JP2010518591A

JP2010518591A - 電池セパレータ

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Publication number: JP2010518591A
Application number: JP2009549889A
Authority: JP
Inventors: ルイク、アール．ワン; オウ、マオ; ジョナサン、エム．ボールトン; ジョージ、チントラ; タチアナ、メジーニ
Original assignee: ザジレットカンパニー
Priority date: 2007-02-23
Filing date: 2008-02-21
Publication date: 2010-05-27
Also published as: WO2008102318A1; CN101617421B; BRPI0808012A2; CN101617421A; EP2122717A1; US20080206632A1

Abstract

アルカリ電池（１０）はハウジング、ハウジング内に配置されるカソード（１２）、ハウジング内に配置されるアノード（１６）、アノード（１４）及びカソード（１２）の間に配置されるセパレータ、並びにアノード（１４）及びカソード（１２）と接触するアルカリ電解質を含む。セパレータ（１６）は、内側管層及び外側管層を有する管を含むことができる。内側管層は、外側管層に対して半径方向内側に配置され、内側管層のいかなる部分も、外側管層のいかなる部分に対して半径方向外側に配置されない。セパレータ（１６）は管の一方の端部に位置づけられているディスクを含み、セパレータ（１６）の閉鎖端部をつくることもできる。

Description

本書は電池、より詳しくは、電池のセパレータに関する。

アルカリ電池のような電池は、電気エネルギー源として広く使用されている。一般に、電池は負極（アノード）及び正極（カソード）を有する。アノードは、酸化され得る活性物質（例えば、亜鉛粒子）を含有し、カソードは、還元され得る活性物質（例えば、二酸化マンガン）を含有する。アノードの活性物質は、カソードの活性物質を還元することができる。アノードの活性物質とカソードの活性物質とが直接反応することを防止するために、電極はセパレータによって互いに電気的に絶縁される。

電池を電気エネルギー源として、携帯電話などのデバイス内で使用する場合、電極を電気的に接触させ、電子がデバイスを貫流するのを可能にし、それぞれ酸化反応及び還元反応を生じさせて、電力を提供する。電極に接触している電解質は、電極間のセパレータを貫流するイオンを含有して、放電中の電池全体の電荷の均衡を維持する。

ハウジングと、ハウジング内に配置されるカソードと、ハウジング内に配置されるアノードと、アノード及びカソードの間に配置されるセパレータと、並びにアノード及びカソードに接触するアルカリ電解質と、を含むアルカリ電池が開示される。セパレータは、内側管層及び外側管層を有する管を含む。内側管層は、外側管層に対して半径方向内側に配置され、内側管層のいかなる部分も、外側管層のいかなる部分の半径方向外側には配置されていない。セパレータはまた、管の一方の端部に位置づけられているディスクも含み、セパレータの閉鎖端部をつくる。

いくつかの実施例では、内側管層及び／又は外側管層は、継ぎ目がない層であってもよい。いくつかの実施例では、内側管層及び／又は外側管層は継ぎ目を有していてもよい。継ぎ目は位置合わせされていなくてもよく、及び／又は周囲方向にオフセットされていてもよい。内側管層若しくは外側管層のいずれかの継ぎ目が管層の対向する縁部の間に隙間を含むこと、各管層の各継ぎ目の対向する縁部が隣接すること、又は各管層の各継ぎ目の対向する縁部がオーバーラップすることができる。

電池を作製する方法もまた開示される。方法は、複数のスプールを通じて継ぎ目のない管の供給を調整し、継ぎ目のない管の寸法を変更する工程と、調整された継ぎ目のない管の、少なくとも一部にマンドレルを挿入する工程と、調整された継ぎ目のない管を所定の長さに切断して、継ぎ目のないセパレータ管を製造する工程と、調整された継ぎ目のないセパレータ管を、電池のハウジング内にマンドレルとともに位置づける工程と、を含む。いくつかの実施例では、該方法はまた、継ぎ目のないセパレータ管を、端部ディスクと一体化し、閉鎖端部を有する継ぎ目のないセパレータ管を提供する。

用語「管」は、本明細書で使用するとき、任意の中空の細長い本体を指す。「管」は、円筒形の本体を有すること、又は正方形、矩形、三角形、六角形、五角形、八角形、半円、及び楕円を含む、他の断面形状を形成する側壁を有することができる。

「継ぎ目」は、材料の隣接部、材料のオーバーラップ、又は更に材料の部分の間の隙間を含むことができる。用語「継ぎ目」は、本明細書で使用するとき、材料の単なる折り目又は襞を含まない。したがって、「継ぎ目のない」管は、材料の先の折り目から襞が残る部分を含むこと、材料の他の折り目又はオーバーラップを有すること、又は真に環状の管であることができる。

