JP2005050763A

JP2005050763A - アルカリ蓄電池

Info

Publication number: JP2005050763A
Application number: JP2003284153A
Authority: JP
Inventors: Seiya Nakai; 晴也中井; Yoichiro Tsuji; 庸一郎辻; Kota Asano; 剛太浅野; Toshihiro Shigematsu; 俊広重松
Original assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd; Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Current assignee: Mitsubishi Paper Mills Ltd; Panasonic Holdings Corp
Priority date: 2003-07-31
Filing date: 2003-07-31
Publication date: 2005-02-24

Abstract

【課題】寿命特性および／または高率放電特性に優れるアルカリ蓄電池を提供する。
【解決手段】正極板１２と、負極板１３と、正極板１２と負極板１３との間に配置されたセパレータ１４とを備える。セパレータ１４は、その構成繊維の７０重量％以上が特定のポリアミド繊維であり、このポリアミド繊維は、ジアミン成分とジカルボン酸成分とを重合することによって得られたポリアミドからなり、ジアミン成分が１，９−ノナンジアミンおよび２−メチル−１，８−オクタンジアミンを含み、ジカルボン酸成分がテレフタル酸を含む。
【選択図】図１

Description

本発明は、アルカリ蓄電池に関する。

アルカリ蓄電池は、繰り返し充放電可能な電池としてポータブル機器用電源に幅広く使用されてきた。市場では、特に高容量で、安価な二次電池が要望されている。このため、ニッケル−水素蓄電池やニッケル−カドミウム蓄電池などに代表されるアルカリ蓄電池のコストダウンと市場での信頼性向上が強く要望されている。また、近年では、電気自動車の電源など、高出力を必要とする電源に用いるためのアルカリ蓄電池が求められている。

このようなアルカリ蓄電池に用いられているセパレータとしては、高度な電解液の保液性を有しながらも、優れた耐酸化劣化性をも有するセパレータとして、半芳香族系ポリアミド繊維が知られている（例えば特許文献１参照）。
特開２００２−１５１０４１号公報

しかしながら、現在、アルカリ蓄電池の高容量化がさらに求められており、それに対応するセパレータの開発が必要となっている。高容量化に対応するためには、セパレータを薄くしたときの緻密性や強度を維持し、高い保液性および耐アルカリ性を実現することが必要である。

このような状況に鑑み、本発明は、寿命特性および／または高率放電特性に優れるアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。

上記目的を達成するために、本発明のアルカリ蓄電池は、正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータとを備えるアルカリ蓄電池であって、前記セパレータは、その構成繊維の７０重量％以上が特定のポリアミド繊維であり、前記ポリアミド繊維は、ジアミン成分とジカルボン酸成分とを重合することによって得られたポリアミドからなり、前記ポリアミド繊維は、ジアミン成分とジカルボン酸成分とを重合することによって得られたポリアミドからなり、前記ジアミン成分が１，９−ノナンジアミンを含み、前記ジカルボン酸成分がテレフタル酸を含むことを特徴とする。

上記アルカリ蓄電池では、前記ジアミン成分が２−メチル−１，８−オクタンジアミンをさらに含んでもよい。

上記アルカリ蓄電池では、前記正極板は、芯材と前記芯材上に形成された活物質層とを含み、前記活物質層は、活物質粉末と、ガラス転移温度が２０℃以下であるゴム系バインダとを含んでもよい。

上記アルカリ蓄電池では、前記正極板は、芯材と前記芯材上に形成された活物質層とを含み、前記芯材は、Ｎｉメッキを施したＦｅ箔またはＮｉ箔のいずれかの箔の表面に、Ｎｉの溶射によって、またはＮｉペーストを塗布したのちに８００℃以上の温度で熱処理することによって表面を粗面化した芯材であってもよい。

上記アルカリ蓄電池では、前記ポリアミド繊維のうち繊維径が５μｍ以下であるものが前記ポリアミド繊維に占める割合が５重量％〜５０重量％の範囲であり、前記ポリアミド繊維のうち繊維径が５μｍより大きく１５μｍ以下であるものが前記ポリアミド繊維に占める割合が５０重量％〜９５重量％の範囲であってもよい。

上記アルカリ蓄電池では、前記セパレータは、前記ポリアミドよりも融点が低い材料からなる繊維Ｌを５重量％以上の割合で含んでもよい。この場合、前記繊維Ｌがエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる繊維であってもよい。

