JPH11260337A - 円筒形亜鉛アルカリ電池 - Google Patents
円筒形亜鉛アルカリ電池Info
- Publication number
- JPH11260337A JPH11260337A JP10057765A JP5776598A JPH11260337A JP H11260337 A JPH11260337 A JP H11260337A JP 10057765 A JP10057765 A JP 10057765A JP 5776598 A JP5776598 A JP 5776598A JP H11260337 A JPH11260337 A JP H11260337A
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- JP
- Japan
- Prior art keywords
- separator
- battery
- cylindrical
- alkaline battery
- improved
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- Pending
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-
- Y02E60/12—
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- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Primary Cells (AREA)
- Laminated Bodies (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【課題】セパレータのバリヤー性や加工性を改良して円
筒型亜鉛アルカリ電池の性能を向上させる。 【解決手段】円筒型亜鉛アルカリ電池のセパレータ３を
不織布とバリヤー性基材とが一体化された材料で構成し
たことによってバリヤー性と加工性を共に改良した。バ
リヤー性を向上させたので電池内部の短絡現象を防ぐこ
とができ、加工性を向上させたので皺や折り重ねが生ぜ
ず、負極活物質の体積減少を防ぐことができるので電気
容量が低下しない。バリヤー性基材はセロファンまたは
微孔性プラスチックフィルムが好ましく、またセパレー
タが多層構造であるときは少なくとも一層は上記一体化
された材料であることが好ましい。
筒型亜鉛アルカリ電池の性能を向上させる。 【解決手段】円筒型亜鉛アルカリ電池のセパレータ３を
不織布とバリヤー性基材とが一体化された材料で構成し
たことによってバリヤー性と加工性を共に改良した。バ
リヤー性を向上させたので電池内部の短絡現象を防ぐこ
とができ、加工性を向上させたので皺や折り重ねが生ぜ
ず、負極活物質の体積減少を防ぐことができるので電気
容量が低下しない。バリヤー性基材はセロファンまたは
微孔性プラスチックフィルムが好ましく、またセパレー
タが多層構造であるときは少なくとも一層は上記一体化
された材料であることが好ましい。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は円筒形亜鉛アルカリ
電池に関し、詳しくはセパレータを改良して性能を向上
させた円筒形亜鉛アルカリ電池に関する。
電池に関し、詳しくはセパレータを改良して性能を向上
させた円筒形亜鉛アルカリ電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、円筒形亜鉛アルカリ電池、例えば
アルカリ乾電池では、セパレータとして、マーセル化パ
イプ，レーヨン等のセルロース系繊維やＰＶＡ（ポリビ
ニルアルコール），ビニロン等のポリビニルアルコール
系繊維を主材料とした不織布が用いられてきた。このう
ち、ＰＶＡは各セパレータ構成繊維のバインダーとする
ことを主目的として使用されている。また、ビニロンは
耐アルカリ性に優れ、円筒状セパレータの製作時に機械
的強度を確保することを主目的として使用されている
が、アルカリ電解液の保液性は低い。そこで、セルロー
ス系繊維がアルカリ電解液を保液させることを主目的と
して使用されてきた。
アルカリ乾電池では、セパレータとして、マーセル化パ
