JPS647573Y2 - - Google Patents
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- JPS647573Y2 JPS647573Y2 JP1987111272U JP11127287U JPS647573Y2 JP S647573 Y2 JPS647573 Y2 JP S647573Y2 JP 1987111272 U JP1987111272 U JP 1987111272U JP 11127287 U JP11127287 U JP 11127287U JP S647573 Y2 JPS647573 Y2 JP S647573Y2
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Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
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-
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-
- 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
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Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
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- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Nonwoven Fabrics (AREA)
Description
〔産業上の利用分野〕
本考案は蓄電池用の微孔性隔離板に関する。
〔従来の技術〕
周知のように蓄電池は、電解液に浸漬され、逆
の電荷を有する２つの電極からなる。蓄電池が充
放電される時、電極ではそのつど化学的過程が進
行する。この過程は電極の膨脹収縮を伴う。長い
使用時間の後に例えば樹枝状晶の発生によつて電
極同士の短絡が起こることを防止するために、一
般に電極（極板）の間にいわゆる仕切または隔離
板が配設される。 上記の隔離板には種々の要求が提起される。一
方では逆の電荷をもつ極板の間の電子の流れを効
果的に阻止することを保証しなければならない。
他方ではこの種の隔離板は、極板の間になるべく
自由なイオンの流れを保証しなければならない。
そこで隔離板の製造には、なるべく小さな孔径で
高い開孔容積を有し、非導電性で電解質に耐える
材料が特に適している。 元来コンパクトな形態で製造される重合体材料
で微孔質隔離板を製造するのは、公知のことであ
る。その場合、一般に第１の製造段階で塩その他
の微粒構造の物質を重合体材料に加え、次に物理
的または化学的に除去して、微細組織の重合体基
質が残るようにするのである。ポリ塩化ビニル・
ベースおよびゴム・ベースの上記の隔離板が知ら
れている。ところがこの隔離板には種々の欠点が
伴う。 〔考案の解決しようとする問題点〕 まず第一に、この種の公知の隔離板材料は若干
のもろさと割れ易さがあつて、それが取扱いの可
能性と加工性を制限する。ポリ塩化ビニル・ベー
スの隔離板材料は耐熱性が悪く、しかも化学的作
用によつて様々な形の塩素の、好ましくない分解
を生じることが多い。これに対してゴム隔離板に
は、耐酸化性と耐老化性が不良であるという欠点
がある。 本考案の根底にあるのは、良好な電気的性質を
保ちながら上述の欠点を回避し、機械的性質の高
い均一性を有する微孔性隔離板材料を開発する問
題である。 〔問題点を解決するための手段〕 この問題は、横断面が円形輪郭でなく、唖鈴状
の輪郭を有し、最大直径が0.05〜20μｍである
様々な長さの合成繊維よりなる微孔性隔離板を提
供することによつて解決される。 特殊な構成において、大体唖鈴状の輪郭の繊維
は最大直径１ないし10μｍを有する。大体唖鈴形
の輪郭を有する繊維がポリスチロール、ポリオレ
フインまたはポリカーボネートよりなるならば、
特に良好な性質が得られる。 本考案による微孔性隔離板の形成のための原料
