JP2002151035A - 亜鉛電極を有する電池用セパレーター - Google Patents
亜鉛電極を有する電池用セパレーターInfo
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- Battery Electrode And Active Subsutance (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 亜鉛電極を有する、より長い貯蔵寿命を有
し、またより大きな再湿潤能力を有し、また亜鉛電極を
有する充電式電池のサイクル寿命を延長することができ
る、改善された電池用セパレーターを提供する。 【解決手段】 本発明の亜鉛電極を有する電池用セパレ
ーターの第１具体例は微孔性膜とその膜の少なくとも１
つの表面上の被膜とを含む。その被膜は酢酸セルロース
と界面活性剤の混合物を含む。界面活性剤は有機エーテ
ル類の一群から選択される活性成分を有する。本セパレ
ーターの第２具体例は本質的には、０．０４５マイクロ
メートル未満の有効平均孔径、１．５ミル（３８マイク
ロメートル）未満の厚さ、３０ミリオーム−インチ2以
下の電気抵抗を有し、また水性の電解質によりぬれに適
合させられる微孔性膜を含む。
し、またより大きな再湿潤能力を有し、また亜鉛電極を
有する充電式電池のサイクル寿命を延長することができ
る、改善された電池用セパレーターを提供する。 【解決手段】 本発明の亜鉛電極を有する電池用セパレ
ーターの第１具体例は微孔性膜とその膜の少なくとも１
つの表面上の被膜とを含む。その被膜は酢酸セルロース
と界面活性剤の混合物を含む。界面活性剤は有機エーテ
ル類の一群から選択される活性成分を有する。本セパレ
ーターの第２具体例は本質的には、０．０４５マイクロ
メートル未満の有効平均孔径、１．５ミル（３８マイク
ロメートル）未満の厚さ、３０ミリオーム−インチ2以
下の電気抵抗を有し、また水性の電解質によりぬれに適
合させられる微孔性膜を含む。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は亜鉛電極を有する電
池用セパレーターに関する。
池用セパレーターに関する。
【０００２】
【従来の技術】亜鉛電極を有する電池は公知ものであ
る。引用することで本出願の一部をなすものとする、米
国特許第４，３５９，５１０号、米国特許第４，４３
８，１８５号、および米国特許４，５４４，６１６号、
また、Ｔｕｃｋ， Ｃ．Ｄ．Ｓ．編「現代電池技術（"
Ｍｏｄｅｒｎ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ"）」、Ｅｌｌｉｓ Ｈｏｒｗｏｏｄ社、英国Ｃｈｉ
ｃｈｅｓｔｅｒ州（１９９１年刊）およびＬｉｎｄｅ
ｎ， Ｄ．編「電池ハンドブック（"Ｈａｎｄｂｏｏｋ
Ｏｆ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ"）」、第２版、ＭｃＧｒ
ａｗ−Ｈｉｌｌ社刊、ニューヨーク州ニューヨーク市
（１９９５年）を参照されたい。こうした電池はニッケ
ル−亜鉛（ＮｉＺｎ）蓄電池（または電池）である。
る。引用することで本出願の一部をなすものとする、米
国特許第４，３５９，５１０号、米国特許第４，４３
８，１８５号、および米国特許４，５４４，６１６号、
また、Ｔｕｃｋ， Ｃ．Ｄ．Ｓ．編「現代電池技術（"
Ｍｏｄｅｒｎ Ｂａｔｔｅｒｙ Ｔｅｃｈｎｏｌｏｇ
ｙ"）」、Ｅｌｌｉｓ Ｈｏｒｗｏｏｄ社、英国Ｃｈｉ
ｃｈｅｓｔｅｒ州（１９９１年刊）およびＬｉｎｄｅ
ｎ， Ｄ．編「電池ハンドブック（"Ｈａｎｄｂｏｏｋ
Ｏｆ Ｂａｔｔｅｒｉｅｓ"）」、第２版、ＭｃＧｒ
ａｗ−Ｈｉｌｌ社刊、ニューヨーク州ニューヨーク市
（１９９５年）を参照されたい。こうした電池はニッケ
ル−亜鉛（ＮｉＺｎ）蓄電池（または電池）である。
【０００３】ＮｉＺｎ電池は周知のものであるが、これ
らＮｉＺｎ電池は市場では著しい成功を収めるところま
では到らなかった。明らかに、亜鉛電極は充電式電池シ
ステムでは長くは持ちこたえられない。したがって、電
池の有効サイクル寿命が限定される。微孔性フィルムは
亜鉛電極の使用に関連した問題を克服するのに使用する
ことができると示唆されてきた。これについては、Ｔｕ
ｃｋの同上掲載書の同掲載箇所、Ｌｉｎｄｅｎの同上掲
載書の同掲載箇所、ならびに米国特許第４，３５９，５
１０号、米国特許第４，４３８，１８５号および米国特
許第４，５４４，６１６号を参照されたい。
らＮｉＺｎ電池は市場では著しい成功を収めるところま
では到らなかった。明らかに、亜鉛電極は充電式電池シ
ステムでは長くは持ちこたえられない。したがって、電
池の有効サイクル寿命が限定される。微孔性フィルムは
亜鉛電極の使用に関連した問題を克服するのに使用する
ことができると示唆されてきた。これについては、Ｔｕ
ｃｋの同上掲載書の同掲載箇所、Ｌｉｎｄｅｎの同上掲
載書の同掲載箇所、ならびに米国特許第４，３５９，５
１０号、米国特許第４，４３８，１８５号および米国特
許第４，５４４，６１６号を参照されたい。
【０００４】亜鉛電極を有する電池に使用される、市販
されていて入手可能な微孔性膜はＣｅｌｇａｒｄ（セル
ガード：登録商標）３４０６微孔性膜である。米国特許
第４，３５９，５１０号および第４，４３８，１８５号
を参照されたい。Ｃｅｌｇａｒｄの３４０６は、１つの
表面上にポリマー被膜を有する微孔性膜である。この微
