JPH04292856A - 蓄電池用焼結式セパレータの製造法 - Google Patents

蓄電池用焼結式セパレータの製造法

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JPH04292856A
JPH04292856A JP3130848A JP13084891A JPH04292856A JP H04292856 A JPH04292856 A JP H04292856A JP 3130848 A JP3130848 A JP 3130848A JP 13084891 A JP13084891 A JP 13084891A JP H04292856 A JPH04292856 A JP H04292856A
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JP
Japan
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dispersion medium
sintered
resin powder
sheet
separator
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Pending
Application number
JP3130848A
Other languages
English (en)
Inventor
Ryuji Masuda
竜司 増田
Manabu Nakayama
学 中山
Hideo Endo
秀夫 遠藤
Akio Tanaka
昭雄 田中
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.)
Nippon Muki Co Ltd
Original Assignee
Nippon Muki Co Ltd
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    • YGENERAL 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
    • 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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  • Processing And Handling Of Plastics And Other Materials For Molding In General (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】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池用焼結式セパレ
ータの製造法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来、蓄電池用焼結式セパレータは、一
般に、ポリ塩化ビニル樹脂粉末をステンレス板上に適当
な厚さに展開し、これを焼結することにより製造してい
る。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】上記の焼結式セパレー
タの製造法では、樹脂粉末を均一な厚さに展開すること
が難しく、又該粉末は、その展開されたまゝの状態で焼
結されるので、得られる焼結セパレータは厚さが不均一
となり勝ちで、而も孔径に大きいバラツキを生じて機械
的特性の劣化をもたらし、又、特に厚さ0.5mm以下
の肉薄の蓄電池用セパレータを製造する場合は、特に上
記の機械的特性の不均一性による引張強度などの劣化が
著しくなり、又、30μm以上の大きい孔径が散在する
と、蓄電池極板から遊離した微細な活物質粒子が透過し
易くなり、そのため、蓄電池寿命の短縮をもたらすなど
の問題がある。
【0004】そこで、かゝる問題を解消するべく、本発
明者は、該樹脂粉末に有機系分散媒を添加し、その分散
物を型に流し込んで均一な厚さにシート状に成形し、次
で該有機系分散媒の沸点以上で且つ該樹脂粉末の焼結温
度で加熱して、一挙に焼結式セパレータを製造すること
を試みた。しかし乍ら、得られた焼結式セパレータは、
クラックや歪みを生じ、均一なシートが得られなかった
。又その孔径に大きなバラツキを生じ、又、特に有機系
分散媒の沸騰跡と見られる表面に直線的に連続する長手
の孔が生じ、その活物質の通過が更に容易となり、電池
寿命の低下をもたらした。そこで、更に上記の問題を解
決するべく鋭意試験、研究を行った結果、上記の問題を
