堿性蓄電池的制作方法
堿性蓄電池的制作方法
【專利摘要】本發明提供一種堿性蓄電池，該堿性蓄電池可在維持分割件的強度的同時實現高輸出。堿性蓄電池（1）具有正極（10）和負極（20）隔著分割件（30）卷繞的電極組，在堿性蓄電池（1）中，作為分割件（30），設置有第1分割件（31）和第2分割件（32），第1分割件（31）由實施了硫酸處理和電暈放電處理后的聚烯烴制無紡纖維布構成，第2分割件（32）由未實施親水處理的聚烯烴制無紡纖維布構成。
【專利說明】堿性蓄電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有特殊的分割件(separator)結構的堿性蓄電池。
【背景技術】
[0002]近年來，二次電池(蓄電池)的用途擴大，在個人計算機、便攜終端、電動汽車，混合動力汽車、電動自行車、電動工具等大范圍內使用。其中，以鎳氫蓄電池、鎳一鎘蓄電池為代表的堿性蓄電池在干電池型二次電池、面向混合動力汽車的大型蓄電池等各種用途中使用。然后，作為在這種堿性蓄電池中所使用的、將正極和負極分離而保持堿性蓄電池的分割件，一般使用由耐堿性優異的聚烯烴系纖維構成的無紡纖維布。
[0003]這種聚烯烴系纖維由于與堿性電解液的親水性遜色，因而需要實施親水性處理來提高親水性。因此，為了提高由聚烯烴系纖維構成的分割件與堿性電解液的親水性，對由聚烯烴系纖維構成的無紡纖維布實施硫酸處理(磺化處理)、氟處理、電暈放電處理、接枝聚合處理或者界面活性劑賦予等各種親水性處理，作為親水性優異的分割件使用。
[0004]磺化處理不僅具有親水性效果，而且具有蓄電池的自放電抑制效果，被視為有用的處理。然而，一般知道的是，當對分割件嚴格地進行了磺化處理時，對聚烯烴系纖維的損傷增多，強度和壽命特性下降。
[0005]并且，為了在減少每單位面積的重量的同時，提高遮蔽性，作為由聚烯烴系纖維構成的無紡纖維布的分割件，利用具有包含主纖維和極細纖維的結構的分割件。對于這樣的由主纖維和極細纖維構成的分割件，指出了由于磺化處理對極細纖維的損傷而很有可能引起蓄電池的內部電阻的上升或壽命退化。
[0006]并且，作為提高親水性的其它方法，還有將界面活性劑賦予給分割件的方法，然而指出了由于活性劑阻礙電極反應而使內部電阻上升，因而蓄電池的高輸出化變得困難。
[0007]而且已知作為提高親水性的其它方法，使用電暈放電處理。電暈放電處理對纖維的損傷也小，親水性的效果也好。特別是，已知通過進行將電暈放電處理和磺化處理組合的處理，能夠制造提高了自放電抑制、輸出特性、壽命特性的蓄電池(參照專利文獻I)。
[0008]并且，伴隨近年來的蓄電池的高容量化，分割件的厚度降低要求提高，然而當通過使分割件變薄的設計而使電極組的極間距離變短時(特別是在海綿金屬式正極的情況下)，由于極板的毛刺或裂紋而使內部短路增加。作為對策，有必要提高分割件的纖維密度，或者使分割件變厚，然而結果是與高輸出化的要求相悖。
[0009]在這樣的流程中，還提出了這樣的技術:通過將兩種分割件組合使用，提供一種電池特性優異、不會發生短路、壽命長的堿性蓄電池。在本技術中，使用通過硫酸處理(磺化處理)被賦予了親水性的第I分割件、和不通過硫酸處理而被賦予了親水性的第2分割件(參照專利文獻2)。
[0010]在先技術文獻
[0011]【專利文獻1】日本特開平7- 134979號公報
[0012]【專利文獻2】日本特開2004- 031293號公報[0013]根據專利文獻I記載的方法，能夠提高自放電抑制等的蓄電池特性。然而，由于在使用本文獻的技術的分割件制造過程中使用磺化處理，因而難以認定的是，應對蓄電池的進一步的高輸出化要求，確保充分的強度來響應分割件的進一步的厚度降低、內部短路防止。
[0014]并且，根據專利文獻2記載的方法，能夠提供可確保強度、防止內部短路的分割件。然而，由于在減少每單位面積的重量的同時提高遮蔽性，因此組合主纖維和極細纖維而制造第I分割件的情況下，僅通過磺化處理很難確保親水性，很難實現進一步的高輸出和長壽命。
【發明內容】
[0015]本發明的目的是提供一種在確保分割件強度的同時、實現高輸出、長壽命的堿性蓄電池。
[0016]本發明的堿性蓄電池，其具有正極和負極隔著分割件被卷繞的電極組，其中，所述堿性蓄電池具有正極和負極隔著分割件被卷繞的電極組，其中，作為所述分割件，具有第I分割件和第2分割件，所述第I分割件由實施了硫酸處理和電暈放電處理后的聚烯烴制無紡纖維布構成，所述第2分割件由未實施親水處理的聚烯烴制無紡纖維布構成。
[0017]作為本發明的一個方式，例如所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞開始部的內側和外側。
[0018]作為本發明的一個方式，例如所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞結束部的外側。
[0019]作為本發明的一個方式，例如所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞開始部的內側和外側，而且覆蓋正極的卷繞結束部的外側。
[0020]作為本發明的一個方式，例如所述第I分割件由使用聚烯烴系粘合纖維的主纖維和使用高強度聚丙烯的極細纖維構成。
[0021]作為本發明的一個方式，例如所述第I分割件的硫酸處理的程度針對由下述的計算式表示的值處于1.5X10 —3?3.5X10 —3的范圍內，其中，硫酸處理度=(分割件中的SO4量(g) / SO4式量)/ (分割件重量(g) X3 / (丙烯分子量))。
[0022]作為本發明的一個方式，例如在覆蓋所述正極的卷繞開始部的內側和外側的第2分割件中，該第2分割件的從正極的卷繞開始部起的長度被設定在5?30mm的范圍內。
[0023]根據本發明，能夠提供一種通過第I和第2分割件來確保分割件強度的同時，實現高輸出、長壽命的堿性蓄電池。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是示出本發明的一實施方式的堿性蓄電池的內部結構的立體圖。
[0025]圖2是實施方式的堿性蓄電池中的電極組的卷繞開始部分的截面圖。
[0026]圖3是實施方式的堿性蓄電池中的電極組的卷繞結束部分的截面圖。
[0027]圖4是示出主纖維和極細纖維相互交織的狀態的分割件的放大照片圖。
[0028]圖5是示出與實施例和比較例的電池特性相關的實驗結果的表。
[0029]標號說明[0030]1:堿性蓄電池；2:金屬制外裝罐；3:正極側蓋；4:負極側蓋；5:安全閥；8:墊圈；10:正極；20:負極；30:分割件；31 --第I分割件；32:第2分割件。
【具體實施方式】
[0031 ] 以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施方式。
[0032]圖1是示出本發明的一實施方式的作為堿性蓄電池的鎳氫電池的內部結構的圖。本實施方式示出圓筒型電池的例子，但是本發明不限定于鎳氫電池，也能夠應用于其它類型的電池。
