JPS596469B2 - 寸法安定性のすぐれた電池用隔膜の製造法 - Google Patents

寸法安定性のすぐれた電池用隔膜の製造法

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JPS596469B2
JPS596469B2 JP54011985A JP1198579A JPS596469B2 JP S596469 B2 JPS596469 B2 JP S596469B2 JP 54011985 A JP54011985 A JP 54011985A JP 1198579 A JP1198579 A JP 1198579A JP S596469 B2 JPS596469 B2 JP S596469B2
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Description

【発明の詳細な説明】 本発明は電池用隔膜、特にアルカリ水溶液を電解液とす
る電池用隔膜に関するものである。
その特徴とするところは、アクリル酸または/およびメ
タクリル酸をグラフト共重合したポリエチレン膜をアル
カリ水溶液で処理したのち、張力を加えつつ乾燥するこ
とにより、電池の電解液で膨潤した際に、縦および横方
向の伸びをおさえる効果をもつ寸法安定性のすぐれた隔
膜を提供することにある。アルカリ電池、特に陽極に酸
化銀または過酸化銀、陰極に亜鉛またはカドミウムを用
いる銀電池に使用される隔膜ぱ、陽極から溶解する錫酸
イオンの陰極への移動を防止するため極めて微細な孔を
有する半透膜の性質をもつた膜、例えば再生セルロース
膜、架橋ポリビニルアルコール膜、アクリル酸をグラフ
ト共重合したポリエチレン等が使用される。
これらの親水性膜はアルカリ電解液中で膨潤し、イオン
電導性、低い電気抵抗を示し、電池用隔膜としてO特性
をもつものである。そのうちでもポリエチレン膜に−C
OOH官能基を含むアクリル酸または/およびメタクリ
ル酸をグラフト共重合した膜は耐アルカリ性、耐酸化性
が大であり、電池用隔膜としてのすぐれた性質を備えて
い一る。アクリル酸をグラフト共重合したポリエチレン
膜を銀電池の隔膜として使用することは米国特許342
7206号によつて公知である。
この米国特許には照射線源としてコバルト60を用い、
モノマー含有溶液に基材ポリエチレン膜を浸漬し、γ線
を照射するいわゆる同時照射法により、アクリル酸等の
解離基を有するモノマーをグラ7卜共重合させる方法力
硝鷹されている。
しかしこのような同時照射法による膜のグラフト化は膜
のグラフト共重合反応と同時に外部溶液または)膜の内
部の遊離したモノマーがγ線の照射により単独で重合を
おこしが、ホモポリマーが生成し、グラフト率の均一で
厚さおよび電気抵抗のバラツキの少ない品質の安定した
膜を得ることを困難にしている。このグラフト膜は銀電
池に一般的に使用される40%の苛性カリ水溶液中に浸
漬させ、膨潤させると、縦、横方向の伸び率が異なり、
方向性を有−嗜 一して訃り、伸ひ率も20%程度で、
非常に大きく基材膜に対するグラフト共重合も不均一な
ためシワを生じるという特徴をもつている。
実際に銀電池に不均一で膨潤率の大きい隔膜を使用する
と、種々の欠点を生じる。例えばボタン型銀電池に隔膜
を組み込む作業は隔膜を円型に打ち抜き極板上に装填し
て電解液を滴下し、隔膜に吸収させる。
グラフト膜か膨潤して伸び率が大きく、また方向性を有
していると、電池容器以上の寸法になつたり、楕円に変
形したりして、電池の短絡の原因となつたり、外装罐の
締め付けを不十分にして電解液の漏液を促進する。また
、円筒型、箱型の電池においても、電池への隔膜q組み
込みは陽極と陰極の極板間に乾燥した隔膜をはさみ込ん
だり、極板を包み込んだりして、組み立てられ、その後
電解液が注人される。電解液により隔膜が膨潤した場合
、隔膜の伸びが大きいと極板寸法以上に伸びて極板}よ
び電僧に無理な力が加わつたり、極板間でシワになつた
りして、放電の際に極板の電流密度が場所により異なつ
たりするため、活物質の脱落をうながし、極板の劣化、
電池短絡の原因となる。最近、同時照射法のかわりに、
均一なグラフト共重合を行なうためには、基材膜に電離
性放射線を照射した後、モノマー含有溶液中に照射した
膜を浸漬し、グラフト共重合反応させる、いわゆる前照
射法によるグラフト化が有効であり、前照射法によるグ
ラフト膜の製造か行なわれるようになつた。
前照射法では、照射された膜を反応液中に浸漬するため
、照射により活性化した部分のみで、(グラフト共重合
反応がおこり、膜内部}よび外部のホモポリマーの生成
が少なく、極めて均一なグラフト膜が得られる。しかし
ながら前照射法により、いかに均一なグラフト反応を行
なつてもグラフト膜をアルカリ電解液中で膨潤させると
その伸 一び率は10〜20%あり、上記したような電
池性能の低下を引きおこさない寸法安定性のすぐれた膜
は得られなかつた。グラフト膜の寸法変化を調べた結果
、グラフト反応時においては縦方向の伸びが大きく、ア
ルカ 4リ電解液中では横方向の伸びが大きかつた。
