JP3260931B2 - Alkaline battery separator using alkali-resistant fiber and alkaline battery using the same - Google Patents

Alkaline battery separator using alkali-resistant fiber and alkaline battery using the same

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JP3260931B2
JP3260931B2 JP26155893A JP26155893A JP3260931B2 JP 3260931 B2 JP3260931 B2 JP 3260931B2 JP 26155893 A JP26155893 A JP 26155893A JP 26155893 A JP26155893 A JP 26155893A JP 3260931 B2 JP3260931 B2 JP 3260931B2
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Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は耐アルカリ性繊維を用い
たアルカリ電池用セパレータ、及びこれを用いたアルカ
リ電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alkaline battery separator using alkali-resistant fibers and an alkaline battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、アルカリ電池の正極と負極と
を分離して短絡を防止すると共に、電解液を保持して起
電反応が円滑に行なえるように、セパレータが使用され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a separator has been used so that a positive electrode and a negative electrode of an alkaline battery can be separated to prevent a short circuit, and at the same time, an electrolytic solution can be held and a electromotive reaction can be carried out smoothly.

【0003】従来のアルカリ二次電池のセパレータは、
織物や不織布などの形態で提供され、織物や不織布を構
成する繊維がポリアミド系繊維で、電解液として、水酸
化カリウム溶液を使用するのが一般的であるため、使用
するにつれて繊維が電解液に侵され、正極と負極とが短
絡してしまうという問題があった。
[0003] Conventional alkaline secondary battery separators are:
Provided in the form of woven or non-woven fabrics, the fibers constituting the woven or non-woven fabric are polyamide fibers, and generally use a potassium hydroxide solution as an electrolyte. Thus, there has been a problem in that the positive electrode and the negative electrode are short-circuited.

【0004】そのため、ポリプロピレン繊維などのポリ
オレフィン系繊維を使用したセパレータを使用すること
も考えられたが、ポリオレフィン系繊維は疎水性で、電
解液との親和性に乏しいため、電解液の保持性が悪いと
いう問題があった。
For this reason, it has been considered to use a separator using a polyolefin fiber such as a polypropylene fiber. However, since the polyolefin fiber is hydrophobic and has a low affinity for an electrolyte, the retention of the electrolyte is poor. There was a problem of bad.

【0005】また、前記のポリアミド系繊維やポリオレ
フィン系繊維を使用したセパレータは、放電時及び/又
は充電時に、極板上に樹枝状の金属が析出する、いわゆ
るデンドライトにより短絡が生じ、使用寿命が短いとい
う問題もあった。
[0005] Further, in the separator using the above-mentioned polyamide-based fiber or polyolefin-based fiber, during discharge and / or charge, a dendritic metal precipitates on the electrode plate, that is, a short circuit occurs due to so-called dendrite, and the service life is shortened. There was also the problem of being short.

【0006】他方、従来のアルカリ一次電池のセパレー
タは不織布、紙などの形態で提供され、不織布や紙を構
成するのがビニロン繊維やポリビニルアルコール繊維
で、電解液として水酸化カリウム溶液を使用するのが一
般的であるため、使用するにつれて繊維が電解液に侵さ
れ、正極と負極とが短絡してしまうという問題があっ
た。
On the other hand, the separator of the conventional alkaline primary battery is provided in the form of non-woven fabric or paper, and the non-woven fabric or paper is made of vinylon fiber or polyvinyl alcohol fiber, and a potassium hydroxide solution is used as an electrolyte. However, there is a problem that the fibers are eroded by the electrolytic solution during use, and the positive electrode and the negative electrode are short-circuited.

【0007】また、セパレータの電解液の保持性を高め
るために、マーセル化パルプ、リンターパルプなどのパ
ルプを使用しているが、これらパルプ中の不純物及び/
または電解液中での水素の発生を抑えるために、負極を
構成する亜鉛に添加されているアルミニウムの作用によ
り、放電時に、極板上に樹枝状の酸化亜鉛が析出するデ
ンドライトにより短絡が生じ、電圧の異常低下を引き起
こすなど、使用寿命が短いという問題もあった。
Further, pulp such as mercerized pulp and linter pulp is used in order to enhance the retention of the electrolyte in the separator.
Or, in order to suppress the generation of hydrogen in the electrolytic solution, due to the action of aluminum added to the zinc constituting the negative electrode, at the time of discharge, a short circuit occurs due to dendrites that deposit dendritic zinc oxide on the electrode plate, There has also been a problem that the service life is short, such as abnormal voltage drop.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は水酸化カリウ
ム溶液などのアルカリ溶液によって侵されず、アルカリ
溶液の保液性に優れ、しかもデンドライト防止性に優れ
たアルカリ電池用セパレータ、及び使用寿命の長いアル
カリ電池を提供することにある。
SUMMARY OF THE INVENTION The present invention relates to a separator for an alkaline battery which is not affected by an alkali solution such as a potassium hydroxide solution, has an excellent liquid retention property for an alkali solution, and also has an excellent anti-dendritic property. It is to provide a long alkaline battery.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明のアルカリ電池用
セパレータ(以下、「セパレータ」ということがある)
は、一般式
According to the present invention, there is provided a battery for an alkaline battery according to the present invention .
Separator (hereinafter sometimes referred to as "separator")
Is the general formula

