JPH06196143A - アルカリ電池用セパレータの製造法 - Google Patents
アルカリ電池用セパレータの製造法Info
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- JPH06196143A JPH06196143A JP43A JP34571492A JPH06196143A JP H06196143 A JPH06196143 A JP H06196143A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 34571492 A JP34571492 A JP 34571492A JP H06196143 A JPH06196143 A JP H06196143A
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- polyolefin
- battery separator
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Abstract
(57)【要約】
【目的】活物質の利用率を向上させガス吸収特性に優れ
たアルカリ電池、とくに密閉形アルカリ電池とするため
のセパレータを得る。 【構成】ポリオレフィンを主とする多孔体とくに不織布
にポリビニルアルコールと界面活性剤溶液を含浸してセ
パレータを得る。
たアルカリ電池、とくに密閉形アルカリ電池とするため
のセパレータを得る。 【構成】ポリオレフィンを主とする多孔体とくに不織布
にポリビニルアルコールと界面活性剤溶液を含浸してセ
パレータを得る。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はニッケル−カドミウム電
池、ニッケル−水素電池などのアルカリ電池に用いるセ
パレータの製造法に関する。
池、ニッケル−水素電池などのアルカリ電池に用いるセ
パレータの製造法に関する。
【０００２】
【従来の技術】各種の電源として使われる電池として鉛
電池とアルカリ電池がある。このうちアルカリ電池は高
信頼性が期待でき、小形軽量化も可能などの理由で小型
のものは各種ポータブル機器用に、大型のものは産業と
して広く使われてきた。
電池とアルカリ電池がある。このうちアルカリ電池は高
信頼性が期待でき、小形軽量化も可能などの理由で小型
のものは各種ポータブル機器用に、大型のものは産業と
して広く使われてきた。
【０００３】このアルカリ電池において、負極の活物質
としてはカドミウム、亜鉛、鉄、水素などが対象となっ
ている。正極としては一部に空気極や酸化銀極なども取
り上げられているが、ほとんどの場合ニッケル極であ
る。そしてポケット式から焼結式に代わって特性が向上
し、さらに密閉化が可能になるとともに用途が広がっ
た。焼結式の他に高容量の発泡式、それにフェルト式な
どが取り上げられ実用化されている。
としてはカドミウム、亜鉛、鉄、水素などが対象となっ
ている。正極としては一部に空気極や酸化銀極なども取
り上げられているが、ほとんどの場合ニッケル極であ
る。そしてポケット式から焼結式に代わって特性が向上
し、さらに密閉化が可能になるとともに用途が広がっ
た。焼結式の他に高容量の発泡式、それにフェルト式な
どが取り上げられ実用化されている。
【０００４】セパレータとしては、主としてポリアミド
の繊維布、不織布、さらにこれらとセロファンやポリビ
ニルアルコールフィルムなどとの併用が採用されてき
た。最近とくに耐アルカリ性や耐酸化性の点でポリオレ
フィン製の繊維布や不織布が一部用いられてきた。なお
密閉形アルカリ電池ではガスの透過が必要であり、フィ
ルム状セパレータは好ましくなく、また電解液の含浸性
の点で好ましい不織布が一般的である。
の繊維布、不織布、さらにこれらとセロファンやポリビ
ニルアルコールフィルムなどとの併用が採用されてき
た。最近とくに耐アルカリ性や耐酸化性の点でポリオレ
フィン製の繊維布や不織布が一部用いられてきた。なお
密閉形アルカリ電池ではガスの透過が必要であり、フィ
ルム状セパレータは好ましくなく、また電解液の含浸性
の点で好ましい不織布が一般的である。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】ところでセパレータと
しては、電気抵抗が低く、耐アルカリ性や耐酸化性に優
れ、さらに電解液の含浸性がよいことなどが要望され、
それに密閉形アルカリ電池ではガスの透過が必要であ
る。
しては、電気抵抗が低く、耐アルカリ性や耐酸化性に優
