JP2960284B2 - 電池セパレータおよびその製造方法 - Google Patents
電池セパレータおよびその製造方法Info
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Paper (AREA)
Description
水素を吸藏および放出することができる電極を負極に備
えたニッケル−水素アルカリ蓄電池用のセパレータに好
適な電池セパレータに関するものである。
は、耐アルカリ性、均整な厚さと十分な保液性を必要と
することから、従来からポリオレフィン系繊維を原料と
して湿式抄造法により作られた所定厚さの湿式不織布が
汎用されている。しかしながら従来の湿式不織布製の電
池セパレータは、引裂き抵抗と柔軟性に乏しく、巻回時
の均整な湾曲性が得られないため巻回時に折り目が生じ
るという難点がある。
えば特開平3−230473号公報にみられるように、
粗目の基布の少なくとも片面に短繊維よりなる湿式繊維
ウェブを積層して抄紙し、得られた湿式不織布を水流処
理して基布に短繊維を交絡させてなる電池セパレータが
提案されている。
繊維を交絡させてなる上記電池セパレータは、引っ張り
強力に優れ、巻回性がよく、また厚みの変動率が少ない
とう長所を有しているが、基布がセパレータの厚さに占
める割合が大きいため、基布を有しない同じ厚さの湿式
不織布に比べて保液率および吸液速度が劣る。
ルカリ性に優れ、基布の介装がなくても巻回時の張力に
耐え、しかも保液率が大きく、負極から発生する水素ガ
スの適度な通過性(通気度)を具備したニッケル−水素
電池用のセパレータが強く要望されていた。本発明はか
かる要望に対応し、特にニッケル−水素電池用に好適な
セパレータを提供することを目的としてなされたもので
ある。
ン重合体とエチレンビニルアルコール共重合体とからな
る分割型複合繊維の短繊維に熱接着性複合繊維を混合
し、さらにこの分割型複合繊維の分割後の極細繊維およ
び混合した熱接着性複合繊維よりもデニールの大きい合
成繊維の短繊維を混合して湿式抄造し、得られた湿式不
織布を高圧水流処理して熱カレンダー仕上げすることに
よって上記目的に適合した電池セパレータとなした。
複合繊維が20〜30重量%と、繊維断面においてポリ
オレフィン重合体(A成分)とエチレンビニルアルコー
ル共重合体(B成分)とが交互に隣接して配置されてな
る長さ5〜15mmの分割型複合繊維が60〜80重量
%と、この分割型複合繊維の分割後の極細繊維および上
記熱接着性複合繊維よりもデニールの大きい長さ5〜1
5mmの合成繊維が20〜10重量%が混合されて湿式
抄紙され、抄紙乾燥後高圧水流処理が施されて上記分割
型複合繊維が分割されて繊維間交絡されたのち熱カレン
ダー処理が施されて所定の厚さに仕上げられてなり、仕
上がり厚さが0.15〜0.21mmにおいて、縦方向
の抗張力が6.0kg/15mm以上、保液率が380
%以上であることを特徴としているものである。
維を20〜30重量%、繊維断面においてポリオレフィ
ン重合体(A成分)とエチレンビニルアルコール共重合
体(B成分)とが交互に隣接して配置されてなる長さ5
〜15mmの分割型複合繊維を60〜80重量%、上記
熱接着性複合繊維および上記分割型複合繊維の分割後の
極細繊維よりもデニールの大きい長さ5〜15mmの合
成繊維を10〜20重量%とを混合して湿式抄紙し、得
られた湿式不織布を加熱処理し上記熱接着性複合繊維の
低融点成分を溶融して繊維間接合を行い、次いでこの湿
式不織布を高圧水流処理を施して上記分割型複合繊維の
極細化分割を行うとともに繊維間交絡させ、しかるのち
熱カレンダー処理して所望の厚さに仕上げることを特徴
としているものである。
合体が芯成分であり低融点重合体が鞘成分の芯鞘型複合
繊維、例えばポリプロピレンが芯成分、高密度ポリエチ
レンが鞘成分(芯鞘容積比率50:50)の芯鞘型複合
繊維(繊度1.0〜1.5デニール、繊維長5〜10m
m)を挙げることができる。
ポリオレフィン重合体としては、ポリプロピレン、ポリ
エチレンが挙げられ、B成分のエチレンビニルアルコー
ル共重合体は、紡糸性と親水性を考慮するとエチレン含
