JPH047065B2 - - Google Patents
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- JPH047065B2 JPH047065B2 JP58071961A JP7196183A JPH047065B2 JP H047065 B2 JPH047065 B2 JP H047065B2 JP 58071961 A JP58071961 A JP 58071961A JP 7196183 A JP7196183 A JP 7196183A JP H047065 B2 JPH047065 B2 JP H047065B2
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- Japan
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- polypropylene
- fibers
- separator
- polyamide
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- 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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- 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
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
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- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- 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
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- 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
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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
- H01M50/423—Polyamide resins
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- H—ELECTRICITY
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0014—Alkaline electrolytes
-
- 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
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Spinning Methods And Devices For Manufacturing Artificial Fibers (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Description
本発明は密閉型アルカリ電池、特にニツケルカ
ドミウム蓄電池に用いるアルカリ電池用セパレー
ターの構成に関するものである。 従来、アルカリ電池用セパレーターにはポリア
ミド繊維の持つ吸水性、吸液性等の特性を利用し
たポリアミド繊維のみよりなる不織布が一般に用
いられている。また、ポリアミド繊維の吸液性、
吸水性をより向上させる為に無機塩類により繊維
を溶出して繊維表面に多数の微細な孔を有する多
孔質の構造にしたものが見られる。このように繊
維を多孔性としたことにより、電解液の保液量は
均一となり、それがため放電容量が大きくなると
いう特徴がある。然るに、アルカリ電池は高温時
或は連続的に過充電が行われる様な条件下では、
電解液の温度上昇や電気化学変化が大きい為に、
上記ポリアミド製不織布セパレーターでは劣化が
著しく、長期の使用に耐え難いという欠点があ