１つ以上の実施例の詳細を、貼付の図面及び以下の説明にて提示する。様々な実施例の他の特徴、目的、及び利点は、説明及び図面、並びに請求項から明らかになるであろう。

電池の実施例の断面図。セパレータの電池ハウジングへの挿入の実施例の組立て分解側面図。電池のセパレータの実施例の斜視図。電池のセパレータの様々な実施例の平面図。電池のセパレータの様々な実施例の平面図。電池のセパレータの様々な実施例の平面図。電池のセパレータの様々な実施例の平面図。電池のセパレータの様々な実施例の平面図。電池のセパレータの実施例の斜視図。電池のセパレータの実施例の平面図。電池のセパレータの管層の様々な実施例の斜視図。電池のセパレータの管層の様々な実施例の斜視図。電池のセパレータの管層の様々な実施例の斜視図。電池のセパレータの管層の様々な実施例の斜視図。電池のセパレータの実施例の斜視図。図８Ａに示される実施例の平面図。セパレータの管層を提供する実施例。セパレータの管層の、電池ハウジング内部への位置づけの実施例。環状の継ぎ目がない管の平面図。「ゼロ」オーバーラップの実施例、従来の管／ディスク構成、及び従来のＸ-配置構成の固有容量（signature capacity）と比較した、ドレインレートの表。

様々な図面における同様の参照記号は、同様の要素を示す。

図１を参照すると、電池１０は、カソード１２、アノード１４、及びカソードとアノードとの間のセパレータ１６を収容する円筒形ハウジング１８を含む。カソード１２は、カソード活性物質を含み、アノード１４は、アノード活性物質を含む。また電池１０は、電流コレクタ２０、シール２２、及び金属上部キャップ２４を含み、これらは、電池のマイナス端子としての役割を果たす。カソード１２は、ハウジング１８に接触しており、電池１０の正極は、負極の反対側の電池の末端部にある。電解質は、電池１０全体に分散されている。アノード１４の活性物質とカソード１２の活性物質との直接反応を防ぐために、両電極はセパレータ１６によって互いに電気的に分離されている。

図２に示されるように、電池は、セパレータ１６を、円筒形のハウジング１８の内部で、カソード１２を形成する材料の内側に配置することにより組立てることができる。セパレータ１６は、管３０及びディスク３６を含む。いくつかの実施例では、ディスク３６は、管３０の下部の周りで曲げられて、セパレータ１６の閉鎖端部を形成することができる。ディスク３６はまた、単に管３０の下部に位置することによって下部閉鎖端部を形成することもでき、又は接着剤によって取り付けることもできる。図２はまた、管３０の外側管層３２、及び外側管層の継ぎ目４２も図示する。以下に記載されるいくつかの実施例では、外側管層３２には継ぎ目がないこともある。管３０はまた、内側管層３４を含んでもよい。いくつかの実施例では、管３０は、追加の層を含んでもよい。図３〜８Ｂは、以下に説明されるように、セパレータ１６、管３０、及び／又は管層３２若しくは３４の１つの、様々な実施例を図示する。

図３、４Ａ〜４Ｅ、５、６、及び８Ａ〜８Ｂに見られるように、セパレータ１６は、外側管層３２及び内側管層３４を有する管３０を含んでもよい。図３、４Ａ〜４Ｅ、５、６、及び８Ａ〜８Ｂに見られるように、内側管層３４は、外側管層３２に対して半径方向内側に配置され、内側管層３４のいかなる部分も外側管層３２に対して半径方向外側に配置されない。これは、非円形の管層断面を有する、図面８Ａ〜８Ｂに示される実施例についても当てはまる。図３、４Ａ〜４Ｅ、５、６、及び８Ａ〜８Ｂは、内側管層４４及び外側管層３２の間に空隙部を含むが、いくつかの実施例は、管層３２及び３４の間に空隙部を含まない。

図３、４Ａ〜４Ｅ、及び８Ａ〜８Ｂに示される実施例では、管層３２及び３４の双方はそれぞれ、継ぎ目４２及び４４を含む。いくつかの実施例では、継ぎ目４２及び４４はオフセットされることができる。図３に示されるように、継ぎ目はおよそ１８０°でオフセットされてもよい。他の実施例では、図４Ａ〜４Ｅに示されるもののように、例えば約９０°など、継ぎ目はいかなる角度でオフセットされてもよい。継ぎ目が、一片の材料の、オーバーラップした又は隣接する、対向する端部を含む実施例では、継ぎ目は、継ぎ目を固定するために接着剤を含んでもよい。いくつかの実施例では、電池の他の部分の単なる存在が、管層を形成する材料の断片の対向する端部の望ましい構成を維持する。図５及び６に示される実施例では、外側管層３２は、継ぎ目のない層であるが、内側管層３４は継ぎ目４４を有することが示されている。図示されない他の実施例では、内側管層３４は、継ぎ目を有する又は有さない外側管層３２と組み合わされる、継ぎ目のない管層であり得る。

