JPH056768A - 電気化学電池用セパレーター - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】
【目的】電池のコンテナーの底部領域で内部短絡を有効
に防ぐ手段を提供し、さらに製造するのに容易且つ経済
的であり、そして電池のコンテナーの底部領域でセパレ
ーターを通して電池の陰極材料が浸透するのを有効に妨
げることのできるアルカリ電池用のセパレーターを提供
し、 陽極及び陰極の間のセパレーターの底面に、電気
絶縁性の障壁又はフィルムを提供する。又セパレーター
を電池中に組み立てる方法を提供する。 【構成】閉じた末端の円筒状の構造中に形成される多く
のストリップのセパレーターを用いる電気化学電池例え
ばアルカリ電池であって、電気絶縁性障壁例えばプラス
チックフィルムが、セパレーターの底面に配置されて、
この位置で電池の電極間の電気的短絡を防ぐ。
に防ぐ手段を提供し、さらに製造するのに容易且つ経済
的であり、そして電池のコンテナーの底部領域でセパレ
ーターを通して電池の陰極材料が浸透するのを有効に妨
げることのできるアルカリ電池用のセパレーターを提供
し、 陽極及び陰極の間のセパレーターの底面に、電気
絶縁性の障壁又はフィルムを提供する。又セパレーター
を電池中に組み立てる方法を提供する。 【構成】閉じた末端の円筒状の構造中に形成される多く
のストリップのセパレーターを用いる電気化学電池例え
ばアルカリ電池であって、電気絶縁性障壁例えばプラス
チックフィルムが、セパレーターの底面に配置されて、
この位置で電池の電極間の電気的短絡を防ぐ。
Description
【産業上の利用分野】本発明は、電気化学電池例えばア
ルカリ電池に関し、それは、少なくとも２枚のセパレー
ターストリップよりなる一端で閉じた筒状のセパレータ
ーを用い、それぞれのストリップは、底部セグメント及
び延在する側壁を有し、１本のストリップの底部セグメ
ントは、他のストリップの底部セグメントに重なり、電
気絶縁性障壁例えばプラスチックフィルムは、ストリッ
プの底部セグメントの少なくとも一つの表面に位置し
て、電池アセンブリの底の付近で電池の電極間の電気的
短絡を防ぐ。本発明は、又電池のセパレーターを組み立
てる方法に関する。本発明は、主としてアルカリ型電池
に使用するのに適している。
ルカリ電池に関し、それは、少なくとも２枚のセパレー
ターストリップよりなる一端で閉じた筒状のセパレータ
ーを用い、それぞれのストリップは、底部セグメント及
び延在する側壁を有し、１本のストリップの底部セグメ
ントは、他のストリップの底部セグメントに重なり、電
気絶縁性障壁例えばプラスチックフィルムは、ストリッ
プの底部セグメントの少なくとも一つの表面に位置し
て、電池アセンブリの底の付近で電池の電極間の電気的
短絡を防ぐ。本発明は、又電池のセパレーターを組み立
てる方法に関する。本発明は、主としてアルカリ型電池
に使用するのに適している。
【０００１】
【従来の技術】標準のアルカリ電池は、従来、結合剤及
び導電性物質例えばグラファイトなどと通常混合した酸
化物減極剤例えば二酸化マンガンより主としてなる陰極
により製造される。陰極は、一般に、コンテナーの内壁
に堅く押しつけられ、陰極の内部分は、中空にされて、
陰極は、中心が画成された空洞を有する閉じた末端の円
筒状の構造を採る。通常紙状の材料の薄いシートに形成
されるセパレーター物質は、陰極の中心の空洞に挿入さ
れ、陰極の空洞に一致する。ゲル化剤例えばポリアクリ
ル酸又はカルボキシメチルセルロース及び適当なアルカ
リ性電解質例えば水酸化カリウム水溶液と混合された消
費しうる陽極性材料例えば亜鉛粉末から通常なる陽極
は、次にセパレーターの空洞中に押し出される。従っ
て、セパレーター材料のシートは、陰極から陽極を電気
的に絶縁し、一方同時にイオンを電極間に流れさせる。
一般に、セパレーターストリップは、下方にそして陰極
の中心の空洞を通り、そのためセパレーターの中心の領
域は、コンテナーの底部に平行でしかも近ずく。ときに
は、セパレーターの挿入は、棒駆動手段を用いて、セパ
レーターの中心領域をコンテナーの底部で陰極材料に押
し込める。時折、陰極の小片が、セパレーター中に押し
込められ、部分的にそこを通る。これは、電池の陽極及
び陰極の短絡を生じ、従って電池を使用不能にする。さ
らに、ときには、電池の放電中、亜鉛の樹枝状結晶が形
成され、それは、コンテナーの底部領域でセパレーター
を通って延在し、電池を短絡する。これらの問題は、電
池が、陰極混合物の浸透又は樹枝状結晶の浸透の形跡の
ために、セパレーターの底部の中心部分を調べるため
に、分解されねばならないので、検出するのが難しい。
び導電性物質例えばグラファイトなどと通常混合した酸
化物減極剤例えば二酸化マンガンより主としてなる陰極
により製造される。陰極は、一般に、コンテナーの内壁
に堅く押しつけられ、陰極の内部分は、中空にされて、
陰極は、中心が画成された空洞を有する閉じた末端の円
筒状の構造を採る。通常紙状の材料の薄いシートに形成
されるセパレーター物質は、陰極の中心の空洞に挿入さ
れ、陰極の空洞に一致する。ゲル化剤例えばポリアクリ
ル酸又はカルボキシメチルセルロース及び適当なアルカ
リ性電解質例えば水酸化カリウム水溶液と混合された消
費しうる陽極性材料例えば亜鉛粉末から通常なる陽極
は、次にセパレーターの空洞中に押し出される。従っ
て、セパレーター材料のシートは、陰極から陽極を電気
的に絶縁し、一方同時にイオンを電極間に流れさせる。
一般に、セパレーターストリップは、下方にそして陰極
の中心の空洞を通り、そのためセパレーターの中心の領
域は、コンテナーの底部に平行でしかも近ずく。ときに
は、セパレーターの挿入は、棒駆動手段を用いて、セパ
レーターの中心領域をコンテナーの底部で陰極材料に押
し込める。時折、陰極の小片が、セパレーター中に押し
