CN114902364A - 电化学元件用隔板 - Google Patents

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楠木敏道
早川友浩
川井弘之
荒牧润
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Abstract

本发明涉及一种电化学元件用隔板，其包含合成纤维及打浆纤维素纤维，其中，按照JIS P 8121测得的该打浆纤维素纤维的加拿大标准型滤水度为50ml以上且500ml以下，在该打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，(1)该纤维在50μm以下的范围具有最大频率峰，(2)具有20μm以下的纤维直径的该纤维的比例为55％以上。

Description

电化学元件用隔板
技术领域
本专利申请针对日本专利申请第2019-234225号(申请日：2019年12月25日)基于巴黎公约主张优先权，在此通过参照将其全部内容导入至本说明书中。
本发明涉及适于电化学元件的电化学元件用隔板及包含该隔板的电化学元件。
背景技术
电容器等电化学元件能够进行大电流的充放电，并且由反复充放电导致的性能劣化少，寿命长，因此，除了对手机、智能电话等小型产品用的备用电源等用途以外，近年还对汽车、数字复合机、自动贩卖机等大型产品用的电力的储存及稳定化、电力辅助、备用电源、能量再生等用途进行了实用化及及其研究。
在这样的电化学元件内，为了将正极及负极这两极分离而使用隔板。例如，在专利文献1中公开了一种由湿式无纺布制成的电化学元件用隔板，该湿式无纺布含有合成短纤维、和具有特定修正滤水度及特定长度加权平均纤维长度的溶剂纺丝纤维素纤维作为必须成分。
现有技术文献
专利文献
专利文献1：日本特开2012-222266号公报
发明内容
发明所要解决的问题
近年，出于电化学元件性能的进一步提高、以及电化学元件的小型化和/或轻质化的目的，要求将电化学元件内的隔板减薄(薄片化)、减小隔板的容量。然而，根据本发明人等的研究得知，如上述文献中记载的那样的现有的隔板难以进行薄片化而不降低单位面积重量，如果将隔板薄片化，则单位面积重量降低，由此，有时会发生隔板的强度降低、电化学元件的强度、耐久性等也降低的问题。
因此，本发明的目的在于，提供一种能够在保持隔板的强度的同时实现薄片化的电化学元件用隔板。
解决问题的方法
本发明人等为了解决上述问题而进行了深入研究，结果完成了本发明。即，本发明提供以下的优选方式。
[1]一种电化学元件用隔板，其包含合成纤维及打浆纤维素纤维，其中，
按照JIS P 8121测得的该打浆纤维素纤维的加拿大标准型滤水度为50ml以上且500ml以下，
在该打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，
(1)该纤维在50μm以下的范围具有最大频率峰，
(2)具有20μm以下的纤维直径的该纤维的比例为55％以上。
[2]根据[1]所述的电化学元件用隔板，其进一步包含粘合剂。
[3]根据[1]或[2]所述的电化学元件用隔板，其中，
在打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，具有超过30μm的纤维直径的该纤维的比例为10％以下。
[4]根据[1]～[3]中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
合成纤维为聚乙烯醇类纤维和/或聚酯类纤维。
[5]根据[1]～[4]中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
打浆纤维素纤维为经打浆而成的天然纤维素纤维。
[6]根据[2]～[5]中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
粘合剂为聚乙烯醇类粘合剂。
[7]根据[1]～[6]中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
相对于隔板的总质量，合成纤维的含量为1质量％以上且55质量％以下。
[8]根据[1]～[7]中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
相对于隔板的总质量，打浆纤维素纤维的含量为30质量％以上且95质量％以下。
[9]根据[2]～[8]中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
相对于隔板的总质量，粘合剂的含量为0.5质量％以上且20质量％以下。
[10]根据[1]～[9]中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
