JP3235161B2 - ボタン型アルカリ電池 - Google Patents
ボタン型アルカリ電池Info
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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Description
関する。より詳しくは、負極剤と正極剤との間に介在す
るセパレータの積層構造に関する。
マンガン電池、ニッケル亜鉛電池等のアルカリ電池が、
様々な種類の卓上機器や携帯機器の電源として用いら
れ、一層の小型化及び高性能化が求められている。アル
カリ電池は、基本的に負極剤と正極剤とがセパレータに
より隔絶された構造を有しており、内部は電解液で満た
されている。両極部における電気化学反応の進行に伴な
って電解液のみがセパレータを介して両極間を移動でき
る様になってる。その為、電池特性はセパレータの性能
に大きく依存している。
に、積層構造のものが用いられている。これは、セロフ
ァン膜を基本とし表面及び裏面に種々の機能膜を組み合
せた構成となっている。機能膜としては、ポリエチレン
膜、不織布、紙等が用いられている。これらの材料を用
いたセパレータの積層構造としては以下に列挙するもの
が従来用いられている。即ち、ポリエチレン膜とセロフ
ァン膜とポリエチレン膜の3層ラミネート構成や、ポリ
エチレン膜とセロファン膜と不織布の3枚を組み合せた
構成や、ポリエチレン膜と第1のセロファン膜と第2の
セロファン膜と不織布の4枚を組み合せた構成等であ
る。
及び保液性に優れ、電気抵抗が小さく且つ銀イオン等の
正極活物質を還元する作用があるので、優れた透過抑制
機能を有するという利点がある。しかしながら、セロフ
ァン膜はセルロース系である為、減極剤等の酸化剤と接
触すると容易に酸化され劣化する。この為、正負極間の
イオンや分子の透過を起し易くなってしまうという欠点
がある。この欠点を補う為、一般に耐酸化性を有するポ
リエチレン膜がセロファン膜と積層され、少なくとも正
極側に対面する様に配置されている。このポリエチレン
膜はイオン交換性及び保水性を付与する為に、表面の改
質された材料を用いている。具体的には、放射線を用い
てアクリル酸又はメタクリル酸の様なカルボキシル基を
有するモノマーをグラフト重合させている。
ラフト率に大きく依存している。例えば、グラフト率が
大きくなると親水性が増し電気抵抗が小さくなる一方、
銀イオン等の陽極活物質に対する透過率が増し電池容量
の保存性が低下する。逆に、グラフト率が小さいと容量
保存性は向上するが膜の電気抵抗が大きくなり、閉路電
圧(以下CCVと表わす。Closed Circui
t Voltageの略である。)が低下する。この様
に、ポリエチレン膜のグラフト率、即ち電気抵抗の選定
が電池性能に大きく影響し極めて重要である。
グラフト重合したポリエチレン膜でラミネートした3層
構造のセパレータを使用する場合、従来正極側に面した
ポリエチレン膜と負極側に面したポリエチレン膜は同一
のグラフト率で表面処理されており同一の電気抵抗を有
していた。従って、グラフト率の比較的小さいポリエチ
レン膜を用いた場合には、電気抵抗が大きくなり容量保
存性が向上する一方、CCV特性が悪くなるという課題
あるいは問題点がある。他方、グラフト率の比較的高い
ポリエチレン膜を表裏両面に共通に用いると、電気抵抗
が小さくなる為CCV特性が向上する一方、容量保存性
が低下するという課題あるいは問題点がある。この様
に、従来CCV特性と容量保存性を両立させともに改善
する事が非常に困難であった。
題に鑑み、本発明はCCV特性と容量保存性とをともに
改善することのできる3層ラミネート構造を有するボタ
ン型アルカリ電池用セパレータを提供することを目的と
する。かかる目的を達成する為に以下の手段を講じた。
即ち、アルカリ電池の負極剤と正極剤との間に介在させ
るセパレータとして、アクリル酸又はメタクリル酸をグ
ラフト重合したグラフト率が比較的小さく電気抵抗が大
きい第1のポリエチレン膜と、セロファン膜と、グラフ
ト率が比較的大きく電気抵抗が比較的小さい第2のポリ
エチレン膜とをラミネートして一体成形したものを用い
た。そして、第1の電気抵抗が大きいグラフト重合ポリ
エチレン膜を正極剤側に配置するという手段を講じた。
具体的には、セパレータの第1のポリエチレン膜の電気
抵抗は、150〜500mΩ・cm2の範囲に設定し、
第2のポリエチレン膜の電気抵抗は100〜200mΩ
・cm2の範囲に設定する。さらに、封口板として、封
口パッキンを介して正極ケースと嵌合する端部におい
て、正極ケース側面方向、正極ケース底面方向、及び正
極ケース底面と反対方向の3ヶ所の屈曲部を有するもの
を用いた。
するポリエチレン膜の電気抵抗を大きくし、且つ負極剤
側に面するポリエチレン膜の電気抵抗を小さく設定し
た。これにより、アルカリ電池のCCV特性を低下させ
る事なく優れた容量保存性を得る事ができる。換言する
と、正極剤側のポリエチレン膜の電気抵抗を大きくし且
つ負極剤側のポリエチレン膜の電気抵抗を小さくする事
により、容量保存性を低下させる事なくCCV特性の優
れた電池を得る事ができる。
詳細に説明する。図1は本発明にかかるボタン型アルカ
リ電池の一実施例を示す模式的な断面図であって、本発