図３に示されるように、ほぼ矩形の連続的な材料の断片の、対向する端部を曲げ、管層３２及び３４を形成することによって、各管層３２及び３４は、ほぼ矩形の連続的な材料の断片から形成され得る。他の実施例では、管層３２又は３４は、非矩形の材料の断片から形成されることができ、及び／又は非連続的な材料の断片から形成されることができる。図３に示されるように、ほぼ矩形である連続的な材料の断片の対向する端部は、継ぎ目４２及び４４を形成する。外側管層３２は、材料のオーバーラップを含む継ぎ目４２を含み、同時に内側管層３４は連続的な材料の断片の対向する端部の間に隙間を含む、継ぎ目４４を含む。他の実施例では、内側管層及び外側管層はそれぞれ、連続的な一片の材料の対向する縁部のオーバーラップ、連続的な一片の材料の対向する縁部の間の隙間、又は更に連続的な一片である材料の対向する縁部の隣接部を含む継ぎ目を有することができる。

図４Ａは、外側管層３２及び内側管層３４の双方が、各層を形成する材料の対向する端部の間の隙間を含む、継ぎ目４２及び４４を有する、管３０の実施例を図示する。継ぎ目４２は、約９０°で継ぎ目４４からオフセットされている。図４Ｂは、外側管層３２が、外側管層３２を形成する材料の対向する端部の間に隙間を有する継ぎ目４２を含み、内側管層３４が、内側管層３４を形成する材料の対向する端部の間にオーバーラップを有する継ぎ目４４を含む、管３０の実施例を図示する。継ぎ目４２及び４４は、９０°よりも僅かに大きい角度でオフセットされている。図４Ｃは、外側管層３２及び内側管層３４の双方が、オーバーラップを有する継ぎ目４２及び４４を有する、管３０の実施例を図示する。継ぎ目４２及び４４は、約１８０°でオフセットされている。図４Ｄは、オーバーラップした継ぎ目４２を有する外側管層３２を有する管３０、及び隙間のある継ぎ目４４を有する内側管層３４を有する管３０を図示する。オーバーラップした継ぎ目４２は、隙間のある継ぎ目４４から約６０°でオフセットされている。図４Ｅは、内側管層３４及び外側管層３２の双方が、ほぼ隣接する継ぎ目を有する実施例を図示する。示されるように、図４Ｅは、管層３２及び３４を形成する材料の対向する端部の間の僅かな隙間を図示する。図４Ｅに示されるこの僅かな隙間は、管層３２及び３４を形成する材料の隣接部を示すことを意図しているが、僅かな隙間は継ぎ目４２及び４４の配置を示すことを含む。実際、継ぎ目４２及び４４を形成する対向する端部は、隣接する際に互いに接触する。双方の管層が隣接する継ぎ目を有することが示されるが、他の実施例は、隙間のある及び／又はオーバーラップした継ぎ目を有する内側又は外側管層と組み合わされた内側又は外側管層を含んでもよい。

図５を参照すると、外側管層３２は、継ぎ目のない管層であることができる。継ぎ目のない管層は、襞及び、更に折り目を有することができる。継ぎ目のない管層は、連続的な側壁を形成してもよい。継ぎ目のない管を提供するプロセスは、図９及び１０を参照して以下で開示される。図５に示される実施例は、隙間のある継ぎ目４４を含む内側管層３４を更に含む。他の実施例では、内側管層３４はまた、継ぎ目のない管であることもできる。図６に示されるものなど、いくつかの実施例では、内側管層３４は、オーバーラップした継ぎ目４４を含むことができる。更に他の実施例では、内側管層３４は、隣接する管層を形成する材料の対向する端部を有する継ぎ目４４を有することができる。他の実施例では、内側管層３４は継ぎ目のない管であることができ、外側管層３２は継ぎ目を含むことができる。

