JP2762838B2 - ボタン形空気電池およびボタン形空気電池用多孔性テフロン膜の製造法 - Google Patents
ボタン形空気電池およびボタン形空気電池用多孔性テフロン膜の製造法Info
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- C—CHEMISTRY; METALLURGY
- C08—ORGANIC MACROMOLECULAR COMPOUNDS; THEIR PREPARATION OR CHEMICAL WORKING-UP; COMPOSITIONS BASED THEREON
- C08J—WORKING-UP; GENERAL PROCESSES OF COMPOUNDING; AFTER-TREATMENT NOT COVERED BY SUBCLASSES C08B, C08C, C08F, C08G or C08H
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- C08J2327/02—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment
- C08J2327/12—Characterised by the use of homopolymers or copolymers of compounds having one or more unsaturated aliphatic radicals, each having only one carbon-to-carbon double bond, and at least one being terminated by a halogen; Derivatives of such polymers not modified by chemical after-treatment containing fluorine atoms
- C08J2327/18—Homopolymers or copolymers of tetrafluoroethylene
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は多孔性テフロン膜を空気
孔に接して用いるボタン形空気電池に関する。
孔に接して用いるボタン形空気電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】空気電池は、正極活物質として空気中の
酸素を、負極活物質に亜鉛を用いた電池である。図１に
一般的なボタン形空気電池の構成を示す。図に示すよう
に、亜鉛１を負極ケース２に収納し、ガスケット３を介
して正極ケース４を封口している。セパレータ５は空気
極６と負極１を隔離している。空気極６には多孔性テフ
ロン膜７が接し、拡散紙９を介して空気孔８を設けた正
極ケースに接している。なお、使用するまでは空気孔８
はシール紙１０でシールされている。
酸素を、負極活物質に亜鉛を用いた電池である。図１に
一般的なボタン形空気電池の構成を示す。図に示すよう
に、亜鉛１を負極ケース２に収納し、ガスケット３を介
して正極ケース４を封口している。セパレータ５は空気
極６と負極１を隔離している。空気極６には多孔性テフ
ロン膜７が接し、拡散紙９を介して空気孔８を設けた正
極ケースに接している。なお、使用するまでは空気孔８
はシール紙１０でシールされている。
【０００３】多孔性テフロン膜７の役目は、空気中の酸
素を電池内部へ供給するのをコントロールするととも
に、電解液が電池外部へ漏出するのを防止することであ
る。
素を電池内部へ供給するのをコントロールするととも
に、電解液が電池外部へ漏出するのを防止することであ
る。
【０００４】ボタン形空気電池は、未使用時には空気孔
にシール紙が貼られており、電池を使用する時にシール
紙を剥がす。これにより空気孔が開き、酸素が供給され
起電反応が生じ、初めて使用可能となる。
にシール紙が貼られており、電池を使用する時にシール
紙を剥がす。これにより空気孔が開き、酸素が供給され
起電反応が生じ、初めて使用可能となる。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】しかし、このような従
来の電池では、シール紙を剥がすと同時に、空気孔を通
じて電池内部と外界が接することになる。この結果、長
期放電中に電池内の水分の放出や空気中のＣＯ2の吸収
など外界からの悪影響を受けて充分な性能が得られなく
なるという欠点がある。
来の電池では、シール紙を剥がすと同時に、空気孔を通
じて電池内部と外界が接することになる。この結果、長
期放電中に電池内の水分の放出や空気中のＣＯ2の吸収
など外界からの悪影響を受けて充分な性能が得られなく
なるという欠点がある。
【０００６】この点を改良するため、従来、多孔性テフ
ロン膜の透気性を放電に必要な酸素流入量を確保しつ
つ、できる限り減少させる方向で検討されてきた。
ロン膜の透気性を放電に必要な酸素流入量を確保しつ
つ、できる限り減少させる方向で検討されてきた。
【０００７】この種のボタン形空気電池の場合、必要酸
素量の計算では、多孔性テフロン膜の透気性はＪＩＳ８
１１７の規定による透気度としてガーレNo.５５０００
ｓ以下が必要であることがわかっている。
素量の計算では、多孔性テフロン膜の透気性はＪＩＳ８
１１７の規定による透気度としてガーレNo.５５０００
ｓ以下が必要であることがわかっている。
【０００８】ガーレNo.５５０００ｓ以下の膜を製造す
る際、ガーレNo.の上限を５５０００ｓとして作製する
が、加工時のバラツキを考慮すると、ガーレNo.５５０
００ｓ以上にならないようにガーレNo.のセンター値を
低く設定する必要がある。そうすると外界のＣＯ2ある
いはＨ2Ｏの影響を受けて放電性能低下が大きくなる。
逆にバラツキが小さければ、センター値を高ガーレNo.
