(57)【要約】電気化学電池用セパレーター及び電気化学電池を組み立てる方法を提供する。セパレーターには、凝固してショートを防止する一方でイオン透過するポリマー溶液が含浸した及び／又は被覆された多孔質紙の基体が含まれる。方法には、底端部と上端部及びこれらの間に配置された直立壁を有する容器を提供する工程、容器内に陽極及び陰極を配置する工程、多孔質紙の基体のシートを提供する工程、セパレーターの中に多孔質基体のシートを形成する工程、アルカリ性溶液をセパレーターに適用する工程、液体ポリマー材料をアルカリ性溶液の存在下で多孔質基体に適用し、ポリマー溶液が凝固して半固形物を形成する工程、及び陽極及び陰極の間にセパレーターを配置する工程、が含まれる。
2004510315.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
陽極及び陰極を隔離するための、電気化学電池に使用するセパレーターであって、多孔質基体と、凝固剤と、前記凝固剤の存在下で前記多孔質基体に適用して、凝固して、半固形物を作るポリマー溶液とを含むことを特徴とする、セパレーター。
【請求項２】
前記多孔質基体が、繊維質の紙からなる、請求項１記載のセパレーター。
【請求項３】
前記繊維質の紙が、セルロースベースである、請求項２記載のセパレーター。
【請求項４】
前記多孔質基体が、円筒の形に丸められた巻回されたシートからなる、請求項１記載のセパレーター。
【請求項５】
前記セパレーターが、乾燥時の厚さ０．０１〜０．１０ｍｍ（０．５〜４．０ｍｉｌ）である、請求項１記載のセパレーター。
【請求項６】
前記ポリマー溶液が、前記多孔質基体の細孔の中に含浸している、請求項１記載のセパレーター。
【請求項７】
前記ポリマー溶液が、前記多孔質基体の一面に、被覆剤として提供される、請求項１記載のセパレーター。
【請求項８】
前記ポリマー溶液が、厚さ０．００３〜０．１０ｍｍ（０．１〜４．０ｍｉｌ）の半固体の被膜を形成する、請求項７記載のセパレーター。
【請求項９】
前記凝固剤が、アルカリ溶液からなる、請求項１記載のセパレーター。
【請求項１０】
前記アルカリ溶液が、水酸化カリウムを含む、請求項９記載のセパレーター。
【請求項１１】
前記ポリマー溶液が、メチルセルロース、ポリビニルアルコール及びポリ（４−スチレンスルホン酸ナトリウム）から成る群から選択された１種類を含む、請求項９記載のセパレーター。
【請求項１２】
前記半固形物が、ショートを防止し、かつ前記セパレーターを通してイオン透過可能である、請求項１記載のセパレーター。
【請求項１３】
底端部及び上端部と、それらの間に配置された直立壁とを有する容器、前記容器内に配置された陽極、前記容器内に配置された陰極、電解液、及び前記陽極及び前記陰極の間に配置されたセパレーター、を含む電気化学電池であって、前記セパレーターが、多孔質基体と、凝固剤の存在下で適用されて、凝固して、半固形物を形成するポリマー溶液とを含むことを特徴とする、電気化学電池。
【請求項１４】
前記多孔質基体が、繊維質の紙からなる、請求項１３記載の電気化学電池。
【請求項１５】
前記繊維質の紙が、セルロースベースである、請求項１４記載の電気化学電池。
【請求項１６】
前記多孔質基体が、円筒の形に丸められた巻回されたシートからなる、請求項１３記載の電気化学電池。
【請求項１７】
前記セパレーターが、乾燥時の厚さ０．０１〜０．１０ｍｍ（０．５〜４．０ｍｉｌ）である、請求項１３記載の電気化学電池。
【請求項１８】
前記凝固剤が、アルカリ性溶液からなる、請求項１３記載のセパレーター。
【請求項１９】
前記アルカリ性溶液が、水酸化カリウムを含む、請求項１８記載のセパレーター。
【請求項２０】
前記ポリマー溶液が、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、ポリ（４−スチレンスルホン酸ナトリウム）から成る群から選択された１種類を含む、請求項１３記載の電気化学電池。
