CN102725882B - 电池用隔板 - Google Patents
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Abstract
电池用隔板,其是将含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布进行了磺化处理的电池用隔板,其特征在于,在芯鞘型纤维和隔板的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(A)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.00~2.50。以及电池用隔板,其是将至少含有聚烯烃系纤维的无纺布进行了磺化处理的电池用隔板,其特征在于,磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.40质量%以下。
Description
技术领域
本发明涉及可适合在镍-镉电池、镍-锌电池、镍-氢电池等碱性二次电池中使用的电池用隔板。
背景技术
镍-镉电池、镍-氢电池等碱性二次电池的充放电特性、过量充放电特性优异,可以长寿命反复使用,因此除了用于无线电话、笔记本电脑、音频设备等的小型电子设备以外,还广泛用于电动工具、电动自行车等的小型动力用途、混合动力汽车、电动汽车等的大型动力用途等中。作为在该碱性二次电池中使用的电池用隔板的功能,可以列举正极与负极的分离、短路的防止、电解液(高浓度碱性水溶液)的吸液和保持,以及由电极反应产生的气体的透过等。
一直以来,作为电池用隔板,通常使用无纺布。在镍-镉电池中,使用了易于在电解液中润湿、保液量大、而且在含有电解液的状态下电阻低的包含聚酰胺系纤维的无纺布。但是,在镍-氢电池中,由聚酰胺系纤维的水解得到的分解产物促进了自放电,因此主要使用以耐碱性和抗氧化性优异的聚烯烃系纤维为主体的无纺布。
另一方面,以聚烯烃系纤维为主体的无纺布的亲水性低,因此通常对该无纺布实施磺化处理、亲水性单体的接枝处理、电晕放电处理、赋予表面活性剂的处理等。
其中,磺化处理是利用发烟硫酸或浓硫酸而在无纺布中引入磺酸基的方法(参考例如专利文献1~3)。对于实施了磺化处理的无纺布,其电解液的吸液性、保液性优异,同时可以观察到电池的自放电反应被抑制的效果。
这里,作为促进电池的自放电反应的原因,提出了产生反复反应(梭式结构)而加速自放电的学说,所述反复反应是在电池内作为杂质存在的含氮化合物分解,生成的氨在正极上被氧化而形成硝酸离子,该硝酸离子移动,在负极上被还原而形成氨的反应。认为通过在该电池内引入由实施了磺化处理的无纺布形成的电池用隔板,在纤维中引入的磺酸基捕获生成的氨,抑制了电池的自放电反应。
作为在磺化处理中使用的无纺布,可以使用干式无纺布或湿式无纺布,为了电池的高容量化、或防止内部短路,要求品质的均一性优异的无纺布。如果考虑到品质均一性的良好,则通常湿式无纺布比干式无纺布优异。聚烯烃系纤维由于耐碱性、抗氧化性优异,因此对电池形成长的寿命是有效的,但仅由聚烯烃系纤维形成的无纺布的制造较为困难,特别在湿式无纺布的制造中,易于产生加热干燥时的面裂纹等,存在品质变得不均一的问题或制造稳定性差的问题。因此,尝试了将聚烯烃系纤维和湿热粘接性优异的乙烯-乙烯基醇共聚物纤维并用,来改善制造稳定性(参考例如专利文献4)。但是,对将聚烯烃系纤维和乙烯-乙烯基醇共聚物纤维并用而成的无纺布实施磺化处理时,乙烯-乙烯基醇共聚物纤维优先被磺化,因此容易进行强碱电解液中的隔板的劣化,具有自放电抑制效果的持续性变短的问题。另外,磺化处理是非常激烈的反应,因此具有隔板的强度降低的问题。
另外,在构成用于磺化处理的无纺布的纤维的表面,为了提高纺丝性、裁剪性,或赋予抗静电效果,或控制亲水性、分散性,而添加了油剂。添加在纤维中的油剂,对于干式无纺布,在制造后也几乎不减少而残留,即使对于湿式无纺布,虽然抄造时一部分流出,但抄造后在纤维表面也有残留。当对在纤维表面残留有油剂的无纺布实施磺化处理时,不仅是纤维,而且残留的油剂也同时被磺化,因此即使表观上进行了磺化处理,实质上的磺酸基引入量也变少。磺化了的油剂由于充放电时的电池内部的温度升高而产生分解,从纤维中游离,因此具有自放电反应的抑制效果降低的问题。
专利文献
专利文献1:日本特开昭58-175256号公报
专利文献2:日本特开昭64-57568号公报
专利文献3:日本特开平6-140018号公报
专利文献4:日本特开2002-134090号公报。
发明内容
本发明的课题涉及对无纺布实施了磺化处理的电池用隔板,提供无纺布的制造稳定性和隔板品质的均一性良好、由磺化处理导致的强度下降小、自放电抑制效果优异的电池用隔板。
本发明人等为了解决该课题而进行了努力研究,结果发现利用下述发明,可以解决上述课题。
第一发明是基于下述发现的发明,即,在对含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布实施了磺化处理的电池用隔板中,电池用隔板的利用示差扫描量热分析得到的热行为、与品质的均一性、由磺化处理导致的强度下降和自放电抑制效果的改善存在相关性。
即,第一发明是电池用隔板,其是将含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布进行了磺化处理的电池用隔板,其特征在于,在电池用隔板的利用示差扫描量热分析(DSC)得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(A)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.00~2.50。
进一步地,更优选聚烯烃系无纺布是用热板压接方式进行了干燥处理的湿式无纺布。
第二发明是基于下述发现的发明,即,在实施磺化处理的聚烯烃系无纺布中,含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维,通过控制磺化处理前的芯鞘型复合纤维在示差扫描量热分析中的热行为,无纺布的制造稳定性良好,可以提供品质的均一性以及自放电抑制效果优异的电池用隔板。
即,第二发明是电池用隔板,其是将含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布进行了磺化处理的电池用隔板,其特征在于,在磺化处理前的芯鞘型复合纤维的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(C)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.00~2.50。
进一步地,上述芯鞘型复合纤维在130℃加热处理30分钟后的热收缩率优选为8.0%以下,而且,更优选聚烯烃系无纺布是用热板压接方式进行了干燥处理的湿式无纺布。
第三发明是基于下述发现的发明,即,通过抑制在磺化处理前的无纺布中残留的油剂的含量,可以提供高温时的自放电抑制效果优异的电池用隔板。
即,第三发明是将至少含有聚烯烃系纤维的无纺布进行了磺化处理的电池用隔板,其特征在于,将磺化处理前的无纺布的油剂含有率控制在0.40质量%以下。
进一步地,至少含有聚烯烃系纤维的无纺布优选是湿式无纺布。
第一发明的电池用隔板是将含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布实施了磺化处理的电池用隔板,当在利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(A)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.00~2.50时,可以确保作为隔板的均一性,同时减少由磺化处理导致的隔板强度下降,抑制电池的自放电,能够长期维持电池容量。另外,通过使上述聚烯烃系无纺布为利用由以扬克式烘缸为代表的热板压接方式进行的干燥处理来制造的湿式无纺布,可以形成拉伸强度等的片材强度更为优异的电池用隔板。
第二发明的电池用隔板通过对含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布实施磺化处理,可以提高无纺布的制造稳定性,确保作为隔板的品质的均一性,抑制电池的自放电,能够长期维持电池容量,所述以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维在利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(C)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.00~2.50。另外,通过使上述芯鞘型复合纤维由130℃、30分钟的加热处理而导致的热收缩率在8.0%以下,可以进而提高无纺布的制造稳定性或作为隔板的品质的均一性,通过使上述聚烯烃系无纺布为利用干燥处理制造的湿式无纺布,可以形成拉伸强度等的片材强度进而更为优异的电池用隔板,所述干燥处理是利用了以扬克式烘缸为代表的热板压接方式的干燥处理。
第三发明的电池用隔板通过将磺化处理前的无纺布的油剂含有率控制在0.40质量%以下,可以抑制残留在纤维表面上的油剂的磺化,可以进行有效的磺化处理。另外,可以抑制高温时的自放电抑制效果的下降,长期维持电池容量。另外,通过使用湿式无纺布,可以减少油剂含有率,同时能够得到均一性优异的电池用隔板。
具体实施方式
《第一发明》
本发明的电池用隔板是将含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布进行了磺化处理的电池用隔板,在磺化处理后的电池用隔板的利用示差扫描量热分析(DSC)得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(A)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.00~2.50。
电池用隔板的示差扫描量热分析(DSC)根据JIS K 7121来实施,根据JIS K 7122来求得熔融峰的面积。在示差扫描量热分析中,分别源于高密度聚乙烯和聚丙烯的熔融峰可以是单一的,也可以是多个峰重叠而成的一连串的峰。当为多个峰重叠而成的一连串的峰时,将其作为1个熔融峰来求出峰面积,将峰高大的一方的温度作为高密度聚乙烯和聚丙烯的熔点。
在本发明中,利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中的低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰,是指在120℃~140℃的范围具有峰高最大的峰的吸热峰,高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰是指在150℃~180℃的范围具有峰高最大的峰的吸热峰。
本发明中,由上述电池用隔板的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线求得的低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(A)、与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.00~2.50的范围,更优选为1.20~2.20的范围,进一步优选为1.40~2.00的范围。如果A/B小于1.00,则由作为热熔融粘着成分的高密度聚乙烯导致的纤维之间的粘接强度不充分,隔板的强度降低。另外,由于密度或结晶性的降低,导致易于进行纤维表面附近的磺化,纤维内部的磺酸基的含量相对下降,因此认为自放电抑制效果易于降低。另一方面,如果A/B超过2.50,则纤维的收缩率变大,无纺布制造时易于产生裂纹、褶皱等,隔板的品质的均一性降低。另外,认为密度、结晶性变高,磺酸基的含量降低,自放电抑制效果降低。当为了确保磺酸基的含量而加强磺化处理的条件时,磺化处理后的隔板的强度下降变大。
本发明中,通过适当改变上述电池用隔板中使用的芯鞘型复合纤维的作为芯成分的聚丙烯和作为鞘成分的高密度聚乙烯的分子量、密度、结晶度、芯成分与鞘成分的构成比率、芯鞘型复合纤维的拉伸倍数,可以控制示差扫描量热分析中的热行为。例如,如果提高聚丙烯、高密度聚乙烯的密度,则熔融热量变大,示差扫描量热分析中的熔融峰面积也变大。另外,即使通过提高结晶度,一般来说熔融热量也变大,熔融峰面积也变大,从而即使芯成分与鞘成分的构成比率相同,也可以改变A/B。
构成上述芯鞘型复合纤维的芯成分与鞘成分的含有比例只要是可形成芯鞘型复合纤维的比例即可,优选是芯/鞘质量比为40/60~60/40,更优选是45/55~55/45。
