JPH0521049A - 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Info
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- JPH0521049A JPH0521049A JP3172572A JP17257291A JPH0521049A JP H0521049 A JPH0521049 A JP H0521049A JP 3172572 A JP3172572 A JP 3172572A JP 17257291 A JP17257291 A JP 17257291A JP H0521049 A JPH0521049 A JP H0521049A
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Classifications
-
- 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
- Cell Separators (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 長期にわたり親水性を維持し、耐電解液性
で、吸液，保液性に優れたポリオレフィン系樹脂系アル
カリ電池用セパレータを得る。 【構成】 ポリオレフィン系樹脂繊維より構成する基材
不織布シートに、低分子量ポリエチレンと極性基を有す
るポリエチレンエマルジョンとの混合物で被覆してなる
事を特徴とする。
で、吸液，保液性に優れたポリオレフィン系樹脂系アル
カリ電池用セパレータを得る。 【構成】 ポリオレフィン系樹脂繊維より構成する基材
不織布シートに、低分子量ポリエチレンと極性基を有す
るポリエチレンエマルジョンとの混合物で被覆してなる
事を特徴とする。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電池用特にＮi −Ｃd
，Ｎi −Ｚn ，Ｎi −Ｈ等のアルカリ二次電池用途の
高濃度アルカリ電解液に対し優れた耐久性を有し、電解
液との親和性を向上させ、吸液性，保液性を改良したア
ルカリ電池用セパレータに関するものである。
，Ｎi −Ｚn ，Ｎi −Ｈ等のアルカリ二次電池用途の
高濃度アルカリ電解液に対し優れた耐久性を有し、電解
液との親和性を向上させ、吸液性，保液性を改良したア
ルカリ電池用セパレータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】一般に、アルカリ電池用途セパレータに
要求される特性として、電解液との親和性が良く、吸液
性速度，保液量に優れる事、長期間の充放電の繰り返し
使用に耐える耐アルカリ性、耐酸化性等の化学的安定性
に優れる事、内部抵抗が小さく、電極から発生するガ
ス、帯電イオンの通過を妨げない通気性等、種々の性能
が要求される。
要求される特性として、電解液との親和性が良く、吸液
性速度，保液量に優れる事、長期間の充放電の繰り返し
使用に耐える耐アルカリ性、耐酸化性等の化学的安定性
に優れる事、内部抵抗が小さく、電極から発生するガ
ス、帯電イオンの通過を妨げない通気性等、種々の性能
が要求される。
【０００３】この為、アルカリ電池用セパレータとし
て、従来よりポリアミド系繊維やポリオレフィン系繊維
から構成される熱接着による不織布が用いられている。
て、従来よりポリアミド系繊維やポリオレフィン系繊維
から構成される熱接着による不織布が用いられている。
【０００４】このポリオレフィン系セパレータは、高温
度域での使用に対して耐アルカリ性、耐酸化性等の化学
的安定性に優れている為に、ポリプロピレン，ポリエチ
レン等のポリオレフィン系繊維を用いて形成した不織布
やセパレータが種々提案されているが、ポリオレフィン
系繊維は親水性に劣る為、電解液保持性が極めて悪く、
長期間の繰り返し使用で電解液がドライアウトし易い傾
向にあり、急速充電，高率放電用途では使用出来ないの
が実状である。
度域での使用に対して耐アルカリ性、耐酸化性等の化学
的安定性に優れている為に、ポリプロピレン，ポリエチ
レン等のポリオレフィン系繊維を用いて形成した不織布
やセパレータが種々提案されているが、ポリオレフィン
系繊維は親水性に劣る為、電解液保持性が極めて悪く、
長期間の繰り返し使用で電解液がドライアウトし易い傾
向にあり、急速充電，高率放電用途では使用出来ないの
が実状である。
【０００５】更に、かかるポリオレフィン系繊維セパレ
ータの問題点を解決するために、界面活性剤にて処理す
る方法、プラズマ処理等により繊維表面を活性化して電
解液との親和性を向上させる方法、電子線照射法等によ
