JP2002157988A - ニッケル水素二次電池 - Google Patents
ニッケル水素二次電池Info
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- JP2002157988A JP2002157988A JP2000349566A JP2000349566A JP2002157988A JP 2002157988 A JP2002157988 A JP 2002157988A JP 2000349566 A JP2000349566 A JP 2000349566A JP 2000349566 A JP2000349566 A JP 2000349566A JP 2002157988 A JP2002157988 A JP 2002157988A
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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
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】充放電サイクルに伴うセパレータの液がれ現象
を有効に抑制ないしは防止し、サイクル特性に優れたニ
ッケル水素二次電池を提供する。 【解決手段】正極活物質層及び負極活物質層の間にセパ
レータが介在してなるニッケル水素二次電池であって、
正極活物質層及び負極活物質層のいずれの平均孔径より
も小さい平均孔径を有するセパレータを用いることを特
徴とするニッケル水素二次電池に係る。
を有効に抑制ないしは防止し、サイクル特性に優れたニ
ッケル水素二次電池を提供する。 【解決手段】正極活物質層及び負極活物質層の間にセパ
レータが介在してなるニッケル水素二次電池であって、
正極活物質層及び負極活物質層のいずれの平均孔径より
も小さい平均孔径を有するセパレータを用いることを特
徴とするニッケル水素二次電池に係る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル水素二次
電池に関する。
電池に関する。
【０００２】
【従来技術】従来、アルカリ二次電池では、セパレータ
として一般に不織布が使用されている。とりわけ、ニッ
ケル水素二次電池では、ポリオレフィン不織布が主に使
用されている。
として一般に不織布が使用されている。とりわけ、ニッ
ケル水素二次電池では、ポリオレフィン不織布が主に使
用されている。
【０００３】これらアルカリ二次電池のセパレータに
は、特に親水性及びガス透過性が要求される。前者は、
セパレータがその空孔内部に電解液を含浸・保持し、セ
パレータが正極と負極の間でイオン伝導性を発現するた
めに必要である。後者は、特に密閉型電池において、充
電時に正極で発生する酸素ガスを正極側から負極側にガ
スを透過させて負極で吸収するために必要である。
は、特に親水性及びガス透過性が要求される。前者は、
セパレータがその空孔内部に電解液を含浸・保持し、セ
パレータが正極と負極の間でイオン伝導性を発現するた
めに必要である。後者は、特に密閉型電池において、充
電時に正極で発生する酸素ガスを正極側から負極側にガ
スを透過させて負極で吸収するために必要である。
【０００４】現行のニッケル水素二次電池では、不織布
セパレータに親水化処理を施すことによりその保液性を
改善するとともに、全体の電解液量を適量にコントロー
ルすることによってガス透過性が付与されている。
セパレータに親水化処理を施すことによりその保液性を
改善するとともに、全体の電解液量を適量にコントロー
ルすることによってガス透過性が付与されている。
【０００５】不織布セパレータは繊維の集合体からでき
ており、繊維の重なりの隙間が空隙となるが、その空隙
の孔径分布は非常に大きい。このため、通常は、孔径の
大きな部分では電解液が満ちていない空孔が残るため、
その部分を通じてガスが透過することとなる。
ており、繊維の重なりの隙間が空隙となるが、その空隙
の孔径分布は非常に大きい。このため、通常は、孔径の
大きな部分では電解液が満ちていない空孔が残るため、
その部分を通じてガスが透過することとなる。
【０００６】しかしながら、電極活物質は、電池の充電
及び放電の繰り返しサイクルによって膨潤するため、充
放電サイクルの増加に伴い、電解液はセパレータから電
極活物質層に移動する。このため、充放電サイクルを重
ねるとセパレータに含浸・保持されていた電解液が電極
活物質に吸い取られ、いわゆるセパレータの液がれ現象
が生じる。その結果、セパレータの電気的抵抗が増加
し、放電容量が大幅に低下するという問題が生じる。こ
の問題は、電解液を増量すれば一応解消できるが、その
一方でガス透過性の低下という問題を引き起こすため、
電解液を増量するにも限界がある。
及び放電の繰り返しサイクルによって膨潤するため、充
放電サイクルの増加に伴い、電解液はセパレータから電
極活物質層に移動する。このため、充放電サイクルを重
ねるとセパレータに含浸・保持されていた電解液が電極
活物質に吸い取られ、いわゆるセパレータの液がれ現象
が生じる。その結果、セパレータの電気的抵抗が増加
し、放電容量が大幅に低下するという問題が生じる。こ
の問題は、電解液を増量すれば一応解消できるが、その