【化2】 (式中、Rは四級化された芳香族性含窒素複素環残
基、R2は水素原子又はアルコキシ基、Rは水素原子
又はアシル基、mは0又は1、nは1〜6の自然数)で
示される構成単位を有するポリビニルアルコール(以
下、「PVA」ということがある)を架橋させた状態
(以下、「架橋PVA」ということがある)で含む耐ア
ルカリ性繊維を含む繊維シートからなる。
Embedded image (Wherein, R 1 is a quaternized aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue, R 2 is a hydrogen atom or an alkoxy group, R 3 is a hydrogen atom or an acyl group, m is 0 or 1, and n is 1 to 1. Cross-linked polyvinyl alcohol (hereinafter sometimes referred to as “PVA”) having a structural unit represented by the following formula (natural number of 6):
(Hereinafter sometimes referred to as “cross-linked PVA”)
It is made of a fiber sheet containing lukari fibers.

【0010】本発明のセパレータが接着繊維を含む繊維
シートからなると、セパレータの寸法安定性に優れてい
る。
A fiber in which the separator of the present invention contains an adhesive fiber
Made of sheet, excellent dimensional stability of separator
You.

【0011】本発明のアルカリ電池は上記のセパレータ
を用いたアルカリ電池である。
The alkaline battery of the present invention is an alkaline battery using the above separator.

【0012】[0012]

【作用】本発明の耐アルカリ性繊維に含まれている架橋
PVAは、水酸化カリウムのようなアルカリ性の電解液
によって容易には分解されず、アルカリ性の電解液との
親和性があり、保液性に優れたものであり、この耐アル
カリ性繊維を含むセパレータは、耐アルカリ性、保液性
に優れ、しかも放電時及び/又は充電時に、極板上に樹
枝状の金属が析出する前のイオンとキレートを形成して
イオンを捕捉することができ、樹枝状の金属が析出しに
くく、デンドライトによる短絡が生じにくいセパレータ
である。また、架橋PVAは耐熱性にも優れているた
め、トリクル充電のような高温状態下での使用にも耐え
ることができるセパレータである。このように、こ本発
明のセパレータは耐アルカリ性、保液性、デンドライト
防止性に優れているため、このセパレータを使用したア
ルカリ電池は、長期に亘って使用できるものである。な
お、イオンとキレートを形成して、イオンを捕捉するこ
とについては、後述の実験例により確認されている。
The cross-linked PVA contained in the alkali-resistant fiber of the present invention is not easily decomposed by an alkaline electrolyte such as potassium hydroxide, has an affinity for the alkaline electrolyte, and has a liquid retaining property. The separator containing the alkali-resistant fiber is excellent in alkali resistance and liquid retention, and is capable of chelating ions and ions before the dendritic metal is deposited on the electrode plate during discharging and / or charging. Is formed, and ions can be trapped, a dendritic metal is hardly precipitated, and a short circuit due to dendrite is unlikely to occur. Further, since the crosslinked PVA has excellent heat resistance, it is a separator that can withstand use under a high temperature state such as trickle charge. As described above, since the separator of the present invention is excellent in alkali resistance, liquid retention properties and dendrite prevention properties, an alkaline battery using this separator can be used for a long time. Note that formation of a chelate with ions and trapping of ions has been confirmed by experimental examples described later.

【0013】本発明のPVAは、下記一般式で表される
構成単位を有するものである。
The PVA of the present invention has a structural unit represented by the following general formula.

【化3】 なお、式中、R1は四級化された芳香族性含窒素複素環
残基、R2は水素原子又はアルコキシ基、R3は水素原子
又はアシル基、mは0又は1、nは1〜6の自然数であ
り、R1としては、例えば、ピリジニウム基、キノリニ
ウム基、イソキノリニウム基、ピリミジニウム基、チア
ゾリウム基、ベンゾチアゾリウム基、ベンゾオキサゾリ
ウム基などであり、これらの環の中にはアルキル基、ア
ルコキシル基、アミノ基、カルバモイル基などの置換基
が存在していても良い。R2としては、例えば、水素原
子又はメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イ
ソプロポキシ基などのアルコキシ基である。R3として
は、例えば、水素原子又はホルミル基、アセチル基、プ
ロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基などのアシ
ル基である。
Embedded image In the formula, R 1 is a quaternized aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue, R 2 is a hydrogen atom or an alkoxy group, R 3 is a hydrogen atom or an acyl group, m is 0 or 1, and n is 1 And R 1 is a pyridinium group, a quinolinium group, an isoquinolinium group, a pyrimidinium group, a thiazolium group, a benzothiazolium group, a benzoxazolium group, or the like. May have a substituent such as an alkyl group, an alkoxyl group, an amino group, and a carbamoyl group. R 2 is, for example, a hydrogen atom or an alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group, an isopropoxy group. R 3 is, for example, a hydrogen atom or an acyl group such as a formyl group, an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group, an isobutyryl group.

