JP3277184B2 - アルカリ電池用セパレータの製造方法 - Google Patents

アルカリ電池用セパレータの製造方法

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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明はアルカリ電池用セパレー
タの製造方法に関する。
【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
電反応を円滑に行なわせるために、セパレータが使用さ
れている。
【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ていたが、織物や不
織布を構成する繊維がポリアミド系繊維であり、しかも
水酸化カリウムのようなアルカリ性の電解液を使用する
のが一般的であるため、使用するに従って繊維が電解液
に侵され、正極と負極とが短絡したり、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
う問題があった。
【0004】また、ポリプロピレン繊維などのポリオレ
フィン系繊維からなるセパレータも使用されているが、
ポリオレフィン系繊維は電解液によって侵され難いもの
の、前記のポリアミド系繊維の場合と同様に、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を解
決するものではなかった。
【0005】一方、従来のアルカリ一次電池のセパレー
タは不織布や紙などの形態で提供されていたが、不織布
や紙を構成する繊維がビニロン繊維やポリビニルアルコ
ール繊維で、しかも水酸化カリウムのようなアルカリ性
の電解液を使用するのが一般的であるため、使用するに
従って繊維が電解液に侵され、正極と負極とが短絡する
という問題や、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を混合し
ているが、これらパルプ中に存在する不純物及び/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、極
板上に樹枝状の酸化亜鉛が析出して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が
あった。
【0006】
【発明が解決しようとする課題】本発明は電解液によっ
て侵されにくく、樹枝状の金属が析出することによる短
絡が生じ難く、使用寿命の長いアルカリ電池用セパレー
タの製造方法を提供することを目的とする。
【0007】
【課題を解決するための手段】
【0008】本発明のアルカリ電池用セパレータの製造
方法は、湿式法により不織布を形成する際に、キレート
を形成できる官能基を有する、架橋した高分子で結着す
る方法である。
【0009】
【0010】
【作用】本発明のセパレータは架橋して網目状構造にな
った高分子を含んでいるため、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、しか
も耐熱性にも優れているため、アルカリ一次電池のセパ
レータとしては勿論のこと、アルカリ二次電池のセパレ
ータとして使用しても、トリクル充電のような高温状態
下での使用に耐えることができ、長期に亘って使用する
ことができる。また、本発明のセパレータに含まれる高
分子はキレートを形成できる官能基を有しているため、
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、樹枝状の金属の析
出を抑制するため、短絡が生じ難く、長期間に亘って使
用することができる。更には、本発明では湿式法によっ
て得られた緻密な不織布を母体としているため、仮に樹
枝状の金属が析出したとしても、物理的に極板間の短絡
を防止することができ、より使用寿命が長くなる。
【0011】本発明の架橋した高分子としては、例え
ば、単分子にジビニルベンゼン、ヘキサトリエン、ジビ
ニルエーテル、ジビニルスルホンなどのジビニル化合物
や、フタル酸アリル、ジアリルカルビノールなどのジア
リル化合物などの架橋剤を添加して、高分子を合成する
際に架橋構造を形成させたものでも良いし、高分子にア
ルデヒド、ジアルデヒド、尿素誘導体、グリコール、ジ
カルボン酸、モノ及びジアミン、ジイソシアナート、ビ
スエポキシ化合物、ビスエチレンイミン化合物、重クロ
ム酸塩、ジアゾ樹脂、或いはビスアジドなどの架橋剤を
添加して架橋構造を形成させたものでも良いし、或いは
化1に示すような、スチリルピリジニウム系の架橋基、
スチリルキノリニウム系の架橋基などのように、光や熱
により重合できる架橋基をもった高分子を架橋させたも
のでも良い。
【0012】
【化1】
【0013】なお、本発明では架橋した高分子がキレー
トを形成できる官能基を有しているため、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、樹枝状の金属が析出しにくいた
め、短絡が生じ難く、使用寿命の長いものとなる。この
イオンとキレートを形成し、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している。
【0014】このキレートを形成できる官能基として
は、例えば、水酸基、カルボニル基、カルボキシル基、
