JP2002319387A - Separator for alkaline battery - Google Patents

Separator for alkaline battery

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JP2002319387A
JP2002319387A JP2001121436A JP2001121436A JP2002319387A JP 2002319387 A JP2002319387 A JP 2002319387A JP 2001121436 A JP2001121436 A JP 2001121436A JP 2001121436 A JP2001121436 A JP 2001121436A JP 2002319387 A JP2002319387 A JP 2002319387A
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Japan
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separator
battery
negative electrode
internal pressure
treatment
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JP2001121436A
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Japanese (ja)
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Naohiko Takimoto
直彦 滝本
Toshio Tanaka
俊雄 田中
Hiroki Yamaguchi
裕樹 山口
Masahiro Yamashita
全広 山下
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Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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Publication date
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for a battery excellent in an internal pressure restraining effect. SOLUTION: An unevenness is provided at least on one face, the face is opposed to a negative electrode to absorb efficiently, in the negative electrode, oxygen gas generated in a positive electrode when overecharged, and the internal pressure restraining effect is remarkably exhibited thereby inside the battery.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル・水素蓄
電池、ニッケル・カドミウム蓄電池などの密閉型アルカ
リ電池に関するものであり、特に該電池用セパレータの
改良に関するものである。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a sealed alkaline battery such as a nickel-hydrogen storage battery and a nickel-cadmium storage battery, and more particularly to an improvement in a battery separator.

【0002】[0002]

【従来の技術】一般的に密閉型のアルカリ蓄電池では、
過充電時に正極で発生する酸素ガスを負極に吸収させる
ことで、電池内圧の上昇を防ぐ方式が採用されている。
しかし酸素ガスの発生速度が吸収速度より大きくなる
と、電池内圧は徐々に上昇する。電池内圧の上昇は、電
池の破壊や寿命低下を招くため、負極の酸素吸収速度を
向上させるための種々の検討がなされている。特にセパ
レータに関していえば、発生した酸素ガスを正極から負
極へとスムーズに透過させるための検討が進められてい
る。
2. Description of the Related Art Generally, in a sealed alkaline storage battery,
A method is adopted in which oxygen gas generated at the positive electrode during overcharging is absorbed by the negative electrode to prevent the internal pressure of the battery from rising.
However, when the generation rate of oxygen gas becomes higher than the absorption rate, the internal pressure of the battery gradually increases. Since an increase in the internal pressure of the battery causes destruction of the battery and a shortened life, various studies have been made to improve the oxygen absorption rate of the negative electrode. In particular, with respect to the separator, studies are being made to smoothly transmit the generated oxygen gas from the positive electrode to the negative electrode.

【0003】一方で、電池の高容量・高出力化にともな
い、セパレータに対しては厚みを小さくしてできるだけ
電池内での占有体積を小さくすることが望まれている。
この場合、単純に目付を小さくしただけでは電極群を構
成する際の短絡確率が高くなるため、繊維密度を高くす
る方法が検討されている。しかし、こうして繊維密度を
高くした場合、セパレータ内の空間体積が減少し保液性
及びガスの透過性が低下するため、電池内圧が大きく上
昇してしまうという問題を有している。
On the other hand, as the capacity and output of a battery have been increased, it has been desired to reduce the thickness of the separator so that the volume occupied in the battery is reduced as much as possible.
In this case, simply reducing the basis weight increases the probability of short-circuiting when forming the electrode group. Therefore, methods for increasing the fiber density are being studied. However, when the fiber density is increased in this way, the space volume in the separator is reduced, and the liquid retention and gas permeability are reduced, so that there is a problem that the internal pressure of the battery greatly increases.

【0004】こうした問題を解決するため、例えば特開
平10−106525号公報には、正極板に対向する側
に高密度層を、負極板に対向する側に高密度層よりも繊
維密度の低い低密度層を配する、という二層構造を有す
るセパレータについての提案がなされている。しかし、
この方法では低密度層の分だけ厚みが増すことになり、
電池の高容量化には適さないという欠点がある。
In order to solve such a problem, for example, JP-A-10-106525 discloses a high-density layer on the side facing the positive electrode plate and a low-density layer having a lower fiber density than the high-density layer on the side facing the negative electrode plate. There has been proposed a separator having a two-layer structure in which a density layer is provided. But,
In this method, the thickness is increased by the low density layer,
There is a disadvantage that it is not suitable for increasing the capacity of a battery.

【0005】[0005]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記問題点
に鑑みてなされたものであり、優れた内圧抑制効果を発
揮するセパレータと、このセパレータを備えたアルカリ
蓄電池を提供しようとすることを本発明の課題とする。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made in view of the above problems, and an object of the present invention is to provide a separator exhibiting an excellent internal pressure suppressing effect and an alkaline storage battery provided with the separator. It is an object of the present invention.