【0014】より具体的には、R3が水素原子である化
4〜化7やアセチル基である化8を例示できる。
More specifically, chemical formulas 4 to 7 in which R 3 is a hydrogen atom and chemical formula 8 in which R 3 is an acetyl group can be exemplified.

【化4】 Embedded image

【化5】 Embedded image

【化6】 Embedded image

【化7】 Embedded image

【化8】 Embedded image

【0015】このPVAの水酸基は、イオンとキレート
を形成しやすいように、PVAのモノマー単位に対し
て、20モル%以上存在するのが好ましく、より好まし
くは40モル%以上、最も好ましくは80モル%以上で
ある。また、芳香族性含窒素複素環残基を含む側鎖で架
橋するが、水酸基とイオンとのキレート形成を阻害しな
いように、芳香族性含窒素複素環残基はPVAのモノマ
ー単位に対して、20モル%以下であるのが好ましく、
架橋したことによる耐電解液性や耐熱性を損わないよう
に、0.5モル%以上であるのが好ましい。より好まし
くは1〜10モル%である。
The hydroxyl group of this PVA is preferably present in an amount of at least 20 mol%, more preferably at least 40 mol%, most preferably at least 80 mol%, based on the monomer unit of the PVA so as to easily form a chelate with ions. % Or more. In addition, the aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue is crosslinked with the side chain containing the aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue, but the aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue is based on the monomer unit of PVA so as not to inhibit the chelate formation between the hydroxyl group and the ion. , 20 mol% or less,
The content is preferably 0.5 mol% or more so as not to impair the electrolytic solution resistance and heat resistance due to the crosslinking. More preferably, it is 1 to 10 mol%.

【0016】また、PVAの重合度は500以上、けん
化度も70〜100%であれば良く、特に限定するもの
ではない。
The degree of polymerization of PVA is 500 or more, and the degree of saponification is 70 to 100%, and is not particularly limited.

【0017】なお、PVAに、例えば、ブチルアルデヒ
ドなどのアルデヒド化合物で部分的に疎水部分を形成す
れば、柔軟性が生じ、取り扱い性を向上させることがで
きる。
If the PVA is partially formed of a hydrophobic portion with an aldehyde compound such as butyl aldehyde, for example, flexibility is generated and handleability can be improved.

【0018】本発明の耐アルカリ性繊維は前記のような
架橋PVAを含む繊維であり、例えば、湿式紡糸法によ
り得ることのできる架橋PVAのみからなる繊維でも良
いし、この架橋PVAを繊維の構成成分の1つとして紡
糸した繊維でも良いし、再生繊維、半合成繊維、合成繊
維、植物繊維、動物繊維などの繊維表面に部分的又は全
面的に架橋PVAが付着した繊維であっても良い。
The alkali-resistant fiber of the present invention is a fiber containing the above-mentioned crosslinked PVA. For example, a fiber consisting of only the crosslinked PVA obtainable by a wet spinning method may be used, or the crosslinked PVA may be a component of the fiber. As one of them, a spun fiber may be used, or a fiber in which crosslinked PVA is partially or entirely adhered to a fiber surface such as a regenerated fiber, a semi-synthetic fiber, a synthetic fiber, a plant fiber, and an animal fiber may be used.

【0019】以下、後者の架橋PVAが繊維表面に付着
した耐アルカリ性繊維について説明する。
The alkali-resistant fiber having the crosslinked PVA attached to the fiber surface will be described below.

【0020】この架橋PVAを繊維表面に付着させる方
法としては、例えば、架橋PVAを接着剤で付着させる
方法や、繊維に未架橋状態のPVA溶液をスプレーした
り、含浸したり、塗布したりした後、架橋させる方法が
ある。後者の方法であれば、接着剤を使用しておらず、
架橋PVAの性能を低下させることがないので、好適な
付着方法である。
As a method of attaching the crosslinked PVA to the fiber surface, for example, a method of attaching the crosslinked PVA with an adhesive, or spraying, impregnating, or applying an uncrosslinked PVA solution to the fiber is used. Later, there is a method of crosslinking. In the latter case, no adhesive is used,
This is a preferred method of attachment since it does not reduce the performance of the crosslinked PVA.