の製造は、例えば下記の方法で行うことができ
る。 重合体を揮発し易い溶剤に溶解し、エレクトロ
ダイナミツク・スプレイ装置を使用して適当なベ
ースの上に吹付ける。この時、溶剤が蒸発し、重
合体から微細繊維が形成され、それが極めて規則
的な無秩序層となつてベース材料の上に沈殿す
る。生じる繊維層は、繊維に包まれた迷路状の細
孔がすこぶる均一かつ密な孔径分布を有すること
を特徴とする。 ベース材料上の繊維の沈澱は逆静電場で行われ
るから、繊維は比較的軟かに沈澱され、得られる
気孔容積の減少に等しい、繊維の入り組みがほと
んど防止される。 処理条件を変えることによつて、例えば溶液の
供給量、温度、濃度を変えることにより、または
電極相互の距離を変えることによつて、結果を広
範囲に調節することができる。一般に、繊維がベ
ース材料に到達する前に、既に全部の溶剤が重合
体から蒸発しているように、処理を調整するのが
適当である。繊維は大体唖鈴状の輪郭を有し、そ
の最大直径は0.05ないし20μｍ、好ましくは１な
いし10μｍの範囲でなければならない。 繊維層を形成する微細繊維の唖鈴状輪郭によつ
て、この均一な、ゆるい繊維の集団を特定の孔径
に収縮させ、しかもその機能のために絶対に必要
な気孔容積を破壊しないことが可能である。 隔離板にとつて重要な条件は、細孔の直径を可
能な限り小さなものとすることであるが、その場
合でも気孔容積の割合は大きくなければならな
い。本考案により、断面が唖鈴状で0.05ないし
20μｍの直径を有する繊維を使用することによ
り、この条件は満たされる。もしも繊維の直径が
これよりも大きい場合には、繊維の剛性が増し、
繊維の十分な絡み合いが達成されない。その結
果、唖鈴状繊維相互間の距離が非常に大きな、フ
エルト状の層が生成され、できるだけ小さな細孔
径を有する隔離板を得るという目的は達成されな
くなる。繊維の直径を逆に小さくし過ぎると、所
望とする大きな気孔容積が得られなくなつてしま
う。これを要するに、上記の如き繊維直径の範囲
は、隔離板を製造するために使用する際に、小さ
な細孔径と大きな気孔容積を達成するよう繊維相
互が十分に絡み合うことを保障するものである。 本考案による隔離板は厚さ0.05ないし0.3mm、
面積当たり重量20ないし100ｇ／m2で既にすぐれ
た機械的、電気的、化学的性質を有する。構造を
更に強化しても、一般に性能の大幅な向上を伴わ
ない。それ故、例えば副次的な理由からより強力
な構造がなければならない、特殊な用途に対して
は、本考案による隔離板材料を場合によつては焼
結した重合体の比較的開孔性の帯条、電解質に耐
える繊維の織物、層、不織布で裏打ちすることを
提案する。この場合、熱塑性材料を使用すれば、
このことに関連して隔離板をそれ自体公知の方法
で溶接し、こうして加工性または作成を単純化す
ることが可能になる。本考案による隔離板の一例
を第１図及び第２図に示す。 〔考案の効果〕 本考案の隔離板によつて得られる利点は、特に
隔離板が厳密に定められた唯１つの重合体だけか
ら成り、その性質を電解質や酸化によるそれぞれ
の負担に対して適応させることができることであ
る。隔離板は化学的に中性に振舞い、すぐれた柔
軟性を特徴とする。特に重要なのは、所望の迷路
構造が無秩序に置かれる繊維によつて既に前以て
与えられており、また様々な程度の圧縮によつ
て、孔径を繊維の直径および充填密度に応じて計
画的に調節できることである。 〔実施例〕 実施例 １ ジクロルメタン中のポリカーボネートの12％溶
液からエレクトロダイナミツク・スプレイ法によ
り微細繊維を作り、スプレー電極のかたわらに連
続的に通す不織布ベースの帯条の上に沈澱させ
た。スプレイ電場は4KV／cm、スプレイ室内の
気候は25℃、相対大気湿度30％であつた。こうし
て作成した帯材を別の工程で圧縮した。その気孔
半径の分布は７ないし16μｍ、最大10μｍであつ
た。イオン通過抵抗は0.1Ω／cm2であつた。気孔
容積は80％であることが確かめられた。 実施例 ２ 実施例１の隔離板材料をベース材料なしで1.6μ
ｍないし7μｍ、最大2μｍの気孔半径分布まで圧
縮した。イオン通過抵抗は0.2Ω／cm2であつた。
気孔容積は65％であることが確かめられた。 実施例３ （比較試験） 横断面を唖鈴状とした
ことによる効果を調べるため、本考案に従つて同