[0033]堿性蓄電池I的外形形狀由金屬制外裝罐2、正極側蓋3和負極側蓋4構成。在圓筒狀的金屬制外裝罐2的兩端裝設有具有正極端子3a的正極側蓋3和具有負極端子4a的負極側蓋4，在由這些部件形成的內部空間內收納有安全閥5、墊圈8、正極10、負極20、分割件30等部件。
[0034]安全閥5是在對堿性蓄電池I的內部空間內施加一定值以上的壓力時被打開，執行釋放壓力的作用的部件，墊圈8是防止電解液等內部液體泄漏的部件。這些部件的種類不作特別限定。
[0035]本實施方式的堿性蓄電池I呈現圓筒型的外觀，板狀的正極10和板狀的負極20隔著無紡纖維布制的分割件30卷繞成渦卷狀，配置在堿性蓄電池I的內部空間內。在鎳氫電池的情況下，通過例如將氫氧化鎳等的活性物質埋入到預定的基板等內而構成正極10。特別是海綿金屬式(SME =Sponge Metal)的正極是通過以多孔質的海綿狀的金屬作為保持體在孔中填充活性物質而構成的，然而正極10的種類不作特別限定。負極20是通過例如將公知的儲氫合金的微粉 末涂布在金屬多孔板上而構成的，然而負極20的種類也不作特別限定。
[0036]圖2是發明的一實施方式的電極組的卷繞開始部分的截面圖，圖3是本發明的一實施方式的電極組的卷繞結束部分的截面圖。電極組意味著通過被卷繞而成為電極(包含正極10和負極20)的層疊體的多個層。換句話說，圖2相當于堿性蓄電池I的圓形截面的中心附近的放大圖，圖3相當于堿性蓄電池I的圓形截面的最外側中的電極組和分割件30的端部附近的放大圖。然后，在本實施方式中，分割件30包含第I分割件31和第2分割件32。另外，上述的層數即正極10和負極20的卷繞次數不作特別限定。
[0037]在本實施方式中，第I分割件31由實施了硫酸處理(磺化處理)和電暈放電處理后的聚烯烴制無紡纖維布構成。特別是在本實施方式中，第I分割件31由使用聚烯烴系粘合纖維的主纖維和使用高強度聚丙烯的極細纖維構成。圖4是示出實施方式的第I分割件31的放大照片圖，倍率是500倍，是使用掃描型電子顯微鏡拍攝的照片。從該放大照片圖可知，使用聚烯烴系粘合纖維的主纖維31a和使用高強度聚丙烯的極細纖維31b相互交織而構成。
[0038]制作第I分割件31時的硫酸處理和電暈放電處理的順序不作特別限定，然而電暈當時間經過時放電處理的效果下降，因而一般在硫酸處理后實施電暈放電處理。硫酸處理一般是通過發煙硫酸，使親水性的磺酸基附著在纖維表面的處理，然而其詳細方式不作特別限定。并且，電暈放電處理是使有親水性的極性基生成在纖維表面的處理，然而其詳細方式不作特別限定。通過將硫酸處理和電暈放電處理并用，有效地提高第I分割件31的親水性，能夠制造提高了自放電抑制、輸出特性、壽命特性的蓄電池。
[0039]另外，當對第I分割件31進行硫酸處理時，以由下述的計算式表示的值即硫酸處理度優選為1.5X 10 —3?3.5X 10 —3的范圍的方式進行硫酸處理。
[0040]硫酸處理度=(分割件中的S O 4量(g ) / S O 4式量)/ (分割件重量(g)X3 /(丙烯分子量))。
[0041]上述硫酸處理度的式是表現了分割件中的磺基的量的式。當硫酸處理度的值過低時，很有可能不能充分得到自放電性能。并且，當過高時，纖維的損傷變大，遮蔽性下降，壽命特性下降，不僅如此，還很有可能過剩的磺基阻礙電池反應，輸出特性也下降。
[0042]第2分割件32由未實施如硫酸處理、電暈放電處理、界面活性劑賦予、等離子體處理、氟氣處理、丙烯酸接枝聚合處理等親水處理的聚烯烴制無紡纖維布構成。第2分割件32以確保強度和壽命為目的，與第I分割件31不同，不需要對原料的聚烯烴制無紡纖維布實施一切親水處理。
[0043]在本實施方式中，作為分割件30，使用實施了硫酸處理和電暈放電處理的第I分割件31和未實施親水處理的第2分割件32。根據該結構，可在提高堿性蓄電池I的輸出性能的同時，實現適合實用的強度和成本抑制。
[0044]如圖2所示，在本實施方式中，第2分割件32覆蓋正極10的卷繞開始部的內側面IOa和外側面10b。內側面IOa是位于圓形截面的中心側的正極10的面，外側面IOb是位于圓形截面的最外層側的正極10的面。而且，第2分割件32也覆蓋正極10的卷繞開始部的端面10c。換句話說，第2分割件32在覆蓋正極10的卷繞開始部的端部的同時，與其兩側的第I分割件31相接。因此，在正極10的卷繞開始部的端部中，第I分割件31和第2分割件32的二層介于正極10和負極20之間。
[0045]并且，如圖3所示，第2分割件32覆蓋正極10的卷繞結束部的外側10b。換句話說，第2分割件32覆蓋正極10的卷繞結束部的端部的外側。因此，在正極10的卷繞結束部的端部中，第I分割件31和第2分割件32的二層介于正極10的外側和負極20之間。
[0046]正極10和負極20的卷繞開始部是容易發生極板的毛刺和裂紋的部分，卷繞結束部是容易發生極板的毛刺的部分，然而如圖2和圖3所示，通過實用兩種分割件，能夠確保強度，并抑制內部短路的發生。由于第2分割件32未實施如硫酸處理的親水處理，因而可容易確保強度。無需一定采用圖2和圖3的雙方的結構，卷繞開始部可以采用圖2的結構，卷繞結束部的結構可以采用與圖3不同的其它結構。反之，卷繞結束部可以采用圖3的結構，卷繞開始部的結構可以采用與圖2不同的其它結構。當然，第2分割件32不限定于僅卷繞開始部和卷繞結束部，還可以配置在其它部分內，也可以配置在從卷繞開始部到卷繞結束部之間的全部區域內。
[0047]特別是由于部分地(僅卷繞開始部和/或卷繞結束部)使用第2分割件32，因而能夠在避免由未實施親水處理而引起的電解液的保持力不足的各種缺點的同時，確保充分實用的輸出特性、強度和壽命。如上所述，在本實施方式中，由于部分地使用第2分割件32，因而可抑制作為整體的分割件的厚度變大、作為蓄電池的輸出下降、成本的上升。并且，特別是通過在容易發生極板的毛刺和裂紋的卷繞開始部和卷繞結束部配置第2分割件32，還有效地實現高強度、長壽命、內部短路的防止。特別是通過親水性高的第I分割件31與雖然親水性低但是強度優異的第2分割件32的組合，能夠得到總平衡優異的蓄電池。[0048]并且，在本實施方式中，如圖2所示，第2分割件32的卷繞開始部的卷繞方向的長度、正確地說外側面IOb中的長度LI和內側面IOa中的長度L2被設定在從正極10的卷繞開始部(端面IOc)起5?30mm的范圍內。換句話說，在卷繞開始部中，第2分割件32的長度被設定為最短5_、最長30_。通過設定在這樣的范圍內，能夠得到關于高輸出、高強度、成本抑制等的要素確保平衡的、理想的堿性蓄電池I。關于長度LI和長度L2的大小關系，在圖2的例子中為LI > L2，然而既可以是LI = L2，也可以是LI < L2。另外，在實施方式中，第I分割件31和第2分割件32相互壓縮的狀態下存在于卷繞開始部和卷繞結束部。可以去除第I分割件31的一部分，并在去除的部分內埋入第2分割件32，第I分割件31和第2分割件32的重合方法不作特別限定。
[0049]如上所述，作為構成第I分割件31和第2分割件32的纖維，選擇了聚烯烴系纖維。作為所使用的聚烯烴，列舉了聚乙烯和聚丙烯等，然而不作特別限定。另外，第I分割件31和第2分割件32的厚度優選被設定在0.1Omm?0.20mm的范圍內，但厚度可以適當地設定。而且，第I分割件31和第2分割件32的每單位面積的重量優選被設定在45g/m2?75g/m2的范圍內，但不作特別限定。