に設定することが可能となり、外界の影響をあまり受け
ず、充分な性能が得られる。このため、これまでセンタ
ー値を５００００ｓ程度とし、４５０００〜５５０００
の範囲で製造できないか検討されてきたが、加工精度上
バラツキが大きく困難であった。
る際、ガーレNo.の上限を５５０００ｓとして作製する
が、加工時のバラツキを考慮すると、ガーレNo.５５０
００ｓ以上にならないようにガーレNo.のセンター値を
低く設定する必要がある。そうすると外界のＣＯ2ある
いはＨ2Ｏの影響を受けて放電性能低下が大きくなる。
逆にバラツキが小さければ、センター値を高ガーレNo.
に設定することが可能となり、外界の影響をあまり受け
ず、充分な性能が得られる。このため、これまでセンタ
ー値を５００００ｓ程度とし、４５０００〜５５０００
の範囲で製造できないか検討されてきたが、加工精度上
バラツキが大きく困難であった。
【０００９】多孔性テフロン膜の製造方法としては、従
来から下記に示す２つの方法があった。
来から下記に示す２つの方法があった。
【００１０】（従来例１） （１）テフロンのファインパウダーとフィラーを混合
し、フィルム状に成形する工程。
し、フィルム状に成形する工程。
【００１１】（２）フィラーを除去し、細孔をあける工
程。 （３）フィルムを延伸し、その透気性をコントロールす
る工程。
程。 （３）フィルムを延伸し、その透気性をコントロールす
る工程。
【００１２】以上の３工程でつくる方法であり、この方
法で高ガーレNo.の膜を作製する手段として、フィラー
を減少させて細孔を少なくする方法がある。しかし、フ
ィラーがあまりに少ないため細孔の分布に偏りが生じや
すく、その結果、ガーレNo.のバラツキが大きくなって
しまう。
法で高ガーレNo.の膜を作製する手段として、フィラー
を減少させて細孔を少なくする方法がある。しかし、フ
ィラーがあまりに少ないため細孔の分布に偏りが生じや
すく、その結果、ガーレNo.のバラツキが大きくなって
しまう。
【００１３】従ってこの方法で安定して生産できる限界
は、ガーレNo.５０００ｓ以下であった。
は、ガーレNo.５０００ｓ以下であった。
【００１４】（従来例２）もう１つの方法としては、上
記の３工程で作製した多孔性テフロン膜を次工程で全面
的に平衡ロールで圧縮し、膜の細孔を縮小して透気性を
減少させる方法である。
記の３工程で作製した多孔性テフロン膜を次工程で全面
的に平衡ロールで圧縮し、膜の細孔を縮小して透気性を
減少させる方法である。
【００１５】この方法で高ガーレNo.の膜を作製するに
は、平衡ロール間での圧縮率を高めて細孔を小さくする
方法がとられている。しかし、過度の圧縮により細孔が
つぶれて全く透気しない膜ができるため、透気度のバラ
ツキが大きかった。
は、平衡ロール間での圧縮率を高めて細孔を小さくする
方法がとられている。しかし、過度の圧縮により細孔が
つぶれて全く透気しない膜ができるため、透気度のバラ
ツキが大きかった。
【００１６】従ってこの方法で安定して生産できる限界
は、ガーレNo.１５０００ｓ程度であった。
は、ガーレNo.１５０００ｓ程度であった。
【００１７】本発明はこのような課題を解決するもの
で、高ガーレNo.で透気度のバラツキの小さい多孔性テ
フロン膜を作製する製造法を提供すること、ならびにこ
の方法で作られた多孔性テフロン膜を使用したボタン形
空気電池を提供することを目的とするものである。
で、高ガーレNo.で透気度のバラツキの小さい多孔性テ
フロン膜を作製する製造法を提供すること、ならびにこ
の方法で作られた多孔性テフロン膜を使用したボタン形
空気電池を提供することを目的とするものである。
【００１８】
【課題を解決するための手段】この目的を達成するため
に本発明は、多孔性テフロン膜の細孔を部分的に加圧圧
縮するかあるいは光硬化型樹脂を塗布することにより部
分的に細孔を閉鎖する製造法で得られた膜を用いるもの
である。
に本発明は、多孔性テフロン膜の細孔を部分的に加圧圧
縮するかあるいは光硬化型樹脂を塗布することにより部
分的に細孔を閉鎖する製造法で得られた膜を用いるもの
である。
