JP2003036832A - Separator for alkali cell and its manufacturing method - Google Patents

Separator for alkali cell and its manufacturing method

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JP2003036832A
JP2003036832A JP2001220282A JP2001220282A JP2003036832A JP 2003036832 A JP2003036832 A JP 2003036832A JP 2001220282 A JP2001220282 A JP 2001220282A JP 2001220282 A JP2001220282 A JP 2001220282A JP 2003036832 A JP2003036832 A JP 2003036832A
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battery
resin
treatment
strength
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Japanese (ja)
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Masahiro Yamashita
全広 山下
Toshio Tanaka
俊雄 田中
Hiroki Yamaguchi
裕樹 山口
Naohiko Takimoto
直彦 滝本
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Toyobo Co Ltd
Original Assignee
Toyobo Co Ltd
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for an alkali secondary cell which oxygen gas generated on the overcharge of the cell smoothly passes through, hardly raising the cell inner pressure, and has superior discharge and cycle life performances. SOLUTION: A porous sheet composed of a thermoplastic resin, preferably a polyolefinic resin, is fabricated, hydrophilized and then given unevenness on its surface, whereby the separator hydrophilized and with unevenness thereon for an alkali cell is provided. The use of said separator for a cell provides a cell having superior inner pressure controlling, discharge and cycle life performances.

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お
よびその製造法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 or a nickel-cadmium storage battery, and more particularly to a battery separator and a method for producing the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】密閉型のアルカリ蓄電池は正極,負極,
電解質,セパレータ,及び容器に大別され、上記正極と
負極が上記セパレータにより隔絶され、上記電解質液に
浸漬された状態で容器内に収納されている。
2. Description of the Related Art A sealed alkaline storage battery has a positive electrode, a negative electrode,
The electrolyte is roughly divided into an electrolyte, a separator, and a container, and the positive electrode and the negative electrode are separated by the separator and are stored in the container in a state of being immersed in the electrolyte solution.

【0003】また、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とい
う方式が採用されている。そのため過充電時の内圧上昇
が比較的小さく安全性の高いことから、電気自動車や電
動工具といった大電流用途での応用が進められている。
しかしながら、過充電時に、正極での酸素ガスの発生速
度が負極側での酸素ガス吸収速度より速くなると、電池
内圧は徐々に上昇し、電池の破壊や寿命低下を招いた
り、発生したガスがセパレータ中の電解液を押しのける
ことにより、負極の有効面積が減少し、放電特性、特に
高率での放電特性が悪くなったり、電池内部の抵抗を引
き起こし電池寿命(いいかえればサイクル寿命)を短く
するという欠点も有する。そこで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。
Further, in a sealed alkaline storage battery, a system is adopted in which the negative electrode absorbs oxygen gas generated in the positive electrode during overcharge. Therefore, the internal pressure rise at the time of overcharge is relatively small and the safety is high. Therefore, application to large current applications such as electric vehicles and electric tools is being promoted.
However, during overcharge, if the generation rate of oxygen gas at the positive electrode becomes faster than the absorption rate of oxygen gas at the negative electrode side, the internal pressure of the battery gradually rises, causing damage or shortening of the life of the battery, or the generated gas is a separator. By pushing away the electrolyte solution inside, the effective area of the negative electrode is reduced, the discharge characteristics, especially the discharge characteristics at a high rate are deteriorated, and the resistance inside the battery is caused to shorten the battery life (or cycle life in other words). It also has drawbacks. Therefore, various studies have been made to improve the oxygen absorption rate of the negative electrode. Particularly for separators, studies are underway to smoothly transmit the generated oxygen gas from the positive electrode to the negative electrode.

【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不織布、特開平6−11
1847号公報には、負極側の細繊維含有層(保液層)
と正極側の太繊維含有層とからなる不織布、特開平5−
82115公報には、アクリル酸含有繊維含有層とポリ
オレフィン系繊維含有層を熱接着し、かつ場合に応じて
スルホン化処理を施した不織布、特開平8−11573
9号公報記載の太繊維含有層と細繊維含有層とを一体化
した不織布に親水性モノマーをグラフト重合した不織
布、特開平7−57712号公報には、2枚以上の不織
布を熱風によって一体化した不織布、特開平11−54
101号公報には、水流交絡処理を用いて作製した多層
不織布、特開平5−89869号公報には、セパレータ
と負極の間に耐電解液性の網材を設置した電池、特開平
11−241128号公報には複数のセパレータを部分
的に積層させた電池、等が報告されている。しかし、い
ずれの方法においても複数の特性の異なる層を重ね合わ
せることを特徴としており、工程が複雑になってしま
う。また、それだけ厚みが増すことになって、電池の高
容量化には適さないという欠点がある。また、不織布中
に存在する繊維は互いに交絡しており、繊維が交絡する
ことによって作り出される大小さまざまな大きさのガス
や電解液が移動可能な空間(言い換えれば、孔)が多数
存在する。ここで、太い繊維を主体として構成させた
層、または低密度層、または特異的に繊維が少ない箇所
が存在する不織布などは、孔の大きさ(以後、孔径とす
る)が特に大きく、電極バリが突き抜けたり、電極から
遊離する電極活物質粒子がセパレータに埋まって、短絡
するという欠点もある。
In order to solve such a problem, for example, in Japanese Unexamined Patent Publication No. 10-106525, a high density layer is provided on the side facing the positive electrode plate, and a low fiber density lower than the high density layer is provided on the side facing the negative electrode plate. Nonwoven fabric having a density layer, JP-A-6-11
1847 discloses a negative-fiber-side fine fiber-containing layer (liquid-retaining layer).
And a thick fiber-containing layer on the positive electrode side.
82115 discloses a nonwoven fabric in which an acrylic acid-containing fiber-containing layer and a polyolefin-based fiber-containing layer are heat-bonded and, if necessary, subjected to a sulfonation treatment, JP-A-8-11573.
Non-woven fabric obtained by graft-polymerizing a hydrophilic monomer to a non-woven fabric in which a thick fiber-containing layer and a fine fiber-containing layer described in JP-A No. 9 are integrated. In JP-A-7-57712, two or more non-woven fabrics are integrated by hot air. Nonwoven Fabric, JP-A-11-54
No. 101 discloses a multilayer non-woven fabric produced by hydroentangling treatment, and JP-A No. 5-89869 discloses a battery in which an electrolytic solution resistant mesh material is installed between a separator and a negative electrode. In the publication, a battery in which a plurality of separators are partially laminated is reported. However, any of the methods is characterized in that a plurality of layers having different characteristics are superposed, and the process becomes complicated. In addition, there is a drawback that the thickness is increased by that amount, which is not suitable for increasing the capacity of the battery. Further, the fibers present in the non-woven fabric are entangled with each other, and there are a large number of spaces (in other words, pores) in which gases and electrolytes of various sizes created by the entanglement of fibers can move. Here, a layer mainly composed of thick fibers, a low-density layer, or a non-woven fabric having a portion with few fibers is particularly large in pore size (hereinafter referred to as pore diameter), and electrode burrs There is also a drawback that the electrode active material particles penetrating through or separated from the electrode are buried in the separator to cause a short circuit.

【0005】また、上記のようにセパレータの構造面か
ら改良を試みたもの以外に親水性を制御することによる
試みもなされている。例えば、特開平8−255629
号公報や特開平7−53042号公報ではセパレータに
親水性部と疎水性部を混在させることによって、内圧上
昇の抑制を試みている。これらのセパレータにおいて
は、負極と接する疎水性部で酸素消費速度を向上させる
ことは可能であったが、負極側で酸素ガスが存在できる
スペースが少ないために、有効に酸素消費速度向上効果
を利用できず、内圧の問題を完全には解決できていな
い。また、疎水性部では電解液を保持できないためにド
ライアウトが発生しやすく、電池の寿命が短いという欠
点を有していた。
In addition to the attempts to improve the structure of the separator as described above, attempts have also been made to control the hydrophilicity. For example, Japanese Patent Laid-Open No. 8-255629
In Japanese Patent Laid-Open No. 7-53042 and Japanese Patent Laid-Open No. 7-53042, it is attempted to suppress an increase in internal pressure by mixing a hydrophilic portion and a hydrophobic portion in a separator. In these separators, it was possible to improve the oxygen consumption rate in the hydrophobic portion in contact with the negative electrode, but since there is little space where oxygen gas can exist on the negative electrode side, the oxygen consumption rate improving effect is effectively used. No, I have not completely solved the problem of internal pressure. In addition, since the hydrophobic portion cannot hold the electrolytic solution, dryout is likely to occur, and the battery has a short life.

【0006】一般に、アルカリ電池用セパレータとして
不織布や多孔フィルムその他の多孔シートを使用する場
合、電解液との親和性を長期間に渡って保つことが必要
であり、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必要がある。また、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
ことができるが、中でも、親水性を長期的に維持可能で
あり、かつニッケル水素電池において問題視されている
不純物(アンモニア)の吸着機能を持つことから、硫酸
処理や発煙硫酸処理や三酸化硫黄ガス処理など代表され
るスルホン化処理、もしくはアクリル酸に代表されるよ
うな親水性官能基を有するモノマーのグラフト処理のい
ずれか一つを少なくとも実施することが好ましい。ま
た、スルホン化処理またはグラフト処理を他の親水化処
方と組み合わせても良好である。
Generally, when a nonwoven fabric, a porous film or other porous sheet is used as a separator for an alkaline battery, it is necessary to maintain its affinity with an electrolytic solution for a long period of time, and the hydrophobicity such as a polyolefin resin is used. When using a resin, it is necessary to carry out a hydrophilic treatment. Further, as the method of hydrophilization treatment, graft treatment, sulfonation treatment, surfactant attachment treatment, corona treatment, plasma treatment, fluorine gas treatment, resin coating treatment, and the like can be mentioned. Since it can be maintained for a long period of time and has an adsorbing function for impurities (ammonia), which is a problem in nickel-hydrogen batteries, sulfonation treatments such as sulfuric acid treatment, fuming sulfuric acid treatment, and sulfur trioxide gas treatment, Alternatively, it is preferable to carry out at least any one of grafting treatment of a monomer having a hydrophilic functional group represented by acrylic acid. Further, it is also possible to combine the sulfonation treatment or the graft treatment with other hydrophilic treatment formulations.

【0007】本発明において、予め凹凸を形成させた多
孔シートにスルホン化処理またはグラフト処理による親
水化を行った場合、親水性官能基の分布に斑が発生し、
セパレータを組み込んだ電池の性能低下を招くことが分
かった。これは、電解液が均一に分布されなくなったた
めだと推定している。
In the present invention, when the porous sheet on which irregularities are previously formed is hydrophilized by sulfonation or grafting, uneven distribution occurs in the hydrophilic functional group,
It was found that the performance of the battery incorporating the separator is deteriorated. It is estimated that this is because the electrolyte solution was not uniformly distributed.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明者らは、前記問
題点を鑑みて、アルカリ二次電池の過充電時に発生する
酸素ガスを良好に通過させ、電池内圧が上昇しにくく、
かつ放電特性およびサイクル寿命に優れるセパレータを
容易に得ることを目的とし、多孔シートの原料と形状お
よび親水化処理方法について鋭意検討を行い、上記目的
を満足するセパレータおよびその製造方法を発明した。
SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above problems, the inventors of the present invention allow oxygen gas generated during overcharge of an alkaline secondary battery to pass satisfactorily, and the internal pressure of the battery is less likely to rise.
In addition, for the purpose of easily obtaining a separator having excellent discharge characteristics and cycle life, the inventors have made earnest studies on the raw material and shape of the porous sheet and the hydrophilization treatment method, and have invented a separator satisfying the above objective and a manufacturing method thereof.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】即ち、本発明者らは、熱
可塑性樹脂、特にポリオレフィン系樹脂からなる多孔シ
ートを作製し、凹凸を形成させる前に予め親水化処理を
施した後、該多孔シートに凹凸を形成させることによっ
て、表面に凹凸を有した親水化処理されたアルカリ電池
用セパレータに関するものであり、該セパレータを電池
に組み込んだ際に、優れた内圧抑制効果、放電特性、サ
イクル寿命を有する電池となることを見いだした。
Means for Solving the Problems That is, the inventors of the present invention prepared a porous sheet made of a thermoplastic resin, particularly a polyolefin resin, and subjected it to a hydrophilic treatment in advance before forming irregularities, and then the porous sheet. The present invention relates to a hydrophilized alkaline battery separator having unevenness on the surface by forming unevenness on a sheet, and when the separator is incorporated into a battery, has an excellent effect of suppressing internal pressure, discharge characteristics, and cycle life. It has been found that a battery having

【0010】また、本発明の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、かつ、セパレ
ータ全面積に対する凹部の面積が5%以上50%以下で
あ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。
The depth of the recess of the present invention is 5% or more and 50% or less of the apparent thickness of the separator, and the area of the recess is 5% or more and 50% or less with respect to the total area of the separator. The present invention relates to an alkaline battery separator.

【0011】また、熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹
脂であ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。
The present invention also relates to an alkaline battery separator in which the thermoplastic resin is a polyolefin resin.

【0012】また、セパレータの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電池用セパ
レータを用いたアルカリ電池に関するものである。
The present invention also relates to an alkaline battery using a battery separator in which the surface of the separator having irregularities faces at least the negative electrode.