[0050]第I分割件31中的主纖維的直徑優選是5 μ m以上，極細纖維的直徑優選是2 μ m以下。第2分割件32也可以使用與第I分割件31相同的纖維來形成，然而不一定需要極細纖維31b，可選擇任意的聚烯烴纖維。
[0051 ] 以下，對實施例和比較例進行說明。
[0052][實施例1]
[0053](分離器的制作)
[0054]使用公知方法制作了將聚烯烴系粘合纖維、高強度聚丙烯纖維用作材料，適量配合極細纖維的每單位面積的重量為65g/m2的分割件。該分割件為第2分割件。
[0055]另外，以由下述的計算式表示的值為2.5X10 —3的方式，使用公知方法對該分割件進行了硫酸處理。
[0056]硫酸處理度=(分割件中的SO4量(g) / SO4式量)/ (分割件重量(g)X3 / (丙烯分子量))
[0057]而且，對于按上述制作的分割件，使用公知方法制造了通過電暈放電處理進行了表面改性的分割件。將該分割件作為第I分割件。
[0058](正極的制作)
[0059]以氫氧化鎳粉末作為活性物質，加入作為添加劑的鈷化合物和稀土類氧化物，與增稠劑、粘合劑、純水一起混合并制作正極合劑膏。將該正極合劑膏向作為芯劑的海綿金屬式(SME:Sponge Metal)多孔體填充、干燥并加壓到預定厚度之后,切斷成預定尺寸,制作具有6000mAh的理論容量的SME式正極。
[0060](負極的制作)
[0061]以儲氫合金粉末作為活性物質，加入作為添加劑的乙炔黑和稀土類氧化物，與增稠劑、粘合劑、純水一起混合并制作負極合劑膏。將該負極合劑膏涂敷在作為芯劑的穿孔金屬上、干燥并加壓到預定厚度之后，切斷成預定尺寸，制作具有9000mAh的理論容量的負極。
[0062](電極組的制作)[0063]準備按上述制作的第I分割件、第2分割件以及正極、負極，如圖2所示，以第2分割件的卷繞開始部的卷繞方向的長度LI和L2為從正極的卷繞開始起IOmm的方式，并且，如圖3所示，第2分割件以覆蓋正極的卷繞結束部的外側的方式卷繞成渦卷狀，制作電極組。
[0064](鎳氫電池的制作)
[0065]在按上述制作的電極組的平面部分別焊接正極集電體和負極集電體。然后插入到兼作負極端子的外裝罐內之后，將由比重是1.26的氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰構成的堿性電解液以2.4ml/Ah的比例對于正極容量注入，制作鎳氫電池。將該電池作為實施例1。
[0066][實施例2]
[0067]與實施例1相比，除了第I分割件的硫酸處理度為1.0X10 —3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例2。
[0068][實施例3]
[0069]將與實施例1相比，除了第I分割件的硫酸處理度為1.5X10 —3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例3。
[0070][實施例4]
[0071]與實施例1相比，除了第I分割件的硫酸處理度為3.5X 10一3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例4。
[0072][實施例5]
[0073]與實施例1相比，除了第I分割件的硫酸處理度為4.0X 10 —3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例5。
[0074][實施例6]
[0075]與實施例1相比，除了未配置卷繞開始部的第2分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例6。
[0076][實施例7]
[0077]與實施例1相比，除了未配置卷繞結束部的第2分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例7。
[0078][實施例8]
[0079]與實施例1相比，除了第2分割件的卷繞開始部的卷繞方向的長度LI和L2為從正極的卷繞開始起5_以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例8。
[0080][實施例9]
[0081]與實施例1相比，除了第2分割件的卷繞開始部的卷繞方向的長度LI和L2為從正極的卷繞開始起20mm以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例9。
[0082][實施例10]
[0083]與實施例1相比，除了第2分割件的卷繞開始部的卷繞方向的長度LI和L2為從正極的卷繞開始起30mm以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例10。
[0084][實施例11]
[0085]與實施例1相比，除了將聚烯烴系粘合纖維用作材料、使用未配合極細纖維的第I分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例11。
[0086][比較例I][0087]與實施例1相比，除了對第I分割件僅實施硫酸處理、未配置卷繞開始部和卷繞結束部的第2分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為比較例I。
[0088][比較例2]
[0089]與實施例1相比，除了對第I分割件僅實施電暈放電處理、未配置卷繞開始部和卷繞結束部的第2分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為比較例2。
[0090][比較例3]
[0091]與實施例1相比，除了未配置卷繞開始部和卷繞結束部的第2分割件以外，與實施例I同樣地制作的鎳氫電池作為比較例3。
[0092][比較例4]
[0093]與實施例1相比，除了第2分割件也與第I分割件同樣地將硫酸處理度設定為
2.5X10 —3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為比較例4。
[0094]將以上的各電池放置24小時后，在25°C空氣下進行以下所示的第一次充放電和活性化充放電，之后進行各種評 價。圖5示出結果。
[0095]第一次充放電條件:
[0096]充電…600mA下15小時(充電后放置I小時)
[0097]放電…1200mA下直到達到1.0V
[0098]活性化充放電條件:
[0099]充電…6500mA下I小時
[0100]放電…6000mA下直到達到1.0V
[0101]這些重復10次。
[0102](內部電阻試驗)
[0103]充電后進行以下所示的4種放電。
[0104]充電…3000mA下放電I小時…6000mA下20秒，停止5分鐘，充電
[0105]…6000mA下20秒，停止5分鐘
[0106]放電…18000mA下20秒，停止5分鐘，充電…18000mA下20秒，停止5分鐘
