JP2005085603A - 亜鉛一次電池 - Google Patents
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Abstract
【課題】 本発明は、上記のような内部短絡による電池の容量低下を防止し、且つ工程不良も少ない亜鉛一次電池を提供するものである。
【解決手段】 本発明は、容器内に、正極と、亜鉛もしくは亜鉛合金を活物質とする負極と、セパレータと、電解液とを少なくとも収納する電池において、前記セパレータが、不織布とプラスチック薄膜層とを備えていることを特徴とするものである。このプラスチック薄膜層は不織布の繊維表面および繊維間に被覆形成されており、緻密層を形成している。プラスチック薄膜層は、セルロース系フィルムで構成することが好ましい。
【選択図】 なし
【解決手段】 本発明は、容器内に、正極と、亜鉛もしくは亜鉛合金を活物質とする負極と、セパレータと、電解液とを少なくとも収納する電池において、前記セパレータが、不織布とプラスチック薄膜層とを備えていることを特徴とするものである。このプラスチック薄膜層は不織布の繊維表面および繊維間に被覆形成されており、緻密層を形成している。プラスチック薄膜層は、セルロース系フィルムで構成することが好ましい。
【選択図】 なし
Description
本発明は、亜鉛一次電池に関し、特に改善されたセパレータを有する亜鉛一次電池に関する。
従来の亜鉛一次電池は、円筒状に成形された正極合剤と、その中空内部に配置された有底中空円筒状のセパレータと、その内部に充填されたゲル状負極からなり、これらが有底円筒状の金属缶からなる正極容器中に配置され電池として構成されている。
このセパレータとしては、正極と負極を隔離し、正極活物質や負極活物質の多極への異動を効果的に防止し、また、電解液の保液性が良好で、イオン導電性が良好であることが求められている。
従来のセパレータは、多孔タイプのポリプロピレンフィルムやセロファンを不織布にラミネート化したり、あるいは2枚以上の不織布の間に挟み込んだり、あるいはプラスチックフィルムを用いないで不織布単独でセパレータとして用いる電池が一般的であった。
このセパレータとしては、正極と負極を隔離し、正極活物質や負極活物質の多極への異動を効果的に防止し、また、電解液の保液性が良好で、イオン導電性が良好であることが求められている。
従来のセパレータは、多孔タイプのポリプロピレンフィルムやセロファンを不織布にラミネート化したり、あるいは2枚以上の不織布の間に挟み込んだり、あるいはプラスチックフィルムを用いないで不織布単独でセパレータとして用いる電池が一般的であった。
また、特定の負荷抵抗で間欠放電させた場合に発生する放電容量の低下は、セパレータ内に生成される亜鉛酸化物のデンドライトがセパレータを貫通することにより、正極と負極が内部短縮することが原因であることが知られている。この内部短絡を防止するため、セロファンと不織布とをラミネート加工したセパレータを用いることが知られている(特許文献1参照)。また、ボタン型電池では、多孔タイプのポリプロピレンフィルムをセパレータに用いたり、または、セロファンの両側に不織布を貼り合わせたものをセパレータに用いることが、一般的に知られている。しかし、いずれの場合も、放電レートが高くなるに従い、セロファンまたは多孔タイプのポリプロピレンフィルムがイオン透過を阻害し、電池の放電性能を低下させる原因になっていた。
そこでセロファンまたは多孔タイプのポリプロピレンフィルムを薄肉化することによる性能向上が研究されてきたが、薄肉化は、セロファンまたは多孔タイプポリプロピレンフィルムの機械的強度の低下を招き、これらフィルムの製造工程の歩留まりが悪く、また不織布とのラミネート加工工程や、不織布でセロファンを挟み込む工程における、工程不良の原因となっていた。
本発明は、上記のような内部短絡による電池の容量低下を防止し、且つ工程不良も少ない亜鉛一次電池を提供するものである。
第1の本発明は、容器内に、正極と、亜鉛もしくは亜鉛合金を活物質とする負極と、セパレータと、電解液とを少なくとも収納する電池において、
前記セパレータが、不織布とプラスチック薄膜層とを備えていることを特徴とする亜鉛一次電池である。
前記セパレータが、不織布とプラスチック薄膜層とを備えていることを特徴とする亜鉛一次電池である。
また、第2の本発明は、容器内に、正極と、亜鉛もしくは亜鉛合金を活物質とする負極と、セパレータと、電解液とを少なくとも収納する電池において、
前記セパレータが、不織布の繊維表面および繊維間にプラスチック薄膜層が被覆形成されていることを特徴とする亜鉛一次電池である。
前記セパレータが、不織布の繊維表面および繊維間にプラスチック薄膜層が被覆形成されていることを特徴とする亜鉛一次電池である。
前記第1及び第2の本発明において、前記セパレータの厚さが、25μm以上且つ75μm以下の範囲であり、且つセパレータ内のプラスチック薄膜層が1g/m2以上且つ10g/m2以下の範囲であることが望ましい。
前記第1及び第2の本発明において、前記プラスチック薄膜層が不織布の片面にコーティングされたものであることが好ましい。また、前記プラスチック薄膜層が、セルロース系フィルムからなるものであることが好ましい。
