどの補強用合成樹脂が付着されることに
よって、強化されている。
付着方法としては、補強用合成樹脂がポリエチレンある
いはポリフッ化エチレンの場合には、いずれもポリエチ
レンエマルジョン溶液またはポリフッ化エチレンエマル
ジョン溶液中に前記不織布をディッピングし、引き上げ
た後乾燥することによって強化された不織布を得られる
。
いはポリフッ化エチレンの場合には、いずれもポリエチ
レンエマルジョン溶液またはポリフッ化エチレンエマル
ジョン溶液中に前記不織布をディッピングし、引き上げ
た後乾燥することによって強化された不織布を得られる
。
付着量を左右する因子は、エマルジョン溶液の濃度、デ
ィッピング時間である。
ィッピング時間である。
そして、この不織布を筒形に形成し、底部に蓋を固定す
ることでセパレータ７に形成されることになる。
ることでセパレータ７に形成されることになる。
前記補強用合成樹脂の付着量は、不織布重量に対して１
．０〜５．０ｗｔ％の範囲が望ましい。
．０〜５．０ｗｔ％の範囲が望ましい。
何故ならば、付着量が１．０ｗｔ％を下回った場合には
、イオン透過性、保液性は十分に保たれるものの、繊維
間の隙間は未処理のものと同様に大きく保たれたままと
なり、放電生成物の貫通を十分に防止出来なくなる。
、イオン透過性、保液性は十分に保たれるものの、繊維
間の隙間は未処理のものと同様に大きく保たれたままと
なり、放電生成物の貫通を十分に防止出来なくなる。
逆に付着量が５．Ｏｖｔ％を上回った場合は、繊維間の
隙間は十分に小さくなり、保液性は十分に保たれ、放電
生成物が貫通しにくくなるが、保液性およびイオン透過
性が十分でなくなり、内部抵抗が増大し、放電性能が減
少する。
隙間は十分に小さくなり、保液性は十分に保たれ、放電
生成物が貫通しにくくなるが、保液性およびイオン透過
性が十分でなくなり、内部抵抗が増大し、放電性能が減
少する。
したがって、その付着量は以上の範囲内に限定される。
測定結果１
前述のディッピング方法によってポリエチレンの付着量
を変えた以上の構成のセパレータ７を用いた本発明のＬ
Ｒ６形アルカリ電池と、本発明の範囲の上下限を越えた
セパレータを用いたアルカリ電池および従来のセパレー
タを用いた水化度３％のアルカリ電池とで、最も異状が
発生しやすい軽負荷放電特性である７５Ωでの放電持続
時間、および通常の負荷放電である１０Ω負荷放電持続
時間を比較測定した結果、以下の表１および第２図に示
す測定値を得られた。
を変えた以上の構成のセパレータ７を用いた本発明のＬ
Ｒ６形アルカリ電池と、本発明の範囲の上下限を越えた
セパレータを用いたアルカリ電池および従来のセパレー
タを用いた水化度３％のアルカリ電池とで、最も異状が
発生しやすい軽負荷放電特性である７５Ωでの放電持続
時間、および通常の負荷放電である１０Ω負荷放電持続
時間を比較測定した結果、以下の表１および第２図に示
す測定値を得られた。
なおサンプルとして作製した亜鉛負極としてはいずれも
水化度１，０％、６００ｐｐ−−１，５００ｐｐｍ−Ｐ
ｂ 、 ２００ ｐｐｍ−１ｎを含有する汞化亜鉛
合金粉末を用い、従来品は、水化度３％、５００ｐｐｍ
−Ｐ ｂ 、 ２００ ｐｐｍ−Ｉ ｎの氷化亜鉛合
金粉末を用いた。
水化度１，０％、６００ｐｐ−−１，５００ｐｐｍ−Ｐ
ｂ 、 ２００ ｐｐｍ−１ｎを含有する汞化亜鉛
合金粉末を用い、従来品は、水化度３％、５００ｐｐｍ
−Ｐ ｂ 、 ２００ ｐｐｍ−Ｉ ｎの氷化亜鉛合
金粉末を用いた。
表１
条 件＝ ２０℃における放電持続時間（終止電圧０，
９Ｖ） 但し、従来品を１００としてその指数で示す。
９Ｖ） 但し、従来品を１００としてその指数で示す。
また、第２図のグラフに示すように、付着量が多くなる
に連れ、保液率は低下し、逆に内部抵抗は増大する。
に連れ、保液率は低下し、逆に内部抵抗は増大する。
したがって、図からも両者の交点付近であって、変極点
以下が有効範囲であり、１，０〜５．Ｏｖｔ％の範囲が
有効となっている。
以下が有効範囲であり、１，０〜５．Ｏｖｔ％の範囲が
有効となっている。
測定結果２
次に同一要領でポリフッ化エチレンの付着量を変えたセ
パレータ７を用いた本発明のＬＲ６形アルカリ電池と、
本発明の範囲の上下限を越えたセパレータを用いたアル