本发明的电池用隔板中使用的以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维可以使用熔融纺丝机、使用芯鞘型复合纺丝用喷丝头进行熔融纺丝。在纺丝温度为作为鞘成分的高密度聚乙烯不变质的温度下实施,在纺丝温度为200℃~300℃的温度下挤出聚合物,制作规定的纤度的纺纱丝。对纺纱丝根据需要实施拉伸处理。拉伸处理可在作为鞘成分的高密度聚乙烯不熔融粘着的温度下实施,如果例如在拉伸温度为50℃~100℃的范围、拉伸倍数为2倍以上的条件下进行处理,则纤维强度提高,是优选的。根据需要,对于所得的长丝赋予纤维处理剂,控制亲水性、分散性后,切割成规定的长度,可作为无纺布制造用的芯鞘型复合纤维来使用。
作为构成上述芯鞘型复合纤维的芯成分,使用聚丙烯,但为了调整纤维物性,根据需要可以混合高密度聚乙烯、聚甲基戊烯等的聚烯烃。上述聚烯烃的混合比率优选为芯成分的10质量%以下。另外,根据需要,可以添加通常在聚烯烃中使用的树脂添加剂。树脂添加剂可以列举各种抗氧化剂、中和剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、成核剂、润滑剂、抗静电剂等,作为添加时的添加量,可以相对于树脂、以0.01质量%~1.0质量%的范围使用。
接着,作为构成上述芯鞘型复合纤维的鞘成分,使用高密度聚乙烯,为了调节纤维物性,可以根据需要混合聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等的聚烯烃。上述聚烯烃的混合比率优选为鞘成分的10质量%以下。另外,根据需要,可以添加通常在聚烯烃中使用的树脂添加剂。作为树脂添加剂,可以列举各种抗氧化剂、中和剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、成核剂、润滑剂、抗静电剂等,作为添加时的添加量,可以相对于树脂、以0.01质量%~1.0质量%的范围使用。
本发明的电池用隔板中使用的聚烯烃系无纺布至少含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维。作为可以与上述芯鞘型复合纤维并用来使用的聚烯烃系纤维,可以列举聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等由单一成分形成的纤维、由2种以上不同的聚烯烃的混合物形成的混合聚烯烃纤维、由2种以上不同的烯烃的共聚物形成的共聚合聚烯烃纤维、将聚乙烯、聚丙烯、共聚合聚烯烃等的树脂适当组合而成的、芯鞘型、并列型、偏芯型或分割性复合纤维等。这些聚烯烃系纤维的纤维长度、纤维直径没有特别限定,但从无纺布强度和制造性等的角度考虑,纤维直径优选为1μm~20μm,纤维长度优选为1mm~20mm。另外,也可以利用水流交织或磨浆机将分割性复合纤维细分来使用。当纤维长度小于1mm时,有时不能得到无纺布的充分的机械强度。当纤维长度超过20mm时,有时品质不好,不能形成良好的无纺布。特别地,对于湿式无纺布,有时产生分散时纤维之间的异常的缠绕,不能形成均一的分散状态,品质不好。
本发明中,聚烯烃系纤维是指将单一树脂或共聚树脂进行熔融纺丝并纤维化而成的物质,所述单一树脂或共聚树脂通过将在分子内具有1个以上的双键、以碳和氢为构成元素的一种以上的单体进行聚合而成。该聚烯烃系纤维不含有聚乙烯醇纤维或乙烯-乙烯基醇共聚物纤维等这样的、将单一树脂或共聚树脂进行了熔融纺丝而成的纤维,所述单一树脂或共聚树脂通过将含有碳和氢以外的构成元素的单体进行聚合而成。
在本发明的电池用隔板中使用的聚烯烃系无纺布中,可适合与聚烯烃系纤维并用的纤维可以列举半芳香族聚酰胺纤维、全芳香族聚酰胺纤维,特别地,更优选半芳香族聚酰胺纤维。半芳香族聚酰胺纤维是包含将芳香族二羧酸和脂肪族二胺缩合而得的半芳香族聚酰胺作为主成分的纤维,二羧酸成分的60摩尔%以上为芳香族二羧酸,二胺成分的60摩尔%以上是碳原子数为6~12的脂肪族烷撑二胺。芳香族二羧酸可以使用对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,4-亚苯基二氧二乙酸、1,3-亚苯基二氧二乙酸、2,2′-联苯二甲酸、2,4′-联苯二甲酸、4,4′-联苯二甲酸、4,4′-氧基二苯甲酸、二苯基甲烷-4,4′-二甲酸、二苯基砜-4,4′-二羧酸。脂肪族二胺可以列举1,6-己二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、3-甲基-1,5-戊二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己二胺、2,4,4-三甲基-1,6-己二胺、2-甲基-1,8-辛二胺、5-甲基-1,9-壬二胺等。
本发明的电池用隔板中含有的以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的含量相对于全部纤维,优选为40质量%~100质量%的范围,更优选为60质量%~100质量%,进一步优选为80质量%~100质量%的范围。
作为本发明的电池用隔板中使用的无纺布的制造方法,可以使用任意的通常的无纺布制造方法,可以通过形成纤维网,使纤维网内的纤维粘接熔融粘着缠接来制造。纤维网的制造方法可以列举例如湿式抄造法、或梳理法(カード法)、气流成网法等的干式法等。但是,梳理法、气流成网法等的干式法可以使用纤维长度长的纤维,但难以形成均一的纤维网,与湿式抄造法相比,一般来说存在品质差的问题。
另一方面,湿式抄造法具有下述优点,即,生产速度比干式法快,可在相同装置中将纤维直径不同的纤维、多种的纤维以任意比例均一混合。即,纤维的形态也为化纤短纤维状、纸浆状等,选择的范围宽,可使用的纤维直径也可从极细纤维至粗的纤维的范围选择来使用,与其他方法相比,可以得到良好品质的纤维网。由此,本发明的电池用隔板中使用的无纺布优选是通过湿式抄造法得到的湿式无纺布。
作为由纤维网制造无纺布的方法,可以使用水流交织法、针刺法、粘合剂粘接法等。特别地,当重视均一性而使用上述湿式抄造法时,优选使热熔融粘着纤维含在无纺布中,利用粘合剂粘接法进行粘接,由此可形成均一的无纺布。
另外在湿式抄造法中,当通过利用了热熔融粘着纤维的热熔融粘着的粘合剂粘接法来形成无纺布时,可以使用使湿状态的纤维网在加热干燥的同时产生热熔融粘着的工序,作为加热干燥方式,可以列举以扬克式烘缸为代表的热板压接方式、以带式干燥机、通风干燥机为代表的热风透气方式等,但在本发明中,更优选是利用了热板压接方式的加热干燥。在热板压接方式中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的热熔融粘着效率高,可以得到品质的均一性高、强度提高了的无纺布。
对于本发明的电池用隔板,对聚烯烃系无纺布实施磺化处理,从纤维的表面向内部引入磺酸基。作为磺化处理,可以使用利用了二氧化硫气体、三氧化硫气体等的气相处理法或利用了热浓硫酸、发烟硫酸、或氯硫酸等的液相处理法等。在本发明的电池用隔板中,优选利用了气相处理法的磺化处理。对于利用了液相处理法的磺化处理,难以设定反应条件,在过于延长反应时间、或过于提高温度时,无纺布存在易于碳化、收缩、膜化的问题。另外,还有产生大量的强酸性废液的问题。
对于本发明的电池用隔板,为了进一步提高与电解液的亲和性,优选对磺化处理后的无纺布赋予表面活性剂。作为可使用的表面活性剂,可以列举烷基硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、烷基二苯基醚二磺酸盐、烷烃磺酸盐、长链脂肪酸盐、β-萘磺酸福尔马林缩合物的钠盐、特殊芳香族磺酸福尔马林缩合物的钠盐、特殊聚羧酸型高分子表面活性剂等的阴离子表面活性剂、聚氧乙烯烷基醚类、聚氧化烯衍生物类、聚氧化烯烯基醚类、山梨糖醇酐脂肪酸酯类、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯类、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯类、甘油脂肪酸酯类、聚氧乙烯脂肪酸酯类、聚氧乙烯氢化蓖麻油类等的非离子性表面活性剂。这些表面活性剂可以通过浸渗、涂布、喷雾后,进行干燥来赋予到无纺布上,表面活性剂的赋予量相对于磺化处理后的无纺布,优选为0.1质量%~1.0质量%。
对于本发明的电池用隔板,根据需要可以通过超级压光机或热压延处理,调整厚度来使用。本发明的电池用隔板的单位面积重量优选为30g/m2~100g/m2的范围,厚度优选为60μm~250μm的范围。电池用隔板的单位面积重量和厚度可以根据适用的电池的特性来适当选择。这里,单位面积重量表示JIS P 8124中规定的每平方米重量,厚度表示JIS P 8118中规定的厚度。另外,本发明的电池用隔板的最大细孔直径优选为1μm~50μm的范围,更优选5μm~40μm,进而优选10μm~35μm的范围。如果最大细孔直径变大而超过50μm,则有时易于短路,电池制造时的不良率变大。另外,当最大细孔直径小于1μm时,氧气通透性、离子导电性有降低的情况。其中,最大细孔直径表示利用JIS K 3832中规定的泡点法得到的最大细孔直径。
《第二发明》
本发明的电池用隔板是将含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布进行了磺化处理的隔板,在磺化处理前的芯鞘型复合纤维利用示差扫描量热分析(DSC)得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(C)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.00~2.50。
以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的示差扫描量热分析按照JIS K 7121来实施,按照JIS K 7122来求得熔融峰的面积。在示差扫描量热分析中,分别源于芯成分和鞘成分的熔融峰可以是单一的,也可以是多个峰重叠而成的一连串的峰。当为多个峰重叠而成的一连串的峰时,将其作为1个熔融峰来求出峰面积,将峰高大的一方的温度作为芯成分和鞘成分的熔点。
本发明中,利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中的低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰,是指在120℃~140℃的范围具有峰高最大的峰的吸热峰,高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰是指在150℃~180℃的范围具有峰高最大的峰的吸热峰。
在本发明中,由上述芯鞘型复合纤维的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线求出的、低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(C)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.00~2.50的范围,更优选1.20~2.20的范围,进一步优选1.40~2.00。如果C/D小于1.00,则由作为热熔融粘着成分的高密度聚乙烯导致的纤维之间的粘接强度不充分,无纺布的强度降低。另外,认为利用密度、结晶性的降低,易于进行纤维表面附近的磺化,纤维内部的磺酸基的含量相对下降,因此自放电抑制效果易于降低。另一方面,如果C/D超过2.50,则纤维的收缩率变大,无纺布制造时易于产生裂纹、褶皱等,品质的均一性、制造稳定性降低。另外,认为密度、结晶性变高,难以进行磺化时,磺酸基的含量下降,自放电抑制效果降低。
在本发明中,通过适当改变上述芯鞘型复合纤维的作为芯成分的聚丙烯和作为鞘成分的高密度聚乙烯的分子量、密度、结晶度、芯成分与鞘成分的构成比率、芯鞘型复合纤维的拉伸倍数,可以控制示差扫描量热分析中的热行为。例如当提高聚丙烯、高密度聚乙烯的密度时,熔融热量变大,示差扫描量热分析中的熔融峰面积也变大。另外,即使通过提高结晶度,一般来说熔融热量也变大,熔融峰面积也变大,因此即使芯成分与鞘成分的构成比率相同,也可以使C/D变化。
构成上述芯鞘型复合纤维的芯成分与鞘成分的含有比例只要是可形成芯鞘型复合纤维的比例即可,但优选芯/鞘质量比为40/60~60/40,更优选为45/55~55/45。
在本发明中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维在130℃加热处理30分钟后的热收缩率优选为8.0%以下,更优选7.0%以下,进一步优选6.0%以下。其中,热收缩率通过以下的方法来算出。即,将在温度23℃、湿度50%的条件下进行了24小时的状态调节的上述芯鞘型复合纤维放入玻璃制毛细管中,用数码显微镜摄影,测定加热前的纤维长度(L1)。接着,在130℃加热30分钟,在温度23℃、湿度50%的条件下放冷1小时后,与加热前同样地测定加热后的纤维长度(L2)。将加热前后的纤维长度的差(L1-L2)相对于加热前的纤维长度(L1)的比例用百分率表示,将该用百分率表示的数值作为热收缩率(%)。