【0006】[0006]

【課題を解決するための手段】本発明は、少なくとも一
方の面に、凹凸を有することを特徴とするアルカリ電池
用セパレータに関するものである。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to an alkaline battery separator having at least one surface having irregularities.

【0007】また本発明は、凹部の大きさがセパレータ
の見かけ厚みに対して5%以上50%以下であることを
特徴とする、請求項1に記載のアルカリ電池用セパレー
タに関するものである。
The present invention also relates to the separator for an alkaline battery according to claim 1, wherein the size of the recess is not less than 5% and not more than 50% with respect to the apparent thickness of the separator.

【0008】また本発明は、セパレータ全面積に対する
凸部の面積が5%以上50%以下の範囲にあることを特
徴とする、請求項1または2に記載のアルカリ電池用セ
パレータに関するものである。
The present invention also relates to the separator for an alkaline battery according to claim 1 or 2, wherein the area of the projections with respect to the total area of the separator is in the range of 5% to 50%.

【0009】さらに本発明は、請求項1〜3のいずれか
に記載のセパレータを用い、凹凸を有する面が少なくと
も負極に対向していることを特徴とするアルカリ電池に
関するものである。
Further, the present invention relates to an alkaline battery using the separator according to any one of claims 1 to 3, wherein the surface having irregularities faces at least the negative electrode.

【0010】[0010]

【発明の実施の形態】本発明の電池用セパレータにおい
て、その形態は不織布もしくはフィルム型多孔質体であ
ることが望ましいが、それ以外の多孔質体、例えば、織
物、編物などの繊維集合体、又は発泡体型多孔質体など
も使用可能である。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION In the battery separator of the present invention, the form is preferably a non-woven fabric or a film-type porous body, but other porous bodies, for example, a fiber aggregate such as a woven fabric or a knitted fabric, Alternatively, a foam-type porous body or the like can be used.

【0011】本発明の電池用セパレータとして不織布を
用いる場合には、その作成方法は公知の方法であればい
ずれも使用可能であり、たとえば、スパンボンド法、メ
ルトブロー法,フラッシュ紡糸法、エアレイ法やカード
方式などの各種乾式法や、湿式抄紙法などがあげられ
る。
When a non-woven fabric is used as the battery separator of the present invention, any known method can be used for its production, such as a spun bond method, a melt blow method, a flash spinning method, an air lay method, or the like. Various dry methods such as a card method and a wet papermaking method are exemplified.

【0012】また、フィルム型多孔質体としては公知の
方法で作成されたものであればいずれも有効に使用可能
であり、例えば延伸法や溶媒抽出法、穿孔法等によって
多孔質化したものがあげられる。
Any film-type porous material can be effectively used as long as it is prepared by a known method. For example, a porous material obtained by a stretching method, a solvent extraction method, a perforation method, or the like can be used. can give.

【0013】本発明の電池用セパレータを構成する樹脂
は、任意の有機系樹脂材料を用いることができるが、ニ
ッケル・水素蓄電池用途においては電解液に対する耐
性、耐酸化性等の面からポリオレフィン系樹脂を用いる
ことが好ましい。ここでポリオレフィン系樹脂とは、ポ
リオレフィン単独からなる樹脂、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樹脂のことであ
り、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、また、オレフィンと共重合
が可能なその他の単量体としては、スチレン、酪酸ビニ
ル、酢酸ビニル等を挙げることができる。
As the resin constituting the battery separator of the present invention, any organic resin material can be used. However, in the case of nickel-metal hydride storage batteries, polyolefin resin is used in view of resistance to electrolyte and oxidation resistance. It is preferable to use Here, the polyolefin resin is a resin composed of a polyolefin alone or a resin composed of a copolymer of an olefin and another monomer. Examples of the polyolefin include polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, and polybutene. , Polyethylene-propylene, polyethylene-butene-propylene, and the like, and other monomers copolymerizable with the olefin include styrene, vinyl butyrate, and vinyl acetate.

【0014】上述した樹脂は単独で用いても良いし、芯
鞘型複合繊維、偏心身鞘型複合繊維、並列型複合繊維、
海島型複合繊維、分割型複合繊維などのように2種以上
の樹脂を混在させても良く、特に限定されるものではな
い。また、ニッケルカドミウム蓄電池用途であれば、上
述の樹脂の他にポリアミド樹脂も有効に使用可能であ
る。
The above-mentioned resin may be used alone, or a core-sheath type conjugate fiber, an eccentric body-sheath type conjugate fiber, a parallel type conjugate fiber,
Two or more kinds of resins may be mixed, such as sea-island composite fibers and splittable composite fibers, and are not particularly limited. For nickel cadmium storage batteries, polyamide resins can be effectively used in addition to the above resins.

