JP2001297744A - Separator for battery and battery - Google Patents
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Abstract
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は、電池用セパレータ
および電池に関し、特にニッケル−カドミウム電池、ニ
ッケル−亜鉛電池、ニッケル−水素電池等のアルカリ二
次電池用の電池用セパレータおよび電池に関する。The present invention relates to a battery separator and a battery, and more particularly to a battery separator and a battery for an alkaline secondary battery such as a nickel-cadmium battery, a nickel-zinc battery, and a nickel-hydrogen battery.
【0002】[0002]
【従来の技術】現在、小型民生機器だけでなく、大型機
器の駆動電源として、ニッケル−カドミウム電池、ニッ
ケル−亜鉛電池、ニッケル−水素電池等のアルカリ二次
電池が普及している。アルカリ二次電池は、高出力、高
エネルギー密度、長寿命、高容量といった特性を有して
おり、広範囲の産業分野での利用が期待されている。2. Description of the Related Art At present, alkaline secondary batteries such as nickel-cadmium batteries, nickel-zinc batteries and nickel-hydrogen batteries have become widespread as driving power sources for not only small consumer devices but also large devices. Alkaline secondary batteries have characteristics such as high output, high energy density, long life, and high capacity, and are expected to be used in a wide range of industrial fields.
【0003】アルカリ二次電池は、少なくとも正極、負
極、電池用セパレータ、電解液とから構成されている。
アルカリ二次電池で使用されている電池用セパレータに
は、電解液(アルカリ性水溶液)との親和性が良く、吸
液性、保液性に優れていること、長時間の充放電の繰り
返しに耐えることができる耐アルカリ性および耐酸化性
を有していること、内部抵抗が小さく、電池内部で発生
した気体、イオンの透過を妨げることがない充分な通気
性を有すること、電池の小型化に対応できるように薄膜
であり、かつ厚みが均一で、機械的強度にも優れている
こと等の性能が要求されている。[0003] An alkaline secondary battery is composed of at least a positive electrode, a negative electrode, a battery separator, and an electrolytic solution.
Battery separators used in alkaline secondary batteries have good affinity for electrolyte (alkaline aqueous solution), excellent liquid absorption and liquid retention properties, and can withstand prolonged charge / discharge cycles. Alkaline resistance and oxidation resistance, low internal resistance, sufficient air permeability that does not hinder the permeation of gas and ions generated inside the battery, compatible with battery miniaturization There is a demand for performance such as being a thin film so as to be uniform, having a uniform thickness, and having excellent mechanical strength.
【0004】上記特性を満たす電池用セパレータとし
て、一般に不織布が使用される。不織布を構成する繊維
としては、ポリエステル系繊維、ポリ塩化ビニル系繊
維、ポリビニルアルコール系繊維、ポリアクリロニトリ
ル系繊維、ポリアミド系繊維、ポリオレフィン系繊維等
が用いられている。アルカリ二次電池として、従来一般
的であったニッケル−カドミウム電池では、電解液との
親和性に優れたポリアミド系繊維からなる不織布が用い
られることが多かった。[0004] A nonwoven fabric is generally used as a battery separator satisfying the above characteristics. As the fibers constituting the nonwoven fabric, polyester fibers, polyvinyl chloride fibers, polyvinyl alcohol fibers, polyacrylonitrile fibers, polyamide fibers, polyolefin fibers, and the like are used. As a conventional alkaline secondary battery, in a nickel-cadmium battery which has been generally used, a nonwoven fabric made of a polyamide-based fiber having an excellent affinity for an electrolytic solution is often used.
【0005】アルカリ二次電池では、充電状態の電池を
高温下で保存すると、容量が低下していく自己放電現象
が問題となっている。この一原因として、電池用セパレ
ータの分解生成物による正極の還元反応が考えられてい
る。特に、ニッケル−カドミウム電池用セパレータで使
用されてきたポリアミド系繊維は、電解液によって加水
分解されるために、分解生成物が生じやすく、自己放電
現象が促進されるという欠点を有していた。この現象
は、負極として水素吸蔵合金を用いたニッケルー水素電
池では、ニッケル−カドミウム電池以上に問題となって
いる。[0005] In an alkaline secondary battery, when a charged battery is stored at a high temperature, a self-discharge phenomenon in which the capacity is reduced has become a problem. One possible cause is considered to be a reduction reaction of the positive electrode by a decomposition product of the battery separator. In particular, polyamide-based fibers that have been used in nickel-cadmium battery separators have the disadvantage that they are hydrolyzed by the electrolytic solution, so that decomposition products are apt to occur, and the self-discharge phenomenon is promoted. This phenomenon is more problematic in a nickel-hydrogen battery using a hydrogen storage alloy as the negative electrode than in a nickel-cadmium battery.
【0006】このため、ニッケル−水素電池では、耐ア
ルカリ性および耐酸化性に優れたポリオレフィン系繊維
を主成分とする不織布が優位に用いられるようになっ
た。しかし、ポリオレフィン系繊維は電解液に対する親
和性が低いので、スルホン化処理、親水性単量体のグラ
フト重合処理、コロナ放電処理、界面活性剤浸漬処理、
親水性基含有高分子被覆処理に代表される親水化処理を
行う必要がある。[0006] For this reason, in nickel-hydrogen batteries, nonwoven fabrics containing polyolefin fibers having excellent alkali resistance and oxidation resistance as main components have come to be used predominantly. However, since polyolefin fibers have low affinity for the electrolyte, sulfonation, graft polymerization of hydrophilic monomers, corona discharge, surfactant immersion,
It is necessary to perform a hydrophilic treatment represented by a hydrophilic group-containing polymer coating treatment.
【0007】上記親水化処理のうち、スルホン化処理お
よびグラフト重合処理は、スルホン酸基およぶカルボン
酸基等の不純物捕捉能や電解液親和性を発現するイオン
交換能を有する官能基をポリオレフィン繊維に化学結合
を介して導入することができるので、セパレータから遊
離物が発生しにくく、電池を劣化させにくいという利点
を有している。しかしながら、スルホン化処理は、濃硫
酸を使用するので、繊維が劣化し、セパレータの機械的
強度が低下するという欠点がある。また、グラフト重合
処理は、主にカルボン酸基を有する単量体および/また
はオリゴマーを不織布を構成する繊維に結合させる処理
であるが、カルボン酸基を有する単量体は刺激性が強い
ので、親水化処理における作業環境が悪化するという問
題がある。[0007] Among the above-mentioned hydrophilization treatments, the sulfonation treatment and the graft polymerization treatment involve, in polyolefin fibers, a functional group having an ability to trap impurities such as sulfonic acid groups and carboxylic acid groups and an ion exchange ability to develop an affinity for an electrolytic solution. Since it can be introduced via a chemical bond, there is an advantage that free matter is hardly generated from the separator and the battery is hardly deteriorated. However, since the sulfonation treatment uses concentrated sulfuric acid, there is a disadvantage that the fibers are deteriorated and the mechanical strength of the separator is reduced. In addition, the graft polymerization treatment is a treatment in which a monomer and / or an oligomer having a carboxylic acid group is mainly bonded to a fiber constituting the nonwoven fabric. However, since the monomer having a carboxylic acid group has strong irritation, There is a problem that the working environment in the hydrophilic treatment is deteriorated.
【0008】最近、作業環境が良好な方法として、親水
性基含有高分子で不織布を構成する繊維表面を被覆する
方法が開示されている。しかし、親水性基含有高分子
は、親水性基の含有量を多くしていくと、該高分子の溶
液や分散液の粘度が高くなり、被覆処理が難しくなると
いう問題があつた。Recently, a method of coating the surface of a fiber constituting a nonwoven fabric with a hydrophilic group-containing polymer has been disclosed as a method having a favorable working environment. However, as the content of the hydrophilic group-containing polymer increases, the viscosity of the solution or dispersion of the polymer increases, and there is a problem that the coating treatment becomes difficult.