【0013】さらには、引張強度3cN/dtex以上の高
強度ポリオレフィン系合成繊維を含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。
Further, the present invention relates to an alkaline battery separator containing a high-strength polyolefin synthetic fiber having a tensile strength of 3 cN / dtex or more.

【0014】また、極限粘度が6以上である超高分子量
ポリオレフィン系合成樹脂を含有することを特徴とする
請求項1乃至5のいずれか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。
Further, the present invention relates to an alkaline battery separator according to any one of claims 1 to 5, which contains an ultrahigh molecular weight polyolefin-based synthetic resin having an intrinsic viscosity of 6 or more.

【0015】また、前述の親水化処理がスルホン化処理
もしくはグラフト処理のいずれかの処理を少なくとも実
施したことを特徴とするアルカリ電池用セパレータの製
造方法に関するものである。
Further, the present invention relates to a method for manufacturing an alkaline battery separator, wherein the hydrophilic treatment is at least one of a sulfonation treatment and a graft treatment.

【0016】[0016]

【発明の実施の形態】以下、具体的な手法として、ま
ず、本発明のアルカリ電池用セパレータとして、その形
態は多孔シートであることが必要である。なお、ここで
いう多孔シートとは、不織布、織物、編物などの繊維シ
ートや、多孔フィルムに代表される発泡体型多孔質体な
どを指す。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION As a concrete method, first, the alkaline battery separator of the present invention needs to be a porous sheet. The porous sheet here refers to a fibrous sheet such as a non-woven fabric, a woven fabric or a knitted fabric, or a foam type porous body typified by a porous film.

【0017】また、本発明のアルカリ電池用セパレータ
として多孔シートを用いる場合に、その製造方法は公知
の方法であればいずれも使用可能であり、たとえば不織
布の場合、スパンボンド法により製造された長繊維によ
る不織布が使用可能であり、またメルトブロー法,フラ
ッシュ紡糸、による不織布も使用可能であり、さらにエ
アレイ法と呼ばれる開繊した繊維を空気流で運ぶ方法も
使用可能である。また、カード方式に代表される乾式不
織布を、接着剤で結合するケミカルボンド法,自己接着
または接着繊維で結合するサーマルボンド法も使用可能
である。またさらに、交絡の手法として、高圧水流を用
いるスパンレース法,特殊針でウエッブをニードリング
するニードルパンチ法,糸で編み込むステッチボンディ
ング法等があり、ピンホールが生成しないように微細加
工を実施する事で使用可能である。またさらに水平長網
方式、傾斜ワイヤー型長網方式、円網方式、又は長網,
円網コンビネーション方式などの湿式法により繊維を抄
造した不織布や、さらに湿式法によって抄造した不織布
に上記乾式法で示した手法と同様の繊維接着,繊維交絡
法を用いて作製した不織布も使用可能である。なおいず
れの手法で作製する場合も、繊維の配向状態に関して
は、縦方向に配向するようにコントロールすると好まし
い。
When a porous sheet is used as the alkaline battery separator of the present invention, any known method can be used for its production. For example, in the case of a nonwoven fabric, a long sheet produced by the spunbond method is used. A non-woven fabric made of fibers can be used, a non-woven fabric made by a melt blow method or flash spinning can also be used, and a method called an air-laid method of carrying opened fibers by an air stream can also be used. Further, a chemical bond method of bonding dry non-woven fabric represented by a card system with an adhesive, or a thermal bond method of bonding with a self-adhesive or an adhesive fiber can also be used. Furthermore, as a method of entanglement, there are a spunlace method using a high-pressure water flow, a needle punch method of needling a web with a special needle, a stitch bonding method of knitting with a thread, etc., and fine processing is performed so that pinholes are not generated. Can be used in things. In addition, horizontal fourdrinier system, slanted wire fourdrinier system, circular net system, or fourdrinier,
It is also possible to use a non-woven fabric made of fibers by a wet method such as a cylinder combination method, or a non-woven fabric made by a wet method using the same fiber adhesion and fiber entanglement method as the method shown in the above dry method. is there. In any of the methods, it is preferable to control the orientation state of the fibers so that they are oriented in the longitudinal direction.

【0018】一方、多孔フィルムの場合は、一般的な未
延伸のフィルムを延伸により多孔化したフィルムや、抽
出可能な充填剤、可塑剤および必要に応じて無機微粉体
等を配合した未延伸フィルムから必要であれば溶媒で充
填剤、可塑剤等を抽出して多孔化し、場合により抽出前
または抽出後に延伸を施して多孔化したフィルムや、フ
ィルムにレーザー照射することによって多孔化したフィ
ルムや、例えばフィブリル化した繊維や分割型繊維など
の極細繊維などを含む均一な不織布を熱融着させること
でフィルム化した多孔フィルムや、粉末状または繊維状
の樹脂またはそれらの混合物を熱融着させることでフィ
ルム化した多孔フィルムなどを用いることができる。ま
たフィルム成形時に気泡または気泡を生成する物質を混
在させることもできる。さらにはこれらを組み合わせる
こともできる。
On the other hand, in the case of a porous film, a general unstretched film is made into a porous film by stretching, or an unstretched film containing an extractable filler, a plasticizer and, if necessary, an inorganic fine powder. If necessary, a filler, a plasticizer and the like are extracted with a solvent to make it porous, and a film made porous by optionally stretching before or after extraction, or a film made porous by irradiating the film with a laser, For example, by heat-fusing a uniform nonwoven fabric containing ultrafine fibers such as fibrillated fibers or split-type fibers into a film, and heat-sealing a powdered or fibrous resin or a mixture thereof. A porous film or the like formed into a film can be used. It is also possible to mix bubbles or substances that generate bubbles during film formation. Furthermore, these can be combined.

【0019】また、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、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特に好ましい。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。また、ポリフッ化ビニリデン系やテトラフル
オロエチレン系などのフッ素系高分子あるいはこれらを
一部に含有させた系からなる高分子を用いても良い。
Further, as the resin constituting the battery separator of the present invention, any organic resin material can be used, but it is particularly preferable to use a polyolefin resin from the viewpoint of resistance to an electrolytic solution, oxidation resistance and the like. preferable. Here, the polyolefin-based resin is a resin composed of a polyolefin alone, or a resin composed of a copolymer of an olefin and another monomer, and as the polyolefin,
For example, polyethylene, polypropylene, polymethylpentene, polybutene, polyethylene-propylene, polyethylene-butene-propylene and the like can be mentioned, and other monomers copolymerizable with the olefin include styrene, vinyl butyrate and acetic acid. Examples thereof include vinyl. In addition, a polyvinylidene fluoride-based polymer, a tetrafluoroethylene-based fluorine-based polymer, or a polymer including a part thereof may be used.

【0020】また、これらの樹脂の他に酸化防止剤や紫
外線防止剤、耐電防止剤、着色料、難燃剤などの各種添
加物や、金属成分を混入しても良い。その添加量は、最
終的に電池に組み込んだ際に電池性能を低下させない範
囲であればよい。
In addition to these resins, various additives such as antioxidants, ultraviolet ray inhibitors, antistatic agents, colorants, flame retardants, and metal components may be mixed. The addition amount may be within a range that does not deteriorate the battery performance when finally incorporated into the battery.

【0021】さらに、上述した樹脂は単独で用いても良
いし、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。
The above-mentioned resins may be used alone or in combination of two or more kinds, and are not particularly limited.

【0022】例えば、多孔シートを作製する際に繊維状
の成分を含有させる場合については、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を使用することは好ましい。ポ
リプロピレンの外側にポリエチレンを配置した芯鞘複合
繊維を用いる、または混在させて作製した不織布や、不
織布中に極細繊維を形成可能な分割型複合繊維を混在さ
せた後水流によって開繊させた不織布は有効に使用でき
る。
For example, when a fibrous component is included in the production of the porous sheet, a core-sheath type composite fiber,
It is preferable to use an eccentric body sheath type composite fiber, a parallel type composite fiber, a sea-island type composite fiber, a split type composite fiber, or the like. Non-woven fabrics made by using core-sheath composite fibers in which polyethylene is arranged on the outside of polypropylene, or by mixing them, and non-woven fabrics in which split type composite fibers capable of forming ultrafine fibers are mixed and then opened by water flow are It can be used effectively.

【0023】なお、特に短繊維を主体として作製した不
織布を使用する場合においては、強度が長繊維からなる
不織布に比べて弱いことから、融着する工程を導入する
ことにより、不織布強度を向上させる方が好ましい。そ
のためには融点の異なる複数種のポリオレフィン系樹脂
成分を混在させる方が安定して製造できる。従って単独
のポリオレフィン系樹脂のみで作製するよりも、2種以
上のポリオレフィン系樹脂を混在させる方が適してい
る。このとき少なくとも最も融点の低い樹脂を接着成分
とし、樹脂の一部を融解させて接着するため、融点の低
いポリオレフィン系樹脂成分を含有している繊維におい
ては、融点の低いポリオレフィン系樹脂成分が繊維表面
の少なくとも一部に露出している方が良く、望ましくは
繊維表面積の30%以上、できれば50%以上露出して
いることが好まれる。30%よりも少ないと、最も融点
の低い樹脂を融解させたのみでは、接着性が不足する箇
所が生じる。一方、100%露出していても全く問題は
無い。また、不織布中に混在させる複数種の樹脂の融点
の差は、最も融点の低い樹脂成分と最も融点の高い樹脂
成分の間で10℃以上ある方が良い。例えばポリプロピ
レンの外側にポリエチレンを配置した芯鞘複合繊維を用
いた不織布や融点の異なるポリプロピレンを組み合わせ
た繊維は有効に使用できる。
In particular, when a non-woven fabric made mainly of short fibers is used, its strength is weaker than that of a non-woven fabric composed of long fibers. Therefore, the strength of the non-woven fabric is improved by introducing a fusion process. Is preferred. Therefore, it is more stable to manufacture by mixing a plurality of types of polyolefin resin components having different melting points. Therefore, it is more suitable to mix two or more kinds of polyolefin-based resins together than to produce them by using only a single polyolefin-based resin. At this time, at least the resin having the lowest melting point is used as the adhesive component, and a part of the resin is melted and adhered. Therefore, in the fiber containing the polyolefin resin component having the low melting point, the polyolefin resin component having the low melting point is the fiber. It is better to be exposed on at least a part of the surface, preferably 30% or more, preferably 50% or more, of the fiber surface area. If it is less than 30%, there will be a portion where the adhesiveness is insufficient only by melting the resin having the lowest melting point. On the other hand, there is no problem even if the exposure is 100%. Further, it is preferable that the difference in melting point between the plural kinds of resins mixed in the nonwoven fabric is 10 ° C. or more between the resin component having the lowest melting point and the resin component having the highest melting point. For example, a nonwoven fabric using a core-sheath composite fiber in which polyethylene is arranged on the outside of polypropylene or a fiber in which polypropylenes having different melting points are combined can be effectively used.

【0024】また、上記に記載したポリオレフィン系合
成樹脂および繊維を使用して作製した不織布において、
平均繊度は0.05〜3dtexの範囲にあるのが好まし
く、さらには0.1〜2dtexの範囲にあるのが望まし
い。平均繊度が0.05dtex未満になると本質的に繊維
強度が弱いため電池製造時に短絡する。一方、平均繊度
が3dtexを越えると、セパレータとした際に孔径の広い
箇所が増加し、短絡に繋がる。
Further, in the non-woven fabric produced by using the above-mentioned polyolefin synthetic resin and fiber,
The average fineness is preferably in the range of 0.05 to 3 dtex, and more preferably in the range of 0.1 to 2 dtex. If the average fineness is less than 0.05 dtex, the fiber strength is inherently weak and a short circuit occurs during battery production. On the other hand, when the average fineness exceeds 3 dtex, when the separator is used, the number of places having a wide pore diameter increases, leading to a short circuit.

【0025】また高強度繊維を混在させることにより不
織布の強度を増加させることも可能である。その際、高
強度繊維の引張強度は3cN/dtex以上であるのが好ま
しく、さらには、7cN/dtex以上、より好適には10
cN/dtex以上であるのが望ましい。高強度繊維の引張
強度が3cN/dtexよりも弱いと、強度向上の効果が低
下していく。なお高強度繊維の引張強度の上限は、電池
生産時のハンドリング性を考慮すると40cN/dtex以
下とすべきであり、それよりも強いと特殊な装置が必要
となってくる。
It is also possible to increase the strength of the non-woven fabric by mixing high-strength fibers. At that time, the tensile strength of the high-strength fiber is preferably 3 cN / dtex or more, more preferably 7 cN / dtex or more, and more preferably 10
It is preferably cN / dtex or more. If the tensile strength of the high-strength fiber is weaker than 3 cN / dtex, the effect of improving the strength decreases. The upper limit of the tensile strength of the high-strength fiber should be 40 cN / dtex or less in consideration of handleability during battery production, and if it is stronger than that, a special device is required.

