JP2002050547A - 電気二重層キャパシター用セパレータ - Google Patents

電気二重層キャパシター用セパレータ

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JP2002050547A
JP2002050547A JP2000232793A JP2000232793A JP2002050547A JP 2002050547 A JP2002050547 A JP 2002050547A JP 2000232793 A JP2000232793 A JP 2000232793A JP 2000232793 A JP2000232793 A JP 2000232793A JP 2002050547 A JP2002050547 A JP 2002050547A
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JP
Japan
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separator
electric double
layer capacitor
nonwoven fabric
double layer
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Application number
JP2000232793A
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English (en)
Inventor
Juichi Kamei
寿一 亀井
Masaki Yamazaki
正樹 山崎
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Tapyrus Co Ltd
Original Assignee
Tonen Tapyrus Co Ltd
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Abstract

(57)【要約】 【課題】 高温で組立・使用してもセパレータが融解せ
ず、電極がショートすることのない充放電を伴う電気二
重層キャパシター用セパレータを提供。 【解決手段】 平均繊維径が1〜20μm、目付が5〜
120g/m、通気度が1〜100cc/cm/s
ec、厚みが0.01〜1.0mmのポリブチレンテレ
フタレート不織布からなる電気二重層用セパレータ。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ポリブチレンテレ
フタレート樹脂の不織布からなる電気二重層キャパシタ
ー用セパレータに関する。
【0002】
【従来の技術】従来ポリオレフィン、特にポリプロピレ
ンの不織布は、その特性を生かし、各種の分離膜や、電
池用セパレータ、電解コンデンサー用セパレータ、キャ
パシター用セパレータ、ポリマー電池セパレータ等に使
用されている。特に、リチウム電池(一次、二次)にお
いては、有機溶媒に不溶で電解質や電極活物質に安定な
セパレータとして多用されている。不織布の中でも、特
に、メルトブロー不織布は繊維径が細いことからショー
トの少ないセパレータとして多用されている。
【0003】従来用いられてきているポリエチレン、ポ
リプロピレン等のポリオレフィン不織布によるセパレー
タは、ポリエチレンの融点が125〜140℃程度であ
り、ポリプロピレンの融点が160〜180℃程度であ
るため、自動車内での使用や、はんだ付け工程等での高
温での使用や電気二重層キャパシターアセンブリでの高
温乾燥においては、セパレータの溶解による短絡がおこ
りやすかった。特に、最近の充放電を伴う二次電池なら
びに電気二重層キャパシター用のセパレータとしては、
高容量化、電池特性、生産性の向上のためキャパシター
が高温にさらされることが多い。そのため従来のポリエ
チレン、ポリプロピレン製セパレータを用いた電池等で
は、その融点以上で稼働する場合があり、更に耐熱性及
び低抵抗を有するセパレータが求められていた。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】したがって、本発明の
目的は、上記課題を満足し、高温で組み立て・使用して
もセパレータが融解せず、電極がショートすることのな
い充放電を伴う電気二重層キャパシター用セパレータを
提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】 本発明者は、上記の目
的を達成すべく鋭意研究を重ねた結果、ポリブチレンテ