本发明中使用的以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维,使用熔融纺丝机、并使用芯鞘型复合纺丝用喷丝头进行熔融纺丝。对于纺丝温度,在作为鞘成分的高密度聚乙烯不变质的温度下实施,在200℃~300℃的纺丝温度挤出聚合物,制作规定纤度的纺纱丝。根据需要对纺纱丝实施拉伸处理。拉伸处理在作为鞘成分的高密度聚乙烯不熔融粘着的温度下实施,例如当在拉伸温度为50℃~100℃的范围、拉伸倍数为2倍以上的条件下进行处理时,纤维强度提高,是优选的。对于所得的长丝,根据需要赋予纤维处理剂,对亲水性、分散性进行控制后,切割成规定的长度,可用作无纺布制造用的芯鞘型复合纤维。
作为构成上述芯鞘型复合纤维的芯成分,使用聚丙烯,但为了调整纤维物性,可以根据需要混合高密度聚乙烯、聚甲基戊烯等的聚烯烃。上述聚烯烃的混合比率优选为芯成分的10质量%以下。另外,根据需要,可以添加通常在聚烯烃中使用的树脂添加剂。树脂添加剂可以列举各种抗氧化剂、中和剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、成核剂、润滑剂、抗静电剂等,作为添加时的添加量,能够以相对于树脂为0.01质量%~1.0质量%的范围来使用。
接着,作为构成上述芯鞘型复合纤维的鞘成分,使用高密度聚乙烯,但为了调节纤维物性,可以根据需要混合聚丙烯、乙烯-丙烯共聚物等的聚烯烃。上述聚烯烃的混合比率优选是鞘成分的10质量%以下。另外,根据需要,可以添加在通常的聚烯烃中使用的树脂添加剂。树脂添加剂可以列举各种抗氧化剂、中和剂、光稳定剂、紫外线吸收剂、成核剂、润滑剂、抗静电剂等,作为添加时的添加量,以相对于树脂为0.01质量%~1.0质量%的范围使用。
本发明中使用的聚烯烃系无纺布至少含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维。作为可以与上述芯鞘型复合纤维并用的聚烯烃系纤维,可以列举聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等由单一成分形成的纤维、由2种以上不同的聚烯烃的混合物形成的混合聚烯烃纤维、由2种以上不同的烯烃的共聚物形成的共聚合聚烯烃纤维、将聚乙烯、聚丙烯、共聚合聚烯烃等的树脂适当组合而成的、芯鞘型、并列型、偏芯型或分割性复合纤维等。这些聚烯烃系纤维的纤维长度、纤维直径没有特别限定,从无纺布强度和制造性等的角度考虑,纤维直径优选为1μm~20μm,纤维长度优选为1mm~20mm。另外,也可以通过水流交织或磨浆机将分割性复合纤维细分来使用。当纤维长度小于1mm时,有时不能得到无纺布的充分的机械强度。当纤维长度超过20mm时,有时品质不好,不能形成良好的无纺布。特别地,对于湿式无纺布,产生分散时纤维之间的异常缠绕,不能形成均一的分散状态,有品质不好的情况。
在本发明中,聚烯烃系纤维是指将单一树脂或共聚树脂进行熔融纺丝并纤维化而成的物质,所述单一树脂或共聚树脂通过将在分子内具有1个以上的双键、以碳和氢为构成元素的一种以上的单体进行聚合而成。该聚烯烃系纤维不含有聚乙烯醇纤维或乙烯-乙烯基醇共聚物纤维等这样的、将单一树脂或共聚树脂进行了熔融纺丝而成的纤维,所述单一树脂或共聚树脂通过将含有碳和氢以外的构成元素的单体进行聚合而成。
作为在本发明的电池用隔板中使用的聚烯烃系无纺布中、可合适地与聚烯烃系纤维并用的纤维,可以列举半芳香族聚酰胺纤维、全芳香族聚酰胺纤维,特别地,更优选半芳香族聚酰胺纤维。半芳香族聚酰胺纤维是包含将芳香族二羧酸与脂肪族二胺缩合而得的半芳香族聚酰胺作为主成分的纤维,二羧酸成分的60摩尔%以上为芳香族二羧酸,二胺成分的60摩尔%以上是碳原子数为6~12的脂肪族烷撑二胺。芳香族二羧酸可以使用对苯二甲酸、间苯二甲酸、2,6-萘二甲酸、2,7-萘二甲酸、1,4-萘二甲酸、1,4-亚苯基二氧二乙酸、1,3-亚苯基二氧二乙酸、2,2′-联苯二甲酸、2,4′-联苯二甲酸、4,4′-联苯二甲酸、4,4′-氧基二苯甲酸、二苯基甲烷-4,4′-二甲酸、二苯基砜-4,4′-二甲酸。脂肪族二胺可以列举1,6-己二胺、1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10-癸二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、3-甲基-1,5-戊二胺、2,2,4-三甲基-1,6-己二胺、2,4,4-三甲基-1,6-己二胺、2-甲基-1,8-辛二胺、5-甲基-1,9-壬二胺等。
本发明的电池用隔板中含有的以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的含量相对于全部纤维,优选为40质量%~100质量%的范围,更优选60质量%~100质量%,进一步优选80质量%~100质量%的范围。
作为本发明的电池用隔板中使用的无纺布的制造方法,可以使用任意的通常无纺布的制造方法,可以通过形成纤维网,使纤维网内的纤维进行粘接熔融粘着缠接来制造。作为纤维网的制造方法,可以列举例如湿式抄造法、或梳理法、气流成网法等的干式法等。但是,梳理法、气流成网法等的干式法可以使用纤维长度长的纤维,但难以形成均一的纤维网,与湿式抄造法相比,通常存在品质差的问题。
另一方面,湿式抄造法具有下述优点,即,生产速度比干式法快,可在同一装置中将纤维直径不同的纤维或多种纤维以任意比例均匀混合。即,纤维的形态也可为化纤短纤维状、纸浆状等,选择的范围宽,可使用的纤维直径也可从极细纤维至粗的纤维的范围选择来使用,与其他方法相比,可以得到良好品质的纤维网。由此,在本发明的电池用隔板中使用的无纺布优选是利用湿式抄造法得到的湿式无纺布。
作为由纤维网制造无纺布的方法,可以使用水流交织法、针刺法、粘合剂粘接法等。特别地,当重视均一性而使用上述湿式抄造法时,优选使热熔融粘着纤维含在无纺布中,利用粘合剂粘接法进行粘接,由此来形成均一的无纺布。
另外,在湿式抄造法中,通过利用了热熔融粘着纤维的热熔融粘着的粘合剂粘接法来形成无纺布时,可以使用在进行湿状态的纤维网的加热干燥的同时产生热熔融粘着的工序,作为加热干燥方式,可以列举以扬克式烘缸为代表的热板压接方式、以带式干燥机、通风干燥机为代表的热风透气方式等,在本发明中,更优选是利用了热板压接方式的加热干燥。在热板压接方式中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的热熔融粘着效率高,可以得到品质的均一性高、强度提高了的无纺布。
对于本发明的电池用隔板,对聚烯烃系无纺布实施磺化处理,从纤维的表面向内部引入磺酸基。作为磺化处理,可以使用利用了二氧化硫气体、三氧化硫气体等的气相处理法或利用了热浓硫酸、发烟硫酸、或氯硫酸等的液相处理法等。对于本发明的电池用隔板,优选利用了气相处理法的磺化处理。对于利用了液相处理法的磺化处理,难以设定反应条件,在过于延长反应时间、或过于提高温度时,无纺布存在易于碳化、收缩、膜化的问题。另外,还有产生大量的强酸性废液的问题。
对于本发明的电池用隔板,为了进一步提高与电解液的亲和性,优选对磺化处理后的无纺布赋予表面活性剂。作为所用的表面活性剂,可以列举烷基硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、烷基二苯基醚二磺酸盐、烷烃磺酸盐、长链脂肪酸盐、β-萘磺酸福尔马林缩合物的钠盐、特殊芳香族磺酸福尔马林缩合物的钠盐、特殊聚羧酸型高分子表面活性剂等的阴离子表面活性剂、聚氧乙烯烷基醚类、聚氧化烯衍生物类、聚氧化烯烯基醚类、山梨糖醇酐脂肪酸酯类、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯类、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯类、甘油脂肪酸酯类、聚氧乙烯脂肪酸酯类、聚氧乙烯氢化蓖麻油类等的非离子性表面活性剂。这些表面活性剂可以通过浸渗、涂布、喷雾后,进行干燥来赋予到无纺布上,表面活性剂的赋予量相对于磺化处理后的无纺布,优选为0.1质量%~1.0质量%。
对于本发明的电池用隔板,根据需要可以通过超级压光机或热压延处理,调整厚度来使用。本发明的电池用隔板的单位面积重量优选为30g/m2~100g/m2的范围,厚度优选为60μm~250μm的范围。电池用隔板的单位面积重量和厚度可以根据适用的电池的特性来适当选择。其中,单位面积重量表示JIS P 8124中规定的每平方米重量,厚度表示JIS P 8118中规定的厚度。另外,本发明的电池用隔板的最大细孔直径优选为1μm~50μm的范围,更优选为5μm~40μm,进而优选为10μm~35μm的范围。如果最大细孔直径变大而超过50μm,则有时易于短路,电池制造时的不良率变大。另外,当最大细孔直径小于1μm时,有时氧气通透性、离子导电性降低。其中,最大细孔直径表示利用JIS K 3832中规定的泡点法得到的最大细孔直径。
《第三发明》
本发明的电池用隔板是对含有聚烯烃系纤维的无纺布实施了磺化处理的隔板,将磺化处理前的无纺布的油剂含有率控制在0.40质量%以下。
作为聚烯烃系纤维,可以列举聚乙烯纤维、聚丙烯纤维等由单一成分形成的纤维、由2种以上不同的烯烃的共聚物形成的共聚合聚烯烃纤维、将聚乙烯、聚丙烯、共聚合聚烯烃等的树脂适当组合而成的、芯鞘型、并列型、偏芯型或分割性复合纤维。这些聚烯烃系纤维的纤维长度、纤维直径没有特别限定,从无纺布强度和制造性等的角度考虑,纤维直径优选为1μm~20μm,纤维长度优选为1mm~20mm。另外,也可以利用水流交织或磨浆机将分割纤维进行细分来使用。当纤维长度小于1mm时,有时不能得到无纺布的充分的机械强度。当纤维长度超过20mm时,有时品质不好,不能形成良好的无纺布。特别地,对于湿式无纺布,产生分散时纤维之间的异常缠绕,不能形成均一的分散状态,有品质不好的情况。
作为在本发明的电池用隔板中,可与聚烯烃系纤维一起使用的纤维,可以列举脂肪族聚酰胺纤维、芳香族聚酰胺纤维、半芳香族聚酰胺纤维、乙烯-乙烯基醇共聚物纤维、聚乙烯醇纤维、聚对苯二甲酸乙二醇酯纤维、聚对苯二甲酸丁二醇酯纤维、聚丙烯腈纤维等。可与聚烯烃系纤维一起使用的这些纤维的纤维长度、纤维直径没有特别地限定,从无纺布强度和制造性等的角度考虑,纤维直径优选为1μm~20μm,纤维长度优选为1mm~20mm。当纤维长度小于1mm时,有时不能得到无纺布的充分的机械强度。当纤维长度超过20mm时,有时品质不好,不能形成良好的无纺布。特别地,对于湿式无纺布,产生分散时纤维之间的异常缠绕,不能形成均一的分散状态,有品质不好的情况。
作为本发明的电池用隔板中使用的无纺布的制造方法,可以使用任意的通常无纺布的制造方法,可以通过形成纤维网,使纤维网内的纤维粘接熔融粘着缠接来制造。纤维网的制造方法可以列举例如湿式抄造法、梳理法、气流成网法等的干式法等。但是,梳理法、气流成网法等的干式法虽然可以使用纤维长度长的纤维,但难以形成均一的纤维网,品质差,利用透射光观察时,可以观察到斑点的样子。因此,存在下述问题,即,为了得到用于防止短路所需要的空隙直径,必须提高无纺布的单位面积重量。
另一方面,湿式抄造法具有下述优点,即,生产速度比干式法快,可在相同装置中将纤维直径不同的纤维、多种的纤维以任意比例混合。即,纤维的形态也可为化纤短纤维状、纸浆状等,选择的范围宽,可使用的纤维直径也可从极细纤维至粗的纤维的范围选择来使用,与其他方法相比,可以得到良好品质的纤维网。另外,通过将纤维在水中离解、分散,可将在纤维纺丝时赋予的油剂进行一定程度的洗涤。由此,本发明的电池用隔板中使用的无纺布优选是利用湿式抄造法得到的湿式无纺布。
作为由纤维网制造无纺布的方法,可以使用水流交织法、针刺法、粘合剂粘接法等。特别地,当重视均一性而使用上述湿式抄造法时,优选在无纺布中含有热熔融粘着纤维,利用粘合剂粘接法进行粘接,由此可以形成均一的无纺布。
对于本发明的电池用隔板,将油剂含有率控制在0.40质量%以下,实施磺化处理,从纤维的表面向内部引入磺酸基。作为磺化处理,可以使用利用了二氧化硫气体、三氧化硫气体等的气相处理法或利用了热浓硫酸、发烟硫酸、或氯硫酸等的液相处理法等。对于本发明的电池用隔板,优选利用了气相处理法的磺化处理。对于利用了液相处理法的磺化处理,难以设定反应条件,在过于延长反应时间、或过于提高温度时,无纺布存在易于碳化、收缩、膜化的问题。另外,还有产生大量的强酸性废液的问题。
