JP2011198632A - 電池セパレータ及び二次電池 - Google Patents
電池セパレータ及び二次電池 Download PDFInfo
- Publication number
- JP2011198632A JP2011198632A JP2010064495A JP2010064495A JP2011198632A JP 2011198632 A JP2011198632 A JP 2011198632A JP 2010064495 A JP2010064495 A JP 2010064495A JP 2010064495 A JP2010064495 A JP 2010064495A JP 2011198632 A JP2011198632 A JP 2011198632A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- treatment
- battery
- separator
- nonwoven fabric
- battery separator
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
Links
Images
Classifications
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M10/00—Secondary cells; Manufacture thereof
- H01M10/34—Gastight accumulators
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/403—Manufacturing processes of separators, membranes or diaphragms
- H01M50/406—Moulding; Embossing; Cutting
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/449—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure
- H01M50/454—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material having a layered structure comprising a non-fibrous layer and a fibrous layer superimposed on one another
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Landscapes
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Manufacturing & Machinery (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
高い機械強度と高い親水性を併せ持つ2次電池セパレータ及び該電池セパレータを用いた二次電池を提供することを目標とする。
【解決手段】
ポリプロピレン系樹脂を主構成材料とし前記ポリプロピレン系樹脂同士が結着することによって構成された不織布に、ポリエチレン系樹脂表面を形成し、次いで、ポリエチレン系樹脂表面に親水化処理、例えばコロナ放電処理、プラズマ処理、UVオゾン処理やスルホン化処理を施したことを特徴とする電池セパレータ及び該電池セパレータを用いた二次電池を提供する。
【選択図】 図1
Description
また、内部抵抗が低く大電流特性に優れるため、電気自動車や電動工具などのバッテリー用としての利用が期待されている。
(1)親水性を示し電解液を保持する能力、
(2)電池製造時に発生するバリや電池使用中に発生するデンドライドなどによる正極−負極間のショートを防ぐのに十分な機械強度が求められる。
セパレータに界面活性剤を塗布する比較的容易な方法であり、具体的には、分子内にポリアルキレンオキシド基を有するアセチレングリコール系の非イオン性界面活性剤を塗工する方法などがある(特許文献1)。
各々の方法で発生させたラジカルによって樹脂表面にカルボキシル基などの親水基を導入する安価な処理方法である。
具体的には、コロナ放電処理では、高周波高電圧パルス電界により発せられるコロナ放電を被処理物に照射する(特許文献2)。プラズマ処理では、互いに対向する一対の電極間に電界を印加することによりプラズマ放電を発生させて被処理物に親水性を付与する(特許文献3)。なお、以下の説明では、これらの処理をまとめて「ラジカル反応処理」と呼称する。
フッ素ガスの酸化力を利用して繊維表面にカルボキシル基を導入する方法である。具体的なフッ素ガス処理方法としては、フッ素と酸素の混合ガスに不織布を接触させて、繊維表面にカルボキシル基を導入する。
アクリル酸を繊維とグラフト重合させて親水性を付与する処理方法で、親水性の付与だけでなく電池の自己放電を抑制する効果も発現することが分かっている。これは、シャトル効果の原因物質であるアンモニアをセパレータが吸着するためであると考えられている。
スルホン酸基を繊維に導入して親水性を付与する方法で、アクリル酸グラフト重合処理と同様に、親水性の付与だけでなく電池の自己放電を抑制する効果も発現することが分かっている。
しかし、ポリプロピレンはポリエチレンと比べて反応性に劣るため、ラジカル反応処理やスルホン化処理などの親水化処理の効果が得られにくく、湿式不織布より親水性の面で劣るという問題がある。