【００１９】
【作用】この構成によれば、高ガーレNo.で透気度のバ
ラツキの小さい多孔性テフロン膜を作製することがで
き、安定した酸素供給、ならびに大気中のＣＯ2の流入
やＨ2Ｏの透過を防止できる。この結果、広い負荷範囲
において安定した放電性能を発揮するボタン形空気電池
を得ることが可能となる。
ラツキの小さい多孔性テフロン膜を作製することがで
き、安定した酸素供給、ならびに大気中のＣＯ2の流入
やＨ2Ｏの透過を防止できる。この結果、広い負荷範囲
において安定した放電性能を発揮するボタン形空気電池
を得ることが可能となる。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の一実施例を図面を参照しなが
ら説明する。
ら説明する。
【００２１】本実施例に用いたボタン形空気電池は、図
１に示した従来例と同様の構成となっており、異なるの
は、唯一多孔性テフロン膜の細孔を部分的に閉鎖するた
め、部分的に加圧圧縮した物、あるいは多孔性テフロン
膜の表面部分に紫外線硬化型のインクを部分塗布した物
を用いたことである。
１に示した従来例と同様の構成となっており、異なるの
は、唯一多孔性テフロン膜の細孔を部分的に閉鎖するた
め、部分的に加圧圧縮した物、あるいは多孔性テフロン
膜の表面部分に紫外線硬化型のインクを部分塗布した物
を用いたことである。
【００２２】まず、実際に多孔性フィルムの作製を行っ
た。作製内容は下記の比較例２種類、本発明の実施例２
種類の４通りである。
た。作製内容は下記の比較例２種類、本発明の実施例２
種類の４通りである。
【００２３】（比較例１）従来例１の方法でガーレNo.
５００００ｓをセンター値として作製した物。
５００００ｓをセンター値として作製した物。
【００２４】（比較例２）従来例２の方法でガーレNo.
４０００ｓの多孔性テフロン膜を全面的に平衡ローラー
で圧縮し、ガーレNo.５００００ｓをセンター値として
作製した物。
４０００ｓの多孔性テフロン膜を全面的に平衡ローラー
で圧縮し、ガーレNo.５００００ｓをセンター値として
作製した物。
【００２５】（実施例１）ガーレNo.４０００ｓの多孔
性テフロン膜を機械的に部分圧縮し、ガーレNo.５００
００ｓをセンター値として作製した物。
性テフロン膜を機械的に部分圧縮し、ガーレNo.５００
００ｓをセンター値として作製した物。
【００２６】（実施例２）ガーレ数５００〜５０００ｓ
の多孔性テフロン膜の外界当接表面部分の７０〜９５％
部分的に印刷した物。
の多孔性テフロン膜の外界当接表面部分の７０〜９５％
部分的に印刷した物。
【００２７】また、部分圧縮は図２（ａ）に示す凸状の
ローラーで、図２（ｂ）に示すようにストライプ状に加
圧して行った。次に、作製した多孔性テフロン膜のガー
レNo.を測定し、透気性のバラツキを検討した。その結
果を（表１）に示す。
ローラーで、図２（ｂ）に示すようにストライプ状に加
圧して行った。次に、作製した多孔性テフロン膜のガー
レNo.を測定し、透気性のバラツキを検討した。その結
果を（表１）に示す。
【００２８】
【表１】
【００２９】（表１）から明らかなように、本実施例の
多孔性テフロン膜は、比較例と比較して透気度のバラツ
キが小さいことがわかる。なお多孔性テフロン膜は各々
５０枚作製した時の最大値、最小値を示した。
多孔性テフロン膜は、比較例と比較して透気度のバラツ
キが小さいことがわかる。なお多孔性テフロン膜は各々
５０枚作製した時の最大値、最小値を示した。
【００３０】次に、空気電池ＰＲ２３３０を作製して放
電試験をそれぞれ１０個ずつ行った。その結果を図３，
図４に示す。
電試験をそれぞれ１０個ずつ行った。その結果を図３，
図４に示す。
【００３１】なお、電池ＰＲ２３３０は、直径２３．１
mm、高さ３．０mm、公称電圧１．４Ｖ、公称電気容量７
００ｍＡｈの空気電池である。
mm、高さ３．０mm、公称電圧１．４Ｖ、公称電気容量７
００ｍＡｈの空気電池である。
【００３２】図３は１２５Ω負荷、２３℃，６０％Ｒ．
Ｈ．での放電カーブであり、放電時間の最小値と最大値
のものについてグラフ化した。