る。 また、ポリアミド繊維に電解液に対し耐性のあ
るポリプロピレン繊維を混入した不織布よりなる
セパレーターも見られるが、ポリプロピレン繊維
の熱容量により繊維相互を接着するため、加熱溶
着時にポリプロピレン繊維の収縮が著しく、厳密
な工程管理を必要とし、均一な製品を大量、かつ
安価に製造することが困難である等の問題点があ
る。 更に、ポリプロピレン樹脂のメルトピロー方式
による不織布、ポリプロピレン繊維の湿式法によ
る不織布をセパレーターとしたものがあるが、吸
液性、耐アルカリ性等の電池特性は満足しうるも
のの、セパレーターの機械的強度が弱い為、電池
製造工程に於てセパレーターの伸び、切断等の問
題が発生することによりラインアツプされていな
いのが現状である。 更に、ポリアミド繊維とポリプロピレン−ポリ
エチレン系複合繊維とを80〜50％：20〜50％の比
率で混合し形成したウエブを加熱、加圧してポリ
エチレン成分を溶融し、繊維相互間を一体に結合
したセパレーターも工夫されてはいる。しかし上
記ポリプロピレン−ポリエチレン系複合繊維の混
合割合が非常に限定されるという問題点がある。
即ち、上記複合繊維が20％以下では接着力不足と
なり、電池組立工程にかけられず、また強力を付
与するため複合繊維を20〜50％未満混合するとポ
リアミド繊維が50％以上含まれることになり、前
記アルカリ電池の高温時或は連続的過充電が行わ
れる様な条件下では電解液の温度上昇や電気化学
的変化が大きい為にポリアミド繊維の劣化が著し
くなり、繊維が分解されてセパレーターとしての
性能が低下することになり好ましくなく、又、上
記複合繊維を50％以上混入すると加熱・加圧時に
該複合繊維を形成する低融点樹脂成分（ポリエチ
レン）が溶融圧着時にフイルム化し易く、繊維間
隙の閉塞現象が発生し易くなり、セパレーターと
しての性能に悪影響を及ぼす。この様にポリプロ
ピレン−ポリエチレン系複合繊維の混入割合が非
常に限定される上に、ポリアミド繊維が存在する
ため、劣化による形態変化が著しく、大巾な性能
低下をきたすことになる。 本発明は上記諸欠点を克服し、如何なる条件下
でも十分実用に供し得るアルカリ電池用セパレー
ターを提供するものである。 以下本発明の１実施例を詳細に説明する。 本発明のアルカリ電池用セパレーターは、芯部
形成口金の周囲に鞘部形成口金を配置した紡糸口
金によりポリプロピレン樹脂95〜70％（重量比）
と、ポリアミド繊維５〜30％（重量比）とを混合
した溶融樹脂液を芯部とし、鞘部として上記溶融
樹脂液に発泡剤を１〜10％（重量比）混入した溶
融樹脂液を使用し、上記紡糸口金により、上記２
種類の溶融樹脂液を紡糸した後、鞘部のみ発泡さ
せて、表面に無数の細孔を設けた海島型複合繊維
50〜70％（重量比）と、ポリプロピレン−ポリエ
チレン系サイドバイサイド型又は海島型複合繊維
50〜30％（重量比）との混合繊維を用いる。例え
ばポリプロピレン樹脂90％とポリアミド樹脂10％
の混合成分よりなり、かつ表面層、すなわち鞘部
のみ発泡剤により芯部の厚さに対し２〜10倍程度
に厚く発泡させて無数の細孔を作り多孔質化し
た、海島型複合繊維70％とポリプロピレン−ポリ
エチレン系複合繊維30％との混合繊維をランドウ
エバー機又はカード機により、目付90ｇ／m2のラ
ンダムウエブ又はクロスウエブを形成し、一対の
加熱、加圧ロールを通過させて、ポリエチレン成
分の溶融によりウエブ構成繊維間相互を一体に接
着し、見掛密度0.2〜0.5ｇ／cm3のアルカリ電池用
セパレーターを形成する。 なお、セパレーターの重量は40〜300ｇ／m3の
間で使用目的に応じて適宜変更することができ
る。また見掛密度は0.2ｇ／cm3未満になるとセパ
レーターの強度や吸液速度が低下し、又0.5ｇ／
cm3をこえると厚さが薄く、目が詰まり過ぎて吸液
量が低下すると共に電解により発生した酸素の通
過が阻害されるので好ましくなく適宜の空隙を必
要があり好ましくは0.2〜0.5ｇ／cm3に調整する。 本発明に用いるポリプロピレン−ポリアミド複
合繊維は、第１図及び第２図に示す様にポリプロ
ピレン樹脂成分１を海としてポリアミド樹脂成分
２が島状に点在しており、更に鞘部である表層が
発泡剤により２倍程度に発泡し、無数の細孔３を
有してなり、上記複合繊維４と耐アルカリ性にす
ぐれたポリプロピレン樹脂成分５とポリエチレン