解消することができた。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記のように
、従来の焼結式セパレータの製造法による不都合を解消
し、大きなバラツキがなく、厚さ0.5mm以下でも最
大孔径約20μm以下に調整された優れた焼結式セパレ
ータの製造法を提供したもので、その手段は、熱可塑性
樹脂粉末を、有機系分散媒と共に混合して分散物を調製
し、該分散物をシート状に成形し、次で、得られた湿潤
成形シートを緩徐に加熱して該有機系分散媒を蒸発させ
て該成形シート状を乾燥せしめた後、該乾燥成形シート
の焼結処理することを特徴とする。
【0006】
【作用】該樹脂粉末の分散物の成形シートを該有機系分
散媒を緩徐に加熱蒸発させることにより、その蒸発に伴
って該樹脂粒子間に空隙が生ずるので、該樹脂粒子が該
空隙を埋めるべく互いに接近し、遂には最密又は擬最密
充填構造をとる。従って、孔径に大きなバラツキのない
成形全体に亘り均一な微孔をもった乾燥成形シートが得
られる。次で該乾燥成形シートを、該有機系分散媒の沸
点より高い温度で加熱して該樹脂粉末に付着している有
機系溶媒微粒子は完全に蒸発すると共に該樹脂粉末の均
一な焼結が行われて、有機系分散媒の残留しない而も大
きなバラツキのない、即ち、最大孔径と平均孔径との間
に殆ど差がない略均一な孔径をもつ本発明の最密充填構
造の焼結セパレータが得られる。
【0007】この場合、該樹脂粉末としては、重量平均
分子量3×105以上のポリエチレン、ポリプロピレン
、ポリブデンなどのポリオレフィン系樹脂粉末を使用す
れば、耐酸化、耐熱性の焼結式セパレータが得られ、そ
の平均粒径を60〜30μmの範囲のものを使用すると
きは、最大孔径約30μm以下の略均一な微孔を有する
焼結式セパレータが得られる。
【0008】又、該樹脂粉末と該有機系分散媒の配合比
は、重量で1対1〜2の範囲の割合で混合して分散物を
つくり、これを型ヘ流し込み所定のシート状に成形する
ことが円滑且つ容易に行われる。
【0009】更に、該有機系分散媒をその沸点以下で加
熱して蒸発させた後、その乾燥成形シートをその沸点以
上の温度の温度で焼結させることにより、上記した作用
が良好に行われる。
【0010】
【実施例】次に、本発明の実施例につき詳述する。原料
としては、熱可塑性樹脂粉末と有機系分散媒とを用意す
る。該熱可塑性樹脂粉末としては、塩化ビニル樹脂粉末
や化学的に安定で且つ高温耐熱性を有するポリオレフィ
ン系樹脂から撰んだポリエチレン、ポリプロピレン、ポ
リブデン等が好ましく、又、特に就中、重量平均分子量
1×105以上超高分子量のポリオレフィン系樹脂粉末
が好ましい。又、その樹脂粉末の平均粒径は30〜60
μmのものが一般に使用される。これを使用し、本法に
より製造した焼結式セパレータは、最大孔径15〜30
μm、平均孔径は最大孔径より僅か2〜3μm小さい1
3〜27μm程度のものができ、全体として孔径に殆ど
バラツキがなく、而も活物質が透過阻止される。
【0011】該有機系分散媒としては、いわゆる有機溶
媒であるが、ポリエチレン樹脂に対して親和性のある、
つまり該粉末が濡れて分散し、流動性をもつ状態にでき
る性質をもつもので、例えば、プロパノール、トルエン
、n−ブタノール、ヘキサノール、エタノールなどの芳
香族炭化水素系エーテル系、トリクレンなどのハロゲン
系など各種の有機溶媒が使用できるが、一般に沸点80
℃〜200℃程度の低沸点のものが好ましい。
【0012】該樹脂粉末と該有機系分散媒の配合は、重
量で1対1〜2の範囲が一般である。この範囲で両者を
混合すると、型に流してその分散物を所定の均一な厚さ
のシート状に成形することが円滑にできる。即ち、該有
機系分散媒が少なすぎるとシートの成形性が悪くなり、
多すぎると爾後の加熱蒸発作業に時間がかゝりすぎ、非
能率となる。型としては、例えば、固定式のセラミック
製、ステンレス製などの皿状のものを使用する。
【0013】該型内に、該分散物を流し所定の厚さのシ
ート状に成形した後、加熱して該有機系分散媒を蒸発せ
しめるのであるが、該シート状に分散した樹脂粉末粒子
が移動しないように、比較的低温で緩徐に加熱する。そ
の温度は、60〜70℃程度で加熱することが好ましい
。該有機系分散媒の各沸点又はその付近の温度で加熱す
れば、突沸を生じ、成形シートを構成する樹脂粒子の配
列が崩れて厚さが変化し、又大きな孔径を生ずる原因と
なるなどの不都合をもたらす。従って、その使用した有
機系溶媒の沸点よりかなり低く、樹脂粒子の移動を起こ
さない程度の高温であっても差し支えないが、要するに
、粒子の躍動を生じない温度で緩徐に加熱することが重
要である。
【0014】かゝる緩徐な加熱により、有機系分散媒は