即ち、電池の正極と負極の間に挟まれて使用される電池セパレータであって、ポリプロピレン系樹脂を主構成材料とし、前記ポリプロピレン系樹脂同士が結着することによって構成された不織布表面にポリエチレン系樹脂表面を形成し、次いで、前記ポリエチレン系樹脂表面に親水化処理を施したことを特徴とする。
また例えば、前記親水化処理は、ラジカル反応処理をした後にさらにスルホン化処理をすることを特徴とする。
また例えば、前記不織布表面にポリエチレン系樹脂表面を形成する処理は、前記不織布表面にポリエチレン系エマルションを塗工する処理であることを特徴とする。あるいは、前記ポリエチレン系エマルションの塗布量が、前記不織布の坪量に対し、0.1〜10.0重量%であることを特徴とする。
更に例えば、前記不織布は、スパンボンド法により製造されることを特徴とする。
まず工程S1において、任意の方法でシートを形成して基布とする。基布については、主構成材料にポリプロピレン系樹脂が用いられており、大部分の交絡点がポリプロピレン系樹脂同士の結着によって形成されていれば良い。具体的には、延伸の掛かった連続繊維から構成されるスパンボンド不織布が、高い機械特性を得る上で好適である。
前記ポリエチレン系樹脂としては、ポリプロピレン系樹脂からなる基布の表面にポリエチレン系樹脂層を形成可能なものであれば良いので、基本骨格がポリエチレンであれば、その他の構成がどのようなものであっても十分使用できる。
以上でセパレータが作製できる。セパレータの製造のみで電池製造を行わない場合には以上のようにしてセパレータを制作した段階で以降の工程を省略できる。
次に、本発明にかかる電池セパレータについての一実施例を比較例と共に説明する。
〔比較例1〕
〔比較例2〕
〔比較例3〕
〔比較例4〕
〔比較例5〕
〔比較例6〕
〔比較例7〕
親水性の度合いを比較するために、70℃の30重量%KOH水溶液に30mm×30mm角のセパレータを浮かべ、セパレータが電解液に完全に濡れるまでの浸液時間を測定した。親水性が高いほど電解液との親和性が良くなり、濡れるまでにかかる時間は短くなる。
一方、親水性においても、実施例1から実施例5のPEコートを施してコロナ放電処理を行ったセパレータは、PPよりも反応性の高いPE表面が形成されているため、比較例1の未コートのPP製スパンボンド不織布と比べて浸液時間が短く、高い親水性を示した。特に、PEエマルションの塗工率を10重量%にした実施例5のサンプルは、比較例2の湿式不織布セパレータを超える親水性を示した。
「ケミパール M200」の代わりにエステル変性PEエマルション「メイカテックスHP−70」を塗工した実施例6のサンプルも、比較例1と比べて高い親水性を示した。
一方、スルホン化処理を施した実施例8と9のセパレータに関しては、PEコート層がスルホン化による不織布の劣化を食い止めるので、スルホン化処理前後の強度維持率がPEコートを施していない比較例4や比較例6と比べて高い値を示した。
上記の方法で各セパレータを用いた電池を100個ずつ作製し、その不良率を調べた。
初期活性を行った密閉式ニッケル水素電池を充電0.1C率で12時間、休止0.5時間、放電0.1C率で終止電圧1.0Vとし、5サイクル繰り返した後の放電容量に対し、同条件(0.1C率)での充電後、45℃下で14日間放置したときの残存容量(0.1C率放電、終止電圧1.0V)の比を自己放電後の容量保存率とした。なお、充放電は全て25℃で行った。
初期活性を行った密閉式ニッケル水素電池を25℃下で1.0C率、1.1時間充電し、1時間休止させた後、終止電圧を1.0Vとして1.0C率で放電して理論容量に対する利用率が80%以下になったときのサイクル数をサイクル寿命として測定した。
Claims (9)
- 電池の正極と負極の間に挟まれて使用される電池セパレータであって、ポリプロピレン系樹脂を主構成材料とし、前記ポリプロピレン系樹脂同士が結着することによって構成された不織布表面にポリエチレン系樹脂表面を形成し、次いで、前記ポリエチレン系樹脂表面に親水化処理を施したことを特徴とする電池セパレータ。
- 前記親水化処理が、ラジカル反応処理又はスルホン化処理から選択される一種又は複数種の処理であることを特徴とする請求項1記載の電池セパレータ。
- 前記親水化処理は、ラジカル反応処理をした後にさらにスルホン化処理をすることを特徴とする請求項1又は請求項2に記載の電池セパレータ。
- 前記ラジカル反応処理は、コロナ放電処理、プラズマ処理、UVオゾン処理から選択される一種の処理であることを特徴とする請求項2又は請求項3記載の電池セパレータ。
- 前記不織布表面にポリエチレン系樹脂表面を形成する処理は、前記不織布表面にポリエチレン系エマルションを塗工する処理であることを特徴とする請求項1乃至請求項4のいずれかに記載の電池セパレータ。
- 前記ポリエチレン系エマルションの塗布量が、前記不織布の坪量に対し、0.1〜10.0重量%であることを特徴とする請求項5記載の電池セパレータ。
- 前記不織布は、スパンボンド法により製造されることを特徴とする請求項1乃至請求項6のいずれかに記載の電池セパレータ。
- 請求項1乃至請求項7のいずれか1項に記載の電池セパレータを用いたことを特徴とする二次電池。
- 前記二次電池が、ニッケル水素蓄電池であることを特徴とする請求項7記載の二次電池。
Priority Applications (4)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010064495A JP2011198632A (ja) | 2010-03-19 | 2010-03-19 | 電池セパレータ及び二次電池 |