【0009】[0009]
【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、作業
性の高い親水性基含有高分子被覆処理で得られる電池用
セパレータを提供し、かつ該親水性基含有高分子が電解
液中に遊離することを抑制することで性能の向上した電
池を提供することである。SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a battery separator obtained by coating a hydrophilic group-containing polymer with high workability, and wherein the hydrophilic group-containing polymer is contained in an electrolytic solution. An object of the present invention is to provide a battery with improved performance by suppressing separation.
【0010】[0010]
【課題を解決するための手段】本発明者らは、上記課題
を解決するために鋭意検討した結果、次の発明を見出す
に至った。Means for Solving the Problems The present inventors have made intensive studies to solve the above-mentioned problems, and as a result, have found the following invention.
【0011】すなわち、(1)少なくとも1種のポリオ
レフィン系繊維からなる不織布の繊維表面の一部が親水
性基含有超分岐高分子で被覆されてなる電池用セパレー
タにおいて、該高分子が繊維に化学的に結合されている
ことを特徴とする電池用セパレータ。That is, (1) in a battery separator in which a part of the fiber surface of a nonwoven fabric made of at least one kind of polyolefin fiber is coated with a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, the polymer is chemically bonded to the fiber. A battery separator characterized in that it is electrically bonded.
【0012】(2)少なくとも1種のポリオレフィン系
繊維からなる不織布の繊維表面の一部が親水性基含有超
分岐高分子で被覆されてなる電池用セパレータにおい
て、該高分子が架橋構造を形成していることを特徴とす
る電池用セパレータ。(2) In a battery separator comprising a nonwoven fabric made of at least one kind of polyolefin-based fiber, in which a part of the fiber surface is coated with a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, the polymer forms a crosslinked structure. A battery separator, comprising:
【0013】(3)少なくとも1種のポリオレフィン系
繊維からなる不織布を、親水性基含有超分岐高分子を含
む処理液に浸漬し、次いで乾燥させて不織布を構成する
繊維の一部を該共重合体で被覆してなる電池用セパレー
タ。(3) A nonwoven fabric made of at least one polyolefin fiber is immersed in a treatment solution containing a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, and then dried to remove a part of the fibers constituting the nonwoven fabric. Battery separator coated with coalescence.
【0014】(4)親水性基含有超分岐高分子を含む処
理液に浸漬する前の不織布に親水化処理が施されている
ことを特徴とする上記(3)記載の電池用セパレータ。(4) The battery separator according to the above (3), wherein the nonwoven fabric is subjected to a hydrophilic treatment before being immersed in a treatment liquid containing a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer.
【0015】(5)親水性基含有超分岐高分子を含む処
理液に浸漬した不織布に活性光線を照射することを特徴
とする上記(3)または(4)記載の電池用セパレー
タ。(5) The battery separator as described in (3) or (4) above, wherein the non-woven fabric immersed in the treatment liquid containing the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer is irradiated with actinic rays.
【0016】(6)親水性基含有超分岐高分子を含む処
理液に浸漬し、次いで乾燥させた不織布に、親水化処理
を施すことを特徴とする上記(3)〜(5)のいずれか
記載の電池用セパレータ。(6) Any one of the above (3) to (5), wherein the nonwoven fabric immersed in a treatment liquid containing a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer and then dried is subjected to a hydrophilic treatment. The battery separator as described in the above.
【0017】(7)親水性基含有超分岐高分子が反応性
二重結合基を含有していることを特徴とする上記(1)
〜(6)のいずれか記載の電池用セパレータ。(7) The above (1), wherein the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer contains a reactive double bond group.
The battery separator according to any one of (1) to (6).
【0018】(8)親水性基含有超分岐高分子がデンド
リマーである上記(1)〜(7)のいずれか記載の電池
用セパレータ。(8) The battery separator according to any one of (1) to (7), wherein the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer is a dendrimer.
【0019】(9)親水性基が、水酸基、エーテル基、
スルホン酸基、カルボン酸基から選ばれる少なくとも1
種であることを特徴とする上記(1)〜(8)のいずれ
か記載の電池用セパレータ。(9) When the hydrophilic group is a hydroxyl group, an ether group,
At least one selected from a sulfonic acid group and a carboxylic acid group
The battery separator according to any one of the above (1) to (8), which is a seed.
【0020】(10)上記(1)〜(9)のいずれか記
載の電池用セパレータを用いてなる電池。(10) A battery using the battery separator according to any one of (1) to (9).
【0021】本発明の電池用セパレータは、ポリオレフ
ィン系繊維からなる不織布なので、電解液に対する耐ア
ルカリ性や耐酸化性を有する。また、不織布を構成する
繊維表面の一部が、親水性基含有超分岐高分子で被覆さ
れているので、アルカリ性電解液に対して良好な親和性
を有している。Since the battery separator of the present invention is a non-woven fabric made of polyolefin fibers, it has an alkali resistance and an oxidation resistance to an electrolytic solution. Also, since a part of the fiber surface constituting the nonwoven fabric is coated with the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, it has a good affinity for an alkaline electrolyte.
【0022】不織布を構成する繊維表面の一部が親水性
基含有超分岐高分子で被覆されてなる電池用セパレータ
の場合、親水性基含有超分岐高分子の親水性基量が多い
と、該高分子の溶液もしくは分散液の粘度が高くなり、
塗布方法が限定されてしまう。また、均一に繊維表面に
塗布できない場合がある。本発明の電池用セパレータに
係わる親水性基含有高分子は超分岐高分子であるので、
溶液状態での粘度が同分子量の直鎖状高分子などと比較
して低いので、このような塗布に関する問題を解決する
ことができる。In the case of a battery separator in which a part of the fiber surface constituting the nonwoven fabric is coated with a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, if the amount of the hydrophilic group in the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer is large, the said The viscosity of the polymer solution or dispersion increases,
The application method is limited. In addition, there are cases where the coating cannot be applied uniformly to the fiber surface. Since the hydrophilic group-containing polymer according to the battery separator of the present invention is a hyperbranched polymer,
Since the viscosity in a solution state is lower than that of a linear polymer having the same molecular weight, such a problem relating to coating can be solved.
【0023】本発明の電池用セパレータ(1)または
(2)のように、繊維表面の一部と親水性基含有超分岐
高分子が化学的に結合していたり、親水性基含有超分岐
高分子が架橋構造を形成していると、該高分子の親水性
基含有量を多くしても、該高分子が電解液中に遊離する
ことが無くなる。As in the battery separator (1) or (2) of the present invention, a part of the fiber surface is chemically bonded to the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, When the molecule forms a crosslinked structure, the polymer is not released into the electrolytic solution even if the content of the hydrophilic group of the polymer is increased.
【0024】本発明の電池用セパレータ(1)または
(2)は、少なくとも1種のポリオレフィン系繊維から
なる不織布を、親水性基含有超分岐高分子を含む処理液
に浸漬し、次いで乾燥させることによって得ることがで
きる。この際、本発明の電池用セパレータ(4)のよう
に、親水性基含有超分岐高分子を含む処理液に浸漬する
前の不織布に親水化処理が施されていると、不織布が処
理液に容易に濡れるので、処理液に電池の特性を低下さ
せる界面活性剤等を添加する必要が無くなる。In the battery separator (1) or (2) of the present invention, a nonwoven fabric comprising at least one kind of polyolefin fiber is immersed in a treatment liquid containing a hyperbranched polymer having a hydrophilic group, and then dried. Can be obtained by At this time, as in the battery separator (4) of the present invention, if the nonwoven fabric is subjected to a hydrophilic treatment before being immersed in the treatment liquid containing the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, the nonwoven fabric becomes a treatment liquid. Since it is easily wetted, it is not necessary to add a surfactant or the like which deteriorates the characteristics of the battery to the treatment liquid.
【0025】本発明の電池用セパレータ(5)のよう
に、親水性基含有超分岐高分子を含む処理液に浸漬した
不織布に活性光線を照射することで、本発明の電池用セ
パレータ(1)または(2)を得ることができる。ま
た、本発明の電池用セパレータ(7)のように、親水性
基含有超分岐高分子が反応性二重結合基を含有している
と、より容易に本発明の電池用セパレータ(1)または
(2)を得ることができる。Like the battery separator (5) of the present invention, the non-woven fabric immersed in a treatment solution containing a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer is irradiated with actinic rays to thereby produce the battery separator (1) of the present invention. Or (2) can be obtained. Further, when the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer contains a reactive double bond group, as in the battery separator (7) of the present invention, the battery separator (1) of the present invention or (2) can be obtained.