[0107]放電…36000mA下20秒，停止5分鐘，充電…36000mA下20秒，停止5分鐘
[0108]放電…60000mA下20秒，停止5分鐘，充電…60000mA下20秒，停止5分鐘
[0109]讀取該4種放電中的10秒后的電壓下降量Va，將該Va除以各電流值，由此計算DCIR (內部電阻值)，在圖5中記載將實施例1的電池的DCIR設定為I時的比率，作為輸出特性的指標。
[0110](壽命試驗)
[0111]進行了以下所示的充電、停止、放電。
[0112]充電…在25°C空氣下，3000mA下1.6小時。
[0113]停止…在65°C空氣下，2星期。
[0114]放電…在25°C空氣下，2000mA下直到達到1.0V。
[0115]重復該充電、停止、放電，在放電時的容量達到初期的60%之前的期間為電池的壽命期間。在圖5中記載將實施例1的壽命期間設定為I時的比率，作為壽命特性的指標。
[0116](自放電試驗)
[0117]充電…在25°C空氣下，3000mA下1.6小時。[0118]停止…在45°C空氣下，10天。
[0119]放電…在25°C空氣下，2000mA下直到達到1.0V。
[0120]將此時的放電容量作為自放電特性的指標，圖5示出將實施例1的殘留容量設定為I時的比率。
[0121](微小短路發生評價)
[0122]進行以下所示的充電。
[0123]充電…在25°C空氣下，3000mA下1.6小時。
[0124]之后，浸潰在液體氮中10分鐘，在正極、負極間施加500V的電壓，將可確認導通的電池判斷為微小短路發生，作為微小短路發生度的指標。圖5示出將實施例1的微小短路發生度設定為I時的指標。
[0125](實施例與比較例的比較)
[0126]圖5是示出與上述的實施例和比較例的電池特性相關的實驗結果的表。如上所述，有關蓄電池的電池特性，從I)輸出特性、2)壽命特性、3)自放電特性、4)微小短路發生度這四個觀點作了比較。
[0127]從圖5的結果可以理解，關于實施例的鎳氫電池的全部觀點，得到了平衡良好的特性，然而關于比較例 的鎳氫電池，與實施例的相比微小短路發生得多。
[0128]通過增大第I分割件的厚度和每單位面積的重量，即使沒有第2分割件也能抑制微小短路發生，然而在該情況下，極板的尺寸變短，DCIR變高，因而與輸出特性的并存變得困難。
[0129]關于硫酸處理度，在實施例2的減少到1.0X 10 —3的情況下，雖然不是極端，但是發現自放電特性的下降。并且，在實施例5的增高到4.0X 10 —3的情況下，分割件對纖維的損傷變大，雖然不是極端，但是發現壽命特性的下降。并且，由于過剩地存在磺基，因而阻礙電極反應，引起DCIR的增加。
[0130]因此，可以考慮硫酸處理度在1.5X10 —3~3.5X10 —3的范圍內進行處理。
[0131]從實施例6和7的結果看出，第2分割件無論僅卷繞結束，還是僅卷繞開始，都能得到微小短路發生度的效果，然而具有雙方可進一步抑制微小短路發生度。
[0132]在第2分割件的從正極的卷繞開始部起的長度是5mm以下的情況下，不能充分保護容易發生裂紋的部位，因而雖然不是極端，但是微小短路發生的抑制效果變小。而且，第2分割件越長，就越增加電極反應電阻，因而可以考慮第2分割件的正極的卷繞開始部的長度被設定為5mm~30mm的范圍。
[0133]從實施例11的結果看出，對第I分割件不配合極細纖維的情況下，雖然不是極端，但是遮蔽性變得不充分，即使在實施了硫酸處理和電暈放電處理的情況下，壽命特性也下降，微小短路發生度也稍微變高。在未實施硫酸處理或電暈放電處理的情況下，不用說也可以知道壽命特性進一步下降。
[0134]在比較例I~3中，由于未設置第2分割件，因而微小短路發生度顯著變高。
[0135]而且，在對第I分割件僅實施了硫酸處理的比較例I的情況下，由于電解液向分割件的浸透變得不充分，因而不僅輸出特性下降，而且壽命特性也下降。
[0136]在對第I分割件僅實施了電暈放電處理的比較例2的情況下，由于不存在磺基，因而自放電特性顯著下降，伴隨于此，也引起壽命特性的下降。[0137]在對第I分割件實施了硫酸處理和電暈放電處理的比較例3的情況下，由于不保護容易引起微小短路的部分的影響，引起壽命特性的下降。
[0138]因此，為了得到一并具有微小短路抑制、高的輸出特性以及優異的壽命特性的堿性蓄電池，必不可少的是對第I分割件實施硫酸處理和電暈放電處理，并配置不實施親水處理的第2分割件。
[0139]并且，在如比較例4那樣對第2分割件進行了硫酸處理的情況下，與沒有第2分割件的其它比較例相比得到微小短路發生度的抑制效果，然而由于硫酸處理而使分割件的強度下降，因而抑制了效果。本次示出了進行硫酸處理的結果，然而對于其它親水處理也得到相同的傾向。因此，第2分割件無需進行親水處理。
[0140]另外，本發明在不脫離本發明的宗旨以及范圍的情況下，根據說明書的記載以及公知技術，由本行業人員進行各種變更和應用，這也是本發明預定的內容。包含在要求保護的范圍內。并且，在不脫離發明宗旨的范圍內，可以任意組合上述實施方式中的各構成要素。
[0141]產業上的可利用性
[0142]根據本發明，提供了一種可在維持分割件的強度的同時，實現高輸出的堿性蓄電池，期待在各種領域中進一步實施的可能性和便利性的提高。
【權利要求】
1.一種堿性蓄電池，其具有正極和負極隔著分割件被卷繞的電極組，其中， 作為所述分割件，具有第I分割件和第2分割件，所述第I分割件由實施了硫酸處理和電暈放電處理后的聚烯烴制無紡纖維布構成，所述第2分割件由未實施親水處理的聚烯烴制無紡纖維布構成。
2.根據權利要求1所述的堿性蓄電池，其中， 所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞開始部的內側和外側。
3.根據權利要求1所述的堿性蓄電池，其中， 所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞結束部的外側。
4.根據權利要求1所述的堿性蓄電池，其中， 所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞開始部的內側和外側，且覆蓋正極的卷繞結束部的外側。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的堿性蓄電池，其中， 所述第I分割件由使用聚烯烴系粘合纖維的主纖維和使用高強度聚丙烯的極細纖維構成。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的堿性蓄電池，其中， 所述第I分割件的硫酸處理的程度針對由下述的計算式表示的值處于1.5X10 —3?3.5X10 —3的范圍內，其中， 硫酸處理度=(分割件中的SO4量化)/ SO4式量)/ (分割件重量(g)X3 / (丙烯分子量))。
7.根據權利要求2或4所述的堿性蓄電池，其中， 在覆蓋所述正極的卷繞開始部的內側和外側的第2分割件中，該第2分割件的從正極的卷繞開始部起的長度被設定在5?30_的范圍內。
【文檔編號】H01M10/24GK103996882SQ201310704210