一般来说,以静电的防止、纤维摩擦的降低、无纺布亲水性的控制为目的,在纤维制造时赋予的油剂相对于纤维赋予0.5~2.0质量%左右。使用的油剂一般主要含有亲油性高的油脂类和具有亲油性和亲水性的表面活性剂,进一步地,包含抗静电剂或其他添加剂的混合物。作为亲油性高的油脂类,可以列举矿物油、椰子油、菜籽油等的天然油脂、硬脂酸丁基酯、硬脂酸三癸基酯、油酸十二烷基酯等的一元醇与一元羧酸的酯、三羟甲基丙烷三月桂酸酯、甘油三油酸酯等的多元醇与一元羧酸的酯、己二酸二油基酯、癸二酸二辛酯等的一元醇与多元羧酸的酯、辛酸、癸酸、月桂酸、十四烷酸、棕榈酸、硬脂酸等的饱和脂肪酸、油酸、亚油酸、亚麻酸等的不饱和脂肪酸。作为具有亲油性和亲水性的表面活性剂,可以列举分类为非离子性表面活性剂的聚氧乙烯十二烷基醚、聚氧乙烯十四烷基醚、聚氧乙烯鲸蜡基醚、聚氧乙烯硬脂基醚等的聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯油基醚、聚氧乙烯亚油基醚、聚氧乙烯亚麻基醚等的聚氧乙烯亚烷基醚、聚氧乙烯辛基苯基醚、聚氧乙烯壬基苯基醚等的聚氧乙烯烷基苯基醚、聚乙二醇单月桂酸酯、聚乙二醇单硬脂酸酯、聚乙二醇二硬脂酸酯等的聚乙二醇酯,进一步地,可以列举分类为阴离子性表面活性剂的烷基硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、烷基二苯基醚二磺酸盐、烷烃磺酸盐、长链脂肪酸盐、β-萘磺酸福尔马林缩合物的钠盐、特殊芳香族磺酸福尔马林缩合物的钠盐、特殊聚羧酸型高分子表面活性剂等。
本发明的电池用隔板中使用的纤维的油剂含有率是如下得到的值,即,使用甲醇/己烷混合溶剂(容量比1/1)500mL将纤维10g进行3小时的索氏萃取,蒸馏除去溶剂,测定残留的油剂的质量,将相对于油剂萃取后干透了的纤维质量的、残留油剂的质量以百分率(%)表示的数值。
本发明的电池用隔板中使用的无纺布的油剂含有率是如下得到的值,即,使用甲醇/己烷混合溶剂(容量比1/1)500mL将无纺布10g进行3小时的索氏萃取,蒸馏除去溶剂,测定残留的油剂的质量,将相对于油剂萃取后干透了的无纺布质量的、残留油剂的质量以百分率(%)表示的数值。在本发明中,实施磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.40质量%以下,更优选为0.20质量%以下,进一步优选为0.10质量%以下。
作为降低磺化处理前的无纺布的油剂含有率的方法,可以列举降低使用的纤维的油剂附着量的方法、用合适的介质将制造后的无纺布进行洗涤的方法。作为降低使用的纤维的油剂附着率的方法,可以列举减少纤维制造时的油剂赋予量、或在使用前洗涤纤维、或使用在湿式抄造时易于向作为分散介质的水中转移的油剂的方法等。另一方面,作为制造后用合适的介质洗涤无纺布的方法,可以列举用水、醇类、酮类、烃系溶剂和其混合物等进行洗涤的方法。作为洗涤的方法,可以通过喷雾或喷射、在介质中的浸渍、或它们的组合来减少油剂含量。
对于本发明的电池用隔板,为了提高与电解液的亲和性,优选对磺化处理后的无纺布赋予表面活性剂。所用的表面活性剂可以列举烷基硫酸酯盐、聚氧乙烯烷基醚硫酸酯盐、烷基苯磺酸盐、二烷基磺基琥珀酸盐、烷基二苯基醚二磺酸盐、烷烃磺酸盐、长链脂肪酸盐、β-萘磺酸福尔马林缩合物的钠盐、特殊芳香族磺酸福尔马林缩合物的钠盐、特殊聚羧酸型高分子表面活性剂等的阴离子表面活性剂、聚氧乙烯烷基醚类、聚氧化烯衍生物类、聚氧化烯烯基醚类、山梨糖醇酐脂肪酸酯类、聚氧乙烯山梨糖醇酐脂肪酸酯类、聚氧乙烯山梨糖醇脂肪酸酯类、甘油脂肪酸酯类、聚氧乙烯脂肪酸酯类、聚氧乙烯氢化蓖麻油类等的非离子性表面活性剂。这些表面活性剂可以通过浸渗、涂布、喷雾后,进行干燥来赋予到无纺布上,表面活性剂的赋予量优选相对于磺化处理后的无纺布为0.1质量%~1.0质量%。
对于本发明的电池用隔板,可根据需要,利用超级压光机或热压延处理调整厚度来使用。本发明的电池用隔板的单位面积重量优选为30g/m2~100g/m2的范围,厚度优选为60μm~250μm的范围。电池用隔板的单位面积重量和厚度可以根据适用的电池的特性来适当选择。其中,单位面积重量表示JIS P 8124中规定的每平方米重量,厚度表示JIS P 8118中规定的厚度。另外,本发明的电池用隔板的最大细孔直径优选为1μm~50μm的范围,更优选5μm~40μm,进而优选10μm~35μm的范围。如果最大细孔直径变大而超过50μm,则有时易于产生短路,电池制造时的不良率变大。另外,最大细孔直径小于1μm时,有时氧气通透性、离子导电性降低。其中,最大细孔直径表示利用JIS K 3832中规定的泡点法得到的最大细孔直径。
实施例
以下,利用实施例进而详细地说明本发明,但本发明不限于以下的实施例。
《第一发明》
(实施例1)
将芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌来制备均一的抄造用料浆,所述芯鞘型复合纤维在示差扫描量热分析的DSC曲线中,低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.06,芯成分为聚丙烯,鞘成分为高密度聚乙烯。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法对该抄造用料浆进行抄造,利用设定为135℃的作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩进行干燥的同时,使芯鞘型复合纤维的鞘部分热熔融粘接,制作宽度为500mm的无纺布。在含有三氧化硫气体的75℃的干燥空气中,对该无纺布进行25秒的磺化处理,用2.5质量%的氢氧化钠水溶液中和,用离子交换水充分洗涤,接着对于磺化处理后的无纺布喷雾涂布作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠,使其为0.3质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到单位面积重量为53.7g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.04。
(实施例2)
除了在实施例1中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.27、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例1同样来得到单位面积重量为53.6g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.24。
(实施例3)
除了在实施例1中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.38、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例1同样来得到单位面积重量为53.7g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.42。
(实施例4)
除了在实施例1中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.75、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例1同样来得到单位面积重量为53.9g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.70。
(实施例5)
除了在实施例1中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.95、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例1同样来得到单位面积重量为53.5g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.97。
(实施例6)
除了在实施例1中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.24、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例1同样来得到单位面积重量为53.6g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为2.18。
(实施例7)
除了在实施例1中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.42、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例1同样来得到单位面积重量为53.4g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为2.46。
(实施例8)
除了在实施例4中,对于抄造时的干燥方式,使用设定在135℃的通风干燥机来代替作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩以外,其他与实施例4同样来得到单位面积重量为53.7g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.67。
(实施例9)
除了在实施例4中,对于抄造时的干燥方式,使用设定在135℃的带式干燥机来代替作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩以外,其他与实施例4同样来得到单位面积重量为53.5g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.64。
(实施例10)
除了在实施例4中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.70、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)90重量份、和以1,9-壬二胺和对苯二甲酸为单体的半芳香族聚酰胺纤维(纤度0.7dtex、纤维长度10mm)10质量份以外,其他与实施例4同样来得到单位面积重量为53.6g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.65。
(实施例11)
除了在实施例4中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.70、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)75重量份、和以1,9-壬二胺和对苯二甲酸为单体的半芳香族聚酰胺纤维(纤度0.7dtex、纤维长度10mm)25质量份以外,其他与实施例4同样来得到单位面积重量为53.8g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.67。
(实施例12)
除了在实施例4中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.40、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比40/60、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)75重量份、和以1,9-壬二胺和对苯二甲酸为单体的半芳香族聚酰胺纤维(纤度0.7dtex、纤维长度10mm)25质量份以外,其他与实施例4同样来得到单位面积重量为53.7g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.37。
(实施例13)
除了在实施例4中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.08、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比40/60、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)75重量份、和以1,9-壬二胺和对苯二甲酸为单体的半芳香族聚酰胺纤维(纤度0.7dtex、纤维长度10mm)25质量份以外,其他与实施例4同样来得到单位面积重量为53.9g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为2.05。
(实施例14)
