JPH0136231B2 - - Google Patents
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- JPH0136231B2 JPH0136231B2 JP56025793A JP2579381A JPH0136231B2 JP H0136231 B2 JPH0136231 B2 JP H0136231B2 JP 56025793 A JP56025793 A JP 56025793A JP 2579381 A JP2579381 A JP 2579381A JP H0136231 B2 JPH0136231 B2 JP H0136231B2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
-
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- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Graft Or Block Polymers (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Description
【発明の詳細な説明】
本発明は電池用セパレータに関するもので、ポ
リプロピレン樹脂繊維表面にポリエチレン樹脂を
配置した繊維からなる不織布に酸又は塩基と反応
して直接或は間接に塩を形成し得るビニルモノマ
ーをグラフト共重合させて、親水性をもたせるこ
とを特徴とする。
リプロピレン樹脂繊維表面にポリエチレン樹脂を
配置した繊維からなる不織布に酸又は塩基と反応
して直接或は間接に塩を形成し得るビニルモノマ
ーをグラフト共重合させて、親水性をもたせるこ
とを特徴とする。
従来、電池、例えばニツケル−カドミウム電池
にはセパレータとして合成樹脂からなる不織布を
使用しているが、これら合成樹脂からなる不織布
には適度の機械的強度、良好なガス透過性、電解
液保持能力、電解液耐久性及び耐酸化性が要求さ
れる。ナイロン繊維からなる不織布は親水性があ
り、電解液保持能力に優れているが、電解液耐久
性、耐酸化性に乏しく、充放電サイクルが繰り返
されるうちにナイロンが分解し、電解液中に溶解
し、アンモニア、亜硝酸イオン、硝酸イオンの酸
化還元反応により自己放電の原因となる。
にはセパレータとして合成樹脂からなる不織布を
使用しているが、これら合成樹脂からなる不織布
には適度の機械的強度、良好なガス透過性、電解
液保持能力、電解液耐久性及び耐酸化性が要求さ
れる。ナイロン繊維からなる不織布は親水性があ
り、電解液保持能力に優れているが、電解液耐久
性、耐酸化性に乏しく、充放電サイクルが繰り返
されるうちにナイロンが分解し、電解液中に溶解
し、アンモニア、亜硝酸イオン、硝酸イオンの酸
化還元反応により自己放電の原因となる。
ポリプロピレン、ポリエチレンなどの繊維から
なる不織布は電解液耐久性、耐酸化性に優れてい
るが、疏水性であるため電解液保持能力に乏し
い。そのため電解液との濡れを良くするため、界
面活性剤での処理をあらかじめ行なつて使用され
ている。これらの界面活性剤で処理された不織布
の初期の濡れは、繊維表面に界面活性剤が存在す
るために良好であるが、一担電解液と接触すると
繊維表面の界面活性剤は電解液に溶解して離脱す
る。このため初期の濡れは良好であるが、繊維自
体の濡れの能力は減少する。電解液が制限された
電池ではセパレータの濡れが悪くなると電解液が
下方に偏在し、電池内部抵抗が増加して電池容量
が減少する。
なる不織布は電解液耐久性、耐酸化性に優れてい
るが、疏水性であるため電解液保持能力に乏し
い。そのため電解液との濡れを良くするため、界
面活性剤での処理をあらかじめ行なつて使用され
ている。これらの界面活性剤で処理された不織布
の初期の濡れは、繊維表面に界面活性剤が存在す
るために良好であるが、一担電解液と接触すると
繊維表面の界面活性剤は電解液に溶解して離脱す
る。このため初期の濡れは良好であるが、繊維自
体の濡れの能力は減少する。電解液が制限された
電池ではセパレータの濡れが悪くなると電解液が
下方に偏在し、電池内部抵抗が増加して電池容量
が減少する。
また密閉型アルカリ電池では充電中に発生した
酸素ガスが陰極で吸収されることにより密閉状態
を維持している。その際、発生した酸素ガスはセ
パレータの不織布の孔を通過し陰極に到達する
が、酸素ガスが通過する際、不織布繊維と電解液
との界面に酸素ガスが侵入し、濡れが悪いと酸素
ガスは移動しなくなり、電池の内部抵抗が増加す
るという欠点を生じる。一般に酸素ガスの透過性
は親水性繊維からなる不織布と疎水性のものとで