上記アルカリ蓄電池では、前記セパレータが親水化処理された繊維を含んでもよい。

上記アルカリ蓄電池では、前記セパレータは、比重が１．３以上で温度が９０℃のＫＯＨ水溶液に１ヶ月間浸漬したときの重量変化率が５％以下であってもよい。

上記アルカリ蓄電池では、前記セパレータの目付重量が２５ｇ／ｍ²〜５５ｇ／ｍ²の範囲であり、前記セパレータの厚さが４０μｍ〜１２０μｍの範囲であってもよい。

以上説明したように、本発明によれば、寿命特性および／または高率放電特性を向上できる。

発明の実施するための最良の形態

以下、本発明の実施の形態について説明する。

（実施形態１）
実施形態１では、本発明の電池で用いられるセパレータについて説明する。実施形態１のセパレータは、セパレータを構成する繊維の７０重量％以上（好ましくは８０重量％以上）が特定のポリアミド繊維（以下、ポリアミド繊維Ａという場合がある）である。なお、セパレータは、３０重量％以下の含有率で、ポリアミド繊維Ａ以外のポリアミド繊維を含んでもよい。

ポリアミド繊維Ａは、ジカルボン酸成分とジアミン成分とを重合することによって得られたポリアミドからなる。

ジカルボン酸成分として芳香族ジカルボン酸成分を用いる場合には、セパレータの耐熱性、耐薬品性の点でテレフタル酸が最も好ましく、イソフタル酸、２，６−ナフタレンジカルボン酸、２，７−ナフタレンジカルボン酸、１，４−ナフタレンジカルボン酸、１，４−フェニレンジオキシジ酢酸、１，３−フェニレンジオキシジ酢酸、ジフェン酸、ジ安息香酸、４，４'−オキシジ安息香酸、ジフェニルメタン−４，４'−ジカルボン酸、ジフェニルスルホン−４，４'−ジカルボン酸、４，４'−ビフェニルジカルボン酸などの芳香族ジカルボン酸を１種類以上併用してもよい。

ジカルボン酸成分に占める芳香族ジカルボン酸の含有率は、６０モル％以上であり、７５モル％以上であることが好ましい。芳香族ジカルボン酸の含有率が６０モル％未満の場合には、得られる繊維の耐アルカリ性、耐酸化性、強度などの物性が低下する場合がある。

上記芳香族ジカルボン酸以外のジカルボン酸としては、マロン酸、ジメチルマロン酸、コハク酸、３，３−ジエチルコハク酸、グルタル酸、２，２−ジメチルグルタル酸、アジピン酸、２−メチルアジピン酸、トリメチルアジピン酸、ピメリン酸、アゼライン酸、セバシン酸、スベリン酸などの脂肪族ジカルボン酸；１，３−シクロペンタンジカルボン酸、１，４−シクロヘキサンジカルボン酸等の脂環式ジカルボン酸を用いることができ、これらの酸の１種類または２種類以上を用いてもよい。

なかでも不織布の強度、耐薬品性、耐熱性等の点でジカルボン酸成分が１００％の芳香族ジカルボン酸を用いることが好ましい。

さらにトリメトリット酸、トリメシン酸、ピロメリット酸等の多価カルボン酸を、繊維化・不織布化が容易な範囲内で含有させてもよい。

また、脂肪族アルキレンジアミンとしては、１，６−ヘキサンジアミン、１，８−オクタンジアミン、１，９−ノナンジアミン、１，１０−デカンジアミン、１，１１−ウンデカンジアミン、１，１２−ドデカンジアミン、２−メチル−１，５−ペンタンジアミン、３−メチル−１，５−ペンタンジアミン、２，２，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、２，４，４−トリメチル−１，６−ヘキサンジアミン、２−メチル−１，８−オクタンジアミン、５−メチル−１，９−ノナンジアミンなどの直鎖または側鎖を有する脂肪族ジアミンなどを用いることができる。

ジアミン成分に占める上記脂肪族アルキレンジアミンの含有率は、６０モル％以上であり、７５モル％以上、特に９０モル％以上であることが、耐熱性の点で好ましい。脂肪族ジアミン成分の含有率が６０モル％未満の場合には、得られる繊維の耐酸化性や強度などが低下する場合がある。