【0026】さらに高強度繊維を混在させる場合、高強
度繊維を構成する樹脂成分は、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。より具体的に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。これらの樹
脂の中でも、ポリエチレン系樹脂やポリプロピレン系樹
脂からなるものが好ましい。また、ポリフッ化ビニリデ
ン系やテトラフルオロエチレン系などのフッ素系高分子
あるいはこれらを一部に含有させた系からなる高分子を
用いても良い。
When high-strength fibers are further mixed, it is preferable to use a polyolefin-based resin as the resin component constituting the high-strength fibers from the viewpoint of resistance to an electrolytic solution, oxidation resistance and the like. More specifically, the polyolefin-based resin is a resin composed of a polyolefin alone, or a resin composed of a copolymer of an olefin and another monomer, and examples of the polyolefin include polyethylene, polypropylene, and polymethylpentene. , Polybutene, polyethylene-propylene, polyethylene-butene-propylene, and the like, and other monomers copolymerizable with the olefin include styrene, vinyl butyrate, vinyl acetate, and the like. . Among these resins, those made of polyethylene resin or polypropylene resin are preferable. In addition, a polyvinylidene fluoride-based polymer, a tetrafluoroethylene-based fluorine-based polymer, or a polymer including a part thereof may be used.

【0027】また、高強度繊維に関しても高強度樹脂は
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。例えば高強度ポリプロピ
レンの外側にポリエチレンを配置した芯鞘複合繊維を用
いる、または混在させて作製した多孔シートは有効に使
用できる。
Regarding the high-strength fiber, the high-strength resin may be used alone, or a core-sheath type composite fiber, an eccentric body-sheath type composite fiber, a parallel type composite fiber, a sea-island type composite fiber, a split type composite fiber, etc. You may mix two or more kinds of resin like
It is not particularly limited. For example, a porous sheet prepared by using core-sheath composite fibers in which polyethylene is arranged on the outside of high-strength polypropylene or by mixing them together can be effectively used.

【0028】またここで高強度繊維は、短繊維から作製
した、例えば湿式法により抄造した不織布や、延伸が十
分でない、例えばメルトブロー法により作製した長繊維
からなる不織布に対しては混入させなければならない。
短繊維から作製した不織布および延伸を十分に行ってい
ない長繊維からなる不織布は、本質的に強度が弱いため
に凹凸を作製すると短絡しやすくなる。その際、高強度
繊維は5%以上40%以下の範囲で混入させるのが好ま
しく、さらに最適には10%以上30%以下の範囲であ
る。混入量が5%よりも少ないと短絡確立が増加してい
く。逆に40%を越えるとハンドリング性が悪くなり、
特殊な設備が必要となる。一方、スパンボンド方式で作
製した不織布に代表されるような延伸を十分に行うこと
によって作製した長繊維からなる不織布に対しては、高
強度繊維を混入させると非常に良好な強度特性を有する
セパレータとなるが、元々の強度が強いために、必ずし
も高強度繊維を混入させる必要は無い。従って、高強度
繊維は40%以下の範囲で混入させることができ、少量
でも混入した場合、非常に良好な強度特性を示す。
Further, the high-strength fiber must be mixed with a nonwoven fabric made of short fibers, for example, a non-woven fabric made by a wet method, or a non-woven fabric made of long fibers that is not sufficiently stretched, for example, made by a melt blow method. I won't.
Nonwoven fabrics made from short fibers and nonwoven fabrics made from long fibers that have not been sufficiently stretched are inherently weak in strength, so if irregularities are made, short circuits easily occur. At that time, the high-strength fiber is preferably mixed in the range of 5% or more and 40% or less, and more preferably in the range of 10% or more and 30% or less. If the mixed amount is less than 5%, the short circuit probability increases. On the contrary, if it exceeds 40%, the handling property becomes worse,
Special equipment is required. On the other hand, for a nonwoven fabric composed of long fibers prepared by sufficiently performing stretching, which is typified by a nonwoven fabric manufactured by a spun bond method, a separator having very good strength characteristics when high-strength fibers are mixed. However, since the original strength is high, it is not always necessary to mix high-strength fibers. Therefore, the high-strength fiber can be mixed in the range of 40% or less, and even if it is mixed in a small amount, it exhibits very good strength characteristics.

【0029】また、高強度繊維の繊維径としては、平均
繊度0.1dtex〜3.0dtexの範囲にあるのが好まし
く、さらには0.2〜2.0dtexの範囲にあるのが望ま
しい。平均繊度が0.1dtex未満になると強度向上の効
果が不十分である。一方、平均繊度が3.0dtexを越え
ると、セパレータとした際に孔径の広い箇所が増加し、
短絡に繋がる。
The fiber diameter of the high-strength fiber is preferably in the range of average fineness of 0.1 dtex to 3.0 dtex, and more preferably in the range of 0.2 to 2.0 dtex. If the average fineness is less than 0.1 dtex, the effect of improving strength is insufficient. On the other hand, when the average fineness exceeds 3.0 dtex, the number of wide pores increases when the separator is used,
It leads to a short circuit.

【0030】一方、多孔シートとして多孔フィルムを用
いる場合においても、種類の異なる樹脂を混入すること
ができる。また、使用する樹脂成分の分子量は低分子量
のものから超高分子量のものまでどのような分子量の樹
脂を単独で使用、もしくは混合して使用しても良い。ア
ルカリ電池用セパレータとして使用する際には、セパレ
ータは親水性を有している必要があるが、例えば親水化
処理の一例として、ポリオレフィン系多孔フィルムの三
酸化硫黄ガスを用いたスルホン化処理による親水化を考
えた時、低分子量成分を有しているフィルムの方が親水
化されやすいという長所を有する。逆に、超高分子量成
分を有するフィルムは強度が強く薄型化した際に、電極
バリが突き抜けて短絡する確率を低減できるという長所
を有する。従って、適宜、異なる分子量からなる樹脂を
混合して使用することができる。
On the other hand, when a porous film is used as the porous sheet, different kinds of resins can be mixed. The resin component to be used may have a low molecular weight to an ultra-high molecular weight, and resins having any molecular weight may be used alone or in combination. When used as a separator for alkaline batteries, the separator needs to have hydrophilicity, for example, as an example of the hydrophilic treatment, hydrophilic by sulfonation treatment using sulfur trioxide gas of the polyolefin-based porous film In consideration of conversion, a film having a low molecular weight component has an advantage that it is easily hydrophilized. On the other hand, the film having an ultrahigh molecular weight component has the advantage that it has a high strength and can reduce the probability of short circuit due to electrode burrs penetrating when thinned. Therefore, it is possible to appropriately mix and use resins having different molecular weights.

【0031】ここで超高分子量の樹脂を多孔フィルムに
混入させる場合、前述したポリオレフィン系樹脂の中か
ら選定することができるが、極限粘度が6以上、より好
ましくは8以上のもの、さらには10以上のものを用い
ると良好な機械強度を有するフィルムを作製することが
できる。逆に極限粘度が30を越えたものを使用する
と、作製したセパレータの加工性が悪くなるため相応し
くない。なお極限粘度を求める際に、複数の成分を混合
してなる樹脂において単純に樹脂を溶解させて測定した
際に得られる極限粘度は、複数の特性の異なる樹脂成分
が混じり合ってでてきた値であるため、超高分子量のポ
リオレフィン系樹脂が混在されているかどうか判別が困
難な場合がある。従って、例えばGPCなどを用いるこ
とによって、複数の樹脂成分を分離し、それら分離され
た樹脂成分中に、上記範囲の極限粘度を有する樹脂成分
が含まれていればよい。なおGPCを使用する際の溶
媒、カラム、試料作製条件、温度などは、フィルム毎に
フィルムに含まれている樹脂成分を分離できるよう、適
宜調整する必要がある。従って、後述するGPCの測定
法は、一例である。また、超高分子量ポリオレフィン系
樹脂として、超高分子量ポリエチレンまたは超高分子量
ポリプロピレンが特に好ましい。
When the ultrahigh molecular weight resin is mixed in the porous film, it can be selected from the above-mentioned polyolefin resins, but the intrinsic viscosity is 6 or more, more preferably 8 or more, and further 10 or less. A film having good mechanical strength can be produced by using the above materials. On the other hand, if the intrinsic viscosity exceeds 30, the processability of the produced separator deteriorates, which is not suitable. When determining the intrinsic viscosity, the intrinsic viscosity obtained by simply dissolving the resin in a resin prepared by mixing multiple components is the value obtained by mixing resin components with different properties. Therefore, it may be difficult to determine whether or not the ultra-high molecular weight polyolefin resin is mixed. Therefore, it suffices to separate a plurality of resin components by using, for example, GPC, and the separated resin components contain a resin component having an intrinsic viscosity within the above range. The solvent, column, sample preparation conditions, temperature, etc. when using GPC need to be appropriately adjusted for each film so that the resin component contained in the film can be separated. Therefore, the GPC measurement method described below is an example. Further, as the ultrahigh molecular weight polyolefin resin, ultrahigh molecular weight polyethylene or ultrahigh molecular weight polypropylene is particularly preferable.

【0032】なお、極限粘度の異なる、つまり分子量の
異なる複数の樹脂成分を多孔フィルムに混合すると、溶
融成型時などの成型性が悪化する。しかしながら本発明
のセパレータにおいては、セパレータ表面に凹凸を有す
ることが特に重要であり、凹凸を形成させる工程を含む
ために、分子量分布の影響を考慮する必要は少なく、異
なる樹脂成分を混合した際も良好なフィルム状セパレー
タを得ることが可能となる。そのため、本発明のセパレ
ータに用いる樹脂原料の重量平均分子量/数平均分子量
は、20以下であれば良好なセパレータを作製すること
が可能である。
When a plurality of resin components having different intrinsic viscosities, that is, different molecular weights are mixed in the porous film, the moldability at the time of melt molding is deteriorated. However, in the separator of the present invention, it is particularly important to have unevenness on the separator surface, and since it includes the step of forming unevenness, it is not necessary to consider the influence of the molecular weight distribution, and even when different resin components are mixed. It is possible to obtain a good film separator. Therefore, if the weight average molecular weight / number average molecular weight of the resin raw material used for the separator of the present invention is 20 or less, a good separator can be produced.

【0033】さらに上記の超高分子量ポリオレフィン系
樹脂を多孔フィルムに混在させる場合は、セパレータの
目付に対して1%以上含まれているのが好ましく、より
好適には3%以上であり、最適には5%以上である。超
高分子量ポリオレフィン系樹脂の使用量が1%より少な
いと超高分子量ポリオレフィン系樹脂を混在させる効果
が十分に得られない。一方、超高分子量ポリオレフィン
系樹脂の使用量が50%を越えるとセパレータの引張強
度が強くなりすぎて、加工性を考慮した場合望ましくな
い。
When the above ultrahigh molecular weight polyolefin resin is mixed in the porous film, it is preferably contained in an amount of 1% or more, more preferably 3% or more, and most preferably in the basis weight of the separator. Is 5% or more. If the amount of the ultra high molecular weight polyolefin resin used is less than 1%, the effect of mixing the ultra high molecular weight polyolefin resin cannot be sufficiently obtained. On the other hand, when the amount of the ultra high molecular weight polyolefin resin used exceeds 50%, the tensile strength of the separator becomes too strong, which is not desirable in consideration of workability.

【0034】本発明のセパレータにおいて、上述したよ
うな不織布や多孔フィルムに代表される多孔シートは、
親水性を有する必要がある。ここで多孔シートの親水化
処理は、凹凸作製工程の前に実施する必要がある。凹凸
形成後に親水化処理を実施すると、前述したように親水
性官能基の分布に斑が発生し、セパレータを組み込んだ
電池の性能低下を招くことが分かった。これは、電解液
が均一に分布できなくなったためだと推定している。
In the separator of the present invention, the porous sheet typified by the above-mentioned nonwoven fabric or porous film is
It must have hydrophilicity. Here, the hydrophilic treatment of the porous sheet needs to be performed before the unevenness forming step. It was found that when the hydrophilization treatment is performed after the unevenness is formed, the distribution of the hydrophilic functional groups becomes uneven as described above, which leads to the deterioration of the performance of the battery incorporating the separator. It is estimated that this is because the electrolyte could not be distributed uniformly.

【0035】親水化処理の方法としては、グラフト処理
またはスルホン化処理のいずれかを行うことが好まし
い。さらに、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
併せて行っても良い。
As the method of hydrophilic treatment, it is preferable to carry out either graft treatment or sulfonation treatment. Further, a surface-active agent impregnation treatment, a corona treatment, a plasma treatment, a fluorine gas treatment, a resin coating treatment and the like may be performed together.

【0036】スルホン化処理法としては熱硫酸に浸積さ
せる方法、発煙硫酸に浸積させる方法、クロル硫酸に浸
積させる方法、三酸化硫黄ガスと接触させる方法、硫酸
または発煙硫酸への浸積と三酸化硫黄ガスまたは二酸化
硫黄ガスへの接触を繰り返し行う方法、熱硫酸に浸積し
たのち三酸化硫黄ガスと接触させる方法、フッ素処理を
行った後に二酸化硫黄と酸素の混合気体に接触させる方
法などはいずれも好適に利用できる。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 method, a method of dipping in hot sulfuric acid, a method of dipping in fuming sulfuric acid, a method of dipping in chlorosulfuric acid, a method of contacting with sulfur trioxide gas, dipping in sulfuric acid or fuming sulfuric acid And contacting with sulfur trioxide gas or sulfur dioxide gas repeatedly, method of contacting with sulfur trioxide gas after soaking in hot sulfuric acid, method of contacting with mixed gas of sulfur dioxide and oxygen after performing fluorine treatment Any of these can be suitably used. Further, as the grafting method, any known method such as a method of applying energy such as ultraviolet irradiation treatment, plasma treatment, corona treatment, etc. at the same time when a vinyl monomer or the like is brought into contact with a resin and a method using a catalyst can be used. It is possible.

