JPH076746A

JPH076746A - 電池用セパレータ

Info

Publication number: JPH076746A
Application number: JP5147961A
Authority: JP
Inventors: Masaharu Oshima; 政春大島; Mayumi Ando; 真由美安藤
Original assignee: Mitsubishi Rayon Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Chemical Corp
Priority date: 1993-06-18
Filing date: 1993-06-18
Publication date: 1995-01-10

Abstract

(57)【要約】【目的】工程通過性、保液性、遠心脱水保液性を改善し
た高性能のアルカリ蓄電池用セパレータを提供する。【構成】ポリスルフォン及び／又はポリエーテルスルフ
ォン１５〜４０重量％、ポリ塩化ビニル２０〜４０重量
％及びメタクリル酸エステル系重合体２０〜６５重量％
との混合重合体よりなる繊維９０〜２０重量％と、芯成
分が鞘成分より融点の低いポリオレフィン系芯鞘型複合
繊維１０〜８０重量％から成るシート状物に、親水加工
を施した電池用セパレータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はニッケルカドミウム蓄電
池、ニッケル水素蓄電池等のアルカリ蓄電池に用いる、
工程通過性、保液性、遠心脱水保液性に優れたセパレー
タに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】一般に電池用セパレータに対する要求性
能は正負極間の隔離による短絡防止、及び電池反応に必
要となる電解液の保持であり、さらに工程通過性も重要
な要求性能である。また近年、ポータブル機器の需要の
増大に伴い、アルカリ蓄電池等二次電池の需要も増大
し、さらに使用条件が過酷なものへの適応・長寿命化に
対する改善が必要かつ重要となっている。アルカリ蓄電
池用セパレータとしては、電解液に高濃度の水酸化カリ
ウムを主成分とするアルカリ水溶液を使用しているので
耐アルカリ性に優れているポリアミド系繊維やポリオレ
フィン系繊維の不織布が広く使用されてきた。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】ところで、ポリアミド
系不織布を使用した電池用セパレータは、充電時に発生
する酸素ガスにより酸化されて劣化するという大きな欠
点がある。更に、アルカリ二次電池用のポリアミド系繊
維のセパレータにあっては、高温（６０〜８０℃）での
電解液中における激しい電池反応に対する耐酸化性に劣
ることから早期に劣化現象が現れるという問題があっ
た。

【０００４】一方、ポリオレフィン繊維を使用する電池
用セパレータは、耐薬品性に優れているという利点があ
る反面、親水性に劣るため電解液の液保持性が低い。こ
のため、液中での電気抵抗が高く充放電サイクル寿命特
性が劣る、発生するガスの透過性が悪く密閉型電池では
充電時に内圧が上がって破裂する危険がある等の問題が
あった。

【０００５】前記ポリアミドの耐酸化性を改善するため
に、ポリアミド繊維とポリオレフィン繊維とを複合化す
ることが提案されているが、これは酸化分解する繊維の
混率が全体として減るので劣化を軽減できるという程度
に留まり、根本的な解決とはならない。

【０００６】またポリオレフィンの親水性を改良する技
術として、ポリオレフィン繊維のセパレータを発煙硫酸
またはクロル硫酸で処理してスルフォン化する方法、熱
濃硫酸で処理してスルフォン化する方法、三酸化イオウ
（ＳＯ₃）ガス中で処理してスルフォン化する方法、電
子線照射によってアクリル酸やメタクリル酸をグラフト
重合する方法など多くの方法が提案されているが、シー
ト状物に激しい強力低下をきたしたり外観が大変悪くな
る、工業的に安定に生産できない等の問題があり量産す
るには至っていない。

【０００７】本発明は、極めて簡単な方法でセパレータ
性能として重要な工程通過性、保液性、遠心脱水保液性
を改善し、高性能のアルカリ蓄電池用セパレータを提供
するものである。

【０００８】

【課題を解決するための手段及び作用】本発明は、上記
課題を達成するために以下の手段をとる。すなわち、本
発明は、ポリスルフォン及び／又はポリエーテルスルフ
ォン１５〜４０重量％、ポリ塩化ビニル２０〜４０重量
％及びメタクリル酸エステル系重合体２０〜６５重量％
との混合重合体よりなる繊維９０〜２０重量％と、芯成
分が鞘成分より融点の低いポリオレフィン系芯鞘型複合
繊維１０〜８０重量％から成るシート状物に、親水加工
を施したことを特徴とする電池用セパレータである。