【0026】本発明の電池用セパレータ(6)のよう
に、親水性基含有超分岐高分子を含む処理液に浸漬し、
次いで乾燥させた不織布に、親水化処理を施して、電解
液に対する親和性を増大させることもできる。As in the battery separator (6) of the present invention, the battery separator is immersed in a treatment liquid containing a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer,
Next, the dried nonwoven fabric can be subjected to a hydrophilic treatment to increase the affinity for the electrolytic solution.
【0027】本発明の電池用セパレータは、親水性基含
有超分岐高分子に含まれる親水性基としては、水酸基、
エーテル基、スルホン酸基、カルボン酸基等が挙げられ
るが、特にカルボン酸基やスルホン酸基が電池内部の不
純物を捕捉して、電池の自己放電現象を抑制することが
できる。また、親水性基含有高分子が超分岐高分子であ
り、かつ分子内にエーテル結合を有する場合には、超分
岐高分子のマトリックスが不純物を捕捉することが可能
となり、より高い自己放電抑制能を発現することが可能
となる。In the battery separator of the present invention, the hydrophilic group contained in the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer includes a hydroxyl group,
Examples thereof include an ether group, a sulfonic acid group, and a carboxylic acid group. In particular, the carboxylic acid group and the sulfonic acid group can trap impurities inside the battery and suppress the self-discharge phenomenon of the battery. In addition, when the hydrophilic group-containing polymer is a hyperbranched polymer and has an ether bond in the molecule, the matrix of the hyperbranched polymer can capture impurities, and has a higher self-discharge suppressing ability. Can be expressed.
【0028】本発明の電池用セパレータにおいて、超分
岐高分子がデンドリマーである場合には、分子量や分枝
末端基を定量的に制御できるという利点があり、希望の
自己放電抑制能や電解液への親和性を得ることが可能で
ある。In the battery separator of the present invention, when the hyperbranched polymer is a dendrimer, there is an advantage that the molecular weight and the branched terminal group can be quantitatively controlled, and the desired self-discharge suppressing ability and the electrolyte can be obtained. Can be obtained.
【0029】本発明の電池用セパレータにおいて、繊維
表面の一部を被覆した親水性基含有超分岐高分子は、バ
インダーとしての役割を果たすので、電池用セパレータ
の機械的強度を上げることもできる。さらに、本発明の
電池用セパレータに係わる酸基含有高分子は、刺激性が
低いので、製造作業中でも人体に対して悪影響を及ぼす
ことがない。In the battery separator of the present invention, the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer that partially covers the fiber surface plays a role as a binder, so that the mechanical strength of the battery separator can be increased. Further, since the acid group-containing polymer according to the battery separator of the present invention has low irritancy, it does not adversely affect the human body even during the manufacturing operation.
【0030】[0030]
【発明の実施の形態】以下、本発明を詳説する。本発明
の電池用セパレータに係わる親水性基含有超分岐高分子
は、基核となる化合物の分岐点から放射状に枝分かれし
た構造を有していて、例えばスターバーストポリマー、
ハイパーブランチポリマー、スターポリマーおよびデン
ドリマー等を挙げることができる。例として、Newk
ome,G.R.,et al.,“Dendriti
c Molecules:Concepts,Synt
hesis,Perspectives”;VCH V
erlagsgesellshaft mbH社刊(W
einheim,Germany,1996年)、Ha
wker,C.J.,et al.;J.Chem.S
oc.,Chem.Commun.,1990年,10
10頁、Tomalia,D.A.,et al.;A
ngew.Chem.Int.Ed.Engl.,29
巻、138頁(1990年)、Hawker,C.
J.,et al;J.Am.Chem.Soc.,1
12巻,7638頁(1990年)、Frechet,
J.M.J.;Science,263巻,1710頁
(1994年)、D.A.トマリア;日経サイエンス,
7月号,38頁(1995年)、柿本雅明;化学,50
巻,608頁(1995年)、鈴木将人;海外高分子研
究,65頁(1997年)、今栄東洋子;化学,54
巻,72頁(1999年)、Fisher,M.,et
Al.,;Angew.Chem.Int.Ed.,
38,884頁(1999年)、Smith,D.
K.,et al.;Chem.Eur.J.,4,1
353頁(1998年)等の文献に記述されている。こ
のうち、デンドリマーは分子量や分枝末端基の制御が容
易であるので、より好ましく用いることができる。DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS The present invention will be described below in detail. The hydrophilic group-containing hyperbranched polymer according to the battery separator of the present invention has a structure radially branched from a branch point of a compound serving as a nucleus, for example, a starburst polymer,
Hyperbranched polymers, star polymers, dendrimers and the like can be mentioned. For example, Newk
ome, G .; R. , Et al. , "Dendriti
c Molecules: Concepts, Synt
hesis, Perspectives "; VCH V
erlagsgesellshaft mbH (W
einheim, Germany, 1996), Ha
wker, C.W. J. , Et al. J .; Chem. S
oc. Chem. Commun. , 1990, 10
10, Tomalia, D .; A. , Et al. A
ngew. Chem. Int. Ed. Engl. , 29
Vol., 138 (1990); Hawker, C .;
J. , Et al; Am. Chem. Soc. , 1
12, 7638 (1990), Frechet,
J. M. J. Science, 263, 1710 (1994); A. Tomalia; Nikkei Science,
July, p. 38 (1995), Masaaki Kakimoto; Chemistry, 50
Volume, 608 (1995), Masato Suzuki; Overseas Polymer Research, 65 (1997), Toko Imae, Yoko; Chemistry, 54
Vol. 72, (1999); Fisher, M .; , Et
Al. Angew. Chem. Int. Ed. ,
38, 884 (1999), Smith, D .;
K. , Et al. Chem. Eur. J. , 4,1
It is described in documents such as page 353 (1998). Among them, the dendrimer can be more preferably used because the molecular weight and the branched terminal group can be easily controlled.
【0031】本発明の電池用セパレータに係わる親水性
基含有超分岐高分子は、(1)基核から段階的な合成反
応によって世代を増やしていく合成方法、(2)多官能
単量体の重縮合や重付加、(3)重合開始能を併せ持つ
単量体の連鎖重合、(4)多重分岐重合等で合成するこ
とができる。このうち、(1)では、各世代を構成する
のに必要な分枝成分となる化合物を徐々に反応させてい
くので、分子量の制御が可能となる。また、(1)はD
ivergent法(基核から外方向に分子を構築して
いく方法)と、Convergent法(分子末端の構
成単位を合成した後に、これらを順次結合して高分子量
化し、最後に基核と結合させる方法)があり、どちらの
方法を用いても良い。このうち、(1)で合成されてな
るデンドリマーは、分子量や分枝末端基の制御を容易に
行うことができるので、より好ましく用いることができ
る。図1は、デンドリマーの各世代の概念図である。The hydrophilic group-containing hyperbranched polymer according to the battery separator of the present invention can be obtained by (1) a synthesis method of increasing the number of generations from a base nucleus by a stepwise synthesis reaction, and (2) a polyfunctional monomer. It can be synthesized by polycondensation or polyaddition, (3) chain polymerization of monomers having both polymerization initiation ability, and (4) multi-branch polymerization. Among them, in the method (1), the compounds serving as branch components necessary for constituting each generation are gradually reacted, so that the molecular weight can be controlled. (1) is D
The average method (a method of constructing a molecule outward from a base nucleus) and the Convergent method (a method of synthesizing structural units at the terminal of a molecule, sequentially linking these to a high molecular weight, and finally bonding the molecule to the base nucleus) ), And either method may be used. Among them, the dendrimer synthesized in (1) can be more preferably used because the molecular weight and the branched terminal group can be easily controlled. FIG. 1 is a conceptual diagram of each generation of dendrimer.
【0032】本発明の電池用セパレータに係わるデンド
リマーの構造例としては、上述のNewkome,G.