れ、さらに電解液の含浸性がよいことなどが要望され、
それに密閉形アルカリ電池ではガスの透過が必要であ
る。
【０００６】そこでこれらの条件を満たすものとしてポ
リアミドの繊維布、不織布、さらにこれらとセロファン
やポリビニルアルコールフィルムなどとの併用が採用さ
れてきた。しかしこれらの材料は耐アルカリ性や耐酸化
性の点で問題があるところからポリオレフィン製の微孔
膜、繊維布、それに不織布などが一部用いられてきた。
このうちポリオレフィン製の繊維布や不織布は安価であ
るが、電解液の含浸性の点で不十分であり、その製法上
含まれている界面活性剤は耐電解液性や耐酸化性に劣る
ために長期にわたって親液性を維持できない点が問題で
あった。
リアミドの繊維布、不織布、さらにこれらとセロファン
やポリビニルアルコールフィルムなどとの併用が採用さ
れてきた。しかしこれらの材料は耐アルカリ性や耐酸化
性の点で問題があるところからポリオレフィン製の微孔
膜、繊維布、それに不織布などが一部用いられてきた。
このうちポリオレフィン製の繊維布や不織布は安価であ
るが、電解液の含浸性の点で不十分であり、その製法上
含まれている界面活性剤は耐電解液性や耐酸化性に劣る
ために長期にわたって親液性を維持できない点が問題で
あった。
【０００７】一方、蓄電池に対しては一層の高エネルギ
ー密度、長寿命、急速充電が要望されている。この場
合、電解液量は重要であり、容量、寿命の点では電解液
は多い方がよい。ところが密閉形アルカリ電池では充電
時での負極でのガス吸収の観点からセパレータはガスを
通すことが必要であり、電解液はセパレータに含浸して
用いられているのでその液量には限度がある。密閉形ア
ルカリ電池において寿命を支配する一要因として、セパ
レータにおける電解液不足がある。つまり充放電サイク
ルの初期は問題ないが、充放電の繰り返しにより電極が
膨張したり、あるいは膨張と収縮を繰り返すことにより
電極中へ電解液が吸収され、セパレータには電解液がほ
とんどなくなり、したがって内部抵抗が増して放電時に
電圧低下をもたらす。
ー密度、長寿命、急速充電が要望されている。この場
合、電解液量は重要であり、容量、寿命の点では電解液
は多い方がよい。ところが密閉形アルカリ電池では充電
時での負極でのガス吸収の観点からセパレータはガスを
通すことが必要であり、電解液はセパレータに含浸して
用いられているのでその液量には限度がある。密閉形ア
ルカリ電池において寿命を支配する一要因として、セパ
レータにおける電解液不足がある。つまり充放電サイク
ルの初期は問題ないが、充放電の繰り返しにより電極が
膨張したり、あるいは膨張と収縮を繰り返すことにより
電極中へ電解液が吸収され、セパレータには電解液がほ
とんどなくなり、したがって内部抵抗が増して放電時に
電圧低下をもたらす。
【０００８】本発明は上記の問題に留意し、活物質の利
用率を向上させ、ガス吸収特性のよいアルカリ電池用の
セパレータを提供することを目的とする。
用率を向上させ、ガス吸収特性のよいアルカリ電池用の
セパレータを提供することを目的とする。
【０００９】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するた
め、本発明はセパレータの主材であるポリオレフィンを
主とする多孔体にポリビニルアルコールと界面活性剤を
添加する。
め、本発明はセパレータの主材であるポリオレフィンを
主とする多孔体にポリビニルアルコールと界面活性剤を
添加する。
【００１０】なおポリオレフィンを主とする多孔体とし
ては、ポリエチレンやポリプロピレン製が一般的であり
耐熱性も考慮にいれ、価格も考えるとポリエチレンかポ
リプロピレンの不織布がよい。また親電解液性を向上さ
せるためにポリアミド繊維など親電解液性の繊維が一部
加えられた不織布でもよい。また、ポリビニルアルコー
ルとしてはビニル基の酢酸基をすべて水酸基に変えた完
全鹸化物でもよいが、一部酢酸基を残した部分鹸化物で
もよい。
ては、ポリエチレンやポリプロピレン製が一般的であり
耐熱性も考慮にいれ、価格も考えるとポリエチレンかポ
リプロピレンの不織布がよい。また親電解液性を向上さ
せるためにポリアミド繊維など親電解液性の繊維が一部
加えられた不織布でもよい。また、ポリビニルアルコー
ルとしてはビニル基の酢酸基をすべて水酸基に変えた完
全鹸化物でもよいが、一部酢酸基を残した部分鹸化物で
もよい。
【００１１】また密閉形アルカリ電池のセパレータとす
る場合にはセパレータの主材であるポリオレフィン製多