一方でガス透過性の低下という問題を引き起こすため、
電解液を増量するにも限界がある。
【０００７】一方、従来行われていた改良は、セパレー
タにできるだけ多くの電解液を保液できるようにセパレ
ータの空孔率を上げたり、親水化処理によって導入され
る親水性基のイオン性を高めるという方法がとられてい
る。
タにできるだけ多くの電解液を保液できるようにセパレ
ータの空孔率を上げたり、親水化処理によって導入され
る親水性基のイオン性を高めるという方法がとられてい
る。
【０００８】ところが、これらの方法でも、ガス透過性
を低下させるおそれがあるため、電解液の保液量には限
界があり、結果的にはセパレータの液がれ現象を有効に
防止することは困難である。
を低下させるおそれがあるため、電解液の保液量には限
界があり、結果的にはセパレータの液がれ現象を有効に
防止することは困難である。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】このように、セパレー
タのガス透過性を維持しつつ、セパレータの液がれ現象
を有効に防止する方法は未だ開発されるに至っていない
のが現状である。
タのガス透過性を維持しつつ、セパレータの液がれ現象
を有効に防止する方法は未だ開発されるに至っていない
のが現状である。
【００１０】従って、本発明の主な目的は、充放電サイ
クルに伴うセパレータの液がれ現象を有効に抑制ないし
は防止し、サイクル特性に優れたニッケル水素二次電池
を提供することにある。
クルに伴うセパレータの液がれ現象を有効に抑制ないし
は防止し、サイクル特性に優れたニッケル水素二次電池
を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記の従
来技術の問題点に鑑みて鋭意検討した結果、特定の構成
からなるセパレータを使用することにより、上記目的を
達成できることを見出し、ついに本発明を完成するに至
った。
来技術の問題点に鑑みて鋭意検討した結果、特定の構成
からなるセパレータを使用することにより、上記目的を
達成できることを見出し、ついに本発明を完成するに至
った。
【００１２】すなわち、本発明は、下記のニッケル水素
二次電池に係るものである。
二次電池に係るものである。
【００１３】１．正極活物質層及び負極活物質層の間に
セパレータが介在してなるニッケル水素二次電池であっ
て、正極活物質層及び負極活物質層のいずれの平均孔径
よりも小さい平均孔径を有するセパレータを用いること
を特徴とするニッケル水素二次電池。
セパレータが介在してなるニッケル水素二次電池であっ
て、正極活物質層及び負極活物質層のいずれの平均孔径
よりも小さい平均孔径を有するセパレータを用いること
を特徴とするニッケル水素二次電池。
【００１４】２．セパレータの平均孔径が０．５μｍ以
下である第１項記載のニッケル水素二次電池。
下である第１項記載のニッケル水素二次電池。
【００１５】３．セパレータの厚さが１０〜２００μｍ
であって、その平均孔径が０．０１〜０．２μｍである
第１項又は第２項に記載のニッケル水素二次電池。
であって、その平均孔径が０．０１〜０．２μｍである
第１項又は第２項に記載のニッケル水素二次電池。
【００１６】４．セパレータが、ポリオレフィン微多孔
膜からなる第１項〜第３項のいずれかに記載のニッケル
水素二次電池。
膜からなる第１項〜第３項のいずれかに記載のニッケル
水素二次電池。
【００１７】５．セパレータ表面の一部に親水部が設け
られている第１項〜第４項のいずれかに記載のニッケル
水素二次電池。
られている第１項〜第４項のいずれかに記載のニッケル
水素二次電池。
【００１８】
【発明の実施の形態】本発明のニッケル水素二次電池
は、正極活物質層及び負極活物質層の間にセパレータが
介在してなるニッケル水素二次電池であって、正極活物
質層及び負極活物質層のいずれの平均孔径よりも小さい
平均孔径を有するセパレータを用いることを特徴とす
る。 （１）セパレータ 本発明では、セパレータは、正極活物質層及び負極活物
質層（以下、両者をまとめて「活物質層」ともいう）の
いずれの平均孔径よりも小さい平均孔径を有することが
必要である。これによって、特に、電極が充放電によっ
て体積が膨張してもセパレータ内の電解液は保持され、
液がれ現象を確実に抑制ないしは防止することができ
る。
は、正極活物質層及び負極活物質層の間にセパレータが
介在してなるニッケル水素二次電池であって、正極活物
質層及び負極活物質層のいずれの平均孔径よりも小さい
平均孔径を有するセパレータを用いることを特徴とす
る。 （１）セパレータ 本発明では、セパレータは、正極活物質層及び負極活物
質層（以下、両者をまとめて「活物質層」ともいう）の
いずれの平均孔径よりも小さい平均孔径を有することが
必要である。これによって、特に、電極が充放電によっ
て体積が膨張してもセパレータ内の電解液は保持され、
液がれ現象を確実に抑制ないしは防止することができ
る。
【００１９】従って、セパレータの平均孔径は、正極活
物質層等の平均孔径等に応じて適宜設定することができ
るが、通常は０．５μｍ以下、好ましくは０．０１〜
０．５μｍ、より好ましくは０．０１〜０．２μｍとす
れば良い。特に、セパレータの平均孔径は、正極活物質
層及び負極活物質層のうち小さい方の平均孔径の１／２