樹脂成分６からなるサイドバイサイド型複合繊維
７のポリエチレン成分の融着によつてウエブ構成
繊維相互を一体に接着してセパレーターを構成す
る。 従つて、セパレーターの主構成繊維である表層
部に無数の細孔を有するポリプロピレン−ポリア
ミド海島型複合繊維の初期性能、例えばKOH溶
液の吸液量は400％であり、同じ樹脂（ポリプロ
ピレンとポリアミド）を用いるサイドバイサイド
型複合繊維で形成したセパレーターに比べ劣る
が、本発明の海島型複合繊維はポリプロピレン樹
脂成分中に島状に分布するポリアミド樹脂成分の
電解液による劣化・脱落による多孔質化及び鞘部
が発泡により多孔質化することにより吸液量を向
上させることにより、アルカリ電池用セパレータ
ーとしての性能低下は極力押えられる。また、上
記実施例において繊維間相互の接着繊維となるポ
リプロピレン−ポリエチレン複合繊維の形態は第
２図に示す如くポリエチレン成分が必ず複合繊維
表面の一部を形成するサイドバイサイド型又はポ
リプロピレン成分が島でポリエチレン成分が海で
ある島海型であることが必要である。 次に、上記本発明のアルカリ電池用セパレータ
ーＡと比較例として従来のポリアミド繊維セパレ
ーターＢ、ポリプロピレン繊維セパレーターＣ、
ポリアミド、ポリプロピレン混合繊維セパレータ
ーＤの物性を下表に示した。
ドミウム蓄電池に用いるアルカリ電池用セパレー
ターの構成に関するものである。 従来、アルカリ電池用セパレーターにはポリア
ミド繊維の持つ吸水性、吸液性等の特性を利用し
たポリアミド繊維のみよりなる不織布が一般に用
いられている。また、ポリアミド繊維の吸液性、
吸水性をより向上させる為に無機塩類により繊維
を溶出して繊維表面に多数の微細な孔を有する多
孔質の構造にしたものが見られる。このように繊
維を多孔性としたことにより、電解液の保液量は
均一となり、それがため放電容量が大きくなると
いう特徴がある。然るに、アルカリ電池は高温時
或は連続的に過充電が行われる様な条件下では、
電解液の温度上昇や電気化学変化が大きい為に、
上記ポリアミド製不織布セパレーターでは劣化が
著しく、長期の使用に耐え難いという欠点があ
る。 また、ポリアミド繊維に電解液に対し耐性のあ
るポリプロピレン繊維を混入した不織布よりなる
セパレーターも見られるが、ポリプロピレン繊維
の熱容量により繊維相互を接着するため、加熱溶
着時にポリプロピレン繊維の収縮が著しく、厳密
な工程管理を必要とし、均一な製品を大量、かつ
安価に製造することが困難である等の問題点があ
る。 更に、ポリプロピレン樹脂のメルトピロー方式
による不織布、ポリプロピレン繊維の湿式法によ
る不織布をセパレーターとしたものがあるが、吸
液性、耐アルカリ性等の電池特性は満足しうるも
のの、セパレーターの機械的強度が弱い為、電池
製造工程に於てセパレーターの伸び、切断等の問
題が発生することによりラインアツプされていな
いのが現状である。 更に、ポリアミド繊維とポリプロピレン−ポリ
エチレン系複合繊維とを80〜50％：20〜50％の比
率で混合し形成したウエブを加熱、加圧してポリ
エチレン成分を溶融し、繊維相互間を一体に結合
したセパレーターも工夫されてはいる。しかし上
記ポリプロピレン−ポリエチレン系複合繊維の混
合割合が非常に限定されるという問題点がある。
即ち、上記複合繊維が20％以下では接着力不足と
なり、電池組立工程にかけられず、また強力を付
与するため複合繊維を20〜50％未満混合するとポ
リアミド繊維が50％以上含まれることになり、前
記アルカリ電池の高温時或は連続的過充電が行わ
れる様な条件下では電解液の温度上昇や電気化学
的変化が大きい為にポリアミド繊維の劣化が著し
くなり、繊維が分解されてセパレーターとしての
性能が低下することになり好ましくなく、又、上
記複合繊維を50％以上混入すると加熱・加圧時に
該複合繊維を形成する低融点樹脂成分（ポリエチ
レン）が溶融圧着時にフイルム化し易く、繊維間
隙の閉塞現象が発生し易くなり、セパレーターと
しての性能に悪影響を及ぼす。この様にポリプロ
ピレン−ポリエチレン系複合繊維の混入割合が非
常に限定される上に、ポリアミド繊維が存在する
ため、劣化による形態変化が著しく、大巾な性能
低下をきたすことになる。 本発明は上記諸欠点を克服し、如何なる条件下
でも十分実用に供し得るアルカリ電池用セパレー
