JPH0729559A - 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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- JPH0729559A JPH0729559A JP5193092A JP19309293A JPH0729559A JP H0729559 A JPH0729559 A JP H0729559A JP 5193092 A JP5193092 A JP 5193092A JP 19309293 A JP19309293 A JP 19309293A JP H0729559 A JPH0729559 A JP H0729559A
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- JP
- Japan
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- sulfuric acid
- battery
- separator
- polyvinyl alcohol
- porous body
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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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Abstract
(57)【要約】
【目的】 活物質の利用率を向上させ、充電特性や寿命
に優れたアルカリ電池を与えるセパレータを提供する。 【構成】 発煙硫酸もしくは濃硫酸で処理したポリオレ
フィン製多孔体にポリビニルアルコ−ル、好ましくは部
分鹸化ポリビニルアルコ−ルと、界面活性剤とを含ませ
る。
に優れたアルカリ電池を与えるセパレータを提供する。 【構成】 発煙硫酸もしくは濃硫酸で処理したポリオレ
フィン製多孔体にポリビニルアルコ−ル、好ましくは部
分鹸化ポリビニルアルコ−ルと、界面活性剤とを含ませ
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
セパレータの改良に関する。
電池、ニッケル−水素電池などのアルカリ電池に用いる
セパレータの改良に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、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のセパレータとして
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などが要望され、それに密
閉形電池ではガスの透過が必要である。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
あるいは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、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
レフィン製の繊維布や不織布が一部用いられてきた。と
ころが、ポリオレフィン製の繊維布や不織布は、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。そこで、ポリオレフイ
ン多孔体を発煙硫酸や濃硫酸で処理することで親電解液
性を向上させてきた。
ケル−水素電池などのアルカリ電池のセパレータとして
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などが要望され、それに密
閉形電池ではガスの透過が必要である。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
あるいは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、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
レフィン製の繊維布や不織布が一部用いられてきた。と
ころが、ポリオレフィン製の繊維布や不織布は、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。そこで、ポリオレフイ
ン多孔体を発煙硫酸や濃硫酸で処理することで親電解液
性を向上させてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかし、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。しかし、充電時におけ
る負極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
問題がないが、充放電の繰り返しにより電極が膨張し、
あるいは膨張と収縮を繰り返すことにより、電解液が電
極中へ吸収され、セパレータにはほとんどなくなり、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。このような観点からは、前記のような硫酸基による
処理のみでは不十分であった。
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。しかし、充電時におけ
る負極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
問題がないが、充放電の繰り返しにより電極が膨張し、
あるいは膨張と収縮を繰り返すことにより、電解液が電
極中へ吸収され、セパレータにはほとんどなくなり、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。このような観点からは、前記のような硫酸基による