込められ、部分的にそこを通る。これは、電池の陽極及
び陰極の短絡を生じ、従って電池を使用不能にする。さ
らに、ときには、電池の放電中、亜鉛の樹枝状結晶が形
成され、それは、コンテナーの底部領域でセパレーター
を通って延在し、電池を短絡する。これらの問題は、電
池が、陰極混合物の浸透又は樹枝状結晶の浸透の形跡の
ために、セパレーターの底部の中心部分を調べるため
に、分解されねばならないので、検出するのが難しい。
【０００２】英国特許第２１８１５８４号は、標準アル
カリ電池用のセパレーターバスケットを製造する方法を
記載している。この方法は、セパレーター材料は、管の
一端に曲げられ、次に少量のシーラントが、セパレータ
ーの折り曲げられた底部の外側の表面に施されて「バス
ケット」を形成する、セパレーター材料の管を形成し支
持するためにマンドレルを用いる。シーラントは、セパ
レーターのバスケットの末端を密封し、或る応用では、
セパレーターを他の電池コンポーネントに確保できる。
最後の工程は、マンドレル支持セパレーター上への成形
した陰極を含む金属製容器の挿入を含む。
カリ電池用のセパレーターバスケットを製造する方法を
記載している。この方法は、セパレーター材料は、管の
一端に曲げられ、次に少量のシーラントが、セパレータ
ーの折り曲げられた底部の外側の表面に施されて「バス
ケット」を形成する、セパレーター材料の管を形成し支
持するためにマンドレルを用いる。シーラントは、セパ
レーターのバスケットの末端を密封し、或る応用では、
セパレーターを他の電池コンポーネントに確保できる。
最後の工程は、マンドレル支持セパレーター上への成形
した陰極を含む金属製容器の挿入を含む。
【０００３】カナダ特許第９９３９３４号は、炭素・亜
鉛電池が、陰極混合物を含む亜鉛製容器中に炭素棒を挿
入することにより通常製造される。この製造方法では、
炭素棒の下でセパレーターを通る混合物の時折の浸透が
生ずることが知られている。この特許は、カップの内表
面の中心部分に適用される、混合物が透過しない物質を
有する底部のカップを記述している。底部のカップの中
心部分のみをコーティングすることは、炭素棒の下へ直
接の混合物の浸透を有効に妨げ、一方（１）電解質の吸
収するのに利用できるカップの表面積及び（２）陽極対
陰極の表面積の両者を最大にする。
鉛電池が、陰極混合物を含む亜鉛製容器中に炭素棒を挿
入することにより通常製造される。この製造方法では、
炭素棒の下でセパレーターを通る混合物の時折の浸透が
生ずることが知られている。この特許は、カップの内表
面の中心部分に適用される、混合物が透過しない物質を
有する底部のカップを記述している。底部のカップの中
心部分のみをコーティングすることは、炭素棒の下へ直
接の混合物の浸透を有効に妨げ、一方（１）電解質の吸
収するのに利用できるカップの表面積及び（２）陽極対
陰極の表面積の両者を最大にする。
【０００４】米国特許第３７４８１８１号は、円筒状の
電池用の螺旋状に巻かれたセパレーターバスケット中に
形成されるセパレーターの頂部の縁にプラスチックスト
リップを付着する考えを記述している。フィルムは、混
合物挿入工程中に金属製容器の開放した末端を混合物で
汚されることにより生ずる、全ての内部短絡を排除す
る。
電池用の螺旋状に巻かれたセパレーターバスケット中に
形成されるセパレーターの頂部の縁にプラスチックスト
リップを付着する考えを記述している。フィルムは、混
合物挿入工程中に金属製容器の開放した末端を混合物で
汚されることにより生ずる、全ての内部短絡を排除す
る。
【０００５】米国特許第４２２０６９３号は、アルカリ
電池用のセパレーターを記述している。態様の一つは、
ベースセパレーターフィルムの全表面に確保したポリプ
ロピレンを記述している。
電池用のセパレーターを記述している。態様の一つは、
ベースセパレーターフィルムの全表面に確保したポリプ
ロピレンを記述している。
【０００６】米国特許第３０９７９７５号は、一つの電
極がセパレーターの隙聞を通して「成長」するとき生ず
る内部短絡を記述している。示唆された溶液は、隙間の
サイズを小さくするために、微粉末物質例えば酸化アル
ミニウム又は酸化マグネシウムを用いることにある。
極がセパレーターの隙聞を通して「成長」するとき生ず
る内部短絡を記述している。示唆された溶液は、隙間の
サイズを小さくするために、微粉末物質例えば酸化アル
ミニウム又は酸化マグネシウムを用いることにある。
【０００７】
【発明の概要】電池のコンテナーの底部領域で内部短絡
を有効に防ぐ手段を提供するのが、本発明の目的であ
る。
を有効に防ぐ手段を提供するのが、本発明の目的であ
る。
【０００８】製造するのに容易且つ経済的であり、そし
て電池のコンテナーの底部領域でセパレーターを通して
電池の陰極材料が浸透するのを有効に妨げることのでき
るアルカリ電池用のセパレーターを提供するのが、本発
明の他の目的である。
て電池のコンテナーの底部領域でセパレーターを通して
電池の陰極材料が浸透するのを有効に妨げることのでき
るアルカリ電池用のセパレーターを提供するのが、本発
明の他の目的である。
【０００９】陽極及び陰極の間のセパレーターの底面
に、電気絶縁性の障壁又はフィルムを提供するのが、本
発明の他の目的である。
に、電気絶縁性の障壁又はフィルムを提供するのが、本
発明の他の目的である。
【００１０】セパレーターを電池中に組み立てる方法を
提供するのが、本発明の他の目的である。
提供するのが、本発明の他の目的である。
【００１１】本発明のこれら及び他の目的及び利点は、
下記の記載及び図面から明らかであろう。
下記の記載及び図面から明らかであろう。
【００１２】
【発明の概要】本発明は、カバーにより閉じられた閉じ
た末端及び開放した末端を有するコンテナー；コンテナ
ー内に位置ししかもコンテナーの内壁と接触しさらに中
