JP2006114259A - Separator for alkaline storage battery, and alkaline storage battery - Google Patents

Separator for alkaline storage battery, and alkaline storage battery Download PDF

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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a separator for an alkaline storage battery which can improve adhesiveness of the separator base material (non-woven fabric etc.) and a gelatinous electrolyte and can improve self-discharge characteristics for a long period, and the alkaline storage battery which is improved in adhesiveness of the separator base material and the gelatinous electrolyte and improved in self-discharge characteristics for a long period. <P>SOLUTION: The separator for the alkaline storage battery is provided with a separator base material which has a three-dimensional network structure made of fiber and includes an air gap in which a plurality of holes are connected three-dimensionally, and a water absorptive polymer which is arranged at the air gap portion of the separator base material, and when contacted with the alkali electrolytic liquid, absorbs this alkali electrolytic liquid and becomes a gelatinous electrolyte. <P>COPYRIGHT: (C)2006,JPO&NCIPI

Description

本発明は、吸水性ポリマーを有するアルカリ蓄電池用セパレータ、及びそれを用いたアルカリ蓄電池に関する。   The present invention relates to an alkaline storage battery separator having a water-absorbing polymer, and an alkaline storage battery using the separator.

アルカリ蓄電池は、ポータブル機器や携帯機器などの電源として、また、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源として注目されている。このようなアルカリ蓄電池としては、様々のものが提案されているが、このうち、水酸化ニッケルを主体とした活物質からなる正極と、水素吸蔵合金を主成分とした負極とを備えるニッケル水素二次電池は、エネルギー密度が高く、信頼性に優れた二次電池として急速に普及している。   Alkaline storage batteries are attracting attention as power sources for portable devices and portable devices, and as power sources for electric vehicles and hybrid vehicles. Various types of such alkaline storage batteries have been proposed. Of these, nickel-metal hydride including a positive electrode made of an active material mainly composed of nickel hydroxide and a negative electrode mainly composed of a hydrogen storage alloy is included. Secondary batteries are rapidly spreading as secondary batteries with high energy density and excellent reliability.

ところで、ニッケル水素二次電池では、高温で充放電を繰り返すと、水素吸蔵合金がアルカリ電解液と反応して腐食する傾向が大きい。腐食により水素吸蔵合金の成分が、金属イオンとなってアルカリ電解液中に溶出すると、この金属イオンがセパレータや正極上に析出し、この導電性析出物によって正極と負極との間に連続した導電パスが形成されてしまうことがあった。このため、特に、高温で充放電を繰り返すと、自己放電特性が低下(悪化)してしまう問題があった。   By the way, in a nickel metal hydride secondary battery, when charging and discharging are repeated at a high temperature, the hydrogen storage alloy tends to react with the alkaline electrolyte and corrode. When the components of the hydrogen storage alloy become metal ions and are eluted in the alkaline electrolyte due to corrosion, the metal ions are deposited on the separator and the positive electrode, and the conductive precipitates cause continuous conduction between the positive electrode and the negative electrode. A path might be formed. For this reason, in particular, when charge and discharge are repeated at a high temperature, there is a problem that the self-discharge characteristics are deteriorated (deteriorated).

これに対し、近年、自己放電特性を良好とするアルカリ蓄電池が提案されている(例えば、特許文献1及び特許文献2参照)。
特開2002−33093号公報 特開2003−115323号公報
On the other hand, in recent years, alkaline storage batteries having good self-discharge characteristics have been proposed (see, for example, Patent Document 1 and Patent Document 2).
JP 2002-33093 A JP 2003-115323 A

特許文献1では、セパレータ層に吸水性ポリマーを含有させることで、セパレータ層をゲル状としている。これにより、水素吸蔵合金の腐食の進行を抑制すると共に、セパレータ層の保液性を高め、自己放電特性及びサイクル寿命特性を良好としている。
さらに、特許文献2では、吸水性ポリマーを構成するモノマーに注目し、鹸化によりカルボキシル基を生じる基及び重合性二重結合を1つ有するモノマー(A)100重量部と、重合性二重結合を2つ以上有するモノマー(B)0.01〜10重量部との共重合体を鹸化した吸水性ポリマーを用いることにより、自己放電が少なく、保存後の容量回復に優れたアルカリ蓄電池を実現している。
In patent document 1, the separator layer is made into the gel form by making a separator layer contain a water absorbing polymer. This suppresses the progress of the corrosion of the hydrogen storage alloy, enhances the liquid retention of the separator layer, and improves the self-discharge characteristics and cycle life characteristics.
Further, in Patent Document 2, attention is paid to the monomer constituting the water-absorbing polymer, and 100 parts by weight of the monomer (A) having one carboxyl group and one polymerizable double bond by saponification, and a polymerizable double bond. By using a water-absorbing polymer obtained by saponifying a copolymer of 0.01 to 10 parts by weight of the monomer (B) having two or more, an alkaline storage battery with less self-discharge and excellent capacity recovery after storage is realized. Yes.

ところで、近年、ニッケル水素二次電池などのアルカリ蓄電池について(特に、電気自動車やハイブリッド自動車などの電源に用いる場合)、更なる電池寿命の長期化の要求が高まっている。そこで、特許文献1及び特許文献2の電池について、1000サイクルの充放電サイクル試験を行った後、自己放電特性を評価したところ、良好な自己放電特性を得ることができなかった。すなわち、特許文献1及び特許文献2の電池では、長期間にわたって充放電を繰り返した後には、良好な自己放電特性を維持することができなかった。   By the way, in recent years, regarding alkaline storage batteries such as nickel hydride secondary batteries (especially when used for power sources of electric vehicles and hybrid vehicles), there is an increasing demand for longer battery life. Then, about the battery of patent document 1 and patent document 2, after performing the charge / discharge cycle test of 1000 cycles, when the self-discharge characteristic was evaluated, the favorable self-discharge characteristic was not able to be obtained. That is, in the batteries of Patent Document 1 and Patent Document 2, good self-discharge characteristics could not be maintained after repeated charging and discharging over a long period of time.

本発明者によると、特許文献1及び特許文献2の電池では、長期間にわたって充放電を繰り返したことにより、電池内で多量のアンモニアが発生したと推測される。従って、特許文献1及び特許文献2の電池では、このアンモニアの影響により、自己放電特性が低下したものと考えられる。   According to the present inventors, in the batteries of Patent Document 1 and Patent Document 2, it is presumed that a large amount of ammonia was generated in the battery due to repeated charging and discharging over a long period of time. Therefore, in the batteries of Patent Document 1 and Patent Document 2, it is considered that the self-discharge characteristics are deteriorated due to the influence of ammonia.

本発明は、かかる現状に鑑みてなされたものであって、長期間にわたり、電池の自己放電特性を良好とすることが可能なアルカリ蓄電池用セパレータ、及び、長期間にわたり、自己放電特性が良好なアルカリ蓄電池を提供することを目的とする。   The present invention has been made in view of the current situation, and is a separator for an alkaline storage battery capable of improving the self-discharge characteristics of a battery over a long period of time, and has a good self-discharge characteristic over a long period of time. An object is to provide an alkaline storage battery.

その解決手段は、繊維からなる三次元網状構造を備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を含むセパレータ基材と、上記セパレータ基材の上記空隙部に配置され、アルカリ電解液を吸収するとゲル状電解質となる吸水性ポリマーと、を備え、上記セパレータ基材は、スルホン化処理されてなり、上記吸水性ポリマーは、スルホ基を有してなるアルカリ蓄電池用セパレータである。   The solution includes a separator base material including a three-dimensional network structure composed of fibers, and a plurality of pores connected in three dimensions. The separator base material absorbs an alkaline electrolyte. Then, the separator base material is provided with a water-absorbing polymer to be a gel electrolyte, the separator base material is sulfonated, and the water-absorbing polymer is a separator for an alkaline storage battery having a sulfo group.

本発明のアルカリ蓄電池用セパレータは、セパレータ基材と、その空隙部に配置された吸水性ポリマーとを備えている。このうち、吸水性ポリマーは、アルカリ電解液を吸収するとゲル状電解質となる。従って、本発明のセパレータを用いたアルカリ蓄電池では、セパレータ基材の繊維の表面を、ゲル状電解質で覆うことができる。このため、セパレータの保液性が良好になると共に、セパレータ基材の繊維の表面に沿って正負極間を連結する導電パスが形成されにくくなるので、電池の自己放電特性を良好とする(自己放電を少なくする)ことができる。   The separator for alkaline storage batteries of this invention is equipped with the separator base material and the water absorbing polymer arrange | positioned in the space | gap part. Of these, the water-absorbing polymer becomes a gel electrolyte when absorbing the alkaline electrolyte. Therefore, in the alkaline storage battery using the separator of the present invention, the fiber surface of the separator base material can be covered with the gel electrolyte. For this reason, the liquid retention property of the separator is improved, and a conductive path connecting the positive and negative electrodes along the surface of the separator substrate fiber is less likely to be formed. Discharge can be reduced).

さらに、本発明のアルカリ蓄電池用セパレータでは、セパレータ基材が、スルホン化処理されている。すなわち、セパレータ基材をなす繊維には、スルホ基が含まれている。従って、このスルホ基によって、電池内のアンモニアを捕捉することができるので、アンモニアの影響による自己放電を抑制することができる。   Furthermore, in the separator for alkaline storage batteries of the present invention, the separator substrate is sulfonated. That is, the fiber constituting the separator substrate contains a sulfo group. Therefore, since the ammonia in the battery can be captured by the sulfo group, self-discharge due to the influence of ammonia can be suppressed.

ところで、セパレータ基材にスルホン化処理を施す場合、セパレータ基材の全体にわたって、適切にスルホン化することは困難である。具体的には、無水硫酸や発煙硫酸などによるスルホン化処理を行った場合、セパレータ基材の外側(表面側)の繊維については、無水硫酸や発煙硫酸に接触し易いため、適切にスルホン化することができるが、セパレータ基材の内側(奥側)の繊維については、その部分まで無水硫酸や発煙硫酸が到達し難いために、適切にスルホン化することが困難である。また、セパレータ基材には、繊維の疎密があることから、繊維が密集している部分でも、同様に、内側(奥側)の繊維について、適切にスルホン化することが困難である。一方、セパレータ基材に対し、極度にスルホン化処理を行うと、セパレータ基材が激しく傷み、強度が著しく低下してしまうので、寿命特性が大きく低下してしまう。このような理由により、セパレータ基材の全体にわたって、適切にスルホン化することは困難である。   By the way, when performing a sulfonation process to a separator base material, it is difficult to sulfonate appropriately over the whole separator base material. Specifically, when the sulfonation treatment with sulfuric anhydride or fuming sulfuric acid is performed, the fibers on the outside (surface side) of the separator base material are easily sulfonated because they are easily contacted with sulfuric anhydride or fuming sulfuric acid. However, it is difficult to appropriately sulfonate the fibers on the inner side (back side) of the separator base material because sulfuric anhydride or fuming sulfuric acid does not easily reach that portion. In addition, since the separator base material has the density of the fibers, it is difficult to appropriately sulfonate the inner (back side) fibers even in the portion where the fibers are concentrated. On the other hand, when the sulfonation treatment is performed on the separator base material, the separator base material is severely damaged and the strength is remarkably reduced, so that the life characteristics are greatly deteriorated. For these reasons, it is difficult to adequately sulfonate the separator substrate as a whole.

従って、スルホン化処理を施したセパレータ基材だけでは、適切に、電池内のアンモニアを捕捉することができず、長期間にわたり充放電を繰り返し行った場合には、アンモニアの影響による自己放電を十分に抑制することができない。   Therefore, the sulfonated separator base material alone cannot adequately capture the ammonia in the battery, and if it is repeatedly charged and discharged over a long period of time, self-discharge due to the influence of ammonia is sufficient. Can not be suppressed.

これに対し、本発明のアルカリ蓄電池用セパレータでは、セパレータ基材の空隙部に配置させた吸水性ポリマーにも、スルホ基を持たせている。従って、本発明のセパレータを用いた電池では、セパレータ基材の繊維の表面を、スルホ基を含むゲル状電解質で覆うことができる。これにより、セパレータ基材のうちスルホン化されていない(若しくは、スルホン化が少ない)部分においても、ゲル状電解質により、ある程度スルホ基を存在させることができる。このように、セパレータ基材の全体にわたってスルホ基を配置させることにより、好適に、アンモニアを捕捉することができる。従って、長期間にわたり充放電を繰り返し行った場合でも、適切に、電池内のアンモニアを捕捉することができ、アンモニアの影響による自己放電を十分に抑制することができる。
以上より、本発明のアルカリ蓄電池用セパレータは、長期間にわたり、電池の自己放電特性を良好とすることが可能である。
On the other hand, in the separator for alkaline storage batteries of the present invention, the water-absorbing polymer disposed in the gap portion of the separator substrate is also provided with a sulfo group. Therefore, in the battery using the separator of the present invention, the fiber surface of the separator substrate can be covered with a gel electrolyte containing a sulfo group. As a result, even in a portion of the separator substrate that is not sulfonated (or less sulfonated), a certain amount of sulfo groups can be present by the gel electrolyte. Thus, ammonia can be suitably captured by arranging sulfo groups throughout the separator substrate. Therefore, even when charging and discharging are repeatedly performed over a long period of time, ammonia in the battery can be appropriately captured, and self-discharge due to the influence of ammonia can be sufficiently suppressed.
As described above, the alkaline storage battery separator of the present invention can improve the self-discharge characteristics of the battery over a long period of time.