イプ，レーヨン等のセルロース系繊維やＰＶＡ（ポリビ
ニルアルコール），ビニロン等のポリビニルアルコール
系繊維を主材料とした不織布が用いられてきた。このう
ち、ＰＶＡは各セパレータ構成繊維のバインダーとする
ことを主目的として使用されている。また、ビニロンは
耐アルカリ性に優れ、円筒状セパレータの製作時に機械
的強度を確保することを主目的として使用されている
が、アルカリ電解液の保液性は低い。そこで、セルロー
ス系繊維がアルカリ電解液を保液させることを主目的と
して使用されてきた。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、セルロ
ース系繊維は強アルカリ性の電解液中での安定性に乏し
く、分解・溶出などの劣化によりセパレータの最も重要
な役割である正極と負極とを分離する機能が低下してし
まい、デンドライト（亜鉛放電生成物の微結晶）生成に
よる電池内部の短絡現象が生ずるなどの問題があった。
このようなデンドライトによる短絡現象を防止するため
に、例えばアルカリボタン電池では、セロハンや微孔性
プラスチックフィルム等をバリヤーとして使用してい
る。アルカリ乾電池でもセロハンをバリヤーとして使用
した例はあるが、セロハンを有底円筒状に成形すると皺
や折り重ね部分などにより負極活物質の体積減少につな
がり易く、また、安定した製造が困難であった。
ース系繊維は強アルカリ性の電解液中での安定性に乏し
く、分解・溶出などの劣化によりセパレータの最も重要
な役割である正極と負極とを分離する機能が低下してし
まい、デンドライト（亜鉛放電生成物の微結晶）生成に
よる電池内部の短絡現象が生ずるなどの問題があった。
このようなデンドライトによる短絡現象を防止するため
に、例えばアルカリボタン電池では、セロハンや微孔性
プラスチックフィルム等をバリヤーとして使用してい
る。アルカリ乾電池でもセロハンをバリヤーとして使用
した例はあるが、セロハンを有底円筒状に成形すると皺
や折り重ね部分などにより負極活物質の体積減少につな
がり易く、また、安定した製造が困難であった。
【０００４】本発明は、上記事情に鑑みてなされたもの
で、その目的は円筒状に加工し易くく、しかも充分なバ
リヤー特性を有するセパレータを用いることにより、電
気容量を低下させることなく、長期安定性，信頼性を向
上させた安全で高性能な円筒形亜鉛アルカリ電池を提供
することにある。
で、その目的は円筒状に加工し易くく、しかも充分なバ
リヤー特性を有するセパレータを用いることにより、電
気容量を低下させることなく、長期安定性，信頼性を向
上させた安全で高性能な円筒形亜鉛アルカリ電池を提供
することにある。
【０００５】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、円筒形亜鉛アルカリ電池のセパレータと
して不織布とバリヤー性基材とを一体化させたものを使
用したものであって、すなわち、中空円筒状の正極と、
該正極に接して配置された有底円筒状のセパレータと、
該セパレータ中に充填した負極とを備えた円筒型亜鉛ア
ルカリ電池において、該セパレータが不織布とバリヤー
性基材とが一体化された材料で構成されていることを特
徴とする。
め、本発明は、円筒形亜鉛アルカリ電池のセパレータと
して不織布とバリヤー性基材とを一体化させたものを使
用したものであって、すなわち、中空円筒状の正極と、
該正極に接して配置された有底円筒状のセパレータと、
該セパレータ中に充填した負極とを備えた円筒型亜鉛ア
ルカリ電池において、該セパレータが不織布とバリヤー
性基材とが一体化された材料で構成されていることを特
徴とする。
【０００６】本発明において、バリヤー性基材としては
セロファンや微孔性プラスチックフィルム等のバリヤー
性機能を有する材料が使用されるが、これらの材料は前
記したように有底円筒状に成形しにくいため、従来は円
筒型亜鉛アルカリ電池では実用化されていなかった。本
発明ではこれを不織布と一体化したので、従来のセパレ
ータと同じ作成方法によって円筒状に成形することがで
きる。また、セロファンや微孔性プラスチックフィルム
等を円筒状に加工すると皺や折り重ね部分によって負極
体積の減少という問題が生ずるが、不織布と一体化させ
たことによって、このようなこともなくなり、負極活物