り繊維表面に親水性モノマーをグラフト重合させる方法
（特開昭５５−８８２６３号）、親水性を有するビニル
アルコール等をオレフィンと共重合させた素材を適用す
る方法（特開昭６３−３４８４９号）、スルホン化処理
等化学的後処理法により親水基を導入する方法（特開昭
５７−１９１９５６号，特開平１−１３２０４４号）等
が種々提案，検討されているが、いずれも長期間にわた
る安定な親水性を付与し、かつ連続して安定なものを得
る事が困難であるという問題点がある。
ータの問題点を解決するために、界面活性剤にて処理す
る方法、プラズマ処理等により繊維表面を活性化して電
解液との親和性を向上させる方法、電子線照射法等によ
り繊維表面に親水性モノマーをグラフト重合させる方法
（特開昭５５−８８２６３号）、親水性を有するビニル
アルコール等をオレフィンと共重合させた素材を適用す
る方法（特開昭６３−３４８４９号）、スルホン化処理
等化学的後処理法により親水基を導入する方法（特開昭
５７−１９１９５６号，特開平１−１３２０４４号）等
が種々提案，検討されているが、いずれも長期間にわた
る安定な親水性を付与し、かつ連続して安定なものを得
る事が困難であるという問題点がある。
【０００６】さらに、近年においては電池の小型・軽量
化・長寿命・高容量化・急速充電・高温対応等の性能向
上に対応するセパレータの開発要求が益々高まって来
た。
化・長寿命・高容量化・急速充電・高温対応等の性能向
上に対応するセパレータの開発要求が益々高まって来
た。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記問題に鑑
みてなしたものであり、ポリオレフィン系樹脂繊維不織
布セパレータの欠点とされる、低電解液保持性、長期繰
り返し使用中に於ける電解液のドライアウトを防止し、
電解液との親和性，保液性が良好で、長期にわたる充放
電の繰返しが可能であり、かつ、急速充電，高率放電用
途に使用が可能なるアルカリ電池用セパレータを得るこ
とにある。
みてなしたものであり、ポリオレフィン系樹脂繊維不織
布セパレータの欠点とされる、低電解液保持性、長期繰
り返し使用中に於ける電解液のドライアウトを防止し、
電解液との親和性，保液性が良好で、長期にわたる充放
電の繰返しが可能であり、かつ、急速充電，高率放電用
途に使用が可能なるアルカリ電池用セパレータを得るこ
とにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解決するに当り、耐薬品性に優れたポリオレフィン系樹
脂繊維より構成される基材不織布シートに低分子量ポリ
エチレンと、極性基を有するポリエチレンエマルジョン
との混合物あるいは、該混合物と常温架橋型樹脂との混
合物を被覆して電池用セパレータを構成することによ
り、課題を解決せんとするものであり、アルカリ電解液
との親和性が良く、優れた浸透性、保液性、通気性を有
し、長期にわたる充放電の繰返しの安定なアルカリ電池
用セパレータを得ることを可能にした。
解決するに当り、耐薬品性に優れたポリオレフィン系樹
脂繊維より構成される基材不織布シートに低分子量ポリ
エチレンと、極性基を有するポリエチレンエマルジョン
との混合物あるいは、該混合物と常温架橋型樹脂との混
合物を被覆して電池用セパレータを構成することによ
り、課題を解決せんとするものであり、アルカリ電解液
との親和性が良く、優れた浸透性、保液性、通気性を有
し、長期にわたる充放電の繰返しの安定なアルカリ電池
用セパレータを得ることを可能にした。
【０００９】本発明の構成において用いるポリオレフィ
ン系樹脂繊維としては、ポリエチレン又は、ポリプロピ
レンの単一成分よりなる繊維、ポリエチレンとポリプロ
ピレンより構成される複合繊維等の他に、エチレンとビ
ニルアルコールを共重合して得られるエチレン−ビニル
アルコール樹脂を用いた繊維や、エチレン−プロピレン
共重合体、エチレンと各種不飽和カルボン酸誘導体とか
らなる共重合体等を用いた繊維等があり、これ等の繊維
を適宜混合して得られる多孔質不織布繊維シートを基材
不織布シートとして使用できる。
ン系樹脂繊維としては、ポリエチレン又は、ポリプロピ
レンの単一成分よりなる繊維、ポリエチレンとポリプロ
ピレンより構成される複合繊維等の他に、エチレンとビ
ニルアルコールを共重合して得られるエチレン−ビニル
アルコール樹脂を用いた繊維や、エチレン−プロピレン
共重合体、エチレンと各種不飽和カルボン酸誘導体とか
らなる共重合体等を用いた繊維等があり、これ等の繊維
を適宜混合して得られる多孔質不織布繊維シートを基材
不織布シートとして使用できる。
【００１０】次に、本発明の基材不織布シートの被覆に
