JPH01309256A

JPH01309256A - アルカリ電池用セパレータ

Info

Publication number: JPH01309256A
Application number: JP63138381A
Authority: JP
Inventors: Kenichi Shinoda; 健一篠田; Hirohiko Ota; 太田　廣彦; Kiyohide Tsutsui; 清英筒井
Original assignee: FDK Corp
Current assignee: FDK Corp
Priority date: 1988-06-07
Filing date: 1988-06-07
Publication date: 1989-12-13

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】（産業上の利用分野）この発明は、低水銀化のためにアルミニウムを含む亜鉛
合金粉末を負極活物質として用いたアルカリ電池に関し
、特にこの負極活物質と、正極合剤とを区画するセパレ
ータの改良に関する。

（従来の技術）亜鉛の氷化のための水銀は、一種の公害物質であるとこ
ろから、現在では水銀の含有量を低下させるための亜鉛
合金の開発が種々なされている。

そのなかで、とりわけアルミニウムを含む亜鉛合金は、
アルカリ電解液中での水素ガスの発生が抑制され、汞化
度１．５％以下でも在来亜鉛合金の永化度３％の電池と
同等の水素ガス発生抑制効果を保つことができ、低木化
のための有力な材料であることに着目され、特にアルミ
ニウムとともに鉛、インジウムを亜鉛に微量添加した亜
鉛合金は水素ガス発生抑制効果が更に大きく、低氷化用
亜錯合金として実用化されている。

しかしながら、前記アルミニウムを含有する亜鉛合金を
負極活物質として用いた低木化アルカリ電池においては
、ある放電条件で急速な放電性能低下現象が発生する場
合があり、問題となっている。

例えば、比較的高負荷で、−回の放電時間が短い間欠放
電において、放電途中で電圧の異常低下が起ることがあ
る。なお、この現象はアルミニウムを含まない亜鉛合金
を用いた水化度３％の電池ではまったくなかった現象で
ある。

これら放電性能の低下した電池の内部を分解して調べた
結果、放電生成物によって内部短絡を起こしていること
が判明した。

この原因となるメカニズムは、アルミニウムを含む低汞
化亜鉛合金が、特定の放電条件で放電されることによっ
て導電性をもった酸化亜鉛の特異な結晶が析出し、この
結晶が生長してセパレータを貫通し、その結果短絡現象
を引き起こすものと推定されている。

（発明が解決しようとする課題）この貫通現象をなくすための改良技術としては、結晶が
生成したとしても、これがセパレータを貫通することを
物理的に阻止する手段が考えられる。

ところで、従来からセパレータとしては不織布が一般的
に採用されており、その組成は、ビニロン７０〜４０％
、天然パルプ３０〜８０％、レーヨン０ないし２０％に
バインダーとしてポリビニールアルコール系バインダー
５〜１５％を添加して混抄し、不織布に形成したもので
あり、その透気度が０．０１〜０．０５秒、坪量が２５
〜３５ｇ　／　ｒｒｒ　、厚さが０．１２±０．０３ｍ
ｍ程度であって、このような物性の不織布を電池容量に
応じた寸法に裁断し、２〜４層に巻き重ねて円筒状とし
ていた。

従って、この種の材質から成るセパレータを用いて結晶
の貫通を物理的に防止するために、例えば、巻き重ね数
を多くすると、全体の厚みが必然的に厚くなり、その分
だけ電池容量が小さくなり、性能低下の要因となる。

また、従来の不織布中に含まれる不純物が結晶の生長を
助長することも考えられている。

すなわち、天然パルプ中のマーセル化パルプ。

リンターパルプのα化度は９８％以上に処理されてはい
るが、その内部には微量のリグニン、ヘミセルロース、
タンニン、テルペン、フェノール類などの有機化合物や
、アルカリ電解液によってぎ酸やしゅう酸に分解される
残留物が含有されており、これら微量の不純物がアルカ
リ電、解液中に溶出したり、あるいはセパレータ中に存
在したりすると、亜鉛とともに共存するアルミニウムが
これらの不純物に関与して前述の特異結晶の生成と生長
とを助長する原因となるのではないかと推論されている
。