以下、好ましくは１／５以下、より好ましくは１／１０
以下とする。
物質層等の平均孔径等に応じて適宜設定することができ
るが、通常は０．５μｍ以下、好ましくは０．０１〜
０．５μｍ、より好ましくは０．０１〜０．２μｍとす
れば良い。特に、セパレータの平均孔径は、正極活物質
層及び負極活物質層のうち小さい方の平均孔径の１／２
以下、好ましくは１／５以下、より好ましくは１／１０
以下とする。
【００２０】セパレータの厚さも限定的ではなく、最終
製品の用途、所望の物性等に応じて適宜変更することが
できる。通常は１０〜２００μｍ程度とすれば良い。ま
た、空孔率も限定的でなく、公知のセパレータと同様と
すれば良い。通常は約３０〜７０％程度とすれば良い。
製品の用途、所望の物性等に応じて適宜変更することが
できる。通常は１０〜２００μｍ程度とすれば良い。ま
た、空孔率も限定的でなく、公知のセパレータと同様と
すれば良い。通常は約３０〜７０％程度とすれば良い。
【００２１】セパレータの材質は、電子伝導性がなく、
多孔性で空孔内に電解液を含浸・保持してイオン伝導性
を発現できる多孔性素材からなるものであれば特に限定
されない。例えば、極細繊維を用いた不織布、ポリオレ
フィン微多孔膜等を使用することができる。本発明で
は、ポリオレフィン微多孔膜からなるセパレータを好適
に用いることができる。ポリオレフィン微多孔膜の種類
は限定的でなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
メチルペンテン等からなる微多孔膜を採用できる。これ
らは市販品又は公知の製法で得られたものを用いること
もできる。
多孔性で空孔内に電解液を含浸・保持してイオン伝導性
を発現できる多孔性素材からなるものであれば特に限定
されない。例えば、極細繊維を用いた不織布、ポリオレ
フィン微多孔膜等を使用することができる。本発明で
は、ポリオレフィン微多孔膜からなるセパレータを好適
に用いることができる。ポリオレフィン微多孔膜の種類
は限定的でなく、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリ
メチルペンテン等からなる微多孔膜を採用できる。これ
らは市販品又は公知の製法で得られたものを用いること
もできる。
【００２２】本発明では、セパレータは、その表面の一
部に親水部が設けられていても良い。セパレータの材質
として疎水性材料を用いる場合、親水部を設けることに
より保液性を高めることができる。
部に親水部が設けられていても良い。セパレータの材質
として疎水性材料を用いる場合、親水部を設けることに
より保液性を高めることができる。
【００２３】上記親水部は、セパレータに親水性基を付
与することにより形成できる。親水性基の種類は特に限
定されず、例えばスルホン基、カルボキシル基、水酸
基、アミド基等が挙げられる。これらは１種又は２種以
上であっても良い。本発明では、特にスルホン基及びカ
ルボキシル基の少なくとも１種であることが好ましい。
与することにより形成できる。親水性基の種類は特に限
定されず、例えばスルホン基、カルボキシル基、水酸
基、アミド基等が挙げられる。これらは１種又は２種以
上であっても良い。本発明では、特にスルホン基及びカ
ルボキシル基の少なくとも１種であることが好ましい。
【００２４】本発明において、セパレータの表面とは、
セパレータの外表面及びそれに続く気孔（空孔）内壁表
面の両者を意味する。本発明では、親水部以外の表面部
分（残部）は実質的に疎水部から構成される。従って、
上記セパレータにおいては、特に、親水部では電解液を
保液する役割、疎水部では過充電時に電極で発生するガ
スを透過する役割をそれぞれ果たす。
セパレータの外表面及びそれに続く気孔（空孔）内壁表
面の両者を意味する。本発明では、親水部以外の表面部
分（残部）は実質的に疎水部から構成される。従って、
上記セパレータにおいては、特に、親水部では電解液を
保液する役割、疎水部では過充電時に電極で発生するガ
スを透過する役割をそれぞれ果たす。
【００２５】上記親水部の面積は、セパレータ表面の一
部となるようにする。すなわち、親水部と疎水部とを有
するようにすれば良い。本発明では、特に、親水部の面
積が膜表面積の通常４０〜９５％程度、好ましくは７０
〜９０％とする。
部となるようにする。すなわち、親水部と疎水部とを有
するようにすれば良い。本発明では、特に、親水部の面
積が膜表面積の通常４０〜９５％程度、好ましくは７０
〜９０％とする。
【００２６】なお、本発明において「親水部の面積」
（割合％）とは、図１に示すようにセパレータの平面図
におけるセパレータ面積を１００％とした場合におい
て、その平面図において親水部が占める割合をいう。そ
の測定方法は、水性カラーインクに親水化処理されたセ
パレータ（平面図１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さは任意）
を１時間浸漬した後の着色部分の上記面積を求めること
により実施した。つまり、親水部の面積Ｗ（％）＝１０
０×（Ｗ／１００）によって算出した。
（割合％）とは、図１に示すようにセパレータの平面図
におけるセパレータ面積を１００％とした場合におい
て、その平面図において親水部が占める割合をいう。そ