用いる低分子量ポリエチレンとしては、分子量５００〜
１0,０００のエチレン低重合体であり、エチレンの重合
および高分子量ポリエチレンの分解等の製法によるもの
が用いられる。
用いる低分子量ポリエチレンとしては、分子量５００〜
１0,０００のエチレン低重合体であり、エチレンの重合
および高分子量ポリエチレンの分解等の製法によるもの
が用いられる。
【００１１】また、極性基を有するポリエチレンエマル
ジョンには、極性モノマーとの共重合や酸化分解、各種
化学変性により極性基を付与したものがあり、該極性基
には親水性効果の高い、スルホン基，カルボン酸基等の
官能基が用いられる。
ジョンには、極性モノマーとの共重合や酸化分解、各種
化学変性により極性基を付与したものがあり、該極性基
には親水性効果の高い、スルホン基，カルボン酸基等の
官能基が用いられる。
【００１２】また、低分子量ポリエチレン単独では、ポ
リオレフィン系繊維と同様に親水性に劣り、また、極性
基を有するポリエチレンエマルジョンは、高温度域での
使用で電解液中に脱落するという問題がある。
リオレフィン系繊維と同様に親水性に劣り、また、極性
基を有するポリエチレンエマルジョンは、高温度域での
使用で電解液中に脱落するという問題がある。
【００１３】又、一般に用いられているＰＥＧ等の親水
性物質や、界面活性剤と樹脂の組合せでは親水性物質等
は脱落してしまうという欠点がある。従ってこれらの問
題点を解消するため、低分子量ポリエチレンと極性基を
有するポリエチレンエマルジョンを混合する事、更には
常温架橋型樹脂を混合する事により、これらの諸問題点
を解消する事を見出したものである。
性物質や、界面活性剤と樹脂の組合せでは親水性物質等
は脱落してしまうという欠点がある。従ってこれらの問
題点を解消するため、低分子量ポリエチレンと極性基を
有するポリエチレンエマルジョンを混合する事、更には
常温架橋型樹脂を混合する事により、これらの諸問題点
を解消する事を見出したものである。
【００１４】また、低分子量ポリエチレンと極性基を有
するポリエチレンエマルジョンとの混合物の比率は３
０：７０〜７０：３０（固形比）の範囲にあることが好
ましく、低分子量ポリエチレンの配合比が３０部未満に
なると電解液中で脱落し易くなり、又極性基を有するポ
リエチレンの配合比が３０部未満になると親水性に乏し
くなるので好ましくない。
するポリエチレンエマルジョンとの混合物の比率は３
０：７０〜７０：３０（固形比）の範囲にあることが好
ましく、低分子量ポリエチレンの配合比が３０部未満に
なると電解液中で脱落し易くなり、又極性基を有するポ
リエチレンの配合比が３０部未満になると親水性に乏し
くなるので好ましくない。
【００１５】また極性基を有するポリエチレンが７０部
を超えると電解液中で脱落し易くなり、低分子量ポリエ
チレンが７０部を超えると親水性に乏しくなる等夫々の
問題点が顕著に現れる為望ましくない。さらに常温架橋
型樹脂を極性基を有するポリエチレンエマルジョンに対
して、１００：１０〜１００：３０程度で併用すること
により、耐久性をより向上させる事も可能である。
を超えると電解液中で脱落し易くなり、低分子量ポリエ
チレンが７０部を超えると親水性に乏しくなる等夫々の
問題点が顕著に現れる為望ましくない。さらに常温架橋
型樹脂を極性基を有するポリエチレンエマルジョンに対
して、１００：１０〜１００：３０程度で併用すること
により、耐久性をより向上させる事も可能である。
【００１６】尚、これらの樹脂を基材不織布シートに適
用、付着させる場合には、低分子量ポリエチレンは、水
分散体や少量の極性基を付与したエマルジョンにしたも
のを用い、付着方法としては、公知の含浸法，コーティ
ング法等、特に限定するものではない。
用、付着させる場合には、低分子量ポリエチレンは、水
分散体や少量の極性基を付与したエマルジョンにしたも
のを用い、付着方法としては、公知の含浸法，コーティ
ング法等、特に限定するものではない。
【００１７】
【作用】本発明の電池用セパレータは、ポリオレフィン
系樹脂繊維より構成される基材不織布シートに低分子量
ポリエチレンと極性基を有するポリエチレンエマルジョ
ン、あるいは常温架橋型樹脂との混合物を含浸，付着さ
せ形成することにより、該ポリエチレン鎖が相互に複雑
に入り組み絡合する事により化学的耐久性が良好であ
り、且つアルカリ電解液との親和性が良く、優れた浸透
性、保液性、通気性を発揮し、長期にわたる充放電の繰
返しに於いても、樹脂の分解，脱落しない、安定性に優
れたアルカリ電池用セパレータが形成される。
系樹脂繊維より構成される基材不織布シートに低分子量
ポリエチレンと極性基を有するポリエチレンエマルジョ
