JP2001266832A - アルカリ電池用セパレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 安定して電池を製造することができ、良好な
放電特性および寿命を得ることができ、しかも耐酸化性
に優れるアルカリ電池用セパレータを提供すること。 【解決手段】 本発明のアルカリ電池用セパレータは、
引張り強さが１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のパラ系芳香族ポ
リアミド繊維を含む繊維シートを備えており、前記繊維
シートを構成する繊維の平均繊維径が８〜１３μｍであ
る。

Description

【発明の詳細な説明】

【0001】

【発明の属する技術分野】本発明はアルカリ電池用セパ
レータに関する。

【0002】

【従来の技術】従来から、アルカリ電池の正極と負極と
を分離して短絡を防止すると共に、電解液を保持して起
電反応を円滑に行なうことができるように、正極と負極
との間にセパレータが使用されている。このセパレータ
は水酸化カリウムなどからなる電解液を保持する必要が
あり、この電解液との親和性に優れていることから６ナ
イロン繊維や６６ナイロン繊維からなる不織布がセパレ
ータとして使用されている。

【0003】近年、電子機器の小型軽量化に伴って、アルカ
リ電池の占めるスペースも小さくなっている。それにも
かかわらず、アルカリ電池には従来と同程度以上の性能
が必要とされるため、アルカリ電池の高容量化が要求さ
れている。この高容量化のためには、電極の活物質の量
を増やす必要があるため、必然的に前記セパレータの占
める体積が少なくならざるを得ない。つまり、セパレー
タの厚さを薄くする必要がある。しかしながら、従来の
セパレータを単純に薄くしたのでは、電池（極板群構
成）を製造する際に、極板のバリがセパレータを突き抜
けて極板同士がショートしたり、極板のエッジなどによ
ってセパレータが引き裂かれることがあるため、歩留ま
りが悪くなるという問題があった。また、高容量化に伴
い、セパレータを極板に巻回する際、従来よりも高い張
力をかけることにより極板群の体積を小さくすることも
行われているが、この際、セパレータには従来よりも高
い圧力がかかるため、電解液がより保液されにくくな
り、電池の放電容量が低下し易く、電池寿命が短くなる
傾向があった。なお、６ナイロン繊維や６６ナイロン繊
維からなる不織布をセパレータとして使用すると、この
セパレータは正極から発生する酸素によって酸化されや
すいため、電池の放電容量が低下しやすく、この点から
も電池寿命の短いものであった。

【0004】

【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、安定して電池を
製造することができ、良好な放電特性および寿命を得る
ことができ、しかも耐酸化性に優れるアルカリ電池用セ
パレータを提供することを目的とする。

【0005】

【課題を解決するための手段】本発明のアルカリ電池用
セパレータ（以下、単に「セパレータ」という）は、引
張り強さが１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上のパラ系芳香族ポリ
アミド繊維を含む繊維シートを備えており、前記繊維シ
ートを構成する繊維の平均繊維径が８〜１３μｍであ
る。本発明で使用するパラ系芳香族ポリアミド繊維は引
張り強さが１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の強度の優れるもの
であるため、極板のバリがセパレータを突き抜けて極板
同士がショートしたり、極板のエッジなどによりセパレ
ータが引き裂かれることがないため、安定して電池を製
造することができる。また、この引張り強さが１８ｃＮ
／ｄｔｅｘ以上のパラ系芳香族ポリアミド繊維は耐酸化
性に優れているため、このパラ系芳香族ポリアミド繊維
を含む繊維シートを備えているセパレータも耐酸化性に
優れている。更に、繊維シートを構成する繊維の平均繊
維径を８〜１３μｍの範囲とすることにより、セパレー
タ構造が適度に緻密化されてセパレータの電解液保持性
が向上するため、放電容量の低下を防ぎ、電池寿命も長
期化することができる。また、電極活物質の脱落および
デンドライト発生によるショートを防ぐことができるた
め、この点からも電池の寿命を長期化することができ
る。

【0006】前記パラ系芳香族ポリアミド繊維を５ｍａｓｓ
％以上含んでいると、前記効果が顕著である。

【0007】繊維径１０μｍ以下の非接着性繊維を５０〜９
５ｍａｓｓ％含んでいると、通気性を損なうことなくセ
パレータ構造を適度に緻密化することができるため、放
電容量の低下を防ぎ、また、電極活物質の脱落およびデ
ンドライト発生によるショートを防ぐことができるた
め、電池寿命を長期化することができる。

