碱性电池隔离纸制造技术

一种用于碱性电池的隔离纸包括具有一定紧密度的紧密层，和具有一定液体浸透性的液体浸透层，所述紧密层和所述液体浸透层被整体地层合，而且所述的紧密层是通过将适合于打浆的耐碱纤维素纤维与合成纤维混合而制备的，以致使，所述的耐碱纤维素纤维的含量在２０—８０重量％的范围内，以ＣＳＦ计的打浆度为５００—０ｍｌ，并且所述的液体浸透层是通过将耐碱纤维素纤维与合成纤维混合而制备的，所述的耐碱纤维素纤维的含量在２０—８０重量％的范围内，以ＣＳＦ计的打浆度大于为７００ｍｌ。（*该技术在2017年保护过期，可自由使用*）

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本专利技术涉及用于在若干种碱性电池如碱锰电池、氧化银电池和空气-锌电池中隔离阳极活性材料和阴极活性材料的隔离纸，其中每种碱性电池均使用了碱性电解质；更具体地说，涉及具有能防止由于未添加汞而由氧化锌枝晶引起内部短路的高紧密度的隔离纸，而且该隔离纸同时具有由于增大的电解质液体浸透性所致的更大的功率放电性能。用于隔离碱性电池的阳极活性材料和阴极活性材料的隔离纸所需的特性是要防止由于阳极活性材料与阴极活性材料接触而引起的内部短路，以及具有由于使用如氢氧化钾的电解质和二氧化锰这样的去极化剂而不引起收缩或变形，以及保持产生电动势所需的足够量的电解质，而不妨碍离子传导这样的事实而引起的期望的耐久性。现有技术的隔离纸使用由合成纤维和纤维素纤维构成的混合纸，更具体地说，它由作为主要材料的耐碱合成纤维的维尼纶，并混合耐碱纤维素纤维如粘胶丝人造纤维、含大于98％α-纤维素的棉绒浆、丝光化木浆、波里诺西克人造纤维、和作为粘合剂加入的聚乙烯醇纤维混合。本申请人在日本专利特许公开2-119049中公开了一种隔离纸，其中通过混合适合打浆的耐碱纤维素纤维，例如丝光化木浆、丝光化西班牙草浆、丝光化马尼拉大麻浆、波里诺西克人造纤维和合成纤维来制造分离纸，该纸包含10-50％重量的耐碱纤维素纤维，并且所述纤维具有CSF(加拿大标准游离度)为500-0ml的打浆度。在日本专利特许公开62-154559中也公开了一种碱性电池隔离纸，其中形成隔离纸的部分或全部纤维使用细度小于0.8旦的合成纤维，而不是现有技术中所用的更大尺寸的1-3旦的纤维。而且，在日本专利特许公开5-74439中公开了另一种隔离纸。通过把波里诺西克人造纤维打浆成CSF为300-700ml并交织小于0.4旦的维尼纶来制造这种隔离纸。由交织纤维素纤维和人造纤维制造的这些隔离纸具有足够的耐电解质和去极化剂的能力，但是就防止两活性材料电极之间接触而导致内部短路而论，具有过大的孔径。因此要求采取措施，例如，为了使孔径相当小以层状层压此纸，或用一些例如具有微孔的玻璃纸膜这样的隔离材料与该纸叠合。对使用锌作阴极活性材料的碱性电池已采取措施，其中为防止阴极自放电和促进电动势反应，用汞齐化锌颗粒的表面以转化成活性材料。最近，就防止汞污染引起生态破坏而论，正逐渐降低所需的汞消耗量，从而用无汞电池。也就是说，电池不使用汞，这是从1992年起的先决条件。如果不使用汞添加剂，在活性材料的阴极中会出现腐蚀。这将导致所谓“枝晶”的导电晶体氧化锌化合物沉积，并在活性材料的两个电极之间引起电接触从而产生内部短路，并极大降低电池的容量。为防止氧化锌枝晶沉积引起的这种内部短路，要求比现有隔离纸具有更小孔径的细隔离纸。更具体地说，为防止氧化锌沉积引起的内部短路，需要气密性大于2秒/100毫升的这种隔离纸。虽然碱性电池、尤其是碱锰电池已广泛用于便携式电源，以及由于向无汞型阴极发展，其应用在不断增加；另外也需要改进电池性能，例如以连续或间断放电形式的更长的放电时间，在其它方面要求大功率放电性能。作为便携式电子装置，例如笔记本式个人计算机、液晶显示TV装置和便携式电话装置，已广泛使用，对作为这些电子装置电源(要求大功率放电)的碱性电池的需要迅速增加，所以，极大地要求改进大功率放电性能。这些常规电子装置要求大功率，所以通常如镍镉电池这样的二次电池用于这些装置。碱锰电池的应用已引起人们的注意，同时要求碱锰电池大功率放电的电子装置也增加，这是因为它易获得且操作简单，以及在电子装置中节能变得更为普遍。上述大功率放电可定义成用小于3欧姆负载电阻时大电流放电。