じ条件下で次の４つの隔離板を用意した。 Ａ 横断面が唖鈴状で最大直径６〜8μｍのポリ
スルホン繊維をポリオレフイン繊維製不織布の
ベース材料上へと沈澱圧縮してなる隔離板 Ｂ 横断面が唖鈴状で最大直径６〜8μｍのポリ
スルホン繊維をベース材料なしに沈澱圧縮して
なる隔離板 Ｃ 円形の横断面を有し直径8μｍのポリプロピ
レン繊維をベース材料なしに沈澱圧縮してなる
隔離板 Ｄ 円形の横断面を有し直径8μｍのポリプロピ
レン繊維をポリオレフイン繊維製不織布のベー
ス材料上へと沈澱圧縮してなる隔離板 なお技術的な理由から、Ｃ及びＤの隔離板は、
圧縮前に点溶接して強化することが必要であつ
た。 以上の４つの隔離板について試験した結果、次
の結果が得られた（イオン通過抵抗については各
３つのサンプルについて測定）。
の電荷を有する２つの電極からなる。蓄電池が充
放電される時、電極ではそのつど化学的過程が進
行する。この過程は電極の膨脹収縮を伴う。長い
使用時間の後に例えば樹枝状晶の発生によつて電
極同士の短絡が起こることを防止するために、一
般に電極（極板）の間にいわゆる仕切または隔離
板が配設される。 上記の隔離板には種々の要求が提起される。一
方では逆の電荷をもつ極板の間の電子の流れを効
果的に阻止することを保証しなければならない。
他方ではこの種の隔離板は、極板の間になるべく
自由なイオンの流れを保証しなければならない。
そこで隔離板の製造には、なるべく小さな孔径で
高い開孔容積を有し、非導電性で電解質に耐える
材料が特に適している。 元来コンパクトな形態で製造される重合体材料
で微孔質隔離板を製造するのは、公知のことであ
る。その場合、一般に第１の製造段階で塩その他
の微粒構造の物質を重合体材料に加え、次に物理
的または化学的に除去して、微細組織の重合体基
質が残るようにするのである。ポリ塩化ビニル・
ベースおよびゴム・ベースの上記の隔離板が知ら
れている。ところがこの隔離板には種々の欠点が
伴う。 〔考案の解決しようとする問題点〕 まず第一に、この種の公知の隔離板材料は若干
のもろさと割れ易さがあつて、それが取扱いの可
能性と加工性を制限する。ポリ塩化ビニル・ベー
スの隔離板材料は耐熱性が悪く、しかも化学的作
用によつて様々な形の塩素の、好ましくない分解
を生じることが多い。これに対してゴム隔離板に
は、耐酸化性と耐老化性が不良であるという欠点
がある。 本考案の根底にあるのは、良好な電気的性質を
保ちながら上述の欠点を回避し、機械的性質の高
い均一性を有する微孔性隔離板材料を開発する問
題である。 〔問題点を解決するための手段〕 この問題は、横断面が円形輪郭でなく、唖鈴状
の輪郭を有し、最大直径が0.05〜20μｍである
様々な長さの合成繊維よりなる微孔性隔離板を提
供することによつて解決される。 特殊な構成において、大体唖鈴状の輪郭の繊維
は最大直径１ないし10μｍを有する。大体唖鈴形
の輪郭を有する繊維がポリスチロール、ポリオレ
フインまたはポリカーボネートよりなるならば、
特に良好な性質が得られる。 本考案による微孔性隔離板の形成のための原料
の製造は、例えば下記の方法で行うことができ
る。 重合体を揮発し易い溶剤に溶解し、エレクトロ
ダイナミツク・スプレイ装置を使用して適当なベ
ースの上に吹付ける。この時、溶剤が蒸発し、重
合体から微細繊維が形成され、それが極めて規則
的な無秩序層となつてベース材料の上に沈殿す
る。生じる繊維層は、繊維に包まれた迷路状の細
孔がすこぶる均一かつ密な孔径分布を有すること
を特徴とする。 ベース材料上の繊維の沈澱は逆静電場で行われ
るから、繊維は比較的軟かに沈澱され、得られる
気孔容積の減少に等しい、繊維の入り組みがほと
んど防止される。 処理条件を変えることによつて、例えば溶液の
供給量、温度、濃度を変えることにより、または
電極相互の距離を変えることによつて、結果を広
範囲に調節することができる。一般に、繊維がベ
ース材料に到達する前に、既に全部の溶剤が重合
体から蒸発しているように、処理を調整するのが
適当である。繊維は大体唖鈴状の輪郭を有し、そ
の最大直径は0.05ないし20μｍ、好ましくは１な
いし10μｍの範囲でなければならない。 繊維層を形成する微細繊維の唖鈴状輪郭によつ
て、この均一な、ゆるい繊維の集団を特定の孔径
に収縮させ、しかもその機能のために絶対に必要