は前者の方がはるかにガス透過性にすぐれてい
る。
酸素ガスが陰極で吸収されることにより密閉状態
を維持している。その際、発生した酸素ガスはセ
パレータの不織布の孔を通過し陰極に到達する
が、酸素ガスが通過する際、不織布繊維と電解液
との界面に酸素ガスが侵入し、濡れが悪いと酸素
ガスは移動しなくなり、電池の内部抵抗が増加す
るという欠点を生じる。一般に酸素ガスの透過性
は親水性繊維からなる不織布と疎水性のものとで
は前者の方がはるかにガス透過性にすぐれてい
る。
本発明は上記従来の欠点を除去するもので、半
永久的に親水性を保持することができるセパレー
タを提供するものである。
永久的に親水性を保持することができるセパレー
タを提供するものである。
ポリプロピレンはポリエチレンに比べてビニル
モノマーのグラフト重合速度は非常に遅いため、
ポリプロピレンからなる不織布の繊維表面に均一
にグラフト重合することはむずかしい。またグラ
フト重合速度が遅いため時間を要し高価になる。
ポリエチレンはポリプロピレンに比べて柔らかく
腰がない。そのためポリエチレン繊維からなる不
織布は、剛性がなく電池組立作業に適していない
し、またポリエチレンではポリプロピレンに比べ
て細い繊維径の不織布は製造できず、太い繊維径
の不織布では保液性に乏しくなる。
モノマーのグラフト重合速度は非常に遅いため、
ポリプロピレンからなる不織布の繊維表面に均一
にグラフト重合することはむずかしい。またグラ
フト重合速度が遅いため時間を要し高価になる。
ポリエチレンはポリプロピレンに比べて柔らかく
腰がない。そのためポリエチレン繊維からなる不
織布は、剛性がなく電池組立作業に適していない
し、またポリエチレンではポリプロピレンに比べ
て細い繊維径の不織布は製造できず、太い繊維径
の不織布では保液性に乏しくなる。
本発明者はポリプロピレン樹脂をコアーとし
て、その周囲にポリエチレン樹脂が鞘状に被覆さ
れた繊維からなる不織布を基材として用い、親水
性を有するモノマーをグラフト重合することによ
り安価で、電池用セパレータとして適した親水性
不織布が得られることを見い出した。ポリプロピ
レン繊維表面にポリエチレンを配置するのは押し
出し法など通常の方法が利用でき、例えばチツソ
(株)よりES繊維として市販されている。ポリプロ
ピレン繊維表面の全面にポリエチレンがあつても
その一部分ポリエチレンがある場合でも本発明は
達成される。
て、その周囲にポリエチレン樹脂が鞘状に被覆さ
れた繊維からなる不織布を基材として用い、親水
性を有するモノマーをグラフト重合することによ
り安価で、電池用セパレータとして適した親水性
不織布が得られることを見い出した。ポリプロピ
レン繊維表面にポリエチレンを配置するのは押し
出し法など通常の方法が利用でき、例えばチツソ
(株)よりES繊維として市販されている。ポリプロ
ピレン繊維表面の全面にポリエチレンがあつても
その一部分ポリエチレンがある場合でも本発明は
達成される。
グラフト重合させるビニルモノマーとしてはア
クリル酸、メタクリル酸およびこれらのエステル
類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、スチレ
ンスルホン酸、スチレンなど直接に酸または塩基
と反応して塩を形成しうる官能基を有するもの、
或はグラフト共重合せしめた後に加水分解し、ス
ルホン化などの処理により塩を形成しうる官能基
をもつことができるもの、その他の親水性を有す
るモノマーが用いられる。基材、不織布にビニル
モノマーをグラフト重合する方法としては、(1)不
織布とビニルモノマーを共に重合開始剤を用いて
加熱して行なう化学法、(2)不織布とビニルモノマ
ーを接触させた状態で紫外線、電離性放射線を照
射してグラフト重合させる同時照射法、(3)不織布
に紫外線、電離性放射線を照射し、次いでビニル
モノマーと接触させてグラフト重合させる前照射
法、などにより行なうことができる。
クリル酸、メタクリル酸およびこれらのエステル
類、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、スチレ
ンスルホン酸、スチレンなど直接に酸または塩基
と反応して塩を形成しうる官能基を有するもの、
或はグラフト共重合せしめた後に加水分解し、ス
ルホン化などの処理により塩を形成しうる官能基
をもつことができるもの、その他の親水性を有す
るモノマーが用いられる。基材、不織布にビニル
モノマーをグラフト重合する方法としては、(1)不
織布とビニルモノマーを共に重合開始剤を用いて
加熱して行なう化学法、(2)不織布とビニルモノマ
ーを接触させた状態で紫外線、電離性放射線を照
射してグラフト重合させる同時照射法、(3)不織布