処理のみでは不十分であった。
【０００４】従って、本発明は、ガス透過性と優れた電
解液保持能を有し、これにより活物質利用率が向上し、
充電特性、寿命特性に優れるアルカリ電池を与えるセパ
レータを提供することを目的とする。
解液保持能を有し、これにより活物質利用率が向上し、
充電特性、寿命特性に優れるアルカリ電池を与えるセパ
レータを提供することを目的とする。
【０００５】
【課題を解決するための手段】本発明のセパレータは、
発煙硫酸もしくは濃硫酸で処理した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を添加したも
のである。ここで、ポリオレフィン製多孔体としては、
ポリエチレンやポリプロピレン製多孔体が一般的であ
り、耐熱性と価格を考慮するとポリプロピレン不織布が
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が好ましい。
発煙硫酸もしくは濃硫酸で処理した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を添加したも
のである。ここで、ポリオレフィン製多孔体としては、
ポリエチレンやポリプロピレン製多孔体が一般的であ
り、耐熱性と価格を考慮するとポリプロピレン不織布が
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が好ましい。
【０００６】
【作用】ポリオレフィン製多孔体を発煙硫酸もしくは濃
硫酸で処理すると、親電解液性が向上する。これは、ポ
リオレフィンのなかにスルホン基が形成されることによ
ると思われる。本発明では、この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。ポリエチレンやポリ
プロピレン製不織布は、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
織布には界面活性剤が含まれている。しかし、ポリオレ
フィンを発煙硫酸や濃硫酸で処理する過程で水洗もあ
り、界面活性剤は除かれてしまう。発煙硫酸もしくは濃
硫酸による処理を極端に行うと、セパレータが薄い場合
や繊維径が細い場合には強度低下が大きくなってしま
う。したがって、これらの処理により、とくに電解液量
のバランスが必要な親電解液性を十分持たせることはで
きない。しかし、本発明の両処理の併用でこれが可能に
なる。
硫酸で処理すると、親電解液性が向上する。これは、ポ
リオレフィンのなかにスルホン基が形成されることによ
ると思われる。本発明では、この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。ポリエチレンやポリ
プロピレン製不織布は、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
織布には界面活性剤が含まれている。しかし、ポリオレ
フィンを発煙硫酸や濃硫酸で処理する過程で水洗もあ
り、界面活性剤は除かれてしまう。発煙硫酸もしくは濃
硫酸による処理を極端に行うと、セパレータが薄い場合
や繊維径が細い場合には強度低下が大きくなってしま
う。したがって、これらの処理により、とくに電解液量
のバランスが必要な親電解液性を十分持たせることはで
きない。しかし、本発明の両処理の併用でこれが可能に
なる。
【０００７】つまり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ので肝心の放
電特性や寿命の点で問題にならない。ポリビニルアルコ
ールと界面活性剤により補助的に親液性を向上させるこ
とで、極端な硫酸処理の場合よりもむしろセパレータが
電解液で濡れやすくなり、電解液の電極への均一な浸透
も問題がなく、性能、ガス吸収ともに向上する。なお、
ポリビニルアルコールとしては、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でないので電解液の
親和性に優れている。
いと、ガスの透過性がよいので充電時のガス吸収には適
しているが、セパレータに電解液が少ないので肝心の放
電特性や寿命の点で問題にならない。ポリビニルアルコ
ールと界面活性剤により補助的に親液性を向上させるこ
とで、極端な硫酸処理の場合よりもむしろセパレータが
電解液で濡れやすくなり、電解液の電極への均一な浸透
も問題がなく、性能、ガス吸収ともに向上する。なお、
ポリビニルアルコールとしては、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でないので電解液の
親和性に優れている。
【０００８】
【実施例】以下、本発明の実施例を説明する。 ［実施例１］市販の厚さ０．１５ｍｍ、多孔度約６０％
のポリプロピレン不織布を５％発煙硫酸を含む濃硫酸に
室温で７分間浸漬する。次いで、遠心分離機で硫酸を除
去し、水洗乾燥する。この処理によって不織布は白色か
ら薄い褐色に変わる。これに市販のポリビニルアルコー
ル１重量％と市販のアルキルエーテルスルホン酸塩系の
中性界面活性剤０．５％を含む水溶液を含浸させ、８５
℃で加熱乾燥してセパレータを得る。
のポリプロピレン不織布を５％発煙硫酸を含む濃硫酸に
室温で７分間浸漬する。次いで、遠心分離機で硫酸を除
去し、水洗乾燥する。この処理によって不織布は白色か
ら薄い褐色に変わる。これに市販のポリビニルアルコー
ル１重量％と市販のアルキルエーテルスルホン酸塩系の
中性界面活性剤０．５％を含む水溶液を含浸させ、８５
℃で加熱乾燥してセパレータを得る。
【０００９】水酸化ニッケル粉末、コバルト粉末および
ニッケル粉末の混合物を充填した公知の発泡式ニッケル
電極、ＭｍＮｉ系水素吸蔵合金極を用いたペースト式負
極および上記のセパレータを組み合わせて密閉形ニッケ