アミノ基、アミド基などがあり、これら官能基を有する
高分子としては、例えば、ポリビニルアルコール、ポリ
ビニルアセテート、ポリエチレングリコール、ポリビニ
ルホルマール、ポリアクリレート、ポリアクリルアミ
ド、ポリアクリルニトリル、ポリアミド、ポリウレタ
ン、ポリビニルピロリドン、ポリビニルアミン、ポリエ
チレンイミンなどの高分子がある。これらの中でも水酸
基を有した高分子は、キレートを形成しやすいばかりで
なく、電解液との親和性が良く、電解液の保持性に優れ
ているため、好適に使用できる。
【0015】なお、これら官能基はイオンとキレートを
形成しやすいように、高分子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%以上である。逆に、架橋基は官能基のイオン
とのキレート形成を阻害しないように、高分子のモノマ
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、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。
【0016】以上のような観点から、スチリルピリジニ
ウム系或いはスチリルキノリニウム系の架橋基をもつポ
リビニルアルコールは、ポリビニルアルコールのモノマ
ー単位に対して、架橋基が1モル%程度で耐電解液性、
耐熱性に優れ、残りの99モル%程度の水酸基はイオン
とキレートを形成したり、電解液を保持できることに加
えて、光で容易に架橋し、製造上も取り扱いやすいた
め、特に好ましい高分子である。
【0017】
【0018】更に、前述のキレートを形成できる官能基
を有する、架橋した高分子を含む、湿式法により得られ
た不織布に布帛状物を積層すれば、より樹枝状の金属が
析出することによる短絡が生じ難く、使用寿命の長いセ
パレータが得られる。これは、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前のイオンと、キレ
ートを形成して、樹枝状の金属が析出しにくくなるばか
りでなく、樹枝状の金属が析出しても、布帛状物により
樹枝状の金属の析出の成長が抑えられたり、電極間の距
離が長くなるため、より短絡が生じ難いセパレータとな
る。つまり、布帛状物の密度が高い場合には、樹枝状の
金属の析出が妨害されたり、析出しても布帛状物を突き
破り難く、他方、布帛状物の密度が低く、樹枝状の金属
が容易に突き破れるような布帛状物であったとしても、
布帛状物の厚さに相当する長さだけ樹枝状の金属が成長
するのに時間を要するため、より使用寿命の長いセパレ
ータとなる。
【0019】本発明の布帛状物としては、例えば、織
物、編物、不織布、糸レース、網、平打組物、紙、微孔
フィルムなどがある。これら布帛状物の中でも、メルト
ブロー法によって得られる不織布は、繊維径が細く、緻
密で密度が高いため、樹枝状の金属の成長を抑えたり、
突き破り難いばかりでなく、毛細管現象による電解液の
保持性にも優れているため、好適に使用できる。
【0020】この布帛状物を構成する繊維或いはフィル
ムが、ポリアミド系樹脂からなる場合、電解液の保持性
に優れており、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィ
ン系樹脂の場合、耐電解液性に優れている。なお、布帛
状物が疎水性の樹脂から構成される場合には、スルフォ
ン化処理、フッ素処理などの親水化処理を施して、電解
液の保持性を高めることはより好ましい実施態様であ
る。
【0021】以上のような布帛状物を不織布に積層して
セパレータとする場合、布帛状物は不織布の片面にのみ
積層しても良いし、両面に積層しても良い。後者の場合
には、電極間の距離が長くなり、より樹枝状の金属の析
出による短絡が生じ難くなる。なお、同程度の収縮率を
示す布帛状物を不織布の両面に積層する場合には、融着
又は加熱加圧して一体化させても、一方の面側に反らな
いという利点がある。更に、密閉型のアルカリ二次電池
に使用する場合、布帛状物が疎水性であると、電極表面
が電解液によって緻密に覆われていないため、正極で発
生した酸素を負極で消費しやすいという利点も生じる。
【0022】本発明のセパレータの製造方法は、湿式法
により不織布を形成する際に、キレートを形成できる官
能基を有する架橋した高分子で結着する方法である。そ
のため、キレートを形成できる官能基を有する架橋した
高分子が、繊維同士の結着剤としても作用するため、製
造工程を省略できるという利点がある。
【0023】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。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、
銅や真ちゅうなどの棒を負極の集電子とし、その周りに
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を加えて混練したもの
を負極合剤層とする負極部分を形成し、正極部分とし
て、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正極の集電体と端子と
を兼ね合わせるニッケルメッキした鋼板を形成してお
り、これら負極合剤層と正極合剤層とを分離するように
本発明のアルカリ電池用セパレータが挟み込まれた構造