孔性膜は市販されていて、約０．０４５マイクロメート
ルの平均孔径を有するポリプロピレン微孔性膜であるＣ
ｅｌｇａｒｄ（登録商標）の２４００微孔性膜として、
入手可能である。そのポリマー被膜は、酢酸セルロース
およびＶＩＣＴＡＷＥＴ（登録商標）１２湿潤剤として
市販されていて入手可能な界面活性剤から成る。ＶＩＣ
ＴＡＷＥＴ（登録商標）１２は市販されていてイリノイ
州シカゴ市に所在するアクゾ・ケミカルズ社から入手可
能であり、また２−エチルヘキシル二水素リン酸塩と反
応させたオキシランポリマーである。Ｃｅｌｇａｒｄ
３４０６が十分にその役割を果たす一方、限定された貯
蔵寿命を有しており（被膜形成期日から約９ヶ月）、１
回のみ湿らす（すなわち、界面活性剤が容易に洗い落と
す）。
されていて入手可能な微孔性膜はＣｅｌｇａｒｄ（セル
ガード：登録商標）３４０６微孔性膜である。米国特許
第４，３５９，５１０号および第４，４３８，１８５号
を参照されたい。Ｃｅｌｇａｒｄの３４０６は、１つの
表面上にポリマー被膜を有する微孔性膜である。この微
孔性膜は市販されていて、約０．０４５マイクロメート
ルの平均孔径を有するポリプロピレン微孔性膜であるＣ
ｅｌｇａｒｄ（登録商標）の２４００微孔性膜として、
入手可能である。そのポリマー被膜は、酢酸セルロース
およびＶＩＣＴＡＷＥＴ（登録商標）１２湿潤剤として
市販されていて入手可能な界面活性剤から成る。ＶＩＣ
ＴＡＷＥＴ（登録商標）１２は市販されていてイリノイ
州シカゴ市に所在するアクゾ・ケミカルズ社から入手可
能であり、また２−エチルヘキシル二水素リン酸塩と反
応させたオキシランポリマーである。Ｃｅｌｇａｒｄ
３４０６が十分にその役割を果たす一方、限定された貯
蔵寿命を有しており（被膜形成期日から約９ヶ月）、１
回のみ湿らす（すなわち、界面活性剤が容易に洗い落と
す）。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】したがって、亜鉛電極
を有する、より長い貯蔵寿命を有し、またより大きな再
湿潤能力を有し、また亜鉛電極を有する充電式電池のサ
イクル寿命を延長することができる、改善された電池用
セパレーターに対する需要がある。
を有する、より長い貯蔵寿命を有し、またより大きな再
湿潤能力を有し、また亜鉛電極を有する充電式電池のサ
イクル寿命を延長することができる、改善された電池用
セパレーターに対する需要がある。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、亜鉛電極を有
する電池用セパレーターに関する。本セパレーターの第
１具体例は微孔性膜およびその膜の少なくとも１つの表
面上の被膜から成る。その被膜は酢酸セルロースと界面
活性剤の混合物から成る。その界面活性剤は有機エステ
ル類の一群から選択された活性成分を有する。本セパレ
ーターの第２具体例は、本質的には、０．０４５マイク
ロメートル未満の有効平均孔径を有し、２０ミリオーム
−インチ2（ｍｉｌｌｉｏｈｍ−ｉｎｃｈ2）以下の電気
抵抗を有し、また水性の電解質により湿潤するように適
合させられる微孔性膜から成る。
する電池用セパレーターに関する。本セパレーターの第
１具体例は微孔性膜およびその膜の少なくとも１つの表
面上の被膜から成る。その被膜は酢酸セルロースと界面
活性剤の混合物から成る。その界面活性剤は有機エステ
ル類の一群から選択された活性成分を有する。本セパレ
ーターの第２具体例は、本質的には、０．０４５マイク
ロメートル未満の有効平均孔径を有し、２０ミリオーム
−インチ2（ｍｉｌｌｉｏｈｍ−ｉｎｃｈ2）以下の電気
抵抗を有し、また水性の電解質により湿潤するように適
合させられる微孔性膜から成る。
【０００７】
【発明の実施の形態】本発明は、亜鉛電極を有する電池
で使用するセパレーターである。こうした電池は典型的
には、２次（すなわち、充電式）電池である。こうした
電池はニッケル−亜鉛電池または銀−亜鉛電池が良い。
以下の論議を容易にするために、詳細に論議される電池
は、ニッケル−亜鉛電池とする。しかし、本発明はニッ
ケル−亜鉛電池のように限定されることはない。
で使用するセパレーターである。こうした電池は典型的
には、２次（すなわち、充電式）電池である。こうした
電池はニッケル−亜鉛電池または銀−亜鉛電池が良い。
以下の論議を容易にするために、詳細に論議される電池
は、ニッケル−亜鉛電池とする。しかし、本発明はニッ
ケル−亜鉛電池のように限定されることはない。
【０００８】ニッケル−亜鉛電池の化学は周知のもので
ある。Ｔｕｃｋの同上掲載書の同掲載箇所、およびＬｉ
ｎｄｅｎの同上掲載書の同掲載箇所を参照されたい。こ
れらの両方とも参照することで本明細書の一部をなすも
のとする。典型的には、こうしたシステムにおいて使用
される電解質は水性の水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液で
あり、その水酸化カリウム濃度は約２０〜４５重量％の
範囲にある。典型的な電池には、ニッケル電極、亜鉛電
極、電解質およびセパレーター、例えば、微孔性膜が含
まれる。典型的には、その両電極はセパレーターを挟み
込み、またその電解質はセパレーターを介して２つの電
極と伝達（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）している。
ある。Ｔｕｃｋの同上掲載書の同掲載箇所、およびＬｉ
ｎｄｅｎの同上掲載書の同掲載箇所を参照されたい。こ