有量が20〜45%のものが好ましい。
繊維は、その繊維断面においてA、B成分が交互に隣接
しておりその構成単位は長さ方向に連続し、全構成単位
の一部は必ず繊維表面に露出している断面形状を有して
いて、A、B両成分の複合比率は電池セパレータの耐久
性と親水性のバランスを考慮して決定するとよい。紡糸
工程の紡糸の容易性と電解液に対する親和性の点からA
成分:B成分が30:70〜70:30程度が望まし
い。
面形状を示している。分割後のA、B成分の繊維の太さ
は、0.2〜0.5デニール程度がよく、0.2デニー
ルよりも繊細になると耐久性が急激に低下し、また0.
5デニールよりも太くなると保液性が低下することにな
る。
混合される繊度の大きい合成繊維としては、ポリプロピ
レン、ポリエチレン、ポリエステル、ナイロンなど汎用
の合成繊維が適用できるが、電池セパレータの耐久性と
保液空隙を確保する上において繊度が2〜8デニールの
やや剛性で高強度のポリプロピレン、例えば高強力ポリ
プロピレン繊維[商品名:PNHC(大和紡績株式会社
製)]が好適である。
て湿式不織布となし、次いでその低融点成分の融点以上
の温度で熱処理することにより低融点成分が溶融され、
湿式不織布の強度を増加させて形態を安定させる。
キサーによる叩解力を受けて不完全に分割され、さらに
抄紙後の水流処理により分割されA成分とB成分の極細
繊維に分離されて熱接着性複合繊維および混合合成繊維
と共に交絡され、微細な繊維間空隙を形成してB成分の
親水性との相乗作用によって電解液の保持容量を増大さ
せ、耐アルカリ性のA成分は不織布、即ち電池セパレー
タの耐久性を向上させる。
上記の水流処理によってランダムな方向に交絡され、水
流処理による不織布の厚さの減少を抑制するとともに補
強作用をなし、不織布に十分な空隙を保持させて保液率
を高め、また引っ張り強度を向上させて巻回時の破断を
防止する。
る不織布の形成に湿式抄紙法を採用することによって、
乾式法に比べて不織布の繊維密度を均整化することがで
き、得られるセパレータの通気度が全面に亙って均等化
する。そして熱接着性複合繊維による繊維乾接合によっ
て不織布の強度を増加させて形態を安定化し、ロール巻
時や取り扱い時における繊維の乱れを防止して均整な繊
維密度を保持した状態で高圧水流処理装置に供給するこ
とができる。
度ポリエチレン(芯鞘容積比率50:50)、繊度が
1.5デニール、繊維長10mmの芯鞘型熱接着性複合
繊維(以下A繊維という)を45重量%と、図1に示し
ているように、繊維断面においてポリオレフィン重合体
をA成分(1) 、エチレンビニルアルコール共重合体をB
成分(2) とし、A成分(1) とB成分(2) とが交互に隣接
して放射状に配置されてなる容積比率が50:50、長
さが5mmの分割型複合繊維(以下B繊維という)を4
5重量%と、繊度が2デニール、繊維長が6mm、強度
が9g/デニールのポリプロピレン繊維(以下C繊維と
いう)を10重量%とをパルパーでもって混合し、湿式
抄紙して坪量70.5gの湿式不織布となした。
て加熱処理し、上記A繊維のポリエチレン成分を溶融し
て繊維間接合を行った。
流処理(背圧130kg/cm2 )を施して上記分割型
複合繊維の極細化分割(分割後の繊度が0.19デニー
ル)を行うとともに繊維間交絡させ、しかるのち熱カレ
ンダー処理して所望の厚さの電池セパレータ用の不織布
となした。仕上がり厚さは0.18mmであった。
C繊維の混合割合を30:60:10となし、実施例1
と同様に湿式抄紙し、熱処理、高圧水流処理および熱カ
レンダー処理を行って、厚さ0.17mmの電池セパレ
ータ用の不織布となした。
C繊維の混合割合を20:60:20となし、実施例1
と同様に湿式抄紙し、熱処理、高圧水流処理および熱カ
レンダー処理を行って、厚さ0.19mmの電池セパレ
ータ用の不織布となした。
し、得られた湿式不織布の表裏に高圧柱状水流処理(背
圧130kg/cm2 )を施して上記分割型複合繊維の
極細化分割(分割後の繊度が0.19デニール)を行う
とともに繊維間交絡させ、しかるのち熱カレンダー処理
して厚さ0.21mmの電池セパレータ用の不織布とな
した。