【請求項２１】
前記半固形物が、ショートを防止し、かつ前記セパレーターを通してイオン透過可能である、請求項１３記載の電気化学電池。
【請求項２２】
陽極を陰極から隔離するために電気化学電池に使用されるセパレーターを形成する方法であって、以下の工程、
多孔質基体を供給する工程、
前記多孔質基体に凝固剤を適用する工程、
前記多孔質基体にポリマー溶液を適用する工程、及び
前記ポリマー溶液を、前記凝固剤の存在下で凝固させて半固形物を形成する工程、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項２３】
前記多孔質基体のシートを、円筒の形に丸める工程を更に含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２４】
前記セパレーターを、電気化学電池において、陰極及び陽極の間に配置する工程を更に含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２５】
前記セパレーターが、乾燥時の厚さ０．０１〜０．１０ｍｍ（０．５〜４．０ｍｉｌ）である、請求項２２記載の方法。
【請求項２６】
前記液体ポリマーを適用する工程が、前記多孔質基体に前記液体ポリマーを含浸する工程を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２７】
前記液体ポリマーを適用する工程が、厚さ０．００３〜０．１０ｍｍ（０．１〜４．０ｍｉｌ）の半固形被膜を形成する工程を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項２８】
前記凝固剤が、電解液からなる、請求項２２記載の方法。
【請求項２９】
前記アルカリ性電解液が、水酸化カリウムを含む、請求項２８記載の方法。
【請求項３０】
前記ポリマー溶液が、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、及びポリ（４−スチレンスルホン酸ナトリウム）から成る群から選択された１種類を含む、請求項２２記載の方法。
【請求項３１】
前記半固形物が、ショートを防止し、かつ前記セパレーターを通してイオン浸透できる、請求項２２記載の方法。
【請求項３２】
前記電気化学電池を組み立てる方法であって、以下の工程、
底端部及び上端部と、それらの間に配置された直立壁を有する容器を供給する工程、
前記容器内に、陽極を配置する工程、
前記容器内に、陰極を配置する工程、
多孔質基体を供給する工程、
前記多孔質基体を、セパレーターに形成する工程、
前記セパレーターに、電解液を適用する工程、
前記多孔質基体に、凝固剤の存在下でポリマー溶液を適用する工程であって、前記液体ポリマーが凝固して半固形物を形成する工程、及び
前記セパレーターを、前記陽極及び前記陰極の間に配置する工程、
を含むことを特徴とする、方法。
【請求項３３】
前記電解液の少なくとも一部が、前記多孔質基体に吸収される、請求項３２記載の方法。
【請求項３４】
前記セパレーターが、前記ポリマー溶液を適用する前に、前記陽極と接触して配置される、請求項３２記載の方法。
【請求項３５】
前記多孔質基体が、乾燥時の厚さ０．０１〜０．１０ｍｍ（０．５〜４．０ｍｉｌ）である、請求項３２記載の方法。
【請求項３６】
前記液体ポリマーを適用する工程が、前記液体ポリマーを前記多孔質基体に含浸する工程を含む、請求項３２記載の方法。
【請求項３７】
前記液体ポリマーを適用する工程が、厚さ０．００３〜０．１０ｍｍ（０．１〜４．０ｍｉｌ）の半固形被膜を形成する、請求項３２記載の方法。
【請求項３８】
前記凝固剤が、電解液からなる、請求項３２記載の方法。
【請求項３９】
前記アルカリ性電解液が、水酸化カリウムを含む、請求項３８記載の方法。