質を多量に充填することもできる。
セロファンや微孔性プラスチックフィルム等のバリヤー
性機能を有する材料が使用されるが、これらの材料は前
記したように有底円筒状に成形しにくいため、従来は円
筒型亜鉛アルカリ電池では実用化されていなかった。本
発明ではこれを不織布と一体化したので、従来のセパレ
ータと同じ作成方法によって円筒状に成形することがで
きる。また、セロファンや微孔性プラスチックフィルム
等を円筒状に加工すると皺や折り重ね部分によって負極
体積の減少という問題が生ずるが、不織布と一体化させ
たことによって、このようなこともなくなり、負極活物
質を多量に充填することもできる。
【０００７】なお、一般にアルカリ電池ではセパレータ
材を多層に巻いて使用することが多いが、本発明の電池
においてセパレータ材をこのように多層に使用する場合
は、全層に本発明のセパレータを使用するとバリヤー性
基材が多層になって内部抵抗が上昇し過ぎるので、一層
だけに使用することが望ましい。
材を多層に巻いて使用することが多いが、本発明の電池
においてセパレータ材をこのように多層に使用する場合
は、全層に本発明のセパレータを使用するとバリヤー性
基材が多層になって内部抵抗が上昇し過ぎるので、一層
だけに使用することが望ましい。
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例であるア
ルカリ乾電池について詳細に説明する。 （実施例）まず、厚さ約１１０μｍのアルカリ乾電池用
の不織布と、厚さ約２０μｍのセロハンを熱融着して本
発明のセパレータ材を作製し、所定の幅に裁断した。次
に所定の幅に裁断した厚さ約１３０μｍのアルカリ乾電
池用の不織布を上層と下層に、本発明のセパレータ材を
中間層に配置して螺旋状に巻いて所定の長さにカットし
て、円筒状のセパレータとした。更に円形の底紙を熱融
着することにより有底円筒状のセパレータを作製した。
こうして得られたセパレータを用いて、図１に示すＪＩ
Ｓ規格ＬＲ６形（単三形）アルカリ乾電池を組み立て
た。
ルカリ乾電池について詳細に説明する。 （実施例）まず、厚さ約１１０μｍのアルカリ乾電池用
の不織布と、厚さ約２０μｍのセロハンを熱融着して本
発明のセパレータ材を作製し、所定の幅に裁断した。次
に所定の幅に裁断した厚さ約１３０μｍのアルカリ乾電
池用の不織布を上層と下層に、本発明のセパレータ材を
中間層に配置して螺旋状に巻いて所定の長さにカットし
て、円筒状のセパレータとした。更に円形の底紙を熱融
着することにより有底円筒状のセパレータを作製した。
こうして得られたセパレータを用いて、図１に示すＪＩ
Ｓ規格ＬＲ６形（単三形）アルカリ乾電池を組み立て
た。
【０００９】この図において、１は正極端子を兼ねる有
底円筒形の金属缶であり、この金属缶１内には円筒状に
加圧成形した３個の正極合剤２が分割充填されている。
正極合剤２は二酸化マンガン粉末と黒鉛粉末を混合し、
これを成形型を用いて所定の圧力で中空円筒状に加圧成
形したものである。また、正極合剤２の中空部には、前
記の本発明の有底円筒状のセパレータ３を介して、無汞
化亜鉛合金粉末，アルカリ電解液及びゲル化剤としての
ポリアクリル酸ソーダからなるゲル状亜鉛負極４が充填
されている。ゲル状亜鉛負極４内には真鍮製の負極集電
棒５が、その上端部をゲル状負極４より突出するように
挿着されている。負極集電棒５の突出部外周面及び金属
缶１の上部内周面には二重環状のポリアミド樹脂からな
る絶縁ガスケット６が配設されている。また、ガスケッ
ト６の二重環状部の間にはリング状の金属板７が配設さ
れ、かつ金属板７には負極端子を兼ねる帽子形の金属封
口板８が集電棒５の頭部に当接するように配設されてい
る。そして、金属缶１の開口縁を内方に屈曲させること
によりガスケット６及び金属封口板８で金属缶１内を密
封口している。
底円筒形の金属缶であり、この金属缶１内には円筒状に
加圧成形した３個の正極合剤２が分割充填されている。
正極合剤２は二酸化マンガン粉末と黒鉛粉末を混合し、
これを成形型を用いて所定の圧力で中空円筒状に加圧成
形したものである。また、正極合剤２の中空部には、前
記の本発明の有底円筒状のセパレータ３を介して、無汞
化亜鉛合金粉末，アルカリ電解液及びゲル化剤としての