レフタレート樹脂不織布、特にメルトブロー法不織布を
用いると、耐熱性に優れた電気二重層キャパシター用セ
パレータが得られることを見出し、本発明を完成した。
【0006】すなわち、本発明は、平均繊維径が1〜2
0μm、目付が5〜120g/m、通気度が1〜10
0cc/cm/sec、厚みが0.01〜1.0mm
のポリブチレンテレフタレート不織布からなる電気二重
層キャパシター用セパレータである。
【0007】また、本発明は、ポリブチレンテレフタレ
ート不織布の平均繊維径が1〜8μmであることを特徴
とする上記の電気二重層キャパシター用セパレータであ
る。
【0008】さらに、本発明は、常温での周波数10K
Hzにおいて、実部インピーダンスが20Ω・cm
下であることを特徴とする上記の電気二重層キャパシタ
ー用セパレータである。
【0009】
【発明の実施の形態】本発明を以下に詳細に説明する。 1.ポリブチレンテレフタレート(PBT) 本発明で用いられるポリブチレンテレフタレート樹脂
は、ブチレンテレフタレートを主たる繰り返し単位とす
るポリブチレンテレフタレート系高分子であればよい。
ポリブチレンテレフタレートは、単独重合体であっても
よいし、あるいはポリブチレンテレフタレートを多量成
分とする共重合体、例えばポリブチレンイソフタレー
ト、ポリブチレンアジペート等であってもよい。また、
ポリブチレンテレフタレート多量成分と、他の少量成分
のポリエステル系重合体との混合物であってもよい。混
合可能な他のポリエステル系重合体としては、例えばポ
リエチレンテレフタレート、ポリブチレンイソフタレー
ト、ポリブチレンアジペート、ポリ(1,6−ヘキサメ
チレンテレフタレート)、ポリ(エチレン−2,6−ナ
フタレート)、ポリ(1,4−シクロヘキシレンメチレ
ンテレフタレート)等が挙げられる。特にポリブチレン
テレフタレートとポリブチレンイソフタレートとの混合
物が好ましく、メルトブロー紡糸性を向上し、不織布の
強力を増大させることができる。また、ポリブチレンテ
レフタレートの数平均分子量は、5,000〜20,0
00のものが好ましく用いられる。
【0010】なお、本発明で用いるポリブチレンテレフ
タレート樹脂には、必要に応じて、シャットダウン機能
を付与するポリオレフィン系樹脂、熱可塑性エラストマ
ー及び各種添加剤、界面活性剤、相溶化剤、顔料、無機
フィラー等を添加することができる。
【0011】2.不織布 本発明を構成するポリブチレンテレフタレートの不織布
は、電気二重層キャパシターのセパレータとして用いる
ことができ、例えば、電解液として、プロピレンカーボ
ネート、エチレンカーボネート、γ−ブチロラクトン、
それらの混合系、などの高誘電率電解液と低粘度溶媒と
の複合系溶媒、又はその他のフッ素化カーボネートなど
の耐熱有機溶媒、である電解液を含浸させたセパレータ
として用いることができる。このようなセパレータとし
て用いるためには、次の物性を有している必要がある。
【0012】(1)平均繊維径 ポリブチレンテレフタレートの不織布の平均繊維径は、
1〜20μm、好ましくは1〜8μmであり、特に好ま
しくはメルトブロー法で得られる平均繊維径1〜8μm
の極細の繊維である。平均繊維径が1μm未満では、電
気二重層キャパシターの内部抵抗が大きくなりすぎる。
一方、平均繊維径が、20μmを超えるとテンションの
かかりにくい積層系でも内部短絡の危険性が高まる。ま
た、巻強度の強い円筒キャパシターにおいては、特に、
8μmを超えると活物質等の凸凹で内部短絡がおきやす
い。
【0013】(2)目付 該不織布の目付は、5〜120g/m、好ましくは1
0〜70g/mである。目付が5g/m未満では、
ショートリークを生じ、120g/mを超えると、電
気二重層キャパシターの内部抵抗が高くなりすぎる。
【0014】(3)通気度 該不織布の通気度は、1〜100cc/cm/se
c、好ましくは3〜60cc/cm/secである。
通気度が1cc/cm/sec未満であると、電気二
重層キャパシター内部抵抗が大きく、100cc/cm
/secを超えると、電気二重層キャパシター内部短
絡の危険性が高まる。
【0015】(4)厚み 該不織布の厚みは、0.01〜1.0mmであり、この
範囲において所定の厚みにカレンダー加工して用いるこ
とができる。厚さが0.01mm未満であると、フィル
ム化が激しくなり、1.0mmを超えると、ケバがでや
すい。
【0016】(5)実部インピーダンス 該不織布を電解液に浸して測定した、常温での周波数1
0KHzにおける実部インピーダンスは、20Ω・cm
以下、好ましくは10Ω・cm以下である。実部イ
ンピーダンスが20Ω・cmを超えると、電気二重層