【請求項４０】
前記ポリマー溶液が、メチルセルロース、ポリビニルアルコール、及びポリ（４−スチレンスルホン酸ナトリウム）からなる群から選択された１種類を含む、請求項３２記載の方法。
【請求項４１】
前記半固形物が、ショートを防止し、かつ前記セパレーターを通してイオン透過できる、請求項３２記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の背景】
本発明は、一般的に、電気化学電池、即ちバッテリーに関し、特にセパレーターと電気化学電池の製造方法及び組み立て方法に関する。
従来のアルカリ電気化学電池は、一般的に、カソードと呼ばれる陽極を有するスチール円筒缶を含み、陽極は活性剤として二酸化マンガンを含む。また、電気化学電池は、アノードと呼ばれる陰極を含み、陰極は活性剤として亜鉛粉末を含む。ボビンタイプの電池では、カソードは、典型的にはスチール缶の内側表面を背に形成され、一方、アノードは、一般的にカソードの中心に形成された円筒の空洞に配置される。セパレーターはアノードとカソードの間に位置し、同時に、水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含むアルカリ性電解液がアノード、カソード及びセパレーターに接触する。導電性集電装置は、一般的に、アノード活性剤及びシール組み立て部品に挿入され、シール組み立て部品は、ポリマーシールを含み、スチール缶の開放端部を閉じるのに使用され、閉じられた缶の容積の中に活性電気化学材料が封入される。
【０００２】
従来のボビンタイプの亜鉛／二酸化マンガンアルカリ電池において、セパレーターとして、一般的に、アノードをカソードから隔離する多層のイオン透過性の不織布が使用される。セパレーターは、陽極材料及び陰極材料の物理的な誘電性の分離を維持し、電極材料間のイオンの移動が可能である。更に、セパレーターは、ＫＯＨ溶液の吸い上げ媒体として、またアノードゲルが流れ出るのを防止するカラーとして作用する。従来のセパレーター材料の例として、２又は３層の紙が挙げられ、全ウエットセパレ−ターの厚さ約０．２８〜０．４６ｍｍ（１１〜１８ｍｉｌ）になる。通常、前もってセパレーター材料をカップ状にしたバスケットを、組み立てにおいてカソードの中に続いて挿入するか、又は、電池組み立てにおいて、互いに９０度の角になるように回転させた、複数のセパレーター材料の角形シートをカソードキャビティに挿入してバスケットを形成することのいずれかにより、従来のセパレーターが形成される。従来の前もって形成されたセパレーターは、典型的には、カソードの内壁に適合し、閉じられた底端部を有する円筒の形に丸められた不織布のシートからなる。別のアプローチによれば、閉じられた端部は、スチール缶の底端部にプラグの形で誘電性のシールを挿入し、プラグに対して上に巻回された円筒状のセパレーターを挿入することによって作られる。
【０００３】
従来のセパレーターは、アノードとカソード間の電気伝導を防止するために複数の重複層を一般的に必要とする繊維質の多孔質の紙を使用する。セパレーター用の単層の紙の使用は、一般的に、アノードとカソード間に形成される導電通路になり得る多孔質の紙に存在する隙間から損傷を起こしうる。また、カソードのグラファイトが、セパレーターを貫通してアノードに導電通路を形成し、それによって電池ショートが起きる。更に、紙のセパレーターの細孔の中での酸化亜鉛の形成は、電池ショートを起こし、早期放電を誘導する電気的な導電通路を形成できるであろう。
複数の層の紙が使用されることにより、セパレーターによって消費される体積が増加し、それによって、活性電気化学材料の量を少なくする。更に、厚いセパレーターにより、一般的に、イオン透過が減少してイオン抵抗が増加し、高率の放電性能を制限する。従来の多くのセパレーターでは、電池に配置されたセパレーター材料の量が最小限ではなく、有用な電気化学的活性材料の量が少なくなる。従って、電気化学電池に使用する、陽極及び陰極を効果的に隔離するセパレーターを提供することが望まれており、また、電極を隔離するのに必要な材料の量を最小限にし、それによってイオン透過が向上し、有用な電気化学的活性材料の量を最大限にすることが望まれる。