ポリアクリル酸ソーダからなるゲル状亜鉛負極４が充填
されている。ゲル状亜鉛負極４内には真鍮製の負極集電
棒５が、その上端部をゲル状負極４より突出するように
挿着されている。負極集電棒５の突出部外周面及び金属
缶１の上部内周面には二重環状のポリアミド樹脂からな
る絶縁ガスケット６が配設されている。また、ガスケッ
ト６の二重環状部の間にはリング状の金属板７が配設さ
れ、かつ金属板７には負極端子を兼ねる帽子形の金属封
口板８が集電棒５の頭部に当接するように配設されてい
る。そして、金属缶１の開口縁を内方に屈曲させること
によりガスケット６及び金属封口板８で金属缶１内を密
封口している。
【００１０】（比較例）所定の幅に裁断した厚さ約１３
０μｍのアルカリ乾電池用の不織布を三層に重ねて螺旋
状に巻いてに所定の長さにカットし、円筒状のセパレー
タとした。更に円形の底紙を熱融着することにより有底
円筒状のセパレータを作製した。こうして得られたセパ
レータを用いて、実施例と同様に、図１に示すＪＩＳ規
格ＬＲ６形（単三形）アルカリ乾電池を組み立てた。
０μｍのアルカリ乾電池用の不織布を三層に重ねて螺旋
状に巻いてに所定の長さにカットし、円筒状のセパレー
タとした。更に円形の底紙を熱融着することにより有底
円筒状のセパレータを作製した。こうして得られたセパ
レータを用いて、実施例と同様に、図１に示すＪＩＳ規
格ＬＲ６形（単三形）アルカリ乾電池を組み立てた。
【００１１】（電池の評価）以上のように組み立てた各
ＬＲ６電池について、短寿命発生率及び貯蔵放電維持率
を調べ、その結果を表１に示した。
ＬＲ６電池について、短寿命発生率及び貯蔵放電維持率
を調べ、その結果を表１に示した。
【００１２】１）短寿命発生率は、それぞれの電池５０
個について２０℃の雰囲気中で１．２Ω連続放電を行
い、終止電圧０．９Ｖまでの持続時間が最高持続時間の
８０％未満のものを短寿命とし、その比率（％）を示し
た。
個について２０℃の雰囲気中で１．２Ω連続放電を行
い、終止電圧０．９Ｖまでの持続時間が最高持続時間の
８０％未満のものを短寿命とし、その比率（％）を示し
た。
【００１３】２）貯蔵放電維持率は、それぞれの電池２
０個を６０℃の雰囲気中に４０日間貯蔵後、２０℃の雰
囲気中で２Ω連続放電を行い、終止電圧０．９Ｖまでの
持続時間を求め、貯蔵前（初度）の比較例電池の放電持
続時間を１００％としたときの比率の平均値として示し
た。
０個を６０℃の雰囲気中に４０日間貯蔵後、２０℃の雰
囲気中で２Ω連続放電を行い、終止電圧０．９Ｖまでの
持続時間を求め、貯蔵前（初度）の比較例電池の放電持
続時間を１００％としたときの比率の平均値として示し
た。
【００１４】
【表１】
【００１５】表１に示す結果により明らかなように、本
実施例では短寿命の発生がないことが分かる。短寿命は
おそらく、１．２ｋΩ放電の微小電流（約１ｍＡ）放電
中でも放電が進行して水が反応に使用されることによ
り、放電生成物の濃度が高くなって結晶化するためにデ
ンドライトが成長し、ついには正・負極間を短絡するこ
とにより起きるものと考えられるが、従来のセパレータ
（比較例）では短寿命が発生しているが、本実施例では
発生していない。これは本実施例ではセロハンの効果の
ために上記デンドライト成長現象が防止されたものと考
えられる。
実施例では短寿命の発生がないことが分かる。短寿命は
おそらく、１．２ｋΩ放電の微小電流（約１ｍＡ）放電
中でも放電が進行して水が反応に使用されることによ
り、放電生成物の濃度が高くなって結晶化するためにデ
ンドライトが成長し、ついには正・負極間を短絡するこ
とにより起きるものと考えられるが、従来のセパレータ
（比較例）では短寿命が発生しているが、本実施例では
発生していない。これは本実施例ではセロハンの効果の
ために上記デンドライト成長現象が防止されたものと考
えられる。
【００１６】また、貯蔵放電維持率を見ると、貯蔵前
（初度）の放電では本実施例は比較例よりも数％劣る
が、貯蔵後の放電では逆転して比較例より放電持続時間
が約７％良好となっている。これは次のように考えられ
る。すなわち、本実施例の場合、初度ではセロハンの存
在のために内部抵抗が若干高く、作動電圧が低いために
持続時間が若干短くなったが、長期貯蔵した場合には、