第3の本発明は、容器内に、正極と、亜鉛もしくは亜鉛合金を活物質とする負極と、セパレータと、電解液とを少なくとも収納する電池において、
前記セパレータが、不織布の繊維表面および繊維間にプラスチック薄膜層が被覆形成されている緻密層と、不織布層とを、重ね合わせた構造であることを特徴とする亜鉛一次電池である。
前記セパレータが、不織布の繊維表面および繊維間にプラスチック薄膜層が被覆形成されている緻密層と、不織布層とを、重ね合わせた構造であることを特徴とする亜鉛一次電池である。
前記第3の本発明において、前記緻密層の厚さが25μm以上且つ75μm以下の範囲であり、且つ緻密層に含まれるプラスチック薄膜層の含有量が1g/m2以上且つ10g/m2の範囲であり、さらに前記緻密層と、前記不織布層を、重ね合わせた全体の厚さが約400μm以下の範囲であり、且つ不織布層が1枚ないし3枚の範囲であることが好ましい。
前記第3の本発明において、前記緻密層のプラスチック薄膜層が、前記不織布の片面にコーティングされたものであることが好ましい。また、前記プラスチック薄膜層が、セルロース系フィルムからなるものであることが好ましい。
以上説明したように、本発明によれば、間欠放電時の内部短絡による電池の容量低下を防止し、且つ工程不良も少ない亜鉛一次電池を提供することができる。
本発明の実施の形態について説明する。
本発明を適用するのに適した電池の1例について図1を用いて説明する。図1はJIS規格単3形相当のニッケル亜鉛一次電池である。この図において、1は正極端子を兼ねる有底円筒形の金属缶であり、この金属缶1内には円筒状に加圧成形した正極合剤2が充填されている。正極合剤2は、オキシ水酸化ニッケル粉末と黒鉛粉末とを混合し、これを金属缶1内に収納し所定の圧力で中空円筒状に加圧成形したものである。
本発明を適用するのに適した電池の1例について図1を用いて説明する。図1はJIS規格単3形相当のニッケル亜鉛一次電池である。この図において、1は正極端子を兼ねる有底円筒形の金属缶であり、この金属缶1内には円筒状に加圧成形した正極合剤2が充填されている。正極合剤2は、オキシ水酸化ニッケル粉末と黒鉛粉末とを混合し、これを金属缶1内に収納し所定の圧力で中空円筒状に加圧成形したものである。
また、正極合剤2の中空部には、有底円筒状のセパレータ3を介してゲル状負極4が充填されている。ゲル状負極4は、水酸化カリウム水溶液およびポリアクリル酸によりゲル状にした電解液と負極活物質としての亜鉛または亜鉛合金から構成される。ゲル状負極4内には真鍮製の負極集電棒5が、その上端部をゲル状負極4より突出するように挿着されている。負極集電棒5の突出部外周面及び金属缶1の上部内周面には二重環状のナイロン樹脂からなる絶縁ガスケット6が配設されている。また、絶縁ガスケット6の二重環状部の問にはリング状の金属板7が配設され、かつ金属板7には負極端子を兼ねる帽子形の金属封口板8が負極集電棒5の頭部に当接するように配設されている。そして、金属缶1の開口縁を内方に屈曲させることにより絶縁ガスケット7及び金属封口板8で金属缶1内を密封口している。
本発明のセパレータは、不織布とその表面に形成されたプラスチック薄膜層とを少なくとも備えたものである。本発明において用いるのに適したプラスチック薄膜層材料としては、セルロース系フィルムが適しており、特にビスコース法によって形成したセルロース系フィルムが適している。ビスコース法によるフィルムの形成は、アルカリセルロースを二硫化炭素と反応させてセルロースキサントゲン酸ナトリウムをつくり、これを水または希水酸化ナトリウムに溶かしてできた黄褐色のコロイド溶液を、不織布表面に塗着し、これを塩酸や有機酸などに浸漬して凝固させ、不織布表面にセルロースの薄膜を形成することによって行うことができる。この際に、不織布表面へのセルロース系フィルムのコーティング量は、上記コロイド溶液の濃度及び不織布表面への塗着量によって制御することができる。不織布へのコロイド溶液の塗着は、グラビアロールコーターのような公知の塗布装置を用いて行うことができる。
本発明において、上記セルロース系フィルムのコーティング量は、1g/m2以上且つ10g/m2の範囲とすることが必要である。コーティング量が坪量1g/m2より少ない場合は、不織布の繊維間まではフィルム化されずにピンホールができてしまうため結果的に、セパレータが内部短絡してしまう。逆に前記ビスコースのコーティング量が10g/m2より多い場合はイオン透過を阻害するため、電池特性上好ましくない。
本発明において用いることのできる不織布は、電池用セパレータにおいて通常用いられている不織布を使用することができる。具体的には、ビニロン・レーヨン不織布、ポリアミド不織布、ポリオレフィン・レーヨン不織布、ビニロン紙、ビニロン・レーヨン紙、ビニロン・リンターパルプ紙、ビニロン・マーセル化パルプ紙などを用いることができる。
本発明においては、不織布の厚さが、25μm以上75μm以下であることが必要である。不織布の厚さが25μmに満たない場合には、3.9Ω間欠放電特性が低下し、遮蔽性の点で好ましくない。一方、不織布の厚さが、75μmを上回ると、1200mAパルス放電特性が低下し、イオン透過性の点で好ましくない。