この現象は、基材ポリエチレン膜にモノマーがグラフト
する場合には、縦方向に伸び易く、グラフトしたカルボ
キシル基が水素原子より大きいアルカリ金属に置換され
グラフト膜がアルカリ塩となる場合は、横方向に伸び易
いためである。グラフト膜のアルカリ液中での伸びは、
うすいアルカリ液ほど、また温度をかけるほど速く膨潤
し、寸法が最大となり、電気抵抗も低い値を示す。うす
いアルカリ液で処理し、アルカリ塩にして乾燥した膜は
アルカリ電解液中での、縦、横方向の伸びはほぼ同じ伸
び率を示すようになるが電池性能に悪影響を与えないほ
どは小さくならなかつた。そこで本発明者らはアルカリ
処理し、最も膨潤させたグラフト膜を乾燥させる際、張
力を加え、収縮をおさえて乾燥させると、アルカリ電解
液に浸漬した場合、伸び率が小さく寸法安定性にすぐへ
電気特性に訃いてもすぐれた隔膜が得られることを見い
出した。そしてこの膜を電池内に組み込み、性能試験を
実施したところ、従来のような電池性能の低下はみられ
ず、張力を加えて乾燥する方法は非常に簡単で有効であ
ることが明らかになつた。膨潤による伸び率を訃さえる
方法としては、電子線加速器で307−50Mradの
高線量憔射する電子線架橋法、またジビニルベンゼン等
の架橋剤により膜を3次元構造に架橋する方法が知られ
ているが、このような方法は高価で反応を複雑にし、架
橋することにより電気抵抗が高くなるわりには、膨潤に
よる伸びの変化がおさえられない。アルカリ処理し、張
力を加えて乾燥した隔膜を電池に組み込んでも隔膜の膨
潤による寸法変化がないため、電池の短絡および漏液等
の支障は全〈発生しなかつ乾燥時に力献る張力は2〜8
0kgZ1モ事り、好ましくは5〜30!程度であつた
膜のグラフト率が大きいほど、つまり親水性官能基が多
いほど膨潤による伸び率が大となるため、適宜、加える
張力はグラフト率、膜の材質、強度に適した値とする。
張力を加えて乾燥した膜を連続的に製造するにはは、熱
プレスロール、パウダーロiル、エクスパンダーロール
、スパイラルロール、チヤツク付ロール等のロールを組
み合わせて使用すれば可能で非常に簡単で安値な方法で
ある。
本発明は基材膜にポリエチレン、反応溶媒として水を用
いる系について説明したが、ポリプロピレン等のポリオ
レフイン樹脂からなる膜卦よび四フツ化エチレン,フツ
化ビニル、エチレン一四フッ化エチレン共重合体等のフ
ッ素含有ポリオレフイン樹脂からなる膜、溶媒としては
、キシレン、四塩化炭素、ベンゼン、トルエン等の有機
溶剤を用いることも可能で杢系に限定されるものでない
以上の如く、本発明は電池性能のよい電池用隔膜を提供
することができ、工業的価値大である。実施例 1メル
トインデツクス2.01密度0.922の低密度ポリエ
チレン(旭タウ社製)をインフレーシヨン法により成型
し、厚さ25μの膜を得た。
この膜を窒素ガスで置換したポリ袋中に人れ、電子線加
速器を用い、加速電圧2MeV1電流D植で20Mra
d照射した。照射膜をガラスアンブルに入れ、10Hw
1Hgまで真空引きした。 あらかじめ窒素により溶存
酸素を除去したアクリル酸の50%水溶液に重合禁止剤
としてモール塩を0.25%添加した反応液をガラスア
ンプルに注入して25℃で5時間反応させた。グラフト
反応した膜をとりだし95℃の熱水で1時間、洗浄し、
未反応のアクリル酸およびホモポリマーを除去し、温度
95℃で5%の塩酸を用い、グラフト膜中に含まれてい
る鉄を除去し、乾喋してグラフト率85%の膜を合成し
た。この膜を5%の苛性カリ水溶液で95℃、30分間
処理し、K塩とした後、余分のアルカリを熱水洗浄し九
この含水状態の膜を縦、横の2軸方向に10匂/iの
張力を加えて風乾し、電池用隔膜とした。この隔膜を4
0%の苛性カリ水溶液中に浸漬したところ膨潤による伸
び率の変化は縦2%、横1%であつた。しかるに、上記
と同じ方法で張力をかけずに乾燥した隔膜の寸法変化は
縦18%、横16%であつた。
実施例 2 メルトインデックス2.2、密度0.955の高密度ポ
リエチレン(旭化成社製)をインフレーシヨン法により
30μの厚さの膜に成型した。
この膜を実施例1と同一の方法で反応しグラフト率12
0%の膜を作つた。同様にして縦方向に15.0Vd横
方向に7.5K9/(DZ展力を加えて60℃熱風を3
0分間吹きつけ乾燥した。40%苛性カリ水溶液中での
膨潤による寸法変化は縦方向が1%、横方向が2%であ
つた。

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. 1 アクリル酸または/およびメタクリル酸をグラフト
    共重合したポリエチレン膜をアルカリ溶液で処理したの
    ち、張力を加えつつ乾燥することを特徴とする電池用隔
    膜の製造方法。
JP54011985A 1979-02-05 1979-02-05 寸法安定性のすぐれた電池用隔膜の製造法 Expired JPS596469B2 (ja)

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