JP2018006258A - Lead-acid battery separator and lead-acid battery using the same - Google Patents

Lead-acid battery separator and lead-acid battery using the same Download PDF

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純一 日下部
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整一 天野
一史 加藤
Kazufumi Kato
一史 加藤
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide: a non-woven fabric separator for a lead-acid battery suppressing the stratification of a battery, the lead-acid battery being high in output, high in durability and low in resistance and further extending cycle life; and a lead-acid battery.SOLUTION: There are provided a separator having excellent ion permeability, liquid retaining properties, electrical insulating properties, and chemical stability, and a lead-acid battery which includes the separator and which is high in output, high in durability and low in resistance and further extends cycle life. There is also provided a method of manufacturing a separator, which is excellent in processing suitability as a battery, and which is stable, high in yield, and low in cost since the separator comprises a non-woven fabric mat.SELECTED DRAWING: None

Description

本発明は、鉛蓄電池用セパレータ、及びこれを用いた鉛蓄電池に関する。   The present invention relates to a lead-acid battery separator and a lead-acid battery using the same.

現在、二次電池の中で、世界で最も多く生産されている鉛蓄電池は、エンジン始動等の自動車をはじめ、ゴルフカート、船舶、航空機等の特殊車両も含めた車載用途、また、フォークリフト、耕作機械、鉄道、潜水艦等の動力用、無停電電源装置(UPS)、通信機器等の据置用として用いられる産業用途にて広く利用されている。   Currently, the world's most produced lead-acid battery among secondary batteries is in-vehicle applications including automobiles such as engine starting, golf carts, ships, aircraft, and other special vehicles, as well as forklifts and farming It is widely used in industrial applications that are used for powering machines, railways, submarines, etc., and for stationary equipment such as uninterruptible power supplies (UPS) and communication equipment.

近年は市場ニーズの多様化に伴い、電池の高出力、高耐久性、長寿命などの高機能化を図った鉛蓄電池が開発されている。   In recent years, along with diversification of market needs, lead-acid batteries having high functions such as high output, high durability, and long life have been developed.

特に、電池性能の長寿命化は、部分充電状態(PSOC:Partial State of Charge)で繰り返し充放電を行うアイドリングストップ用途、又は極端に深い充電深度を伴うDC(Deep Cycle)用途で要求されている。   In particular, extending the battery performance is required for idling stop applications that repeatedly charge and discharge in a partially charged state (PSOC: Partial State of Charge), or DC (Deep Cycle) applications that involve extremely deep charging depths. .

電池性能の長寿命化に関連して、長時間使用時に電池性能が低下する要因として成層化現象が挙げられる。   In relation to the extension of the battery performance, a stratification phenomenon can be cited as a factor that reduces the battery performance when used for a long time.

成層化とは電池セル内の電解液である硫酸が上下層で濃度差を生じることであり、この状態が続くと、充放電挙動の中で電極表面上の反応に偏りが生じ、硫酸鉛の密な結晶ができる。これは表面の抵抗が増大し、電極反応そのものが阻害されてしまい、電池性能の劣化に繋がる。通常電極反応により発生した比重が大きい高濃度の硫酸イオンが電極表面上より排出された後沈降し成層化現象が生じるが、自動車エンジン始動等で使用されていた従来の鉛蓄電池では、過充電状態での電極反応により電極表面からガスが発生するため、そのバブリング効果で電解液が拡散され、成層化現象が解消し、重要な問題にはならなかった。一方で、部分充電状態での使用が求められるアイドリングストップ用途又はDC用途では、過充電状態での反応を伴わないため、ガスによる電解液が拡散されず、上下層での濃度差が解消されない。硫酸濃度の高い下層の電極付近では、硫酸鉛が析出し、寿命性能が低下してしまう。   Stratification means that the concentration of sulfuric acid, which is the electrolyte in the battery cell, varies between the upper and lower layers. If this state continues, the reaction on the electrode surface is biased during charge / discharge behavior, and lead sulfate Dense crystals can be formed. This increases the surface resistance, hinders the electrode reaction itself, and leads to deterioration of battery performance. Usually, high-concentration sulfate ions with large specific gravity generated by electrode reaction are discharged from the electrode surface and then settled, resulting in stratification. However, in conventional lead-acid batteries used for starting automobile engines, etc. Gas was generated from the electrode surface due to the electrode reaction at, so that the electrolytic solution was diffused by the bubbling effect, and the stratification phenomenon was eliminated, which was not an important problem. On the other hand, in an idling stop application or a DC application that requires use in a partially charged state, a reaction in an overcharged state is not involved, so that the electrolyte solution due to gas is not diffused, and the concentration difference between the upper and lower layers is not eliminated. In the vicinity of the lower electrode having a high sulfuric acid concentration, lead sulfate is deposited, and the life performance is lowered.

成層化を解消する手段として、各種セパレータが考案されている。   Various separators have been devised as means for eliminating stratification.

特許文献1では、ガラス、パルプ及びポリオレフィンからなる材料群から選択された少なくとも1つの材料の繊維で構成された不織布、好ましくはガラス繊維、パルプ及び無機酸化物粉末を主成分とする混抄不織布をセパレータとして用いることで、部分充電状態で負荷への放電が行なわれる液式の鉛蓄電池において、PSOC下で、電池が満充電になることがないため、ガス発生による電解液の撹拌が行なわれがたい場合にも、電解液の成層化を抑制して寿命性能を向上させることを報告している。しかしながら、ガラス繊維を用いているため、従来用いられてきたポリオレフィン系にくらべ、素材硬度の違いから、スリット工程で刃の摩耗が激しく、安定生産できない。また、ガラス繊維、パルプ及び無機酸化物粉末を主成分とする混抄不織布では、分散液上に均一に浮遊するそれぞれの材料が一気にウェブ化するため、連続的な有機繊維層と無機粒子層のような高度な層構造を得ることはできない。さらに、セパレータ内の空隙部分が無機粒子であるシリカですべて充填されてしまうため、イオン透過性が阻害されてしまい、セパレータ間の電気抵抗が高くなり、高出力な電池設計ができない。   In Patent Document 1, a non-woven fabric composed of fibers of at least one material selected from a material group consisting of glass, pulp and polyolefin, preferably a mixed non-woven fabric mainly composed of glass fibers, pulp and inorganic oxide powder is used as a separator. By using as a liquid lead-acid battery in which discharge to a load is performed in a partially charged state, the battery is not fully charged under PSOC, so it is difficult to stir the electrolyte due to gas generation Even in this case, it has been reported that the stratification of the electrolyte is suppressed and the life performance is improved. However, since glass fibers are used, blade wear is severe in the slitting process due to the difference in material hardness compared to conventionally used polyolefins, and stable production cannot be achieved. In addition, in mixed nonwoven fabrics mainly composed of glass fiber, pulp and inorganic oxide powder, each material that floats uniformly on the dispersion liquid forms a web at once, so that it is like a continuous organic fiber layer and inorganic particle layer. A highly advanced layer structure cannot be obtained. Further, since the voids in the separator are all filled with silica, which is an inorganic particle, ion permeability is hindered, the electrical resistance between the separators is increased, and a high output battery design cannot be performed.

特許文献2では、基材である疎水性樹脂と、前記疎水性樹脂の表面に設けた多孔質の親水性被覆層とで構成されているセパレータを用いることで、鉛蓄電池の充電の際に生じる成層化を抑制するとともに、電池の性能を維持し、かつ、鉛蓄電池の製造を容易にすることを報告している。しかしながら、織物や繊維径10〜20μmのポリオレフィン基材を使用しており、同繊維径で構成された不織布構造では、親水被膜層が繊維状に塗布されていても数十nmであるため、不織布の孔径分布が広く、セパレータとして最も重要なショート(短絡)が発生してしまい、電池本来の性能を満足させることができない。また、空隙率も90〜98%としており、不織布基材の上にコート剤を塗布したときに、剤が裏抜けしてしまい、安定的な生産ができない。   In patent document 2, it produces at the time of charge of a lead storage battery by using the separator comprised by the hydrophobic resin which is a base material, and the porous hydrophilic coating layer provided in the surface of the said hydrophobic resin. It has been reported that stratification is suppressed, battery performance is maintained, and lead-acid battery manufacturing is facilitated. However, a woven fabric or a polyolefin substrate having a fiber diameter of 10 to 20 μm is used, and the nonwoven fabric structure having the same fiber diameter is several tens of nanometers even if the hydrophilic coating layer is applied in a fibrous form. Therefore, the most important short circuit as a separator occurs, and the original performance of the battery cannot be satisfied. Moreover, the porosity is also set to 90 to 98%, and when the coating agent is applied on the nonwoven fabric base material, the agent is broken through and stable production cannot be performed.

特許文献3では、空隙率、平均流量孔径を特定した不織布基材と、粒径が高度に制御された無機粒子を含むセパレータを用いることで、高レートでの放電容量を維持しつつ、短絡抑制可能であり、安定した充放電挙動を示すリチウムイオン二次電池を得ることを報告している。しかしながら、無機粒子の役割として、短絡抑制が挙げられており、本セパレータに要求されるような、鉛蓄電池の成層化抑制に効果的な硫酸イオンの拡散・保持の効果については全く記載がない。   In Patent Document 3, short-circuit suppression is achieved while maintaining discharge capacity at a high rate by using a non-woven fabric base material with a specified porosity and average flow pore size and a separator containing inorganic particles whose particle size is highly controlled. It is reported that a lithium ion secondary battery that is possible and exhibits stable charge / discharge behavior is obtained. However, the role of the inorganic particles is to suppress short-circuiting, and there is no description of the effect of diffusion / retention of sulfate ions that is effective for suppressing stratification of lead-acid batteries, which is required for this separator.

国際公開第2012/157311号International Publication No. 2012/157311 特開2014−194911号公報JP 2014-194911 A 国際公開第2014/046094号International Publication No. 2014/046094

上述の問題に鑑み、本発明が解決しようとする課題は、電池の成層化を抑制し、高出力、高耐久性、かつ低抵抗であり、かつサイクル寿命を長くする鉛蓄電池用不織布セパレータ及び鉛蓄電池を提供することである。   In view of the above-described problems, the problem to be solved by the present invention is to suppress the stratification of the battery, to have a high output, a high durability, a low resistance, and a long cycle life. It is to provide a storage battery.

本願発明者らは、鋭意検討し実験を重ねた結果、以下の構成により上記課題を解決することができることを予想外に見出し、本発明を完成するに至った。すなわち、本発明は以下の通りのものである。
[1]空隙構造を有する不織布基材と、前記基材の表面部分、あるいは基材内部の繊維表面に存在する無機粒子と、を含むセパレータであって、前記基材は有機繊維から構成されているセパレータ。
[2]前記セパレータの透気度が、0.01〜20secである、[1]に記載のセパレータ。
[3]前記セパレータの平均孔径が、0.1〜100μmである、[1]又は[2]に記載のセパレータ。
[4]前記セパレータの接触角が、0〜100度である、[1]〜[3]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[5]前記セパレータの厚みが、10〜5000μmである、[1]〜[4]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[6]前記セパレータの引張強度が、5〜300N/15mmである、[1]〜[5]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[7]前記セパレータに含まれる無機粒子が、ケイ素成分を含む、[1]〜[6]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[8]前記セパレータに含まれる無機粒子の平均粒径が1nm〜5000nmである、[1]〜[7]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[9]前記セパレータに含まれる無機粒子の比表面積が0.1〜1000m/gである、[1]〜[8]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[10]前記セパレータが、前記不織布基材の内部に存在するバインダーを、前記無機粒子100質量部に対して、1〜500質量部含む、[1]〜[9]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[11]前記セパレータの不織布基材が、連続長繊維から構成されている、[1]〜[10]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[12]前記セパレータの不織布基材が、ポリエステル繊維から構成されている、[1]〜[11]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[13]前記セパレータの不織布基材が、ポリオレフィン繊維から構成されている、[1]〜[11]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[14]前記セパレータの不織布基材の空隙率が35〜95%である、[1]〜[13]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[15]前記セパレータの不織布基材の平均孔径が、0.1〜200μmである、[1]〜[14]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[16]前記セパレータの不織布基材が、繊維径0.1〜5μmを有する極細繊維を含む、[1]〜[15]に記載のセパレータ。
[17]前記セパレータの不織布基材が、該極細繊維で構成される不織布層(I層)と、繊維径5μm〜30μmを有する繊維で構成されている不織布層(II層)とを含む少なくとも2層で構成されている、[1]〜[16]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[18]前記セパレータの不織布基材が、該II層と該II層の中間層として該I層を配置した3層で構成されている、[1]〜[17]に記載のセパレータ。
[19]前記セパレータの不織布基材が、熱的結合により一体化された不織布である、[1]〜[18]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[20]前記セパレータが熱シール可能である、[1]〜[19]のいずれか一項に記載のセパレータ。
[21][1]〜[20]のいずれか一項に記載のセパレータの製造方法であって、無機粒子を分散媒に分散させてスラリーを調製する工程と、基材に前記スラリーを塗工文は含浸してスラリー含有基材を作製する工程と、前記スラリー含有基材を乾燥する工程と、を含む前記方法。
[22]前記極細繊維を用いてメルトブロウン法で該I層を形成する工程を含む、[16]に記載のセパレータの製造方法。
[23][1]〜[20]のいずれか一項に記載のセパレータと微多孔膜を積層させた、前記セパレータ。
[24][1]〜[20]のいずれか一項に記載のセパレータとガラス繊維から成る不織布とを積層させた、前記セパラータ。
[25]正極及び負極、並びにそれらの間に配置された[1]〜[20]、[23]及び[24]のいずれか一項に記載のセパレータを含む極板群と、電解液と、を含む液式鉛蓄電池。
[26]正極及び負極、並びにそれらの間に配置された請求項[1]〜[20]、[23]及び[24]のいずれか一項に記載のセパレータを含む極板群と、電解液と、を含む制御弁式鉛蓄電池。
As a result of intensive studies and experiments, the present inventors have unexpectedly found that the above problem can be solved by the following configuration, and have completed the present invention. That is, the present invention is as follows.
[1] A separator comprising a nonwoven fabric base material having a void structure and inorganic particles present on the surface portion of the base material or on the fiber surface inside the base material, wherein the base material is composed of organic fibers. Separator.
[2] The separator according to [1], wherein the separator has an air permeability of 0.01 to 20 seconds.
[3] The separator according to [1] or [2], wherein the separator has an average pore diameter of 0.1 to 100 μm.
[4] The separator according to any one of [1] to [3], wherein a contact angle of the separator is 0 to 100 degrees.
[5] The separator according to any one of [1] to [4], wherein the separator has a thickness of 10 to 5000 μm.
[6] The separator according to any one of [1] to [5], wherein the separator has a tensile strength of 5 to 300 N / 15 mm.
[7] The separator according to any one of [1] to [6], wherein the inorganic particles contained in the separator include a silicon component.
[8] The separator according to any one of [1] to [7], wherein an average particle size of the inorganic particles contained in the separator is 1 nm to 5000 nm.
[9] The separator according to any one of [1] to [8], wherein the specific surface area of the inorganic particles contained in the separator is 0.1 to 1000 m 2 / g.
[10] The separator according to any one of [1] to [9], wherein the separator includes 1 to 500 parts by mass of a binder present inside the nonwoven fabric substrate with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles. Separator.
[11] The separator according to any one of [1] to [10], wherein the nonwoven fabric substrate of the separator is composed of continuous long fibers.
[12] The separator according to any one of [1] to [11], wherein the nonwoven fabric base material of the separator is composed of polyester fibers.
[13] The separator according to any one of [1] to [11], wherein the nonwoven fabric substrate of the separator is composed of polyolefin fibers.
[14] The separator according to any one of [1] to [13], wherein the nonwoven fabric substrate has a porosity of 35 to 95%.
[15] The separator according to any one of [1] to [14], wherein the nonwoven fabric base material of the separator has an average pore diameter of 0.1 to 200 μm.
[16] The separator according to [1] to [15], wherein the nonwoven fabric base material of the separator includes ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.1 to 5 μm.
[17] The nonwoven fabric substrate of the separator includes at least 2 nonwoven fabric layers (I layer) composed of the ultrafine fibers and nonwoven fabric layers (II layer) composed of fibers having a fiber diameter of 5 μm to 30 μm. The separator according to any one of [1] to [16], comprising a layer.
[18] The separator according to [1] to [17], wherein the nonwoven fabric base material of the separator is composed of three layers in which the I layer is disposed as an intermediate layer between the II layer and the II layer.
[19] The separator according to any one of [1] to [18], wherein the nonwoven fabric substrate of the separator is a nonwoven fabric integrated by thermal bonding.
[20] The separator according to any one of [1] to [19], wherein the separator can be heat-sealed.
[21] A method for producing a separator according to any one of [1] to [20], wherein a step of preparing a slurry by dispersing inorganic particles in a dispersion medium, and applying the slurry to a substrate The method comprising: a step of impregnating to produce a slurry-containing substrate; and a step of drying the slurry-containing substrate.
[22] The method for producing a separator according to [16], including a step of forming the I layer by a melt blown method using the ultrafine fibers.
[23] The separator obtained by laminating the separator according to any one of [1] to [20] and a microporous film.
[24] The separator, wherein the separator according to any one of [1] to [20] and a nonwoven fabric made of glass fiber are laminated.
[25] A positive electrode and a negative electrode, and an electrode plate group including the separator according to any one of [1] to [20], [23] and [24] disposed therebetween, an electrolyte solution, Liquid lead-acid battery containing
[26] A positive electrode and a negative electrode, and an electrode plate group including the separator according to any one of [1] to [20], [23], and [24], and an electrolyte And a control valve type lead acid battery.

