JPH01167950A - 電池の分離材 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は改善された分離材構成成分を有するニッケル−
水素電池に関する。

密封されたニッケル−水素（Ｎｉ−Ｈｚ）二次電池は進
歩した設計をもった電池系である。これらの電池は他の
公知の設計の電池に比べて明確な利点をもっている。何
故ならばこの電池は非常に高いエネルギー密度を与え、
過放電をした場合にも非常に長いサイクル寿命を有し、
過充電及びその逆操作が許容されるからである。初期コ
ストが比較的高いためにこの電池の用途は宇宙空間用に
限られてきた。しかしニッケル−水素電池はｌサイクル
当りのコストに関しては他の二次電池系に競合でき、ま
た地上における用途にも有用であることが認められてい
る。

ニッケル−水素電池の構成成分は圧力外被に含まれた電
解質及び電極アセンブリーである。圧力外被はこの系の
内部に水素及び酸素ガスを含むことができるように、破
裂圧力が２４００ｐｓ　ｉまたはそれ以下の中程度の圧
力に耐えるように設計することができる。電極は一対の
正極及び負極から成り、その間に分離膜が存在している
。正極は一般に電気化学的に含浸されたニッケル板であ
る。これらの板は、充電及び放電サイクルを繰返すので
、Ｎｉ（ＯＨ）２及びＮｉ０ＯＨの両方を含んであいろ
。水素電極（負極）は通常テフロンの裏地に支持された
細かい網状のニッケルのスクリーンの上にテフロンで接
合されている白金黒から成っている。

サイクル回数が多く、長寿命で高効率を達成するための
重要な鍵となる構成成分の一つは電池の分離材である。

分離材は正極及び負極板の間に配置され、反対の極性を
もった電極を絶縁するための隔膜である。アルカリニ次
電池に使用される分離材構成成分としては種々のシート
材料が示唆されている。しかしニッケル−水素電池の独
特な特徴及び要求のために、ニッケル−水素電池に対し
ては他の二次電池の分離材は°はとんど使用できない。

ニッケル−水素再充電可能電池が他のアルカリ再充電可
能電池（即ちＮｉ−Ｃｄ　、　Ｎ１−Ｚｎ）及び再充電
不能電池（アルカリＭｎ０ｚ、Ｚｎ−Ｈｇ　、　Ｚｎ−
空気）と異る主な特徴の一つは、水素ガスが存在するこ
とである。ニッケル−水素電池は正極の過充電で生成す
る酸素ガスを負極に輸送し水を生成させる手段をもって
いなければならない。そうでないと電池内部のＮ２中に
おける０２の分圧は爆発限界にまで高くなるであろう。

酸素の輸送の問題の他に、ニッケル−水素電池は電解質
消費型の設計をもっている。この特徴を克服するために
は、分離材は電極の貯蔵器として作用し、且つ電極及び
分離材の表面を横切って均一に電解質を分布させ均一な
電流密度を与える能力をもっていなければならない。

通常の操作、放電及び逆操作に対するニッケル−水素電
池の電気化学的反応は次の通りである。

通常の操作 ニッケル電極 一一一一一一＼ 水素電極 正味の反応 −さ、 過充電 ニッケル電極 ２０Ｈ−−＋　　２ｅ＋）ＡＯ２＋Ｈ，０水素電極 ２　Ｎ２０　　＋　　２ｅ　４２０Ｈ−＋　Ｈ。

島の化学的再結合 Ｍ　０２　＋　Ｌ→　Ｎ２０ 逆操作 ニッケル電極 Ｎ２０　＋　８　　→ＯＨ−＋　３ＡＨ２水素電極 ％　　Ｎ２　　＋　　ＯＨ”−−＋　　　　ｅ　　＋　
Ｈ２０過充電が起ると正極の所で酸素が発生する。電池
には酸素が発生するとこれを負極の方に通し、水素と化
学的に結合させて白金黒触媒で水を生成させる手段を備
えていなければならない。酸素の再結合速度は非常に速
く、従って過充電速度が速くても、自由に通過できれば
酸素が蓄積することはない。もし自由な通過が妨害され
ると、水素と酸素とが蓄積し、電池系の破壊が起る。酸
素を自由に通過させるには、積層電極と圧力容器の壁と
の間の分離材の周りを通過できるように特殊な電池の積
層電極を設計することが便利である。酸素を自由に通過
させる他の方法は、ガスを容易に透過させる分離材を使
用する方法である。ガス透過性の分離材を使用する主な
欠点は０．とＮ２とが局所的に迅速に再結合するために
生じるｒポツピング（ｐｏｐｐｉｎｇ）　Ｊの現象であ
る。また分離材の透過性が高いことは、効果的な電池の
設計を得るための分離材の他の所望の特徴に背反する。