B繊維を80重量%を混合し、実施例1と同様に湿式抄
紙し、熱処理、高圧水流処理および熱カレンダー処理を
行って、厚さ0.21mmの電池セパレータ用の不織布
となした。
繊維断面においてポリオレフィン重合体(A成分)とエ
チレンビニルアルコール共重合体(B成分)とが交互に
隣接して配置されてなる繊度が3デニール、長さが51
mmの分割型複合繊維(以下D繊維という)を準備し、
このD繊維でもってクロスレイヤー法により目付け75
g/m2 のウェブを作成し、次いで180℃の熱カレン
ダーローラを通してエチレンビニルアルコール共重合体
をゲル化しながら圧着させ、厚さ0.21mmの電池セ
パレータ用不織布となした。
圧水流法によって繊維の分割処理(分割後の繊度は平均
0.19デニール)および交絡処理を施し、乾燥後カレ
ンダーローラ処理して厚さ0.21mmの電池セパレー
タ用不織布となした。
成分が高密度ポリエチレン(芯鞘容積比率50:5
0)、繊度が1.5デニール、繊維長51mmの芯鞘型
熱接着性複合繊維を40重量%と、上記D繊維を60重
量%とを混合して目付け72.9g/m2 のウェブとな
した。このウェブを熱風加工機(140℃)で処理して
高密度ポリエチレンの溶融により繊維間接着させ、高密
度ポリエチレンが軟化状態にある間にカレンダーローラ
処理して厚さ0.22mmの電池セパレータ用不織布と
なした。
でもって電池セパレータとなし、また別に従来から使用
されていたアルカリ電池用のセパレータ(抄紙品)を入
手し、それぞれのセパレータの性能および物性を比較し
た。その結果を表1に示す。
て測定した。 吸液速度:試料幅方向より25×250mmの試験片3
枚を採取し、水分平衡状態にする。次に試験片を20℃
に保った比重1.30のKOH溶液を入れた水槽上の一
定の高さに支えた水平棒にピンで止める。試験片の下端
を一線に揃えて水平棒を下ろし、試験片の下端が5mm
だけ液中に漬かるように垂直に立て、毛細管現象により
KOH溶液が上昇した高さを30分後に測定した。 保液率:試料幅方向より、図×に示すような形状の試験
片(202.5 cm2)3枚を採取し、水分平衡状態の重量
(W)を1mgまで測定する。次に比重1.30のKO
H溶液中に試験片を広げて浸たし、1時間吸収させたの
ち液中から引き上げて10分後の試験片の重量(W1)
を測定し、次式により保液率を算出した。 保液率(%)=(W−W1)/W×100
不織布基材が湿式抄紙法によって形成されているから繊
維密度が均整であり、また水流処理によって繊維間交絡
が促進し熱接着性複合繊維の接合力と相まって抗張力が
向上し、ニッケル−水素電池のセパレータとしての巻回
時の張力に耐える。そのうえ分割型複合繊維のA成分と
B成分とが分割されて極細化され、A成分による耐久性
とB成分による保液性が効果的に作用し、さらに繊度の
大きい合成繊維の混入によって不織布がペーパーライク
化することがなく、保液率が著しく良好となり、また適
度な通気性を確保してニッケル−水素電池のセパレータ
として好適となる。
拡大図である。
繊維断面拡大図である。
繊維断面拡大図である。
Claims (2)
- 【請求項1】 熱接着性複合繊維が20〜30重量%
と、繊維断面においてポリオレフィン重合体(A成分)
とエチレンビニルアルコール共重合体(B成分)とが交
互に隣接して配置されてなる長さ5〜15mmの分割型
複合繊維が60〜80重量%と、上記熱接着性複合繊維
および上記分割型複合繊維の分割後の極細繊維よりもデ
ニールの大きい長さ5〜15mmの合成繊維が10〜2
0重量%が混合されて湿式抄紙され、抄紙乾燥後高圧水
流処理が施されて上記分割型複合繊維が分割されて繊維
間交絡されたのち熱カレンダー処理が施されて所定の厚
さに仕上げられてなり、仕上がり厚さが0.15〜0.
21mmにおいて、縦方向の抗張力が6.0kg/15
mm以上、保液率が380%以上であることを特徴とす
る電池セパレータ。 - 【請求項2】 熱接着性複合繊維を20〜30重量%、
繊維断面においてポリオレフィン重合体(A成分)とエ
チレンビニルアルコール共重合体(B成分)とが交互に
隣接して配置されてなる長さ5〜15mmの分割型複合