厚度为10μm以上且小于70μm。
[11]一种电化学元件，其包含[1]～[10]中任一项所述的电化学元件用隔板。
发明的效果
根据本发明，可以提供能够在保持隔板的强度的同时实现薄片化的电化学元件用隔板。
附图说明
图1是滤水度25ml的天然纤维素纤维的纤维直径分布直方图。
图2是滤水度150ml的天然纤维素纤维的纤维直径分布直方图。
图3是滤水度250ml的天然纤维素纤维的纤维直径分布直方图。
图4是滤水度350ml的天然纤维素纤维的纤维直径分布直方图。
图5是滤水度550ml的天然纤维素纤维的纤维直径分布直方图。
图6是滤水度50ml的有机溶剂类纤维素纤维的纤维直径分布直方图。
图7是滤水度250ml的有机溶剂类纤维素纤维的纤维直径分布直方图。
具体实施方式
〔电化学元件用隔板〕
本发明的电化学元件用隔板(以下，也简称为“隔板”)包含合成纤维及打浆纤维素纤维。上述打浆纤维素纤维的加拿大标准型滤水度为50ml以上且500ml以下，另外，在该打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，(1)该纤维在50μm以下的范围具有最大频率峰，并且(2)具有20μm以下的纤维直径的该纤维的比例为55％以上。
＜合成纤维＞
本发明的隔板通过包含合成纤维，从而具有高强度。
作为合成纤维，例如可举出：聚乙烯醇类纤维、乙烯-乙烯醇类共聚物纤维、聚酯类纤维、聚丙烯纤维、聚乙烯纤维、聚丙烯-聚乙烯复合纤维、聚酰胺纤维、聚酰胺-改性聚酰胺复合纤维等。这些合成纤维可以是单独的1种，也可以是2种以上的组合。
这些当中，从容易提高隔板的强度的观点考虑，优选合成纤维为聚乙烯醇类纤维及聚酯类纤维，从容易将隔板薄片化、并且容易得到低电阻的隔板的观点考虑，更优选为聚乙烯醇类纤维。
构成聚乙烯醇类纤维的乙烯醇类聚合物没有特别限制，例如可以是平均聚合度1000～5000、皂化度95摩尔％以上的乙烯醇类聚合物。上述乙烯醇类聚合物可以是乙烯醇的均聚物，也可以是乙烯醇与其它共聚成分的共聚物。在乙烯醇类聚合物包含其它共聚成分的情况下，从耐水性等观点考虑，乙烯醇类聚合物中的该共聚成分的比例优选为20摩尔％以下、更优选为10摩尔％以下。另外，可以根据需要对上述乙烯醇类聚合物实施缩醛化等处理。
在本发明中，作为合成纤维的聚乙烯醇类纤维可以仅由乙烯醇类聚合物构成，也可以是乙烯醇类聚合物与其它聚合物的复合纺丝纤维、混合纺丝纤维(海岛纤维)等。从电解液吸液性及强度的观点考虑，上述聚乙烯醇类纤维中的聚乙烯醇类聚合物的比例基于聚乙烯醇类纤维的总质量优选为30重量％以上、更优选为50重量％以上、进一步优选为80重量％以上。另外，上述比例的上限值没有特别限制，例如，可以为100质量％以下。
从隔板的耐热性的观点考虑，作为合成纤维的聚乙烯醇类纤维优选经热处理。热处理温度没有特别限制，例如可以为60℃以上且210℃以下。另外，热处理时间没有特别限制，例如可以为1秒钟以上且30分钟以下。
在本发明的一个实施方式中，从隔板的屏蔽性的观点考虑，合成纤维的数均纤维直径优选为0.1μm以上、更优选为0.5μm以上、进一步优选为1.0μm以上。另外，从容易将隔板薄片化的观点考虑，优选为20μm以下、更优选为15μm以下、进一步优选为10μm以下。合成纤维的数均纤维直径可以通过Lorentzen&Wettre公司制造的“FiberTester”来测定。
在本发明的一个实施方式中，从隔板的屏蔽性(透气度)的观点考虑，合成纤维的纤度优选为0.1dtex以上、更优选为0.2dtex以上。另外，从容易将隔板薄片化(容易得到薄隔板)的观点考虑，优选为1.0dtex以下、更优选为0.8dtex以下、进一步优选为0.6dtex以下。合成纤维的纤度可以通过光学显微镜或电子显微镜(SEM)来测定。
作为合成纤维的截面形状，例如可举出：圆形状、椭圆形状、茧型、扁平型等，从容易将隔板薄片化的观点考虑，优选为茧型。
在本发明的优选实施方式中，从容易提高隔板的强度的观点考虑，相对于隔板的总质量，合成纤维的含量为1质量％以上且55质量％以下。另外，从容易进一步提高隔板的强度的观点考虑，相对于隔板的总质量，合成纤维的上述含量更优选为5质量％以上、进一步优选为10质量％以上、特别优选为15质量％以上。另外，从容易将隔板薄片化的观点考虑，相对于隔板的总质量，更优选为50质量％以下、进一步优选为40质量％以下、特别优选为30质量％以下。
＜打浆纤维素纤维＞
本发明的隔板通过包含具有特定滤水度及特定纤维直径分布的打浆纤维素纤维，从而容易将隔板薄片化而不会降低单位面积重量，因此，能够兼顾高强度的保持和薄片化。需要说明的是，打浆纤维素纤维是指经打浆而成的纤维素纤维。