本発明における不織布としては、その密度が、0.25〜0.50g/cm3の範囲のものが好ましい。この密度が上記範囲を下回った場合、その機械的強度が低下し、不織布表面に形成するセルロースフィルムが破損しやすくなる。一方、密度が上記範囲を上回った場合、電解液の保持性が低下するばかりでなく、電解液の移動が阻害され、内部抵抗が上昇し、出力が低下して好ましくない。
本発明においては、不織布の厚さが、25μm以上75μm以下であることが必要である。不織布の厚さが25μmに満たない場合には、3.9Ω間欠放電特性が低下し、遮蔽性の点で好ましくない。一方、不織布の厚さが、75μmを上回ると、1200mAパルス放電特性が低下し、イオン透過性の点で好ましくない。
本発明における不織布としては、その密度が、0.25〜0.50g/cm3の範囲のものが好ましい。この密度が上記範囲を下回った場合、その機械的強度が低下し、不織布表面に形成するセルロースフィルムが破損しやすくなる。一方、密度が上記範囲を上回った場合、電解液の保持性が低下するばかりでなく、電解液の移動が阻害され、内部抵抗が上昇し、出力が低下して好ましくない。
[第1の実施の形態]
以下本発明の第1の実施の形態について説明する。この実施の形態は、所要の厚さを有する不織布の表面片面にビスコース法によるセルロース系フィルムを形成するものである。この実施の形態においては、セパレータ全体の厚さが、25μmないし75μmの範囲にすることが必要である。ところで、セルロース系フィルム自体の厚さは極めて小さいため、この厚さは不織布の厚さとほぼ等しいと考えられる。このような、セパレータは、厚さの薄いセパレータとなるため、小型電池に適用するのに適している。
以下本発明の第1の実施の形態について説明する。この実施の形態は、所要の厚さを有する不織布の表面片面にビスコース法によるセルロース系フィルムを形成するものである。この実施の形態においては、セパレータ全体の厚さが、25μmないし75μmの範囲にすることが必要である。ところで、セルロース系フィルム自体の厚さは極めて小さいため、この厚さは不織布の厚さとほぼ等しいと考えられる。このような、セパレータは、厚さの薄いセパレータとなるため、小型電池に適用するのに適している。
[第2の実施の形態]
本発明の第2の実施の形態は、所要の厚さの不織布とその表面片面に形成したビスコース法によるセルロース系フィルムからなる緻密層と、不織布とを重ね合わせてセパレータとするものである。このセパレータにおいても不織布とその表面に形成したセルロース系フィルムとの厚さは、25μm以上75μm以下であることが必要である。また、これに積層する不織布は、これも一般に電池用セパレータに用いられている上記不織布を採用することができる。この不織布の厚さは、特に制限されるものではなく、一般に使用されている50〜200μmの範囲ものを使用することができる。
この実施の形態において、セルロース系フィルムを被着した不織布に積層する不織布の数は、1ないし3の範囲が好ましい。積層する不織布の数が4以上であると、限られた電池容器中に収容できる発電要素が制限され、電池容量が低下して好ましくない。
また、このセパレータ全体の厚さが400μm以下であることが必要である。この厚さが400μmを超えた場合には、セパレータの電池容器内における占有体積が増加することで、電池の容量低下の問題が発生し好ましくない。
この実施の形態のセパレータは、機械的強度が向上することから、歩留まりが良好であり、生産性の面においても優れている。
本発明の第2の実施の形態は、所要の厚さの不織布とその表面片面に形成したビスコース法によるセルロース系フィルムからなる緻密層と、不織布とを重ね合わせてセパレータとするものである。このセパレータにおいても不織布とその表面に形成したセルロース系フィルムとの厚さは、25μm以上75μm以下であることが必要である。また、これに積層する不織布は、これも一般に電池用セパレータに用いられている上記不織布を採用することができる。この不織布の厚さは、特に制限されるものではなく、一般に使用されている50〜200μmの範囲ものを使用することができる。
この実施の形態において、セルロース系フィルムを被着した不織布に積層する不織布の数は、1ないし3の範囲が好ましい。積層する不織布の数が4以上であると、限られた電池容器中に収容できる発電要素が制限され、電池容量が低下して好ましくない。
また、このセパレータ全体の厚さが400μm以下であることが必要である。この厚さが400μmを超えた場合には、セパレータの電池容器内における占有体積が増加することで、電池の容量低下の問題が発生し好ましくない。
この実施の形態のセパレータは、機械的強度が向上することから、歩留まりが良好であり、生産性の面においても優れている。
(実施例1)
オキシ水酸化ニッケル系化合物を正極活物質に、またゲル状亜鉛合金を負極に用いて、図1に示すニッケル亜鉛一次電池ZR6を作製した。セパレータは、ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によりセルロース系フィルム5.0g/m2をコーティングしてセパレータ全体の厚さを25μmとしたものを用いた。