ン、あるいは常温架橋型樹脂との混合物を含浸，付着さ
せ形成することにより、該ポリエチレン鎖が相互に複雑
に入り組み絡合する事により化学的耐久性が良好であ
り、且つアルカリ電解液との親和性が良く、優れた浸透
性、保液性、通気性を発揮し、長期にわたる充放電の繰
返しに於いても、樹脂の分解，脱落しない、安定性に優
れたアルカリ電池用セパレータが形成される。
【００１８】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに詳しく説
明する。
明する。
【００１９】実施例１
芯がポリプロピレン、鞘がポリエチレンにより構成され
る芯鞘型複合繊維1.５ｄ×３８mm３０％、レギュラーの
ポリプロピレン繊維0.９ｄ×３８mm７０％との混合繊維
をカード機及びクロスラッパーにより形成したクロスウ
エブよりなる繊維集積体を１２０℃に加熱された一対の
カレンダーロールで加熱圧着して、目付６０g/m2、厚さ
0.１８mmの不織布シートＡを得た。
る芯鞘型複合繊維1.５ｄ×３８mm３０％、レギュラーの
ポリプロピレン繊維0.９ｄ×３８mm７０％との混合繊維
をカード機及びクロスラッパーにより形成したクロスウ
エブよりなる繊維集積体を１２０℃に加熱された一対の
カレンダーロールで加熱圧着して、目付６０g/m2、厚さ
0.１８mmの不織布シートＡを得た。
【００２０】次に、低分子量ポリエチレンエマルジョン
Ａ液５０部と、カルボン酸基を付与したポリエチレンエ
マルジョンＢ液５０部の混合液を含浸させ、所定の付着
量が得られるように絞りロールで絞り量を調整後１２０
℃にて乾燥し、目付６３g/m2、厚さ0.１８mmの本発明に
よるアルカリ電池用セパレータを得た。
Ａ液５０部と、カルボン酸基を付与したポリエチレンエ
マルジョンＢ液５０部の混合液を含浸させ、所定の付着
量が得られるように絞りロールで絞り量を調整後１２０
℃にて乾燥し、目付６３g/m2、厚さ0.１８mmの本発明に
よるアルカリ電池用セパレータを得た。
【００２１】実施例２
実施例１で得られた同一の基材不織布シートＡを用い
て、低分子量ポリエチレンエマルジョンとカルボン酸基
を付与したポリエチレンエマルジョンとの混合比率が７
０部：３０部と３０部：７０部の２種の混合液を用いて
各々含浸させ、実施例１と同様にして、各々目付６３g/
m2、厚さ0.１８mmの本発明によるアルカリ電池用セパレ
ータ（イ）、（ロ）を得た。
て、低分子量ポリエチレンエマルジョンとカルボン酸基
を付与したポリエチレンエマルジョンとの混合比率が７
０部：３０部と３０部：７０部の２種の混合液を用いて
各々含浸させ、実施例１と同様にして、各々目付６３g/
m2、厚さ0.１８mmの本発明によるアルカリ電池用セパレ
ータ（イ）、（ロ）を得た。
【００２２】比較例１
実施例１で得られた基材不織布シートＡを、実施例１に
示すＡ液（低分子量ポリエチレン）のみを用いて含浸
し、実施例１と同様に目付６３g/m2、厚さ0.１８mmのア
ルカリ電池用セパレータを得た。
示すＡ液（低分子量ポリエチレン）のみを用いて含浸
し、実施例１と同様に目付６３g/m2、厚さ0.１８mmのア
ルカリ電池用セパレータを得た。
【００２３】比較例２
実施例１で得られた基材不織布シートＡを、実施例１に
示すＢ液（カルボン酸基付与ポリエチレンエマルジョ
ン）に含浸させ、実施例１と同様に目付６３g/m2、厚さ
0.１８mmのアルカリ電池用セパレータを得た。
示すＢ液（カルボン酸基付与ポリエチレンエマルジョ
ン）に含浸させ、実施例１と同様に目付６３g/m2、厚さ
0.１８mmのアルカリ電池用セパレータを得た。
【００２４】比較例３
実施例１で得られた基材不織布シートＡを、低分子量ポ
リエチレンエマルジョンとカルボン酸基を付与したポリ
エチレンエマルジョンとの混合比率が２０部：８０部と
８０部：２０部の２種の混合液を用いて各々含浸させ、
実施例１と同様にして各々目付６３g/m2、厚さ0.１８mm
のアルカリ電池用セパレータ（イ）、（ロ）を得た。
リエチレンエマルジョンとカルボン酸基を付与したポリ
エチレンエマルジョンとの混合比率が２０部：８０部と
８０部：２０部の２種の混合液を用いて各々含浸させ、
実施例１と同様にして各々目付６３g/m2、厚さ0.１８mm
のアルカリ電池用セパレータ（イ）、（ロ）を得た。
【００２５】実施例３
実施例１で得られた基材不織布シートＡを、実施例１に
示すＡ液５０部とＢ液５０部、常温架橋型水性アクリル
樹脂（Ｃ液）１０部との混合液に含浸させ、実施例１と
同様にして本発明によるアルカリ電池用セパレータを得
た。以下、実施例、比較例で得られたアルカリ電池用セ
パレータの諸物性比較のためのテストを行ない、表１に
示した。