本发明中的打浆纤维素纤维按照JIS P 8121测得的加拿大标准型滤水度为50ml以上且500ml以下。上述滤水度为上述范围外时，难以确保作为隔板的功能。具体而言，如果上述滤水度小于上述下限值，则隔板的透气度过度降低，电阻值容易上升，另外，如果上述滤水度超过上述上限值，则透气度过度上升，屏蔽性容易降低。另外，如果上述滤水度超过上述上限值，则难以将隔板薄片化。另外，从容易提高隔板的强度及屏蔽性的观点考虑，上述滤水度优选为100ml以上、更优选为150ml以上、进一步优选为200ml以上。另外，从容易将隔板薄片化、容易降低电阻值的观点考虑，上述滤水度优选为400ml以下、更优选为350ml以下、进一步优选为300ml以下。上述滤水度可以通过打浆纤维素纤维的打浆度、纤维素纤维的打浆处理方法来调整。
对于本发明中的打浆纤维素纤维而言，在该打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，在50μm以下的范围具有最大频率峰。如果具有上述最大频率峰的范围超过上述上限值，则难以兼顾隔板强度的保持和隔板的薄片化，难以得到具有高强度的薄隔板。另外，在本发明的一个实施方式中，从容易得到更薄的隔板的观点考虑，具有上述最大频率峰的范围的上限值优选为40μm以下、更优选为30μm以下、进一步优选为20μm以下。从容易将隔板薄片化的观点考虑，上述范围的下限值没有特别限制，通常可以超过0μm，从容易降低隔板的电阻的观点考虑，优选为6μm以上、更优选为10μm以上、进一步优选为14μm以上。
打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图使用打浆纤维素纤维的纤维直径数据来制作。
用于上述直方图的制作的纤维直径数据如下所述地得到：首先，使打浆纤维素纤维100g分散于水10L中，制备浆料，接着，使用制备的浆料，利用Lorentzen&Wettre公司制造的“Fiber Tester”，通过例如实施例中记载的方法，测定打浆纤维素纤维的纤维直径而得到。
在本发明中，打浆纤维素纤维的纤维直径直方图的等级宽度根据分析装置等以能够确认是否为具有期望的纤维直径的纤维的方式适当设定即可，优选为10以下、更优选为5以下、进一步优选为3以下、特别优选为2以下。
在本发明中，纤维直径分布直方图中的最大频率峰是指，在纤维直径分布直方图中频率最高的等级(或数据区域)。需要说明的是，在直方图中，频率最高的等级为2以上的情况下，将在频率最高的等级中包含更大的纤维直径的等级作为最大频率峰。
上述最大频率峰可以根据打浆纤维素纤维的滤水度及其种类等来调整。
此外，对于本发明中的打浆纤维素纤维而言，在该打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，具有20μm以下的纤维直径的该纤维的比例为55％以上。如果上述比例小于上述下限值，则难以兼顾隔板强度的保持和隔板的薄片化。另外，在本发明的一个实施方式中，从容易得到更薄的隔板的观点考虑，上述比例优选为60％以上、更优选为63％以上、进一步优选为65％以上。在本发明中，纤维直径分布直方图中的具有20μm以下的纤维直径的该纤维的比例是指，从包含最小纤维直径的等级至包含纤维直径20μm的等级的频率的合计(20μm以下的频率的合计)相对于上述纤维直径分布直方图的全部等级(全部数据区域)的频率的合计(全部频率)的比例((20μm以下的频率的合计/全部频率)×100)。例如，在上述纤维直径分布直方图的等级宽度为2的情况下，上述比例成为从包含最小纤维直径的等级至20μm以上且小于22μm的等级为止的频率的合计(20μm以下的频率的合计)相对于上述纤维直径分布直方图的全部等级的频率的合计(全部频率)的比例((20μm以下的频率的合计/全部频率)×100)。
在本发明的一个实施方式中，对于打浆纤维素纤维而言，从易于兼顾隔板强度的保持和隔板的薄片化的观点考虑，在该打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，具有30μm以下的纤维直径的该纤维的比例优选为90％以上、更优选为92％以上、进一步优选为95％以上。在本发明中，纤维直径分布直方图中的具有30μm以下的纤维直径的该纤维的比例是指，从包含最小纤维直径的等级至包含纤维直径30μm的等级为止的频率的合计(30μm以下的频率的合计)相对于上述纤维直径分布直方图的全部等级(全部数据区域)的频率的合计(全部频率)的比例((30μm以下的频率的合计/全部频率)×100)。例如，在上述纤维直径分布直方图的等级宽度为2的情况下，上述比例成为从包含最小纤维直径的等级至30μm以上且小于32μm的等级为止的频率的合计(30μm以下的频率的合计)相对于全部等级的频率的合计(全部频率)的比例((30μm以下的频率的合计/全部频率)×100)。
