JPH0249350A - アルカリ電池用セパレータ - Google Patents

アルカリ電池用セパレータ

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Publication number
JPH0249350A
JPH0249350A JP63200616A JP20061688A JPH0249350A JP H0249350 A JPH0249350 A JP H0249350A JP 63200616 A JP63200616 A JP 63200616A JP 20061688 A JP20061688 A JP 20061688A JP H0249350 A JPH0249350 A JP H0249350A
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JP
Japan
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nonwoven fabric
separator
melt
fiber
alkali
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Pending
Application number
JP63200616A
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English (en)
Inventor
Shoichi Murakami
昭一 村上
Hitoshi Toyoura
仁 豊浦
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Kuraray Co Ltd
Original Assignee
Kuraray Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH0249350A publication Critical patent/JPH0249350A/ja
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44Fibrous material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • H01M50/417Polyolefins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M2300/0002Aqueous electrolytes
    • H01M2300/0014Alkaline electrolytes
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明は保液性、吸液性にすぐれ、放電特性の良好なア
ルカリ電池用セパレータに関するものである。
〔従来の技術〕
従来、アルカリ電池用セパレータとして様ざまな素材が
提案されている。例えば、平均礒度0101〜0、5 
fニールのポリプロピレン極細繊維の不織布と耐アルカ
リ性合成繊維の不織布をラミネートしたものをセパレー
タにすることが特開昭60−9056号公報に、0.3
〜1.0デニールのポリプロピレン繊維からなる不織布
と、2〜3デニールのポリプロピレン繊維からなる不織
布とを圧着し九セパレータが特開昭60−170159
号公報に、ビスコースレーヨンasとs溶解性ポリビニ
ルアルコール系繊維と易溶解性ポリビニルアルコール系
繊維とを混抄して得た紙あるいは不織布をセパレータに
用いた電池が特開昭48−83334号公報に提案され
ている。また、本願出願人は高純度天然セルロース繊維
と直径が3〜15μmの化合繊維との混合物をシート状
物にしたセパレータを特開昭61−39451号公報に
、繊度が2デニール以下の合成線維または化学繊維と熱
融着性繊維状バインダーから作られた紙筒のセパレータ
であって、アルカリ吸液量が4り/f以上、25w当り
のアルカリ吸液時間が120秒以下であるセパレータを
特開昭61−128460号公報に、そしてセパレータ
紙の構成線維として、繊度0.8デニール以下の合成繊
維を使用することを特開昭62−154559号公報に
既に提案している。