さらに、上記のアルカリ蓄電池用セパレータであって、前記セパレータ基材のスルホン化度は、1×10-3〜6×10-3であり、前記吸水性ポリマーに含まれるS元素の量は、前記セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の量に対し、0.1〜2.0(%)であるアルカリ蓄電池用セパレータであると良い。 Furthermore, in the above separator for an alkaline storage battery, the degree of sulfonation of the separator base material is 1 × 10 −3 to 6 × 10 −3 , and the amount of S element contained in the water-absorbing polymer is It is preferable that the separator for an alkaline storage battery be 0.1 to 2.0 (%) with respect to the amount of S element contained in the fiber constituting the separator substrate.

本発明のアルカリ蓄電池セパレータでは、セパレータ基材のスルホン化度を、1×10-3〜6×10-3としている。スルホン化度を1×10-3とすることにより、セパレータ基材において、適切に、電池内のアンモニアを捕捉することができる。また、スルホン化度を6×10-3以下に制限することにより、極度なスルホン化処理を控え、セパレータ基材の強度の低下を抑制することができる。従って、長期間にわたり、セパレータ基材について、使用に耐えうる強度を確保することができ、正負極間のショート等の不具合を防止することができる。 In the alkaline storage battery separator of the present invention, the separator substrate has a sulfonation degree of 1 × 10 −3 to 6 × 10 −3 . By setting the degree of sulfonation to 1 × 10 −3 , it is possible to appropriately capture ammonia in the battery in the separator base material. Further, by limiting the degree of sulfonation to 6 × 10 −3 or less, it is possible to refrain from extreme sulfonation treatment and to suppress a decrease in strength of the separator substrate. Therefore, it is possible to ensure the strength with which the separator substrate can be used over a long period of time, and to prevent problems such as a short circuit between the positive and negative electrodes.

その上、本発明のアルカリ蓄電池セパレータでは、吸水性ポリマーに含まれるSの量を、セパレータ基材をなす繊維に含まれるSの量に対し、0.1%以上としている。すなわち、吸水性ポリマーに含まれるスルホ基の量を、セパレータ基材をなす繊維に上記割合で含まれるスルホ基の量に対し、0.1%以上としている。従って、本発明のセパレータを用いた電池では、ゲル状電解質に含まれるスルホ基の量を、セパレータ基材をなす繊維に上記割合で含まれるスルホ基の量に対し、0.1%以上とすることができる。このような割合でスルホ基を含むゲル状電解質で、セパレータ基材の繊維の表面を覆うことにより、セパレータ基材の全体にわたり、所定量以上のスルホ基を配置させることができるので、好適に、アンモニアを捕捉することができる。従って、長期間にわたり充放電を繰り返し行った場合でも、適切に、電池内のアンモニアを捕捉することができ、アンモニアの影響による自己放電を十分に抑制することができる。   In addition, in the alkaline storage battery separator of the present invention, the amount of S contained in the water-absorbing polymer is 0.1% or more with respect to the amount of S contained in the fibers constituting the separator substrate. That is, the amount of the sulfo group contained in the water-absorbing polymer is set to 0.1% or more with respect to the amount of the sulfo group contained in the fiber constituting the separator substrate in the above ratio. Therefore, in the battery using the separator of the present invention, the amount of the sulfo group contained in the gel electrolyte is set to 0.1% or more with respect to the amount of the sulfo group contained in the fiber constituting the separator substrate in the above ratio. be able to. By covering the surface of the fiber of the separator substrate with a gel electrolyte containing a sulfo group at such a ratio, a predetermined amount or more of sulfo groups can be arranged over the entire separator substrate, preferably, Ammonia can be captured. Therefore, even when charging and discharging are repeatedly performed over a long period of time, ammonia in the battery can be appropriately captured, and self-discharge due to the influence of ammonia can be sufficiently suppressed.

しかしながら、単位量あたりの吸水性ポリマーに含ませることができるSの量(スルホ基量)には限度があるので、吸水性ポリマーに含まれるSの量を増加させるには、吸水性ポリマーの量を増加させなければならない。ところが、吸水性ポリマーの量を増加し過ぎると、電池内において、ゲル状電解質の量が増加し過ぎてしまい、内圧及び電気抵抗が大きくなり過ぎる不具合が生じる。   However, since there is a limit to the amount of S (sulfo group amount) that can be contained in the water-absorbing polymer per unit amount, in order to increase the amount of S contained in the water-absorbing polymer, the amount of the water-absorbing polymer Must be increased. However, when the amount of the water-absorbing polymer is excessively increased, the amount of the gel electrolyte is excessively increased in the battery, resulting in a problem that the internal pressure and the electric resistance are excessively increased.

これに対し、本発明のアルカリ蓄電池セパレータでは、吸水性ポリマーに含まれるSの量を、セパレータ基材をなす繊維に含まれるSの量に対し、2.0%以下としている。すなわち、吸水性ポリマーに含まれるスルホ基の量を、セパレータ基材をなす繊維に上記割合で含まれるスルホ基の量に対し、2.0%以下に制限することにより、セパレータ基材に対する吸水性ポリマーの量を制限している。このように、吸水性ポリマーの量を制限したセパレータを用いることにより、ゲル状電解質の量を制限することができるので、セパレータの通気を十分に確保し、電池の内圧特性を良好とする(内圧上昇を抑制する)ことができる。また、ゲル状電解質による電気抵抗の上昇も抑制することができる。   On the other hand, in the alkaline storage battery separator of the present invention, the amount of S contained in the water-absorbing polymer is 2.0% or less with respect to the amount of S contained in the fiber constituting the separator substrate. That is, by limiting the amount of the sulfo group contained in the water-absorbing polymer to 2.0% or less with respect to the amount of the sulfo group contained in the fiber constituting the separator substrate in the above proportion, Limit the amount of polymer. Thus, since the amount of the gel electrolyte can be limited by using the separator with the limited amount of the water-absorbing polymer, the separator can be sufficiently ventilated to improve the internal pressure characteristics of the battery (internal pressure Increase). Moreover, the raise of the electrical resistance by a gel-like electrolyte can also be suppressed.

なお、スルホン化度は、(繊維中に含まれるS原子の数)/(繊維中に含まれるC原子の数)によって得られる値であり、セパレータ基材のスルホン化の程度を表す指標となる。スルホン化度は、例えば、S元素の重量とC元素の重量に基づいて、次のようにして算出することができる。セパレータ基材の繊維に含まれるS元素の重量は、例えば、燃焼法を用いて得ることができる。具体的には、セパレータ基材を燃焼させた燃焼ガスに含まれる(SO42-の濃度を測定し、その濃度からS元素の重量を算出することができる。また、公知の蛍光X線測定装置を用いて、S元素のピークとC元素のピークとの強度比を測定し、この強度比に基づいてS元素の重量を算出することもできる。ただし、S元素の重量は、燃焼法を利用したほうが、精度良く求めることができる。 The degree of sulfonation is a value obtained by (number of S atoms contained in the fiber) / (number of C atoms contained in the fiber) and is an index representing the degree of sulfonation of the separator substrate. . The degree of sulfonation can be calculated as follows based on the weight of the S element and the weight of the C element, for example. The weight of the S element contained in the fiber of the separator substrate can be obtained by using, for example, a combustion method. Specifically, the concentration of (SO 4 ) 2− contained in the combustion gas obtained by burning the separator substrate can be measured, and the weight of the S element can be calculated from the concentration. Further, the intensity ratio between the peak of the S element and the peak of the C element can be measured using a known fluorescent X-ray measurement apparatus, and the weight of the S element can be calculated based on the intensity ratio. However, the weight of the S element can be obtained with higher accuracy by using the combustion method.

また、セパレータ基材の繊維に含まれるC元素の重量は、次のようにして算出することができる。例えば、セパレータ基材が不織布や織布の場合には、繊維を構成する樹脂(例えば、ポリプロピレンやポリエチレンなど)は、メチレン基(−CH2−)の繰り返し構造が分子の大部分を占める。従って、セパレータ基材の繊維がメチレン基(−CH2−)により構成されているとみなし、セパレータ基材の重量に、セパレータ基材に占めるC元素の割合(Cの原子量/メチレン基の分子量=12/14)を乗じて、セパレータ基材の繊維に含まれるC元素の重量を算出することができる。
上記のようにして算出した、S元素の重量とC元素の重量に基づいて、スルホン化度を算出することができる。
Moreover, the weight of C element contained in the fiber of a separator base material can be calculated as follows. For example, when the separator substrate is a nonwoven fabric or a woven fabric, the repeating structure of methylene groups (—CH 2 —) occupies most of the molecules of the resin (eg, polypropylene, polyethylene, etc.) constituting the fiber. Therefore, it is considered that the fiber of the separator base material is composed of methylene groups (—CH 2 —), and the ratio of the C element in the separator base material to the weight of the separator base material (atomic weight of C / molecular weight of methylene group = 12/14) can be multiplied to calculate the weight of the C element contained in the fiber of the separator substrate.
The degree of sulfonation can be calculated based on the weight of the S element and the weight of the C element calculated as described above.

また、セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の量に対する、吸水性ポリマーに含まれるS元素の量の割合は、次のようにして算出することができる。吸水性ポリマーに含まれるS元素の重量は、例えば、吸水性ポリマーを構成する成分と、吸水性ポリマー全体の重量とに基づいて算出することができる。具体的には、吸水性ポリマーを構成する成分の分子量と、成分の含有率とに基づいて、吸水性ポリマー中のS元素のモル分率を算出する。そして、このモル分率に吸水性ポリマーの重量を乗じて、吸水性ポリマーに含まれるS元素の重量を算出することができる。   Further, the ratio of the amount of S element contained in the water-absorbing polymer to the amount of S element contained in the fiber constituting the separator substrate can be calculated as follows. The weight of the S element contained in the water-absorbing polymer can be calculated based on, for example, components constituting the water-absorbing polymer and the weight of the entire water-absorbing polymer. Specifically, the molar fraction of the S element in the water-absorbing polymer is calculated based on the molecular weight of the component constituting the water-absorbing polymer and the content of the component. Then, the weight of the S element contained in the water absorbent polymer can be calculated by multiplying the molar fraction by the weight of the water absorbent polymer.

また、セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の重量は、前述のように、燃焼法などを用いることにより求めることができる。また、セパレータ基材のスルホン化度がわかっている場合には、例えば、前述のように、セパレータ基材の繊維がメチレン基(−CH2−)により構成されているとみなして、セパレータ基材の繊維に含まれるC元素の重量を算出し、このC元素の重量とスルホン化度に基づいて、S元素の重量を算出することができる。これにより、セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の量(重量)に対する、吸水性ポリマーに含まれるS元素の量(重量)の割合を算出することができる。なお、ここでは、Sの重量の割合を比較した例を示したが、Sの原子数やモル数を比較するようにしても良い。 Moreover, the weight of the S element contained in the fiber constituting the separator substrate can be obtained by using a combustion method or the like as described above. When the degree of sulfonation of the separator base material is known, for example, as described above, the separator base material is regarded as being composed of methylene groups (—CH 2 —), and the separator base material The weight of the C element contained in the fibers of the S element can be calculated, and the weight of the S element can be calculated based on the weight of the C element and the degree of sulfonation. Thereby, the ratio of the amount (weight) of the S element contained in the water-absorbing polymer to the amount (weight) of the S element contained in the fiber constituting the separator substrate can be calculated. In addition, although the example which compared the ratio of the weight of S was shown here, you may make it compare the number of atoms and the number of moles of S.

さらに、上記いずれかのアルカリ蓄電池用セパレータであって、前記セパレータ基材は、目付が40〜70(g/m2)、厚みが120〜200(μm)であるアルカリ蓄電池用セパレータであると良い。 Furthermore, in any of the above alkaline storage battery separators, the separator base material may be an alkaline storage battery separator having a basis weight of 40 to 70 (g / m 2 ) and a thickness of 120 to 200 (μm). .

本発明のアルカリ蓄電池用セパレータでは、セパレータ基材について、目付を40〜70(g/m2)、厚みを120〜200(μm)としている。目付が40(g/m2)以上で、且つ、厚みが120(μm)以上のセパレータ基材を用いることにより、より一層、自己放電特性を良好とする(自己放電を少なくする)ことができる。これは、目付を40(g/m2)以上、厚みを120(μm)以上とすることにより、セパレータ基材の繊維に沿った正極と負極との間のパス(以下、これを電極間パスともいう)を長くすることができるので、両極間を連結する導電パスが形成され難くなるためと考えられる。 In the separator for alkaline storage batteries of the present invention, the basis weight of the separator substrate is 40 to 70 (g / m 2 ) and the thickness is 120 to 200 (μm). By using a separator base material having a basis weight of 40 (g / m 2 ) or more and a thickness of 120 (μm) or more, self-discharge characteristics can be further improved (self-discharge can be reduced). . This is because the basis weight is 40 (g / m 2 ) or more and the thickness is 120 (μm) or more, so that the path between the positive electrode and the negative electrode along the fiber of the separator substrate (hereinafter referred to as inter-electrode path). This is considered to be because it is difficult to form a conductive path connecting the two electrodes.

また、目付を70(g/m2)以下、厚みを200(μm)以下とすることにより、電池の内圧特性を良好とする(内圧上昇を抑制する)ことができる。これは、目付を70(g/m2)以下に制限することにより、セパレータ基材の空隙部を大きく確保して、セパレータの通気性を良好にすることができると共に、厚みを200(μm)以下に制限することにより、電池内におけるセパレータ基材の占有体積を抑制できるためと考えられる。 Further, by setting the basis weight to 70 (g / m 2 ) or less and the thickness to 200 (μm) or less, it is possible to improve the internal pressure characteristics of the battery (suppress the increase in internal pressure). By restricting the basis weight to 70 (g / m 2 ) or less, it is possible to secure a large void portion of the separator base material and improve the air permeability of the separator, and the thickness is 200 (μm). By limiting to the following, it is considered that the occupied volume of the separator substrate in the battery can be suppressed.