Ｈ．での放電カーブであり、放電時間の最小値と最大値
のものについてグラフ化した。
【００３３】比較例１では、酸素流入不足、つまり透気
性不足により一部放電電圧が低下しているのがわかる。
性不足により一部放電電圧が低下しているのがわかる。
【００３４】図４は３．０ＫΩ負荷、２３℃，６０％
Ｒ．Ｈ．での放電カーブであり、放電時間の最小値と最
大値のものについてグラフ化した。
Ｒ．Ｈ．での放電カーブであり、放電時間の最小値と最
大値のものについてグラフ化した。
【００３５】比較例１では、放電途中において一部電圧
が低下しているのがわかる。これは必要以上に透気性が
あり、外界の影響を大きく受けたためである。
が低下しているのがわかる。これは必要以上に透気性が
あり、外界の影響を大きく受けたためである。
【００３６】比較例２では、比較例１程ではないが、同
様の理由により電圧低下がみられ、若干バラツキが大き
いことがわかる。
様の理由により電圧低下がみられ、若干バラツキが大き
いことがわかる。
【００３７】以上のように本実施例によれば、低ガーレ
No.の多孔性テフロン膜を部分的に圧縮することによ
り、高ガーレNo.のバラツキの小さい安定した膜が得ら
れ、１２５Ω〜３．０ＫΩ負荷の広い負荷範囲において
も安定した放電性能が得られることがわかる。
No.の多孔性テフロン膜を部分的に圧縮することによ
り、高ガーレNo.のバラツキの小さい安定した膜が得ら
れ、１２５Ω〜３．０ＫΩ負荷の広い負荷範囲において
も安定した放電性能が得られることがわかる。
【００３８】なお、本実施例ではガーレNo.４０００ｓ
の多孔性テフロン膜を部分圧縮したものを示したが、ガ
ーレNo.５００〜５０００ｓの膜を部分圧縮しても同様
の効果が得られた。
の多孔性テフロン膜を部分圧縮したものを示したが、ガ
ーレNo.５００〜５０００ｓの膜を部分圧縮しても同様
の効果が得られた。
【００３９】また、本実施例ではストライプ状に部分圧
縮したが、点状などに部分圧縮しても同様の効果が得ら
れることがわかった。
縮したが、点状などに部分圧縮しても同様の効果が得ら
れることがわかった。
【００４０】部分圧縮する面積は、本実施例では膜全体
の約９０％強であったが、９５％以上の閉鎖になると酸
素の拡散不良により電池性能に悪影響を及ぼす可能性が
あり、７０％以下になると部分圧縮する前の多孔性テフ
ロン膜としてかなり高ガーレNo.の物が必要になってく
る。従って７０〜９５％の範囲内でコントロールするの
が最適といえる。
の約９０％強であったが、９５％以上の閉鎖になると酸
素の拡散不良により電池性能に悪影響を及ぼす可能性が
あり、７０％以下になると部分圧縮する前の多孔性テフ
ロン膜としてかなり高ガーレNo.の物が必要になってく
る。従って７０〜９５％の範囲内でコントロールするの
が最適といえる。
【００４１】以上、本実施例は多孔性テフロン膜の細孔
を部分的に閉鎖する手段として、加圧圧縮法を用いた
が、ガーレ数５００〜５０００ｓの多孔性テフロン膜の
外界当接表面部分の７０〜９５％部分的に印刷する方法
でも同様の効果が得られた。
を部分的に閉鎖する手段として、加圧圧縮法を用いた
が、ガーレ数５００〜５０００ｓの多孔性テフロン膜の
外界当接表面部分の７０〜９５％部分的に印刷する方法
でも同様の効果が得られた。
【００４２】印刷する方法としては、速乾性の紫外線硬
化型のウレタン樹脂、シリコン樹脂を主成分とするＵＶ
インクを、上記の面積だけ印刷機で印刷するようにした
ものである。
化型のウレタン樹脂、シリコン樹脂を主成分とするＵＶ
インクを、上記の面積だけ印刷機で印刷するようにした
ものである。
【００４３】
【発明の効果】以上の実施例の説明から明らかなように
本発明によれば、ボタン形空気電池に用いる多孔性テフ
ロン膜の細孔を部分的に閉鎖することで、高ガーレNo.
でバラツキの小さい膜が得られ、このテフロン膜を用い
ることにより広い負荷範囲で放電性能の安定したボタン
形空気電池を得ることができる。
本発明によれば、ボタン形空気電池に用いる多孔性テフ
ロン膜の細孔を部分的に閉鎖することで、高ガーレNo.