の測定方法は、水性カラーインクに親水化処理されたセ
パレータ（平面図１０ｃｍ×横１０ｃｍ×厚さは任意）
を１時間浸漬した後の着色部分の上記面積を求めること
により実施した。つまり、親水部の面積Ｗ（％）＝１０
０×（Ｗ／１００）によって算出した。
【００２７】親水部及び疎水部の形状等は特に限定され
るものではなく、任意に設定することができるが、特に
親水部と疎水部とが細かく均一に分布していることが好
ましい。例えば、直径５ｍｍ以内の円形状の疎水部が親
水部中に均一に分布している形状、幅５ｍｍ以内の格子
状の疎水部が親水部中に分布している形状等を挙げるこ
とができる。
るものではなく、任意に設定することができるが、特に
親水部と疎水部とが細かく均一に分布していることが好
ましい。例えば、直径５ｍｍ以内の円形状の疎水部が親
水部中に均一に分布している形状、幅５ｍｍ以内の格子
状の疎水部が親水部中に分布している形状等を挙げるこ
とができる。
【００２８】ポリオレフィン微多孔膜等の製法も特に限
定されるものではなく、公知の方法を採用することがで
きる。例えば、特開平５−２１０５０号公報、特開平６
−９３１３０号公報等に開示されている製法により得ら
れるポリオレフィン微多孔膜をベースとし、必要に応じ
てポリオレフィン微多孔膜の膜表面の一部を親水化処理
すれば良い。
定されるものではなく、公知の方法を採用することがで
きる。例えば、特開平５−２１０５０号公報、特開平６
−９３１３０号公報等に開示されている製法により得ら
れるポリオレフィン微多孔膜をベースとし、必要に応じ
てポリオレフィン微多孔膜の膜表面の一部を親水化処理
すれば良い。
【００２９】親水化処理の方法は、上記多孔膜に親水性
基（好ましくはスルホン基及びカルボキシル基の少なく
とも１種）を付与できる限り特に制限されない。例え
ば、上記多孔膜にスルホン基、カルボキシル基等の高度
な親水性基を有する親水性樹脂を部分的に塗工したり、
あるいはフッ素と亜硫酸の混合ガスでのスルホン化反応
又はアクリル酸等の親水性モノマーのグラフト反応を部
分的に施すことによって、親水化することができる。 （２）ニッケル水素二次電池 本発明の電池は、上記のような構成を採用する以外は、
公知のニッケル水素二次電池の構成要素を採用すること
ができる。好ましくは、正極活物質として水酸化ニッケ
ル、負極活物質として水素吸蔵合金、電解液としてアル
カリ水溶液を使用した電池を採用でき、その他の構成要
素はどのような形態のものであっても良い。
基（好ましくはスルホン基及びカルボキシル基の少なく
とも１種）を付与できる限り特に制限されない。例え
ば、上記多孔膜にスルホン基、カルボキシル基等の高度
な親水性基を有する親水性樹脂を部分的に塗工したり、
あるいはフッ素と亜硫酸の混合ガスでのスルホン化反応
又はアクリル酸等の親水性モノマーのグラフト反応を部
分的に施すことによって、親水化することができる。 （２）ニッケル水素二次電池 本発明の電池は、上記のような構成を採用する以外は、
公知のニッケル水素二次電池の構成要素を採用すること
ができる。好ましくは、正極活物質として水酸化ニッケ
ル、負極活物質として水素吸蔵合金、電解液としてアル
カリ水溶液を使用した電池を採用でき、その他の構成要
素はどのような形態のものであっても良い。
【００３０】例えば、正極には水酸化ニッケルを含むペ
ーストを発泡ニッケル基体等の３次元集電体に含浸させ
てプレス成形したシート状の電極が本発明電池の高容量
化を達成する上で好ましい。さらに好ましくは、水酸化
コバルトで粒子表面が被覆された水酸化ニッケル粉末を
含むペーストを二次元集電体に塗着してなるニッケル正
極を用いる。かかる構成を採用することにより、特に、
捲回時にバリ等が発生しにくく、上記セパレータをさら
に薄くすること（例えば、セパレータ厚み５０μｍ以
下）ができるため、よりいっそうの高容量化あるいは小
型化が可能である。すなわち、上記セパレータは、上記
ニッケル正極との組み合わせで採用することによってよ
り優れた電池特性を得ることができる。正極の厚さは特
に限定されないが、通常は０．１〜０．６ｍｍ程度とす
ることが好ましい。この範囲内で高容量、高出力放電特
性等をより確実に得ることができる。正極の平均孔径
は、セパレータのそれよりも大きければ良いが、通常は
０．５〜２０μｍ程度、好ましくは０．５〜１０μｍと
すれば良い。
ーストを発泡ニッケル基体等の３次元集電体に含浸させ
てプレス成形したシート状の電極が本発明電池の高容量
化を達成する上で好ましい。さらに好ましくは、水酸化
コバルトで粒子表面が被覆された水酸化ニッケル粉末を
含むペーストを二次元集電体に塗着してなるニッケル正
極を用いる。かかる構成を採用することにより、特に、
捲回時にバリ等が発生しにくく、上記セパレータをさら
に薄くすること（例えば、セパレータ厚み５０μｍ以
下）ができるため、よりいっそうの高容量化あるいは小
型化が可能である。すなわち、上記セパレータは、上記
ニッケル正極との組み合わせで採用することによってよ
り優れた電池特性を得ることができる。正極の厚さは特
に限定されないが、通常は０．１〜０．６ｍｍ程度とす
ることが好ましい。この範囲内で高容量、高出力放電特
性等をより確実に得ることができる。正極の平均孔径
は、セパレータのそれよりも大きければ良いが、通常は