【0021】また、架橋PVAが繊維表面に全面的に付
着している場合は特に問題はないが、部分的に付着して
いる場合には、付着していない部分の耐アルカリ性が劣
る可能性があるため、架橋PVAを付着させる繊維とし
ては、耐アルカリ性に優れたポリエチレン繊維、ポリプ
ロピレン繊維などのポリオレフィン系繊維や、芯鞘型、
サイドバイサイド型、偏芯型、又は図1(a)〜(d)
に示すような、一成分1を他成分2の間に配した菊花状
の繊維断面を有するものや、図1(e)に示すような、
一成分1と他成分2とが交互に層状に積層した繊維断面
を有する、分割性又は非分割性の複合繊維などのポリオ
レフィン系繊維が好適に使用できる。特に、架橋PVA
の付着した繊維が分割性複合繊維である場合には、分割
後に、架橋PVAの付着していない部分を有する極細繊
維となるため、ポリオレフィン系分割性複合繊維を使用
するのが好ましい。
There is no particular problem when the cross-linked PVA is completely adhered to the fiber surface. However, when the cross-linked PVA is partially adhered, there is a possibility that the non-adhered portion has poor alkali resistance. Therefore, as the fiber to which the cross-linked PVA is attached, polyethylene fibers having excellent alkali resistance, polyolefin fibers such as polypropylene fibers, core-sheath type,
Side-by-side type, eccentric type, or FIGS. 1 (a) to 1 (d)
1 has a chrysanthemum-shaped fiber cross-section in which one component 1 is disposed between other components 2, or as shown in FIG.
Polyolefin-based fibers such as splittable or non-splittable conjugate fibers having a fiber cross-section in which one component 1 and another component 2 are alternately laminated in a layered manner can be suitably used. In particular, cross-linked PVA
In the case where the fiber to which is attached is a splittable conjugate fiber, a polyolefin splittable conjugate fiber is preferably used because after splitting, it becomes an ultrafine fiber having a portion to which no cross-linked PVA is attached.

【0022】なお、前記ポリオレフィン系分割性複合繊
維を分割して極細繊維とした不織布や、メルトブロー法
によって得られる不織布は、表面積が広いため電解液に
対する親和力が高く、しかも繊維の交絡点間距離が短く
て空隙も微小で緻密あるため、キャピラリー効果が生じ
て、より保液性に優れ、更には物理的にデンドライトに
よる短絡を防止できるため、長期間使用可能なセパレー
タである。また、ポリオレフィン系分割性複合繊維を分
割した極細繊維は、水流による絡合と同時に分割して得
ることができるので、製造上好ましいばかりでなく、得
られる不織布は強度的にも優れているため、電池組立時
などの作業性に優れており、好適に使用できる。
The nonwoven fabric obtained by dividing the polyolefin-based splittable conjugate fiber into ultrafine fibers or the nonwoven fabric obtained by a melt-blowing method has a large surface area and therefore has a high affinity for an electrolytic solution, and the distance between the entanglement points of the fibers is small. The separator is short and has minute and dense voids, so that a capillary effect is generated, the liquid retention is more excellent, and furthermore, it is possible to physically prevent a short circuit due to dendrite, so that the separator can be used for a long time. In addition, since the ultrafine fibers obtained by dividing the polyolefin-based splittable conjugate fibers can be obtained by splitting at the same time as entanglement by a water stream, not only is it preferable in production, but the resulting nonwoven fabric is also excellent in strength, It is excellent in workability when assembling batteries and can be used preferably.

【0023】本発明においては、前記の架橋PVAを含
む繊維以外に、接着繊維を含ませて、セパレータの寸法
安定性を向上させ、より取り扱い性を向上させることも
できる。この接着繊維も耐アルカリ性に優れる全溶融型
のポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維のポリオレフ
ィン系繊維や、一部溶融型の芯鞘型、サイドバイサイド
型、偏芯型のポリオレフィン系複合繊維を使用するのが
好ましい。なお、接着性樹脂成分を含む分割性複合繊維
から生じた接着性樹脂成分で接着することも可能であ
る。
In the present invention, an adhesive fiber may be included in addition to the fiber containing the crosslinked PVA to improve the dimensional stability of the separator and further improve the handleability. It is preferable to use all-melt type polyethylene fiber and polypropylene fiber polyolefin-based fiber having excellent alkali resistance and partially melted core-sheath type, side-by-side type and eccentric type polyolefin-based composite fiber also having excellent alkali resistance. In addition, it is also possible to bond with the adhesive resin component generated from the splittable conjugate fiber containing the adhesive resin component.

【0024】本発明のセパレータは上記のような繊維を
含む、平織、綾織、朱子織などの織物や、湿式法、スパ
ンボンド法、メルトブロー法、水流絡合法、ニードルパ
ンチ法、部分的又は全面的熱圧着法などの方法によって
得られる不織布や、編物などの繊維シートである。
The separator of the present invention contains a woven fabric such as a plain weave, a twill weave, a satin weave, a wet method, a spun bond method, a melt blow method, a hydroentanglement method, a needle punch method, a partial or full surface containing the above-mentioned fibers. A fiber sheet such as a nonwoven fabric or a knitted fabric obtained by a method such as a thermocompression bonding method.