さらに、上記いずれかのアルカリ蓄電池用セパレータであって、前記吸水性ポリマーは、ジビニルベンゼン及びジビニルナフタレンの少なくともいずれかにより架橋されてなるアルカリ蓄電池用セパレータであると良い。   Furthermore, in any of the above alkaline storage battery separators, the water-absorbing polymer may be an alkaline storage battery separator formed by crosslinking with at least one of divinylbenzene and divinylnaphthalene.

ジビニルベンゼン及びジビニルナフタレンは、架橋剤として働き、また、アルカリ溶液中において極めて安定するモノマーである。従って、吸水性ポリマーを、ジビニルベンゼン及びジビニルナフタレンの少なくともいずれかによって架橋させることより、アルカリ電解液中(ゲル状電解質)において、長期間にわたり安定して存在させることができる。すなわち、セパレータ基材の繊維の表面に、ゲル状電解質を、長期間にわたり安定して存在させることができる。これにより、電池の自己放電特性をより一層良好とすることができる。   Divinylbenzene and divinylnaphthalene are monomers that act as crosslinking agents and are extremely stable in alkaline solutions. Therefore, the water-absorbing polymer can be stably present for a long period of time in the alkaline electrolyte (gel electrolyte) by crosslinking with at least one of divinylbenzene and divinylnaphthalene. That is, the gel electrolyte can be stably present over a long period of time on the fiber surface of the separator substrate. Thereby, the self-discharge characteristic of the battery can be further improved.

さらに、上記いずれかのアルカリ蓄電池用セパレータであって、前記セパレータ基材は、スルホン化度の異なる少なくとも2種類の繊維を有してなるアルカリ蓄電池用セパレータであると良い。   Furthermore, in any of the above alkaline storage battery separators, the separator base material is preferably an alkaline storage battery separator having at least two types of fibers having different degrees of sulfonation.

本発明のアルカリ蓄電池用セパレータでは、セパレータ基材が、スルホン化度の異なる少なくとも2種類の繊維を有している。すなわち、親水性の異なる2種以上の繊維によってセパレータ基材を構成している。このため、本発明のセパレータを用いたアルカリ蓄電池では、セパレータ基材の空隙部において、ゲル状電解質及びアルカリ電解液を偏在させることができる。具体的には、スルホン化度が高い繊維にゲル状電解質及びアルカリ電解液を集中して保持させることにより、スルホン化度が低い繊維の周りに通気路を形成することができる。従って、保液性及び通気性を共に良好とすることができる。   In the separator for alkaline storage batteries of the present invention, the separator substrate has at least two types of fibers having different degrees of sulfonation. That is, the separator base material is composed of two or more kinds of fibers having different hydrophilicity. For this reason, in the alkaline storage battery using the separator of the present invention, the gel electrolyte and the alkaline electrolyte can be unevenly distributed in the gap portion of the separator substrate. Specifically, by allowing a gel electrolyte and an alkaline electrolyte to be concentrated and held in a fiber having a high degree of sulfonation, an air passage can be formed around the fiber having a low degree of sulfonation. Therefore, both liquid retention and air permeability can be improved.

さらに、上記いずれかのアルカリ蓄電池用セパレータであって、前記セパレータ基材は、分割型複合繊維を含むアルカリ蓄電池用セパレータであると良い。   Furthermore, in any of the above-described alkaline storage battery separators, the separator base material may be an alkaline storage battery separator including a split composite fiber.

本発明のアルカリ蓄電池用セパレータでは、セパレータ基材が、分割型複合繊維を含んでいる。分割型複合繊維を含有させることで、電極間パスを大きくすることができ、電極間を連結する導電パスの形成を抑制することができる。従って、電池の自己放電特性をより一層良好とすることができる。
なお、分割型複合繊維とは、2種以上の異なる成分を複合紡糸し、布状にした後、分割して得られる極細繊維をいう。
In the separator for alkaline storage batteries of the present invention, the separator base material includes split-type composite fibers. By including the split-type conjugate fiber, the interelectrode path can be increased, and the formation of the conductive path connecting the electrodes can be suppressed. Therefore, the self-discharge characteristic of the battery can be further improved.
The split type composite fiber refers to an ultrafine fiber obtained by performing composite spinning of two or more different components to form a cloth and then splitting.

さらに、上記いずれかのアルカリ蓄電池用セパレータであって、前記セパレータ基材は、複数の抄紙ウェブ層が積層された不織布からなるアルカリ蓄電池用セパレータであると良い。   Furthermore, in any of the above-described alkaline storage battery separators, the separator base material may be an alkaline storage battery separator made of a nonwoven fabric in which a plurality of papermaking web layers are laminated.

本発明のアルカリ蓄電池用セパレータでは、セパレータ基材が、複数の抄紙ウェブ層を積層した不織布からなる。セパレータ基材として、複数の抄紙ウェブ層を積層した不織布を用いた場合は、単層の不織布を用いた場合に比して、自己放電特性が良好となる。これは、複数の抄紙ウェブ層を積層した不織布を用いることで、抄紙ウェブ層の層間において不連続面が多くなるため、セパレータ基材の繊維に沿って正負極間を連結する導電パスが形成され難くなるためと考えられる。   In the separator for alkaline storage batteries of the present invention, the separator substrate is made of a nonwoven fabric in which a plurality of papermaking web layers are laminated. When a nonwoven fabric obtained by laminating a plurality of papermaking web layers is used as the separator substrate, self-discharge characteristics are improved as compared with the case of using a single-layer nonwoven fabric. This is because a non-woven fabric obtained by laminating a plurality of papermaking web layers increases the number of discontinuous surfaces between the papermaking web layers, so that a conductive path is formed to connect the positive and negative electrodes along the fibers of the separator substrate. This is thought to be difficult.

なお、抄紙ウェブ層とは、スラリーから網で抄紙した繊維の集合体であって、1層のシート状になっているものをいう。また、セパレータ基材をなす不織布は、湿式不織布及び乾式不織布のいずれであっても良い。   The papermaking web layer refers to an aggregate of fibers made from a slurry with a net and is in the form of a single sheet. Further, the nonwoven fabric forming the separator substrate may be either a wet nonwoven fabric or a dry nonwoven fabric.

さらに、上記のアルカリ蓄電池用セパレータであって、前記複数の抄紙ウェブ層は、それぞれ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、及びポリブチレンから選択した少なくとも2種類の成分からなる分割型複合繊維を含むアルカリ蓄電池用セパレータであると良い。   Furthermore, in the above separator for an alkaline storage battery, each of the plurality of papermaking web layers includes a split type composite fiber composed of at least two kinds of components selected from polypropylene, polyethylene, polystyrene, polymethylpentene, and polybutylene. A separator for an alkaline storage battery is preferable.

本発明のアルカリ蓄電池用セパレータでは、セパレータ基材をなす複数の抄紙ウェブ層が、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、及びポリブチレンから選択した少なくとも2種類の成分からなる分割型複合繊維を含んでいる。これらの繊維からなる分割型複合繊維は高融点であるため、不織布を作成する過程において熱を加えた場合でも、分割型複合繊維の結晶形態が崩れにくく、地合を良好に保つことができる。従って、このような分割型複合繊維を含有させることにより、電極間パスを十分に大きくすることができ、電極間を連結する導電パスの形成を抑制することができる。   In the alkaline storage battery separator of the present invention, the plurality of papermaking web layers forming the separator base material include a split type composite fiber composed of at least two kinds of components selected from polypropylene, polyethylene, polystyrene, polymethylpentene, and polybutylene. Yes. Since the split-type composite fiber made of these fibers has a high melting point, even when heat is applied in the process of forming the nonwoven fabric, the crystal form of the split-type composite fiber is not easily broken, and the formation can be kept good. Therefore, by including such a split composite fiber, the interelectrode path can be made sufficiently large, and the formation of a conductive path that connects the electrodes can be suppressed.

他の解決手段は、正極と、負極と、上記いずれかのアルカリ蓄電池用セパレータであって、吸水性ポリマーがアルカリ電解液を吸収してゲル状電解質となったセパレータと、を備えるアルカリ蓄電池である。   Another solution is an alkaline storage battery comprising a positive electrode, a negative electrode, and any one of the above separators for an alkaline storage battery, wherein the water-absorbing polymer absorbs the alkaline electrolyte and becomes a gel electrolyte. .

本発明のアルカリ蓄電池は、前述したいずれかのアルカリ蓄電池用セパレータであって、その吸水性ポリマーが、アルカリ電解液を吸収してゲル状電解質となったセパレータを有している。従って、本発明のアルカリ蓄電池では、セパレータ基材の繊維の表面を、ゲル状電解質によって覆うことができる。このため、セパレータの保液性が良好となると共に、正極と負極との間に導電パスが形成されにくくなるので、自己放電特性を良好とする(自己放電を少なくする)ことができる。   The alkaline storage battery of the present invention has any of the separators for alkaline storage batteries described above, wherein the water-absorbing polymer absorbs the alkaline electrolyte and becomes a gel electrolyte. Therefore, in the alkaline storage battery of the present invention, the fiber surface of the separator substrate can be covered with the gel electrolyte. For this reason, while the liquid retention property of a separator becomes favorable and since it becomes difficult to form a conductive path between a positive electrode and a negative electrode, a self-discharge characteristic can be made favorable (self-discharge can be reduced).

さらに、本発明のアルカリ蓄電池では、セパレータ基材がスルホン化処理されている。すなわち、セパレータ基材をなす繊維には、スルホ基が含まれている。従って、このスルホ基によって、電池内のアンモニアを捕捉することができるので、アンモニアの影響による自己放電を抑制することができる。   Furthermore, in the alkaline storage battery of the present invention, the separator substrate is sulfonated. That is, the fiber constituting the separator substrate contains a sulfo group. Therefore, since the ammonia in the battery can be captured by the sulfo group, self-discharge due to the influence of ammonia can be suppressed.

さらに、本発明のアルカリ蓄電池では、吸水性ポリマーがスルホ基を有しているため、セパレータ基材の繊維の表面を、スルホ基を含むゲル状電解質で覆うことができる。これにより、セパレータ基材のうちスルホン化されていない(若しくは、スルホン化が少ない)部分においても、ゲル状電解質により、ある程度スルホ基を存在させることができる。このように、セパレータ基材の全体にわたってスルホ基を配置させることにより、好適に、アンモニアを捕捉することができる。従って、長期間にわたり充放電を繰り返し行った場合でも、適切に、電池内のアンモニアを捕捉することができ、アンモニアの影響による自己放電を十分に抑制することができる。   Furthermore, in the alkaline storage battery of the present invention, since the water-absorbing polymer has a sulfo group, the fiber surface of the separator substrate can be covered with a gel electrolyte containing a sulfo group. As a result, even in a portion of the separator substrate that is not sulfonated (or less sulfonated), a certain amount of sulfo groups can be present by the gel electrolyte. Thus, ammonia can be suitably captured by arranging sulfo groups throughout the separator substrate. Therefore, even when charging and discharging are repeatedly performed over a long period of time, ammonia in the battery can be appropriately captured, and self-discharge due to the influence of ammonia can be sufficiently suppressed.

以上より、本発明のアルカリ蓄電池は、長期間にわたり自己放電特性を良好とする(自己放電を少なくする)ことができる。
なお、本発明のアルカリ蓄電池としては、例えば、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−亜鉛蓄電池などが挙げられる。
As described above, the alkaline storage battery of the present invention can improve the self-discharge characteristics (reduce self-discharge) over a long period of time.
In addition, as an alkaline storage battery of this invention, a nickel-cadmium storage battery, a nickel-hydrogen storage battery, a nickel-zinc storage battery etc. are mentioned, for example.

他の解決手段は、正極と、負極と、繊維からなる三次元網状構造を備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を含むセパレータ基材と、上記セパレータ基材の上記空隙部内に位置し、吸水性ポリマーにアルカリ電解液を吸収させてなるゲル状電解質と、を備え、上記セパレータ基材は、スルホン化処理されてなり、上記吸水性ポリマーは、スルホ基を有してなるアルカリ蓄電池である。   Another solution includes a separator substrate including a positive electrode, a negative electrode, and a three-dimensional network structure composed of fibers, and a void portion in which a plurality of holes are three-dimensionally connected, and a position within the void portion of the separator substrate. And a gel electrolyte formed by absorbing an alkaline electrolyte in the water-absorbing polymer, the separator base material is sulfonated, and the water-absorbing polymer has a sulfo group. It is.

本発明のアルカリ蓄電池は、セパレータ基材の空隙部内に位置し、吸水性ポリマーにアルカリ電解液を吸収させてなるゲル状電解質を有している。このため、セパレータの保液性が良好となると共に、正極と負極との間に導電パスが形成されにくくなるので、自己放電特性を良好とする(自己放電を少なくする)ことができる。   The alkaline storage battery of the present invention has a gel electrolyte that is located in the gap portion of the separator substrate and has a water-absorbing polymer that absorbs an alkaline electrolyte. For this reason, while the liquid retention property of a separator becomes favorable and since it becomes difficult to form a conductive path between a positive electrode and a negative electrode, a self-discharge characteristic can be made favorable (self-discharge can be reduced).

さらに、本発明のアルカリ蓄電池では、セパレータ基材がスルホン化処理されている。すなわち、セパレータ基材をなす繊維には、スルホ基が含まれている。従って、このスルホ基によって、電池内のアンモニアを捕捉することができるので、アンモニアの影響による自己放電を抑制することができる。   Furthermore, in the alkaline storage battery of the present invention, the separator substrate is sulfonated. That is, the fiber constituting the separator substrate contains a sulfo group. Therefore, since the ammonia in the battery can be captured by the sulfo group, self-discharge due to the influence of ammonia can be suppressed.