当大功率放电时，比大于10欧姆电阻的轻负载出现更大电流，对于碱锰电池这样的内-外型电池而言，随着放电电流增加，电池反应在活性材料的内部区域几乎没有发生，对此区域活性材料的利用率成指数地降低，这将导致电池容量的降低。例如，已知对产生大功率放电的2欧姆电阻负载，活性材料的利用率降到小于20％。因此，据说延长几分钟的放电时间就是很有意义的改进，除非用小于3欧姆的电阻负载来实现，当然这是所希望的改进和迫切需要的。为增加这种情况下的电池容量，活性材料的增加或电阻值的减少是无效的。相反，希望增加隔板或活性材料中电解质的液体浸透性能数量，从而由于迅速的电池反应而增加离子扩散。也就是说，为增加阴极锌离子的扩散并不降低传导率，应将更多地电解质给予隔离纸。更具体地说，考虑到增加大功率放电容量，具有大于550％液体浸透特性的隔离纸是所希望的。然而，同时满足上述气密性和液体浸透性是困难的。也就是说，虽然保留在电池内隔板中的部分电解质移向阳极活性材料和阴极侧(放电期间)，但为保持电动势反应，所需的足够量电解质仍应保留在隔板的纤维部分中。实际上，隔离纸设计的孔越多，对暂时保留电解质的液体浸透性越有利。然而，考虑到防止短路和两极电的隔离，希望隔离纸紧密地制造。通常，当纸的紧密度增加时，电阻也增加，且液体浸透性降低，这将导致电池放电性能的降低。因此，目前没有提供这样的隔离纸，它具有增加的电解质液体浸透性，防止由于没有添加汞而产生的氧化锌枝晶引起的内部短路，适合大功率放电，特别是具有大于2秒/100毫升的气密性，同时具有大于550％的液体浸透性。本申请人已检测了由一定程度打浆的丝光化阔叶木浆和波里诺西克人造纤维提供的隔离纸的物理性能，例如液体浸透性、气密性等的变化。至于考虑其用途的例子，想具体知道上述气密性和现有隔离纸的液体浸透性之间的关系。实验例1通过混合63％重量、打浆度范围从CSF710毫升(未打浆)至200毫升的丝光化阔叶木浆，25％重量维尼纶(细度0.5旦×纤维长度2毫米)，和12％重量聚乙烯醇纤维(细度0.5旦×纤维长度3mm)来提供配料，然后，送至圆网造纸机上以提供定量约32克/米2的单层隔离纸。隔离纸的CSF值、气密性和液体浸透性之间的关系如表9所示。表9 63％重量丝光化阔叶木浆+25％重量维尼纶(0.5旦×2mm)+12％重量聚乙烯醇纤维(1旦×3mm)实验例2通过混合63％重量、打浆度范围从CSF740毫升(未打桨)至210毫升的波里诺西克人造纤维(尺寸0.5×纤维长度2毫米，25％重量维尼纶(尺寸0.5旦×纤维长度2毫米)，和12％重量聚乙烯醇纤维来提供配料，然后，送至圆网造纸机上以提供定量约32克/米2的单层隔离纸。隔离纸的CSF值、气密性和液体浸透性之间的关系如表10所示。表10 </tables>63％重量的波里诺西克人造纤维(0.5×2毫米)+25％重量维尼纶(0.5×2毫米)+12％重量聚乙烯醇纤维(1d×3毫米)另外，涉及表9和10所示实验例1和2的隔离纸的CSF值、气密性和液体浸透性之间的关系如图4的曲线所示。对表9和10所列隔离纸CSF值的气密性和液体浸透性如图4曲线所示，其中符号黑三角和黑点分别表示实施例1和2的测量结果。从实施例1和2可清楚地看出，当对纤维素，例如丝光化阔叶木浆、波里诺西克人造纤维等进行打浆，将增加隔离纸的气密性。也就是说，隔离纸具有增加的气密性和具有增加的紧密度。然而，当打浆继续时，纸的液体浸透性迅速降低，难以获得大于550％的液体浸透性，即使获得了2秒/100ml的气密性。实验例1-3中的每个例子分别表示2.8秒/1本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于碱性电池阳极和阴极的活性材料电隔离用的隔离纸，其中，所述的隔离纸包括，保持其紧密度以防止所述两活性材料内部短路的紧密层，和用于增加电池内电解质液体浸透率的液体浸透层，所述的紧密层和所述的液体浸透层是整体层合的。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】...

【专利技术属性】
技术研发人员：久保好世，山野上基，沟渊章夫，
申请(专利权)人：日本高度纸工业株式会社，
类型：发明
国别省市：JP[日本]