〔発明が解決しようとする課題〕
従来のアルカリ電池用セパレータは耐アルカリ性を主体
とした性能の改善を計るために1疎水性繊維、とシわけ
ポリプロピレン繊維を主体とした繊維構造物を用いてい
る。このセパレータでは耐アルカリ性が増大し、耐用時
間は長くなったが、保液性、吸液性において劣るため電
解液の偏在化をまねき、内部放電を生じて電池の寿命を
短かくする。そうした欠点を解決する1つの手段として
ポリプロピレン極細繊維からなる不織布、例えばメルト
プローン法で作られたポリプロピレン極細繊維の不織布
にポリオキシエチレンアルキルエーテル型活性剤などの
親水化剤を付与する方法も提案されている(%開昭60
−9056号公報)が、後処理による親水化処理では、
初期には活性剤が有効に作用し、電池の寿命は多少は改
善されるが、放電回数の増加に伴なって電解液の偏在化
現象が見られるようになる。更に、均一な濡れ状態を作
ることが難かしいなどの問題がある。
本発明は、耐アルカリ性で保液性、吸液性、目止め性に
優れ、かつ吸水速度の速いアルカリ電池用セパレータを
提供するにある。
〔課題を解決するための手段〕
本発明はエチレン含有量35〜60モルチのエチレン・
酢酸ビニル共重合体ケン化物、親水性化ポリエチレンあ
るいは親水性化エチレン共重合体の群から選ばれた少な
くともIP/1のポリマーを主体とするポリ!−のメル
トプローン極細繊維不織布と耐アルカリ性合成轍維不織
布との積層不織布で構成したことを特徴とするアルカリ
電池用セパレータである。
すなわち、本発明のアルカリ電池用セパレータは、■エ
チレン含有量35〜60モルチのエチレン・酢酸ビニル
共重合体ケン化物、■親水性化ポリエチレンあるいは親
水性化エチレン共重合体の群から選ばれた少なくとも1
種のポリマーの溶融物を流体流によって極細愼維流とし
て紡出し、捕集体に集積して得たメルトプローン極細繊
維不織布と、耐アルカリ性合成繊維あるいは該合成繊維
とセルロース繊維、再生セルロース繊維との混合繊維で
作られ九不織布とを積層し、積層不織布は必要に応じて
一体化処理するととKよって製造することができる。
本発明のアルカリ電池用セパレータは、特定のポリマー
のメルトプローン極細繊維不織布を使用することによっ
て、吸液性、保液性および吸液速度を高めることができ
るとともに、活物質のセパレータ通過を抑制することが
できる。
すなわち、メルトプローン極細繊維不織布を構成するポ
リマーは、親水性、耐アルカリ性であって、かつメルト
プローン法で紡出して極細礒維流を形成するポリマーで
ある。好ましくは平均繊維直径が約5μm以下の極細繊
維流となるポリマーである。そのようなポリマーとして
は、■エチレン含有量が35〜60モルチ、モル化度8
0チ以上のエチレン・酢酸ビニル共重合体のケン化物〔
例えば、商品名「エバール」(株式会社クラレ製品)〕
であシ、この範囲外のポリマーではアルカリ膨潤度が大
きくなつ九り、紡出繊維の太さが不均一になつ九り、電
解液の親和性が低下したりして好ましくない。■混合グ
リセライド、アルコキシ化アルキルフェノール、ポリオ
キシアルキレン脂肪酸エステルなどの湿潤剤を配合して
得た親水性化ポリエチレンあるいは親水性化エチレン共
重合体〔例えば、商品名’ ASPUN ” (アスパ
ン:ザ・ダウ・ケミカル社製品)〕である。これらのポ
リマー群から選ばれた少なくとも1種のポリマーを主体
としたポリマーを溶融し、メルトプローン用ダイを用い
て流体流によって極at繊維流として紡出させて不織布
とする。この場合、不織布の親水性を高め九ものにしよ
うとするなら、ポリマーの溶融系あるいはメルトプロー
ン紡出系までの過程で親水性化剤、例えば混合グリセラ
イド、アルコキシ化アルキルフェノール、ポリオキシア
ルキレン脂肪酸エステル、などの湿潤剤あるいはノニオ
ン活性剤を添加することも電解液の移動、保液性などか
ら好ましい。添加量はポリマー重量に対して0.1〜5
重量%である。また、上記ポリマー■あるいはポリマー
■には熱可塑性で耐アルカリ性ポリマー例えばポリプロ
ピレン、ポリエチレン、エチレン共重合体、ポリビニル
アルコールなどから選ばれたポリマーを混合して溶融紡
出を行って不織布とすることも、不織布の成形性に有効
である。
メルトブローン法で紡出した極細繊維流は捕集体に集積
