JP2001023599A - Battery separator and battery - Google Patents

Battery separator and battery

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JP2001023599A
JP2001023599A JP11197210A JP19721099A JP2001023599A JP 2001023599 A JP2001023599 A JP 2001023599A JP 11197210 A JP11197210 A JP 11197210A JP 19721099 A JP19721099 A JP 19721099A JP 2001023599 A JP2001023599 A JP 2001023599A
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JP
Japan
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epoxy
mol
battery
weight
structural unit
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Pending
Application number
JP11197210A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshiaki Taniguchi
敏昭 谷口
Masahito Tanaka
雅人 田中
Shigekazu Nakano
繁一 中野
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New Oji Paper Co Ltd
Original Assignee
Oji Paper Co Ltd
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Publication date
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide superior affinity to electrolytic solution and suppress lowering of the battery performance when used for a long time by impregnating a specific ratio of epoxy denaturated polyvinyl alcohol composed of epoxy group containing vinyl alcohol and vinylester, and polyethylene glycol group containing the respective elements to a base material mainly composed of polyolefin resin. SOLUTION: Among base materials are unwoven and woven fabrics such as span bond mainly composed of fibers such as polypropylene. Epoxy group containing vinyl alcohol impregnated therein includes elements expressed by formula I-IV (where, R1-R4 and R6 are H or alkyl group, R5 is alkyl group, n1 and n2 are 1 and 2, and n3 is 4-50) respectively containing 0.01-10 mol%, 70-99.98 mol%, 0-29 mol%, and 0.01-10 mol%. The impregnation ratio of the epoxy group containing vinyl alcohol to the base material 100 pts.wt. is 1-20 pts.wt. It can be industrially manufactured at low cost.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、ニッケルカドミウム電
池、ニッケル水素電池、ニッケル亜鉛電池などのアルカ
リ二次電池用セパレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a separator for an alkaline secondary battery such as a nickel cadmium battery, a nickel hydride battery and a nickel zinc battery.

【0002】[0002]

【従来の技術】現在各種の一次電池や二次電池、さらに
は燃料電池がポータブル機器、移動用、据置用、予備用
さらには独立電源などに利用されている。これらの電池
を構成要素に分けると、大部分の電池は、正極、負極、
電解質、セパレータ、容器などから成り立っている。電
池の特性を優れたものにするために電極の果たす役割が
大きいことは勿論であり、正極、負極の改良が必要であ
ることはもちろん、セパレータの役割が大切であること
も見過すことはできない。
2. Description of the Related Art At present, various types of primary batteries, secondary batteries, and fuel cells are used for portable devices, mobile devices, stationary devices, spare devices, and independent power sources. When these batteries are broken down into components, most batteries have a positive electrode, a negative electrode,
It consists of electrolytes, separators, containers and the like. Of course, the role played by the electrodes is great in order to improve the characteristics of the battery, and it is necessary to improve the positive electrode and the negative electrode, as well as the importance of the separator. .

【0003】電池におけるセパレータの重要な役割と
は、第一には正極と負極を隔離して電気的な短絡を防止
することであり、第二に電解液中のイオン通過を妨げな
いことである。本発明の対象とするアルカリ二次電池で
は、電解液が強アルカリであることから、耐アルカリ性
のある素材でなければならない。そこで耐アルカリ性と
親水性があるポリアミドから成る不織布や織布が最もよ
く用いられているが、ポリアミドは、常温での耐アルカ
リ性はあるものの、高温および長期にわたる耐アルカリ
性は劣っているために長期使用がなされる二次電池にお
いては、強度の低下による短絡が発生することがあり、
その対策が求められていた。もちろん天然繊維、セルロ
ース系ではこのような傾向はさらに顕著である。
[0003] The important role of the separator in the battery is to firstly separate the positive electrode and the negative electrode to prevent an electrical short circuit, and secondly to prevent the passage of ions in the electrolyte. . In the alkaline secondary battery targeted by the present invention, since the electrolyte is a strong alkali, it must be a material having alkali resistance. For this reason, nonwoven fabrics and woven fabrics made of polyamide with alkali resistance and hydrophilicity are most often used.However, polyamide has alkali resistance at room temperature, but is inferior in alkali resistance at high temperatures and for a long period of time. In the secondary battery is performed, a short circuit may occur due to a decrease in strength,
The measures were required. Of course, such a tendency is more remarkable in natural fibers and cellulosics.

【0004】そこで、ポリアミドより更に耐アルカリ性
のあるオレフィン系樹脂、特にポリエチレンやポリプロ
ピレンを材料とする不織布や織布の検討がなされてい
る。これらのセパレータは高温度のもとや長期にわたる
使用でも強度が低下せず、電池の長寿命化のためのセパ
レータとしては好ましいといえる。ところが、これらポ
リエチレンやポリプロピレン製のセパレータは、アルカ
リ電解液との親和性が極端に悪く、またその保持性も悪
い問題点を有している。
[0004] Therefore, nonwoven fabrics and woven fabrics made of an olefin resin having a higher alkali resistance than polyamide, particularly polyethylene or polypropylene, have been studied. These separators do not decrease in strength even at high temperatures or for long-term use, and can be said to be preferable as separators for extending the life of batteries. However, these polyethylene and polypropylene separators have a problem that their affinity with an alkaline electrolyte is extremely poor and their retention is also poor.