得られた電池について、20℃の条件下、3.9Ωの負荷で1日に5分間の放電を繰り返し行った。また同じく20℃の条件下、1200mAパルス放電を行った。その試験結果を表1に示す。
オキシ水酸化ニッケル系化合物を正極活物質に、またゲル状亜鉛合金を負極に用いて、図1に示すニッケル亜鉛一次電池ZR6を作製した。セパレータは、ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によりセルロース系フィルム5.0g/m2をコーティングしてセパレータ全体の厚さを25μmとしたものを用いた。
得られた電池について、20℃の条件下、3.9Ωの負荷で1日に5分間の放電を繰り返し行った。また同じく20℃の条件下、1200mAパルス放電を行った。その試験結果を表1に示す。
(実施例2)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布に、ビスコース法によりセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ75μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布に、ビスコース法によりセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ75μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(実施例3)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布に、ビスコース法によりセルロース系フィルム1g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布に、ビスコース法によりセルロース系フィルム1g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(実施例4)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布に、ビスコース法によりセルロース系フィルム10g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布に、ビスコース法によりセルロース系フィルム10g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(実施例5)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によりセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを緻密層とし、さらに厚さ117μmの不織布3枚を保液層とし、前記緻密層と重ね合わせてセパレータとした。このセパレータを用いて、実施例1と同様にして電池を製作し、得られた電池について、実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によりセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを緻密層とし、さらに厚さ117μmの不織布3枚を保液層とし、前記緻密層と重ね合わせてセパレータとした。このセパレータを用いて、実施例1と同様にして電池を製作し、得られた電池について、実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(実施例6)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によりセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを緻密層とし、さらに厚さ117μmの不織布2枚を保液層として、前記緻密層と重ね合わせてセパレータとした。このセパレータを用いて、実施例1と同様にして電池を製作し、得られた電池について、実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によりセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを緻密層とし、さらに厚さ117μmの不織布2枚を保液層として、前記緻密層と重ね合わせてセパレータとした。このセパレータを用いて、実施例1と同様にして電池を製作し、得られた電池について、実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(実施例7)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを緻密層とし、さらに厚さ117μmの不織布1枚を保液層として、前記緻密層と重ね合わせてセパレータとした。