【0015】本発明のアルカリ電池用セパレータにおい
て、ポリオレフィン系樹脂のような疎水性樹脂を使用す
る場合には親水化処理を施すことが好ましい。親水化処
理の方法としては、グラフト処理、スルホン化処理、界
面活性剤の添着処理、コロナ処理、プラズマ処理、フッ
素ガス処理、樹脂コーティング処理等をあげることがで
きる。このうち、親水性の耐久性の面からスルホン化処
理もしくはグラフト処理が特に好ましい。
In the case where a hydrophobic resin such as a polyolefin resin is used in the alkaline battery separator of the present invention, it is preferable to perform a hydrophilic treatment. Examples of the method of the hydrophilic treatment include a graft treatment, a sulfonation treatment, a surfactant attachment treatment, a corona treatment, a plasma treatment, a fluorine gas treatment, and a resin coating treatment. Of these, sulfonation or grafting is particularly preferred from the viewpoint of hydrophilic durability.

【0016】スルホン化処理法としては熱硫酸、発煙硫
酸、クロル硫酸、三酸化硫黄などによる処理を利用する
ことができる。またグラフト処理法としてはビニル単量
体などを樹脂に接触させると同時に紫外線照射処理、プ
ラズマ処理、コロナ処理などのエネルギーを付与する方
法や触媒を用いる方法などの公知の方法であればいずれ
も利用可能である。
As the sulfonation treatment, treatment with hot sulfuric acid, fuming sulfuric acid, chlorosulfuric acid, sulfur trioxide or the like can be used. As the grafting method, any known method such as a method of applying energy such as a UV irradiation treatment, a plasma treatment, a corona treatment and the like using a catalyst at the same time as bringing a vinyl monomer into contact with a resin may be used. It is possible.

【0017】本発明のセパレータにおいて凹凸を付与す
る方法は特に限定されるものではなく、凹凸が形成され
る公知の方法であればいずれも使用可能である。例え
ば、エンボスロールやギヤロールによる加圧、金型や金
属メッシュ、樹脂製ネット等とともにプレスして凹凸を
転写する方法、鋭利な刃物等で切削する方法、しぼり加
工やもみ加工による方法、凹凸を有するネット上に不織
布を形成する方法、表面にレジンスポットやひも状の樹
脂を接着する方法、樹脂を部分的に融解して圧縮もしく
は除去する方法などをあげることができる。
The method for providing the separator with irregularities in the present invention is not particularly limited, and any known method for forming irregularities can be used. For example, pressing with an embossing roll or gear roll, pressing with a mold or metal mesh, resin net, etc., transferring the unevenness, cutting with a sharp blade, etc., squeezing or rubbing, having unevenness Examples of the method include a method of forming a nonwoven fabric on a net, a method of bonding a resin spot or string-like resin to the surface, and a method of partially melting and compressing or removing the resin.

【0018】上記凹凸加工は親水化処理工程の前後いず
れに実施しても良く、親水化処理と同時に凹凸加工を実
施することも可能である。
The above-mentioned concavo-convex processing may be performed before or after the hydrophilization treatment step, and the concavo-convex processing may be performed simultaneously with the hydrophilization treatment.

【0019】上記凹凸加工処理によって形成される凹凸
の断面形状は図1に示すようなU字状、V字状あるいは
角状のいずれでも良い。また、上面から俯瞰(ふかん)
した凹部の形状は溝や畝のような連続的なものや、一つ
一つの凹部が独立に存在する非連続的なものいずれであ
っても良く、これらを単独もしくは組み合わせて用いる
ことができる。連続的な凹部の場合は図2に示すような
一方向に並ぶものや、格子状またはランダムに交差する
ものがあげられる。非連続的な凹部の場合は、その形状
として図3に示すような丸型、星型、三角、四角、十字
型等の多角形や、不定形のもの、それらの組み合わせが
あげられ、特に限定されるものではない。
The cross-sectional shape of the concavities and convexities formed by the above concavo-convex processing may be any of a U-shape, a V-shape, or a square shape as shown in FIG. Also, bird's-eye view from the top
The shape of the recessed portion may be a continuous shape such as a groove or a ridge, or a discontinuous shape in which each recessed portion independently exists, and these may be used alone or in combination. In the case of continuous concave portions, there are those arranged in one direction as shown in FIG. 2 and those which intersect at a lattice or randomly. In the case of a discontinuous concave portion, its shape may be a polygon such as a circle, a star, a triangle, a square, or a cross as shown in FIG. 3, an irregular shape, or a combination thereof. It is not something to be done.

【0020】上記方法で付与された凹凸によって、電池
を捲回した際に負極とセパレータとの間に微小な空間を
形成することができる。正極で発生した酸素ガスは、セ
パレータ内を通過してこの空間に一時的に保持された
後、負極表面上で消費されるため電池内圧の上昇を抑制
することができるものである。したがって、本発明にお
いてその凹凸は電池内でセパレータと電極表面の間に十
分な微小空間を形成できるようなものである必要があ
る。
Due to the irregularities provided by the above method, a minute space can be formed between the negative electrode and the separator when the battery is wound. Oxygen gas generated at the positive electrode passes through the separator, is temporarily held in this space, and is then consumed on the negative electrode surface, thereby suppressing an increase in battery internal pressure. Therefore, in the present invention, the unevenness needs to be such that a sufficient minute space can be formed between the separator and the electrode surface in the battery.