孔体にポリビニルアルコールと界面活性剤とを添加した
後、余分の液を除く。
る場合にはセパレータの主材であるポリオレフィン製多
孔体にポリビニルアルコールと界面活性剤とを添加した
後、余分の液を除く。
【００１２】ひとつの目安としてポリビニルアルコール
の０．２重量％以下の濃度を用いる場合はそのまま乾燥
してもよいが、それ以上３％程度まででは余分の液を除
くことが好ましい。ポリビニルアルコールの添加量は親
電解液性を重視するか、ガス吸収を重視するかで適宜選
ばれるが、３％以上は密閉形ではガス透過の点で障害に
なるので避けた方がよい。一方の界面活性剤は耐アルカ
リ性であれば市販品で種類に特別な限定はなく、その濃
度も電解液の吸収を促進すればよく０．０１〜０．５重
量％程度でよい。
の０．２重量％以下の濃度を用いる場合はそのまま乾燥
してもよいが、それ以上３％程度まででは余分の液を除
くことが好ましい。ポリビニルアルコールの添加量は親
電解液性を重視するか、ガス吸収を重視するかで適宜選
ばれるが、３％以上は密閉形ではガス透過の点で障害に
なるので避けた方がよい。一方の界面活性剤は耐アルカ
リ性であれば市販品で種類に特別な限定はなく、その濃
度も電解液の吸収を促進すればよく０．０１〜０．５重
量％程度でよい。
【００１３】
【作用】ポリエチレンやポリプロピレンを主とする不織
布は、すでに述べたようにその製造過程で界面活性剤が
使用されているので市販のこれら不織布には含まれてい
る。しかし含まれている界面活性剤は耐電解液性や耐酸
化性に劣るために長期にわたって親液性を維持できな
い。またポリアミド繊維などを加えて混紡すると一応親
電解液性は向上するが、多量に加えると耐電解液性が低
下し、とくにニッケル−水素蓄電池ではポリアミドに含
まれるＮＨ2 基により自己放電を大きくしてしまう。
布は、すでに述べたようにその製造過程で界面活性剤が
使用されているので市販のこれら不織布には含まれてい
る。しかし含まれている界面活性剤は耐電解液性や耐酸
化性に劣るために長期にわたって親液性を維持できな
い。またポリアミド繊維などを加えて混紡すると一応親
電解液性は向上するが、多量に加えると耐電解液性が低
下し、とくにニッケル−水素蓄電池ではポリアミドに含
まれるＮＨ2 基により自己放電を大きくしてしまう。
【００１４】そこでポリオレフィンより耐電解液性や耐
酸苛性では劣るが親電解液性に優れたポリビニルアルコ
ールを加える。界面活性剤は電解液注入時にセパレータ
に電解液を十分保持する性質を示し、以後はポリビニル
アルコールが電解液のセパレータからの散逸を防いで長
期にわたる電解液の優れた保持性を維持する。なおポリ
ビニルアルコールは水を含む溶液を加えるのでポリエチ
レンやポリプロピレンを主とする不織布の製造過程で使
用された界面活性剤はこの工程で溶出するので、あらた
めてポリビニルアルコールと同時かポリビニルアルコー
ル添加後に界面活性剤を加える必要がある。なお、ポリ
ビニルアルコールとしてはビニル基の酢酸基をすべて水
酸基に変えた完全鹸化物でもよいが、一部酢酸基を残し
た部分鹸化物は完全鹸化物より結晶性がないので電解液
の親和性に優れている。
酸苛性では劣るが親電解液性に優れたポリビニルアルコ
ールを加える。界面活性剤は電解液注入時にセパレータ
に電解液を十分保持する性質を示し、以後はポリビニル
アルコールが電解液のセパレータからの散逸を防いで長
期にわたる電解液の優れた保持性を維持する。なおポリ
ビニルアルコールは水を含む溶液を加えるのでポリエチ
レンやポリプロピレンを主とする不織布の製造過程で使
用された界面活性剤はこの工程で溶出するので、あらた
めてポリビニルアルコールと同時かポリビニルアルコー
ル添加後に界面活性剤を加える必要がある。なお、ポリ
ビニルアルコールとしてはビニル基の酢酸基をすべて水
酸基に変えた完全鹸化物でもよいが、一部酢酸基を残し
た部分鹸化物は完全鹸化物より結晶性がないので電解液
の親和性に優れている。
【００１５】繰り返すことになるが電解液を注入した際
に親液性が少ないとガスの透過性がよいので充電時での
ガス吸収には適しているが、セパレータに電解液が少な
いと肝心の放電特性や寿命の点で問題にならない。界面
活性剤で初期の親液性を向上させ、ポリビニルアルコー
ルで長期にわたってこれを維持することでとくに長寿命
を可能にする。なお密閉形ではガスの透過が必要である
のでセパレータに多孔性が必要であり、ポリビニルアル
コールでフィルムを形成することは避けたい。したがっ
てポリビニルアルコールの希薄溶液を選ぶか、添加後余
分の液を除くかのいずれかの手段で、ポリビニルアルコ