繊維を60〜80重量%、上記熱接着性複合繊維および
上記分割型複合繊維の分割後の極細繊維よりもデニール
の大きい長さ5〜15mmの合成繊維を10〜20重量
%とを混合して湿式抄紙し、得られた湿式不織布を加熱
処理し上記熱接着性複合繊維の低融点成分を溶融して繊
維間接合を行い、次いでこの湿式不織布を高圧水流処理
を施して上記分割型複合繊維の分割極細化を行うととも
に繊維間交絡させ、しかるのち熱カレンダー処理して所
望の厚さに仕上げることを特徴とする電池セパレータの
製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5156206A JP2960284B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 電池セパレータおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP5156206A JP2960284B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 電池セパレータおよびその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH0729561A JPH0729561A (ja) | 1995-01-31 |
JP2960284B2 true JP2960284B2 (ja) | 1999-10-06 |
Family
ID=15622692
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP5156206A Expired - Lifetime JP2960284B2 (ja) | 1993-06-01 | 1993-06-01 | 電池セパレータおよびその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP2960284B2 (ja) |
Families Citing this family (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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JP4095670B2 (ja) * | 1995-03-31 | 2008-06-04 | 三菱製紙株式会社 | 非水電解液電池セパレーター用不織布およびそれを用いた非水電解液電池 |
US6183913B1 (en) * | 1996-09-27 | 2001-02-06 | Japan Vilene Company, Ltd. | Alkaline battery separator and process for producing the same |
US6030727A (en) * | 1997-04-03 | 2000-02-29 | Japan Vilene Company, Ltd. | Alkaline battery separator and process for producing the same |
US6037079A (en) * | 1997-04-17 | 2000-03-14 | Japan Vilene Company, Ltd. | Alkaline battery separator and process for producing the same |
-
1993
- 1993-06-01 JP JP5156206A patent/JP2960284B2/ja not_active Expired - Lifetime
Also Published As
Publication number | Publication date |
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JPH0729561A (ja) | 1995-01-31 |
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