さらに、本発明のアルカリ蓄電池では、吸水性ポリマーがスルホ基を有しているため、セパレータ基材の繊維の表面を、スルホ基を含むゲル状電解質で覆うことができる。これにより、セパレータ基材のうちスルホン化されていない(若しくは、スルホン化が少ない)部分においても、ゲル状電解質により、ある程度スルホ基を存在させることができる。このように、セパレータ基材の全体にわたってスルホ基を配置させることにより、好適に、アンモニアを捕捉することができる。従って、長期間にわたり充放電を繰り返し行った場合でも、適切に、電池内のアンモニアを捕捉することができ、アンモニアの影響による自己放電を十分に抑制することができる。
以上より、本発明のアルカリ蓄電池は、長期間にわたり自己放電特性を良好とする(自己放電を少なくする)ことができる。
Furthermore, in the alkaline storage battery of the present invention, since the water-absorbing polymer has a sulfo group, the fiber surface of the separator substrate can be covered with a gel electrolyte containing a sulfo group. As a result, even in a portion of the separator substrate that is not sulfonated (or less sulfonated), a certain amount of sulfo groups can be present by the gel electrolyte. Thus, ammonia can be suitably captured by arranging sulfo groups throughout the separator substrate. Therefore, even when charging and discharging are repeatedly performed over a long period of time, ammonia in the battery can be appropriately captured, and self-discharge due to the influence of ammonia can be sufficiently suppressed.
As described above, the alkaline storage battery of the present invention can improve the self-discharge characteristics (reduce self-discharge) over a long period of time.

さらに、上記いずれかのアルカリ蓄電池であって、当該アルカリ蓄電池内に、前記吸水性ポリマーに吸収されることなく、液状を保つ余剰のアルカリ電解液を含むアルカリ蓄電池であると良い。   Furthermore, the alkaline storage battery according to any one of the above, wherein the alkaline storage battery includes an excess alkaline electrolyte that maintains a liquid state without being absorbed by the water-absorbing polymer.

本発明のアルカリ蓄電池は、電池内に、吸水性ポリマーに吸収されることなく、液状を保つ余剰のアルカリ電解液を含んでいる。従って、本発明のアルカリ蓄電池では、ゲル状電解質が、吸水性ポリマーに可能な限りアルカリ電解液を吸収した飽和状態とされており、この飽和したゲル状電解質で、セパレータ基材の繊維の表面を覆うことができる。これにより、ゲル状電解質による、セパレータの保液性を高める効果、及び正負極間を連結する導電パスの抑制効果を、最大限得ることができるので、自己放電特性をより一層良好とする(自己放電を少なくする)ことができる。   The alkaline storage battery of the present invention includes an excess alkaline electrolyte that maintains a liquid state without being absorbed by the water-absorbing polymer. Therefore, in the alkaline storage battery of the present invention, the gel electrolyte is in a saturated state in which the water-absorbing polymer absorbs the alkaline electrolyte as much as possible. With this saturated gel electrolyte, the surface of the fiber of the separator substrate is covered. Can be covered. As a result, the effect of improving the liquid retention of the separator by the gel electrolyte and the effect of suppressing the conductive path connecting the positive and negative electrodes can be obtained to the maximum, so that the self-discharge characteristic is further improved (self Discharge can be reduced).

しかも、充放電の繰り返しに伴い、ゲル状電解質に含まれるアルカリ電解液が減少しても、吸水性ポリマーが、電池内(セパレータ基材の空隙部内)に存在する余剰のアルカリ電解液を吸収して、ゲル状電解質を飽和状態に戻すことができる。従って、本発明のアルカリ蓄電池では、長期間にわたり、ゲル状電解質を飽和状態に保つことができるので、長期間にわたり、自己放電特性を良好とすることができる。   In addition, even when the alkaline electrolyte contained in the gel electrolyte decreases with repeated charge and discharge, the water-absorbing polymer absorbs excess alkaline electrolyte present in the battery (in the voids of the separator substrate). Thus, the gel electrolyte can be returned to a saturated state. Therefore, in the alkaline storage battery of the present invention, the gel electrolyte can be maintained in a saturated state for a long period of time, so that the self-discharge characteristics can be improved for a long period of time.

次に、本発明の実施形態について説明する。   Next, an embodiment of the present invention will be described.

(ステップ1:セパレータ基材の製作)
まず、ポリプロピレン繊維を水に分散させて、スラリーを調整する。次いで、湿式抄紙機を用いて、スラリーから抄紙ウェブ層を作成する。次いで、この抄紙ウェブ層について、脱水処理、熱処理等を行って、単層の湿式不織布を製造した。その後、この湿式不織布について、無水硫酸によってスルホン化処理を行い、セパレータ基材を得た。なお、セパレータ基材を構成する繊維の繊維密度は0.91g/cm3である。また、セパレータ基材の目付を60(g/m2)、厚みを200(μm)としている。また、セパレータ基材のスルホン化度は、3.0×10-3としている。
(Step 1: Production of separator substrate)
First, polypropylene fibers are dispersed in water to prepare a slurry. A paper web layer is then created from the slurry using a wet paper machine. Next, the papermaking web layer was subjected to dehydration treatment, heat treatment, and the like to produce a single-layer wet nonwoven fabric. Thereafter, the wet nonwoven fabric was sulfonated with sulfuric anhydride to obtain a separator substrate. In addition, the fiber density of the fiber which comprises a separator base material is 0.91 g / cm < 3 >. Further, the basis weight of the separator substrate is 60 (g / m 2 ) and the thickness is 200 (μm). The degree of sulfonation of the separator base material is 3.0 × 10 −3 .

(ステップ2:ゲル分散液の製作)
スチレンスルホン酸ナトリウム、アクリル酸メチル、及びジビニルベンゼンを、50:50:3のモル比で調合し、これに純水を加えつつ攪拌することにより、共重合反応を促進させた。このようにして、吸水性ポリマーがゲル化した、ゲル固形分6重量%のゲル分散液を得た。なお、上記のように、ジビニルベンゼンを含有させて共重合させているため、吸水性ポリマーを、ジビニルベンゼンによって架橋させることができる。
(Step 2: Production of gel dispersion)
Sodium styrenesulfonate, methyl acrylate, and divinylbenzene were mixed at a molar ratio of 50: 50: 3, and the copolymerization reaction was promoted by adding pure water and stirring the mixture. Thus, a gel dispersion having a gel solid content of 6% by weight, in which the water-absorbing polymer was gelled, was obtained. In addition, since it contains and copolymerizes divinylbenzene as mentioned above, a water absorbing polymer can be bridge | crosslinked with divinylbenzene.

(ステップ3:セパレータの製作)
ステップ1で製作したセパレータ基材を、ステップ2で得たゲル分散液中に、所定時間浸漬させる。その後、セパレータ基材をゲル分散液中から取り出し、乾燥させることにより、セパレータ基材の空隙部内に吸水性ポリマーを配置させる。このような操作を繰り返すことにより、所定量の吸水性ポリマーがセパレータ基材の空隙部内に配置されたセパレータを製作した。なお、本実施例1では、吸水性ポリマー(乾燥状態)の含有量を、8.33g/m2としている。
(Step 3: Production of separator)
The separator substrate produced in step 1 is immersed in the gel dispersion obtained in step 2 for a predetermined time. Thereafter, the separator base material is taken out from the gel dispersion and dried to dispose the water-absorbing polymer in the voids of the separator base material. By repeating such an operation, a separator in which a predetermined amount of the water-absorbing polymer was disposed in the gap portion of the separator substrate was manufactured. In Example 1, the content of the water-absorbing polymer (dry state) is 8.33 g / m 2 .

ここで、本実施例1のセパレータについて、吸水性ポリマーに含まれるS元素の量と、セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の量とを比較する。
まず、セパレータ基材をなす繊維に含まれるSの重量を、次のようにして算出した。本実施例1のセパレータ基材は、ポリプロピレン繊維からなるため、セパレータ基材の繊維がメチレン基(−CH2−)により構成されているとみなすと、セパレータ基材1m2当たりのメチレン基(−CH2−)のモル数は、(セパレータの目付)/(メチレン基の分子量)=60/14=4.29(mol/m2)となる。従って、セパレータ基材1m2当たりのC元素のモル数も、これに等しく、4.29(mol/m2)となる。従って、セパレータ基材1m2当たりのS元素の量は、(セパレータ基材1m2当たりのC元素のモル数)×(スルホン化度)×(Sの原子量)=4.29×3.0×10-3×32=0.41(g/m2)となる。
Here, for the separator of Example 1, the amount of S element contained in the water-absorbing polymer is compared with the amount of S element contained in the fiber constituting the separator substrate.
First, the weight of S contained in the fiber constituting the separator substrate was calculated as follows. Separator substrate in the first embodiment, since the polypropylene fibers, the fibers of the separator substrate is a methylene group (-CH 2 -) if regarded as being constituted by the separator base material 1 m 2 per methylene group (- The number of moles of CH 2 −) is (weight of separator) / (molecular weight of methylene group) = 60/14 = 4.29 (mol / m 2 ). Therefore, the number of moles of the C element per 1 m 2 of the separator base material is equal to this and is 4.29 (mol / m 2 ). Therefore, the amount of S element per 1 m 2 of separator base material is (number of moles of C element per 1 m 2 of separator base material) × (degree of sulfonation) × (atomic weight of S) = 4.29 × 3.0 × 10 −3 × 32 = 0.41 (g / m 2 ).

次いで、吸水性ポリマーに含まれるS元素の重量を、次のようにして算出した。まず、吸水性ポリマー中のS元素のモル分率を算出する。具体的には、本実施例1の吸水性ポリマーは、スチレンスルホン酸(分子量207)、アクリル酸メチル(分子量86)、及びジビニルベンゼン(分子量131)が50:50:3の割合で構成されていると考えることができる。このとき、吸水性ポリマー中のS元素のモル分率は、(32/207)×50/(207×50+86×50+131×3)=5.14×10-4と算出できる。従って、セパレータ基材1m2当たりの吸水性ポリマーに含まれるS元素の重量は、(セパレータ基材1m2当たりの吸水性ポリマーの含有量)×(S元素のモル分率)=8.33×5.14×10-4=4.28×10-3(g/m2)となる。 Subsequently, the weight of S element contained in the water-absorbing polymer was calculated as follows. First, the mole fraction of S element in the water-absorbing polymer is calculated. Specifically, the water-absorbing polymer of Example 1 is composed of styrene sulfonic acid (molecular weight 207), methyl acrylate (molecular weight 86), and divinylbenzene (molecular weight 131) in a ratio of 50: 50: 3. Can be considered. At this time, the molar fraction of the S element in the water-absorbing polymer can be calculated as (32/207) × 50 / (207 × 50 + 86 × 50 + 131 × 3) = 5.14 × 10 −4 . Therefore, the weight of the S element contained in the water-absorbing polymer per 1 m 2 of the separator base material is (content of water-absorbing polymer per 1 m 2 of the separator base material) × (mol fraction of S element) = 8.33 × 5.14 × 10 −4 = 4.28 × 10 −3 (g / m 2 ).

従って、本実施例1のセパレータでは、吸水性ポリマーに含まれるS元素の量が、セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の量に対し、(4.28×10-3/0.41)×100=1.04(%)含まれていることがわかる。 Therefore, in the separator of Example 1, the amount of S element contained in the water-absorbing polymer is (4.28 × 10 −3 /0.41) with respect to the amount of S element contained in the fibers constituting the separator substrate. ) × 100 = 1.04 (%).

(ステップ4:正極の製作)
水酸化ニッケル粒子を含む活物質ペーストを、発泡ニッケルに充填し、乾燥した後、加圧成形することにより、ニッケル正極板を製作した。次いで、このニッケル正極板を所定の大きさに切断し、正極を得た。
(ステップ5:負極の製作)
水素吸蔵合金を含むペーストを、導電性の電極支持体に塗布し、乾燥した後、加圧成形することにより、水素吸蔵合金負極板を製作した。次いで、この水素吸蔵合金負極板を所定の大きさに切断し、負極を得た。
(Step 4: Fabrication of positive electrode)
An active material paste containing nickel hydroxide particles was filled in foamed nickel, dried, and then press-molded to produce a nickel positive electrode plate. Subsequently, this nickel positive electrode plate was cut into a predetermined size to obtain a positive electrode.
(Step 5: Production of negative electrode)
A paste containing a hydrogen storage alloy was applied to a conductive electrode support, dried, and then pressure-molded to produce a hydrogen storage alloy negative electrode plate. Next, the hydrogen storage alloy negative electrode plate was cut into a predetermined size to obtain a negative electrode.

(ステップ6:アルカリ蓄電池の組立)
上記のように製作した、正極、負極、及びセパレータを、正極と負極との間にセパレータが介在するように交互に積層して、電極群を作製した。次いで、この電極群をケース内に挿入して、アルカリ電解液(比重1.27の水酸化カリウム水溶液)を注液した。このとき、セパレータに含まれている吸水性ポリマーが、アルカリ電解液を吸収して、ゲル状電解質となる。その後、安全弁を備える封口板によってケースを封口し、アルカリ蓄電池(ニッケル水素蓄電池)を得た。なお、本実施例1では、電池容量を6.5Ahとしている。
(Step 6: Assembling the alkaline storage battery)
The positive electrode, the negative electrode, and the separator manufactured as described above were alternately laminated so that the separator was interposed between the positive electrode and the negative electrode, thereby preparing an electrode group. Next, this electrode group was inserted into the case, and an alkaline electrolyte (a potassium hydroxide aqueous solution having a specific gravity of 1.27) was injected. At this time, the water-absorbing polymer contained in the separator absorbs the alkaline electrolyte and becomes a gel electrolyte. Then, the case was sealed with the sealing board provided with a safety valve, and the alkaline storage battery (nickel metal hydride storage battery) was obtained. In the first embodiment, the battery capacity is set to 6.5 Ah.