心に配置された空洞を画成している第一の活性電極材
料；少なくとも２枚のセパレーターストリップよりなる
セパレーターであって、各ストリップは延在する壁を有
する底部セグメントを有し、しかも各壁は２個の縁によ
り画成されており；壁が該セパレーターの空洞を画成す
るように他のストリップの壁の縁に面して配置された各
ストリップの延在する壁を有する他のストリップの底部
セグメントに重ねられた一つのストリップの底部セグメ
ント；前記の第一の活性電極材料内に位置ししかもそれ
と接触している該セパレーター；セパレーターの該空洞
内に位置する第二の活性電極材料；該活性電極材料に電
気的に接続しているハウジング上の第一の端子；第一の
端子から電気的に絶縁されしかも前記の第二の活性電極
材料に電気的に接続したハウジング上の第二の端子から
なるハウジング中に組み立てられ、さらに電気絶縁性障
壁が、電極間の内部短絡を防ぐためにセパレータースト
リップの底部セグメントの少なくとも一つの表面に位置
する電気化学電池に関する。
た末端及び開放した末端を有するコンテナー；コンテナ
ー内に位置ししかもコンテナーの内壁と接触しさらに中
心に配置された空洞を画成している第一の活性電極材
料；少なくとも２枚のセパレーターストリップよりなる
セパレーターであって、各ストリップは延在する壁を有
する底部セグメントを有し、しかも各壁は２個の縁によ
り画成されており；壁が該セパレーターの空洞を画成す
るように他のストリップの壁の縁に面して配置された各
ストリップの延在する壁を有する他のストリップの底部
セグメントに重ねられた一つのストリップの底部セグメ
ント；前記の第一の活性電極材料内に位置ししかもそれ
と接触している該セパレーター；セパレーターの該空洞
内に位置する第二の活性電極材料；該活性電極材料に電
気的に接続しているハウジング上の第一の端子；第一の
端子から電気的に絶縁されしかも前記の第二の活性電極
材料に電気的に接続したハウジング上の第二の端子から
なるハウジング中に組み立てられ、さらに電気絶縁性障
壁が、電極間の内部短絡を防ぐためにセパレータースト
リップの底部セグメントの少なくとも一つの表面に位置
する電気化学電池に関する。
【００１３】ここで用いられるとき、層は、セパレータ
ーストリップの底部セグメントの表面上又は中であるコ
ーティング、フィルム又は任意の他の別々の材料を意味
する。好適な電気絶縁性障壁材料は、ポリプロピレン、
ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、アスファルト、ワック
ス、ポリ塩化ビニリデン、セロファン及びナイロンを含
むだろう。電気絶縁性障壁は、又その表面の一つに接着
剤を有するフィルム又はストリップよりなり、それは、
セパレーターストリップの選択された領域（底部セグメ
ント）に確保できる。もし電気絶縁性障壁材料が両面タ
イプ接着テープならば、それは、セパレーターストリッ
プの底部セグメントの間に配置されてそれによりそれら
を組立工程中確保し続ける。もし電気絶縁性障壁材料か
プラスチックならば、それは、熱を用いてセパレーター
ストリップの底面に付着されて、セパレーターへプラス
チックを積層するか、又はプラスチックは、セパレータ
ー上に直接押し出される。全ての態様において、電気絶
縁性障壁材料は、内部の電気的短絡の拡大を防ぐため
に、活性電極材料の小さい先によりセパレーターの底部
セグメントが突き刺されることに有効な保護を与えなけ
ればならない。
ーストリップの底部セグメントの表面上又は中であるコ
ーティング、フィルム又は任意の他の別々の材料を意味
する。好適な電気絶縁性障壁材料は、ポリプロピレン、
ポリエチレン、ポリ塩化ビニル、アスファルト、ワック
ス、ポリ塩化ビニリデン、セロファン及びナイロンを含
むだろう。電気絶縁性障壁は、又その表面の一つに接着
剤を有するフィルム又はストリップよりなり、それは、
セパレーターストリップの選択された領域（底部セグメ
ント）に確保できる。もし電気絶縁性障壁材料が両面タ
イプ接着テープならば、それは、セパレーターストリッ
プの底部セグメントの間に配置されてそれによりそれら
を組立工程中確保し続ける。もし電気絶縁性障壁材料か
プラスチックならば、それは、熱を用いてセパレーター
ストリップの底面に付着されて、セパレーターへプラス
チックを積層するか、又はプラスチックは、セパレータ
ー上に直接押し出される。全ての態様において、電気絶
縁性障壁材料は、内部の電気的短絡の拡大を防ぐため
に、活性電極材料の小さい先によりセパレーターの底部
セグメントが突き刺されることに有効な保護を与えなけ
ればならない。
【００１４】好ましくは、第一の活性電極材料は、結合
剤及び導電性物質例えばグラファイト、アセチレンブラ
ック又はこれらの混合物と通常混合した酸化物減極剤例
えば二酸化マンガンよりなる陰極材料であろう。好まし
くは、第二の活性電極材料は、ゲル化剤及び適当なアル
カリ性電解質例えば水酸化カリウム水溶液と混合された
亜鉛からなる陽極であろう。陽極材料及びそれらの製造
は、米国特許第２９３００６４、２９３５５４７及び２
９９３９４７号に記載されている。これらの文献の記述
は、それらの全体をここに引用する。
剤及び導電性物質例えばグラファイト、アセチレンブラ
ック又はこれらの混合物と通常混合した酸化物減極剤例
えば二酸化マンガンよりなる陰極材料であろう。好まし
くは、第二の活性電極材料は、ゲル化剤及び適当なアル
カリ性電解質例えば水酸化カリウム水溶液と混合された
亜鉛からなる陽極であろう。陽極材料及びそれらの製造
は、米国特許第２９３００６４、２９３５５４７及び２
９９３９４７号に記載されている。これらの文献の記述
は、それらの全体をここに引用する。
【００１５】本発明のセパレーターは、ビニルファイバ
ー、クラフトペーパー、アルファセルロースペーパー、
メチルセルロースフィルム、ポリビニルアルコール、ポ
