JPS6112341B2 - - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

この発明はセパレータを改良したアルカリ電池
に関するものである。 最近、銀電池、水銀電池、アルカリマンガン電
池、ニツケル亜鉛電池などのアルカリ電池が小形
高性能な電池として多く用いられる傾向にある。 しかして、従来この種アルカリ電池として陽極
端子を兼ねる金属容器内に陽極合剤および陰極剤
を充填するとともにこれら陽極合剤と陰極剤の間
にセパレータを介挿し、このセパレータを介して
電解液を両極間に移動させることにより電池反応
を得るようにしたものがある。 ところで、このようなアルカリ電池ではセパレ
ータとしてセロハン膜が親水性、保液性にすぐ
れ、電気抵抗が小さく、しかも銀イオンなどの陽
極活物質の透過をおさえるのに効果的であるなど
の理由で用いられている。 ところが、セロハン膜はセルロース系であるた
めアルカリ溶液中で高温下にさらされるとセルロ
ースが加水分解されるばかりか陽極のAg₂O又は
AgOの酸化力により酸化され易く膜自身が脆く
なり、更には加水分解により分子の大きさに変化
をきたし陽、陰極間のイオンや分子の透過を起し
易くもなり電池の性能劣化を引き起す虞れがあ
る。 一方、セパレータとして耐酸化性、耐アルカリ
性を有するポリエチレンが用いられることもあ
る。このポリエチレン膜は放射線を利用してアク
リル酸又はメタアクリル酸のごときカルボキシグ
ループをグラフト重合させイオン交換性、保水性
をもたせている。一方このようなグラフト重合ポ
リエチレン膜はグラフト率が電気抵抗や耐酸化性
に影響するのでその重合の選定が重要である。と
ころが、いまグラフト率が比較的小さいポリエチ
レン膜では銀イオンの透過量が少なく銀イオンの
還元量も少ないので耐酸化性にすぐれ、またアル
カリ電解液での膨潤収縮が少なく寸法安定性がよ
い特徴があるが電気抵抗が比較的大きい傾向があ
り、一方グラフト率の比較的大きいポリエチレン
膜では電気抵抗が比較的小さい特徴があるが、銀
イオンの透過量が多くイオンの還元量も増加する
ので耐酸化性に欠けるきらいがある。 このように従来考えられているセパレータは一
長一短を有し、その改良が望まれていた。 この発明はこのような事情に鑑みてなされたも
ので、セパレータとしてグラフト率が比較的小さ
いグラフト重合ポリエチレン膜、第１のセロハン
膜、グラフト率が比較的大きいグラフト重合ポリ
エチレン膜および第２のセロハン膜をラミネート
して一体に構成したものを用いることによりイン
ピーダンスが小さく、しかも貯蔵特性の向上をも
図り得るアルカリ電池を提供することを目的とす
る。 なお、グラフト率は下記の式によつて算出した
値である。 グラフト率（％）＝グラフト共重合後の重量−プラスチツクフイルムの重量／プラスチツクフイルムの重量×100 以下、この発明の一実施例を図面に従い説明す
る。 第１図はこの発明を扁平形の酸化銀−亜鉛アル
カリ電池に適用した例を示している。図におい
て、１は陽極端子を兼ねた例えばニツケルメツキ
した鋼板よりなる金属容器で、この容器１の底部
に酸化銀活物質に黒鉛を電導材として添加し成形
した陽極合剤２を充填し、これの上方にセパレー
タ３、苛性カリ又は苛性ソーダの水溶液を含有す
る多孔性繊維物質からなる電解液保持材４を介し
てアマルガム化した亜鉛粉末を電解液と例えばカ
ルボキシメチルセルローズ、ポリビニルアルコー
ル等の粘結剤にてゲル状にした陰極剤５を積層充
填している。そして、この金属容器１の開口部１
ａを絶縁パツキン６を介して陰極端子を兼ねた例
えばニツケルメツキした鋼板よりなる金属封口板
７にて封口している。なお図中８は環体を示して
いる。 ここで、上記セパレータ３は第１の実施態様と
して第２図ａに示すようにアクリル酸又はメタア
クリル酸をグラフト重合したグラフト率の比較的
小さいポリエチレン膜３１、第１のセロハン膜３
２、アクリル酸又はメタアクリル酸をグラフト重
合したグラフト率の比較的大きいポリエチレン膜
３３および第２のセロハン膜３４をラミネートし
て一体に構成したものを用い、耐酸化性にすぐれ
たグラフト率の比較的小さいグラフト重合ポリエ
チレン膜３１が陽極合剤２側に例えばこの陽極合
剤２に接するように配置されている。この場合グ
ラフト重合ポリエチレン膜３１としてはグラフト
率20〜40％、グラフト重合ポリエチレン膜３３と
してはグラフト率45〜90％のものが用いられ、ま
た第１のセロハン膜３２として厚さ20〜30μ、第
２のセロハン膜３４として厚さ30〜50μのものが
用いられる。 また、上記セパレータ３の第２の実施態様とし
ては第２図ｂに示すように第２のセロハン膜３４
を２枚のセロハン膜３４１，３４２にて構成しそ
の他は第２図ａのものと同様にしている。この場
合、耐酸化性にすぐれたグラフト率の比較的小さ
いグラフト重合ポリエチレン膜３１が陽極合剤２
側例えばこの陽極合剤２に接するように配置され
るとともに第２のセロハン膜３４１，３４２の最
外側のセロハン膜３４２が陰極剤５側例えばこの
陰極剤５に接するように配置されている。またグ
ラフト率の比較的小さいグラフト重合ポリエチレ
ン膜３１およびグラフト率の比較的大きいグラフ
ト重合ポリエチレン膜３３の厚さは上述と同様の
ものが用いられ、また第１のセロハン膜３２およ
び第２のセロハン膜３４１，３４２としては厚さ
20〜30μのものが用いられる。 しかして、このように構成されるアルカリ電池
をSR1120（外径11.6mm、高さ2.05mm）に適用した
場合と、従来品の場合との対比を夫々100個ずつ
60℃で長期間貯蔵中の開路電圧の不良発生個数に
ついて調査したところ第１表の結果が得られた。 この場合Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅ，Ｆはこの発明に
よるアルカリ電池の場合で、Ａ，Ｂ，Ｃは第２図
ａに示す第１の実施態様のセパレータ３を用いた
もの、およびＤ，Ｅ，Ｆは第２図ｂに示す第２の
実施態様のセパレータ３を用いたものの場合を示
しここで、グラフト率の比較的小さいグラフト重
合ポリエチレン膜３１およびグラフト率の比較的
大きいグラフト重合ポリエチレン膜３３は夫々低
密度ポリエチレン膜で表中のグラフト率および厚
さのものを用い、また第１のセロハン膜３２およ
び第２のセロハン膜３４（３４１，３４２）も表
中の厚さのものを用いている。また、Ｇ，Ｈ，Ｉ
は従来品の場合で、グラフト率および厚さの等し
い２枚のグラフト重合ポリエチレン膜の間にセロ
ハン膜を介在したものを３種類用いている。な
お、表中PE1はグラフト率の比較的小さいグラフ
ト重合ポリエチレン膜、PE2はグラフト率が比較
的大きいグラフト重合ポリエチレン膜、C1は第
１のセロハン膜およびC2は第２のセロハン膜を
示している。