０．５〜２０μｍ程度、好ましくは０．５〜１０μｍと
すれば良い。
【００３１】正極で使用される上記二次元集電体として
は、例えばニッケルめっきした穿孔鋼板、ニッケルメッ
シュ、エキスパンドメタル、ニッケル箔等の公知の集電
体を用いることができる。水酸化ニッケル粉末粒子の表
面を被覆する水酸化コバルトとしては、電子導電性に優
れた低結晶性α型が好ましい。また、これを二次元集電
体に塗着するための結着材としては公知のものが使用で
き、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエン系ゴム等
を好適に用いることができる。導電助剤としては、例え
ば表面積が広く軟化処理したニッケルフレーク等を好適
に用いることができる。
は、例えばニッケルめっきした穿孔鋼板、ニッケルメッ
シュ、エキスパンドメタル、ニッケル箔等の公知の集電
体を用いることができる。水酸化ニッケル粉末粒子の表
面を被覆する水酸化コバルトとしては、電子導電性に優
れた低結晶性α型が好ましい。また、これを二次元集電
体に塗着するための結着材としては公知のものが使用で
き、例えばポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）、
ポリフッ化ビニリデン、スチレン−ブタジエン系ゴム等
を好適に用いることができる。導電助剤としては、例え
ば表面積が広く軟化処理したニッケルフレーク等を好適
に用いることができる。
【００３２】負極には水素吸蔵合金をニッケルめっき穿
孔鋼板等の二次元集電体に固定したものが好ましい。こ
の場合、負極の厚さは０．１〜０．６ｍｍ程度であるこ
とが好ましい。この範囲内にすることによって、より確
実に高容量、高出力放電特性等を得ることができる。二
次元集電体としては、前記正極で使用されるものと同様
のものを用いることができる。負極の平均孔径は、セパ
レータのそれよりも大きければ良いが、通常は０．５〜
２０μｍ程度、好ましくは０．５〜１０μｍとすれば良
い。
孔鋼板等の二次元集電体に固定したものが好ましい。こ
の場合、負極の厚さは０．１〜０．６ｍｍ程度であるこ
とが好ましい。この範囲内にすることによって、より確
実に高容量、高出力放電特性等を得ることができる。二
次元集電体としては、前記正極で使用されるものと同様
のものを用いることができる。負極の平均孔径は、セパ
レータのそれよりも大きければ良いが、通常は０．５〜
２０μｍ程度、好ましくは０．５〜１０μｍとすれば良
い。
【００３３】本発明の電池の形態は特に限定されず、公
知の形態をいずれも採用することができる。特に、本発
明電池では、密閉型の円筒、角型等が最も高容量化に適
している。
知の形態をいずれも採用することができる。特に、本発
明電池では、密閉型の円筒、角型等が最も高容量化に適
している。
【００３４】
【発明の効果】本発明のニッケル水素二次電池によれ
ば、特に、平均孔径について特定の関係を有する電極及
びセパレータを採用することにより、セパレータのガス
透過性を保持しつつ、充放電によって生じ得る液がれ現
象を有効に抑制ないしは防止でき、優れたサイクル特性
を得ることができる。
ば、特に、平均孔径について特定の関係を有する電極及
びセパレータを採用することにより、セパレータのガス
透過性を保持しつつ、充放電によって生じ得る液がれ現
象を有効に抑制ないしは防止でき、優れたサイクル特性
を得ることができる。
【００３５】
【実施例】以下、実施例及び比較例を示し、本発明の特
徴とするところをより詳細に説明する。なお、本発明の
範囲は、これら実施例に限定されるものではない。
徴とするところをより詳細に説明する。なお、本発明の
範囲は、これら実施例に限定されるものではない。
【００３６】実施例における各物性は次のようにして測
定した。 （１）膜厚 ダイヤルゲージ（尾崎製作所製「PEACOCK No.25」）に
より測定した。 （２）空孔率 １０ｃｍ四方のサンプルをとり、サンプルの体積、重量
及び密度から次式により算出した。
定した。 （１）膜厚 ダイヤルゲージ（尾崎製作所製「PEACOCK No.25」）に
より測定した。 （２）空孔率 １０ｃｍ四方のサンプルをとり、サンプルの体積、重量
及び密度から次式により算出した。
【００３７】空孔率（％）＝｛（体積(cm3)−（重量(g)
／密度(g／cm3)）]／体積(cm3) （３）平均孔径 水銀圧入法装置を用いて測定した。装置「ボアサイザー
９３２０型（島津製作所製）」を用い、サンプル重量
０．０２〜０．０４ｍｇについて、前処理として真空脱
気を５分間行った後、２．０ｐｓｉａより測定した。得
られた細孔分布データから圧入体積の最も大きい点（モ
ード系）を平均孔径とした。 （４）保液率 セパレータの乾燥重量（Ｗｄ）と電解液を含浸したセパ
レータの重量（Ｗｗ）から次式により保液率を算出し
た。
／密度(g／cm3)）]／体積(cm3) （３）平均孔径 水銀圧入法装置を用いて測定した。装置「ボアサイザー
９３２０型（島津製作所製）」を用い、サンプル重量
０．０２〜０．０４ｍｇについて、前処理として真空脱
気を５分間行った後、２．０ｐｓｉａより測定した。得
られた細孔分布データから圧入体積の最も大きい点（モ
ード系）を平均孔径とした。 （４）保液率 セパレータの乾燥重量（Ｗｄ）と電解液を含浸したセパ
