(57)【要約】      （修正有）【課題】電池の機能を損うサルヘ−ションやデンドライトを防止する手段を提供する。【解決手段】繊維状活性炭の縁部を接着剤で固着した形態や、負極を内包する繊維状活性炭の形態や、繊維状活性炭と繊維膜或は微多孔性膜を積層した形態、それぞれの形態においてイオンの透過を阻害せずに、繊維状活性炭の縁部の解れがもたらす短絡現象を解決して、鉛蓄電池及び金属リチウム電池の負極板４に直接密着して繊維状活性炭７を配置した。又、粒状活性炭を静電気帯電作用で繊維膜或は微多孔性膜に付着した形態や、粒状活性炭をゲル状電解質の粘性で繊維膜或は微多孔性膜に付着した形態、それぞれの形態において粒状活性炭をゲル状電解質により非流動化せしめ、粒状活性炭がもたらす短絡現象を解決して、鉛蓄電池及び金属リチウム電池の負極に直接密着して粒状活性炭を配置した。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
負極板の形状に準じて裁断した繊維状活性炭の外周の縁部を接着剤で固着した構造からなる外周固着繊維状活性炭が、負極板に直接密着して配置されている形態を特徴とする鉛蓄電池及び金属リチウム電池。
【請求項２】
繊維状活性炭の外周の縁部を接着して負極板を内包した構造からなる、負極板内包繊維状活性炭の形態を特徴とする鉛蓄電池及び金属リチウム電池。
【請求項３】
負極の形状に準じた繊維状活性炭の外周の縁部と、前記繊維状活性炭と同形状の繊維膜或は微多孔性膜の外周の縁部を接着して積層した構造からなるセパレ−タ積層繊維状活性炭が、繊維状活性炭の面を負極に直接密着して配置されている形態を特徴とする鉛蓄電池及び金属リチウム電池。
【請求項４】
粉末状を含む粒状活性炭或は繊維膜或は微多孔性膜に静電気を帯電せしめた静電気帯電作用で、粒状活性炭と繊維膜或は微多孔性膜が電気的な吸引作用で付着した構造からなる粒状活性炭帯電付着膜の粒状活性炭の面が、負極板に直接密着して配置されている形態を特徴とするゲル状電解質を用いた鉛蓄電池及び金属リチウム電池。
【請求項５】
ゲル状電解質を含有している繊維膜或は微多孔性膜に、ゲル状電解質の粘性によって請求項４に記載に記載した粒状活性炭を付着した構造からなる粒状活性炭ゲル付着膜の粒状活性炭の面が、負極板に直接密着して配置されている形態を特徴とするゲル状電解質を用いた鉛蓄電池及び金属リチウム電池。
【請求項６】
ゲル状電解質と請求項４に記載した粒状活性炭が混合した状態の粒状活性炭ゲル状混合物を、請求項３に記載した繊維膜にスクリ−ン印刷せしめた構造からなる粒状活性炭印刷膜の、繊維膜に付着した粒状活性炭ゲル状混合物の面が負極板に直接密着して配置されている形態を特徴とするゲル状電解質を用いた鉛蓄電池及び金属リチウム電池。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、鉛蓄電池或は金属リチウム電池の負極板に活性炭を配置する方法に関する。
【背景技術】
【０００２】  鉛蓄電池の主に負極板上に発生するサルヘ−ション現象や金属リチウム電池の主に負極板上に発生するデンドライト現象が電池機能をそこなう問題があり、この現象を活性炭機能において解決する方法が検討されている。【０００３】  例えば、デンドライトを予防するために鉛電池及びリチウム電池のセパレ−タに活性炭を複合させた提案がある（特許文献１）。
又、負極の表面に連通孔を有する多孔体として活性炭が被覆されているリチウム二次電池の提案がある（特許文献２）。【０００４】
【特許文献１】特開２００２−１３４０８６号公報（請求項１）
【特許文献２】特開平９−１３４７２０号公報（請求項１）
【非特許文献１】炭素学会編  活性炭基礎と応用  第８刷  Ｐ３２９〜３３０
【０００５】  特許文献１の請求項１では、粒状活性炭或は繊維状活性炭が接着剤或は溶着の方法で固着されている電池のセパレ−タと記されているが、セパレ−タに活性炭を固着する接着剤が活性炭の表面や細孔を覆うのでイオンの透過性をそこない電池機能に問題を残す。