【0005】このような点を克服し、ポリオレフィン系
樹脂からなる不織布がアルカリ電池セパレータとして使
用できるよう特公平6−101323号公報などはポリ
オレフィン樹脂にスルホン基を導入する方法、特表昭6
3−503074、特表平6−505756公報はUV
照射にてビニル単量体をグラフト重合させるなど、種々
の方法が提案されている。本発明者らもすでに、エポキ
シ変性ポリビニルアルコールをポリオレフィン系樹脂の
不織布や織布に含浸させて、電解液への親和性や保持性
が得られることを見出している(特願平8−27374
8号)。しかしこの処方の場合も、長期間の充放電の繰
り返しに対し、親水性が徐々にではあるが低下し、それ
に起因する電池性能の低下が判明したので、更にエポキ
シ変性ポリビニルアルコールの改良を検討していた。
[0005] In order to overcome these problems and to use a nonwoven fabric made of a polyolefin resin as an alkaline battery separator, Japanese Patent Publication No. 6-101323 discloses a method of introducing a sulfone group into a polyolefin resin.
3-503074, JP-T-6-505756 discloses UV
Various methods have been proposed, such as graft polymerization of a vinyl monomer by irradiation. The present inventors have already found that an epoxy-modified polyvinyl alcohol can be impregnated into a nonwoven fabric or woven fabric of a polyolefin resin to obtain an affinity for an electrolytic solution and a retention property (Japanese Patent Application No. 8-27374).
No. 8). However, even in the case of this formulation, the hydrophilicity gradually decreased with repeated charging / discharging for a long period of time, and it was found that the battery performance was reduced due to this.Therefore, further improvement of the epoxy-modified polyvinyl alcohol was studied. I was

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、オレフィン
系樹脂を主構成材料とする不織布あるは織布からなる基
材の親水性を改善して、電解液との親和性のよいセパレ
ータを得ることを第一の目的とするものであり、また、
電池セパレータとして使用した場合、長期間の使用にお
いても電池性能の低下を極力抑えられるセパレータを得
ることを第二の目的とするものである。さらに、低コス
トで工業的に製造できる前記特性を備えたセパレータを
得ることを目的とするものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention improves the hydrophilicity of a nonwoven or woven base material containing an olefin resin as a main constituent material to obtain a separator having a good affinity for an electrolytic solution. That the primary purpose is to
When used as a battery separator, a second object is to obtain a separator capable of minimizing deterioration in battery performance even when used for a long time. Another object of the present invention is to obtain a separator having the above-mentioned characteristics that can be industrially manufactured at low cost.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】本発明の第1の発明は、
ポリオレフィン系樹脂を主構成材料とする不織布あるは
織布からなる基材に一般式(1)で示されるエポキシ基
含有構成単位0.01〜10モル%、一般式(2)で示
されるビニルアルコール構成単位70〜99.98モル
%、一般式(3)で示されるビニルエステル構成単位0
〜29モル%、及びポリエチレングリコール基を有する
一般式(4)の構成単位0.01〜10モル%からなる
エポキシ変性ポリビニルアルコールを基材100重量部
に対して1〜20重量部を含浸させることを特徴とする
電池セパレータに関するものである。
Means for Solving the Problems A first invention of the present invention is:
A non-woven fabric or a woven fabric having a polyolefin resin as a main constituent material is used in an amount of 0.01 to 10 mol% of an epoxy group-containing structural unit represented by the general formula (1), and a vinyl alcohol represented by the general formula (2) Structural unit 70 to 99.98 mol%, vinyl ester structural unit 0 represented by general formula (3)
1 to 20 parts by weight of an epoxy-modified polyvinyl alcohol composed of 0.01 to 29 mol% and a structural unit of the general formula (4) having a polyethylene glycol group in an amount of 0.01 to 10 mol% per 100 parts by weight of the base material. The present invention relates to a battery separator characterized by the following.

【0008】[0008]