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年2月14日
【發明者】川勝徹, 稻石一弘, 服部洋平, 高橋則雅 申請人:湘南科力遠能源株式會社
【專利摘要】本發明提供一種堿性蓄電池，該堿性蓄電池可在維持分割件的強度的同時實現高輸出。堿性蓄電池（1）具有正極（10）和負極（20）隔著分割件（30）卷繞的電極組，在堿性蓄電池（1）中，作為分割件（30），設置有第1分割件（31）和第2分割件（32），第1分割件（31）由實施了硫酸處理和電暈放電處理后的聚烯烴制無紡纖維布構成，第2分割件（32）由未實施親水處理的聚烯烴制無紡纖維布構成。
【專利說明】堿性蓄電池
【技術領域】
[0001]本發明涉及具有特殊的分割件(separator)結構的堿性蓄電池。
【背景技術】
[0002]近年來，二次電池(蓄電池)的用途擴大，在個人計算機、便攜終端、電動汽車，混合動力汽車、電動自行車、電動工具等大范圍內使用。其中，以鎳氫蓄電池、鎳一鎘蓄電池為代表的堿性蓄電池在干電池型二次電池、面向混合動力汽車的大型蓄電池等各種用途中使用。然后，作為在這種堿性蓄電池中所使用的、將正極和負極分離而保持堿性蓄電池的分割件，一般使用由耐堿性優異的聚烯烴系纖維構成的無紡纖維布。
[0003]這種聚烯烴系纖維由于與堿性電解液的親水性遜色，因而需要實施親水性處理來提高親水性。因此，為了提高由聚烯烴系纖維構成的分割件與堿性電解液的親水性，對由聚烯烴系纖維構成的無紡纖維布實施硫酸處理(磺化處理)、氟處理、電暈放電處理、接枝聚合處理或者界面活性劑賦予等各種親水性處理，作為親水性優異的分割件使用。
[0004]磺化處理不僅具有親水性效果，而且具有蓄電池的自放電抑制效果，被視為有用的處理。然而，一般知道的是，當對分割件嚴格地進行了磺化處理時，對聚烯烴系纖維的損傷增多，強度和壽命特性下降。
[0005]并且，為了在減少每單位面積的重量的同時，提高遮蔽性，作為由聚烯烴系纖維構成的無紡纖維布的分割件，利用具有包含主纖維和極細纖維的結構的分割件。對于這樣的由主纖維和極細纖維構成的分割件，指出了由于磺化處理對極細纖維的損傷而很有可能引起蓄電池的內部電阻的上升或壽命退化。
[0006]并且，作為提高親水性的其它方法，還有將界面活性劑賦予給分割件的方法，然而指出了由于活性劑阻礙電極反應而使內部電阻上升，因而蓄電池的高輸出化變得困難。
[0007]而且已知作為提高親水性的其它方法，使用電暈放電處理。電暈放電處理對纖維的損傷也小，親水性的效果也好。特別是，已知通過進行將電暈放電處理和磺化處理組合的處理，能夠制造提高了自放電抑制、輸出特性、壽命特性的蓄電池(參照專利文獻I)。
[0008]并且，伴隨近年來的蓄電池的高容量化，分割件的厚度降低要求提高，然而當通過使分割件變薄的設計而使電極組的極間距離變短時(特別是在海綿金屬式正極的情況下)，由于極板的毛刺或裂紋而使內部短路增加。作為對策，有必要提高分割件的纖維密度，或者使分割件變厚，然而結果是與高輸出化的要求相悖。
[0009]在這樣的流程中，還提出了這樣的技術:通過將兩種分割件組合使用，提供一種電池特性優異、不會發生短路、壽命長的堿性蓄電池。在本技術中，使用通過硫酸處理(磺化處理)被賦予了親水性的第I分割件、和不通過硫酸處理而被賦予了親水性的第2分割件(參照專利文獻2)。
[0010]在先技術文獻
[0011]【專利文獻1】日本特開平7- 134979號公報
[0012]【專利文獻2】日本特開2004- 031293號公報[0013]根據專利文獻I記載的方法，能夠提高自放電抑制等的蓄電池特性。然而，由于在使用本文獻的技術的分割件制造過程中使用磺化處理，因而難以認定的是，應對蓄電池的進一步的高輸出化要求，確保充分的強度來響應分割件的進一步的厚度降低、內部短路防止。
[0014]并且，根據專利文獻2記載的方法，能夠提供可確保強度、防止內部短路的分割件。然而，由于在減少每單位面積的重量的同時提高遮蔽性，因此組合主纖維和極細纖維而制造第I分割件的情況下，僅通過磺化處理很難確保親水性，很難實現進一步的高輸出和長壽命。
【發明內容】
[0015]本發明的目的是提供一種在確保分割件強度的同時、實現高輸出、長壽命的堿性蓄電池。
[0016]本發明的堿性蓄電池，其具有正極和負極隔著分割件被卷繞的電極組，其中，所述堿性蓄電池具有正極和負極隔著分割件被卷繞的電極組，其中，作為所述分割件，具有第I分割件和第2分割件，所述第I分割件由實施了硫酸處理和電暈放電處理后的聚烯烴制無紡纖維布構成，所述第2分割件由未實施親水處理的聚烯烴制無紡纖維布構成。
[0017]作為本發明的一個方式，例如所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞開始部的內側和外側。
[0018]作為本發明的一個方式，例如所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞結束部的外側。
[0019]作為本發明的一個方式，例如所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞開始部的內側和外側，而且覆蓋正極的卷繞結束部的外側。
[0020]作為本發明的一個方式，例如所述第I分割件由使用聚烯烴系粘合纖維的主纖維和使用高強度聚丙烯的極細纖維構成。
[0021]作為本發明的一個方式，例如所述第I分割件的硫酸處理的程度針對由下述的計算式表示的值處于1.5X10 —3?3.5X10 —3的范圍內，其中，硫酸處理度=(分割件中的SO4量(g) / SO4式量)/ (分割件重量(g) X3 / (丙烯分子量))。
[0022]作為本發明的一個方式，例如在覆蓋所述正極的卷繞開始部的內側和外側的第2分割件中，該第2分割件的從正極的卷繞開始部起的長度被設定在5?30mm的范圍內。
[0023]根據本發明，能夠提供一種通過第I和第2分割件來確保分割件強度的同時，實現高輸出、長壽命的堿性蓄電池。
【專利附圖】
【附圖說明】
[0024]圖1是示出本發明的一實施方式的堿性蓄電池的內部結構的立體圖。
[0025]圖2是實施方式的堿性蓄電池中的電極組的卷繞開始部分的截面圖。
[0026]圖3是實施方式的堿性蓄電池中的電極組的卷繞結束部分的截面圖。
[0027]圖4是示出主纖維和極細纖維相互交織的狀態的分割件的放大照片圖。
[0028]圖5是示出與實施例和比較例的電池特性相關的實驗結果的表。
[0029]標號說明[0030]1:堿性蓄電池；2:金屬制外裝罐；3:正極側蓋；4:負極側蓋；5:安全閥；8:墊圈；10:正極；20:負極；30:分割件；31 --第I分割件；32:第2分割件。
【具體實施方式】
[0031 ] 以下，參照【專利附圖】
【附圖說明】本發明的實施方式。
[0032]圖1是示出本發明的一實施方式的作為堿性蓄電池的鎳氫電池的內部結構的圖。本實施方式示出圓筒型電池的例子，但是本發明不限定于鎳氫電池，也能夠應用于其它類型的電池。
