CN1291506C - 电池用隔板 - Google Patents
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Abstract
披露了一种电池用隔板,其特征在于,实际上是由一层结构的非织造布作为实际的电池用隔板,所述非织造布的平均面密度中的纤维的外表总表面积为20m2/m2以上,所述非织造布的厚度为0.1mm以下,所述非织造布的质地指数为0.15以下,而且所述非织造布包含纤维直径4μm以下的极细纤维。
Description
技术领域
本发明涉及电池用隔板。
背景技术
以往,为了分离电池的正极和负极、防止短路,并且保持电解液而顺序地进行电池反应,在正极和负极之间使用隔板。
近年来,随着电子设备的小型轻量,尽管电池所占有的空间也变窄,但由于对电池需要与以往相同程度以上的性能,所以要求电池的高容量。因此,由于需要增加电极的活性物质量,所以必然地不得不减小所述隔板所占有的体积。已经提出了厚度为0.15mm的薄隔板的建议,但最近市场上需要厚度为0.1mm以下的更薄的隔板。
作为使厚度可以为0.1mm以下的隔板,例如在(日本)特开平11-126595号公报中披露‘碱性电池隔板,是在通过湿式制造法成形的包含低熔点的套部聚合物和高熔点的芯部聚合物组成的芯鞘复合纤维的非织造布的两侧粘结极细非织造布的层压非织造布,张重为15~55g/m2、空隙率为40~80%、厚度为0.05~0.12mm。
但是,上述特开平11-126595号公报所披露的隔板是将通过湿式制造法形成的非织造布和极细纤维组成的非织造布粘结所得的层压非织造布,所以电解液偏向分布在极细纤维组成的非织造布侧。因此,内部电阻升高,尽管为了使电池高容量而变薄,但仍然存在高容量化困难的问题。
因此,本发明的目的在于解决上述现有技术的问题,提供能够进行电池的高容量化的薄的电池用隔板。
发明内容
本发明提供一种电池用隔板,其特征在于,实际上由一层结构的非织造布作为实际的电池用隔板,所述非织造布的面密度中的纤维的表观总表面积为20m2/m2以上,所述非织造布的厚度为0.1mm以下,所述非织造布的质地指数为0.15以下,而且所述非织造布包含纤维直径4μm以下的极细纤维。
本发明的电池用隔板所用的非织造布实际上由一层结构组成,所以可以使电解液均匀地保持在整个非织造布上,可以制造内部电阻低、高容量的电池。此外,尽管本发明的电池用隔板的厚度在0.1mm以下这样的薄度,但通过使平均面密度的纤维的外表总表面积为20m2/m2以上,由于可确保电解液的保持性(特别是长期间的电解液保持性),所以可以制造寿命长的电池。
具体实施方式
本发明的电池用隔板中使用的非织造布实际上由一层结构组成,以便不发生电解液的不匀。在本说明书中,非织造布为‘实际上一层结构’组成意味着在非织造布的厚度方向上,相对于非织造布整体的平均纤维直径来说,非织造布的纤维组成和纤维配合不同的部分之间的平均纤维直径包括在整体的平均纤维直径的±20%的范围内。本发明的电池用隔板所用的非织造布按平均纤维直径的观点来看只要满足实际上均质这样的上述条件,还可以层压调制多个纤维网。
所述‘厚度方向’指相对于非织造布平面的直角方向(由于非织造布平面不是平滑的,所以在非织造布平面和非织造布表面上装载平板的情况下,指该平板的表面,所述厚度方向指相对于该平板表面的直角方向)。在本说明书中,‘平均纤维直径’在纤维是短纤维的情况下,指100根以上的短纤维的纤维直径的平均值,而在纤维是长纤维的情况下,指100处以上的纤维直径的平均值。此外,本发明中的‘纤维直径’在纤维的横截面形状是圆形的情况下指其直径,而在纤维的横截面形状是非圆形的情况下,以具有相同截面面积的圆的直径作为纤维直径。
构成本发明的电池用隔板所用的非织造布的纤维,无论在由一种纤维构成的情况下,还是在多种纤维构成的情况下,最好仅由非原纤维化的纤维来构成。如果仅由非原纤维化的纤维来构成,则质地均匀,整个非织造布可以平衡良好地保持电解液。
本说明书中‘非原纤维化的纤维’意味着不将多种纤维进行结合的纤维,例如,意味着不是由一根纤维分支成无数纤维状态下的纤维(例如,将可机械分割的分割性纤维通过搅拌器等打浆所得的纤维或浆料等)、不是多种纤维从熔融处理前进行结合成为网络状的纤维(例如,通过快速抽丝法获得的纤维等)。
构成本发明的电池用隔板所用的非织造布的纤维材料可以由一种或多种来构成,具体地说,例如可以由聚酰胺系纤维、或聚烯烃系纤维等构成,但从耐电解液性良好、不产生成为自放电原因的氨来看,实际上最好仅由聚烯烃系纤维构成。这里,在聚烯烃系纤维中,纤维整体不仅是指仅由聚烯烃系树脂组成的纤维,还包含至少纤维表面由聚烯烃系树脂组成的纤维。即,对耐电解液性产生影响的部分是纤维表面。因此,例如,作为聚酰胺系树脂和聚烯烃系树脂组成的复合纤维,纤维表面仅聚烯烃系树脂所占有的纤维(纤维的两端面除外)就相当于所述聚烯烃系纤维。
作为该聚烯烃系树脂,例如可列举出聚乙烯系树脂(例如,超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、中密度均匀性、低密度均匀性、直链状低密度均匀性、或乙烯共聚物等)、聚丙烯系树脂(例如,聚丙烯、丙烯共聚物等)、或聚甲基戊烯系树脂(例如,聚甲基戊烯、或甲基戊烯共聚物等)。这些树脂中,聚丙烯系树脂和聚乙烯系树脂较好。
本发明的电池用隔板所用的非织造布最好包含杨氏模量为50cN/dtex以上的高弹性纤维。通过这样的高弹性纤维的弹性,在将隔板卷绕在极板组上时,由于通过极板来切断隔板,不易发生极板的毛刺穿透隔板而发生短路,所以可以制造可靠性高的电池,此外,即使在卷绕在极板组上后,由于保持适度的空隙,经过长时间也可以保持电解液,所以可以制造寿命长的电池。
在本说明书中,‘杨氏模量’指从根据JIS L 1015:1999,8.11项中规定的方法测定的初始拉伸阻抗度中计算出的表观杨氏模量的值。初始拉伸阻抗度指通过定速拉伸形试验机测定的值。
此外,由于杨氏模量越高,越容易发挥上述的效果,所以杨氏模量为65cN/dtex以上较好,在80cN/dtex以上更好。