【化2】 Embedded image

【0009】本発明の第2の発明は、ポリオレフィン系
樹脂を主構成材料とする不織布あるいは織布からなる基
材100重量部に対して、スチレン系熱可塑性樹脂を1
〜20重量部と、上記第1の発明に記載されたエポキシ
変性ポリビニルアルコール(以下エポキシ変性PVAと
いう)を1〜20重量部含浸させた電池セパレータに関
するものである。本発明の第3の発明は、上記第1又は
第2の発明に記載された電池セパレータを使用した電池
に関するものである。
In a second aspect of the present invention, a styrene-based thermoplastic resin is added to 100 parts by weight of a nonwoven or woven base material mainly composed of a polyolefin-based resin.
The present invention relates to a battery separator impregnated with 1 to 20 parts by weight of the epoxy-modified polyvinyl alcohol (hereinafter referred to as epoxy-modified PVA) described in the first aspect. A third invention of the present invention relates to a battery using the battery separator described in the first or second invention.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】以下一般式(1)で示されるエポ
キシ基含有構成単位を構成単位(1)、一般式(2)で
示されるビニルアルコール構成単位を構成単位(2)、
一般式(3)で示されるビニルエステル構成単位を構成
単位(3)、及びポリエチレングリコール基を有する一
般式(4)の構成単位を構成単位(4)ということがあ
る。本発明において、前記構成単位(1)、(2)、
(3)及び(4)からなるエポキシ変性PVAは、加熱
によりエポキシ架橋し、網目状構造のポリビニルアルコ
ールとなる。したがってこのエポキシ変性PVAを含有
し、ポリオレフィン系樹脂を主成分とするシート状物
は、水酸化カリウムのようなアルカリ性の電解液によっ
て侵され難い。その結果、シート強度の低下および親水
性の劣化などが起こることなく長期に亘って使用するこ
とができる。また本発明のセパレータはエポキシ架橋し
ていることによって耐熱性にも優れているため、アルカ
リ二次電池用セパレータとしても使用可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION An epoxy group-containing structural unit represented by the following general formula (1) is a structural unit (1), and a vinyl alcohol structural unit represented by a general formula (2) is a structural unit (2).
The vinyl ester structural unit represented by the general formula (3) may be referred to as a structural unit (3), and the structural unit of the general formula (4) having a polyethylene glycol group may be referred to as a structural unit (4). In the present invention, the structural units (1), (2),
The epoxy-modified PVA composed of (3) and (4) undergoes epoxy cross-linking by heating to form a polyvinyl alcohol having a network structure. Therefore, a sheet-like material containing this epoxy-modified PVA and containing a polyolefin-based resin as a main component is not easily attacked by an alkaline electrolyte such as potassium hydroxide. As a result, it can be used for a long period of time without a decrease in sheet strength and a deterioration in hydrophilicity. Further, since the separator of the present invention is excellent in heat resistance by being crosslinked with epoxy, it can be used as a separator for an alkaline secondary battery.

【0011】前記構成単位(1)、(2)及び(3)か
らなるエポキシ変性ポリビニルアルコールにおいても、
ポリオレフィン系樹脂を主成分とするシート状物に含有
させると加熱によりエポキシ架橋し、網目状構造のポリ
ビニルアルコールとなり、このシート状物は水酸化カリ
ウムのようなアルカリ性の電解液に侵され難くなる。し
かしながらこのエポキシ変性ポリビニルアルコールをエ
ポキシ架橋した場合には、エポキシ変性ポリビニルアル
コールが硬くなりすぎ、長期間の使用中に保液性が徐々
に低下するという問題も含んでいる。このため更なる改
良が求められていた。
In the epoxy-modified polyvinyl alcohol comprising the structural units (1), (2) and (3),
When it is contained in a sheet containing a polyolefin-based resin as a main component, it undergoes epoxy crosslinking by heating to form a polyvinyl alcohol having a network structure, and the sheet is less likely to be attacked by an alkaline electrolyte such as potassium hydroxide. However, when the epoxy-modified polyvinyl alcohol is subjected to epoxy crosslinking, the epoxy-modified polyvinyl alcohol becomes too hard, and there is also a problem that the liquid retaining property gradually decreases during long-term use. For this reason, further improvements have been required.

【0012】そこで前記構成単位(1),(2)及び
(3)を有するエポキシ変性ポリビニルアルコールにポ
リエチレングリコール基を有する一般式(4)の構成単
位を導入すると、ポリビニルアルコール膜が部分的にア
モルファスになるため膜自体が柔らかくなり、構造上、
保液性が向上する。またポリエチレングリコール基は親
水基であるため、化学的性質上にも保液性が向上する。
When the structural unit of the general formula (4) having a polyethylene glycol group is introduced into the epoxy-modified polyvinyl alcohol having the structural units (1), (2) and (3), the polyvinyl alcohol film becomes partially amorphous. The membrane itself becomes softer and structurally,
Liquid retention is improved. Further, since the polyethylene glycol group is a hydrophilic group, the liquid retaining property is improved in terms of chemical properties.