なかでも、耐熱性、耐加水分解性、耐薬品性の点で１，９−ノナンジアミン、または、１，９−ノナンジアミンと２−メチル−１，８−オクタンジアミンとの併用が好ましい。そして、ジアミン成分の６０〜１００モル％が１，９−ノナンジアミンおよび２−メチル−１，８−オクタンジアミンからなり、且つ、１，９−ノナンジアミンと２−メチル−１，８−オクタンジアミンのモル比が４０：６０〜９９：１であることが好ましく、７０：３０〜９５：５であることがさらに好ましい。

ポリアミド繊維のポリアミドを製造する方法は、特に制限されず、結晶性ポリアミドを製造する方法として知られている任意の製造方法を用いることができる。例えば、酸クロライドとジアミンとを原料とする溶液重合法、あるいは界面重合法、ジカルボン酸とジアミンとを原料とする溶融重合法、固相重合法、溶融押出機重合法などの方法によって製造できる。

ポリアミド繊維Ａの一例では、ジアミン成分として、１，９−ノナンジアミン、または、１，９−ノナンジアミンと２−メチル−１，８−オクタンジアミンを用い、ジカルボン酸成分として、テレフタル酸を用いる。この場合、ジアミン成分とジカルボン酸成分とは、ほぼ同じモル数となるように重合される。ジアミン成分のうち、１，９−ノナンジアミンの割合は、たとえば６０モル％〜１００モル％である。

ポリアミド繊維Ａは、耐熱性が高い（たとえば２９０℃）。また、アミド基は通常アルカリ水溶液中で加水分解を起こすが、このポリアミド繊維Ａではアミド基に隣接してベンゼン環が配置されており、立体障害によってアミド基の加水分解が抑制される。そのため、ポリアミド繊維Ａは、アルカリ蓄電池の電解液（通常ｐＨ１３以上）の中でも安定である。したがって、ポリアミド繊維Ａを用いることによって、比重が１．３で温度が９０℃のＫＯＨ水溶液に１ヶ月間浸漬したときの重量変化率が５％以下であるセパレータを実現できる。

このように、ポリアミド繊維Ａを用いることによって、長期信頼性が高い電池を構成できるセパレータが得られる。また、このポリアミド繊維Ａは、ポリプロピレン（ＰＰ）やポリエチレン（ＰＥ）などのポリオレフィン系繊維に比べて親水性が高いため、ポリアミド繊維Ａの含有率を高くすることによって、電池の放電特性を向上させることができる。さらに、ポリアミド繊維Ａは、ＰＰやＰＥなどのポリオレフィン系繊維に比べて保液性が高いため、ポリアミド繊維Ａの含有率を高くすることによって、セパレータ中の電解液が不足することによる寿命の低下やデンドライトの発生を防止できる。

セパレータに含まれるポリアミド繊維Ａの平均繊維径は、たとえば１μｍ〜１５μｍの範囲である。セパレータは、繊維径の設定値が異なる２種類以上のポリアミド繊維Ａを含んでもよい。たとえば、セパレータ中のポリアミド繊維Ａについて、繊維径を１μｍ〜１５μｍの範囲から２種類選択し、繊維径が５μｍ以下であるものの割合をポリアミド繊維Ａ全体の５重量％〜５０重量％（好ましくは、１５重量％〜２５重量％）とし、繊維径が５μｍより大きく１５μｍ以下であるものの割合を５０重量％〜９５重量％（好ましくは７５重量％〜８５重量％）としてもよい。このように、繊維径が異なるポリアミド繊維Ａを混ぜることによって、水銀ポロシメータで測定したセパレータの細孔径を小さくすることができる。すなわち、繊維径が異なるポリアミド繊維Ａを混ぜることによって、セパレータの耐絶縁性を向上させることができ、従来よりも、セパレータの目付重量および厚さを低減することが可能である。