高弹性纤维的纤维径没有特别限定,但在增强非织造布的绝对强度,用作隔板的情况下,高弹性纤维的纤维径为12~35μm较好,为13~30μm更好,为13~25μm很好,以便没有极板的毛刺穿透、或因极板的边缘而被扯裂,没有耐贯通强度的偏差,不易短路。
如果这样的高弹性纤维在构成非织造布的纤维中含有5mass%以上的量,则容易发挥上述效果,而含有10mass%以上的量更好。另一方面,为了提高电解液的保持性,最好为98mass%以下的量,以便不减少含有的极细纤维的含量。
该高弹性纤维的材料没有特别限定,例如,可以由聚乙烯系树脂(例如,超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、乙烯聚合物等)、聚丙烯系树脂(例如,高结晶性聚丙烯、丙烯聚合物等)、聚甲基戊烯系树脂(例如,聚甲基戊烯、甲基戊烯聚合物等)构成。在这些材料中,最好由超高分子量聚乙烯或高结晶性聚丙烯组成。
本发明所用的高弹性纤维可以由上述的树脂成分单独构成,也可以将两种以上的树脂成分混合或复合。两种以上的树脂或混合或复合的高弹性树脂的横截面形状例如可以是芯鞘型、偏芯型、或海岛型。这样,如果将两种以上的树脂成分进行混合或复合,则高弹性纤维可以通过构成纤维表面的树脂成分来进行熔合。
本发明的电池用隔板所用的非织造布包含纤维径为4μm以下(更好为3μm以下,最好为2μm以下)的极细纤维。因此,如后述,平均面密度的纤维的外表总表面积扩大,尽管较薄,但可以提供电解液的保持性优良的隔板。
本发明的电池用隔板所用的非织造布中包含的极细纤维最好是各个纤维径分布在窄范围内,是各极细纤维的纤维径大致相同的纤维。如果各极细纤维的纤维径大致相同,则通过极细纤维形成均匀的孔径的孔和均匀的内部空间,电解液的分布变得均匀。具体地说,极细纤维的纤维径分布的标准差值(σ)除以极细纤维的纤维径的平均值(d)所得的值(σ/d)在0.2以下(在0.18以下更好)较好。在极细纤维的纤维径完全相同的情况下,由于标准差(σ)为0,所以所述值(σ/d)的下限值是0。
所述的‘极细纤维的纤维径的平均值(d)’是拍摄非织造布试样的电子显微镜照片,在该电子显微镜照片中计测100根以上的极细纤维的纤维径,将该计测的纤维径进行平均所得的值。此外,极细纤维的‘标准差(σ)’从计测的n根(100根以上)的各个极细纤维的纤维径(x)中按照下式来计算。
标准差={(n∑x2-(∑x)2)/n(n-1)}1/2
这里,n意味着测定的极细纤维的根数,x意味着各个极细纤维的纤维径。
纤维径为4μm以下的极细纤维径在纤维分布的观点上由两种以上的组构成的情况下,对于各个极细纤维来说,最好上述关系成立。
为了能够形成具有均匀的孔径的孔和均匀的内部空间的非织造布,各极细纤维最好在其纤维轴方向上直径没有实质上的变化(即,实际上有相同的直径)。
这样,在各个极细纤维中沿纤维轴向直径实际上相同而没有变化的极细纤维,或在多个极细纤维之间具有大致相同的纤维径的极细纤维,例如可以用喷丝头在海成分中进行喷头限制来挤出岛成分的复合方法等的复合抽丝法,通过将所得的海岛型复合纤维的海成分除去来获得。不过,一般来说,所谓的混合抽丝法,即除去通过在混合构成岛成分的树脂和构成海成分的树脂后进行抽丝的方法所获得的海岛型纤维的海成分的方法,难以获得在各个极细纤维中沿纤维轴方向直径实际相同没有变化的极细纤维,或难以获得在多个极细纤维之间具有大致相同的纤维径的极细纤维。此外,即使熔化熔断(メルトプロ-)法,也难以获得在各个极细纤维中沿纤维轴方向直径实际相同没有变化的极细纤维,或难以获得在多个极细纤维之间具有大致相同的纤维径的极细纤维。
如果极细纤维的横截面形状为圆形,则能够进一步提高非织造布的质地。此外,如果存在极细纤维束(在形成包含分割性纤维的非织造布后容易通过将分割性纤维进行分割来形成),则由于非织造布的质地变差,所以最好不存在极细纤维束。
该极细纤维最好也由聚烯烃系树脂构成,例如,可以由聚乙烯系树脂(例如,超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、或乙烯聚合物等)、聚丙烯系树脂(例如,聚丙烯、或丙烯聚合物等)、或聚甲基戊烯系树脂(例如,聚甲基戊烯、或甲基戊烯聚合物等)构成,最好由聚丙烯系树脂或聚乙烯系树脂构成。
如果极细纤维包含与熔合有关的树脂成分(以下称为‘熔合成分’),极细纤维通过该熔合成分进行熔合,那么能够可靠地固定极细纤维,没有极细纤维的脱落或者毛刺直立,是合适的。
在使该极细纤维熔合的情况下,极细纤维可以仅由上述的聚丙烯系树脂组成的熔合成分来构成,也可以由熔合成分和具有熔点比该熔合成分的熔点高的成分(以下称为‘非熔合成分’)那样的两种以上的成分来构成。如果后者的极细纤维由熔合成分和非熔合成分那样的两种以上的成分构成,那么即使使熔合成分熔合,也可以通过非熔合成分来维持纤维形态,具有极细纤维原来的作用,由于不容易妨碍形成均匀的孔径的孔和均匀的内部空间,所以十分适合使用。
在极细纤维由两种以上的成分构成的情况下,熔合成分占据极细纤维表面的一部分或全部,最好是参与熔合。在该极细纤维是由两种以上的成分构成的复合纤维的情况下,其横截面形状例如是芯鞘型、偏芯型、或海岛型较好。为了使非熔合成分可以维持纤维形状,具有熔点比熔合成分的熔点高10℃以上的熔点较好,具有高20℃以上的熔点更好。
这样,在通过普通方法的复合抽丝法对海岛型复合纤维进行抽丝时,作为挤出岛成分的喷丝头,使用可以形成上述横截面形状(例如,芯鞘型、偏芯型、或海岛型)的喷丝头,抽丝海岛型纤维,或按照普通方法的复合抽丝法对海岛型复合纤维进行抽丝,将混合两种以上的树脂成分的树脂供给岛成分挤出用喷丝头来抽丝海岛型纤维,通过除去海成分可以获得由熔合成分和非熔合成分这样的两种以上的树脂组成的复合极细纤维。
本说明书中的‘熔点’指用差示扫描热量计以升温速度10℃/分产生从室温开始升温所得的熔解吸热曲线的极大值的温度。在极大值存在2个以上的情况下,以最高温的极大值作为熔点。
如果上述极细纤维在构成非织造布的纤维中含有2mass%以上的量,则容易发挥上述那样的效果,含有5mass%以上的量更好,而含有10mass%以上的量再更好。本发明的电池用隔板所用的非织造布可以仅由极细纤维组成,但由于通过包含上述的高弹性纤维能够保证适度的空隙,所以极细纤维的含量在95mass%以下较好。