【0013】ポリエチレングリコール基を有する一般式
(4)の構成単位の共重合をするのに好ましい量として
は、前記一般式(1)で示される構成単位0.01〜1
0モル%、一般式(2)で示される構成単位70〜9
9.98モル%、一般式(3)で示される構成単位0〜
29モル%に対して0.01〜10モル%であるが、更
に好ましくは0.1〜5モル%である。なお一般式
(4)の構成単位の量が0.01モル%未満の場合は、
保液性向上の効果が現れない。また10モル%を超える
場合はエポキシ架橋を阻害するため、アルカリ性の電解
液に対する耐性が低下する。構成単位(4)のn3は好
ましくは4〜50であるが、更に好ましくは4〜20で
ある。なお4未満の場合は、保液性向上の効果が現れな
い。50を超える場合は、エポキシ架橋を阻害するた
め、アルカリ性の電解液に対する耐性が低下する。構成
単位(4)のR6のアルキル基は特に限定しない。
The preferred amount for copolymerizing the structural unit of the general formula (4) having a polyethylene glycol group is from 0.01 to 1 of the structural unit of the general formula (1).
0 mol%, structural units 70 to 9 represented by general formula (2)
9.98 mol%, structural unit 0 represented by general formula (3)
The content is 0.01 to 10 mol%, preferably 0.1 to 5 mol%, based on 29 mol%. When the amount of the structural unit of the general formula (4) is less than 0.01 mol%,
The effect of improving the liquid retaining property does not appear. On the other hand, when the content exceeds 10 mol%, the epoxy crosslinking is inhibited, so that the resistance to an alkaline electrolyte decreases. N 3 of the structural unit (4) is preferably 4 to 50, and more preferably 4 to 20. If it is less than 4, the effect of improving the liquid retaining property does not appear. If it exceeds 50, the epoxy crosslinking is inhibited, so that the resistance to an alkaline electrolyte decreases. The alkyl group of R 6 in the structural unit (4) is not particularly limited.

【0014】ところで、構成単位(1)、(2)、
(3)からなるエポキシ変性ポリビニルアルコールとし
てはビニルアルコール(以下VAと略)・アリルグリシ
ジルエーテル共重合体、VA・メタアリルグリシジルエ
ーテル共重合体、VA・1−(3−ブテニルオキシ)−
2,3−エポキシプロパン共重合体、VA・1−アリル
オキシ−3、4−エポキシブタン共重合体、VA・1−
アリルオキシ−4,5−エポキシペンタン共重合体、V
A・1−アリルオキシ−3,4−エポキシ−3−メチル
ブタン共重合体、VA・1−アリルオキシ−3,4−エ
ポキシペンタン共重合体、VA・1−アリルオキシ−
3,4−エポキシ−3−メチルペンタン共重合体、VA
・1−アリルオキシ−4,5−エポキシ−4−メチルペ
ンタン共重合体、VA・1−アリルオキシ−4,5−エ
ポキシヘキサン共重合体、VA・1−アリルオキシ−
4,5−エポキシ−4−メチルヘキサン共重合体、VA
−メタアリル−メチルグリシジルエーテル共重合体、V
A・メタアリル−ジメチルグリシジルエーテル共重合体
及び第3共重合単位としてビニルエステル単位(たとえ
ば酢酸ビニル単位)有する共重合体などが挙げられる。
Incidentally, the structural units (1), (2),
Examples of the epoxy-modified polyvinyl alcohol comprising (3) include vinyl alcohol (hereinafter abbreviated as VA), allyl glycidyl ether copolymer, VA, methallyl glycidyl ether copolymer, and VA • 1- (3-butenyloxy)-
2,3-epoxypropane copolymer, VA · 1-allyloxy-3,4-epoxybutane copolymer, VA · 1-
Allyloxy-4,5-epoxypentane copolymer, V
A • 1-allyloxy-3,4-epoxy-3-methylbutane copolymer, VA • 1-allyloxy-3,4-epoxypentane copolymer, VA • 1-allyloxy-
3,4-epoxy-3-methylpentane copolymer, VA
1-allyloxy-4,5-epoxy-4-methylpentane copolymer, VA.1-allyloxy-4,5-epoxyhexane copolymer, VA.1-allyloxy-
4,5-epoxy-4-methylhexane copolymer, VA
-Methallyl-methyl glycidyl ether copolymer, V
A. methallyl-dimethyl glycidyl ether copolymer and a copolymer having a vinyl ester unit (for example, a vinyl acetate unit) as the third copolymer unit are exemplified.

【0015】エポキシ変性ポリビニルアルコールの組成
は目的に応じて種々変えられるが、構成単位(2)のビ
ニルアルコール単位99.99〜70モル%、構成単位(3)
のビニルエステル単位0〜29モル%、構成単位(1)の
エポキシ基含有単量体単位0.01〜10モル%の範囲から選
択される。エポキシ基含有単量体単位の該含有率が0.01
モル%未満では変性の効果が少なく、また10モル%を越
えると変性PVAの水溶液粘度が経時的に上昇する。更
に該変性PVA中のビニルエステル単位が29モル%を越
えると水溶性が低下し、好ましくない。
Although the composition of the epoxy-modified polyvinyl alcohol can be variously changed depending on the purpose, the structural unit (2) has a vinyl alcohol unit of 99.99 to 70 mol% and the structural unit (3)
And the epoxy group-containing monomer unit of the structural unit (1) is selected from the range of 0.01 to 10 mol%. The content of the epoxy group-containing monomer unit is 0.01
If it is less than 10 mol%, the effect of modification is small, and if it exceeds 10 mol%, the aqueous solution viscosity of the modified PVA increases with time. Further, when the content of the vinyl ester unit in the modified PVA exceeds 29 mol%, the water solubility decreases, which is not preferable.

