JPS60109171A - 電池用セパレ−タ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （イ）産業上の利用分野 本発明は合成樹脂繊維により構成される電池用セパレー
タに浅する。

（ロ）従来技術 従来、例えなニッケル−カドミウム蓄電池用のセパレー
タとしてはナイロン不織布が多く用いられてきた。これ
はフロン不織布が適度な強度、ガス透過性及び親木性を
有しているためである。

しかしながら、ナイロンは素材そのものの耐アルカリ性
、耐酸化性が十分であるとは言い難く、特に４５Ｃ以上
の温度では比較的簡即に分解してしまうことが知られて
いる。すなわち、高温で電池を充電した場合には、電池
内で発生した酸素ガスによりナイロンが炭酸ガス、水、
アンモニア等に分角される訳であるが、この炭酸カスや
アンモニア電泡特性に悪影響を及ぼす。また、更に分解
が進むとセパレークとしての絶縁能力が低下し、ついに
は電池内部類短絡を引き起こす。この問題を解決するた
めにセパレータの素材をポリオレフィン系の樹脂に変更
しようとする試みが統けられでおり、特に高温下で使用
する電池を中心にポリブロピレン不織布が使用されるよ
うになってきた。

ポリプロピレン不織布は耐アルカリ性、銅酸化性に優れ
、また強度やガス透過性等につい−〔も−ナイロン不織
イ「ｌと同等のものが得られてはいるが、素材自体が親
水性に乏しいことから電解液の保Ｊ、Ｓ能力に欠りてい
た。そのためボリブ［ｊピレン；ｆ’　ＩＩ’〈布を使
用した電池は、電池容量や内部抵抗褒はじめとしてＴＬ
池時特性全般おいてナイロン４く織、’（１＋を使用し
た電池より劣りがちであった。

このポリプロピレン不織布の′這解液保持ｒｊＣ刀４−
向上き刊るために、■ナイロン繊維Ｊ・〕るいはガラス
ｆａ維などと混紡して不織布とする。■界面活性剤を繊
維表面に塗布する。■繊維径を＃＋ｌｉ　＜　１’るな
とにより不織布構造面で改良を加える。■放射線等の照
射により繊維表面に親水基をグシソト重合させる等の数
多くの試みがなされているが、未だ十分優れた電解液保
持能力の向上のための方法は見出されていない。

（ハ）発明の目的 本発明は不織布の素材である合成樹顔像Ｒ■″の表面処
理を行なうことで親水性及び保液性の向上した電池用−
セパレータを４ｔｙ供せしめんとするものである。

（ニ）発明のイＲ成 本Ｑ明の電池用（・ペレークは、合成樹脂繊維とフッ素
を含む反応ａガスとを接触反応さセでなる繊維を用いた
ものである。

合成樹脂ａ維と）／毒ガスとを反応させると、−ＣＦ２
−が生成すると共に副反応として種々の反ｂＬ：が同時
に起こるとツ凡られ、これによって樹脂の表面が荒れた
状態となり表面積が増大する。第１図及び第２図は夫々
フッ累ガス処理前及び処理後のポリプロピレン繊維の電
子顕微鏡写真（×５０００）であり、明らかにフッ素ガ
ス処理後のものは表面が荒れた状態となっていることが
伺える。

；した、フッ素ガスとの反応で生成される一ＣＦ−は除
水性ではあるが、池に樹脂表面に生じると考えられる副
反応及び樹脂の表面積の増加により、こうして作成され
た合成樹脂ｍ＃を用いた電池用セパレータは親水性が向
上する。