本発明で得られるセパレータは、最適な素材と高度に制御された構造を有しているため、優れたイオン透過性、保液性、電気絶縁性及び化学的安定性を有する。また、本発明の鉛蓄電池は、電池としての加工適正も優れており、本発明の実施形態で使用される不織布マットを有することにより、安定した生産工程で、且つ歩留まりがよく、低コストで生産できる。さらに、本発明の鉛蓄電池は、高出力、高耐久性、かつ低抵抗であり、さらにサイクル寿命を長くする。なお、上述の記載は、本発明の全ての実施形態及び本発明に関する全ての利点を開示したものではない。   Since the separator obtained by the present invention has an optimal material and a highly controlled structure, it has excellent ion permeability, liquid retention, electrical insulation, and chemical stability. In addition, the lead storage battery of the present invention is excellent in processing suitability as a battery, and has a non-woven mat used in the embodiment of the present invention, so that it is a stable production process, has a good yield, and is produced at a low cost. it can. Furthermore, the lead acid battery of the present invention has high output, high durability, and low resistance, and further extends the cycle life. The above description does not disclose all embodiments of the present invention and all advantages related to the present invention.

以下、本発明の代表的な実施形態を例示する目的でより詳細に説明するが、本発明はこれらの実施形態に限定されない。
(セパレータ)
Hereinafter, the present invention will be described in more detail for the purpose of illustrating representative embodiments of the present invention, but the present invention is not limited to these embodiments.
(Separator)

本実施形態のセパレータは、空隙構造を有する不織布基材と、その基材の表面部分、あるいは基材内部の繊維表面に存在する無機粒子と、を含む。無機粒子は、不織布の外表面、あるいは基材の表面部分、あるいは基材内部の繊維表面に連続的に無機粒子が存在する層として、また非連続的なバルク(塊)を形成していてもよい。   The separator of this embodiment contains the nonwoven fabric base material which has a void structure, and the inorganic particle which exists in the surface part of the base material, or the fiber surface inside a base material. The inorganic particles may be formed as a layer in which inorganic particles are continuously present on the outer surface of the nonwoven fabric, the surface portion of the base material, or the fiber surface inside the base material, or even if a non-continuous bulk is formed. Good.

本実施形態のセパレータの透気度は、0.01〜20sec/100ccにあることが好ましい。透気度が20sec/100cc以下であれば、イオン伝導度を阻害することなく、低抵抗を維持することが可能である。透気度が0.01sec/100cc以上であれば、セパレータとして致命的な短絡を抑制できる。その意味でセパレータの透気度は、より好ましくは0.05〜18sec/100cc、さらに好ましくは0.1〜15sec/100ccの範囲である。   The air permeability of the separator of the present embodiment is preferably 0.01 to 20 sec / 100 cc. When the air permeability is 20 sec / 100 cc or less, it is possible to maintain a low resistance without inhibiting the ionic conductivity. If the air permeability is 0.01 sec / 100 cc or more, a fatal short circuit as a separator can be suppressed. In that sense, the air permeability of the separator is more preferably in the range of 0.05 to 18 sec / 100 cc, and still more preferably in the range of 0.1 to 15 sec / 100 cc.

本実施形態のセパレータの平均孔径は、0.1〜100μmであることが好ましい。平均孔径が0.1μより大きければ、電極間のイオン電導性を阻害することなく、電極を隔離できる。また、平均孔径が100μmより小さいと、内部短絡が発生し、電池としての特性も失う。その意味で、セパレータの平均孔径は、より好ましくは0.3〜90μmであり、さらに好ましくは0.5μm〜80μmである。   The average pore diameter of the separator of this embodiment is preferably 0.1 to 100 μm. If the average pore diameter is larger than 0.1 μm, the electrodes can be isolated without hindering ionic conductivity between the electrodes. On the other hand, if the average pore diameter is smaller than 100 μm, an internal short circuit occurs and the characteristics as a battery are lost. In that sense, the average pore diameter of the separator is more preferably 0.3 to 90 μm, and further preferably 0.5 μm to 80 μm.

本実施形態のセパレータ接触角が、0〜100度であることが好ましい。接触角が0度〜100度であれば、電極間のイオン透過性が阻害されることなく、内部抵抗が低いまま維持できる。また、セパレータ内の硫酸イオンが拡散しやすくなり、電解液である硫酸濃度均一化を達成できる。   The separator contact angle of this embodiment is preferably 0 to 100 degrees. When the contact angle is 0 to 100 degrees, the ion permeability between the electrodes is not hindered and the internal resistance can be maintained low. In addition, the sulfate ions in the separator are easily diffused, and the sulfuric acid concentration that is the electrolytic solution can be made uniform.

本実施形態のセパレータの厚みが、10〜5000μmであることが好ましい。厚みが5000μmを超えると、電極間距離が大きくなり、電池の内部抵抗が高くなる。また、5000μmを超える厚みの場合、セル1枚当たりの厚みが大きくなるため、結果的に電池全体に搭載できるセル数が少なくなり、電池容量が小さくなる。厚みが10μm未満であると、電極反応中の活物質運動に耐えきれず、短絡が生じる。その意味でセパレータの厚みは、より好ましくは15〜4500μmであり、さらに好ましくは20〜4000μmである。   It is preferable that the thickness of the separator of this embodiment is 10-5000 micrometers. When thickness exceeds 5000 micrometers, the distance between electrodes will become large and the internal resistance of a battery will become high. Further, when the thickness exceeds 5000 μm, the thickness per cell increases, and as a result, the number of cells that can be mounted on the entire battery decreases, and the battery capacity decreases. If the thickness is less than 10 μm, the active material movement during the electrode reaction cannot be endured, and a short circuit occurs. In that sense, the thickness of the separator is more preferably 15 to 4500 μm, and further preferably 20 to 4000 μm.

本実施形態のセパレータの引張強度はハンドリング性、不良率低減等の観点から、5〜300N/15mmであるであることが好ましい。引張強度が300N以下であればハンドリングもよく、袋状に加工することが可能である。引張強度が5N以上であれば、電極を挿入しても、破断することなく、袋状として保持することが可能となる。
(無機粒子)
The tensile strength of the separator according to the present embodiment is preferably 5 to 300 N / 15 mm from the viewpoints of handling properties, reduction of defective rate, and the like. If the tensile strength is 300 N or less, the handling is good and the bag can be processed. If the tensile strength is 5N or more, even if an electrode is inserted, it can be held as a bag without breaking.
(Inorganic particles)

本実施形態のセパレータは、例えば下記の無機粒子分散スラリーを原材料の1種として用いることで作製することができる。無機粒子分散スラリーは、無機粒子、分散媒、バインダーを含む。   The separator of this embodiment can be produced by using, for example, the following inorganic particle-dispersed slurry as one type of raw material. The inorganic particle dispersed slurry contains inorganic particles, a dispersion medium, and a binder.

スラリーに分散する無機粒子としては、特に限定されないが、非導電性であると好ましく、電気化学素子を構成する材料に対して化学的かつ電気化学的に安定であると好ましい。   The inorganic particles dispersed in the slurry are not particularly limited, but are preferably non-conductive and preferably chemically and electrochemically stable with respect to the material constituting the electrochemical element.

そのような無機粒子としては、合成品及び天然産物のいずれでも、特に限定なく用いることができる。無機粒子としては、例えば、ギブサイト、バイヤライト、ベーマイト、コランダム等のアルミナ、シリ力、チタニア、ジルコニア、マグネシア、セリア、イツ卜リア、酸化亜鉛及び酸化鉄などの酸化物系セラミックス、窒化ケイ素、窒化チタン及び窒化ホウ素等の窒化物系セラミックス、シリコンカーバイド、炭酸カルシウム、硫酸アルミニウム、水酸化アルミニウム、水酸化マグネシウム、チタン酸カリウム、タルク、合成力オリナイト、力オリンクレー、力オリナイト、フライボンタイト、スチブンサイト、ディ力イ卜、ナクライト、ハ口イサイト、パイ口フィライト、オーディナイト、モンモリ口ナイト、バイデライト、ノン卜口ナイト、ボルコンスコアイ卜、サポナイト、ヘクトライト、フッ素ヘクトライト、ソーコナイト、スインホルダイ卜、バーミキュライト、フッ素バーミキュライト、バーチェリン、セリサイト、アメサイト、ケリアイ卜、フレイポナイト、プリンドリアイ卜、ベン卜ナイト、ゼオライト、黒雲母、金雲母、フッ素金雲母、鉄雲母、イース卜ナイト、テニオライト、シデ口フィライトテトラフェリ鉄雲母、鱗雲母、フッ素四ケイ素雲母、ポリリシオナイト、白雲母、セラドン石、鉄セラドン石、鉄アルミノセラドン石、アルミノセラドン石、砥部雲母、ソーダ雲母、クリンナイト、木下、ビテ雲母、アナンダ石、真珠雲母、クリノク口ア、シャモサイト、ペナンタイト、ニマイト、ベイリク口ア、ドンバサイト、クッケアサイト、スドーアイ卜、ハイドロタルサイト、ケイ酸カルシウム、ケイ酸マグネシウム、ケイ酸アルミニウム、ケイ藻土及びケイ砂等の、セラミックスが挙げられる。これらの無機粒子は、1種を単独で又は2種以上を組み合わせて用いられる。電池の成層化抑制のためには、電解液中の硫酸イオンの均一化が必要である。硫酸イオンを均一化するためには、電池反応により電極表面上に排出される硫酸イオンを、電極表面と接するセパレータにより沈降抑制させる作用、あるいはセパレータを介した拡散作用が必要となる。そのようにさせるために、不織布基材上に存在する無機粒子の界面にて硫酸イオンを吸着・保持する目的で、アルミナやシリカなどの無機酸化物を使用することが好ましい。また、不織布基材上が同無機粒子により親水化されているため、硫酸イオンの拡散作用が期待できる。さらに、粒子サイズを細分化することが可能であり、かつその無数にある界面を使ってより優れた沈降抑制作用、拡散作用が期待できる目的で、シリカが好ましい。   As such inorganic particles, any of synthetic products and natural products can be used without particular limitation. As inorganic particles, for example, alumina such as gibbsite, bayerite, boehmite, corundum, silicic force, titania, zirconia, magnesia, ceria, yttria, zinc oxide and iron oxide and other oxide ceramics, silicon nitride, nitride Nitride-based ceramics such as titanium and boron nitride, silicon carbide, calcium carbonate, aluminum sulfate, aluminum hydroxide, magnesium hydroxide, potassium titanate, talc, synthetic force orinite, force orinlay, force orinite, flybonite, stevensite, Day force, Nacrite, Haguchi iteite, Pai mouth philite, Audinite, Montmori mouth night, Baydelite, Non-Mouth mouth night, Volcon Kosoy 卜, Saponite, Hectorite, Fluorine hectorite, Sauconite, Swin Rudai, Vermiculite, Fluorine Vermiculite, Burcherin, Sericite, Amesite, Kelly Eye, Freponite, Prindri Eye, Ben Agate Night, Zeolite, Biotite, Phlogopite, Fluorophlogopite, Iron Mica, Ysmite Night, Teniolite, side phyllite tetraferri iron mica, scale mica, fluorotetrasilicon mica, polyriccionite, muscovite, celadon stone, iron ceradon stone, iron alumino ceradon stone, alumino ceradon stone, tobe mica, soda mica, clinnite , Kinoshita, bite mica, ananda stone, pearl mica, klinok mouth a, chamosite, pennite, nimite, bailik mouth a, dombasite, kukke sight, sudoh eyelid, hydrotalcite, calcium silicate, magnesium silicate, silica Aluminum oxide, diatomaceous earth and ke Such as sand, and ceramics. These inorganic particles are used alone or in combination of two or more. In order to suppress the stratification of the battery, it is necessary to make the sulfate ions in the electrolyte uniform. In order to make the sulfate ions uniform, it is necessary to act to suppress the precipitation of sulfate ions discharged on the electrode surface by the battery reaction by the separator in contact with the electrode surface, or to diffuse through the separator. In order to make it so, it is preferable to use inorganic oxides, such as an alumina and a silica, in order to adsorb | suck and hold | maintain a sulfate ion in the interface of the inorganic particle which exists on a nonwoven fabric base material. Moreover, since the non-woven fabric substrate is hydrophilized with the same inorganic particles, a diffusion action of sulfate ions can be expected. Furthermore, silica is preferable for the purpose of being able to subdivide the particle size and expecting a more excellent sedimentation-inhibiting action and diffusing action using a myriad of interfaces.

無機粒子の平均粒径は、1〜5000nmが好ましい。スラリーにおける無機粒子の粒径を1nm以上にすることで、基材上に塗布された層において、バインダーと複合された中で無機粒子の界面が(塗布層の)表面に表れ、その界面により効果的に硫酸イオンの吸着、あるいは拡散を効果的作用する。また、粒径が5000nm以下では、シリカが繊維表面上にむき出しとなっている界面の数、面積が一定以上に維持され、硫酸の均一化効果が期待できる。その意味で、平均粒径はより好ましくは、2〜3000nm、さらに好ましくは5〜1000nmである。   The average particle size of the inorganic particles is preferably 1 to 5000 nm. By setting the particle size of the inorganic particles in the slurry to 1 nm or more, in the layer coated on the substrate, the interface of the inorganic particles appears on the surface (of the coating layer) in the composite with the binder, and the interface is more effective. In particular, it effectively acts to adsorb or diffuse sulfate ions. Further, when the particle size is 5000 nm or less, the number and area of the interfaces where silica is exposed on the fiber surface are maintained at a certain level or more, and an effect of homogenizing sulfuric acid can be expected. In that sense, the average particle diameter is more preferably 2 to 3000 nm, and still more preferably 5 to 1000 nm.

上記スラリーにおける無機粒子の含有割合は、スラリーの粘度、塗工性及びスラリーの乾燥工程の短縮化の観点から、1〜80質量%であることが好ましく、より好ましくは5〜70質量%である。   The content ratio of the inorganic particles in the slurry is preferably 1 to 80% by mass, more preferably 5 to 70% by mass, from the viewpoint of the viscosity of the slurry, coating properties, and shortening of the drying step of the slurry. .

無機粒子の比表面積が、0.1〜1000m/gであることが好ましい。無機粒子の比表面積を0.1m/gにすることで、不織布基材の表面に突出した粒子界面を有効活用することが可能となり、硫酸イオンの吸着、あるいは拡散を効果的に行うことができる。また、比表面積を1000m/gにすることで、硫酸イオンの吸着と脱着のバランスをとることができ、沈降抑制、及び電極表面への供給の双方が可能となる。 The specific surface area of the inorganic particles is preferably 0.1 to 1000 m 2 / g. By making the specific surface area of the inorganic particles 0.1 m 2 / g, it becomes possible to effectively utilize the particle interface protruding from the surface of the nonwoven fabric substrate, and to effectively adsorb or diffuse sulfate ions. it can. In addition, by setting the specific surface area to 1000 m 2 / g, it is possible to balance the adsorption and desorption of sulfate ions, and it is possible to both suppress sedimentation and supply to the electrode surface.