【0037】上記の親水化処理は、多孔シートに凹凸を
作製する前に実施する必要がある。凹凸形成後に親水化
処理を実施すると、親水性官能基の分布に斑が発生し、
セパレータを組み込んだ電池の性能低下を招くためであ
る。これは、電解液が均一に分布できなくなったためだ
と推定している。親水性官能基の分布に斑が発生する理
由については、下記の二種類の可能性を考えている。一
つは多孔シートの形状からくるものであり、凹凸が存在
する部分と凹凸を作製していない部分では樹脂の密度が
異なるために、親水化試薬の含浸性が違っていたり、親
水化試薬の保持性が異なっているために、親水化度合い
が違ってくるという説。もう一つは、凹凸部と凹凸を形
成させていない部分では熱履歴が異なるために、結晶化
度に代表されるような樹脂の親水化のされやすさに関与
してくる特性が違っているために、凹凸部と凹凸を形成
させていない部分の親水化度合いは違ってくるという説
である。いずれが強く関与してくるのかは、不明である
が、両者が合わさった結果、凹凸を形成させた後に親水
化して作製したセパレータにおいては、凹凸部と凹凸を
形成させていない部分では親水性が異なるために、親水
性官能基の分布に斑が発生すると考えている。その結
果、セパレータ中の特定の箇所に電解液が集中しようと
するため、部分的にドライアウトしやすくなり、セパレ
ータと電極との接触面積が減少し、結果的に電池性能を
低下させるものと考えている。
The above-mentioned hydrophilic treatment must be carried out before forming irregularities on the porous sheet. When the hydrophilic treatment is performed after the unevenness is formed, unevenness occurs in the distribution of the hydrophilic functional group,
This is because the performance of the battery incorporating the separator is deteriorated. It is estimated that this is because the electrolyte could not be distributed uniformly. The following two possibilities are considered as the reason why the distribution of the hydrophilic functional group is uneven. One comes from the shape of the porous sheet.Since the density of the resin is different between the part where unevenness is present and the part where unevenness is not created, the impregnation property of the hydrophilicizing reagent is different, The theory that the degree of hydrophilicity is different due to the different retention. The other is that the thermal history is different between the uneven portion and the portion where no unevenness is formed, so the characteristics involved in the susceptibility of the resin to hydrophilicity, as represented by the crystallinity, are different. Therefore, it is the theory that the degree of hydrophilicity is different between the uneven portion and the portion where the unevenness is not formed. It is unclear which one is strongly involved, but as a result of the combination of the two, in the separator produced by hydrophilizing and then forming the unevenness, the hydrophilicity is obtained in the uneven portion and the portion where the unevenness is not formed. Because of the difference, it is considered that the distribution of the hydrophilic functional group is uneven. As a result, the electrolytic solution tends to concentrate at a specific location in the separator, which makes it easier to partially dry out, reducing the contact area between the separator and the electrode, and consequently reducing the battery performance. ing.

【0038】上記に示した親水化処理を行うと、スルホ
ン酸基やスルホン酸エステル、カルボキシル基、カルボ
ニル基、水酸基、フッ素系官能基といった親水性の官能
基を多孔シート表面上に付与できる。また、親水性官能
基量としては、イオン交換量から評価した際に、少なく
とも0.0005meq/g以上であることが好まし
く、それよりもイオン交換量が少ないと電解液との親和
性はあまり期待できない。一方、親水化しすぎるとスル
ホン化処理においては強度が低下し、グラフト処理にお
いては、電池に組み込んだ際の寿命が短くなるという欠
点を示す。従って、スルホン化処理においては、発光分
光分析で調べた硫黄量で20000ppm以下にすべき
である。また、グラフト処理においては、グラフト処理
による重量増加を25重量%以下に抑えるべきである。
By performing the above-mentioned hydrophilic treatment, hydrophilic functional groups such as sulfonic acid groups, sulfonic acid esters, carboxyl groups, carbonyl groups, hydroxyl groups, and fluorine-based functional groups can be provided on the surface of the porous sheet. Further, the amount of the hydrophilic functional group is preferably at least 0.0005 meq / g or more when evaluated from the amount of ion exchange, and if the amount of ion exchange is smaller than that, the affinity with the electrolytic solution is expected to be less. Can not. On the other hand, if it is made too hydrophilic, the strength is lowered in the sulfonation treatment, and in the graft treatment, the life when incorporated in a battery is shortened. Therefore, in the sulfonation treatment, the amount of sulfur examined by emission spectroscopy should be 20000 ppm or less. Further, in the graft treatment, the weight increase due to the graft treatment should be suppressed to 25% by weight or less.

【0039】本発明のセパレータにおいては、親水化処
理を施した後、凹凸を形成させる必要がある。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工、金型や
金属メッシュ、樹脂製ネット等とともに加圧および/ま
たは加熱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、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。なお、加圧や加熱することで凹凸を転写する方
法や、凹凸を有するネット上に多孔シートを形成する方
法などは、特異的に強度の弱い箇所を作らないため、特
に好ましい。
In the separator of the present invention, it is necessary to form unevenness after the hydrophilic treatment. The method for providing the unevenness is not particularly limited, and any known method for forming the unevenness can be used. For example, processing with an embossing roll or gear roll, a method of transferring unevenness by pressurizing and / or heating with a die, a metal mesh, a resin net, etc., a method of cutting with a sharp edged tool, a method of squeezing or chaffing A method of forming a non-woven fabric on a net having irregularities, a method of partially melting and compressing or removing a resin, and the like can be given. Note that a method of transferring irregularities by applying pressure or heating, a method of forming a porous sheet on a net having irregularities, or the like is particularly preferable because it does not specifically create a weak spot.

【0040】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、上面から俯瞰した凹凸の
形状は溝や畝のような連続的なものや非連続的なものい
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。連続的な凹凸としては図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。非連続的なものとしては図
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、限定されるものではない。なお、連続的な溝を表面
に有するものは特に有効である。また、凹凸は均一に分
散している方が好ましい。
The sectional shape of the concavities and convexities formed by the concavo-convex processing may be any one of U-shape, V-shape or square as shown in FIG. The shape of the unevenness viewed from the upper surface may be either continuous or discontinuous such as grooves and ridges, and these may be used alone or in combination. Examples of the continuous unevenness include those arranged in one direction as shown in FIG. 2 and those intersecting in a lattice pattern or randomly. Examples of the non-continuous shape include a polygonal shape such as a round shape, a star shape, a triangular shape, a quadrangular shape, and a cross shape as shown in FIG. 3, an irregular shape, and a combination thereof, but are not limited. It is particularly effective to have a continuous groove on the surface. Further, it is preferable that the irregularities are uniformly dispersed.

【0041】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。また同時に、内圧上昇を抑制可能なため、ガスがセ
パレータ中の電解液を押しのけて負極の有効面積が減少
するのを防ぐことが可能となり、放電特性、とくに高率
での放電特性を向上できる。さらには、セパレータが電
解液を長期に渡って保持することが可能となるため、サ
イクル寿命も向上できる。
Due to the unevenness provided by the above method, a minute space can be formed between the negative electrode and the separator when the battery is wound. The oxygen gas generated in the positive electrode passes through the inside of the separator and is temporarily held in this space, and is then consumed on the surface of the negative electrode, so that the increase in the internal pressure of the battery can be suppressed. Therefore, in the present invention, the unevenness needs to be such that a sufficiently small space can be formed between the separator and the electrode surface in the battery. At the same time, since it is possible to suppress an increase in internal pressure, it is possible to prevent the gas from pushing away the electrolytic solution in the separator and reducing the effective area of the negative electrode, and it is possible to improve the discharge characteristics, especially at a high rate. Furthermore, since the separator can hold the electrolytic solution for a long time, the cycle life can be improved.

【0042】以上のようにして、凹凸を付けた不織布を
親水化することによって得たセパレータにおいて、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45%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50%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 separator obtained by hydrophilizing the uneven nonwoven fabric as described above, the depth of the recess is 5% or more with respect to the apparent thickness of the separator.
% Or less, and more preferably 10% or more and 45% or less. This is because if the depth of the recess is less than 5%, a sufficient space is not formed between the electrode surface and the separator, and the effect of unevenness cannot be obtained. Further, when the depth of the recess is larger than 50%, an extremely thin portion is formed, so that the strength of the portion is reduced and breakage or short circuit during battery winding is likely to occur. If the thickness of the recess is increased to avoid this,
The thickness of the entire separator becomes large.

【0043】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、より好適には10%以上35%以下であることが望
まれる。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 recesses with respect to the entire area of the separator is preferably in the range of 5% to 50%, more preferably 10% to 35%. If it is less than 5%, the effect of making unevenness cannot be obtained, and conversely, if it is more than 50%, the adhesion with the electrode becomes poor, and the battery performance deteriorates.

【0044】また、特に連続的な凹凸を有する不織布に
おいて凹部の幅の平均値としては0.2〜3.0mmの
範囲にあることが好ましく、より好ましくは0.4〜
2.0mmである。凹部の幅が0.2mmよりも小さい
とセパレータと負極との間に形成される空間が小さいた
めに、内圧上昇を抑止する効果が低下していく。一方、
3.0mmよりも大きいと電極との密着性が悪くなるた
めに、電池性能が低下する。
Further, particularly in a nonwoven fabric having continuous unevenness, the average value of the width of the recesses is preferably in the range of 0.2 to 3.0 mm, more preferably 0.4 to 3.0 mm.
It is 2.0 mm. If the width of the recess is smaller than 0.2 mm, the space formed between the separator and the negative electrode is small, so that the effect of suppressing the increase in internal pressure decreases. on the other hand,
If it is larger than 3.0 mm, the adhesion with the electrode is deteriorated and the battery performance is deteriorated.

【0045】上記範囲の多孔シートにおいて、フラジー
ル法により測定した通気度は、40cm3/cm2/s以
下である事が望まく、さらに望ましくは30cm3/c
2/s以下、さらには25cm3/cm2/s以下が好
ましい。フラジール法による通気度が、上記範囲以上の
値を持つ不織布では、孔径の広い箇所が増加し、短絡す
る。またさらに、充電末期で発生する酸素ガスの透過性
を確保するために、フラジール法による通気度は、2c
3/cm2/s以上である事が望まく、さらに望ましく
は4cm3/cm2/s以上である。よって、本発明に用
いる不織布の通気度は、2〜40cm3/cm2/sの範
囲にある事が望ましい。
In the porous sheet having the above range, the air permeability measured by the Frazier method is preferably 40 cm 3 / cm 2 / s or less, more preferably 30 cm 3 / c.
It is preferably m 2 / s or less, more preferably 25 cm 3 / cm 2 / s or less. In a non-woven fabric having an air permeability according to the Frazier method of a value of the above range or more, a portion having a wide pore diameter increases and a short circuit occurs. Furthermore, in order to ensure the permeability of oxygen gas generated at the end of charging, the air permeability by the Frazier method is 2c.
It is preferably m 3 / cm 2 / s or more, and more preferably 4 cm 3 / cm 2 / s or more. Therefore, it is desirable that the nonwoven fabric used in the present invention has an air permeability of 2 to 40 cm 3 / cm 2 / s.

【0046】また、上記の範囲の多孔シートを作製する
ために、多孔シートの重量は、20g/m2以上80g
/m2以下にする必要があり、さらに最適には25g/
2以上70g/m2以下にするのが好ましく、より最適
には30g/m2以上65g/m2以下が望ましい。多孔
シートの重量が80g/m2よりも大きいと、不織布の
目が詰まりすぎてガス透過性が不十分となる。逆に多孔
シートの重量が20g/m2未満の場合、本質的に強度
が弱いため、短絡しやすいセパレータとなる。
In order to produce a porous sheet having the above range, the weight of the porous sheet is 20 g / m 2 or more and 80 g or more.
/ M 2 or less, and optimally 25 g /
It is preferably m 2 or more and 70 g / m 2 or less, and more preferably 30 g / m 2 or more and 65 g / m 2 or less. When the weight of the porous sheet is more than 80 g / m 2 , the nonwoven fabric becomes too clogged and the gas permeability becomes insufficient. On the other hand, when the weight of the porous sheet is less than 20 g / m 2 , the strength is inherently weak and the separator is apt to be short-circuited.

【0047】また、セパレータとした際の最大孔径は5
0μm以下が好ましく、より良好には最大孔径が40μ
m以下や30μm以下、さらには25μm以下であるこ
とが好ましい。セパレータの最大孔径が50μmよりも
大きくなると、短絡を発生しやすくなる。また、孔径分
布に関しても、前述の通気度を満足する範囲で、できる
だけ小さくなる方が好ましい。例えば本発明のセパレー
タにおいては、孔径30μm以下の孔が孔全体の95%
以上、場合により100%以上とすることができる。こ
れは、例えばプレスによって表面に凹凸を形成させる際
に、繊維を変形させてセパレータに存在する孔径を小さ
くすることが可能なためである。
The maximum pore size of the separator is 5
0 μm or less is preferable, and more preferably, the maximum pore size is 40 μm.
It is preferably m or less, 30 μm or less, and more preferably 25 μm or less. When the maximum pore size of the separator is larger than 50 μm, short circuit is likely to occur. Also, the pore size distribution is preferably as small as possible within the range where the above-mentioned air permeability is satisfied. For example, in the separator of the present invention, pores having a pore diameter of 30 μm or less account for 95% of all pores.
As described above, it may be 100% or more in some cases. This is because it is possible to deform the fibers and reduce the pore size existing in the separator when forming irregularities on the surface by pressing, for example.