特許文献２の請求項１では、負極の表面は連通孔を有する多孔体により被覆されていると記されているが、連通孔のみを有する活性炭を得ることは難しく工業性に欠ける。
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  本件の発明者は段落番号０００４の非特許文献１などから得た活性炭の見識をもとに、鉛蓄電池及び金属リチウム電池（以下、電池）に活性炭を配置するにあたり解決しなければならない課題を以下に記述した。
第１の課題は、活性炭や活性炭の保持対象物に対し接着剤を用いない。
又、用いた場合はイオンの透過を妨げない構造とする。
第２の課題は、活性炭の飛散による電極間短絡を防ぐ構造とする。
第３の課題は、活性炭は負極板に密着した構造とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】  請求項１に記載した構造の外周固着繊維状活性炭は、繊維状活性炭を負極板の形状に準じて裁断した外周の縁部を接着剤で塗り固めて固着（以下、固着）した構造で、負極板に密着して電池に組込まれる。
上記構造において、イオンは固着した外周の縁部以外の接着剤が介在しない外周縁部の内面を透過するので、段落番号０００６に記載の第１の課題である“接着剤を用いた場合はイオンの透過を妨げない構造とする”（以下、第１の課題）課題を解決する。
又、繊維状活性炭は裁断した縁部から解れる問題があり、解れた繊維状活性炭が飛散して電極間短絡を生ずるが、前記裁断した外周の縁部を接着剤で固着することにより解れを防いで飛散を防止するので、段落番号０００６に記載の第２の課題である“活性炭の飛散による電極間短絡を防ぐ構造とする”（以下、第２の課題）課題を解決する。
又、段落番号０００６に記載の第３の課題である“活性炭は負極に密着した構造とする”（以下、第３の課題）に付いては、「活性炭は電子伝導作用とともに活性炭の表面に不対電子が存在することは以前より知られている」とした公知より、負極に密着した活性炭の電子伝導性と活性炭表面の不対電子の相乗作用が負極板に生じるサルヘ−ション或はデンドライトを解離するとした本件発明者の見解から、活性炭の表面は負極に直接密着していなければならない構造とするものであり、上述構造に対し外周固着繊維状活性炭は接着剤で固着した外周の縁部以外は、接着剤を介せずに負極板と直接密着して電池に組込まれるので第３の課題を解決する。
「」内は非特許文献１を引用。
尚、後記する負極板内包繊維状活性炭及びセパレ−タ積層繊維状活性炭における第２の課題と第３の課題の解決方法は、名称の違いはあるが本段落番号０００７の項での説明と同様であるので省略する。【０００８】  請求項２に記載した構造の負極板内包繊維状活性炭は、繊維状活性炭を例えば袋状や筒状にしてから負極板を挿入した構造で電池に組込まれる。
上記構造においてイオンは、繊維状活性炭を袋状や筒状にするための形状に裁断した外周の縁部を接着した以外の接着剤が介在しない面を透過するので第１の課題を解決する。【０００９】  請求項３に記載した構造のセパレ−タ積層繊維状活性炭は、繊維状活性炭を負極の形状に準じて裁断した外周の縁部と前記繊維状活性炭と同形状の繊維膜或は微多孔性膜の外周の縁部を接着した積層構造で、繊維状活性炭の面を負極に直接密着して電池に組み込まれる。上記構造においてイオンは、繊維状活性炭と例えば繊維膜を接着した外周の縁部以外の接着剤が介在しない外周の縁部の内面を通過するので第１の課題を解決する。【００１０】  請求項４に記載した構造の粒状活性炭帯電付着膜は、請求項４に記載した粒状活性炭（以下、粒状活性炭）を、静電気帯電作用を利用して繊維膜或は微多孔性膜に付着せしめた構造で電池に組込まれるので第１の課題を解決する。
又、電池中における粒状活性炭は飛散して電極間短絡を生ずるが、電池に用いるゲル状電解質の非流動性が粒状活性炭の飛散を防止するので第２の課題を解決する。
又、第３の課題に付いては、粒状活性炭帯電付着膜の粒状活性炭付着面を負極板に直接密着して電池に組込まれるので上記課題を解決する。
