JP2001244150A - 電気二重層キャパシタ用セパレータ - Google Patents
電気二重層キャパシタ用セパレータInfo
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- Y02T—CLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES RELATED TO TRANSPORTATION
- Y02T10/00—Road transport of goods or passengers
- Y02T10/60—Other road transportation technologies with climate change mitigation effect
- Y02T10/70—Energy storage systems for electromobility, e.g. batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 電極間の短絡防止、イオン透過性及び強度的
に優れる電気二重層キャパシタ用セパレータを提供する
こと。 【解決手段】 本発明の電気二重層キャパシタ用セパレ
ータは、フィブリルを有する繊維と、繊度が０．４５ｄ
ｔｅｘ（デシテックス）以下の細ポリエステル繊維とを
含む繊維シートからなる。
に優れる電気二重層キャパシタ用セパレータを提供する
こと。 【解決手段】 本発明の電気二重層キャパシタ用セパレ
ータは、フィブリルを有する繊維と、繊度が０．４５ｄ
ｔｅｘ（デシテックス）以下の細ポリエステル繊維とを
含む繊維シートからなる。
Description
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は電気二重層キャパシ
タ用セパレータに関する。
タ用セパレータに関する。
【0002】
【従来の技術】電気二重層キャパシタは比較的大きな容
量をもち、しかも長寿命かつ急速充放電が可能であるこ
とから、電源の平滑化、ノイズ吸収などの従来の用途以
外に、パーソナルコンピューターのメモリーバックアッ
プ電源、二次電池の補助又は代替に用いられてきてお
り、近年においては電気自動車用の二次電池としての用
途が期待されている。この電気二重層キャパシタはイオ
ン性溶液中に１対の電極が浸漬された構造を有してい
る。この電気二重層キャパシタに電圧を印加すると、電
極と反対符号のイオンが電極の近傍に分布してイオンの
層を形成する一方、電極の内部にはイオンと反対符号の
電荷が蓄積される。次いで、電極間に負荷をつなぐと、
電極内の電荷が放電されると同時に、電極近傍に分布し
ていたイオンは電極近傍から離れて中和状態に戻る。こ
のような電気二重層キャパシタにおいて、１対の電極が
接触してしまうと、電極近傍においてイオンの層を形成
することが困難になるため、通常１対の電極間にセパレ
ータが配置されている。このセパレータは前記のような
電極間の短絡防止性を有することに加えて、イオン透過
性に優れている必要がある。前者の要件である電極間の
短絡防止性に優れているためには、セパレータは面密度
が高くしかも厚さの厚いのが好ましい。しかしながら、
このようにセパレータの面密度が高く厚いと、イオン透
過性が妨げられて容量が低下する傾向があるため、実際
には使用することができないものである。また、イオン
透過性を高くするためにセパレータとして面密度が低く
しかも薄いものを使用すると、電極間の短絡が発生しや
すいばかりでなく、セパレータの強度も低下してしまう
傾向があるため取り扱いにくいものであった。このた
め、強度を向上させるためにセパレータを構成する繊維
として熱融着可能な繊維を含ませておき、この熱融着可
能な繊維を熱融着させる方法も提案されているが、この
方法により得られるセパレータは熱融着していることに
よって皮膜が形成されているため、イオン透過性を向上
させるために面密度及び厚さを薄くしているにもかかわ
らず、イオン透過性の悪いものであった。
量をもち、しかも長寿命かつ急速充放電が可能であるこ
とから、電源の平滑化、ノイズ吸収などの従来の用途以
外に、パーソナルコンピューターのメモリーバックアッ
プ電源、二次電池の補助又は代替に用いられてきてお
り、近年においては電気自動車用の二次電池としての用
途が期待されている。この電気二重層キャパシタはイオ
ン性溶液中に１対の電極が浸漬された構造を有してい
る。この電気二重層キャパシタに電圧を印加すると、電
極と反対符号のイオンが電極の近傍に分布してイオンの
層を形成する一方、電極の内部にはイオンと反対符号の
電荷が蓄積される。次いで、電極間に負荷をつなぐと、
電極内の電荷が放電されると同時に、電極近傍に分布し
ていたイオンは電極近傍から離れて中和状態に戻る。こ
のような電気二重層キャパシタにおいて、１対の電極が
接触してしまうと、電極近傍においてイオンの層を形成
することが困難になるため、通常１対の電極間にセパレ
ータが配置されている。このセパレータは前記のような
電極間の短絡防止性を有することに加えて、イオン透過
性に優れている必要がある。前者の要件である電極間の
短絡防止性に優れているためには、セパレータは面密度
が高くしかも厚さの厚いのが好ましい。しかしながら、
このようにセパレータの面密度が高く厚いと、イオン透
過性が妨げられて容量が低下する傾向があるため、実際
には使用することができないものである。また、イオン
透過性を高くするためにセパレータとして面密度が低く
しかも薄いものを使用すると、電極間の短絡が発生しや
すいばかりでなく、セパレータの強度も低下してしまう
傾向があるため取り扱いにくいものであった。このた
め、強度を向上させるためにセパレータを構成する繊維
として熱融着可能な繊維を含ませておき、この熱融着可
能な繊維を熱融着させる方法も提案されているが、この
方法により得られるセパレータは熱融着していることに
よって皮膜が形成されているため、イオン透過性を向上
させるために面密度及び厚さを薄くしているにもかかわ
らず、イオン透過性の悪いものであった。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためになされたものであり、電極間の短絡防
止、イオン透過性及び強度的に優れる電気二重層キャパ
シタ用セパレータを提供することを目的とする。
を解決するためになされたものであり、電極間の短絡防
止、イオン透過性及び強度的に優れる電気二重層キャパ
シタ用セパレータを提供することを目的とする。
【0004】
【課題を解決するための手段】本発明の電気二重層キャ