れらの両方とも参照することで本明細書の一部をなすも
のとする。典型的には、こうしたシステムにおいて使用
される電解質は水性の水酸化カリウム（ＫＯＨ）溶液で
あり、その水酸化カリウム濃度は約２０〜４５重量％の
範囲にある。典型的な電池には、ニッケル電極、亜鉛電
極、電解質およびセパレーター、例えば、微孔性膜が含
まれる。典型的には、その両電極はセパレーターを挟み
込み、またその電解質はセパレーターを介して２つの電
極と伝達（ｃｏｍｍｕｎｉｃａｔｉｏｎ）している。
【０００９】本発明によるセパレーターには２つの具体
例がある。一般的には、第１具体例は被膜セパレーター
に関しており、また第２具体例は非被膜セパレーターで
ある。各具体例が以下に順番に論議される。好適には、
以下のセパレーターのそれぞれは水性の３１％ＫＯＨで
３０ミリオーム−インチ2の電気抵抗を有し、さらに好
適には、セパレーターは水性の３１％ＫＯＨで電気抵抗
２０ミリオーム−インチ2を有し、またもっとも好適に
は、水性の３１％ＫＯＨで約１０〜１２ミリオーム−イ
ンチ2の範囲にある。電気抵抗（または抵抗率）は以下
のように測定される。すなわち、Ｒ．Ａ．Ｉ． ＡＣ
ミリオーム抵抗メーター、型番号２４０１およびＲ．
Ａ．Ｉ．テスト電池電極（ＲＡＩ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
社、ニューヨーク州Ｈａｕｐｐａｕｇｅ市から入手可
能）が使用された。３１重量％ＫＯＨ溶液が、そのサン
プルを湿らすのに使用される（サンプルはテスト前８〜
２４時間溶液に浸漬しておくべきである）。サンプルは
テストするとき乾燥していてはいけない。材料の３つの
サンプルがテストされ平均値が算出される。ミリオーム
−インチ2単位で報告されたその結果は、その後、その
材料の厚さにより除算され、オーム−インチ／ミル（ｏ
ｈｍ−ｉｎｃｈ ｐｅｒ ｍｉｌ）として報告されるの
が良い。
例がある。一般的には、第１具体例は被膜セパレーター
に関しており、また第２具体例は非被膜セパレーターで
ある。各具体例が以下に順番に論議される。好適には、
以下のセパレーターのそれぞれは水性の３１％ＫＯＨで
３０ミリオーム−インチ2の電気抵抗を有し、さらに好
適には、セパレーターは水性の３１％ＫＯＨで電気抵抗
２０ミリオーム−インチ2を有し、またもっとも好適に
は、水性の３１％ＫＯＨで約１０〜１２ミリオーム−イ
ンチ2の範囲にある。電気抵抗（または抵抗率）は以下
のように測定される。すなわち、Ｒ．Ａ．Ｉ． ＡＣ
ミリオーム抵抗メーター、型番号２４０１およびＲ．
Ａ．Ｉ．テスト電池電極（ＲＡＩ Ｒｅｓｅａｒｃｈ
社、ニューヨーク州Ｈａｕｐｐａｕｇｅ市から入手可
能）が使用された。３１重量％ＫＯＨ溶液が、そのサン
プルを湿らすのに使用される（サンプルはテスト前８〜
２４時間溶液に浸漬しておくべきである）。サンプルは
テストするとき乾燥していてはいけない。材料の３つの
サンプルがテストされ平均値が算出される。ミリオーム
−インチ2単位で報告されたその結果は、その後、その
材料の厚さにより除算され、オーム−インチ／ミル（ｏ
ｈｍ−ｉｎｃｈ ｐｅｒ ｍｉｌ）として報告されるの
が良い。
【００１０】第１具体例は被膜セパレーターである。本
セパレーターは、微孔成膜およびその膜の少なくとも１
つの表面上の被膜から成る。界面活性剤は、有機エーテ
ル類からなる一群から選択される活性成分を有する。前
記成分のそれぞれはさらに詳細に下記に論議される。
セパレーターは、微孔成膜およびその膜の少なくとも１
つの表面上の被膜から成る。界面活性剤は、有機エーテ
ル類からなる一群から選択される活性成分を有する。前
記成分のそれぞれはさらに詳細に下記に論議される。
【００１１】微孔成膜は典型的には疎水性で、ポリオレ
フィンポリマーである。疎水性ポリオレフィンポリマー
には、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレンが含
まれており、後者が好適である。その膜を製造する方法
は非常に重要なわけではなく、また、例えば、「乾燥」
延伸（またはＣｅｌｇａｒｄ）プロセスまたは「溶媒」
延伸（または転相）プロセスを含むものが良い。こうし
た膜は３ミル（約７５マイクロメートル）未満の厚さを
有するのが良く、好適には１．５ミル（３８マイクロメ
ートル）未満であり、もっとも好適には、約１ミル（２
５マイクロメートル）である。その膜は、約０．０４５
±０．００２マイクロメートルという平均孔径、２８〜
４０％の気孔率、２０〜４５秒／インチ2のガーレー透
気度を有するのが良い。こうした膜は市販されていて、
例えば、Ｃｅｌｇａｒｄ社（米国ノースカロライナ州シ
ャルロット市）、東燃（日本、東京）、アサヒ化学（日
本、東京）、宇部興産（日本、東京）、日東電工（日
本、東京）から入手可能である。
フィンポリマーである。疎水性ポリオレフィンポリマー
には、例えば、ポリエチレンおよびポリプロピレンが含
まれており、後者が好適である。その膜を製造する方法
は非常に重要なわけではなく、また、例えば、「乾燥」
延伸（またはＣｅｌｇａｒｄ）プロセスまたは「溶媒」
延伸（または転相）プロセスを含むものが良い。こうし
た膜は３ミル（約７５マイクロメートル）未満の厚さを
有するのが良く、好適には１．５ミル（３８マイクロメ
ートル）未満であり、もっとも好適には、約１ミル（２
５マイクロメートル）である。その膜は、約０．０４５