して極細繊維不織布とする。不織布の平均目付は10〜
40 f/rlの範囲であり、この範囲外の目付では繊
維密度や厚みの均質が悪くなる、セパレータとしての隔
膜が厚くなるなどのために保液性、通液性あるいは目止
め性が悪くなる。
また、極細繊維不織布罠積層する耐アルカリ性合成線維
およびその不織布は、ポリエチレン繊維、ポリプロピレ
ン線維、ポリエチレン・ポリプロピレン線維、エチレン
・酢酸ビニル共重合体ケン化物系繊維、ポリビニルアル
コール系繊維から選ばれた少なくとも1種の合成繊維あ
るいは該合成繊維とセルロース繊維、再生セルロース繊
維との混合繊維を用い、湿式法あるいは乾式法で作られ
た不織布である。この不織布を構成する繊維の繊度は5
デニール以下、好ましくは3〜0.3デニールの範囲で
ある。また、不織布の平均目付は5〜40f/rlの範
囲である。
次に、メルトプローン極細繊維不織布と耐アルカリ性合
成砿維不織布の積層は、それぞれの不織布を通常の接着
剤、熱溶融接着剤などで積層接着する方法、耐アルカリ
性合成繊維不織布を捕集体としてメルトブローン法で紡
出し九極細繊維流を捕集・集積して積層不織布とし、熱
プレスまたはプレスして積層接着する方法あるいは耐ア
ルカリ性合成繊維不織布とメルトブロン極細繊維不織布
とを積層し、熱プレスまたはプレスして積層接着する方
法などで積層不織布を得る。積層不織布の目付は15〜
809/rlの範囲で、メルトプローン極細繊維不織布
と耐アルカリ性合成繊維不織布との積層比は目付でl:
1〜3:1の範囲である。
それKよって保液性、通液性および目止め性の均衡のと
れたセパレータが得られる。
また、積層不織布には通常界面活性剤処理が行われるが
、本発明ではメルトブローン法で紡出するまでの過程で
活性剤の付与が行われ、積層不織布での処理は補助的に
行われるものである。従って、界面活性剤の付与L′c
は通常のものよシ少ない量の、積層不織布に対して0.
2〜3重量−の範囲である。
本発明のアルカリ電池用セパレータは耐アルカリ性に優
れ、目止め効果が高いために活物質(例えばZ n e
)のセパレータ貫通を防止し、吸液性、保液性に優れた
ものが得られる。特に低水銀化の電池用に好適である。
〔実施例〕
次K、本発明の実施態様を具体的な実施例で説明するが
、これら実施例に限定されるものではない。なお、実施
例中の部および%はことわりのない限り重量に関するも
のである。
また、実施例中の測定値については、次の試験法による
(1)吸液量;大きさが5crIt×5CIINの試料
をとって重量を測定(W o )、次いでKOH濃度4
0q6水溶液に試料を30分間浸漬した後、取〕出して
30秒間吊し、試料に含浸した液を自然落下で除去し、
再度試料の重量を測定(Wl)して、保液量(W)を算
出する。(Wl−Wo) /Wo=W (f/Q(2)
吸液速度:大きさが5cb KOH9度40%水溶液を0.05cc(1滴)を滴下
し、その液滴が試料内に浸透するまでの時間を測定する
実施例1 〔極細繊維不織布の製造〕 エチレン含有量の異なるエチレン・ビニルアルコール共
重合体(メルトインデックス40〜41の範囲)を溶融
温度250℃、メルトブローン用ダイに直径0.3 m
sの孔を1jIJ間隔で一列に配列したノズル部と、そ
の両側にItGl 0.25 amの気体吐出用スリッ
トを設けたダイを用い、孔当シの吐出10.2F/分、
気体温度260°C1気体圧力1.5に9./ylの条
件で紡出し、紡出極細゛繊維流はダイより約25鼾の位
置に設置した一定速度で移動するベルトコンベアネット
捕集様に捕集して目標平均目付3゜f/−の繊維ウェブ
を得た。
この繊維ウェブのアルカリ膨潤度を調べた結果を表1に
示した。すなわち、繊維ウェブを120℃に加温したカ
レンダーで処理し、平均厚さ0.2藺の不織布としたも
のを試料とし、20℃のNaOH10q6水溶液に7日
間浸漬したときの膨潤度を測定した。更に、メルトプロ
ーンによる紡糸性を併せて表1に示した。
表        1 紡糸性評価;×は悪い、○は良い。
*液の濡れ性が低下 すなわち、実施例の不織布はアルカリ膨潤度が小さく、
紡糸性、繊維の均質性の良好なものが得られた。
〔耐アルカリ性合成繊維不織布の製造〕繊度0.8デニ
ール、繊維長511Jのポリビニルアルコール繊維70