上述20μm以下的纤维的比例及上述30μm以下的纤维的比例越高，越是存在容易将隔板薄片化的倾向，因此，上限值没有特别限制，可以为100％以下。
在本发明的优选实施方式中，从容易兼顾隔板强度的保持和隔板的薄片化的观点考虑，在本发明中的打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，具有超过30μm的纤维直径的该纤维的比例为10％以下、更优选为8％以下、进一步优选为5％以下。纤维直径分布直方图中的具有超过30μm的纤维直径的该纤维的比例是指，包含纤维直径30μm的等级的下一等级至包含最大纤维直径的等级为止的频率的合计(超过30μm的频率的合计)相对于上述纤维直径分布直方图的全部等级(全部数据区域)的频率的合计(全部频率)的比例((超过30μm的频率的合计/全部频率)×100)。例如，在上述纤维直径分布直方图的等级宽度为2的情况下，上述比例是指，从32μm以上且小于34μm的等级至包含最大纤维直径的等级为止的频率的合计(32μm以上的频率的合计)相对于全部等级的频率的合计(全部频率)的比例((32μm以上的频率的合计/全部频率)×100)。上述具有超过30μm的纤维直径的纤维的比例越低，越容易将隔板薄片化，因此，下限值没有特别限制，可以为0％。
在打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中具有20μm以下、30μm以下、及超过30μm的纤维直径的该纤维各自的比例可以通过打浆纤维素纤维的滤水度及其种类来调整。
从容易将隔板薄片化的观点考虑，打浆纤维素纤维的数均纤维直径优选为20μm以下、更优选为19μm以下、进一步优选为18.5μm以下，从容易降低隔板的电阻值的观点考虑，优选为10μm以上、更优选为13μm以上、进一步优选为15μm以上。
从容易将隔板薄片化的观点考虑，打浆纤维素纤维的最大纤维直径优选为70μm以下、更优选为69μm以下、进一步优选为67μm以下，从容易降低隔板的电阻值的观点考虑，优选为40μm以上、更优选为50μm以上、进一步优选为55μm以上。
从容易降低隔板的电阻值的观点考虑，打浆纤维素纤维的最小纤维直径优选为1μm以上、更优选为3μm以上、进一步优选为6μm以上，另外，从容易将隔板薄片化的观点考虑，优选为15μm以下、更优选为14μm以下、进一步优选为12μm以下。
打浆纤维素纤维的数均纤维直径、最大纤维直径及最小纤维直径可以通过打浆纤维素纤维的滤水度及其种类等来调整。另外，这些纤维直径可以根据使用Lorentzen&Wettre公司制造的“FiberTester”测得的纤维直径算出。
在本发明中，打浆纤维素纤维只要满足下述条件，就没有特别限制，该条件是：滤水度为50ml以上且500ml以下，在该纤维的纤维直径直方图中，在50μm以下的范围具有最大频率峰，并且具有20μm以下的纤维直径的该纤维的比例为55％以上。例如打浆纤维素纤维可以是经打浆而成的天然纤维素纤维，也可以是经打浆而成的有机溶剂类纤维素纤维，还可以是它们的混合物。需要说明的是，有机溶剂类纤维素纤维是指，将纤维素通过不经过衍生物而直接溶解并进行纺丝的有机溶剂纺丝法得到的纤维素纤维(Lyocell)。
在本发明的优选实施方式中，从容易将隔板薄片化的观点考虑，打浆纤维素纤维优选为经打浆而成的天然纤维素纤维。有机溶剂类纤维素纤维通过打浆而成为具有作为主干的粗的部分、和作为从作为主干的粗的部分伸出的枝的细的部分的纤维，作为主干的粗的部分即使在打浆后也具有与打浆前的纤维所具有的纤维直径相同程度的纤维直径。与此相对，天然纤维素纤维不易通过打浆而产生在对有机溶剂类纤维素纤维进行打浆的情况下产生的作为主干的粗的部分，因此，容易通过打浆减小纤维直径。因此，对于天然纤维素纤维而言，在打浆纤维素纤维的直方图中，容易进一步减小具有最大频率峰的范围的上限值(例如，减小至50μm以下)，而且容易进一步提高具有20μm以下的纤维直径的纤维的比例(例如，提高至55％以上)，因此，通过使用天然纤维素纤维，容易得到更薄的隔板。
如果使用天然纤维素纤维作为打浆纤维素纤维，则从容易减薄隔板的观点考虑，相对于打浆纤维素纤维的总质量，天然纤维素纤维的含量优选为60质量％以上、更优选为80质量％以上、进一步优选为90质量％以上。另外，上述含量的上限值没有特别限制，例如可以为100质量％以下。
作为天然纤维素纤维，例如可举出：针叶树浆粕、阔叶树浆粕等木浆粕、棉短绒浆粕、麻浆粕等，优选为木浆粕。这些天然纤维素纤维可以为单独的1种，也可以为2种以上的组合。另外，从隔板的形态稳定性的观点考虑，天然纤维素纤维优选经丝光化。
作为打浆纤维素纤维的截面形状，例如可举出：圆形状、椭圆形状、茧型、扁平型等，从容易将隔板薄片化的观点考虑，优选为扁平型。