±０．００２マイクロメートルという平均孔径、２８〜
４０％の気孔率、２０〜４５秒／インチ2のガーレー透
気度を有するのが良い。こうした膜は市販されていて、
例えば、Ｃｅｌｇａｒｄ社（米国ノースカロライナ州シ
ャルロット市）、東燃（日本、東京）、アサヒ化学（日
本、東京）、宇部興産（日本、東京）、日東電工（日
本、東京）から入手可能である。
【００１２】その被膜は、膜の少なくとも１つの表面に
適用される。１つの表面に適用される場合、その被膜表
面密度は、約０．１２〜０．８０ミリグラム／ｃｍ2の
範囲が良く、また好適には、表面密度は、０．２５〜
０．４５ミリグラム／ｃｍ2の範囲が良い。被膜は好適
には、溶液中に使用され、またその溶媒（例えば、アセ
トンまたはメチルエチルケトン）がいずれかの公知の方
法で追い出される。被膜セパレーターの有効平均孔径
は、０．０４５マイクロメートル未満であるべきであ
り、好適には約０．０３０〜０．０４０マイクロメート
ルの範囲にあり、またもっとも好適には０．０３５マイ
クロメートル未満である。有効平均孔径が大きすぎる場
合は、あまりに多くの亜鉛イオンがそのセパレーターを
通過するため、サイクル寿命に悪い影響を与えるし、ま
た、小さすぎる場合は、電気抵抗があまりに大きくなる
ために、その電池内の導電性に悪影響を与える。有効平
均孔径は、電解質により湿らす場合には、その被膜した
膜により示される見掛け上の孔径を言う。有効平均孔径
は、溶質透過法により測定される。例えば、Ｃｈｅｒｙ
ａｎ， Ｍ．著「ウルトラフィルトレーションハンドブ
ック」、ｐ ６２−７１、Ｔｅｃｈｎｏｍｉｃ Ｐｕｂ
ｌｉｓｈｉｎｇ社刊、１９８６年、ペンシルバニア州ラ
ンカスター市を参照されたい。膜の孔径は前記の方法に
より、以下のものを使用して０．０３５マイクロメート
ル（３５ｍｍ）であることが推定された。すなわち、ミ
オグロブリン−１７，６００分子量（ＭＷ）、３．７ナ
ノメーター（ｎｍ）径、０％排除、ラクトグロブリン−
３８，０００ＭＷ、５．２ｎｍ、１０％；アルブミン−
６９，０００ＭＷ、６．４ｎｍ、３０％；血清グロブリ
ン−１４８，０００ＭＷ、９．２ｎｍ、７５％；ヘモシ
アニン（Ｐａｌｉｎｕｒｕｓ社製）−４５０，０００
ＭＷ、１１．７ｎｍ、９０％。
適用される。１つの表面に適用される場合、その被膜表
面密度は、約０．１２〜０．８０ミリグラム／ｃｍ2の
範囲が良く、また好適には、表面密度は、０．２５〜
０．４５ミリグラム／ｃｍ2の範囲が良い。被膜は好適
には、溶液中に使用され、またその溶媒（例えば、アセ
トンまたはメチルエチルケトン）がいずれかの公知の方
法で追い出される。被膜セパレーターの有効平均孔径
は、０．０４５マイクロメートル未満であるべきであ
り、好適には約０．０３０〜０．０４０マイクロメート
ルの範囲にあり、またもっとも好適には０．０３５マイ
クロメートル未満である。有効平均孔径が大きすぎる場
合は、あまりに多くの亜鉛イオンがそのセパレーターを
通過するため、サイクル寿命に悪い影響を与えるし、ま
た、小さすぎる場合は、電気抵抗があまりに大きくなる
ために、その電池内の導電性に悪影響を与える。有効平
均孔径は、電解質により湿らす場合には、その被膜した
膜により示される見掛け上の孔径を言う。有効平均孔径
は、溶質透過法により測定される。例えば、Ｃｈｅｒｙ
ａｎ， Ｍ．著「ウルトラフィルトレーションハンドブ
ック」、ｐ ６２−７１、Ｔｅｃｈｎｏｍｉｃ Ｐｕｂ
ｌｉｓｈｉｎｇ社刊、１９８６年、ペンシルバニア州ラ
ンカスター市を参照されたい。膜の孔径は前記の方法に
より、以下のものを使用して０．０３５マイクロメート
ル（３５ｍｍ）であることが推定された。すなわち、ミ
オグロブリン−１７，６００分子量（ＭＷ）、３．７ナ
ノメーター（ｎｍ）径、０％排除、ラクトグロブリン−
３８，０００ＭＷ、５．２ｎｍ、１０％；アルブミン−
６９，０００ＭＷ、６．４ｎｍ、３０％；血清グロブリ
ン−１４８，０００ＭＷ、９．２ｎｍ、７５％；ヘモシ
アニン（Ｐａｌｉｎｕｒｕｓ社製）−４５０，０００
ＭＷ、１１．７ｎｍ、９０％。
【００１３】被膜は酢酸セルロースおよび界面活性剤の
混合物から成る。酢酸セルロース（約２．５アセチル基
／グルコースを有するもの、例えば、ＣＡ−３９８−
３）は市販されており、例えば、米国ノースカロライナ
州シャルロット市のＣｅｌａｎｅｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ
ＬＬＣ社；または、米国テネシー州キングスポート市
のイーストマン・ケミカル社から材料が入手可能であ
る。Ｃｅｌａｎｅｓｅ社の酢酸セルロースＨＢ−１０５
が好適である。
混合物から成る。酢酸セルロース（約２．５アセチル基
／グルコースを有するもの、例えば、ＣＡ−３９８−
３）は市販されており、例えば、米国ノースカロライナ
州シャルロット市のＣｅｌａｎｅｓｅ Ａｃｅｔａｔｅ
ＬＬＣ社；または、米国テネシー州キングスポート市
のイーストマン・ケミカル社から材料が入手可能であ
る。Ｃｅｌａｎｅｓｅ社の酢酸セルロースＨＢ−１０５
が好適である。
【００１４】界面活性剤に関しては、選択基準を定義す
るのに３つの点を考慮することが役に立つ。それら考慮
点は、１）界面活性剤は電解質に対して不活性でなけれ
ばならない（例えば、電解質のなかでは加水分解不可能
なもの）。２）界面活性剤は電解質のなかで可溶または
易溶であってはならない。そして、３）界面活性剤は膜
に対して密着性のものであって然るべきである（例え