また、本実施例1のアルカリ蓄電池では、ゲル状電解質が飽和する量を超える(吸水性ポリマーが吸収可能なアルカリ電解液の量を超える)余剰のアルカリ電解液を注液している。従って、電池内(ケース内)には、吸水性ポリマーに吸収されることなく、液状を保つ余剰のアルカリ電解液が存在することとなる。   Further, in the alkaline storage battery of Example 1, an excess alkaline electrolyte exceeding the amount that the gel electrolyte is saturated (exceeding the amount of alkaline electrolyte that can be absorbed by the water-absorbing polymer) is injected. Therefore, there is an excess alkaline electrolyte in the battery (inside the case) that remains liquid without being absorbed by the water-absorbing polymer.

(比較例1)
本比較例1では、実施例1と異なり、ステップ1において、不織布に親水化処理を施すことなく、セパレータ基材を作製した。その他については、実施例1と同様にして、電池容量が6.5Ahのアルカリ蓄電池を作製した。
(Comparative Example 1)
In Comparative Example 1, unlike Example 1, in Step 1, a separator base material was produced without applying a hydrophilic treatment to the nonwoven fabric. About others, it carried out similarly to Example 1, and produced the alkaline storage battery whose battery capacity was 6.5 Ah.

(比較例2)
本比較例2では、実施例1と異なり、吸水性ポリマーを含まないセパレータを作製した。すなわち、ステップ2,3の工程を実施することなく、ステップ1で作製したセパレータ基材(スルホン化処理済み)をそのままセパレータとして用いた。その他については、実施例1と同様にして、電池容量が6.5Ahのアルカリ蓄電池を作製した。
(Comparative Example 2)
In Comparative Example 2, unlike Example 1, a separator containing no water-absorbing polymer was produced. That is, the separator base material (sulphonated) prepared in Step 1 was used as a separator as it was without performing Steps 2 and 3. About others, it carried out similarly to Example 1, and produced the alkaline storage battery whose battery capacity was 6.5 Ah.

(自己放電特性評価試験)
次に、実施例1及び比較例1,2のアルカリ蓄電池について、それぞれ、自己放電特性評価試験を行った。まず、各電池ついて、それぞれ、1000サイクルの充放電サイクル試験を行った。なお、2C(13A)で30分充電し、2C(13A)で電池電圧が1Vになるまで放電する充放電を1サイクルとしている。その後、それぞれのアルカリ蓄電池について、0.6C(3.9A)の電流でSOC(State Of Charge)60%まで充電し、45℃の雰囲気下に1週間放置した。ここで、1C=6.5A,SOC100%=6.5Ahである。
(Self-discharge characteristic evaluation test)
Next, self-discharge characteristic evaluation tests were performed on the alkaline storage batteries of Example 1 and Comparative Examples 1 and 2, respectively. First, 1000 cycles of charge / discharge cycle tests were performed for each battery. In addition, charging / discharging which is charged for 30 minutes at 2C (13A) and discharged until the battery voltage becomes 1V at 2C (13A) is defined as one cycle. Thereafter, each alkaline storage battery was charged to SOC (State Of Charge) 60% at a current of 0.6 C (3.9 A) and left in an atmosphere at 45 ° C. for 1 week. Here, 1C = 6.5A, SOC 100% = 6.5Ah.

次いで、0.3C(1.95A)で電池電圧が1.0Vになるまで放電した後、各電池の残存SOC(%)を測定した。また、各電池について、2Aで4時間充電したときの最大の内圧(MPa)を測定(以下、この値を単に内圧という)した。さらに、25℃の雰囲気下において、各電池について、SOC50%における電気抵抗を測定した。この結果を表1に示す。なお、電気抵抗については、比較例2の電気抵抗を100とした場合の指数で表示している。本実施例1では、長期間にわたって良好な自己放電特性を得られるか否かを調査するために、1000サイクルという極めて多数サイクルの充放電を行っていることに注目すべきである。   Next, after discharging at 0.3 C (1.95 A) until the battery voltage reached 1.0 V, the remaining SOC (%) of each battery was measured. For each battery, the maximum internal pressure (MPa) when charged at 2 A for 4 hours was measured (hereinafter, this value is simply referred to as internal pressure). Further, the electrical resistance at 50% SOC was measured for each battery in an atmosphere at 25 ° C. The results are shown in Table 1. In addition, about electrical resistance, it represents with the index | exponent when the electrical resistance of the comparative example 2 is set to 100. In Example 1, in order to investigate whether or not good self-discharge characteristics can be obtained over a long period of time, it should be noted that a very large number of cycles of 1000 cycles are performed.

Figure 2006114259
Figure 2006114259

各電池の自己放電特性について比較すると、実施例1の電池では、試験後の残存SOCが34%と高い値を示し、長期間にわたり、優れた自己放電特性を得ることができた。これに対し、比較例1,2の電池では、試験後の残存SOCが17%及び14%と低く、自己放電特性が好ましくなかった。また、各電池の内圧について比較すると、比較例2では0.18(MPa)と極めて低く、内圧特性に優れていた。実施例1及び比較例1の電池では、それそれ、0.61,0.55(MPa)となり、比較例2に比して高い値を示したものの、内圧特性は良好であった。また、各電池の電気抵抗について比較すると、実施例1及び比較例1の電池では、比較例2に比して電気抵抗が大きくなったものの、その上昇率は3.7%及び6.1%で、比較的小さかった。実施例1及び比較例1の電池では、セパレータ基材の空隙部内にゲル状電解質を有しているため、比較例2に比して内圧及び電気抵抗が大きくなったと考えられる。   When the self-discharge characteristics of each battery were compared, the battery of Example 1 showed a high residual SOC of 34% after the test, and excellent self-discharge characteristics could be obtained over a long period of time. On the other hand, in the batteries of Comparative Examples 1 and 2, the remaining SOC after the test was as low as 17% and 14%, and the self-discharge characteristics were not preferable. Further, when comparing the internal pressure of each battery, Comparative Example 2 was extremely low at 0.18 (MPa), and the internal pressure characteristics were excellent. In the batteries of Example 1 and Comparative Example 1, the values were 0.61 and 0.55 (MPa), respectively, which were higher than those of Comparative Example 2, but the internal pressure characteristics were good. In addition, when comparing the electric resistance of each battery, the electric resistance of the batteries of Example 1 and Comparative Example 1 was larger than that of Comparative Example 2, but the rate of increase was 3.7% and 6.1%. And it was relatively small. In the batteries of Example 1 and Comparative Example 1, it is considered that the internal pressure and the electrical resistance were larger than those of Comparative Example 2 because the gel electrolyte was included in the gap portion of the separator substrate.

ここで、実施例1の電池と比較例1,2の電池との自己放電特性の違いについて検討する。まず、実施例1と比較例1とについて検討すると、自己放電特性の違いは、セパレータ基材にスルホン化処理が施されているか否かの違いによるものと言える。すなわち、両電池共に、スルホ基を含むゲル状電解質を有しているが、比較例2の電池では、セパレータ基材にスルホン化処理が施されていないため、電池内のアンモニアを十分に捕捉することができず、アンモニアの影響で正極活物質の還元が進み、自己放電が促進されたと考えられる。これに対し、実施例1の電池では、セパレータ基材にスルホン化処理が施されているために、スルホ基を含むゲル状電解質に加え、セパレータ基材のスルホ基によっても電池内のアンモニアを適切に捕捉でき、アンモニアの影響による自己放電を抑制することができたと考えられる。   Here, the difference in self-discharge characteristics between the battery of Example 1 and the batteries of Comparative Examples 1 and 2 will be examined. First, considering Example 1 and Comparative Example 1, it can be said that the difference in self-discharge characteristics is due to the difference in whether or not the separator substrate is subjected to sulfonation treatment. That is, both batteries have a gel electrolyte containing a sulfo group. However, in the battery of Comparative Example 2, the separator base material is not sulfonated, so that the ammonia in the battery is sufficiently captured. It is considered that the positive electrode active material was reduced under the influence of ammonia, and self-discharge was promoted. On the other hand, in the battery of Example 1, since the separator base material is sulfonated, the ammonia in the battery is appropriately controlled by the sulfo group of the separator base material in addition to the gel electrolyte containing the sulfo group. It is thought that self-discharge due to the influence of ammonia could be suppressed.

また、実施例1と比較例2とについて検討すると、自己放電特性の違いは、スルホ基を含むゲル状電解質を有しているか否かの違いによるものと言える。すなわち、両電池共に、セパレータ基材にスルホン化処理が施されているが、比較例2の電池では、スルホ基を含むゲル状電解質を有していないため、電池内のアンモニアを十分に捕捉することができず、アンモニアの影響で正極活物質の還元が進み、自己放電が促進されたと考えられる。   Moreover, when Example 1 and Comparative Example 2 are examined, it can be said that the difference in the self-discharge characteristics is due to the difference in whether or not the gel electrolyte containing the sulfo group is present. That is, in both batteries, the separator substrate is sulfonated, but the battery of Comparative Example 2 does not have a gel electrolyte containing a sulfo group, and therefore sufficiently captures ammonia in the battery. It is considered that the positive electrode active material was reduced under the influence of ammonia, and self-discharge was promoted.

これに対し、実施例1の電池では、スルホ基を含むゲル状電解質を有しているために、セパレータ基材の繊維の表面を、スルホ基を含むゲル状電解質で覆うことができる。これにより、セパレータ基材のうちスルホン化されていない(若しくは、スルホン化が少ない)部分においても、ゲル状電解質により、ある程度スルホ基を存在させることができたと考えられる。このように、セパレータ基材のスルホ基とゲル状電解質に含まれるスルホ基により、セパレータ基材の全体にわたってスルホ基を配置させることができたために、好適に、電池内のアンモニアを捕捉することができたと考えられる。従って、アンモニアの影響による自己放電を抑制することができたと考えられる。   On the other hand, since the battery of Example 1 has a gel electrolyte containing a sulfo group, the surface of the fiber of the separator substrate can be covered with a gel electrolyte containing a sulfo group. Thereby, it is considered that the sulfo group could be present to some extent by the gel electrolyte even in the part of the separator substrate that is not sulfonated (or less sulfonated). As described above, the sulfo group of the separator base material and the sulfo group contained in the gel electrolyte can arrange the sulfo group throughout the separator base material, so that the ammonia in the battery can be preferably captured. It is thought that it was made. Therefore, it is considered that self-discharge due to the influence of ammonia could be suppressed.

以上の結果より、スルホン化処理を施したセパレータ基材(セパレータ)を用い、且つ、スルホ基を含むゲル状電解質を配置することで、長期間にわたり、自己放電特性を良好にできると言える。   From the above results, it can be said that the self-discharge characteristics can be improved over a long period of time by using a separator base material (separator) subjected to sulfonation treatment and disposing a gel electrolyte containing a sulfo group.

本実施例2では、セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の量に対する、吸水性ポリマーに含まれるS元素の量の割合が異なる7種類のセパレータを用いて、7種類のアルカリ蓄電池(サンプル1〜7とする)を製作した。   In Example 2, seven types of alkaline storage batteries (samples) were used by using seven types of separators having different ratios of the amount of S element contained in the water-absorbing polymer to the amount of S element contained in the fiber constituting the separator substrate. 1 to 7).

具体的には、ステップ1において、実施例1と同様にして、湿式不織布にスルホン化処理を行い、スルホン化度が3.0×10-3のセパレータ基材を作製した。次いで、ステップ2において、実施例1と同様にしてゲル分散液を作製した。次いで、ステップ3において、ステップ1で製作したセパレータ基材について、ゲル分散液中への浸漬時間を異ならせることにより、吸水性ポリマーの含有量が異なる7種類のセパレータを作製した。 Specifically, in Step 1, in the same manner as in Example 1, sulfonation treatment was performed on the wet nonwoven fabric to prepare a separator base material having a sulfonation degree of 3.0 × 10 −3 . Next, in Step 2, a gel dispersion was prepared in the same manner as in Example 1. Next, in Step 3, seven types of separators having different water-absorbing polymer contents were produced by varying the immersion time in the gel dispersion for the separator substrate produced in Step 1.

これにより、セパレータ基材のスルホン化度はいずれも同一であるが、吸水性ポリマーに含まれるS元素の量が異なる7種類のセパレータを得た。すなわち、セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の量に対する、吸水性ポリマーに含まれるS元素の量の割合(以下、単に、吸水性ポリマーのS量とも言う)が異なる7種類のセパレータを得た。詳細には、表2に示すように、吸水性ポリマーのS量が、0.07,0.10,0.53,1.04,1.58,2.00,2.32(%)と異なる7種類のセパレータを作製した。その後、実施例1と同様にして、7種類のニッケル水素蓄電池(サンプル1〜7)を作製した。なお、サンプル1〜7についても、いずれも電池容量を6.5Ahとしている。   Thereby, although the sulfonation degree of the separator base material was the same, seven types of separators having different amounts of S element contained in the water-absorbing polymer were obtained. That is, seven types of separators having different ratios of the amount of S element contained in the water-absorbing polymer to the amount of S element contained in the fiber constituting the separator substrate (hereinafter, also simply referred to as S amount of the water-absorbing polymer). Obtained. Specifically, as shown in Table 2, the S amount of the water-absorbing polymer was 0.07, 0.10, 0.53, 1.04, 1.58, 2.00, 2.32 (%). Seven different types of separators were produced. Thereafter, in the same manner as in Example 1, seven types of nickel metal hydride storage batteries (samples 1 to 7) were produced. In all of Samples 1 to 7, the battery capacity is set to 6.5 Ah.