ル−水素蓄電池を構成する。電解液には、比重１．３０
の苛性カリ水溶液に３０ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解
したものを用いる。電池はＳｕｂＣ型である。この電池
をＡとする。次に、比較のために発煙硫酸に浸漬し、ポ
リビニルアルコールと界面活性剤の添加を省略し他は上
記と同じ製法で得られたセパレータを用いた電池をＢと
する。
ニッケル粉末の混合物を充填した公知の発泡式ニッケル
電極、ＭｍＮｉ系水素吸蔵合金極を用いたペースト式負
極および上記のセパレータを組み合わせて密閉形ニッケ
ル−水素蓄電池を構成する。電解液には、比重１．３０
の苛性カリ水溶液に３０ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解
したものを用いる。電池はＳｕｂＣ型である。この電池
をＡとする。次に、比較のために発煙硫酸に浸漬し、ポ
リビニルアルコールと界面活性剤の添加を省略し他は上
記と同じ製法で得られたセパレータを用いた電池をＢと
する。
【００１０】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時間率の定電流で容量の１
５０％充電し、１．０Ａの定電流で０．９Ｖまで放電し
たところ、平均電圧はいずれも１．２２〜１．２３Ｖで
差はなかった。放電容量は電池Ａは２．７５〜２．８０
Ａｈであり、電池Ｂは２．６２〜２．６９Ａｈであっ
た。次に、両電池１０セルずつを用いて寿命を調べた。
２時間率の定電流で容量の１１５％充電し、１．０Ａの
定電流で０．９Ｖまで放電する充放電を繰り返したとこ
ろ、６００サイクルで電池Ａは平均で初期容量の９５％
を維持していたが、電池Ｂは平均８２％であった。
電池は１０セルずつ用い、５時間率の定電流で容量の１
５０％充電し、１．０Ａの定電流で０．９Ｖまで放電し
たところ、平均電圧はいずれも１．２２〜１．２３Ｖで
差はなかった。放電容量は電池Ａは２．７５〜２．８０
Ａｈであり、電池Ｂは２．６２〜２．６９Ａｈであっ
た。次に、両電池１０セルずつを用いて寿命を調べた。
２時間率の定電流で容量の１１５％充電し、１．０Ａの
定電流で０．９Ｖまで放電する充放電を繰り返したとこ
ろ、６００サイクルで電池Ａは平均で初期容量の９５％
を維持していたが、電池Ｂは平均８２％であった。
【００１１】最後に、両電池それぞれ１０セルずつを用
い、急速充電特性を比較した。０℃において０．７Ｃの
定電流で容量の１６０％充電した。１６０％充電時にお
ける電池内の圧力を測定したところ、電池Ａは２．１〜
２．５ｋｇ／ｃｍ2であったのに対して、電池Ｂは４．
１〜４．８ｋｇ／ｃｍ2であった。さらに、０℃におい
て１．２Ｃの定電流で容量の１６０％充電したところ、
１６０％充電時における電池内の圧力は、電池Ａは６．
３〜７．０ｋｇ／ｃｍ2であったのに対して、電池Ｂは
７．６〜８．１ｋｇ／ｃｍ2であった。このように電池
Ａはガス吸収の点で優れていた。
い、急速充電特性を比較した。０℃において０．７Ｃの
定電流で容量の１６０％充電した。１６０％充電時にお
ける電池内の圧力を測定したところ、電池Ａは２．１〜
２．５ｋｇ／ｃｍ2であったのに対して、電池Ｂは４．
１〜４．８ｋｇ／ｃｍ2であった。さらに、０℃におい
て１．２Ｃの定電流で容量の１６０％充電したところ、
１６０％充電時における電池内の圧力は、電池Ａは６．
３〜７．０ｋｇ／ｃｍ2であったのに対して、電池Ｂは
７．６〜８．１ｋｇ／ｃｍ2であった。このように電池
Ａはガス吸収の点で優れていた。
【００１２】［実施例２］市販の厚さ０．１５ｍｍ、多
孔度約６０％のポリプロピレン不織布を市販の９５％硫
酸に１０５℃で１時間浸漬する。次いで、遠心分離機で
硫酸を除去し、水洗乾燥する。この処理により不織布は
白色から黒色に変わる。これに、市販の９５％鹸化物、
つまり５％酢酸基を持つ部分鹸化ポリビニルアルコール
１重量％と市販のアルキルエーテルスルホン酸塩系の中
性界面活性剤１％を含む水溶液を含浸させ、１００℃で
加熱乾燥してセパレータを得る。
孔度約６０％のポリプロピレン不織布を市販の９５％硫
酸に１０５℃で１時間浸漬する。次いで、遠心分離機で
硫酸を除去し、水洗乾燥する。この処理により不織布は
白色から黒色に変わる。これに、市販の９５％鹸化物、
つまり５％酢酸基を持つ部分鹸化ポリビニルアルコール
１重量％と市販のアルキルエーテルスルホン酸塩系の中
性界面活性剤１％を含む水溶液を含浸させ、１００℃で
加熱乾燥してセパレータを得る。
【００１３】実施例１と同様に、公知の発泡式ニッケル
電極、ペースト式カドミウム電極および上記のセパレー
タを用いて密閉形ニッケル−カドミウム蓄電池を構成す
る。電解液には、比重１．３０の苛性カリ水溶液に２５
ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解したものを用いる。電池
はＳｕｂＣ型である。この電池をＣとする。比較のため
に発煙硫酸に浸漬し、ポリビニルアルコールと界面活性
剤の添加を省略し他は上記と同じ製法で得られたセパレ
ータを用いた電池をＤとする。
電極、ペースト式カドミウム電極および上記のセパレー
タを用いて密閉形ニッケル−カドミウム蓄電池を構成す
る。電解液には、比重１．３０の苛性カリ水溶液に２５
ｇ／ｌの水酸化リチウムを溶解したものを用いる。電池
はＳｕｂＣ型である。この電池をＣとする。比較のため
に発煙硫酸に浸漬し、ポリビニルアルコールと界面活性
剤の添加を省略し他は上記と同じ製法で得られたセパレ
ータを用いた電池をＤとする。
【００１４】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時間率の定電流で容量の１
３０％充電し、１．０Ａの定電流で０．９Ｖまで放電し
たところ、平均電圧はいずれも１．２３〜１．２４Ｖで
差はなかった。放電容量は電池Ｃは２．２５〜２．３０