【０００４】
【発明の概略】
本発明は、向上したセパレーターを有する電気化学電池の電極の隔離、セパレーターを製造する方法、及び電気化学電池のセパレーターを組み立てる方法を改善する。これら及び他の利点を達成するために、ここで具体化され説明された発明の目的に従って、本発明の１つの態様は、電気化学電池に使用する陽極及び陰極を隔離するセパレーターを提供する。セパレーターは、アルカリ性溶液を吸収できる多孔質基体を含む。また、セパレーターは、アルカリ性溶液の存在下で、多孔質基体に適用されるポリマー溶液を有する。ポリマー溶液は凝固し、多孔質基体に半固形含浸物及び／又は多孔質基体の上に半固形被覆物を形成して、ショートを防止し、かつセパレーターを通してイオン透過が可能である。得られたセパレ−ターは、体積の消費を少なくでき、向上したイオン透過を達成できる。
本発明の別の態様によれば、セパレーターを形成する方法は、電気化学電池に使用して陽極を陰極から隔離することを提供する。この方法には、多孔質基体を提供する工程と、凝固剤を多孔質基体に適用する工程とが含まれる。更に、この方法には、ポリマー溶液を多孔質基体に適用する工程と、凝固剤の存在下でポリマー溶液を凝固して半固形物を形成できる工程とが含まれる。
本発明の他の態様によれば、電気化学電池及び電気化学電池を組み立てる方法が提供される。この方法には、底端部と上端部、及びこれらの間に配置された直立壁を有する容器を供する工程、容器内に陽極を配置する工程、及び容器内に陰極を配置する工程が含まれる。また、本発明の方法には、多孔質基体を提供する工程、多孔質基体材料をセパレーターにする工程、及び電解液をセパレーターに適用する工程が含まれる。更に、この方法には、凝固剤の存在下で多孔質基体にポリマー溶液を適用し、ポリマー溶液が凝固して半固形物を形成する工程が含まれる。セパレーターは、好ましくはポリマー溶液を適用する前に、陽極及び陰極の間に配置される。
以下の明細書、クレーム及び添付した図を参照して、本発明のこれら及び他の特徴、利点及び目的が当業者に理解され、認識されるであろう。
【０００５】
【好ましい態様の詳細な説明】
円筒状のボビンタイプＡＡサイズのアルカリ性電気化学電池１０を図１に示した（図１参照）。電気化学電池１０は、閉じられた底端部１４と開放された上端部１６を有する円筒状のスチール缶１２を含む。更に、スチール缶１２の閉じられた底端部には、めっきされたスチールを溶接したか、又は別にその箇所に接着して構成された陽極カバーが含まれ、その中央の領域には、突起型ノブ１８があり、電池１０の陽極の接触末端部を形成する。金属被覆されたプラスチックフィルムラベル２０が、スチール缶１２の両端部を除いて、スチール缶１２の外面の周りに形成される。フィルムラベル２０は、陽極カバーの縁の周辺上に形成され、図１に示したように陰極カバーの上に部分的に拡張することができる。
カソード２２は、好ましくは二酸化マンガン、グラファイト、水酸化カリウム溶液及び添加剤で構成され、スチール缶１２の周囲の内側表面に形成される。セパレーター２４がカソードの周囲の内側表面に配置される。アノード２６は、好ましくは亜鉛粉末、ゲル化剤及び添加剤で構成され、セパレーター２４の内側に配置され、細長い胴及び一方の端部に大きくなった頭を有する導電性のくぎを持つ集電装置２８と接触する。従って、カソード２２は、陽極として構成され、アノードは陰極として構成される。更に、アルカリ性電解液は、好ましくは水酸化カリウム（ＫＯＨ）を含み、カソード２２、アノード２６及びセパレーター２４と接触して配置される。