ば、膜から容易には洗い落とせない）。前記基準に適合
する界面活性剤は有機エーテル類からなる一群から選択
される活性成分を有する。この有機エーテルの１つの実
施例は、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタ
ノールである。こうした界面活性剤の１つは、米国ニュ
ージャージー州クランベリー市のＲｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌ
ｅｎｃ社からＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−５３０という商標の
下で市販されており、入手可能である。
るのに３つの点を考慮することが役に立つ。それら考慮
点は、１）界面活性剤は電解質に対して不活性でなけれ
ばならない（例えば、電解質のなかでは加水分解不可能
なもの）。２）界面活性剤は電解質のなかで可溶または
易溶であってはならない。そして、３）界面活性剤は膜
に対して密着性のものであって然るべきである（例え
ば、膜から容易には洗い落とせない）。前記基準に適合
する界面活性剤は有機エーテル類からなる一群から選択
される活性成分を有する。この有機エーテルの１つの実
施例は、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキシ）エタ
ノールである。こうした界面活性剤の１つは、米国ニュ
ージャージー州クランベリー市のＲｈｏｎｅ−Ｐｏｕｌ
ｅｎｃ社からＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−５３０という商標の
下で市販されており、入手可能である。
【００１５】被膜成分である酢酸セルロースおよび界面
活性剤の分量を選択する際に、以下の考慮がなされる。
すなわち、酢酸セルロースに関しては、ぬれているとき
には篩効果（すなわち、径に基づいて分子を選択的に通
過／排除する能力）を作り出すためにその表面を覆うの
に十分量が必要であるが、しかしあまりに量が多いと、
気孔を塞ぎ、また電気抵抗を増加させてしまう。また、
界面活性剤に関しては、電解質を湿らすのに十分量が必
要であるが、しかしあまりに量が多いと、気孔を塞いで
しまう。被膜の酢酸セルロース成分は約０．０２ｍｇ／
ｃｍ2〜０．３０ｍｇ／ｃｍ2の範囲にあるのが良く、好
適には０．０５〜０．１５ｍｇ／ｃｍ2であり、また界
面活性剤（すなわち、ＩＧＥＰＡＬ）は約０．１０〜
０．５０ｍｇ／ｃｍ2の範囲にあるのが良く、好適には
０．２０〜０．３０ｍｇ／ｃｍ2である。
活性剤の分量を選択する際に、以下の考慮がなされる。
すなわち、酢酸セルロースに関しては、ぬれているとき
には篩効果（すなわち、径に基づいて分子を選択的に通
過／排除する能力）を作り出すためにその表面を覆うの
に十分量が必要であるが、しかしあまりに量が多いと、
気孔を塞ぎ、また電気抵抗を増加させてしまう。また、
界面活性剤に関しては、電解質を湿らすのに十分量が必
要であるが、しかしあまりに量が多いと、気孔を塞いで
しまう。被膜の酢酸セルロース成分は約０．０２ｍｇ／
ｃｍ2〜０．３０ｍｇ／ｃｍ2の範囲にあるのが良く、好
適には０．０５〜０．１５ｍｇ／ｃｍ2であり、また界
面活性剤（すなわち、ＩＧＥＰＡＬ）は約０．１０〜
０．５０ｍｇ／ｃｍ2の範囲にあるのが良く、好適には
０．２０〜０．３０ｍｇ／ｃｍ2である。
【００１６】第２具体例は非被膜セパレーター（すなわ
ち、非酢酸セルロース被膜）である。本セパレーターは
本質的には、０．０４５マイクロメートル未満の有効平
均孔径を有する微孔性膜から成り、水性の電解質による
ぬれに適合させる。前記成分のそれぞれは以下にさらに
詳細に論議される。
ち、非酢酸セルロース被膜）である。本セパレーターは
本質的には、０．０４５マイクロメートル未満の有効平
均孔径を有する微孔性膜から成り、水性の電解質による
ぬれに適合させる。前記成分のそれぞれは以下にさらに
詳細に論議される。
【００１７】微孔性膜は典型的には疎水性ポリオレフィ
ンポリマーである。こうしたポリマーには、例えば、ポ
リエチレンおよびポリプロピレンが含まれており、後者
が好適である。その膜を製造する方法は非常に重要であ
るわけではなく、また、例えば、「乾燥」延伸（または
Ｃｅｌｇａｒｄ）プロセスまたは「溶媒」延伸（または
転相）プロセスが含まれる。こうした膜は約１．５ミル
（３８マイクロメートル）以下の厚さを有する。こうし
た膜は、そのセパレーター全体にわたって活性電池の中
の電解質の亜鉛イオンの流れを阻止するような有効平均
孔径であるため、その被膜は無い。有効平均孔径は０．
０４５マイクロメートル未満でなければならず、好適に
は０．０３５マイクロメートル、そしてもっとも好適に
は０．０２０〜０．０４０マイクロメートルの範囲にあ
る。有効平均孔径が大きすぎる場合には、そのセパレー
ターを透過する亜鉛イオンがあまりに多くなるため、サ
イクル寿命に悪影響を与え、また小さすぎる場合には、
電気抵抗があまりに大きくなるため、その電池内の導電
性に悪影響を与えてしまう。本具体例のぬれ態様は、界
面活性剤（例えば、湿潤剤）によりその表面を修飾する
ことを含む。界面活性剤は有機エーテル類からなる一群
から選択される活性成分を有する。この有機エーテルの
１つの実施例は、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキ
シ）エタノールである。こうした界面活性剤の１つは、
米国ニュージャージー州クランベリー市のＲｈｏｎｅ−
Ｐｏｕｌｅｎｃ社からＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−５３０とい
う商標の下で市販されており、入手可能である。界面活
性剤の分量を選択する際に、以下の考慮がなされる。す
なわち、酢酸セルロースに関しては、電解質を湿らせる
のに十分量が必要であるが、しかしあまりに量が多い
と、気孔を塞いでしまう。界面活性剤（すなわち、ＩＧ
ＥＰＡＬ）は約０．１０〜０．５０ｍｇ／ｃｍ2の範囲
にあるのが良く、好適には０．２０〜０．３０ｍｇ／ｃ
ｍ2である。
ンポリマーである。こうしたポリマーには、例えば、ポ
リエチレンおよびポリプロピレンが含まれており、後者
が好適である。その膜を製造する方法は非常に重要であ
るわけではなく、また、例えば、「乾燥」延伸（または
Ｃｅｌｇａｒｄ）プロセスまたは「溶媒」延伸（または
転相）プロセスが含まれる。こうした膜は約１．５ミル
（３８マイクロメートル）以下の厚さを有する。こうし
た膜は、そのセパレーター全体にわたって活性電池の中
の電解質の亜鉛イオンの流れを阻止するような有効平均
孔径であるため、その被膜は無い。有効平均孔径は０．
０４５マイクロメートル未満でなければならず、好適に
は０．０３５マイクロメートル、そしてもっとも好適に
は０．０２０〜０．０４０マイクロメートルの範囲にあ
る。有効平均孔径が大きすぎる場合には、そのセパレー
ターを透過する亜鉛イオンがあまりに多くなるため、サ
イクル寿命に悪影響を与え、また小さすぎる場合には、
電気抵抗があまりに大きくなるため、その電池内の導電
性に悪影響を与えてしまう。本具体例のぬれ態様は、界
面活性剤（例えば、湿潤剤）によりその表面を修飾する
ことを含む。界面活性剤は有機エーテル類からなる一群
から選択される活性成分を有する。この有機エーテルの
１つの実施例は、ノニルフェノキシポリ（エチレンオキ
シ）エタノールである。こうした界面活性剤の１つは、
米国ニュージャージー州クランベリー市のＲｈｏｎｅ−
Ｐｏｕｌｅｎｃ社からＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−５３０とい
う商標の下で市販されており、入手可能である。界面活
性剤の分量を選択する際に、以下の考慮がなされる。す
なわち、酢酸セルロースに関しては、電解質を湿らせる
のに十分量が必要であるが、しかしあまりに量が多い
と、気孔を塞いでしまう。界面活性剤（すなわち、ＩＧ
ＥＰＡＬ）は約０．１０〜０．５０ｍｇ／ｃｍ2の範囲
にあるのが良く、好適には０．２０〜０．３０ｍｇ／ｃ
ｍ2である。
【００１８】
【実施例】本発明により作製されたセパレーターを、市
販されていて入手可能な製品であるＣｅｌｇａｒｄ（登
録商標）３４０６微孔性膜と比較した。本発明のセパレ
ーターの被膜溶液には、溶媒に基づく重量で、３．５％
酢酸セルロースおよび８％ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−５３０
が含まれていて、メチルエチルケトンは溶媒であった。
比較の結果は以下のように表示される。すなわち、
販されていて入手可能な製品であるＣｅｌｇａｒｄ（登
録商標）３４０６微孔性膜と比較した。本発明のセパレ
ーターの被膜溶液には、溶媒に基づく重量で、３．５％
酢酸セルロースおよび８％ＩＧＥＰＡＬ ＣＯ−５３０
が含まれていて、メチルエチルケトンは溶媒であった。
比較の結果は以下のように表示される。すなわち、
【表１】
【００１９】本発明は、その精神または基本的な属性か
ら離れることなくそのほかの特定の形態に実施されるこ
とが可能であり、したがって、参照は発明の詳細な説明
に対してよりも本発明の範囲を示している特許請求の範
囲に対してなされるべきである。
ら離れることなくそのほかの特定の形態に実施されるこ
とが可能であり、したがって、参照は発明の詳細な説明
に対してよりも本発明の範囲を示している特許請求の範
囲に対してなされるべきである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 5H021 CC04 EE04 EE11 EE34 HH00 HH03 HH05 5H024 AA04 AA14 DD09 EE09 HH04 HH13 5H028 AA05 EE06 EE10 HH03 HH05 HH10
Claims (14)
- 【請求項１】 微孔性膜と、 該膜の少なくとも１つの表面上の被膜とを含む電池セパ
レータであって、 該被膜は酢酸セルロースと界面活性剤を含み、該界面活
性剤は有機エーテルからなる一群から選択される活性成
分を有する、電池セパレーター。 - 【請求項２】 ０．０４５マイクロメートル未満の有効
平均孔径を有する、請求項１に記載のセパレーター。 - 【請求項３】 前記酢酸セルロースが、グルコース単位
当たり約２．５個のアセチル基を有することを特徴とす
る請求項１に記載のセパレーター。 - 【請求項４】 前記被膜が、約０．１２〜０．８０ミリ
グラム／ｃｍ2の表面密度を有することを特徴とする請
求項１に記載のセパレーター。 - 【請求項５】 ３０ミリオーム−インチ2以下の電気抵
抗を有する、請求項１に記載のセパレーター。 - 【請求項６】 前記電気抵抗が、１０〜１２ミリオーム
−インチ2を有する、請求項５に記載のセパレーター。 - 【請求項７】 第１電極と、 第２電極と、 電解質と、 請求項１に記載のセパレーターとを含む亜鉛電極を有す