【0016】本発明のエポキシ変性PVAの重合度は用
途に応じて適宜選択されるが、重合度200〜3500の範
囲、即ち、数平均分子量8000〜220000である。数平均分
子量が220000を越えると該PVA水溶液の粘度が高く取
扱い作業がしにくく、またゲル化し易い。また、8000未
満であると耐水性、強度、耐油脂性、耐有機溶剤性が低
く好ましくない。
Although the degree of polymerization of the epoxy-modified PVA of the present invention is appropriately selected according to the application, it is in the range of 200 to 3500, that is, the number average molecular weight is 8000 to 220,000. When the number average molecular weight exceeds 220,000, the viscosity of the aqueous PVA solution is so high that handling is difficult and gelation is liable to occur. On the other hand, if it is less than 8000, water resistance, strength, oil and fat resistance, and organic solvent resistance are low, which is not preferable.

【0017】セパレータの基材としては、ポリオレフィ
ン系樹脂の繊維を主成分とするスパンボンド、メルトブ
ロー、スパンレース、カード又はエアーレイなど各種乾
式不織布、湿式不織布、又は縦糸と横糸を織って作製さ
れる織布など特に限定するものではない。更にそれらの
積層又は貼合せタイプでも良い。中でもアルカリ電解質
中でのシート強度を考慮すれば、スパンボンドまたはス
パンボンドと何かの積層、貼合せタイプが好ましい。
As the base material of the separator, various dry nonwoven fabrics such as spunbond, meltblown, spunlace, card or airlay, which are mainly composed of fibers of polyolefin resin, wet nonwoven fabric, or a woven fabric produced by weaving warp and weft yarns. There is no particular limitation on the cloth or the like. Further, a laminated or laminated type thereof may be used. Above all, in consideration of sheet strength in an alkaline electrolyte, a spun bond or a lamination or lamination type of a spun bond and something is preferable.

【0018】基材に使用するポリオレフィン系樹脂の繊
維も特に限定はしないが、ポリエチレン、ポリプロピレ
ン、ポリプロピレンとポリエチレンとの共重合体による
単繊維、またはこれらの樹脂からなるサイドバイサイド
型、芯鞘型の複合繊維なども利用できる。
The fiber of the polyolefin resin used for the substrate is not particularly limited either, but may be a single fiber of polyethylene, polypropylene, a copolymer of polypropylene and polyethylene, or a side-by-side type or a core-sheath type composite made of these resins. Fibers can also be used.

【0019】ポリオレフィン系樹脂を主構成材料とする
繊維の不織布あるいは織布に本発明のエポキシ変性PV
Aを含有させる方法は、ロールコータ、ブレードコー
タ、バーコータ、含浸コータなど各種コーティング方法
があるが、中でも基材全体にほぼ均一に含有させるため
には含浸コータが好んで用いられる。
The epoxy-modified PV of the present invention is applied to a nonwoven fabric or woven fabric of a fiber containing a polyolefin resin as a main constituent material.
As a method for containing A, there are various coating methods such as a roll coater, a blade coater, a bar coater, and an impregnated coater. Among them, an impregnated coater is preferably used in order to make it almost uniformly contained in the entire substrate.

【0020】基材に対する本発明のエポキシ変性PVA
の含浸量を多くすればするほど親水性は向上するが、不
織布および織布の特徴である通気性が低下すると、不織
布または織布の特徴であるしなやかさがなくなり、セパ
レータの巻き付け加工適性が劣る。検討した結果、含浸
量として良好な範囲は0.5〜10g/m2であり、好ましく
は0.5〜5g/m2である。含浸量が0.5g/m2未満では
親水性が劣り、10g/m2を越えると剛度が強くなりす
ぎ、しなやかさがなくなる。
The epoxy-modified PVA of the present invention for a substrate
As the impregnation amount increases, the hydrophilicity increases, but when the air permeability, which is a characteristic of nonwoven fabrics and woven fabrics, decreases, the flexibility, which is a characteristic of nonwoven fabrics and woven fabrics, is lost, and the winding suitability of the separator is poor. . As a result of examination, a good range for the impregnation amount is 0.5 to 10 g / m 2 , preferably 0.5 to 5 g / m 2 . If the impregnation amount is less than 0.5 g / m 2 , the hydrophilicity is poor, and if it exceeds 10 g / m 2 , the stiffness becomes too strong and flexibility is lost.

【0021】さらに基材との結合を強化するために、基
材にスチレン系熱可塑性樹脂を導入してから、エポキシ
変性PVAを導入すると効果があることが分かった。ス
チレン系熱可塑性樹脂がアンカー剤として機能するた
め、ポリオレフィン系樹脂−スチレン系熱可塑性樹脂
間、スチレン系熱可塑性樹脂−エポキシ変性PVA間の
強固な結びつきにより、より水酸化カリウムのようなア
ルカリ性電解質に侵され難いセパレータを得ることがで
きる。
It has been found that it is effective to introduce a styrene-based thermoplastic resin into the substrate and then introduce the epoxy-modified PVA to further strengthen the bond with the substrate. Since the styrene-based thermoplastic resin functions as an anchoring agent, a strong bond between the polyolefin-based resin and the styrene-based thermoplastic resin, and between the styrene-based thermoplastic resin and the epoxy-modified PVA, enables the alkaline electrolyte such as potassium hydroxide to be more strongly bonded. It is possible to obtain a separator that is hardly attacked.