【０００６】
集電装置２８は、電池１０の陰極接触末端を形成する外側の陰極カバー３０と接触する。外側の陰極カバー３０は、好ましくはめっきしたスチールで構成され、圧力接触又は溶接を通じて集電装置２８と接触して保持される。環状ナイロンシール３２が、スチール缶１２に含まれる電気化学活性剤の漏れを防止するため、スチール缶１２の開放末端部に配置される。内側カバー３４は、好ましくは強固な金属から作られ、剛性を上げ、ナイロンシール３２の半径方向の圧縮を支えるのに使用され、それによってシールする効果が改善される。内側カバー３２は、中心とシール３２の周辺に直立している壁とに接触するように形成される。集電装置２８、ナイロンシール３２及び内側カバー３４を一緒にして、スチール缶１２の開放末端部１６の中に一単位として挿入でき、活性電池容積の中に活性成分を封入する、集電装置とシール組み立て品を形成する。外側の陰極カバー３０は、ナイロンシール３２によってスチール缶１２から電気的に絶縁されると認識されるであろう。
【０００７】
本発明によれば、電気化学電池１０は、高い電気抵抗（低導電率）と向上したイオン透過性とを有する薄いセパレーター２４を使用する。ここで示し説明した態様によれば、巻き込んだセパレーター２４は、円筒状の側壁３６と、開放上端部と、アノード２６をスチール缶の底端部１４から隔離する誘電性ディスク３８の端にある開放底端部とを有する。別の態様によれば、セパレーター２４は、誘電性ディスクの代わりに、閉じられた底端部を有していてもよい。セパレーター２４は、ここで説明したように、繊維質の紙のような多孔質基体から作られ、好ましくは円筒状に丸められて、少し重複部分があるか、又は重複部分が無い、単層の巻回されたセパレーターを形成する。繊維質の紙はセルロースを含んでも良く、イオン透過性の材料に好適である。更に、セパレーター２４は、ポリマー溶液を使用し、ポリマー溶液は多孔質基体に適用され、水酸化カリウム電解液と反応し、凝集して半固形含浸物及び／又は被覆物を形成する。半固形含浸物及び／又は被覆物は、セパレーター２４を通すショートを防止し、厚さが減少した紙を使用することを可能にする。セパレーター２４は、カソード２２及びアノード２６の間を物理的に隔離するのに用いられるが、電極間のイオンの透過及び移動が可能である。
【０００８】
セパレーターの製造及び電気化学電池のセパレーターの組み立て方法４０を図２に示し、更に一定の工程について図３〜７に示した。特に図２において、方法４０は、例えば単一巻き（一層）の紙セパレーターのような、巻回された紙のセパレーターを形成する工程４２を含む。工程４４において、例えば衝撃成形又はリング成形のような公知のカソード形成技術を使用して、カソードをスチール缶の中に成形する。工程４６において、単一巻きの紙セパレーターを、例えばセパレーターがカソードの内側の円筒状の壁に隣接するように、スチール缶の中に挿入する。セパレーターが開放底端部を有する場合、誘電性ディスクをセパレーターとスチール缶の閉じられた底端部の間に配置する。工程４８において、アルカリ性電解液を、スチール缶、好ましくはセパレーターの内側に注入し、セパレーターがアルカリ性電解液を吸収する（即ち吸い上げる）。ＡＡサイズの電池において、吸い上げは、１０〜２０分以内に完了できる。次に、工程５０において、含浸物及び／又は被覆物を提供するポリマー溶液を、セパレーターの内側の壁にスプレーし、水酸化カリウム電解液と相互作用して、凝固してセパレーター内の半固形含浸物及び／又は紙セパレーター上の半固形被覆物を形成する。この凝固は、約一分以下で半固形物に変化可能である。次に、工程５２において、アノード、例えばゲルタイプのアノードをセパレーターに配置し、アノードはセパレーターの内側の壁に接する。次に、工程５４において、スチール缶にアルカリ性電解液の第二の注入を行い、工程５６において、集電装置及びシールの組み立て品がスチール缶の開放端部を閉じるようにして組み込まれ、それによって電池の組み立てが完了する。