极细纤维在非织造布的制造工序中最好是自由度高的短纤维(纤维长度在30mm以下),以便容易均匀分散,如果在截断极细纤维或海岛型复合纤维时极细纤维彼此或岛成分彼此压接,则由于成为与原纤维化的纤维相同的状态,所以最好使用在截断时极细纤维彼此或岛成分彼此不易压接的极细纤维或海岛型纤维。
作为这样不易压接的极细纤维或海岛型复合纤维(岛成分)的材料,例如,可以使用高结晶性的树脂。具体地说,使用聚甲基戊烯、或熔点在166℃以上(最好在168℃以上)的聚丙烯。
本发明的电池用隔板所用的非织造布还可以包含熔合纤维。通过包含这样的熔合纤维,可以提高非织造布的强度。
该熔合纤维的熔合成分最好具有对熔合纤维以外的纤维(例如,高弹性纤维和/或极细纤维等)不产生不良影响的熔点。例如,作为熔合纤维以外的纤维,如果在包含由聚丙烯系树脂单独组成的高弹性纤维和由聚丙烯系树脂单独组成的极细纤维的情况下,作为熔合纤维的熔合成分,最好包含聚乙烯系树脂(例如,超高分子量聚乙烯、高密度聚乙烯、低密度聚乙烯、直链状低密度聚乙烯、或乙烯聚合物等),作为熔合纤维以外的纤维,在包含由超高分子量聚乙烯单独组成的高弹性纤维和由聚丙烯系树脂单独组成的极细纤维的情况下,作为熔合纤维的熔合成分,最好包含聚乙烯(例如,高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、或直链状低密度聚乙烯等)或乙烯共聚物等。
本发明的电池用隔板所用的非织造布包含极细纤维、高弹性纤维和熔合纤维,在构成该极细纤维和高弹性纤维的表面的树脂由聚丙烯系树脂组成的情况下,作为熔合树脂,通过使用包含聚丙烯系共聚物(例如,乙烯-丁烯-丙烯共聚物、乙烯-丁二烯-丙烯共聚物、或乙烯-丙烯共聚物等)作为熔合成分的熔合纤维,可以制造纤维之间的熔合力强、机械强度优良(即,包括不易被极板切断,毛刺难以刺透的强度)、耐热性更良好的非织造布。
该熔合纤维仅由熔合成分构成也可以,除了熔合成分以外,包含比熔合成分熔点高的非熔合成分也可以。如果熔合纤维是由后者那样的熔合成分和非熔合成分构成的复合纤维,则可以进一步提高非织造布的强度。作为该复合纤维的横截面形状,例如可以是芯鞘型、偏芯型、或海岛型。而非熔合成分由具有熔点比熔合成分的熔点高10℃以上的树脂组成较好,由具有熔点比熔合成分的熔点高20℃以上的树脂组成更好。
这样的熔合纤维在构成非织造布的纤维中含有20mass%以上的量较好,以便能够提高非织造布的强度,而含有40mass%以上的量更好。另一方面,根据与上述的极细纤维的关系,在98mass%以下的量较好。
如上所述,本发明的电池用隔板所用的非织造布可以仅由纤维径4μm以下的极细纤维组成。此外,所述非织造布也可以由极细纤维和高弹性纤维的组合、极细纤维和熔合纤维的组合、或极细纤维和高弹性纤维及熔合纤维的组合来构成。而且,除了极细纤维、高弹性纤维和熔合纤维以外,在这些纤维中任一个的定义中也可以包含不适合的普通纤维。这样的普通纤维是纤维径超过4μm、杨氏模量低于50cN/dtex、并且不含有熔合成分的纤维(例如,普通聚丙烯纤维),对于本发明的电池用隔板所用的非织造布的整个质量来说,可以按93mass%以下(最好在60mass%以下)的量存在。
在本发明的电池用隔板所用的非织造布由极细纤维和高弹性纤维组合构成的情况下,基于它们的质量的配合比例(极细纤维∶熔合纤维)没有特别限定,例如可以是50~90∶50~10,60~80∶40~20更好,65~80∶35~20最好。
在本发明的电池用隔板所用的非织造布由极细纤维和熔合纤维组合构成的情况下,基于它们的质量的配合比例(极细纤维∶高弹性纤维)没有特别限定,例如可以是10~80∶90~20,10~50∶90~50更好,10~30∶90~70最好。
在本发明的电池用隔板所用的非织造布由极细纤维和高弹性纤维及熔合纤维组合构成的情况下,基于它们的质量的配合比例(极细纤维∶高弹性纤维∶熔合纤维)没有特别限定,例如可以是10~40∶15~40∶20~75,10~40∶20~40∶20~70更好,10~30∶20~35∶40~65最好。
在本发明的电池用隔板所用的非织造布包含极细纤维和高弹性纤维的情况下,高弹性纤维的平均纤维径为极细纤维的平均纤维径的5倍以上较好,6倍以上更好,6.5倍以上最好。在包含极细纤维和高弹性纤维的非织造布中,粗的高弹性纤维形成骨架,在该骨架间容易成为存在细的极细纤维的状态。如果高弹性纤维的纤维径是极细纤维的纤维径的5倍以上,根据高弹性纤维的高弹性,由于将非织造布的空间高效率地保持,所以使加压时的孔隙率提高,从而提高保液性。
通过高弹性纤维的平均纤维长度为极细纤维的平均纤维长度的2.5倍以上(3倍以上较好,4倍以上更好,5倍以上很好)也可以获得上述相同的效果。而且,在高弹性纤维的平均纤维径在10μm以上的情况下,通过非织造布中占有的高弹性纤维的质量比率为极细纤维的质量比率的1~2.5倍,也可以获得与上述相同的效果。
在本发明的电池用隔板所用的非织造布中,如果构成非织造布的纤维的纤维表面都由丙烯系树脂组成,则可以制造纤维之间的熔合力强、机械强度优良(即,不易被极板切断,包括毛刺不易穿透的强度)、耐热性更良好的非织造布。而且,如果构成非织造布的纤维的熔合成分都由乙烯树脂组成,则可以制造纤维之间的熔合力强、机械强度优良(即,不易被极板切断,包括毛刺不易穿透的强度)、耐热性更良好的非织造布。
构成本发明的电池用隔板所用的非织造布的纤维(例如,高弹性纤维、极细纤维、熔合纤维、或普通纤维等)可以处于未拉伸状态,但为了在机械强度上优良,处于拉伸状态较好。
构成本发明的电池用隔板所用的非织造布的纤维(例如,高弹性纤维、极细纤维、熔合纤维、或普通纤维等)的纤维长度没有特别限定,但因为纤维长度越短纤维的自由度越高,可以在非织造布的制造工序中均匀地分散,纤维长度为0.5~30mm较好。更好是使用切断为1~20mm的纤维。本说明书中的纤维长度指通过JIS L 1015(化学纤维分级试验法)B法(校正分级图形法)获得的长度。而平均纤维长度是100根纤维的平均值。