除了在实施例4中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.70、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)75重量份、和以1,9-壬二胺和对苯二甲酸为单体的半芳香族聚酰胺纤维(纤度0.7dtex、纤维长度10mm)25质量份,利用气流成网法代替湿式抄造法来制作网,并使用设定在135℃的带式干燥机,使芯鞘型复合纤维的鞘成分热熔融粘接,来制作宽度为500mm的无纺布以外,其他与实施例4同样来得到单位面积重量为54.1g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.60。
(比较例1)
除了在实施例1中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为0.95、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份以外,其他与实施例1同样来得到单位面积重量为53.7g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为0.92。
(比较例2)
除了在实施例1中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.65、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份以外,其他与实施例1同样来得到单位面积重量为54.6g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为2.58。
(比较例3)
除了在实施例1中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.12、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度1.7dtex、纤维长度5mm)75质量份和乙烯-乙烯基醇共聚物纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)25质量份以外,其他与实施例1同样来得到单位面积重量为54.2g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为0.88。
(比较例4)
除了在实施例14中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.56、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)75重量份、和以1,9-壬二胺和对苯二甲酸为单体的半芳香族聚酰胺纤维(纤度0.7dtex、纤维长度10mm)25质量份以外,其他与实施例14同样来得到单位面积重量为53.9g/m2的电池用隔板。所得的电池用隔板在示差扫描量热分析中的低熔点侧的熔融峰面积(A)与高熔点侧的熔融峰面积(B)之比(A/B)为2.64。
<评价>
对于实施例和比较例中得到的电池用隔板,进行下述评价,结果示于表1。
[峰面积比(A/B)和(C/D)的评价]
当对以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的峰面积比进行评价时,将纤维用乙醇洗涤,在80℃干燥30分钟后,在温度23℃、湿度50%的条件下进行24小时的状态调节而得到试样10mg,将该试样10mg封入到Al制试样容器中,进行JIS K 7121中规定的示差扫描量热分析,求得DSC曲线,利用JIS K 7122中规定的方法,算出源于高密度聚乙烯的低熔点侧的熔融峰面积(C)和源于聚丙烯的高熔点侧的熔融峰面积(D),由下式(1)得到峰面积比(C/D)。
峰面积比(C/D)=熔融峰面积(C)/熔融峰面积(D) (1)。
另一方面,当对磺化处理过的电池用隔板的峰面积比进行评价时,将电池用隔板用离子交换水进行充分洗涤,在80℃干燥30分钟后,
在温度23℃、湿度50%的条件下进行24小时的状态调节而得到试样10mg,将该试样10mg封入到Al制试样容器中,进行JIS K 7121中规定的示差扫描量热分析,求得DSC曲线,利用JIS K 7122中规定的方法,算出源于高密度聚乙烯的低熔点侧的熔融峰面积(A)和源于聚丙烯的高熔点侧的熔融峰面积(B),由下式(2)得到峰面积比(A/B)。
峰面积比(A/B)=熔融峰面积(A)/熔融峰面积(B) (2)。
[隔板均一性的评价]
由厚度调整后的电池用隔板切下边长为500mm的正方形的片材,由此制作100块边长为50mm的正方形的透气性测定用试样,根据JIS L 1096中规定的透气性A法(弗雷泽型法),利用透气性试验机(装置名:KES-F8-AP1、日本加多技术有限公司(カトーテック(株))制)测定透气度,算出100块试样的透气度的平均值(Q1)和标准偏差(Q2),由下式(3)求得变动系数。变动系数越小,表示隔板的均一性越高。
变动系数(%)=透气度的标准偏差(Q2)/透气度的平均值(Q1)×100 (3)。
[拉伸强度的评价]
由磺化处理前的无纺布和厚度调整后的电池用隔板切下10块卷绕的流动方向为250mm、宽度方向为50mm的试样,按照JIS P 8113,使用台式材料试验机(装置名:STA-1150、(株)オリエンテック制),测定拉伸强度,将10块的平均值作为隔板的拉伸强度。
[强度维持率的评价]
将磺化处理前的无纺布的拉伸强度设为P1,将厚度调整后的电池用隔板的拉伸强度设为P2,由下式(4)求得强度维持率(%)。强度维持率越大,表示由磺化处理导致的强度下降越小。
强度维持率(%)=P2/P1×100 (4)。
[最大细孔直径的评价]
对于电池用隔板,利用JIS K 3832中规定的泡点法求得最大细孔直径。
[硫含有率的评价]
由磺化处理过的电池隔板采集直径为35mm的试样,在离子交换水200mL中洗涤10分钟,洗涤2次,在60℃干燥10分钟,制作测定用试样。将该试样设置在支持物上,利用荧光X射线装置(装置名:ZSX Primus II、Rh靶、50kV-50mA、理学公司((株)リガク)制)进行全部元素的测定。硫含有率通过将测定值进行作为半定量分析法的SQX计算来算出,以质量%来估计磺化处理量。
[电池的制作]
作为电极的集电体,使用各1块的使用了发泡镍基材的涂膏式氢氧化镍正极(宽度为40mm)、和使用了镀镍穿孔金属板基材的贮氢合金负极(宽度为40mm),使宽度为43mm的实施例和比较例中得到的电池用隔板介于这些电极之间,使用电池构成机进行卷绕,制作漩涡状极板组。将该漩涡状极板组收纳在圆筒形的金属盒中后,注入一定量的以含有1N氢氧化锂的7N氢氧化钾水溶液为主体的碱性电解液后,安装带有安全阀的封口盖,制作额定容量为1.7Ah的单三型密闭式镍氢电池。然后,在正极与负极之间外加240V的电压,将电阻超过1kΩ的情况记为正常。
[容量维持率的评价]
在如上述制造的电池中,针对各电池用隔板挑选10个正常的电池。为了进行电池的化成,在25℃以170mA(0.1C)的电流充电15小时,以1.7A(1C)的电流放电,直至端电压为0.8V,反复进行上述这样的充放电4次。使用上述得到的化成后的电池10个,在25℃以1.7A(1C)的电流充电,充满电后,在电池电压降低10mV的时刻停止充电1小时,接着测定以340mA(0.2C)的电流放电至终止电压为1.0V时的放电容量,将其记作C1。同样地以1.7A(1C)的电流充电后,在60℃的恒温槽中保存7天,之后在25℃放冷6小时,同样地测定以340mA(0.2C)的电流使其放电时的放电容量,将其记作C2,由下式(5)算出容量维持率。容量维持率的值越大,表示自放电特性越优异。
容量维持率(%)=C2/C1×100 (5)。
[表1]
表1中,A/B和拉伸强度表示厚度调整后的电池用隔板的测定结果。在实施例1~14的电池用隔板是对含有芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布实施了磺化处理的隔板,所述芯鞘型复合纤维是在利用示差扫描量热分析所得的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(A)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(B)之比(A/B)为1.00~2.50、以聚丙烯为芯成分、高密度聚乙烯为鞘成分的纤维,隔板的品质的均一性良好,由磺化处理导致的强度降低小,自放电抑制效果优异。
将实施例1~7进行比较时,对于实施例2~6,其熔融峰面积之比(A/B)为1.20~2.20的范围,隔板品质的均一性、强度维持率和容量维持率更为优异。其中,对于实施例3~5,熔融峰面积之比(A/B)为1.40~2.00的范围,隔板品质的均一性、强度维持率和容量维持率进而更为优异。
将实施例4、实施例8和实施例9进行比较时,使用利用热板压接方式进行加热干燥了的湿式无纺布的实施例4,与即使同样为湿式无纺布、但使用了通风干燥机或带式干燥机的实施例8和实施例9相比,隔板品质的均一性优异,强度维持率高,最大细孔直径也小,是优异的。
将实施例11和实施例14进行比较时,使用了湿式无纺布的实施例11与使用了干式无纺布的实施例14相比,隔板品质的均一性优异,拉伸强度和强度维持率高,最大细孔直径也小,是优异的。
另一方面,比较例1~4中得到的电池用隔板不满足本发明的条件,隔板的均一性、拉伸强度、强度维持率低,电池的容量维持率也差。特别地,比较例3中并用了乙烯-乙烯基醇共聚物,电池的容量维持率显著降低。
《第二发明》
(实施例15)
使在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.03、热收缩率为6.5%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定为135℃的作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩进行干燥的同时,使芯鞘型复合纤维的鞘部分热熔融粘接,制作宽度为500mm的无纺布。在含有三氧化硫气体的75℃的干燥空气中,对该无纺布进行25秒的磺化处理,用2.5质量%氢氧化钠水溶液中和,用离子交换水进行充分洗涤,接着,喷雾涂布作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.3质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到单位面积重量为53.6g/m2的电池用隔板。
(实施例16)
除了在实施例15中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.23、热收缩率为6.2%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例15同样地得到单位面积重量为53.8g/m2的电池用隔板。
(实施例17)
除了在实施例15中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.52、热收缩率为5.8%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例15同样地得到单位面积重量为54.0g/m2的电池用隔板。
(实施例18)
除了在实施例15中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.68、热收缩率为4.7%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例15同样地得到单位面积重量为53.8g/m2的电池用隔板。
(实施例19)
除了在实施例15中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.95、热收缩率为6.2%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例15同样地得到单位面积重量为54.2g/m2的电池用隔板。
(实施例20)
除了在实施例15中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.17、热收缩率为7.6%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例15同样地得到单位面积重量为53.6g/m2的电池用隔板。
(实施例21)
除了在实施例15中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.45、热收缩率为7.9%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)以外,其他与实施例15同样地得到单位面积重量为53.4g/m2的电池用隔板。