Figure 2006114259
Figure 2006114259

(自己放電特性評価試験)
次に、上記のように製作したサンプル1〜7について、それぞれ、実施例1と同様にして、自己放電特性評価試験を行った。その結果を表2に示す。
各サンプルの自己放電特性について比較すると、サンプル2〜7では、試験後の残存SOCが34〜36%と高い値を示し、長期間にわたり、優れた自己放電特性を得ることができた。これに対し、サンプル1では、試験後の残存SOCが21%と比較的良好な値を示したが、他のサンプルに比して自己放電特性が劣っていた。
(Self-discharge characteristic evaluation test)
Next, the samples 1 to 7 manufactured as described above were subjected to self-discharge characteristic evaluation tests in the same manner as in Example 1. The results are shown in Table 2.
When comparing the self-discharge characteristics of each sample, in samples 2 to 7, the residual SOC after the test was as high as 34 to 36%, and excellent self-discharge characteristics could be obtained over a long period of time. On the other hand, in sample 1, the residual SOC after the test showed a relatively good value of 21%, but the self-discharge characteristics were inferior to those of the other samples.

ここで、表2の結果に基づいた、吸水性ポリマーのS量(%)と試験後の残存SOC(%)との関係を、図1に示す。図1に●印で示すように、試験後の残存SOC(%)の値は、吸水性ポリマーのS量が0.1%未満の場合にはそれほど大きくないが、吸水性ポリマーのS量が0.1%以上となると大きく上昇し、自己放電特性が良好となることがわかる。詳細には、吸水性ポリマーのS量を0.1%以上とすれば、吸水性ポリマーのS量に拘わらず、ほぼ同等の良好な自己放電特性を得られることがわかる。これは、次のような理由によるものと考えられる。   Here, the relationship between the S amount (%) of the water-absorbing polymer and the residual SOC (%) after the test based on the results of Table 2 is shown in FIG. As indicated by a black circle in FIG. 1, the value of the residual SOC (%) after the test is not so large when the S amount of the water-absorbing polymer is less than 0.1%, but the S amount of the water-absorbing polymer is It can be seen that when the content is 0.1% or more, the self-discharge characteristics are improved. Specifically, it can be seen that if the S amount of the water-absorbing polymer is 0.1% or more, almost the same good self-discharge characteristics can be obtained regardless of the S amount of the water-absorbing polymer. This is considered due to the following reasons.

各サンプルでは、スルホン化処理を施したセパレータ基材(具体的には、スルホン化度を3.0×10-3としたセパレータ基材)を用いているため、セパレータ基材において、電池内のアンモニアを捕捉することができる。しかしながら、先の実施例1及び比較例2の結果からもわかるように、スルホン化処理を施したセパレータ基材だけでは、長期間にわたり、適切に、電池内のアンモニアを捕捉することができない。従って、電池内のアンモニアを、長期間にわたり適切に捕捉するためには、スルホン化処理を施したセパレータ基材を用いると共に、スルホ基を有するゲル状電解質を配置させる必要がある。 Each sample uses a separator base material subjected to sulfonation treatment (specifically, a separator base material having a sulfonation degree of 3.0 × 10 −3 ). Ammonia can be captured. However, as can be seen from the results of Example 1 and Comparative Example 2, the ammonia in the battery cannot be properly captured over a long period of time only by the separator substrate subjected to the sulfonation treatment. Therefore, in order to appropriately capture the ammonia in the battery over a long period of time, it is necessary to use a separator base material that has undergone a sulfonation treatment and to dispose a gel electrolyte having a sulfo group.

しかしながら、サンプル1では、スルホ基を有するゲル状電解質を配置させたものの、吸水性ポリマーのS量が0.07%と低いために、ゲル状電解質に十分なスルホ基を含有させることができず、電池内のアンモニアを、長期間にわたり、適切に捕捉することができなかったと考えられる。
これに対し、サンプル2〜7では、吸水性ポリマーのS量を0.1%以上とすることにより、ゲル状電解質に十分なスルホ基を含有させることができ、セパレータ基材の全体にわたって、適切にスルホ基を配置させることができたと考えられる。従って、電池内のアンモニアを、長期間にわたり、適切に捕捉することができたと考えられる。
以上の結果より、スルホン化度を3.0×10-3としたセパレータ基材を用い、且つ吸水性ポリマーのS量を0.1%以上とすることにより、長期間にわたり、優れた自己放電特性を得ることができると言える。
However, in Sample 1, although a gel electrolyte having a sulfo group was disposed, the S amount of the water-absorbing polymer was as low as 0.07%, so that the gel electrolyte could not contain a sufficient sulfo group. It is considered that ammonia in the battery could not be properly captured over a long period of time.
On the other hand, in Samples 2 to 7, by setting the amount of S in the water-absorbing polymer to 0.1% or more, the gel electrolyte can contain sufficient sulfo groups, and is suitable throughout the separator substrate. It is considered that a sulfo group could be arranged in Therefore, it is considered that the ammonia in the battery could be appropriately captured over a long period of time.
From the above results, by using a separator base material having a sulfonation degree of 3.0 × 10 −3 and an S content of the water-absorbing polymer of 0.1% or more, excellent self-discharge over a long period of time. It can be said that characteristics can be obtained.

一方、各サンプルの内圧について比較すると、表2より、サンプル1〜7の順に、電池の内圧(MPa)が上昇することがわかる。すなわち、吸水性ポリマーのS量(%)が大きくなるにしたがって、電池の内圧が上昇することがわかる。
ここで、表2の結果に基づいた、吸水性ポリマーのS量(%)と電池の内圧(MPa)との関係を図2に示し、詳細に検討する。図2に△印で示すように、吸水性ポリマーのS量が0.1〜2.0(%)の範囲では、吸水性ポリマーのS量(%)が大きくなるにしたがって、電池の内圧が徐々に上昇し、2.0%を超えると内圧が大きく上昇することがわかる。これは、吸水性ポリマーのS量を大きくするにしたがって吸水性ポリマーが増加することから、セパレータ基材の空隙部内を占めるゲル状電解質が増加するためであると考えられる。この結果より、吸水性ポリマーのS量を2.0%以下に制限することにより、ゲル状電解質の量を制限することができるので、セパレータの通気を十分に確保し、電池の内圧特性を良好とする(内圧上昇を抑制する)ことができると言える。
On the other hand, comparing the internal pressure of each sample, it can be seen from Table 2 that the internal pressure (MPa) of the battery increases in the order of samples 1-7. That is, it can be seen that the internal pressure of the battery increases as the S amount (%) of the water-absorbing polymer increases.
Here, the relationship between the S amount (%) of the water-absorbing polymer and the internal pressure (MPa) of the battery based on the results of Table 2 is shown in FIG. As indicated by Δ in FIG. 2, when the S amount of the water absorbent polymer is in the range of 0.1 to 2.0 (%), the internal pressure of the battery increases as the S amount (%) of the water absorbent polymer increases. It gradually rises, and it can be seen that the internal pressure greatly increases when it exceeds 2.0%. This is probably because the water-absorbing polymer increases as the amount of S in the water-absorbing polymer increases, so that the gel electrolyte occupying the voids of the separator substrate increases. From this result, it is possible to limit the amount of gel electrolyte by limiting the amount of S in the water-absorbing polymer to 2.0% or less, thus ensuring sufficient separator ventilation and good internal pressure characteristics of the battery. It can be said that (increase in internal pressure) can be suppressed.

次に、各サンプルの電気抵抗について比較する。なお、表2では、電気抵抗を、吸水性ポリマーを配置していない比較例2の電池を基準(基準値100)として、指数表示している。表2より、サンプル1〜7の順に、電池の電気抵抗が大きくなることがわかる。すなわち、吸水性ポリマーのS量(%)が大きくなるにしたがって、電気抵抗が大きくなることがわかる。   Next, the electrical resistance of each sample is compared. In Table 2, the electrical resistance is displayed as an index with the battery of Comparative Example 2 in which no water-absorbing polymer is arranged as a reference (reference value 100). From Table 2, it can be seen that the electrical resistance of the battery increases in the order of samples 1-7. That is, it can be seen that the electrical resistance increases as the S amount (%) of the water-absorbing polymer increases.

ここで、表2の結果に基づいた、吸水性ポリマーのS量(%)と電池の電気抵抗(指数)との関係を図3に示し、詳細に検討する。図3に◆印で示すように、吸水性ポリマーのS量が2.0%以下の範囲では、吸水性ポリマーのS量(%)が大きくなるにしたがって、電気抵抗が徐々に上昇し、2.0%を超えると電気抵抗が急激に上昇することがわかる。これは、吸水性ポリマーのS量を大きくするにしたがって吸水性ポリマーが増加することから、セパレータ基材の空隙部内を占めるゲル状電解質が増加するためであると考えられる。この結果より、吸水性ポリマーのS量を2.0%以下に制限することにより、ゲル状電解質の量を制限し、電池の電気抵抗を比較的小さくできると言える。   Here, the relationship between the S amount (%) of the water-absorbing polymer and the electric resistance (index) of the battery based on the results of Table 2 is shown in FIG. As indicated by the ♦ marks in FIG. 3, when the S amount of the water-absorbing polymer is 2.0% or less, the electrical resistance gradually increases as the S amount (%) of the water-absorbing polymer increases. It can be seen that the electrical resistance sharply rises above 0.0%. This is probably because the water-absorbing polymer increases as the amount of S in the water-absorbing polymer increases, so that the gel electrolyte occupying the voids of the separator substrate increases. From this result, it can be said that by limiting the amount of S in the water-absorbing polymer to 2.0% or less, the amount of the gel electrolyte can be limited and the electric resistance of the battery can be made relatively small.

以上の結果より、スルホン化度を3.0×10-3としたセパレータ基材を用い、且つ吸水性ポリマーのS量を0.1〜2.0(%)とするのが好ましいと言える。これにより、長期間にわたり、優れた自己放電特性を得ることができると共に、内圧特性を良好とし、且つ、電気抵抗を比較的小さくすることができると言える。 From the above results, it can be said that it is preferable to use a separator base material having a degree of sulfonation of 3.0 × 10 −3 and to set the S content of the water-absorbing polymer to 0.1 to 2.0 (%). Thereby, it can be said that excellent self-discharge characteristics can be obtained over a long period of time, the internal pressure characteristics can be improved, and the electrical resistance can be made relatively small.

本実施例3では、セパレータ基材の構造が異なる2種類のセパレータを製作した後、各セパレータを用いて、2種類のアルカリ蓄電池(サンプル8,9とする)を製作した。
具体的には、ステップ1において、1枚の抄紙ウェブ層からなる単層の湿式不織布と、同一の抄紙ウェブ層を2枚積層した2層の湿式不織布を作製した。但し、両不織布では、共に、目付を60(g/m2)、厚みを200(μm)、繊維密度を0.91(g/cm3)に統一している。次いで、これらの湿式不織布について、実施例1と同様にスルホン化処理を施し、2種類のセパレータ基材を製作した。なお、セパレータ基材のスルホン化度は、共に3.0×10-3としている。
In Example 3, two types of separators having different separator base structures were manufactured, and then two types of alkaline storage batteries (referred to as samples 8 and 9) were manufactured using each separator.
Specifically, in Step 1, a single-layer wet nonwoven fabric composed of one papermaking web layer and a two-layer wet nonwoven fabric obtained by laminating two identical papermaking web layers were prepared. However, in both nonwoven fabrics, the basis weight is 60 (g / m 2 ), the thickness is 200 (μm), and the fiber density is 0.91 (g / cm 3 ). Next, these wet nonwoven fabrics were subjected to sulfonation treatment in the same manner as in Example 1 to produce two types of separator base materials. Note that the degree of sulfonation of the separator base material is 3.0 × 10 −3 .

その後、実施例1のステップ2,3と同様にして、吸水性ポリマーを含む2種類のセパレータを製作した。なお、両セパレータでは、共に、5.05g/m2の吸水性ポリマー(乾燥状態)を、セパレータ基材の空隙部内に配置させている。従って、吸水性ポリマーのS量は、共に、0.63%となる。その後、実施例1のステップ4〜6と同様にして、2種類のニッケル水素蓄電池(サンプル8,9)を作製した。なお、サンプル8,9についても、いずれも電池容量を6.5Ahとしている。 Thereafter, two types of separators containing a water-absorbing polymer were produced in the same manner as in Steps 2 and 3 of Example 1. In both separators, 5.05 g / m 2 of the water-absorbing polymer (in a dry state) is disposed in the gap of the separator substrate. Accordingly, the amount of S in the water-absorbing polymer is 0.63%. Thereafter, in the same manner as in Steps 4 to 6 of Example 1, two types of nickel metal hydride storage batteries (samples 8 and 9) were produced. Samples 8 and 9 both have a battery capacity of 6.5 Ah.

(自己放電特性評価試験)
次に、上記のように製作したサンプル8,9について、それぞれ、実施例1と同様にして、自己放電特性評価試験を行った。但し、本実施例3では、1000サイクルの充放電サイクル試験を行った後、さらに、もう1000サイクルの充放電試験を行い、1000サイクル後の残存SOC(%)と2000サイクル後の残存SOC(%)を調査している。その結果を表3に示す。
(Self-discharge characteristic evaluation test)
Next, the samples 8 and 9 manufactured as described above were subjected to a self-discharge characteristic evaluation test in the same manner as in Example 1. However, in Example 3, after performing a charge / discharge cycle test of 1000 cycles, another charge / discharge test of 1000 cycles was performed, and the remaining SOC (%) after 1000 cycles and the remaining SOC (%) after 2000 cycles ). The results are shown in Table 3.

Figure 2006114259
Figure 2006114259

両サンプルの自己放電特性について比較すると、表3に示すように、1000サイクル後の残存SOCは、それぞれ、35%と34%の高い値を示した。さらに、2000サイクル後の残存SOCについて見ると、2000サイクルもの極めて多数サイクルの充放電サイクル試験を行ったにも拘わらず、いずれも、24%以上の値を示した。この結果より、サンプル8,9は、共に、長期間にわたり、優れた自己放電特性を得ることができたと言える。   Comparing the self-discharge characteristics of both samples, as shown in Table 3, the remaining SOC after 1000 cycles showed high values of 35% and 34%, respectively. Further, regarding the remaining SOC after 2000 cycles, all of them showed a value of 24% or more, despite the fact that 2000 cycles of charge / discharge cycle tests were conducted. From this result, it can be said that both Samples 8 and 9 were able to obtain excellent self-discharge characteristics over a long period of time.