実施形態１のセパレータの構成繊維は、ポリアミド繊維Ａの材料であるポリアミドよりも融点が低い材料（好ましくは、６０℃以上融点が低い材料）からなる繊維（接着繊維）を５重量％以上３０重量％以下（好ましくは、１０重量％〜２０重量％）の割合で含んでもよい。接着繊維を１０重量％以上含むことによって、セパレータの緻密性を向上させることができる。また、接着繊維の量を３０％以下とすることによって、十分な保液性を確保できる。低融点の繊維としては、たとえば、ポリアミド繊維Ａの材料であるポリアミドよりも融点が低いポリアミドからなるポリアミド系繊維や、ポリアミド繊維Ａの材料であるポリアミドよりも融点が低いポリオレフィンを主体とするポリオレフィン系繊維、またはこれらの混合繊維を用いることができる。より具体的には、エチレン−ビニルアルコール共重合体（ＥｖＯＨ）からなるエバール繊維を用いることができる。

また、実施形態１のセパレータは、親水化処理された繊維を５重量％以上の含有率で含んでもよい。親水化処理としては、スルホン化処理、コロナ放電加工、フッ素処理加工などが挙げられる。これらの親水化処理は、公知の方法で行うことができる。より具体的には、親水化処理された繊維として、スルホン化処理されたポリオレフィン繊維（ＰＰやＰＥ）を用いることができる。

実施形態１のセパレータの目付重量は、たとえば２５ｇ／ｍ²〜７０ｇ／ｍ²（好ましくは２５ｇ／ｍ²〜５５ｇ／ｍ²）の範囲とすることができる。また、実施形態１のセパレータの厚さは、たとえば４０μｍ〜２００μｍ（好ましくは４０μｍ〜１２０μｍ）の範囲とすることができる。

以上説明したように、実施形態１のセパレータによれば、目付重量が小さいセパレータでも、長期信頼性が高いアルカリ蓄電池を構成できる。このため、実施形態１のセパレータは、高容量のアルカリ蓄電池用のセパレータとして好適である。この実施形態１のセパレータは、実施形態２で説明する方法によって製造できる。

（実施形態２）
実施形態２では、実施形態１のセパレータを製造するための方法について説明する。

この製造方法は、ポリアミド繊維Ａを含む原料繊維を湿式抄造法で抄造することによって不織布を形成する工程（工程（ｉ））を含む。原料繊維には、工程（ｉ）で形成される不織布が、実施形態１で説明した構成繊維が用いられる。また、原料繊維中の繊維の混合比率は、工程（ｉ）によって形成される不織布を構成する繊維の混合比率が、実施形態１で説明した構成繊維の混合比率になるように調整される。また、工程（ｉ）で形成される不織布の目付重量は、たとえば２５ｇ／ｍ²〜７０ｇ／ｍ²（好ましくは２５ｇ／ｍ²〜５５ｇ／ｍ²）の範囲とすることができる。

原料繊維中の繊維の混合比は、それを用いて形成される不織布中の繊維の混合比とほぼ等しい。このため、原料繊維に占めるポリアミド繊維Ａの割合は、通常、７０重量％以上（好ましくは８０重量％以上）である。

また、実施形態１で説明したように、原料繊維に含まれるポリアミド繊維Ａは、設定繊維径が異なる２種類以上の繊維を含んでもよい。設定繊維径の範囲は実施形態１で説明しているため、重複する説明は省略する。

同様に、原料繊維は、ポリアミド繊維Ａ以外の繊維を含んでもよい。ポリアミド繊維Ａ以外の繊維については、実施形態１で説明しているため、重複する説明は省略する。

実施形態２の製造方法は、工程（ｉ）で得られた不織布を、親水化処理する工程（工程（ii））を含んでもよい。親水化処理としては、公知のコロナ放電処理や公知のフッ素処理を適用できる。

また、実施形態２の製造方法は、工程（ii）の前または後に、工程（ｉ）で形成した不織布を熱カレンダー処理する工程を含んでもよい。熱カレンダー処理は、たとえば、ロール材質としてスチール−スチール、あるいはスチール−コットンを用い、構成繊維の軟化温度以下の温度で且つ線圧２９４０Ｎ／ｃｍ（３００ｋｇｆ／ｃｍ）以下の圧力で行うことができる。熱カレンダー処理によって、セパレータの厚さを調節することができる。

（実施形態３）
実施形態３では、本発明のアルカリ蓄電池について説明する。本発明のアルカリ蓄電池は、たとえばニッケル・水素蓄電池やニッケル・カドミウム蓄電池であり、実施形態１で説明したセパレータを使用することを特徴とする。セパレータ以外の部分は特に限定がなく、アルカリ蓄電池について提案されている公知の部材を適用できる。以下、一例のアルカリ蓄電池１０について説明する。