リ酢酸ビニル及びポリ塩化ビニルの共重合体、レーヨ
ン、ナイロン及びこれらの混合物の同様なマットに積層
されたセルロースファイバーの織った又は織らないペー
パーのような任意のセパレーター材料よりなることがで
きる。
ー、クラフトペーパー、アルファセルロースペーパー、
メチルセルロースフィルム、ポリビニルアルコール、ポ
リ酢酸ビニル及びポリ塩化ビニルの共重合体、レーヨ
ン、ナイロン及びこれらの混合物の同様なマットに積層
されたセルロースファイバーの織った又は織らないペー
パーのような任意のセパレーター材料よりなることがで
きる。
【００１６】図１は、中心領域のみが重なるように、第
一のストリップに対して９０°になるように位置する第
二のストリップの上に重ねられた第一のストリップを示
す２枚のセパレーターストリップの平面図である。
一のストリップに対して９０°になるように位置する第
二のストリップの上に重ねられた第一のストリップを示
す２枚のセパレーターストリップの平面図である。
【００１７】図２は、ストリップの重なっていないセグ
メント（壁）が、ストリップの重なっている領域の平面
に対して直角に曲げられ内側に曲げられて閉じたしかも
円筒状の構造を形成した後の２枚のセパレーターストリ
ップの等角図である。
メント（壁）が、ストリップの重なっている領域の平面
に対して直角に曲げられ内側に曲げられて閉じたしかも
円筒状の構造を形成した後の２枚のセパレーターストリ
ップの等角図である。
【００１８】図３は、線３−３で採られた図２の断面図
である。
である。
【００１９】図４は、円筒状に構成された陰極の空洞内
に置かれた図２のセパレーターの断面図である。
に置かれた図２のセパレーターの断面図である。
【００２０】図５は、シートの中間領域に確保された電
気絶縁性障壁を有するセパレーター材料のシートの正面
図である。
気絶縁性障壁を有するセパレーター材料のシートの正面
図である。
【００２１】図１は、部分的な重なりが領域６でのみ生
ずるように、セパレーター材料の第二のストリップ４の
上にしかも９０°回転して位置するセパレーター材料の
第一のストリップ２を示す。領域６で、セパレーター２
及びセパレーター４の間に、電気絶縁性障壁８が置かれ
る。図２に示されるように、セパレーターストリップを
陰極を付けたコンテナーの円形の空洞中に突き出すと
き、ストリップ２の壁１０及び１２は、領域６に直角に
曲げられて、円形状の構造を形成するだろう。壁１４及
び１６は、又領域６に直角に曲げられそして壁１０及び
１２を囲んで、図２及び３で示されるように、全体が円
筒状の構造をもたらす。この円筒状の構造は、電池のコ
ンテナーの内壁に対して堅く押された陰極の内側と同じ
になるだろう。図２及び３から明らかなように、壁１４
は、壁２の縁１７及び壁１０の縁１８に面し、壁１６
は、壁１０の縁２０及び壁２の縁２２に面し、壁１２
は、壁１４の縁２４及び壁４の縁２６に面し、そして壁
１０は、壁１４の縁２８及び壁１６の縁３０に面する。
従って、セパレーターストリップ２及び４は、陰極の円
筒状の空洞中への挿入中に折り重ねられ、そして円筒状
の空洞の形状に同じになる。図４に示されるように、電
気絶縁性障壁８を含む部分的に折り重なった領域６は、
陰極３２の底部内面３４と接触して、陰極３２の円筒状
の空洞の底部に位置する。従って、電気絶縁性障壁８
は、セパレーターストリップ２及び４が、陰極の空洞中
にしかも陰極３２の底部３４に対して押し込められると
き、陰極３２の底部３４の陰極材料の小片が、領域６で
セパレーター中にそしてそれを通って浸透することを有
効に防ぐだろう。
ずるように、セパレーター材料の第二のストリップ４の
上にしかも９０°回転して位置するセパレーター材料の
第一のストリップ２を示す。領域６で、セパレーター２
及びセパレーター４の間に、電気絶縁性障壁８が置かれ
る。図２に示されるように、セパレーターストリップを
陰極を付けたコンテナーの円形の空洞中に突き出すと
き、ストリップ２の壁１０及び１２は、領域６に直角に
曲げられて、円形状の構造を形成するだろう。壁１４及
び１６は、又領域６に直角に曲げられそして壁１０及び
１２を囲んで、図２及び３で示されるように、全体が円
筒状の構造をもたらす。この円筒状の構造は、電池のコ
ンテナーの内壁に対して堅く押された陰極の内側と同じ
になるだろう。図２及び３から明らかなように、壁１４
は、壁２の縁１７及び壁１０の縁１８に面し、壁１６
は、壁１０の縁２０及び壁２の縁２２に面し、壁１２
は、壁１４の縁２４及び壁４の縁２６に面し、そして壁
１０は、壁１４の縁２８及び壁１６の縁３０に面する。
従って、セパレーターストリップ２及び４は、陰極の円
筒状の空洞中への挿入中に折り重ねられ、そして円筒状
の空洞の形状に同じになる。図４に示されるように、電
気絶縁性障壁８を含む部分的に折り重なった領域６は、
陰極３２の底部内面３４と接触して、陰極３２の円筒状
の空洞の底部に位置する。従って、電気絶縁性障壁８
は、セパレーターストリップ２及び４が、陰極の空洞中
にしかも陰極３２の底部３４に対して押し込められると
き、陰極３２の底部３４の陰極材料の小片が、領域６で
セパレーター中にそしてそれを通って浸透することを有
効に防ぐだろう。
【００２２】セパレーターストリップの壁の縁（２０−
２２；２８−３０；１７−１８；及び２４−２６）は、
円形の円筒状の構造をとるために接触して示されている
が、実際には、縁は、通常部分的に折り重なって不規則
な円筒状の構造を形成する。或る応用では、縁は離さ
れ、なお或る電池の応用で用いられる全体が不規則な構
造をもたらす。唯一の要件は、陰極がセパレーターの全
ての領域で陽極と直接接触されないように、セパレータ
ーストリップが、完全に閉ざされた全体で直立した壁を
有する円筒状のタイプのバスケットをもたらすことであ
る。