無機粒子の分散媒としては、無機粒子をより均ーかつ安定に分散できるものが好ましく、例えば、Nーメチルピ口リドン、N,N−ジメチルホルムアミド、N,N−ジメチルアセ卜アミド、水、エタノール、トルエン、熱キシレン、塩化メチレン及びヘキサンが挙げられる。これらの中では、環境保護の観点より水が好ましい。   As the dispersion medium of the inorganic particles, those capable of dispersing the inorganic particles more uniformly and stably are preferable. For example, N-methylpiridone, N, N-dimethylformamide, N, N-dimethylacetamide, water, ethanol, toluene , Hot xylene, methylene chloride and hexane. Among these, water is preferable from the viewpoint of environmental protection.

また、本実施形態の無機粒子分散スラリーは、無機粒子同士を結着したり、無機粒子を不織布基材に固着したりする目的で、バインダーを含有することができる。バインダーの種類に特に限定はないが、電解液である硫酸に対して安定であり、かつ電気化学的に安定なものを用いることが好ましく、例えば、樹脂バインダーが好ましい。具体例としては、例えば、ポリエチレン及びポリプ口ピレン、ポリブテン及びそれらの共重合体等のポリオレフィン系樹脂及びポリオレフィン系樹脂を塩素化文は酸変性した変性ポリオレフィン樹脂;ポリフッ化ビニリデン及びポリテトラフルオ口エチレン等の含フッ素樹脂;フッ化ビニリデン−ヘキサフルオ口フ口ピレン−テトラフルオ口エチレン共重合体及びエチレンーテトラフルオ口エチレン共重合体等の含フッ素ゴム; (メタ)アクリル酸−スチレンーブタジエン共重合体及びその水素化物アクリ口二トリルーブタジエン共重合体及びその水素化物、アクリ口二トリルーブタジエンースチレン共重合体及びその水素化物、メタクリル酸エステルーアクリル酸エステル共重合体、スチレン−アクリル酸エステル共重合体、アクリ口二トリル−アクリル酸エステル共重合体、エチレンプ口ピレンラバ一、ポリビニルアルコール及びポリ酢酸ビニル等のゴム類;エチルセルロース、メチルセルロース、ヒド口キシエチルセルロース及び力ルボキシメチルセルロース等のセルロース誘導体;ポリフエニレンエーテル、ポリスルホン、ポリエーテルスルホン、ポリフエニレンスルフィド、ポリエーテルイミド、ポリアミドイミド、ポリアミド及びポリエステル等の融点及び/又はガラス転移温度が18℃以上の樹脂が挙げられる。これらの樹脂バインダーは、1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。これらの中でも、樹脂バインダーとして基材及び無機粒子との接着性の観点から、アクリル系バインダーがより好ましい。上記に限定されるものではなく、また、複数の種類のバインダーを組合せて用いても良い。   Moreover, the inorganic particle-dispersed slurry of the present embodiment can contain a binder for the purpose of binding inorganic particles to each other or fixing the inorganic particles to a nonwoven fabric substrate. There is no particular limitation on the type of the binder, but it is preferable to use a material that is stable with respect to sulfuric acid as an electrolytic solution and electrochemically stable. For example, a resin binder is preferable. Specific examples include, for example, polyolefin resins such as polyethylene and polypyrene, polybutene and copolymers thereof, and modified polyolefin resins obtained by acid-modifying polyolefin resins; polyvinylidene fluoride and polytetrafluoroethylene. Fluorine-containing resins such as: Fluorine-containing rubbers such as vinylidene fluoride-hexafluorine-mouth-pyrene-tetrafluorine-mouthed ethylene copolymer and ethylene-tetrafluorine-mouthed ethylene copolymer; (meth) acrylic acid-styrene-butadiene copolymer And its hydride acrylic nitrile butadiene copolymer and its hydride, acrylic nitrile butadiene-styrene copolymer and its hydride, methacrylic acid ester-acrylic acid ester copolymer, styrene-acrylic acid ester Copolymer, acrylic mouth Ryl-acrylic acid ester copolymers, rubbers such as ethylene propylene rubber, polyvinyl alcohol and polyvinyl acetate; cellulose derivatives such as ethyl cellulose, methyl cellulose, hydroxyethyl cellulose and ruboxymethyl cellulose; polyphenylene ether, polysulfone, Examples thereof include resins having a melting point and / or glass transition temperature of 18 ° C. or higher, such as polyethersulfone, polyphenylene sulfide, polyetherimide, polyamideimide, polyamide and polyester. These resin binders are used singly or in combination of two or more. Among these, an acrylic binder is more preferable as a resin binder from the viewpoint of adhesiveness with a base material and inorganic particles. It is not limited to the above, and a plurality of types of binders may be used in combination.

上記無機粒子分散スラリーにおけるバインダーの含有割合は、バインダーによる結着及び固着作用をより有効に発揮させる観点、から、無機粒子100質量部に対して1質量部以上であることが好ましく、4質量部以上であることがより好ましく、6質量部以上であることが更に好ましい。また、無機粒子の微小な界面を表面化させ、硫酸イオンの吸着、及び拡散作用を効果的にする観点、及び不織布基材特有の空隙部分を活かしイオン透過性を保持する観点から、バインダーの含有割合は、無機粒子100質量部に対して500質量部以下であることが好ましく、300質量部以下であることがより好ましい。   The content ratio of the binder in the inorganic particle-dispersed slurry is preferably 1 part by mass or more with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles from the viewpoint of more effectively exerting the binding and fixing action by the binder. More preferably, it is more preferably 6 parts by mass or more. In addition, the content ratio of the binder from the viewpoint of surfaceizing the minute interface of the inorganic particles, effective adsorption and diffusion of sulfate ions, and maintaining the ion permeability by utilizing the voids unique to the nonwoven fabric substrate Is preferably 500 parts by mass or less and more preferably 300 parts by mass or less with respect to 100 parts by mass of the inorganic particles.

スラリーには、無機粒子の分散安定化及び塗工性の向上のために、界面活性剤等の分散剤;増粘剤;湿潤剤;消泡剤;防腐剤や殺菌剤;酸、アルカリを含むpH調製剤等の各種添加剤を加えてもよい。これらの添加剤は、溶媒除去の際に除去できるものが好ましい。ただし、添加剤が、電気化学素子の使用範囲において電気化学的に安定で、電池反応を阻害しないものであれば、セバレータ内に残存してもよい。   The slurry contains a dispersant such as a surfactant; a thickener; a wetting agent; an antifoaming agent; an antiseptic and a bactericidal agent; an acid and an alkali in order to stabilize the dispersion of inorganic particles and improve coating properties. Various additives such as a pH adjusting agent may be added. These additives are preferably those that can be removed when the solvent is removed. However, the additive may remain in the separator as long as it is electrochemically stable in the range of use of the electrochemical element and does not inhibit the battery reaction.

界面活性剤等の分散剤としては、例えば、硫酸エステル型、リン酸エステル型、力ルボン酸型、スルホン酸型などのアニオン系界面活性剤、第4級アンモニウム塩型、アミドアミン型などの力チオン系活性剤、アルキルベタイン型、アミドベタイン型、アミンオキサイド型などの両性界面活性剤、エーテル型、脂肪酸エステル型、アルキルグルコキシドなどの非イオン系界面活性剤、ポリアクリル酸、ポリアクリル酸塩、ポリスルホン酸塩、ポリナフタレンスルホン酸塩、ポリアルキレンポリアミンアルキレンオキシド、ポリアルキレンポリイミンアルキレンオキシド、ポリビニルピ口リドン、セルロース型などの高分子型界面活性剤など、各種界面活性剤を用いることができる。フィラ一同士の凝集を防ぐ目的で、これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。分散剤は、上述のものと同様の効果が得られるものであれば、それらに限定されるものではない。   Examples of the dispersant such as a surfactant include anionic surfactants such as sulfate ester type, phosphate ester type, strong rubonic acid type, and sulfonic acid type, and quaternary ammonium salt types and force thiones such as amidoamine type. Surfactants, amphoteric surfactants such as alkyl betaine type, amide betaine type, amine oxide type, nonionic surfactants such as ether type, fatty acid ester type, alkyl glucooxide, polyacrylic acid, polyacrylate, Various surfactants can be used such as polysulfonic acid salts, polynaphthalene sulfonates, polyalkylene polyamine alkylene oxides, polyalkylene polyimine alkylene oxides, polyvinyl pipridone, and cellulose type polymer surfactants. These are used alone or in combination of two or more for the purpose of preventing aggregation of fillers. The dispersant is not limited to these as long as the same effects as those described above can be obtained.

更に界面張力を制御する目的で、メチルアルコール、エチルアルコール、イソプ口ピルアルコール、エチレングリコール、プ口ピレングリコールなどのアルコール、モノメチルアセテー卜などのエーテルをスラリーに加えることができる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。界面張力を制御する上記添加剤は、同様の効果が得られるものであれば、それらに限定されるものではない。   Furthermore, for the purpose of controlling the interfacial tension, an alcohol such as methyl alcohol, ethyl alcohol, isopyl pill alcohol, ethylene glycol or propylene glycol, or ether such as monomethyl acetate can be added to the slurry. These are used singly or in combination of two or more. The additive for controlling the interfacial tension is not limited to these as long as the same effect can be obtained.

増粘剤としては、例えば、ポリエチレングリコール、ウレタン変性ポリエーテル、ポリアクリル酸、ポリビニルアルコール、ビニルメチルエーテルー無水マレイン酸共重合体などの合成高分子、力ルボメトキシセルロース、ヒド口キシエチルセルロース、ヒド口キシフ口ピルセルロースなどのセルロース誘導体、キサンタンガム、ダイユータンガム、ウェランガム、ジェランガム、グアーガム、力ラギーナンガムなどの天然多糖類、デキス卜リン、アルフア一化でんぷんなどのでんぷん類が挙げられる。増粘剤は、スラリーの粘度、ポットライフ及び粒度分布の観点から適宜選択される。これらは1種を単独で文は2種以上を組み合わせても用いられる。増粘剤は、上述のものと同様の効果が得られるものであれば、それらに限定されるものではない。   Examples of the thickener include polyethylene glycol, urethane-modified polyether, polyacrylic acid, polyvinyl alcohol, vinyl methyl ether-maleic anhydride copolymer, and other synthetic polymers, strong rubomethoxycellulose, hydroxoxyethylcellulose, hydride. Examples thereof include cellulose derivatives such as mouth-kiff mouth pill cellulose, natural polysaccharides such as xanthan gum, diane tan gum, welan gum, gellan gum, guar gum, and power raginan gum, and starches such as dexamerine and alpha-unified starch. The thickener is appropriately selected from the viewpoint of the viscosity of the slurry, pot life and particle size distribution. These may be used alone, even if two or more sentences are combined. The thickener is not limited to those as long as the same effects as those described above can be obtained.

基材が不織布である場合にその不織布の繊維(例えば合成繊維)との濡れ性を向上させ、ピンホールを抑制する目的として、スラリーに湿潤剤を添加することができる。湿潤剤としては、例えば、スルホコハク酸型界面活性剤、脂肪族ポリエーテル型非イオン界面活性剤、ポリオキシアルキレン型非イオン界面活性剤、変性シリコーン、変性ポリエーテル、ジメチルシ口キサンポリオキシアルキレン共重合体を用いることができる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。湿潤剤は、上述のものと同様の効果が得られるものであれば、それらに限定されるものではない。   When the substrate is a non-woven fabric, a wetting agent can be added to the slurry for the purpose of improving the wettability of the non-woven fabric with fibers (for example, synthetic fibers) and suppressing pinholes. Examples of the wetting agent include sulfosuccinic acid type surfactants, aliphatic polyether type nonionic surfactants, polyoxyalkylene type nonionic surfactants, modified silicones, modified polyethers, dimethyl cyclohexane polyoxyalkylene copolymer. Coalescence can be used. These are used singly or in combination of two or more. The wetting agent is not limited to these as long as the same effects as those described above can be obtained.

消泡剤としては、例えば、ミネラルオイル系、シリコーン系、アクリル系、ポリエーテル系の各種消泡剤を用いることができる。これらは1種を単独でまたは2種以上を組み合わせて用いられる。消泡剤は、上述のものと同様の効果が得られるものであれば、それらに限定されるものではない。   As the antifoaming agent, for example, various types of defoaming agents of mineral oil type, silicone type, acrylic type and polyether type can be used. These are used singly or in combination of two or more. The antifoaming agent is not limited to these as long as the same effects as those described above can be obtained.

本実施形態においては、無機粒子を分散媒である溶媒に分散させてスラリーを調製することができる。無機粒子とバインダーとをスラリーの溶媒に溶解または分散させる方法については、スラリーを基材等に塗布する際に必要とされるスラリーの溶解文は分散特性を実現できる方法であれば特に限定はない。溶解または分散させる方法としては、例えば、ボールミル、ビーズミル、遊星ボールミル、振動ボールミル、サンドミル、コロイドミル、アトライタ一、ロールミル、高速インペラ一分散、ディスパーザー、ホモジナイザ一、超音波ホモジナイザ一、圧力式ホモジナイザ一、超高圧ホモジナイザ一、高速ホモジナイザー高速衝撃ミル、薄膜旋回型高速ミキサ一、超音波分散及び撹梓羽根等による機械撹梓が挙げられる。
(不織布基材)
In this embodiment, a slurry can be prepared by dispersing inorganic particles in a solvent that is a dispersion medium. The method of dissolving or dispersing the inorganic particles and the binder in the solvent of the slurry is not particularly limited as long as the dissolution text of the slurry required when applying the slurry to the substrate or the like can realize the dispersion characteristics. . Examples of the dissolving or dispersing method include a ball mill, a bead mill, a planetary ball mill, a vibrating ball mill, a sand mill, a colloid mill, an attritor, a roll mill, a high-speed impeller, a disperser, a homogenizer, an ultrasonic homogenizer, and a pressure homogenizer. And high-speed homogenizer, high-speed homogenizer high-speed impact mill, thin-film swirl-type high-speed mixer, ultrasonic dispersion and mechanical stirring by stirring blades.
(Nonwoven fabric substrate)

本実施形態のセパレータは、無数の空隙構造を有する不織布基材を含む。不織布基材は、その内部に空間(気孔や空隙)を有する基材である。   The separator of this embodiment includes a nonwoven fabric substrate having an infinite number of void structures. The nonwoven fabric substrate is a substrate having spaces (pores or voids) therein.

本実施形態の不織布基材は、有機繊維で構成されている。有機繊維とは、天然繊維、及びこれを原料にして製造される再生繊維、また又は純合成的に有機高分子化合物を製造する合成繊維等が挙げられる。   The nonwoven fabric base material of this embodiment is comprised with the organic fiber. Examples of the organic fiber include natural fiber, regenerated fiber produced using the same as a raw material, or synthetic fiber produced purely for producing an organic polymer compound.

天然繊維としては、特に限定されないが、植物繊維;綿、麻、マニラアサ、やし、いぐさ、動物繊維;ウール、羊毛、絹等が挙げられる。   Although it does not specifically limit as natural fiber, Plant fiber; Cotton, hemp, Manila Asa, palm, rush, animal fiber; Wool, wool, silk, etc. are mentioned.

再生繊維としては、特に限定はされないが、レーヨン、キュプラ、ポリノジック、セルロースナノファイバー、セルロース系素材のアセテート、タンパク質系素材のプロミックス等が挙げられる。   The regenerated fiber is not particularly limited, and examples include rayon, cupra, polynosic, cellulose nanofiber, cellulose-based acetate, and protein-based promix.