をもつ。なお、このアルカリマンガン一次電池のよう
に、負極として亜鉛を使用した場合であっても、亜鉛の
溶出を抑えるために水銀を使用しなくても、本発明のセ
パレータによって樹枝状の金属が析出することによる短
絡を防止できるため、水銀による環境上の問題も生じな
いという利点がある。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いため、純粋な亜鉛を得る
ために費やす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。
【0024】他方、例えば、円筒形ニッケル−カドミウ
ム密閉型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
が介在し、スパイラル状に巻き込まれて円筒状になった
ものが、電解液とともにニッケルメッキ鋼の円筒形ケー
スに収納、密閉された構造をもつ。
【0025】更には、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、負極
の水素吸蔵合金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することにより抑制できるため
である。このように、本発明のセパレータは溶出した金
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。
【0026】なお、不織布と布帛状物とを積層したセパ
レータを使用する場合、単に積層した後に使用しても良
いし、接着剤或いは不織布と布帛状物の少なくとも一方
を部分的或いは全体的に融着させることにより一体化し
た後に使用しても良い。
【0027】また、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、形状も円筒形、扁平形或いは
角形でも良く、この点についても特に限定するものでは
ない。更に、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や、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
できるセパレータである。
【0028】
【0029】
【実施例】(実験例1〜2) 化1(a)に示すようなスチリルピリジニウム系の架橋
基を、ポリビニルアルコールのモノマー単位に対して1
モル%含有し、キレート形成可能な水酸基を99モル%
有するポリビニルアルコールを水に溶解させ、未架橋状
態の13重量%水溶液を、金属コーターを用いて、アク
リル板上に塗布した後、室温で乾燥して、膜厚0.1mm
のフィルムを得た。このフィルムを高圧水銀灯で10分
間紫外線を照射して、このポリビニルアルコールを架橋
させた(実験例1)。他方、膜厚0.1mmのポリプロピ
レンフィルムを実験例2とした。
【0030】(イオン吸着試験) 表1に示すような溶解液に塩化カドミウム、塩化亜鉛、
塩化アルミニウム、塩化コバルト、塩化マグネシウム及
び塩化マンガンの金属塩を夫々溶解させて、表1に示す
ように、各種濃度の溶液を得た。これら溶液中に、3cm
×3cmに裁断した実験例1〜2のフィルムを浸漬し、2
4時間放置した。その後、各々のフィルムを純水で洗浄
し、表面に単に付着しただけでキレートを形成していな
いイオンを取り除いた後、各々のフィルムを白金るつぼ
で灰化し、吸着している金属イオンを抽出した後、一定
容として原子吸光法によりイオン吸着量を測定した。こ
の結果は表1に示す。
【0031】
【表1】
【0032】
【0033】
【0034】
【0035】
【0036】
【0037】
【0038】
【0039】
【0040】
【0041】
【0042】
【0043】
【発明の効果】
【0044】
【0045】
【0046】
【0047】本発明のセパレータの製造方法は、湿式法
により不織布を形成する際に、キレートを形成できる官
能基を有する、架橋した高分子で結着する方法であるた
め、製造工程を省略できるという利点がある。
【0048】
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 2/16

Claims (1)

    (57)【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 湿式法により不織布を形成する際に、キ
    レートを形成できる官能基を有する、架橋した高分子で
    結着することを特徴とするアルカリ電池用セパレータの
    製造方法。
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JP5373349B2 (ja) * 2007-10-26 2013-12-18 日東電工株式会社 電池用セパレータとこれを用いてなる非水リチウムイオン二次電池
JP4924528B2 (ja) * 2008-04-25 2012-04-25 株式会社Gsユアサ アルカリ亜鉛蓄電池用セパレータとこれを用いたアルカリ亜鉛蓄電池
JP6576909B2 (ja) * 2014-03-25 2019-09-18 株式会社クラレ アルカリ電池用セパレータおよびこれを用いたアルカリ電池

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