尚、後記する粒状活性炭ゲル付着膜及び粒状活性炭印刷膜の各形態における第２の課題と第３の課題の解決方法は名称の違いはあるが本段落番号００１０の項での説明と同様であるので省略する。【００１１】  請求項６に記載した構造の粒状活性炭ゲル付着膜は、ゲル状電解質を含有した繊維膜に粒状活性炭を接触せしめ、前記繊維膜中のゲル状電解質の粘性を利用して粒状活性炭を付着した構造で、更に粒状活性炭の付着面を負極板に直接密着せしめて電池に組込まれるので、第１の課題の課題を解決する。【００１２】  請求項６に記載した構造の粒状活性炭印刷膜は、ゲル状電解質と粒状活性炭を混合した形態の粒状活性炭ゲル状混合物（以下、粒状活性炭ゲル状混合物）を繊維膜にスクリ−ン印刷を施した形態で、更にスクリ−ン印刷にかかる粒状活性炭ゲル状混合物の付着面を負極板に直接密着せしめて電池に組込まれるので、第１の課題を解決する。
【発明の効果】
【００１３】  本発明の、外周固着繊維状活性炭、負極板内包繊維状活性炭、セパレ−タ積層繊維状活性炭、粒状活性炭帯電付着膜、粒状活性炭ゲル付着膜、粒状活性炭印刷膜、前記それぞれの構造を手段として負極板に直接密着して配置した繊維状活性炭や粒状活性炭が、電池中での飛散を防止する発明の効果を目視で確認するために、先ず、電池の容器を仮定して透明で硬質なポリエチレン素材を用いて、９センチ×６センチ×２、５センチ深の内径で開閉ができる蓋部を備えた箱状の蓋部に、直径３ミリで円形の注入孔と同形状の排気孔を設け実証のための容器（以下、実証容器）とし、電解液を仮定した水、或はゲル状電解質を仮定して水１００ｃｃに対し食材用のゼラチン粉末素材１０ｇを混合して透明な実証用のゲル状物（以下、実証用ゲル状物）として用いた実証を以下に記述した。【００１４】  請求項１記載の外周固着繊維状活性炭にかかる、繊維状活性炭の電解液中への飛散を防止する効果について。
効果確認の第１工程として、実証容器の底部に８センチ×５センチの外周固着繊維状活性炭を設置し、その上部に外周固着繊維状活性炭を実証容器の低部に押付けて定着せしめるために、外周固着繊維状活性炭と同形状でクッシヨン材の働きをするリテイナ−マットセパレ−タを設置し実証容器の蓋部を密閉した。
第２工程として、実証容器の注入孔から電解液に仮定した水（以下、液）を、実証容器中の空気が排気孔から完全に排気されるまで注入したあと注入孔と排気孔を密閉した。
第３工程として、直径が４５センチで１分間に９００回転する遠心分離装置の回転壁に、実証容器の低部が遠心分離装置の中心方向に向くように設置し１０分間遠心分離装置を作動させた。
以上の３工程を経て、実証容器中にある外周固着繊維状活性の解れ及び液中への飛散の有無を目視で確認したが、前記解れや飛散は認められず、外周固着繊維状活性炭の実証容器の液中における飛散防止の効果が確認できた。【００１５】  尚、段落番号００１４の項で説明した外周固着繊維状活性炭の構造に用いた繊維状活性炭の電解液中への飛散防止の効果と、請求項２記載の負極板内包繊維状活性炭、及び請求項３記載のセパレ−タ積層繊維状活性炭のそれぞれの構造に用いた繊維状活性炭の電解液中への飛散防止の方法と効果は、名称の違いはあるが段落番号００１４で記載した外周固着繊維状活性炭にかかる実証方法と効果が同様であったので省略する。【００１６】  請求項４記載の粒状活性炭帯電付着膜にかかる、粒状活性炭の実証用ゲル状物中への飛散を防止する効果について。
効果確認の第１工程として、実証容器の底部に、８センチ×５センチの粒状活性炭帯電付着膜を設置し、その上部に粒状活性炭帯電付着膜を実証容器の低部方向に押付けて定着せしめるためのクッシヨン材として、粒状活性炭帯電付着膜と同形状のリテイナ−マットセパレ−タを設置して実証容器の蓋部を密閉した。
第２工程として、実証容器の注入孔から実証用ゲル状物を実証容器中の空気が排気孔から完全に排気されるまで注入したあと注入孔と排気孔を密閉した。
第３工程として、直径が４５センチで１分間に９００回転する遠心分離装置の回転壁に、実証容器の低部が遠心分離装置の中心方向に向くように設置し１０分間遠心分離装置を作動させた。