このセパレータを用いて、実施例1と同様にして電池を製作し、得られた電池について、実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを緻密層とし、さらに厚さ117μmの不織布1枚を保液層として、前記緻密層と重ね合わせてセパレータとした。このセパレータを用いて、実施例1と同様にして電池を製作し、得られた電池について、実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(比較例1)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム0.5g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム0.5g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(比較例2)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム15g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を製作した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム15g/m2をコーティングして厚さ50μmのセパレータを作製し、これを用いて実施例1と同様にして電池を製作した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(比較例3)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ20μmのセパレータを製作し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ20μmのセパレータを製作し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(比較例4)
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ100μmのセパレータを製作し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
ビニロン繊維(繊度0.6dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布にビスコース法によるセルロース系フィルム5g/m2をコーティングして厚さ100μmのセパレータを製作し、これを用いて実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(比較例5)
厚さ117μmのビニロン繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布3枚を重ねてセパレータに用い、実施例1と同様にして電池を作製した。 得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
厚さ117μmのビニロン繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布3枚を重ねてセパレータに用い、実施例1と同様にして電池を作製した。 得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(比較例6)
厚さ21μm且つ坪量30g/m2のセロファン1枚と、厚さ117μmのビニロン繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布2枚を重ね合わせてセパレータに用いて、実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
厚さ21μm且つ坪量30g/m2のセロファン1枚と、厚さ117μmのビニロン繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)30質量%とマーセル化パルプ55質量%とポリビニルアルコール繊維(繊度1.1dtex×繊維長3mm)15質量%からなる不織布2枚を重ね合わせてセパレータに用いて、実施例1と同様にして電池を作製した。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(比較例7)
厚さ21μm且つ坪量30g/m2のセロファン1枚と、厚さ117μmの不織布1枚を重ね合わせてセパレータに用いた。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
厚さ21μm且つ坪量30g/m2のセロファン1枚と、厚さ117μmの不織布1枚を重ね合わせてセパレータに用いた。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(比較例8)
厚さ50μmの多孔タイプのポリプロピレンフィルム1枚と、厚さ117μmの不織布2枚を重ね合わせてセパレータに用いた。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