ターを提供するものである。 以下本発明の１実施例を詳細に説明する。 本発明のアルカリ電池用セパレーターは、芯部
形成口金の周囲に鞘部形成口金を配置した紡糸口
金によりポリプロピレン樹脂95〜70％（重量比）
と、ポリアミド繊維５〜30％（重量比）とを混合
した溶融樹脂液を芯部とし、鞘部として上記溶融
樹脂液に発泡剤を１〜10％（重量比）混入した溶
融樹脂液を使用し、上記紡糸口金により、上記２
種類の溶融樹脂液を紡糸した後、鞘部のみ発泡さ
せて、表面に無数の細孔を設けた海島型複合繊維
50〜70％（重量比）と、ポリプロピレン−ポリエ
チレン系サイドバイサイド型又は海島型複合繊維
50〜30％（重量比）との混合繊維を用いる。例え
ばポリプロピレン樹脂90％とポリアミド樹脂10％
の混合成分よりなり、かつ表面層、すなわち鞘部
のみ発泡剤により芯部の厚さに対し２〜10倍程度
に厚く発泡させて無数の細孔を作り多孔質化し
た、海島型複合繊維70％とポリプロピレン−ポリ
エチレン系複合繊維30％との混合繊維をランドウ
エバー機又はカード機により、目付90ｇ／m2のラ
ンダムウエブ又はクロスウエブを形成し、一対の
加熱、加圧ロールを通過させて、ポリエチレン成
分の溶融によりウエブ構成繊維間相互を一体に接
着し、見掛密度0.2〜0.5ｇ／cm3のアルカリ電池用
セパレーターを形成する。 なお、セパレーターの重量は40〜300ｇ／m3の
間で使用目的に応じて適宜変更することができ
る。また見掛密度は0.2ｇ／cm3未満になるとセパ
レーターの強度や吸液速度が低下し、又0.5ｇ／
cm3をこえると厚さが薄く、目が詰まり過ぎて吸液
量が低下すると共に電解により発生した酸素の通
過が阻害されるので好ましくなく適宜の空隙を必
要があり好ましくは0.2〜0.5ｇ／cm3に調整する。 本発明に用いるポリプロピレン−ポリアミド複
合繊維は、第１図及び第２図に示す様にポリプロ
ピレン樹脂成分１を海としてポリアミド樹脂成分
２が島状に点在しており、更に鞘部である表層が
発泡剤により２倍程度に発泡し、無数の細孔３を
有してなり、上記複合繊維４と耐アルカリ性にす
ぐれたポリプロピレン樹脂成分５とポリエチレン
樹脂成分６からなるサイドバイサイド型複合繊維
７のポリエチレン成分の融着によつてウエブ構成
繊維相互を一体に接着してセパレーターを構成す
る。 従つて、セパレーターの主構成繊維である表層
部に無数の細孔を有するポリプロピレン−ポリア
ミド海島型複合繊維の初期性能、例えばKOH溶
液の吸液量は400％であり、同じ樹脂（ポリプロ
ピレンとポリアミド）を用いるサイドバイサイド
型複合繊維で形成したセパレーターに比べ劣る
が、本発明の海島型複合繊維はポリプロピレン樹
脂成分中に島状に分布するポリアミド樹脂成分の
電解液による劣化・脱落による多孔質化及び鞘部
が発泡により多孔質化することにより吸液量を向
上させることにより、アルカリ電池用セパレータ
ーとしての性能低下は極力押えられる。また、上
記実施例において繊維間相互の接着繊維となるポ
リプロピレン−ポリエチレン複合繊維の形態は第
２図に示す如くポリエチレン成分が必ず複合繊維
表面の一部を形成するサイドバイサイド型又はポ
リプロピレン成分が島でポリエチレン成分が海で
ある島海型であることが必要である。 次に、上記本発明のアルカリ電池用セパレータ
ーＡと比較例として従来のポリアミド繊維セパレ
ーターＢ、ポリプロピレン繊維セパレーターＣ、
ポリアミド、ポリプロピレン混合繊維セパレータ
ーＤの物性を下表に示した。
【表】
本発明は上記の如く構成したから、接着繊維と
なるポリプロピレン−ポリエチレン複合繊維の混
入割合が接着力、即ち引張強力保持性にのみ役割
が限定されセパレーターとして必要かつ十分なる
吸液速度及び吸液率を維持し、且つ耐久性のある
必要強度を得る最小混合割合（30〜50％）に抑制
することができる。また電解液によるセパレータ
ーの劣化による形態変化がなくなり、電池寿命が
大巾に延長する。また上表に示す如く、本発明の
セパレーターは島状のポリアミドに加えポーラス
構造となつている為、親水性樹脂が単に島状に存
在している繊維を用いるセパレーターよりも更に
吸液量、吸液性にすぐれ、またポリアミド部分の
劣化後もポーラス構造であるため短絡率も良好で
ある等理想的なアルカリ電池用セパレーターが得
られる等の秀れた効果を有する発明である。
なるポリプロピレン−ポリエチレン複合繊維の混