【0008】前記繊維シートを構成する繊維の実質的に全て
が、アミド結合を有する樹脂により繊維表面が構成され
ていると、水酸化カリウム水溶液などからなる電解液と
の親和性に優れている。

【0009】アルカリ電池用セパレータの３４０ｋＰａ荷重
時における厚さ（Ａ）の、アルカリ電池用セパレータの
１５５ｋＰａ荷重時における厚さ（Ｂ）に対する百分率
［（Ａ／Ｂ）×１００］が９０％以上であるように、圧
縮荷重に対する高い保形性を有していると、高い張力に
より極板と巻回された場合であっても、圧縮による電解
液の保持性の低下を防ぐことができ、結果として電池寿
命を長くすることができる。

【0010】

【発明の実施の形態】本発明は、パラ系芳香族ポリアミ
ド繊維の中でも、引張り強さが１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上
のものを使用することによって、極板のバリによるショ
ートや極板のエッジなどによるセパレータの引き裂きを
防止できること、また、繊維シートに含ませることによ
りセパレータの耐圧縮性が向上して電解液の保持性に優
れること、更には、このパラ系芳香族ポリアミド繊維は
耐酸化性にも優れているため、長期にわたって安定した
性能を発揮することができることを見い出したのであ
る。また、同時に繊維シートを構成する繊維の平均繊維
径を８〜１３μｍの範囲とすることにより、セパレータ
に適度な緻密性を持たせることができ、それによりセパ
レータの電解液保持性を向上させることができ、しかも
電極活物質の脱落およびデンドライトの発生を防止でき
ることを見い出したのである。

【0011】パラ系芳香族ポリアミド繊維の引張り強さが１
８ｃＮ／ｄｔｅｘ未満であると、上記のような効果を発
揮するのが困難になる傾向があり、より好ましい引張り
強さは２１ｃＮ／ｄｔｅｘ以上である。本発明における
「引張り強さ」は、ＪＩＳ Ｌ １０１５（化学繊維ス
テープル試験法）に規定された方法によって測定した値
をいう。このパラ系芳香族ポリアミド繊維としては、例
えば、ポリ−ｐ−フェニレンテレフタルアミド、ポリ−
ｐ−ベンズアミド、ポリ−ｐ−アミドヒドラジド、ポリ
−ｐ−フェニレンテレフタルアミド−３，４−ジフェニ
ルエーテルテレフタルアミドなどの樹脂成分からなるこ
とができる。このパラ系芳香族ポリアミド繊維は引張り
強さが同じであれば、繊維径が大きいほどショート防止
および耐圧縮性の効果が大きいため、繊維径が１０μｍ
以上のものを使用することが好ましい。一方、パラ系芳
香族ポリアミド繊維の繊維径を大きくしていくと、同一
面密度であれば、単位面積当たりにおけるパラ系芳香族
ポリアミド繊維の本数が減り、繊維シート中に局所的に
パラ系芳香族ポリアミド繊維の存在しない部分が生じ易
くなる結果として、電極のバリの貫通やエッジによる切
断によりショートが発生しやすくなるため、パラ系芳香
族ポリアミド繊維の繊維径は８０μｍ以下であるのが好
ましい。本発明における「繊維径」は、繊維断面形状が
円形である場合にはその直径をいい、繊維断面形状が非
円形である場合には円形断面に換算した時の直径をい
う。また、パラ系芳香族ポリアミド繊維は繊維シート
中、５ｍａｓｓ％以上含まれていることが好ましい。含
有量が５ｍａｓｓ％未満になると、比率が少なすぎて、
前述の効果が得られなくなる傾向があるためである。な
お、パラ系芳香族ポリアミド繊維の繊維径が前述のよう
に１０μｍ以上である場合、パラ系芳香族ポリアミド繊
維の含まれている割合が多くなるほど、繊維シートの平
均繊維径も大きくなり、電極活物質の脱落やデンドライ
ト発生によるショートが起こりやすくなるため、繊維径
が１０μｍ以上のパラ系芳香族ポリアミド繊維の含有量
は３０ｍａｓｓ％以下であるのが望ましく、２０ｍａｓ
ｓ％以下であるのがより望ましい。

