JPS5889773A - 円筒型水銀電池用セパレ−タ - 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、正極活物質として酸化水銀、負極活物質とし
て亜鉛、電解液としてか性アルカリを用いる円筒状水銀
電池のセパレータに関するもので、サンドイッチ構造を
構成する含浸材層とセパレータ層とのうち、セパレータ
層のノリシロ幅を円周の１／４以上とし、さらに好まし
くは七ノ（レータ底部の材質を絶縁性高分子フィルムで
構成することにより、放電中正極で生じた遊離水銀が負
極に移動して短絡することを防止したものである。これ
により、特にローレートにおける放電途中の劣化を防止
した優れた円筒型水銀電池を供給できるものである。

水銀電池の円筒型セパレータは、主として電解液を保持
する含浸材層と活物質や反応によって生、じた遊離水銀
の移動を防止するセパレータ層とから成っている。含浸
材には通常ビニロン、ナイロン、コツトン等の耐アルカ
リ性不織布が用いられ、セパレータ層にはビニロン、ナ
イロン等の不織布または織布上に酸化チタンやポリメタ
クリル酸を主成分とする高分子物質から成る薄膜をコー
ティングしたものが用いられている。アルカリマンガン
電池のような一般の円筒型電池のセパレータにおいては
不織布だけで構成されている。それは不織布が電解液の
保持と活物質や反応生成物の移動防止の２つの役割を果
しているからで、ＭｎＯ２または反応によって生じたＭ
ｎ２Ｏ３等の移動防止は不織布を３〜４回巻くことによ
り十分に達成できる。

それに対し、水銀電池がコーティング層を有するセパレ
ータを必要とする理由は放電により反応が進行すると、
正極で徐々に金属水銀が生成し、それが不織布または織
布の繊維表面をぬらし、繊維間の空隙を伝わって陰極に
移動するからである。

第１図、第２図に従来例として有底円筒型セパレータの
構成を示した。このセパレータは含浸材層とセパレータ
層の役割をする２枚のシートを重ね、同時に巻いて円筒
部を構成した後、一方の端を接着剤により底づけしたも
のである。図中、１はセパレータ層、２は含浸材層、３
はセパレータ底部を示しておりセパレータ層をはさんで
両側に含浸材層があり、セパレータ層のノリシロ部ハワ
ずかに重なる程度に構成されている。セパレータ底部３
の材質は２と同様にビニロン、ナイロン等の耐アルカリ
性不織布から成っているが、２が通常０．１Ｗ程度の厚
みのものからできているのに対し、３は０．３〜ｏ、ｓ
ｓｍ程度の少し厚い材質を用いている。またこれらセパ
レータのノリシロ部における接着や、側面と底部との接
着はカルボキシメチルセルロース（ＣＭＧ）やアルギン
酸ソーダ。

ポリビニルアルコール等の水溶性高分子で行なっている
。

この構成における問題点は反応で生じた正極の遊離水銀
が、水の毛細管現象のように含浸材層中の小さな繊維間
の空隙を伝わり、陰極に移動することにあり、これに対
する配慮がなされていないことである。

水銀の移動は放電が進行し水銀の生成が増大するにつれ
て増える。放電によって生じた正極合剤中の水銀は、初
めは正極合剤中の空隙にそのまま微粒子状態で存在する
が、さらに放電が進行すると、正極合剤中の空隙が水銀
粒子で飽和するため徐々に正極合剤表面に押し出されて
くる。問題となる短絡は、この遊離水銀が正極合剤とセ
パレータとの間のすき間にも押し出されてくるために生
じる。

この遊離水銀は、最初に正極合剤と接触している外側の
含浸材層の繊維間の空隙を通過し、セパレータ層の表面
に達する。しかしセパレータ層の表面には、酸化チタン
等の超微粒子から成るコーティング層があるため、水銀
粒子は通過できず、含浸材層中の空隙や含浸材層とセパ
レータ層とのシート間のすき間に移動する。図に示した
ように、従来例ではセパレータ層のノリシロ幅がわずか
であるため、含浸材層表面に析出した水銀が、その表面
を伝わり、容易に負極合剤側の含浸材層まで達する。そ
の結果、短絡経路が形成され、放電中の劣化が生じる。

セパレータ底部においても同様の現象が生じる。正極か
ら押し出された水銀はセパレータ底部と正極ケースとの
間のすき間にも移動する。この水銀が、底部の不織布の
繊維間の空隙を徐々に通過して負極に到達し、短絡を引
きおこす。これらの原因による短絡の傾向は、ハイレー
ト放電よりも長時間を要するローレート放電において顕
著に現われる。また短絡は放電容量の６０％以上を消耗
した時点で発生しやすくなっている。