な気孔容積を破壊しないことが可能である。 隔離板にとつて重要な条件は、細孔の直径を可
能な限り小さなものとすることであるが、その場
合でも気孔容積の割合は大きくなければならな
い。本考案により、断面が唖鈴状で0.05ないし
20μｍの直径を有する繊維を使用することによ
り、この条件は満たされる。もしも繊維の直径が
これよりも大きい場合には、繊維の剛性が増し、
繊維の十分な絡み合いが達成されない。その結
果、唖鈴状繊維相互間の距離が非常に大きな、フ
エルト状の層が生成され、できるだけ小さな細孔
径を有する隔離板を得るという目的は達成されな
くなる。繊維の直径を逆に小さくし過ぎると、所
望とする大きな気孔容積が得られなくなつてしま
う。これを要するに、上記の如き繊維直径の範囲
は、隔離板を製造するために使用する際に、小さ
な細孔径と大きな気孔容積を達成するよう繊維相
互が十分に絡み合うことを保障するものである。 本考案による隔離板は厚さ0.05ないし0.3mm、
面積当たり重量20ないし100ｇ／m2で既にすぐれ
た機械的、電気的、化学的性質を有する。構造を
更に強化しても、一般に性能の大幅な向上を伴わ
ない。それ故、例えば副次的な理由からより強力
な構造がなければならない、特殊な用途に対して
は、本考案による隔離板材料を場合によつては焼
結した重合体の比較的開孔性の帯条、電解質に耐
える繊維の織物、層、不織布で裏打ちすることを
提案する。この場合、熱塑性材料を使用すれば、
このことに関連して隔離板をそれ自体公知の方法
で溶接し、こうして加工性または作成を単純化す
ることが可能になる。本考案による隔離板の一例
を第１図及び第２図に示す。 〔考案の効果〕 本考案の隔離板によつて得られる利点は、特に
隔離板が厳密に定められた唯１つの重合体だけか
ら成り、その性質を電解質や酸化によるそれぞれ
の負担に対して適応させることができることであ
る。隔離板は化学的に中性に振舞い、すぐれた柔
軟性を特徴とする。特に重要なのは、所望の迷路
構造が無秩序に置かれる繊維によつて既に前以て
与えられており、また様々な程度の圧縮によつ
て、孔径を繊維の直径および充填密度に応じて計
画的に調節できることである。 〔実施例〕 実施例 １ ジクロルメタン中のポリカーボネートの12％溶
液からエレクトロダイナミツク・スプレイ法によ
り微細繊維を作り、スプレー電極のかたわらに連
続的に通す不織布ベースの帯条の上に沈澱させ
た。スプレイ電場は4KV／cm、スプレイ室内の
気候は25℃、相対大気湿度30％であつた。こうし
て作成した帯材を別の工程で圧縮した。その気孔
半径の分布は７ないし16μｍ、最大10μｍであつ
た。イオン通過抵抗は0.1Ω／cm2であつた。気孔
容積は80％であることが確かめられた。 実施例 ２ 実施例１の隔離板材料をベース材料なしで1.6μ
ｍないし7μｍ、最大2μｍの気孔半径分布まで圧
縮した。イオン通過抵抗は0.2Ω／cm2であつた。
気孔容積は65％であることが確かめられた。 実施例３ （比較試験） 横断面を唖鈴状とした
ことによる効果を調べるため、本考案に従つて同
じ条件下で次の４つの隔離板を用意した。 Ａ 横断面が唖鈴状で最大直径６〜8μｍのポリ
スルホン繊維をポリオレフイン繊維製不織布の
ベース材料上へと沈澱圧縮してなる隔離板 Ｂ 横断面が唖鈴状で最大直径６〜8μｍのポリ
スルホン繊維をベース材料なしに沈澱圧縮して
なる隔離板 Ｃ 円形の横断面を有し直径8μｍのポリプロピ
レン繊維をベース材料なしに沈澱圧縮してなる
隔離板 Ｄ 円形の横断面を有し直径8μｍのポリプロピ
レン繊維をポリオレフイン繊維製不織布のベー
ス材料上へと沈澱圧縮してなる隔離板 なお技術的な理由から、Ｃ及びＤの隔離板は、
圧縮前に点溶接して強化することが必要であつ
た。 以上の４つの隔離板について試験した結果、次
の結果が得られた（イオン通過抵抗については各
３つのサンプルについて測定）。
【表】
唖鈴状の横断面を有する繊維から製造された隔
離板（Ａ及びＢ）は、円形の横断面を有する繊維
から製造された隔離板（Ｃ及びＤ）よりも常に小
さな気孔半径を有していることが、上記の結果か
ら明らかである。ベース材料上に沈澱されてなる
隔離板Ａについてのイオン通過抵抗は平均して１
ｍΩ×ｄm2程度であり、やはりベース材料上に沈