【0012】本発明のセパレータを構成するパラ系芳香族ポ
リアミド繊維以外の繊維として、繊維径が１０μｍ以下
の非接着性繊維を含んでいるのが好ましい。このような
非接着性繊維を含んでいることによって、通気性を損な
うことなくセパレータ構造を適度に緻密化することがで
きるため、放電容量の低下を防ぎ、また、電極活物質の
脱落およびデンドライト発生によるショートを防ぐこと
ができるため、電池寿命を長期化することができる。こ
の非接着性繊維のより好ましい繊維径は９μｍ以下であ
る。一方で、非接着性繊維の繊維径を細くしすぎると、
非接着性繊維の絶対強度の低下によりセパレータの初期
弾性率が低下し、極板群を構成する際の張力によって、
セパレータが変形しやすくなる傾向があるため、繊維径
は５μｍ以上であるのが好ましい。本発明における「非
接着性繊維」とは、接着していない状態でセパレータを
構成している繊維をいい、接着可能であっても接着して
いない限り、本発明における非接着性繊維である。この
非接着性繊維表面を構成する樹脂は水酸化カリウム水溶
液などの電解液との親和性に優れるように、分子内にア
ミド結合を有しているものが好ましく、例えば、６ナイ
ロン、６６ナイロン、１２ナイロンなどのポリアミド系
樹脂からなるのが好ましい。なお、非接着性繊維は１種
類の樹脂成分から構成していることもできるし、２種類
以上の樹脂成分から構成していることもできる。なお、
非接着性繊維は水流などの外力によって分割されたもの
であっても良い。このような非接着性繊維は前述のよう
な効果を奏するように、繊維シート中、５０ｍａｓｓ％
以上含まれているのが好ましく、６０ｍａｓｓ％以上含
まれているのがより好ましい。他方、前述のパラ系芳香
族ポリアミド繊維との兼ね合いから、９５ｍａｓｓ％以
下であるのが好ましく、９０ｍａｓｓ％以下であるのが
より好ましい。

【0013】本発明のセパレータはセパレータの引張り強さ
が不足するのを防止するため、更に接着性繊維が含まれ
ているのが好ましい。この接着性繊維としては、接着性
繊維を接着させる際の熱によってパラ系芳香族ポリアミ
ド繊維（場合により非接着性繊維にも）に悪影響を及ぼ
さず、なおかつ、水酸化カリウム水溶液などの電解液と
の親和性に優れるように、分子内にアミド結合を有する
樹脂により繊維表面が構成されている繊維が好ましく、
例えば、６ナイロン、６６ナイロン、１２ナイロンなど
のポリアミド系樹脂１種類以上から繊維表面が構成され
ている接着性繊維を使用することができる。また、これ
らのポリアミド系樹脂は前述のようなパラ系芳香族ポリ
アミド繊維（場合により非接着性繊維）との接着性にも
優れているため好適である。なお、接着性繊維が単一成
分からなると、接着した際にフィルム化してしまい、電
解液の保持性を低下させたり、酸素の通過性を低下させ
る傾向があるため、２種類以上の樹脂成分からなる接着
性繊維を使用するのが好ましい。接着性繊維が２種類以
上の樹脂成分からなる場合、その断面形状は、例えば、
芯鞘型（偏芯型を含む）、サイドバイサイド型、海島
型、多重バイメタル型、オレンジ型であることができ
る。これらの中でも、接着面積の広い芯鞘型又は海島型
であるのが好ましい。このような接着性繊維はセパレー
タの引張り強度を高くすることができるように、繊維シ
ート中、２０ｍａｓｓ％以上含まれているのが好まし
く、２５ｍａｓｓ％以上含まれているのがより好まし
く、３０ｍａｓｓ％以上含まれているのが最も好まし
い。他方、パラ系芳香族ポリアミド繊維が含まれている
ことによる効果を低下させないように、９５ｍａｓｓ％
以下含まれているのが好ましく、９０ｍａｓｓ％以下含
まれているのがより好ましい。なお、接着性繊維の混合
比率が５０ｍａｓｓ％以上の場合、接着性繊維の繊維径
は非接着性繊維と同様の理由で、１０μｍ以下が好まし
く、９μｍ以下がより好ましい。一方、接着性繊維の混
合比率が５０ｍａｓｓ％未満の場合には、繊維シート構
成繊維の平均繊維径が８μｍ〜１３μｍとなるように、
パラ系芳香族ポリアミド繊維や場合により含む非接着性
繊維との兼ね合いから適宜選定すれば良い。なお、接着
性繊維の繊維径は配合比率の如何に関わらず、非接着性
繊維と同様に細くしすぎると、極板群を形成する際の張
力によってセパレータが変形しやすくなる傾向があるた
め、５μｍ以上であるのが好ましい。