【0021】本発明において、凹部の深さはセパレータ
のみかけ厚みに対して5%以上50%以下の範囲である
ことがのぞましく、さらにのぞましくは10%以上50
%以下の範囲である。凹部の深さが5%未満の場合には
電極表面とセパレータの間に十分な空間が生じず、凹凸
の効果が得られないからである。また、凹部の深さを5
0%より大きく場合、極端に厚みの薄い部分ができてし
まうためにその部分の強度が低下し、電池捲回時の破断
や短絡を起こしやすくなる。またこれを避けるために凹
部分の厚みを増やした場合には、セパレータ全体の厚み
が大きくなってしまう。
In the present invention, the depth of the concave portion is preferably in the range of 5% to 50% with respect to the apparent thickness of the separator, and more preferably 10% to 50%.
% Or less. If the depth of the recess is less than 5%, no sufficient space is formed between the electrode surface and the separator, and the effect of the unevenness cannot be obtained. In addition, the depth of the concave portion is 5
When it is larger than 0%, an extremely thin portion is formed, so that the strength of the portion is reduced, and the battery is easily broken or short-circuited at the time of winding. Further, if the thickness of the concave portion is increased to avoid this, the thickness of the entire separator increases.

【0022】また、セパレータ全面積に対する凹部の面
積は、5%以上50%以下の範囲にあることがのぞまし
く、さらにのぞましくは10%以上35%以下である。
この範囲であれば過充電時に発生する酸素ガスを電極と
セパレータの界面上に効果的に分散させることができ、
負極での酸素ガス吸収が効率的に進行する。同時にセパ
レータ上に酸素ガスが残留して充放電における有効面積
を低下させることを防ぐことにもつながり、放電特性、
とくに高率での放電特性を向上させることが可能にな
る。しかし上記範囲以外の場合、凹部の面積が5%未満
の場合には凹凸をつけた効果が得られず、逆に50%よ
り大きい場合には電極との密着が悪くなるため、電池性
能が低下する。
The area of the recess with respect to the entire area of the separator is preferably in the range of 5% to 50%, more preferably 10% to 35%.
If this range, oxygen gas generated at the time of overcharge can be effectively dispersed on the interface between the electrode and the separator,
Oxygen gas absorption at the negative electrode proceeds efficiently. At the same time, it also prevents oxygen gas from remaining on the separator to reduce the effective area in charge and discharge, and discharge characteristics,
In particular, it is possible to improve the discharge characteristics at a high rate. However, when the area is outside the above range, if the area of the concave portion is less than 5%, the effect of providing the unevenness cannot be obtained. I do.

【0023】本発明によるセパレータを用いて電池を構
成する場合、凹凸を有する面が少なくとも負極に対向す
るように配置することが必要である。凹凸を負極側に配
置することにより、負極表面とセパレータの間に空間が
形成され、正極より発生した酸素ガスが負極側に効率的
に移動することができ、内圧上昇が抑制されるものであ
る。
When a battery is formed using the separator according to the present invention, it is necessary to arrange the battery so that the surface having irregularities faces at least the negative electrode. By arranging the irregularities on the negative electrode side, a space is formed between the negative electrode surface and the separator, and oxygen gas generated from the positive electrode can be efficiently moved to the negative electrode side, thereby suppressing an increase in internal pressure. .

【0024】本発明で使用するセパレータの目付けは3
0〜100g/m2の範囲にあることが望ましく、さら
に好ましくは35〜70g/m2である。また、セパレ
ータのみかけ厚みは50〜250μmの範囲であればよ
く、好ましくは70〜200μmである。この範囲の見
かけ厚みとなるような凹凸をつけることにより、従来よ
りさらに電池内部での内圧抑制効果が発揮される。
The basis weight of the separator used in the present invention is 3
It is desirably in the range of 0 to 100 g / m 2 , and more preferably 35 to 70 g / m 2 . The apparent thickness of the separator may be in the range of 50 to 250 μm, and preferably 70 to 200 μm. By providing irregularities having an apparent thickness in this range, the effect of suppressing the internal pressure inside the battery can be exhibited more than before.

【0025】以下、本発明のおける各種セパレータの物
性値の測定方法を示す。
Hereinafter, methods for measuring the physical properties of various separators according to the present invention will be described.