これは、セパレータについて、スルホン化度を3.0×10-3とし、且つ、吸水性ポリマーのS量を0.1〜2.0(%)(具体的には、0.63%)としたことに加えて、ジビニルベンゼンによって架橋させた吸水性ポリマーを用いたためであると考えられる。ジビニルベンゼンによって架橋させた吸水性ポリマーは、アルカリ電解液中(ゲル状電解質)において、長期間にわたり安定して存在する。従って、セパレータ基材の繊維の表面に、ゲル状電解質を、長期間にわたり安定して存在させることができたと考えられる。 For the separator, the degree of sulfonation is 3.0 × 10 −3 , and the amount of S in the water-absorbing polymer is 0.1 to 2.0 (%) (specifically 0.63%). In addition to this, it is considered that this is because a water-absorbing polymer crosslinked with divinylbenzene was used. The water-absorbing polymer crosslinked with divinylbenzene is stably present for a long period in the alkaline electrolyte (gel electrolyte). Therefore, it is considered that the gel electrolyte could be stably present over a long period of time on the fiber surface of the separator substrate.

しかも、ゲル状電解質が飽和する量を超える(吸水性ポリマーが吸収可能なアルカリ電解液の量を超える)余剰のアルカリ電解液を注液している。すなわち、電池内に、吸水性ポリマーに吸収されることなく、液状を保つ余剰のアルカリ電解液を存在させている。これにより、充放電の繰り返しに伴い、ゲル状電解質に含まれるアルカリ電解液が減少しても、吸水性ポリマーが、電池内(セパレータ基材の空隙部内)に存在する余剰のアルカリ電解液を吸収して、ゲル状電解質を飽和状態に戻すことができる。
従って、長期間にわたり、飽和したゲル状電解質によって、セパレータ基材の繊維の表面を安定して覆うことができるので、長期間にわたり、優れた自己放電特性を得ることができたと考えられる。
Moreover, an excess alkaline electrolyte exceeding the amount that the gel electrolyte is saturated (exceeding the amount of alkaline electrolyte that can be absorbed by the water-absorbing polymer) is injected. That is, an excess alkaline electrolyte that maintains a liquid state without being absorbed by the water-absorbing polymer is present in the battery. As a result, even if the alkaline electrolyte contained in the gel electrolyte decreases with repeated charge and discharge, the water-absorbing polymer absorbs the excess alkaline electrolyte present in the battery (in the voids of the separator substrate). Thus, the gel electrolyte can be returned to a saturated state.
Therefore, since the surface of the fiber of the separator base material can be stably covered with the gel electrolyte saturated for a long period of time, it is considered that excellent self-discharge characteristics can be obtained for a long period of time.

しかしながら、1000サイクル後と2000サイクル後の残存SOCを比較すると、サンプル8では、1000サイクル後のSOCの値に対し、2000サイクル後のSOCの値が、11%低下(35%から24%に低下)したのに対し、サンプル9では、低下することなく高い値(共に34%)を示した。この結果より、サンプル9のほうが、サンプル8に比して、長期間にわたり、優れた自己放電特性を得ることができたと言える。   However, when comparing the remaining SOC after 1000 cycles and 2000 cycles, in Sample 8, the SOC value after 2000 cycles is 11% lower (from 35% to 24%) than the SOC value after 1000 cycles. In contrast, Sample 9 showed a high value (both 34%) without decreasing. From this result, it can be said that Sample 9 was able to obtain superior self-discharge characteristics over a long period of time as compared with Sample 8.

これは、サンプル8では、セパレータ基材として、単層の不織布を用いたのに対し、サンプル9では、複数の抄紙ウェブ層を積層した不織布を用いたためと考えられる。すなわち、サンプル9では、複数の抄紙ウェブ層を積層した不織布を用いることで、抄紙ウェブ層の層間において不連続面が多くなり、サンプル8に比して、セパレータ基材の繊維に沿って正負極間を連結する導電パスの形成を抑制できたためと考えられる。
また、内圧について検討すると、サンプル8では0.53(MPa)、サンプル9では0.60(MPa)となり、両サンプル共に、比較的良好な内圧特性を示した。電気抵抗についても、指数の値が101と101.7となり、共に、低抵抗であった。
以上の結果より、セパレータ基材として、単層の不織布よりも、複数の抄紙ウェブ層を積層した不織布を用いたほうが好ましいと言える。
This is probably because Sample 8 used a single-layer nonwoven fabric as the separator substrate, whereas Sample 9 used a nonwoven fabric in which a plurality of papermaking web layers were laminated. That is, in sample 9, by using a nonwoven fabric in which a plurality of papermaking web layers are laminated, discontinuous surfaces increase between the papermaking web layers, and positive and negative electrodes are formed along the fibers of the separator substrate as compared with sample 8. This is thought to be because the formation of conductive paths that connect them could be suppressed.
When the internal pressure was examined, it was 0.53 (MPa) for sample 8 and 0.60 (MPa) for sample 9, and both samples exhibited relatively good internal pressure characteristics. Regarding the electrical resistance, the index values were 101 and 101.7, both of which were low resistance.
From the above results, it can be said that it is preferable to use a nonwoven fabric in which a plurality of papermaking web layers are laminated as a separator base material, rather than a single layer nonwoven fabric.

以上において、本発明を実施例1〜3に即して説明したが、本発明は上記実施例等に限定されるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲で、適宜変更して適用できることはいうまでもない。
例えば、実施例1等では、セパレータ基材へのスルホン化処理として、無水硫酸によるスルホン化処理を行ったが、発煙硫酸によるスルホン化処理を行っても同様な効果を得ることができた。
In the above, the present invention has been described with reference to the first to third embodiments. However, the present invention is not limited to the above-described embodiments and the like, and it can be applied as appropriate without departing from the gist thereof. Not too long.
For example, in Example 1 and the like, the sulfonation treatment with sulfuric anhydride was performed as the sulfonation treatment on the separator substrate, but the same effect could be obtained even when the sulfonation treatment with fuming sulfuric acid was performed.

また、実施例1〜3では、セパレータ基材のスルホン化度を3.0×10-3としたが、スルホン化度が1×10-3〜6×10-3の範囲であるセパレータ基材を用いることにより、長期間にわたり、自己放電特性が良好となることが確認できた。従って、実施例2の結果も含めて検討すると、セパレータ基材のスルホン化度を、1×10-3〜6×10-3とし、且つ、吸水性ポリマーに含まれるS元素の量を、セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の量に対し、0.1〜2.0(%)とすることにより、長期間にわたり、自己放電特性を良好にできると言える。さらに、内圧特性も良好にでき、電気抵抗も比較的小さく保つことができると言える。なお、スルホン化度を6×10-3より大きくした場合には、セパレータ基材への極度なスルホン化処理により、セパレータ基材が激しく傷み、強度が著しく低下してしまった。このため、電池の寿命特性及び自己放電特性が大きく低下した。 Moreover, embodiments in Examples 1 to 3, although the degree of sulfonation of the separator substrate and 3.0 × 10 -3, a separator substrate sulfonation degree is in the range of 1 × 10 -3 ~6 × 10 -3 It was confirmed that the self-discharge characteristics were improved over a long period of time by using. Therefore, considering the results of Example 2, the degree of sulfonation of the separator base material is set to 1 × 10 −3 to 6 × 10 −3 , and the amount of S element contained in the water-absorbing polymer is determined as follows. It can be said that the self-discharge characteristics can be improved over a long period of time by setting the content to 0.1 to 2.0 (%) with respect to the amount of S element contained in the fiber constituting the substrate. Furthermore, it can be said that the internal pressure characteristics can be improved and the electrical resistance can be kept relatively small. In addition, when the sulfonation degree was made larger than 6 × 10 −3 , the separator base material was severely damaged due to the extreme sulfonation treatment on the separator base material, and the strength was significantly reduced. For this reason, the life characteristics and self-discharge characteristics of the battery were greatly reduced.

また、実施例1〜3では、セパレータ基材の目付を60g/m2、厚みを200μmとしたが、目付が40〜70(g/m2)、厚みが120〜200(μm)のセパレータ基材を用いることにより、長期間にわたり、自己放電特性及び内圧特性を良好にできることが確認できた。これは、目付を40g/m2以上、厚みを120μm以上とすることにより、セパレータ基材の繊維に沿った正極と負極との間のパスを長くすることができるので、正負極間を連結する導電パスが形成され難くなり、自己放電特性が良好になったと考えられる。一方、目付を70g/m2以下に制限することにより、セパレータ基材の空隙部を大きく確保して、セパレータの通気性を良好にすることができると共に、厚みを200(μm)以下に制限することにより、電池内におけるセパレータ基材の占有体積を抑制できたため、内圧特性を良好にできたと考えられる。 In Examples 1 to 3, the basis weight of the separator substrate was 60 g / m 2 and the thickness was 200 μm. However, the separator base had a basis weight of 40 to 70 (g / m 2 ) and a thickness of 120 to 200 (μm). It was confirmed that the self-discharge characteristic and the internal pressure characteristic can be improved over a long period of time by using the material. Since the basis weight is 40 g / m 2 or more and the thickness is 120 μm or more, the path between the positive electrode and the negative electrode along the fiber of the separator base can be lengthened, so the positive and negative electrodes are connected. It is considered that the conductive path is hardly formed and the self-discharge characteristics are improved. On the other hand, by restricting the basis weight to 70 g / m 2 or less, it is possible to secure a large gap portion of the separator base material and improve the air permeability of the separator, and to limit the thickness to 200 (μm) or less. As a result, the occupied volume of the separator base material in the battery could be suppressed, and it is considered that the internal pressure characteristics could be improved.

また、実施例1〜3では、1種類の繊維(具体的には、ポリプロピレン)からなる不織布により、セパレータ基材を構成したが、2種類以上の繊維(例えば、ポリプロピレンとポリエチレン)からなる不織布を用いて、セパレータ基材を作製するようにしても良い。2種類以上の繊維からなる不織布を用い、これにスルホン化処理を施せば、スルホン化度の異なる2種類以上の繊維からなるセパレータ基材を得ることができる。スルホン化度の異なる2種類以上の繊維からなるセパレータ基材を用いることにより、より一層、自己放電特性及び内圧特性を良好とすることができる。具体的には、ポリプロピレンとポリエチレンからなる不織布を用いてセパレータ基材を作製し、これをアルカリ蓄電池に用いたところ、優れた自己放電特性及び内圧特性を得ることができた。   Moreover, in Examples 1-3, although the separator base material was comprised with the nonwoven fabric which consists of one type of fiber (specifically polypropylene), the nonwoven fabric which consists of two or more types of fibers (for example, polypropylene and polyethylene) It may be used to produce a separator substrate. If a nonwoven fabric composed of two or more types of fibers is used and subjected to a sulfonation treatment, a separator substrate composed of two or more types of fibers having different degrees of sulfonation can be obtained. By using a separator substrate composed of two or more types of fibers having different degrees of sulfonation, the self-discharge characteristics and the internal pressure characteristics can be further improved. Specifically, when a separator base material was produced using a nonwoven fabric made of polypropylene and polyethylene and used for an alkaline storage battery, excellent self-discharge characteristics and internal pressure characteristics could be obtained.

これは、スルホン化度、すなわち、親水性の異なる2種以上の繊維によってセパレータ基材を構成することにより、セパレータ基材の空隙部において、ゲル状電解質及びアルカリ電解液を偏在させることができるためと考えられる。具体的には、スルホン化度が高い繊維にゲル状電解質及びアルカリ電解液を集中して保持させることにより、スルホン化度が低い繊維の周りに通気路を形成することができる。従って、セパレータの保液性及び通気性を共に良好とすることができるので、優れた自己放電特性及び内圧特性を得ることができると考えられる。   This is because the gel electrolyte and the alkaline electrolyte can be unevenly distributed in the void portion of the separator substrate by constituting the separator substrate with two or more types of fibers having different degrees of sulfonation, that is, hydrophilicity. it is conceivable that. Specifically, by allowing a gel electrolyte and an alkaline electrolyte to be concentrated and held in a fiber having a high degree of sulfonation, an air passage can be formed around the fiber having a low degree of sulfonation. Therefore, since both the liquid retention and air permeability of the separator can be improved, it is considered that excellent self-discharge characteristics and internal pressure characteristics can be obtained.

さらに、セパレータ基材には、2種以上の成分からなる分割型複合繊維を含有させると良い。分割型複合繊維を含有させることで、電極間パスを大きくすることができ、電極間を連結する導電パスの形成を抑制することができる。従って、電池の自己放電特性をより一層良好とすることができる。具体的には、ポリプロピレンとポリエチレンとからなる分割型複合繊維を30重量%含有させた不織布(2層の抄紙ウェブ層からなる)を用いてセパレータ基材を作製し、これをアルカリ蓄電池に用いたところ、優れた自己放電特性及び内圧特性を得ることができた。   Furthermore, it is preferable that the separator base material contains a split type composite fiber composed of two or more kinds of components. By including the split-type conjugate fiber, the interelectrode path can be increased, and the formation of the conductive path connecting the electrodes can be suppressed. Therefore, the self-discharge characteristic of the battery can be further improved. Specifically, a separator substrate was prepared using a nonwoven fabric (consisting of two paper-making web layers) containing 30% by weight of a split-type composite fiber composed of polypropylene and polyethylene, and this was used for an alkaline storage battery. However, excellent self-discharge characteristics and internal pressure characteristics could be obtained.