図６に示されるように、管３０はまた、内側管層３４及び外側管層３２の間の、接着剤の中間層３８を含むこともできる。接着剤層３８は、連続的又は非連続的であることもできる（図示されるように）。接着剤層はまた、オーバーラップした継ぎ目がオーバーラップして対向する端部の間、又は隣接する継ぎ目が隣接して対向する端部の間に適用されてもよい。接着剤層３８の使用は、継ぎ目のない外側管層３２での使用のみが示されるが、接着剤層３８はまた、本明細書において開示される他の任意の実施例とともに使用され得る。

図７Ａ〜７Ｄは、管層３２又は３４の継ぎ目４２又は４４の様々な実施例を図示する。図７Ａは、オーバーラップした継ぎ目４２又は４４を図示する。図７Ｂは、隣接する端部を有する継ぎ目４２又は４４を図示する。図７Ｃ及び７Ｄは、隙間のある継ぎ目４２又は４４を図示する。いくつかの実施例では、例えば図７Ａ〜７Ｃに示されるもののように、継ぎ目４２又は４４は、管層３２又は３４の長さと平行である。他の実施例では、継ぎ目４２又は４４は、管３２又は３４の長さに対して斜め、曲線状、又はジグザグ形など、他の構成を有してもよい。他の実施例では、継ぎ目４２又は４４は、隙間のある、オーバーラップする、及び／又は隣接する部分の双方を含んでもよい。管の長さに平行でない継ぎ目を有する継ぎ目４２又は４４（図７Ｄに示されるものなど）はまた、隙間のある、隣接する、オーバーラップする、又はこれらの組み合わせであることができる。

図７Ａ〜７Ｃに示される管層３２又は３４は、連続的なセパレータ材料のほぼ矩形の断片を曲げて管にし、連続的なセパレータ材料のほぼ矩形である断片の対向する端部がごく近接して配置されて、継ぎ目４２又は４４を形成することによって形成される。他の形状の、セパレータの出発材料は、異なる構成を有する継ぎ目４２又は４４を形成する。いくつかの実施例では、セパレータ材料の下側及び上側は、ほぼ直線及び平行である。

図７Ａを参照すると、いくつかの実施例では、オーバーラップした継ぎ目を有する各管層３２又は３４は、管本体３２又は３４の周囲の約２０％未満であるオーバーラップを有することができる。いくつかの実施例では、オーバーラップは、管本体３２又は３４の周囲の約１０％未満である場合もある。ＡＡセルの、１０％未満でオーバーラップした継ぎ目４２及び４４（これは隣接して対向する端部、又は対向する端部の間の隙間を有する継ぎ目を含む）をそれぞれ有する管層３２及び３４を使用することにより、３０％のオーバーラップを有する積層から形成される管を有する管／ディスク構成と比較し、電池１つ当たりの材料節減は約１５％を超え、少なくとも約１％の電池ハウジングの内部容積が解放され得る。３０％のオーバーラップを有する積層から形成される管は、結果として内側管層の一部が、外側管層の一部に対して半径方向外側に配置されることに留意する。

図７Ｃ及び７Ｄを参照すると、いくつかの実施例では、隙間のある継ぎ目を有する各管層３２又は３４は、管３０の周囲の約１０％以下の隙間を有することができる。いくつかの実施例では、隙間のある各継ぎ目４２又は４４は、管３０の周囲の約５％よりも小さな隙間を有する。

図８Ａ及び８Ｂを参照すると、管本体３２及び３４は、ほぼ円筒形である必要はない。図８Ａ及び８Ｂに示されるものなど、いくつかの実施例では、管３０及び各管本体３２及び３４は、正方形又は矩形の形状など、非円形の断面形状を有することができる。他の実施例では、管３０は、台形、三角形、五角形、六角形、八角形、半円、又は楕円の断面形状を有してもよい。図８Ａ及び８Ｂに示される実施例では、双方が隣接する継ぎ目を有する内側及び外側管層を有する。他の実施例では、内側及び／又は外側管層３２及び３４は、継ぎ目がなくてもよく、オーバーラップした継ぎ目を有してもよく、又は隙間のある継ぎ目を有してもよい。図８Ａ及び８Ｂに示されるように、継ぎ目４２及び４４は、双方とも斜めであり、互いに交差し、したがって、継ぎ目の一部はオフセットされていないにもかかわらず、これら２つの継ぎ目は位置合わせされていない。

また図示されるように、ディスク３６はまた、非円形の形状を有してもよい。図８Ａに示される実施例では、ディスク３６は矩形形状を有するが、他の実施例では、台形、三角形、五角形、六角形、八角形、半円、又は楕円などの他の好適な形状を有することができる。いくつかの実施例では、ディスクの形状は、管３０の断面形状に一致する。いくつかの実施例では、ディスク３６は、管３０の断面積よりも大きな表面積を有する。ディスク３６はまた、従来のセパレータ材料から作製することもできる。