本发明的电池用隔板所用的非织造布的平均面密度的纤维的外表总表面积在20m2以上。因此,电解液的保持性良好,即使隔板的厚度在0.1mm以下,经过长时间也可以保持电解液。表观总表面积在22m2以上较好,在25m2以上更好。
这里,‘面密度’指根据J IS P 8124(纸和板纸-张重测定法)中规定的方法获得的张重,单位面密度的纤维的表观总表面积’指上述面密度中存在的纤维的纤维之间为固定前的状态时的纤维表面积(除了纤维的横截面积以外)之和。例如,在面密度为40g/m2、极细纤维为20mass%、熔合纤维为80mass%组成的情况下,指极细纤维8g(=40×0.2)的表面积(除了纤维的横截面积以外)和熔合纤维32g(=40×0.8)的表面积(除了纤维的横截面积以外)的总和。在非织造布包含熔合纤维的情况下,熔合纤维处于熔合的状态,但根据熔合前的熔合纤维的表面积(除了纤维的横截面积以外)来计算外表总表面积。此外,纤维的表面积可以根据纤维径、面密度、构成比、以及纤度来计算,熔合前的熔合纤维的表面积可以利用作为纤维径的未熔合处的纤维径来计算。
构成本发明的隔板的非织造布的厚度在0.1mm以下。由于这样薄,所以可以对应于电池的高容量化。厚度的下限在将非织造布用作隔板的情况下,只要能满足电极的极板间的隔离性和电解液的保持性,没有特别限定,但如果比0.005mm薄,由于存在微小电流流过,或电解液的保持性差的倾向,所以在约0.005mm以上较好,在约0.01mm以上更好。在本说明书中,‘厚度’用JIS B 7502:1994中规定的外侧测微计(0~25mm)按照JIS C2111 5.1(1)的测定法随机选择10点测定的平均值。
构成本发明的隔板的非织造布最好将纤维之间实质上通过纤维的熔合来固定。这样,如果仅通过纤维的熔合来进行固定,由于可以使纤维的配置不杂乱来进行固定,所以可以制造质地优良、不易发生短路、并且电解液均匀分布、内部电阻低的隔板。例如,如果在熔合以外通过络合来使纤维之间固定,则通过用于使纤维之间络合的作用(例如,水流等流体流,或针穿刺等),形成从非织造布的表面向里面的通孔而有容易发生短路的倾向,但如果仅通过熔合来固定,则由于熔合时纤维的配置不杂乱,所以不易发生短路。
在制造非织造布时,即使不实施络合处理纤维彼此也可能缠绕在一起。例如,通过卡片机来形成纤维网,或即使在通过湿式法来形成纤维网的情况下,纤维网也可以保持该形态。该情况表示或多或少的纤维之间为络合的状态。但是,该络合如上述的水流络合或针穿刺那样,由于不是使纤维的配置杂乱的络合,所以在本说明书中,实际上不看作络合。于是,‘实质上仅有纤维的熔合’指形成了纤维网后的纤维之间的固定仅通过熔合来进行的状态。该状态从另一方面来看,是构成非织造布的纤维(极细纤维,与例如,高弹性纤维、熔合纤维、和/或普通纤维等)实际上为两维配置的状态。
本发明的电池用隔板所用的非织造布的质地指数的值在0.15以内,由于质地良好,所以不易发生短路,并且可以均匀地保持电解液。质地指数在0.10以下更好。
该‘质地指数’指由(日本)特开2001-50902号公报中所披露的方法、即如下获得的值。
(1)从光源对被测定物(非织造布试验材料)照射光,在照射的光中,在被测定物的规定区域中通过受光元件对反射光进行受光来取得辉度信息。
(2)将被测定物的规定区域分割为图象尺寸为3mm见方、6mm见方、12mm见方、24mm见方,取得4个分割形式。
(3)根据亮度信息来计算在每个得到的各分割形式中各等分割的区域的辉度值。
(4)根据各区域的亮度值来计算每个分割形式的平均辉度(X)。
(5)求出各分割形式的标准差(σ)。
(6)由下式计算出各分割形式的变动系数(CV)。
变动系数(CV)=(σ/X)×100
这里,σ表示各分割形式的标准差,X表示各分割形式的平均辉度。
(7)将以各图象尺寸的对数为X坐标、以对应该图象尺寸的变动系数为Y坐标的所获得的坐标组通过最小二乘法进行一次直线回归,计算其斜率,该斜率的绝对值为质地指数。
在本发明的电池用隔板所用的非织造布中,如果非织造布的孔的最大孔径为40μm以下,则质地均匀,此外,即使所述非织造布组成隔板被强压迫在极板上,也难以使脱落的电池的活性物质粉末侵入到隔板的内部空隙,不易发生短路。非织造布的孔的最大孔径在35μm以下较好,在30μm以下更好。在本说明书中,非织造布的孔的‘最大孔径’指用辐射热测量计(Coulter公司制)按照起泡测点法来测定所得的值。
在本发明的电池用隔板所用的非织造布中,非织造布的孔的最大孔径在平均流量孔径的2倍以下(1.9倍以下更好)较好。在这样的范围内,作为孔径分布窄、可以均匀分散电解液的结果,可以制造内部电阻低的电池。理想上,有非织造布的孔的最大孔径为平均流量孔径的1倍情况,即所有孔径为相同大小的情况。
在本说明书中,‘平均流量孔径’指通过由ASTM-F316规定的方法所得到的值,例如是用辐射热测量计(Coulter公司制)按照平均流量点法测定的值。
此外,本发明的电池用隔板所用的非织造布的孔隙率最好为45~65%,以便降低内部电阻低、提高保液率,孔隙率为50~60%更好。
该‘孔隙率(P)’指根据下式获得的值。
孔隙率(P)={1-W/(T×d)}×100
这里,W指面密度(g/m2),T指非织造布(隔板)的厚度(μm),d指构成非织造布(隔板)的树脂(例如,纤维)的密度(g/cm3)。在构成树脂有两种以上的情况下,构成树脂的密度指各构成树脂的质量平均值。例如,在密度d1的树脂A为a(mass%),而密度d2的树脂B为b(mass%)的情况下,构成树脂的密度(d)指通过下式获得的值。
密度(d)=d1×a/100+d2×b/100
而且,如果本发明的电池用隔板所用的非织造布的至少一个方向的拉伸强度为20N/5cm宽度以上,则在作为隔板使用的情况下可以形成没有断裂的极板组,可以制造成品率高的电池。拉伸强度在30N/5cm宽度以上更好,最好在40N/5cm宽度以上。
该‘拉伸强度’指将以宽度5cm截断的非织造布试验材料(隔板试验材料)固定在拉伸强度试验机(Orientec制、Tensilon UTM-III-100)的卡盘间(卡盘间距离=10cm),以拉伸速度300mm/min来拉伸试验材料使试验材料断裂所需的力。