ところで、セパレータ基材として、複数の抄紙ウェブ層を積層した不織布を用いる場合であって、分割型複合繊維を含有させた上記の電池では、特に、ポリプロピレンとポリエチレンとからなる分割型複合繊維を用いたために、優れた自己放電特性を得ることができたと考えられる。ポリプロピレンとポリエチレンとからなる分割型複合繊維は高融点であるため、不織布を作成する過程において熱を加えた場合でも、分割型複合繊維の結晶形態が崩れにくく、地合を良好に保つことができる。従って、ポリプロピレンとポリエチレンとからなる分割型複合繊維を含有させることにより、電極間パスを十分に大きくすることができ、電極間を連結する導電パスの形成を抑制することができたと考えられる。
なお、分割型複合繊維をなす繊維としては、ポリプロピレン及びポリエチレンの他、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、及びポリブチレンも好適に用いることができる。
By the way, as the separator base material, a nonwoven fabric in which a plurality of papermaking web layers are laminated is used, and in the above-described battery containing split composite fibers, in particular, split composite fibers made of polypropylene and polyethylene are used. Therefore, it is considered that excellent self-discharge characteristics could be obtained. Since the split type composite fiber made of polypropylene and polyethylene has a high melting point, even when heat is applied in the process of making the nonwoven fabric, the crystal form of the split type composite fiber is not easily broken, and the formation can be kept good. . Therefore, it is considered that the inclusion of split-type composite fibers made of polypropylene and polyethylene can sufficiently increase the interelectrode path and suppress the formation of the conductive path connecting the electrodes.
In addition, as a fiber which forms a split type composite fiber, polystyrene, polymethylpentene, and polybutylene can be suitably used in addition to polypropylene and polyethylene.

また、実施例1〜3では、シート状のセパレータ(セパレータ基材)を用い、セパレータが正極と負極との間に介在するように積層した。しかしながら、このような形態に限定されるものではなく、例えば、セパレータを袋状として、その内部に正極を配置させると共に、これと負極とを交互に積層するように積層しても良い。   Moreover, in Examples 1-3, it laminated | stacked so that a separator might interpose between a positive electrode and a negative electrode using the sheet-like separator (separator base material). However, the present invention is not limited to such a form. For example, the separator may be formed in a bag shape, the positive electrode may be disposed therein, and the negative electrode and the negative electrode may be alternately stacked.

また、実施例3では、同一の抄紙ウェブ層を積層した不織布を用いて、セパレータ基材を作成した。しかしながら、積層する抄紙ウェブ層は同一である必要はなく、異質の抄紙ウェブ層(例えば、目付が異なる)を積層するようにしても良い。むしろ、異質の抄紙ウェブ層を積層したほうが、アルカリ蓄電池の特性を向上させることができるので好ましい。   Moreover, in Example 3, the separator base material was created using the nonwoven fabric which laminated | stacked the same papermaking web layer. However, the papermaking web layers to be laminated are not necessarily the same, and different papermaking web layers (for example, having a different basis weight) may be laminated. Rather, laminating different papermaking web layers is preferable because the characteristics of the alkaline storage battery can be improved.

具体的には、アルカリ蓄電池(ニッケル水素電池)では、正極側に比して負極側から多くの導電析出物が析出するため、正極側に配置される抄紙ウェブ層(第1抄紙ウェブ層とする)に比して負極側に配置される抄紙ウェブ層(第2抄紙ウェブ層とする)の目付を大きくすることにより、効率良く導電パスの形成を抑制することができる。このように、セパレータ基材について、選択的に抄紙ウェブ層(第2抄紙ウェブ層)の目付を大きくすることは、全ての抄紙ウェブ層(第1抄紙ウェブ層と第2抄紙ウェブ層)の目付を大きくする場合に比して、セパレータ全体の目付の上昇を抑制することができる。このため、セパレータの通気度の低下を抑制でき、ひいては、アルカリ蓄電池の内圧上昇を抑制することができる。   Specifically, in an alkaline storage battery (nickel metal hydride battery), a larger amount of conductive precipitates are deposited from the negative electrode side than the positive electrode side. Therefore, the papermaking web layer (first papermaking web layer is disposed on the positive electrode side). ), The basis weight of the papermaking web layer (referred to as the second papermaking web layer) disposed on the negative electrode side is increased, whereby the formation of the conductive path can be efficiently suppressed. Thus, selectively increasing the basis weight of the papermaking web layer (second papermaking web layer) with respect to the separator base material is the basis weight of all papermaking web layers (first papermaking web layer and second papermaking web layer). As compared with the case of increasing the value, the increase in the basis weight of the entire separator can be suppressed. For this reason, the fall of the air permeability of a separator can be suppressed and by extension, the internal pressure rise of an alkaline storage battery can be suppressed.

また、実施例3では、抄紙ウェブ層を2層を積層した不織布を用いて、セパレータ基材を作成した。しかしながら、抄紙ウェブ層を積層する場合は、積層する不織布は2層に限定されるものではなく、複数層であればいずれでも良い。むしろ、積層する抄紙ウェブ層の数を増やすほど、正負極間を連結する導電パスが形成されにくくなり、アルカリ蓄電池の自己放電特性を向上させることができるので好ましい。
また、実施例1等では、セパレータ基材として湿式不織布を用いたが、乾式不織布を用いても良い。
Moreover, in Example 3, the separator base material was created using the nonwoven fabric which laminated | stacked two papermaking web layers. However, when laminating a papermaking web layer, the nonwoven fabric to be laminated is not limited to two layers, and any layer may be used as long as it is a plurality of layers. Rather, it is preferable to increase the number of papermaking web layers to be laminated, because a conductive path connecting the positive and negative electrodes is less likely to be formed, and the self-discharge characteristics of the alkaline storage battery can be improved.
Moreover, in Example 1 etc., although the wet nonwoven fabric was used as a separator base material, you may use a dry nonwoven fabric.

また、実施例1〜3では、負極に水素吸蔵合金を用いたニッケル水素蓄電池を作製した。しかしながら、本発明は、ニッケル亜鉛蓄電池やニッケルカドミウム蓄電池など、いずれのアルカリ蓄電池についても同様な効果を得ることができる。   Moreover, in Examples 1-3, the nickel metal hydride storage battery which used the hydrogen storage alloy for the negative electrode was produced. However, this invention can acquire the same effect also about any alkaline storage batteries, such as a nickel zinc storage battery and a nickel cadmium storage battery.

実施例2にかかるアルカリ蓄電池(サンプル1〜7)について、吸水性ポリマーのS量(%)と、試験後残存SOC(%)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between S amount (%) of a water absorbing polymer, and residual SOC (%) after a test about the alkaline storage battery (samples 1-7) concerning Example 2. FIG. 実施例2にかかるアルカリ蓄電池(サンプル1〜7)について、吸水性ポリマーのS量(%)と、内圧(MPa)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between S amount (%) of a water absorbing polymer, and internal pressure (MPa) about the alkaline storage battery (samples 1-7) concerning Example 2. FIG. 実施例2にかかるアルカリ蓄電池(サンプル1〜7)について、吸水性ポリマーのS量(%)と、電気抵抗(指数)との関係を示すグラフである。It is a graph which shows the relationship between S amount (%) of a water absorbing polymer, and an electrical resistance (index | exponent) about the alkaline storage battery (samples 1-7) concerning Example 2. FIG.

Claims (11)

繊維からなる三次元網状構造を備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を含むセパレータ基材と、
上記セパレータ基材の上記空隙部に配置され、アルカリ電解液を吸収するとゲル状電解質となる吸水性ポリマーと、を備え、
上記セパレータ基材は、スルホン化処理されてなり、
上記吸水性ポリマーは、スルホ基を有してなる
アルカリ蓄電池用セパレータ。
A separator base material comprising a three-dimensional network structure made of fibers and including a void portion in which a plurality of holes are three-dimensionally connected;
A water-absorbing polymer that is disposed in the gap of the separator substrate and becomes a gel electrolyte when absorbing an alkaline electrolyte,
The separator substrate is sulfonated,
The water absorbing polymer is a separator for an alkaline storage battery having a sulfo group.
請求項1に記載のアルカリ蓄電池用セパレータであって、
前記セパレータ基材のスルホン化度は、1×10-3〜6×10-3であり、
前記吸水性ポリマーに含まれるS元素の量は、前記セパレータ基材をなす繊維に含まれるS元素の量に対し、0.1〜2.0(%)である
アルカリ蓄電池用セパレータ。
The alkaline storage battery separator according to claim 1,
The sulfonation degree of the separator substrate is 1 × 10 −3 to 6 × 10 −3 ,
The alkaline storage battery separator in which the amount of S element contained in the water-absorbing polymer is 0.1 to 2.0 (%) with respect to the amount of S element contained in the fibers constituting the separator substrate.
請求項1または請求項2に記載のアルカリ蓄電池用セパレータであって、
前記セパレータ基材は、
目付が40〜70(g/m2)、厚みが120〜200(μm)である
アルカリ蓄電池用セパレータ。
The separator for an alkaline storage battery according to claim 1 or 2,
The separator substrate is
An alkaline storage battery separator having a basis weight of 40 to 70 (g / m 2 ) and a thickness of 120 to 200 (μm).
請求項1〜請求項3のいずれか一項に記載のアルカリ蓄電池用セパレータであって、
前記吸水性ポリマーは、ジビニルベンゼン及びジビニルナフタレンの少なくともいずれかにより架橋されてなる
アルカリ蓄電池用セパレータ。
It is a separator for alkaline storage batteries according to any one of claims 1 to 3,
The water-absorbing polymer is a separator for an alkaline storage battery formed by crosslinking with at least one of divinylbenzene and divinylnaphthalene.
請求項1〜請求項4のいずれか一項に記載のアルカリ蓄電池用セパレータであって、
前記セパレータ基材は、スルホン化度の異なる少なくとも2種類の繊維を有してなる
アルカリ蓄電池用セパレータ。
It is a separator for alkaline storage batteries as described in any one of Claims 1-4,
The separator substrate is an alkaline storage battery separator having at least two types of fibers having different degrees of sulfonation.
請求項1〜請求項5のいずれか一項に記載のアルカリ蓄電池用セパレータであって、
前記セパレータ基材は、分割型複合繊維を含む
アルカリ蓄電池用セパレータ。
The separator for an alkaline storage battery according to any one of claims 1 to 5,
The separator base material is an alkaline storage battery separator including a split composite fiber.
請求項1〜請求項6のいずれか一項に記載のアルカリ蓄電池用セパレータであって、
前記セパレータ基材は、複数の抄紙ウェブ層が積層された不織布からなる
アルカリ蓄電池用セパレータ。
It is a separator for alkaline storage batteries as described in any one of Claims 1-6,
The separator substrate is an alkaline storage battery separator made of a nonwoven fabric in which a plurality of papermaking web layers are laminated.
請求項7に記載のアルカリ蓄電池用セパレータであって、
前記複数の抄紙ウェブ層は、それぞれ、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリスチレン、ポリメチルペンテン、及びポリブチレンから選択した少なくとも2種類の成分からなる分割型複合繊維を含む
アルカリ蓄電池用セパレータ。
The separator for an alkaline storage battery according to claim 7,
Each of the plurality of papermaking web layers is a separator for an alkaline storage battery including a split type composite fiber composed of at least two kinds of components selected from polypropylene, polyethylene, polystyrene, polymethylpentene, and polybutylene.
正極と、
負極と、
請求項1〜請求項8のいずれか一項に記載のアルカリ蓄電池用セパレータであって、前記吸水性ポリマーがアルカリ電解液を吸収してゲル状電解質となったセパレータと、を備える
アルカリ蓄電池。
A positive electrode;
A negative electrode,
An alkaline storage battery comprising: a separator for an alkaline storage battery according to any one of claims 1 to 8, wherein the water-absorbing polymer absorbs an alkaline electrolyte and becomes a gel electrolyte.
正極と、
負極と、
繊維からなる三次元網状構造を備え、複数の孔が三次元に連結した空隙部を含むセパレータ基材と、
上記セパレータ基材の上記空隙部内に位置し、吸水性ポリマーにアルカリ電解液を吸収させてなるゲル状電解質と、を備え、
上記セパレータ基材は、スルホン化処理されてなり、
上記吸水性ポリマーは、スルホ基を有してなる
アルカリ蓄電池。
A positive electrode;
A negative electrode,
A separator base material comprising a three-dimensional network structure made of fibers and including a void portion in which a plurality of holes are three-dimensionally connected;
A gel electrolyte that is located in the gap of the separator substrate and has a water-absorbing polymer that absorbs an alkaline electrolyte; and
The separator substrate is sulfonated,
The water-absorbing polymer is an alkaline storage battery having a sulfo group.
請求項9または請求項10に記載のアルカリ蓄電池であって、
当該アルカリ蓄電池内に、前記吸水性ポリマーに吸収されることなく、液状を保つ余剰のアルカリ電解液を含む
アルカリ蓄電池。
The alkaline storage battery according to claim 9 or 10,
An alkaline storage battery comprising an excess alkaline electrolyte that maintains a liquid state without being absorbed by the water-absorbing polymer in the alkaline storage battery.
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Cited By (1)

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014155950A1 (en) * 2013-03-29 2014-10-02 パナソニック株式会社 Alloy powder for electrodes, negative electrode for nickel-metal hydride storage batteries using same, and nickel-metal hydride storage battery
JP5861099B2 (en) * 2013-03-29 2016-02-16 パナソニックIpマネジメント株式会社 Alloy powder for electrode, negative electrode for nickel metal hydride storage battery and nickel metal hydride storage battery using the same
US9997776B2 (en) 2013-03-29 2018-06-12 Panasonic Intellectual Property Management Co., Ltd. Alloy powder for electrodes, negative electrode for nickel-metal hydride storage batteries including the same, and nickel-metal hydride storage battery including the same

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