JPS63261670A - アルカリ亜鉛蓄電池 - 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】 崖ｍ旧１を顆 本発明はニッケルー亜鉛蓄電池、銀−亜鉛蓄電池のよう
に負極活物質として亜鉛を使用するアルカリ亜鉛蓄電池
、特にそのセパレータの構造に関する。

鴛ｍえ肴 近年、ポータプルの電子機器が著しく普及し、その駆動
電源として二次電池の需要が急増してきているが、その
中の一例としてアルカリ亜鉛蓄電池というものがある。

このアルカリ亜鉛蓄電池は単位重量当りのエネルギ密度
が高く、また作動電圧も高くて高性能であるため、経済
性や安全性に優れているという利点を有するが、反面放
電時に負極活物質である亜鉛が電解液中に亜鉛酸イオン
として溶解するため、電池寿命が短かいという欠点があ
る。つまり、放電時に亜鉛酸イオンとして溶出する亜鉛
は充電時に権化するため、充放電の繰り返しによって樹
枝状結晶に生長した亜鉛が正極にまで達して内部短絡が
起こったり、或いは亜鉛負極表面に酸化亜鉛が形成され
て亜鉛負極の多孔質表面を閉塞し、電解液の亜鉛負極内
部への拡散が抑制され、亜鉛負極内部の反応性が低下す
るため、電池寿命が短かくなるという欠点があったので
ある。

そこで、電解液の容量を実質的に遊離のものが存在しな
い程度に制限することによって、亜鉛酸イオンの電解液
への逸散を抑制し、電池寿命を向上させたものが提案さ
れている（特公昭５５−２９５４８号公報）。

日が”しよ゛とする口　占 しかし、上記特公昭５５−２９５４８号公報においても
、充放電を多数回繰り返すことによる亜鉛酸イオンの溶
出は避けられず、未だ所望の電池寿命を有するアルカリ
亜鉛蓄電池を得ることができなかった。

本発明はこのような問題点に鑑みてなされたものであっ
て、亜鉛負極表面に析出する樹枝状結晶の生長を防止し
て電池寿命を向上させたアルカリ亜鉛蓄電池を提供する
ことを目的とする。

四　占を”°するための 上記目的を達成するために本発明のアルカリ亜鉛蓄電池
は、セパレータが、繊維を一方向に配向した第１の不織
布と、繊維芯体と該繊維芯体の表面にラミネートされる
吸水能力を有する繊維とからなる第２の不織布とを含む
多層構造とされ、かつ上記第１の不織布が上記負極側に
配置されると共に、上記第２の不織布が上記正極側に配
置されていることをを要旨としている。

立−一一里 一触にセパレータを構成する不織布において、その保液
能力は繊維の配向性によって著しい差異が生じる。その
中にあって、繊維を一方向に配向した不織布はその密度
が高く空間率が低いため、保液能力が低いという特徴を
有する。

一方、吸水能力を有する不織布は保液能力に優れている
という特徴を有する。

したがって上記構成によれば、第１の不織布と第２の不
織布との間において保液能力の差異に起因する保液量の
勾配を生じる。つまり、セパレータ内で正極から負極に
掛けて電解液の５保液量が減少し、亜鉛負極の表面に達
する電解液量が制限されるため、放電時の亜鉛酸イオン
の溶出が抑制され、保持性の優れたセパレータを得るこ
とができる。

去−」Ｌ−医 以下、本発明を実施例に基づき詳説する。

第３図は本発明に係るアルカリ亜鉛蓄電池の一例として
の単二サイズのニッケルー亜鉛蓄電池を示したものであ
って、酸化力を有する金属酸化物の一例としての焼結式
ニッケルを活物質とする正極１と、亜鉛を活物質とする
負極２と、正負両極１．２の間に渦巻状に巻回されて介
挿されるセパレータ３とで電極体４が構成されている。

電解液としては水酸化カリウム（ＫＯＨ）水溶液が使用
され、さらに該水酸化カリウム水溶液は上記電極体４に
吸収保持され、遊離の電解液が実質的に存在しない状態
となっている。５は負極端子兼用外装罐、６はガス抜き
構成を具備した正極端子兼用封口体、７は絶縁バッキン
グ、８は正極タブ、９は負極タブ、１０は上蓋である。