入割合が接着力、即ち引張強力保持性にのみ役割
が限定されセパレーターとして必要かつ十分なる
吸液速度及び吸液率を維持し、且つ耐久性のある
必要強度を得る最小混合割合（30〜50％）に抑制
することができる。また電解液によるセパレータ
ーの劣化による形態変化がなくなり、電池寿命が
大巾に延長する。また上表に示す如く、本発明の
セパレーターは島状のポリアミドに加えポーラス
構造となつている為、親水性樹脂が単に島状に存
在している繊維を用いるセパレーターよりも更に
吸液量、吸液性にすぐれ、またポリアミド部分の
劣化後もポーラス構造であるため短絡率も良好で
ある等理想的なアルカリ電池用セパレーターが得
られる等の秀れた効果を有する発明である。
第１図は本発明のアルカリ電池用セパレーター
に用いる鞘部に無数の細孔を有するポリプロピレ
ン−ポリアミド海島芯鞘型複合繊維の要部拡大
図、第２図は同ポリプロピレン−ポリアミド海島
芯鞘型複合繊維とポリプロピレン−ポリエチレン
サイドバイサイド型複合繊維との接着状態を示す
拡大図である。 １…ポリプロピレン樹脂成分、２…ポリアミド
樹脂成分、３…細孔、４…ポリプロピレン−ポリ
アミド複合繊維、５…ポリプロピレン樹脂成分、
６…ポリエチレン樹脂成分、７…サイドバイサイ
ド型複合繊維。
に用いる鞘部に無数の細孔を有するポリプロピレ
ン−ポリアミド海島芯鞘型複合繊維の要部拡大
図、第２図は同ポリプロピレン−ポリアミド海島
芯鞘型複合繊維とポリプロピレン−ポリエチレン
サイドバイサイド型複合繊維との接着状態を示す
拡大図である。 １…ポリプロピレン樹脂成分、２…ポリアミド
樹脂成分、３…細孔、４…ポリプロピレン−ポリ
アミド複合繊維、５…ポリプロピレン樹脂成分、
６…ポリエチレン樹脂成分、７…サイドバイサイ
ド型複合繊維。
Claims (1)
- １ ポリプロピレン樹脂、ポリアミド樹脂及び発
泡剤を混合した溶融樹脂を鞘部とし、ポリプロピ
レン樹脂、ポリアミド樹脂の混合溶融樹脂を芯部
として複合紡糸し、鞘部を発泡させて多孔質化し
たポリプロピレン樹脂成分が海でポリアミド樹脂
成分が島である海島芯鞘型複合繊維とポリプロピ
レン−ポリエチレン複合接着繊維との混合繊維か
らなるクロスウエブ又はランダムウエブを加熱・
加圧してポリエチレン成分の溶融により構成繊維
相互を一体に接着した見掛密度0.2〜0.5ｇ／cm3の
アルカリ電池用セパレーター。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58071961A JPS59196556A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | アルカリ電池用セパレ−タ− |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP58071961A JPS59196556A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | アルカリ電池用セパレ−タ− |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59196556A JPS59196556A (ja) | 1984-11-07 |
| JPH047065B2 true JPH047065B2 (ja) | 1992-02-07 |
Family
ID=13475573
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP58071961A Granted JPS59196556A (ja) | 1983-04-22 | 1983-04-22 | アルカリ電池用セパレ−タ− |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59196556A (ja) |
-
1983
- 1983-04-22 JP JP58071961A patent/JPS59196556A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59196556A (ja) | 1984-11-07 |
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