[发明专利]碱电池用分隔件、其制造方法以及电池

说明书

技术领域

本发明涉及适合于碱锰电池、水银电池、氧化银电池、锌空气电池等的碱一次电池的碱电池用分隔件及其制造方法，与具有该电池用分隔件而形成的碱一次电池，更具体地说，本发明涉及在具有耐碱性纤维的湿式无纺布上，叠置即使在碱电解液中，仍为高吸液、屏蔽性和电解液保持性优良的特定的纳米纤维的超极细纤维而形成一体的碱一次电池用分隔件。

背景技术

一般，在碱一次电池中，为了将正极活性物质和负极活性物质隔离，采用分隔件。该分隔件要求如下的各种性能：

(1)防止正极活性物质和负极活性物质的内部短路；

(2)为了产生充分的电偶反应，具有较高的电解液吸液性，离子传导性良好、电阻低；

(3)组装于电池内部时的占有率小，增加正极活性物质、负极活性物质等的量(可延长电池可使用时间)等。

为了实现上述性能，人们提出有采用耐化学品性、亲水性、机械性能等优良的聚乙烯醇系纤维，另外，为了提高电解液吸液性等，并用纤维素系纤维等的电池用分隔件(比如，参照专利文献1)。但是，在采用专利文献1的电池用分隔件的场合，产生下述问题：为了抑制电解液中的氢的发生，通过添加于构成负极的锌中的铝的作用，针状的氧化锌析出的所谓的枝晶造成的短路，产 生电压的异常降低，其结果是，电池寿命变短。

另外，对于用作过去的碱锰电池的正极混合剂的二氧化锰和石墨混合物，在高温保存下配合有合成纤维和纤维素系纤维的碱锰电池用分隔件中，具有位于与正极混合剂的接触面的纤维素系纤维氧化而劣化，由此，正极容量降低，电池性能降低的问题。

另一方面，伴随近年的各种数字设备的急速普及、功能的提高，在碱电池中，要求更进一步的电池特性的改善。用于这些电池的设备的负荷电力逐渐增加，希望强负荷放电性能优良的电池。于是，作为正极活性物质，在二氧化锰中，混合羟基氧化镍，强负荷放电性能提高的碱电池也实用化。但是，在羟基氧化镍中，由于其氧化力强于二氧化锰，故在上述碱电池用分隔件中，被指摘具有位于与正极混合剂的接触面的纤维素纤维非常快速地氧化而劣化，强负荷电池性能降低的问题。

另外，为了防止正极活性物质和负极活性物质的内部短路，人们提出了下述的二层结构的电池用分隔件，其中，作为耐碱性纤维，对聚乙烯醇系纤维和纤维素系纤维进行打浆处理，将纤维密度高的致密层和密度低的保液层(粗层)组合(比如，参照专利文献2)。

但是，在专利文献2的电池用分隔件中，难以同时确保良好的吸液性能和内部短路防止性能，如果为了防止枝晶造成的短路，增加致密层的比例，则具有吸液量减少，产生液体分隔造成的内部短路、电池寿命变短的问题。另外，如果在致密层中采用纤维素纤维的高打浆品，则由于分隔件本身的强度低，故还产生因电池的运送，携带时的振动、掉落的冲击，分隔件本身挠曲，产生内部短路的情况。此外，具有下述问题，即，与正极活性物质所使用的二氧化锰的接触面上存在的纤维素纤维氧化而劣化，电池 寿命变短，当然，在采用混合羟基氧化镍的正极混合剂的高性能(强负荷放电特性优良)电池的内部，还具有纤维素纤维更进一步快速地氧化而劣化，强负荷放电性能降低的问题。

另一方面，为了防止内部短路，采用并用耐碱性纤维和纤维素纤维的纸基材，与并用赛璐玢薄膜的类型。但是，该分隔件的吸液性能差，为了确保吸液量，必须增加纸基材。由此，具有下述的问题，即，电池内部的分隔件的占有率增加，限制正极、负极活性物质的量，另外，采用赛璐玢薄膜，并且增加纸基材，由此，电极间距增加，导致内部电阻的上升，其结果是，无法获得大容量的放电性能。

此外，为了使采用耐碱性纤维的纸基材的吸液性能提高，人们提出有浸渍而涂敷0.5～10.0g/m²的交联型高吸水高分子的电池用分隔件(比如，参照专利文献3～5)。但是，由于专利文献3～5的分隔件也无法抑制枝晶的成长，故具有难以高度地防止枝晶造成的短路，产生内部短路的问题。

还有，人们还提出有采用由纳米纤维层的纤维直径形成的纤维(在下面，称为“纳米纤维”)的电池用分隔件(比如，参照专利文献6～7)。但是，像专利文献6，7那样，虽然通过纳米纤维有效地防止枝晶造成的内部短路，但是，仅仅依赖于纤维的细微的毛细管现象的电解液的保持，纤维本身无法保持液体，不能够防止放电末期的液体枯竭。

专利文献1：日本特开平6-163024号文献

专利文献2：日本特开平10-092411号文献

专利文献3：日本特开昭57-105957号文献

专利文献4：日本特开昭57-105958号文献