また１１はコイルスプリングであって、上記正極タブ８
と上蓋１０とが該コイルスプリングによって電気的に接
続されている。

亜鉛を活物質とする上記負極２は、酸化亜鉛４５重量部
、金属亜鉛４５重量部に添加剤としての酸化水銀５重量
部を加えて充分に混合した後、ポリテトラフルオロエチ
レンディスバージョン５重量部を加え、水で希釈して混
練しペースト状とし、次いで圧延ローラで圧延して所定
の厚みのカレンダーシートを作製し、しかる後このカレ
ンダーシートを集電体の両側に貼り合わせ圧着ローラで
圧着して得られる。

上記セパレータ３は、繊維を一方向に配向した第１の不
織布１２が上記負極２側に配置されると共に、第２の不
織布１３が上記正極１側に配置された多層構造とされる
。

上記第２の不織布１３は、第１図及び第２図に示す如く
、繊維芯体１４の表面に吸水能力を有する繊維１５がラ
ミネートされてなる。具体的には繊維芯体１４としては
ナイロン又はポリプロピレンを使用し、吸水能力を有す
る繊維１５としてはエチレンビニルアルコール共重合体 （−（ＣＨｚ−ＣＨｚ）　−−（ＣＨ！−ＣＩ）−−）
を使用した。

Ｈ また、ナイロン又はポリプロピレンとエチレンビニルア
ルコール共重合体との体積比は「１」とし、該エチレン
ビニルアルコール共重合体において、エチレンとビニル
アルコールの重合度の比ｍ／ｎは「１」とした。

第１表は本実施例のセパレータ３に使用されるセパレー
タ材質の仕様を比較例に使用したランダム配向ナイロン
不織布やランダム配向ポリプロピレン不織布の仕様と共
に示したものであり、第２表は第１表のセパレータ材質
を組み合わせて構成されるセパレータ３のサイクル寿命
（回）を示したものである０表中、Ｎｏ、１の微孔性ポ
リプロピレンフィルムは微孔性薄膜の一例であって、亜
鉛酸イオンがセパレータ内部に浸透するのを極力防止す
るために設けられている。またここでいう保液量（ｇ／
ｃｃ）とはセパレータの単位体積当り３０％ＫＯＨの保
液量（ｇ／ｃｃ）のことをいい、充放電によるサイクル
寿命は放電容量が初期容量の５０％となったときが限界
であるとした。尚、充電条件は３６０ｍＡ、５時間であ
り、放電は３６０ｍＡで電池電圧が１．０■に達するま
で行なった。

〔以下、余白〕

第一」−一表 第一」Ｌ−聚 第２表から明らかなように本発明のアルカリ亜鉛蓄電池
（Ａ−Ｈ）は、ナイロン或いはポリプロピレンの表面に
エチレンビニルアルコール共重合体をラミネートした繊
維（Ｎｏ、４．５，８．９）　　（第２の不織布）を正
極側に配置したので、単にナイロン或いはポリプロピレ
ンをランダム配向したもの（■〜Ｌ）に比しサイクル寿
命（回）が向上するのが確認された。蓋し、ランダム配
向された繊維においては、その空間率を増加させて保液
能力を高めるためには繊維の量を制限する必要性が生じ
るが、−太繊維の量を制限すると電解液の保持力が損な
われるという欠点があるため、自ずとその空間率には一
定の限界がある。従ってその保液能力にも限界があるた
め、サイクル寿命を所望の域まで向上させることが困難
である。これに対し本発明に係る第２の不織布は、第１
表に示す如（、保液能力に優れており、電解液（ＫＯＨ
水溶液）が該第２の不織布に吸収保持される割合が高（
なるため、亜鉛負極に接する第１の不織布の電解液量が
少な（なる、従って放電時に生じる亜鉛酸イオンの溶出
が抑制されるため、充電時における樹枝状結晶の生長が
防止される。しかも上記第２の不織布には吸水能力を有
する繊維、すなわち本実施例ではエチレンビニルアルコ
ール共重合体が含まれているので、長期に互って充分な
保液量の勾配を作り出すことができ、該電池のサイクル
寿命向上に寄与する。