【０００９】本発明の電池用セパレータのシート状物を
構成する繊維の１つは、ポリスルホン（以下ＰＳＦと略
称する）及び／又はポリエーテルスルホン（以下ＰＥＳ
Ｆと略称する）、ポリ塩化ビニル（以下、ＰＶＣと略称
する。）、メタクリル酸エステル系重合体（以下、メタ
クリレート系重合体と略称する。）の混合重合体よりな
るが、これらの混合比率はＰＳＦ及び／又はＰＥＳＦ１
５〜４０重量％、ＰＶＣは２０〜４０重量％、メタクリ
レート系重合体は２０〜６５重量％であり、これらの混
合比率の範囲を外れると、繊維の紡糸性、寸法安定性、
及び強伸度特性に悪影響を及ぼす。

【００１０】また、もう一方の構成繊維であるポリオレ
フィン系芯鞘型複合繊維は、鞘成分の融点が芯成分の融
点より低いポリオレフィン系ポリマーで構成されてお
り、シート状物の形態を固定するためのバインダーとし
ての役割を果たすものである。

【００１１】上記混合繊維と芯鞘型複合繊維を用いてシ
ート状物を形成する方法としては、例えば、カードでウ
ェブを形成しニードルパンチングで不織布とする方法
や、湿式抄造する方法等、公知の種々の方法を使用する
ことができる。シート状物の厚さは目的に応じて設定さ
れるが一般的には０．０５〜０．３ｍｍに設定される。
シート状物は薄い方が電解液に対して濡れ易い、電池が
小型化できる等の利点があるが、薄すぎると、強度上の
問題が現れる他、短絡し易くなる。また、シート状物が
厚く且つ高密度であると内部まで完全に電解液が浸透す
るのに時間がかかり、スムーズな充放電反応に支障を来
すことになる。

【００１２】親水性はセパレータにとって重要な性能で
ありこれが不充分であると、液中での電気抵抗が高く充
放電サイクル寿命特性が劣る、充放電サイクル後にセパ
レータが電解液で濡れない部分が発生し充分な性能を発
揮しない等の問題が発生する。親水性の中で保液性、遠
心脱水保液性は大変重要な性能であり、特に遠心脱水保
液性が良好であると充放電サイクル寿命が良好であるこ
とが分かっている。

【００１３】本発明のセパレータは親水加工することに
より容易に親水性を付与できる。このときに用いる親水
加工剤は市販の界面活性剤や親水性樹脂等で容易に加工
でき、親水加工剤及び親水加工方法については特に限定
されない。

【００１４】本発明のセパレータの繊維構成比率は工程
通過性及び親水性の要求性能の程度により決定される。
工程通過性特に強力に対する要求性能が大きい場合には
ポリオレフィン系芯鞘型複合繊維の割合が多くなる。こ
れは鞘部分がバインダーの機能をするからである。親水
性の中でも保液性（保液率）に対する要求性能が大きい
場合にもポリオレフィン系芯鞘型複合繊維の割合が多く
なる。しかし繊維密度に対する保液率を考えた場合には
ポリオレフィン系芯鞘型複合繊維の割合は少なくなる。
またサイクル特性を重要視する場合にはポリオレフィン
系芯鞘型複合繊維の割合は４０％程度を中心に設定され
る。

【００１５】

【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。尚、実施例中の試験方法は下記の通りである。

【００１６】［耐アルカリ性］水酸化カリウム３５％水
溶液中でセパレータを１時間常圧煮沸処理した後の重量
減少率（％）。尚試料の秤量は、温度２０±２℃、相対
湿度６５±２％の状態で２４時間静置した後に行った。

【００１７】［耐酸化性］過マンガン酸カリウム５％水
溶液２５０ｍｌと水酸化カリウム３５％水溶液３０ｍｌ
の混合溶液に試料を浸漬して１時間煮沸した後、アルカ
リ分を充分水洗して乾燥し、ついで希シュウ酸に浸漬し
て茶褐色の二酸化マンガンを溶解除去する。この後さら
に充分水洗して乾燥し、試料の重量減少率（％）を求め
た。尚試料の秤量は、上記と同じである。