示すＡ液５０部とＢ液５０部、常温架橋型水性アクリル
樹脂（Ｃ液）１０部との混合液に含浸させ、実施例１と
同様にして本発明によるアルカリ電池用セパレータを得
た。以下、実施例、比較例で得られたアルカリ電池用セ
パレータの諸物性比較のためのテストを行ない、表１に
示した。
【００２６】
【表１】
※表中吸液速度：比重1.３０の苛性カリ溶液中に試料巾
２５mmのセパレータ材の一端を浸漬し、３０分後の吸液
高さを示す。 保液率：比重1.３０の苛性カリ溶液中にセパレータ材を
浸漬し、１０分間吊り干し、水切り後の溶液吸収率。 耐アルカリ性：比重1.３０の苛性カリ溶液中に８０℃に
て３０日間浸漬した後の重量減少率。 耐酸化性：５％過マンガン酸カリ溶液２５０mlと、比重
1.３０の苛性カリ溶液５０mlとの混合液中で、５０℃１
時間浸漬した後の重量減少率。
２５mmのセパレータ材の一端を浸漬し、３０分後の吸液
高さを示す。 保液率：比重1.３０の苛性カリ溶液中にセパレータ材を
浸漬し、１０分間吊り干し、水切り後の溶液吸収率。 耐アルカリ性：比重1.３０の苛性カリ溶液中に８０℃に
て３０日間浸漬した後の重量減少率。 耐酸化性：５％過マンガン酸カリ溶液２５０mlと、比重
1.３０の苛性カリ溶液５０mlとの混合液中で、５０℃１
時間浸漬した後の重量減少率。
【００２７】
【発明の効果】本発明は上記の如く構成したことによ
り、電解液との親和性が大きく保液性を高め、長期にわ
たる充放電の繰返しにも耐え、電池寿命を大巾に改善す
る事が可能となった等の優れた効果を有する発明であ
る。
り、電解液との親和性が大きく保液性を高め、長期にわ
たる充放電の繰返しにも耐え、電池寿命を大巾に改善す
る事が可能となった等の優れた効果を有する発明であ
る。
Claims (3)
- 【請求項１】 ポリオレフィン系樹脂繊維より構成する
基材不織布シートに、低分子量ポリエチレンと極性基を
有するポリエチレンエマルジョンとの混合物で被覆して
なることを特徴とするアルカリ電池用セパレータ。 - 【請求項２】 低分子量ポリエチレンと、極性基を有す
るポリエチレンエマルジョンとの混合比率が３０：７０
〜７０：３０であることを特徴とする請求項１記載のア
ルカリ電池用セパレータ。 - 【請求項３】 極性基を有するポリエチレンエマルジョ
ンが、常温架橋型樹脂で架橋されてなる事を特徴とする
請求項１または請求項２記載のアルカリ電池用セパレー
タ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3172572A JPH0521049A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | アルカリ電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3172572A JPH0521049A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | アルカリ電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0521049A true JPH0521049A (ja) | 1993-01-29 |
Family
ID=15944325
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3172572A Pending JPH0521049A (ja) | 1991-07-12 | 1991-07-12 | アルカリ電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0521049A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014045586A1 (ja) * | 2012-09-24 | 2016-08-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 薄型電池およびその製造方法 |
-
1991
- 1991-07-12 JP JP3172572A patent/JPH0521049A/ja active Pending
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPWO2014045586A1 (ja) * | 2012-09-24 | 2016-08-18 | パナソニックＩｐマネジメント株式会社 | 薄型電池およびその製造方法 |
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