【0014】なお、繊維シートを構成する繊維、例えば、パ
ラ系芳香族ポリアミド繊維、非接着性繊維、或いは接着
性繊維がフィブリル化していると、フィブリル化してい
ることによって繊維（特に、パラ系芳香族ポリアミド繊
維）の引張り強さが低下したり、フィブリル化している
ことによってセパレータの構造が緻密になりすぎ、密閉
型ニッケル−カドニウム電池のように正極から酸素が発
生した場合に、酸素が負極側へ透過して消費されること
が困難になるため、繊維シートを構成する繊維（特に、
パラ系芳香族ポリアミド繊維）はフィブリル化していな
いのが好ましい。

【0015】また、繊維シートを構成する繊維の実質的に全
てが、アミド結合を有する樹脂（例えば、６ナイロン、
６６ナイロン、１２ナイロン、芳香族ポリアミドなど）
により繊維表面が構成されていると、水酸化カリウム水
溶液などからなる電解液との親和性が高く、電解液の保
持性に優れているため、放電容量の低下を防ぎ、電池寿
命を長期化することができる。

【0016】本発明のセパレータは上述のような繊維を含む
繊維シートを備えているが、繊維シートを構成する繊維
の平均繊維径は８〜１３μｍである必要がある。平均繊
維径が１３μｍを越えると、適度な緻密性が損なわれ
て、電解液の保持性が低下するばかりでなく、電極活物
質の脱落やデンドライトの発生が起こり易くなり、電池
寿命が短くなる傾向があり、他方、平均繊維径が８μｍ
未満になると、緻密性が過度となり、セパレータのガス
透過性が低下して、電池寿命が短くなる傾向がある。よ
り好ましい平均繊維径は９〜１１μｍである。本発明に
おける「平均繊維径」は、セパレータから無作為に選ん
だ１００本の繊維の繊維径の平均値をいう。

【0017】なお、セパレータの態様は繊維シートを備えて
いれば特に限定されるものではなく、例えば、不織布、
織物、編物などの繊維シート単体、このような繊維シー
トと繊維シートよりも通気性の高いネットや多孔フィル
ムなどとの複合体であることができる。これらの中でも
繊維が三次元的に配置することができ、電解液の保持性
に優れている不織布を含んでいるのが好ましい。

【0018】更に、セパレータがセパレータの３４０ｋＰａ
荷重時における厚さ（Ａ）の、セパレータの１５５ｋＰ
ａ荷重時における厚さ（Ｂ）に対する百分率［（Ａ／
Ｂ）×１００］が９０％以上であるように、圧縮荷重に
対する高い保形性を有していると、高い張力により極板
と巻回された場合であっても、圧縮による電解液の保持
性の低下を防ぐことができ、アルカリ電池の寿命を長く
することができる。

【0019】本発明のセパレータの面密度は３０〜１００ｇ
／ｍ²であるのが好ましい。面密度が３０ｇ／ｍ²未満で
あると引張強さが不足する場合があり、１００ｇ／ｍ²
を越えると厚さが厚くなり過ぎてアルカリ電池の高容量
化が困難になるためで、より好ましくは４０〜８０ｇ／
ｍ²である。

【0020】本発明のセパレータは常法により製造すること
ができる。例えば、好適である不織布からなるセパレー
タは、次のようにして製造することができる。まず、上
述のようなパラ系芳香族ポリアミド繊維、必要に応じて
非接着性繊維及び／又は接着性繊維を用意する。これら
繊維の繊維長は後述の繊維ウエブの形成方法によって異
なり、湿式法により繊維ウエブを形成する場合には、１
〜２５ｍｍ長程度の繊維を用意し、カード法やエアレイ
法などの乾式法により繊維ウエブを形成する場合には、
２５〜１１０ｍｍ長程度の繊維を用意する。