【0025】本発明のセパレータ中、架橋PVAを含む
繊維が10重量%以上含まれていれば、保液性及びデン
ドライト防止性に優れたセパレータである。
When the separator of the present invention contains 10% by weight or more of fibers containing cross-linked PVA, the separator is excellent in liquid retention and dendrite prevention.

【0026】以上のようにして得られる本発明のセパレ
ータは、アルカリ一次電池用又はアルカリ二次電池用と
して使用できるもので、例えば、円筒形のアルカリマン
ガン一次電池として使用する場合、負極部分が銅や真ち
ゅうの棒からなる負極の集電子の周りに、アマルガム化
した亜鉛粉末にアルカリ溶液とカルボキシメチルセルロ
ースなどのゲル化剤とを加えて混練した負極合剤層とか
らなり、正極部分が二酸化マンガンと炭素粉との混合体
からなる正極合剤層と、この正極合剤層の外側に形成さ
れた正極の集電体と端子とを兼ね合わせているニッケル
メッキした鋼板とからなり、これら負極合剤層と正極合
剤層とを分離するように、本発明のセパレータを挟み込
んで使用する。なお、このアルカリマンガン一次電池の
ように、負極に亜鉛を使用した場合であっても、本発明
のセパレータを用いれば、亜鉛の溶出を抑えるために水
銀を使用しなくても、デンドライトによる短絡を防止で
きるため、環境上全く問題を引き起こさない。更に、水
銀を使用しないように、純粋な亜鉛を使用する必要もな
くなるため、純粋な亜鉛を得るために費やされるエネル
ギーの省力化、及びそれによるコスト的なメリットも生
じる。
The separator of the present invention obtained as described above can be used for an alkaline primary battery or an alkaline secondary battery. For example, when used as a cylindrical alkaline manganese primary battery, the negative electrode portion is made of copper. Around the current collector of the negative electrode consisting of a brass rod, a negative electrode mixture layer obtained by adding an alkali solution and a gelling agent such as carboxymethylcellulose to the amalgamated zinc powder and kneading it, and the positive electrode part is made of manganese dioxide. A positive electrode mixture layer composed of a mixture of carbon powder and a nickel-plated steel plate serving as a positive electrode current collector and a terminal formed outside the positive electrode mixture layer; The separator of the present invention is used so as to separate the layer from the positive electrode mixture layer. Even when zinc is used for the negative electrode as in the alkaline manganese primary battery, if the separator of the present invention is used, even if mercury is not used to suppress the elution of zinc, short-circuiting due to dendrite may occur. It does not cause any environmental problems because it can be prevented. Furthermore, since there is no need to use pure zinc, as in the case of using no mercury, there is also a reduction in the energy required to obtain pure zinc, and a cost advantage.

【0027】他方、例えば、円筒形ニッケル−カドミウ
ム密閉形二次電池に使用する場合、金属カドミウム粒子
を主体とする多孔体からなる負極と、多孔体中に水酸化
ニッケルを充填した正極との間に、本発明のセパレータ
を介在させ、スパイラル状に巻き込み、円筒状としたも
のを、電解液とともに円筒形のニッケルメッキ鋼のケー
スに収納し、密閉する。
On the other hand, for example, when used in a cylindrical nickel-cadmium sealed secondary battery, a negative electrode made of a porous material mainly composed of metal cadmium particles and a positive electrode filled with nickel hydroxide in the porous material are used. Then, with the separator of the present invention interposed, spirally wound into a cylindrical shape, the cylindrical shape is stored together with the electrolytic solution in a cylindrical nickel-plated steel case, and sealed.

【0028】また、本発明のセパレータをニッケル−水
素電池に使用すると、自己放電を抑制することができ、
使用寿命の長い電池が得られる。これは、ニッケル−水
素電池における自己放電の主たる原因である、水素吸蔵
極から溶出した金属の正極への移動を、本発明のセパレ
ータが吸着して抑制できるためである。なお、本発明の
セパレータは溶出金属を吸着できるので、他の二次電池
においても、同様の効果が生じる。
When the separator of the present invention is used in a nickel-hydrogen battery, self-discharge can be suppressed,
A battery with a long service life can be obtained. This is because the separator of the present invention can suppress the movement of the metal eluted from the hydrogen storage electrode to the positive electrode, which is the main cause of the self-discharge in the nickel-hydrogen battery, by the adsorption of the separator of the present invention. Since the separator of the present invention can adsorb the eluted metal, the same effect is obtained in other secondary batteries.