その推論を実証する事実として、天然パルプをまったく
使わない電池ではこの種の異常現象が発生しないことが
確認されている。

しかしながら、天然パルプをまったく使わない場合には
、セパレータの保液力の低下が著しく、却って放電時に
おける放電持続時間低下など電池そのものの全般的な性
能を低下させる原因となっていた。

この発明は、以上の事実に基づきなされたものであって
、透気度と坪量とを適度に調整するとともに、材料組成
を変更することによって保液性その他の電池性能を確保
したうえで、この種の低汞化形アルカリ電池の放電途中
における電圧の異常低下を防止するようにしたアルカリ
電池用セパレータを提供するものである。

（課題を解決するための手段）前記目的を達成するため、この発明は、アルミニウムを
含む水化度１．５％以下の亜鉛合金粉末を負極活物質と
して用い、電池内部で前記負極活物質と正極合剤とを筒
形のセパレータを介して区画したアルカリ電池において
、前記セパレータは、透気度０．０６〜０．２秒、坪量
３５〜４５ｇ／Ｍの不織布を複数層重ねて円筒状に形成
してなり、かつ前記不織布の組成がビニロン８０〜９５
％、天然パルプ１５％以下、レーヨン１５％以下、ポリ
ビルアルコール系バインダ５〜１５％からなる不織布を
用いたものである。

そして前記透気度を従来に比べて低く設定したのは、目
を細かくし、放電反応によって導電性の酸化亜鉛結晶が
正極側に到達するのを物理的に阻止するためであり、ま
た、それに応じて従来のセパレータに比べて坪量も増し
、結果的に透気度０゜０６〜０．２秒、坪ｆｆ１３５〜
４５ｇ／ゴの値となるようにした。

また、不織布のうちの天然パルプの配合割合は、従来が
少なくとも３０％から８０％比率で含まれているのに対
して、本発明では天然パルプの配合量を多くとも１５％
以下にしている。

このことは、前述のごとく天然パルプ中に残留する不純
物が結晶生長の原因物質となっているからであり、相対
的に天然パルプの配合量を減少することによって残留不
純物も少なくなり、物理的だけではなく化学的にも特異
結晶の生成を抑制できることになる。

以上の組成及び諸性質を持ったセパレータを製造するに
は、以上の組成割合に配合した各成分を水中にて混合し
、すき取り、乾燥しつつロール状に巻き取れば、通常の
セパレータ用の不織布と同様に完成する。そして、この
ときにパルプの叩解度、紙料濃度、抄紙速度などを適宜
選定することによって透気度および坪量を調整できる。

次いで不織布を電池の容量に応じて所定の寸法に裁断し
、円筒形に２〜４層巻き重ね、次いで底部側に蓋をする
ことで、セパレータを完成する。

なお、厚い不織布を一層だけ巻いた場合にはすきむらな
どの欠陥があった場合、ショート、放電異常などの現象
が生じやすい。また作業性の面についても薄い不織布を
前記のごとく複数層巻き重ねるほうが良好な作業ができ
る。

セパレータ完成後は、通常の電池の組立てと同様にセパ
レータの内側に負極を、外側に正極合剤を充填した状態
で正極缶内部に収装し、その中央に負極集電棒を挿通し
、封口ガスケットを介して負極端子板をカシメ付ければ
、アルカリ電池を完成する。

そして、前記負極を構成する活物質としてはアルミニウ
ム含有の水化度１．５％以下の亜鉛合金であり、これを
ゲル状アルカリ電解液に分散混合したものが用いられる
。また、正極側には二酸化マンガンを主剤とする正極合
剤が用いられる。