【0026】・目付、みかけ厚み、凹部深さ (1)セパレータより試験片(幅5cm,長さ10c
m)を採取し、60℃±2℃の下で、10時間乾燥した
時の重量を基に、1m2当たりの重量に換算した値を、
目付[g/m2]とした。 試験片n=20点の平均で
求めた。 (2)上記試験片の中央部の厚みを測定面が直径31.
5mmのデジタル厚み計(ピーコックデジタル厚み計、
荷重8.8g/cm2)を用いて測定した。 (3)セパレータの断面形状を光学顕微鏡にて300倍
に拡大し、凹部の厚みを測定する。この凹部厚みと見か
け厚みとの差を凹部深さとした。
-Weight, apparent thickness, depth of recess (1) A test piece (width 5 cm, length 10 c)
m) was collected and dried at 60 ° C. ± 2 ° C. for 10 hours.
The basis weight was [g / m 2 ]. The test piece n was determined by averaging 20 points. (2) The thickness at the center of the test piece was measured to have a diameter of 31.
5mm digital thickness gauge (Peacock digital thickness gauge,
The load was measured using 8.8 g / cm 2 ). (3) The cross-sectional shape of the separator is magnified 300 times with an optical microscope, and the thickness of the concave portion is measured. The difference between the recess thickness and the apparent thickness was defined as the recess depth.

【0027】・通気度 JIS L1096−1990の通気性測定法に準じ、
フラジール型試験機により測定した。
Air permeability According to the air permeability measurement method of JIS L1096-1990,
It was measured by a Frazier type testing machine.

【0028】・電池評価 電池評価はSCサイズの密閉型電池を作製しておこなっ
た。先ず、ペースト式水酸化ニッケル正極とペースト式
水素吸蔵合金負極、及びセパレータを渦巻き状に捲回
し、外装缶に挿入後、電解液として水酸化リチウムを添
加した水酸化カリウム水溶液を注入し、封缶して密閉型
電池(容量2500mAh)とした。電池の初期活性化
処理としては、45℃で6時間保持後、20℃の空気雰
囲気下において0.2Cで6時間充電と0.2C放電
(放電終止電圧1.0V)の操作を10回繰り返した。
10回目の放電容量の理論容量に対する割合をこの電池
の放電容量比とした。尚上記0.2C放電とは、密充電
した電池を5時間かけて放電することであり、この際放
電の電流値を適切な値に設定する。
Battery Evaluation Battery evaluation was performed by producing an SC type sealed battery. First, a paste-type nickel hydroxide positive electrode, a paste-type hydrogen storage alloy negative electrode, and a separator are spirally wound, inserted into an outer can, and then injected with a potassium hydroxide aqueous solution to which lithium hydroxide is added as an electrolyte. To obtain a sealed battery (capacity 2500 mAh). As the initial activation treatment of the battery, after maintaining at 45 ° C. for 6 hours, the operation of charging at 0.2 C for 6 hours and discharging at 0.2 C (discharge end voltage 1.0 V) in an air atmosphere at 20 ° C. is repeated 10 times. Was.
The ratio of the 10th discharge capacity to the theoretical capacity was defined as the discharge capacity ratio of this battery. The above-mentioned 0.2C discharge is to discharge a densely charged battery in 5 hours, and at this time, the current value of the discharge is set to an appropriate value.

【0029】・高率放電試験 高率放電試験としては、先述の初期活性化を終えた電池
について0.2Cで6時間充電後、4Cで0.8Vまで
の放電をおこない、この放電容量の理論容量に対する比
を算出した。
High-rate discharge test As a high-rate discharge test, a battery that had been subjected to the above-mentioned initial activation was charged at 0.2 C for 6 hours, and then discharged at 4 C to 0.8 V. The ratio to volume was calculated.

【0030】・電池内圧測定 先述の初期活性化をおこなった電池について、雰囲気温
度20℃で、0.5C充電を3時間(充電深度150
%)おこなった際の電池内圧を測定した。
Measurement of internal pressure of battery The battery which had been subjected to the initial activation described above was charged at 0.5 C for 3 hours at an ambient temperature of 20 ° C. (with a charging depth of 150
%) The internal pressure of the battery was measured.

【0031】・サイクル試験 初期活性化を終えた電池について、0.5Cで2.4時
間(120%)の充電と0.5Cで終止電圧1.0Vの
放電を1サイクルとするサイクル試験を実施した。この
際、放電容量が初期の80%となった時点で寿命到達と
判断した。
Cycle Test For the battery that has been subjected to initial activation, a cycle test is performed in which one cycle consists of charging at 0.5 C for 2.4 hours (120%) and discharging at 0.5 C at a final voltage of 1.0 V. did. At this time, it was determined that the life was reached when the discharge capacity reached 80% of the initial value.

【0032】以下に本発明の実施例を用いて具体的に説
明する。
Hereinafter, a specific description will be given using embodiments of the present invention.