【０００９】
図３において、巻回された紙セパレーターが、円筒状の開口部の中に配置され、スチール缶１２のカソード２２の内壁に適用されるのが示される。図に示したように、紙セパレーター３６は、わずかに重複部分がある単層の多孔質紙でもよい。図４において、アルカリ性電解液６２の最初の注入は、一般的にアルカリ性溶液ディスペンサー６０を通してセパレーター３６に形成された中央空洞部内のスチール缶１２の中に注入されるのが示される。図５において、アルカリ性電解液の少なくとも一部が吸収された後にセパレーター３６が膨張しているのが示され、電解液は紙セパレーター３６をＫＯＨ液でいっぱいにして厚みを増加させる。セパレーターは、吸い上げ工程で厚さが２倍になる。
図６において、ポリマー溶液６６が、いっぱいになった紙セパレーターの内側の壁の上に、スプレーノズル６４を通してスプレーされるのが示される。ポリマー溶液６６は、好ましくはセパレーターの内側の壁の上に均等に適用される。ポリマー溶液は、水酸化カリウムアルカリ性電解液と反応し、水酸化カリウムアルカリ性電解液が凝固して電気的に非導電性でイオン透過性の半固形物を形成する。水酸化カリウムアルカリ性電解液は、凝固剤として反応し、凝集した半固形粒子の薄膜を提供する。半固形物は、セパレーター３６の中に含浸するか及び／又はセパレーター３６の上に被覆する。図７は、セパレーター３６に配分されたアノード２６、集電装置２８及びシール３２から作られた集電装置の組み立て品を示し、スチール缶１２の開放端部に配置される。集電装置の組み立て品は、開放端部に配置され、次に、スチール缶１２の開放端部は、スチール缶１２を閉じる外側カバーの上にひだをつけて固定され、その後、ラベルがスチール缶１２の外側の壁につけられ、電気化学電池の組み立てが完了する。
【００１０】
図８において、セルロースのような繊維質の紙から作られ、それに形成された細孔７０を有する、紙セパレーター３６の多孔質基体が示される。細孔７０は、典型的には形及び大きさが様々であり、紙が乾燥したときに空隙容量が与えられる。紙セパレーター３６の多孔質基体は、好ましくは水酸化カリウムアルカリ性溶液に対して吸収性であり、水酸化カリウムアルカリ性溶液は、細孔７０の空隙容量に吸収され、厚さが大きくなり、図８Ｂに示したように液で満ちた細孔７１を提供する。ポリマー溶液の適用は、水酸化カリウムとの反応を起こし、ポリマー溶液が凝固して半固形物を形成する。ひとつの態様によれば、図９Ａに示したように、液体で満ちた細孔７１を少なくとも部分的に半固形物で満たすため、セパレーター３６の中に半固形物を含浸させて、凝固によって、実質的に全てを半固形物にすることができる。好ましくは、半固形含浸物で満ちたセパレーターは、厚さ０．０１〜０．１０ｍｍ（０．５〜４．０ｍｉｌ）である。液体でいっぱいの細孔７１が吸収する量よりも、ポリマー溶液をスプレーした量が多い場合、セパレーター内への含浸物に加えて、図９Ｂに示したように、紙セパレーター３６の表面に過剰のポリマー溶液が半固形被覆物７４を形成する。半固形被覆物（薄膜）７４は、好ましくは厚さ０．００３〜０．１０ｍｍ（０．１〜４．０ｍｉｌ）である。セパレーター３６の細孔７０が実質的に水酸化カリウム溶液で満たされた場合、ポリマー溶液の適用によって、まず、紙セパレーター３６の表面に形成される薄い半固形被覆物７４が生じ、図９Ｃに示したように、最も少ない含浸物を持つ。
本発明のセパレーターは、アルカリ性電解液の存在下で液体相から半固形相に変化する水性ポリマー溶液を使用する。この変化は、公知であり、ここでは凝固として言及されている。凝固は、ポリマー溶液のｐＨの変化によって起こる。