【0029】本発明のアルカリ一次電池は円筒形であっ
てもボタン形であっても良く、形状は限定するものでは
ない。他方、アルカリ二次電池も開放形であっても密閉
形であっても良く、形状は円筒形、扁平形或いは角形で
も良く、この点についても限定しない。本発明のセパレ
ータは、例えば、アルカリマンガン電池、水銀電池、酸
化銀電池、空気電池などの一次電池、ニッケル−カドミ
ウム電池、銀−亜鉛電池、銀−カドミウム電池、ニッケ
ル−亜鉛電池、ニッケル−水素電池などの二次電池に使
用できるものである。
The alkaline primary battery of the present invention may be cylindrical or button-shaped, and the shape is not limited. On the other hand, the alkaline secondary battery may be an open type or a closed type, and the shape may be a cylindrical shape, a flat shape, or a square shape, and this point is not limited. The separator of the present invention is, for example, a primary battery such as an alkaline manganese battery, a mercury battery, a silver oxide battery, an air battery, a nickel-cadmium battery, a silver-zinc battery, a silver-cadmium battery, a nickel-zinc battery, a nickel-hydrogen battery. It can be used for secondary batteries.

【0030】以下に、本発明のセパレータの実施例を記
載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。
Hereinafter, examples of the separator of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following examples.

【0031】[0031]

【実施例】【Example】

(実験1〜9)表1に示すように、各種スチリルピリジ
ニウム系残基を含有し、キレート形成可能な水酸基を有
するPVA(実験1〜9)を水に溶解させた未架橋状態
の13重量%PVA水溶液を、金属コーターでアクリル
板上に塗布した後、室温で乾燥し、膜厚100μmのフ
ィルムを得た。これを高圧水銀灯で紫外線を10分間照
射して、自己架橋させ、架橋PVAフィルムを得た。
(Experiments 1 to 9) As shown in Table 1, 13% by weight of an uncrosslinked state in which PVA containing various styrylpyridinium-based residues and having a chelate-forming hydroxyl group (Experiments 1 to 9) was dissolved in water. An aqueous PVA solution was applied on an acrylic plate using a metal coater, and then dried at room temperature to obtain a film having a thickness of 100 μm. This was irradiated with ultraviolet rays for 10 minutes with a high-pressure mercury lamp to cause self-crosslinking to obtain a crosslinked PVA film.

【0032】(亜鉛イオン吸着試験)亜鉛イオン濃度が
0.1mol/lの30%水酸化カリウム溶液中に、3cm×3
cmに裁断した実験1〜9のフィルムを浸漬して、24時
間放置した後、各フィルムを純水で洗浄して、単に表面
に付着しただけでキレートを形成していない亜鉛イオン
を取り除いた後、各フィルムを白金るつぼで灰化して、
吸着した亜鉛イオンを抽出し、一定容として原子吸光法
により亜鉛イオン吸着量を測定した。この結果は表1に
示す。
(Zinc ion adsorption test) In a 30% potassium hydroxide solution having a zinc ion concentration of 0.1 mol / l, 3 cm × 3
After immersing the films of Experiments 1 to 9 cut into cm and leaving them to stand for 24 hours, each film was washed with pure water to remove zinc ions that were merely attached to the surface and did not form chelate. , Each film is incinerated in a platinum crucible,
The adsorbed zinc ions were extracted, and the amount of zinc ions adsorbed was measured by an atomic absorption method with a fixed volume. The results are shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】(カドミウムイオン吸着試験−1)カドミ
ウムイオン濃度が0.1mol/lの水溶液中に、実験1〜8
のフィルムをそれぞれ浸漬した以外は、亜鉛イオン吸着
試験と全く同様にして、カドミウムイオン吸着量を測定
した。この結果も表1に示す。
(Cadmium ion adsorption test-1) Experiments 1 to 8 were carried out in an aqueous solution having a cadmium ion concentration of 0.1 mol / l.
The cadmium ion adsorption amount was measured in exactly the same manner as in the zinc ion adsorption test, except that each of the films was immersed. The results are also shown in Table 1.

【0035】(カドミウムイオン吸着試験−2)カドミ
ウムイオン濃度が8.9×10-5mol/lの30%水酸化カ
リウム溶液中に、実験1〜3のフィルムをそれぞれ浸漬
した以外は、亜鉛イオン吸着試験と全く同様にして、カ
ドミウムイオン吸着量を測定した。この結果も表1に示
す。
(Cadmium ion adsorption test-2) Zinc ion was used except that the films of Experiments 1 to 3 were immersed in a 30% potassium hydroxide solution having a cadmium ion concentration of 8.9 × 10 -5 mol / l. The cadmium ion adsorption amount was measured in exactly the same manner as in the adsorption test. The results are also shown in Table 1.

【0036】表1からわかるように、架橋PVAフィル
ムは金属吸着できるため、樹枝状の金属の析出を抑制す
ることができ、デンドライトによる短絡を防止できると
考えられる。
As can be seen from Table 1, the crosslinked PVA film can adsorb metal, so that it is possible to suppress the deposition of dendritic metal and prevent short circuit due to dendrite.