パシタ用セパレータ（以下、「セパレータ」という）
は、フィブリルを有する繊維（以下、「フィブリル繊
維」という）と、繊度が０．４５ｄｔｅｘ（デシテック
ス）以下の細ポリエステル繊維とを含む繊維シートから
なる。この本発明のセパレータは面密度が低く薄くて
も、フィブリル繊維及び細ポリエステル繊維によって緻
密な構造を採ることができるため短絡防止性に優れ、細
ポリエステル繊維が存在していることによってイオン透
過性に優れる微細孔を形成することができ、しかもフィ
ブリル繊維のフィブリルが絡んでいることによって、強
度的にも優れていることを見い出したのである。なお、
前記細ポリエステル繊維は軟化温度が２４０℃程度で、
耐熱性に優れているため、電気二重層キャパシタを製造
する際に各材料から組み立てた後に高温で水分を除去す
ることができるため、製造上好適であるという効果を奏
する。前記フィブリルを有する繊維が融解温度又は炭化
温度が３００℃以上の樹脂から構成されていると耐熱性
に優れているため、電気二重層キャパシタを製造する際
に各材料から組み立てた後に高温で水分を除去すること
ができるため、製造上好適であるという効果を奏する。
特に芳香族ポリアミドからなるフィブリル繊維は電解液
との親和性にも優れ、イオン透過性に優れるという効果
も奏する。電気二重層キャパシタ用セパレータを構成す
るいずれの成分も熱融着していないと、皮膜を形成して
いないためイオン透過性に優れている。前記繊維シート
が湿式不織布からなると繊維の均一分散性に優れている
ため、より短絡することのない信頼性の高いものであ
る。
パシタ用セパレータ（以下、「セパレータ」という）
は、フィブリルを有する繊維（以下、「フィブリル繊
維」という）と、繊度が０．４５ｄｔｅｘ（デシテック
ス）以下の細ポリエステル繊維とを含む繊維シートから
なる。この本発明のセパレータは面密度が低く薄くて
も、フィブリル繊維及び細ポリエステル繊維によって緻
密な構造を採ることができるため短絡防止性に優れ、細
ポリエステル繊維が存在していることによってイオン透
過性に優れる微細孔を形成することができ、しかもフィ
ブリル繊維のフィブリルが絡んでいることによって、強
度的にも優れていることを見い出したのである。なお、
前記細ポリエステル繊維は軟化温度が２４０℃程度で、
耐熱性に優れているため、電気二重層キャパシタを製造
する際に各材料から組み立てた後に高温で水分を除去す
ることができるため、製造上好適であるという効果を奏
する。前記フィブリルを有する繊維が融解温度又は炭化
温度が３００℃以上の樹脂から構成されていると耐熱性
に優れているため、電気二重層キャパシタを製造する際
に各材料から組み立てた後に高温で水分を除去すること
ができるため、製造上好適であるという効果を奏する。
特に芳香族ポリアミドからなるフィブリル繊維は電解液
との親和性にも優れ、イオン透過性に優れるという効果
も奏する。電気二重層キャパシタ用セパレータを構成す
るいずれの成分も熱融着していないと、皮膜を形成して
いないためイオン透過性に優れている。前記繊維シート
が湿式不織布からなると繊維の均一分散性に優れている
ため、より短絡することのない信頼性の高いものであ
る。
【0005】
【発明の実施の形態】本発明のセパレータはフィブリル
繊維のフィブリルが絡んで緻密な構造を採ることができ
るため、強度的に優れしかも短絡防止性にも優れてい
る。このフィブリル繊維とは、１本の繊維から無数の微
細繊維が発生した繊維であり、微細繊維のみから構成さ
れていても良いし、微細繊維に加えて微細繊維が束状に
なっている部分を含むものであっても良いが、後者のよ
うに微細繊維に加えて微細繊維が束状になっている部分
を含むフィブリル繊維を含んでいると、強度的に優れ、
しかも後述の細ポリエステル繊維との相乗効果により優
れたイオン透過性を示すため好適に使用できる。このフ
ィブリル繊維はどのような樹脂から構成されていても良
いが、融解温度又は炭化温度が３００℃以上の樹脂から
構成されていると、電気二重層キャパシタを製造するう
えで好適である。例えば、有機電解液を使用する電気二
重層キャパシタは個々の材料（例えば、集電極、電極、
セパレータなど）が水分を含んでいると、耐電圧の高い
電気二重層キャパシタやエネルギー密度の高い電気二重
層キャパシタを製造することが困難であるため、個々の
材料を十分に乾燥しておく必要がある。しかしながら、
従来から使用されているようなポリプロピレン繊維から
なるセパレータやセルロースパルプからなるセパレータ
は他の材料と比較して耐熱温度が低いため、集電極、電
極及びセパレータを組み立てた後に１５０℃以上の温度
で乾燥すると、セパレータが溶融したり炭化するなど劣
化が著しく、これら材料から組み立てた後に一度に乾燥
することは困難であった。そのため、個々の材料を十分
に乾燥した後に組み立てれば良いが、個々の材料を十分
に乾燥した後に組み立てるのでは手間がかかりすぎると
いう問題があった。そこで、セパレータを構成するフィ
ブリル繊維として、前記のような融解温度又は炭化温度
を有する樹脂からなるものを使用すると、集電極、電極
及びセパレータを組み立てた後、１５０℃以上の温度で
１度に乾燥することができるため、容易に耐電圧の高い
電気二重層キャパシタやエネルギー密度の高い電気二重
層キャパシタを製造することができる。なお、「融解温
度」とは、ＪＩＳ Ｋ ７１２１に規定されている示差
熱分析により得られる示差熱分析曲線（ＤＴＡ曲線）か
ら得られる温度をいう。また、「炭化温度」とは、ＪＩ
Ｓ Ｋ ７１２０に規定されている熱重量測定により得
られる温度をいう。この融解温度が３００℃以上の樹脂
としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
フェニレンサルファイドなどを挙げることができる。ま
た、炭化温度が３００℃以上の樹脂としては、メタ系芳
香族ポリアミド、パラ系芳香族ポリアミド、ポリアミド
イミド、芳香族ポリエーテルアミド、ポリベンツイミダ
ゾール、全芳香族ポリエステルなどを挙げることができ
る。これらの中でも、メタ系芳香族ポリアミド又はパラ
系芳香族ポリアミドは電解液との親和性にも優れている
ため好適に使用でき、より炭化温度の高いパラ系芳香族
ポリアミドがより好適である。このようなフィブリル繊
維は強度的に優れしかも短絡防止性にも優れているよう
に、繊維シート中、２０ｍａｓｓ％以上含まれているの
が好ましく、５０ｍａｓｓ％以上含まれているのがより
好ましい。他方、後述の細ポリエステル繊維との関係か
ら、９５ｍａｓｓ％以下であるのが好ましく、９０ｍａ