R.,et al.,“Dendritic Mole
cules:Concepts,Synthesis,
Perspectives”;VCH Verlags
gesellshaft mbH社刊(Weinhei
m,Germany,1996年)記載の諸構造や、B
uhleier,E.,et al.;Synthes
is,155頁(1978年)、de Braband
er−van den Berg,E.M.M.,et
al.;Angew.Chem.Int.Ed.En
gl.,32巻,1308頁(1993年)に報告され
ているポリプロピレンイミン構造、Hawker,C.
J.,et al.;J.Am.Chem.Soc.,
112巻,7638頁(1990年)に報告されている
ポリベンジルエーテル構造、Hawker,C.J.,
et al.;J.Am.Chem.Soc.,113
巻、4583頁(1991年)に報告されている芳香族
ポリエステル構造、Malmstorm,E.,et
al.;Macromolecules,28巻,16
98頁(1995年)に報告されているポリ[2,2−
ビス(ヒドロキシメチル)プロピオン酸]構造、Uch
ida,H.,et al.;J.Am.Chem.S
oc.,112巻,7077頁(1990年)、Mor
ikawa,A.,et al.;Polymer
J.,24巻,573頁(1992年)に報告されてい
るポリシロキサン構造、Roovers,J.,et
al.;Polym.Preprints,33巻,1
82頁(1992年)に報告されているポリカルボシラ
ン構造、Moore,J.S.,et al.;Mac
romolecules,24巻,5893頁(199
1年)、Kawaguchi,T.,et al.;
J.Am.Chem.Soc.,117巻,2159頁
(1995年)に報告されているポリフェニレンアセチ
レン構造、Newkome,G.R.,etal.,
J.Org.Chem.,50巻,2003頁(198
5年)に報告されているポリーエーテルアミド構造、T
omalia,D.A.,et al,Angew.C
hem.Int.Ed.Engl.,29巻,138頁
(1990年)に報告されているポリアミドアミン構
造、Jayaraman,M.,et al;J.A
m.Chem.Soc.,120巻,12996頁(1
998年)、Sunder,A.,et al.;Ma
cromolecules,32巻,4240頁(19
99年)に報告されている脂肪族ポリエーテル構造等を
挙げることができる。Examples of the structure of the dendrimer relating to the battery separator of the present invention include those described in Newkome, G .;
R. , Et al. , “Dendritic Mole
cules: Concepts, Synthesis,
Perspectives "; VCH Verlags
Gesellshaft mbH (Weinhei
m, Germany, 1996), and B
uhleier, E .; , Et al. Synthes;
is, p. 155 (1978), de Braband
er-van den Berg, E .; M. M. , Et
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gl. 32, p. 1308 (1993), the polypropylene imine structure, Hawker, C .;
J. , Et al. J .; Am. Chem. Soc. ,
112, p. 7638 (1990); Hawker, C .; J. ,
et al. J .; Am. Chem. Soc. , 113
Vol., P.4583 (1991), the aromatic polyester structure, Malmstorm, E. et al. , Et
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Poly [2,2-) reported on page 98 (1995).
Bis (hydroxymethyl) propionic acid] structure, Uch
ida, H .; , Et al. J .; Am. Chem. S
oc. , 112, 7077 (1990), Mor
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82, (1992), Moore, J. et al. S. , Et al. ; Mac
romolecules, 24, 5893 (199
1 year), Kawaguchi, T .; , Et al. ;
J. Am. Chem. Soc. Vol. 117, p. 2159 (1995), a polyphenylene acetylene structure, Newkome, G .; R. , Et al. ,
J. Org. Chem. , 50, 2003 (198
5 years), the polyether amide structure, T
omalia, D .; A. , Et al, Angew. C
hem. Int. Ed. Engl. 29, p. 138 (1990), the polyamidoamine structure described in Jayaraman, M .; , Et al; A
m. Chem. Soc. 120, 12996 (1
998), Sunder, A .; , Et al. ; Ma
cromolecules, 32, 4240 (19
(1999).
【0033】このうち、アルカリ二次電池ではポリプロ
ピレンイミン構造、ポリベンジルエーテル構造、ポリフ
ェニレンアセチレン構造、ポリエーテルアミド構造、ポ
リアミドアミン構造、脂肪族ポリエーテル構造が好まし
い。特に、ニッケル−水素二次電池では、エステル結
合、アミド結合等の加水分解を受けやすい結合が存在せ
ず、また自己放電現象を促進する窒素を含まないポリベ
ンジルエーテル構造、脂肪族ポリエーテル構造等が最も
好ましい。ポリエーテル結合は、不純物である多価金属
イオンを捕捉して、電池の自己放電現象を抑制すること
ができる。Of these, the alkaline secondary battery preferably has a polypropylene imine structure, a polybenzyl ether structure, a polyphenylene acetylene structure, a polyether amide structure, a polyamidoamine structure, or an aliphatic polyether structure. In particular, in nickel-hydrogen secondary batteries, there are no bonds susceptible to hydrolysis, such as ester bonds and amide bonds, and there is no nitrogen-containing polybenzyl ether structure or aliphatic polyether structure that promotes the self-discharge phenomenon. Is most preferred. The polyether bond can capture a polyvalent metal ion as an impurity and suppress the self-discharge phenomenon of the battery.
【0034】本発明の電池用セパレータに係わる親水性
基含有超分岐高分子の分子量は、300〜10000
0、より好ましくは700〜40000である。また分
枝末端基を水酸基、スルホン酸基、カルボン酸基とする
ことで、電池用セパレータの電解液親和性と自己放電抑
制能を向上させることができる。The molecular weight of the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer relating to the battery separator of the present invention is 300 to 10,000.
0, more preferably 700 to 40,000. In addition, by making the branched terminal group a hydroxyl group, a sulfonic acid group, or a carboxylic acid group, the affinity for the electrolyte of the battery separator and the ability to suppress self-discharge can be improved.
【0035】本発明の電池用セパレータにおいて、不織
布の繊維表面の一部を親水性基含有超分岐高分子で被覆
させるには、該高分子を含む処理液を、ディップコーテ
ィング、ロッドコーティング、ナイフコーティング、リ
バースロールコーティング、スクリーンコーティング、
グラビアロールコーティング、スクリーン印刷コーティ
ング、スプレーコーティング等の塗布方法で不織布に塗
布し、次いで乾燥させる方法が一般的である。該処理液
は、分散液でも均一溶液でもどちらでも良い。In the battery separator of the present invention, in order to coat a part of the fiber surface of the nonwoven fabric with the hyperbranched polymer having a hydrophilic group, the treatment liquid containing the polymer is subjected to dip coating, rod coating, knife coating. , Reverse roll coating, screen coating,
Generally, a method of applying to a nonwoven fabric by a coating method such as gravure roll coating, screen printing coating, or spray coating, followed by drying. The treatment liquid may be either a dispersion liquid or a homogeneous solution.
【0036】本発明の電池用セパレータに係わる親水性
基含有超分岐高分子を含む処理液に用いることができる
媒体としては、例えば水、トルエン、キシレン、シクロ
ヘキサン、メチルシクロヘキサン、石油系蒸留物、メタ
ノール、エタノール、n−プロパノール、イソプロパノ
ール、ブタノール、テトラヒドロフラン、ジオキサン、
ジオキソラン、メチルセロソルブ、エチルセロソルブ、
セロソルブアセテート、アセトン、メチルエチルケト
ン、メチルイソブチルケトン、酢酸メチル、酢酸エチ
ル、酢酸ブチル、塩化メチレン、トリクレン等を挙げる
ことができる。また、作業性を上げるために、濡れ剤や
消泡剤として界面活性剤等を添加しても良い。Examples of the medium that can be used for the treatment liquid containing the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer relating to the battery separator of the present invention include water, toluene, xylene, cyclohexane, methylcyclohexane, petroleum distillate, methanol , Ethanol, n-propanol, isopropanol, butanol, tetrahydrofuran, dioxane,
Dioxolan, methyl cellosolve, ethyl cellosolve,
Cellosolve acetate, acetone, methyl ethyl ketone, methyl isobutyl ketone, methyl acetate, ethyl acetate, butyl acetate, methylene chloride, tricrene and the like can be mentioned. Further, in order to improve workability, a surfactant or the like may be added as a wetting agent or a defoaming agent.