【0048】またセパレータを電池に組み込む際に引張
強度が弱いと短絡が発生することから、引張強度は50
N/5cm以上であることが望ましく、さらに好ましく
は75N/5cm以上である。引張強度が50N/5c
m以下になると電池に組み込む際に短絡が発生する確率
が増加していく。逆に引張強度が300N/5cmを越
えるとセパレータのハンドリング性が悪くなるので、避
けた方が好ましい。
If the tensile strength is weak when the separator is assembled into the battery, a short circuit occurs, so that the tensile strength is 50%.
N / 5 cm or more is desirable, and more preferably 75 N / 5 cm or more. Tensile strength is 50N / 5c
If it is less than or equal to m, the probability that a short circuit will occur when it is incorporated into a battery increases. On the other hand, if the tensile strength exceeds 300 N / 5 cm, the handleability of the separator is deteriorated, so it is preferable to avoid it.

【0049】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、移動した酸素ガスが負極表面で
効率よく吸収され、結果的に電池の内圧上昇が抑制され
る。また、前述したように放電特性およびサイクル寿命
の向上に繋がる。
When a battery is constructed using the separator according to the present invention, it is necessary to dispose the surface having irregularities so as to face at least the negative electrode. By arranging the unevenness on the negative electrode side, a space is formed between the negative electrode surface and the separator, the oxygen gas generated from the positive electrode can be efficiently moved to the negative electrode side, and the moved oxygen gas is efficiently on the negative electrode surface. It is well absorbed, and as a result the rise in internal pressure of the battery is suppressed. In addition, as described above, this leads to improvement in discharge characteristics and cycle life.

【0050】また本発明のセパレータを用いて密閉型電
池を作成する際には、(1)捲回体を作製する際にセパ
レータに加わる圧力及び張力、(2)電極表面の平坦
性、(3)電極の硬度、(4)電解液量、(5)電解液
の注入方法、(6)捲回体から巻き芯を抜く際の抵抗お
よび凹凸部への応力の集中、(7)タブを溶接する際に
セパレータにかかる温度、などを少なくとも考慮する必
要がある。ここで捲回体を作製する際にセパレータに加
わる圧力や張力が高いとセパレータ表面に存在する凹凸
が潰れて内圧抑制効果が薄れる。さらに場合によっては
短絡する。また、電極表面の平坦性が悪いと短絡に繋が
る。また、電極が柔らかすぎると、凹凸が埋まって内圧
抑制効果が薄れ、逆に堅すぎると短絡する。また、使用
する電解液量が多すぎると内圧が上昇しやすくなり、少
ないと内部抵抗が増大し、電池の寿命が短くなる。ま
た、電解液の注入方法が悪いと電池の生産性が悪化した
り、電解液が均一に行き渡らないために、電池の性能が
ばらつく。また、捲回体から巻き芯を抜く際の抵抗が大
きかったり、凹凸部への応力集中が発生すると、セパレ
ータが破断し、短絡してしまう。また、電極から電池を
取りだすために必要なタブを溶接する際にセパレータが
加熱され融解または収縮すると、短絡する恐れがある。
従って、本発明のセパレータを使用した電池を作製する
際には、少なくともこういった電池の作製時に問題とな
る点を考慮しなければならず、こういった点を考慮して
作製した電池も本発明の電池の範囲に包括される。ま
た、電池の形状や電極とセパレータの割合や、電極に使
用する合金組成や、捲回方法などについても考慮する方
が好ましい。
When a sealed battery is produced using the separator of the present invention, (1) pressure and tension applied to the separator when producing a wound body, (2) flatness of the electrode surface, (3) ) Electrode hardness, (4) Amount of electrolytic solution, (5) Method of injecting electrolytic solution, (6) Resistance when removing core from wound body and concentration of stress on uneven portion, (7) Welding tab At this time, it is necessary to consider at least the temperature applied to the separator. If the pressure or tension applied to the separator at the time of producing the wound body is high, the unevenness existing on the surface of the separator is crushed and the effect of suppressing the internal pressure is weakened. Further, in some cases, a short circuit occurs. Further, if the flatness of the electrode surface is poor, it will lead to a short circuit. On the other hand, if the electrode is too soft, the unevenness is filled up and the effect of suppressing the internal pressure is weakened. Further, if the amount of the electrolytic solution used is too large, the internal pressure tends to rise, and if the amount is too small, the internal resistance increases and the life of the battery is shortened. If the method of injecting the electrolytic solution is bad, the productivity of the battery is deteriorated, or the electrolytic solution is not evenly distributed, so that the performance of the battery varies. In addition, if the resistance at the time of removing the winding core from the wound body is large or stress concentration occurs on the uneven portion, the separator is broken and short-circuited. Also, if the separator is heated and melts or shrinks when welding the tabs needed to remove the battery from the electrode, there is a risk of short circuiting.
Therefore, when producing a battery using the separator of the present invention, it is necessary to consider at least the problematic points in producing such a battery, and the battery produced in consideration of these points is also It is included within the scope of the inventive battery. Further, it is preferable to consider the shape of the battery, the ratio of the electrode and the separator, the alloy composition used for the electrode, the winding method, and the like.

【0051】また、上記の条件で作製したセパレータに
おいては、後述する評価法で測定した際に、120〜2
50μmといった厚みで十分なガス透過性とセパレータ
強度を持たせることが可能であり、さらには、短絡を防
ぐために比較的繊維密度を高くした60〜120μm程
度の薄型セパレータであっても良好なガス透過性が保た
れ、内圧上昇を抑制することができる。
Further, in the separator manufactured under the above conditions, when measured by the evaluation method described later, it is 120 to 2
It is possible to have sufficient gas permeability and separator strength with a thickness of 50 μm, and further, even with a thin separator of about 60 to 120 μm in which the fiber density is relatively high to prevent a short circuit, good gas permeability is obtained. As a result, the internal pressure can be prevented from increasing.

【0052】さらに、繊維密度を高くしてもガス透過性
を保つことが可能であるため、電池の短絡抑止性能に関
与する突刺強度が5N以上のセパレータ、さらには8N
以上や10N以上のセパレータを作製することができ
る。
Further, since the gas permeability can be maintained even if the fiber density is increased, the separator having a puncture strength of 5 N or more, which is involved in the short-circuit suppressing performance of the battery, and further 8 N
The above or a separator of 10 N or more can be manufactured.

【0053】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。 ・重量、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、
重量[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)
を用いて測定した。n=20点の平均で求めた。 (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。n=30点の平均で求
めた。
The methods for measuring the physical properties of various separators according to the present invention will be described below. -Weight, apparent thickness, recess depth (1) From the separator, test piece (width 5 cm, length 10 c
m) was sampled, and the value converted into the weight per 1 m 2 based on the weight when dried at 60 ° C. ± 2 ° C. for 10 hours,
The weight was [g / m 2 ]. The test piece n was calculated as an average of 20 points. (2) The thickness of the central portion of the test piece was measured with a diameter of 31.
5mm Digital Thickness Gauge (Peacock Digital Thickness Gauge)
Was measured using. It was calculated by the average of n = 20 points. (3) The cross-sectional shape of the separator is magnified 300 times with an optical microscope, and the thickness of the recess is measured. The difference between the thickness of the recess and the apparent thickness was defined as the depth of the recess. It was calculated by the average of n = 30 points.

【0054】・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 measuring method of JIS L1096-1990,
It was measured by a Frazier type tester.

【0055】・引張強度 幅5cm,長さ15cmのサンプルを用いて、縦(M
D)方向における引っ張り強度をJIS L1068
(織物の引っ張り試験方法)に準じ、つかみ間隔を10
cm,引っ張り速度を30cm/分として測定を実施し
た。試験片n=20点の平均で求めた。
Tensile strength A sample with a width of 5 cm and a length of 15 cm was used to measure the longitudinal (M
The tensile strength in the D direction is JIS L1068
According to (Tensile test method for textiles), the gripping interval is 10
cm, and the pulling speed was 30 cm / min. The test piece n was calculated as an average of 20 points.

【0056】・突刺強度 突き刺し強度は、試料を直径1.13cm,面積1cm
2 の円孔ホルダーに固定し、先端球状が0.5R,直
径1mmΦのニードルを2mm/秒の速度で試料を突き
抜けるまで降下させていく際、ニードルに加わる最大荷
重とした。具体的には、カトーテック(株)KES−G
5ハンディ圧縮試験機を用いて測定を実施した。試験片
n=100点の平均で求めた。
Puncture strength The puncture strength is such that the sample has a diameter of 1.13 cm and an area of 1 cm.
It was fixed to a circular hole holder No. 2 and the maximum load applied to the needle when the needle having a spherical tip of 0.5R and a diameter of 1 mmΦ was lowered at a speed of 2 mm / sec until it penetrated the sample was used. Specifically, Kato Tech KES-G
The measurement was carried out using a 5 handy compression tester. The average of test pieces n = 100 points was obtained.

【0057】・融点 樹脂の融点は、TAインスツルメンツ社製DSC292
0を用いる示差走査熱量分析(DSC)により測定し
た。具体的には、10.0mgを正確に秤量したセパレー
タ片をアルミパンに入れ、きっちりと蓋をした後、アル
ミパンの外周部を内側に折り曲げ、完全に密閉した。そ
の後、室温から10℃/分で200℃まで昇温して融点
を求めた。融点はピークの極大部分の温度とした。測定
は5回実施し、その平均とした。
The melting point of the resin is DSC292 manufactured by TA Instruments.
It was measured by differential scanning calorimetry (DSC) using 0. Specifically, a separator piece in which 10.0 mg was accurately weighed was placed in an aluminum pan, and the lid was tightly covered. Then, the outer peripheral portion of the aluminum pan was bent inward and completely sealed. Then, the temperature was raised from room temperature to 200 ° C. at 10 ° C./min, and the melting point was determined. The melting point was the temperature at the maximum of the peak. The measurement was performed 5 times and the average thereof was used.

【0058】・孔径 コールター社ポロメータ2を用い、測定原理として「AS
TM F 316−86」に準じたバブルポイント法により
測定した。試験片n=10点で測定した。
• Pore size Coulter Porometer 2 is used to measure "AS
It was measured by the bubble point method according to "TM F 316-86". The test piece was measured at n = 10 points.

【0059】・イオン交換量 0.2gの試験片に1mol/LのHCl水溶液を完全
に含浸させた後、1mol/LのHCl水溶液中に移し
て1時間浸漬した。その後、イオン交換水でpHが6〜
7になるまで数回洗浄した。次いで、60℃の送風乾燥
機で2時間乾燥し、室温まで冷却した。冷却後の試験片
を0.01mol/dm3のKOH水溶液100cm3
浸漬し、45℃で1時間振とうした後、試験片を取り出
し、溶液25cm3を採取して、0.01mol/Lの
HCl水溶液で中和滴定した。ブランク溶液も同様に滴
定し、式1より、カリウムイオン交換量を算出した。
A test piece with an ion exchange amount of 0.2 g was completely impregnated with a 1 mol / L HCl aqueous solution, and then transferred into a 1 mol / L HCl aqueous solution and immersed for 1 hour. Then, the pH is 6-with ion-exchanged water.
Washed several times to 7. Then, it was dried for 2 hours by a blast dryer at 60 ° C. and cooled to room temperature. The cooled test piece was immersed in 100 cm 3 of a 0.01 mol / dm 3 KOH aqueous solution and shaken at 45 ° C. for 1 hour, then the test piece was taken out and 25 cm 3 of the solution was collected to obtain 0.01 mol / L of the solution. Neutralization titration with an aqueous HCl solution. The blank solution was also titrated in the same manner, and the potassium ion exchange amount was calculated from Formula 1.

【0060】 イオン交換量(meq/g) ={(V0―V1)×100×0.01×f}/(25×0.2)・・(式1) ただし、 V1:サンプルの滴定に要したHCl水溶液量(c
3) V0:ブランク溶液の滴定に要したHCl水溶液量(c
3) f :HCl水溶液のファクター
Ion exchange amount (meq / g) = {(V0-V1) × 100 × 0.01 × f} / (25 × 0.2) (Equation 1) where V1: required for titration of sample Amount of HCl aqueous solution (c
m 3) V0: HCl aq amount required for titration of the blank solution (c
m 3 ) f: Factor of aqueous HCl solution

【0061】・極限粘度 135℃のデカリンにてウベローデ型毛細粘度管によ
り、種々の希薄溶液の比粘度を測定し、その粘度の濃度
に対するプロットの最小二乗近似で得られる直線の原点
への外挿点より極限粘度を決定した。測定に際し、原料
ポリマーがパウダー状の場合はその形状のまま、塊状で
ある場合は、分割し、ポリマーに対して1wt%の酸化防
止剤(商品名「ヨシノックスBHT」吉富製薬製)を添加
し、135℃で5時間撹拌溶解して測定溶液を調整し
た。
The specific viscosities of various dilute solutions were measured by using an Ubbelohde-type capillary viscous tube with decalin having an intrinsic viscosity of 135 ° C., and extrapolation to the origin of the straight line obtained by the least-squares approximation of the plot for the concentration of the viscosity The intrinsic viscosity was determined from the points. In the measurement, if the raw material polymer is in the form of powder, it remains in that shape, and if it is in the form of lumps, divide it and add 1 wt% of an antioxidant (trade name "Yoshinox BHT" made by Yoshitomi Pharmaceutical Co., Ltd.) to the polymer, The measurement solution was prepared by dissolving with stirring at 135 ° C. for 5 hours.