ｓｓ％以下であるのがより好ましい。なお、フィブリル
繊維は１種類である必要はなく、２種類以上含んでいて
も良い。このように２種類以上のフィブリル繊維を含ん
でいる場合には、その合計質量が前記範囲内にあるのが
好ましい。
繊維のフィブリルが絡んで緻密な構造を採ることができ
るため、強度的に優れしかも短絡防止性にも優れてい
る。このフィブリル繊維とは、１本の繊維から無数の微
細繊維が発生した繊維であり、微細繊維のみから構成さ
れていても良いし、微細繊維に加えて微細繊維が束状に
なっている部分を含むものであっても良いが、後者のよ
うに微細繊維に加えて微細繊維が束状になっている部分
を含むフィブリル繊維を含んでいると、強度的に優れ、
しかも後述の細ポリエステル繊維との相乗効果により優
れたイオン透過性を示すため好適に使用できる。このフ
ィブリル繊維はどのような樹脂から構成されていても良
いが、融解温度又は炭化温度が３００℃以上の樹脂から
構成されていると、電気二重層キャパシタを製造するう
えで好適である。例えば、有機電解液を使用する電気二
重層キャパシタは個々の材料（例えば、集電極、電極、
セパレータなど）が水分を含んでいると、耐電圧の高い
電気二重層キャパシタやエネルギー密度の高い電気二重
層キャパシタを製造することが困難であるため、個々の
材料を十分に乾燥しておく必要がある。しかしながら、
従来から使用されているようなポリプロピレン繊維から
なるセパレータやセルロースパルプからなるセパレータ
は他の材料と比較して耐熱温度が低いため、集電極、電
極及びセパレータを組み立てた後に１５０℃以上の温度
で乾燥すると、セパレータが溶融したり炭化するなど劣
化が著しく、これら材料から組み立てた後に一度に乾燥
することは困難であった。そのため、個々の材料を十分
に乾燥した後に組み立てれば良いが、個々の材料を十分
に乾燥した後に組み立てるのでは手間がかかりすぎると
いう問題があった。そこで、セパレータを構成するフィ
ブリル繊維として、前記のような融解温度又は炭化温度
を有する樹脂からなるものを使用すると、集電極、電極
及びセパレータを組み立てた後、１５０℃以上の温度で
１度に乾燥することができるため、容易に耐電圧の高い
電気二重層キャパシタやエネルギー密度の高い電気二重
層キャパシタを製造することができる。なお、「融解温
度」とは、ＪＩＳ Ｋ ７１２１に規定されている示差
熱分析により得られる示差熱分析曲線（ＤＴＡ曲線）か
ら得られる温度をいう。また、「炭化温度」とは、ＪＩ
Ｓ Ｋ ７１２０に規定されている熱重量測定により得
られる温度をいう。この融解温度が３００℃以上の樹脂
としては、例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリ
フェニレンサルファイドなどを挙げることができる。ま
た、炭化温度が３００℃以上の樹脂としては、メタ系芳
香族ポリアミド、パラ系芳香族ポリアミド、ポリアミド
イミド、芳香族ポリエーテルアミド、ポリベンツイミダ
ゾール、全芳香族ポリエステルなどを挙げることができ
る。これらの中でも、メタ系芳香族ポリアミド又はパラ
系芳香族ポリアミドは電解液との親和性にも優れている
ため好適に使用でき、より炭化温度の高いパラ系芳香族
ポリアミドがより好適である。このようなフィブリル繊
維は強度的に優れしかも短絡防止性にも優れているよう
に、繊維シート中、２０ｍａｓｓ％以上含まれているの
が好ましく、５０ｍａｓｓ％以上含まれているのがより
好ましい。他方、後述の細ポリエステル繊維との関係か
ら、９５ｍａｓｓ％以下であるのが好ましく、９０ｍａ
ｓｓ％以下であるのがより好ましい。なお、フィブリル
繊維は１種類である必要はなく、２種類以上含んでいて
も良い。このように２種類以上のフィブリル繊維を含ん
でいる場合には、その合計質量が前記範囲内にあるのが
好ましい。
【0006】本発明のセパレータは前述のようなフィブリル
繊維に加えて、繊度が０．４５ｄｔｅｘ以下の細ポリエ
ステル繊維を含んでいることによって、イオン透過性に
優れる微細孔を形成することができる。細ポリエステル
繊維の繊度が０．４５ｄｔｅｘを越えると、形成される
孔径が大きなものとなり、短絡防止性が著しく悪くなる
傾向がある。より好ましい繊度は０．３５ｄｔｅｘ以下
であり、更に好ましい繊度は０．２５ｄｔｅｘ以下であ
り、最も好ましい繊度は０．１５ｄｔｅｘ以下である。
下限は特に限定するものではないが、０．１０ｄｔｅｘ
程度であるのが好ましい。なお、この「繊度」はＪＩＳ
Ｌ １０１５に規定されているＡ法により得られる値
をいう。この細ポリエステル繊維の軟化温度は２４０℃
程度であるため、前述のフィブリル繊維が融解温度又は
炭化温度が３００℃以上の樹脂から構成されている場合
と同様の理由により、電気二重層キャパシタを製造する
うえで好適である。この「軟化温度」とは、ＪＩＳ Ｋ
７１２１に規定されている熱流束示差走差熱量測定
（ＤＳＣ、昇温温度１０℃／分）により得られるＤＳＣ
曲線における融解吸熱曲線の開始点を与える温度をい
う。本発明の細ポリエステル繊維の繊維長は特に限定さ
れるものではなく、繊維シートの態様によって変化す
る。本発明の繊維シートが好適である湿式不織布からな
る場合には、繊維長１〜２５ｍｍ程度であるのが好まし
く、３〜２０ｍｍ程度であるのがより好ましい。この繊
維長はＪＩＳ Ｌ １０１５のＢ法（補正ステープルダ
イヤグラム法）により得られる長さをいう。細ポリエス
テル繊維の断面形状は円形である必要はなく、非円形
（例えば、長円、楕円、星型、ＹやＸなどのアルファベ
ット型、プラス型など）であっても良い。このような細
ポリエステル繊維はイオン透過性に優れるように、繊維
シート中、５ｍａｓｓ％以上含まれているのが好まし
く、１０ｍａｓｓ％以上含まれているのがより好まし
い。他方、前述のフィブリル繊維との関係から、８０ｍ
ａｓｓ％以下であるのが好ましく、５０ｍａｓｓ％以下
であるのがより好ましい。なお、細ポリエステル繊維は
１種類である必要はなく、繊維径及び／又は樹脂組成の
点で相違する細ポリエステル繊維を２種類以上含んでい
ても良い。このように２種類以上の細ポリエステル繊維
を含んでいる場合には、その合計質量が前記範囲内にあ
るのが好ましい。
繊維に加えて、繊度が０．４５ｄｔｅｘ以下の細ポリエ
ステル繊維を含んでいることによって、イオン透過性に
優れる微細孔を形成することができる。細ポリエステル
繊維の繊度が０．４５ｄｔｅｘを越えると、形成される
孔径が大きなものとなり、短絡防止性が著しく悪くなる
傾向がある。より好ましい繊度は０．３５ｄｔｅｘ以下