例えば大きな細孔をもった分離材を使用すると、ガスの
流れは妨害されないが、分離材は電解質の貯蔵器として
の機能を果さない。さらにサイクルの回数が増えると、
ニッケル電極は多孔質になり、隣接した分離材の中に含
まれた電解質に対しく毛細管現象を通じて）競合作用を
行う。大きな細孔をもった通常の分離材では電解質がニ
ッケル電極の方へと失なわれ、乾燥して電池が劣化する
原因になる。

従って、電解質を高度に吸収し、多孔質のニッケル電極
の毛細管作用に打克って電解質を保持することができ、
０２ガス流をガス空間に流して系の内部に酸素ガスの分
圧の危険な蓄積が起るのを防ぐ能力をもつようなすべて
の所望の性質を与え得る分離材をもったニッケル−水素
電池系を提供することは極めて望ましいことである。

最後に均一な設計をもつ合成材料からつくり得る上記性
質をもった分離材を有するニッケル−水素電池系を提供
することが極めて望ましい。このような材料は容易に再
生産でき、所望の結果を与えることができる。

本発明によれば、ポリオレフィン合成パルプ約３０〜７
０重量％、長さが少なくとも約０．２５インチのポリオ
レフィン、ポリエステル、ポリアミド、ポリアセテート
またはポリアクリル酸、或いはそれらの混合物から成る
群から選ばれた合成重合体の長繊維約１〜３５重量％、
及び繊維状チタン酸カリウム約１５〜６５重量％の実質
的に均一な混合物からつくられたシート製品の形の分離
材を含むニッケル−水素電池系が提供される。

本明細書においては特記しない限り、すべての割合は最
終組成物の重量１００％に関する重量％である。従って
１０％は全組成物１００重量部に対し成分が１０重量部
であることを意味する。

本発明はポリオレフィン合成パルプ約３０〜７０重量％
、長さが少なくとも約０．２５インチの合成重合体の長
繊維約１〜３５重量％、及び繊維状チタン酸カリウム約
１５〜６５重量％の実質的に均一な混合物からつくられ
たシート製品の形の分離材を含むニッケル−水素電池系
に関する。シートの厚さは約２〜ＩＯミル、好ましくは
約２〜５ミルでなければならない。長繊維はシートをつ
くるのに用いられたポリオレフィン合成パルプの含量の
５０％を越えない量で存在しなければならない。

驚くべきことには、本発明のシート製品はニッケルの正
電極を有するニッケル−水素電池系の分離材構成成分と
して有用であることが見出だされた。これらの系は通常
充電−放電サイクルの回数が非常に多く（即ち５０００
回以上）、系の動作中に過充電が行われる機会も含まれ
る。

本発明の分離材のシート材料をつくるのに有用であるこ
とが見出だされたポリオレフィン合成パルプは、繊維の
大きさと形がセルロース性木材パルプに似た短繊維材料
から主として成るポリオレフィンである。ポリオレフィ
ン合成パルプは細かい、高度に分岐した不連続な繊維と
して記述することができる。この材料は固体重合体を押
出してつくられた通常滑かな棒の形をしているステープ
ル・ファイバーとは異っている。例えば本発明に使用さ
れるポリオレフィン合成パルプに対しては、平均的０．
５〜４ｍｍ　、好ましくは０．７〜２ｍｍの長さの繊維
が適当である。繊維の長さはＴＡＰＰＩ標準Ｔ２標準−
２３２測定される。ポリオレフィン合成パルプは好まし
くはポリエチレンまたはポリプロピレンの合成パルプで
あり、さらに好ましくは高密度ポリエチレン合成パルプ
である。このような合成バルブは米国特許筒３，７４３
．２７２号、第３．８９１，４９９号、第３，９０２．
９５７号、第３，９２０，５０８号、第３．９８７゜１
３９号、第３，９９５．００１号、第３．９９７，６４
８号及び第４．００７，２４７号を含む多くの特許に記
載されている。