打浆纤维素纤维可以通过对天然纤维素纤维、有机溶剂类纤维素纤维等纤维素纤维进行打浆处理来制备。纤维素纤维的打浆处理方法没有特别限制，例如可以按照JIS P-8221-1-98进行处理。
在本发明的优选实施方式中，从容易将隔板薄片化的观点考虑，相对于隔板的总质量，打浆纤维素纤维的含量为30质量％以上且95质量％以下。另外，从容易将隔板进一步薄片化的观点考虑，打浆纤维素纤维的上述含量更优选为50质量％以上、进一步优选为60质量％以上、特别优选为70质量％以上。另外，从容易提高隔板的强度的观点考虑，更优选为90质量％以下、进一步优选为85质量％以下、特别优选为80质量％以下。
＜其它纤维＞
根据需要，本发明的隔板除上述合成纤维及打浆纤维素纤维以外，还可以包含其它纤维。作为其它纤维，只要不损害本发明的效果，就没有特别限制，例如可举出本发明中的打浆纤维素纤维以外的纤维素纤维等。在隔板包含其它纤维的情况下，只要在不损害本发明的效果的范围内，其它纤维的含量就没有限制，相对于隔板的总质量，例如可以为0.1质量％以上且20质量％以下。从容易将隔板薄片化的观点考虑，其它纤维的上述含量优选为15质量％以下、更优选为10质量％以下、进一步优选为5质量％以下。
＜粘合剂＞
在本发明的优选实施方式中，从容易提高隔板的强度的观点考虑，本发明的隔板进一步包含粘合剂。作为粘合剂，没有特别限制，优选能够将隔板中所含的纤维相互粘接在一起的粘合剂。作为粘合剂的例子，可举出聚乙烯醇类粘合剂、乙烯-乙烯醇类粘合剂等。其中，从容易提高隔板的强度的观点考虑，优选为聚乙烯醇类粘合剂。
作为构成聚乙烯醇类粘合剂的乙烯醇类聚合物可以与构成作为上述合成纤维的聚乙烯醇类纤维的乙烯醇类聚合物同样。
隔板中所含的粘合剂的原料形态没有特别限制，例如可以为纤维状、粉末状、溶液状等形态，从容易提高隔板中所含的纤维相互的粘接性的观点考虑，优选为纤维状。
在使用聚乙烯醇类纤维作为聚乙烯醇类粘合剂原料的情况下，作为聚乙烯醇类纤维，可以使用上述的聚乙烯醇类纤维作为上述合成纤维。其中，从容易提高合成纤维与打浆纤维素纤维的粘接性的观点考虑，优选作为粘合剂原料的聚乙烯醇类纤维未经热处理。
在本发明的优选实施方式中，在隔板包含粘合剂的情况下，从容易提高隔板的强度的观点考虑，相对于隔板的总质量，粘合剂的含量为0.5质量％以上且20质量％以下。另外，从容易提高隔板的强度的观点、及容易将隔板薄片化的观点考虑，相对于隔板的总质量，粘合剂的上述含量更优选为1质量％以上、进一步优选为2质量％以上、特别优选为3质量％以上。另外，从容易降低隔板的电阻值的观点考虑，相对于隔板的总质量，更优选为15质量％以下、进一步优选为10质量％以下、特别优选为8质量％以下。
＜电化学元件用隔板＞
在本发明中，由于隔板包含合成纤维和具有特定滤水度及特定纤维直径分布的打浆纤维素纤维，所以能够得到具有高强度、并且薄的隔板。本发明的隔板的厚度根据使用该隔板的电化学元件的种类等适当选择即可，例如可以为10μm以上且小于70μm。另外，从容易得到能够提高电化学元件的性能、实现小型化及轻质化的隔板的观点考虑，本发明的隔板的厚度优选为60μm以下、更优选为55μm以下、进一步优选为53μm以下。另外，从容易提高隔板的强度的观点考虑，优选为20μm以上、更优选为30μm以上、进一步优选为35μm以上。隔板的厚度可以通过打浆纤维素纤维的滤水度及纤维直径分布、以及隔板的单位面积重量等来调整。需要说明的是，隔板的厚度可以按照JIS P 8118来测定。
从容易提高隔板的强度的观点考虑，本发明的隔板的单位面积重量优选为10g/m2以上、更优选为15g/m2以上、进一步优选为18g/m2以上，另外，从容易将隔板薄片化的观点考虑，优选为30g/m2以下、更优选为25g/m2以下、进一步优选为23g/m2以下。上述单位面积重量可以按照JIS P 8124来测定。
本发明的隔板由于包含合成纤维和具有特定滤水度及特定纤维直径分布的打浆纤维素纤维，所以即使较薄，也具有高强度。从容易提高隔板及包含该隔板的电化学元件的耐久性的观点考虑，本发明的隔板的强度优选为0.3kg/15mm以上、更优选为0.35kg/15mm以上、进一步优选为0.4kg/15mm以上。另外，上述强度越高，越是存在耐久性提高的倾向，因此，上限值没有特别限制，可以为1.0kg/15mm以下。上述强度可以通过隔板中的合成纤维的含量、单位面积重量等来调整。需要说明的是，上述强度可以使用拉伸试验机并按照JIS P-8113来测定。
从容易降低包含隔板的电化学元件的电阻值的观点考虑，本发明的隔板的透气度优选为5.5cc/cm2/sec以上、更优选为6.0cc/cm2/sec以上、进一步优选为6.5cc/cm2/sec以上，另外，从容易提高隔板的屏蔽性的观点考虑，优选为20cc/cm2/sec以下、更优选为18cc/cm2/sec以下、进一步优选为15cc/cm2/sec以下。隔板的透气度可以根据打浆纤维素纤维的滤水度、隔板的纤维构成(例如，隔板中的合成纤维及打浆纤维素纤维的含有比例)等来调整。透气度可以按照JIS L 1096 6.27来测定。