２２；２８−３０；１７−１８；及び２４−２６）は、
円形の円筒状の構造をとるために接触して示されている
が、実際には、縁は、通常部分的に折り重なって不規則
な円筒状の構造を形成する。或る応用では、縁は離さ
れ、なお或る電池の応用で用いられる全体が不規則な構
造をもたらす。唯一の要件は、陰極がセパレーターの全
ての領域で陽極と直接接触されないように、セパレータ
ーストリップが、完全に閉ざされた全体で直立した壁を
有する円筒状のタイプのバスケットをもたらすことであ
る。
【００２３】図５は、その中間部で確保された電気絶縁
性障壁のストリップ４２を有するセパレーター材料４０
のシートを示す。シート４０は、破線により示されるよ
うにストリップ４４、４６などに切断されて、図１に示
されるセパレーターストリップの一つとして使用できる
セパレーターストリップ４４を提供できる。所望なら
ば、もし電気絶縁性障壁材料の二重層が特別な応用に望
まれるならば、２枚のこれらストリップ４４、４６が使
用できる。図１に関して、電気絶縁性障壁８は、電池の
セパレーターの特別な応用に応じて、ストリップ２の上
面及び／又は下面；及び／又はストリップ４の上面及び
／又は下面に置くことができる。
性障壁のストリップ４２を有するセパレーター材料４０
のシートを示す。シート４０は、破線により示されるよ
うにストリップ４４、４６などに切断されて、図１に示
されるセパレーターストリップの一つとして使用できる
セパレーターストリップ４４を提供できる。所望なら
ば、もし電気絶縁性障壁材料の二重層が特別な応用に望
まれるならば、２枚のこれらストリップ４４、４６が使
用できる。図１に関して、電気絶縁性障壁８は、電池の
セパレーターの特別な応用に応じて、ストリップ２の上
面及び／又は下面；及び／又はストリップ４の上面及び
／又は下面に置くことができる。
【００２４】本発明のセパレーターを用いて電池を組み
立てる方法は、（ａ）第一の活性陰極材料が中心に配置
した空洞を画成するように、底部で閉じそして頂部で開
いたコンテナーの内側に第一の活性電極材料を配置し、
該コンテナーは、前記の第一の活性電極材料のための端
子として適合されている工程；（ｂ）セパレーター材料
の第一のストリップ及びセパレーター材料の第二のスト
リップを第一の活性電極材料の空洞中に押し込み、そし
てストリップを第一の電極材料の空洞の輪郭にせしめ、
前記の第一のストリップは、前記の第二のストリップに
対して９０°になるように位置されて、ストリップの中
間部の選択された領域は重なり、そして電気絶縁性障壁
は、重なるストリップの中間部の選択された領域でスト
リップの少なくとも１枚の表面に位置する工程；（ｃ）
第二の活性電極材料をセパレーター材料の空洞中に加え
る工程；そして（ｄ）コンテナーの開放した末端をカバ
ーにより密封し、カバーの少なくとも一部は、コンテナ
ーから電気的に絶縁されており、そして前記の第二の活
性電極材料を電気的に接触し、それにより該部分が第二
の活性電極材料用の端子として適合される工程よりな
る。
立てる方法は、（ａ）第一の活性陰極材料が中心に配置
した空洞を画成するように、底部で閉じそして頂部で開
いたコンテナーの内側に第一の活性電極材料を配置し、
該コンテナーは、前記の第一の活性電極材料のための端
子として適合されている工程；（ｂ）セパレーター材料
の第一のストリップ及びセパレーター材料の第二のスト
リップを第一の活性電極材料の空洞中に押し込み、そし
てストリップを第一の電極材料の空洞の輪郭にせしめ、
前記の第一のストリップは、前記の第二のストリップに
対して９０°になるように位置されて、ストリップの中
間部の選択された領域は重なり、そして電気絶縁性障壁
は、重なるストリップの中間部の選択された領域でスト
リップの少なくとも１枚の表面に位置する工程；（ｃ）
第二の活性電極材料をセパレーター材料の空洞中に加え
る工程；そして（ｄ）コンテナーの開放した末端をカバ
ーにより密封し、カバーの少なくとも一部は、コンテナ
ーから電気的に絶縁されており、そして前記の第二の活
性電極材料を電気的に接触し、それにより該部分が第二
の活性電極材料用の端子として適合される工程よりな
る。
【００２５】特に、標準アルカリ電池は、或る量の粉末
状陰極材料を製造し、それを円筒状コンテナーの開放端
中に配置することにより製造できる。成形ラムは、次に
コンテナー内に含まれる粉末混合物中に押され、そして
ラムの外径が金属製容器の内径より実質的に小さいの
で、陰極混合物の細長い「環」は、コンテナーの内側の
周囲に対して密に成形される。ラムが取り去られた後
に、管状の空洞が、陰極の中心部分中に形成される。セ
パレーター材料の２枚のストリップは、「セパレーター
バスケット」を形成するため、陰極の中心に位置する空
洞中に挿入される。電解質及びゲル様陽極は、セパレー
ターバスケット中に適用され、次に密封アセンブリが、
コンテナーの開放端中に挿入される。このアセンブリ
は、陽極中に突き出している細長い集電器を含み、又コ
ンテナーの開口内に密に適合しそしてコンテナーの頂部
の少し下に位置するプラスチックの円盤状のシールを含
む。コンテナーの頂部は、シールが放射状に圧縮され、
次にコンテナーの舌状物が内側にクリンピングされるま
で、再び引かれる。
状陰極材料を製造し、それを円筒状コンテナーの開放端
中に配置することにより製造できる。成形ラムは、次に
コンテナー内に含まれる粉末混合物中に押され、そして
ラムの外径が金属製容器の内径より実質的に小さいの
で、陰極混合物の細長い「環」は、コンテナーの内側の
周囲に対して密に成形される。ラムが取り去られた後
に、管状の空洞が、陰極の中心部分中に形成される。セ
パレーター材料の２枚のストリップは、「セパレーター
バスケット」を形成するため、陰極の中心に位置する空
洞中に挿入される。電解質及びゲル様陽極は、セパレー
ターバスケット中に適用され、次に密封アセンブリが、
