JP2002025532A - 金属ハロゲン電池用セパレータ - Google Patents
金属ハロゲン電池用セパレータInfo
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Cell Separators (AREA)
Abstract
優れた金属ハロゲン電池用セパレータを提供する。 【解決手段】 ポリオレフィンと親水性微粉無機物と
0.001wt%以上2wt%以下の有機液状体を含有
することを特徴とする金属ハロゲン電池用セパレータで
ある。
Description
ム、電気自動車用などの用途として開発が進められてい
る金属ハロゲン電池、特に亜鉛臭素電池に用いられるセ
パレータに関するものである。
パレータとして要求特性は以下の通りである。 1)イオン電導性を有し、セパレータの抵抗は低く、か
つ両極室において発生する金属、ハロゲンの自己放電を
少なくする機能を有すること。 2)特に陽極で発生する臭素の拡散を防ぎ、更に強酸化
性の臭素によるセパレータの劣化がない安定した膜であ
ること。 3)膜の膨潤、たわみが少なく、電池の長寿命化をはか
れる膜であること。 4)セパレータの製造コストが安価であること。 現状、以上の特性上考えられるセパレータとしては、イ
オン交換膜、フッソ系樹脂性多孔膜、ポリオレフィン多
孔膜が用いられている。これらの中で、安価で耐酸化性
に優れているものとして特公平5−27233号公報に
見られるようなポリエチレンと微粉シリカからなるセパ
レータがある。
報に記載されているセパレータは特開昭62−1794
5号公報に記載されているように、セパレータに電極枠
を射出成形により取り付ける工程で、加熱によりセパレ
ータにひび割れが発生するという耐熱性に問題があっ
た。また、このセパレータは亜鉛臭素2次電池セパレー
タとして長時間使用すると、膜にひび割れが発生してし
まうという耐ストレスクラック性に問題点があった。
31957号公報に記載されているように超高分子量ポ
リエチレンをブレンドする技術が開示されている。しか
しながら、耐熱性、耐ストレスクラック性が上昇するも
のの、切断して放置したセパレータを枠に取り付けよう
とするとひび割れが発生するという問題があった。この
ような耐候性の改良に関与するものとして、例えば、特
公昭62−31784号公報に記載されているように、
フェノール樹脂を含有させる手段や、特開平2−155
161号公報に記載されているように、酸化防止剤等を
含有したパラフィンオイルを付着させる手段や、特開平
7−130348号公報のように鉱物オイルとフェノー
ル樹脂を含有させる手段がある。しかしながら、このよ
うな手段では、各々の改良剤の量が多いため、枠への接
着性が不良になったり、金属ハロゲン電池組立後、初期
の電気特性を得るために時間がかかるといった問題があ
った。
性、枠取り付けひび割れ性、電気特性に優れた金属ハロ
ゲン電池用セパレータを提供することである。
を解決したものである。すなわち、本発明は、ポリオレ
フィンと親水性微粉無機物と0.001wt%以上2w
t%以下の有機液状体を含有することを特徴とする金属
ハロゲン電池用セパレータに関する。以下、本発明の詳
細について記述する。本発明の金属ハロゲン電池用セパ
レータはポリオレフィンからなり、その粘度平均分子量
は5万以上200万以下であることが好ましく、さらに
好ましくは20万〜150万である。粘度平均分子量が
5万未満になると機械的強度の劣ったものとなる傾向に
ある。また、200万を越えるとメルトフラクチャーが
起こり、膜厚み精度に劣ったものとなる傾向にある。
しては、高密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、線
状低密度ポリエチレン等の周知のホモポリマー、コポリ
マーや、超高分子量ポリエチレン樹脂や、ポリプロピレ
ン樹脂及びこれらの混合物を挙げることができる。特に
密度0.9g/cm3〜0.99g/cm3であるポリエ
チレン樹脂が好ましく、さらに、0.93g/cm3〜
0.98g/cm3の高密度ポリエチレン樹脂からなる
セパレータは、耐熱性が良好で好ましい。また、必要に
応じて、酸化防止剤、紫外線吸収剤、滑剤、アンチブロ
ッキング剤、着色剤、難燃化剤等の添加物を本発明の目
的を損なわない範囲で添加されていてもよい。
め、親水性微粉無機物を用いることが必要である。微粉
無機物とは、1次粒子径の平均粒径が0.005〜0.