本发明的电池用隔板所用的非织造布的针式耐贯通力在500gf以上就可以。如果针式耐贯通力低于500gf,在用作隔板的情况下,因极板的毛刺等使构成隔板的纤维更容易穿过,在形成极板组时,存在容易短路的倾向。针式耐贯通力在600gf以上较好,在700gf以上更好。
该针式耐贯通力指根据以下测定步骤所得的值。
在具有圆筒状通孔(内径=11mm)的支撑台上装载一片非织造布试验材料,使其覆盖圆筒状通孔,再在非织造布试验材料上装载具有圆筒状通孔(内径=11mm)的固定材料,使得固定材料的中心与所述支撑台的圆筒状通孔的中心一致以固定非织造布试验材料,然后将便携式压缩试验机(カト一テツク制、KES-G5)上安装的针(前端部中的曲率半径=0.5mm、直径=1mm、从模具的突出长度=2cm)以0.01cm/s的速度垂直地刺入该非织造布试验材料,测定将针穿过非织造布试验材料时所需要的力,将该力作为针式耐贯通力。
本发明的电池用隔板所用的非织造布的每单位面密度的平均针式耐贯通力在14gf以上较好,在15gf以上更好,在16gf以上很好,在18gf以上最好。如果没有通孔,并且纤维均匀分散,质地优良,则每单位面密度的平均针式耐贯通力的值升高。平均针式耐贯通力是对非织造布试验材料的30个地方进行针式耐贯通力测定所得的值进行平均的值,每单位面密度的平均针式耐贯通力指平均针式耐贯通力除以面密度(g/m2)所得的值。
本发明的电池用隔板所用的非织造布的面密度为5~55g/m2较好,为10~40g/m2更好。
在构成本发明的电池用隔板所用的非织造布的纤维表面上,为了赋予或提高与电解液的亲和性,最好导入氧和/或含有硫的官能基(例如,磺酸基、磺酸根、硫代萤石基、羟基、羧基、或羰基等),或将亲水性单体进行接枝聚合,或赋予表面活性剂,或赋予亲水性树脂。
本发明的电池用隔板所用的非织造布,例如适合用作碱锰电池、汞电池、氧化银电池、或空气电池等一次电池的隔板,或用作镍-镉电池、银-锌电池、银-镉电池、镍-锌电池、镍-氢电池或铅蓄电池等二次电池的隔板,特别适合用作镍-镉电池、镍-氢电池或铅蓄电池的隔板。
本发明的电池用隔板所用的非织造布例如可以如下制造。
首先,假设非织造布的面密度(g/m2)。接着,根据假设的面密度来考虑纤维的配合,使得单位面密度的纤维的表观总表面积在20m2/m2以上。一般来说,如果包含较多的极细纤维,则容易满足上述条件。作为纤维,如果使用不进行原纤维化的纤维,则容易制造质地均匀、能够平衡良好地保持电解液的隔板。此外,最好实际上仅选择耐电解液良好的聚烯烃系纤维。最好选择上述的高弹性纤维、极细纤维、以及熔合纤维。
接着,由上述选定的纤维来形成纤维网。该纤维网的形成方法没有特别限定,可以由干式法(例如,卡片法、无接触法、纺粘型无纺织物法、或熔化熔断法等)或湿式法来形成。在这些方法中,最好是将纤维均匀分散,容易均匀地保持电解液,容易制造非织造布的湿式法。作为该湿式洗,可以由以往公知的方法,例如水平长网方式、倾斜布线型短网方式、圆网方式、或长网-圆网联合方式来形成。
接着,使构成该纤维网的纤维之间固定,可以获得本发明的电池用隔板所用的非织造布。该纤维之间的固定最好仅通过熔合来实施。这样,如果仅通过熔合来固定,则由于纤维的配置不乱,所以质地优良,不易发生短路,而且电解液可以均匀地分布,容易制造使内部电阻更低的隔板。因此,作为构成纤维网的纤维,最好包含熔合纤维。
该纤维网的熔合方法可以在无压下进行,也可以在加压下进行,或在无压下熔解熔合成分后进行加压(最好直接加压)。加热温度无论在哪种情况下最好都在从熔合纤维的熔合成分的软化温度至比熔点高30℃的范围内,加压情况下的压力最好适当调节,以使获得的非织造布的孔隙率为45~65%、至少一个方向的拉伸强度为20N/5cm宽度以上。
本说明书中的‘软化温度’指用差示热量计以升温速度10℃/分所得从室温开始升温所得的熔解吸热曲线的开始点的温度。
由于本发明的电池用隔板中所用的非织造布通过厚度薄而可以对应于电池的高容量,所以在熔合后的纤维网的厚度超过0.1mm的情况下,例如,通过从一对辊间通过等方法,可以将厚度调节到0.1mm以下。
质地指数为0.15以下的非织造布、最大孔径为40μm以下的非织造布、和/或最大孔径为平均流量孔径的2倍以下的非织造布可以使用不原纤维化的纤维、或使用纤维横截面形状为圆形的极细纤维、或使用纤维长度为1~20mm左右的短纤维,通过湿式法来形成纤维网,或单独或组合使用仅通过熔合使纤维之间固定(不实施络合处理)等方法来制造。
孔隙率为45~65%的非织造布可以通过减少极细纤维的使用量,或减少使用的全纤维量,单独或组合使用调整熔合情况下的压力以便加厚厚度等方法来制造。
至少一个方向上的拉伸强度为20N/5cm宽度以上的非织造布可以单独或组合使用通过调节捞取纤维的抄网的移动速度和浆料流量,使纤维的取向成为接近一个方向的状态,提高熔合的程度,或增长纤维长度等方法来制造。
针式耐贯通力为500gf以上的非织造布、或每单位面密度的平均针式耐贯通力为14gf以上的非织造布可以通过单独或组合使用利用杨氏模量大的高弹性纤维,增多高弹性纤维量,均匀地分散高弹性纤维,由熔合纤维进行牢固地熔合,在使熔合纤维熔融后直接加压进行熔合等方法来制造。
这样制造的非织造布实际上为一层结构,平均面密度的纤维的外表总表面积在20m2/m2以上,并且厚度在0.1mm以下,所以如果将其用作隔板,可以将电解液均匀地保持在整个隔板上,可以制造内部电阻低、高容量的电池,此外,可以确保电解液的保持性(特别是长期间的电解液保持性),可以制造寿命长的电池。
本发明的电池隔板所用的非织造布最好实际上仅由聚烯烃系纤维构成,以便耐电解液性良好,为了提高电解液的保持性,最好实施亲水处理。作为该亲水处理,例如,可以是磺化处理、氟气处理、乙烯单体的接枝聚合处理、表面活性剂处理、放电处理或赋予亲水性树脂处理等。
作为磺化处理,没有特别限定,例如,可以是在发烟硫酸、硫酸、三氧化硫、氯磺酸、或磺酰氯组成的溶液中浸渍上述非织造布来导入磺酸基的方法、在存在一氧化硫气体、二氧化硫气体或三氧化硫气体等下进行放电而在非织造布上导入磺酸基的方法等。
对于氟气处理来说,也没有特别限定,例如,可以在用惰性气体(例如,氮气、氩气等)来稀释的氟气与从氧气、二氧化碳气体及二氧化硫气体等中选出至少一种气体的混合气体中,通过使非织造布暴露其中,可以将非织造布的纤维表面亲水化。在非织造布上预先附着二氧化硫气体后,如果与氟气接触,则可以更有效地赋予持久的亲水性。