【表】 この表によると、この発明のアルカリ電池Ａ〜
Ｆは100日目に至つてわずかな個数に不良が見ら
れる程度で、特に第２の実施態様のセパレータ３
を採用したＤ〜Ｆのものは80日目にいたつても不
良個数零であり不良発生を著しく少なくできるこ
とが明らかである。これに対し従来品Ｇ，Ｈ，Ｉ
の場合は100日目にはかなりの個数について不良
が発生することが判明した。 次に、上述したこの発明による構成のものＡ〜
Ｆと、従来品Ｇ，Ｈ，Ｉ夫々１個について15KΩ
の抵抗負荷で連続放電し電圧が1.2Vに達するま
での時間を調査したところ第２表の結果が得られ
た。ここで表中は10個の平均値、Ｒはバラツキ
幅を示している。

【表】 この表によると、この発明のものの場合にはい
ずれも安定した値を示すのに対し従来品Ｇは低温
特性が悪く、しかもバラツキが大きく、また従来
品Ｈは高温貯蔵時の劣化が大で、バラツキも大き
くなり、従来品Ｉは更に高温貯蔵時の劣化が大で
バラツキも大きくなることを判明した。 以上のことからもこの発明によればセパレータ
としてグラフト率が比較的小さいグラフト重合ポ
リエチレン膜、第１のセロハン膜、グラフト率が
比較的大きいグラフト重合ポリエチレン膜および
第２のセロハン膜をラミネートして一体に構成し
たものを用いることによりインピーダンスが小さ
く、しかも貯蔵特性の向上を図り得るアルカリ電
池を提供できる。 尚、この発明は上記実施例にのみ限定されず、
要旨を変更しない範囲で適宜変形して実施でき
る。

【図面の簡単な説明】

第１図はこの発明の一実施例を示す断面図、第
２図ａ，ｂはこの発明に用いられるセパレータの
夫々異なる例を示す概略的構成図である。 １…金属容器、２…陽極合剤、３…セパレー
タ、４…電解液保持材、５…陰極剤、６…絶縁パ
ツキング、７…金属封口板、８…環体、３１…グ
ラフト率の比較的小さいグラフト重合ポリエチレ
ン膜、３２，３４（３４１，３４２）…セロハン
膜、３３…グラフト率の比較的大きいグラフト重
合ポリエチレン膜。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 陽極合剤と、この陽極合剤に対応して充填さ
   れた陰極剤と、これら陽極合剤と陰極剤との間に
   介在されるとともにアクリル酸又はメタアクリル
   酸をグラフト重合したグラフト率の比較的小さい
   第１のポリエチレン膜、第１のセロハン膜、アク
   リル酸又はメタアクリル酸をグラフト重合したグ
   ラフト率の比較的大きい第２のポリエチレン膜お
   よび第２のセロハン膜をラミネートして一体に構
   成したセパレータとを具備し、上記セパレータの
   第１のポリエチレン膜が上記陽極合剤側になるよ
   うに配置されたことを特徴とするアルカリ電池。 ２ 上記セパレータは上記第２のセロハン膜を２
   枚のセロハン膜にて構成したことを特徴とする特
   許請求の範囲第１項記載のアルカリ電池。 ３ 上記セパレータは第１のポリエチレン膜のグ
   ラフト率を20〜40％、第２のポリエチレン膜のグ
   ラフト率を45〜90％としたことを特徴とする特許
   請求の範囲第１項又は第２項記載のアルカリ電
   池。 ４ 上記セパレータは第１のセロハン膜の厚さを
   20〜30μ、第２のセロハン膜の厚さを30〜50μと
   したことを特徴とする特許請求の範囲第１項又は
   第３項記載のアルカリ電池。 ５ 上記セパレータは第１のセロハン膜の厚さお
   よび第２のセロハン膜を構成する２枚のセロハン
   膜の厚さを夫々20〜30μとしたことを特徴とする
   特許請求の範囲第２項又は第３項記載のアルカリ
   電池。