蒸発し、これに伴い、その蒸発跡に空隙が生じてくるが
、その空隙の生成に伴い、この空隙を埋めるように周囲
の該樹脂粒子はその空間を充填する。かくして、該樹脂
粒子の最密充填又は擬最密充填状態の全体として均一な
微孔をもつ乾燥成形シートが得られる。
【0015】この状態より、次にその樹脂粒子の焼結を
行う。即ち、該乾燥成形シートの焼結処理を行う。この
場合の加熱温度は、使用した有機系分散媒の沸点以上で
且つその樹脂粒子の焼結のできる温度である。かくして
、該加熱焼結により該樹脂粒子に付着している微量の有
機系分散媒粒子は、蒸発消失する一方、該粒子表面の相
互は溶融結着して一体的な本発明の最密充填型焼結式セ
パレータが得られる。この焼結処理において、該樹脂粒
子に付着していた微細な有機系分散液粒子は蒸発して分
散媒の存在しない樹脂粒子相互の焼結が得られる。かく
して、本発明によれば、0.2〜0.5mm程度の肉薄
の最密充填型焼結式セパレータの製造が可能となる。
【0016】又、本発明の焼結式セパレータを連続的に
製造するには、例えば、ステンレス板などのベルトコン
ベヤ式の長尺シートの両側縁に沿い突枠壁をもつ横断面
コ字状の溝枠に形成された移動式型を一方ヘ移動させ乍
ら、これに該分散物を流し込み一定の厚さのシート状に
成形したものを、乾燥炉、焼結炉を順次通過させるよう
にして製造することができる。
【0017】次に、更に具体的な実施例を説明する。 実施例1 超高分子ポリエチレン粉末(三井石油化学工業株式会社
製ミペロンXM−220、重量平均分子量2.3×10
6、平均粒子径30μm)5gと有機系分散媒としてト
ルエン(沸点110.63℃)10gを充分に撹拌混合
し、その分散物を幅150mm、長さ300mm、深さ
10mmの長方形のステンレス皿に流し込み、肉薄のシ
ート状に成形し、この状態で、恒温器内に入れ、60℃
、30分加熱し該分散媒を蒸発させ、乾燥成形シートと
し、その後150℃恒温器内に入れ、150℃、30分
焼結して厚さ0.30mmの焼結式セパレータを製造し
た。 実施例2 実施例1のトルエンの代りにイソプロピルアルコール(
沸点82.4℃)を使用した以外は、実施例1と同じ方
法で厚さ0.32mmの焼結式セパレータを得た。 実施例3 実施例1のトルエンの代りにn−ブタノール(沸点11
7.2℃)を使用した以外は、実施例1と同じ方法で厚
さ0.31mmの焼結式セパレータを得た。 実施例4 実施例1の焼結処理工程時の温度150℃、30分に代
え、180℃、30分とした以外は、実施例1と同様に
処理した。 実施例5 実施例1のトルエンの代りにエタノール(沸点78.3
2℃)を使用した以外は、実施例1と同じ方法で焼結式
セパレータを得た。 比較例1 実施例1と同じ分散物を使用して型内に入れ肉薄のシー
ト状に成形した恒温器内に入れ、トルエンの沸点近傍の
100℃、20分で加熱蒸発して乾燥成形シートとした
後、次の150℃恒温器内で150℃、30分焼結処理
して厚さ0.31mmの焼結式セパレータを製造したが
、該セパレータにクラックが発生し製品にならなかった
。 比較例2 実施例1と同じ分散物を使用して型内に入れ肉薄のシー
ト状に成形したものを、恒温器内に入れ、トルエンの蒸
発処理と樹脂粒子の焼結処理とを150℃、30分で一
挙に行い、厚さ0.32mmの焼結式セパレータを製造
したが、該セパレータにクラックが発生し製品にならな
かった。 比較例3 実施例1のトルエンの代りにn−オクタノール(沸点1
95℃)を使用して分散物を調製し、これを型内に入れ
肉薄のシート状に成形したものを、恒温器内に入れ、1
50℃、30分焼結して厚さ0.30mmの焼結式セパ
レータを製造した。上記の本発明の焼結式セパレータ並
に比較例3の焼結式セパレータについて、機械的、物理
的特性を試験した。その結果を下記表1に示す。
【0018】
【表1】
【0019】表1から明らかなように、本発明の製造法
により製造した焼結式セパレータは全て、最大孔径は平
均孔径と殆ど変らず、大小のバラツキのない良好な機械
的特性の焼結セパレータが得られた。又、表1から明ら
かなように、本発明の製造法によれば、その最大孔径が
平均孔径より僅かな2μm大きいに過ぎず、全体として
極めて均一な微孔を有する焼結式セパレータが得られる
ことが分る。
【0020】次に、実施例1,2の本発明セパレータ、
比較例3のセパレータ、及び従来の塩ビ樹脂粉末を焼結
して成る従来セパレータを夫々実用の自動車用電池に組
み込み、寿命試験を行った。該寿命試験は、SAE−J
240の4分間放電により行った。その結果は、表2に
示す通りである。表中実施例1,2の本発明の焼結式セ
パレータを組み込んだ電池を本発明電池1,2、比較用