であり、更に好ましい繊度は０．２５ｄｔｅｘ以下であ
り、最も好ましい繊度は０．１５ｄｔｅｘ以下である。
下限は特に限定するものではないが、０．１０ｄｔｅｘ
程度であるのが好ましい。なお、この「繊度」はＪＩＳ
Ｌ １０１５に規定されているＡ法により得られる値
をいう。この細ポリエステル繊維の軟化温度は２４０℃
程度であるため、前述のフィブリル繊維が融解温度又は
炭化温度が３００℃以上の樹脂から構成されている場合
と同様の理由により、電気二重層キャパシタを製造する
うえで好適である。この「軟化温度」とは、ＪＩＳ Ｋ
７１２１に規定されている熱流束示差走差熱量測定
（ＤＳＣ、昇温温度１０℃／分）により得られるＤＳＣ
曲線における融解吸熱曲線の開始点を与える温度をい
う。本発明の細ポリエステル繊維の繊維長は特に限定さ
れるものではなく、繊維シートの態様によって変化す
る。本発明の繊維シートが好適である湿式不織布からな
る場合には、繊維長１〜２５ｍｍ程度であるのが好まし
く、３〜２０ｍｍ程度であるのがより好ましい。この繊
維長はＪＩＳ Ｌ １０１５のＢ法（補正ステープルダ
イヤグラム法）により得られる長さをいう。細ポリエス
テル繊維の断面形状は円形である必要はなく、非円形
（例えば、長円、楕円、星型、ＹやＸなどのアルファベ
ット型、プラス型など）であっても良い。このような細
ポリエステル繊維はイオン透過性に優れるように、繊維
シート中、５ｍａｓｓ％以上含まれているのが好まし
く、１０ｍａｓｓ％以上含まれているのがより好まし
い。他方、前述のフィブリル繊維との関係から、８０ｍ
ａｓｓ％以下であるのが好ましく、５０ｍａｓｓ％以下
であるのがより好ましい。なお、細ポリエステル繊維は
１種類である必要はなく、繊維径及び／又は樹脂組成の
点で相違する細ポリエステル繊維を２種類以上含んでい
ても良い。このように２種類以上の細ポリエステル繊維
を含んでいる場合には、その合計質量が前記範囲内にあ
るのが好ましい。
【0007】本発明のセパレータは前述のようなフィブリル
繊維及び細ポリエステル繊維を含む繊維シートからなる
が、繊維シートの態様は、例えば、織物、編物、不織布
或いはこれらの複合体であることができる。これらの中
でも、厚さを薄くすることのできる不織布であるのが好
ましく、繊維の均一分散性に優れており短絡が発生しに
くく、信頼性の高い湿式不織布からなるのがより好まし
い。特に、緻密性、短絡防止性、イオン透過性、或いは
強度的に優れているように、セパレータは繊維配向が同
じ、又は異なる層を２層以上有するのが好ましい。前記
性能に加えて強度のバランスも優れているように、繊維
配向の異なる層を２層以上有するのがより好ましく、繊
維配向の異なる層を３層以上有するのが特に好ましい。
なお、３層以上の場合、繊維配向の異なる隣接する層の
組合せが１つでもある場合には、繊維配向が異なってい
るものとする。
繊維及び細ポリエステル繊維を含む繊維シートからなる
が、繊維シートの態様は、例えば、織物、編物、不織布
或いはこれらの複合体であることができる。これらの中
でも、厚さを薄くすることのできる不織布であるのが好
ましく、繊維の均一分散性に優れており短絡が発生しに
くく、信頼性の高い湿式不織布からなるのがより好まし
い。特に、緻密性、短絡防止性、イオン透過性、或いは
強度的に優れているように、セパレータは繊維配向が同
じ、又は異なる層を２層以上有するのが好ましい。前記
性能に加えて強度のバランスも優れているように、繊維
配向の異なる層を２層以上有するのがより好ましく、繊
維配向の異なる層を３層以上有するのが特に好ましい。
なお、３層以上の場合、繊維配向の異なる隣接する層の
組合せが１つでもある場合には、繊維配向が異なってい
るものとする。
【0008】本発明のセパレータを構成する成分（例えば、
フィブリル繊維、細ポリエステル繊維など）はいずれも
熱融着していないのが好ましい。このように熱融着して
いないことによって皮膜を形成していないため、イオン
の透過性に優れている。また、セパレータの厚さはイオ
ン透過性に優れるように、５０μｍ以下であるのが好ま
しく、１５〜４５μｍであるのがより好ましい。なお、
セパレータの面密度は５〜３０ｇ／ｍ２であるのが好ま
しく、見掛密度は０．１〜１．２ｇ／ｃｍ３であるのが
好ましい。
フィブリル繊維、細ポリエステル繊維など）はいずれも
熱融着していないのが好ましい。このように熱融着して
いないことによって皮膜を形成していないため、イオン
の透過性に優れている。また、セパレータの厚さはイオ
ン透過性に優れるように、５０μｍ以下であるのが好ま
しく、１５〜４５μｍであるのがより好ましい。なお、
セパレータの面密度は５〜３０ｇ／ｍ２であるのが好ま
しく、見掛密度は０．１〜１．２ｇ／ｃｍ３であるのが
好ましい。
【0009】本発明のセパレータは常法により繊維シートを
製造し、その繊維シートをセパレータとして使用するこ
とができる。例えば、好適である湿式不織布は次のよう
にして製造することができる。まず、少なくともフィブ
リル繊維と細ポリエステル繊維とを用意する。このフィ
ブリル繊維及び細ポリエステル繊維はいずれも市販され
ているため、容易に入手することができる。次いで、こ
れらの繊維を使用して、常法の湿式法（例えば、水平長
網方式、傾斜ワイヤー型短網方式、円網方式、順流円網
・逆流円網コンビネーション方式、順流円網・円網フォ
ーマーコンビネーション方式、逆流円網・円網フォーマ
ーコンビネーション方式、短網・円網コンビネーション
方式、又は長網・円網コンビネーション方式など）によ
り繊維ウエブを形成する。この繊維ウエブを形成する
際、繊維の均一な分散状態を維持するために増粘剤を加
えたり、水と繊維との親和性を高めるために界面活性剤
を加えたり、攪拌等によって生じる気泡を取り除くため
に消泡剤を加えても良い。次いで、この繊維ウエブを乾
燥して水分を除去して湿式不織布を得ることができる。
なお、乾燥温度は繊維ウエブを構成する繊維が融解しな
い温度で実施する。このように製造した湿式不織布はセ
パレータとして使用することができるが、この湿式不織
布をカレンダーなどによって圧力を加えるのが好まし
い。このように圧力を加えることによって、厚さを調整
したり、厚さを薄くしたり、厚さを均一化したり、フィ
ブリル繊維のフィブリルを進行させてより緻密なものと
したり、フィブリル繊維のフィブリルを密着させること
により強度を向上させることができる。なお、圧力を加
える際には加熱しても良いし加熱しなくても良いが、加
熱すると前記効果を発揮しやすい。但し、構成繊維が溶
融する程度に加熱すると、皮膜が形成されてイオン透過