ールフィルムで多孔体の孔をふさぐことを避ける。
に親液性が少ないとガスの透過性がよいので充電時での
ガス吸収には適しているが、セパレータに電解液が少な
いと肝心の放電特性や寿命の点で問題にならない。界面
活性剤で初期の親液性を向上させ、ポリビニルアルコー
ルで長期にわたってこれを維持することでとくに長寿命
を可能にする。なお密閉形ではガスの透過が必要である
のでセパレータに多孔性が必要であり、ポリビニルアル
コールでフィルムを形成することは避けたい。したがっ
てポリビニルアルコールの希薄溶液を選ぶか、添加後余
分の液を除くかのいずれかの手段で、ポリビニルアルコ
ールフィルムで多孔体の孔をふさぐことを避ける。
【００１６】
【実施例】以下本発明の一実施例を説明する。市販の厚
さ０．１５ｍｍ多孔度約６０％のポリプロピレン不織布
に市販の４％酢酸基を残したポリビニルアルコール２％
と同じく市販のアルキルエーテルスルホン酸塩系の界面
活性剤の０．３％を含む水溶液を添加し、余分の溶液を
除き８５℃で乾燥してセパレータを得る。
さ０．１５ｍｍ多孔度約６０％のポリプロピレン不織布
に市販の４％酢酸基を残したポリビニルアルコール２％
と同じく市販のアルキルエーテルスルホン酸塩系の界面
活性剤の０．３％を含む水溶液を添加し、余分の溶液を
除き８５℃で乾燥してセパレータを得る。
【００１７】水酸化ニッケル粉末、コバルト粉末、それ
にニッケル粉末を充填した公知の発泡式ニッケル極を正
極に、負極としてペースト式ＭｍＮｉ系水素吸蔵合金極
を用いて密閉形ニッケル−水素蓄電池を構成した。電解
液として比重１．３０の苛性カリ水溶液に３０ｇ／１の
水酸化リチウムを溶解して用いた。電池はＳｕｂＣ型で
ある。この電池をＡとする。
にニッケル粉末を充填した公知の発泡式ニッケル極を正
極に、負極としてペースト式ＭｍＮｉ系水素吸蔵合金極
を用いて密閉形ニッケル−水素蓄電池を構成した。電解
液として比重１．３０の苛性カリ水溶液に３０ｇ／１の
水酸化リチウムを溶解して用いた。電池はＳｕｂＣ型で
ある。この電池をＡとする。
【００１８】つぎに比較のために、市販のポリプロピレ
ン不織布をそのまま用いた電池をＢ、ポリビニルアルコ
ールのみ添加し他はＡと同じ製法で得られた電池をＣと
して加えた。つまりＣには界面活性剤を加えていない。
ン不織布をそのまま用いた電池をＢ、ポリビニルアルコ
ールのみ添加し他はＡと同じ製法で得られた電池をＣと
して加えた。つまりＣには界面活性剤を加えていない。
【００１９】まず初期の放電電圧と容量を比較した。電
池は１０セルずつ用い５時間率で容量の１５０％定電流
充電−１．０Ａで０．９Ｖまでの定電流放電を行なった
ところ、平均電圧Ａは１．２１〜１．２２Ｖ、Ｂは１．
１９〜１．２０Ｖ、Ｃは１．１８〜１．１９Ｖであっ
た。放電容量はＡが２．７５〜２．８０ＡｈＢが２．７
０〜２．７４Ａｈであり、Ｃは２．６２〜２．６９Ａｈ
であった。
池は１０セルずつ用い５時間率で容量の１５０％定電流
充電−１．０Ａで０．９Ｖまでの定電流放電を行なった
ところ、平均電圧Ａは１．２１〜１．２２Ｖ、Ｂは１．
１９〜１．２０Ｖ、Ｃは１．１８〜１．１９Ｖであっ
た。放電容量はＡが２．７５〜２．８０ＡｈＢが２．７
０〜２．７４Ａｈであり、Ｃは２．６２〜２．６９Ａｈ
であった。
【００２０】つぎに両電池をやはり１０セルずつ用い、
寿命特性を比較した。３時間率で容量の１２０％定電流
充電後１．０Ａで０．９Ｖまでの定電流放電を繰り返し
た。その結果、放電容量が初期の９０％にまで劣化する
サイクル数は、Ａが６９０〜７３０サイクルであり、Ｂ
は３００〜３５０サイクル、Ｃは４６０〜５２０サイク
ルでありＡが優れていた。また初期の８０％にまで劣化
するサイクル数は、Ａが８７０〜９２０サイクルであ
り、Ｂは５５０〜６５０サイクル、Ｃは７１０〜７６０
サイクルでありやはりＡが優れていた。これらの結果か
らＡは初期性能に優れその持続性も優れていることがわ
かった。
寿命特性を比較した。３時間率で容量の１２０％定電流
充電後１．０Ａで０．９Ｖまでの定電流放電を繰り返し
た。その結果、放電容量が初期の９０％にまで劣化する
サイクル数は、Ａが６９０〜７３０サイクルであり、Ｂ
は３００〜３５０サイクル、Ｃは４６０〜５２０サイク
ルでありＡが優れていた。また初期の８０％にまで劣化
するサイクル数は、Ａが８７０〜９２０サイクルであ
り、Ｂは５５０〜６５０サイクル、Ｃは７１０〜７６０
サイクルでありやはりＡが優れていた。これらの結果か
らＡは初期性能に優れその持続性も優れていることがわ
かった。