長期貯蔵により溶解した亜鉛イオンの貫通量をセロハン
の存在が制限するので、正極の容量劣化を軽減する。一
方比較例では、長期貯蔵により負極活物質である亜鉛粉
が溶解して負極の放電容量が劣化するうえ、溶解した亜
鉛イオンがセパレータを貫通して正極側に到達し、正極
の容量劣化をも引き起こして貯蔵後の放電維持率を低下
させる。
（初度）の放電では本実施例は比較例よりも数％劣る
が、貯蔵後の放電では逆転して比較例より放電持続時間
が約７％良好となっている。これは次のように考えられ
る。すなわち、本実施例の場合、初度ではセロハンの存
在のために内部抵抗が若干高く、作動電圧が低いために
持続時間が若干短くなったが、長期貯蔵した場合には、
長期貯蔵により溶解した亜鉛イオンの貫通量をセロハン
の存在が制限するので、正極の容量劣化を軽減する。一
方比較例では、長期貯蔵により負極活物質である亜鉛粉
が溶解して負極の放電容量が劣化するうえ、溶解した亜
鉛イオンがセパレータを貫通して正極側に到達し、正極
の容量劣化をも引き起こして貯蔵後の放電維持率を低下
させる。
【００１７】なお、本実施例以外の亜鉛負極とアルカリ
電解液を使用した円筒形電池でも、その電池のセパレー
タに要求される機能に応じてセロハン層の厚さや巻数を
変えることにより、長期安定性，信頼性を向上させるこ
とができる。
電解液を使用した円筒形電池でも、その電池のセパレー
タに要求される機能に応じてセロハン層の厚さや巻数を
変えることにより、長期安定性，信頼性を向上させるこ
とができる。
【００１８】また、上記実施例ではバリヤー性基材とし
てセロファンを用いたが、他のバリヤー性の基材、例え
ば微孔性プラスチックフィルム等を用いることができ
る。ただし、セロファンの方が電池の内部抵抗を上昇さ
せることが少ないので、セロファンが最も好ましい。
てセロファンを用いたが、他のバリヤー性の基材、例え
ば微孔性プラスチックフィルム等を用いることができ
る。ただし、セロファンの方が電池の内部抵抗を上昇さ
せることが少ないので、セロファンが最も好ましい。
【００１９】
【発明の効果】以上説明したように、本発明のセパレー
タを用いることにより、長期安定性，信頼性を向上させ
た安全で高性能な円筒形亜鉛アルカリ電池を提供するこ
とができる。
タを用いることにより、長期安定性，信頼性を向上させ
た安全で高性能な円筒形亜鉛アルカリ電池を提供するこ
とができる。
【図１】本発明の実施例のＪＩＳ規格ＬＲ６形（単三
形）アルカリ乾電池の断面図。
形）アルカリ乾電池の断面図。
１…金属容器、２…正極合剤、３…セパレータ、４…ゲ
ル状亜鉛負極、５…負極集電棒、６…絶縁ガスケット、
７…リング状金属板、８…金属封口板。
ル状亜鉛負極、５…負極集電棒、６…絶縁ガスケット、
７…リング状金属板、８…金属封口板。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成１０年３月１３日
【手続補正１】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】０００８
【補正方法】変更
【補正内容】
【０００８】
【発明の実施の形態】以下、本発明の一実施例であるア
ルカリ乾電池について詳細に説明する。 （実施例）まず、厚さ約１１０μｍのアルカリ乾電池用
の不織布と、厚さ約２０μｍのセロハンを有機溶剤を用
いたアクリル樹脂系接着剤で接着して本発明のセパレー
タ材を作製し、所定の幅に裁断した。次に所定の幅に裁
断した厚さ約１３０μｍのアルカリ乾電池用の不織布を
上層と下層に、本発明のセパレータ材を中間層に配置し
て螺旋状に巻いて所定の長さにカットして、円筒状のセ
パレータとした。更に円形の底紙を熱融着することによ
り有底円筒状のセパレータを作製した。こうして得られ
たセパレータを用いて、図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６形
（単三形）アルカリ乾電池を組み立てた。
ルカリ乾電池について詳細に説明する。 （実施例）まず、厚さ約１１０μｍのアルカリ乾電池用
の不織布と、厚さ約２０μｍのセロハンを有機溶剤を用
いたアクリル樹脂系接着剤で接着して本発明のセパレー
タ材を作製し、所定の幅に裁断した。次に所定の幅に裁
断した厚さ約１３０μｍのアルカリ乾電池用の不織布を