5μmの微小粒子または多孔性粒子の無機物のことをい
い、親水性とは、該微粉無機物を水に1時間以上撹拌し
沈降させた時に、80容積%以上の微粉無機物が沈降し
てしまうことをいう。このようなものとしては、微粉シ
リカ、珪酸カルシウム、珪酸アルミニウム、アルミナ、
炭酸カルシウム、炭酸マグネシウム、カオリンクレー、
微粉タルク、酸化チタン、珪藻土等が挙げられ、微粉シ
リカを用いるのが好ましい。また、これらの親水性微粉
無機物を2種類以上混合して用いてもかまわない。
001wt%以上2wt%以下含有されることが必要
で、0.001wt%以上1wt%以下、さらに好まし
くは0.01wt%以上0.2wt%以下セパレータに
含有されるのが良い。0.001wt%未満では耐切断
放置枠取り付けひび割れ性に効果がなく、2wt%を越
えると枠への接着性が不良になったり、金属ハロゲン電
池組立後、初期の電気特性を得るために時間がかかると
いった問題がある。
いられるものと同じものが望ましいが、異なったもので
も良い。同じものの場合は、溶融成形時に液体状態を保
ち、容易に成形物から抽出され、かつ、不活性であるこ
とが必要である。例としては、フタル酸ジエチル(DE
P)、フタル酸ジブチル(DBP)、フタル酸ジオクチ
ル(DnOP)、フタル酸ビス(2ーエチルヘキシル)
(DOP)等のフタル酸エステルやリン酸エステル等
や、流動パラフィン等の有機物が挙げられる。これらの
うち、特にDBP、DnOP、DOP及びこれらの混合
物が好ましい。
1.4mmであることが良好で、好ましくは0.4mm
〜1.0mm、さらに好ましくは0.5〜0.8mmで
ある。膜厚が1.4mmより大きくなると電気特性に劣
るものとなり、0.2mmより小さくなると機械的強度
に劣るものとなる。また、本発明においては、ポリオレ
フィン/親水性微粉無機物の重量比が0.55以上1.
2以下であることが好ましい。0.55未満になると機
械的強度に劣るものとなり、1.2を越えると電気特性
に劣ったものとなる傾向にある。
は、例えば、以下のような方法により作製することがで
きる。ポリオレフィンと親水性微粉無機物と有機液状体
を用い、混練押出成形し、シート状に成形した後に、有
機液状体を抽出し、この際に本発明の有機液状体の含有
量になるように抽出するか、大部分を抽出した後に同種
または異種の有機液状体の所定量を含有させて、金属ハ
ロゲン電池用セパレータとする。抽出と同時に有機液状
体の含有量が所定の値となるように調整するのが好まし
い。
の重量比を0.55以上1.2以下にし、有機液状体/
親水性微粉無機物の重量比を1.5以上3.5以下の組
成になるようにポリオレフィン、有機液状体及び親水性
微粉無機物を混合する。これらポリオレフィン、親水性
微粉無機物、有機液状体の三成分の混合には、ヘンシェ
ルミキサー、V−ブレンダー、プロシェアミキサー、リ
ボンブレンダー等の配合機を用いた通常の混合法で充分
である。この混合物は、押出機、ニーダー等の溶融混練
装置により混練される。得られる混練物は、Tダイスを
用いた溶融成形によりシート状に成形される。この場
合、ギアーポンプを介して成形するのが、寸法安定性の
面で好ましく、特にギアーポンプ前圧力を一定に制御し
て成形するのが、寸法安定性の面で好ましい。
しする際の冷却方法としては、エアーにて冷却する方
法、Tダイス吐出樹脂温度より20〜120℃低い温調
したロールにて接触させて冷却する方法、 Tダイス吐
出樹脂温度より20〜120℃低いカレンダーロールに
て圧延成形してシート状に成形しながら冷却する方法を
とることができるが、 Tダイス吐出樹脂温度より20
〜120℃低いカレンダーロールにて圧延成形してシー
ト状に成形しながら冷却する方法をとるのが膜厚み均一
性の面で好ましい。ロールを使用する際、Tダイスとロ
ールのシートとの接点の距離は100〜500mmの範
囲にて成形するのが好ましい。ダイス吐出温度は通常の
熱電対温度計にて端子をダイスに触れないようにし、吐
出樹脂に接触させることにより測定することができる。
有機液状体を溶剤によって、例えば、所定量残るように
抽出を行った後、乾燥する。有機液状体の抽出に用いら
れる溶剤としては、メタノール、エタノール、メチルエ
チルケトン、アセトン等の有機溶剤、塩化メチレン、フ
ロン等のハロゲン系炭化水素溶剤を使用することができ
る。以上のようにして本発明の金属ハロゲン電池用セパ
レータを作製することができる。
明を更に詳しく説明するが、本発明はこれらの実施例に
限定されるものではない。本例に示される諸物性は、次
の測定方法によった。 (1)粘度平均分子量(Mv) ポリオレフィン種が未知の場合はIR、DSC、NMR
等既知の方法により、ポリオレフィン種を同定した後、
既知の場合はすぐに、溶剤(デカリン)に後述のポリオ
レフィン単体膜作製法によりシリカを抽出したセパレー
タを溶解させ、測定温度135℃における極限粘度
[η]を測定し、次式より算出した。混合体の場合は主
成分のものの式により算出した。
の式) ポリプロピレンの場合 [η]=(1.1×10-4)×Mv0.8 (2)有機液状体含有率 約40gの試料を約2mm角の大きさに切り出し、四塩
化炭素を用い、ソックスレー抽出器にて水浴温95℃で
10時間抽出して得られた抽出液をエバポレ−タ−によ
り50mlの溶液に濃縮した。この溶液をガスクロマト
グラフィー、FT−IR、質量分析により検出同定し
た。 ガスクロマトグラフィー装置:柳本 3810 温度:INJ 300℃;OVEN 230℃(インジ
ェクション量:2マイクロリットル) カラム:Silicone OV−17 5% キャリアガス:ヘリウム 検出器:FID
を透明にし、エアーが膜内に含まれない状態にした後、
密度勾配管を用いて測定した。 (4)膜厚(mm) マイクロメータにより測定した。 (5)電気特性 JIS C−2313に準拠し、電気抵抗にて評価し
た。 (6)ポリオレフィン単体膜作製法 セパレータをアルコールに浸漬し、空気をおおよそ抜き
出した後苛性ソーダ20%水溶液80℃に1昼夜漬け、
60℃の温水にて洗浄した後、1昼夜流水にて洗浄し
た。その膜を40℃設定の乾燥機にて1昼夜乾燥した。
作製した膜の一部を後述の残存親水性微粉無機物測定方