【0037】本発明の電池用セパレータに係わる親水性
基含有超分岐高分子は、合成の段階で架橋構造を形成
し、電解液に対する溶解性を低下させても良い。また、
不織布を処理液に浸漬した後、紫外線、放射線(α線、
γ線、電子線、X線、中性子線)等の活性光を照射し
て、架橋構造を形成させたり、繊維の一部と親水性基が
入超分岐高分子との間に化学的な結合を形成させても良
い。このうち、紫外線は不織布の繊維を劣化させにくい
ので、最も好適に用いることができる。紫外線を照射す
る場合には増感剤として、例えば、ベンゾインブチルエ
ーテル、ベンゾインエチルエーテル、ベンジルジメチル
ケタール、ジエトキシアセトフェノン、アシロキシムエ
ステル、塩素化アセトフェノン、ヒドロキシアセトフェ
ノン、アシルフォスフィンオキサイド等のアセトフェノ
ン構造を持つ増感剤、2−エチルアンスラキノン、ベン
ゾフェノン、ミヒラーケトン、ジベンゾスベロン、イソ
ブチルチオキサンソン、ベンジル等のチオキザンソン構
造を持つ増感剤、ベンゾイルパーオキサイド等の過酸化
物、金属イオン等を用いることができる。The hyperbranched polymer containing a hydrophilic group according to the battery separator of the present invention may form a crosslinked structure at the stage of synthesis to reduce the solubility in an electrolytic solution. Also,
After immersing the non-woven fabric in the processing solution,
Irradiation with actinic light such as γ-rays, electron beams, X-rays, and neutron rays) to form a crosslinked structure, or a chemical bond between a part of the fiber and a hyperbranched polymer containing a hydrophilic group. May be formed. Of these, ultraviolet rays are the most suitable because they hardly degrade the fibers of the nonwoven fabric. When irradiating with ultraviolet light, as a sensitizer, for example, has an acetophenone structure such as benzoin butyl ether, benzoin ethyl ether, benzyl dimethyl ketal, diethoxy acetophenone, acyloxyme ester, chlorinated acetophenone, hydroxyacetophenone, and acylphosphine oxide. It is possible to use a sensitizer, a sensitizer having a thioxanson structure such as 2-ethylanthraquinone, benzophenone, Michler's ketone, dibenzosuberone, isobutylthioxanson, or benzyl, a peroxide such as benzoyl peroxide, or a metal ion. it can.
【0038】本発明の電池用セパレータにおいて、親水
性基含有超分岐高分子を含む処理液に浸漬する前の不織
布や、浸漬後乾燥させた不織布に対して施すことができ
る親水化処理としては、例えばコロナ放電処理、グロー
放電処理、プラズマ放電処理、紫外線照射処理等を挙げ
ることができる。In the battery separator of the present invention, the non-woven fabric before immersion in the treatment liquid containing the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer or the non-woven fabric dried after immersion includes the following hydrophilic treatment. For example, corona discharge treatment, glow discharge treatment, plasma discharge treatment, ultraviolet irradiation treatment, and the like can be given.
【0039】本発明の電池用セパレータに係わるポリオ
レフィン系繊維としては、ポリオレフィン単独からなる
繊維、またはオレフィンとその他の単量体との共重合体
とからなる繊維をいう。また、ポリオレフィン系繊維と
他の繊維の混紡繊維であっても良い。(ポリ)オレフィ
ンとしては、例えば(ポリ)エチレン、(ポリ)プロピ
レン、(ポリ)メチルペンテン、(ポリ)ブテン、(ポ
リ)エチレン−プロピレン、(ポリ)エチレン−ブテン
−プロピレン等を挙げることができる。また、オレフィ
ンと共重合可能なその他の単量体としては、酢酸ビニ
ル、酪酸ビニル、ビニルアルコール(酢酸ビニルを重合
後、鹸化)等を挙げることができる。The polyolefin fiber of the battery separator of the present invention is a fiber composed of a polyolefin alone or a fiber composed of a copolymer of an olefin and another monomer. Further, a blended fiber of a polyolefin fiber and another fiber may be used. Examples of the (poly) olefin include (poly) ethylene, (poly) propylene, (poly) methylpentene, (poly) butene, (poly) ethylene-propylene, and (poly) ethylene-butene-propylene. . Other monomers copolymerizable with the olefin include vinyl acetate, vinyl butyrate, and vinyl alcohol (polymerization of vinyl acetate followed by saponification).
【0040】本発明の電池用セパレータに係わる不織布
に用いることができる繊維の断面形状は、特に制限がな
く、円形、楕円形、三角形、星形、T型、U型、Y型、
葉状等を用いることができる。また、繊維に空隙を有す
るものも使用することができる。The cross-sectional shape of the fiber which can be used for the non-woven fabric according to the battery separator of the present invention is not particularly limited, and may be circular, elliptical, triangular, star-shaped, T-shaped, U-shaped, Y-shaped, or the like.
A leaf shape or the like can be used. Further, fibers having voids can also be used.
【0041】本発明の電池用セパレータに係わる不織布
に用いることができる繊維は、繊維経は1〜30μmが
好ましい。また、繊維径が1〜10μmの微細繊維を少
なくとも一種用いることが好ましい。繊維径が1μmよ
り細いと、不織布が緻密になりすぎて、通気性が低下す
る。逆に30μmよりも太くなると、空隙率は大きくな
るものの、比表面積が低下して、保液性が低下する。ま
た、繊維長は1〜50mm好ましい。繊維長が50mm
を超えると、不織布を製造する際に繊維のもつれが生
じ、電池用セパレータの均一性が失われる。上記微細繊
維としては、分割型複合繊維が分割して得られた繊維で
あっても良い。特に、分割型複合繊維のうち、ポリオレ
フィンとエチレン−ビニルアルコール共重合体とからな
る分割繊維が好ましい。The fibers which can be used for the nonwoven fabric of the battery separator of the present invention preferably have a fiber diameter of 1 to 30 μm. In addition, it is preferable to use at least one kind of fine fiber having a fiber diameter of 1 to 10 μm. If the fiber diameter is smaller than 1 μm, the nonwoven fabric becomes too dense, and the air permeability decreases. Conversely, when the thickness is larger than 30 μm, the porosity increases, but the specific surface area decreases, and the liquid retention property decreases. Further, the fiber length is preferably 1 to 50 mm. Fiber length is 50mm
If it exceeds, fibers are entangled in the production of the nonwoven fabric, and the uniformity of the battery separator is lost. The fine fibers may be fibers obtained by splitting splittable conjugate fibers. In particular, among the splittable conjugate fibers, split fibers made of a polyolefin and an ethylene-vinyl alcohol copolymer are preferable.
【0042】本発明の電池用セパレータに係わる不織布
において、分割型複合繊維は、ビーター、パルパー、リ
ファイナー等の機械的剪断力で分割させたり、水流交絡
処理によって分割させることができる。In the nonwoven fabric according to the battery separator of the present invention, the splittable conjugate fiber can be split by a mechanical shearing force of a beater, a pulper, a refiner or the like, or split by a hydroentanglement treatment.
【0043】本発明の電池用セパレータに係わる不織布
は、乾式法と湿式法のいずれの方法でも製造できるが、
薄膜化に対応するためには、湿式法で製造した不織布を
用いることが好ましい。The nonwoven fabric relating to the battery separator of the present invention can be produced by either a dry method or a wet method.
In order to cope with thinning, it is preferable to use a nonwoven fabric manufactured by a wet method.