性が悪くなるため、加熱する場合には構成繊維を構成す
る樹脂のうち、最も低い融解温度を有する樹脂の融解温
度よりも２０℃以上低い温度で加熱する必要があり、よ
り好ましくは３０℃以上低い温度で加熱する。
製造し、その繊維シートをセパレータとして使用するこ
とができる。例えば、好適である湿式不織布は次のよう
にして製造することができる。まず、少なくともフィブ
リル繊維と細ポリエステル繊維とを用意する。このフィ
ブリル繊維及び細ポリエステル繊維はいずれも市販され
ているため、容易に入手することができる。次いで、こ
れらの繊維を使用して、常法の湿式法（例えば、水平長
網方式、傾斜ワイヤー型短網方式、円網方式、順流円網
・逆流円網コンビネーション方式、順流円網・円網フォ
ーマーコンビネーション方式、逆流円網・円網フォーマ
ーコンビネーション方式、短網・円網コンビネーション
方式、又は長網・円網コンビネーション方式など）によ
り繊維ウエブを形成する。この繊維ウエブを形成する
際、繊維の均一な分散状態を維持するために増粘剤を加
えたり、水と繊維との親和性を高めるために界面活性剤
を加えたり、攪拌等によって生じる気泡を取り除くため
に消泡剤を加えても良い。次いで、この繊維ウエブを乾
燥して水分を除去して湿式不織布を得ることができる。
なお、乾燥温度は繊維ウエブを構成する繊維が融解しな
い温度で実施する。このように製造した湿式不織布はセ
パレータとして使用することができるが、この湿式不織
布をカレンダーなどによって圧力を加えるのが好まし
い。このように圧力を加えることによって、厚さを調整
したり、厚さを薄くしたり、厚さを均一化したり、フィ
ブリル繊維のフィブリルを進行させてより緻密なものと
したり、フィブリル繊維のフィブリルを密着させること
により強度を向上させることができる。なお、圧力を加
える際には加熱しても良いし加熱しなくても良いが、加
熱すると前記効果を発揮しやすい。但し、構成繊維が溶
融する程度に加熱すると、皮膜が形成されてイオン透過
性が悪くなるため、加熱する場合には構成繊維を構成す
る樹脂のうち、最も低い融解温度を有する樹脂の融解温
度よりも２０℃以上低い温度で加熱する必要があり、よ
り好ましくは３０℃以上低い温度で加熱する。
【0010】本発明の好適である繊維配向が同じ、又は異な
る層を２層以上有するセパレータは、例えば、湿式繊維
ウエブを２つ以上積層することによって製造することが
できる。より具体的には、同種類の網によって抄造した
湿式繊維ウエブを積層したり、異なる種類の網（例え
ば、短網と円網、長網と円網）によって抄造した湿式繊
維ウエブを積層して製造することができる。これらの中
でも、異なる種類の網によって抄造した湿式繊維ウエブ
を積層する方法であると、繊維配向の異なる層を２層以
上有するセパレータを製造しやすいため好適である。な
お、湿式繊維ウエブを乾燥した後に積層し、加熱加圧す
ることによっても同様のセパレータを製造することがで
きる。ただし、湿潤状態の湿式繊維ウエブを積層した方
が、同じ面密度、同じ厚さ、同じ繊維配向状態であれ
ば、イオン透過性により優れるセパレータを製造するこ
とができる。本発明で特に好適である繊維配向の異なる
層を３層以上有するセパレータは、順流円網、逆流円
網、円網フォーマー、長網、短網を適宜組み合わせるこ
とによって容易に製造することができる。例えば、３層
構造のセパレータは、円網と円網フォーマーと円網とを
組み合わせることによって、製造することができる。
る層を２層以上有するセパレータは、例えば、湿式繊維
ウエブを２つ以上積層することによって製造することが
できる。より具体的には、同種類の網によって抄造した
湿式繊維ウエブを積層したり、異なる種類の網（例え
ば、短網と円網、長網と円網）によって抄造した湿式繊
維ウエブを積層して製造することができる。これらの中
でも、異なる種類の網によって抄造した湿式繊維ウエブ
を積層する方法であると、繊維配向の異なる層を２層以
上有するセパレータを製造しやすいため好適である。な
お、湿式繊維ウエブを乾燥した後に積層し、加熱加圧す
ることによっても同様のセパレータを製造することがで
きる。ただし、湿潤状態の湿式繊維ウエブを積層した方
が、同じ面密度、同じ厚さ、同じ繊維配向状態であれ
ば、イオン透過性により優れるセパレータを製造するこ
とができる。本発明で特に好適である繊維配向の異なる
層を３層以上有するセパレータは、順流円網、逆流円
網、円網フォーマー、長網、短網を適宜組み合わせるこ
とによって容易に製造することができる。例えば、３層
構造のセパレータは、円網と円網フォーマーと円網とを
組み合わせることによって、製造することができる。
【0011】本発明のセパレータは電気二重層キャパシタ用
に使用できるものであり、１対の電極間に配置させて使
用することができる。なお、セパレータを構成する繊維
として、融解温度又は炭化温度が３００℃以上の樹脂か
らなるフィブリル繊維を含んでいる場合には、各材料か
ら組み立てた後に全体を乾燥することのできる、製造上
好適なものである。
に使用できるものであり、１対の電極間に配置させて使
用することができる。なお、セパレータを構成する繊維
として、融解温度又は炭化温度が３００℃以上の樹脂か
らなるフィブリル繊維を含んでいる場合には、各材料か
ら組み立てた後に全体を乾燥することのできる、製造上
好適なものである。
【0012】以下に、本発明の実施例を記載するが、以下の
実施例に限定されるものではない。
実施例に限定されるものではない。
【実施例】（実施例１）パラ系芳香族ポリアミドからな
るフィブリル繊維（登録商標：ケブラー、デュポン製、
炭化温度：５００℃以上）と、ポリエチレンテレフタレ
ートからなる、繊度０．１１ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍの
細ポリエステル繊維（融解温度：２６０℃、軟化温度：
２５３℃、断面：円形）を用意した。次いで、フィブリ
ル繊維と細ポリエステル繊維とを１：１の質量比率で含
むスラリーを形成した後、傾斜ワイヤー型短網方式によ
り繊維ウエブを形成した。次いで、この繊維ウエブを温
度１２０℃に設定された熱風循環式乾燥機により乾燥し
た。次いで、この乾燥した繊維ウエブを温度２２０℃に
設定された一対の熱カレンダーにより押圧（線圧力：
４．７ｋＮ／ｃｍ）して、面密度２０ｇ／ｍ２、厚さ２
５μｍ、見掛密度０．８ｇ／ｃｍ３の押圧湿式不織布、
つまりセパレータを製造した。このセパレータを構成す
るフィブリル繊維は微細繊維が束状になっている部分を
含むものであった。また、セパレータを構成する細ポリ
エステル繊維は多少圧着されているものの、熱融着して