に紫外線、電離性放射線を照射し、次いでビニル
モノマーと接触させてグラフト重合させる前照射
法、などにより行なうことができる。
特に前照射法はビニルモノマーが放射線などに
照射されないため、単独重合物の生成がなく有利
であり、また放射線の照射は不活性ガスおよび空
気中でも行なうことができる。
照射されないため、単独重合物の生成がなく有利
であり、また放射線の照射は不活性ガスおよび空
気中でも行なうことができる。
以下、実施例により本発明を詳細に説明する。
実施例
ポリプロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂を同
心円状に２室になつた熔融ポツトに入れる。外側
の室には熔融ポリエチレンを入れ、内側の室には
溶融ポリプロピレンを入れる。熔融ポツトは下部
にノズル孔を有し、このノズルは内室ノズルを外
室ノズルが取り囲む形状である。各々の熔融樹脂
を同時に押し出すことにより、中心コアーがポリ
プロピレンのその周囲に鞘状にポリエチレンが被
覆された形態となりこれを冷却させて繊維とす
る。
心円状に２室になつた熔融ポツトに入れる。外側
の室には熔融ポリエチレンを入れ、内側の室には
溶融ポリプロピレンを入れる。熔融ポツトは下部
にノズル孔を有し、このノズルは内室ノズルを外
室ノズルが取り囲む形状である。各々の熔融樹脂
を同時に押し出すことにより、中心コアーがポリ
プロピレンのその周囲に鞘状にポリエチレンが被
覆された形態となりこれを冷却させて繊維とす
る。
繊維径２〜３デニールのポリプロピレン繊維表
面に押し出し法によりポリエチレンを付けた繊維
からなる厚さ250μ、目付70ｇ／m2よりなる不織
布に加速電圧2MeV、ビーム電流10ｍＡにて電子
線を空気中にて10Mrad照射した。この照射した
不織布をあらかじめ窒素ガスにより脱酸素され
た、アクリル酸50重量部、水50重量部、モール塩
0.5重量部よりなる溶液中に、速度12ｍ／Hrにて
10分間連続的に浸漬する。次に未反応のアクリル
酸を洗浄後、乾燥する。この構成している単繊維
をとりだし、カチオン性の染料で染色したところ
均一に染色でき、繊維表面がアクリル酸によりグ
ラフト重合されていることがわかる。一方、ポリ
プロピレンのみからなる不織布に同一の条件でグ
ラフト重合し、単繊維を染色したところ、全く染
色されず、グラフト重合されていないことがわか
つた。更にアクリル酸溶液への浸漬時間を50分間
にして、上記と同様に単繊維を染色してもまだら
に染色され、均一なグラフト重合がされていない
ことがわかつた。
面に押し出し法によりポリエチレンを付けた繊維
からなる厚さ250μ、目付70ｇ／m2よりなる不織
布に加速電圧2MeV、ビーム電流10ｍＡにて電子
線を空気中にて10Mrad照射した。この照射した
不織布をあらかじめ窒素ガスにより脱酸素され
た、アクリル酸50重量部、水50重量部、モール塩
0.5重量部よりなる溶液中に、速度12ｍ／Hrにて
10分間連続的に浸漬する。次に未反応のアクリル
酸を洗浄後、乾燥する。この構成している単繊維
をとりだし、カチオン性の染料で染色したところ
均一に染色でき、繊維表面がアクリル酸によりグ
ラフト重合されていることがわかる。一方、ポリ
プロピレンのみからなる不織布に同一の条件でグ
ラフト重合し、単繊維を染色したところ、全く染
色されず、グラフト重合されていないことがわか
つた。更にアクリル酸溶液への浸漬時間を50分間
にして、上記と同様に単繊維を染色してもまだら
に染色され、均一なグラフト重合がされていない
ことがわかつた。
本実施例によるセパレータを20AHのニツケル
−カドミウム電池に10セル組み込み、放電電流
0.2Cにて終止電圧1.0Vの放電と、充電々流0.1Cに
て150％の充電を行なう充放電サイクル寿命（初
期電池容量の60％以下になつた時点を寿命とす
る）試験を実施した。その結果、平均580サイク
ルであつた。
−カドミウム電池に10セル組み込み、放電電流
0.2Cにて終止電圧1.0Vの放電と、充電々流0.1Cに
て150％の充電を行なう充放電サイクル寿命（初
期電池容量の60％以下になつた時点を寿命とす
る）試験を実施した。その結果、平均580サイク
ルであつた。
比較のために、ポリプロピレン繊維からなる不
織布に界面活性剤処理をしたもの(A)、ポリプロピ
レン繊維表面にポリエチレンをコーテイングした
不織布に界面活性剤処理したもの(B)、ポリプロピ
レン繊維を本実施例と同条件で10分間アクリル酸
溶液に浸漬してグラフト重合したもの(C)及び50分
間アクリル酸溶液に浸漬してグラフト重合したも
の(D)、を夫々セパレータとして上記と同様20AH
のニツケル−カドミウム電池10セルづつに組み込