アルカリ蓄電池１０の一部分解斜視図を図１に模式的に示す。アルカリ蓄電池１０は、ケース１１と、ケース１１内に封入された正極板１２、負極板１３、セパレータ１４および電解液（図示せず）と、ケース１１を封口する封口板１５とを備える。セパレータ１４には、実施形態１で説明したセパレータを用いる。

上記ケース１１、負極板１３および電解液には、アルカリ蓄電池に一般的に用いられているものを用いることができる。たとえば負極板１３には、水素吸蔵合金を含む負極や、カドミウムを含む負極を用いることができる。また、電解液には、水酸化カリウムを主な溶質とする比重が１．３程度の電解液を用いることができる。

正極板１２は、芯材（集電体）と、集電体上に形成された活物質層とを含む。芯材には、たとえばＮｉ箔または表面にＮｉメッキを施したＦｅ箔を用いることができる。また、芯材として、発泡ニッケル、Ｎｉ製またはＮｉメッキを施したパンチングメタルを用いることもできる。なお、金属箔を用いる場合には、箔を加工して立体的な凹凸形状を付した芯材（３次元加工された芯材）を用いてもよく、たとえばエンボス加工がされた金属箔を用いることができる。これらの中でも、集電性能が良好で、かつ極板表面に金属または金属バリの露出を防ぐことが可能なエンボス加工箔が好ましい。特に、芯材は、Ｎｉメッキを施したＦｅ箔またはＮｉ箔のいずれかの箔の表面に、Ｎｉの溶射によって、またはＮｉペーストを塗布したのちに８００℃以上の温度で熱処理することによって表面を粗面化した芯材であることが好ましい。

活物質層は、水酸化ニッケルを主成分とする活物質粉末、ガラス転移温度が２０℃以下であるゴム系バインダ、増粘剤、および導電剤を含む。ゴム系バインダとしては、たとえば、ポリオレフィン系もしくはフッ素ゴム系バインダを用いることができる。このようなゴム系バインダを用いることによって、柔軟性があり、捲回しても金属クラックが表面に露出せず、且つ充電密度の向上が可能な正極板が得られる。この正極板と、目付重量が低く、緻密性が高く、かつ吸液性、耐熱性、耐アルカリ性に優れたセパレータとを組み合わせることによって、従来品に対し、大幅な高容量化が可能となり、且つリークや微小短絡を防止できる電池が得られる。

実施形態３のアルカリ蓄電池は、実施形態１のセパレータを用いているため、長期信頼性が高い。また、セパレータを薄くした場合でも長期信頼性を維持できるため、高容量で長期信頼性が高い電池が得られる。電池容量や高率放電特性を重視する場合には、セパレータを構成する繊維の繊維径を細くして且つセパレータの目付重量および厚さを低減することが好ましい。また、電池寿命を重視する場合には、セパレータを構成する繊維の繊維径を太くして且つセパレータの目付重量および厚さを大きくすることが好ましい。

以下、実施例を用いて本発明をさらに詳細に説明する。

（実施例１）
実施例１では、以下の方法でセパレータａを作製した。実施例１では、主繊維として、半芳香族ポリアミド繊維（以下、ポリアミド繊維Ｘという場合がある。）を用いた。このポリアミド繊維Ｘは、ジカルボン酸成分の１００モル％がテレフタル酸であり、ジアミン成分の５０モル％が１，９−ノナンジアミンであり、ジアミン成分の５０モル％が２−メチル−１，８−オクタンジアミンである。また、実施例１では、接着繊維としてエバール繊維（以下、エバール繊維Ｂという場合がある）を用いた。

繊維径３μｍのポリアミド繊維Ｘ：２０重量部と、繊維径８μｍのポリアミド繊維Ｘ：６５重量部と、繊維径３μｍのエバール繊維Ｂ：１５重量部とを混合し、これらを湿式抄造法によって抄造することによって、目付重量が４０ｇ／ｍ²の不織布を作製した。そして、この不織布を熱カレンダー処理することによって、厚さが８０μｍの不織布（セパレータａ）を作製した。