作为乙烯单体的接枝聚合,作为乙烯单体,例如,可以使用丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基吡啶、乙烯吡咯烷酮、或苯乙烯。在将苯乙烯接枝聚合的情况下,为了赋予与电解液的亲和性,最好进行磺化。其中,最好使用丙烯酸,以便与电解液的亲和性良好。
作为这些乙烯单体的聚合方法,例如有在包含乙烯单体和聚合引发剂的溶液中浸渍非织造布并加热的方法、在将乙烯单体涂敷在非织造布上后照射射线的方法、在对非织造布照射放射线后与乙烯单体接触的方法、在非织造布中浸透包含增敏剂的乙烯单体溶液后照射紫外线的方法等。在使乙烯单体溶液和非织造布接触前,如果通过紫外线照射、电晕放电、或等离子体放电等对非织造布表面进行改性处理,那么由于与乙烯单体溶液的亲和性提高,所以可以高效率地进行接枝聚合。
作为表面活性剂处理,例如可以在阴离子系表面活性剂(例如,高级脂肪酸的碱金属盐、烷基磺酸盐、或磺基琥珀酸酯盐等)、或非离子系表面活性剂(例如,聚氧乙烯烷基醚、或聚氧乙烯烷基苯基醚)的溶液中浸渍非织造布,或可以将该溶液涂敷或散布附着在非织造布上。
作为放电处理,例如有电晕放电处理、等离子体处理、辉光放电处理、沿表面放电处理或电子射线处理等。在这些放电处理当中,如果在空气中的大气压下,在各自具有电介质的一对电极之间,以使两方的电介质可接触那样来配置非织造布,在这两电极间施加交流电压,利用在非织造布内部空隙产生放电的方法,那么不仅非织造布的外侧,而且构成非织造布内部的纤维表面都进行处理。因此,如果使用这样的方法处理的非织造布作为隔板,其内部的电解液的保持性良好。
作为亲水性树脂赋予处理,例如,可以附着羧甲基纤维素、聚乙烯醇、可交联的聚乙烯醇、或聚丙烯酸等亲水性树脂。这些亲水性树脂被溶解或分散在适当的溶剂中后,在该溶剂中浸渍非织造布,并且将该溶剂涂敷或散布在非织造布上,干燥,即可实现附着。亲水性树脂的附着量最好是隔板总体的0.3~5mass%,以便不损失通气性。
作为可交联的聚乙烯醇,例如是用感光性基来取代一部分羟基的聚乙烯醇,更具体地说,是用苯乙烯基吡啶鎓感光基团、苯乙烯基喹啉鎓感光基团、或苯乙烯苯并噻唑鎓感光基团取代的聚乙烯醇。该可交联的聚乙烯醇也与其他亲水性树脂同样粘附在非织造布上后,通过光照射来交联。用感光基团来取代这样的一部分羟基的聚乙烯醇耐碱性良好,而且包含很多可以与离子形成螯合物的羟基,在放电时和/或充电时,在极板上形成树枝状的金属析出前就与离子形成螯合物,不易发生电极间的短路,所以适合使用。
实施例
以下,通过实施例来具体地说明本发明,但本发明不限于这些实施例。
实施例1
作为海岛型复合纤维,准备在聚L乳酸(以下记为‘PLLA’)组成的海成分中,存在25个聚丙烯组成的岛成分,通过复合抽丝法制造的纤维(纤度=1.65dtex、纤维长度=2mm)。
接着,将该海岛型复合纤维在10mass%氢氧化钠水溶液组成的浴液(温度80℃)中浸渍30分钟,萃取除去作为海岛型复合纤维的海成分的PLLA,获得聚丙烯极细纤维(纤维径=2μm,ρ/d=0.083,熔点=172℃,纤维长度2mm,密度=0.91g/cm3,横截面形状=圆形)。该聚丙烯极细纤维不进行原纤维化而被拉伸,而且各纤维在纤维轴方向上实际上有相同的直径。
此外,作为熔合纤维,准备芯成分(非熔合成分)由聚丙烯(熔点=168℃、密度=0.91g/cm3)组成、鞘成分(熔合成分)为高密度聚乙烯(熔点=135℃、密度=0.96g/cm3)组成的芯鞘型复合纤维(纤度=0.8dtex、纤维长度=5mm、芯成分和鞘成分的质量比率为1∶1,不进行原纤维化而被延伸)。
而且,作为高弹性纤维,准备高结晶性聚丙烯组成的纤维(杨氏模量=90cN/detx、纤度=1.3dtex、纤维径=13.5μm、纤维长度=10mm、密度=0.91g/cm3、不进行原纤维化而被延伸)。
接着,将20mass%的上述聚丙烯极细纤维、50mass%的芯鞘型复合纤维、30mass%的聚丙烯高弹性纤维进行混合,由分散的浆液通过湿式法(水平长网方式)来形成纤维网。
接着,将该纤维网在温度设定为135℃的热风循环式烘箱中放置3分钟,实施纤维网的干燥和上述芯鞘型复合纤维的鞘成分(高密度聚乙烯)的热熔合,形成熔合非织造布。
接着,将该熔合非织造布在温度60℃的发烟硫酸溶液(15%SO3溶液)中浸渍2分钟后,进行充分水洗并进行干燥,获得在纤维表面上导入磺酸基的磺化非织造布。
接着,对该磺化非织造布实施压延处理,制造一层结构的隔板(面密度=40g/m2,厚度=0.10mm,表观总表面积=29.8m2/m2,纤维实际上二维地配置,不存在极细纤维束)。
实施例2
作为海岛型复合纤维,准备在PLLA组成的海成分中,聚丙烯和高密度聚乙烯混合状态下的岛成分存在25个,通过复合抽丝法获得的纤维(纤度=1.65dtex、纤维长度=2mm)。
接着,将该海岛型复合纤维在10mass%氢氧化钠水溶液组成的淋浴(温度80℃)中浸渍30分钟,萃取除去作为海岛型复合纤维的海成分的PLLA,获得聚丙烯-聚乙烯混合的极细纤维(高密度聚乙烯的熔点=135℃,纤维径=2μm,ρ/d=0.09,纤维长度2mm,聚丙烯的密度=0.91g/cm3,高密度聚乙烯的密度=0.96g/cm3,聚丙烯和高密度聚乙烯的混合比为1∶1,不进行原纤维化而被拉伸,纤维横截面形状=圆形,在纤维轴方向上实际上有相同的直径)。
此外,准备与实施例1相同的熔合纤维(芯鞘型复合纤维)和高弹性纤维。
接着,将20mass%的所述聚丙烯-高密度聚乙烯混合高弹性纤维、50mass%的芯鞘型复合纤维、以及30mass%的聚丙烯高弹性纤维进行混合,重复进行与实施例1完全相同的操作,熔合聚丙烯-高密度聚乙烯混合极细纤维的高密度聚乙烯成分和上述熔合纤维的熔合成分,在纤维表面上导入磺酸基,制造一层结构的隔板(面密度=40g/m2,厚度=0.10mm,表观总表面积=29.2m2/m2,纤维实际上二维地配置,不存在极细纤维束)。
实施例3