本発明の電池用セパレータに用いられる繊維は、フッ毒
ガスと合成樹脂繊維の反応が極め”Ｃ容易に起きること
から、反応場に副反応物質を存在させてお（りば樹脂表
面に副反応物質を取り込むことが可能となる。この効果
を利用して積極的に親木基の導入を図った繊維を用いる
と、更にｆｌｑ水１イ１の向上した電池用セパレータと
なる。例え＋；＋１ｉｉｉ記反応ガスとしてフッ素ガス
に加えて酸素ガス＼“・亜硫酸ガスを混入したものを用
いることかりうえられる。反応場に酸素ガスが存在すれ
ＣＪ゛反応表面にＣ−０−ＦやＣ＝Ｏなる極性基が形成
されるし、ｉｔ；　ｔ＋イＬ酸ガスが存在すれはスルフ
１ン基等が形成され親水性が更に向上する。また、本発
明の電池用セパし一夕に用いられるａ維は、表面に親水
性を有する有機物よりなる界面活性剤の薄層を塗ＩＩＩ
形成し７た状態で反応ガスと反応させると、）・／毒ガ
スとの反応に伴って塗布された有機物と樹脂がＲ１合し
て親水性が著しく向上する。

（ホ〉　実施例 以下に本発明の実施例を示し説明する。

〔実施例１〕 比重１２３の水酸化カリウム溶液で充分洗浄したポリプ
ロピレン不織布（厚さ０．２１ｍｍ、目付６５ｇ／ｌ口
２）を準備し、この不織布を鉄製の反応容器内に収納し
貫空ＩＪト気した後、フッ毒ガスを窒素ガスで２、釈し
てなる反応ソＩスを前記容器内に大気圧になるまで導入
して一定時間反応させた。その後再び容器内のガスを’
１％空Ｊ、ｌト気し窒素ガスを導入して反応ガスを完全
に除去した後前記不織布お取り出した。

、ユうして作成された本発明のセパレータ及び前記フッ
素カスによる処理前のポリプロピレン不織布からなるセ
パレータを用い、電池に゛組み込む前及び電池に組み込
み充放電ザイクルを行なった後に於けるセパレータの親
水性を測定した。充放電ナイクルを行なった後のセパレ
ータは、密閉形ニッケルーカドミウム蓄電池に組み込み
、室温で０．１ｃの電流で１１　ｕｙ間充電した後０．
８ｃの電流で１時間放電するというリーイクル条件で５
０回繰り返し充放電したのら、電イ１０を解体して取り
出し洗浄・乾燥したものをナンプルとして用いた。親水
性の評価方法としては、これらセパレークを２ｔ］ｍ＋
ｎ＋ｌ」のクンザク状に切断し、セパレータの一端を比
ｍ１．２３の水酸化カリウム溶液に浸漬し、１０分間静
置した時の水酸化カリウム溶液が址パレータに吸収と荷
、した高さく吸液高さ）により判断するりＮＪ、を採用
した。この結果を表１に示す。

表１ 表１よりフッ素ガスによる処理を行なったセパレークは
いずれもフッ素ガスによる処理を行なわなかったセパレ
ータに比し親水性が向上していることがわかる６また、
フッ素ガス濃度５％の反応ガスで処理したものが、フッ
素ガス濃度１％の反応ガスで処理したものに比し親水性
が劣っているの（ま、フッ素ガスと］ｈ（月旨との反応
がｉ狂み−ＣＦ２−が」（９加したため撥水性が増加し
たからと考えられ乙。

〔実施例２〕 実施例１と同様水酸化カリウｌ−溶液で洗浄したポリプ
ロピレン不織布を反応容器内に収納し真空排気した後、
一定ｊＩ（の酸素もしくは亜硫酸ガスを導入］２、次い
（＋　ｃｉｙ素で希釈した）７累ガスを大気圧になる市
で導入して一定時間反応さ七た。その後ｔｌＴび容器内
のガスを真空排気し窒素ガスを導入して反応ガスのし゛
こ金な除去を行なったのち前記不織布を取り出した。

こうして作成されたセパレータを実施例１と同様な操作
を行なって親水性を測定した。この結果を表２に示す。

表２ 主反応ガスであるフ／累カスを単独で川し・た場合に比
し、フッ素ガスに副反応ガスとし′〔の酸夕）１ガスや
亜硫酸ガスを加えて用いた場合の力がより親水性が増加
していることがわかる。

〔実施例３〕 実施例１と同様の水酸化カリウ１．？８液で洗浄したポ
リプロピレン不織布の表面にノニオン系界面活性剤を約
０．２重ＬＩ％噴霧し、これを実施例１及び２と同様の
手順Ｃ処理した。