本発明に使用される最も好適な合成バルブは米国特許筒
３，９２０．５０８号第３欄第２１〜３１行及び第３９
〜５１行記載のように、粘度による平均分子量が２０，
０００〜２，０００，０００の低圧ポリエチレンからつ
くられたものである。合成パルプ繊維は随時水分散剤ま
たは少量の通常のセルロース性木材パルプを含んでいる
ことができる。本発明においては最も好適な合成バルブ
は最高度の分岐度またはフィブリル化度をもつものであ
る。上記種類のポリオレフィン合成パルプは市販されて
いる。

本発明のシート製品をつくる際に必要とされる長繊維は
合成重合体からつくられる。この重合体材料は良好な引
張強さ、例えば少なくとも２ｇ／デニール、好ましくは
約３〜１０ｇ　／デニールヲ有スる繊維にすることがで
きなければならない。有用であることが見出だされた長
繊維はポリオレフィン、ポリエステル、ポリアクリル、
ポリアミド、ポリアセテート及びポリアクリレート、例
えばポリプロピレン、ポリエチレンテレフタレート、ポ
リアクリル酸、ポリメタクリル酸、ポリアクリロニトリ
ル、ポリアクリル酸メチルまたはポリメタクリル酸メチ
ル、ポリカプロラクタム、酢酸セルロース等の繊維であ
る。最も好適な重合体繊維はポリエステル、例えばポリ
エチレンテレフタレート、またはポリオレフィン、例え
ばポリエチレンまたはポリプロピレン、或いはポリアミ
ド、例えばポリカプロラクタムまｔこはポリ（ヘキサメ
チレンアジパミド）である。長繊維は約１．５〜約１２
デニールを有゛シ、長さは少なくとも約０．２５インチ
、好ましくは０．２５〜約１インチでなければならない
。

所望の製品は好ましくは長繊維の濃度をポリオレフィン
合成パルプの濃度の５０％以下に抑えることによりつく
ることが好ましい。組成物中に含まれる好適な長繊維の
量は１〜１５％である。これらの繊維は市販されており
、有効量の表面活性剤で表面鬼理して水中における分散
を助け、他の成分と一層均一に混合させることができる
。

上記ポリオレフィン合成パルプ及び重合体長繊維はチタ
ン酸カリウムの繊維状材料と組み合わせて使用すること
ができる。本発明においては予想外にも、上記繊維状の
チタン酸塩を上記重合体成分と組み合わせると、得られ
たシート製品に、生成した酸素を通過させ系内部に危険
な酸素濃度が蓄積するのを防ぐことができる分離材を得
るのに必要な多孔性及び他の物理的性質をもたせること
ができることが見出された。この予想外の特性は上記に
説明したように、改善された分離材、従って優れた電池
系を得るための他の所望の性質と組合わされて示される
。

ここで必要とされるチタン酸カリウムは細かい高強度の
繊維または針状の材料であり、平均の長さが少なくとも
１０μ、通常は約ｌθ〜２０μである。

繊維の直径は通常約０．１〜０．５μであり、０．１〜
０．３μが最も容易に得られる。長さ対直径の比が少な
くとも約２０のものは明らかに繊維状の材料となり、実
質的に均一な半径をもった粒状の材料と区別される。繊
維状のチタン酸カリウムは表面積（Ｈｇ浸入法）が少な
くとも約１５ｍ２／ｇ　１通常は１５〜５０ｍ”／ｇで
ある。好適な材料は表面積が少なくとも約２５ｍ”／ｇ
、通常は約２５〜５０ｍ”／ｇである。

非繊維状のチタン酸カリウムは繊維状のものとは物理的
及び化学的性質の両方が異っている。前者は経験式かに
２Ｔｉ０３であるのに対し、繊維状材料は式ＫｚＴｉｓ
Ｏ＋’ｙを有している。

本発明においては予想外にも、上記組成物は処理を行っ
て所望の分離材隔膜にするのに適した良好な塑性的性質
を示す薄いシート材料を生じ得ることが見出だされた。

薄いシートを生じる能力は得られた電池系のエネルギー
密度を増加させる。

シートは任意の所望の厚さ、例えば約５〜２０ミルの厚
さにつくることができるが、シート製品は約１０ミルよ
り薄い厚さにつくることができ、約３〜約８ミルの厚さ
にすることも容易である。つくられたシートが薄いこと
、及び良好な塑性及び一体性を示す能力はすべて分離材
製品をつくるための極めて望ましい性質である。