でバラツキの小さい膜が得られ、このテフロン膜を用い
ることにより広い負荷範囲で放電性能の安定したボタン
形空気電池を得ることができる。
【図１】一般的な空気電池の構成を示す断面図
【図２】（ａ）は本実施例の多孔性テフロン膜を部分圧
縮する凸状ローラーの断面図（ｂ）は同部分圧縮した多
孔性テフロン膜の断面図
縮する凸状ローラーの断面図（ｂ）は同部分圧縮した多
孔性テフロン膜の断面図
【図３】同多孔性テフロン膜を用いた空気電池のハイレ
ート放電曲線を示す図
ート放電曲線を示す図
【図４】同多孔性テフロン膜を用いた空気電池のローレ
ート放電曲線を示す図
ート放電曲線を示す図
１ 亜鉛 ２ 負極ケース ３ ガスケット ４ 正極ケース ５ セパレータ ６ 空気極 ７ 多孔性テフロン膜 ８ 空気孔 ９ 拡散紙 １０ シール紙 １１ 部分圧縮用圧延ローラー １２ 部分圧縮した多孔性テフロン膜
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.6 識別記号 ＦＩ Ｈ０１Ｍ 12/08 Ｈ０１Ｍ 12/08 Ｋ (58)調査した分野(Int.Cl.6，ＤＢ名) H01M 2/16,12/16,12/08
Claims (5)
- 【請求項１】空気極と、空気孔を有する正極ケースとの
間に多孔性テフロン膜を配した電池であって、前記多孔
性テフロン膜の細孔を部分的に閉鎖した膜を用いてなる
ボタン形空気電池。 - 【請求項２】空気極と、空気孔を有する正極ケースとの
間に配される多孔性テフロン膜を、ガーレNo.が５００
〜５０００ｓを上限とする多孔性テフロン膜を部分的に
加圧圧縮し、ガーレNo.を４５０００〜５００００ｓに
する多孔性テフロン膜の製造法。 - 【請求項３】空気極と、空気孔を有する正極ケースとの
間に配される多孔性テフロン膜を、ガーレNo.が５００
〜５０００ｓを上限とする多孔性テフロン膜の表面に部
分的に紫外線硬化型のインクを塗布し、ガーレNo.を４
５０００〜５００００ｓにする多孔性テフロン膜の製造
法。 - 【請求項４】多孔性テフロン膜の細孔を加圧・圧縮する
面積あるいはインクを塗布する面積が、膜全体の面積の
７０〜９５％である請求項１記載のボタン形空気電池。 - 【請求項５】多孔性テフロン膜の細孔を加圧圧縮する面
積あるいはインクを塗布する面積が膜全体の面積の７０
〜９５％である請求項２または３記載の多孔性テフロン
膜の製造法。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102611A JP2762838B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | ボタン形空気電池およびボタン形空気電池用多孔性テフロン膜の製造法 |
| US07/956,630 US5370836A (en) | 1992-04-22 | 1992-10-05 | Process of making porous fluoroplastics membrane for an air depolarized battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP4102611A JP2762838B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | ボタン形空気電池およびボタン形空気電池用多孔性テフロン膜の製造法 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH05299070A JPH05299070A (ja) | 1993-11-12 |
| JP2762838B2 true JP2762838B2 (ja) | 1998-06-04 |
Family
ID=14332045
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP4102611A Expired - Lifetime JP2762838B2 (ja) | 1992-04-22 | 1992-04-22 | ボタン形空気電池およびボタン形空気電池用多孔性テフロン膜の製造法 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5370836A (ja) |
| JP (1) | JP2762838B2 (ja) |
Families Citing this family (11)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US6103172A (en) * | 1998-04-07 | 2000-08-15 | Pall Corporation | Method of preparaing a porous polytetrafluoroethylene membranne |
| WO2001019505A2 (en) * | 1999-09-17 | 2001-03-22 | Millipore Corporation | Patterned porous structures |
| US6270921B1 (en) * | 2000-01-19 | 2001-08-07 | The Gillette Company | Air recovery battery |
| US6372370B1 (en) * | 2000-01-19 | 2002-04-16 | The Gillette Company | Air recovery battery |
| US6558828B1 (en) * | 2000-05-26 | 2003-05-06 | Eveready Battery Company, Inc. | Zn/air cell performance in extreme humidity by controlling hydrophobic layer porosity |
| US20080096074A1 (en) * | 2006-10-23 | 2008-04-24 | Eveready Battery Company, Inc. | Electrochemical air cell batteries with air flow channels |
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