こうして作成された七／旬−−タ及び表面に前記界面活
性剤の塗布のみ行なったセパレータを、実施例１と同様
の操作を行なっ工親水性庖イ１ｉｌｌ定した。この結果
を表３に示す。

表３ 表３よりフッ素ガスとの接触反応に際し、＋Ｎ　１＋盲
表面に界面活性剤の薄層を塗布形成さヒエ」３くことで
、ボリブロピレンイ・織イ１、の親水性がより一渚向士
し、電ｌＪＩ内−（゛の充放１ｉ１Ｃす゛イクル後に於
いでも良好な親水性を示すことがわかる。これ１：Ｉ、
界面活性剤か繊維と屍合し光力２：電゛１１イクルによ
っても容易に除去されないためと考えられる。これに対
し−（Ｔ　ｌ、：；ｌ胴表面に界Ｉ’ｌｌ　（１ｒｉ　
ｌ’、Ｉ剤の薄層を塗布形成のみ行なったものは、ザイ
クル而では高い親水性をボｊ−が、充放電サイクルを行
なうことにより界面活性剤が′＾易に除去され、す゛イ
クル後ではほとんど親水性が維持されていない。

以」二にポリオレフィン系のポリプロピレン不織布につ
いての実施例を力、し説８Ｊ］シたか、本発明はポリツ
ーステルやビニｌ　ｆＪンなとからなる不織布に対し−
〔も全く同様に適用−Ｃ′、写る。したがって、鉛電池
、−次電池用に、・：ｌ・−夕の親水性向上に対しても
有効である。

よた、実施例では不織布の形態に構成された合成（！１
ｊ脂Ｓ＆維を、フッ１，１．　〕ｉスを含む反応ガスと
接触反応させたが、これは一般に不織布の製造工程に於
いて繊維同志を結合するときに熱処理を行なうため、予
めフッ禦処理を行なった樹脂は卸を用いて不織布を製造
すると、この熱処理によっＣＫＡｌｉ　１１４１−の表
面層が溶融する恐れがあり、本発明の効果が半減するか
らである。

尚、実施例に於いてはハツチ処理を用いＣドパレークの
表面処理を行なったが、本発明品（」ガス、との接触反
応により得られるものでＪ・）ろから、とのような形態
であっでイ〕反応は比較的均一となるため連続処理を用
いてセパレータの表面処理をｆｉなうことも可能である
。

（へ）発明の効果 本発明の′市ｆ也用セパレータは、合成面脂島１．　、
ｆａｔとフッ素を含む反応カスとを接触反応させ−Ｃ７
＋・る繊１？４「を用いたものであるから、樹脂表面の
形態が変化して親水性が向−卜し、電解液の保持能力か
」かり、電池に用いた際の電池性能を向−１１ｄｌ、め
ることができる。また、前記反応ガスとの接触反応に於
い−〔反応場に副反応物質をｒＩ在さ＋ｉＣおご樹１ｔ
）４表面に親水基を導入すれは、」：り一層親木匪の向
上したセパレータが得ることができる。

【図面の簡単な説明】

第１図はソソ累ガソ、処理前のポリプロピレン繊ｉ’１
１．’の電：ｉ′顕必鏡′う′貞、第２図はフ／素ガス
処理後の１：リプし１ピレン４１°１ｌＮ４″（［の電
子顕微鏡写真である。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）合成樹脂繊維とフッ禦を含む反応カスとを接触反
   応させでなる繊維を用いたことを特徴とする電池用セパ
   レータ。
2. （２）前記反応ガスは、フッ素を主反応ガスとし副反応
   カスとして酸素反び亜硫酸カスの少なくとも一力を含有
   してなる混合カスを不活性カスで希釈したものである特
   許請求の範囲第１項記載の電池用セパレーク。
3. （３）前記合成樹脂繊維は、表面にフッ素ガスとの反応
   を妨げない程度の界面活生剤からなる薄層り有する特許
   請求の範囲第１項または第２項記載の電池用セパレータ
   。
4. （４）前記合成樹脂繊維は、予め不織布に構成されてい
   る特許請求の範囲第１項乃至第３項のいずれかに記載の
   電池用セパレータ。