【0044】[0044]
【実施例】以下、本発明を実施例により詳説する。 実施例1不織布の製造 ポリプロピレンとエチレン−ビニルアルコール共重合体
とからなる繊度3デニール、繊維分割後0.2デニール
(3.9μm)、繊維長10mmの分割型複合繊維80
重量部と、芯成分であるポリプロピレンと鞘成分である
ポリエチレンとからなる繊度1.5デニール、繊維長1
0mmの芯鞘繊維19重量部とを、ノニオン性界面活性
剤1重量%溶液に含浸させたものと、バクテリアセルロ
ース1重量部(乾燥重量)をノニオン性界面活性剤1重
量%溶液に含浸させたものとを、水中に投入し、高速ミ
キサーで3分間攪拌して繊維を離解させた後、往復回転
式攪拌機(アジター、島崎製作所製)を装着したチェス
ト内で緩やかに攪拌した。バクテリアセルロースは、特
開平9−25302号公報の実施例記載の方法で得られ
た精製バクテリアセルロースを使用した。次いで、速や
かにポリアクリルアミド0.1重量%水溶液(粘剤)を
適宜添加し、引き続き緩やかに攪拌して、均一なスラリ
ーを調製した。該スラリーを用い、丸網抄紙機で幅50
cm、坪量50g/m2の不織布を製造した。The present invention will be described below in detail with reference to examples. Example 1 Production of Nonwoven Fabric Split conjugate fiber 80 having a fineness of 3 denier composed of polypropylene and an ethylene-vinyl alcohol copolymer, 0.2 denier (3.9 μm) after fiber division, and a fiber length of 10 mm
1.5 parts denier, fiber length 1 consisting of parts by weight, polypropylene as a core component and polyethylene as a sheath component
A nonionic surfactant 1% by weight solution impregnated with 0 mm core-sheath fiber 19 parts by weight, and a bacterial cellulose 1 part by weight (dry weight) were impregnated with a nonionic surfactant 1% by weight solution. The mixture was put into water and stirred with a high-speed mixer for 3 minutes to disintegrate the fibers, followed by gentle stirring in a chest equipped with a reciprocating rotary stirrer (Agitator, manufactured by Shimazaki Seisakusho). As bacterial cellulose, purified bacterial cellulose obtained by the method described in Examples of JP-A-9-25302 was used. Then, a 0.1% by weight aqueous solution of polyacrylamide (viscosity agent) was immediately added as appropriate, and the mixture was stirred gently to prepare a uniform slurry. Using this slurry, a round mesh paper machine was used to
cm, a nonwoven fabric having a basis weight of 50 g / m 2 was produced.
【0045】水流交絡処理 この上記ウェブを100メッシュのステンレスワイヤー
である多孔質支持体上に搬送して、表1の条件を有する
5つのノズルヘッドと水道水を用いて柱状水流により、
両面に交絡処理を施した。該水流交絡処理によって、9
5%の分割型複合繊維が微細繊維に分割されていた。交
絡処理の速度は20m/分で、交絡後サクションドラム
ドライヤーで110℃で乾燥され、湿式水流交絡不織布
Iを得た。 Water entanglement treatment The above web was conveyed onto a porous support made of a 100-mesh stainless wire, and was subjected to columnar water flow using five nozzle heads having the conditions shown in Table 1 and tap water.
Both sides were entangled. By the hydroentanglement treatment, 9
5% of splittable conjugate fibers were split into fine fibers. The speed of the entanglement treatment was 20 m / min, and after the entanglement, the mixture was dried at 110 ° C. with a suction drum dryer to obtain a wet-type hydroentangled nonwoven fabric I.
【0046】[0046]
【表1】 ──────────────────────────────────── ヘッド番号 1 2 3 4 5 ──────────────────────────────────── ノズル径(μm) 120 100 100 100 80 ノズル間隔(mm) 1.2 0.6 0.6 0.6 0.8 列数 2 1 1 1 2 圧力(kg/cm2) 125 125 125 125 10 ────────────────────────────────────[Table 1] {Head number 1 2 3 4 5}ノ ズ ル Nozzle diameter (μm) 120 100 100 100 80 Nozzle interval (mm) 1.2 0.6 0.6 0.6 0.8 Number of rows 2 1 1 1 2 Pressure (kg / cm 2 ) 125 125 125 125 10 ──────────────────────────── ────────
【0047】親水性基含有超分岐高分子の合成 化合物Aの合成 1,1,1−トリス(ヒドロキシル)プロパン6.7重
量部に30%カリウムメトキシドメタノール溶液3.1
2重量部を加え、加熱溶融した後、減圧下でメタノール
を留去した。浴温95〜100℃で、加熱撹拌しながら
グリシドール11.1重量部をゆっくり加えた。発熱反
応が起こった後、再度グリシドール22.2重量部をゆ
っくり滴下した。さらに44.4重量部、ついで88.
8重量部、177.6重量部とグリシドールをゆっくり
加えた。次いで、グリシジルアリルエーテル68重量部
を加え、滴下終了後さらに同温で20分間 反応させた
(滴下所用時間:2.5時間程度)。 放冷後 反応混
合物をメタノール4Lに溶解し、炭酸ガスを通じ、生成
した炭酸カリウムを濾過により除き、メタノール溶液を
十分なアセトンにそそぎ、沈殿させ、デカンテーション
により溶媒を除き、80℃で乾燥して、分枝末端にビニ
ル基を有する親水性基含有超分岐高分子Aを得た。 Synthesis of Synthetic Compound A of Hyperbranched Polymer Containing Hydrophilic Group 6.7 parts by weight of 1,1,1-tris (hydroxyl) propane in 30% potassium methoxide methanol solution 3.1
After adding 2 parts by weight and melting by heating, methanol was distilled off under reduced pressure. At a bath temperature of 95 to 100 ° C, 11.1 parts by weight of glycidol was slowly added while heating and stirring. After the exothermic reaction occurred, 22.2 parts by weight of glycidol was slowly added dropwise again. 44.4 parts by weight, then 88.
8 parts by weight, 177.6 parts by weight and glycidol were slowly added. Next, 68 parts by weight of glycidyl allyl ether was added, and after the completion of dropping, the mixture was further reacted at the same temperature for 20 minutes (dropping time: about 2.5 hours). After cooling, the reaction mixture was dissolved in 4 L of methanol, and the generated potassium carbonate was removed by filtration through a carbon dioxide gas. The methanol solution was poured into a sufficient amount of acetone, precipitated, the solvent was removed by decantation, and the mixture was dried at 80 ° C. Thus, a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer A having a vinyl group at a branched terminal was obtained.
【0048】親水性基含有超分岐高分子固定化処理 不織布Iの両面にコロナ放電処理(片面当たりの総エネ
ルギー 18kW・min/m2)を施した後、表2記
載の調製液に含浸した後、脱酸素下で110ワットの低
圧水銀灯を不織布の両面に3cm離して設置し、紫外線
を90秒照射し、乾燥させたた。次いで、135℃の熱
ロールで加圧処理して、電池用セパレータaを得た。電
池用セパレータaは、坪量53g/m2、酸基含有組成
物付着量2.5g/m2、厚み170μmであった。After the corona discharge treatment (total energy per side: 18 kW · min / m 2 ) was applied to both surfaces of the non-woven fabric I treated with a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, and impregnated with the preparation shown in Table 2 A 110-watt low-pressure mercury lamp was placed on both sides of the nonwoven fabric at a distance of 3 cm under deoxygenation, irradiated with ultraviolet rays for 90 seconds, and dried. Subsequently, pressure treatment was performed with a 135 ° C. heat roll to obtain a battery separator a. The battery separator a had a basis weight of 53 g / m 2 , an acid group-containing composition adhesion amount of 2.5 g / m 2 , and a thickness of 170 μm.
【0049】[0049]
【表2】 [Table 2]
【0050】比較例1親水性基含有高分子固定化処理 不織布Iを表3記載の調製液に含浸した後、135℃の
熱ロールで加圧処理し、乾燥と共に、酸基含有組成物を
を固定化して、電池用セパレータaを得た。電池用セパ
レータaは、坪量52g/m2、酸基含有組成物付着量
2.4g/m2、厚み170μmであった。Comparative Example 1 The non-woven fabric I having a hydrophilic group-containing polymer fixed thereon was impregnated with the preparation solution shown in Table 3, then pressure-treated with a hot roll at 135 ° C., dried, and the acid group-containing composition was dried. This was fixed to obtain a battery separator a. The battery separator a had a basis weight of 52 g / m 2 , an acid group-containing composition adhesion amount of 2.4 g / m 2 , and a thickness of 170 μm.