（実施例２）
実施例２では、以下の方法でセパレータｂを作製した。

まず、繊維径８μｍのポリアミド繊維Ｘ：８５重量部と、繊維径３μｍのエバール繊維Ｂ：１５重量部とを混合し、これらを湿式抄造法によって抄造することによって、目付重量が５５〜６０ｇ／ｍ²の不織布を作製した。そして、この不織布を熱カレンダー処理することによって、厚さが１２０μｍの不織布（セパレータｂ）を作製した。

（比較例１）
セパレータを構成する繊維として６６ナイロン（繊維径：１０μｍ）を用いた以外は、実施例２と同様の方法で、比較例１のセパレータｃを作製した。セパレータｃの目付重量は６０ｇ／ｍ²であった。

（比較例２）
セパレータを構成する主繊維としてポリプロピレン（繊維径：１５μｍ）５０重量部を用い、接着繊維としてポリプロピレンとポリエチレンとの芯鞘複合繊維（繊維径：１５μｍ）５０重量部を用いた以外は、実施例２と同様の方法で抄造と熱カレンダー処理とを行い、不織布を作製した。そして、この不織布を発煙硫酸中に浸漬することによって繊維にスルホン基を導入した。このようにして比較例２のセパレータｄを作製した。セパレータｄの厚さは約１２０μｍであり、目付重量は６０ｇ／ｍ²であった。

（比較例３）
比較例２で作製したセパレータｄにさらにコロナ放電処理を行い、比較例３のセパレータｅを作製した。セパレータｅの目付重量は６０ｇ／ｍ²であった。

（比較例４）
セパレータを構成する主繊維としてポリプロピレン（繊維径：１５μｍ）３０重量部と、ポリプロピレン（繊維径：３μｍ）２０重量部を用い、接着繊維としてポリプロピレンとポリエチレンとの芯鞘複合繊維（繊維径：１５μｍ）５０重量部を用いた以外は、実施例１と同様の方法で抄造と熱カレンダー処理とを行い、不織布を作製した。次に、その不織布を発煙硫酸中に浸漬することによって、繊維にスルホン基を導入した。このようにして比較例４のセパレータｆを作製した。セパレータｆの厚さは約８０μｍであり、目付重量は４０ｇ／ｍ²であった。

以上のように作製した６種類のセパレータについて、（１）加圧時保液率、（２）電解液内での重量変化率、（３）水銀ポロシメーターによる平均細孔径、および（４）引っ張り強度を測定した。

（１）加圧時保液率は、以下のように行った。まず、セパレータを直径３ｃｍの円形に切断して試験片を作製し、その試験片の重量（Ｗ１）を測定した。次に、この試験片を比重が１．３１で温度が２５℃のＫＯＨ水溶液に３時間以上浸漬した。次に、試験片の表面に付着した過剰の電解液を除去したのち、試験片をろ紙で挟み、５９０Ｎ／ｃｍ²（６０ｋｇｆ／ｃｍ²）の圧力で３０秒間加圧した。そして、加圧後の試験片の重量（Ｗ２）を測定した。加圧時の保液率（％）は、（Ｗ２−Ｗ１）×１００／Ｗ１の式によって算出した。電池のセパレータとしては、加圧時保液率が高い方が好ましい。

（２）電解液内での重量変化率（％）は、比重が１．３１で温度が９０℃のＫＯＨ水溶液にセパレータを１ヶ月浸漬したときの重量変化から算出した。具体的には、浸漬前の重量Ｘ１と、浸漬後の重量Ｘ２とを用い、（Ｘ１−Ｘ２）×１００／Ｘ１の式から算出した。電解液内での重量変化率が小さいほど、電解液内でセパレータが安定であることを示すため、重量変化率が小さいセパレータが好ましい。

（３）水銀ポロシメータによる平均細孔径は、コールター・エレクトロニクス社製のｃｏｌｔｅｒｐｏｒｏｍｅｔｅｒを用いて測定した。

（４）引っ張り強度は、ＪＩＳＬ１０９６に準じて測定した。具体的には、５０ｍｍ幅方向×２００ｍｍ流れ方向の試験片１０枚を定速伸長型引張試験機を用いて、つかみ間隔１００ｍｍ、引張速度３００ｍｍ／分の条件で伸長し、破断時の荷重値の平均値を引っ張り強度とした。