合成繊維としては、特に限定されるものではないが、ポリエステル系樹脂、ポリオレフィン系樹脂、ポリアミド系樹脂、ポリフェニレンサルファイド系樹脂、ポリ塩化ビニル、ポリイミド、エチレン・酢酸ビニル共重合体、ポリアクリロニトリル、ポリカーボネート、ポリスチレン、アイオノマー、及びこれらの混合物が挙げられる。ポリエステル系樹脂としては、例えば、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート等が挙げられる。ポリオレフィン系樹脂としては、エチレン、プロピレン、1−ブテン、1−ヘキセン、4−メチル−1−ペンテン、1−オクテン等のα−オレフィンの単独重合体又は共重合体;高圧法低密度ポリエチレン、線状低密度ポリエチレン(LLDPE)、高密度ポリエチレン、ポリプロピレン(プロピレン単独重合体)、ポリプロピレンランダム共重合体、ポリ1−ブテン、ポリ4−メチル−1−ペンテン、エチレン・プロピレンランダム共重合体、エチレン・1−ブテンランダム共重合体、プロピレン・1−ブテンランダム共重合体等が挙げられる。ポリアミド系樹脂としては、ナイロン−6(Ny)、ナイロン−66、ポリメタキシレンアジパミド等が挙げられる。これらの樹脂を使った単一系の素材(例えば、ポリエステル系)でもよく、2種類以上の樹脂を混合したブレンド樹脂を用いてもよい。   The synthetic fiber is not particularly limited, but polyester resin, polyolefin resin, polyamide resin, polyphenylene sulfide resin, polyvinyl chloride, polyimide, ethylene / vinyl acetate copolymer, polyacrylonitrile, polycarbonate, Polystyrene, ionomer, and mixtures thereof. Examples of the polyester-based resin include polyethylene terephthalate (PET), polybutylene terephthalate, and polyethylene naphthalate. Examples of polyolefin resins include homopolymers or copolymers of α-olefins such as ethylene, propylene, 1-butene, 1-hexene, 4-methyl-1-pentene, and 1-octene; high-pressure low-density polyethylene, wire Low density polyethylene (LLDPE), high density polyethylene, polypropylene (propylene homopolymer), polypropylene random copolymer, poly 1-butene, poly 4-methyl-1-pentene, ethylene / propylene random copolymer, ethylene Examples thereof include 1-butene random copolymer and propylene / 1-butene random copolymer. Examples of the polyamide-based resin include nylon-6 (Ny), nylon-66, polymetaxylene adipamide, and the like. A single material (for example, polyester) using these resins may be used, or a blend resin in which two or more kinds of resins are mixed may be used.

一般に、鉛蓄電池用セパレータとして、ガラス繊維で構成された不織布が使用される。このガラス繊維が含まれている不織布は、機械的強度(突き刺し強度等)の観点から貫通又は骨曲りに弱く、短絡を引き起こしてしまい、工程不良が多くなり、サイクル特性が低くなる。これに対して、有機繊維で構成された不織布は、優れた機械的強度を有している上、袋等への加工性、柔軟性に優れており、最適である。特に、電解液安定性の観点からから、合成繊維により構成された不織布基材が好ましい。合成繊維は膨潤等の挙動が少なく、電解液に濡れた状態で安定しているため、不織布の特有の多孔構造の保持が可能となる。そのため、無機粒子の土台となる不織布基材そのものが形状安定性を有するため、セパレータとして電解液上で形状安定性を有し、継時的な無機粒子による連続的界面の保持が可能となる。   Generally, the nonwoven fabric comprised with glass fiber is used as a separator for lead acid batteries. The nonwoven fabric containing this glass fiber is weak against penetration or bone bending from the viewpoint of mechanical strength (such as piercing strength), causes a short circuit, increases process defects, and lowers cycle characteristics. On the other hand, a nonwoven fabric composed of organic fibers has an excellent mechanical strength and is excellent in processability and flexibility into bags and the like, and is optimal. In particular, from the viewpoint of electrolytic solution stability, a nonwoven fabric substrate composed of synthetic fibers is preferable. Synthetic fibers have little behavior such as swelling, and are stable when wet with an electrolyte solution. Therefore, it is possible to maintain a unique porous structure of a nonwoven fabric. Therefore, since the nonwoven fabric base material itself which becomes the base of the inorganic particles has shape stability, it has shape stability on the electrolyte as a separator, and it is possible to maintain a continuous interface with the continuous inorganic particles.

本実施形態の不織布基材は、ポリエステル繊維から構成されていることが好ましい。ポリエステル繊維は、他の素材と比べて、延伸配向され易く、高い単糸強度を見出すことが可能である。そのため、ポリエステル繊維は、袋状、円筒状等で使用される鉛蓄電池のセパレータに用いることに非常に適している。また、ポリエステル繊維は、非常に高い酸性度を有する硫酸電解液に対し、化学的に安定であり、かつ濡れ性も悪くない。そのため、ポリエステル繊維で構成された不織布を含むセパレータは、長期間に亘って不織布特有の多孔構造を維持しながら高いイオン電導性を保持することが可能であり、鉛蓄電池の長寿命化又は低抵抗化が可能である。また、無機粒子を分散させたスラリーの塗工性もよく、容易かつ高度に制御されたセパレータを作製できる。その意味で、ポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレートで形成された繊維がより好ましい。   It is preferable that the nonwoven fabric base material of this embodiment is comprised from the polyester fiber. Polyester fibers are easier to be stretched and oriented than other materials, and high single yarn strength can be found. Therefore, the polyester fiber is very suitable for use in a lead-acid battery separator used in a bag shape, a cylindrical shape, or the like. Moreover, the polyester fiber is chemically stable with respect to the sulfuric acid electrolyte solution having very high acidity, and the wettability is not bad. Therefore, a separator including a nonwoven fabric composed of polyester fibers can maintain a high ionic conductivity while maintaining a porous structure unique to the nonwoven fabric for a long period of time. Is possible. Moreover, the coating property of the slurry in which inorganic particles are dispersed is good, and a separator that is easily and highly controlled can be produced. In that sense, the polyester fiber is more preferably a fiber formed of polyethylene terephthalate.

本実施形態の不織布基材は、ポリオレフィン繊維から構成されていることも好ましい。ポリオレフィン繊維は、他の素材と比べて、各段に耐酸性が高く、硫酸中の化学的安定性が非常に高い。そのため、ポリオレフィン繊維から構成されたセパレータは、車載用鉛蓄電池等の比較的高温下で使用されても、分解反応を促進させることがほとんどなく、不織布として強度劣化が全く生じない。その点で、鉛蓄電池として、長期間セパレータ構造を維持できるため、長寿命化が可能である。その意味で、ポリオレフィン繊維としては、ポリプロピレン、及びポリエチレンがより好ましい。   It is also preferable that the nonwoven fabric base material of this embodiment is comprised from polyolefin fiber. Polyolefin fibers have higher acid resistance at each stage than other materials, and very high chemical stability in sulfuric acid. Therefore, even when a separator made of polyolefin fibers is used at a relatively high temperature, such as an in-vehicle lead storage battery, the decomposition reaction is hardly promoted and the strength of the nonwoven fabric is not deteriorated at all. In that respect, as a lead-acid battery, the separator structure can be maintained for a long time, so that the life can be extended. In that sense, polypropylene and polyethylene are more preferable as the polyolefin fiber.

本実施形態の不織布基材は、セルロース繊維から構成されていることも好ましい。吸水性に優れるセルロース繊維は、電解液との親和性がよく、電極界面での硫酸イオンの保持力に優れている。そのため、セルロース繊維から構成されたセパレータを含む電池内では、硫酸イオンが比重により沈降することを化学吸着性により抑制することが可能となり、系内の濃度は均一に保たれ、成層化が進行し難く、長寿命化が可能である。また、セルロース繊維から構成されたセパレータは、イオン透過性にも優れており、高容量な電池性能を見出すことができる。その意味で、セルロース繊維としては、キュプラ、レーヨン、アセテート、及びセルロースナノファイバーがより好ましい。   It is also preferable that the nonwoven fabric base material of this embodiment is comprised from a cellulose fiber. Cellulose fibers that are excellent in water absorption have good affinity with the electrolytic solution, and are excellent in the retention of sulfate ions at the electrode interface. Therefore, in a battery including a separator made of cellulose fiber, it is possible to suppress sulfate ions from precipitating due to specific gravity due to chemical adsorption, and the concentration in the system is kept uniform, and stratification proceeds. It is difficult to extend the service life. Moreover, the separator comprised from the cellulose fiber is excellent also in ion permeability, and can find a high capacity | capacitance battery performance. In that sense, as the cellulose fiber, cupra, rayon, acetate, and cellulose nanofiber are more preferable.

本実施形態の不織布基材は、連続長繊維より構成されていることが好ましい。本明細書中、連続長繊維とは、JIS−L0222で規定される繊維をいう。連続長繊維で構成された不織布基材は、繊維が連続的に繋がっているため、その表面上に連続した無機粒子の界面を配置させる際、非常に効果的である。これは、硫酸イオンの拡散性に影響を与え、連続した無機粒子が配置されているほど、硫酸均一効果は高くなる。さらに、不織布強度が高く、塗工工程でも張力に十分耐え、かつ電極を袋状、あるいは円筒状に包む鉛蓄電池セパレータとして最適である。一方、短繊維により構成された不織布は、繊維1本1本が連続しておらず単糸強度が低いため、強度が弱く、また、スリット等の加工工程で繊維が脱落するため、不良の原因となる。   It is preferable that the nonwoven fabric base material of this embodiment is comprised from the continuous long fiber. In the present specification, the continuous long fiber refers to a fiber defined by JIS-L0222. Since the nonwoven fabric base material comprised by the continuous long fiber has connected the fiber continuously, when arranging the interface of the continuous inorganic particle on the surface, it is very effective. This affects the diffusibility of sulfate ions, and the more the continuous inorganic particles are arranged, the higher the sulfuric acid uniformity effect. Furthermore, the strength of the nonwoven fabric is high, it can withstand tension even in the coating process, and is optimal as a lead-acid battery separator that wraps the electrode in a bag or cylinder. On the other hand, non-woven fabrics composed of short fibers are not strong because the individual fibers are not continuous and the single yarn strength is low, and the strength is weak. It becomes.

本実施形態の不織布基材の空隙率は、35〜95%であることが好ましい。不織布の空隙率がこの範囲内であると、電解液の浸透性、イオン透過性、保液量、サイクル寿命、及び短絡防止の観点から好ましい。無機粒子を塗布した場合に、十分に空隙内に粒子を充填することができる。不織布の空隙率のより好ましい範囲としては40〜90%、さらに好ましくは45〜85%とすることができる。   It is preferable that the porosity of the nonwoven fabric base material of this embodiment is 35 to 95%. When the porosity of the nonwoven fabric is within this range, it is preferable from the viewpoints of electrolyte permeability, ion permeability, liquid retention, cycle life, and short circuit prevention. When inorganic particles are applied, the particles can be sufficiently filled in the voids. A more preferable range of the porosity of the nonwoven fabric is 40 to 90%, more preferably 45 to 85%.

本実施形態の不織布基材の平均孔径は、0.1〜200μmであることが好ましい。平均孔径が200μmより大きいと、大きな孔(繊維-繊維間隙により形成される孔)が存在しているため、無機粒子を塗工しても埋めることができず、ピンホールとなってしまい、セパレータとして致命的な短絡を誘発する。また、無機粒子を塗工する際に、裏抜けが顕著となり、連続生産の中で安定的にセパレータが製造できない。また、平均孔径が0.1μより小さいと、電極間のイオン電導性が低くなり、セパレータとしての抵抗が大きくなる。その意味で、不織布セパレータの平均孔径は、0.2〜150μmであることがより好ましく、0.5μm〜100μmであることがさらに好ましい。   It is preferable that the average pore diameter of the nonwoven fabric base material of this embodiment is 0.1-200 micrometers. If the average pore diameter is larger than 200 μm, large pores (holes formed by fiber-fiber gaps) exist, so that even if inorganic particles are applied, they cannot be filled, resulting in pinholes. As a deadly short circuit is induced. In addition, when coating inorganic particles, the strike-through is significant, and the separator cannot be manufactured stably during continuous production. On the other hand, when the average pore diameter is smaller than 0.1 μm, the ionic conductivity between the electrodes is lowered, and the resistance as a separator is increased. In that sense, the average pore diameter of the nonwoven fabric separator is more preferably 0.2 to 150 μm, and further preferably 0.5 μm to 100 μm.

本実施形態の不織布基材の厚みが10〜5000μm、かつ目付が5〜500g/mであることが好ましい。厚みが5000μmを超えると、電極間距離が大きくなり、抵抗が高くなる。また、セル1枚当たりの厚みが大きくなるため、結果的に電池全体に搭載できるセル数が少なくなり、容量が小さくなる。厚みが10μm未満であると、電極反応中の活物質運動に耐えきれず、短絡が生じる。また、目付が500g/m以下であれば、不織布全体の厚みを好ましい範囲に設定し易い。一方、目付が5g/m以上であれば、不織布により電極を袋状に保持する強度を有することが可能である。その意味で、目付は、7〜480g/mであることがより好ましく、10〜450g/mであることがさらに好ましい。 It is preferable that the nonwoven fabric base material of this embodiment has a thickness of 10 to 5000 μm and a basis weight of 5 to 500 g / m 2 . When thickness exceeds 5000 micrometers, the distance between electrodes will become large and resistance will become high. In addition, since the thickness per cell increases, the number of cells that can be mounted on the entire battery is reduced, resulting in a reduction in capacity. If the thickness is less than 10 μm, the active material movement during the electrode reaction cannot be endured, and a short circuit occurs. Moreover, if the basis weight is 500 g / m 2 or less, it is easy to set the thickness of the entire nonwoven fabric within a preferable range. On the other hand, if the basis weight is 5 g / m 2 or more, it is possible to have the strength to hold the electrode in a bag shape by the nonwoven fabric. In this sense, the basis weight is more preferably 7~480g / m 2, further preferably 10~450g / m 2.

本実施形態の不織布基材は、繊維径0.1〜5μmを有する極細繊維を含む不織布で構成されていることが好ましい。繊維径5μm以下であれば、繊維間隙が大きくなり過ぎず、短絡を抑制できる。また、繊維表面積が一定以上確保されるため、その上に無機粒子が形成される場合、その界面数を格段に増やすことが可能となる。さらに、界面数を一定にする場合、繊維径が太い場合と比べ、不織布基材の目付量を減らすことが可能となり、セパレータの薄膜化を達成できる。電池設計上、多くのセルを組み入れることが可能となり、高容量、高出力化が可能となる。さらに、少ない無機粒子の塗布量で、不織布基材内の空隙部分を埋めるほど充填せずとも、界面数を稼ぐことが可能となり、セパレータとしての電気抵抗が格段に下がり、全体的なセパレータ製造コストも抑制できる。繊維径が0.1μ以上であれば、繊維間隙が小さくなり過ぎず、セパレータの電気抵抗が高くなることを抑制することが可能となる。その意味で、極細繊維の繊維径は、より好ましくは、0.15μm〜4.0μmであり、更に好ましくは、0.2μm〜3.0μmである。   It is preferable that the nonwoven fabric base material of this embodiment is comprised with the nonwoven fabric containing the ultrafine fiber which has a fiber diameter of 0.1-5 micrometers. If the fiber diameter is 5 μm or less, the fiber gap does not become too large, and short circuit can be suppressed. Moreover, since the fiber surface area is secured to a certain level or more, when inorganic particles are formed thereon, the number of interfaces can be remarkably increased. Furthermore, when the number of interfaces is constant, the basis weight of the nonwoven fabric substrate can be reduced as compared with the case where the fiber diameter is large, and the separator can be made thinner. In terms of battery design, many cells can be incorporated, and high capacity and high output can be achieved. Furthermore, it is possible to increase the number of interfaces without filling the voids in the nonwoven fabric substrate with a small amount of inorganic particles applied, and the electrical resistance as a separator is greatly reduced, resulting in overall separator manufacturing costs. Can also be suppressed. If the fiber diameter is 0.1 μm or more, the fiber gap does not become too small, and it is possible to suppress an increase in the electrical resistance of the separator. In that sense, the fiber diameter of the ultrafine fiber is more preferably 0.15 μm to 4.0 μm, and still more preferably 0.2 μm to 3.0 μm.