本発明の分離材シート材料をつくる方法は通常の製紙機
を使用して行うことができる。最初上記成分の水性スラ
リをつくる。このスラリは３０〜７０％のポリオレフィ
ン合成パルプ、１５〜６５％の繊維状のチタン酸カリウ
ム及び１〜３５％の合成重合体長繊維材料から成る固体
分の混合物である。スラリは好ましくは保持助剤、好ま
しくは陽イオン性のポリアクリルアミド及び陰イオン性
のポリアクリルアミドから成る助剤で処理される。この
陽イオン性及び陰イオン性助剤は陽イオン性助剤を先ず
加え、次いで陰イオン性助剤を加えることが好適である
。約１〜５％の低濃度の明馨（硫酸アルミニウム）をス
ラリに加えた後製紙機上でウェッブをつくり、保持助剤
の効率をさらに増強することが望ましい。明嚢は任意の
時点でスラリに加えることができるが、好ましくはイオ
ン性の助剤の前に加える。明馨は任意の製紙級の硫酸ア
ルミニウムであると定義される。得られたウェッブをつ
くるのに用いられるスラリは固体分含量が約０．００５
〜５％の範囲であることが好ましいが、上記のような薄
いウェッブを容易につくり得るほど十分に低濃度でなけ
ればならない。

次にロト７才一マーマＩこ１まフォーデイニア（Ｆｏｒ
ｄｉｎｉｅｒ）製紙装置のようなウェッブ製造装置上に
沈積させるような方法でスラリをウェッブにする。

得られる乾燥したウェッブの厚さが１０ミルより薄くな
るのに十分な低濃度で固体が沈積するような割合でスラ
リを沈積させなければならない。固体分の沈積率は７５
グラメージ（ｇ／ｍ’）より少なく、好ましくは５０〜
７５グラメージになる範囲でなければならない。容易に
決定できるように、この沈積率は生成するスラリの固体
分濃度及びウェッブ製造装置の速度に直接関係している
。

沈積したスラリは通常の製紙操作と同様に水を除去する
とウェッブになる。得られたウェッブに乾燥空気または
熱を当て、或いはこの両者によりさらに乾燥し、一体と
なったシート製品にする。

乾燥操作中或いはその後で、パルプの繊維を部分的に融
合するのに十分な時間約１２５〜１５０°Ｃの高温に加
熱することが好適である。この融合により得られた製品
の一体性がさらに強化されるが、これはシート製品を乾
燥操作中またはその後水蒸気で加熱したローラまたは缶
の上に通すことにより容易に達成される。

本発明においては予想外にも、シートが約８ミル以下の
厚さになるのに十分な圧力及び温度で、少なくとも２個
のロールから成るカレンダー掛は装置に得られたシート
製品を通すと、その電気的性質及び吸水性がさらに強化
されることが見出され　を二　。

本発明のシート製品をつくる際、通常の紙加工助剤、例
えば湿潤強度補強剤、表面活性剤、保持助剤等を使用す
ることができる。これらの助剤は通常上記工程のヘッド
・ボックスにおいて加えられる。好適な具体化例におい
ては、上記の成分をイオン性助剤、例えば陽イオン性ま
たは陰イオン性重合体で処理することによりチタン酸カ
リウムを高濃度にすることができる。これらの助剤は上
記方法によりウェッブを薄いシートにする際ウェッブ中
に比較的多量のチタン酸カリウムを保持する助けになる
と考えられている。陽イオン性及び陰イオン性助剤の組
み合わせから成る二成分系を使用し、これを逐次的に、
好ましくは互いに或距離をおいて加えると特に有利であ
ることが見出されている。本発明に特に有用な助剤は陽
イオン的にまたは陰イオン的に変性された高分子量ポリ
アクリルアミドである。好ましくは陽イオン性助剤を最
初に加える。保持助剤は好ましくはウェッブをつくる処
理をする際つくられたスラリ中の固体分の重量に関し、
約帆Ｏ１〜約１．０重量％の範囲の濃度で使用される。

さらに好適な範囲は０．０４〜０．７５重量％であり、
約０．０４〜約０．３重量％がさらに好ましい。陽イオ
ン性共重合体は帆Ｏ１〜０．５０％、好ましくは帆０２
〜０．１５％の範囲の量で加えることが好適である。陰
イオン性共重合体も同じ割合で加えることが好ましい。