カリ電池および従来のセパレータを用いた水化度３％の
アルカリ電池とで、最も異状が発生しやすい軽負荷放電
特性である７５Ωでの放電持続時間、および通常の負荷
放電である１０Ω負荷放電持続時間を比較測定した結果
、以下の表２および第３図に示す測定値を得られた。
パレータ７を用いた本発明のＬＲ６形アルカリ電池と、
本発明の範囲の上下限を越えたセパレータを用いたアル
カリ電池および従来のセパレータを用いた水化度３％の
アルカリ電池とで、最も異状が発生しやすい軽負荷放電
特性である７５Ωでの放電持続時間、および通常の負荷
放電である１０Ω負荷放電持続時間を比較測定した結果
、以下の表２および第３図に示す測定値を得られた。
なおサンプルとして作製した亜鉛負極としては実施例１
と同様にいずれも汞化度１．０％、６００ ９９ｍ−Ａ
Ｎ 、 ５ ０ ｏｐｐｍ−ｐ ｂ、
２ ０ ｏｐｐｌ−ｔ ｎ を含有する汞化亜鉛
合金粉末を用い、従来品は、水化度３％、 ５００ｐ
ｐｍ−Ｐ ｂ、 ２００ｐｐｍ−Ｉ ｎの汞化亜鉛合
金粉末を用いた。
と同様にいずれも汞化度１．０％、６００ ９９ｍ−Ａ
Ｎ 、 ５ ０ ｏｐｐｍ−ｐ ｂ、
２ ０ ｏｐｐｌ−ｔ ｎ を含有する汞化亜鉛
合金粉末を用い、従来品は、水化度３％、 ５００ｐ
ｐｍ−Ｐ ｂ、 ２００ｐｐｍ−Ｉ ｎの汞化亜鉛合
金粉末を用いた。
表２
条 件＝ ２０℃における放電持続時間（終止電圧０，
９Ｖ） 但し、従来品を１００としてその指数で示す。
９Ｖ） 但し、従来品を１００としてその指数で示す。
また、第３図のグラフに示すように、付着量が多くなる
に連れ、保液率は低下し、逆に内部抵抗は増大する。
に連れ、保液率は低下し、逆に内部抵抗は増大する。
したがって、図からも両者の交点付近であって、変極点
以下が有効範囲であり、前記実施例１と同様に１，０〜
５．０ｗ１％の範囲が有効となっている。
以下が有効範囲であり、前記実施例１と同様に１，０〜
５．０ｗ１％の範囲が有効となっている。
（発明の効果）
以上の各表およびグラフに示す結果からも明らかなよう
に、本発明に係るセパレータを用いたアルカリ電池では
、７５Ω連続放電における放電持続時間が未処理のもの
に比較して各段に向上し、問題なく水銀量を低減できる
ことを確認した。
に、本発明に係るセパレータを用いたアルカリ電池では
、７５Ω連続放電における放電持続時間が未処理のもの
に比較して各段に向上し、問題なく水銀量を低減できる
ことを確認した。
そして、このことは、繊維間に付着した補強用合成樹脂
が繊維の目を詰まらせることにより放電反応によって析
出する特異な結晶の生長を妨げ、内部短絡を防止するも
のと考えられる。
が繊維の目を詰まらせることにより放電反応によって析
出する特異な結晶の生長を妨げ、内部短絡を防止するも
のと考えられる。
第１図は本発明に係るアルカリ電池の断面図、第２図は
補強用合成樹脂としてポリエチレンを用いた場合の付着
量と保液率および内部抵抗の関係を示すグラフ、第３図
は補強用合成樹脂としてポリフッ化エチレンを用いた場
合の付着量と保液率および内部抵抗の関係を示すグラフ
である。 １・・・正極缶 ２・・・負極端子板３・・・
封口ガスケット ４・・・集電棒５・・・ゲル状亜鉛負
極 ６・・・正極合剤７・・・セパレータ 特許出願人 富士電気化学株式会社代 理 人
弁理士 −色 健 補間 弁理士
松 本 雅 利第１図 ノ ｌ′ 第２図 イ：１１ １ （”／１ｚｖｂ−タ）ｘｚθｏ ｗｔ
％第３図 Ｄ ５ １０
／ｆ ２０付清 ９
（ｔ：ｑｙ−乙一千り２６７部−ｙ）ｘ ／り□ ｗ
ｔＺ−３４：−
補強用合成樹脂としてポリエチレンを用いた場合の付着
量と保液率および内部抵抗の関係を示すグラフ、第３図
は補強用合成樹脂としてポリフッ化エチレンを用いた場
合の付着量と保液率および内部抵抗の関係を示すグラフ
である。 １・・・正極缶 ２・・・負極端子板３・・・
封口ガスケット ４・・・集電棒５・・・ゲル状亜鉛負
極 ６・・・正極合剤７・・・セパレータ 特許出願人 富士電気化学株式会社代 理 人
弁理士 −色 健 補間 弁理士
松 本 雅 利第１図 ノ ｌ′ 第２図 イ：１１ １ （”／１ｚｖｂ−タ）ｘｚθｏ ｗｔ
％第３図 Ｄ ５ １０
／ｆ ２０付清 ９