本実施形態の不織布基材は、繊維径0.1〜5μmを有する極細繊維で構成される不織布層(I層)と、繊維径5〜30μmを有する繊維で構成されている不織布層(II層)とを含む少なくとも2層で構成されていることが好ましい。この場合、繊維径0.1〜5μmを有する極細繊維で構成された不織布層(I層)は機能層として、繊維径5〜30μmを有する繊維で構成された不織布層(II層)は強度層としての役割を担っている。不織布層(I層)と不織布層(II層)を組み合わせた2層の積層不織布により、それぞれの層を単独にセパレータとして使用した場合と比べ、より緻密でネットワーク状の不織布構造を形成でき、無機粒子を塗布したセパレータは、その界面を硫酸イオンが拡散することになるため、より均一、かつ早く拡散作用が働き、結果として、硫酸濃度均一化が常に達成できる。また、不織布層(II層)は、セパレータ内で多くの空隙体積、数を有するため、硫酸イオンの吸着空間が多数存在することができ、これもまた、成層化抑制効果に繋がる。さらに、上記で説明された少なくとも2つの層を有するセパレータは、強度層を有しているためセパレータ強度が高く、後加工がし易いだけでなく、不織布の生産性も非常に高くなる。その意味で、I層−II層の2層構造、I層−II層−I層の3層構造、II層−I層−II層の3層構造(すなわち、2つのII層の中間層としてI層が配置される3層構造)、I層−II層−II層−I層の4層構造が好ましい。   The nonwoven fabric base material of this embodiment includes a nonwoven fabric layer (I layer) composed of ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.1 to 5 μm, and a nonwoven fabric layer (II layer) composed of fibers having a fiber diameter of 5 to 30 μm. And at least two layers. In this case, the nonwoven fabric layer (I layer) composed of ultrafine fibers having a fiber diameter of 0.1 to 5 μm is a functional layer, and the nonwoven fabric layer (II layer) composed of fibers having a fiber diameter of 5 to 30 μm is a strength layer. As a role. Compared with the case where each layer is used alone as a separator, a two-layer laminated nonwoven fabric combining a nonwoven fabric layer (I layer) and a nonwoven fabric layer (II layer) can form a denser, network-like nonwoven fabric structure, In the separator coated with particles, sulfate ions diffuse at the interface, so that the diffusion action works more uniformly and quickly, and as a result, uniform sulfuric acid concentration can always be achieved. In addition, since the nonwoven fabric layer (II layer) has many void volumes and numbers in the separator, a large number of sulfate ion adsorption spaces can exist, which also leads to the effect of suppressing stratification. Furthermore, since the separator having at least two layers described above has a strength layer, the separator strength is high, and not only is post-processing easy, but also the productivity of the nonwoven fabric is very high. In that sense, a two-layer structure of I layer-II layer, a three-layer structure of I layer-II layer-I layer, and a three-layer structure of II layer-I layer-II layer (that is, as an intermediate layer of two II layers) A three-layer structure in which the I layer is disposed) and a four-layer structure of I layer-II layer-II layer-I layer are preferable.

本発明形態において用いる各不織布層の製造方法は限定されない。しかし、不織布層(II層)の製法は、好ましくはスパンボンド法、乾式法、湿式法等である。不織布層(II層)のための繊維は、熱可塑性樹脂繊維等でよい。また、極細繊維で構成された不織布層(I層)の製法は、好ましくは極細繊維を用いた乾式法、湿式法等の製法、又はエレクトロスピニング法、メルトブロウン(Melt−Blown)法、フォーススピニング等を用いることができる。極細繊維で構成された不織布層を容易かつ緻密に形成できるという観点から、不織布層(I層)は、特に好ましくはメルトブロウン法で形成される。また、繊維は、叩解、部分溶解等により割繊又はフィブリル化を実現した上で不織布の製造のために用いてもよい。   The manufacturing method of each nonwoven fabric layer used in this invention form is not limited. However, the production method of the nonwoven fabric layer (II layer) is preferably a spunbond method, a dry method, a wet method or the like. The fibers for the nonwoven fabric layer (II layer) may be thermoplastic resin fibers or the like. Moreover, the manufacturing method of the nonwoven fabric layer (I layer) comprised by the ultrafine fiber, Preferably the manufacturing method, such as the dry method and wet method using an ultrafine fiber, or the electrospinning method, the melt-blown (Melt-Blown) method, force spinning Etc. can be used. The nonwoven fabric layer (I layer) is particularly preferably formed by a melt blown method from the viewpoint that a nonwoven fabric layer composed of ultrafine fibers can be easily and densely formed. Further, the fiber may be used for producing a nonwoven fabric after realizing splitting or fibrillation by beating, partial dissolution or the like.

極細繊維で構成される不織布層(I層)と熱可塑性樹脂繊維で構成される不織布層(II層)とを有する複数層を積層して積層不織布を形成する方法としては、例えば、熱的結合による一体化による方法、高速水流を噴射して三次元交絡させる方法、粒子状又は繊維状の接着剤により一体化させる方法等が挙げられる。中でも、熱的結合による一体化で積層不織布を形成することが好ましい。熱的結合による一体化の方法としては、熱エンボスによる一体化(熱エンボスロール方式)、及び高温の熱風による一体化(エアースルー方式)が挙げられる。熱的結合による一体化は、不織布の引張強度と曲げ柔軟性とを維持し、耐熱安定性を維持することが出来るという観点から好ましい。   As a method for forming a laminated nonwoven fabric by laminating a plurality of layers having a nonwoven fabric layer (I layer) composed of ultrafine fibers and a nonwoven fabric layer (II layer) composed of thermoplastic resin fibers, for example, thermal bonding For example, a method of jetting a high-speed water stream and three-dimensional entanglement, and a method of integrating with a particulate or fibrous adhesive. Especially, it is preferable to form a laminated nonwoven fabric by integration by thermal bonding. Examples of the integration method by thermal bonding include integration by hot embossing (hot embossing roll method) and integration by high-temperature hot air (air-through method). Integration by thermal bonding is preferable from the viewpoint of maintaining the tensile strength and bending flexibility of the nonwoven fabric and maintaining heat resistance stability.

熱的結合による一体化は、バインダーを用いることなく、複数の不織布層を有する積層不織布を形成できる点でも好ましい。繊維同士を一体化して積層不織布を形成する場合に、バインダーを用いると、そのバインダーが電解液中に溶出する。バインダーが電極反応に関与することなく電池性能に影響しなければ問題はないが、バインダーによっては電極反応に影響し、望まれる容量又は電圧が得られない場合があり、問題となる。またバインダーの不織布特有の孔構造が塞がれてしまうと、無機粒子の配置される表面積の低下が顕著となり、理想的な硫酸イオンの吸着、拡散の効果が得られず、成層化が進行するため、好ましくない。以上の理由で、熱のみにより一体化された、バインダーを用いない不織布が好ましい。さらに、積層不織布を形成する工程の合理性の観点からも、熱のみによる一体化は、よりコストを低減することができるため、好ましい。   Integration by thermal bonding is also preferable in that a laminated nonwoven fabric having a plurality of nonwoven fabric layers can be formed without using a binder. If a binder is used when fibers are integrated to form a laminated nonwoven fabric, the binder is eluted into the electrolyte. There is no problem if the binder does not affect the battery performance without participating in the electrode reaction. However, depending on the binder, the electrode reaction is affected, and a desired capacity or voltage may not be obtained, which is a problem. Moreover, if the pore structure peculiar to the nonwoven fabric of the binder is blocked, the reduction of the surface area where the inorganic particles are arranged becomes remarkable, and the ideal effect of adsorption and diffusion of sulfate ions cannot be obtained, and stratification proceeds. Therefore, it is not preferable. For the above reasons, a nonwoven fabric that is integrated only by heat and does not use a binder is preferable. Furthermore, also from the viewpoint of the rationality of the process of forming the laminated nonwoven fabric, integration by heat alone is preferable because the cost can be further reduced.

熱的結合による一体化は、2層以上の不織布層を熱接着することにより実現できる。熱接着工程は、例えば、合成樹脂の融点よりも50〜120℃低い温度で、線圧100〜1000N/cmで、フラットロールを用いる接合により行うことができる。熱接着工程における線圧が100N/cm未満であると、十分な接着を得て十分な強度を発現することが難しい場合がある。また、線圧が1000N/cmを越えると、繊維の変形が大きくなり、見掛け密度が高くなって空隙率が低くなり、本発明による効果が得られ難くなる場合がある。   Integration by thermal bonding can be realized by thermally bonding two or more nonwoven fabric layers. The thermal bonding step can be performed, for example, by bonding using a flat roll at a temperature lower by 50 to 120 ° C. than the melting point of the synthetic resin at a linear pressure of 100 to 1000 N / cm. If the linear pressure in the thermal bonding step is less than 100 N / cm, it may be difficult to obtain sufficient adhesion and to develop sufficient strength. On the other hand, when the linear pressure exceeds 1000 N / cm, the deformation of the fiber increases, the apparent density increases, the porosity decreases, and the effects of the present invention may not be obtained.

本実施形態に係る積層不織布を形成する最も好ましい方法は、スパンボンド不織布層と、メルトブロウン不織布層及び/又はスパンボンド不織布層とを順次製造し、これらを積層して、エンボスロール又は熱プレスロールで圧着する方法である。この方法は、同一素材で積層不織布を形成できること、及び連続一体化した生産ラインで生産できることから、低目付けで均一な不織布を得ることを目的とした場合に好ましい。具体的には、熱可塑性樹脂を用いて1層以上のスパンボンド不織布層をコンベア上に紡糸し、その上に熱可塑性樹脂を用いてメルトブロウン法で、繊維径0.1〜5μmの極細繊維不織布層を1層以上吹き付け、その後、熱可塑性樹脂を用いた、熱可塑性樹脂繊維で構成される不織布を1層以上積層し、次いで、エンボスロール又はフラットロールを用いてこれらの層を圧着することにより一体化する方法が好ましい。   The most preferable method for forming the laminated nonwoven fabric according to the present embodiment is to sequentially produce a spunbond nonwoven fabric layer, a meltblown nonwoven fabric layer and / or a spunbond nonwoven fabric layer, and laminate these to form an embossing roll or a hot press roll. It is the method of crimping with. This method is preferable for the purpose of obtaining a uniform nonwoven fabric with a low basis weight because it can form a laminated nonwoven fabric with the same material and can be produced on a continuous integrated production line. Specifically, one or more spunbond nonwoven fabric layers are spun on a conveyor using a thermoplastic resin, and an ultrafine fiber having a fiber diameter of 0.1 to 5 μm is melt blown using a thermoplastic resin thereon. Spray one or more non-woven fabric layers, then laminate one or more non-woven fabrics composed of thermoplastic resin fibers using a thermoplastic resin, and then crimp these layers using an embossing roll or flat roll. The method of integrating by is preferable.

上記の製造方法を用いると、熱可塑性樹脂繊維で構成される不織布層(II層)の上に、メルトブロウン法による極細繊維不織布層(I層)が直接吹き付けられるので、メルトブロウン法による極細繊維不織布層(I層)を、熱可塑性樹脂繊維で構成される不織布層(II層)内に侵入させることが出来る。このようにして、メルトブロウン法による極細繊維が熱可塑性樹脂繊維で構成される不織布層(II層)内に侵入して固定されることにより、積層不織布の構造自体の強度が向上するだけでなく、極細繊維不織布層(I層)の外力による移動が生じ難くなるので、熱可塑性樹脂繊維で構成される不織布層(II層)内の空隙を極細繊維層により均一化することが出来る。これにより、適度な繊維間距離の確保及び適度な孔径分布を有する積層不織布の形成が容易になる。即ち、上記の方法によれば、積層不織布において、I層の一部がII層にもぐり込みながら、かつ連続したI層を維持できるため、不織布の面内での、硫酸イオンの保持、又は電極表面への供給を含めたイオンのやり取りが円滑になる。   When the above manufacturing method is used, an ultrafine fiber nonwoven fabric layer (I layer) by a melt blown method is directly sprayed on a nonwoven fabric layer (II layer) composed of thermoplastic resin fibers. A nonwoven fabric layer (I layer) can be penetrated into a nonwoven fabric layer (II layer) comprised of thermoplastic resin fibers. Thus, not only the strength of the laminated nonwoven fabric structure itself is improved by intruding and fixing the ultrafine fibers by the melt-blown method into the nonwoven fabric layer (II layer) composed of thermoplastic resin fibers. Since movement due to external force of the ultrafine fiber nonwoven fabric layer (I layer) is less likely to occur, the voids in the nonwoven fabric layer (II layer) composed of thermoplastic resin fibers can be made uniform by the ultrafine fiber layer. This facilitates the formation of a laminated nonwoven fabric having an appropriate interfiber distance and an appropriate pore size distribution. That is, according to the above-described method, in the laminated nonwoven fabric, a part of the I layer can be retained in the II layer while maintaining a continuous I layer. Smooth exchange of ions, including supply to the surface.

上記で説明された極細繊維を用いてメルトブロウン法でI層を形成する工程を含む不織布セパレータの製造方法も本発明の一態様である。不織布セパレータの製造方法は、I層の形成後に、I層とII層を、上記で説明された方法により一体化する工程を含んでもよい。   The manufacturing method of the nonwoven fabric separator including the process of forming I layer by the melt blown method using the ultrafine fiber demonstrated above is also 1 aspect of this invention. The method for manufacturing the nonwoven fabric separator may include a step of integrating the I layer and the II layer by the method described above after the formation of the I layer.

メルトブロウン法で形成される繊維(即ちメルトブロウン繊維)の結晶化度は、一般的なメルトブロウン紡糸条件で、5〜40%の範囲に調整することが可能である。なお、結晶化度は、例えば、示差走査熱量測定(DSC)を用いた方法で評価できる。具体的には、積層不織布を形成するポリマーは、o−クロロフェノール(OCP)を溶媒として用いたときに、濃度0.01g/mL、温度35℃の恒温水槽中の粘度管を用いて測定した溶液粘度(ηsp/c)が、好ましくは0.2〜0.8、より好ましくは0.2〜0.6となるような樹脂を用いることにより、上記結晶化度を実現できる。本実施形態で用いる不織布においては、湿潤時の寸法安定性が高いことが好ましいという観点から、PET樹脂及びポリフェニレンサルファイド(PPS)樹脂から選択される樹脂を用いてメルトブロウン繊維を構成し、さらに、これらの樹脂の上記溶液粘度(ηsp/c)が0.2〜0.8であることが好ましい。メルトブロウン繊維の結晶化度は10〜40%であることがより好ましい。   The crystallinity of the fiber formed by the meltblown method (that is, meltblown fiber) can be adjusted to a range of 5 to 40% under general meltblown spinning conditions. Note that the crystallinity can be evaluated by, for example, a method using differential scanning calorimetry (DSC). Specifically, the polymer forming the laminated nonwoven fabric was measured using a viscosity tube in a constant temperature water bath having a concentration of 0.01 g / mL and a temperature of 35 ° C. when o-chlorophenol (OCP) was used as a solvent. The crystallinity can be achieved by using a resin having a solution viscosity (ηsp / c) of preferably 0.2 to 0.8, more preferably 0.2 to 0.6. In the nonwoven fabric used in the present embodiment, from the viewpoint of preferably high dimensional stability when wet, the melt-blown fiber is constituted using a resin selected from PET resin and polyphenylene sulfide (PPS) resin, The solution viscosity (ηsp / c) of these resins is preferably 0.2 to 0.8. The crystallinity of the meltblown fiber is more preferably 10 to 40%.

本実施形態では、積層不織布がカレンダー加工されていることが好ましい。この場合、積層不織布に、より均一な構造を与えることができる。具体的には、前述の熱接着工程を用いて繊維を接合した後、カレンダー加工処理として、前記の熱接着温度より10℃以上高く且つ熱可塑性樹脂繊維の融点よりも10〜100℃低い温度で、線圧100〜1000N/cmでカレンダー処理する。上記のようなカレンダー加工により、積層不織布は良好な強度が得られ、見掛け密度を特に好ましい範囲(例えば本明細書の実施例の記載の範囲内)とすることができる。   In the present embodiment, the laminated nonwoven fabric is preferably calendered. In this case, a more uniform structure can be given to the laminated nonwoven fabric. Specifically, after joining the fibers using the above-described thermal bonding step, as a calendering treatment, at a temperature that is 10 ° C. or more higher than the thermal bonding temperature and 10 to 100 ° C. lower than the melting point of the thermoplastic resin fiber. And calendering at a linear pressure of 100 to 1000 N / cm. By the calendering as described above, the laminated nonwoven fabric has good strength, and the apparent density can be in a particularly preferable range (for example, within the range described in the examples of the present specification).

カレンダー加工処理温度が、熱可塑性樹脂繊維の融点より低く且つその差が10℃未満である場合は、見掛け密度が高くなり過ぎる傾向があり、また、熱可塑性樹脂繊維の融点より低く且つその差が100℃を越える場合は、十分な強度が得られ難い上に、表面に毛羽立ちが生じて、表面平滑性が損なわれ、コンデンサ素子として均一な構造になり難い傾向がある。   When the calendering treatment temperature is lower than the melting point of the thermoplastic resin fiber and the difference is less than 10 ° C., the apparent density tends to be too high, and the difference is lower than the melting point of the thermoplastic resin fiber. When the temperature exceeds 100 ° C., it is difficult to obtain sufficient strength, and fluffing occurs on the surface, the surface smoothness is impaired, and there is a tendency that the capacitor element does not have a uniform structure.