いないため皮膜は形成されていなかった。
るフィブリル繊維（登録商標：ケブラー、デュポン製、
炭化温度：５００℃以上）と、ポリエチレンテレフタレ
ートからなる、繊度０．１１ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍの
細ポリエステル繊維（融解温度：２６０℃、軟化温度：
２５３℃、断面：円形）を用意した。次いで、フィブリ
ル繊維と細ポリエステル繊維とを１：１の質量比率で含
むスラリーを形成した後、傾斜ワイヤー型短網方式によ
り繊維ウエブを形成した。次いで、この繊維ウエブを温
度１２０℃に設定された熱風循環式乾燥機により乾燥し
た。次いで、この乾燥した繊維ウエブを温度２２０℃に
設定された一対の熱カレンダーにより押圧（線圧力：
４．７ｋＮ／ｃｍ）して、面密度２０ｇ／ｍ２、厚さ２
５μｍ、見掛密度０．８ｇ／ｃｍ３の押圧湿式不織布、
つまりセパレータを製造した。このセパレータを構成す
るフィブリル繊維は微細繊維が束状になっている部分を
含むものであった。また、セパレータを構成する細ポリ
エステル繊維は多少圧着されているものの、熱融着して
いないため皮膜は形成されていなかった。
【0013】（比較例１）実施例１の細ポリエステル繊維に
代えて、繊度０．７７ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのポリエ
チレンテレフタレート繊維（融解温度：２６０℃、軟化
温度：２５３℃、断面：円形）を５０ｍａｓｓ％使用し
たこと以外は、実施例１と全く同様にして、繊維ウエブ
の形成、乾燥及び一対の熱カレンダーによる押圧を実施
して、面密度２０ｇ／ｍ２、厚さ２５μｍ、見掛密度
０．８ｇ／ｃｍ３の押圧湿式不織布、つまりセパレータ
を製造した。
代えて、繊度０．７７ｄｔｅｘ、繊維長３ｍｍのポリエ
チレンテレフタレート繊維（融解温度：２６０℃、軟化
温度：２５３℃、断面：円形）を５０ｍａｓｓ％使用し
たこと以外は、実施例１と全く同様にして、繊維ウエブ
の形成、乾燥及び一対の熱カレンダーによる押圧を実施
して、面密度２０ｇ／ｍ２、厚さ２５μｍ、見掛密度
０．８ｇ／ｃｍ３の押圧湿式不織布、つまりセパレータ
を製造した。
【0014】（比較例２）実施例１において使用したパラ系
芳香族ポリアミドからなるフィブリル繊維を１００％使
用したこと以外は実施例１と全く同様にして、繊維ウエ
ブの形成、乾燥及び一対の熱カレンダーによる押圧を実
施して、面密度が２０ｇ／ｍ２、厚さが２５μｍ、見掛
密度が０．８ｇ／ｃｍ３の押圧湿式不織布、つまりセパ
レータを製造した。
芳香族ポリアミドからなるフィブリル繊維を１００％使
用したこと以外は実施例１と全く同様にして、繊維ウエ
ブの形成、乾燥及び一対の熱カレンダーによる押圧を実
施して、面密度が２０ｇ／ｍ２、厚さが２５μｍ、見掛
密度が０．８ｇ／ｃｍ３の押圧湿式不織布、つまりセパ
レータを製造した。
【0015】（実施例２）実施例１と全く同様にして製造し
た繊維ウエブを、温度１２０℃に設定された熱風循環式
乾燥機により乾燥した。次いで、この乾燥した繊維ウエ
ブを温度２４０℃に設定された一対の熱カレンダーによ
り押圧（線圧力：４．７ｋＮ／ｃｍ）して、面密度２０
ｇ／ｍ２、厚さ２５μｍ、見掛密度０．８ｇ／ｃｍ３の
押圧湿式不織布、つまりセパレータを製造した。このセ
パレータを構成するフィブリル繊維は微細繊維が束状に
なっている部分を含むものであった。また、セパレータ
を構成する細ポリエステル繊維は多少圧着されているも
のの、熱融着していないため皮膜は形成されていなかっ
た。
た繊維ウエブを、温度１２０℃に設定された熱風循環式
乾燥機により乾燥した。次いで、この乾燥した繊維ウエ
ブを温度２４０℃に設定された一対の熱カレンダーによ
り押圧（線圧力：４．７ｋＮ／ｃｍ）して、面密度２０
ｇ／ｍ２、厚さ２５μｍ、見掛密度０．８ｇ／ｃｍ３の
押圧湿式不織布、つまりセパレータを製造した。このセ
パレータを構成するフィブリル繊維は微細繊維が束状に
なっている部分を含むものであった。また、セパレータ
を構成する細ポリエステル繊維は多少圧着されているも
のの、熱融着していないため皮膜は形成されていなかっ
た。
【0016】（抵抗値の測定）電極として、粒状活性炭、カ
ーボンブラック及びポリテトラフルオロエチレンを混ぜ
て練り上げたもの、集電極としてアルミ箔、セパレータ
として実施例１〜２及び比較例１〜２のもの、及び電解
液としてテトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボ
ーレイトをプロピレンカーボネートに溶解させたものを
用意した。次いで、これら材料から各セパレータ毎にコ
インセル型の電気二重層キャパシタを作製した後、それ
らの内部抵抗を測定した。これらの結果は表１に示す通
りであった。
ーボンブラック及びポリテトラフルオロエチレンを混ぜ
て練り上げたもの、集電極としてアルミ箔、セパレータ
として実施例１〜２及び比較例１〜２のもの、及び電解
液としてテトラエチルアンモニウム・テトラフルオロボ
ーレイトをプロピレンカーボネートに溶解させたものを
用意した。次いで、これら材料から各セパレータ毎にコ
インセル型の電気二重層キャパシタを作製した後、それ
らの内部抵抗を測定した。これらの結果は表１に示す通
りであった。
【表1】
【0017】この表１から明らかなように、本発明のセパレ
ータは抵抗値が３Ωよりも低いイオン透過性の優れるも
のであった。なお、本発明のセパレータは厚さが２５μ
ｍと薄いものであったが短絡を発生させることなく抵抗
値を測定できるものであった。更に、本発明のセパレー
タを使用してコインセル型の電気二重層キャパシタを作
製する際にセパレータが破断するなどの問題の発生する
ことがなく、強度的にも十分なものであった。
ータは抵抗値が３Ωよりも低いイオン透過性の優れるも
のであった。なお、本発明のセパレータは厚さが２５μ
ｍと薄いものであったが短絡を発生させることなく抵抗
値を測定できるものであった。更に、本発明のセパレー
タを使用してコインセル型の電気二重層キャパシタを作
製する際にセパレータが破断するなどの問題の発生する
ことがなく、強度的にも十分なものであった。
【0018】
【発明の効果】本発明の電気二重層キャパシタ用セパレ
ータは短絡防止性、イオン透過性及び強度的に優れてい
る。また、耐熱性に優れているため、電気二重層キャパ
シタの製造上好適である。なお、フィブリルを有する繊
維が融解温度又は炭化温度が３００℃以上の樹脂から構
成されていると、耐熱性に優れているため、電気二重層