コンテナーの開放端中に挿入される。このアセンブリ
は、陽極中に突き出している細長い集電器を含み、又コ
ンテナーの開口内に密に適合しそしてコンテナーの頂部
の少し下に位置するプラスチックの円盤状のシールを含
む。コンテナーの頂部は、シールが放射状に圧縮され、
次にコンテナーの舌状物が内側にクリンピングされるま
で、再び引かれる。
【００２６】標準アルカリ電池のための好ましいセパレ
ーター挿入法は、セパレーター材料の２枚のストリップ
の形の片を利用することだろう。セパレーター挿入法の
第一の工程は、セパレーターの第一のストリップを適切
な長さ及び幅に切断することを含む。長さは、陰極の高
さプラス陰極の内径の少なくとも２倍に等しくなければ
ならない。ストリップの幅は、陰極の内周の１．５倍よ
り僅かに大きくなければならない。次に、第一のストリ
ップは、成形した陰極を含むコンテナーの開放端の上に
位置する。ストリップの広い表面は、陰極の最大のディ
メンジヨンに垂直でなければならず、セパレーターの中
心点は、陰極の縦軸と一直線に並ばなければならない。
棒状のセパレーター挿入ラムは、コンテナーの開放端の
上に位置する。棒の外径は、陰極の空洞の内径より僅か
に小さくなければならず、そしてラムの周縁は、陰極の
空洞の周縁と同心でなければならない。ラムが下降する
につれ、それは、セパレーターが陰極の内側の底部に触
れるまで、陰極の中心の空洞中にセパレーターの中間部
を下降させる。セパレーターの中心部を超えて延在する
セパレーターストリップの２枚の壁は、陰極の底部から
上方に延在し、陰極の側壁に付く。陰極と接触する第一
のストリップの表面は、第一のストリップの外側の表面
として知られ、一方セパレーターの反対の側は、第一の
ストリップの内側の表面として知られる。セパレーター
の第二のストリップは、正確な長さ及び幅に切断され
る。第二のストリップの中心部分は、既に第一のセパレ
ーターストリップを含む陰極の開放端の上に位置する。
第二のストリップが、コンテナーの上に位置するとき、
それは回転して、第二のストリップがコンテナー中に挿
入された後に、第二のストリップの合わせ目が、挿入さ
れた第一のセパレーターストリップの合わせ目に関して
９０°回転するようにされる。この回転相殺合わせ目の
配置は、さもなければ両方のセパレーターの合わせ目を
通る道を付けるように働いてそれにより内部短絡を生じ
させる陽極混合物中の亜鉛の粒子を妨げる。第二のスト
リップが適切に置かれた後、他の棒状の挿入ラムが、陰
極の上に置かれ、陰極の空洞の内径と同心的に一直線に
並べられる。第二のセパレーター挿入ラムは、下降し、
既に挿入された第一のセパレーターストリップの内側
に、第二のセパレーターストリップを挿入する。第二の
セパレーターの壁は、陰極の底部から上方に延在し、第
一のセパレーターの内側の表面に付く。第一のセパレー
ターの内側の表面と接触する第二のセパレーターの表面
は、第二のセパレーターの外側の表面として知られてい
る。第二のセパレーターの他の表面は、陰極の空洞の縦
軸に面し、第二のセパレーターの内側の表面として知ら
れている。
ーター挿入法は、セパレーター材料の２枚のストリップ
の形の片を利用することだろう。セパレーター挿入法の
第一の工程は、セパレーターの第一のストリップを適切
な長さ及び幅に切断することを含む。長さは、陰極の高
さプラス陰極の内径の少なくとも２倍に等しくなければ
ならない。ストリップの幅は、陰極の内周の１．５倍よ
り僅かに大きくなければならない。次に、第一のストリ
ップは、成形した陰極を含むコンテナーの開放端の上に
位置する。ストリップの広い表面は、陰極の最大のディ
メンジヨンに垂直でなければならず、セパレーターの中
心点は、陰極の縦軸と一直線に並ばなければならない。
棒状のセパレーター挿入ラムは、コンテナーの開放端の
上に位置する。棒の外径は、陰極の空洞の内径より僅か
に小さくなければならず、そしてラムの周縁は、陰極の
空洞の周縁と同心でなければならない。ラムが下降する
につれ、それは、セパレーターが陰極の内側の底部に触
れるまで、陰極の中心の空洞中にセパレーターの中間部
を下降させる。セパレーターの中心部を超えて延在する
セパレーターストリップの２枚の壁は、陰極の底部から
上方に延在し、陰極の側壁に付く。陰極と接触する第一
のストリップの表面は、第一のストリップの外側の表面
として知られ、一方セパレーターの反対の側は、第一の
ストリップの内側の表面として知られる。セパレーター
の第二のストリップは、正確な長さ及び幅に切断され
る。第二のストリップの中心部分は、既に第一のセパレ
ーターストリップを含む陰極の開放端の上に位置する。
第二のストリップが、コンテナーの上に位置するとき、
それは回転して、第二のストリップがコンテナー中に挿
入された後に、第二のストリップの合わせ目が、挿入さ
れた第一のセパレーターストリップの合わせ目に関して
９０°回転するようにされる。この回転相殺合わせ目の
配置は、さもなければ両方のセパレーターの合わせ目を
通る道を付けるように働いてそれにより内部短絡を生じ
させる陽極混合物中の亜鉛の粒子を妨げる。第二のスト
リップが適切に置かれた後、他の棒状の挿入ラムが、陰
極の上に置かれ、陰極の空洞の内径と同心的に一直線に
並べられる。第二のセパレーター挿入ラムは、下降し、
既に挿入された第一のセパレーターストリップの内側
に、第二のセパレーターストリップを挿入する。第二の
セパレーターの壁は、陰極の底部から上方に延在し、第
一のセパレーターの内側の表面に付く。第一のセパレー
ターの内側の表面と接触する第二のセパレーターの表面
は、第二のセパレーターの外側の表面として知られてい
る。第二のセパレーターの他の表面は、陰極の空洞の縦
軸に面し、第二のセパレーターの内側の表面として知ら
れている。
【００２７】有効且つ信頼できるセパレーター挿入法
