JPH06163020A - アルカリ電池用セパレータおよびその製造方法 - Google Patents

アルカリ電池用セパレータおよびその製造方法

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JPH06163020A
JPH06163020A JP43A JP30683692A JPH06163020A JP H06163020 A JPH06163020 A JP H06163020A JP 43 A JP43 A JP 43A JP 30683692 A JP30683692 A JP 30683692A JP H06163020 A JPH06163020 A JP H06163020A
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 アルカリ電解液との親和性に優れるとともに
長期にわたる充放電の繰返しに対しても安定なアルカリ
電池用セパレータおよびその製造方法を提供する。 【構成】 耐薬品性繊維から成る不織布シートの繊維交
点および繊維表面の少なくとも一部に付着したNBR−
メラミン架橋樹脂に、カルボキシル基およびスルホン酸
基を導入し、アルカリ電池用セパレータとする。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はNi−Cd,Ni−Z
n,Ni−H電池等のアルカリ二次電池の高濃度アルカ
リ電解液に対し、優れた耐久性を有し、さらに吸液,保
液性能を増大させたアルカリ電池用セパレータおよびそ
の製造方法に関する。
【0002】
【従来の技術】従来からアルカリ二次電池用セパレータ
に要求される特性として、電解液との親和性が良く、吸
液速度,保液性に優れる事、長期間の充放電の繰返し使
用に耐え得る耐アルカリ性,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
の通過を妨げない通気性に優れる事等、種々の性能が要
求されている。
【0003】また、アルカリ二次電池用セパレータとし
ては従来よりポリアミド繊維の熱接着による不織布や、
ポリオレフィン系繊維の熱接着による不織布が用いられ
て来た。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記ポリアミド繊維か
らなる不織布は親水性に優れる為、電解液の吸液性,保
液性が高く、アルカリ電池用セパレータとして多用され
ているが、長期間の充放電の繰返し使用における化学的
耐久性に劣るという欠点があった。一方、高温度域にお
ける耐アルカリ性,耐酸化性等の化学的安定性に優れた
ポリプロピレン繊維、ポリエチレン繊維等のポリオレフ
ィン系繊維を用いた不織布から成るアルカリ電池用セパ
レータが種々提案されているが、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、電解液がドラ
イアウトし易く急速充電,高率放電用途では使用出来な
いという欠点があった。
【0005】このため、従来からかかるポリオレフィン
系繊維に親水性を持たせるために、界面活性剤にて処理
する方法、繊維表面を発泡させる等凹凸を形成して表面
積を増大させる方法、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、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、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等が
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があった。
【0006】したがって本発明の目的は、アルカリ電解
液との親和性に優れるとともに長期にわたる充放電の繰
返しに対しても安定なアルカリ電池用セパレータおよび
その製造方法を提供することである。
【0007】
【課題を解決するための手段】本発明は、耐薬品性繊維
から成る不織布シートの繊維交点および繊維表面の少な
くとも一部に付着したNBR(アクリロニトリル−ブタ
ジエン共重合ラバー)−メラミン架橋樹脂が、カルボキ
シル基およびスルホン酸基を有してなるものである。
【0008】本発明における耐薬品性繊維とは、ポリア
ミド繊維,ポリプロピレン(PP),ポリエチレン(P
E)等のポリオレフィン系繊維をいうが、これらの繊維
は単独で用いてもよく、また2種以上を併用してもよ
い。さらに、これらの繊維をたとえば、芯鞘構造等の複
合繊維として適宜混合使用してもよい。
【0009】本発明に用いるNBR−メラミン架橋樹脂
とは、NBR樹脂にトリメチロールメラミン,ヘキサメ
チロールメラミン,メトキシ化トリメチロールメラミン
等のメラミン系樹脂を架橋し、耐水性,耐薬品性を向上
させたものをいう。上記NBR−メラミン架橋樹脂は、
ディッピング,コーティング,発泡コーティング等の手
法により、不織布シートに被覆する事が可能であり、特
に限定されるものではないが、良好なる電解液親和性及
び浸透性,保液性を付与する為には発泡コーティング法
による事が特に好ましい。
【0010】また本発明は、耐薬品性繊維に対するNB
R−メラミン架橋樹脂の付着割合が3〜50重量%であ
ることを特徴とする。
【0011】上記付着割合が3重量%未満では、電解液
との親和性の向上が見られず、50重量%を超えるとア
ルカリ電池用セパレータに要求される通気性が阻害さ
れ、好ましくない。
【0012】ところで、上記NBR−メラミン架橋樹脂
は、アクリロニトリルの含有量が多い程、親水性,耐薬
品性に安定なものとなる反面、樹脂が硬化して脆い性質
となる。このため、カルボキシル基導入時の加水分解の
後の強度低下をきたすことから、50重量%以下の含有
量であることが望ましい。また、アクリロニトリルの含
有量が10重量%未満になると、親水性,耐薬品性の低
下が著しいため、10重量%以上であることが望まし
い。
【0013】また本発明は、耐薬品性繊維から成る不織
布シートに、NBR−メラミン架橋樹脂を含む結合剤を
付着させた後、加水分解処理,スルホン化処理をこの順
序で行なうものである。
【0014】上記加水分解処理とは、NBR−メラミン
架橋樹脂中のニトリル基(−CN)を、アルカリ処理等
による加水分解により親水基であるカルボキシル基(−
COOH)に変成させるものである。この反応は、下記
一般式に示すように二段階で進行し、NBR−メラミン
架橋樹脂にカルボキシル基が導入される。
【0015】
【化1】
【0016】また、上記スルホン化処理とは、SO3
ス、発煙硫酸、高濃度の濃硫酸等による公知の方法で行
なうものであり、下記に示すように、加水分解処理され
たNBR−メラミン架橋樹脂のカルボキシル基が結合し
た3級炭素原子に、親水基であるスルホン酸基(−SO
3 H)が導入される。
【0017】
【化2】
【0018】
【作用】本発明に従えば、親水性を有するカルボキシル
基およびスルホン酸基が導入されたNBR−メラミン架
橋樹脂によって、不織布シートは親水性に優れたものと
なり、これによって長期間にわたる電解液親和性,保液
性に優れるとともに長期間にわたる充放電の繰返しに対
しても安定なアルカリ電池用セパレータを得ることがで
きる。
【0019】
【実施例】以下、実施例により本発明をさらに具体的に
説明する。
【0020】(実施例)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加熱接着性繊維(0.