キャパシタの製造上好適である。また、電気二重層キャ
パシタ用セパレータを構成するいずれの成分も熱融着し
ていないと、イオン透過性に優れている。更に、繊維シ
ートが湿式不織布からなると、繊維の均一分散性に優れ
ているため短絡することのない信頼性の高いものであ
る。
ータは短絡防止性、イオン透過性及び強度的に優れてい
る。また、耐熱性に優れているため、電気二重層キャパ
シタの製造上好適である。なお、フィブリルを有する繊
維が融解温度又は炭化温度が３００℃以上の樹脂から構
成されていると、耐熱性に優れているため、電気二重層
キャパシタの製造上好適である。また、電気二重層キャ
パシタ用セパレータを構成するいずれの成分も熱融着し
ていないと、イオン透過性に優れている。更に、繊維シ
ートが湿式不織布からなると、繊維の均一分散性に優れ
ているため短絡することのない信頼性の高いものであ
る。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 小林 剛 茨城県猿島郡総和町大字北利根７番地 日 本バイリーン株式会社内 Ｆターム(参考） 4L047 AA21 AA28 AB02 AB08 BA00 BA21 BA22 CB00 CB01 CC12 4L055 AF33 AF35 AF44 CF42 EA16 EA20 FA19 FA30 GA01 GA31 GA39
Claims (4)
- 【請求項1】 フィブリルを有する繊維と、繊度が０．
４５ｄｔｅｘ（デシテックス）以下の細ポリエステル繊
維とを含む繊維シートからなることを特徴とする電気二
重層キャパシタ用セパレータ。 - 【請求項2】 前記フィブリルを有する繊維が融解温度
又は炭化温度が３００℃以上の樹脂から構成されている
ことを特徴とする、請求項１記載の電気二重層キャパシ
タ用セパレータ。 - 【請求項3】 電気二重層キャパシタ用セパレータを構
成するいずれの成分も熱融着していないことを特徴とす
る、請求項１又は請求項２に記載の電気二重層キャパシ
タ用セパレータ。 - 【請求項4】 前記繊維シートが湿式不織布からなるこ
とを特徴とする、請求項１〜３のいずれかに記載の電気
二重層キャパシタ用セパレータ。
Priority Applications (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2000343927A JP3717782B2 (ja) | 1999-12-24 | 2000-11-10 | 電気二重層キャパシタ用セパレータ |
| US09/739,004 US6411497B2 (en) | 1999-12-24 | 2000-12-19 | Separator for electric double-layer capacitor |
| EP00311475A EP1113469A3 (en) | 1999-12-24 | 2000-12-20 | Separator for electric double-layer capacitor |
Applications Claiming Priority (3)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP36654399 | 1999-12-24 | ||
| JP11-366543 | 1999-12-24 | ||
| JP2000343927A JP3717782B2 (ja) | 1999-12-24 | 2000-11-10 | 電気二重層キャパシタ用セパレータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001244150A true JP2001244150A (ja) | 2001-09-07 |
| JP3717782B2 JP3717782B2 (ja) | 2005-11-16 |
Family
ID=26581807
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2000343927A Expired - Fee Related JP3717782B2 (ja) | 1999-12-24 | 2000-11-10 | 電気二重層キャパシタ用セパレータ |
Country Status (3)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US6411497B2 (ja) |
| EP (1) | EP1113469A3 (ja) |
| JP (1) | JP3717782B2 (ja) |
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| JP2006019191A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Japan Vilene Co Ltd | リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池 |
| JP2006188770A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-07-20 | Japan Vilene Co Ltd | 不織布及び不織布の製造方法、並びに不織布を用いた電気二重層キャパシタ用セパレータ、リチウムイオン二次電池用セパレータ、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオン二次電池 |
| JP2007327167A (ja) * | 2006-05-12 | 2007-12-20 | Japan Vilene Co Ltd | 繊維シート及び繊維シートの製造方法 |
| US7977260B2 (en) | 2005-11-28 | 2011-07-12 | Mitsubishi Paper Mills Limited | Separator for an electric double layer capacitor |
| US8202406B2 (en) | 2007-06-15 | 2012-06-19 | Mitsubishi Paper Mills Limited | Porous sheet, separator for electrochemical element, and method for manufacturing porous sheet |
| JP2014501858A (ja) * | 2011-01-04 | 2014-01-23 | テイジン・アラミド・ビー．ブイ． | マイクロフィラメントを含む紙 |