る電池であって、 該セパレーターは該第１電極と該第２電極の間に配置さ
れ、該電解質は該電極（複数）と該セパレーターを介し
て伝達している、電池。 - 【請求項８】 ０．０４５マイクロメートル未満の有効
平均孔径と、１．５ミル（３８マイクロメートル）未満
の厚さと、３０ミリオーム−インチ2以下の電気抵抗を
有し、また水性の電解質によるぬれに適合させられる微
孔性膜から実質的に成る電池セパレーター。 - 【請求項９】 前記孔径が、０．０２０〜０．０４０マ
イクロメートルの範囲にあることを特徴とする請求項８
に記載の電池セパレーター。 - 【請求項１０】 前記孔径が、０．０３５マイクロメー
トル未満であることを特徴とする請求項８に記載の電池
セパレーター。 - 【請求項１１】 前記電気抵抗が、１０〜１２ミリオー
ム−インチ2の範囲にあることを特徴とする請求項８に
記載の電池セパレーター。 - 【請求項１２】 前記ぬれが、有機エーテルからなる一
群から選択される活性成分を有する界面活性剤の被膜で
あることを特徴とする請求項８に記載の電池セパレータ
ー。 - 【請求項１３】 前記成分が、ノニルフェノキシポリ
（エチレンオキシ）エタノールであることを特徴とする
請求項８に記載の前記電池セパレーター。 - 【請求項１４】 第１電極と、 亜鉛で作られている第２電極と、 電解質と、 請求項８に記載のセパレーターとを含む亜鉛電極を有す
る電池であって、 該セパレーターは該第１電極と該第２電極との間に配置
され、また該電解質が該電極（複数）と該セパレーター
を介して伝達している、電池。
Applications Claiming Priority (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| US09/666236 | 2000-09-21 | ||
| US09/666,236 US6479190B1 (en) | 2000-09-21 | 2000-09-21 | Separator for battery having zinc electrode |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002151035A true JP2002151035A (ja) | 2002-05-24 |
Family
ID=24673365
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001283049A Pending JP2002151035A (ja) | 2000-09-21 | 2001-09-18 | 亜鉛電極を有する電池用セパレーター |
Country Status (8)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6479190B1 (ja) |
| EP (1) | EP1191617A3 (ja) |
| JP (1) | JP2002151035A (ja) |
| KR (1) | KR20020023128A (ja) |
| CN (2) | CN1645646A (ja) |
| CA (1) | CA2354600A1 (ja) |
| SG (1) | SG98031A1 (ja) |
| TW (1) | TW511310B (ja) |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2019079825A (ja) * | 2006-11-17 | 2019-05-23 | セルガード エルエルシー | 共押出しされた、多層電池セパレーター |
| WO2022065960A1 (ko) * | 2020-09-25 | 2022-03-31 | 주식회사 엘지화학 | 리튬 이차 전지용 분리막 및 이의 제조방법 |
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| US8007940B2 (en) * | 2001-12-11 | 2011-08-30 | Eveready Battery Company, Inc. | High discharge capacity lithium battery |
| TWI242908B (en) * | 2002-12-31 | 2005-11-01 | Hon Hai Prec Ind Co Ltd | A separator |
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| US8124274B2 (en) * | 2003-11-21 | 2012-02-28 | Eveready Battery Company, Inc. | High discharge capacity lithium battery |
| US8283071B2 (en) | 2003-11-21 | 2012-10-09 | Eveready Battery Company, Inc. | High discharge capacity lithium battery |
| US20050208372A1 (en) * | 2004-03-18 | 2005-09-22 | Celgard Inc. | Separator for a battery having a zinc electrode |
