JP2000208125A - アルカリ蓄電池用セパレ―タ―と被覆剤 - Google Patents
アルカリ蓄電池用セパレ―タ―と被覆剤Info
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Abstract
ター用ポリオレフィン系繊維の被覆剤と該被覆剤を使用
したアルカリ蓄電池用セパレーターを提供する 【解決手段】 アルキル基変性PVAと水溶性エポキシ
架橋剤を併用することにより、特に電解液の吸収スピー
ド、保持特性、耐アルカリ性に優れたアルカリ蓄電池用
セパレーターを得ることが可能となる。
Description
アルカリ蓄電池のセパレーターに好適に使用されるポリ
オレフィン系繊維の被覆剤と該被覆剤を使用したアルカ
リ蓄電池用セパレーター(以下セパレーター)を提供す
るものである。
カドミウム蓄電池やニッケル水素蓄電池等がある。従
来、このようなアルカリ蓄電池のセパレーターには、ナ
イロンのようなポリアミド系繊維を使用した織布や不織
布が使われている。しかしながら、このポリアミド系繊
維は耐アルカリ性の点で不十分であり、高温での使用や
長期間にわたる使用でNH2基が分解酸化され、NO2イ
オンを発生し自己放電に悪影響を及ぼす。
リオレフィン系繊維を使用した織布や不織布をセパレー
ターとして使用した場合、耐アルカリ性の点では十分で
あるが、ポリアミド系に比較してアルカリ電解液保持特
性の点で劣る。
8−147956号公報、特開昭58−194255号
公報、特開昭61−39362号公報では界面活性剤の
付与、特開昭63−34849号公報では親水性樹脂で
あるエチレン−ビニルアルコール共重合体樹脂のコーテ
ィング、特開昭58−175256号公報、特開昭64
−57568号公報、特開平1−132043号公報、
特開平1−132044号公報ではポリオレフィン系繊
維系不織布に発煙硫酸もしくは濃硫酸でスルフォン化処
理を行いスルフォン基の導入、特開平6−196143
ではポリオレフィン系不織布へのポリビニルアルコール
(以下PVA)と界面活性剤のコーティング、特開平7
−29559号公報ではスルフォン化処理を行ったポリ
オレフィン系不織布へのPVAと界面活性剤のコーティ
ングなどが提案されている。
ると、界面活性剤や樹脂が電解液中に脱落することによ
り親水性能が低下する問題がある。また、スルフォン化
処理したセパレーターでは、処理に伴うポリオレフィン
系繊維の劣化による強度不足により、正極と負極間の短
絡が発生する等の問題がある。親水性樹脂であるPVA
の使用は、ポリオレフィン系繊維の強度を低下させず親
水性を付与する優れた特性を持っている。しかし、完全
ケン化物では水酸基同士の水素結合により結晶化し、ア
ルカリ電解液の保持特性が落ちる。また、部分ケン化物
では酢酸基の立体障害により結晶化は阻害されるもの
の、電解液であるKOHなどのアルカリ水溶液中で加水
分解され酢酸カリウム等の塩を作成しアルカリ電解液濃
度を変化させる等の問題がある。
を解決するものであり、特にポリオレフィン系繊維系不
織布の強度を低下させず、高いアルカリ電解液の保持特
性と耐アルカリ性を有するポリオレフィン系繊維の被覆
剤および、該繊維を用いてなるアルカリ蓄電池用セパレ
ーターを提供することを目的とする。
リオレフィン系繊維からなる織布あるいは不織布におい
て、該繊維の表面にアルキル基変性ポリビニルアルコー
ル(以下「アルキル基変性PVA」という)と水溶性エ
ポキシ架橋剤を被覆することを特徴とするセパレーター
であり、また、アルキル基変性PVAと水溶性エポキシ
架橋剤を含有するポリオレフィン系繊維の被覆剤であ
る。
性PVAは、分子内に少なくとも次式の一般式で表され
る繰り返し単位(以下単に「繰り返し単位」という)を
有する高分子である。
以下の様な単量体を共重合することができる、その例と
しては エチレン、プロピレンなどのオレフィン類: アクリル酸、メタクリル酸、クロトン酸などの重合性モ
ノカルボン酸: マレイン酸、イタコン酸などの重合性ジカルボン酸: 無水マレイン酸などの重合性ジカルボン酸無水物: 重合性モノカルボン酸類や重合性ジカルボン酸類のエス
テル類、また、これらをケン化して得られるカルボン酸
塩類: アリルグリシジルエーテル、グリシジルメタクリレート
などのグリシジル基を有するビニルモノマー: ポリオキシエチレンやポリオキシプロピレンなどのポリ
アルキルエーテル基を有するビニルモノマー等 があげられる。
数としては、3〜20の範囲が好適であり、更に好まし
くは5〜17であり、最も好ましくは8〜14である。
炭素数が多くなると被覆剤を作成する際に水への溶解性