セパレータに好適な材料としては、紙、ポリプロピレン（例えば、不織布ポリプロピレン又は微多孔性ポリプロピレン）、ポリエチレン、ポリテトラフルオロエチレン、ポリアミド（例えば、ナイロン）、ポリスルホン、ポリ塩化ビニル、又はこれらの組み合わせが挙げられる。好適なセパレータ紙としては、ＰＤＭＰＡ２５Ａ紙、ニッポン高度紙工業株式会社（Nippon Kodishi Corporation）製造のＢＨ４０、及びデュララム（DURALAM）ＤＴ２２５ＡＣ紙が挙げられる。セパレータ１６はまた、不織布材料の管層と組み合わされたセロファンの管層を含み得る。いくつかの実施例では、外側管層３２はセロファンを含み、内側管層３４は不織布材料を含む。不織布材料としては、例えば、ポリビニルアルコール及び／又はレーヨンを挙げることができる。これらの材料はそれぞれ、平坦な材料の連続的なシートとして通常入手可能であり、これは次に管層３２又は３４に形成される。セパレータ材料の平らな連続片それぞれは、異なる材料の様々な接合副層を含むことが可能である。セパレータ１６を構成する管層は、多孔質であっても非多孔質であってもよい。いくつかの実施例では、内側管層は多孔質であり、外側管層は非多孔質である。他の実施例では、内側管層は非多孔質であり、外側管層もまた非多孔質である。

図９及び１０を参照すると、継ぎ目のない管層３２又は３４は、予備成形された管を前処理し、張力にかけて望ましい最終寸法にし、管を望ましい長さに切断し、管層３２又は３４を配置するプロセスによって製造することができる。図９に示されるように、継ぎ目のないセパレータ管５２は、不定長の管としてコイル５０から出て来てもよい。いくつかの実施例では、コイル５０に提供される継ぎ目のないセパレータ管５２は、継ぎ目のない管層３２又は３４としての周囲及び壁の厚さに関する最終寸法を有さない。コイル５０に提供される継ぎ目のないセパレータ管５２は、押出成形、インフレーションなどの任意の従来技術での製造、又は適切な溶媒中に溶解するポリマーの溶液から加工することができる（例えば、ポリマーの溶液は、適切な寸法の環状ダイを通過し、凝固して望ましい直径の管を形成する）。いくつかの実施例では、継ぎ目のないセパレータ管５２は、格納中に継ぎ目のないセパレータ管５２を閉じるためにコイル５０にあるときに折り畳まれるが、これは継ぎ目のないセパレータ管５２の側部に沿って一連の襞を生じることがある。他の実施例では、継ぎ目のないセパレータ管５２は、押出成形機、インフレート成形機（blow-extruder）、又は他の管成形装置から直接提供されてもよい。継ぎ目のないセパレータ管５２を前処理及び張力制御して最終的な望ましい寸法にするため、継ぎ目のないセパレータ管５２は、一連のスプール５４を通過することができる。これらのスプール５４は、継ぎ目のないセパレータ管５２が最終的な望ましい寸法へと成形されるように、様々な構成及び回転速度を有することができる。いくつかの実施例では、スプール５４はまた、継ぎ目のないセパレータ管５２が開くようにすることもできる。一連のスプール５４を通過した後、前処理及び張力制御された管５６は次にマンドレル５８上へと挿入され、管本体３２又は３４を形成するために切断される。

図１０に示されるように、マンドレル５８は次に管本体３２又は３４を望ましい向きに移動及び／又は回転させ、管本体３２又は３４をディスク３６と組み合わせてセパレータ１６を形成し、セパレータ１６を電池ハウジング１８へと配置することができる。いくつかの実施例では、カソード１２は、セパレータ１６の配置中に、電池ハウジング１８内に既に存在していてもよい。マンドレル５８はまた、セパレータ材料を掴む及び放すために空気圧装置を提供することができる。マンドレル５８はまた、セパレータ材料を掴む及び放すために他の装置を提供することができる。いくつかの実施例では、図１１に示されるように、管本体３２又は３４は、正確に環状の管である。他の実施形態では、継ぎ目のない管本体３２又は３４は、材料の前の折り目から襞が残る部分を含むか、又は材料の他の折り目又はオーバーラップを有してもよい。