【００１８】［保液率］試料から５×５ｃｍの試験片３
枚を温度２０±２℃、相対湿度６５±２％の状態で２４
時間放置し水分平衡に至らせた状態の重量（Ｗ）を１ｍ
ｇ単位まで測定する。次に試験片を３５％［比重１．３
０（２０℃）］水酸化カリウム水溶液中に試験片を広げ
て浸し、充分吸収（１時間以上）させた後、液中から引
き上げて１０分後の試験片の重量（Ｗ₁）を測定し、次
の式により算出した。保液率（％）＝（Ｗ₁−Ｗ）／Ｗ×１００

【００１９】［遠心脱水保液率］試料から５×５ｃｍの
試験片３枚を温度２０±２℃、相対湿度６５±２％の状
態で２４時間放置し水分平衡に至らせた状態の重量
（Ｗ）を１ｍｇまで測定する。次に試験片を３５％
［比重１．３０（２０℃）］水酸化カリウム水溶液中に
試験片を広げて浸し、充分吸収（１時間以上）させた
後、液中から引き上げて１０分間９０Ｇの遠心力をかけ
た後の試験片の重量（Ｗ₁）を測定し、次の式により算
出した。遠心脱水保液率（％）＝（Ｗ₁−Ｗ）／Ｗ×１００

【００２０】［引張強度］試料から５×２０ｃｍの試験
片を５枚採取し、ＪＩＳＬ１０９６（織物の引張試験方
法）に準じ、つかみ間隔１０ｃｍ、引張速度１００ｍｍ
／ｍｉｎで１枚ずつ測定し、試験片の切断した時の引張
荷重を読みその平均値で表した。

【００２１】（実施例１）繊度１．５デニール長さ５ｍ
ｍの、芯が融点１６０℃のポリプロピレン、鞘が融点１
２０℃の低融点のポリプロピレンよりなる芯鞘型複合繊
維３０重量％と、ＰＳＦとＰＶＣとポリメチルメタクリ
レート（ＰＭＭＡ）とを２０：３０：５０の重量比で含
む混合重合体よりなる繊度１．０デニール、長さ１０ｍ
ｍの繊維７０重量％とを用いて、目付６０ｇ／ｍ²、厚
さ０．２ｍｍの湿式不織布を抄造した。

【００２２】ついでこの不織布を中級アルコール硫酸エ
ステルソーダ系の界面活性剤（明成化学工業（株）製マ
ーセリンＨＳＯ）の０．７％水溶液に浸漬し、圧搾ロー
ルで含液率１５０％に絞った後、シリンダー乾燥機で乾
燥してシート状物を形成した。得られたシート状物中に
付着された界面活性剤の量はシート状物に対して１．０
重量％であった。得られたセパレータについて、引張強
度、保液率、及び遠心脱水保液率を調べた結果を表１に
示した。

【００２３】（実施例２〜５）実施例１で用いたのと同
様の芯鞘型複合繊維と混合重合体繊維を用いて、芯鞘型
複合繊維及び混合重合体繊維の構成比率を種々変更し、
それぞれ目付６０ｇ／ｍ²、厚さ０．２ｍｍの湿式不織
布を抄造した。ついでこれらの不織布に実施例１と同様
の処理を行い、得られたセパレータについて、引張強
度、保液率、遠心脱水保液率を調べ、その結果を表１に
示した。

【００２４】

【表１】

【００２５】

【発明の効果】上述の如く構成された本発明の電池用セ
パレータは、工程通過性、保液性、遠心脱水保液性に優
れたものであって、その工業的価値は極めて高いもので
ある。

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】ポリスルフォン及び／又はポリエーテル
スルフォン１５〜４０重量％、ポリ塩化ビニル２０〜４
０重量％及びメタクリル酸エステル系重合体２０〜６５
重量％との混合重合体よりなる繊維９０〜２０重量％
と、芯成分が鞘成分より融点の低いポリオレフィン系芯
鞘型複合繊維１０〜８０重量％から成るシート状物に、
親水加工を施したことを特徴とする電池用セパレータ。