キャパシターの内部抵抗が高くなりすぎて好ましくな
い。内部抵抗が少ないことにより、電気二重層コンデン
サの見掛け容量を大きくし、発熱を少なくし、寿命を長
くすることができる。
【0017】3.不織布の製造法 本発明で用いるポリブチレンテレフタレート不織布は、
上記の物性を満たす不織布であればどのような製法によ
って製造されたものであってもよい。例えば、従来の公
知の湿式法、サーマルボンド法、乾式法、スパンボンド
法、メルトブロー法などによって製造することができる
が、これらの方法の中でも特に、メルトブロー法は極細
繊維からなる不織布を製造することができることから、
好ましく用いることができる。
【0018】このメルトブロー法としては、公知の方法
を採用することができる。例えば、溶融したブチレンテ
レフタレート重合体を、一列に配列した複数のノズル孔
から溶融ポリマーとして吐出し、オリフィスダイに隣接
して設備した噴射ガス口から高温高速空気を噴射せしめ
て、吐出された溶融ポリマーを細繊維化し、次いで繊維
流をコレクタであるコンベヤネット上に捕集して不織布
を製造する方法である。このメルトブロー法において、
本発明においては、特に次の条件で製造するのが好まし
い。
【0019】メルトブロー装置ダイにおいて、ノズル孔
径は0.2〜0.8mmφが好ましく、ノズル個数は5
〜15個/cmであるのが好ましい。ノズル孔径が上記
範囲未満では吐出樹脂圧力が高くなり、上記範囲を超え
ると繊維を細くすることができない。また、ノズル個数
が上記範囲未満では、樹脂吐出圧力が高くなり、上記範
囲を超えると繊維同士が融着しすぎて、不織布の均一性
を失うことになる。
【0020】また、メルトブロー法条件において、樹脂
の押出温度は、280〜360℃が好ましく、樹脂吐出
量は、0.5〜3g/min/holeが好ましく、高
速空気温度は、280〜360℃が好ましい。樹脂の押
出温度が低すぎると、吐出樹脂圧力が低くなり、高すぎ
ると樹脂の劣化が促進される。樹脂吐出量が低すぎると
吐出樹脂圧力が低くなり、均一な不織布が得られず、樹
脂吐出量が高いと細い繊維が得られない。高速空気温度
が低すぎると細い繊維が得られず、高いと連続繊維が得
られずに、切れてコンベアネットに捕集することが困難
になる。
【0021】4.電気二重層キャパシター用セパレータ 本発明の電気二重層キャパシター用セパレータは、上記
のポリブチレンテレフタレートの不織布からなるが、一
般的には、カレンダー加工により一定の厚みにして用い
る。さらに、その用途に応じて、エンボス加工やポリオ
レフィン系やナイロン系メルトブロー不織布との積層体
として用いることもできる。また、目的に応じて、グラ
フト重合や、界面活性剤塗布等により不織布表面の親液
性を向上させて用いることができる。
【0022】本発明の電気二重層キャパシター用セパレ
ータは、特にパソコン、携帯電話、電気自動車(ハイブ
リッドを含む)電源、その他工業用電源など充放電を伴
うキャパシター用のセパレータに用いることができる。
【0023】
【実施例】本発明を以下の実施例、比較例によって具体
的に説明する。なお、物性の測定は以下の方法を用いて
行った。 (1)繊維径:試験片の任意な5箇所を電子顕微鏡で5
枚の写真撮影を行い、1枚の写真につき20本の繊維の
直径を測定し、これら5枚の写真について行い、合計1
00本の繊維径を平均して求めた。 (2)目付:試料長さ方向より、100×100mmの
試験片を採取し、水分平衡状態の重さを測定し、1m
当たりに換算して求めた。 (3)厚み:試料長さ方向より、100×100mmの
試験片を採取し、ダイヤルシックネスゲージで測定し
た。 (4)通気度:試料長さ方向より、100×100mm
の試験片を採取し、JIS L 1096に準拠し、フ
ラジール型試験機を用いて測定した。 (5)引張強度:JIS L 1085に準拠し、つか
み間隔100mm、引張速度300mm/分にて測定し
た。 (6)実部インピーダンス:16mmφの金属極2枚の
間に0.01〜1.0mmの不織布を電解液に浸してか
らソートロン社製インピーダンスアナライザーを用い、
常温で10KHzでの実部インピーダンスを測定した。
電解液は、アルゴン雰囲気下で1molLiClO
プロピレンカーボネート:1,2−ジメトキシエタン=
1:1溶液に溶解した溶液を用いた。 (7)耐熱強度:不織布をγ−ブチロラクトン中にい
れ、100℃、2時間放置後引張強度をJIS L 1
085に準拠して測定した。 (8)ショート:二枚のアルミ電極板の間に200mm
×200mmのセパレータを挟み、電極間に400Vの
電流電圧をかけ、電流が流れた場合をショートが有りと