いくつかの実施例では、継ぎ目のない管本体３２又は３４は、セパレータ１６の唯一の壁層（wall layer）であり得る。いくつかの実施例では、継ぎ目のないセパレータ管５２は、様々な２次接着された（sub-bonded）層を含んでもよく、したがって継ぎ目のないセパレータ管５２のスプール５４を通じた移動及び切断は、双方ともに継ぎ目がない、少なくとも内側及び外側管層３４及び３２をつくる。２つの異なる継ぎ目のないセパレータ管５２を前処理し、処理され張力制御された管５６を同じマンドレル５８上へと挿入する、２つの別個の作業により、２つの継ぎ目のない管層をつくることもまた可能である。他の実施例では、処理され張力制御された管５６をマンドレル５８の上に挿入する前に、マンドレル５８をセパレータ材料で包み、継ぎ目を有する内側管層３４をつくってもよい。他の実施例では、セパレータ材料は、ディスク３６と組み合わされる前に、継ぎ目のない内側管層３４がマンドレル５８上にあるときに、継ぎ目のない内側管層３４の周囲に巻かれて継ぎ目を有する外側管層３２を生成してもよい。

以下の表１、及び図１２は、図４Ｅに示されるものと同様の「ゼロ」オーバーラップ構成対、３０％オーバーラップを有する積層の管／ディスク構成対、Ｘ-配置（x-placed）構成の、ＡＡセルの性能を含む、２Ａ〜５ｍＡのドレインレートに対する容量のプロットを示す。表１に示されるように、「ゼロ」オーバーラップ構成は、１０ｍＡ〜１Ａの範囲にわたって１０％の性能増加が得られた。高率では、この性能向上は顕著であり得る。ＡＮＳＩデジタルカメラ試験において、表１で示されるように、ゼロ「オーバーラップ」構成は、Ｘ-配置構成に対して６７％の向上が得られ、３０％オーバーラップの積層を有する管／ディスク構成に対して２８％の向上が得られた。ＡＮＳＩＣＤ試験では、「ゼロ」オーバーラップ構成は、Ｘ-配置構成に対して３％の増加が得られた。

表１管／ディスク及びＸ-配置セパレータと比較した、「ゼロ」オーバーラップセパレータを使用したＡＡ。

図１を参照すると、カソード１２は少なくとも１つのカソード活性物質を含む。いくつかの実施例では、カソード１２は、少なくとも１つの導電補助剤及び／又は少なくとも１つの結合剤を更に含み得る。電解質はまた、カソード１２全体に分散されている。カソード１２の構成要素に関して本明細書にて提供される重量百分率は、電解質がカソード１２全体に分散された後に決定される。

いくつかの実施例では、カソード活性物質は、二酸化マンガン（ＭｎＯ_２）であることができる。カソード活性物質のその他の例としては、酸化銅（例えば、酸化銅（ＣｕＯ）、亜酸化銅（Ｃｕ_２Ｏ））、水酸化銅（例えば、水酸化第二銅（Ｃｕ（ＯＨ）_２）、水酸化第一銅（Ｃｕ（ＯＨ）））、ヨウ素酸銅（Ｃｕ（ＩＯ_３）_２）、ＡｇＣｕＯ_２、ＬｉＣｕＯ_２、Ｃｕ（ＯＨ）（ＩＯ_３）、Ｃｕ_２Ｈ（ＩＯ_６）、銅含有金属酸化物若しくはカルコゲニド、ハロゲン化銅（例えば、ＣｕＣｌ_２）、及び／又は銅マンガン酸化物（例えば、Ｃｕ（ＭｎＯ_４）_２）が挙げられる。カソード活性物質の更なる例としては、オキシ水酸化ニッケル（ＮｉＯＯＨ）のようなニッケルが含まれるカソード活性物質が挙げられる。カソード活性物質の更なる例としては、５価のビスマス含有金属酸化物を含むカソード活性物質が挙げられる。ある実施例においては、カソード１２は、多孔質であり得る。多孔質カソードは、例えば、上述のカソード活性物質（例えば、ＭｎＯ_２、ＮｉＯＯＨ）を１つ以上含むことができる。

導電助剤は、カソード１２の電子導電性を増大させることができる。導電助剤の一例はカーボン粒子であり、これは、グラファイト粒子を含む、カソードに使用される任意の従来のカーボン粒子であることができる。カソード１２は、例えば、約３重量％〜約９重量％（例えば、約４重量％〜約７重量％）のカーボン粒子を含むことが可能である。一部の実施例では、カソード１２には、グラファイト粒子を約４重量％〜約９重量％（例えば約４重量％〜約６．５重量％）含めることができる。導電助剤の別の例は炭素繊維であり、例えば、米国特許第６，８５８，３４９号明細書（ルオ（Luo）ら）、２００２年１１月２１日に公開された「電池カソード（Battery Cathode）」という名称の米国特許出願公開第２００２／０１７２８６７（Ａ１）号公報（アングリン（Anglin））に記載されているものである。いくつかの実施例では、カソード１２は約１重量％〜約１０重量％の合計の導電助剤を含むことができ、これは、１種類以上の導電助剤を含み得る。