【００２１】最後に各電池それぞれ１０セル用い、急速
充電特性を比較した。０℃１Ｃで容量の１４０％定電流
充電した。１４０％充電時で電池内の圧力がＡでは２．
１〜２．５Ｋｇ／ｃｍ2 であったのに対してＢでは２．
０〜２．３Ｋｇ／ｃｍ2 であった。Ｃでも１．９〜２．
１Ｋｇ／ｃｍ2 であり、Ａのガス吸収特性も問題がなか
った。
充電特性を比較した。０℃１Ｃで容量の１４０％定電流
充電した。１４０％充電時で電池内の圧力がＡでは２．
１〜２．５Ｋｇ／ｃｍ2 であったのに対してＢでは２．
０〜２．３Ｋｇ／ｃｍ2 であった。Ｃでも１．９〜２．
１Ｋｇ／ｃｍ2 であり、Ａのガス吸収特性も問題がなか
った。
【００２２】
【発明の効果】前記実施例の説明より明らかなように、
本発明はポリオレフィンを主とする多孔体にポリビニル
アルコールと界面活性剤溶液を含浸してセパレータとし
たものであり、このセパレータを用いることにより、高
容量を長期にわたって維持できる優れたアルカリ電池が
得られる。
本発明はポリオレフィンを主とする多孔体にポリビニル
アルコールと界面活性剤溶液を含浸してセパレータとし
たものであり、このセパレータを用いることにより、高
容量を長期にわたって維持できる優れたアルカリ電池が
得られる。
フロントページの続き (72)発明者 辻 庸一郎 大阪府門真市大字門真1006番地 松下電器 産業株式会社内
Claims (5)
- 【請求項１】 ポリオレフィンを主とする多孔体にポリ
ビニルアルコールと界面活性剤とを添加することを特徴
とするアルカリ電池用セパレータの製造法。 - 【請求項２】 ポリオレフィンを主とする多孔体にポリ
ビニルアルコールと界面活性剤とを添加し、余分の液を
除きその後乾燥することを特徴とする密閉形のアルカリ
電池用セパレータの製造法。 - 【請求項３】 ポリオレフィンを主とする多孔体がポリ
エチレンとポリプロピレン製のいずれかの不織布である
請求項１または２記載のアルカリ電池用セパレータの製
造法。 - 【請求項４】 ポリオレフィンを主とする多孔体に親電
解液性の繊維が含まれた請求項１または２記載のアルカ
リ電池用セパレータの製造法。 - 【請求項５】 ポリビニルアルコールが部分鹸化物であ
る請求項１または２記載のアルカリ電池用セパレータの
製造法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06196143A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | アルカリ電池用セパレータの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP43A JPH06196143A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | アルカリ電池用セパレータの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH06196143A true JPH06196143A (ja) | 1994-07-15 |
Family
ID=18378469
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP43A Pending JPH06196143A (ja) | 1992-12-25 | 1992-12-25 | アルカリ電池用セパレータの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH06196143A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014061458A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Japan Vilene Co Ltd | ポリビニルアルコール系樹脂が付与された多孔シートの製造方法 |
-
1992
- 1992-12-25 JP JP43A patent/JPH06196143A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2014061458A (ja) * | 2012-09-20 | 2014-04-10 | Japan Vilene Co Ltd | ポリビニルアルコール系樹脂が付与された多孔シートの製造方法 |
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