し、電流が流れない場合を無とした。
【0024】実施例1 ポリブチレンテレフタレート(三菱レイヨン社製、タフ
ペット)を押出温度290℃にて、表1に示す条件にて
メルトブローし、平均繊維径1.5μm、目付25g/
、のポリブチレンテレフタレートのメルトブロー不
織布を得た。得られた不織布をカレンダー加工し、通気
度6cc/cm/sec、厚み50μm、引張強度5
kgf/50mmのセパレータを得た。その特性を表1
に示す。
【0025】実施例2〜4 メルトブローの条件の押出温度、空気流量を表1に示す
ように変えた以外は、実施例1と同様の方法でメルトブ
ロー不織布、セパレータを得た。その特性を表1に示
す。
【0026】比較例1 ポリブチレンテレフタレート不織布の代わりに、表1に
示すメルトブローポリプロピレン不織布を用いて実施例
1と同様にしてセパレータを得た。その特性を表1に示
す。
【0027】比較例2 メルトブローポリブチレンテレフタレート不織布の代わ
りに、表1に示す乾式法によるポリブチレンテレフタレ
ート不織布を用いて実施例1と同様にしてセパレータを
得た。その特性を表1に示す。
【0028】
【表1】
【0029】
【発明の効果】本発明の耐熱性電気二重層コンデンサ用
セパレータは、耐熱性においてポリプロピレン製セパレ
ータに優れるため、安全性が高く車載の電気二重層キャ
パシターやリフロー電気二重層コンデンサ等の高温での
使用に耐えられる電気二重層キャパシター用セパレータ
として使用できる。また、PBT製のセパレータは、ポ
リプロピレン製セパレータと比較して、電解液との親和
性が高く、内部抵抗を低く押さえることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 平均繊維径が1〜20μm、目付が5〜
    120g/m、通気度が1〜100cc/cm/s
    ec、厚みが0.01〜1.0mmのポリブチレンテレ
    フタレート不織布からなる電気二重層キャパシター用セ
    パレータ。
  2. 【請求項2】 ポリブチレンテレフタレート不織布の平
    均繊維径が1〜8μmであ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ー用セパレータ。
  3. 【請求項3】 常温での周波数10KHzにおいて、実
    部インピーダンスが20Ω・cm以下であることを特
    徴とする請求項1又は2に記載の電気二重層キャパシタ
    ー用セパレータ。
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2002050335A (ja) * 2000-08-01 2002-02-15 Tonen Tapyrus Co Ltd 耐熱性セパレータ
WO2007041312A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-12 E.I. Du Pont De Nemours And Company Batteries including improved fine fiber separators
WO2008018584A1 (en) 2006-08-10 2008-02-14 Mitsui Chemicals, Inc. Separator for energy device and energy device having the same
JP2016111127A (ja) * 2014-12-04 2016-06-20 日本バイリーン株式会社 電気二重層キャパシタ用セパレータ及び電気二重層キャパシタ

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WO2007041312A1 (en) * 2005-09-30 2007-04-12 E.I. Du Pont De Nemours And Company Batteries including improved fine fiber separators
WO2008018584A1 (en) 2006-08-10 2008-02-14 Mitsui Chemicals, Inc. Separator for energy device and energy device having the same
JP2016111127A (ja) * 2014-12-04 2016-06-20 日本バイリーン株式会社 電気二重層キャパシタ用セパレータ及び電気二重層キャパシタ

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