【0021】次いで、これらの繊維から繊維ウエブを形成す
る。この繊維ウエブの形成方法としては、例えば、湿式
法や乾式法（例えば、カード法、エアレイ法など）など
がある。これら単独の繊維ウエブからセパレータを製造
しても良いし、同種又は異種の繊維ウエブ２枚以上から
セパレータを製造しても良いが、繊維長が長い繊維を含
む繊維ウエブを使用した方がセパレータの強度を強くす
ることができ、電池（極板群構成）を製造する際の張力
によっても破断しにくくなるため、乾式法により形成し
た繊維ウエブを含んでいるのが好ましい。なお、繊維の
均一な分散が必要である場合には、湿式法で形成した繊
維ウエブを含んでいるのが好ましい。また、異種の繊維
ウエブを２枚以上積層する場合（例えば、乾式法で形成
した繊維ウエブと湿式法で形成した繊維ウエブとを積層
する場合）には、電解液が偏在して電池性能が低下する
ことがないように、実質的に１つの層からなるように、
繊維同士を十分に混合させるのが好ましい。この混合方
法として、後述のような流体流による処理を挙げること
ができる。

【0022】次いで、形成した繊維ウエブを結合して不織布
を製造できる。この繊維ウエブの結合方法としては、例
えば、（１）水流などの流体流を繊維ウエブに対して噴
出して絡合する方法、（２）繊維ウエブ中に接着性繊維
が含まれている場合には、その接着性繊維を接着させる
方法、などがある。なお、これらの方法を併用しても良
い。また、非接着性繊維及び／又は接着性繊維が外力に
よって分割可能である場合には、前者の水流などの流体
流の作用により分割も同時に実施することができる。よ
り具体的には、（１）流体流を繊維ウエブに対して噴出
する条件としては、例えば、ノズル径０．０５〜０．３
ｍｍ、ピッチ０．２〜３ｍｍで一列又は二列以上にノズ
ルを配置したノズルプレートから、圧力１ＭＰａ〜３０
ＭＰａの流体流を噴出すれば良い。このような流体流は
１回以上、繊維ウエブの片面又は両面に対して噴出す
る。なお、流体流を作用させる際に、繊維ウエブを支持
するネットや多孔板の非開孔部が太いと、得られる不織
布は大きな孔を有するものとなり、短絡が生じやすくな
るので、非開孔部の太さが０．２５ｍｍ以下の支持体を
使用するのが好ましい。

【0023】他方、（２）接着性繊維の接着処理は無圧下で
行なっても良いし、加圧下で行なっても良いし、或は無
圧下で溶融させた後に加圧しても良いが、厚さを調整す
るために、同時又は溶融後に加圧するのが好ましい。こ
の接着は、例えば、熱カレンダー、熱風貫通式熱処理
器、シリンダ接触型熱処理器などによって実施すること
ができる。なお、加熱温度は、加熱と加圧とを同時に実
施する場合には、接着性繊維の接着成分の軟化温度から
融点までの範囲内の温度であるのが好ましく、加熱のみ
又は加熱と加圧とを別々に実施する場合には、接着性繊
維の接着成分の軟化温度から融点よりも３０℃以上高い
温度までの範囲内の温度であるのが好ましい。また、加
圧条件はいずれの場合も、線圧力５〜３０Ｎ／ｃｍ程度
であるのが好ましい。本発明における「融点」は示差走
査熱量計を用い、昇温温度１０℃／分で室温から昇温し
て得られる融解吸熱曲線の極大値を与える温度をいう。
また、「軟化温度」は示差走査熱量計を用い、昇温温度
１０℃／分で室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の
開始点を与える温度をいう。

【0024】このようにして製造した不織布は耐ショート
性、引き裂き強度などの物性に優れるものであり、しか
も前述のようなパラ系芳香族ポリアミド繊維を含んでい
るため、耐酸化性及び電解液の保持性にも優れている。
しかしながら、更に電解液の保持性を高めるために、界
面活性剤付与処理又は放電処理などの親水化処理を実施
することができる。

【0025】界面活性剤付与処理としては、例えば、アニオ
ン系界面活性剤（例えば、高級脂肪酸のアルカリ金属
塩、アルキルスルホン酸塩、もしくはスルホコハク酸エ
ステル塩など）、又はノニオン系界面活性剤（例えば、
ポリオキシエチレンアルキルエーテル、もしくはポリオ
キシエチレンアルキルフェノールエーテルなど）の溶液
中に不織布を浸漬したり、この溶液を不織布に塗布又は
散布して付着させることができる。