【0037】(実施例1)ポリエチレン樹脂50部とポ
リプロピレン樹脂50部とを、別々に押出機で溶融さ
せ、ギヤーポンプの速度比で5:5の比率に計量した
後、ポリプロピレン樹脂成分が芯成分、ポリエチレン樹
脂成分が鞘成分となるように、複合紡糸し、延伸して、
繊度1.5デニールの複合繊維フィラメントを得た。
Example 1 50 parts of a polyethylene resin and 50 parts of a polypropylene resin were separately melted by an extruder and measured at a gear pump speed ratio of 5: 5. Composite spinning and stretching so that the polyethylene resin component becomes the sheath component,
A composite fiber filament having a fineness of 1.5 denier was obtained.

【0038】他方、化4(a)に示すようなスチリルピ
リジニウム系残基を、PVAのモノマー単位に対して1
モル%有し、キレート形成可能な水酸基を99モル%有
する、重合度1,700で、けん化度88%のPVAを
水に溶解させた、未架橋状態の3重量%PVA水溶液を
得た。
On the other hand, a styrylpyridinium-based residue as shown in Chemical formula 4 (a) is added to monomer units of PVA by 1
A 3% by weight aqueous solution of uncrosslinked PVA in which PVA having a degree of polymerization of 1,700 and a degree of saponification of 88%, having a mol% of 99 mol% of a hydroxyl group capable of forming a chelate, was dissolved in water was obtained.

【0039】次に、前記複合繊維フィラメントを前記P
VA水溶液を含ませたロールに接触、乾燥して、複合繊
維に対して固形分で0.5重量%のPVAを付着させた
後、高圧水銀灯で紫外線を1分間照射して、PVAを自
己架橋させた。この架橋PVAの付着した複合繊維フィ
ラメントを51mmに裁断して、本発明の耐アルカリ性繊
維を得た。
Next, the composite fiber filament is
After contacting with a roll containing a VA aqueous solution and drying, and adhering 0.5% by weight of PVA as a solid content to the conjugate fiber, the UVA is irradiated with a high-pressure mercury lamp for 1 minute to self-crosslink the PVA. I let it. The composite fiber filament to which the crosslinked PVA was adhered was cut into 51 mm to obtain the alkali-resistant fiber of the present invention.

【0040】このようにして得た耐アルカリ性繊維80
重量%と、上記と同様にして得られた、架橋PVAの付
着していないポリプロピレン−ポリエチレン芯鞘型複合
繊維(1.5デニール、51mm)20重量%とを混綿
し、カード機により開繊した繊維ウエブを、130℃で
熱処理をして、芯鞘型複合繊維の鞘成分であるポリエチ
レン成分のみを融着させ、目付70g/m2、厚さ0.2mm
のセパレータを得た。
The alkali resistant fiber 80 thus obtained
% By weight and 20% by weight of a polypropylene-polyethylene core-sheath type composite fiber (1.5 denier, 51 mm) to which no cross-linked PVA was obtained in the same manner as described above, and opened by a carding machine. The fiber web is heat-treated at 130 ° C. to fuse only the polyethylene component, which is the sheath component of the core-sheath composite fiber, with a basis weight of 70 g / m 2 and a thickness of 0.2 mm.
Was obtained.

【0041】(実施例2)耐アルカリ性繊維50重量%
と、架橋PVAの付着していないポリプロピレン−ポリ
エチレン芯鞘型複合繊維(1.5デニール、51mm)5
0重量%とを混綿した以外は実施例1と全く同様にし
て、目付70g/m2、厚さ0.2mmのセパレータを得た。
(Example 2) 50% by weight of alkali-resistant fiber
And a polypropylene-polyethylene core-sheath composite fiber (1.5 denier, 51 mm) to which no cross-linked PVA is attached 5
A separator having a basis weight of 70 g / m 2 and a thickness of 0.2 mm was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that 0% by weight was blended.

【0042】(比較例)架橋PVAの付着していないポ
リプロピレン−ポリエチレン芯鞘型複合繊維(1.5デ
ニール、51mm)100重量%使用した以外は実施例1
と全く同様にして不織布を得た。その後、ノニオン系界
面活性剤を不織布に対して固形分で0.5重量%付着さ
せて、目付70g/m2、厚さ0.2mmのセパレータを得
た。
(Comparative Example) Example 1 except that 100% by weight of a polypropylene-polyethylene core-sheath composite fiber (1.5 denier, 51 mm) to which no cross-linked PVA was attached was used.
A nonwoven fabric was obtained in exactly the same manner as described above. Thereafter, a nonionic surfactant was adhered to the nonwoven fabric at a solid content of 0.5% by weight to obtain a separator having a basis weight of 70 g / m 2 and a thickness of 0.2 mm.

【0043】(ぬれ性)実施例1〜2及び比較例のセパ
レータを2×15cmに裁断した後、このセパレータを比
重1.3の水酸化カリウム水溶液に、0.5cmだけ浸漬し
て、30分経過した時の、吸液高さによりぬれ性を評価
する。この試験は後述の電池充放電試験の前及び後で行
なった。この結果は表2に示す。
(Wetability) After the separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example were cut into 2 × 15 cm, the separators were immersed in an aqueous solution of potassium hydroxide having a specific gravity of 1.3 for only 0.5 cm and left for 30 minutes. After the elapse, the wettability is evaluated by the liquid absorption height. This test was performed before and after a battery charge / discharge test described later. The results are shown in Table 2.