カレンダー加工処理における線圧が100N/cm未満であると、十分な接着が得られ難く、十分な強度が発現され難い傾向がある。また、1000N/cmを超えると、繊維の変形が大きくなり、見掛け密度が高くなって、本発明による効果が得られ難くなる場合がある。   When the linear pressure in the calendar processing is less than 100 N / cm, it is difficult to obtain sufficient adhesion, and sufficient strength tends not to be exhibited. On the other hand, if it exceeds 1000 N / cm, the deformation of the fiber becomes large, the apparent density becomes high, and it may be difficult to obtain the effect of the present invention.

本実施形態の不織布セパレータは、親水加工された不織布であることが好ましい。不織布に親水化加工が施されていると、不織布の空隙部分に電解液である硫酸を保持させ易くなるため、硫酸の沈降現象を抑制することが可能となる。親水加工された不織布によって、イオン透過性及び電解液の保液性に優れた鉛蓄電池セパレータを提供することができ、好ましい。   The nonwoven fabric separator of the present embodiment is preferably a hydrophilic processed nonwoven fabric. When the nonwoven fabric is subjected to a hydrophilic treatment, sulfuric acid as an electrolyte is easily retained in the voids of the nonwoven fabric, so that the sulfuric acid sedimentation phenomenon can be suppressed. A non-woven fabric subjected to hydrophilic processing can provide a lead storage battery separator excellent in ion permeability and electrolyte retention, and is preferable.

親水化加工の方法としては、物理的な加工方法、例えば、コロナ処理又はプラズマ処理による親水化;化学的な加工方法、例えば表面官能基の導入、例えば、酸化処理等によりスルホン酸基、カルボン酸基等を導入すること;水溶性高分子、例えば、ポリビニルアルコール(PVA)、ポリスチレンスルホン酸、若しくはポリグルタミン酸、及び/又は界面活性剤、例えば、ノニオン性界面活性剤、陰イオン性界面活性剤、陽イオン性界面活性剤、若しくは両イオン性界面活性剤等の処理剤による加工;を採用することができる。当業者であれば、電解液との親和性を考慮して、適切な親水化加工方法及び条件、例えば、処理剤の使用量及び官能基の導入量等を選択することができる。   Hydrophilic processing methods include physical processing methods such as hydrophilization by corona treatment or plasma treatment; chemical processing methods such as introduction of surface functional groups such as oxidation treatment, sulfonic acid groups, carboxylic acids, etc. Introducing a group or the like; a water-soluble polymer such as polyvinyl alcohol (PVA), polystyrene sulfonic acid or polyglutamic acid, and / or a surfactant such as a nonionic surfactant, an anionic surfactant, Processing with a treating agent such as a cationic surfactant or an amphoteric surfactant can be employed. A person skilled in the art can select an appropriate hydrophilization processing method and conditions, for example, the amount of treatment agent used, the amount of functional groups introduced, and the like in consideration of the affinity with the electrolytic solution.

本実施形態の不織布セパレータが熱的結合により一体化された不織布であることが好ましい。不織布層にある繊維同士をカレンダー加工によって熱接着することによって良好に不織布を形成できる。カレンダー加工としては、不織布層を熱ロールで圧着させる方法が挙げられ、この方法は連続一体化した生産ラインで実施できることから、低目付けで均一な不織布を得ることを目的とする場合に適している。熱接着工程は、例えば、熱可塑性樹脂の融点を基準として50℃〜120℃低い温度、及び線圧100〜1000N/cmで行うことができる。カレンダー加工における線圧が上記範囲であると、不織布の強度、繊維の変形の低減、見掛け密度の低減等の観点から好ましく、本実施形態の鉛蓄電池用不織布マットにおける高度に制御された細孔分布を達成し易くなる。カレンダー加工において使用する熱ロールは、エンボス又は梨地柄のような、表面に凹凸のあるロールであってもよく、又は平滑なフラットロールであってもよい。表面に凹凸のあるロールの表面柄については、エンボス柄、梨地柄、矩形柄、線柄等、繊維同士を熱により結合できるものであれば限定されない。
(その他)
It is preferable that the nonwoven fabric separator of this embodiment is a nonwoven fabric integrated by thermal bonding. A nonwoven fabric can be satisfactorily formed by thermally bonding fibers in the nonwoven fabric layer by calendering. Examples of the calendering include a method in which the nonwoven fabric layer is pressure-bonded with a hot roll. This method can be carried out in a continuous integrated production line, and is therefore suitable for the purpose of obtaining a uniform nonwoven fabric with a low basis weight. . The heat bonding step can be performed, for example, at a temperature lower by 50 ° C. to 120 ° C. and a linear pressure of 100 to 1000 N / cm based on the melting point of the thermoplastic resin. When the linear pressure in the calendering is within the above range, it is preferable from the viewpoint of the strength of the nonwoven fabric, the reduction of fiber deformation, the reduction of the apparent density, etc., and the highly controlled pore distribution in the nonwoven fabric mat for lead storage battery of the present embodiment Is easier to achieve. The heat roll used in calendering may be a roll with unevenness on the surface, such as embossing or satin pattern, or a smooth flat roll. The surface pattern of the roll having irregularities on the surface is not limited as long as the fibers can be bonded together by heat, such as an embossed pattern, a satin pattern, a rectangular pattern, and a line pattern.
(Other)

本実施形態のセパレータは、熱シール可能であることが好ましい。袋状としてセパレータを加工する際に、熱シール性不織布を採用することで、密着性がよく、非常に高強度なシール性能を有することができる。熱シール性を付与する方法としては、限定されない。例えば、不織布の表面に、2成分の鞘芯糸を配置し、繊維表面を低融点素材にすることで、シール性能を付与することが可能である。   It is preferable that the separator of this embodiment can be heat-sealed. Adopting a heat-sealable non-woven fabric when processing the separator in the form of a bag makes it possible to have good adhesion and very high sealing performance. The method for imparting heat sealability is not limited. For example, it is possible to provide sealing performance by disposing a two-component sheath core yarn on the surface of the nonwoven fabric and making the fiber surface a low melting point material.

本実施形態のセパレータの製造方法としては、特に限定されない。具体的には、デイップ法、グラビア法、キス法、コンマ法、ダイ法、ナイフ法等が挙げられる。具体的には、セパレータ又は不織布基材を分散液に浸漬し、引き上げた後、余分な分散液をローラー等で加圧して除き、その後、熱硬化する。或いは、厚手の紙等に余分の分散液を吸収させる方法もある。しかし、量産を考えると、余分な分散液をすぐに除去できるローラー法が好適である。   It does not specifically limit as a manufacturing method of the separator of this embodiment. Specific examples include a dip method, a gravure method, a kiss method, a comma method, a die method, and a knife method. Specifically, after the separator or the nonwoven fabric substrate is immersed in the dispersion and pulled up, the excess dispersion is pressurized and removed with a roller or the like, and then thermally cured. Alternatively, there is a method of absorbing excess dispersion liquid on thick paper or the like. However, in consideration of mass production, a roller method capable of immediately removing excess dispersion is suitable.

本実施形態のセパレータは、単独でセパレータに使用してもよく、他の不織布又は微多孔膜と重ねあわせて併用してもよい。積層方法は特には限定されない。特に重ねあわせて使用する際は、本セパレータと微多孔膜、又は本セパレータとガラス繊維不織布、を積層させて使用することが好ましい。   The separator of the present embodiment may be used alone as a separator, or may be used in combination with another nonwoven fabric or a microporous membrane. The lamination method is not particularly limited. In particular, when used in a superposed manner, the separator and the microporous membrane, or the separator and a glass fiber nonwoven fabric are preferably laminated and used.

本実施形態のセパレータと微多孔膜とを積層させた場合、単独の不織布に比べて、非常に緻密性及び孔径均一性が高い微多孔膜が電極間に配置されている構造になり、短絡が生じ難い。また、不織布セパレータと微多孔膜が積層されていることにより、電極界面に不織布基材に塗布された無数の無機粒子の界面が配置される構造になるため、硫酸イオンの沈降抑制、拡散作用により、結果的に濃度均一化が図られ、成層化現象が抑制され、長寿命化が可能となる。   When the separator and the microporous membrane of this embodiment are laminated, the microporous membrane having a very high density and uniform pore size is arranged between the electrodes compared to a single nonwoven fabric, and a short circuit occurs. Not likely to occur. In addition, since the nonwoven fabric separator and the microporous membrane are laminated, the interface of the countless inorganic particles applied to the nonwoven fabric substrate is arranged at the electrode interface. As a result, the concentration is made uniform, the stratification phenomenon is suppressed, and the life can be extended.

また、本実施形態のセパレータとガラス繊維不織布を積層させた場合、ガラス繊維不織布は圧縮弾性に富んでいるため、膨潤・収縮を繰り返す電極箔に追従することが可能となり、効果的に本セパレータによる硫酸濃度均一化効果が得られる。   In addition, when the separator of this embodiment and the glass fiber nonwoven fabric are laminated, the glass fiber nonwoven fabric is rich in compression elasticity, so that it is possible to follow the electrode foil that repeatedly swells and shrinks. A sulfuric acid concentration homogenizing effect is obtained.

本実施形態の鉛蓄電池は、鉛電極−セパレータ−鉛電極で構成されており、電解液として硫酸を使用する。特に好ましい電池の形態は、液式、又は制御弁式である。具体的には、鉛蓄電池は、正極及び負極、並びにそれらの間に配置された本実施形態のセパレータを含む極板群と、電解液としての硫酸とを含む。   The lead storage battery of this embodiment is comprised by the lead electrode-separator-lead electrode, and uses a sulfuric acid as electrolyte solution. A particularly preferable battery type is a liquid type or a control valve type. Specifically, the lead acid battery includes a positive electrode and a negative electrode, an electrode plate group including the separator of the present embodiment disposed between them, and sulfuric acid as an electrolytic solution.

以下、実施例を挙げて本発明を更に具体的に説明するが、本発明はこれらの実施例に何ら限定されるものではない。以下、特記がない限り、不織布の長さ方向とはMD方向(マシン方向)であり、幅方向とは該長さ方向と垂直の方向である。   EXAMPLES Hereinafter, although an Example is given and this invention is demonstrated further more concretely, this invention is not limited to these Examples at all. Hereinafter, unless otherwise specified, the length direction of the nonwoven fabric is the MD direction (machine direction), and the width direction is a direction perpendicular to the length direction.

(1)目付け(g/m
JIS L−1906に規定の方法に従い、縦20cm×横25cmの試験片を、試料の幅方向1m当たり3箇所、長さ方向1m当たり3箇所の、計1m×1m当たり9箇所採取して質量を測定し、その平均値を単位面積当たりの質量に換算して目付けを求めた。
(1) Weight per unit area (g / m 2 )
In accordance with the method specified in JIS L-1906, 9 test pieces of 20cm in length x 25cm in width were sampled at 3 places per 1m in the width direction of the sample and 3 places per 1m in the length direction. The basis weight was determined by converting the average value into mass per unit area.

(2)厚み(mm)
JIS L−1906に規定の方法に従い、試験片の幅1m当たり10箇所の厚みを測定し、その平均値を求めた。荷重9.8kPaの条件下で厚みの測定を行った。
(2) Thickness (mm)
According to the method prescribed in JIS L-1906, the thickness of 10 locations per 1 m width of the test piece was measured, and the average value was obtained. The thickness was measured under a load of 9.8 kPa.

(3)見掛け密度(g/cm
上記(1)にて測定した目付け(g/m)、及び上記(2)にて測定した厚み(mm)を用い、単位を調整して以下の式:
見掛け密度=(目付け)/(厚み)
により見掛け密度を算出した。
(3) Apparent density (g / cm 3 )
Using the basis weight (g / m 2 ) measured in (1) above and the thickness (mm) measured in (2) above, the unit is adjusted and the following formula:
Apparent density = (weight per unit area) / (thickness)
Was used to calculate the apparent density.

(4)空隙率(%)
上記(3)にて計算した見掛け密度(g/cm)を用いて、以下の式:
空隙率={1−(見掛け密度)/(樹脂密度)}/100
より空隙率を算出した。
(4) Porosity (%)
Using the apparent density (g / cm 3 ) calculated in (3) above, the following formula:
Porosity = {1- (apparent density) / (resin density)} / 100
From this, the porosity was calculated.

(5)繊維径(μm)
不織布を10cm×10cmにカットし、上下60℃の鉄板に0.30MPaの圧力で90秒間プレスした後、不織布を白金にて蒸着した。SEM装置(JSM−6510 日本電子株式会社製)を用いて、加速電圧15kV、ワーキングディスタンス21mmの条件で、蒸着された不織布を撮影した。撮影倍率は、平均繊維径が0.5μm未満の糸は10000倍、平均繊維径が0.5μm以上1.5μm未満の糸は6000倍、1.5μm以上の糸は4000倍とした。それぞれの撮影倍率での撮影視野は、10000倍では12.7μm×9.3μm、6000倍では21.1μm×15.9μm、4000倍では31.7μm×23.9μmとした。ランダムに繊維100本以上を撮影し、全ての繊維径を測長した。ただし、糸長方向で融着している繊維同士は測定対象から除いた。以下の式:
Dw=ΣWi・Di=Σ(Ni・Di)/(Ni・Di)
{式中、Wi=繊維径Diの重量分率=Ni・Di/ΣNi・Diである。}
により求められる重量平均繊維径(Dw)を、平均繊維径(μm)とした。
(5) Fiber diameter (μm)
The nonwoven fabric was cut into 10 cm × 10 cm and pressed on an iron plate at 60 ° C. at a pressure of 0.30 MPa for 90 seconds, and then the nonwoven fabric was vapor-deposited with platinum. Using a SEM device (JSM-6510, manufactured by JEOL Ltd.), the deposited nonwoven fabric was photographed under the conditions of an acceleration voltage of 15 kV and a working distance of 21 mm. The photographing magnification was 10,000 times for yarns having an average fiber diameter of less than 0.5 μm, 6000 times for yarns having an average fiber diameter of 0.5 μm or more and less than 1.5 μm, and 4000 times for yarns having an average fiber diameter of 1.5 μm or more. The field of view at each magnification was 12.7 μm × 9.3 μm at 10,000 ×, 21.1 μm × 15.9 μm at 6000 ×, and 31.7 μm × 23.9 μm at 4000 ×. 100 or more fibers were randomly photographed and all fiber diameters were measured. However, the fibers fused in the yarn length direction were excluded from the measurement target. The following formula:
Dw = ΣWi · Di = Σ (Ni · Di 2 ) / (Ni · Di)
{In the formula, Wi = weight fraction of fiber diameter Di = Ni · Di / ΣNi · Di. }
The weight average fiber diameter (Dw) obtained by the above was defined as the average fiber diameter (μm).