Ａｈであり、電池Ｄは２．１２．〜２．１８Ａｈであっ
た。なお、寿命特性の傾向は実施例１と同様であった。
電池は１０セルずつ用い、５時間率の定電流で容量の１
３０％充電し、１．０Ａの定電流で０．９Ｖまで放電し
たところ、平均電圧はいずれも１．２３〜１．２４Ｖで
差はなかった。放電容量は電池Ｃは２．２５〜２．３０
Ａｈであり、電池Ｄは２．１２．〜２．１８Ａｈであっ
た。なお、寿命特性の傾向は実施例１と同様であった。
【００１５】最後に、両電池をやはり１０セルずつ用
い、急速充電特性を比較した。０℃において０．１Ｃの
定電流で容量の１６０％充電した。１６０％充電時にお
ける電池内の圧力は、電池Ｃは２．８〜３．５ｋｇ／ｃ
ｍ2であったのに対して、電池Ｄは４．１〜４．８ｋｇ
／ｃｍ2であった。このように電池Ｃはガス吸収の点で
優れていた。なお、いずれの実施例の場合も、発煙硫酸
や濃硫酸による処理を実施例よりも極端に行なうと、工
程が煩雑になるばかりでなく不織布の強度が低下した。
い、急速充電特性を比較した。０℃において０．１Ｃの
定電流で容量の１６０％充電した。１６０％充電時にお
ける電池内の圧力は、電池Ｃは２．８〜３．５ｋｇ／ｃ
ｍ2であったのに対して、電池Ｄは４．１〜４．８ｋｇ
／ｃｍ2であった。このように電池Ｃはガス吸収の点で
優れていた。なお、いずれの実施例の場合も、発煙硫酸
や濃硫酸による処理を実施例よりも極端に行なうと、工
程が煩雑になるばかりでなく不織布の強度が低下した。
【００１６】
【発明の効果】以上のように、本発明によれば、活物質
の利用率が向上し、充電特性および寿命に優れたアルカ
リ電池を与えるセパレータが得られる。
の利用率が向上し、充電特性および寿命に優れたアルカ
リ電池を与えるセパレータが得られる。
───────────────────────────────────────────────────── 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 (72)発明者 前川 奈緒子 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 (2)
- 【請求項１】 発煙硫酸もしくは濃硫酸で処理したポリ
オレフィン製多孔体からなり、界面活性剤とポリビニル
アルコールとを含むことを特徴とするアルカリ電池用セ
パレータ。 - 【請求項２】 ポリビニルアルコールが部分鹸化物であ
る請求項１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 |
|---|---|---|---|
| JP5193092A JPH0729559A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | アルカリ電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP5193092A JPH0729559A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | アルカリ電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0729559A true JPH0729559A (ja) | 1995-01-31 |
Family
ID=16302102
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP5193092A Pending JPH0729559A (ja) | 1993-07-07 | 1993-07-07 | アルカリ電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0729559A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000103886A (ja) * | 1998-08-14 | 2000-04-11 | Celgard Llc | 親水性ポリオレフィン |
| JP2009218048A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nippon Kodoshi Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ及びその製造方法、アルカリ蓄電池 |
| JP2009218047A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nippon Kodoshi Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ及びその製造方法、アルカリ蓄電池 |
-
1993
- 1993-07-07 JP JP5193092A patent/JPH0729559A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2000103886A (ja) * | 1998-08-14 | 2000-04-11 | Celgard Llc | 親水性ポリオレフィン |
| JP2009218048A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nippon Kodoshi Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ及びその製造方法、アルカリ蓄電池 |
| JP2009218047A (ja) * | 2008-03-10 | 2009-09-24 | Nippon Kodoshi Corp | アルカリ蓄電池用セパレータ及びその製造方法、アルカリ蓄電池 |
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