部、繊度1デニール、繊維長5Uの水溶性ポリビニルア
ルコール繊維(バインダー繊維)15部、繊度3デニー
ル、繊維長5mjの熱融着繊維(ポリプロピレン・ポリ
エチレン複合繊維;バインダー繊維)15部を混繊し、
湿式法(抄紙法)により平均目付25 t/dの繊維ウ
ェブを作、9,120℃に加温したカレンダーで処理し
て不織布を得た。
〔セパレータの製造および性能〕
試料4で得たメルトプローン極細繊維不織布と合成繊維
不織布を積層し、温度135℃のカレンダーロールで熱
処理−プレスして積層一体化不織布を得た。この積層不
織布は平均目付55 f/n?、厚み0.15mのシー
ト状物であった。このシート状物にはノニオン系活性剤
水溶液で処理して0.5チ付着させた。このシート状物
の吸液速度8.7秒、吸液量9.9’l/fであり、し
かもシート状物のアルカリ液の濡れ状態を観察すると、
内部まで均一に濡れていた。
また、極細繊維不織布側の面は緻密化しているが、液の
透過性は良く、液体以外の物質の通過は見られないもの
であシ、アルカリ電池のセパレータとして適し念もので
あった。
実施例2 線状低密度ポリエチレン〔商品名’ASPUN6806
 ”  ダウケミカル社製品、メルトインデックス10
5]50部、親水化ノニオン系界面活性剤5Ls、線状
低密度ポリエチレン95%からなる親水性化ポリエチレ
ン〔商品名’ASPUN 61518−15”、ダウケ
ミカル社製品)10部をベレットで混合し、ポリマー溶
融温度280℃、実施例1で用いたメルトプローン用ダ
イを用いて気体温度300℃、気体圧力1.2 Kp 
/−の条件で紡出し、紡出極細繊維流は実施例1と同様
にして平均目付31f/♂の繊維ウェブを得た。
一方、繊度1デニール、繊維長380のポリプロピレン
繊維40部、礒度0.6デニール、繊維長38waのポ
リプロピレン繊維30部、ポリプロピレン−ポリエチレ
ン複合繊維(熱バインダー繊維)15部、ff1it、
sデニールの再生セルロース繊維15部を混繊し、カー
ド機を通して乾式法の平均目付251/rrlの合成繊
維ウェブを得た。
次いで、メルトプローン極細繊維ウェブと合成繊維ウェ
ブを積層し、温度130℃のカレンダーロールで熱処理
−プレスして積層一体化不織布を得た。この積層不織布
は平均口1寸56 f /lo’、厚み0.13mのシ
ート状物であった。このシート状物の吸液量9.65f
/f、吸液速度12.6秒であり、アルカリ電池のセパ
レータとして適したものであった。
〔発明の効果〕
本発明のアルカリ電池用セパレータは耐アルカリ性に優
れ、目止め効果が高いため活物質の貫通を防止でき、吸
液性、保液性に優れたものである。
特に低水銀化に伴なう活物質のセパレータ貫通の問題に
も対処可能である・ しかも、 薄いセパレー タを作ることができる。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)エチレン含有量35〜60モル%のエチレン・酢
    酸ビニル共重合体ケン化物、親水性化ポリエチレンある
    いは親水性化エチレン共重合体の群から選ばれた少なく
    とも1種のポリマーを主体とするポリマーのメルトブロ
    ーン極細繊維不織布と耐アルカリ性合成繊維不織布との
    積層不織布で構成したことを特徴とするアルカリ電池用
    セパレータ。
JP63200616A 1988-08-10 1988-08-10 アルカリ電池用セパレータ Pending JPH0249350A (ja)

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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS609056A (ja) * 1983-06-27 1985-01-18 Dynic Corp アルカリ電池セパレ−タ
JPS6334849A (ja) * 1986-07-29 1988-02-15 Japan Vilene Co Ltd アルカリ電池用セパレ−タ

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
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