（作　用）以上の構成のセパレータでは、通常用いられているセパ
レータに比べて目が細かく、また天然パルプ中に残留す
る不純物の量も相対的に減少する。

したがって、このセパレータを用いたアルカリ電池では
、物理的には導電性の酸化亜鉛の結晶の生成および成長
によるセパレータの貫通による放電時の電圧の異常低下
がなく、また、組成としては、天然パルプ中に微量残留
した不純物がアルカリ電解液に溶出したり、セパレータ
中に残留する量が減少するので、これを原因とする異常
現象を防止できる。

（発明の効果）以上のように本発明に係るセパレータを用いたアルカリ
電池では、低汞化の負極活物質を用いた場合であっても
、特定の放電条件下での電圧の異常低下の発生率が減少
し、従来の３％汞化のアルカリ電池と同様に各種放電条
件下で問題なく使用でき、水銀量の減少に伴なう不具合
を解消できる。

（実　施　例）以下、この発明の実施例を詳細に説明する。但し、この
発明は以下の実施例のみに限定されるものでない。

以下の表１はセパレータの透気度と坪量を変化させ、こ
のセパレータを用いて水化度１．０％のＬＲ６形電池を
作成し、これの放電試験を行った結果を示す。

なお、放電は３．９Ω５Ｍ／Ｄ　　（３，９の負荷で一
日５分間放電）、１０Ω連続、の各条件で行い、それぞ
れ０，９Ｖまでの持続時間を測定し、放電性能指数は水
化度３％の電池の持続時間を１００として表わしている
。

また、セパレータを構成する不織布の組成は、全て同一
であり、ビニロン８０％、天然パルプ１０％、ポリビニ
ルアルコール系バインダ１０％であり、従来の組成のも
のに比べて天然パルプ成分が極端に減少している。さら
にセパレータに形成した場合の巻き重ね数は３枚である
。

また、比較に用いた水化度３％のアルカリ電池の負極亜
鉛の組成は以下の通りであり、これの放電指数を１００
としている。

Ｈｇ：３．０％Ｐｂ　：　５００ｐｐｍＩ　　ｎ　　：　　２００ｐｐｍ２口　＝残部これに対し、本発明のセパレータを用いた末化度１．０
％のアルカリ電池の負極亜鉛の組成は以下の通りである
。

Ｈｇ：１．０％Ｐｂ　：　５００ｐｐｍＩ　ｎ　：　２００ｐｐｍＡｌ　：　５００ｐｐｍＺｎ　：残部表１この表１から明らかなごとく、透気度と坪量は相関関係
にあり、増加するにしたがって３．９口間欠放電時にお
ける放電異常は発現しにくくなる。

しかし、高負荷連続放電時における性能低下が認められ
るので、目的に応じて適度な透気度および坪量を選択す
れば良い。

次に以下の表２は各組成のセパレータを用いた場合の試
験結果を示す。

なお、いずれも透気度０．０６、坪量は３５である。

また表２中の記号は以下の通りである。

Ｖ：ビニロン、Ｐ：天然パルプＲ：レーヨン、Ｂ：バインダ表２以上の表２からも明らかなようにビニロンが８０％以下
の場合には５口間欠放電時の異常現象が発生しやすくな
ることが確認されている。

Claims

【特許請求の範囲】

（１）アルミニウムを含む汞化度１．５％以下の亜鉛合
金粉末を負極活物質として用い、電池内部で前記負極活
物質と正極合剤とを筒形のセパレータを介して区画した
アルカリ電池において、前記セパレータは、透気度０．
０６〜０．２秒、坪量３５〜４５ｇ／ｍ＾２の不織布を
複数層重ねて円筒状に形成してなり、かつ前記不織布の
組成がビニロン８０〜９５％、天然パルプ１５％以下、
レーヨン１５％以下、ポリビルアルコール系バインダ５
〜１５％からなることを特徴とするアルカリ電池用セパ
レータ。