【0033】実施例1 市販ポリプロピレン製不織布(日本高度紙工業SLF5
0120;平均繊維径12μm、目付50g/m2)を
凸部面積率20%のギヤロール(ロール温度150℃)
と140℃のステンレス製フラットロールにより、線圧
3MPaで加圧して一方の面にのみ溝状の凹部を成型し
た。これを97%,130℃の濃硫酸に5分間浸漬処理
し、さらに純水による洗浄の後、60℃で乾燥を行いセ
パレータとした。セパレータの各種物性及び、このセパ
レータの凹部のある面を負極に対向させて使用した電池
の評価結果を表1に示す。
Example 1 A commercially available nonwoven fabric made of polypropylene (Nippon Kodoshi SLF5
0120: Gear roll having an average fiber diameter of 12 μm and a basis weight of 50 g / m 2 ) having a projection area ratio of 20% (roll temperature 150 ° C.)
And a flat roll made of stainless steel at 140 ° C., and pressurized at a linear pressure of 3 MPa to form a groove-shaped concave portion only on one surface. This was immersed in concentrated sulfuric acid at 97% and 130 ° C. for 5 minutes, washed with pure water, and dried at 60 ° C. to obtain a separator. Table 1 shows the various physical properties of the separator and the evaluation results of the battery used with the surface of the separator having the concave portion facing the negative electrode.

【0034】実施例2 実施例1において、ギヤロールの代わりに150℃に加
熱した凸部面積率10%のエンボスロールをもちいて加
圧処理をおこない、一方の面にのみ点状の凹部を成型し
た。これを97%の濃硫酸を用い130℃で5分間処理
した。さらに純水による洗浄の後、60℃で乾燥を行い
セパレータとした。セパレータの各種物性及び、このセ
パレータを使用した電池の評価結果を表1に示した。
Example 2 In Example 1, instead of the gear roll, an embossing roll heated to 150 ° C. and having a projection area ratio of 10% was used to perform a pressure treatment, and a dot-shaped recess was formed only on one surface. . This was treated at 97 ° C. for 5 minutes using 97% concentrated sulfuric acid. Further, after washing with pure water, drying was performed at 60 ° C. to obtain a separator. Table 1 shows various physical properties of the separator and evaluation results of the battery using the separator.

【0035】実施例3 実施例2において、加圧処理を凸部面積率40%のエン
ボスロール(温度150℃)にておこなった以外は実施
例2と同様の手法によりセパレータを作成した。セパレ
ータの各種物性及び、このセパレータを使用した電池の
評価結果を表1に示した。
Example 3 A separator was prepared in the same manner as in Example 2 except that the pressure treatment was performed with an embossing roll (temperature: 150 ° C.) having a convex area ratio of 40%. Table 1 shows various physical properties of the separator and evaluation results of the battery using the separator.

【0036】実施例4 実施例1と同じ不織布を、ガラス繊維製ネット(倉敷紡
績製クレネットG3300)上に重ね、カレンダーロー
ル(上下ともシリコーンゴム製フラットロール、線圧3
MPa)により加圧して格子状の凹凸を転写成型した。
この際の凹部面積率は25%であった。これを97%,
130℃の濃硫酸に5分間浸漬処理し、さらに純水によ
る洗浄の後、60℃で乾燥を行いセパレータとした。セ
パレータの各種物性及び、このセパレータの凹面を負極
に対向させて使用した電池の放電容量と評価結果を表1
に示す。
Example 4 The same nonwoven fabric as in Example 1 was overlaid on a glass fiber net (Kurenet G3300 manufactured by Kurashiki Spinning Co., Ltd.) and calender rolls (both upper and lower silicone rubber flat rolls, linear pressure 3) were used.
(MPa) to transfer and mold lattice-like irregularities.
The area ratio of the recess at this time was 25%. 97% of this,
After immersion treatment in concentrated sulfuric acid at 130 ° C. for 5 minutes, washing with pure water, and drying at 60 ° C., a separator was obtained. Table 1 shows the various physical properties of the separator, the discharge capacity of the battery used with the concave surface of the separator facing the negative electrode, and the evaluation results.
Shown in

【0037】比較例1 実施例1において、ロールの線圧を0.5MPaにした
以外は同じ処理を実施し、セパレータとした。このセパ
レータの各種物性及び、このセパレータを使用した電池
の評価結果を表1に示した。
Comparative Example 1 A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the linear pressure of the roll was changed to 0.5 MPa. Table 1 shows various physical properties of the separator and evaluation results of a battery using the separator.

【0038】比較例2 実施例1において、ロールの温度を165℃にした以外
は同じ処理を実施し、セパレータとした。このセパレー
タの各種物性を表1に示した。このセパレータを電池に
使用した場合には、捲回時に全数が破断もしくは短絡を
発生し、電池とすることができなかった。
Comparative Example 2 A separator was prepared in the same manner as in Example 1 except that the temperature of the roll was changed to 165 ° C. Table 1 shows various physical properties of the separator. When this separator was used for a battery, all of the separators were broken or short-circuited at the time of winding, and the battery could not be obtained.