が悪くなり、炭素数が少なくなるとポリオレフィン系繊
維への接着性が悪くなり、アルカリ電解液中への脱落が
多くなる。また、炭素数3以下のアルキルビニルエーテ
ルは酢酸ビニルとラジカル共重合しにくい。
00〜3500の範囲が好適であり、更に好ましくは5
00〜2400であり、最も好ましくは1000〜20
00である。重合度が小さいとPVAの溶解性が高くな
るため電解液への脱落が多くなり、逆に大きいと被覆剤
の粘度が上昇し被覆作業に支障をきたす。
アルコール単位100〜88モル%の範囲が好適であ
り、更に好ましくは100〜95モル%でり、最も好ま
しくは100〜98モル%である。ケン化度が小さいと
アルカリ電解液での酢酸基の加水分解により、アルカリ
濃度の低下が起こり電池性能の低下を引き起こす。
量は、水酸基と酢酸基の合計量に対し0.1〜10モル
%の範囲が好適であり、更に好ましくは0.5〜6モル
%であり、最も好ましくは1〜3モル%である。アルキ
ル基の変性量が多くなるとアルキル基により親水性が低
下しアルカリ電解液保持特性が低下する。アルキル基の
変性量が少なくなると、結晶化によりアルカリ電解液の
保持特性が低下する。
キルビニルエーテルを溶剤中でラジカル重合開始剤存在
下で重合させた後、アルカリ触媒によりケン化する等の
方法で得ることができる。
のエポキシ基を有する水溶性のものであり、例えばグリ
セロールジグリシジルエーテル、グリセロールトリグリ
シジルエーテル、ソルビトールポリグリシジルエーテ
ル、エチレンジグリシジルエーテル、ポリエチレングリ
コールジグリシジルエーテル、プロピレンジグリシジル
エーテル、プロピレングリコールジグリシジルエーテル
等があるが、これらの1種類または、2種類以上を併用
することができる。なかでも、グリセロールジグリシジ
ルエーテル及び/又はグリセロールトリグリシジルエー
テルを好適に使用することができる。
リオレフィン系繊維に被覆するに際して、アルキル基変
性PVAに対して0.5〜10重量%の範囲が好適であ
り、更に好ましくは1〜8重量%であり、最も好ましく
は4〜6重量%である。水溶性エポキシ架橋剤の添加量
が少ないと得られた電池セパレーターの耐アルカリ性に
おいて効果が得難く、逆に多いとアルキル基変性PVA
との未反応物がアルカリ電解液中に溶出してしまう。
エポキシ架橋剤とを溶媒に溶解して得ることができ、そ
の溶媒としては水やアルコール溶剤が好適に使用でき
る。アルキル基変性PVAと水溶性エポキシ架橋剤の混
合方法は、アルキル基変性PVAの溶解前の粒子状、溶
解中、溶解後の何れにおいても混合可能であり特に限定
するものではない。
は、上記アルキル基変性PVA及び水溶性エポキシ架橋
剤のほかに他の水溶性高分子又は水分散性高分子の1種
又は2種以上を添加することが可能である。例えば澱粉
及びその誘導体、ゼラチン、カゼイン、アラビアゴム、
メチルセルロース等のセルロース誘導体、ポリビニルピ
ロリドン及びその共重合体、ポリアクリル酸ソーダ、S
BRラテックス等があげられる。
維表面へ被覆するには、繊維を布にする前、布にした
後、いずれでも可能である。布にする前の繊維への被覆
としては、現在一般的に使用されているサイジング機で
あるホットエアサイジング機、スラッシャサイジング
機、一本のり付け機、部分整経のり付け機等公知の方法
を使用することができる。また、布にした後では、現在
一般的に使用されている塗工機であるデッピング塗工、
ロールコーター、ゲートロール、サイズプレス、バーコ
ーター、ブレードコーター、エアナイフコーター等公知
の方法を使用することができる。
ターへの被覆量は、通常0.01〜10g/m2の範囲
が好適であり、更に好ましくは0.1〜5g/m2であ
り、最も好ましくは0.5〜3g/m2である。被覆量
が少ないとセパレーターの親水性を十分付与することが
出来ず、また多いとガス透過性が低下し、特にニッケル
水素アルカリ蓄電池では過充電時に正極で発生する酸素
ガスを負極で吸収するが、この正負極間のガスの透過を
阻害する。
なる織布あるいは不織布は、特に限定されるものではな
く、例えば繊維径0.1〜30μmであり、不織布の目
付が10〜200g/m2、厚さ10〜50μmである
ものを好適に使用することができる。また、該繊維を発
煙硫酸や濃硫酸によるスルフォン化処理を行ったものや
フッ素処理などの親水化処理を行ったものも好適に使用
される。
特に限定するものではないが例えばポリエチレン、ポリ
プロピレン、エチレン−プロピレン共重合体、ポリメチ
ルペンテン等があり、1種類または、2種類以上の併用
が可能である。
炭素数が12のアルキルビニルエーテルの変性量が0.