【0051】[0051]
【表3】 [Table 3]
【0052】電池用セパレータおよび電池の評価 電池用セパレータaに対して次の特性評価を行った。比
較例として、電池用セパレータz、市販のニッケル−水
素電池にセパレータとして使用されているグラフト化ポ
リオレフィン系繊維含有不織布x(坪量50g/m2、
厚さ 220μm)、およびスルホン化ポリオレフィン
系繊維含有不織布y(坪量58g/m2、厚さ 280
μm)について同様の評価を行い、その結果を表4にま
とめた。The following characteristics were evaluated for the battery separator and the battery separator a. As a comparative example, a battery separator z, a grafted polyolefin-based fiber-containing nonwoven fabric x used as a separator in a commercially available nickel-hydrogen battery (basis weight 50 g / m 2 ,
Thickness 220 μm) and non-woven fabric y containing sulfonated polyolefin fiber (basis weight 58 g / m 2 , thickness 280)
μm) was evaluated in the same manner, and the results are summarized in Table 4.
【0053】(i)吸液速度:各電池用セパレータから
2.5×18cmの試験片を採取し、40±5℃の下に
予備乾燥を行い、公定水分率以下にした後、試験片を標
準温湿度状態の試験室に放置し、その後試験片を1時間
以上の間隔で計量し、その前後の質量差が後の質量の
0.1%以内になった状態(水分平衡状態)とする。次
に試験片を20±2℃における比重1.3の水酸化カリ
ウム溶液を入れた水槽上に所定高さの水平棒に下端を揃
えて留めて垂れ下げ、水平棒を降下させて各試験片の下
端が5mmだけ液中に浸かった状態となし、5分後に毛
細管現象により水酸化カリウム溶液が上昇した高さ(m
m)を測定した。(I) Liquid absorption rate: A 2.5 × 18 cm test piece was sampled from each battery separator, preliminarily dried at 40 ± 5 ° C. to reduce the water content to the official moisture content or less, and then the test piece was removed. The specimen was left in a standard temperature and humidity test room, and then weighed at intervals of one hour or more. The mass difference before and after the measurement was within 0.1% of the subsequent mass (moisture equilibrium state). . Next, the test pieces were hung down on a water tank containing a potassium hydroxide solution having a specific gravity of 1.3 at 20 ± 2 ° C., with the lower ends thereof aligned with a horizontal bar having a predetermined height, and the horizontal bars were lowered to lower each test piece. The lower end of the sample was not immersed in the liquid by 5 mm, and the height (m) of the potassium hydroxide solution increased by capillary action after 5 minutes.
m) was measured.
【0054】(ii)電解液保持率:各電池用セパレータ
から10×10cmの大きさの試験片を採取し、水分平
衡状態となしたときの重量をW(g)とする。次に、上
記水酸化カリウム溶液中に試験片を広げて浸漬し、1時
間以上放置した後、液中から取りだして試験片の一つの
角を吊り下げ、10分後に重量W1を測定し、次の式数
1より電解液保持率(%)を算出した。(Ii) Electrolyte retention rate: A test piece having a size of 10 × 10 cm was sampled from each battery separator, and the weight when water equilibrium was established was defined as W (g). Next, the test piece was spread and immersed in the potassium hydroxide solution, allowed to stand for one hour or more, taken out of the solution, suspended at one corner of the test piece, and measured for weight W 1 after 10 minutes. The electrolyte retention rate (%) was calculated from the following equation (1).
【0055】[0055]
【数1】 電解液保持率(%)=[(W1−W)/W]×100## EQU1 ## Electrolyte retention rate (%) = [(W 1 −W) / W] × 100
【0056】(iii)引張強度:電極板に巻き付ける際
に、流れ方向に引っ張りながら巻き付けるために必要な
強度の目安として、縦(抄造流れ)方向の引張強度(N
/m)を測定した。引張強度は、JIS−P−8113
により、各電池用セパレータを幅2cm、長さ20cm
に裁断し、テンシロン測定機(オリエンテック社製;H
TM−100)を用いて、破断時の荷重を10回測定
し、その平均値を示した。 (iv)通気度:正極側から発生する酸素が電池用セパレ
ータを経て負極側へと透過する容易度の評価として、フ
ラジール通気度(cm3/cm2/sec)を測定した。
フラジール通気度は、JIS−L−1096により、フ
ラジール型通気度試験機を用いて、試験片を通過する空
気量を5回測定して、その平均値を示した。(Iii) Tensile strength: When wound around an electrode plate, the tensile strength (N) in the longitudinal (papermaking flow) direction is a measure of the strength required for winding while pulling in the flow direction.
/ M) was measured. The tensile strength is JIS-P-8113
With each battery separator, width 2cm, length 20cm
And a Tensilon measuring machine (Orientec; H
Using TM-100), the load at break was measured 10 times, and the average value was shown. (Iv) Air permeability: Frazier air permeability (cm 3 / cm 2 / sec) was measured as an evaluation of the ease with which oxygen generated from the positive electrode side passes through the battery separator to the negative electrode side.
As for the Frazier air permeability, the air amount passing through the test piece was measured five times using a Frazier-type air permeability tester according to JIS-L-1096, and the average value was shown.
【0057】(v)電池自己放電特性:正極として発泡
式ニッケル極を、負極として水素吸蔵合金を、電解液と
して比重1.3の水酸化カリウム溶液を、セパレータと
して実施例および比較例の電池用セパレータを各々用い
て、ニッケル−水素電池を作製した。これらの電池を1
Cで120%定電流充電した後、電池電圧が1.0Vに
なるまで1Cで定電流放電し、初期放電容量V1を測定
した。次いで、1Cで120%定電流充電した状態で6
0℃の恒温槽に3日間放置した後、1Cで定電流放電
し、放電容量V2を測定し、次式数2より、容量保存率
(%)を求めた。(V) Battery self-discharge characteristics: Foamed nickel electrode as positive electrode, hydrogen storage alloy as negative electrode, potassium hydroxide solution with specific gravity of 1.3 as electrolyte, and separators for batteries of Examples and Comparative Examples as separators A nickel-hydrogen battery was manufactured using each of the separators. One of these batteries
After the battery was charged at a constant current of 120% at C, the battery was discharged at a constant current of 1 C until the battery voltage reached 1.0 V, and the initial discharge capacity V 1 was measured. Next, when charging at 120% constant current at 1 C, 6
After being left in a thermostat at 0 ° C. for 3 days, the battery was discharged at a constant current of 1 C, the discharge capacity V 2 was measured, and the capacity storage rate (%) was obtained from the following equation (2).
【0058】[0058]
【数2】容量保存率(%)=(V2/V1)×100[Equation 2] Capacity storage rate (%) = (V 2 / V 1 ) × 100
【0059】(vii)アルカリ処理後の電解液吸液速
度:各電池用セパレータから2.5×18cmの試験片
を採取し、70℃の比重1.3の水酸化カリウム溶液に
3日間浸漬し、次いでイオン交換水で中性になるまで洗
浄した。その後、40±5℃の下に予備乾燥を行い、公
定水分率以下にした後、試験片を標準温湿度状態の試験
室に放置し、その後試験片を1時間以上の間隔で計量
し、その前後の質量差が後の質量の0.1%以内になっ
た状態(水分平衡状態)とする。次に試験片を20±2
℃における比重1.3の水酸化カリウム溶液を入れた水
槽上に所定高さの水平棒に下端を揃えて留めて垂れ下
げ、水平棒を降下させて各試験片の下端が5mmだけ液
中に浸かった状態となし、30分後に毛細管現象により
水酸化カリウム溶液が上昇した高さ(mm)を測定し、
耐アルカリ性の指標とした。(Vii) Electrolyte absorption rate after alkali treatment: A 2.5 × 18 cm test piece was collected from each battery separator and immersed in a potassium hydroxide solution having a specific gravity of 1.3 at 70 ° C. for 3 days. Then, it was washed with ion-exchanged water until neutral. After that, pre-drying was performed at 40 ± 5 ° C. to make the moisture content equal to or less than the official moisture content, and the test piece was left in a test room in a standard temperature / humidity state. The mass difference between before and after is within 0.1% of the mass after (moisture equilibrium state). Next, the test piece was
A horizontal bar of a predetermined height is fixed on a water tank containing a potassium hydroxide solution having a specific gravity of 1.3 ° C., and the lower end thereof is fixed to a horizontal bar, and the horizontal bar is lowered. The height (mm) at which the potassium hydroxide solution rose by capillary action after 30 minutes was measured,
It was used as an index of alkali resistance.