み、同様の寿命試験を行つたところ、(A)は平均
298サイクル、(B)は平均301サイクル、(C)は平均
316サイクル、(D)は平均385サイクルであつた。こ
の結果からも本発明によるセパレータの優れてい
ることがわかる。
織布に界面活性剤処理をしたもの(A)、ポリプロピ
レン繊維表面にポリエチレンをコーテイングした
不織布に界面活性剤処理したもの(B)、ポリプロピ
レン繊維を本実施例と同条件で10分間アクリル酸
溶液に浸漬してグラフト重合したもの(C)及び50分
間アクリル酸溶液に浸漬してグラフト重合したも
の(D)、を夫々セパレータとして上記と同様20AH
のニツケル−カドミウム電池10セルづつに組み込
み、同様の寿命試験を行つたところ、(A)は平均
298サイクル、(B)は平均301サイクル、(C)は平均
316サイクル、(D)は平均385サイクルであつた。こ
の結果からも本発明によるセパレータの優れてい
ることがわかる。
以上の如く、本発明は親水性に優れ且つ作業性
の良好なセパレータを提供するもので、工業的価
値大である。
の良好なセパレータを提供するもので、工業的価
値大である。
Claims (1)
- １ ポリプロピレン樹脂をコアーとして、その周
囲にポリエチレン樹脂が鞘状に被覆された繊維か
らなる不織布に酸又は塩基と反応して直接或は間
接に塩を形成し得るビニルモノマーをグラフト共
重合させたことを特徴とする電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56025793A JPS57141862A (en) | 1981-02-23 | 1981-02-23 | Separator for battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP56025793A JPS57141862A (en) | 1981-02-23 | 1981-02-23 | Separator for battery |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS57141862A JPS57141862A (en) | 1982-09-02 |
| JPH0136231B2 true JPH0136231B2 (ja) | 1989-07-28 |
Family
ID=12175707
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP56025793A Granted JPS57141862A (en) | 1981-02-23 | 1981-02-23 | Separator for battery |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS57141862A (ja) |
Families Citing this family (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JPH06101323B2 (ja) * | 1987-11-17 | 1994-12-12 | 松下電器産業株式会社 | 電池用セパレータ |
| JPH07122164B2 (ja) * | 1990-03-26 | 1995-12-25 | 金井重要工業株式会社 | 電池セパレータ及びその製造方法 |
| CA2112797C (en) † | 1991-07-09 | 2002-10-15 | Raymond W. Singleton | Treated polymeric non-woven fabric |
| JP2732760B2 (ja) * | 1991-10-23 | 1998-03-30 | 金井重要工業株式会社 | 電池用不織布セパレータ及びその製造方法 |
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| US6291105B1 (en) | 1997-08-19 | 2001-09-18 | Daiwabo Co., Ltd. | Battery separator and method for manufacturing the same and battery |
-
1981
- 1981-02-23 JP JP56025793A patent/JPS57141862A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS57141862A (en) | 1982-09-02 |
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