本発明の電池系の電気抵抗は生成したシート製品を表面
活性剤で処理、通常は表面処理することにより改善する
ことができる。本発明に使用できる表面活性剤には、非
イオン性表面活性剤、例えばエトキシ化されたアルキル
フェノール、アルキルアリールポリエチレングリコール
等が含まれる。

表面活性剤の使用量は痕跡量から約１重量％であること
ができる。使用する特定の濃度は特定の表面活性剤に依
存するが、電池の挙動または電池の寿命に悪影響を及ぼ
さない濃度が実用上の限界である。

本発明によりつくられた電池分離材は高度に（約７５〜
８５％）多孔性の材料であり、平均の細孔直径は０．８
〜ｌ、５０μ、好ましくは０．９〜１．４μである。多
孔度がこれより大きいか小さい製品は所期の目的には効
果がない。ガス状の物質を通過させる能力によって決定
された最大の細孔の大きさは５〜２５１）Ｓ　ｉｄの範
囲になければならない。

下記の実施例により本発明を例示するが、これらの実施
例は単に例示のためのものであり、特許請求の範囲記載
の事項以外本発明を限定するものではない。これらの実
施例において特記しない限りすべての割合は重量による
。

実施例１ 製紙用パルプ製造機に１ｏｏｏ部の水を装入した後、平
均繊維長が１ｍｍ　、断面積が数平方μ程度、比表面積
が１０ｍ”／ｇ程度の市販の短繊維合成ポリエチレンパ
ルプ［パルペックス（ＰＵＬＰＥＸ）、ソルヴエイ・ア
ンド・サイ（Ｓｏｌｖａｙ　＆　Ｃ１ｅ）社製１４５部
を加えて通常の製紙用パルプ製造機においてスラリをつ
くった。２５分間パルプ化を行った。次に５０部の平均
長約１５μ、繊維の直径約０．２μのチタン酸カリウム
繊維を加える。このチタン酸カリウム繊維の表面積は１
９ｍ”／ｇであった。さらに１０分間パルプ製造機を動
作させ、チタン酸カリウムを十分に混合する。さらに８
００部の水を加え一層均一になるように混合しパルプ製
造機からの流出を助ける。

パルプ製造機の内容物を実験室用ロト７オーマー製紙機
の容器に移す。５部の長繊維を加える。

この長繊維はミニファイバーズ（Ｍｉｎｉｆ　１ｂｅｒ
ｓ）社製の１．５デニ一ルＸ１４インチのポリエチレン
テレフタレート・ステーブル・ファイバーである。しか
る後約５５００部の水を加え、次に２．０部の摩砕した
製紙用の明ＩＪＩ［デュポン（ＤｕＰｏｎｔ）社製の鉄
を含まない硫酸アルミニウムから成る摩砕した製品］を
加えた。十分に混合し、明優を溶解させた後、スラリを
約１時間放置する。次に水性スラリを該容器からヘッド
・ボックスの直ぐ上手にある稀釈ボックスに移した。

稀釈ボックスの中で混合物を水で稀釈し固体分含量を約
１０６重量％にする。

この稀釈した混合物を次にロトフオーマー上で生じるウ
ェッブが６６グラメージになるような速度でヘッド・ボ
ックスに移す。ロト７オーマー上にある間、塊状物破砕
ロールを８０ｐｓ　ｉで動作させ、ウェッブの上面を平
滑にする。ロトフォーマーのワイヤーを３５フイ一ト／
分の速度で移動させる。

ロトフォーマーの移動速度及び稀釈されたスラリの移送
速度によって、得られたウェッブは約１２ミルの厚さを
もったものを得ることができる。ロト７オーマーを出た
後なお動いているベルト上に載っている間に、かたいロ
ールを押し付けてウェッブをプレスして凝集させ、ウェ
ッブの厚さを均一にする。

次にウェッブをワイヤーから網目状の金属ベルトに移し
、炉に通して固体状のウェッブ１０ポンド当りの水分含
量が約１０ポンドになるまで乾燥する。

炉を加熱する必要はない。

ウェッブは炉から出ると表面温度が約２７０’Ｆの６個
の水蒸気の缶（周が約１２フイートのドラム）に移され
る。最初の３個の缶の上でウェッブは実質的に完全に乾
燥される。次にウェッブを約７０下の２個の缶の上に通
す。繊維の結合部位のいくつかの所でポリオレフィン繊
維が熔融して若干の接合が起ると考えられる。指の爪で
ウェッブをこすると、ウェッブの良好な一体性が示され
る。