(实施例22)
除了在实施例17中,对于抄造时的干燥方式,使用设定在135℃的通风干燥机来代替作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩以外,其他与实施例17同样来得到单位面积重量为53.7g/m2的电池用隔板。
(实施例23)
除了在实施例17中,对于抄造时的干燥方式,使用设定在135℃的带式干燥机来代替作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩以外,其他与实施例17同样来得到单位面积重量为54.1g/m2的电池用隔板。
(实施例24)
将示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.65、热收缩率为5.8%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)70质量份和由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)30质量份混合,使其在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定为135℃的作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩进行干燥的同时,使芯鞘型复合纤维的鞘部分热熔融粘接,制作宽度为500mm的无纺布。在含有三氧化硫气体的75℃的干燥空气中,对该无纺布进行25秒的磺化处理,用2.5质量%氢氧化钠水溶液中和,用离子交换水进行充分洗涤,接着,喷雾涂布作为表面活性剂的聚氧乙烯月桂基醚硫酸钠,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.3质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到单位面积重量为53.9g/m2的电池用隔板。
(实施例25)
除了在实施例24中,使用示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.70、热收缩率为6.5%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)70质量份和由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)30质量份以外,其他与实施例24同样地得到单位面积重量为54.2g/m2的电池用隔板。
(实施例26)
除了在实施例24中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.85、热收缩率为7.5%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)70质量份和由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)30质量份以外,其他与实施例24同样地得到单位面积重量为53.6g/m2的电池用隔板。
(实施例27)
将示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.06、热收缩率为7.8%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比52/48、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)60质量份、由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)20质量份和由聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物的混合体形成的极细纤维(纤度0.08dtex、纤维长度5mm)20质量份混合,使其在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定为135℃的作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩进行干燥的同时,使芯鞘型复合纤维的鞘部分热熔融粘接,制作宽度为500mm的无纺布。在含有三氧化硫气体的75℃的干燥空气中,对该无纺布进行25秒的磺化处理,用2.5质量%氢氧化钠水溶液中和,用离子交换水进行充分洗涤,接着,喷雾涂布作为表面活性剂的聚氧乙烯十二烷基苯基醚,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.3质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到单位面积重量为54.1g/m2的电池用隔板。
(实施例28)
除了在实施例27中,对于抄造时的干燥方式,使用设定在135℃的通风干燥机来代替作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩以外,其他与实施例27同样来得到单位面积重量为53.8g/m2的电池用隔板。
(实施例29)
除了在实施例27中,对于抄造时的干燥方式,使用设定在135℃的带式干燥机来代替作为热板压接方式的扬克式烘缸和与其并设的热风罩以外,其他与实施例27同样来得到单位面积重量为53.6g/m2的电池用隔板。
(实施例30)
除了在实施例27中,代替湿式抄造法,而利用气流成网法制作网,使用设定在135℃的带式干燥机使芯鞘型复合纤维的鞘成分热熔融粘接,来制作宽度为500mm的无纺布以外,其他与实施例27同样地得到单位面积重量为54.3g/m2的电池用隔板。
(实施例31)
除了在实施例30中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.36、热收缩率为8.3%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比52/48、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)60质量份、由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)20质量份、和由聚丙烯和乙烯-丙烯共聚物的混合体形成的极细纤维(纤度0.08dtex、纤维长度5mm)20质量份以外,其他与实施例30同样地得到单位面积重量为54.5g/m2的电池用隔板。
(实施例32)
除了在实施例24中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.75、热收缩率为6.2%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)85质量份和以1,9-壬二胺和对苯二甲酸为单体的半芳香族聚酰胺纤维(纤度0.7dtex、纤维长度5mm)15质量份以外,其他与实施例24同样地得到单位面积重量为53.8g/m2的电池用隔板。
(实施例33)
除了在实施例24中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.35、热收缩率为7.3%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比40/60、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)85质量份、和以1,9-壬二胺和对苯二甲酸作为单体的半芳香族聚酰胺纤维(纤度0.7dtex、纤维长度5mm)15质量份以外,其他与实施例24同样地得到单位面积重量为53.7g/m2的电池用隔板。
(实施例34)
除了在实施例24中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.12、热收缩率为6.8%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比60/40、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)85质量份、和以1,9-壬二胺和对苯二甲酸作为单体的半芳香族聚酰胺纤维(纤度0.7dtex、纤维长度5mm)15质量份以外,其他与实施例24同样地得到单位面积重量为53.9g/m2的电池用隔板。
(比较例5)
除了在实施例15中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.55、热收缩率为8.5%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份以外,其他与实施例15同样地得到单位面积重量为53.7g/m2的电池用隔板。
(比较例6)
除了在实施例24中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.65、热收缩率为9.5%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)70质量份和由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)30质量份以外,其他与实施例24同样地得到单位面积重量为54.6g/m2的电池用隔板。
(比较例7)
除了在实施例24中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为2.55、热收缩率为8.5%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比50/50、纤度0.8dtex、纤维长度5mm)70质量份和乙烯-乙烯基醇共聚物纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)30质量份以外,其他与实施例24同样地得到单位面积重量为54.2g/m2的电池用隔板。
(比较例8)
除了在实施例30中,使用在示差扫描量热分析的DSC曲线中的低熔点侧的熔融峰面积(C)与高熔点侧的熔融峰面积(D)之比(C/D)为0.94、热收缩率为7.2%、芯成分为聚丙烯、鞘成分为高密度聚乙烯的芯鞘型复合纤维(芯/鞘质量比52/48、纤度1.7dtex、纤维长度10mm)60质量份、由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)20质量份和由聚丙烯形成的极细单一纤维(纤度0.08dtex、纤维长度5mm)20质量份以外,其他与实施例30同样地得到单位面积重量为53.9g/m2的电池用隔板。
<评价>
对于实施例和比较例中得到的电池用隔板,进行下述评价,结果示于表2。
[峰面积比(C/D)的评价]
将以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维用乙醇洗涤,在80℃干燥30分钟后,在温度23℃、湿度50%的条件下进行24小时的状态调节而得到试样10mg,将该试样10mg封入到Al制试样容器中,进行JIS K 7121中规定的示差扫描量热分析,求得DSC曲线,利用JIS K 7122中规定的方法,算出源于高密度聚乙烯的低熔点侧的熔融峰面积(C)和源于聚丙烯的高熔点侧的熔融峰面积(D),由下式(6)得到峰面积比(C/D)。
峰面积比(C/D)=熔融峰面积(C)/熔融峰面积(D) (6)。
[热收缩率的评价]
将以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维在温度23℃、湿度50%的条件下进行24小时的状态调节,得到试样,将该试样放入玻璃制毛细管中,用数码显微镜(制品名:VHX-900、(株)キーエンス(基恩士)制)拍摄加热前的纤维长度(L1),以距离测量模式进行测定。接着,在130℃加热30分钟,在温度23℃、湿度50%放冷1小时后,与加热前同样测定加热后的纤维长度(L2)。热收缩率利用下式(7)求得。
热收缩率(%)=(L1-L2)/L1×100 (7)。
[无纺布制造稳定性的评价]
将无纺布制造中的制造稳定性按照以下基准进行评价。在制造5000m无纺布期间,将可完全不产生断片、裂纹品质、皱缩、浓淡不均、缠卷皱纹等缺点来进行制作的情况记为◎,将少量产生浓度不均、缠卷皱纹等的轻微缺点的情况记为○,将频繁产生上述轻微缺点的情况记为△,将频繁产生断片、裂纹品质等大的缺点的情况记为×。
[隔板均一性的评价]