【0026】放電処理としては、例えば、コロナ放電処理、
プラズマ処理、グロー放電処理、沿面放電処理、又は電
子線処理などがある。これら放電処理の中でも、空気中
の大気圧下で、それぞれが対向表面側に誘電体を担持す
る一対の電極間に、不織布を供給し、前記誘電体により
不織布を挟持した状態で、電極間に交流電圧を印加し、
不織布の内部空隙で放電を発生させるプラズマ処理であ
ると、不織布の外側を構成する繊維だけでなく、不織布
内部を構成する繊維も処理されて、電解液の保持性に優
れているばかりでなく、スパーク放電による不織布の損
傷も生じにくいため好適である。

【0027】本発明のセパレータはショート防止性及び引き
裂き強度に優れているため、安定して電池を製造でき
る。また、耐酸化性及び電解液の保持性にも優れている
ため、長期間安定して起電反応を生じることのできるア
ルカリ電池を製造できるものである。そのため、本発明
のセパレータは、例えば、アルカリマンガン電池、水銀
電池、酸化銀電池、空気電池などの一次電池、ニッケル
−カドミウム電池、銀−亜鉛電池、銀−カドミウム電
池、ニッケル−亜鉛電池、ニッケル−水素電池などの二
次電池に使用できる。

【0028】以下に、本発明のセパレータの実施例を記載す
るが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではな
い。

【0029】

【実施例】（実施例１〜２、比較例１〜５）表１に示す
ような質量比率で繊維を混合した後、カード機により開
繊して繊維ウエブを形成した。次いで、各繊維ウエブを
温度２４０℃で１０秒間加熱した後、線圧力１０Ｎ／ｃ
ｍのカレンダーロール間を通して、芯鞘型複合接着性繊
維の鞘成分のみを融着させて不織布を製造した。そし
て、含浸処理によりノニオン系界面活性剤を不織布１ｇ
当たり０．００４ｇの割合で付着させてセパレータを製
造した。

【0030】

【表1】 Ａ：引張り強さが２１ｃＮ／ｄｔｅｘのポリ−ｐ−フェ
ニレンテレフタルアミド繊維（繊維径１２．１μｍ、繊
維長３８ｍｍ、フィブリル化していない） Ｂ：引張り強さが１７ｃＮ／ｄｔｅｘのポリ−ｐ−フェ
ニレンテレフタルアミド繊維（繊維径１２．１μｍ、繊
維長３８ｍｍ、フィブリル化していない） Ｃ：引張り強さが５．１ｃＮ／ｄｔｅｘのポリ−ｍ−フ
ェニレンイソフタルアミド繊維（繊維径１２．１μｍ、
繊維長５１ｍｍ、フィブリル化していない） Ｄ：６，６ナイロン（芯）−６ナイロン（鞘、融点：２
１５℃）からなる芯鞘型複合接着性繊維（繊維径１３．
６μｍ、繊維長３８ｍｍ、フィブリル化していない） Ｅ：６，６ナイロン非接着性繊維（繊維径１３．６μ
ｍ、繊維長３８ｍｍ、フィブリル化していない） Ｆ：６，６ナイロン非接着性繊維（繊維径８．３μｍ、
繊維長３８ｍｍ、フィブリル化していない）

【0031】（実施例３、比較例６）表２に示すような質量
比率で繊維を混合分散させたスラリーから、常法の湿式
抄造法により繊維ウェブを形成した。次いで、各繊維ウ
エブを温度２４０℃で１０秒間加熱した後、線圧力１０
Ｎ／ｃｍのカレンダーロール間を通して、芯鞘型複合接
着性繊維の鞘成分のみを融着させて不織布を製造した。
そして、含浸処理によりノニオン系界面活性剤を不織布
１ｇ当たり０．００４ｇの割合で付着させてセパレータ
を製造した。

【0032】

【表2】 Ｇ：引張り強さが２１ｃＮ／ｄｔｅｘのポリ−ｐ−フェ
ニレンテレフタルアミド繊維（繊維径１２．１μｍ、繊
維長１０ｍｍ、フィブリル化していない） Ｈ：６，６ナイロン（芯）−６ナイロン（鞘、融点：２
１５℃）からなる芯鞘型複合接着性繊維（繊維径１３．
６μｍ、繊維長５ｍｍ、フィブリル化していない） Ｉ：６，６ナイロン非接着性繊維（繊維径８．３μｍ、
繊維長５ｍｍ、フィブリル化していない） Ｊ：６，６ナイロン非接着性繊維（繊維径４．５μｍ、
繊維長５ｍｍ、フィブリル化していない）