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】(電池充放電試験)実施例1〜2及び比較
例のセパレータを使用して、電池の容量が1200mAh
のニッケル−カドミウム電池を作成した。この電池を活
性化処理した後、20℃の恒温槽中で、各電池を240
mAで6時間充電後、30分間休止し、240mAで終止電
圧0.8ボルトまで放電することを1サイクルとして、
充放電可能な状態までの回数を測定する。この結果も表
2に示す。
(Battery charge / discharge test) Using the separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example, the capacity of the battery was 1200 mAh.
A nickel-cadmium battery was manufactured. After activating the batteries, each battery was placed in a thermostat at 20 ° C. for 240 minutes.
After charging for 6 hours at mA, rest for 30 minutes, and discharge at 240 mA to a final voltage of 0.8 volts as one cycle.
The number of times until the battery can be charged and discharged is measured. The results are also shown in Table 2.

【0046】[0046]

【発明の効果】【The invention's effect】

【0047】本発明のアルカリ電池用セパレータは、耐
アルカリ性繊維を含んでおり、この耐アルカリ性繊維は
架橋PVAを含んでおり、この架橋PVAは水酸化カリ
ウムのようなアルカリ性の電解液によって容易には分解
されず、水酸化カリウムのようなアルカリ性の電解液と
の親和性があるため、耐アルカリ性、保液性に優れ、し
かも放電時及び/又は充電時に、極板上に樹枝状の金属
が析出する前のイオンとキレートを形成して捕捉できる
ため、樹枝状の金属が析出しにくく、デンドライトによ
る短絡が生じにくく、長期に亘って使用することができ
るものである。また、 本発明のセパレータが接着繊維
を含む繊維シートからなると、セパレータの寸法安定性
に優れている。
The alkaline battery separator of the present invention contains an alkali-resistant fiber.
A cross-linked PVA, wherein the cross-linked PVA is
Easily decomposed by alkaline electrolytes such as
Not with an alkaline electrolyte such as potassium hydroxide
Has excellent affinity for alkali and liquid retention, and can form and capture ions and chelate before dendritic metal is deposited on the electrode plate during discharging and / or charging. It is difficult for a metal in the form to precipitate, short-circuiting due to dendrite hardly occurs, and can be used for a long time. In addition, the separator of the present invention is an adhesive fiber
Dimensional stability of separator
Is excellent.

【0048】このように、本発明のセパレータは電解液
に侵されにくく、保液性に優れ、しかもデンドライト防
止性に優れているため、このセパレータを使用したアル
カリ一次電池及びアルカリ二次電池は、使用寿命の長い
ものである。
As described above, the separator of the present invention is hardly eroded by the electrolytic solution, has excellent liquid retention properties, and has excellent anti-dendritic properties. Therefore, alkaline primary batteries and alkaline secondary batteries using this separator are: It has a long service life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of the drawings]

【図1】(a)本発明の分割性複合繊維の模式的な断面
図 (b)本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図 (c)本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図 (d)本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図 (e)本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図
1A is a schematic cross-sectional view of a splittable conjugate fiber of the present invention. FIG. 1B is a schematic cross-sectional view of another splittable conjugate fiber of the present invention. (D) A schematic sectional view of another dividable conjugate fiber of the present invention (e) A schematic sectional view of another dividable conjugate fiber of the present invention

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 一成分 2 他成分 1 One component 2 Other component

Claims (3)

(57)【特許請求の範囲】(57) [Claims] 【請求項1】 一般式 【化1】 (式中、R1は四級化された芳香族性含窒素複素環残
基、R2は水素原子又はアルコキシ基、Rは水素原子
又はアシル基、mは0又は1、nは1〜6の自然数)で
示される構成単位を有するポリビニルアルコールを架橋
させた状態で含む耐アルカリ性繊維を含む繊維シートか
らなることを特徴とするアルカリ電池用セパレータ。
1. A compound of the general formula (Wherein, R 1 is a quaternized aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue, R 2 is a hydrogen atom or an alkoxy group, R 3 is a hydrogen atom or an acyl group, m is 0 or 1, n is 1 to 1) Crosslinking polyvinyl alcohol having a structural unit represented by (natural number 6)
Fiber sheet containing alkali resistant fiber
A separator for an alkaline battery, comprising:
【請求項2】 接着繊維を含む繊維シートからなること2. A fiber sheet containing an adhesive fiber.
を特徴とする、請求項1記載のアルカリ電池用セパレーThe separation for alkaline batteries according to claim 1, characterized in that:
タ。Ta.
【請求項3】 請求項1又は請求項2記載のアルカリ電
池用セパレータを用いたことを特徴とするアルカリ電
池。
3. An alkaline battery comprising the alkaline battery separator according to claim 1 or 2.
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