从隔板的实用性的观点考虑，本发明的隔板的电阻优选为3.0Ω以下、更优选为2.8Ω以下、进一步优选为2.5Ω以下。隔板的电阻值可以通过打浆纤维素纤维的滤水度、隔板中所含的纤维构成等来调整。隔板的电阻值可以通过电阻测定装置按照例如实施例中记载的方法来测定。
〔电化学元件用隔板的制造方法〕
本发明的隔板的制造方法没有特别限制，可以通过公知的造纸法来制造。例如，可以通过将合成纤维及打浆纤维素纤维、以及根据需要使用的其它纤维和/或粘合剂混合，接着分散于水中，制备浆料，使用通常的湿法造纸机进行造纸来制造。
作为造纸机中使用的抄网，例如可举出圆网、短网、长网等，可以单独使用这些抄网并设为单层，另外也可以设为基于抄网组合的多层混抄。从得到没有质地不均的均质且电特性优异的纸的观点考虑，优选设为多层混抄，其中，优选用短网-圆网造纸机制成两层混抄纸。在利用湿法造纸机造纸后，用杨克(Yankee)型干燥机等进行干燥，由此可得到目标隔板。另外，可以根据需要进行热压加工等。另外，从提高电解液吸液性的观点考虑，可以进行表面活性剂处理等亲水化处理。
〔电化学元件〕
本发明也包括一种化学元件，其包含本发明的隔板。本发明的隔板由于能够在保持高强度的同时薄片化，因此，能够实现电化学元件的性能提高、小型化以及轻质化而不降低该电化学元件的耐久性。
作为电化学元件，例如可举出：电偶极子层电容器、锂离子电容器、铝电解电容器、锂离子二次电池、钠离子二次电池、钠硫二次电池等。这些电化学元件当中，本发明的隔板适于电偶极子层电容器、锂离子电容器等电容器。
在本发明的电化学元件中，除了本发明的隔板以外，还包含正极及负极、以及电解液。电化学元件中所含的正极及负极没有特别限制，例如可以是用于电化学元件的公知的正极及负极。另外，电解液也没有特别限制，例如可以是有机类电解液(非水性电解液)。作为有机类电解液，例如可举出：将四烷基铵阳离子与BF4 -、PF6 -、SO3CF3 -等阴离子形成的盐溶解于碳酸丙烯酯、碳酸乙烯酯等有机溶剂而得到的电解液。
作为电化学元件内的隔板的形状，没有特别限制，例如可举出：交叉带(十字结构有底圆筒状)、圆带(筒卷绕圆筒状)、螺旋形(螺旋卷绕结构)等。
电化学元件的制造方法没有特别限制，可以按照现有公知的方法来制造。
实施例
以下，通过实施例及比较例对本发明具体地进行说明，但本发明不限定于下述实施例。
打浆纤维素纤维的各物性可以通过以下示出的方法进行测定及评价。
〔打浆纤维素纤维的滤水度〕
按照JIS P-8121(浆粕的滤水度试验方法)并使用加拿大标准滤水度试验器(熊谷理机工业株式会社制、“Canadian Freeness Tester”)，对加拿大标准型滤水度进行了测定。
〔打浆纤维素纤维的纤维直径及纤维直径分布〕
(1)数均纤维直径及最大纤维直径
将打浆纤维素纤维100g分散于水10L，制备了浆料。使用所得到的浆料，在以下的条件下，通过Lorentzen&Wettre公司制造的“Fiber Tester”测定了打浆纤维素纤维的纤维直径。
测定条件：
模式：自动模式
数据区域(纤维直径的范围)：0～100μm
等级宽度：2
根据通过测定得到的打浆纤维素纤维的纤维直径数据，分别计算出打浆纤维素纤维的数均纤维直径及最大纤维直径。将结果示于表1。
(2)纤维直径分布直方图中的最大频率峰
使用通过上述(1)的测定得到的打浆纤维素纤维的纤维直径数据，制作了打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图(等级宽度：2)。将各滤水度的打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图示于图1～图7。需要说明的是，图中的横轴的纤维直径表示各等级中的下限的纤维直径(例如，横轴的20μm表示纤维直径20μm以上且小于22μm的等级)。
在制作的打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，采用频率最高的等级作为最大频率峰。在表1中示出最大频率峰下的纤维直径。需要说明的是，最大频率峰下的纤维直径是指频率最高的等级中的等级下限的纤维直径。例如，在频率最高的等级为18μm以上且小于20μm的情况下，最大频率峰下的纤维直径设为18μm。
(3)纤维直径分布直方图中的具有特定纤维直径的纤维的比例