レータの重量（Ｗｗ）から次式により保液率を算出し
た。
【００３８】 保液率（％）＝｛（Ｗｗ−Ｗｄ）／Ｗｄ｝×１００ 実施例１セパレータの製造 重量平均分子量２５万の高密度ポリエチレン（密度０．
９５６）に２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール
０．３重量部を加え、ヘンシェルミキサーを用いてドラ
イブレンドし、３５ｍｍ二軸押出機に投入した。次い
で、この押出機に流動パラフィンをさらに注入し、２０
０℃で溶融混練し、コートハンガーダイを経て表面温度
４０℃に制御された冷却ロール上に押出キャストするこ
とにより、厚さ１．８ｍｍのシートを得た。
９５６）に２，６−ジ−ｔ−ブチル−ｐ−クレゾール
０．３重量部を加え、ヘンシェルミキサーを用いてドラ
イブレンドし、３５ｍｍ二軸押出機に投入した。次い
で、この押出機に流動パラフィンをさらに注入し、２０
０℃で溶融混練し、コートハンガーダイを経て表面温度
４０℃に制御された冷却ロール上に押出キャストするこ
とにより、厚さ１．８ｍｍのシートを得た。
【００３９】得られたシートを同時二軸テンター延伸機
を用いて延伸温度１２２℃で縦７倍×横４倍に延伸し
た。この延伸膜を塩化メチレン中に浸漬し、流動パラフ
ィンを抽出除去した後、塩化メチレンを乾燥除去するこ
とにより、ポリエチレン微多孔膜を製造した。このポリ
エチレン微多孔膜の物性は、膜厚６０μｍ、空孔率４０
％及び平均孔径０．０５μｍであった。
を用いて延伸温度１２２℃で縦７倍×横４倍に延伸し
た。この延伸膜を塩化メチレン中に浸漬し、流動パラフ
ィンを抽出除去した後、塩化メチレンを乾燥除去するこ
とにより、ポリエチレン微多孔膜を製造した。このポリ
エチレン微多孔膜の物性は、膜厚６０μｍ、空孔率４０
％及び平均孔径０．０５μｍであった。
【００４０】次いで、上記微多孔膜の親水化処理を行っ
た。まず、８０％のプロパノール水溶液に重量平均分子
量６６０００のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）１５重
量％及びドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ（ＤＢＳ）
３重量％を溶解して溶液を調製した。この溶液をグラビ
ア印刷法により上記ポリエチレン微多孔膜に塗布し、溶
剤を蒸発させて親水部を形成した。このとき、残存する
疎水部の形状は、直径３ｍｍの島状で疎水部全体の面積
は全体に対して２０％であった。得られた膜を９０℃の
２０％苛性ソーダ液中に１０分間浸漬し、ＰＶＰを不溶
化した後、１時間水洗を行い、ＤＢＳを除去し、乾燥す
ることにより部分親水性多孔膜を得た。
た。まず、８０％のプロパノール水溶液に重量平均分子
量６６０００のポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）１５重
量％及びドデシルベンゼンスルホン酸ソーダ（ＤＢＳ）
３重量％を溶解して溶液を調製した。この溶液をグラビ
ア印刷法により上記ポリエチレン微多孔膜に塗布し、溶
剤を蒸発させて親水部を形成した。このとき、残存する
疎水部の形状は、直径３ｍｍの島状で疎水部全体の面積
は全体に対して２０％であった。得られた膜を９０℃の
２０％苛性ソーダ液中に１０分間浸漬し、ＰＶＰを不溶
化した後、１時間水洗を行い、ＤＢＳを除去し、乾燥す
ることにより部分親水性多孔膜を得た。
【００４１】ニッケル水素二次電池の作製 水酸化ニッケル粉末１００重量部に対し、酸化コバルト
７重量部、カルボキシメチルセルロース水溶液（固形分
濃度１０重量％）３重量部、ポリテトラフルオロエチレ
ン分散剤溶液（固形分濃度６０重量％）３重量部及び水
２３重量部を混合してペースト状合剤とした。このペー
スト状合剤をニッケル発泡体基材に塗布して充填させ、
８０℃で１時間乾燥した後、１トン／ｃｍ2の圧力で圧
縮成型した。その後、所定のサイズに裁断して、正極シ
ートとした。この正極シートの空隙の平均孔径は０．９
μｍであった。
７重量部、カルボキシメチルセルロース水溶液（固形分
濃度１０重量％）３重量部、ポリテトラフルオロエチレ
ン分散剤溶液（固形分濃度６０重量％）３重量部及び水
２３重量部を混合してペースト状合剤とした。このペー
スト状合剤をニッケル発泡体基材に塗布して充填させ、
８０℃で１時間乾燥した後、１トン／ｃｍ2の圧力で圧
縮成型した。その後、所定のサイズに裁断して、正極シ
ートとした。この正極シートの空隙の平均孔径は０．９
μｍであった。
【００４２】希土類水素吸蔵合金（ＭｍＮｉ3.5Ｃｏ0.8
Ａ１0.4Ｍｎ0.3、Ｍｍ：ミッシュメタル）粉末１００重
量部に対して、カルボキシメチルセルロース水溶液（固
形分濃度１０重量％）５重量部、ポリテトラフルオロエ
チレン分散剤溶液（固形分濃度６０重量％）５重量部及
び水２３重量部を混合してペースト状合剤とした。この
ペースト状合剤をニッケルめっき穿孔鋼板に塗布して充
填させ、８０℃で１時間乾燥した後、１トン／ｃｍ2の
圧力で圧縮成型した。その後、所定のサイズに裁断し
て、負極シートとした。この負極シートの空隙の平均孔
径は５．８μｍであった。
Ａ１0.4Ｍｎ0.3、Ｍｍ：ミッシュメタル）粉末１００重
量部に対して、カルボキシメチルセルロース水溶液（固