【0062】・GPC ゲル・パーミエーションクロマトグラフィー法にて測定
した。用いた装置はWaters社製(150C AL
C/GPC)とカラムとして東ソ(株)製(GMHXL
シリース゛)を用いて測定した。分子量の検量線はPo
lymer Laboratoies社製(Polystyren-
High Molecular Weight Calibration Kit)を用いて作
成した。試料溶液は、トリクロルベンゼンまたはオルト
ジクロロベンゼン中、140℃で約8時間溶解したもの
を用いた。
GPC Measured by gel permeation chromatography method. The equipment used was manufactured by Waters (150C AL
C / GPC) and column manufactured by Toso Co., Ltd. (GMHXL
It was measured using a series). The molecular weight calibration curve is Po
manufactured by Lymer Laboratories (Polystyren-
High Molecular Weight Calibration Kit). The sample solution used was dissolved in trichlorobenzene or orthodichlorobenzene at 140 ° C. for about 8 hours.

【0063】・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 manufacturing a sealed battery of SC size. 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 an aqueous potassium hydroxide solution containing lithium hydroxide is injected as an electrolytic solution to seal the can. A sealed battery (capacity 2500 mAh) was obtained. As the initial activation treatment of the battery, after holding at 45 ° C for 6 hours, charging at 0.2C for 6 hours in an air atmosphere at 20 ° C and discharging 0.2C (discharge end voltage 1.0V) were repeated 10 times. It was
The ratio of the 10th discharge capacity to the theoretical capacity was defined as the discharge capacity ratio of this battery. The 0.2 C discharge is to discharge a densely charged battery over 5 hours, and at this time, the discharge current value is set to an appropriate value.

【0064】・放電容量比 高率放電試験時の性能評価として、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(放電容量比)を算出した。
Discharge capacity ratio As a performance evaluation at the time of high rate discharge test, a battery which had been subjected to the initial activation described above was charged at 0.2 C for 6 hours and then discharged at 4 C to 0.8 V. The ratio of the discharge capacity to the theoretical capacity (discharge capacity ratio) was calculated.

【0065】・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。
-Battery internal pressure measurement For the battery that has been subjected to the initial activation as described above, 0.5C charging is performed for 3 hours (at a charging depth of 150 at an ambient temperature of 20 ° C).
%) The internal pressure of the battery when measured was measured.

【0066】・サイクル寿命 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 life A cycle test is conducted on the battery which has completed the initial activation, in which one cycle consists of charging at 0.5C for 2.4 hours (120%) and discharging at 0.5C with an end voltage of 1.0V. did. At this time, it was determined that the life had reached when the discharge capacity reached 80% of the initial value.

【0067】・硫黄量 本発明における硫黄量は、セパレータ試験片を酸素気流
中にて1400℃の高温で完全に燃焼させ、赤外線検出
器によりその濃度を測定し、硫黄を含む標準物質で作成
した検量線に従い硫黄量を測定した。具体的には、
(株)堀場製作所硫黄分析装置EMIA−120を用い
て測定を実施した。上記測定法の燃焼部分にかかわる基
本原理はフラスコ燃焼法と同等であり、酸素気流下で硫
黄を完全に燃焼させ、不織布内部の硫黄を含めた全硫黄
量を測定する手法である。フラスコ燃焼法は、基礎分析
化学講座,第11巻,日本分析化学会(共立出版),p
34〜43,1965年9月に記載されている。
Amount of sulfur The amount of sulfur in the present invention was prepared from a standard substance containing sulfur by completely burning a separator test piece at a high temperature of 1400 ° C. in an oxygen stream and measuring its concentration with an infrared detector. The sulfur content was measured according to a calibration curve. In particular,
The measurement was performed using a sulfur analyzer EMIA-120 manufactured by Horiba, Ltd. The basic principle of the burning part of the above measuring method is the same as the flask burning method, and is a method of completely burning sulfur in an oxygen stream and measuring the total amount of sulfur including sulfur in the nonwoven fabric. Flask combustion method, Basic analytical chemistry course, Volume 11, Japan Society for Analytical Chemistry (Kyoritsu Publishing), p.
34-43, September 1965.

【0068】[0068]

【実施例】以下に本発明の実施例を用いて具体的に説明
するが、本発明は決してこれら実施例のみに限定される
ものではない。
EXAMPLES The present invention will be specifically described below with reference to examples, but the present invention is by no means limited to these examples.

【0069】実施例1 引張強度が6cN/dtex、繊度2.0dtex、繊維長10m
mのポリプロピレン高強度繊維(融点166℃)20wt
%と繊度1.1dtex、繊維長8mmのポリプロピレン(融
点160℃)/低密度ポリエチレン(融点110℃)から
なる芯鞘複合繊維(低密度ポリエチレンの表面被覆率1
00%)45wt%に加え、略三角形状で繊度0.125
dtexのポリプロピレン極細繊維(融点160℃)を8本と
略三角形状で繊度0.125dtexの高密度ポリエチレン
成分(融点130℃)を8本発生可能なオレンジ型断面
を有する、繊度2dtex、繊維長12mmの分割型複合繊維
35wt%を混合分散させたスラリーを、傾斜ワイヤー型
長網方式により抄造して繊維ウェブを形成した。なお、
繊維を抄造するネットとスラリー流量を調整することに
より、繊維を一方向に配向させた。次いで、この繊維ウ
ェブを線経0.14mmのネット上に配置し、ノズル経
0.13mm、ピッチ0.6mmのノズルプレートから圧力
12.3MPaの水流を両面交互に2回づつ噴出して、
分割繊維の分割及び繊維を絡合させて絡合した多孔シー
トを製造した。次いで、この絡合した多孔シートを温度
124℃で乾燥すると同時に融着繊維の鞘成分を融着さ
せて、融着絡合した多孔シートを製造した。このように
して作製した多孔シートを60℃,18%の発煙硫酸に
1分間浸積処理し、さらに濃硫酸と希硫酸水溶液とイオ
ン交換水による洗浄の後、65℃で乾燥を行い繊維表面
および一部内部までスルホン酸基、スルホン酸エステル
基、カルボキシル基、カルボニル基、ヒドロキシル基な
どの親水性官能基形成させることにより親水化した。イ
オン交換量は、0.012meq/gであった。次いで、こ
の親水化した多孔シートを100℃に加熱した凸部の幅
が0.5mmであり、凸部面積が13%からなる金属製ギ
アロールと100℃に加熱したステンレス製フラットロ
ールにより加熱・加圧して重量60g/m2、見かけ厚
み160μm、凹部の深さは13μmであり、片面に凹
部を有する、具体的な凹凸の形成状態としては、図1右
下の形状の凹部が、図2右上のように均一に存在してい
る多孔シートを作製した。このようにして得たセパレー
タを実施例1のセパレータとする。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性能を表1に
示す。
Example 1 Tensile strength 6 cN / dtex, fineness 2.0 dtex, fiber length 10 m
m polypropylene high strength fiber (melting point 166 ℃) 20wt
%, Fineness 1.1 dtex, fiber length 8 mm polypropylene (melting point 160 ° C.) / Low density polyethylene (melting point 110 ° C.) core-sheath composite fiber (surface coverage of low density polyethylene 1
(00%) 45 wt%, with a substantially triangular shape and a fineness of 0.125
8 dtex polypropylene ultrafine fibers (melting point 160 ° C) and an approximately triangular shape and 8 high density polyethylene components (melting point 130 ° C) with a fineness of 0.125 dtex having an orange cross section, fineness 2 dtex, fiber length 12 mm The slurry obtained by mixing and dispersing 35 wt% of the splittable composite fiber of 3 was paper-made by the inclined wire type fourdrinier system to form a fiber web. In addition,
The fibers were oriented in one direction by adjusting the net for making the fibers and the flow rate of the slurry. Then, this fibrous web was placed on a net having a line length of 0.14 mm, and a water flow having a pressure of 12.3 MPa was jetted twice from both sides alternately from a nozzle plate having a nozzle line of 0.13 mm and a pitch of 0.6 mm,
The entangled porous sheet was manufactured by dividing the divided fibers and entangled the fibers. Next, the entangled porous sheet was dried at a temperature of 124 ° C. and, at the same time, the sheath component of the fusion fiber was fused to produce a fusion-entangled porous sheet. The porous sheet thus prepared was immersed in 18% fuming sulfuric acid at 60 ° C. for 1 minute, further washed with concentrated sulfuric acid, a dilute sulfuric acid aqueous solution and ion-exchanged water, and dried at 65 ° C. A part of the inside was made hydrophilic by forming a hydrophilic functional group such as a sulfonic acid group, a sulfonic acid ester group, a carboxyl group, a carbonyl group, and a hydroxyl group. The amount of ion exchange was 0.012 meq / g. Next, the hydrophilic porous sheet was heated to 100 ° C. and heated and heated by a metal gear roll having a width of the protrusion of 0.5 mm and a convex area of 13% and a stainless steel flat roll heated to 100 ° C. When pressed, the weight is 60 g / m 2 , the apparent thickness is 160 μm, the depth of the concave portion is 13 μm, and the specific concave and convex formation state having the concave portion on one side is as follows. A porous sheet that exists uniformly as described above was prepared. The separator thus obtained is referred to as the separator of Example 1. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0070】実施例2 引張強度が8cN/dtex、繊度1.5dtex、繊維長1
0mmのポリプロピレン製高強度繊維(融点165℃)3
0wt%と繊度1.1dtex、繊維長10mmのポリプ
ロピレン(融点160℃)/高密度ポリエチレン(融点12
5℃)からなる芯鞘複合繊維(高密度ポリエチレンの表
面被覆率75%)70wt%を混合分散させたスラリー
を傾斜ワイヤー型長網方式により抄造し、130℃の熱
風にさらすことで乾燥させると同時に軽く融着させた。
このようにして作製した多孔シートをフッ素ガス4vol
%、酸素ガス6vol%、二酸化硫黄ガス10vol%、窒素
ガス80vol%からなる混合ガス雰囲気下で、コロナ放
電を行うことによって、繊維表面および一部内部までス
ルホン酸基、スルホン酸エステル基、カルボキシル基、
カルボニル基、ヒドロキシル基、フッ素系官能基などの
親水性官能基形成させた。その後、希硫酸水溶液とイオ
ン交換水による洗浄の後、65℃で乾燥を行った。イオ
ン交換量は0.043meq/gであり、硫黄量は、350
0ppmであった。その後145℃に加熱した凸部の幅が
0.8mmであり凸部面積が10%からなる金属製ギアロ
ールと120℃に加熱したシリコン樹脂からなる弾力の
あるフラットロールの間に挟み込み両側から加熱・加圧
することによって、ポリエチレンによって融着された重
量50g/m2、見かけ厚み120μm、凹部の深さ4
8μmであり、片面に凹部を有し、凹部の裏側に凸部を
有する、具体的な凹凸の形成状態としては、図1右側上
から2つめに記載した形状の凹凸が、図2右上のように
均一に存在している多孔シートを作製した。このように
して実施例2のセパレータを作製した。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性能を表
1に示す。
Example 2 Tensile strength 8 cN / dtex, fineness 1.5 dtex, fiber length 1
0 mm polypropylene high strength fiber (melting point 165 ° C) 3
0 wt%, fineness 1.1 dtex, fiber length 10 mm polypropylene (melting point 160 ° C) / high density polyethylene (melting point 12
(5 ° C.) core-sheath composite fibers (75% surface coverage of high-density polyethylene) 70 wt% mixed and dispersed slurry is made into paper by the inclined wire type fourdrinier system and dried by exposing to hot air at 130 ° C. Lightly fused at the same time.
Fluorine gas 4 vol
%, Oxygen gas 6 vol%, sulfur dioxide gas 10 vol%, and nitrogen gas 80 vol% in a mixed gas atmosphere, by performing corona discharge, sulfonic acid group, sulfonic acid ester group, carboxyl group to the fiber surface and part of the inside ,
A hydrophilic functional group such as a carbonyl group, a hydroxyl group, and a fluorine-based functional group was formed. Then, after washing with a dilute sulfuric acid aqueous solution and ion-exchanged water, drying was performed at 65 ° C. The amount of ion exchange is 0.043 meq / g and the amount of sulfur is 350
It was 0 ppm. After that, it is sandwiched between a metal gear roll heated to 145 ° C with a width of 0.8 mm and a convex area of 10% and a resilient flat roll made of silicon resin heated to 120 ° C and heated from both sides. By pressurizing, the weight is 50 g / m 2 fused by polyethylene, the apparent thickness is 120 μm, and the depth of the recess is 4
8 μm, a concave portion is formed on one side, and a convex portion is formed on the back side of the concave portion. As a specific state of forming irregularities, the irregularity having the second shape from the upper right side of FIG. A porous sheet that was evenly present in was prepared. Thus, the separator of Example 2 was produced. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0071】実施例3 引張強度が12cN/dtex、繊度1.3dtex、繊維長
12mmの超高分子量ポリエチレン製高強度繊維(融点
150℃,商品名:東洋紡製ダイニーマ)25wt%と
繊度0.9dtex、繊維長10mmのポリプロピレン(融
点162℃)/高密度ポリエチレン(融点130℃)からな
る芯鞘複合繊維75wt%(高密度ポリエチレンの表面
被覆率55%)を混合分散させたスラリーを傾斜ワイヤ
ー型長網方式により抄造し、130℃の熱風にさらすこ
とで乾燥させると同時に軽く融着させた。次いでこの多
孔シートを予め窒素ガスによって飽和させたアクリル酸
20重量%、蒸留水76.7%、ベンゾフェノン0.2
重量%、硫酸第1鉄0.1重量%、ノニオン系界面活性
剤3.0重量%よりなる溶液中に10分間浸積したの
ち、取り出し、余分な液を除去した後、メタルハライド
水銀灯から180mW/cm2の照度で、365nm中心の紫外
線を多孔シートの両側から照射して、グラフト重合によ
る親水化処理を実施し(グラフト率10%)、水洗を繰
り返した後80℃で乾燥した。その後150℃に加熱し
た凸部の幅が1.2mmであり凸部面積が30%からなる
金属製ギアロールと100℃に加熱したステンレス製フ
ラットロールの間に挟み込み両側から加熱・加圧するこ
とによって、ポリエチレンによって融着された重量44
g/m2、見かけ厚み105μm、凹部の深さ45μm
であり、片面に凹部を有する、具体的な凹凸部の形状と
しては、図1右下の形状の凹部が、図2右上のように均
一に存在している多孔シートを作製した。なお、凹凸を
形成させていない箇所の厚みは110μmである。この
ようにして実施例3のセパレータを得た。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性能を
表1に示す。
Example 3 Tensile strength of 12 cN / dtex, fineness of 1.3 dtex, high-strength fiber made of ultra-high molecular weight polyethylene having a fiber length of 12 mm (melting point 150 ° C., trade name: Dyneema manufactured by Toyobo) 25 wt% and fineness 0.9 dtex, Gradient wire-type wire net with a slurry in which 75 wt% of core-sheath composite fibers composed of polypropylene (melting point 162 ° C) / high-density polyethylene (melting point 130 ° C) having a fiber length of 10 mm is mixed and dispersed (55% surface coverage of high-density polyethylene) Papermaking was performed by the method, and the paper was exposed to hot air at 130 ° C. to be dried and at the same time lightly fused. Next, this porous sheet was saturated with nitrogen gas in advance, 20% by weight of acrylic acid, 76.7% of distilled water, and 0.2 of benzophenone.
Wt%, ferrous sulfate 0.1 wt%, nonionic surfactant 3.0 wt% Immerse in a solution for 10 minutes, take out, remove excess liquid, and then remove 180 mW / Ultraviolet rays centered at 365 nm were irradiated from both sides of the porous sheet with an illuminance of cm2 to carry out hydrophilic treatment by graft polymerization (graft ratio 10%), and after repeated washing with water, drying was carried out at 80 ° C. After that, by sandwiching between a metal gear roll having a width of 1.2 mm and a convex area of 30% heated to 150 ° C. and a stainless flat roll heated to 100 ° C., and heating and pressurizing from both sides, Weight fused by polyethylene 44
g / m 2 , apparent thickness 105 μm, recess depth 45 μm
As a specific shape of the uneven portion having a concave portion on one surface, a porous sheet having a concave portion in the lower right portion of FIG. 1 uniformly present as in the upper right portion of FIG. 2 was produced. In addition, the thickness of the portion where the unevenness is not formed is 110 μm. Thus, the separator of Example 3 was obtained. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0072】実施例4 市販のポリプロピレン製多孔シート(日本高度紙工業S
LF50120,厚み120μm、平均繊度1dtex、重
量50g/m2)を96%の硫酸を用い130℃で2分
間処理した。さらに希硫酸水溶液とイオン交換水による
洗浄の後、70℃で乾燥を行い親水化した。イオン交換
量は、0.003meq/gであった。次いで130℃に加
熱した凸部の幅が2.0mm、凸部面積率20%のギヤロ
ールと110℃のシリコン樹脂製フラットロールによ
り、加熱・加圧して片面に凹部を有し、凹部の裏側に凸
部を有する、具体的な凹凸の形成状態としては、図1左
上の形状の凹凸が、図2右上のように均一に存在してい
る多孔シートを作製した。見かけ厚みは130μm、凹
部の深さは33μmである。これを実施例4のセパレー
タとした。セパレータの各種物性及び、このセパレータ
を使用した電池の性能を表1に示す。
Example 4 A commercially available polypropylene porous sheet (Nippon Koshigami S.
LF50120, thickness 120 μm, average fineness 1 dtex, weight 50 g / m 2 ) was treated with 96% sulfuric acid at 130 ° C. for 2 minutes. Further, after washing with a dilute sulfuric acid aqueous solution and ion-exchanged water, it was dried at 70 ° C. to make it hydrophilic. The amount of ion exchange was 0.003 meq / g. Next, the convex roll heated to 130 ° C has a width of 2.0 mm, the convex roll area ratio is 20%, and the flat roll made of silicon resin at 110 ° C is used to heat and press to have a concave face on one side. As a specific state of forming irregularities having a convex portion, a porous sheet was produced in which the irregularities in the shape at the upper left of FIG. 1 were uniformly present as at the upper right of FIG. The apparent thickness is 130 μm and the depth of the recess is 33 μm. This was used as the separator of Example 4. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0073】実施例5 微粉珪酸20重量%とジオクチルフタレート45重量%
を混合し、これに極限粘度3.8のポリエチレン樹脂2
0重量%と極限粘度11.2の超高分子量ポリエチレン
樹脂10%を添加し、再度混合した。該混合物をTダイ
スを取り付けた二軸押出機を用いたフィルム製造装置
で、160℃で溶融押出しし、厚さ130μmの平膜状
に成形した。この膜を塩化メチレン中に15分間浸積
し、ジオクチルフタレートを抽出したのち乾燥し、さら
に80℃の5mol/lの水酸化カリウム水溶液中に1時間
浸積し、微粉珪酸の抽出した。この膜を再び2軸延伸機
を用いて延伸することにより厚み85μmのポリエチレ
ン製多孔フィルムを得た。これを常温で濃度30%の三
酸化硫黄ガスに1分間さらした後、濃硫酸、希硫酸、お
よび純水で洗浄し、さらに75%で乾燥することで親水
化したフィルムを得た。次いで100℃に加熱した凸部
の幅0.25mmで連続的な溝を有する凸部面積40%の
ギアロールと100℃のステンレス製フラットロールを
用いて加圧成形して、片面のみに凹部の深さが17μm
である連続的な溝状の凹部を作製した(凹部形成後の具
体的な状態としては、図1中央下の形状の溝が、図2左
上のように均一に存在している)。こうして表面に凹凸
を持つ実施例5の多孔フィルム状のセパレータを作製し
た。セパレータの各種物性及びこのセパレータを使用し
た電池の性能を表1に示す。
Example 5 20% by weight of finely divided silicic acid and 45% by weight of dioctyl phthalate
Polyethylene resin 2 with an intrinsic viscosity of 3.8
0% by weight and 10% of ultrahigh molecular weight polyethylene resin having an intrinsic viscosity of 11.2 were added and mixed again. The mixture was melt-extruded at 160 ° C. in a film manufacturing apparatus using a twin-screw extruder equipped with a T-die to form a flat film having a thickness of 130 μm. This membrane was immersed in methylene chloride for 15 minutes to extract dioctyl phthalate, dried and further immersed in a 5 mol / l potassium hydroxide aqueous solution at 80 ° C. for 1 hour to extract fine silicic acid. This membrane was stretched again using a biaxial stretching machine to obtain a polyethylene porous film having a thickness of 85 μm. This was exposed to sulfur trioxide gas having a concentration of 30% at room temperature for 1 minute, washed with concentrated sulfuric acid, diluted sulfuric acid, and pure water, and dried at 75% to obtain a hydrophilized film. Then, using a gear roll with a convex area of 40% and continuous grooves with a convex width of 0.25 mm heated to 100 ° C and a flat roll made of stainless steel at 100 ° C, pressure molding is performed, and the depth of the concave portion is formed on only one side. 17 μm
A continuous groove-shaped recess was prepared (as a specific state after the formation of the recess, the groove having the shape in the lower center of FIG. 1 is uniformly present as shown in the upper left of FIG. 2). Thus, the porous film-shaped separator of Example 5 having irregularities on the surface was produced. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0074】[0074]