【0039】比較例3 実施例1において、カレンダーロールでの加圧処理を3
回繰り返した以外は同じ処理を実施し、セパレータとし
た。なお加圧処理の際には凹部が重ならないように実施
した。このセパレータの各種物性及び、このセパレータ
を使用した電池の評価結果を表1に示した。
Comparative Example 3 In Example 1, the pressure treatment with the calendar roll was
The same process was performed except that the process was repeated twice to obtain a separator. The pressing was performed so that the concave portions did not overlap. Table 1 shows various physical properties of the separator and evaluation results of a battery using the separator.

【0040】比較例4 実施例1と同じ不織布を用い、140℃に加熱した凸部
面積率3%のエンボスロールにて加圧処理をおこない、
一方の面にのみ点状の凹部を成型した。これを97%の
濃硫酸を用い130℃で5分間処理した。さらに純水に
よる洗浄の後、60℃で乾燥を行いセパレータとした。
セパレータの各種物性及び、このセパレータを使用した
電池の評価結果を表1に示した。
Comparative Example 4 The same nonwoven fabric as in Example 1 was pressed with an embossing roll heated to 140 ° C. and having a convex area ratio of 3%.
A point-like concave portion was formed only on one surface. This was treated at 130 ° C. for 5 minutes using 97% concentrated sulfuric acid. After washing with pure water, drying was performed at 60 ° C. to obtain a separator.
Table 1 shows various physical properties of the separator and evaluation results of the battery using the separator.

【0041】比較例5 実施例1のセパレータについて、凹凸のない面を負極に
対向させて電池を作成した。この電池の評価結果を表1
に示す。
Comparative Example 5 With respect to the separator of Example 1, a battery was prepared with the surface having no irregularities facing the negative electrode. Table 1 shows the evaluation results of this battery.
Shown in

【0042】比較例6 実施例1の市販ポリプロピレン製不織について、凹凸加
工は実施せず、実施例1と同じ親水化処理のみを実施
し、セパレータとした。このセパレータの各種物性及
び、このセパレータを使用した電池の評価結果を表1に
示した。
Comparative Example 6 The commercially available nonwoven fabric made of polypropylene in Example 1 was not subjected to unevenness processing, but was subjected only to the same hydrophilic treatment as in Example 1 to obtain a separator. Table 1 shows various physical properties of the separator and evaluation results of a battery using the separator.

【0043】[0043]

【表1】 [Table 1]

【0044】実施例1〜4のセパレータでは、電池内圧
が抑制されているのに対し、比較例1、4および6のセ
パレータでは内圧抑制の効果がみられなかった。比較例
1においては凹部分の深さが不足しているため、また比
較例4では凹部分の面積が少なすぎるために、それぞれ
の場合においてセパレータと負極表面との間に十分な空
間が形成されなかったためである。同様に、比較例6で
は凹凸加工されていないために内圧が著しく上昇してい
るものである。
In the separators of Examples 1 to 4, the internal pressure of the battery was suppressed, whereas in the separators of Comparative Examples 1, 4 and 6, the effect of suppressing the internal pressure was not observed. In Comparative Example 1, since the depth of the concave portion was insufficient, and in Comparative Example 4, the area of the concave portion was too small, and in each case, a sufficient space was formed between the separator and the negative electrode surface. Because there was no. Similarly, in Comparative Example 6, the internal pressure was significantly increased because no unevenness processing was performed.

【0045】また比較例2では電池捲回時に全数が短絡
もしくは破断してしまった。これは凹部の深さを大きく
しすぎたために薄い部分ができてしまったためである。
これに対し、実施例1〜4のセパレータでは、破断や短
絡を生ずることなく電池を捲回することができている。
In Comparative Example 2, all the batteries were short-circuited or broken when the batteries were wound. This is because the depth of the concave portion was too large, so that a thin portion was formed.
On the other hand, in the separators of Examples 1 to 4, the battery can be wound without causing breakage or short circuit.

【0046】また、比較例3の電池では内圧上昇は抑制
されているものの、高率放電での放電容量が低くなって
いる。これは凹部面積が大きくなりすぎたために、電極
との接触面積が減少し内部抵抗の増大を招いたためであ
る。さらに比較例3および6の電池でも高率放電での放
電容量が低くなっている。これらは凹部面積が少なすぎ
るために、セパレータ上に酸素ガスが残留し放電に有効
な接触部分が減少し内部抵抗の増大を招いたものであ
る。これに対し、これに対し、実施例1〜4の電池では
いずれも高い放電容量をしめしている。
Further, in the battery of Comparative Example 3, although the increase in the internal pressure was suppressed, the discharge capacity at high rate discharge was low. This is because the area of the concave portion was too large, and the contact area with the electrode was reduced, resulting in an increase in internal resistance. Furthermore, the batteries of Comparative Examples 3 and 6 also have a low discharge capacity at high rate discharge. These are due to the fact that the area of the concave portion is too small, so that oxygen gas remains on the separator, the contact portion effective for discharge decreases, and the internal resistance increases. In contrast, all of the batteries of Examples 1 to 4 have a high discharge capacity.