形分濃度１０重量％）５重量部、ポリテトラフルオロエ
チレン分散剤溶液（固形分濃度６０重量％）５重量部及
び水２３重量部を混合してペースト状合剤とした。この
ペースト状合剤をニッケルめっき穿孔鋼板に塗布して充
填させ、８０℃で１時間乾燥した後、１トン／ｃｍ2の
圧力で圧縮成型した。その後、所定のサイズに裁断し
て、負極シートとした。この負極シートの空隙の平均孔
径は５．８μｍであった。
【００４３】上記正極シートと負極シートを負極容量：
正極容量＝１．５：１となるように上記セパレータを介
して捲回し、ｓｕｂＣサイズの電池缶に入れた。これに
電解液（３０重量％ＫＯＨ水溶液１リットルにＬｉＯＨ
１７ｇを溶解させたアルカリ水溶液）を注入した。樹脂
製パッキングを付けた可逆弁付き封口体に正極タブをス
ポット溶接し、負極の最外周部を缶の側面に接触させた
後、密閉した。
正極容量＝１．５：１となるように上記セパレータを介
して捲回し、ｓｕｂＣサイズの電池缶に入れた。これに
電解液（３０重量％ＫＯＨ水溶液１リットルにＬｉＯＨ
１７ｇを溶解させたアルカリ水溶液）を注入した。樹脂
製パッキングを付けた可逆弁付き封口体に正極タブをス
ポット溶接し、負極の最外周部を缶の側面に接触させた
後、密閉した。
【００４４】ニッケル水素二次電池の評価 この電池を用いてサイクル試験を行った。試験は、充電
１Ｃ（−ΔＶ＝５ｍＶ）、放電１Ｃ（０．９Ｖカット）
のサイクルで充放電し、放電容量が５００ｍＡｈに劣化
するまでのサイクル数を評価した。その結果、サイクル
数は５４０回であった。
１Ｃ（−ΔＶ＝５ｍＶ）、放電１Ｃ（０．９Ｖカット）
のサイクルで充放電し、放電容量が５００ｍＡｈに劣化
するまでのサイクル数を評価した。その結果、サイクル
数は５４０回であった。
【００４５】サイクル試験後の電池をすぐに解体してセ
パレータを回収し、セパレータに残存する電解液量を測
定することによりセパレータの保液率を算出した。その
結果、セパレータの保液率は４０％であり、液がれ現象
がほとんど生じていないことが判明した。
パレータを回収し、セパレータに残存する電解液量を測
定することによりセパレータの保液率を算出した。その
結果、セパレータの保液率は４０％であり、液がれ現象
がほとんど生じていないことが判明した。
【００４６】比較例１ セパレータとして厚さ１５０μｍのスルホン化処理され
たポリプロピレン不織布（空孔率６２％、平均孔径２８
μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして電池を作製
した。
たポリプロピレン不織布（空孔率６２％、平均孔径２８
μｍ）を用いた以外は実施例１と同様にして電池を作製
した。
【００４７】この電池を用いて、実施例１と同様にサイ
クル試験を行ったところ、そのサイクル数は３２０回で
あった。このサイクル劣化後の電池から実施例１と同様
に回収したセパレータの保液率は１０％しかなく、サイ
クル劣化が主にセパレータの液がれ現象によって生じた
ことがわかる。
クル試験を行ったところ、そのサイクル数は３２０回で
あった。このサイクル劣化後の電池から実施例１と同様
に回収したセパレータの保液率は１０％しかなく、サイ
クル劣化が主にセパレータの液がれ現象によって生じた
ことがわかる。
【図１】セパレータの平面を示す模式図である。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山水 孝文 滋賀県守山市小島町515番地 旭化成工業 株式会社内 (72)発明者 境 哲男 大阪府池田市緑丘１丁目８番31号 工業技 術院大阪工業技術研究所内 Ｆターム(参考） 5H021 CC00 EE04 EE27 HH03 5H028 AA08 EE06 HH05
Claims (5)
- 【請求項１】正極活物質層及び負極活物質層の間にセパ
レータが介在してなるニッケル水素二次電池であって、
正極活物質層及び負極活物質層のいずれの平均孔径より
も小さい平均孔径を有するセパレータを用いることを特
徴とするニッケル水素二次電池。 - 【請求項２】セパレータの平均孔径が０．５μｍ以下で
ある請求項１記載のニッケル水素二次電池。 - 【請求項３】セパレータの厚さが１０〜２００μｍであ
って、その平均孔径が０．０１〜０．２μｍである請求
項１又は２に記載のニッケル水素二次電池。 - 【請求項４】セパレータが、ポリオレフィン微多孔膜か
らなる請求項１〜３のいずれかに記載のニッケル水素二
次電池。 - 【請求項５】セパレータ表面の一部に親水部が設けられ
ている請求項１〜４のいずれかに記載のニッケル水素二
次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000349566A JP2002157988A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | ニッケル水素二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000349566A JP2002157988A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | ニッケル水素二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2002157988A true JP2002157988A (ja) | 2002-05-31 |