は、連続的に標準アルカリ電池の製造に一般に重要であ
る。セパレーターは、大量生産法により要求される速い
速度で陰極の空洞の底部に常に挿入されなければならな
い。本発明は、セパレーター挿入ラムが陰極の内側の底
部に対して「底に達する」とき、陰極混合物の粒子をセ
パレーターに押し込む問題を解決するように特にデザイ
ンされている。セパレーターの底部を通って浸透する陰
極混合物に対する保護は、好ましくは、プラスチックの
ストリップを第二のセパレーターの外側の表面に適用す
ることにより達成される。セパレーターの底部を通る混
合物の浸透を信頼性高く防ぐためには、プラスチックス
トリップの幅は、セパレーターバスケットの全底部又は
陰極の空洞の直径をカバーしなければならない。プラス
チックストリップの幅、セパレーター上のストリップの
位置及び陰極へのストリップの挿入は、プラスチックス
トリップが、混合物の浸透を防ぎ、電池のサービスを許
容できない程度に制限しないことを確実にするように組
み合わされ、コントロールされねばならない。
は、連続的に標準アルカリ電池の製造に一般に重要であ
る。セパレーターは、大量生産法により要求される速い
速度で陰極の空洞の底部に常に挿入されなければならな
い。本発明は、セパレーター挿入ラムが陰極の内側の底
部に対して「底に達する」とき、陰極混合物の粒子をセ
パレーターに押し込む問題を解決するように特にデザイ
ンされている。セパレーターの底部を通って浸透する陰
極混合物に対する保護は、好ましくは、プラスチックの
ストリップを第二のセパレーターの外側の表面に適用す
ることにより達成される。セパレーターの底部を通る混
合物の浸透を信頼性高く防ぐためには、プラスチックス
トリップの幅は、セパレーターバスケットの全底部又は
陰極の空洞の直径をカバーしなければならない。プラス
チックストリップの幅、セパレーター上のストリップの
位置及び陰極へのストリップの挿入は、プラスチックス
トリップが、混合物の浸透を防ぎ、電池のサービスを許
容できない程度に制限しないことを確実にするように組
み合わされ、コントロールされねばならない。
【００２８】その他の利点は、セパレーターを通って陰
極中に延在する陽極中の亜鉛の樹枝状結晶の形成を導く
陽極室中の物質の形成を防ぐことを含む。
極中に延在する陽極中の亜鉛の樹枝状結晶の形成を導く
陽極室中の物質の形成を防ぐことを含む。
【００２９】
【実施例】６００個の標準「４Ａ」サイズアルカリ電池
を、前記の２枚のストリップセパレーターを用いて製造
した。４００個の同じ電池を製造したが、但しポリプロ
ピレンのフィルムを、陰極混合物の底面に対して押し込
んだセパレーターの底部セグメントで、部分的に重なる
セパレーターストリップの間に配置した。電池を、６箇
月間４５℃で貯蔵し、次にテストした。ポリプロピレン
のフィルムを有する電池は、短絡を有しないことが分か
ったが、ポリプロピレンのフィルムを有しない標準の電
池は、セパレーターの底部セグメントを通る陰極材料の
浸透により、３．２％の欠陥品を有することが分かっ
た。
を、前記の２枚のストリップセパレーターを用いて製造
した。４００個の同じ電池を製造したが、但しポリプロ
ピレンのフィルムを、陰極混合物の底面に対して押し込
んだセパレーターの底部セグメントで、部分的に重なる
セパレーターストリップの間に配置した。電池を、６箇
月間４５℃で貯蔵し、次にテストした。ポリプロピレン
のフィルムを有する電池は、短絡を有しないことが分か
ったが、ポリプロピレンのフィルムを有しない標準の電
池は、セパレーターの底部セグメントを通る陰極材料の
浸透により、３．２％の欠陥品を有することが分かっ
た。
【００３０】本発明は、特定の態様について記載された
が、或る変更が、本発明の範囲から外れることなく、本
発明について行うことができることは、明らかである。
が、或る変更が、本発明の範囲から外れることなく、本
発明について行うことができることは、明らかである。
【図１】中心領域のみが重なるように、第一のストリッ
プに対して９０°になるように位置する第二のストリッ
プの上に重ねられた第一のストリップを示す２枚のセパ
レーターストリップの平面図である。
プに対して９０°になるように位置する第二のストリッ
プの上に重ねられた第一のストリップを示す２枚のセパ
レーターストリップの平面図である。
【図２】ストリップの重なっていないセグメント（壁）
が、ストリップの重なっている領域の平面に対して直角
に曲げられ内側に曲げられて閉じたしかも円筒状の構造
を形成した後の２枚のセパレーターストリップの等角図
である。
が、ストリップの重なっている領域の平面に対して直角
に曲げられ内側に曲げられて閉じたしかも円筒状の構造
を形成した後の２枚のセパレーターストリップの等角図
である。
【図３】線３−３で取られた図２の断面図である。
【図４】円筒状に構成された陰極の空洞内に置かれた図
２のセパレーターの断面図である。
２のセパレーターの断面図である。
【図５】シートの中間領域に確保された電気絶縁性障壁
を有するセパレーター材料のシートの正面図である。
を有するセパレーター材料のシートの正面図である。
２・・・第一のストリップ ４・・・第二の
ストリップ ６・・・部分的折り重ね領域 ８・・・電気絶
縁性障壁 １０・・壁 １２・・壁 １４・・壁 １６・・壁 １７・・縁 １８・・縁 ２０・・縁 ２２・・縁 ２４・・縁 ２６・・縁 ２８・・縁 ３０・・縁 ３２・・陰極 ３４・・３２の
底部 ４０・・セパレーター材料のシート ４２・・電気絶
縁性障壁のストリップ ４４・・ストリップ ４６・・ストリ
ップ
ストリップ ６・・・部分的折り重ね領域 ８・・・電気絶
縁性障壁 １０・・壁 １２・・壁 １４・・壁 １６・・壁 １７・・縁 １８・・縁 ２０・・縁 ２２・・縁 ２４・・縁 ２６・・縁 ２８・・縁 ３０・・縁 ３２・・陰極 ３４・・３２の