【0022】導入可能なスチレン系熱可塑性樹脂として
は、スチレン−エチレン−ブチレン−スチレンブロック
共重合体(SEBSと略す)、スチレン−エチレン−プ
ロピレン−スチレンブロック共重合体(SEPSと略
す)、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重合
体(SISと略す)、スチレン−ブタジエン−スチレン
ブロック共重合体(SBSと略す)等があげられる。ス
チレン系熱可塑性樹脂の量は基材100重量部に対して
1〜20重量部である。1重量部に満たないとアンカー
効果が得られず、20重量部を超えると基材の空隙が少
なくなりすぎるため、通気度、保液性が低下する。
Examples of the styrene-based thermoplastic resin that can be introduced include styrene-ethylene-butylene-styrene block copolymer (abbreviated as SEBS), styrene-ethylene-propylene-styrene block copolymer (abbreviated as SEPS), and styrene- Examples include isoprene-styrene block copolymer (abbreviated as SIS) and styrene-butadiene-styrene block copolymer (abbreviated as SBS). The amount of the styrene-based thermoplastic resin is 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of the base material. When the amount is less than 1 part by weight, the anchor effect cannot be obtained, and when the amount is more than 20 parts by weight, the voids of the base material become too small, so that the air permeability and the liquid retaining property are reduced.

【0023】スチレン系熱可塑性樹脂の導入方法として
は、ポリオレフィン系の不織布もしくは織布にスチレン
系熱可塑性樹脂をトルエン、キシレン等の有機溶剤に溶
かした溶液もしくは、スチレン系熱可塑性樹脂の水系エ
マルジョン溶液を含浸する方法等があげられる。
As a method for introducing the styrene-based thermoplastic resin, a solution in which the styrene-based thermoplastic resin is dissolved in an organic solvent such as toluene or xylene in a polyolefin-based nonwoven fabric or woven fabric, or an aqueous emulsion solution of the styrene-based thermoplastic resin is used. And the like.

【0024】[0024]

【実施例】以下に、本発明のセパレータの実施例を記載
するが、本発明は以下の実施例に限定されるものではな
い。
EXAMPLES Examples of the separator of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

【0025】実施例1 構成単位(1)(2)(3)(4)からなるエポキシ変
性PVA(DR−0389,電気化学工業(株)製)を
溶解させ、未架橋状態の1重量%水溶液を得た。他方ポ
リプロピレン樹脂からなる目付46g/m2、厚さ18
0μm、繊度1.3dのスパンボンド不織布を得た。まず
深さ5cm、縦36cm×横25cmのステンレスバットに上記エ
ポキシ変性PVAの2重量%水溶液を3000cm3注ぎ、
その中に縦30cm×横25cmの前記スパンボンドを沈め、5
分間放置する。その後スパンボンドを取り出して2本の
ゴムロールからなるプレス機に挟み、エポキシ変性PV
Aを絞り、固形分で1.5g/m2を含浸させた後130℃
の熱風乾燥機で5分間乾燥し、エポキシ変性PVAを熱
架橋させて、バッテリセパレータを得た。
Example 1 An epoxy-modified PVA (DR-0389, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) composed of the structural units (1), (2), (3) and (4) was dissolved in a 1% by weight aqueous solution in an uncrosslinked state. I got On the other hand, a basis weight of 46 g / m 2 made of polypropylene resin and a thickness of 18
A spunbond nonwoven fabric having a thickness of 0 μm and a fineness of 1.3 d was obtained. First, 3000 cm 3 of a 2% by weight aqueous solution of the above-mentioned epoxy-modified PVA is poured into a stainless steel vat having a depth of 5 cm and a length of 36 cm × width of 25 cm,
Submerge the 30cm x 25cm spunbond into it,
Leave for a minute. Thereafter, the spun bond is taken out and sandwiched between two rubber roll presses, and epoxy-modified PV
A was squeezed, impregnated with 1.5 g / m 2 of solid content, and then cooled to 130 ° C.
Was dried with a hot air dryer for 5 minutes to thermally crosslink the epoxy-modified PVA to obtain a battery separator.