由厚度调整后的电池用隔板切下边长为500mm的正方形的片材,由此制作100块边长为50mm的正方形的透气性测定用试样,根据JIS L 1096中规定的透气性A法(弗雷泽型法),利用透气性试验机(装置名:KES-F8-AP1、日本加多技术有限公司(カトーテック(株))制)测定透气度,算出100块试样的透气度的平均值(Q1)和标准偏差(Q2),由下式(8)求得变动系数。变动系数越小,表示隔板的品质的均一性越高。
变动系数(%)=透气度的标准偏差(Q2)/透气度的平均值(Q1)×100 (8)。
[拉伸强度的评价]
由厚度调整后的电池用隔板切下10块卷绕的流动方向为250mm、宽度方向为50mm的试样,按照JIS P 8113,使用台式材料试验机(装置名:STA-1150、(株)オリエンテック制)测定拉伸强度,将10块的平均值作为隔板的拉伸强度。
[最大细孔直径的评价]
对于电池用隔板,利用JIS K 3832中规定的泡点法求得最大细孔直径。
[硫含有率的评价]
由磺化处理过的电池隔板采集直径为35mm的试样,在离子交换水200mL中洗涤10分钟,洗涤2次,在60℃干燥10分钟,制作测定用试样。将该试样设置在支持物上,利用荧光X射线装置(装置名:ZSX Primus II、Rh靶、50kV-50mA、理学公司((株)リガク)制)进行全部元素的测定。硫含有率通过将测定值进行作为半定量分析法的SQX计算来算出,以质量%来估计磺化处理量。
[电池的制作]
作为电极的集电体,使用各1块的使用了发泡镍基材的涂膏式氢氧化镍正极(宽度为40mm)、和使用了镀镍穿孔金属板基材的贮氢合金负极(宽度为40mm),使宽度为43mm的实施例和比较例中得到的电池用隔板介于这些电极之间,使用电池构成机进行卷绕,制作漩涡状极板组。将该漩涡状极板组收纳在圆筒形的金属盒中后,注入一定量的以含有1N氢氧化锂的7N氢氧化钾水溶液为主体的碱性电解液后,安装带有安全阀的封口盖,制作额定容量为1.7Ah的单三型密闭式镍氢电池。然后,在正极与负极之间外加240V的电压,将电阻超过1kΩ的情况记为正常。
[容量维持率的评价]
在如上述制造的电池中,针对各电池用隔板挑选10个正常的电池。为了进行电池的化成,在25℃以170mA(0.1C)的电流充电15小时,以1.7A(1C)的电流放电,直至端电压为0.8V,反复进行上述这样的充放电4次。使用得到的化成后的电池10个,在25℃以1.7A(1C)的电流充电,充满电后,在电池电压降低10mV的时刻停止充电1小时,接着测定以340mA(0.2C)的电流放电至终止电压为1.0V时的放电容量,将其记作C1。同样地以1.7A(1C)的电流充电后,在60℃的恒温槽中保存7天,之后在25℃放冷6小时,同样地测定以340mA(0.2C)的电流使其放电时的放电容量,将其记作C2,由下式(9)算出容量维持率。容量维持率的值越大,表示自放电特性越优异。
容量维持率(%)=C2/C1×100 (9)。
[表2]
实施例15~34中所示的电池用隔板是对含有芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布实施了磺化处理的隔板,所述芯鞘型复合纤维是在利用示差扫描量热分析所得的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(C)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(D)之比(C/D)为1.00~2.50、以聚丙烯为芯成分、高密度聚乙烯为鞘成分的纤维,无纺布的制造稳定性良好,隔板均一性以及自放电抑制效果优异。
将实施例15~21进行比较时,对于实施例16~20,熔融峰面积之比(C/D)为1.20~2.20的范围内,显示良好的特性,其中对于实施例17~19,熔融峰面积之比为1.40~2.00的范围内,无纺布的制造稳定性、隔板均一性以及容量维持率更为优异。另外,对于实施例17和实施例18,芯鞘纤维的热收缩率为6.0%以下,最大细孔直径也小,特别优异。
将实施例17、27、实施例22、28和实施例23、29进行比较时,实施例17和实施例27是利用热板压接方式进行加热干燥了的湿式无纺布,与即使同样为湿式无纺布、但使用了通风干燥机的实施例22和实施例28或使用了带式干燥机的实施例23和实施例29相比,隔板均一性优异,拉伸强度强,最大细孔直径也小,是优异的。
将实施例27~31进行比较时,使用了干式无纺布的实施例30和实施例31,与使用了湿式无纺布的实施例27~29相比,得到隔板均一性、拉伸强度、最大细孔直径、容量维持率稍差的结果。另外,实施例31中,芯鞘型复合纤维的热收缩率超过8.0%,与实施例30相比,得到隔板均一性、拉伸强度、最大细孔直径稍差的结果。
另一方面,比较例中得到的电池用隔板不满足本发明的条件,例如对于比较例5和比较例6,无纺布的制造稳定性或隔板均一性大为变差。比较例7中并用了乙烯-乙烯基醇共聚物,电池的容量维持率显著降低。对于比较例8,与实施例30和实施例31相比,形成隔板均一性差,特别是拉伸强度的下降较大的结果。
《第三发明》
(实施例35)
使芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制料浆。将该料浆过滤,再次用碎浆机进行离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.4g/m2、宽度为500mm的无纺布。对于抄造中使用的纤维,以聚氧乙烯壬基苯基醚系非离子性表面活性剂为主成分的油剂的含量相对于纤维为0.82质量%,但磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.15质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例36)
将芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)70质量份和由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)30质量份混合,使其在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制料浆。将该料浆过滤,再次用碎浆机进行离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.6g/m2、宽度为500mm的无纺布。对于抄造中使用的纤维,以聚氧乙烯壬基苯基醚系非离子性表面活性剂为主成分的油剂的含量相对于纤维为0.92质量%,而磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.18质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例37)
将芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)60质量份、由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)30质量份和由聚丙烯形成的极细单一纤维(纤度0.08dtex、纤维长度3mm)10质量份混合,使其在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制料浆。将该料浆过滤,再次用碎浆机进行离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.2g/m2、宽度为500mm的无纺布。对于抄造中使用的纤维,以聚氧乙烯壬基苯基醚系非离子性表面活性剂为主成分的油剂的含量相对于纤维为0.65质量%,而磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.17质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例38)
将芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)80质量份和半芳香族聚酰胺纤维(商品名:A-590、クラレ(可乐丽)(株)、纤度0.7dtex、纤维长度10mm)20质量份混合,使其在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制料浆。将该料浆过滤,再次用碎浆机进行离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为50.8g/m2、宽度为500mm的无纺布。对于抄造中使用的纤维,以聚氧乙烯壬基苯基醚系非离子性表面活性剂为主成分的油剂的含量相对于纤维为0.73质量%,而磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.16质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例39)
将芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.5g/m2、宽度为500mm的无纺布。将该无纺布用乙醇和离子交换水洗涤后,进行干燥,制作磺化处理用无纺布。对于抄造中使用的纤维,以聚氧乙烯壬基苯基醚系非离子性表面活性剂为主成分的油剂的含量相对于纤维为0.82质量%,而磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.05质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例40)
使芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)70质量份和由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)30质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.8g/m2、宽度为500mm的无纺布。将该无纺布用乙醇和离子交换水洗涤后,进行干燥,制作磺化处理用无纺布。对于抄造中使用的纤维,以聚氧乙烯壬基苯基醚系非离子性表面活性剂为主成分的油剂的含量相对于纤维为0.92质量%,而磺化处理用无纺布的油剂含有率为0.06质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例41)
使芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.5g/m2、宽度为500mm的无纺布。将该无纺布用离子交换水洗涤后,进行干燥,制作磺化处理用无纺布。对于抄造中使用的芯鞘复合纤维,以聚氧乙烯壬基苯基醚系非离子性表面活性剂为主成分的油剂的含量相对于纤维为0.82质量%,但磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.28质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例42)
使芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.2g/m2、宽度为500mm的无纺布。对于抄造中使用的纤维,由聚氧乙烯油基醚系非离子性表面活性剂20质量%、十四烷酸20质量%、月桂酸40质量%、月桂醇10质量%、2-丙醇10质量%构成的油剂的含量相对于纤维为0.74质量%,而磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.10质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例43)
使芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.0g/m2、宽度为500mm的无纺布。对于抄造中使用的纤维,由聚氧乙烯烷基醚系非离子性表面活性剂50质量%、月桂酸40质量%、2-丙醇10质量%构成的油剂的含量相对于纤维为0.72质量%,而磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.08质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例44)
使芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份在碎浆机的水中离解、分散,用搅拌器缓慢搅拌30分钟,调制均一的抄造用料浆。使用利用了圆网抄纸机的湿式抄造法将该抄造用料浆进行抄造,利用设定在135℃的扬克式烘缸和与其并设的热风罩干燥,同时使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.4g/m2、宽度为500mm的无纺布。对于抄造中使用的纤维,由聚氧乙烯十二烷基醚硫酸钠系阴离子性表面活性剂30质量%、聚氧乙烯烷基醚系非离子性表面活性剂30质量%、油酸30质量%、2-丙醇10质量%构成的油剂的含量相对于纤维为0.73质量%,而磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.05质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例45)
使用芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)100质量份,利用气流成网法制作网,使其通过135℃的通风热处理机和热辊,使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.5g/m2、宽度为500mm的无纺布。将该无纺布用离子交换水洗涤后,进行干燥,制作磺化处理用无纺布。对于使用的纤维,以聚氧乙烯壬基苯基醚系非离子性表面活性剂为主成分的油剂的含量相对于纤维为0.82质量%,而磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.28质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(实施例46)
使用芯成分为聚丙烯、鞘成分为聚乙烯的芯鞘复合纤维(纤度1.7dtex、纤维长度10mm)70质量份和由聚丙烯形成的单一纤维(纤度0.8dtex、纤维长度5mm)30质量份,利用气流成网法制作网,使其通过135℃的通风热处理机和热辊,使芯鞘纤维的鞘部分热熔融,制作单位面积重量为51.7g/m2、宽度为500mm的无纺布。将该无纺布用离子交换水洗涤后,进行干燥,制作磺化处理用无纺布。对于使用的纤维,以聚氧乙烯壬基苯基醚系非离子性表面活性剂为主成分的油剂的含量相对于纤维为0.92质量%,而磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.35质量%。将该无纺布在含有三氧化硫气体的干燥空气中进行磺化处理,直至硫含有率为1.0质量%,用氢氧化钠水溶液进行中和,用离子交换水洗涤,接着,将作为表面活性剂的烷基二苯基醚二磺酸钠进行喷雾涂布,使其相对于磺化处理后的无纺布为0.4质量%,进行干燥后,利用超级压光机将厚度调整为120μm,得到电池用隔板。
(比较例9)
除了在实施例35中,不将在碎浆机的水中离解、分散了的料浆进行过滤以外,其他同样地制作电池用隔板。其中,磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.45质量%,所得的电池用隔板的单位面积重量为51.2g/m2。
(比较例10)
除了在实施例38中,不将在碎浆机的水中离解、分散了的料浆进行过滤以外,其他同样地制作电池用隔板。其中,磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.42质量%,所得的电池用隔板的单位面积重量为51.6g/m2。
(比较例11)
除了在实施例46中不实施磺化处理用无纺布的离子交换水洗涤以外,其他同样地制作电池用隔板。其中,磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.70质量%,所得的电池用隔板的单位面积重量为51.4g/m2。
<评价>
对于实施例和比较例中得到的电池用隔板,进行下述评价,结果示于表3。
[硫含有率]
由磺化处理过的电池隔板采集直径为35mm的试样,在离子交换水200mL中洗涤10分钟,洗涤2次,在60℃干燥10分钟,制作测定用试样。将该试样设置在支持物上,利用リガク(理学)制的荧光X射线装置(装置名:ZSX Primus II、Rh靶、50kV-50mA)进行全部元素的测定。硫含有率通过将测定值进行作为半定量分析法的SQX计算来算出,以质量%来估计磺化处理量。
[最大细孔直径的评价]
对于电池用隔板,利用JIS K 3832中规定的泡点法求得最大细孔直径。
[电池制造时的不良率]
作为电极的集电体,使用各1块的使用了发泡镍基材的涂膏式氢氧化镍正极(宽度为40mm)、和使用了镀镍穿孔金属板基材的贮氢合金负极(宽度为40mm),使宽度为43mm的实施例和比较例中得到的电池用隔板介于这些电极之间,使用电池构成机进行卷绕,制作漩涡状极板组。将该漩涡状极板组收纳在圆筒形的金属盒中后,注入一定量的以含有1N氢氧化锂的7N氢氧化钾水溶液为主体的碱性电解液后,安装带有安全阀的封口盖,制作额定容量为1.7Ah的单三型密闭式镍氢电池10000个。然后,在正极与负极之间外加240V的电压,将电阻为1kΩ以下的情况视为不良,作为电池制造时的不良率。将小于0.05%评价为◎,0.05%以上且小于0.1%评价为○、0.1%以上且小于0.15%评价为△、0.15%以上评价为×。
在如上述制造的电池中,针对各电池用隔板挑选30个正常的电池。为了进行电池的化成,在25℃以170mA(0.1C)的电流充电15小时,以1.7A(1C)的电流放电,直至端电压为0.8V,反复进行上述这样的充放电4次。
[自放电特性]
使用上述得到的化成后的电池10个,在25℃以1.7A(1C)的电流充电,充满电后,在电池电压降低10mV的时刻停止充电1小时,接着测定以340mA(0.2C)的电流放电至终止电压为1.0V时的放电容量,将其记作C1。同样地以1.7A(1C)的电流充电后,在60℃的恒温槽中保存7天,之后在25℃放冷6小时,同样地测定以340mA(0.2C)的电流使其放电时的放电容量,将其记作C2,由下式(10)算出容量维持率。容量维持率的值越大,表示自放电特性越优异。
容量维持率(%)=C2/C1×100 (10)。
[表3]
实施例中得到的电池用隔板是对含有聚烯烃系纤维的无纺布实施了磺化处理的隔板,通过将磺化处理前的无纺布的油剂含有率控制在0.40质量%以下,即使在高温时也可维持高的自放电抑制效果。
对于实施例35~40、42~44,磺化处理前的无纺布的油剂含有率为0.20质量%以下,高温时的自放电抑制效果优异。其中,对于实施例39、40、42、43、44,磺化处理前的无纺布的油剂含有率更低,为0.10质量%以下,高温时的自放电抑制效果更为优异。另外,对于实施例37,配合了极细纤维,最大细孔直径小,电池制造时的不良率比其他实施例优异。
实施例45和46有使用干式无纺布的情况,但无纺布的油剂含有率稍高,与其他实施例相比,高温时的自放电抑制效果稍差。另外,由于最大细孔直径也大,因此电池制造时的不良率与使用了湿式无纺布的情况相比,有较差的倾向。
另一方面,比较例中得到的电池用隔板不满足本发明的条件,高温时的自放电抑制效果与实施例相比,得到较差的结果。
产业可利用性
作为本发明的实际应用例,作为隔板的品质的均一性良好,能够适合用作可以抑制电池的自放电,长期维持电池容量的碱性二次电池用隔板。另外,其他还可以用作氨捕获膜。
Claims (19)
1.电池用隔板,其是将含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布进行了磺化处理的电池用隔板,其特征在于,在该隔板的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(A)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(B)之比为1.00~2.50,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的含量相对于全部纤维为60质量%~100质量%,其中,60质量%除外。
2.如权利要求1所述的电池用隔板,其中,在隔板的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(A)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(B)之比为1.20~2.20。
3.如权利要求1所述的电池用隔板,其中,在隔板的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(A)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(B)之比为1.40~2.00。
4.如权利要求1~3中任一项所述的电池用隔板,其中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维中的芯/鞘质量比为40/60~60/40。
5.如权利要求1~3中任一项所述的电池用隔板,其中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维中的芯/鞘质量比为45/55~55/45。
6.如权利要求1~3中任一项所述的电池用隔板,其中,含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布是利用热板压接方式进行了干燥处理的湿式无纺布。
7.如权利要求1~3中任一项所述的电池用隔板,其中,磺化处理是利用了气相处理法的磺化处理。
8.如权利要求1~3中任一项所述的电池用隔板,其中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的含量相对于全部纤维为80质量%~100质量%。
9.电池用隔板,其是将含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布进行了磺化处理的电池用隔板,其特征在于,在磺化处理前的芯鞘型复合纤维的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(C)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(D)之比为1.00~2.50,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的含量相对于全部纤维为60质量%~100质量%,其中,60质量%除外。
10.如权利要求9所述的电池用隔板,其中,在磺化处理前的芯鞘型复合纤维的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(C)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(D)之比为1.20~2.20。
11.如权利要求9所述的电池用隔板,其中,在磺化处理前的芯鞘型复合纤维的利用示差扫描量热分析得到的DSC曲线中,低熔点侧的源于高密度聚乙烯的熔融峰面积(C)与高熔点侧的源于聚丙烯的熔融峰面积(D)之比为1.40~2.00。
12.如权利要求9~11中任一项所述的电池用隔板,其中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维中的芯/鞘质量比为40/60~60/40。
13.如权利要求9~11中任一项所述的电池用隔板,其中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维中的芯/鞘质量比为45/55~55/45。
14.如权利要求9~11中任一项所述的电池用隔板,其中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维在130℃加热处理后的热收缩率为8.0%以下。
15.如权利要求9~11中任一项所述的电池用隔板,其中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维在130℃加热处理后的热收缩率为7.0%以下。
16.如权利要求9~11中任一项所述的电池用隔板,其中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维在130℃加热处理后的热收缩率为6.0%以下。
17.如权利要求9~11中任一项所述的电池用隔板,其中,含有以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的聚烯烃系无纺布是利用热板压接方式进行干燥处理了的湿式无纺布。
18.如权利要求9~11中任一项所述的电池用隔板,其中,磺化处理是利用了气相处理法的磺化处理。
19.如权利要求9~11中任一项所述的电池用隔板,其中,以聚丙烯为芯成分、以高密度聚乙烯为鞘成分的芯鞘型复合纤维的含量相对于全部纤维为80质量%~100质量%。
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