【0033】（通気性）各々のセパレータより２０ｃｍ×２
０ｃｍの大きさの試験片を採取した。次に、この試験片
を用い、ＪＩＳ Ｌ １０９６（一般織物試験方法）
６．２７．１ Ａ法に準じ、フラジール型通気性試験機
にて気圧計が水柱１．２７ｃｍの圧力を示す時の通気性
（ｃｍ／ｓ）を測定した。この結果は表１及び表２に示
す通りであった。このように本発明のセパレータは、充
分な通気性を有するものであった。

【0034】（たて方向における引張り強さ）幅５０ｍｍに
裁断した各々のセパレータを、引張り強さ試験機（オリ
エンテック製、テンシロンＵＴＭ−III−１００）のチ
ャック間に固定し（チャック間の距離：１００ｍｍ）、
引張り速度３００ｍｍ／ｍｉｎの条件下で、各々のセパ
レータのたて方向における引張り強さを測定した。この
結果は表１及び表２に示す通りであった。このように本
発明のセパレータは引張り強さに優れているため、電池
を製造する際の張力によっても破断しないものであっ
た。

【0035】（耐貫通指数）各々のセパレータをそれぞれ重
ねて合計約２ｍｍの厚さとし、その一番上のセパレータ
に対して、ハンディー圧縮試験機（カトーテック製、Ｋ
ＥＳ−Ｇ５）に取り付けたステンレス製ジグ（厚さ：
０．５ｍｍ、先端の刃先角度：６０°）を０．０１ｃｍ
／ｓの速度で垂直に突き刺し、一番上のセパレータを切
断するのに要する力を測定した。この時、比較例１のセ
パレータを切断するために要する力を基準（１００）と
した時の、各々のセパレータを切断するために要する力
の比率を各セパレータの耐貫通指数（％）とした。この
結果は表１及び表２に示す通りであった。このように本
発明のセパレータは貫通しにくいものであるため、ショ
ートすることなく、歩留まり良く電池を製造できるもの
であった。

【0036】（厚さ保持率）マイクロメーター（心棒の直
径：６．３５ｍｍ）により、各々のセパレータの５００
ｇ荷重時（圧力：１５５ｋＰａ）における厚さ（通常の
厚さ）を測定した。次いで、各々のセパレータの１１０
０ｇ荷重時（圧力：３４０ｋＰａ）における厚さを測定
した。そして、１１００ｇ荷重時における厚さを、５０
０ｇ荷重における厚さの百分率で表した。この結果は表
１及び表２に示す通りであった。このように、本発明の
セパレータは圧力が加わっても厚さが変化しにくく、極
板群を構成する際の圧力によっても潰れにくいため短絡
しにくいこと、及び二次電池の充放電中における極板の
膨張及び収縮の圧力（特に、充電時の膨張）によっても
セパレータの形状を維持でき、電解液の保持性に優れて
いるため、使用寿命の長い電池を製造できることが予測
された。

【0037】（耐ショート性）各々のセパレータを使用し
て、実際に電池を製造する際に、電極のバリによってシ
ョートしてしまい、電池を製造できなかった割合をショ
ート率とした。この結果は表１及び表２に示す通りであ
った。このように本発明のセパレータはショートしにく
いため、歩留まり良く電池を製造することができた。

【0038】（サイクル寿命試験）電極の集電体として、発
泡ニッケル基材を用いたペースト式ニッケル正極（３３
ｍｍ、１８２ｍｍ長）と、ペースト式水素吸蔵合金負極
（メッシュメタル系合金、３３ｍｍ、２４７ｍｍ長）と
を作成した。次いで、３３ｍｍ幅、４１０ｍｍ長に裁断
した各々のセパレータを、それぞれ正極と負極との間に
挟み込み、渦巻き状に巻回して、ＳＣ型対応の電極群を
作成した。次いで、この電極群を外装缶に収納し、電解
液として５Ｎ−水酸化カリウム及び１Ｎ−水酸化リチウ
ムを外装缶に注液し、封缶して円筒型ニッケル−水素電
池を作成した。次いで、それぞれの円筒型ニッケル−水
素電池を、０．２Ｃ、１５０％充電と、１Ｃ放電、終止
電圧１．０Ｖ放電からなる充放電サイクルを繰り返し、
放電容量が初期容量の５０％となった時点で、充放電サ
イクル寿命が尽きたと判断し、充放電サイクル寿命を測
定した。そして、各々のセパレータのサイクル数の、比
較例１のセパレータを使用した電池におけるサイクル数
を基準（１００）とした時の百分率を算出した。この結
果は表１及び表２に示す通りであった。このように、本
発明のセパレータは保液性に優れていること、及び耐酸
化性に優れているためか、使用寿命の優れるものであっ
た。