また、ランダム配向した繊維を負極側に位置させた場合
（Ｍ−Ｑ）においては、電解液の吸収保持される割合が
正極に近づくため、保液勾配が小さくなり、亜鉛負極に
接する繊維の電解液量と正極に接する繊維の電解液量の
差が少なくなる。したがって、放電時における亜鉛酸イ
オンの溶出を抑制することができず、充電時に樹枝状結
晶が生長するため、サイクル寿命の向上を図ることがで
きない、これに対し本発明は一方向に配向した第１の不
織布を負極側に配置したので、作用の項で述べたように
負極側の上記第１の不織布の保液能力を低くすることが
でき、第１の不織布と第２の不織布との間で保液勾配が
形成され、該電池の長寿命化が達成される。

尚、本発明は上記実施例に限定されるものではなく要旨
を逸脱しない範囲において変更可能なことは勿論である
。たとえば、微孔性薄膜として上記実施例ではポリプロ
ピレンフィルムを使用したが、これに替えてポリエチレ
ンフィルム、ポリテトラフルオロエチレンフィルムやこ
れらのフィルム表面を界面活性剤で処理したり、アクリ
ル酸等をグラフト重合させたものを使用してもよい、第
１の不織布についても一方向に配向された繊維であるな
らばナイロン或いはポリプロピレンに限定されることは
なく、ポリアミド、ポリエステル。

ポリオレフィン、ビニロン、レーヨン等を単独又は数種
類組み合わせて使用するも自由である。また、正極の活
物質についてもニッケルに限定されず銀等他の酸化力を
存する金属であっても同様な目的を達成できることはい
うまでもない。

ｌ五至四果 以上詳述したように本発明のアルカリ亜鉛蓄電池は、上
記セパレータが、ｓｕｉが一方向に配向された第１の不
織布と、繊維芯体と該繊維芯体の表面にラミネートされ
る吸水能力を有する繊維とからなる第２の不織布とを含
む多層構造とされ、かつ上記第１の不織布が上記負極側
に配置されると共に、上記第２の不織布が上記正極側に
配置されたので、正極側と負極側との間で電解液に対す
る保液勾配を形成することができ、しかも亜鉛負極表面
の電解液量を長期に亙って制限することができる。した
がって、従来放電時に発生していた亜鉛酸イオンの溶出
が抑制される結果、充電時におけめ樹枝状結晶の生長が
防止され、電池寿命が飛躍的に向上するという顕著な効
果がある。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明に係る第２の不織布の一例を示す断面図
、第２図は第１図の正面図、第３図は本発明のアルカリ
亜鉛蓄電池の断面図である。 １・・・正極、２・・・負極、３・・・セパレータ、１
２・・・第１の不織布、１３・・・第２の不織布。 特　許　出　願　人　三洋電機株式会社第１図 第３図

Claims (2)

【特許請求の範囲】
1. （１）酸化力を有する金属化合物を活物質とする正極と
   、亜鉛を活物質とする負極と、正負両極間に介挿される
   セパレータと、電解液とを備えたアルカリ亜鉛蓄電池に
   おいて、 上記セパレータが、繊維を一方向に配向した第１の不織
   布と、繊維芯体と該繊維芯体の表面にラミネートされる
   吸水能力を有する繊維とからなる第２の不織布とを含む
   多層構造とされ、 さらに、上記第１の不織布が上記負極側に配置されると
   共に、上記第２の不織布が上記正極側に配置されたこと
   を特徴とするアルカリ亜鉛蓄電池。
2. （２）上記繊維芯体がナイロン又はポリプロピレンであ
   り、上記吸水能力を有する繊維がエチレンビニルアルコ
   ール共重合体であることを特徴とする特許請求の範囲第
   （１）項記載のアルカリ亜鉛蓄電池。