法により測定し、残存親水性微粉無機物量が1wt%以
下であることを確認する。 (7)残存親水性微粉無機物解析方法 予め恒量にしたルツボに重量を測定したセパレータを投
入し、900℃にて3時間放置し、ルツボ中のポリオレ
フィン分を完全に焼却した後の重量を測定し、残存物重
量/セパレータ重量にて残存親水性微粉無機物wt%を
評価した。
により溶着する操作を40回行った際に、膜と枠の接着
不良が発生した率。 (9)枠取り付けひび割れ発生率(%) セパレータを切断後、1週間放置したものを、ポリエチ
レン製枠に超音波ウェルディングにより溶着する操作を
40回行った際に、セパレータにひび割れを起こした
率。 (10)ポリオレフィン/親水性微粉無機物組成解析方
法 セイコー電子工業株式会社製、熱重量分析計 TG/D
TA220 を用い、試料約10mgを空気流下で初期
の重量と550℃にて60分放置した後の重量から組成
を算出した。
(2ーエチルヘキシル)(DOP)56.5wt%、粘
度平均分子量2000000の超高分子量ポリエチレン
8wt%、粘度平均分子量300000の高分子量ポリ
エチレン12wt%をスーパーミキサーで混合した。こ
の混合物を30mmφ二軸押出機に450mm幅のTダ
イスを取り付け、Tダイス吐出樹脂温度220℃にて成
形押出した。この際、寸法安定性を持たせるため、ギヤ
ーポンプを介してギヤーポンプ前圧力を一定にして溶融
押出した。Tダイスから押出した樹脂を140℃に温調
されたカレンダーロールにて圧延成形して膜厚0.65
mmのシート状に成形した。
浸漬して、フタル酸ビス(2ーエチルヘキシル)(DO
P)を抽出した後、乾燥させた。こうして得られたセパ
レータの特性を表1に示す。
実施例1と同様にしてセパレータを得た。得られたセパ
レータの特性を表1に示す。
エチルヘキシル)(DOP)50wt%、粘度平均分子
量3000000の超高分子量ポリエチレン2wt%、
粘度平均分子量300000の高分子量ポリエチレン2
8wt%をスーパーミキサーで混合した。この組成のも
のを用いた以外は、実施例1と同様にしてセパレータを
得た。得られたセパレータの特性を表1に示す。
は実施例1と同様にしてセパレータを得た。得られたセ
パレータの特性を表1に示す。
は実施例1と同様にしてセパレータを得た。得られたセ
パレータの特性を表1に示す。
び割れ性、電気特性に優れた金属ハロゲン電池用セパレ
ータが得られる。
Claims (1)
- 【請求項1】 ポリオレフィンと親水性微粉無機物と
0.001wt%以上2wt%以下の有機液状体を含有
することを特徴とする金属ハロゲン電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000208470A JP2002025532A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | 金属ハロゲン電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2000208470A JP2002025532A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | 金属ハロゲン電池用セパレータ |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2002025532A true JP2002025532A (ja) | 2002-01-25 |
Family
ID=18705041
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2000208470A Pending JP2002025532A (ja) | 2000-07-10 | 2000-07-10 | 金属ハロゲン電池用セパレータ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2002025532A (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009099088A1 (ja) * | 2008-02-06 | 2009-08-13 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | 金属ハロゲン電池用セパレーター |
Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09231957A (ja) * | 1996-02-21 | 1997-09-05 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 亜鉛臭素2次電池用セパレーター |
-
2000
- 2000-07-10 JP JP2000208470A patent/JP2002025532A/ja active Pending
Patent Citations (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH09231957A (ja) * | 1996-02-21 | 1997-09-05 | Asahi Chem Ind Co Ltd | 亜鉛臭素2次電池用セパレーター |
Cited By (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
WO2009099088A1 (ja) * | 2008-02-06 | 2009-08-13 | Asahi Kasei E-Materials Corporation | 金属ハロゲン電池用セパレーター |
JP5474573B2 (ja) * | 2008-02-06 | 2014-04-16 | 旭化成イーマテリアルズ株式会社 | 金属ハロゲン電池用セパレーター |
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A02 | Decision of refusal |
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