厚さ50μmの多孔タイプのポリプロピレンフィルム1枚と、厚さ117μmの不織布2枚を重ね合わせてセパレータに用いた。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
(比較例9)
不織布にビスコース5.0g/m2をコーティングし、且つ厚さ50μmのセパレータを緻密層とする。さらに厚さ130μmの不織布1枚を、前記緻密層と重ね合わせてセパレータとする。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
不織布にビスコース5.0g/m2をコーティングし、且つ厚さ50μmのセパレータを緻密層とする。さらに厚さ130μmの不織布1枚を、前記緻密層と重ね合わせてセパレータとする。
得られた電池について実施例1と同様にして電池性能の試験を行った。その結果を表1に併記する。
表1の試験結果から、プラスチックフィルムを不織布にコーティングすることにより、セパレータの内部短絡を防止し、且つ放電レートの高い放電においてもイオン透過を阻害すること無く高容量を維持していることが明白である。
同じ材質であっても、1枚でフィルムを形成する場合は、ある程度の厚さまたは坪量が必要であるのに対し、不織布にフィルムをコーティングする場合は、不織布が元々もっている機械的強度があるためコーティング量を少なくすることが出来るため、遮蔽性とイオン透通性の両立が可能となる。比較例6および比較例7のセロファンは、ビスコースをフィルム化したものであるが、セロハン単独で坪量5g/m2を形成することは機械的強度が足りなく、またピンホールが出来るため実質的に製造不可能である。しかし、不織布にビスコースをコーティングする場合は、坪量1g/m2でも不織布表面全体をフィルム化できるため、遮蔽性およびイオン透過性の良好なセパレータを得ることができる。ただし前記ビスコースのコーティング量が坪量1g/m2より少ない場合は、不織布の繊維間まではフィルム化されずにピンホールができてしまうため結果的に、セパレータが内部短絡してしまう。逆に前記ビスコースのコーティング量が10g/m2より多い場合はイオン透過を阻害するため、電池特性上好ましくない。よって、セパレータ内のビスコースのコーティング量は1g/m2以上で、且つ10g/m2以下の範囲であることが望ましい。さらに、より少ないビスコースを不織布上に全面コーティングするためには、不織布の片面にビスコースをコーティングすることが好ましい。
プラスチックフィルムの中でも、吸水性を示すフィルムを不織布にコーティングすることが好ましい。
同じ材質であっても、1枚でフィルムを形成する場合は、ある程度の厚さまたは坪量が必要であるのに対し、不織布にフィルムをコーティングする場合は、不織布が元々もっている機械的強度があるためコーティング量を少なくすることが出来るため、遮蔽性とイオン透通性の両立が可能となる。比較例6および比較例7のセロファンは、ビスコースをフィルム化したものであるが、セロハン単独で坪量5g/m2を形成することは機械的強度が足りなく、またピンホールが出来るため実質的に製造不可能である。しかし、不織布にビスコースをコーティングする場合は、坪量1g/m2でも不織布表面全体をフィルム化できるため、遮蔽性およびイオン透過性の良好なセパレータを得ることができる。ただし前記ビスコースのコーティング量が坪量1g/m2より少ない場合は、不織布の繊維間まではフィルム化されずにピンホールができてしまうため結果的に、セパレータが内部短絡してしまう。逆に前記ビスコースのコーティング量が10g/m2より多い場合はイオン透過を阻害するため、電池特性上好ましくない。よって、セパレータ内のビスコースのコーティング量は1g/m2以上で、且つ10g/m2以下の範囲であることが望ましい。さらに、より少ないビスコースを不織布上に全面コーティングするためには、不織布の片面にビスコースをコーティングすることが好ましい。
プラスチックフィルムの中でも、吸水性を示すフィルムを不織布にコーティングすることが好ましい。
また表1から分かるように、不織布にプラスチックフィルムをコーティングしたセパレータと、不織布を重ね合わせて用いても、遮蔽性とイオン透過性の良好な特性が得られる。不織布にプラスチックフィルムをコーティングしたセパレータと、単独の不織布は、重ね合わせても、ポリアクリル酸などで張り合わせても良い。重ね合わせる不織布または、張り合わせる不織布は、通気性に優れるものが好ましい。
プラスチックフィルムをコーティングする不織布において、厚さ25μmより薄い場合は、均一な不織布は得られず、ピンホールが出来やすくなるため、結果として不織布全面にフィルムをコーティングすることは困難である。逆にプラスチックフィルムをコーティングする不織布が75μmより厚い場合は、イオン透過性を阻害する方向のため好ましくない。プラスチックフィルムをコーティングする不織布は、緻密である方が、不織布全面にフィルムコーティングし易いが、逆にイオン透過性を阻害する。よって不織布にプラスチックフィルムをコーティングしたセパレータの厚さは、25μm以上、且つ75μm以下の範囲であることが望ましい。