7モル%のアルキル基変性PVAに水溶性エポキシ架橋
剤としてグリセロールポリグリシジルエーテルをアルキ
ル基変性PVAに対して5重量%添加しアルキル基変性
PVAとエポキシ架橋剤の濃度が5重量%となるよう水
に溶解し被覆剤を得た。ポリオレフィン系布としてポリ
プロピレンスパンボンド製法の不織布を用い、該被覆剤
をサイズプレスで1g/m2被覆し風乾してセパレータ
ーを得た。
行った。アルカリ電解液として30重量%KOH水溶液
を使用し、該セパレーターの片端を5mm1分間浸漬し
該水溶液がセパレーター中のどの部分まで吸収するかを
評価した。この結果を表2に表す。
た。アルカリ電解液として30重量%KOH水溶液を使
用し、セパレーターを10分間浸漬した後、該セパレー
ターをろ紙に挟み0.5kg/cm2の圧力を1分間か
け重量変化を測定し、以下の式で保持率を算出した。結
果を表2に表す。
アルカリ電解液として30重量%KOH水溶液を使用
し、該セパレーターをアルカリ電解液90℃中で30分
間放置し該セパレーターより電解液中に脱落したPVA
量を測定し、以下の式で耐アルカリ性を算出した。結果
を表2に表す。
A、及び添加剤を用いて実施例1と同様にしてセパレー
ターを得た。該アルカリ蓄電池用セパレーターのアルカ
リ電解液の吸収スピード、保持特性、耐アルカリ性を実
施例1と同様に評価し結果を表2に表す。
A、及び添加剤により実施例1と同様にしてセパレータ
ーを得た。該アルカリ蓄電池用セパレーターのアルカリ
電解液の吸収スピード、保持特性、耐アルカリ性を実施
例1と同様に評価し結果を表2に表す。
が出来ず塗工出来なかった。
と水溶性エポキシ架橋剤を併用することにより、特に電
解液の吸収スピード、保持特性、耐アルカリ性に優れた
アルカリ蓄電池用セパレーターを得ることが可能とな
る。
Claims (6)
- 【請求項1】 表面にアルキル基変性ポリビニルアルコ
ールと分子内に少なくても2個以上のエポキシ基を有す
る水溶性エポキシ架橋剤を被覆したポリオレフィン系繊
維からなるアルカリ蓄電池用セパレーター。 - 【請求項2】 アルキル基変性ポリビニルアルコール
が、炭素数3〜20個のアルキル基を水酸基と酢酸基の
合計量に対し0.1〜10モル%有し、重合度200〜
3500、ケン化度88〜100モル%である請求項1
のアルカリ蓄電池用セパレーター。 - 【請求項3】 水溶性エポキシ架橋剤がアルキル基変性
ポリビニルアルコールに対して0.5〜10重量%であ
る請求項1又は請求項2のアルカリ蓄電池用セパレータ
ー。 - 【請求項4】 水溶性エポキシ架橋剤がグリセロールジ
グリシジルエーテル及び/又はグリセロールトリグリシ
ジルエーテルである請求項1〜3のいずれか1項に記載
のアルカリ蓄電池用セパレーター。 - 【請求項5】 炭素数3〜20個のアルキル基を水酸基
と酢酸基の合計量に対し0.1〜10モル%有し、重合
度200〜3500、ケン化度88〜100モル%であ
るアルキル基変性ポリビニルアルコール、及び、水溶性
エポキシ架橋剤を含有するポリオレフィン系繊維の被覆
剤。 - 【請求項6】 水溶性エポキシ架橋剤がグリセロールジ
グリシジルエーテル及び/又はグリセロールトリグリシ
ジルエーテルであり、その割合がアルキル基変性ポリビ
ニルアルコールに対して0.5〜10重量%である請求
項5のポリオレフィン系繊維の被覆剤。
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|---|---|---|---|
| JP00543599A JP4229300B2 (ja) | 1999-01-12 | 1999-01-12 | アルカリ蓄電池用セパレーターと被覆剤 |
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|---|---|
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-
1999
- 1999-01-12 JP JP00543599A patent/JP4229300B2/ja not_active Expired - Fee Related
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