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|---|---|---|---|---|
| JP3845536B2 (ja) * | 1999-12-24 | 2006-11-15 | 日本バイリーン株式会社 | 電気二重層キャパシタの製造方法 |
| KR101141072B1 (ko) * | 2004-11-02 | 2012-05-04 | 니혼바이린 가부시기가이샤 | 전기 이중층 캐패시터용 세퍼레이터 및 이를 구비한 전기이중층 캐패시터 |
| DE102011003186A1 (de) * | 2011-01-26 | 2012-07-26 | Evonik Degussa Gmbh | Dünne, makroporöse Polymerfolien |
| US20170354828A1 (en) * | 2016-06-14 | 2017-12-14 | Pacesetter, Inc. | Aromatic polyamide fiber material separators for use in electrolytic capacitors |
| WO2023073007A1 (en) | 2021-10-29 | 2023-05-04 | Teijin Aramid B.V. | Separator suitable for use in lithium ion batteries |
Family Cites Families (7)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US4330602A (en) | 1979-07-13 | 1982-05-18 | W. R. Grace & Co. | Battery separator |
| JP2530636B2 (ja) * | 1987-01-23 | 1996-09-04 | 東レ株式会社 | 特殊紙状シ−ト |
| JPH0266917A (ja) * | 1988-09-01 | 1990-03-07 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
| US5158647A (en) | 1991-01-10 | 1992-10-27 | Raymond Hurley | Capacitor papers of flash-spun synthetic pulp fibers |
| JPH0795501A (ja) | 1993-09-24 | 1995-04-07 | Toshiba Corp | カラー画像表示装置 |
| JPH11168033A (ja) * | 1997-12-03 | 1999-06-22 | Asahi Glass Co Ltd | 電気二重層キャパシタ |
| EP0933790A1 (en) * | 1998-02-02 | 1999-08-04 | Asahi Glass Company Ltd. | Electric double layer capacitor |
-
2000
- 2000-11-10 JP JP2000343927A patent/JP3717782B2/ja not_active Expired - Fee Related
- 2000-12-19 US US09/739,004 patent/US6411497B2/en not_active Expired - Lifetime
- 2000-12-20 EP EP00311475A patent/EP1113469A3/en not_active Withdrawn
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| JP2006019191A (ja) * | 2004-07-02 | 2006-01-19 | Japan Vilene Co Ltd | リチウムイオン二次電池用セパレータ及びリチウムイオン二次電池 |
| JP2006188770A (ja) * | 2004-12-10 | 2006-07-20 | Japan Vilene Co Ltd | 不織布及び不織布の製造方法、並びに不織布を用いた電気二重層キャパシタ用セパレータ、リチウムイオン二次電池用セパレータ、電気二重層キャパシタ又はリチウムイオン二次電池 |
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| US8202406B2 (en) | 2007-06-15 | 2012-06-19 | Mitsubishi Paper Mills Limited | Porous sheet, separator for electrochemical element, and method for manufacturing porous sheet |
| JP2014501858A (ja) * | 2011-01-04 | 2014-01-23 | テイジン・アラミド・ビー．ブイ． | マイクロフィラメントを含む紙 |
| US11427962B2 (en) | 2011-01-04 | 2022-08-30 | Teijin Aramid B.V. | Paper comprising microfilaments |
| US11649588B2 (en) | 2011-01-04 | 2023-05-16 | Teijin Aramid B.V. | Paper comprising microfilaments |
| US11851820B2 (en) | 2011-01-04 | 2023-12-26 | Teijin Aramid B.V. | Paper comprising microfilaments |
Also Published As
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|---|---|
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| US20010006452A1 (en) | 2001-07-05 |
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| US6411497B2 (en) | 2002-06-25 |
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