本発明は、酸化銀電池、空気亜鉛電池、アルカリボタン電池などのボタン型、またはコイン型電池、および筒形アルカリ亜鉛一次電池にも適用可能である。
1…金属缶
2…正極合剤
3…セパレータ
4…ゲル状負極
5…負極集電棒
6…絶縁ガスケット
7…金属板
8…金属封口板
2…正極合剤
3…セパレータ
4…ゲル状負極
5…負極集電棒
6…絶縁ガスケット
7…金属板
8…金属封口板
Claims (11)
- 容器内に、正極と、亜鉛もしくは亜鉛合金を活物質とする負極と、セパレータと、電解液とを少なくとも収納する電池において、
前記セパレータが、不織布とプラスチック薄膜層とを備えていることを特徴とする亜鉛一次電池。 - 容器内に、正極と、亜鉛もしくは亜鉛合金を活物質とする負極と、セパレータと、電解液とを少なくとも収納する電池において、
前記セパレータが、不織布の繊維表面および繊維間にプラスチック薄膜層が被覆形成されていることを特徴とする亜鉛一次電池。 - 前記セパレータの厚さが、25μm以上且つ75μm以下の範囲であり、且つセパレータ内のプラスチック薄膜層が1g/m2以上且つ10g/m2以下の範囲であることを特徴とする請求項1又は請求項2記載の亜鉛一次電池。
- 前記プラスチック薄膜層が不織布の片面にコーティングされたものであることを特徴とする請求項3記載の亜鉛一次電池。
- 前記プラスチック薄膜層が、セルロース系フィルムからなるものであることを特徴とする請求項2記載の亜鉛一次電池。
- 前記セパレータの厚さが25μm以上且つ75μm以下の範囲であり、且つセパレータ内のセルロース系フィルム含有量が1g/m2以上且つ10g/m2以下の範囲であることを特徴とする請求項5記載の亜鉛一次電池。
- 前記プラスチック薄膜層が、不織布の片面にコーティングされたものであることを特徴とする請求項6記載の亜鉛一次電池。
- 容器内に、正極と、亜鉛もしくは亜鉛合金を活物質とする負極と、セパレータと、電解液とを少なくとも収納する電池において、
前記セパレータが、不織布の繊維表面および繊維間にプラスチック薄膜層が被覆形成されている緻密層と、不織布層とを、重ね合わせた構造であることを特徴とする亜鉛一次電池。 - 前記緻密層の厚さが25μm以上且つ75μm以下の範囲であり、且つ緻密層に含まれるプラスチック薄膜層の含有量が1g/m2以上且つ10g/m2の範囲であり、さらに前記緻密層と、前記不織布層を、重ね合わせた全体の厚さが約400μm以下の範囲であり、且つ不織布層が1枚ないし3枚の範囲であることを特徴とする請求項8に記載の亜鉛一次電池。
- 前記緻密層のプラスチック薄膜層が、前記不織布の片面にコーティングされたものであることを特徴とする請求項9に記載の亜鉛一次電池。
- 前記プラスチック薄膜層が、セルロース系フィルムからなるものであることを特徴とする請求項10に記載の亜鉛一次電池。
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JP2003316446A JP2005085603A (ja) | 2003-09-09 | 2003-09-09 | 亜鉛一次電池 |
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JP2003316446A JP2005085603A (ja) | 2003-09-09 | 2003-09-09 | 亜鉛一次電池 |
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Publication Number | Publication Date |
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ID=34416346
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JP2003316446A Pending JP2005085603A (ja) | 2003-09-09 | 2003-09-09 | 亜鉛一次電池 |
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Country | Link |
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JP (1) | JP2005085603A (ja) |
Citations (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
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JP2000030682A (ja) * | 1998-06-22 | 2000-01-28 | Viskase Corp | 非円形繊維の電池隔離板及びその製造法 |
-
2003
- 2003-09-09 JP JP2003316446A patent/JP2005085603A/ja active Pending
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