次にウェッブを巻取った後所望の分離材の大きさに切断
する。

実施例２ 実施例１記載の方法と実質的に同じ方法でつくられた分
離材シートに対し、ＫＯＨ水溶液吸収性、ガス流に対す
る抵抗性を決定するバブル圧、多孔度、細孔直径及びイ
オン抵抗に関して試験した。

決定した値を下記第１表に示す。

ＫＯＨ水溶液吸収性、ｇＫＯＨ／ｇ　　　　４．０バブ
ル圧、ｐｓｉｄ９ 多孔度、％　　　　　　　　　　７７ 細孔直径、μｍ　　　　　　　　　　１．３イオン抵抗
、オーム・ｃｍ　　　　　　９．２バブル圧は入口及び
出口ポートをもった漏れのないステンレス鋼製の保持多
岐管装置を使用して決定した。この方法においてはＮ２
ガスを分離材のＫＯＨで湿らせた試料に通し、ガス流が
試料を通って最初に出現する圧力をバブル・フロー・メ
ーターで観測する。試料の大きさは６．５ｍ２であった
。

上記結果は本発明のシートが中程度のバブル圧をもって
いることを示しており、このことは規制されたガス流で
あることを物語っている。これとは対照的に市販のジル
カー（Ｚｉｒｃａｒ）　（二酸化ジルコニウムのマット
）とペロン（Ｐｅｌｌｏｎ）　（ナイロン・７エルト）
との分離材は極端に低いバブル圧を示し、ガス流を規制
せず、従ってポツピング現象を示し、また燃料電池縁の
アスベスト分離材はバブル圧が３５ｐｓ　ｉｄのガス流
を示す。

多孔度及び細孔分布は浸入した水銀の容積と細孔直径の
間の関係を与える水銀ポロシメーターを使用して決定し
た。この関係を変形し、浸入した水銀の容積（ｃｃ／ｇ
単位）を絶対圧力の対数で微分した微係数を細孔直径に
関してプロットすることにより、細孔スペクトルを与え
ることができる。

ポロシメーターのデータを使用し、多孔度、平均細孔容
積及び細孔直径を計算することができる。

本発明のシート材料に対する結果は燃料電池級のアスベ
ストと同等である。アスベストに対する値は多孔度が７
９部５％、平均容積における細孔直径は０．８〜５．６
μである。

３０％ＫＯＨに浸漬したのシートのイオン抵抗はジェー
・イー・クーパー（Ｊ、　Ｅ、　Ｃｏｏｐｅｒ）及びエ
イ−７ライシヤーＡ、　Ｆｌｅｉｓｃｈｅｒ）編［分離
材の特性、スクリーニング法（Ｃｈａｒａｃｔｅｒｉｓ
ｔｉｃｓ　ｏｆ　５ｅｐａｒａｒｏｒｓ。

Ｓｃｒｅｅｎｉｎｇ　Ｍｅｔｈｏｄｓ）Ｊの５３〜６８
頁に記載されたジエー・ジエー・ランダー（Ｊ、　Ｊ、
　Ｌａｎ、ｄｅｒ）及びアール・デイｍ−つィーヴア−
（Ｒ，Ｄ、　Ｗｅａｖｅｒ）の「電気抵抗、直流法（Ｅ
ｌｅｃｔｒｉｃａｌ　Ｒｅ５ｉｓｔａｎｃｅ　Ｄｉｒｅ
ｃｔ　Ｃｕｒｒｅｎｔ　Ｍｅｔｈｏｄ）　Ｊ記載の方法
により決定した。本発明のシート材料はイオン抵抗が６
〜８ｃｍ・オームである燃料電池級のアスベストと同等
である。

実施例３ 実施例１記載の分離材、燃料電池級の分離材及び実施例
１記載の方法と同じ方法でつくられた３５部のポリエチ
レン・パルプ繊維／６５部の二酸化チタン粉末を含む分
離材を用いて実験用のニッケル−水素電池を組立てた。

この実験用電池は６個の正極、６個の負極、及びそれぞ
れ面積５２ｃｍ”の６枚の分離材から成っている。電解
質は電極Ｓをもった３０％ＫＯＨであり、これをボイラ
ー板容器の中に入れた。