上層と下層に、本発明のセパレータ材を中間層に配置し
て螺旋状に巻いて所定の長さにカットして、円筒状のセ
パレータとした。更に円形の底紙を熱融着することによ
り有底円筒状のセパレータを作製した。こうして得られ
たセパレータを用いて、図１に示すＪＩＳ規格ＬＲ６形
（単三形）アルカリ乾電池を組み立てた。
Claims (3)
- 【請求項１】 中空円筒状の正極と、該正極に接して配
置された有底円筒状のセパレータと、該セパレータ中に
充填した負極とを備えた円筒型亜鉛アルカリ電池におい
て、該セパレータが不織布とバリヤー性基材とが一体化
された材料で構成されていることを特徴とする円筒型亜
鉛アルカリ電池。 - 【請求項２】 セパレータが多層構造であり、その少な
くとも一層が不織布とバリヤー性基材とが一体化された
材料で構成されている請求項１記載の円筒型亜鉛アルカ
リ電池。 - 【請求項３】 バリヤー性基材がセロファンまたは微孔
性プラスチックフィルムである請求項１記載の円筒型亜
鉛アルカリ電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10057765A JPH11260337A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 円筒形亜鉛アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10057765A JPH11260337A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 円筒形亜鉛アルカリ電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11260337A true JPH11260337A (ja) | 1999-09-24 |
Family
ID=13064984
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10057765A Pending JPH11260337A (ja) | 1998-03-10 | 1998-03-10 | 円筒形亜鉛アルカリ電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11260337A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005085603A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Toshiba Battery Co Ltd | 亜鉛一次電池 |
| WO2017104336A1 (ja) | 2015-12-14 | 2017-06-22 | ニッポン高度紙工業株式会社 | アルカリ電池用セパレータ及びアルカリ電池 |
| WO2020195238A1 (ja) | 2019-03-22 | 2020-10-01 | ニッポン高度紙工業株式会社 | アルカリ電池用セパレータ及びアルカリ電池 |
-
1998
- 1998-03-10 JP JP10057765A patent/JPH11260337A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2005085603A (ja) * | 2003-09-09 | 2005-03-31 | Toshiba Battery Co Ltd | 亜鉛一次電池 |
| WO2017104336A1 (ja) | 2015-12-14 | 2017-06-22 | ニッポン高度紙工業株式会社 | アルカリ電池用セパレータ及びアルカリ電池 |
| WO2020195238A1 (ja) | 2019-03-22 | 2020-10-01 | ニッポン高度紙工業株式会社 | アルカリ電池用セパレータ及びアルカリ電池 |
| KR20210143178A (ko) | 2019-03-22 | 2021-11-26 | 닛폰 고도시 코포레이션 | 알칼리 전지용 세퍼레이터 및 알칼리 전지 |
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