明を酸化銀電池SR616SW(外径6.8mm、高さ
1.6mm)に適用した例である。図示する様に、酸化銀
電池は負極剤1とこの負極剤1を収納する封口板2とを
備えている。この封口板2は負極端子を兼ねている。封
口板2には封口パッキン3を介して正極ケース4が嵌合
している。この封口パッキン3は例えばナイロン材料か
ら構成されており、封口板2からなる負極端子と正極ケ
ース4からなる正極端子とを電気的に絶縁している。正
極ケース4の内底部には酸化銀を主成分とするペレット
状の正極剤5が配置されている。この様に密封された電
池の内部には電解液が満たされる。本例では電解液とし
て苛性ソーダ水溶液を用いた。しかしながら、本発明は
必ずしもこれに限られるものではなく他のアルカリ水溶
液を用いる事ができる。又、本発明は酸化銀電池に限ら
れるものではなく、様々な種類の負極剤及び正極剤を用
いたアルカリ電池に適用可能である事はいうまでもな
い。
セパレータ6が介在している。このセパレータ6は、負
極剤1に接する第2ポリエチレン膜8と、正極剤5に接
する第1ポリエチレン膜7と両ポリエチレン膜によって
ラミネートされたセロファン膜9とからなる3層構造を
有している。
メタクリル酸をグラフト重合したものであり、グラフト
率が比較的小さな材料を用いている。この為電気抵抗が
比較的大きく、好ましくは150〜500mΩ・cm2 の
範囲に設定されている。又、第2ポリエチレン膜8もア
クリル酸又はメタクリル酸をグラフト重合した材料を用
いている。この場合、グラフト率の比較的大きな材料を
選択しており電気抵抗が比較的小さい。好ましくは、電
気抵抗は100〜200mΩ・cm2 の範囲に設定されて
いる。これら一対の第1ポリエチレン膜7及び第2ポリ
エチレン膜8をセロファン膜9に両面から重ね合わせ一
体成形する事により積層セパレータ6を得ている。
気抵抗値の下限を150mΩ・cm2に設定している。仮
に、第1ポリエチレン膜7の電気抵抗をこの下限値以下
に設定すると、銀イオンの透過量が著しく増してしまい
所望の容量保存性が得られにくい。又、本実施例では第
1ポリエチレン膜の電気抵抗の上限値を500mΩ・cm
2 に設定している。仮に、第1ポリエチレン膜の電気抵
抗をこの上限値を越えて設定すると、内部抵抗の増大に
より所望のCCV特性が得られない。
電気抵抗を100〜200mΩ・cm2 の範囲に設定して
いる。第2ポリエチレン膜の電気抵抗が低い程CCV特
性が向上する。しかしながら、アクリル酸又はメタクリ
ル酸を用いたグラフト重合により表面改質を行なった場
合、製造技術上電気抵抗を100mΩ・cm2 以下にする
のは困難である。この為、100mΩ・cm2 を第2ポリ
エチレン膜の電気抵抗の下限値とした。一方、上限値2
00mΩ・cm2 については一応の目安であり、内部抵抗
をできるだけ下げる事によりCCV特性が改善される。
の電気抵抗は、交流式電圧降下法(1kHz)により測定し
た。測定雰囲気温度は20±1℃に設定され、グラフト
重合ポリエチレン試料を40%KOH(比重1.400
±0.005)水溶液中に12時間以上浸漬した後取り
出して電気抵抗を測定した。
製して容量保存性及びCCV特性について評価を行なっ
た。なお比較の為、サンプルは発明品1種類と従来品2
種類について作製した。測定結果を説明する前に各サン
プルの内容を以下に説明する。
0mΩ・cm2 で厚み27μmのグラフト重合された第1
ポリエチレン膜と、厚み21μmのセロファン膜と、電
気抵抗100mΩ・cm2 で厚み27μmを有するグラフ
ト重合された第2ポリエチレン膜とをこの順にラミネー
トして一体成形したものをセパレータとして用い、図1
に示すボタン型アルカリ電池を作製した。なお、電気抵
抗が大きい第1のポリエチレン膜を正極側に配置してい
る。
150mΩ・cm2 で厚み27μmを有するグラフト重合
された第1ポリエチレン膜と、厚み21μmのセロファ
ン膜と、電気抵抗150mΩ・cm2 で厚み27μmを有
するグラフト重合された第2ポリエチレン膜とをこの順
にラミネートして一体成形したものをセパレータとして
用い、図1に示すボタン型アルカリ電池を作製した。こ
の従来品1は発明品に比較すると第1ポリエチレン膜が
低い電気抵抗を有しており、第2ポリエチレン膜が高い
電気抵抗を有している。従って、セパレータトータルと
しての電気抵抗は発明品と等しい。
200mΩ・cm2 で厚み27μmを有するグラフト重合
された第1ポリエチレン膜と、厚み21μmのセロファ
ン膜と、電気抵抗200mΩ・cm2 で厚み27μmを有
するグラフト重合された第2ポリエチレン膜とをこの順
にラミネートして一体成形したものをセパレータとして
用い、図1に示すボタン型アルカリ電池を作製した。こ
の従来品2は第2ポリエチレン膜が発明品サンプルより
高い電気抵抗を有しているとともに、第1ポリエチレン
膜の電気抵抗は発明品と等しい。従ってセパレータトー
タルとしては発明品より電気抵抗は高い。
存率を測定した結果を示すグラフである。横軸に保存日
数を取り縦軸に容量保存率を取っている。加速をかける
為サンプルを60℃の温度で保存した。又、終止電圧は
1.4Vとした。なお、放電負荷抵抗は68kΩのもの
を用いた。各測定値は10個のサンプルの平均値であ
る。グラフ中、カーブAが本発明品の測定結果を表わ