本発明はセパレータを改良することにより上述の問題を
解決したものである。

次に本発明の実施例について説明する。

本発明は第３図、第４図に示したようにセパレータ層１
のノリシロ幅を、円周の１７４以上、この例では１／２
にしたもので、セパレータ層についていえば約１回生巻
いである。したがって、垂直方向の断面・を見た場合、
セパレータ層が一重の部分と二重の部分とが存在する。

含浸材層もセパレータ層のノリシロ幅を増やすにつれ、
必然的に巻数が増える。これは含浸材層とセパレータ層
とを重ね合わせて巻きつけ、セパレータを構成するから
である。材質については従来と同様に、含浸材層２には
ビニロン、ナイロン、コツトン等の耐アルカリ性不織布
を用い、セパレータ層１にはビニロン、ナイロン等の不
織布または織布上に酸化チタンやポリメタクリル酸を主
成分とする高分子物質から成る薄膜をコーチ、インクし
たものを用いている。セパレータ底部３′はポリエチレ
ン、ポリプロピレン、ポリスチレン、ホリエステル、ナ
イロン等の高分子シートや、それらと他の物質とのラミ
ネートシートを円型に打ち抜いたものから構成されてい
る。円筒部と底部との接着は、円筒部の一方の端をＬ字
型に内側へ折り曲げたところへ底部材質を挿入して行な
う。この時に使用する接着剤はノリシロ部への接着と同
様にアルギン酸ソーダやＣＭＣ，ポリビニルアルコール
等の水溶性高分子またはエポキシ樹脂のような熱硬化性
接着剤を用いる。

次に従来品と本発明品との放電性能の比較を表１に示し
た。これは、単５サイズ（直径１２Ｍ、高さ３ＯＷ）の
水銀電池につ、いて調べた結果である。放電性能はｎ＝
１０の平均により放電容量で示した。劣化数は放電途中
で劣化した電池の個数を表わしている。負荷抵抗はハイ
レート−ローレートの範囲で比較するため、ｅ２Ω、３
ｏＯΩ。

２にΩの３種を用いた。この表により、従来品は負荷抵
抗が大きくなるにしたがい劣化数が増え、放電容量の低
下が著しく、２にΩにおいては６割の電池が途中で劣化
している。これに対し本発明３００Ω、２にΩにおいて
全く劣化しないため、放電容量の低下もないことがわか
る。次に、表２にセパレータ層のノリシロ幅と放電性能
との関係を示した。負荷抵抗は２にΩで、結果は放電容
量（ｍＡｈ　）で表わしている。この表より、ノリシロ
幅が増えるにつれて放電容量が増加し、約１７４周の７
１７シロ幅以上で正常な放電容量が得られている。この
理由はセパレータのノリシロ幅が長くなるにしたがい、
正極側の遊離水銀が含浸材表面を伝わり、負極側に到達
するまでの距離が長くなったためである。セパレータ底
部材質の効果についても、表１の結果から明らかなよう
に、絶縁性高分子フィルムを用いれば、水銀の通過を遮
断するため、放電途中の劣化がなくなっている。これら
のことより、本発明のセパレータは従来のセパレータに
比べ優れた放電性能の水銀電池を与えるものであること
がわかる。

表１ 表２ ０

【図面の簡単な説明】

第１図は従来のセパレータを示す横断面図、第２図は同
セパレータ下部の縦断面図、第３図は本発明の実施例に
おけるセパレータの横断面図、第４図は同セパレータ下
部の縦断面図である。 １・・・・・・セパレータ層、２・・・・・・含浸材層
、３，３′・・・・・・セパレータ底部。 代理人の氏名　弁理士　中　尾　敏　男　ほか１名１１
図 第３図 第４図 ＝３′；

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）円筒部が、不織布から成る含浸材層とイオン透過
   性の膜から成るセパレータ層とのサンドイッチ構造を有
   する有底円筒状セパレータであって、前記セパレータ層
   のノリシロ幅が少なくても円周の１７４以上であること
   を特徴とする円筒型水銀電池用セパレータ。 ＠）セパレータ底部が、絶縁性高分子フィルムまたは高
   分子フィルムを含むラミネート構造を有する材料上シな
   る特許請求の範囲第１項記載の円筒型水銀電池用セパレ
   ータ。