【比較例】以下に本発明の比較例を示す。本発明の範囲
に含まれない方法によると、本文中に記載するような優
れた特性を引き出すことは出来ない。
Comparative Example A comparative example of the present invention will be shown below. According to the method which is not included in the scope of the present invention, it is impossible to bring out the excellent characteristics as described in the text.

【0075】比較例1 実施例1において、ギヤロールとステンレス製フラット
ロールにより凹凸の形成を先に実施した後、発煙硫酸処
理および洗浄乾燥処理を施すことにより比較例1のセパ
レータを作製した。凹凸の形成状態は実施例1よりも明
瞭であり、電池に組み込んだものは内圧上昇を効果的に
抑制可能であった。しかしながら、電池の放電容量比が
幾分悪く、かつサイクル寿命も短くなった。凹凸形成後
に発煙硫酸処理を実施したために、発煙硫酸処理時の発
煙硫酸保持性の違いや、凹凸部と凹凸を形成させていな
い場所の物性の違いにより、セパレータの親水性に斑が
あり、電解液が一様に分布しないために電池性能を低下
させたと考えている。実際、電池をばらしてみてセパレ
ータを観察すると、凹凸を形成させた部分に電解液が集
中していた。セパレータと電極が接している部分は、凹
凸を形成させていない部分、つまり電解液の無い部分で
あることと併せて考えると、放電容量比およびサイクル
寿命の低下は、セパレータと電極の接点で電解液が枯渇
するためだと考えられる。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性能を表1に示す。
Comparative Example 1 In Example 1, the unevenness was first formed by the gear roll and the flat roll made of stainless steel, and then the fuming sulfuric acid treatment and the washing / drying treatment were performed to produce the separator of Comparative Example 1. The formation state of the unevenness was clearer than that of Example 1, and the one incorporated in the battery was able to effectively suppress the increase in internal pressure. However, the discharge capacity ratio of the battery was somewhat poor and the cycle life was shortened. Since the fuming sulfuric acid treatment was carried out after the unevenness was formed, the hydrophilicity of the separator was uneven due to the difference in the fuming sulfuric acid retention during the fuming sulfuric acid treatment and the difference in the physical properties of the uneven portion and the place where the unevenness was not formed. It is believed that the battery performance was degraded because the liquid was not distributed uniformly. In fact, when disassembling the battery and observing the separator, the electrolytic solution was concentrated on the portion where the unevenness was formed. Considering that the part where the separator and the electrode are in contact is the part where no concavo-convex is formed, that is, the part where there is no electrolytic solution, the decrease in discharge capacity ratio and cycle life is due to the electrolytic contact at the contact between the separator and the electrode. This is probably because the liquid is exhausted. Various physical properties of the separator,
Table 1 shows the performance of the battery using this separator.