在打浆纤维素纤维中，具有纤维直径20μm以下、纤维直径30μm以下及纤维直径超过30μm的纤维直径的纤维的各比例如下所述地算出：根据直方图求出，全部等级(全部数据区域)的频率的合计(全部频率)、从包含最小纤维直径的等级至20μm以上且小于22μm的等级为止的频率的合计(20μm以下的频率的合计)、从包含最小纤维直径的等级～30μm以上且小于32μm的等级为止的频率的合计(30μm以下的频率的合计)、以及从32μm以上且小于34μm的等级至包含最大纤维直径的等级为止的频率的合计(超过30μm的频率的合计)，通过下述式进行计算。
纤维直径20μm以下的纤维比例＝(20μm以下的频率的合计/全部频率)×100
纤维直径30μm以下的纤维比例＝(30μm以下的频率的合计/全部频率)×100
纤维直径超过30μm的纤维比例＝(超过30μm的频率的合计/全部频率)×100
通过以下示出的方法对在实施例及比较例中得到的隔板的各物性进行了测定。将测定结果示于表1。
〔单位面积重量〕
按照JIS P 8124(纸的每平方米重量测定方法)进行了测定。
〔厚度〕
按照JIS P 8118(纸及板纸的厚度和密度的试验方法)进行了测定。
〔强度〕
按照JIS P-8113(纸及板纸-拉伸特性的试验方法)并使用拉伸试验机(Instron株式会社制、“5543”)进行了测定。
〔透气度〕
按照JIS L 1096 6.27(普通织物试验方法透气性)并使用透气度试验装置(KATOTECH株式会社制、“KES-F8-AP1”)进行了测定。
〔电阻值〕
在实施例及比较例中得到的隔板的电阻值使用电阻测定装置(国洋电机工业株式会社制、“KC-547LCR METER”)在自动模式下进行了测定。具体而言，将5片在实施例及比较例中得到的隔板重叠，制作电阻测定用样品，将该电阻测定用样品在电解液(富山药品工业株式会社制电容器用试剂“电解液CAPASTE”)中浸渍1小时后，从电解液中取出电阻测定用样品，在用铂上下夹持电阻测定用样品的状态下，使用上述装置对电阻进行了测定。
(实施例1)
使用精制机(熊谷理机工业株式会社制、“试验用Niagara打浆机”)，按照JIS P-8221-1-98(浆粕-打浆方法-第1部：打浆机法)对天然纤维素纤维(丝光木浆粕)(最小纤维直径：5μm、最大纤维直径：70μm)进行打浆处理，得到了滤水度调整为150ml的打浆纤维素纤维。使所得到的滤水度150ml的天然纤维素纤维75质量％、0.3dtex×3mm的聚乙烯醇类纤维(可乐丽株式会社制、维尼纶、VN30300)20质量％、及1.1dtex×3mm的聚乙烯醇类粘合剂(可乐丽株式会社制、维尼纶粘合剂：VPB107-1×3)5质量％分散于水中，制造浆料(合成纤维、打浆纤维素纤维及粘合剂的总质量：水＝100g：10L)，通过造纸机(熊谷理机工业株式会社制、“方型片机器(25cm见方)”)，按照JIS P-8222(浆粕-试验用手工制纸的制备方法)，以2层混抄进行造纸，使用旋转干燥器(熊谷理机工业株式会社制、“旋转干燥器DR-200”)，在带入水分70％下以120℃干燥1分钟后，得到了单位面积重量20g/m2、厚度48μm的电偶极子层电容器(EDLC)用隔板。
(实施例2)
将打浆纤维素纤维的滤水度调整为250ml，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度50μm的EDLC用隔板。
(实施例3)
将打浆纤维素纤维的滤水度调整为350ml，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度52μm的EDLC用隔板。
(实施例4)
将打浆纤维素纤维的滤水度调整为250ml，将打浆纤维素纤维的配合量变更为77.5质量％，将聚乙烯醇类粘合剂的配合量变更为2.5质量％，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度51μm的EDLC用隔板。
(实施例5)
将打浆纤维素纤维的滤水度调整为250ml，将打浆纤维素纤维的配合量变更为79.5质量％，将聚乙烯醇类粘合剂的配合量变更为0.5质量％，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度52μm的EDLC用隔板。
(实施例6)
将单位面积重量调整为18g/m2，除此以外，与实施例2同样地得到了单位面积重量18g/m2、厚度45μm的EDLC用隔板。
(实施例7)
将单位面积重量调整为18g/m2，除此以外，与实施例3同样地得到了单位面积重量18g/m2、厚度46μm的EDLC用隔板。
(实施例8)
使用了0.4dtex×3mm的聚酯类纤维(可乐丽株式会社制、聚酯、EP043)来代替聚乙烯醇类纤维作为合成纤维，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度50μm的EDLC用隔板。
(实施例9)