(6)開孔径分布(平均流量孔径及び最大孔径)
PMI社のパームポロメーター(型式:CFP−1200AEX)を用いた。測定には浸液にPMI社製のシルウィックを用い、試料を浸液に浸して充分に脱気した後、測定を行なった。
本測定装置は、フィルターを試料として、予め表面張力が既知の液体にフィルターを浸し、フィルターの全ての細孔を液体の膜で覆った状態からフィルターに圧力を掛け、液膜の破壊される圧力と液体の表面張力とから計算された細孔の孔径を測定する。計算には下記の数式を用いる。
d=C・r/P
(式中、d(単位:μm)はフィルターの孔径、r(単位:N/m)は液体の表面張力、P(単位:Pa)はその孔径の液膜が破壊される圧力、かつCは定数である。)
上記の数式より、液体に浸したフィルターに掛ける圧力Pを低圧から高圧に連続的に変化させた場合の流量(濡れ流量)を測定する。初期の圧力では、最も大きな細孔の液膜でも破壊されないので流量は0である。圧力を上げていくと、最も大きな細孔の液膜が破壊され、流量が発生する(バブルポイント)。さらに圧力を上げていくと、各圧力に応じて流量は増加する。最も小さな細孔の液膜が破壊されたときの圧力における流量が、乾いた状態の流量(乾き流量)と一致する。
本測定装置による測定方法では、或る圧力における濡れ流量を、同圧力での乾き流量で除した値を累積フィルター流量(単位:%)と呼ぶ。累積フィルター流量が50%となる圧力で破壊される液膜の孔径を、平均流量孔径と呼ぶ。この平均流量孔径を、本発明の積層不織布の平均孔径とした。
本発明の積層不織布の最大孔径は、不織布を上記フィルター試料として測定し、累積フィルター流量が50%の−2σの範囲、すなわち、累積フィルター流量が2.3%となる圧力で破壊される液膜の孔径とした。上記測定方法にて、各サンプルについて3点測定を行い、その平均値として平均流量孔径、及び最少孔径と最大孔径とを計算した。
(6) Hole diameter distribution (average flow hole diameter and maximum hole diameter)
PMI palm porometer (model: CFP-1200AEX) was used. For the measurement, a PMI Sylwick was used as the immersion liquid, and the sample was immersed in the immersion liquid and sufficiently deaerated before measurement.
This measurement device uses a filter as a sample, immerses the filter in a liquid with a known surface tension in advance, applies pressure to the filter from a state in which all pores of the filter are covered with a liquid film, and the pressure at which the liquid film is destroyed And the pore diameter calculated from the surface tension of the liquid. The following formula is used for the calculation.
d = C · r / P
(Where d (unit: μm) is the pore size of the filter, r (unit: N / m) is the surface tension of the liquid, P (unit: Pa) is the pressure at which the liquid film of that pore size is broken, and C is It is a constant.)
From the above formula, the flow rate (wetting flow rate) when the pressure P applied to the filter immersed in the liquid is continuously changed from low pressure to high pressure is measured. At the initial pressure, the flow rate is zero because the liquid film with the largest pores is not broken. As the pressure is increased, the liquid film with the largest pores is destroyed and a flow rate is generated (bubble point). As the pressure is further increased, the flow rate increases with each pressure. The flow rate at the pressure when the liquid film with the smallest pore is broken matches the dry flow rate (dry flow rate).
In the measurement method using this measuring apparatus, the value obtained by dividing the wetting flow rate at a certain pressure by the dry flow rate at the same pressure is called a cumulative filter flow rate (unit:%). The pore size of the liquid film that is broken at a pressure at which the cumulative filter flow rate is 50% is referred to as the average flow pore size. This average flow pore size was taken as the average pore size of the laminated nonwoven fabric of the present invention.
The maximum pore size of the laminated nonwoven fabric of the present invention is measured by using the nonwoven fabric as the above filter sample, and the liquid film is destroyed at a pressure where the cumulative filter flow rate is −2σ, ie, the cumulative filter flow rate is 2.3%. Of the pore diameter. Three points were measured for each sample by the above measurement method, and the average flow pore size, the minimum pore size, and the maximum pore size were calculated as average values.

(7)透気度(sec/100cc)
JIS−P8117(ガーレー試験機法)に基づき、透気度を測定した。
(7) Air permeability (sec / 100cc)
The air permeability was measured based on JIS-P8117 (Gurley tester method).

(8)引張強度(N/15mm)
試料(不織布)の各端部10cmを除き、幅3cm×長さ20cmの試験片を、1m幅につき5箇所切り取った。試験片が破断するまで荷重を加え、MD方向の試験片の最大荷重時の強さの平均値を求めた。
(8) Tensile strength (N / 15mm)
Except for 10 cm of each end portion of the sample (nonwoven fabric), 5 test pieces each having a width of 3 cm and a length of 20 cm were cut out per 1 m width. A load was applied until the test piece broke, and an average value of the strength at the maximum load of the test piece in the MD direction was determined.

(9)無機粒子の平均粒径
スラリー中での無機粒子の平均粒径は、下記のようにして求められる。すなわち、作製したスラリーに蒸留水を加えて揖梓し、無機粒子の濃度を0.01質量%に調整した後、レーザ一式粒度分布測定装置(島津(株)製SALD−21 00)を用いて測定した体積基準での粒度分布を求め、その累積頻度から、平均粒径を求めた。
(10)無機粒子の比表面積
装置型式:Gemini2360 株式会社島津製作所製を用いた。無機粒子を60℃の条件下で30分間乾燥した後に、10分間冷却を行った。その後、上記の比表面積測定装置にセルをセットし、サンプル表面への窒素ガス吸着により、下記BETの下記式:
P/(V(P0−P))=1/(Vm×C)+((C-1)/(Vm×C))(P/P0)
{式中、P0:飽和水蒸気圧(Pa)、Vm:単分子層吸着量(mg/g)、C:吸着熱などに関するパラメーター(−)<0であり本関係式は、特にP/P0=0.05〜0.35の範囲で良く成り立つ。}を適用し、比表面積値を求めた。BET式とは、一定温度で吸着平衡状態である時、吸着平衡圧Pと、その圧力での吸着量Vの関係を表した式である。
(11)突き刺し強度(N)
試料(不織布)の各端部10cmを除き、幅1.5cm×長さ20cmの試験片を、1m幅につき5箇所切り取った。試験片に圧縮100kgセル、50m/minにて荷重を加え、冶具が貫通されるまでの荷重を突き刺し強度とした。
(9) Average particle diameter of inorganic particles The average particle diameter of inorganic particles in the slurry is determined as follows. That is, after adding distilled water to the prepared slurry and squeezing to adjust the concentration of inorganic particles to 0.01% by mass, using a laser set particle size distribution measuring device (SALD-2100 manufactured by Shimadzu Corporation). The particle size distribution based on the measured volume was obtained, and the average particle size was obtained from the cumulative frequency.
(10) Specific surface area of inorganic particles Device type: Gemini 2360 Shimadzu Corporation was used. The inorganic particles were dried at 60 ° C. for 30 minutes and then cooled for 10 minutes. Thereafter, a cell is set in the above specific surface area measuring apparatus, and nitrogen gas adsorption on the sample surface results in the following formula of the following BET:
P / (V (P0−P)) = 1 / (Vm × C) + ((C−1) / (Vm × C)) (P / P0)
{In the formula, P0: saturated water vapor pressure (Pa), Vm: adsorption amount of monomolecular layer (mg / g), C: parameter (−) <0 related to heat of adsorption, etc., and this relational expression is particularly P / P0 = It is well established in the range of 0.05 to 0.35. } Was applied to determine the specific surface area value. The BET formula is a formula that represents the relationship between the adsorption equilibrium pressure P and the adsorption amount V at that pressure when the adsorption equilibrium state is maintained at a constant temperature.
(11) Puncture strength (N)
Except for 10 cm of each end portion of the sample (nonwoven fabric), five test pieces having a width of 1.5 cm and a length of 20 cm were cut out per 1 m width. A load was applied to the test piece at a compression of 100 kg cell at 50 m / min, and the load until the jig was penetrated was defined as the piercing strength.

(12)体積抵抗(Ω/□)の測定
測定装置として、HIOKI製Dital Super Megohmmeter、及びHIOKI製平板試料用電極SME−8311を使用した。100mm×100mmの試験片(不織布)を準備し、電圧10V、及び測定時間60秒の測定条件下で、体積抵抗値(Ω/□)を測定した。
(12) Measurement of Volume Resistance (Ω / □) As a measuring device, HIOKI Digital Super Megameter and HIOKI flat plate sample electrode SME-8311 were used. A 100 mm × 100 mm test piece (nonwoven fabric) was prepared, and the volume resistance value (Ω / □) was measured under measurement conditions of a voltage of 10 V and a measurement time of 60 seconds.

(13)インピーダンス測定
電解液とした硫酸40%水溶液に、直径40mmにサンプリングした不織布を浸漬させた後、減圧下で1時間脱気を行う。脱気後のサンプルを鉛電極(鉛、及び酸化鉛を直径20mmの円板形状にした鉛にペーストしたもの)の間に挿入し、12cNの荷重を電極間にかけ電極及び不織布を固定した。次にこの挿入に伴う増加した電極間の電気抵抗を不織布の電気抵抗とし、20℃、100kHzの周波数でLCRメータを用いて測定した(単位はΩ)。
(13) Impedance measurement A non-woven fabric sampled to a diameter of 40 mm is immersed in a 40% sulfuric acid aqueous solution as an electrolytic solution, and then deaerated under reduced pressure for 1 hour. The sample after deaeration was inserted between lead electrodes (lead and lead oxide pasted into a 20 mm-diameter disk-shaped lead), and a load of 12 cN was applied between the electrodes to fix the electrodes and the nonwoven fabric. Next, the increased electrical resistance between the electrodes due to this insertion was taken as the electrical resistance of the nonwoven fabric, and was measured using an LCR meter at a frequency of 20 ° C. and 100 kHz (unit: Ω).

<電池性能の測定方法>
(14)加工適性
正極板をセパレータに内包する際に、セパレータが目視で分かる程度に膨らんだ状態に歪んで変形したり、シールが上手くできていなかったりするものを不良品として、1000枚加工したときの不良品率を測定し、0.5%未満をA、0.5〜1%未満をB、1%〜5%をC、それ以上をDとして、加工適性の指標とした。
<Measurement method of battery performance>
(14) Processing suitability When the positive electrode plate was encapsulated in the separator, 1000 sheets were processed as defective products that were distorted and deformed into a state where the separator swelled to the extent that it could be visually confirmed, or the seal was not well formed. The defective product rate was measured, and A was less than 0.5%, B was less than 0.5 to 1%, C was 1% to 5%, and D was more than that.

(15)初期特性、サイクル特性
正極板(酸化鉛)1枚の両側にセパレータを介して負極板(鉛)を電槽内に配置した後、電解液(比重1.28の希硫酸)を注いで、液式鉛蓄電池を作製した。作製した鉛蓄電池を、下記放電条件、充電条件にて充放電を繰り返し行った。
放電条件:10A(0.5CA)、下限電圧10.5V
充電条件(定電圧法):最大充電電流10A、最大充電圧14.7V
最大充電時間12時間
25℃の雰囲気下で電池に振動を加え、放電から充電までのサイクルを1サイクルとし、電極反応を開始した。その際、初期容量を測定し、短絡の有無を確認した。また、初期容量80%を下回った時点のサイクル数をサイクル特性とした。
(15) Initial characteristics and cycle characteristics After placing a negative electrode plate (lead) in a battery case via a separator on both sides of one positive electrode plate (lead oxide), pour an electrolyte (diluted sulfuric acid with a specific gravity of 1.28) Thus, a liquid lead-acid battery was produced. The produced lead storage battery was repeatedly charged and discharged under the following discharge conditions and charge conditions.
Discharge conditions: 10A (0.5CA), lower limit voltage 10.5V
Charging conditions (constant voltage method): maximum charging current 10A, maximum charging pressure 14.7V
Maximum charging time 12 hours Vibration was applied to the battery in an atmosphere of 25 ° C., and the cycle from discharging to charging was set to 1 cycle, and the electrode reaction was started. At that time, the initial capacity was measured to confirm the presence or absence of a short circuit. The cycle number when the initial capacity was less than 80% was defined as cycle characteristics.

(16)硫酸比重差
電槽内上部、下部から溶液を10mLずつ採取し、これらのサンプルの比重を測定し、上部と下部の比重の差を比重差とした。
(16) Difference in specific gravity of sulfuric acid 10 mL of the solution was collected from the upper and lower portions of the battery case, the specific gravity of these samples was measured, and the difference in specific gravity between the upper and lower portions was defined as the specific gravity difference.

[実施例1〜9、11〜16、19〜23]
熱可塑性樹脂繊維で構成される不織布層(II層)を形成した。具体的には、汎用的なPET(熱可塑性樹脂として)の溶液(o−クロロフェノール(OCP)を溶媒として用い、温度35℃で測定した溶液粘度:ηsp/c=0.67を有する)(溶液粘度は温度35℃の恒温水槽中の粘度管で測定した。以下同じ。)を用い、スパンボンド法により、紡糸温度300℃で、フィラメント群を、移動する捕集ネット面に向けて押し出し、紡糸速度4500m/分で紡糸した。次いで、コロナ帯電で3μC/g程度帯電させてフィラメント群を十分に開繊させ、熱可塑性樹脂長繊維ウェブを捕集ネット上に形成した。捕集したウェブ上に、極細繊維不織布層(I層)を積層させた。具体的には、PETの溶液(OCPを溶媒として用い、温度35℃で測定した溶液粘度:ηsp/c=0.50を有するもの)を用い、紡糸温度300℃、加熱空気1000Nm/hr/mの条件下で、メルトブロウン法により紡糸して、上記の熱可塑性樹脂長繊維ウェブ上に吹きつけた。この際、メルトブロウンノズルから熱可塑性樹脂長繊維ウェブまでの距離を100mmとし、メルトブロウンノズル直下の捕集面における吸引力を0.2kPa、風速を7m/secに設定した。繊維径及び結晶化度の調整は、加熱空気量を調整することにより行い、不織布層(II層)の上に、極細繊維で構成される不織布層(I層)から成るSM構造からなる不織布を得た。その後、得られたウェブ上に、さらに上記と同様のスパンボンド法により、ウェブを積層させ、最終的にSMS構造からなる不織布を作製した。最終的には、カレンダーロールにて一体化するとともに、所望の厚みとなるように厚み及び見掛け密度を調整することで、不織布基材を得た。
無機粒子スラリーは、以下の方法により得た。コロイダルシリカ(通称:シリカ/平均粒径12nm)10質量部、力ルボキシメチルセルロース1質量部、アクリルスチレンバインダー(固形分濃度45%) 2.2質量部、スルホコハク酸系界面活性剤(固形分濃度50%)1質量部、及び水85.8質量部を、ノンバブリング二一ダーであるNBK−1((株)日本精機製作所製商品名)の容器内に収容し、回転数1500rpm、分散処理時間5分間の条件にて、分散処理を施して、均一なスラリーを得た。
そして、得られた不織布基材の上にスラリーを、コンマコート方式(ライン速度:10m/min、ギャップ10μm)により塗布した。更に、80℃のオーブンで乾燥して溶媒を除去して、セパレータを得た。塗工量は適宜、シリカ含有量にて調製した。
[Examples 1-9, 11-16, 19-23]
A non-woven fabric layer (II layer) composed of thermoplastic resin fibers was formed. Specifically, a general-purpose PET (as a thermoplastic resin) solution (having solution viscosity: ηsp / c = 0.67 measured using o-chlorophenol (OCP) as a solvent at a temperature of 35 ° C.) ( The solution viscosity was measured with a viscosity tube in a constant temperature water bath at a temperature of 35 ° C. The same applies hereinafter.), And the filament group was extruded toward the moving collection net surface at a spinning temperature of 300 ° C. by the spunbond method. Spinning was performed at a spinning speed of 4500 m / min. Next, the filament group was sufficiently opened by charging about 3 μC / g by corona charging, and a thermoplastic resin long fiber web was formed on the collection net. An ultrafine fiber nonwoven fabric layer (I layer) was laminated on the collected web. Specifically, a solution of PET (having a viscosity of solution measured at a temperature of 35 ° C. using OCP as a solvent: ηsp / c = 0.50), a spinning temperature of 300 ° C., and heated air of 1000 Nm 3 / hr / Under the condition of m, spinning was performed by the melt blown method and sprayed onto the above-mentioned thermoplastic resin long fiber web. At this time, the distance from the meltblown nozzle to the thermoplastic resin long fiber web was set to 100 mm, the suction force on the collecting surface immediately below the meltblown nozzle was set to 0.2 kPa, and the wind speed was set to 7 m / sec. The fiber diameter and the degree of crystallinity are adjusted by adjusting the amount of heated air. On the nonwoven fabric layer (II layer), a nonwoven fabric having an SM structure composed of a nonwoven fabric layer (I layer) composed of ultrafine fibers is applied. Obtained. Thereafter, the web was further laminated on the obtained web by the same spunbond method as described above, and finally a nonwoven fabric having an SMS structure was produced. Finally, while integrating with a calender roll, the nonwoven fabric base material was obtained by adjusting thickness and apparent density so that it might become desired thickness.
The inorganic particle slurry was obtained by the following method. Colloidal silica (common name: silica / average particle size 12 nm) 10 parts by mass, strong rubymethylcellulose 1 part by mass, acrylic styrene binder (solids concentration 45%) 2.2 parts by mass, sulfosuccinic acid surfactant (solids concentration 50%) 1 part by mass and 85.8 parts by mass of water are accommodated in a container of NBK-1 (trade name, manufactured by Nippon Seiki Seisakusho Co., Ltd.), which is a non-bubbling binder, and has a rotational speed of 1500 rpm and dispersion treatment. Dispersion treatment was performed under conditions of 5 minutes to obtain a uniform slurry.
And the slurry was apply | coated on the obtained nonwoven fabric base material by the comma coating system (line speed: 10 m / min, gap 10 micrometers). Furthermore, it dried in 80 degreeC oven and the solvent was removed, and the separator was obtained. The coating amount was appropriately adjusted with the silica content.