澱されてなる隔離板Ｄについてのイオン通過抵抗
の平均が2.7ｍΩ×ｄm2程度であるのと比較する
と大分小さい。ベース材料なしに沈澱された隔離
板Ｂ及びＣを対比してもこれ程明確な差は生じな
いが、しかし唖鈴状の横断面の隔離板Ｂの方が好
ましいことは相対的に示される。なぜならＢとＣ
の気孔半径の比は２倍以上であるのに、Ｂのイオ
ン通過抵抗の平均とＣのそれとの比は約3.0：1.6
であるからである。
離板（Ａ及びＢ）は、円形の横断面を有する繊維
から製造された隔離板（Ｃ及びＤ）よりも常に小
さな気孔半径を有していることが、上記の結果か
ら明らかである。ベース材料上に沈澱されてなる
隔離板Ａについてのイオン通過抵抗は平均して１
ｍΩ×ｄm2程度であり、やはりベース材料上に沈
澱されてなる隔離板Ｄについてのイオン通過抵抗
の平均が2.7ｍΩ×ｄm2程度であるのと比較する
と大分小さい。ベース材料なしに沈澱された隔離
板Ｂ及びＣを対比してもこれ程明確な差は生じな
いが、しかし唖鈴状の横断面の隔離板Ｂの方が好
ましいことは相対的に示される。なぜならＢとＣ
の気孔半径の比は２倍以上であるのに、Ｂのイオ
ン通過抵抗の平均とＣのそれとの比は約3.0：1.6
であるからである。
第１図は本考案に係る微孔性隔離板を構成する
繊維の形状を示す顕微鏡写真（200倍）、第２図は
同様の微孔性隔離板をより拡大して繊維の形状の
詳細を示す顕微鏡写真（400倍）であり、第３図
は繊維の唖鈴状の横断面形状をさらに拡大して示
す顕微鏡写真（1000倍）である。
繊維の形状を示す顕微鏡写真（200倍）、第２図は
同様の微孔性隔離板をより拡大して繊維の形状の
詳細を示す顕微鏡写真（400倍）であり、第３図
は繊維の唖鈴状の横断面形状をさらに拡大して示
す顕微鏡写真（1000倍）である。
Claims (1)
- 【実用新案登録請求の範囲】 １ 様々な長さの無秩序な合成繊維の層からなる
蓄電池用微孔性隔離板において、前記合成繊維
は横断面が唖鈴状の輪郭を有し、最大直径が
0.05〜20μｍであることを特徴とする隔離板。 ２ 唖鈴状の輪郭を有する繊維が最大直径１ない
し10μｍを有することを特徴とする実用新案登
録請求の範囲第１項記載の隔離板。 ３ 唖鈴状の輪郭を有する繊維がポリスチロー
ル、ポリオレフインまたはポリカーボネートよ
りなることを特徴とする実用新案登録請求の範
囲第１項または第２項記載の隔離板。
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| DE2618623A DE2618623C2 (de) | 1976-04-28 | 1976-04-28 | Mikroporöser Separator |
Publications (2)
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| JPS6375951U JPS6375951U (ja) | 1988-05-20 |
| JPS647573Y2 true JPS647573Y2 (ja) | 1989-02-28 |
Family
ID=5976507
Family Applications (2)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2916677A Pending JPS52132344A (en) | 1976-04-28 | 1977-03-16 | Finely porous separator |
| JP1987111272U Expired JPS647573Y2 (ja) | 1976-04-28 | 1987-07-20 |
Family Applications Before (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2916677A Pending JPS52132344A (en) | 1976-04-28 | 1977-03-16 | Finely porous separator |
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| Country | Link |
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