以上の測定の結果を（表１）に示す。

（表１）に示すように、本発明の電池で用いられるセパレータは、保液性、耐アルカリ性、引っ張り強度に優れ、適度な平均細孔径（５μｍ〜２５μｍ）を有する。

（電池の作製と評価）
次に、上記６種類のセパレータを用いて、円筒形の密閉型ニッケル−水素蓄電池（外径：２３ｍｍ、高さ：４３ｍｍ）を作製した。以下に、電池の作製方法について説明する。

（ｉ）正極の作製
正極の活物質には、公知の活物質粉末を用いた。この活物質粉末は、表面がオキシ水酸化コバルトで覆われた球状の水酸化ニッケル粒子で構成される。表面のオキシ水酸化コバルトの量は、水酸化ニッケル１００重量部あたり、１０重量部とした。この活物質粉末に、水、ゴム系バインダ（ガラス転移点が２０℃以下のフッ素ゴムバインダ）および増粘剤を加えて正極ペーストを調製した。

正極芯材には、表面に細かな凹凸が形成されたエンボス芯材を用いた。このエンボス芯材は、厚さ０．０２ｍｍの帯状のニッケル箔を用いて作製した。具体的には、この帯状のニッケル箔の長手方向の一部（長さ３ｍｍ）を除き、０．５ｍｍピッチでニッケル箔の全面に凹凸を形成し、見かけの厚さを０．５ｍｍとした。このエンボス芯材の両面に正極ペーストを塗布したのち、乾燥および加圧した。このようにして、活物質層を有する正極を作製した。

なお、正極の厚さは、主に、ペーストの塗布層の厚さを調整することによって調整した。正極の寸法は、幅３５ｍｍ、長さ３２０ｍｍとした。また、芯材のうち一方の長辺部分（幅３ｍｍ）には、集電板を接続するために、ペーストを塗布しなかった。この芯材露出部は、２回折り畳んで幅１ｍｍで厚さ０．０６ｍｍとした。

（ii）負極の作製
負極の水素吸蔵合金には、希土類元素とニッケルとをベースとする公知のＡＢ₅系水素吸蔵合金を用いた。具体的には、ＭｍＮｉ_3.55Ｍｎ_0.40Ａｌ_0.30Ｃｏ_0.75（Ｍｍは希土類元素の混合物）の組成を有する合金を用いた。この合金を一般的な熔解法で合成したのち、合金を、不活性雰囲気中１０００℃で１時間熱処理して合金塊を得た。この合金塊を機械的に粉砕し、平均粒径が約２５μｍの合金粉末を得た。この合金粉末を、比重１．３０で８０℃のＫＯＨ水溶液中に浸漬し、水溶液を６０分間攪拌した。このようにして、水素吸蔵合金粉末を得た。

上記の水素吸蔵合金粉末１００重量部に、増粘剤としてカルボキシメチルセルロースを０．１５重量部、導電剤としてカーボンブラックを０．３重量部、結着剤としてスチレン−ブタジエン共重合体を０．８重量部、および分散媒として水を適量混合して、負極ペーストを調製した。

次に、芯材の両面に負極ペーストを塗布したのち、乾燥および加圧した。芯材には、鉄からなるパンチング箔にニッケルをメッキした芯材（厚さ０．０３ｍｍ）を用いた。このようにして負極を作製した。

負極の厚さは、主に、ペーストの塗布層の厚さを調整することによって調整した。負極の寸法は、幅３５ｍｍ、長さ３７０ｍｍとした。芯材のうち一方の長辺部（幅２ｍｍ）には、集電板を接続するため、ペーストを塗布しなかった。この芯材露出部は、折り畳んで幅１ｍｍで厚さ０．０６ｍｍとした。

（iii）電池の組み立て
このようにして得られた正極板と、負極板と、セパレータ（セパレータａ〜ｆのうち１つ）とを積層し、渦巻き状に巻回して電極群を作製した。電極群は、その最外周は負極が露出するように形成した。正極の芯材露出部と、負極の芯材露出部とは、それぞれ電極群の一端および他端に配置した。そして、正極の芯材露出部に集電板を抵抗溶接した。同様に、負極の芯材露出部に集電板を抵抗溶接した。