[実施例10]
塗布したスラリー中の無機粒子には、水酸化アルミニウム(通称:アルミナ)を使用した。
[Example 10]
Aluminum hydroxide (common name: alumina) was used for the inorganic particles in the applied slurry.

[実施例17]
不織布基材には、抄造法により得られたパルプ系短繊維不織布を使用した。
[Example 17]
As the nonwoven fabric substrate, a pulp-based short fiber nonwoven fabric obtained by a papermaking method was used.

[実施例18]
ポリプロピレン(PP)樹脂を使用して、[実施例1]と同様の方法で不織布セパレータを得た。
[Example 18]
A nonwoven fabric separator was obtained in the same manner as in [Example 1] using polypropylene (PP) resin.

[実施例24]
熱可塑性樹脂繊維で構成される不織布層(II層)を形成した。具体的には、汎用的なPET(熱可塑性樹脂として)の溶液(o−クロロフェノール(OCP)を溶媒として用い、温度35℃で測定した溶液粘度:ηsp/c=0.67を有する)(溶液粘度は温度35℃の恒温水槽中の粘度管で測定した。以下同じ。)を用い、スパンボンド法により、紡糸温度300℃で、フィラメント群を、移動する捕集ネット面に向けて押し出し、紡糸速度4500m/分で紡糸した。次いで、コロナ帯電で3μC/g程度帯電させてフィラメント群を十分に開繊させ、熱可塑性樹脂長繊維ウェブを捕集ネット上に形成し、不織布基材を得た。
[Example 24]
A non-woven fabric layer (II layer) composed of thermoplastic resin fibers was formed. Specifically, a general-purpose PET (as a thermoplastic resin) solution (having solution viscosity: ηsp / c = 0.67 measured using o-chlorophenol (OCP) as a solvent at a temperature of 35 ° C.) ( The solution viscosity was measured with a viscosity tube in a constant temperature water bath at a temperature of 35 ° C. The same applies hereinafter.), And the filament group was extruded toward the moving collection net surface at a spinning temperature of 300 ° C. by the spunbond method. Spinning was performed at a spinning speed of 4500 m / min. Next, the filament group was sufficiently opened by charging about 3 μC / g by corona charging, and a thermoplastic long fiber web was formed on the collection net to obtain a nonwoven fabric substrate.

[実施例25]
極細繊維不織布層(I層)として、PETの溶液(OCPを溶媒として用い、温度35℃で測定した溶液粘度:ηsp/c=0.50を有するもの)を用い、紡糸温度300℃、加熱空気1000Nm3/hr/mの条件下で、メルトブロウン法により紡糸して、上記の熱可塑性樹脂長繊維ウェブ上に吹きつけた。この際、メルトブロウンノズルから熱可塑性樹脂長繊維ウェブまでの距離を100mmとし、メルトブロウンノズル直下の捕集面における吸引力を0.2kPa、風速を7m/secに設定した。繊維径及び結晶化度の調整は、加熱空気量を調整することにより行い、極細繊維で構成される不織布層(I層)から成る不織布基材を得た。
[Example 25]
As the ultrafine fiber nonwoven fabric layer (I layer), a PET solution (solution viscosity measured at a temperature of 35 ° C. using OCP as a solvent: ηsp / c = 0.50), spinning temperature of 300 ° C., heated air Under the condition of 1000 Nm3 / hr / m, spinning was performed by the melt blown method and sprayed onto the above-mentioned thermoplastic resin long fiber web. At this time, the distance from the meltblown nozzle to the thermoplastic resin long fiber web was set to 100 mm, the suction force on the collecting surface immediately below the meltblown nozzle was set to 0.2 kPa, and the wind speed was set to 7 m / sec. The adjustment of the fiber diameter and the degree of crystallinity was performed by adjusting the amount of heated air to obtain a nonwoven fabric substrate composed of a nonwoven fabric layer (I layer) composed of ultrafine fibers.

[実施例26]
スパンボンド法で作製した連続長繊維不織布上に直接、上記と同じメルトブロウン法によりウェブを積層させ、PET−SM構造とした。最終的に、カレンダーロールにて一体化するとともに、所望の厚みとなるように厚み及び見掛け密度を調整することで、不織布基材を得た。
[Example 26]
The web was laminated directly on the continuous long-fiber nonwoven fabric produced by the spunbond method by the same melt blown method as described above to obtain a PET-SM structure. Finally, while integrating with a calender roll, the nonwoven fabric base material was obtained by adjusting thickness and apparent density so that it might become desired thickness.

[実施例27]
旭化成せんい株式会社製のキュプラ不織布「ベンリーゼ(登録商標)」を不織布基材として用いた。この不織布は、セルロース(Cel)繊維から構成されていた。
[Example 27]
A cupra nonwoven fabric “Benlyse (registered trademark)” manufactured by Asahi Kasei Fibers Co., Ltd. was used as a nonwoven fabric substrate. This nonwoven fabric was composed of cellulose (Cel) fibers.

[実施例28]
繊維径16μmのco−PET/PET鞘芯をスパンボンド法にてネット上に20g/mとなるように捕集し、脱水乾燥後、繊維が散逸しない程度に、フラットロールにて圧着して短繊維ウェブを得た。次いで、その上に中間層として、[実施例4]と同様に、不織布層(I層)となるメルトブロウン繊維を吹きつけて形成し、さらに、その上に不織布層(II層)として[実施例4]と同じ構成の熱可塑性樹脂長繊維ウェブを積層した。得られた積層ウェブを、フラットロール及びカレンダーロールにて熱接着し、不織布基材を得た。
[Example 28]
A co-PET / PET sheath core with a fiber diameter of 16 μm is collected on the net so as to be 20 g / m 2 by the spunbond method, and after dehydration and drying, it is pressure-bonded with a flat roll so that the fibers do not dissipate. A short fiber web was obtained. Next, as in [Example 4], an melt-blown fiber to be a non-woven fabric layer (I layer) is sprayed thereon to form an intermediate layer thereon, and a non-woven fabric layer (II layer) is further formed thereon as [implementation]. A thermoplastic long fiber web having the same structure as in Example 4] was laminated. The obtained laminated web was thermally bonded with a flat roll and a calender roll to obtain a nonwoven fabric substrate.

[実施例29]
[実施例1]で得られたセパレータの外側にさらにポリエチレン微多孔膜セパレータを配置させた。
[Example 29]
A polyethylene microporous membrane separator was further disposed outside the separator obtained in [Example 1].

[実施例30]
[実施例1]で得られたセパレータの外側にさらにガラス繊維不織布を配置させた。
[Example 30]
A glass fiber nonwoven fabric was further arranged outside the separator obtained in [Example 1].

[実施例31]
[実施例1]で得られたセパレータを制御弁式鉛蓄電池に搭載した。
[Example 31]
The separator obtained in [Example 1] was mounted on a control valve type lead-acid battery.

[比較例1]
[実施例1]で得られた不織布基材をそのままセパレータとして使用した。
[Comparative Example 1]
The nonwoven fabric substrate obtained in [Example 1] was used as a separator as it was.

[比較例2]
セパレータとして、鉛蓄電池用に市販されているポリエチレン製微多孔膜を使用した。
[Comparative Example 2]
As the separator, a polyethylene microporous film commercially available for lead-acid batteries was used.

[比較例3]
セパレータとして、鉛蓄電池用に市販されているポリエチレン製微多孔膜にガラスマット(GM)を貼り合わせて使用した。
[Comparative Example 3]
As a separator, a glass mat (GM) was bonded to a polyethylene microporous film commercially available for lead storage batteries.

[比較例4]
セパレータとして、鉛蓄電池用に市販されているAGM(Absorbed Glass Mat)セパレータを制御式鉛蓄電池に搭載した。
[Comparative Example 4]
As the separator, an AGM (Absorbed Glass Mat) separator, which is commercially available for lead-acid batteries, was mounted on a control-type lead-acid battery.

[比較例5]
セパレータとして、市販されているポリエステル製織物を使用した。
[Comparative Example 5]
A commercially available polyester fabric was used as the separator.

実施例1〜31及び比較例1〜5のセパレータについて、性状及び評価結果を下記表1に示す。   The properties and evaluation results of the separators of Examples 1 to 31 and Comparative Examples 1 to 5 are shown in Table 1 below.

Figure 2018006258
Figure 2018006258

Figure 2018006258
Figure 2018006258

本発明で得られるセパレータは、最適な素材と高度に制御された構造を有しているため、優れたイオン透過性、保液性、電気絶縁性及び化学的安定性を有する。また、電池としての加工適正も優れており、本発明の鉛蓄電池は、本発明の不織布マットを有することにより、安定した生産工程で、且つ歩留まりがよく、低コストで生産できる。さらに、高出力且つ低抵抗で、サイクル寿命が非常に長い。そのため、本発明の鉛蓄電池は好適に利用される。   Since the separator obtained by the present invention has an optimal material and a highly controlled structure, it has excellent ion permeability, liquid retention, electrical insulation, and chemical stability. In addition, the processing suitability as a battery is excellent, and the lead storage battery of the present invention can be produced at a low cost with a stable production process, a good yield, by having the nonwoven fabric mat of the present invention. Furthermore, the cycle life is very long with high output and low resistance. Therefore, the lead acid battery of this invention is utilized suitably.

Claims (26)

空隙構造を有する不織布基材と、前記基材の表面部分、あるいは基材内部の繊維表面に存在する無機粒子と、を含むセパレータであって、前記基材は有機繊維から構成されている前記セパレータ。   A separator comprising a nonwoven fabric base material having a void structure and inorganic particles present on the surface portion of the base material or on the fiber surface inside the base material, wherein the base material is composed of organic fibers . 前記セパレータの透気度が、0.01〜20secである、請求項1に記載のセパレータ。   The separator according to claim 1 whose air permeability of said separator is 0.01-20 seconds. 前記セパレータの平均孔径が、0.1〜100μmである、請求項1又は2に記載のセパレータ。   The separator according to claim 1 or 2, wherein the separator has an average pore diameter of 0.1 to 100 µm. 前記セパレータの接触角が、0〜100度である、請求項1〜3のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator according to any one of claims 1 to 3, wherein a contact angle of the separator is 0 to 100 degrees. 前記セパレータの厚みが、10〜5000μmである、請求項1〜4のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-4 whose thickness of the said separator is 10-5000 micrometers. 前記セパレータの引張強度が、5〜300N/15mmである、請求項1〜5のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-5 whose tensile strength of the said separator is 5-300 N / 15mm. 前記セパレータに含まれる無機粒子が、ケイ素成分を含む、請求項1〜6のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-6 in which the inorganic particle contained in the said separator contains a silicon component. 前記セパレータに含まれる無機粒子の平均粒径が1nm〜5000nmである、請求項1〜7のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-7 whose average particle diameter of the inorganic particle contained in the said separator is 1 nm-5000 nm. 前記セパレータに含まれる無機粒子の比表面積が0.1〜1000m/gである、請求項1〜8のいずれか一項に記載のセパレータ。 The separator as described in any one of Claims 1-8 whose specific surface area of the inorganic particle contained in the said separator is 0.1-1000 m < 2 > / g. 前記セパレータが、前記不織布基材の内部に存在するバインダーを、前記無機粒子100質量部に対して、1〜500質量部含む、請求項1〜9のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-9 in which the said separator contains 1-500 mass parts with respect to 100 mass parts of said inorganic particles of the binder which exists in the inside of the said nonwoven fabric base material. 前記セパレータの不織布基材が、連続長繊維から構成されている、請求項1〜10のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-10 in which the nonwoven fabric base material of the said separator is comprised from the continuous long fiber. 前記セパレータの不織布基材が、ポリエステル繊維から構成されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-11 in which the nonwoven fabric base material of the said separator is comprised from the polyester fiber. 前記セパレータの不織布基材が、ポリオレフィン繊維から構成されている、請求項1〜11のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-11 in which the nonwoven fabric base material of the said separator is comprised from the polyolefin fiber. 前記セパレータの不織布基材の空隙率が35〜95%である、請求項1〜13のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-13 whose porosity of the nonwoven fabric base material of the said separator is 35-95%. 前記セパレータの不織布基材の平均孔径が、0.1〜200μmである、請求項1〜14のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-14 whose average pore diameter of the nonwoven fabric base material of the said separator is 0.1-200 micrometers. 前記セパレータの不織布基材が、繊維径0.1〜5μmを有する極細繊維を含む、請求項1〜15のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-15 in which the nonwoven fabric base material of the said separator contains the ultrafine fiber which has a fiber diameter of 0.1-5 micrometers. 前記セパレータの不織布基材が、前記極細繊維で構成される不織布層(I層)と、繊維径5μm〜30μmを有する繊維で構成されている不織布層(II層)とを含む少なくとも2層で構成されている、請求項1〜16のいずれか一項に記載のセパレータ。   The nonwoven fabric substrate of the separator is composed of at least two layers including a nonwoven fabric layer (I layer) composed of the ultrafine fibers and a nonwoven fabric layer (II layer) composed of fibers having a fiber diameter of 5 μm to 30 μm. The separator as described in any one of Claims 1-16 which is made. 前記セパレータの不織布基材が、前記II層と前記II層の中間層として前記I層を配置した3層で構成されている、請求項1〜17のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator as described in any one of Claims 1-17 by which the nonwoven fabric base material of the said separator is comprised by 3 layers which have arrange | positioned the said I layer as an intermediate | middle layer of the said II layer and the said II layer. 前記セパレータの不織布基材が、熱的結合により一体化された不織布である、請求項1〜18のいずれか一項に記載のセパレータ。   The separator according to any one of claims 1 to 18, wherein the nonwoven fabric substrate of the separator is a nonwoven fabric integrated by thermal bonding. 請求項1〜19のいずれか一項に記載のセパレータが熱シールされてなる前記セパラータ。   The said separator formed by heat-sealing the separator as described in any one of Claims 1-19. 請求項1〜20のいずれか一項に記載のセパレータの製造方法であって、無機粒子を分散媒に分散させてスラリーを調製する工程と、基材に前記スラリーを塗工文は含浸してスラリー含有基材を作製する工程と、前記スラリー含有基材を乾燥する工程と、を含む、前記方法。   It is a manufacturing method of the separator as described in any one of Claims 1-20, Comprising: The process which prepares a slurry by disperse | distributing an inorganic particle to a dispersion medium, The coating sentence impregnates the said slurry to a base material. The said method including the process of producing a slurry containing base material, and the process of drying the said slurry containing base material. 前記極細繊維を用いてメルトブロウン法で前記I層を形成する工程を含む、請求項16に記載のセパレータの製造方法。   The manufacturing method of the separator of Claim 16 including the process of forming the said I layer by the melt blown method using the said ultrafine fiber. 請求項1〜20のいずれか一項に記載のセパレータと微多孔膜を積層させた前記セパレータ。   The said separator which laminated | stacked the separator and microporous film as described in any one of Claims 1-20. 請求項1〜20のいずれか一項に記載のセパレータとガラス繊維から成る不織布とを積層させた、前記セパレータ。   The said separator which laminated | stacked the separator and the nonwoven fabric which consist of glass fibers as described in any one of Claims 1-20. 正極及び負極、並びにそれらの間に配置された請求項1〜20、23及び24のいずれか一項に記載のセパレータを含む極板群と、電解液と、を含む液式鉛蓄電池。   The liquid lead acid battery containing the positive electrode, the negative electrode, the electrode group containing the separator as described in any one of Claims 1-20, 23, and 24 arrange | positioned among them, and electrolyte solution. 正極及び負極、並びにそれらの間に配置された請求項1〜20、23及び24のいずれか一項に記載のセパレータを含む極板群と、電解液と、を含む制御弁式鉛蓄電池。   A control valve-type lead-acid battery comprising a positive electrode and a negative electrode, and an electrode plate group including the separator according to any one of claims 1 to 20, 23, and 24, and an electrolyte.
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