9d×38mm)30%と、レギュラーのポリプロピレ
ン繊維(1.5d×38mm)70%との混合繊維より
なるウエブを、130℃に加熱した一対のカレンダーロ
ールで加熱圧着し、目付65g/m2 、厚さ0.20m
mの不織布シートAを得た。
【0021】次に、アクリロニトリルの含有量が35重
量%であるNBR樹脂100重量部に対し、トリメチロ
ールメラミン35重量部及びアミン系の硬化触媒3重量
部を配合した結合材を、発泡コーティング法により上記
不織布シートAに均一に含浸後、乾燥,熱処理加工し
て、目付71g/m2 の不織布シートBを形成した。
【0022】さらに該不織布シートBを、10%KOH
溶液中にて95℃、30分間の条件により加水分解処理
し、その後洗浄処理を実施した後乾燥して、引続き該不
織布シートをSO3 ガス濃度が8Vol%、温度60℃
のガス雰囲気中で30秒間の気層接触処理を行なった
後、水洗,希アンモニア水による中和処理を経て、さら
に十分に洗浄後乾燥して本実施例のアルカリ電池用セパ
レータを得た。
【0023】(比較例1)上記実施例で得た不織布シー
トAを比較例1のアルカリ電池用セパレータとした。
【0024】(比較例2)上記実施例で得た不織布シー
トBを比較例2のアルカリ電池用セパレータとした。
【0025】(比較例3)6−ナイロン繊維(1.5d
×38mm)70%と、芯部が6−ナイロン、鞘部が融
点160℃のナイロン6−10−12の三元共重合体で
なる芯鞘型熱融着繊維(2d×38mm)30%との混
合繊維よりなるウエブを、160℃に加熱した一対のカ
レンダーロールで加熱圧着して得た目付80g/m2
厚さ0.20mmの不織布シートを比較例3のアルカリ
電池用セパレータとした。
【0026】以下、実施例および比較例1〜3で得たア
ルカリ電池用セパレータの諸物性の比較テストを行なっ
た結果を表1に示す。
【0027】
【表1】
【0028】表中、試験項目のテスト方法は下記の通り
である。 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、30分後の吸液
高さ。 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日間浸漬した時の重量減少率。 耐酸化性試験後強度保持率;5%KMnO4 溶液250
mlと、比重1.30の苛性カリ溶液50mlとの混合
液中で50℃,1時間浸漬した後のセパレータ引張強力
保持率。
【0029】上記表1より明らかなように、本実施例に
よるセパレータは、優れた電解液親和性を示し、比較例
3のナイロン繊維を用いたセパレータに匹敵する吸液
性,保液性を有する事が窺われる。また、耐アルカリ
性,耐酸化性に於いても良好なる耐久性を有し、本実施
例によるアルカリ電池用セパレータを電池に組み込み、
充放電を繰返し行なっても長期間にわたる使用に十分耐
えることを示す。
【0030】
【発明の効果】本発明は上記の如く構成した事により、
長期にわたり電解液との親和性を維持出来るとともに、
更に良好なる耐久性を有する為、長期間にわたる充放電
の繰返しに対しても安定であり、電池寿命を大巾に改善
することが可能なアルカリ電池用セパレータを得ること
ができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 耐薬品性繊維から成る不織布シートの繊
    維交点および繊維表面の少なくとも一部に付着したNB
    R(アクリロニトリル−ブタジエン共重合ラバー)−メ
    ラミン架橋樹脂が、カルボキシル基およびスルホン酸基
    を有してなることを特徴とするアルカリ電池用セパレー
    タ。
  2. 【請求項2】 耐薬品性繊維に対する前記カルボキシル
    基およびスルホン酸基を有するNBR−メラミン架橋樹
    脂の付着割合が、3〜50重量%である請求項1記載の
    アルカリ電池用セパレータ。
  3. 【請求項3】 耐薬品性繊維から成る不織布シートにN
    BR−メラミン架橋樹脂を含む結合剤を付着させた後、
    加水分解処理、スルホン化処理をこの順序で行なうこと
    を特徴とするアルカリ電池用セパレータの製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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