【0026】実施例2 構成単位(1)(2)(3)(4)からなるエポキシ変
性PVA(DR−0379,電気化学工業(株)製)を
溶解させ、未架橋状態の2重量%水溶液を得た。他方ポ
リプロピレン樹脂からなる目付46g/m2、厚さ18
0μm、繊度1.3dのスパンボンド不織布を得た。更に
スチレン系熱可塑性樹脂(クレイトンG−1652;シ
ェル製)をトルエンに溶解させ、6重量%の溶液を得
た。まず深さ5cm、縦36cm×横25cmのステンレスバット
に上記6重量%溶剤溶液を3000cm3注ぎ、その中に縦3
0cm×横25cmの前記スパンボンドを沈め、その後スパン
ボンドを取り出して2本のゴムロールからなるプレス機
に挟み、スチレン系熱可塑性樹脂を絞り、固形分で7g
/m2を含浸させた。さらに同ステンレスバットに上記
エポキシ変性PVA2重量%水溶液を注ぎ、このスパン
ボンドを沈め、5分間放置する。その後スパンボンドを
取り出して前のプレス機に挟み、エポキシ変性PVAを
絞り、固形分で2.5g/m2を含浸させた後130℃の熱
風乾燥機で5分間乾燥し、エポキシ変性PVAを熱架橋
させて、バッテリセパレータを得た。
Example 2 An epoxy-modified PVA (DR-0379, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) composed of the structural units (1), (2), (3) and (4) was dissolved in a 2% by weight aqueous solution in an uncrosslinked state. I got On the other hand, a basis weight of 46 g / m 2 made of polypropylene resin and a thickness of 18
A spunbond nonwoven fabric having a thickness of 0 μm and a fineness of 1.3 d was obtained. Further, a styrene-based thermoplastic resin (Clayton G-1652; manufactured by Shell) was dissolved in toluene to obtain a 6% by weight solution. First, 3,000 cm 3 of the above 6% by weight solvent solution was poured into a stainless steel vat having a depth of 5 cm and a length of 36 cm × width of 25 cm.
The above-mentioned spun bond of 0 cm × 25 cm was sunk, then the spun bond was taken out and sandwiched between two rubber roll presses, and the styrene-based thermoplastic resin was squeezed, and the solid content was 7 g.
/ M 2 . Further, the above-mentioned 2% by weight aqueous solution of the epoxy-modified PVA is poured into the stainless steel vat, the spun bond is sunk, and left for 5 minutes. Thereafter, the spun bond was taken out, sandwiched in the previous press, the epoxy-modified PVA was squeezed, impregnated with 2.5 g / m 2 of solid content, dried with a hot air drier at 130 ° C. for 5 minutes, and the epoxy-modified PVA was heated. Crosslinking was performed to obtain a battery separator.

【0027】比較例1 実施例1において、DR−0389を用いる代わりに、
前記構成単位(1)、(2)及び(3)からなるエポキ
シ変性ポリビニルアルコール(W−100,電気化学工
業(株)製)を溶解した2重量%水溶液を使用する以外
は、実施例1と同様にして固形分で3.0g/m2含浸
させたバッテリセパレータを得た。以上3種類のバッテ
リセパレータを以下の試験方法にて評価した結果を表1
に示す。
Comparative Example 1 In Example 1, instead of using DR-0389,
Example 1 was repeated except that an epoxy-modified polyvinyl alcohol (W-100, manufactured by Denki Kagaku Kogyo Co., Ltd.) composed of the above structural units (1), (2) and (3) was used. Similarly, a battery separator impregnated with a solid content of 3.0 g / m 2 was obtained. Table 1 shows the results of evaluating the above three types of battery separators by the following test methods.
Shown in