| CN2010102279393A CN101950799A (zh) | 2009-07-08 | 2010-07-08 | 电池隔膜和二次电池 |
| US13/050,115 US20110229752A1 (en) | 2010-03-19 | 2011-03-17 | Battery separator and secondary battery |
| US13/962,769 US20140042661A1 (en) | 2010-03-19 | 2013-08-08 | Method of forming a battery separator and secondary battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2010064495A JP2011198632A (ja) | 2010-03-19 | 2010-03-19 | 電池セパレータ及び二次電池 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2011198632A true JP2011198632A (ja) | 2011-10-06 |
Family
ID=44647508
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2010064495A Pending JP2011198632A (ja) | 2009-07-08 | 2010-03-19 | 電池セパレータ及び二次電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (2) | US20110229752A1 (ja) |
| JP (1) | JP2011198632A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101361675B1 (ko) | 2011-03-31 | 2014-02-12 | 주식회사 엘지화학 | 전극조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 전극조립체 |
| WO2015034080A1 (ja) * | 2013-09-09 | 2015-03-12 | 宇部興産株式会社 | セパレータ及びそれを用いた蓄電デバイス |
| JP2015536550A (ja) * | 2012-11-14 | 2015-12-21 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company | 電気化学セルのためのセパレーター材料 |
Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60136161A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Japan Vilene Co Ltd | リチウム電池用セパレ−タ材 |
| JP2000299097A (ja) * | 1999-04-15 | 2000-10-24 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 電池用セパレータの製造方法 |
| JP2002141048A (ja) * | 2000-11-01 | 2002-05-17 | Toyobo Co Ltd | アルカリ電池用セパレータ |
Family Cites Families (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| DE3887460T2 (de) * | 1987-11-17 | 1994-05-26 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Separatormaterial für Speicherbatterien und Verfahren zu dessen Herstellung. |
| EP1205986B1 (en) * | 2000-04-05 | 2005-12-28 | Nitto Denko Corporation | Separator for battery |
| JP2001332238A (ja) * | 2000-05-19 | 2001-11-30 | Sekisui Chem Co Ltd | アルカリ電池用セパレーター |
| JP2009032677A (ja) * | 2007-07-04 | 2009-02-12 | Hitachi Maxell Ltd | セパレータ用多孔質膜およびその製造方法、電池用セパレータおよびその製造方法、電池用電極およびその製造方法、ならびにリチウム二次電池 |
-
2010
- 2010-03-19 JP JP2010064495A patent/JP2011198632A/ja active Pending
-
2011
- 2011-03-17 US US13/050,115 patent/US20110229752A1/en not_active Abandoned
-
2013
- 2013-08-08 US US13/962,769 patent/US20140042661A1/en not_active Abandoned