| CN101784005A (zh) * | 2009-12-17 | 2010-07-21 | 华为终端有限公司 | 兴趣点的检索方法及终端 |
| CN102315406A (zh) * | 2010-06-30 | 2012-01-11 | 比亚迪股份有限公司 | 一种镍氢电池隔膜、其制备方法及镍氢电池 |
| US20120171535A1 (en) | 2010-12-31 | 2012-07-05 | Fuyuan Ma | Nickel-zinc battery and manufacturing method thereof |
| ES2557182B1 (es) | 2014-07-21 | 2016-11-04 | Jofemar, S.A. | Membrana polimérica para su utilización como separador en baterías de flujo |
| US10651445B2 (en) * | 2017-01-23 | 2020-05-12 | ZAF Energy Systems, Incorporated | Electrode with cellulose acetate separator system |
| KR102799083B1 (ko) | 2017-11-03 | 2025-04-23 | 셀가드 엘엘씨 | 개선된 마이크로 다공성 막, 전지 세퍼레이터, 전지, 및 이를 포함하는 장치 |
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3929509A (en) * | 1972-04-18 | 1975-12-30 | Celanese Corp | Hydrophilic microporous film |
| US4346142A (en) * | 1979-09-04 | 1982-08-24 | Celanese Corporation | Hydrophilic monomer treated microporous films and process |
| US4298666A (en) * | 1980-02-27 | 1981-11-03 | Celanese Corporation | Coated open-celled microporous membranes |
| US4359510A (en) * | 1980-07-31 | 1982-11-16 | Celanese Corporation | Hydrophilic polymer coated microporous membranes capable of use as a battery separator |
| US4438185A (en) | 1980-07-31 | 1984-03-20 | Celanese Corporation | Hydrophilic polymer coated microporous membranes capable of use as a battery separator |
| US4501793A (en) * | 1983-06-17 | 1985-02-26 | Celanese Corporation | Surfactant treated polyolefinic microporous materials capable of multiple re-wetting with aqueous solutions |
| US4544616A (en) | 1984-02-16 | 1985-10-01 | The United States Of America As Represented By The United States Department Of Energy | Secondary battery containing zinc electrode with modified separator and method |
| CA2125840A1 (en) * | 1994-06-14 | 1995-12-15 | Universite D'ottawa/ University Of Ottawa | Thin film composite membrane as battery separator |
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| US6287730B1 (en) * | 1998-08-14 | 2001-09-11 | Celgard Inc. | Hydrophilic polyolefin having a coating containing a surfactant and an EVOH copolymer |
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2000
- 2000-09-21 US US09/666,236 patent/US6479190B1/en not_active Expired - Fee Related
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20060418 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20061003 |