[0033]堿性蓄電池I的外形形狀由金屬制外裝罐2、正極側蓋3和負極側蓋4構成。在圓筒狀的金屬制外裝罐2的兩端裝設有具有正極端子3a的正極側蓋3和具有負極端子4a的負極側蓋4，在由這些部件形成的內部空間內收納有安全閥5、墊圈8、正極10、負極20、分割件30等部件。
[0034]安全閥5是在對堿性蓄電池I的內部空間內施加一定值以上的壓力時被打開，執行釋放壓力的作用的部件，墊圈8是防止電解液等內部液體泄漏的部件。這些部件的種類不作特別限定。
[0035]本實施方式的堿性蓄電池I呈現圓筒型的外觀，板狀的正極10和板狀的負極20隔著無紡纖維布制的分割件30卷繞成渦卷狀，配置在堿性蓄電池I的內部空間內。在鎳氫電池的情況下，通過例如將氫氧化鎳等的活性物質埋入到預定的基板等內而構成正極10。特別是海綿金屬式(SME =Sponge Metal)的正極是通過以多孔質的海綿狀的金屬作為保持體在孔中填充活性物質而構成的，然而正極10的種類不作特別限定。負極20是通過例如將公知的儲氫合金的微粉 末涂布在金屬多孔板上而構成的，然而負極20的種類也不作特別限定。
[0036]圖2是發明的一實施方式的電極組的卷繞開始部分的截面圖，圖3是本發明的一實施方式的電極組的卷繞結束部分的截面圖。電極組意味著通過被卷繞而成為電極(包含正極10和負極20)的層疊體的多個層。換句話說，圖2相當于堿性蓄電池I的圓形截面的中心附近的放大圖，圖3相當于堿性蓄電池I的圓形截面的最外側中的電極組和分割件30的端部附近的放大圖。然后，在本實施方式中，分割件30包含第I分割件31和第2分割件32。另外，上述的層數即正極10和負極20的卷繞次數不作特別限定。
[0037]在本實施方式中，第I分割件31由實施了硫酸處理(磺化處理)和電暈放電處理后的聚烯烴制無紡纖維布構成。特別是在本實施方式中，第I分割件31由使用聚烯烴系粘合纖維的主纖維和使用高強度聚丙烯的極細纖維構成。圖4是示出實施方式的第I分割件31的放大照片圖，倍率是500倍，是使用掃描型電子顯微鏡拍攝的照片。從該放大照片圖可知，使用聚烯烴系粘合纖維的主纖維31a和使用高強度聚丙烯的極細纖維31b相互交織而構成。
[0038]制作第I分割件31時的硫酸處理和電暈放電處理的順序不作特別限定，然而電暈當時間經過時放電處理的效果下降，因而一般在硫酸處理后實施電暈放電處理。硫酸處理一般是通過發煙硫酸，使親水性的磺酸基附著在纖維表面的處理，然而其詳細方式不作特別限定。并且，電暈放電處理是使有親水性的極性基生成在纖維表面的處理，然而其詳細方式不作特別限定。通過將硫酸處理和電暈放電處理并用，有效地提高第I分割件31的親水性，能夠制造提高了自放電抑制、輸出特性、壽命特性的蓄電池。
[0039]另外，當對第I分割件31進行硫酸處理時，以由下述的計算式表示的值即硫酸處理度優選為1.5X 10 —3?3.5X 10 —3的范圍的方式進行硫酸處理。
[0040]硫酸處理度=(分割件中的S O 4量(g ) / S O 4式量)/ (分割件重量(g)X3 /(丙烯分子量))。
[0041]上述硫酸處理度的式是表現了分割件中的磺基的量的式。當硫酸處理度的值過低時，很有可能不能充分得到自放電性能。并且，當過高時，纖維的損傷變大，遮蔽性下降，壽命特性下降，不僅如此，還很有可能過剩的磺基阻礙電池反應，輸出特性也下降。
[0042]第2分割件32由未實施如硫酸處理、電暈放電處理、界面活性劑賦予、等離子體處理、氟氣處理、丙烯酸接枝聚合處理等親水處理的聚烯烴制無紡纖維布構成。第2分割件32以確保強度和壽命為目的，與第I分割件31不同，不需要對原料的聚烯烴制無紡纖維布實施一切親水處理。
[0043]在本實施方式中，作為分割件30，使用實施了硫酸處理和電暈放電處理的第I分割件31和未實施親水處理的第2分割件32。根據該結構，可在提高堿性蓄電池I的輸出性能的同時，實現適合實用的強度和成本抑制。
[0044]如圖2所示，在本實施方式中，第2分割件32覆蓋正極10的卷繞開始部的內側面IOa和外側面10b。內側面IOa是位于圓形截面的中心側的正極10的面，外側面IOb是位于圓形截面的最外層側的正極10的面。而且，第2分割件32也覆蓋正極10的卷繞開始部的端面10c。換句話說，第2分割件32在覆蓋正極10的卷繞開始部的端部的同時，與其兩側的第I分割件31相接。因此，在正極10的卷繞開始部的端部中，第I分割件31和第2分割件32的二層介于正極10和負極20之間。
[0045]并且，如圖3所示，第2分割件32覆蓋正極10的卷繞結束部的外側10b。換句話說，第2分割件32覆蓋正極10的卷繞結束部的端部的外側。因此，在正極10的卷繞結束部的端部中，第I分割件31和第2分割件32的二層介于正極10的外側和負極20之間。
[0046]正極10和負極20的卷繞開始部是容易發生極板的毛刺和裂紋的部分，卷繞結束部是容易發生極板的毛刺的部分，然而如圖2和圖3所示，通過實用兩種分割件，能夠確保強度，并抑制內部短路的發生。由于第2分割件32未實施如硫酸處理的親水處理，因而可容易確保強度。無需一定采用圖2和圖3的雙方的結構，卷繞開始部可以采用圖2的結構，卷繞結束部的結構可以采用與圖3不同的其它結構。反之，卷繞結束部可以采用圖3的結構，卷繞開始部的結構可以采用與圖2不同的其它結構。當然，第2分割件32不限定于僅卷繞開始部和卷繞結束部，還可以配置在其它部分內，也可以配置在從卷繞開始部到卷繞結束部之間的全部區域內。
[0047]特別是由于部分地(僅卷繞開始部和/或卷繞結束部)使用第2分割件32，因而能夠在避免由未實施親水處理而引起的電解液的保持力不足的各種缺點的同時，確保充分實用的輸出特性、強度和壽命。如上所述，在本實施方式中，由于部分地使用第2分割件32，因而可抑制作為整體的分割件的厚度變大、作為蓄電池的輸出下降、成本的上升。并且，特別是通過在容易發生極板的毛刺和裂紋的卷繞開始部和卷繞結束部配置第2分割件32，還有效地實現高強度、長壽命、內部短路的防止。特別是通過親水性高的第I分割件31與雖然親水性低但是強度優異的第2分割件32的組合，能夠得到總平衡優異的蓄電池。[0048]并且，在本實施方式中，如圖2所示，第2分割件32的卷繞開始部的卷繞方向的長度、正確地說外側面IOb中的長度LI和內側面IOa中的長度L2被設定在從正極10的卷繞開始部(端面IOc)起5?30mm的范圍內。換句話說，在卷繞開始部中，第2分割件32的長度被設定為最短5_、最長30_。通過設定在這樣的范圍內，能夠得到關于高輸出、高強度、成本抑制等的要素確保平衡的、理想的堿性蓄電池I。關于長度LI和長度L2的大小關系，在圖2的例子中為LI > L2，然而既可以是LI = L2，也可以是LI < L2。另外，在實施方式中，第I分割件31和第2分割件32相互壓縮的狀態下存在于卷繞開始部和卷繞結束部。可以去除第I分割件31的一部分，并在去除的部分內埋入第2分割件32，第I分割件31和第2分割件32的重合方法不作特別限定。
[0049]如上所述，作為構成第I分割件31和第2分割件32的纖維，選擇了聚烯烴系纖維。作為所使用的聚烯烴，列舉了聚乙烯和聚丙烯等，然而不作特別限定。另外，第I分割件31和第2分割件32的厚度優選被設定在0.1Omm?0.20mm的范圍內，但厚度可以適當地設定。而且，第I分割件31和第2分割件32的每單位面積的重量優選被設定在45g/m2?75g/m2的范圍內，但不作特別限定。