【0047】さらに比較例5の電池では内圧上昇を抑制
することができていない。これは凹凸を有する面が負極
に対向していないために、負極表面との間に空間が形成
されていないためである。
Further, in the battery of Comparative Example 5, the internal pressure rise could not be suppressed. This is because no space is formed between the surface having the unevenness and the negative electrode surface because the surface having the unevenness does not face the negative electrode.

【0048】また、内圧上昇の抑制されている実施例1
〜4の電池では、いずれも良好なサイクル耐久性を示し
ており、内圧上昇の抑制によって電池の長寿命化につな
がることがしめされている。
Embodiment 1 in which the rise in internal pressure is suppressed.
All of the batteries No. to No. 4 show good cycle durability, and it is shown that suppressing the increase in the internal pressure leads to prolonging the life of the battery.

【0049】以上の様に、本発明に係る電池用セパレー
タ,アルカリ電池に関して、実施例を示しつつ具体的に
説明したが、本発明はもとより上記例に限定される訳で
はなく、前記の趣旨に適合し得る範囲で適当に変更を加
えて実施することも可能であり、それらはいずれも本発
明の技術的範囲に包含される。
As described above, the battery separator and the alkaline battery according to the present invention have been specifically described with reference to the examples. However, the present invention is not limited to the above-described examples, and the invention is not limited thereto. It is also possible to carry out the present invention with appropriate modifications within a compatible range, and all of them are included in the technical scope of the present invention.

【0050】[0050]

【発明の効果】以上のように本発明の電池用セパレータ
は、負極表面との間に微小な空間を形成することがで
き、この空間に正極で発生してセパレータを通過してき
た酸素ガスが蓄積されるため、負極表面での酸素ガス吸
収反応がスムーズに進行し、過充電時の電池内圧の上昇
を効果的に抑制可能にするものである。したがって、こ
のセパレータを用いたアルカリ電池は優れた安全性と高
い耐久性を有し、さらに放電特性も向上させることが可
能である。
As described above, in the battery separator of the present invention, a minute space can be formed between the separator and the surface of the negative electrode, and oxygen gas generated at the positive electrode and passing through the separator accumulates in this space. Therefore, the oxygen gas absorption reaction on the negative electrode surface proceeds smoothly, and it is possible to effectively suppress an increase in battery internal pressure during overcharge. Therefore, an alkaline battery using this separator has excellent safety and high durability, and can further improve discharge characteristics.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】凹凸の断面図の一例FIG. 1 is an example of a sectional view of unevenness.

【図2】セパレータの上から見た凹部の一例(連続)FIG. 2 shows an example of a concave portion viewed from above a separator (continuous).

【図3】セパレータの上から見た凹部形状の一例FIG. 3 shows an example of a concave shape as viewed from above a separator.

【図4】セパレータの上から見た凹部が丸型形状の一例
(非連続)
FIG. 4 is an example (discontinuous) in which a concave portion viewed from above a separator has a round shape.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 山下 全広 滋賀県大津市堅田二丁目1番1号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 Fターム(参考) 5H021 CC11 EE02 HH01 HH03 HH04 HH10 5H028 AA05 CC07 CC10 EE06 HH01 HH05  ────────────────────────────────────────────────── ─── Continuing on the front page (72) Inventor Masahiro Yamashita 2-1-1 Katata, Otsu City, Shiga Prefecture Toyobo Co., Ltd. General Research Laboratory F-term (reference) 5H021 CC11 EE02 HH01 HH03 HH04 HH10 5H028 AA05 CC07 CC10 EE06 HH01 HH05

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】少なくとも一方の面に、凹凸を有すること
を特徴とするアルカリ電池用セパレータ。
1. An alkaline battery separator having irregularities on at least one surface.
【請求項2】凹部の深さがセパレータの見かけ厚みに対
して5%以上50%以下であることを特徴とする、請求
項1に記載のアルカリ電池用セパレータ。
2. The separator for an alkaline battery according to claim 1, wherein the depth of the recess is not less than 5% and not more than 50% with respect to the apparent thickness of the separator.
【請求項3】セパレータ全面積に対する凹部の面積が5
%以上50%以下の範囲にあることを特徴とする、請求
項1乃至2のいずれかに記載のアルカリ電池用セパレー
タ。
3. The area of the recess is 5 with respect to the total area of the separator.
The separator for an alkaline battery according to claim 1, wherein the separator is in a range of not less than 50% and not more than 50%.
【請求項4】請求項1乃至3のいずれかに記載のアルカ
リ電池用セパレータを用い、凹凸を有する面が少なくと
も負極に対向していることを特徴とするアルカリ電池。
4. An alkaline battery comprising the alkaline battery separator according to claim 1, wherein a surface having irregularities faces at least a negative electrode.
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Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP3389117A1 (en) * 2009-10-20 2018-10-17 Daramic, LLC Battery separators with cross ribs

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