このようにしてつくられた１Ｏ２０アンペア時の容量を
もつ電池の各々を２時間で３．０アンペアの割合で室温
において放電させ、６時間で２．０アンペアの割合で室
温において充電した。各放電／充電サイクル後の容量損
失の目安として、各サイクル後の放電後（ＥＯＤ）電圧
を記録した。これらの条件下において充放電を一回も行
わないニッケル−水素電池のＥＯＤは約１．２ボルトで
なければならない。

サイクル回数が増加するにつれて起るＥＯＤ電圧の低下
は電池の劣化の開始を物語っている。上記の３種の分離
材の挙動を比較すると、ポリエチレン・パルプ繊維／二
酸化チタン粉末分離材をもつ電池は僅かに２００回のサ
イクル後にＥＯＤ　ｗＬ圧は１．１ポルｉ・に低下した
。燃料電池級のアスベスト分離材をもつ電池はＥＯＤ電
圧が１．１ボルトに低下するまで９００回のサイクルを
行うことができた。実施例１記載の分離材をもつ電池は
１０００回のサイクルを終えてもＥＯＤ電圧は１．２ボ
ルトの一定値を保っていた。

本発明の主な特徴及び態様は次の通りである。

１、ポリオレフィン合成パルプ約３０〜７０重量％、長
さが少なくとも約０．２５インチの合成長繊維約１〜３
５重量％、及び繊維状チタン酸カリウム約１５〜６５重
量％の均一な混合物からつくられた厚さ約ＩＯミル以下
の多孔性シートから成るニッケル−水素電池に使用する
のに適した電池分離材。

２、チタン酸カリウムは長さ対　直径の比が少なくとも
約２０の繊維状構造をもっている上記第１項記載の電池
分離材。

３、繊維状チタン酸カリウムの平均長は少なくとも約１
０μであり、繊維の直径は約０．１〜０．５μである上
記第２項記載の電池分離材。

４、繊維状チタン酸カリウムはに２ＴｒａＯ＋ｒの経験
式をもっている上記第１項記載の電池分離材。

５、合成長繊維はポリエステル、ポリオレフィン、ポリ
アミド、ポリアセテート、ポリアクリレートまたはポリ
アクリルからつくられたものである上記第２項記載の電
池分離材。

６、合成長繊維はポリエステル、ポリオレフィン、ポリ
アミド、ポリアセテート、ポリアクリレートまたはポリ
アクリルからつくられたものである上記第３項記載の電
池分離材。

７、合成長繊維はポリオレフィン、ポリアミドまたはポ
リアクリル酸からつくられＩ；ものである上記第５項記
載の電池分離材。

８、合成長繊維はポリオレフィン、ポリアミドまたはポ
リアクリル酸からつくられたものである上記第６項記載
の電池分離材。

９、合成長ｍ雑はポリオレフィンからつくられたもので
あり、ポリオレフィン合成パルプはポリエチレン、ポリ
プロピレンまたはそれらの組み合わせから成る群から選
ばれる上記第５項記載の電池分離材。

１０．合成長繊維はポリオレフィンからつくられたもの
であり、ポリオレフィン合成パルプはポリエチレン、ポ
リプロピレンまたはそれらの組み合わせから成る群から
選ばれる上記第６項記載の電池分離材。

１１、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第１項記載のシート製品である改良電池系。

１２、を解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第２項記載のシート製品である改良電池系。

１３、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第３項記載のシート製品である改良電池系。

１４、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第４項記載のシート製品である改良電池系。

１５、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第５項記載のシート製品である改良電池系。

１６、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第６項記載のシート製品である改良電池系。

１７、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第７項記載のシート製品である改良電池系。

１８、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第８項記載のシート製品である改良電池系。

１９、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第９項記載のシート製品である改良電池系。

２０、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電
極、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材か
ら成るニッケル−水素電池系において、該分離材が上記
第１０項記載のシート製品である改良電池系。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １、ポリオレフィン合成パルプ約３０〜７０重量％、長
   さが少なくとも約０．２５インチの合成長繊維約１〜３
   ５重量％、及び繊維状チタン酸カリウム約１５〜６５重
   量％の実質的に均一な混合物からつくられた厚さ約１０
   ミル以下の多孔性シートから成ることを特徴とするニッ
   ケル−水素電池に使用するのに適した電池分離材。 ２、電解質、少なくとも一対の反対の極性をもった電極
   、及び該反対の極性をもった電極の間にある分離材から
   成るニッケル−水素電池系において、該分離材が特許請
   求の範囲第１項記載のシート製品である改良電池系。