[发明专利]电池用隔板的制造方法、电池用隔板及使用这种隔板的碱性蓄电池

说明书

技术领域

本发明涉及碱性蓄电池用隔板的改进和使用改进后隔板的碱性蓄电池的高输出功率化。

背景技术

20世纪初期在瑞典发明的铁镍蓄电池即镍镉蓄电池（Ni/Cd电池)，在40年代实现了可封闭化，从1970年前后开始，随着小型二次电源在家电、通讯、办公机械、其他等方面用途的扩大，镍镉蓄电池作为代表碱性蓄电池的二次电池发展异常迅猛。但是，到1990年前后，新开发的用储氢合金代替镉极的镍氢蓄电池(Ni/MH电池)和之后开发的锂二次电池，作为移动电子器械的新电源最近在产量和产值方面都超过了Ni/Cd电池。

今后，除上述用途外，预计1997年开始批量生产的混合电动车(HEV)、电动车、电动小型摩托车及助动自行车等市场将不断扩大，人们期望开发作为它们的电源(以下称移动电源)的高性能二次电池。

在用于上述用途时，在通常所要求的性能中，特别迫切期望有高的输出功率，并且还需要有高的可靠性和高的能量密度(小型、轻便)。

比较具有上述性能的碱性蓄电池作为移动电源的候选电源倍受关注。在碱性蓄电池中，特别是使用清洁材料、具有高能量密度、已批量生产且被HEV搭载的Ni/MH电池最引入注目。

为进行具体说明，本专利选择作为高输出功率电池的Ni/MH电池，具体以圆筒封闭式Ni/MH为例进行说明。

Ni/MH电池与Ni/Cd电池一样属于1.2V系碱性蓄电池，是一种具有高能量密度且可靠性较高的电池。但在高输出功率方面比Ni/Cd电池略差，若采用适合高输出功率的如薄型、长尺寸的正负极的电池结构，将会增加在正负极上的电极活性物质的支承体和隔板在电池内部的体积比，结果将导致该种电池原具有的高能量密度这一特性降低。总之，对Ni/MH电池而言，非常期望提高其还不够充分的高输出功率方面的特性。

目前，在碱性蓄电池的高输出功率方面，研究较多的是通过改进正、负两电极材料、电解液材料和浓度以及两电极和电池的构成方法等降低电池内部阻抗。但是，有时与正负极间的离子通过速度，即与电池的高输出功率有很大关系的隔板的改进比上述改进更有效。并且作为次要的效果，隔板的改进对提高自身放电的低位稳定化等的可靠性方面也有着很大作用，目前就一直很重视。因此，为提高Ni/MH电池的高输出功率，希望进一步改进隔板。

和一般封闭式碱性蓄电池一样，封闭式Ni/MH电池用隔板应具备下列基本条件：

(1)对电解液等呈化学稳定的材料。

(2)为避免短路，能屏蔽正极及正极脱落物和负极及负极脱落物。

(3)在隔板内部空间含有适量电解液。

(4)具有在正极产生的氧气通过的适当空间。

为适应高输出功率的要求，开发满足上述基本条件且低阻抗、高可靠性的隔板受到重视。另外，如果在防止短路方面开发了可靠性高的隔板，那么即使正负极为提高输出功率加工得更薄更长，也由于隔板很薄，可阻止令人担心的能量密度的大幅度降低。

过去批量生产的Ni/Cd电池，主要是圆筒封闭式Ni/Cd电池，隔板材料使用的是由聚酰胺系树脂纤维制成的无纺布，现在仍主要使用这种隔板。

若圆筒封闭式Ni/MH电池使用过去的这种聚酰胺系隔板，则自身放电将非常大，实用性存在问题。但这个问题如：第171章，ECS(USA)Fall Mtg，Ext.Abst.，Vol.88-2，127(1988)和J，Electrochem.Soc.，Vol.143，No.6，1904(1996)等报告所述，使用对碱性电解液化学更稳定的聚烯烃系隔板，可克服实用上的致命弱点。因为聚酰胺系树脂的很少的分解生成物-氨、亚硝酸离子和硝酸离子在与Ni/Cd电池不同的经常存在着氢气的Ni/MH电池中，会较快地将正极活性物质分解。

但是，一般聚烯烃系隔板的亲水性较差(即为疏水性)，因此需要对聚烯烃系树脂纤维进行亲水处理。以下几种亲水处理方法已在工业上采用：

(1)表面活性剂处理。

(2)与丙烯酸等具有亲水性的基进行接枝聚合的方法。

(3)让具有亲水性的磺基或以磺基为准的基与所述纤维表面进行化学反应的方法。

在用于要求高输出功率时，即，用于在高温气氛中快速充放电时，在重要的长期保持亲水性及自身放电特性方面由于上述方法中(3)的方法具有稳定的亲水性，因此优选方法(3)。