【0028】試験方法 (1) 坪量 10cm×10cmのサンプルを採取し、少数点以下4
桁まで数値を秤量する。 坪量(g/m2)=サンプル重量×100 (2) 厚さ マイクロメータにて10ヶ所測定し、その平均値を厚さ
とする。 (3) 保液率 10cm×10cmのサンプルを採取し小数点以下4桁
まで秤量する。(W1) 次に、30%KOH中に浸漬し、2分後サンプルを引き
上げ、2分間液体を切り、重量を測定する。(W2) 保液率(%)=(W2−W1)/W1×100 バッテリセパレーター適性としては250%以上必要で
ある。 (4) 高温条件下での耐アルカリ性 10cm×10cmのサンプルを採取し小数点以下4桁
まで秤量する。(W1) 次に、60℃、30%KOH中に浸漬し、100時間後
にサンプルを引き上げる。その後水でKOHを切り、真
空乾燥し重量を測定する。(W2) 保液率(%)=(W1−W2)/W1×100 バッテリセパレーター適性としては250%以上必要で
ある。80度の条件下に、30%KOH水溶液に各セパ
レータをどぶ付けし、100時間後に取り出し、水洗い
をする。セパレータの重量変化を測定する。 (5)自己放電による容量低下 このようにして得られた湿式不織布をAAサイズ密閉型
ニッケル水素電池(公称容量1100mAH)に組込み
10個作成し、特性が安定した後、0.3CmA,15
0%充電し、45℃で2時間放電した。4週間後のそれ
ぞれの残存容量(%)の平均を表1に示す。 (6)電池内圧の測定 同様にして作成したAAサイズ密閉型ニッケル水素電池
(公称容量1100mAH)に組込み10個作成し、特
性が安定した後、45℃、充電0.25CmA、放電1
CmAで500サイクル充放電した後、20℃、1Cm
Aで充電したときの60分後の電池内圧を表1に示す。
Test Method (1) A sample having a basis weight of 10 cm × 10 cm was collected,
Weigh the number to the nearest digit. Basis weight (g / m 2 ) = Sample weight × 100 (2) Thickness Measure at 10 places with a micrometer, and let the average value be the thickness. (3) Retention rate A sample of 10 cm x 10 cm is collected and weighed to four decimal places. (W1) Next, the sample is immersed in 30% KOH, and after 2 minutes, the sample is pulled up, the liquid is cut for 2 minutes, and the weight is measured. (W2) Retention rate (%) = (W2−W1) / W1 × 100 250% or more is required as a suitable battery separator. (4) Alkali resistance under high temperature conditions A sample of 10 cm × 10 cm is collected and weighed to four decimal places. (W1) Next, the sample is immersed in 30% KOH at 60 ° C., and after 100 hours, the sample is pulled up. Thereafter, KOH is cut off with water, dried under vacuum, and the weight is measured. (W2) Retention rate (%) = (W1−W2) / W1 × 100 250% or more is required as a suitable battery separator. Each separator is soaked in a 30% KOH aqueous solution at 80 ° C., taken out after 100 hours, and washed with water. Measure the weight change of the separator. (5) Reduction in capacity due to self-discharge The wet nonwoven fabric thus obtained was assembled into an AA size sealed nickel-metal hydride battery (nominal capacity 1100 mAH) to make 10 pieces, and after the characteristics were stabilized, 0.3 CmA, 15
It was charged at 0% and discharged at 45 ° C. for 2 hours. Table 1 shows the average of the remaining capacity (%) after 4 weeks. (6) Measurement of battery internal pressure Ten pieces were assembled in an AA size sealed nickel-metal hydride battery (nominal capacity: 1100 mAH) created in the same manner, and after the characteristics were stabilized, 45 ° C., charge 0.25 CmA, discharge 1
After charging and discharging for 500 cycles with CmA, 20 ° C, 1 Cm
Table 1 shows the internal pressure of the battery 60 minutes after charging with A.

【0029】[0029]

【表1】 [Table 1]

【0030】[0030]

【発明の効果】本発明によれば、電池に使用した場合電
解液との親和性のよいセパレータを得ることができ、ま
た長期間の使用においても電池性能の低下しないセパレ
ータを得ることができる。さらに低コストで工業的に製
造できる前記特性を備えたセパレータを得ることができ
る。
According to the present invention, it is possible to obtain a separator having a good affinity for an electrolytic solution when used in a battery, and a separator which does not deteriorate the battery performance even when used for a long time. Further, it is possible to obtain a separator having the above characteristics that can be industrially manufactured at low cost.

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】ポリオレフィン系樹脂を主構成材料とする
不織布あるは織布からなる基材に一般式(1)で示され
るエポキシ基含有構成単位0.01〜10モル%、一般
式(2)で示されるビニルアルコール構成単位70〜9
9.98モル%、一般式(3)で示されるビニルエステ
ル構成単位0〜29モル%、及びポリエチレングリコー
ル基を有する一般式(4)の構成単位0.01〜10モ
ル%からなるエポキシ変性ポリビニルアルコールを基材
100重量部に対して1〜20重量部を含浸させること
を特徴とする電池セパレータ。 【化1】
1. An epoxy group-containing structural unit represented by the general formula (1) in an amount of 0.01 to 10 mol% in a nonwoven fabric or a woven fabric containing a polyolefin resin as a main constituent material, a general formula (2) A vinyl alcohol structural unit represented by the formula:
Epoxy-modified polyvinyl consisting of 9.98 mol%, 0 to 29 mol% of a vinyl ester structural unit represented by the general formula (3), and 0.01 to 10 mol% of a structural unit of the general formula (4) having a polyethylene glycol group. A battery separator characterized by impregnating an alcohol with 1 to 20 parts by weight based on 100 parts by weight of a base material. Embedded image
【請求項2】ポリオレフィン系樹脂を主構成材料とする
不織布あるいは織布からなる基材100重量部に対し
て、スチレン系熱可塑性樹脂を1〜20重量部と、請求
項1のエポキシ変性ポリビニルアルコールを1〜20重
量部含浸させた電池セパレータ。
2. The epoxy-modified polyvinyl alcohol according to claim 1, wherein 1 to 20 parts by weight of a styrene-based thermoplastic resin is used with respect to 100 parts by weight of a nonwoven or woven fabric base material mainly composed of a polyolefin-based resin. 1 to 20 parts by weight of a battery separator.
【請求項3】請求項1又は2の電池セパレータを使用し
た電池。
3. A battery using the battery separator according to claim 1.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR100522685B1 (en) * 2001-08-25 2005-10-19 삼성에스디아이 주식회사 Polymeric gel electrolyte and lithium battery employing the same
WO2023127933A1 (en) * 2021-12-28 2023-07-06 信越化学工業株式会社 Composition containing inorganic/organic hybrid compound

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