ポリマー溶液は、一つの例によれば、メチルセルロースを含んでも良い。それとは別に、他の例によれば、ポリマー溶液はポリビニルアルコール溶液、又はポリ（４−スチレンスルホン酸ナトリウム）を含んでもよい。アルカリ性電解液の存在下で液体から半固体媒体に変化する様々なポリマー溶液が使用できることは認識されよう。
【００１１】
【実施例】
前述のポリマー溶液の各々の例を以下に述べる。第一の例において、単一巻きの巻回された紙セパレーターを形成し、カソードの空洞に挿入した。巻回されたセパレーターで形成された空洞の中に、水酸化カリウムのアルカリ性電解液の最初の注入を行い、電解液はセパレーターとカソードによって吸収され、巻回されたセパレーターの表面に０．２４ｇのポリマー溶液をスプレーした。ポリマー溶液には、５質量％のメチルセルロース及び９５質量％の脱イオン水が含まれており、粘度約０．２９Ｐａ・ｓ（２９０センチポアズ（ｃｐｓ））であった（ブルックフィールド粘度計ＬＶＤＶ−ＩＩ、スピンドル２、２１℃で１２毎分（１２ｒｐｍ）で測定）。次に、あらかじめ決められた量のアノードゲルを、セパレーターバスケットの中に導入した。第二の例において、ポリマー溶液を５質量％メチルセルロース液から５質量％のポリビニルアルコール溶液に変更する以外は、前述の第一の例の工程を繰り返すことができる。第三の例において、５質量％メチルセルロース液を５〜４０質量％のポリ（４−スチレンスルホン酸ナトリウム）に変更する以外は、同様の工程を繰り返すことができる。
ＡＡサイズの電池のセパレーターに用いるポリマー溶液の質量は、好ましくは０．０５〜０．５ｇであり、より好ましくは０．１〜０．３５ｇである。ポリマー溶液の粘度は、好ましくは０．０５〜１Ｐａ・ｓ（５０〜１０００ｃｐｓ）の範囲内であり、より好ましくは０．２〜０．５Ｐａ・ｓ（２００〜５００ｃｐｓ）である。
図１０において、ＡＡサイズの電気化学電池の放電カーブを示し、ポリマー溶液無しで単一巻きの紙セパレーターをカーブ８０に、従来の二重巻きセパレーターをカーブ８２に、本発明による凝集したポリマーを有する単一巻きセパレーターの使用をカーブ８４に示した。各電池を、室温、４３オームの負荷（一日当たり４時間）条件下で、低率放電で断続的にテストした。被覆したポリマー溶液無しの単一巻きセパレーターは、カーブ８０で突然の電圧低下によって示された短絡に陥った。カーブ８４の被覆された単一巻きセパレーターでは、カーブ８０及び８２と比べて断続的で低レンジの放電でのショートを防止し、向上した供給性能を達成した。
図１１において、室温で、連続した１アンペアの負荷条件下で、凝固したポリマー溶液無しの従来の二重巻きセパレーターを使用するＡＡサイズの電気化学電池の放電カーブをカーブ８２’に、本発明の凝固したポリマー溶液を有する単一巻きセパレーターを有するＡＡサイズの電気化学電池の放電カーブをカーブ８４’に示す。この図に示したように、カーブ８４’の凝固した単一巻きの紙セパレーターは、高い排出率で放電時間を有利に増加する。
【００１２】
セパレーター及び組み立て方法を、ポリマー溶液の液相から半固形相への形成がスチール缶で行われる現場での凝固工程との関連において説明した。セパレーターがスチール缶に挿入される前の現場外で凝固工程を完了できることは、認識されるであろう。別の態様によれば、電解液をセパレーターに用いてスチール缶に挿入する前に吸い上げてもよい。また、挿入の前に、凝固させて半固形含浸物及び／又は被覆物を形成するために、セパレーターの表面にポリマー被覆物をスプレーすることもできる。次いで、セパレーターをスチール缶のカソード空洞の中に挿入して、その後電解液を入れてもよい。この別の態様によれば、セパレーターの準備組み立てが可能になるが、しかしながら、アルカリ性溶液の最後の注入が行われたとき、セパレーターが電解液を吸い上げるのに実質的により多くの時間が必要となるであろう。