結合剤の例としては、ポリエチレン粉末、ポリアクリルアミド、ポートランドセメント、並びにフルオロカーボン樹脂、例えば、ポリフッ化ビニリデン（ＰＶＤＦ）及びポリテトラフルオロエチレン（ＰＴＦＥ）が挙げられる。カソード１２には、例えば結合剤を最大約２重量％（例えば結合剤を最大約１重量％）含めてもよい。特定の実施例では、カソード１２には、結合剤を約０．１重量％〜約２重量％（例えば、約０．１重量％〜約１重量％）含めることができる。

カソード１２は、その他の添加剤を含み得る。添加剤は、例えば米国特許第５，３４２，７１２号明細書（ミエツコウスカ（Mieczkowska）ら）に開示されている。いくつかの実施例では、カソード１２は、二酸化チタン（ＴｉＯ_２）を含み得る。特定の実施例では、カソード１２には、ＴｉＯ_２を約０．１重量％〜約２重量％（例えば約０．２重量％〜約２重量％）含めることができる。

カソード１２全体に分散された電解質（及び／又は電池１０の残部にて使用される電解質）は、電池で使用される電解質のうち任意のものであり得る。ある実施例では、カソード１２には、電解質を約５重量％〜約８重量％（例えば、約６重量％〜約７重量％）含めることができる。電解質は水性であってもよい。水性電解質は、アルカリ性溶液、例えば水性水酸化物溶液（例えば、ＮａＯＨ、ＫＯＨ）、又は水酸化物溶液の混合物（例えば、ＮａＯＨ／ＫＯＨ）とすることができる。例えば、水性水酸化物溶液は、約３３重量％〜約４０重量％の水酸化物物質、例えば約９ＮのＫＯＨ（約３７重量％ＫＯＨ）を含むことができる。ある実施例では、電解質にはまた、酸化亜鉛を最大約４重量％（例えば約２重量％）含めることもできる。

電解質は、他の添加剤を含むことができる。例として、電解質は、電解質中のカソード活性物質の溶解度を低減する（例えば、抑える）可溶性物質（例えば、アルミニウム物質）を含むことができる。ある実施例においては、電解質は、水酸化アルミニウム、酸化アルミニウム、アルカリ金属アルミネート、アルミニウム金属、アルカリ金属ハロゲン化物、アルカリ金属カーボネート、又はこれらの混合物のうち１つ以上を含み得る。電解質添加剤は、例えば、米国特許出願公開第２００４／０１７５６１３（Ａ１）号公報、名称「電池（Battery）」（アイレム（Eylem）ら、２００４年９月９日公開）に記載されている。

ハウジング１８は、電池に通常用いられる任意のハウジングであることができる。図示されるように、ハウジング１８は円筒状ハウジングである。他の実施例では、ハウジングは、複数の形状など、他の形状を有することができる。いくつかの実施例では、ハウジング１８は、ニッケル、ニッケルめっき鋼（例えば、ニッケルめっき冷延鋼板）のような金属又は金属合金から作製され得る。

いくつかの実施例では、ハウジング１８は、内側金属壁及び熱収縮性プラスチックなどの外側非導電性材料を含むことができる。任意に、導電性材料の層は、内壁とカソード１２との間に配置され得る。この層は、内壁の内面に沿って、カソード１２の周囲に沿って、又はその両方において配置されてもよい。この導電性層は、例えば、炭素質材料（例えば、グラファイト）から形成され得る。このような材料としては、例えば、ＬＢ１０００（ティムカル（Timcal））、エココート２５７（Eccocoat 257）（Ｗ．Ｒ．グレース・アンド・カンパニー（W.R. Grace and Co.））、エレクトロダグ１０９（Electrodag 109）（アチソン・コロイド社（Acheson Colloids Co.））、エレクトロダグ１１２（Electrodag 112）（アチソン（Acheson））、バーニファイト５０００（Varniphite 5000）（ニッポン（Nippon））、及びＥＢ０００５（アチソン）が挙げられる。導電性層の適用方法は、例えば、カナダ特許第１，２６３，６９７号明細書に開示されている。