底部 ４０・・セパレーター材料のシート ４２・・電気絶
縁性障壁のストリップ ４４・・ストリップ ４６・・ストリ
ップ
─────────────────────────────────────────────────────
フロントページの続き
(72)発明者 ハリー アール ハンドロフ
アメリカ合衆国オハイオ州 44140 ベイ
ビレツジ プリマース ドライブ 322
(72)発明者 クレイグ エイ クーパー
アメリカ合衆国ノースカロライナ州
27317 ランドルマン スエイム ストリ
ート 302
Claims (20)
- 【請求項１】カバーにより閉じられた閉じた末端及び開
放した末端を有するコンテナー；コンテナー内に位置し
しかもコンテナーの内壁と接触しさらに中心に配置され
た空洞を画成している第一の活性電極材料；少なくとも
２枚のセパレーターストリップよりなるセパレーターで
あって、各ストリップは延在する壁を有する底部セグメ
ントを有し、しかも各壁は２個の縁により画成されてお
り；壁が該セパレーターの空洞を画成するように他のス
トリップの壁の縁に面して配置された各ストリップの延
在する壁を有する他のストリップの底部セグメントに重
ねられた一つのストリップの底部セグメント；前記の第
一の活性電極材料内に位置ししかもそれと接触している
該セパレーター；セパレーターの該空洞内に位置する第
二の活性電極材料；該活性電極材料に電気的に接続して
いるハウジング上の第一の端子；第一の端子から電気的
に絶縁されしかも前記の第二の活性電極材料に電気的に
接続したハウジング上の第二の端子からなるハウジング
内に組み立てられ、さらに電気絶縁性障壁が、電極間の
内部短絡を防ぐためにセパレーターストリップの底部セ
グメントの少なくとも一つの表面に位置する電気化学電
池。 - 【請求項２】電気絶縁性障壁は、ポリプロピレン、ポリ
エチレン、ポリ塩化ビニル、アスファルト、ワックス、
ポリ塩化ビニリデン、セロファン及びナイロンよりなる
群から選ばれる物質である請求項１の電気化学電池。 - 【請求項３】各セパレーターストリップは、上面及び底
面を有し、そして電気絶縁性障壁は、最低のセパレータ
ーストリップの上面に配置される請求項１の電気化学電
池。 - 【請求項４】各セパレーターストリップは、上面及び底
面を有し、そして電気絶縁性障壁は、最上のセパレータ
ーストリップの底面に配置される請求項１の電気化学電
池。 - 【請求項５】電気絶縁性障壁は、プラスチックテープの
接着ストリップである請求項１の電気化学電池。 - 【請求項６】セパレーターは、２枚のストリップを有す
る請求項１の電気化学電池。 - 【請求項７】第一の活性電極材料は陰極であり、そして
第二の活性電極材料は陽極である請求項１の電気化学電
池。 - 【請求項８】陰極は二酸化マンガンよりなり、陽極は亜
鉛よりなる請求項７の電気化学電池。 - 【請求項９】セパレーターは、２枚のストリップを有す
る請求項８の電気化学電池。 - 【請求項１０】電気絶縁性障壁は、２枚のセパレーター
ストリップの底部セグメントの間に配置される請求項９
の電気化学電池。 - 【請求項１１】電気絶縁性障壁は、プラスチック層であ
る請求項１０の電気化学電池。 - 【請求項１２】プラスチック層は、ポリプロピレン及び
ポリエチレンよりなる群から選ばれる請求項１１の電気
化学電池。 - 【請求項１３】（ａ）第一の活性陰極材料が中心に配置
した空洞を画成するように、底部で閉じそして頂部で開
いたコンテナーの内側に第一の活性電極材料を配置し、
該コンテナーは、前記の第一の活性電極材料のための端
子として適合されている工程；（ｂ）セパレーター材料
の第一のストリップ及びセパレーター材料の第二のスト
リップを第一の活性電極材料の空洞中に押し込み、そし
てストリップを第一の電極材料の空洞の輪郭にせしめ、
前記の第一のストリップは、前記の第二のストリップに
対して９０°になるように位置されて、ストリップの中
間部の選択された領域は重なり、そして電気絶縁性障壁
は、重なるストリップの中間部の選択された領域でスト
リップの少なくとも１枚の表面に位置する工程；（ｃ）
第二の活性電極材料をセパレーター材料の空洞中に加え
る工程；そして（ｄ）コンテナーの開放した末端をカバ
ーにより密封し、カバーの少なくとも一部は、コンテナ
ーから電気的に絶縁されており、そして前記の第二の活
性電極材料を電気的に接触し、それにより該部分が第二
の活性電極材料用の端子として適合される工程よりなる
電気化学電池を組み立てる方法。 - 【請求項１４】工程（ｂ）において、第一のストリップ
は、第一の活性電極材料の空洞中に入れ込まれ、次に第
二のストリップは、第一のストリップの初めの方向づけ
に対して９０°回転し、次いで第一のストリップ中及び
その上に入れ込む請求項１３の方法。 - 【請求項１５】電気絶縁性障壁は、ポリプロピレン、ポ
リエチレン、ポリ塩化ビニル、アスファルト、ワック
ス、ポリ塩化ビニリデン、セロファン及びナイロンより
なる群から選ばれる物質である請求項１３の電気化学電
池。 - 【請求項１６】電気絶縁性障壁は、第一のストリップ及
び第二のストリップの間に配置される請求項１３の方
法。 - 【請求項１７】電気絶縁性障壁は、第一のストリップの
上面に配置される請求項１４の方法。 - 【請求項１８】第一の活性電極材料は陰極であり、そし
て第二の活性電極材料は陽極である請求項１３の方法。 - 【請求項１９】陰極は二酸化マンガンよりなり、陽極は
亜鉛よりなる請求項１８の方法。 - 【請求項２０】電気絶縁性障壁は、ポリプロピレン及び
ポリエチレンよりなる群から選ばれ、そして該層は、第
一のストリップ及び第二のストリップの間に配置される
請求項１９の方法。
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