作为熔合纤维,除了使用芯成分(非熔合成分)由聚丙烯(熔点=161℃、密度=0.91g/cm3)组成、鞘成分(熔合成分)为乙烯-丁烯-丙烯共聚物(熔点=137℃、密度=0.92g/cm3)组成的芯鞘型复合纤维(纤度=0.8dtex、纤维长度=5mm、芯成分和鞘成分的质量比率为1∶1,不进行原纤维化而被拉伸),以及使热熔合在温度设定为140℃的热风循环式烘箱作用90秒以外,与实施例1完全相同,制造一层结构的隔板(面密度=40g/m2,厚度=0.10mm,表观总表面积=29.9m2/m2,纤维实际上二维地配置,不存在极细纤维束)。
比较例1
准备与实施例1相同的熔合纤维(芯鞘型复合纤维)和高弹性纤维。
接着,混合65mass%的所述芯鞘型复合纤维和35mass%的聚丙烯高弹性纤维,由分散的浆液通过湿式法(水平长网方式)来形成纤维网。
接着,将该纤维网在温度设定为135℃的热风循环式烘箱中放置3分钟,实施纤维网的干燥和所述芯鞘型复合纤维的鞘成分(高密度聚乙烯)的热熔融,形成熔合非织造布(面密度=32g/m2)。
另一方面,制备2片平均纤维直径为2μm、面密度为4g/m2的聚丙烯制熔化烧断非织造布。
接着,在所述熔合非织造布上层压1片所述熔化烧断非织造布后,通过从温度设定为135℃的热辊间通过,实施构成熔融非织造布的芯鞘型复合纤维的鞘成分(高密度聚乙烯)的热压接,形成单面熔合一体化非织造布。
接着,在所述单面熔合一体化非织造布的非熔合一体化的面上层压1片上述熔化烧断非织造布后,通过从温度设定为135℃的热辊间通过,实施构成熔融非织造布的芯鞘型复合纤维的鞘成分(高密度聚乙烯)的热压接,形成两面融合一体化非织造布。
接着,将该两面熔合一体化非织造布与实施例1同样,在纤维表面上导入磺酸基,实施压延处理,制造三层结构的隔板(面密度=40g/m2、厚度=0.10mm、表观总表面积=29.8m2/m2)。
比较例2
准备与实施例1相同的熔合纤维(芯鞘型复合纤维)和高弹性纤维。
接着,混合70mass%的所述芯鞘型复合纤维和30mass%的聚丙烯高弹性纤维,由分散的浆液通过湿式法(水平长网方式)来形成纤维网。
接着,将该纤维网在温度设定为135℃的热风循环式烘箱中放置3分钟,实施纤维网的干燥和所述芯鞘型复合纤维的鞘成分(高密度聚乙烯)的融化,形成熔合非织造布。
接着,将该熔合非织造布与实施例1同样,在纤维表面上导入磺酸基,实施压延处理,制造一层结构的隔板(面密度=40g/m2、厚度=0.10mm、表观总表面积=15.5m2/m2)。
物性评价
(A)质地指数的测定
按以下的顺序来测定各隔板的质地指数。
(1)从光源对被测定物(隔板试验材料)照射光,在照射的光中,在被测定物的规定区域中通过受光元件对反射光进行受光来取得亮度信息。
(2)将被测定物的规定区域分割为图象尺寸为3mm见方、6mm见方、12mm见方24mm见方,取得4种割形式。
(3)根据亮度信息来计算在每个得到的各分割形式中等分割的各区域的亮度值。
(4)根据各区域的亮度值来计算每个分割形式的平均亮度(X)。
(5)求出各分割图形的标准差(σ)。
(6)由下式计算出各分割图形的变动系数(CV)。
变动系数(CV)=(σ/X)×100
这里,σ表示各分割图形的标准差,X表示各分割图形的平均亮度。
(7)将以各图象尺寸的对数为X坐标、以对应该图象尺寸的变动系数为Y坐标的所获得的坐标组通过最小二乘法进行一次直线回归,计算其斜率,该斜率的绝对值为质地指数。质地指数的数字越小,意味着纤维均匀地分散。
其结果如表1所示。从表1可知,本发明的隔板的质地指数小于0.09,质地非常良好,所以可预测不易发生短路,能够均匀地保持电解液。
(B)最大孔径的测定
用辐射热测量计(Coulter公司社制)按照起泡测点法来测定各个隔板的最大孔径。该值如表1所示。从该表1可知,最大孔径为21μm以下非常小,质地均匀,此外,可预测能够抑制脱落的电池活性物质粉末向其他极的移动。
(C)比(最大孔径/平均流量孔径)测定
用辐射热测量计(Polometer、Coulter公司制)按平均流量测点来测定各个隔板的平均流量孔径。
接着,将由前项(B)得到的最大孔径除以平均流量孔径,计算出比(最大孔径/平均流量孔径)。该结果如表1所示。从表1可知,本发明的隔板的该比小于1.8,可以均匀地分散电解液,所以被预测为可以制造内部电阻低的电池。
(D)孔隙率的测定
首先,测定出各个隔板的面密度(W)和厚度(T)。
接着,根据各构成纤维的密度和质量比率来计算隔板构成纤维的密度(d)。
接着,由下面的公式来计算‘孔隙率P’。
孔隙率(P)={1-W/(T×d)}×100
其结果如表1所示。从表1可知,本发明的隔板的内部电阻和内压低,可预测为保液率高的隔板。
(E)长度方向的拉伸强度的测定
将以5cm宽度裁断的各隔板固定在拉伸强度试验机(Orientec制、TencilonUTM-III-100)的卡盘间(卡盘间距离=10cm),以拉伸速度300mm/min沿长度方向拉伸各隔板,测定使各隔板断裂所需要的力,该力为长度方向的拉伸强度。其结果如表1所示。从表1可知,本发明的隔板在形成极板组时没有断裂,可预测能够制造良品率高的电池。如果长度方向的拉伸强度在20N/5cm宽度以上,则形成极板组时不易断裂。
(F)针式耐贯通力
在具有圆筒状通孔(内径=11mm)的支撑台上各安放1片隔板,以覆盖圆筒状通孔,在各隔板上安放具有圆筒状通孔(内径=11mm)的固定材料,使得固定材料的中心与所述支撑台的圆筒状通孔的中心一致,并固定各隔板后,将便携式压缩试验机(カト一テツク制、KES-G5)上安装的针(前端部中的曲率半径=0.5mm、直径=1mm、从模具的突出长度=2cm)以0.01cm/s的速度垂直地刺入该隔板,测定将针穿过时所需要的力,将该力作为针式贯通力。其结果如表1所示。从表1可知,本发明的隔板在形成极板时,可预测通过极板的毛刺等更难以穿入构成隔板的纤维。
将上述的针式贯通力在各隔板的30处进行测定所得的值进行平均所得的值作为‘平均针式耐贯通力’,将这样得到的‘平均针式耐贯通力’用面密度(g/m2)相除所得的值作为‘每单位面密度的平均针式耐贯通力’,其测定结果也示于表1。该值越高意味着没有通孔,纤维均匀地分散的质地优良。
(G)电阻的测定