[0050]第I分割件31中的主纖維的直徑優選是5 μ m以上，極細纖維的直徑優選是2 μ m以下。第2分割件32也可以使用與第I分割件31相同的纖維來形成，然而不一定需要極細纖維31b，可選擇任意的聚烯烴纖維。
[0051 ] 以下，對實施例和比較例進行說明。
[0052][實施例1]
[0053](分離器的制作)
[0054]使用公知方法制作了將聚烯烴系粘合纖維、高強度聚丙烯纖維用作材料，適量配合極細纖維的每單位面積的重量為65g/m2的分割件。該分割件為第2分割件。
[0055]另外，以由下述的計算式表示的值為2.5X10 —3的方式，使用公知方法對該分割件進行了硫酸處理。
[0056]硫酸處理度=(分割件中的SO4量(g) / SO4式量)/ (分割件重量(g)X3 / (丙烯分子量))
[0057]而且，對于按上述制作的分割件，使用公知方法制造了通過電暈放電處理進行了表面改性的分割件。將該分割件作為第I分割件。
[0058](正極的制作)
[0059]以氫氧化鎳粉末作為活性物質，加入作為添加劑的鈷化合物和稀土類氧化物，與增稠劑、粘合劑、純水一起混合并制作正極合劑膏。將該正極合劑膏向作為芯劑的海綿金屬式(SME:Sponge Metal)多孔體填充、干燥并加壓到預定厚度之后,切斷成預定尺寸,制作具有6000mAh的理論容量的SME式正極。
[0060](負極的制作)
[0061]以儲氫合金粉末作為活性物質，加入作為添加劑的乙炔黑和稀土類氧化物，與增稠劑、粘合劑、純水一起混合并制作負極合劑膏。將該負極合劑膏涂敷在作為芯劑的穿孔金屬上、干燥并加壓到預定厚度之后，切斷成預定尺寸，制作具有9000mAh的理論容量的負極。
[0062](電極組的制作)[0063]準備按上述制作的第I分割件、第2分割件以及正極、負極，如圖2所示，以第2分割件的卷繞開始部的卷繞方向的長度LI和L2為從正極的卷繞開始起IOmm的方式，并且，如圖3所示，第2分割件以覆蓋正極的卷繞結束部的外側的方式卷繞成渦卷狀，制作電極組。
[0064](鎳氫電池的制作)
[0065]在按上述制作的電極組的平面部分別焊接正極集電體和負極集電體。然后插入到兼作負極端子的外裝罐內之后，將由比重是1.26的氫氧化鉀、氫氧化鈉和氫氧化鋰構成的堿性電解液以2.4ml/Ah的比例對于正極容量注入，制作鎳氫電池。將該電池作為實施例1。
[0066][實施例2]
[0067]與實施例1相比，除了第I分割件的硫酸處理度為1.0X10 —3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例2。
[0068][實施例3]
[0069]將與實施例1相比，除了第I分割件的硫酸處理度為1.5X10 —3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例3。
[0070][實施例4]
[0071]與實施例1相比，除了第I分割件的硫酸處理度為3.5X 10一3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例4。
[0072][實施例5]
[0073]與實施例1相比，除了第I分割件的硫酸處理度為4.0X 10 —3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例5。
[0074][實施例6]
[0075]與實施例1相比，除了未配置卷繞開始部的第2分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例6。
[0076][實施例7]
[0077]與實施例1相比，除了未配置卷繞結束部的第2分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例7。
[0078][實施例8]
[0079]與實施例1相比，除了第2分割件的卷繞開始部的卷繞方向的長度LI和L2為從正極的卷繞開始起5_以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例8。
[0080][實施例9]
[0081]與實施例1相比，除了第2分割件的卷繞開始部的卷繞方向的長度LI和L2為從正極的卷繞開始起20mm以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例9。
[0082][實施例10]
[0083]與實施例1相比，除了第2分割件的卷繞開始部的卷繞方向的長度LI和L2為從正極的卷繞開始起30mm以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例10。
[0084][實施例11]
[0085]與實施例1相比，除了將聚烯烴系粘合纖維用作材料、使用未配合極細纖維的第I分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為實施例11。
[0086][比較例I][0087]與實施例1相比，除了對第I分割件僅實施硫酸處理、未配置卷繞開始部和卷繞結束部的第2分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為比較例I。
[0088][比較例2]
[0089]與實施例1相比，除了對第I分割件僅實施電暈放電處理、未配置卷繞開始部和卷繞結束部的第2分割件以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為比較例2。
[0090][比較例3]
[0091]與實施例1相比，除了未配置卷繞開始部和卷繞結束部的第2分割件以外，與實施例I同樣地制作的鎳氫電池作為比較例3。
[0092][比較例4]
[0093]與實施例1相比，除了第2分割件也與第I分割件同樣地將硫酸處理度設定為
2.5X10 —3以外，與實施例1同樣地制作的鎳氫電池作為比較例4。
[0094]將以上的各電池放置24小時后，在25°C空氣下進行以下所示的第一次充放電和活性化充放電，之后進行各種評 價。圖5示出結果。
[0095]第一次充放電條件:
[0096]充電…600mA下15小時(充電后放置I小時)
[0097]放電…1200mA下直到達到1.0V
[0098]活性化充放電條件:
[0099]充電…6500mA下I小時
[0100]放電…6000mA下直到達到1.0V
[0101]這些重復10次。
[0102](內部電阻試驗)
[0103]充電后進行以下所示的4種放電。
[0104]充電…3000mA下放電I小時…6000mA下20秒，停止5分鐘，充電
[0105]…6000mA下20秒，停止5分鐘
[0106]放電…18000mA下20秒，停止5分鐘，充電…18000mA下20秒，停止5分鐘
[0107]放電…36000mA下20秒，停止5分鐘，充電…36000mA下20秒，停止5分鐘