セパレータを組み込んだ電池を比較電池1、従来セパレ
ータを組み込んだ電池を従来電池とした。
【0021】
【表2】
【0022】表2から明らかなように、本発明の製造法
により製造した焼結式セパレータを組み込んだ電池の寿
命は、著しく向上することが認められた。これは、活物
質の透過阻止が極めて優れていることを裏付けるもので
ある。
【0023】尚、種々研究試験した結果、焼結式セパレ
ータとして活物質の透過を阻止するためには、孔径最大
30μm以下であれば足りるが、好ましくは、最大孔径
約20μm以下であることが良く、このためには、平均
粒径30μm程度の樹脂粉末を原料とすることが好まし
いことが分った。
【0024】尚、本法の製造法で製造した焼結式セパレ
ータには、必要に応じ、これに親水性を付与するため、
界面活性剤を含浸処理することができる。
【0025】
【発明の効果】このように本発明によるときは、熱可塑
性樹脂粉末を有機系分散媒と共に混合して分散物を調製
し、これを型に流し込んでシート状に成形し、次で該有
機系分散媒を緩徐に蒸発させて該シート状成形体を乾燥
するときは、該有機系分散媒の蒸発に伴い、生ずる空隙
は徐々に該樹脂粉末により最密充填又は擬最密充填され
るので、バラツキの殆どない均一な孔径をもつ乾燥成形
シートが得られる。次でこの状態より、該樹脂粉末の焼
結を行うことにより、有機系分散媒を含まず、従って、
電池に悪影響を与えない、而もバラツキのない均一な微
孔をもつ焼結式セパレータが得られる効果をもたらす。 この場合、該樹脂粉末として、重量平均分子量1×10
5以上で且つ平均粒径60〜30μmのポリオレフィン
径樹脂粉末を使用するときは、耐酸化性、耐高温性で活
物質の透過阻止に優れた最大孔径約20μm以下の焼結
式セパレータを得ることができる効果をもたらす。又、
該有機系分散媒の沸点以下で加熱し蒸発乾燥させた後、
その成形シートをその沸点以上の温度で焼結するときは
、歪みやクラックのない焼結式セパレータが確実且つ円
滑に得られる効果をもたらす。又、該樹脂粉末と該有機
系分散媒の配合比を1対1〜2で配合するときは、樹脂
粉末の分散性が良く、又湿潤成形シートの加熱蒸発乾燥
処理を比較的短時間に行うことができるなどの効果を有
する。而して、本発明の上記の製造法により製造した焼
結式セパレータを電池に組み込むときは、活物質の透過
を阻止し、従来の焼結式セパレータを組み込んだものに
比し、その電池寿命の増大をもたらす効果を有する。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】  熱可塑性樹脂粉末を、有機系分散媒と
    共に混合して分散物を調製し、該分散物をシート状に成
    形し、次で、得られた湿潤成形シートを緩徐に加熱して
    該有機系分散媒を蒸発させて該成形シート状を乾燥せし
    めた後、該乾燥成形シートの焼結処理することを特徴と
    する蓄電池用焼結式セパレータの製造法。
  2. 【請求項2】  該樹脂粉末は、重量平均分子量1×1
    05以上で平均粒径60〜30μmを有するポリオレフ
    ィン系樹脂粉末である請求項1の蓄電池用焼結式セパレ
    ータの製造法。
  3. 【請求項3】  該樹脂粉末と該有機系分散媒の配合比
    は、略1対1〜2であることを特徴とする請求項1又は
    2の蓄電池用焼結式セパレータの製造法。
  4. 【請求項4】  該有機系分散媒を、その沸点以下で加
    熱して蒸発乾燥させた後、該乾燥成形シートを該有機系
    分散媒の沸点以上の温度で焼結することを特徴とする請
    求項1,2又は3の蓄電池用焼結式セパレータの製造法
  5. 【請求項5】  平均粒径60〜30μmの該樹脂粉末
    を原料とし、請求項1〜4のいずれか1つの製造法によ
    り製造した最大孔径約30μm以下の均一な孔を有する
    焼結式セパレータ。
JP3130848A 1991-03-20 1991-03-20 蓄電池用焼結式セパレータの製造法 Pending JPH04292856A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013171883A1 (ja) * 2012-05-17 2013-11-21 トヨタ自動車株式会社 電池の製造方法

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WO2013171883A1 (ja) * 2012-05-17 2013-11-21 トヨタ自動車株式会社 電池の製造方法
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