切断各个隔板而形成35mm见方的试验片。
接着,使各试验片吸收与各试验片质量相同质量的比重1.3(20℃)的氢氧化钾水溶液后,用35mm见方的镍板来夹置,测定5kgf负荷时的电阻。其结果如表1所示。从该表1可知,本发明的隔板电阻低,可以对应于高容量的电池。
(H)加压保液率的测定
将以直径30mm裁断的各隔板分别在温度20℃、相对湿度65%的状态下达到水分平衡后测定质量(M0)。
接着,为了在氢氧化钾水溶液中置换隔板中的空气,在比重1.3(20℃)的氢氧化钾水溶液中浸渍1小时,并保持氢氧化钾水溶液。
接着,用上下各3张滤纸(直径=30mm)夹置该隔板,通过加压泵以5.7MPa的压力作用30秒后,测定隔板的质量(M1)。
接着,根据下式求出加压保液率。
加压保液率(%)={(M1-M0)/M0}×100
该测定对一个隔板进行4次,将其平均作为加压保液率。其结果如表1所示。从表1可知,本发明的隔板的电解液的保持性也优良,所以可推测能够制造寿命长的电池。
表1
实施例1 | 实施例2 | 实施例3 | 比较例1 | 比较例2 | |
面密度(g/m2) | 40 | 40 | 40 | 40 | 40 |
厚度(mm) | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 | 0.1 |
表观总表面积(m2) | 29.8 | 29.2 | 29.9 | 29.8 | 15.5 |
质地指数 | 0.08 | 0.09 | 0.08 | 0.12 | 0.14 |
最大孔径(μm) | 20.5 | 21.0 | 20.5 | 26.9 | 47.1 |
比(注1) | 1.7 | 1.8 | 1.7 | 2.0 | 2.2 |
孔隙率(%) | 56.8 | 56.8 | 56.3 | 56.8 | 56.8 |
拉伸强度(N/5cm宽度) | 73 | 82 | 100 | 96 | 102 |
耐贯通力(注2)(gf) | 760(19) | 772(19.3) | 840(21) | 525(13.1) | 552(13.8) |
电阻(Ω) | 0.20 | 0.23 | 0.20 | 0.61 | 0.26 |
加压保液率(%) | 10.9 | 9.8 | 11.0 | 8.9 | 6.5 |
(注1):比=(最大孔径)/(平均流量孔径)
(注2):括号内为平均单位面积的平均针式耐贯通力
由于本发明的碱电池用隔板实际上由一层结构组成,所以可以将电解液均匀地保持在整个隔板上,可以制造内部电阻低、高容量的电池。此外,即使厚度薄到0.1mm以下,但通过使单位面密度的纤维的外表总表面积为20m2/m2以上,从而确保电解液的保持性(特别是长期间的保持性),可以制造寿命长的电池。
以上,以特定的形态说明了本发明,但对本领域的技术人员来说明显的变形或改良包括在本发明的范围内。
Claims (13)
1.一种电池用隔板,其特征在于,实际上仅由非原纤维化的聚烯烃系纤维构成,而且实际上是由一层结构的非织造布作为实际的电池用隔板,所述非织造布的平均面密度中的纤维的外表总表面积为20m2以上,所述非织造布的厚度为0.1mm以下,所述非织造布的质地指数为0.15以下,而且所述非织造布包含纤维直径为4μm以下的极细纤维,所述极细纤维是除去由复合抽丝法获得的海岛型复合纤维的海成分而由残留的岛成分组成的极细纤维。
2.如权利要求1所述的电池用隔板,其特征在于,所述非织造布包含杨氏模量在50cN/dtex以上的高弹性纤维。
3.如权利要求1所述的电池用隔板,其特征在于,所述非织造布包含熔合纤维。
4.如权利要求1所述的电池用隔板,其特征在于,所述非织造布包含极细纤维、高弹性纤维和熔合纤维。
5.如权利要求4所述的电池用隔板,其特征在于,基于极细纤维、高弹性纤维和熔合纤维的质量的掺合比例(极细纤维∶高弹性纤维∶熔合纤维)是10~40∶15~40∶20~75。
6.如权利要求2、4或5所述的电池用隔板,其特征在于,所述高弹性纤维的平均纤维直径是极细纤维的平均纤维直径的5倍以上。
7.如权利要求2、4或5所述电池用隔板,其特征在于,所述高弹性纤维的平均纤维长度是极细纤维的平均纤维长度的2.5倍以上。
8.如权利要求1所述的电池用隔板,其特征在于,构成所述非织造布的纤维之间实际上仅通过纤维的熔合来固定。
9.如权利要求1所述的电池用隔板,其特征在于,所述非织造布的孔的最大孔径为40μm以下。
10.如权利要求1所述的电池用隔板,其特征在于,所述非织造布的孔隙率为45%~65%。
11.如权利要求1所述的电池用隔板,其特征在于,所述非织造布的至少一个方向上的拉伸强度为20N/5cm幅以上。
12.如权利要求1所述的电池用隔板,其特征在于,对非织造布实施从磺化处理、氟气处理、乙烯单体的移植处理、以及放电处理组成的组中选出的亲水处理。
13.如权利要求1所述的电池用隔板,其特征在于,构成非织造布的纤维表面都由丙烯系树脂构成。
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Legal Events
Date | Code | Title | Description |
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C06 | Publication | ||
PB01 | Publication | ||
C10 | Entry into substantive examination | ||
SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
C14 | Grant of patent or utility model | ||
GR01 | Patent grant | ||
CX01 | Expiry of patent term |
Granted publication date: 20061220 |
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CX01 | Expiry of patent term |