[0108]放電…60000mA下20秒，停止5分鐘，充電…60000mA下20秒，停止5分鐘
[0109]讀取該4種放電中的10秒后的電壓下降量Va，將該Va除以各電流值，由此計算DCIR (內部電阻值)，在圖5中記載將實施例1的電池的DCIR設定為I時的比率，作為輸出特性的指標。
[0110](壽命試驗)
[0111]進行了以下所示的充電、停止、放電。
[0112]充電…在25°C空氣下，3000mA下1.6小時。
[0113]停止…在65°C空氣下，2星期。
[0114]放電…在25°C空氣下，2000mA下直到達到1.0V。
[0115]重復該充電、停止、放電，在放電時的容量達到初期的60%之前的期間為電池的壽命期間。在圖5中記載將實施例1的壽命期間設定為I時的比率，作為壽命特性的指標。
[0116](自放電試驗)
[0117]充電…在25°C空氣下，3000mA下1.6小時。[0118]停止…在45°C空氣下，10天。
[0119]放電…在25°C空氣下，2000mA下直到達到1.0V。
[0120]將此時的放電容量作為自放電特性的指標，圖5示出將實施例1的殘留容量設定為I時的比率。
[0121](微小短路發生評價)
[0122]進行以下所示的充電。
[0123]充電…在25°C空氣下，3000mA下1.6小時。
[0124]之后，浸潰在液體氮中10分鐘，在正極、負極間施加500V的電壓，將可確認導通的電池判斷為微小短路發生，作為微小短路發生度的指標。圖5示出將實施例1的微小短路發生度設定為I時的指標。
[0125](實施例與比較例的比較)
[0126]圖5是示出與上述的實施例和比較例的電池特性相關的實驗結果的表。如上所述，有關蓄電池的電池特性，從I)輸出特性、2)壽命特性、3)自放電特性、4)微小短路發生度這四個觀點作了比較。
[0127]從圖5的結果可以理解，關于實施例的鎳氫電池的全部觀點，得到了平衡良好的特性，然而關于比較例 的鎳氫電池，與實施例的相比微小短路發生得多。
[0128]通過增大第I分割件的厚度和每單位面積的重量，即使沒有第2分割件也能抑制微小短路發生，然而在該情況下，極板的尺寸變短，DCIR變高，因而與輸出特性的并存變得困難。
[0129]關于硫酸處理度，在實施例2的減少到1.0X 10 —3的情況下，雖然不是極端，但是發現自放電特性的下降。并且，在實施例5的增高到4.0X 10 —3的情況下，分割件對纖維的損傷變大，雖然不是極端，但是發現壽命特性的下降。并且，由于過剩地存在磺基，因而阻礙電極反應，引起DCIR的增加。
[0130]因此，可以考慮硫酸處理度在1.5X10 —3~3.5X10 —3的范圍內進行處理。
[0131]從實施例6和7的結果看出，第2分割件無論僅卷繞結束，還是僅卷繞開始，都能得到微小短路發生度的效果，然而具有雙方可進一步抑制微小短路發生度。
[0132]在第2分割件的從正極的卷繞開始部起的長度是5mm以下的情況下，不能充分保護容易發生裂紋的部位，因而雖然不是極端，但是微小短路發生的抑制效果變小。而且，第2分割件越長，就越增加電極反應電阻，因而可以考慮第2分割件的正極的卷繞開始部的長度被設定為5mm~30mm的范圍。
[0133]從實施例11的結果看出，對第I分割件不配合極細纖維的情況下，雖然不是極端，但是遮蔽性變得不充分，即使在實施了硫酸處理和電暈放電處理的情況下，壽命特性也下降，微小短路發生度也稍微變高。在未實施硫酸處理或電暈放電處理的情況下，不用說也可以知道壽命特性進一步下降。
[0134]在比較例I~3中，由于未設置第2分割件，因而微小短路發生度顯著變高。
[0135]而且，在對第I分割件僅實施了硫酸處理的比較例I的情況下，由于電解液向分割件的浸透變得不充分，因而不僅輸出特性下降，而且壽命特性也下降。
[0136]在對第I分割件僅實施了電暈放電處理的比較例2的情況下，由于不存在磺基，因而自放電特性顯著下降，伴隨于此，也引起壽命特性的下降。[0137]在對第I分割件實施了硫酸處理和電暈放電處理的比較例3的情況下，由于不保護容易引起微小短路的部分的影響，引起壽命特性的下降。
[0138]因此，為了得到一并具有微小短路抑制、高的輸出特性以及優異的壽命特性的堿性蓄電池，必不可少的是對第I分割件實施硫酸處理和電暈放電處理，并配置不實施親水處理的第2分割件。
[0139]并且，在如比較例4那樣對第2分割件進行了硫酸處理的情況下，與沒有第2分割件的其它比較例相比得到微小短路發生度的抑制效果，然而由于硫酸處理而使分割件的強度下降，因而抑制了效果。本次示出了進行硫酸處理的結果，然而對于其它親水處理也得到相同的傾向。因此，第2分割件無需進行親水處理。
[0140]另外，本發明在不脫離本發明的宗旨以及范圍的情況下，根據說明書的記載以及公知技術，由本行業人員進行各種變更和應用，這也是本發明預定的內容。包含在要求保護的范圍內。并且，在不脫離發明宗旨的范圍內，可以任意組合上述實施方式中的各構成要素。
[0141]產業上的可利用性
[0142]根據本發明，提供了一種可在維持分割件的強度的同時，實現高輸出的堿性蓄電池，期待在各種領域中進一步實施的可能性和便利性的提高。
【權利要求】
1.一種堿性蓄電池，其具有正極和負極隔著分割件被卷繞的電極組，其中， 作為所述分割件，具有第I分割件和第2分割件，所述第I分割件由實施了硫酸處理和電暈放電處理后的聚烯烴制無紡纖維布構成，所述第2分割件由未實施親水處理的聚烯烴制無紡纖維布構成。
2.根據權利要求1所述的堿性蓄電池，其中， 所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞開始部的內側和外側。
3.根據權利要求1所述的堿性蓄電池，其中， 所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞結束部的外側。
4.根據權利要求1所述的堿性蓄電池，其中， 所述第2分割件針對被卷繞的電極組，覆蓋正極的卷繞開始部的內側和外側，且覆蓋正極的卷繞結束部的外側。
5.根據權利要求1至4中任一項所述的堿性蓄電池，其中， 所述第I分割件由使用聚烯烴系粘合纖維的主纖維和使用高強度聚丙烯的極細纖維構成。
6.根據權利要求1至4中任一項所述的堿性蓄電池，其中， 所述第I分割件的硫酸處理的程度針對由下述的計算式表示的值處于1.5X10 —3?3.5X10 —3的范圍內，其中， 硫酸處理度=(分割件中的SO4量化)/ SO4式量)/ (分割件重量(g)X3 / (丙烯分子量))。
7.根據權利要求2或4所述的堿性蓄電池，其中， 在覆蓋所述正極的卷繞開始部的內側和外側的第2分割件中，該第2分割件的從正極的卷繞開始部起的長度被設定在5?30_的范圍內。
【文檔編號】H01M10/24GK103996882SQ201310704210
【公開日】2014年8月20日 申請日期:2013年12月19日 優先權日:2013年2月14日
【發明者】川勝徹, 稻石一弘, 服部洋平, 高橋則雅 申請人:湘南科力遠能源株式會社
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