Family
ID=18822948
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000349566A Pending JP2002157988A (ja) | 2000-11-16 | 2000-11-16 | ニッケル水素二次電池 |
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| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2002157988A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2012094425A (ja) * | 2010-10-28 | 2012-05-17 | Toyota Motor Corp | 溶接方法および電池およびセパレータ |
| US8407198B2 (en) | 2004-09-29 | 2013-03-26 | Sony Corporation | Information processing apparatus and method, recording medium, and program |
| US9899653B2 (en) | 2013-09-30 | 2018-02-20 | Gs Yuasa International Ltd. | Alkaline storage battery, and method for producing alkaline storage battery |
| JP2020095879A (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | トヨタ自動車株式会社 | ニッケル水素電池用正極、ニッケル水素電池、及びニッケル水素電池用正極の製造方法 |
Citations (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH04167357A (ja) * | 1990-10-30 | 1992-06-15 | Agency Of Ind Science & Technol | ニッケル―水素化物電池 |
| JPH05205719A (ja) * | 1992-01-23 | 1993-08-13 | Asahi Chem Ind Co Ltd | アルカリ電池セパレータ用多孔膜 |
| JPH07326382A (ja) * | 1992-01-18 | 1995-12-12 | Varta Batterie Ag | 気密に密閉されたボタン形のアルカリ電池 |
| JPH0850890A (ja) * | 1994-08-09 | 1996-02-20 | Asahi Chem Ind Co Ltd | アルカリ電池セパレータ用複合膜 |
| JPH09167609A (ja) * | 1995-10-13 | 1997-06-24 | Toshiba Corp | ニッケル水素二次電池 |
-
2000
- 2000-11-16 JP JP2000349566A patent/JP2002157988A/ja active Pending
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| US8838561B2 (en) | 2004-09-29 | 2014-09-16 | Sony Corporation | Information processing apparatus and method, recording medium, and program |
| US9098711B2 (en) | 2004-09-29 | 2015-08-04 | Sony Corporation | Information processing apparatus and method, recording medium, and program |
| US9785780B2 (en) | 2004-09-29 | 2017-10-10 | Sony Corporation | Information processing apparatus and method, recording medium, and program |
| US10769284B2 (en) | 2004-09-29 | 2020-09-08 | Sony Corporation | Information processing apparatus and method, recording medium, and program |
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| JP2020095879A (ja) * | 2018-12-13 | 2020-06-18 | トヨタ自動車株式会社 | ニッケル水素電池用正極、ニッケル水素電池、及びニッケル水素電池用正極の製造方法 |
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