【0060】[0060]
【表4】 [Table 4]
【0061】本発明の電池用セパレータaは、グラフト
処理、スルホン化処理等のように洗浄工程を必要としな
いので、良好な作業環境のもとで製造することができ
る。また、スルホン化処理のように電池用セパレータの
機械的強度が低下することが無かった。Since the battery separator a of the present invention does not require a washing step such as a grafting treatment and a sulfonation treatment, it can be manufactured under a favorable working environment. Further, the mechanical strength of the battery separator did not decrease as in the sulfonation treatment.
【0062】実施例1では、親水性基含有超分岐高分子
として超分岐高分子を含有してなる調製液を使用してい
るので調製液の粘性が低く、得られた電池用セパレータ
aを電子顕微鏡で観察したところ、繊維はほぼ均一に親
水性基含有超分岐高分子で被覆されていた。比較例1で
は、調製液の粘度が高く、不織布の表面で親水性基含有
高分子がフィルムを形成していた。そのため、電池用セ
パレータzは、電池用セパレータaと同じ不織布を使用
し、かつ親水性高分子の付着量もほぼ同じであるにもか
かわらず、通気度が低くなってしまった。そのため、電
池用セパレータzを用いて作製したニッケル−水素電池
は、電池の内部抵抗が非常に高くなり、正常に作動しな
かった。In Example 1, since the prepared solution containing the hyperbranched polymer was used as the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, the viscosity of the prepared solution was low, and the obtained battery separator a was Observation with a microscope revealed that the fibers were almost uniformly coated with the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer. In Comparative Example 1, the viscosity of the preparation liquid was high, and the hydrophilic group-containing polymer formed a film on the surface of the nonwoven fabric. Therefore, although the battery separator z uses the same nonwoven fabric as the battery separator a, and the amount of the attached hydrophilic polymer is almost the same, the air permeability is low. Therefore, the nickel-hydrogen battery manufactured using the battery separator z had a very high internal resistance of the battery and did not operate normally.
【0063】本発明の電池用セパレータaは、電解液へ
の親和性が低いポリオレフィン系不織布を主体としてい
るが、親水性基含有超分岐高分子の効果によって、高い
電解液への親和性を示した。また、アルカリ処理後も、
比較例の電池用セパレータzのように親水性基含有高分
子が落下することなく、高い吸液速度を示した。さら
に、その他の特性も、市販電池の電池用セパレータxお
よびyと比較して、遜色のないものであった。本発明の
電池用セパレータaを用いてなる電池の自己放電抑制効
果も市販電池以上であることを確認した。The battery separator a of the present invention is mainly composed of a polyolefin-based nonwoven fabric having a low affinity for an electrolytic solution, but exhibits a high affinity for an electrolytic solution due to the effect of a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer. Was. Also, after alkali treatment,
As in the battery separator z of the comparative example, the hydrophilic group-containing polymer did not fall and showed a high liquid absorption rate. Further, other characteristics were comparable to those of the battery separators x and y of the commercially available batteries. It was confirmed that the self-discharge suppressing effect of the battery using the battery separator a of the present invention was higher than that of a commercially available battery.
【0064】[0064]
【発明の効果】以上説明したごとく、本発明の電池用セ
パレータは良好な作業性のもとで得ることができる。ま
た、電解液との親和性、機械的強度において優れた特性
を有していて、電解液に対する優れた耐性も有してい
る。よって、本発明の電池用セパレータを使用してなる
本発明の電池は、優れた自己放電抑制能を示す。As described above, the battery separator of the present invention can be obtained with good workability. In addition, it has excellent characteristics in terms of affinity with an electrolytic solution and mechanical strength, and also has excellent resistance to an electrolytic solution. Therefore, the battery of the present invention using the battery separator of the present invention exhibits excellent self-discharge suppressing ability.
【図1】デンドリマーの各世代の概念図Fig. 1 Conceptual diagram of each generation of dendrimer
1 基核 1 nucleus
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Fターム(参考) 5H021 BB09 BB12 BB13 BB15 CC02 CC04 EE04 EE15 EE17 EE34 EE39 ──────────────────────────────────────────────────続 き Continued on the front page F term (reference) 5H021 BB09 BB12 BB13 BB15 CC02 CC04 EE04 EE15 EE17 EE34 EE39
Claims (10)
からなる不織布の繊維表面の一部が親水性基含有超分岐
高分子で被覆されてなる電池用セパレータにおいて、該
高分子が繊維に化学的に結合されていることを特徴とす
る電池用セパレータ。1. A battery separator comprising a nonwoven fabric comprising at least one kind of polyolefin-based fiber, wherein a part of the fiber surface is coated with a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, wherein the polymer is chemically bonded to the fiber. A battery separator characterized in that:
からなる不織布の繊維表面の一部が親水性基含有超分岐
高分子で被覆されてなる電池用セパレータにおいて、該
高分子が架橋構造を形成していることを特徴とする電池
用セパレータ。2. A battery separator comprising a nonwoven fabric made of at least one kind of polyolefin-based fiber and a part of the fiber surface coated with a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, wherein the polymer forms a crosslinked structure. A battery separator.
からなる不織布を、親水性基含有超分岐高分子を含む処
理液に浸漬し、次いで乾燥させて不織布を構成する繊維
の一部を該共重合体で被覆してなる電池用セパレータ。3. A nonwoven fabric comprising at least one kind of polyolefin-based fiber is immersed in a treatment liquid containing a hyperbranched polymer having a hydrophilic group, and then dried to remove a part of the fibers constituting the nonwoven fabric from the copolymer. Battery separator coated with.
に浸漬する前の不織布に親水化処理が施されていること
を特徴とする請求項3記載の電池用セパレータ。4. The battery separator according to claim 3, wherein the nonwoven fabric has been subjected to a hydrophilic treatment before being immersed in a treatment solution containing a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer.
に浸漬した不織布に活性光線を照射することを特徴とす
る請求項3または4記載の電池用セパレータ。5. The battery separator according to claim 3, wherein the non-woven fabric immersed in the treatment liquid containing the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer is irradiated with an actinic ray.
に浸漬し、次いで乾燥させた不織布に、親水化処理を施
すことを特徴とする請求項3〜5のいずれか記載の電池
用セパレータ。6. The battery according to claim 3, wherein the nonwoven fabric is immersed in a treatment liquid containing a hydrophilic group-containing hyperbranched polymer, and then subjected to a hydrophilic treatment. Separator.
結合基を含有していることを特徴とする請求項1〜6の
いずれか記載の電池用セパレータ。7. The battery separator according to claim 1, wherein the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer contains a reactive double bond group.
ーである請求項1〜7のいずれか記載の電池用セパレー
タ。8. The battery separator according to claim 1, wherein the hydrophilic group-containing hyperbranched polymer is a dendrimer.
ホン酸基、カルボン酸基から選ばれる少なくとも1種で
あることを特徴とする請求項1〜8のいずれか記載の電
池用セパレータ。9. The battery separator according to claim 1, wherein the hydrophilic group is at least one selected from a hydroxyl group, an ether group, a sulfonic acid group, and a carboxylic acid group.
セパレータを用いてなる電池。10. A battery using the battery separator according to claim 1.
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---|---|---|---|---|
CN1328801C (en) * | 2004-02-25 | 2007-07-25 | 张华康 | Diaphragm plates in colloid lead acid battery and preparation method |
WO2016208028A1 (en) * | 2015-06-25 | 2016-12-29 | ニッポン高度紙工業株式会社 | Separator for batteries and secondary battery |
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WO2016208028A1 (en) * | 2015-06-25 | 2016-12-29 | ニッポン高度紙工業株式会社 | Separator for batteries and secondary battery |
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JPWO2016208028A1 (en) * | 2015-06-25 | 2018-04-12 | ニッポン高度紙工業株式会社 | Battery separator, secondary battery |
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