以上の３工程を経て、実証容器中にある粒状活性炭帯電付着膜の構造に用いた、粒状活性炭の実証用ゲル状物への飛散の有無を目視で確認したが、前記飛散は認められず粒状活性炭帯電付着膜にかかる粒状活性炭の飛散防止の効果が確認できた。【００１７】  尚、段落番号００１６で説明した粒状活性炭帯電付着膜の構造に用いた粒状活性炭の実証用ゲル状電解質中への飛散防止の効果と、請求項５記載の粒状活性炭ゲル付着膜及び請求項６記載の粒状活性炭印刷膜それぞれの構造に用いた粒状活性炭の実証用ゲル状物中への飛散防止の方法とその効果は、名称の違いはあるが段落番号００１６で記載した粒状活性炭帯電付着膜にかかる実証方法と効果が同様であったので省略する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１８】  本発明で用いる繊維状活性炭は、電池内で占める体積を考慮すると繊径が０、１ミリ以内で厚みが０、５ミリ以内の不織状が望ましい。又、粒状活性炭の粒径はおおよそ０，３ミリ以内であれば対応できるが、静電気帯電作用やゲル状物との付着や混合などそれぞれの作業性を考慮すると、粒径は３００メッシュ付近が望ましい。
又、繊維状活性炭に対して接着剤を用いるには、液状の接着剤或は粘性が弱い接着剤或は加圧しながら加熱して接着する形態の接着剤を用いると、繊維状活性炭の表面から深部にまで接着剤が浸透し接着の効果を最良の形態で得ることができる。【００１９】  請求項１記載の外周固着繊維状活性炭を構成する一例として。
負極板の形状に準じて裁断した、不織状で厚みが０、５ミリの繊維状活性炭の外周の縁部の約５ミリの幅を、液状のシアノアクリレ−ト系接着剤を塗布して固着した。
以上の作業により上記繊維状活性炭の外周の縁部は約５ミリの幅が接着剤と固着して、繊維状活性炭の構造的な欠点である裁断部分の外周縁部からの解れによる活性炭の飛散を防ぐ特徴を備えた、外周固着繊維状活性炭を最良の形態で得られた。【００２０】  請求項２記載の負極板内包繊維状活性炭を構成する一例として。
負極板の外周の形状に約５ミリの糊代を加えた形状に裁断した、２枚の繊維状活性炭の四片の外周縁部の約５ミリの幅を液状のシアノアクリレ−ト系接着剤を塗布し、そして上記縁部の三片を重ねて接着し袋状を形成してから負極板を挿入した。又接着されない一片は、接着剤が約５ミリの幅を固着した状態で負極の挿入口を形成している。
以上の作業により、繊維状活性炭の構造的な欠点である裁断部分の外周縁部の解れによる活性炭の飛散を防ぎながら、負極板を内包できる特徴を備えた負極板内包繊維状活性炭を最良の形態で得られた。
尚、本段落番号００２０の項で説明した、負極板内包繊維状活性炭の外周の縁部と繊維膜或は微多孔性膜の外周の縁部を接着して積層した構造にすると、繊維状活性炭の引っ張り強度を補強するとともにセパレ−タを兼用することができる。【００２１】  請求項３記載のセパレ−タ積層繊維状活性炭を構成する一例として。
負極の形状に準じて裁断した繊維状活性炭と前記繊維状活性炭と同形状の繊維膜のそれぞれの外周縁部の約５ミリの幅を、液状のシアノアクリレ−ト系接着剤で接着した。
以上の作業により、繊維状活性炭と繊維膜それぞれの外周の縁部を接着した積層構造を構成し、そして繊維状活性炭の構造的な欠陥である裁断部分の外周縁部からの解れによる活性炭の飛散を防ぐ特徴を備えたセパレ−タ積層繊維状活性炭を最良の形態で得られた。【００２２】  請求項４記載の粒状活性炭帯電付着膜を構成する一例として。
粒径が３００メッシュ付近の粒状活性炭を作業台に層状に配置したのち、その１センチ上部に繊維膜を設置した。次に設置した繊維膜に対し静電気発生装置を用い、入力電圧１００Ｖ・出力電圧４ＫＶ・出力電流０，３ｍＡからなる静電気帯電を１０秒間施した工程により、繊維膜は前記層状の粒状活性炭を静電気帯電作用で膜状に吸着し、粒状活性炭帯電付着膜を最良の形態で得られた。
又、あらかじめ静電気を備えた通称エレクトレット機能の繊維膜に粒状活性炭を接触或は近傍せしめる方法においても、エレクトレット機能の繊維膜は静電気帯電作用で粒状活性炭を吸引保持し粒状活性炭帯電付着膜を得ることができる。【００２３】  請求項５記載の粒状活性炭ゲル付着膜を構成する一例として。