Patent Citations (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS60136161A (ja) * | 1983-12-26 | 1985-07-19 | Japan Vilene Co Ltd | リチウム電池用セパレ−タ材 |
| JP2000299097A (ja) * | 1999-04-15 | 2000-10-24 | Mitsubishi Paper Mills Ltd | 電池用セパレータの製造方法 |
| JP2002141048A (ja) * | 2000-11-01 | 2002-05-17 | Toyobo Co Ltd | アルカリ電池用セパレータ |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR101361675B1 (ko) | 2011-03-31 | 2014-02-12 | 주식회사 엘지화학 | 전극조립체의 제조방법 및 이를 이용하여 생산되는 전극조립체 |
| JP2015536550A (ja) * | 2012-11-14 | 2015-12-21 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニーE.I.Du Pont De Nemours And Company | 電気化学セルのためのセパレーター材料 |
| WO2015034080A1 (ja) * | 2013-09-09 | 2015-03-12 | 宇部興産株式会社 | セパレータ及びそれを用いた蓄電デバイス |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US20110229752A1 (en) | 2011-09-22 |
| US20140042661A1 (en) | 2014-02-13 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| KR100499217B1 (ko) | 알칼리전지용세퍼레이터및그의제조방법 | |
| KR100415797B1 (ko) | 알칼리전지용격리판및그의제조방법 | |
| JP5927295B2 (ja) | オレフィン系樹脂を用いた繊維、および該繊維を用いた不織布、アルカリ蓄電池用セパレータ | |
| JP2011198632A (ja) | 電池セパレータ及び二次電池 | |
| CN101950799A (zh) | 电池隔膜和二次电池 | |
| CN106887557A (zh) | 电池用隔板以及具有该隔板的二次电池 | |
| KR19980081040A (ko) | 알칼리 전지용 격리판 및 그의 제조방법 | |
| JP5473442B2 (ja) | 電池セパレータ及び二次電池 | |
| JP3914331B2 (ja) | アルカリ電池用セパレータ | |
| JP7040110B2 (ja) | 鉛電池用硫酸イオン沈降抑制部材及びそれを用いる鉛電池 | |
| JP4139454B2 (ja) | アルカリ電池用セパレータ及びその製法 | |
| JP2003132870A (ja) | 親水性官能基を有するポリオレフィンを主体とする樹脂組成物からなる二次電池用セパレータ | |
| JPH07130392A (ja) | アルカリ蓄電池 | |
| JP2002367591A (ja) | アルカリ電池用セパレータ | |
| JP4058202B2 (ja) | アルカリ電池 | |
| JP2002324539A (ja) | アルカリ電池用セパレータ | |
| JP2019173227A (ja) | 親水化不織布、アルカリ蓄電池 | |
| JP3722278B2 (ja) | 親水化オレフィン組成物およびその製造方法 | |
| WO2016208028A1 (ja) | 電池用セパレータ、二次電池 | |
| JP2002289165A (ja) | アルカリ電池用セパレータおよびその製造方法、およびアルカリ電池 | |
| JP2024164587A (ja) | アルカリ電池用セパレータ | |
| JP2015041458A (ja) | 電池用セパレータ | |
| JP2003036832A (ja) | アルカリ電池用セパレータおよびその製造方法 | |
| WO2018207894A1 (ja) | アルカリ蓄電池用セパレータ及びアルカリ蓄電池 | |
| JP2005276643A (ja) | 電池用セパレータおよびその製造方法 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20130312 |
|
| A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20130813 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20130910 |
|
| A521 | Request for written amendment filed |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20131108 |
|
| A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A132 Effective date: 20140107 |
|
| A02 | Decision of refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02 Effective date: 20140617 |