【0039】（高率放電試験）サイクル寿命試験で用いた電
池と同様の電池をそれぞれ作製した。次いで、それぞれ
の円筒型ニッケル−水素電池を、０．２Ｃ、１５０％充
電した後、１５Ｃ放電、終止電圧０．８Ｖで放電し、電
池容量を測定した。そして、各々のセパレータの電池容
量の、比較例１のセパレータを使用した電池の電池容量
を基準（１００）とした時の百分率を算出した。この結
果は、表１及び表２に示す通りであった。このように、
本発明のセパレ−タは高率放電特性に優れるものであっ
た。

【0040】

【発明の効果】本発明のアルカリ電池用セパレータは、
極板のバリがセパレータを突き抜けて極板同士がショー
トしたり、極板のエッジなどによりセパレータが引き裂
かれることがないため、安定して電池を製造することが
できる。また、本発明のセパレータは耐酸化性に優れて
いる。更に、本発明のセパレータは放電容量の低下を防
ぐことができ、電池寿命を長期化することができる。ま
た、本発明のセパレータは電極活物質の脱落およびデン
ドライト発生によるショートを防ぐことができるため、
この点からも電池の寿命を長期化することができる。

【0041】前記パラ系芳香族ポリアミド繊維を５ｍａｓｓ
％以上含んでいると、前記効果が顕著である。

【0042】繊維径１０μｍ以下の非接着性繊維を５０〜９
５ｍａｓｓ％含んでいると、放電容量の低下を防ぎ、ま
た、電極活物質の脱落およびデンドライト発生によるシ
ョートを防ぐことができるため、電池寿命を長期化する
ことができる。

【0043】前記繊維シートを構成する繊維の実質的に全て
が、アミド結合を有する樹脂により繊維表面が構成され
ていると、水酸化カリウム水溶液などからなる電解液と
の親和性に優れている。

【0044】アルカリ電池用セパレータの３４０ｋＰａ荷重
時における厚さ（Ａ）の、アルカリ電池用セパレータの
１５５ｋＰａ荷重時における厚さ（Ｂ）に対する百分率
［（Ａ／Ｂ）×１００］が９０％以上であるように、圧
縮荷重に対する高い保形性を有していると、高い張力に
より極板と巻回された場合であっても、圧縮による電解
液の保持性の低下を防ぐことができ、結果として電池寿
命を長くすることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 田中 政尚 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） 5H021 BB07 CC01 EE07 HH01 HH03 HH06 5H024 AA03 AA04 AA14 DD09 EE09 FF38 HH00 HH01 HH13

Claims (5)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項1】 引張り強さが１８ｃＮ／ｄｔｅｘ以上の
   パラ系芳香族ポリアミド繊維を含む繊維シートを備えて
   おり、前記繊維シートを構成する繊維の平均繊維径が８
   〜１３μｍであることを特徴とするアルカリ電池用セパ
   レータ。
2. 【請求項2】 前記パラ系芳香族ポリアミド繊維を５ｍ
   ａｓｓ％以上含んでいることを特徴とする、請求項１記
   載のアルカリ電池用セパレータ。
3. 【請求項3】 繊維径１０μｍ以下の非接着性繊維を５
   ０〜９５ｍａｓｓ％含んでいることを特徴とする、請求
   項１又は請求項２記載のアルカリ電池用セパレータ。
4. 【請求項4】 前記繊維シートを構成する繊維の実質的
   に全てが、アミド結合を有する樹脂により繊維表面が構
   成されていることを特徴とする、請求項１〜３のいずれ
   かに記載のアルカリ電池用セパレータ。
5. 【請求項5】 アルカリ電池用セパレータの３４０ｋＰ
   ａ荷重時における厚さ（Ａ）の、アルカリ電池用セパレ
   ータの１５５ｋＰａ荷重時における厚さ（Ｂ）に対する
   百分率［（Ａ／Ｂ）×１００］が９０％以上であること
   を特徴とする、請求項１〜４のいずれかに記載のアルカ
   リ電池用セパレータ。