従って、本発明は、ショートを防止する薄いセパレ−ターを有利に提供し、その結果イオン透過性を向上し、活性電気化学材料のより多くの量を利用可能にする厚さを減らしたセパレーターを達成し、それによって電気化学電池の放電性能が向上する。また、本発明は酸性又は非水溶性電解質を含む電気化学電池に有用であろうことは認識されるであろう。
本発明を実施する者及び当業者は、様々な変更及び改善が、開示した内容の精神から離れることなく本発明になされ得ることを理解するであろう。与えられる保護の範囲は、クレーム及び法によって許される解釈の広さによって決定されるべきである。
【図面の簡単な説明】
【図１】
本発明によるセパレーターを使用する、電気化学電池の縦断面図である。
【図２】
電気化学電池のセパレーターの組み立てを示す流れ図である。
【図３】
組み立て中の電気化学電池に挿入された紙のセパレーターの透視図である。
【図４】
アルカリ性電解液を紙のセパレーターに添加する工程を示す、部分的に組み立てられた電気化学電池の縦断面図である。
【図５】
セパレーターによるアルカリ性電解液の吸収を示す、部分的に組み立てられた電池の縦断面図である。
【図６】
セパレーターへのポリマー溶液の適用を示す、電気化学電池の縦断面図である。
【図７】
アノードの挿入および集電装置の組み立て品の組み立てを示す、電池の縦断面図である。
【図８Ａ】
アルカリ性溶液吸収およびポリマー溶液の含浸前の細孔を示す、多孔質紙セパレーターの断面図である。
【図８Ｂ】
ポリマー溶液の適用前の、アルカリ性溶液の吸収のセパレーターの断面図である。
【図９Ａ】
１つの態様による、ポリマー溶液の実質的に完全な含浸を示す、セパレーターの断面図である。
【図９Ｂ】
別の態様による、ポリマー溶液の含浸と被覆の両方を示す、セパレーターの断面図である。
【図９Ｃ】
更なる態様による、ポリマー溶液のみの表面被覆を示す、セパレーターの断面図である。
【図１０】
既知のセパレーターおよびポリマー溶液なしの単層の紙のセパレーターと比較した、本発明のセパレーターを有するＡＡサイズの電池の性能を示す、グラフである。
【図１１】
高率放電中の既知のセパレーターと比較した、本発明のセパレーターを有するＡＡサイズの電池の性能を示す、グラフである。
【符号の説明】
１０　　　電池
１２　　　スチール缶
１４　　　底端
１６　　　開放端
１８　　　突起型ノブ
２０　　　プラスチックフィルムラベル
２２　　　カソード
２４　　　セパレーター
２６　　　アノード
２８　　　集電装置
３０　　　陰極カバー
３２　　　ナイロンシール
３４　　　内側カバー
３６　　　側壁（紙セパレーター）
３８　　　誘電性ディスク
４０　　　セパレーターの組み立て方法
４２　　　工程
４４　　　工程
４６　　　工程
４８　　　工程
５０　　　工程
５２　　　工程
５４　　　工程
５６　　　工程
６０　　　ディスペンサー
６２　　　アルカリ性電解液
６４　　　スプレーノズル
６６　　　ポリマー溶液
７０　　　細孔
７１　　　細孔
７４　　　半固形被覆物
８０　　　カーブ
８２　　　カーブ
８２’　　カーブ
８４　　　カーブ
８４’　　カーブ
【図２】
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【図１０】
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【図１１】
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【国際公開パンフレット】
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【国際公開パンフレット（コレクトバージョン）】
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【国際調査報告】
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