将打浆纤维素纤维的配合量变更为40质量％，将聚乙烯醇类纤维的配合量变更为55质量％，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度53μm的EDLC用隔板。
(实施例10)
将打浆纤维素纤维的配合量变更为90质量％，将聚乙烯醇类纤维的配合量变更为5质量％，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度46μm的EDLC用隔板。
(实施例11)
将单位面积重量调整为15g/m2，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量15g/m2、厚度42μm的EDLC用隔板。
(比较例1)
将打浆纤维素纤维的滤水度调整为25ml，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度41μm的EDLC用隔板。
(比较例2)
将打浆纤维素纤维的滤水度调整为550ml，除此以外，与实施例1同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度55μm的EDLC用隔板。
(比较例3)
对有机溶剂类纤维素纤维“Lyocell”(Lenzing公司制“Lyocell”)与实施例1同样地进行打浆处理，使滤水度调整为50ml的打浆纤维素纤维100质量％分散于水，制造浆料(打浆纤维素纤维：水＝100g：10L)，与实施例1同样地进行造纸及干燥，得到了单位面积重量20g/m2、厚度55μm的EDLC用隔板。
(比较例4)
将单位面积重量调整为17g/m2，除此以外，与比较例3同样地得到了单位面积重量17g/m2、厚度50μm的EDLC用隔板。
(比较例5)
将单位面积重量调整为15g/m2，除此以外，与比较例3同样地得到了单位面积重量15g/m2、厚度45μm的EDLC用隔板。
(比较例6)
将有机溶剂类纤维素纤维的滤水度调整为250ml，除此以外，与比较例3同样地得到了单位面积重量20g/m2、厚度59μm的EDLC用隔板。
Figure BDA0003712593460000171
如表1所示，确认了在实施例1～11中得到的隔板即使较薄，也具有高强度。此外，在实施例1～11中得到的隔板显示出低电阻值。与此相对，在比较例2～6中，无法得到薄、且强度高的隔板。此外，在比较例1及比较例3中得到的隔板的电阻值高，不适于作为电化学元件用隔板。另外，在比较例2中得到的隔板的透气度高，屏蔽性不充分。

Claims (11)

1.一种电化学元件用隔板，其包含合成纤维及打浆纤维素纤维，其中，
按照JIS P 8121测得的该打浆纤维素纤维的加拿大标准型滤水度为50ml以上且500ml以下，
在该打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，
(1)该纤维在50μm以下的范围具有最大频率峰，
(2)具有20μm以下的纤维直径的该纤维的比例为55％以上。
2.根据权利要求1所述的电化学元件用隔板，其进一步包含粘合剂。
3.根据权利要求1或2所述的电化学元件用隔板，其中，
在打浆纤维素纤维的纤维直径分布直方图中，具有超过30μm的纤维直径的该纤维的比例为10％以下。
4.根据权利要求1～3中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
合成纤维为聚乙烯醇类纤维和/或聚酯类纤维。
5.根据权利要求1～4中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
打浆纤维素纤维是经打浆而成的天然纤维素纤维。
6.根据权利要求2～5中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
粘合剂为聚乙烯醇类粘合剂。
7.根据权利要求1～6中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
相对于隔板的总质量，合成纤维的含量为1质量％以上且55质量％以下。
8.根据权利要求1～7中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
相对于隔板的总质量，打浆纤维素纤维的含量为30质量％以上且95质量％以下。
9.根据权利要求2～8中任一项所述的电化学元件用隔板，其中，
相对于隔板的总质量，粘合剂的含量为0.5质量％以上且20质量％以下。
10.根据权利要求1～9中任一项所述的电化学元件用隔板，其厚度为10μm以上且小于70μm。
11.一种电化学元件，其包含权利要求1～10中任一项所述的电化学元件用隔板。
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