アノード１４は、電池のアノードに用いられる亜鉛物質のいずれかから形成することができる。例えば、アノード１４は、亜鉛金属粒子、ゲル化剤、及び気泡発生阻害物質のような微量の添加剤が含まれている亜鉛ゲルにすることができる。ガス発生阻害剤は、ビスマス、スズ、鉛、インジウムなどの無機物質とすることができる。あるいは、ガス化抑制剤は、リン酸エステル、イオン性界面活性剤、又は非イオン性界面活性剤などの有機化合物であってもよい。イオン性界面活性剤の例は、例えば、チャリルポイル（Chalilpoyil）らの米国特許第４，７７７，１００号明細書に開示されている。更に、電解質の一部分は、アノード全体に分散されている。

シール２２は、例えば、ポリマー（例えば、ナイロン）から作製することができる。

キャップ２４は、例えば、アルミニウム、ニッケル、チタン、又は鋼鉄などの、金属又は金属合金で作製することができる。

いくつかの実施例では、電池１０は、（例えば、アノード１４が亜鉛を含む場合に）アノード１４によって電池内にて発生することがある水素ガス量を低減するための水素再結合触媒を含み得る。水素再結合触媒は、例えば、米国特許第６，５００，５７６号明細書（デイビス（Davis）ら）及び同第３，８９３，８７０号明細書（コザワ（Kozawa））に記載されている。あるいは、更に電池１０は、米国特許第５，３００，３７１号明細書（トマンチュゲル（Tomantschger）ら）に記載されるもののような圧力活性化バルブ又は通気孔を含んで構築され得る。

本明細書に提供される電池構成要素の重量百分率は、電解質溶液が電池の中に分散された後に決定される。

電池１０は、１次電気化学セル又は２次電気化学セルであり得る。電池１０は、様々な異なる電圧（例えば、１．５Ｖ、３．０Ｖ、４．０Ｖ）のうちのいずれかにすること、及び／又は例えば、ＡＡ、ＡＡＡ、ＡＡＡＡ、Ｃ、又はＤ電池にすることができる。電池１０は、マルチキャビティ設計（multi cavity design）を有し、したがって複数のセパレータ１６を使用することができる。

電気化学電池を組立てる方法については、例えば、米国特許第４，２７９，９７２号明細書（モーゼス（Moses））、同第４，４０１，７３５号明細書（モーゼスら）、同第４，５２６，８４６号明細書（カーニー（Kearney）ら）に記載されている。

数多くの実施例を記載してきた。しかし、この開示の趣旨及び範囲を逸脱することなく、様々な変更が行われてもよいことが理解されるであろう。それゆえに、他の実施例は次の請求項の範囲内である。

Claims

（ａ）ハウジングと、
（ｂ）前記ハウジング内に配置されるカソードと、
（ｃ）前記ハウジング内に配置されるアノードと、
（ｄ）前記アノード及び前記カソードの間に配置されるセパレータであって、前記セパレータが、
内側管層及び外側管層を含む管であって、前記内側管層が前記外側管層に対して半径方向内側に配置され、前記内側管層のいかなる部分も前記外側管層のいかなる部分の半径方向外側に配置されていない管と、
前記セパレータの閉鎖端部をつくる、前記管の一方の端部に位置づけられているディスクと、を含む、セパレータと、
（ｅ）前記アノード及び前記カソードと接触するアルカリ電解質と、
を含む、アルカリ電池。
前記内側管層が、継ぎ目のない層である、請求項１に記載の電池。
前記外側管層が、継ぎ目のない層である、請求項１に記載の電池。
前記内側管層及び前記外側管層が、それぞれ継ぎ目を含む、請求項１に記載の電池。
前記継ぎ目が位置合わせされていない、請求項４に記載の電池。
前記継ぎ目が、周囲方向にオフセットされている、請求項５に記載の電池。
前記内側層の前記継ぎ目が、前記内側管層の対向する縁部の間に隙間を含む、請求項４に記載の電池。
前記外側層の前記継ぎ目が、前記外側管層の対向する縁部の間に隙間を含む、請求項４に記載の電池。
各管層の各継ぎ目の対向する縁部が、少なくとも隣接する、請求項４に記載の電池。
電池を作製する方法であって、前記方法が、
複数のスプールを通じて、継ぎ目のない管の供給を調整し、前記継ぎ目のない管の寸法を変更する工程と、
前記調整された継ぎ目のない管の、少なくとも一部にマンドレルを挿入する工程と、
前記調整された継ぎ目のない管を所定の長さに切断して、継ぎ目のないセパレータ管を製造する工程と、
前記調整された継ぎ目のないセパレータ管を、電池のハウジング内に、前記マンドレルとともに位置づける工程と、を含む、方法。