し、カーブBが従来品1の測定結果を表わし、カーブC
が従来品2の測定結果を表わしている。このグラフから
明らかな様に、低い電気抵抗の第1ポリエチレン膜から
なるセパレータを用いた従来品1は40日経過後容量保
存率が急激に低下している。これに対して、本発明品及
び従来品2は保存日数100日を越えても90%以上の
容量保存率を維持している。
フである。横軸に放電深度を取り縦軸にCCVを取って
いる。CCVの測定条件は23℃で2kΩの負荷抵抗を
用い5秒間とした。測定値は10個のサンプルの平均を
表わしている。図2のグラフと同様に、カーブAが発明
品を表わし、カーブBが従来品1を表わしカーブCが従
来品2を表わしている。このグラフから明らかな様に、
高い電気抵抗を有する第2ポリエチレン膜からなるセパ
レータを用いた従来品2はCCVが1.3V以下である
のに対して、発明品及び従来品1はCCVが1.3V以
上であった。
1と比較して、発明品は容量保存性において明らかに優
れ且つCCV特性は劣らない事が解る。又、従来品2に
比較すると、本発明品はCCV特性が優れているにもか
かわらず容量保存性が劣らない事が解る。この結果か
ら、CCV特性はセパレータの積層膜トータルの電気抵
抗に依存するとともに、容量保存性は正極剤側に配置さ
れた第1ポリエチレン膜の電気抵抗に依存する事が判明
した。この原因は、電気抵抗が大きいポリエチレン膜を
正極剤側に配置する事により銀イオンの透過量を少なく
でき、セロファン膜が銀イオンで破壊され難くなる為で
ある。即ち、正極剤側のポリエチレン膜の電気抵抗を大
きくし且つ負極剤側のポリエチレン膜の電気抵抗を小さ
くする事により、CCV特性を低下させる事なく容量保
存性に優れたアルカリ電池を提供する事ができる。又、
負極剤側のポリエチレン膜の電気抵抗を小さくする事に
より、容量保存性を低下させる事なくCCV特性の優れ
たアルカリ電池を提供する事ができる。
な構成を示す断面図である。
結果を示すグラフである。
結果を表わすグラフである。
Claims (1)
- 【請求項1】 負極剤と正極剤との間に介在させるセパ
レータとして、アクリル酸又はメタクリル酸をグラフト
重合したグラフト率が比較的小さく電気抵抗が大きい第
1のポリエチレン膜と、セロファン膜と、グラフト率が
比較的大きく電気抵抗が小さい第2のポリエチレン膜と
をラミネートして一体成形したものを用いるとともに、 上記第1の電気抵抗が大きいグラフト重合ポリエチレン
膜を正極剤側に配置し、且つ、上記セパレータの第1の
ポリエチレン膜の電気抵抗が150〜500mΩ・cm
2の範囲にあり、 上記第2のポリエチレン膜の電気抵抗が100〜200
mΩ・cm2の範囲にあり、 封口板が、封口パッキンを介して正極ケースと嵌合する
端部において、正極ケース側面方向、正極ケース底面方
向、及び正極ケース底面と反対方向の3ヶ所の屈曲部を
有することを特徴とするアルカリ電池。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03260292A JP3235161B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | ボタン型アルカリ電池 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP03260292A JP3235161B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | ボタン型アルカリ電池 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH05205718A JPH05205718A (ja) | 1993-08-13 |
JP3235161B2 true JP3235161B2 (ja) | 2001-12-04 |
Family
ID=12363412
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP03260292A Expired - Lifetime JP3235161B2 (ja) | 1992-01-22 | 1992-01-22 | ボタン型アルカリ電池 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3235161B2 (ja) |
Families Citing this family (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP4868566B2 (ja) * | 2004-10-25 | 2012-02-01 | 日立マクセルエナジー株式会社 | 酸化銀電池 |
-
1992
- 1992-01-22 JP JP03260292A patent/JP3235161B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JPH05205718A (ja) | 1993-08-13 |
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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