（ｔ：ｑｙ−乙一千り２６７部−ｙ）ｘ ／り□ ｗ
ｔＺ−３４：−
Claims (4)
- （１）Ａｌおよび少なくともＰｂ、Ｉｎ、Ｇａ、Ｔｌの
うちの一種以上を含む汞化度１．５％以下の亜鉛合金粉
末を負極活物質として用い、電池内部で前記負極活物質
と正極合剤とを筒形のセパレータを介して対向させたア
ルカリ電池において、前記セパレータは、ビニロンとパ
ルプとを混抄した不織布、またはビニロン不織布からな
り、この不織布に補強用合成樹脂を付着させたことを特
徴とするアルカリ電池用セパレータ。 - （２）前記補強用合成樹脂は、ポリエチレンであること
を特徴とする請求項１記載のアルカリ電池用セパレータ
。 - （３）前記補強用合成樹脂はポリフッ化エチレンである
ことを特徴とする請求項１記載のアルカリ電池用セパレ
ータ。 - （４）前記補強用合成樹脂の付着量は、前記不織布の重
量に対し１．０〜５．０ｗｔ％であることを特徴とする
請求項１ないし３のいずれかに記載のアルカリ電池用セ
パレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63139369A JPH01311559A (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | アルカリ電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP63139369A JPH01311559A (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | アルカリ電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH01311559A true JPH01311559A (ja) | 1989-12-15 |
Family
ID=15243723
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP63139369A Pending JPH01311559A (ja) | 1988-06-08 | 1988-06-08 | アルカリ電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH01311559A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003038928A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-08 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical cell with reinforced separator |
-
1988
- 1988-06-08 JP JP63139369A patent/JPH01311559A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003038928A1 (en) * | 2001-10-26 | 2003-05-08 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical cell with reinforced separator |
| US6828061B2 (en) | 2001-10-26 | 2004-12-07 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical cell with reinforced separator |
| JP2005508070A (ja) * | 2001-10-26 | 2005-03-24 | エヴァレディー バッテリー カンパニー インコーポレイテッド | 強化セパレータを有する電気化学セル |
| CN1310351C (zh) * | 2001-10-26 | 2007-04-11 | 永备电池有限公司 | 具有加强隔板的电化学电池 |
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