【0076】比較例2 実施例3において、凹凸部を形成させた後、グラフト処
理および洗浄乾燥処理を行うことにより比較例2のセパ
レータを作製した。実施例3に比べて凹凸がくっきりと
形成できており、内圧上昇を効果的に抑制可能であった
が、放電容量比が幾分悪く、かつサイクル寿命が短かっ
た。比較例1と同様にセパレータの親水性に斑があり、
電解液が一様に分布しないためだと考えられる。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
性能を表1に示す。
Comparative Example 2 The separator of Comparative Example 2 was produced by forming the uneven portion in Example 3 and then performing grafting and washing / drying. As compared with Example 3, the unevenness was formed more clearly and the rise in internal pressure could be effectively suppressed, but the discharge capacity ratio was somewhat poor and the cycle life was short. Similar to Comparative Example 1, the separator has uneven hydrophilicity,
It is thought that this is because the electrolyte solution is not uniformly distributed. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0077】比較例3 実施例5において、凹凸部を形成させた後、親水化処理
を施すことにより比較例3のセパレータを作製した。実
施例5に比べて凹凸がくっきりと形成できており、内圧
上昇を効果的に抑制可能であったが、放電容量比が幾分
悪く、かつサイクル寿命が短かった。比較例1および2
と同様にセパレータの親水性に斑があり、電解液が一様
に分布しないためだと考えられる。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性能を表1に
示す。
Comparative Example 3 The separator of Comparative Example 3 was produced by forming the uneven portion in Example 5 and then subjecting it to hydrophilic treatment. As compared with Example 5, the unevenness was formed more clearly and the rise in internal pressure could be effectively suppressed, but the discharge capacity ratio was somewhat poor and the cycle life was short. Comparative Examples 1 and 2
It is considered that this is because the hydrophilicity of the separator has unevenness and the electrolytic solution is not uniformly distributed in the same manner as in. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0078】比較例4 市販のポリプロピレン製多孔シート(日本高度紙工業S
LF50120,厚み120μm、平均繊度1dtex、重
量50g/m2)を96%の硫酸を用い130℃で2分
間処理した。さらに希硫酸水溶液とイオン交換水による
洗浄の後、70℃で乾燥を行い親水化した。イオン交換
量は、0.003meq/gであった。次いで160℃に加
熱した凸部の幅が0.8mm、凸部面積率53%のギヤロ
ールと150℃のステンレス製フラットロールにより、
加熱・加圧して片面に凹部を有する、具体的な凹凸の形
成状態としては、図1右下の形状の凹部が、図2右上の
ように均一に存在している多孔シートを作製した。見か
け厚みは115μm、凹部の深さは64μmである。こ
れを比較例4のセパレータとした。セパレータの強度は
弱く、電池作製時に短絡した。凹部に特異的に薄く強度
の弱い箇所があるためだと考えられる。また、評価可能
であった電池は、内圧上昇の抑制は可能であったが放電
容量比およびサイクル寿命は悪かった。セパレータと電
極の接触面積が小さいために、内部抵抗が大きくなった
ものと考えられる。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性能を表1に示す。
Comparative Example 4 Commercially available polypropylene porous sheet (Nippon Koshigami S.
LF50120, thickness 120 μm, average fineness 1 dtex, weight 50 g / m 2 ) was treated with 96% sulfuric acid at 130 ° C. for 2 minutes. Further, after washing with a dilute sulfuric acid aqueous solution and ion-exchanged water, it was dried at 70 ° C. to make it hydrophilic. The amount of ion exchange was 0.003 meq / g. Then, the width of the convex portion heated to 160 ° C. is 0.8 mm, the area ratio of the convex portion is 53%, and the stainless steel flat roll of 150 ° C.
As a specific state of forming irregularities having a concave portion on one surface by heating and pressurizing, a porous sheet having a concave portion in the lower right portion of FIG. 1 uniformly present as in the upper right portion of FIG. 2 was produced. The apparent thickness is 115 μm and the depth of the recess is 64 μm. This was used as the separator of Comparative Example 4. The strength of the separator was weak and short-circuited during battery production. It is considered that this is because the concave portion has a thin and weak portion specifically. The batteries that could be evaluated were able to suppress the rise in internal pressure, but the discharge capacity ratio and cycle life were poor. It is considered that the internal resistance was increased because the contact area between the separator and the electrode was small. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0079】比較例5 市販のポリプロピレン製多孔シート(日本高度紙工業S
LF50120,厚み120μm、平均繊度1dtex、重
量50g/m2)を96%の硫酸を用い130℃で2分
間処理した。さらに希硫酸水溶液とイオン交換水による
洗浄の後、70℃で乾燥を行い親水化した。イオン交換
量は、0.003meq/gであった。次いで90℃に加熱
した凸部の幅が2.0mm、凸部面積率2%のギヤロール
と90℃のステンレス製フラットロールにより、加熱・
加圧して片面に凹部を有し、凹部の裏側に凸部を有す
る、具体的な凹凸の形成状態としては、図1左下の形状
の凹凸が、図2右上のように均一に存在している多孔シ
ートを作製した。見かけ厚みは120μm、凹部の深さ
は約4μmである。これを比較5のセパレータとした。
セパレータを組み込んだ電池は内圧が上昇し、安全弁が
作動した。またサイクル寿命の短いものであった。凹凸
の形成が不十分であるため、過充電時に発生した酸素ガ
スを負極表面に蓄積することができないために、負極に
よるガス吸収が満足する速度で行われず、電池内圧が上
昇したと考えられる。また、酸素ガスが電池中に溜まる
とセパレータから電解液が押し出されドライアウトする
ために、電池寿命が短くなったと考えられる。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性
能を表1に示す。
Comparative Example 5 Commercially available polypropylene porous sheet (Nippon Koshigami S.
LF50120, thickness 120 μm, average fineness 1 dtex, weight 50 g / m 2 ) was treated with 96% sulfuric acid at 130 ° C. for 2 minutes. Further, after washing with a dilute sulfuric acid aqueous solution and ion-exchanged water, it was dried at 70 ° C. to make it hydrophilic. The amount of ion exchange was 0.003 meq / g. Then, the width of the convex portion heated to 90 ° C. is 2.0 mm, and heating is performed using a gear roll having a convex portion area ratio of 2% and a stainless steel flat roll at 90 ° C.
As a concrete state of forming irregularities in which a concave portion is formed on one surface by pressing and a convex portion is formed on the back side of the concave portion, the irregularities having the shape in the lower left of FIG. 1 are uniformly present as in the upper right of FIG. A porous sheet was prepared. The apparent thickness is 120 μm and the depth of the recess is about 4 μm. This was used as a separator of Comparative 5.
The internal pressure of the battery incorporating the separator increased, and the safety valve was activated. It also had a short cycle life. It is considered that the oxygen gas generated during overcharging could not be accumulated on the surface of the negative electrode due to insufficient formation of the unevenness, so that gas absorption by the negative electrode was not performed at a satisfactory rate and the internal pressure of the battery increased. Further, it is considered that the battery life is shortened because the electrolyte solution is pushed out from the separator and dried out when oxygen gas is accumulated in the battery. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0080】比較例6 実施例1のセパレータにおいて、凹凸を形成させた面を
正極側に対向するようにして電池を作製した。作製した
電池は内圧が上昇しやすく安全弁が作動した。またサイ
クル寿命の短いものであった。過充電時に発生した酸素
ガスを負極表面に蓄積することができないために、負極
によるガス吸収が満足する速度で行われず、電池内圧が
上昇したと考えられる。また、酸素ガスが電池中に溜ま
るとセパレータから電解液が押し出されドライアウトす
るために、電池寿命が短くなったと考えられる。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
性能を表1に示す。
Comparative Example 6 A battery was produced with the surface of the separator of Example 1 having the irregularities facing the positive electrode side. In the manufactured battery, the internal pressure was likely to rise and the safety valve actuated. It also had a short cycle life. It is considered that, because the oxygen gas generated during overcharge could not be accumulated on the surface of the negative electrode, gas absorption by the negative electrode was not performed at a satisfactory rate, and the internal pressure of the battery increased. Further, it is considered that the battery life is shortened because the electrolyte solution is pushed out from the separator and dried out when oxygen gas is accumulated in the battery. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0081】比較例7 実施例2において、ポリプロピレン製高強度繊維を全く
使用せずに、ポリプロピレン/高密度ポリエチレンから
なる芯鞘複合繊維を100%使用して比較例7のセパレ
ータを作製した。原料となる繊維を変えた以外は、全て
実施例2と同じ方法で作製した。作製したセパレータは
強度が弱く短絡率の高いものであった。実施例4のよう
なスパンボンド法により作製したセパレータにおいて
は、高強度繊維を含有させなくても良好な強度特性を有
していたが、本質的に不織布強度の弱い湿式法により作
製するセパレータには、高強度繊維を含有させる必要の
あることが分かる。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性能を表1に示す。
Comparative Example 7 The separator of Comparative Example 7 was prepared in the same manner as in Example 2 except that 100% of the core / sheath composite fiber made of polypropylene / high-density polyethylene was used without using the polypropylene high-strength fiber. All were prepared by the same method as in Example 2 except that the raw material fiber was changed. The produced separator had low strength and a high short circuit rate. The separator produced by the spunbonding method as in Example 4 had good strength characteristics without the inclusion of high-strength fibers. Indicates that it is necessary to include high strength fibers. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0082】比較例8 実施例5において、原料として極限粘度が3.8からな
るポリエチレン樹脂を100%使用することにより比較
例8のセパレータを作製した。原料となる樹脂以外は、
全て実施例5と同じ方法で作製した。作製したセパレー
タは強度が弱く、短絡率の高いものであった。比較例7
と同様に、本質的に強度の弱い多孔フィルムからなるセ
パレータには、極限粘度の高い樹脂を含有させる必要の
あることが分かる。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性能を表1に示す。
Comparative Example 8 In Example 5, a separator of Comparative Example 8 was prepared by using 100% of a polyethylene resin having an intrinsic viscosity of 3.8 as a raw material. Other than the raw material resin,
All were manufactured by the same method as in Example 5. The produced separator had low strength and a high short circuit rate. Comparative Example 7
Similarly, it can be seen that a separator made of a porous film which is essentially weak in strength needs to contain a resin having a high intrinsic viscosity. Table 1 shows various physical properties of the separator and performance of the battery using the separator.

【0083】[0083]

【表1】 [Table 1]

【0084】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-mentioned examples and has the above-mentioned meaning. It is also possible to carry out with appropriate modifications within a compatible range, and all of them are included in the technical scope of the present invention.

【0085】[0085]

【発明の効果】以上のように本発明の製造方法によって
作製した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を有する。また同時に、内圧上昇を
抑制可能なため、ガスがセパレータ中の電解液を押しの
けて負極の有効面積が減少するのを防ぐことが可能とな
り、放電特性、とくに高率での放電特性を向上できる。
さらには、セパレータが電解液を長期に渡って保持する
ことが可能となるため、サイクル寿命も向上できる。
As described above, the battery separator manufactured by the manufacturing method of the present invention can form a minute space between itself and the surface of the negative electrode, and this space is generated in the positive electrode and passes through the separator. Oxygen gas accumulates,
The oxygen gas absorption reaction on the surface of the negative electrode proceeds smoothly, and it is possible to effectively suppress the rise in the battery internal pressure during overcharge. Therefore, the alkaline battery using this separator has excellent safety. At the same time, since it is possible to suppress an increase in internal pressure, it is possible to prevent the gas from pushing away the electrolytic solution in the separator and reducing the effective area of the negative electrode, and it is possible to improve the discharge characteristics, especially at a high rate.
Furthermore, since the separator can hold the electrolytic solution for a long time, the cycle life can be improved.

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

【図1】凹凸の断面形状の例FIG. 1 Example of uneven cross-sectional shape

【図2】凹凸部分を上から見た例(連続の場合)[Fig.2] Example of concavo-convex part viewed from above (continuous case)

【図3】凹凸部分を上から見た例(非連続の場合)[Fig. 3] Example of seeing uneven parts from above (non-continuous case)

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 FI テーマコート゛(参考) // C08L 101:00 C08L 101:00 (72)発明者 滝本 直彦 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) 4F074 AA16 AA17 AA18 AA20 AA24 CA01 CB01 CB31 CB91 CD01 CD11 CD14 DA03 DA08 DA10 DA23 DA49 5H021 CC01 CC09 EE02 EE04 EE16 EE18 HH00 HH03 HH04 HH06 HH07 5H028 AA01 AA05 FF02 HH01 ─────────────────────────────────────────────────── ─── Continuation of front page (51) Int.Cl. 7 Identification code FI theme code (reference) // C08L 101: 00 C08L 101: 00 (72) Inventor Naohiko Takimoto 2-1-1 Katata, Otsu City, Shiga Prefecture No. Toyobo Co., Ltd. Research Institute F-term (reference) 4F074 AA16 AA17 AA18 AA20 AA24 CA01 CB01 CB31 CB91 CD01 CD11 CD14 DA03 DA08 DA10 DA23 DA49 5H021 CC01 CC09 EE02 EE04 EE16 EE18 HH00 HH03 HH04 H01 A02 H01 A02

Claims (7)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】熱可塑性樹脂からなる多孔シートに親水化
処理を施した後、該多孔シートの少なくとも一方の面に
凹凸を形成させたことを特徴とするアルカリ電池用セパ
レータ。
1. A separator for an alkaline battery, wherein a porous sheet made of a thermoplastic resin is subjected to a hydrophilizing treatment, and then irregularities are formed on at least one surface of the porous sheet.
【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%以下であり、かつ、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に記載のアルカリ電池用セ
パレータ。
2. The depth of the recess is 5% or more and 50% or less of the apparent thickness of the separator, and the area of the recess is 5% or more and 50% or less with respect to the total area of the separator. The alkaline battery separator according to claim 1.
【請求項3】熱可塑性樹脂がポリオレフィン系樹脂であ
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 alkaline battery separator according to claim 1, wherein the thermoplastic resin is a polyolefin resin.
【請求項4】セパレータの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たア
ルカリ電池。
4. The alkaline battery using the separator for an alkaline battery according to claim 1, wherein the uneven surface of the separator faces at least the negative electrode.
【請求項5】引張強度3cN/dtex以上の高強度ポリオ
レフィン系合成繊維を含有することを特徴とする請求項
1乃至4のいずれかに記載のアルカリ電池用セパレー
タ。
5. The alkaline battery separator according to claim 1, further comprising a high-strength polyolefin-based synthetic fiber having a tensile strength of 3 cN / dtex or more.
【請求項6】極限粘度が6以上である超高分子量ポリオ
レフィン系合成樹脂を含有することを特徴とする請求項
1乃至5のいずれかに記載のアルカリ電池用セパレー
タ。
6. The alkaline battery separator according to claim 1, further comprising an ultrahigh molecular weight polyolefin synthetic resin having an intrinsic viscosity of 6 or more.
【請求項7】親水化処理がスルホン化処理もしくはグラ
フト処理のいずれかの処理を少なくとも実施したことを
特徴とする請求項1乃至6のいずれかに記載のアルカリ
電池用セパレータの製造方法。
7. The method for producing an alkaline battery separator according to claim 1, wherein the hydrophilization treatment is at least one of a sulfonation treatment and a graft treatment.
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
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JP2020068094A (en) * 2018-10-23 2020-04-30 旭化成株式会社 Separator with minute pattern, wound body and nonaqueous electrolyte battery
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JP7215873B2 (en) 2018-10-23 2023-01-31 旭化成株式会社 Separator having fine pattern, wound body and non-aqueous electrolyte battery

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