次に、電極群を金属ケースに挿入した。その後、正極の集電板と正極端子とをリードで接続し、負極の集電板と負極端子とをリードで接続した。その後、電解液をケース内に注液した。電解液には、比重１．３０のＫＯＨ水溶液に４０ｇ／ｌの濃度となるようにＬｉＯＨを溶解した電解液を用いた。最後に、ケースを封口した。このようにして、セパレータが異なる６種類の電池（容量：約３．０〜３．３Ａｈ）を作製した。

作製した６種類の電池を満充電したのち、放電容量の測定と、サイクル寿命試験とを行った。放電容量の測定は、０．６Ａまたは３０Ａの電流値で行った。サイクル寿命試験では、３０００ｍＡの電流値で充電と放電とを行う充放電サイクルを１０００サイクル繰り返した。そして、容量維持率（充放電サイクル前の容量に対する充放電サイクル後の容量の割合）を算出した。また、充放電サイクル試験によって電池内部で微小短絡が発生したかどうかを検討するため、１０００サイクル後の電池を満充電したのち、２０℃で７２時間放置し、自己放電率（放置前の容量に対する放置後の容量の割合）を算出した。これらの評価結果を（表２）に示す。

（表２）に示す通り、セパレータａおよびｂは、セパレータｃ〜ｆに比べて、電池特性が良好であり、特にサイクル寿命特性が良好であった。

以上、本発明の実施の形態について例を挙げて説明したが、本発明は、上記実施の形態に限定されず本発明の技術的思想に基づき他の実施形態に適用することができる。

本発明は、アルカリ蓄電池に適用できる。

本発明のアルカリ蓄電池の一例を模式的に示す一部分解斜視図である。

符号の説明

１０アルカリ蓄電池
１１ケース
１２正極板
１３負極板
１４セパレータ
１５封口板

Claims

正極板と、負極板と、前記正極板と前記負極板との間に配置されたセパレータとを備えるアルカリ蓄電池であって、
前記セパレータは、その構成繊維の７０重量％以上が特定のポリアミド繊維であり、
前記ポリアミド繊維は、ジアミン成分とジカルボン酸成分とを重合することによって得られたポリアミドからなり、
前記ジアミン成分が１，９−ノナンジアミンを含み、前記ジカルボン酸成分がテレフタル酸を含むことを特徴とするアルカリ蓄電池。
前記ジアミン成分が２−メチル−１，８−オクタンジアミンをさらに含む請求項１に記載のアルカリ蓄電池。
前記正極板は、芯材と前記芯材上に形成された活物質層とを含み、
前記活物質層は、活物質粉末と、ガラス転移温度が２０℃以下であるゴム系バインダとを含む請求項１または２に記載のアルカリ蓄電池。
前記正極板は、芯材と前記芯材上に形成された活物質層とを含み、
前記芯材は、Ｎｉメッキを施したＦｅ箔またはＮｉ箔のいずれかの箔の表面に、Ｎｉの溶射によって、またはＮｉペーストを塗布したのちに８００℃以上の温度で熱処理することによって表面を粗面化した芯材である請求項１ないし３のいずれかに記載のアルカリ蓄電池。
前記ポリアミド繊維のうち繊維径が５μｍ以下であるものが前記ポリアミド繊維に占める割合が５重量％〜５０重量％の範囲であり、
前記ポリアミド繊維のうち繊維径が５μｍより大きく１５μｍ以下であるものが前記ポリアミド繊維に占める割合が５０重量％〜９５重量％の範囲である請求項１ないし４のいずれかに記載のアルカリ蓄電池。
前記セパレータは、前記ポリアミドよりも融点が低い材料からなる繊維Ｌを５重量％以上の割合で含む請求項１ないし４のいずれかに記載のアルカリ蓄電池。
前記繊維Ｌがエチレン−ビニルアルコール共重合体からなる繊維である請求項６に記載のアルカリ蓄電池。
前記セパレータが親水化処理された繊維を含む請求項１ないし４のいずれかに記載のアルカリ蓄電池。
前記セパレータは、比重が１．３以上で温度が９０℃のＫＯＨ水溶液に１ヶ月間浸漬したときの重量変化率が５％以下である請求項１ないし４のいずれかに記載のアルカリ蓄電池。
前記セパレータの目付重量が２５ｇ／ｍ²〜５５ｇ／ｍ²の範囲であり、前記セパレータの厚さが４０μｍ〜１２０μｍの範囲である請求項１ないし４のいずれかに記載のアルカリ蓄電池。