作業台に層状に配置した粒径が３００メッシュ付近の粒状活性炭に対し、実証用ゲル状物を含有した繊維膜を重ねてから任意の圧力を加えた。
以上の工程により、実証用ゲル状物を含有した繊維膜は前記層状の粒状活性炭を膜状に付着して、粒状活性炭ゲル付着膜を最良の形態で得られた。
尚、本段落番号００２３の項で説明した粒状活性炭ゲル付着膜の構成と、段落番号００２２記載の粒状活性炭帯電付着膜の構成とでは、繊維膜に対する粒状活性炭の付着の手段が異なるのみで、図面では同様になるので、後記すべき粒状活性炭ゲル付着膜の実施例及び図面の簡単な説明は省略する。【００２４】  請求項６記載の粒状活性炭印刷膜を構成する一例として。
編目物と編目物を保持する枠と、枠に付随する平板状の台座からなるスクリ−ン印刷機において、台座の上に繊維膜を配置し、次に台座上の繊維膜の上に枠を固定し、次に固定した枠の編目物の上に、粒状活性炭１００ｇと実証用ゲル状物３０ＣＣを混合した形態の粒状活性炭ゲル状混合物をヘラ状の塗布用具で均一に塗り付けた。
以上の工程により、粒状活性炭ゲル状混合物はヘラの圧力で編目状物を貫通して台座上の繊維膜に付着し、粒状活性炭印刷膜を最良の形態で得られた。
尚、本段落番号００２４の項で説明した粒状活性炭印刷膜の構成と、段落番号００２２記載の粒状活性炭帯電付着膜の構成とでは、繊維膜に対する粒状活性炭の付着の手段が異なるのみで、図面では同様になるので、後記すべき粒状活性炭印刷膜の実施例及び図面の簡単な説明は省略する。
【実施例１】
【００２５】  図１は、繊維状活性炭１の外周の縁部を接着剤で固着した固着部分５からなる構造の外周固着繊維状活性炭７が、負極板４に密着している形態を示している概略断面図である。
【実施例２】  図２は、２枚の繊維状活性炭１の外周縁部の接着部分６と負極板４の挿入口の固着部分５の各部により袋状とし、前記袋状の繊維状活性炭が負極板４を内包している形態の負極板内包繊維状活性炭８を示している一部破断面図である。
【実施例３】  図３は、繊維状活性炭１の外周の縁部と、繊維膜３の外周の縁部の接着部分６からなる構造のセパレ−タ積層繊維状活性炭が、負極板４に密着している形態を示している概略断面図である。
【実施例４】  図４は、静電気帯電作用で繊維膜３に粒状活性炭２が付着してなる構造の粒状活性炭帯電付着膜９の、粒状活性炭２の付着面と負極板４が密着している形態を示している概略断面図である。
【産業上の利用可能性】
【００２６】  本発明の外周固着繊維状活性炭を始めとするそれぞれの形態を手段として、鉛蓄電池及び金属リチウム電池の負極板に配置された活性炭がサルヘ−ション或はデンドライトの問題を解決すると、当該電池の利用の分野を拡大して電気エネルギ−の活用に貢献できる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】  外周固着繊維状活性炭の構造の説明図である。（実施例１）
【図２】  負極板内包繊維状活性炭の構造の説明図である。（実施例２）
【図３】  セパレ−タ積層繊維状活性炭の構造の説明図である。（実施例３）
【図４】  粒状活性炭帯電付着膜の構造の説明図である。（実施例４）
【符号の説明】
【００２６】  １  繊維状活性炭
２  粒状活性炭
３  繊維膜
４  負極板
５  固着部分
６  接着部分
７  外周固着繊維状活性炭
８  負極板内包繊維状活性炭
９  セパレ−タ積層繊維状活性炭
１０  粒状活性炭帯電付着膜
【図１】
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【図２】
2009123666.tif 000004
【図３】
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【図４】
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