JP3499930B2 - アルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池Info
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- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (AREA)
- Secondary Cells (AREA)
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、ニッケル−水素電池、
ニッケル−カドミウム電池及びニッケル−亜鉛電池など
のアルカリ蓄電池に関し、とくに、独特の構成のセパレ
ータを内蔵するアルカリ蓄電池に関する。
ニッケル−カドミウム電池及びニッケル−亜鉛電池など
のアルカリ蓄電池に関し、とくに、独特の構成のセパレ
ータを内蔵するアルカリ蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】近年、ワープロ、携帯電話、パソコン、
ビデオカメラなどに代表されるポータブル電子機器は、
益々小型軽量化される傾向にある。その電子機器の小型
軽量化を促進させるために、これら電子機器に使用され
る電池についても、より一層の小型高性能化が要求され
るようになっている。
ビデオカメラなどに代表されるポータブル電子機器は、
益々小型軽量化される傾向にある。その電子機器の小型
軽量化を促進させるために、これら電子機器に使用され
る電池についても、より一層の小型高性能化が要求され
るようになっている。
【０００３】ニツケル−水素電池及びニッケルーカドミ
ウム電池などに代表されるアルカリ蓄電池においては、
とりわけ高容量化に対する要求が強く、正極材料及び負
極材料の高エネルギー密度化と同時にセパレータの薄型
化が非常に重要なテーマとなっている。
ウム電池などに代表されるアルカリ蓄電池においては、
とりわけ高容量化に対する要求が強く、正極材料及び負
極材料の高エネルギー密度化と同時にセパレータの薄型
化が非常に重要なテーマとなっている。
【０００４】セパレータの薄型化の手段としては、目付
重量を小さくすることで容易に実施可能であるが、単純
に目付重量を小さくしただけではセパレータの機械的な
強度が大幅に低下する。このため電池組立時に正負極を
セパレータを介して巻き取る際に、セパレータに切断が
生じて巻き取りができなくなったり、仮に巻き取りが可
能であっても、正極板及び負極板に発生する微細なクラ
ックによってセパレータの破断が生じ、多数のショート
を発生させるという問題があった。
重量を小さくすることで容易に実施可能であるが、単純
に目付重量を小さくしただけではセパレータの機械的な
強度が大幅に低下する。このため電池組立時に正負極を
セパレータを介して巻き取る際に、セパレータに切断が
生じて巻き取りができなくなったり、仮に巻き取りが可
能であっても、正極板及び負極板に発生する微細なクラ
ックによってセパレータの破断が生じ、多数のショート
を発生させるという問題があった。
【０００５】一方、特開平３−２５７７５５号公報に、
保液性に優れたセパレータを得る方法の一つとして、耐
薬品性に優れた樹脂及び親水性樹脂の２種類の複合分割
繊維からなる不織布製セパレータに高圧水流を噴射し
て、複合分割繊維を分割処理及び絡合処理を行うことが
開示されている。
保液性に優れたセパレータを得る方法の一つとして、耐
薬品性に優れた樹脂及び親水性樹脂の２種類の複合分割
繊維からなる不織布製セパレータに高圧水流を噴射し
て、複合分割繊維を分割処理及び絡合処理を行うことが
開示されている。
【０００６】このような複合分割繊維からなる不織布セ
パレータに対して、高圧水流による繊維の分割処理及び
絡合処理を行うことは、前記のように保液性に優れたセ
パレータを得るだけでなくセパレータ自身の機械的強度
も向上させることが期待される。すなわち、不織布を構
成する繊維が３次元的に絡合することによって繊維間の
接着が強固になされ、機械的な強度が向上するものと考
えられる。
パレータに対して、高圧水流による繊維の分割処理及び
絡合処理を行うことは、前記のように保液性に優れたセ
パレータを得るだけでなくセパレータ自身の機械的強度
も向上させることが期待される。すなわち、不織布を構
成する繊維が３次元的に絡合することによって繊維間の
接着が強固になされ、機械的な強度が向上するものと考
えられる。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、高圧水
流で繊維の絡合を増加させた不織布セパレータをアルカ
リ蓄電池に使用すると、電池の内圧が異常に上昇する弊
害が発生する。それは、複合分割繊維の絡合度合いを増
加させたセパレータは、保液性に優れるために繊維の隙
間に電解液が強固に保持されるようになって、通気度が
低下してしまうことが理由である。セパレータの通気度
が低下すると、正極で発生するガスがセパレータをスム
ーズに透過できなくなる。セパレータを速やかに透過し
ないガスは、負極に吸収されることがなく、アルカリ蓄
電池の内圧を上昇させる。
流で繊維の絡合を増加させた不織布セパレータをアルカ
リ蓄電池に使用すると、電池の内圧が異常に上昇する弊
害が発生する。それは、複合分割繊維の絡合度合いを増
加させたセパレータは、保液性に優れるために繊維の隙
間に電解液が強固に保持されるようになって、通気度が
低下してしまうことが理由である。セパレータの通気度
が低下すると、正極で発生するガスがセパレータをスム
ーズに透過できなくなる。セパレータを速やかに透過し
ないガスは、負極に吸収されることがなく、アルカリ蓄
電池の内圧を上昇させる。
【０００８】さらに、特開平５−１８２６５４号公報に
も、複合分割繊維を使用したセパレータが記載される。
この公報に記載されるセパレータは、強度を低下させる
ことなく電解液の保液性を改善するために、メルトブロ
ー不織布の両側に、水流絡合処理した不織布を接着して
なる三層構造としている。
も、複合分割繊維を使用したセパレータが記載される。
この公報に記載されるセパレータは、強度を低下させる
ことなく電解液の保液性を改善するために、メルトブロ
ー不織布の両側に、水流絡合処理した不織布を接着して
なる三層構造としている。
【０００９】この構造の不織布セパレータは、強靭にし
てガスをスムーズに透過させるのが難しい。充分な強度
にできないのは、芯となるメルトブロー不織布の強度が
十分でないことが理由である。とくに、この構造のセパ
レータは、三層の不織布を接着して積層するために、芯
となるメルトブロー不織布を充分な厚さにできないこと
も強度を低下させる理由である。また、メルトブロー不
織布と水流絡合処理した不織布とを理想的な状態で接着
することが難しいことも、セパレータの強度を低下させ
る理由である。とくに、水流絡合処理した不織布を強固
に接着するために、接着剤の使用量を多くすると、接着
剤が繊維の間にできる空隙を塞いでガスの透過性が低下
してしまう。また、メルトブロー不織布と水流絡合処理
不織布とを十分に熱溶着させると、不織布が押し潰され
た状態となって繊維の間の空隙が減少し、ガスの透過性
を低下させる。したがって、この構造のセパレータは、
十分な強度とするために、メルトブロー不織布と水流絡
合処理不織布とを強固に接着すると、ガスの透過性が低
下して電池の内圧が上昇し、ガスの透過性を改善すると
強度が低下してしまう欠点がある。すなわち、強度とガ
スの透過性とは互いに相反する特性であって、両方の特
性を改善することが極めて難しい欠点がある。さらにま
た、この公報に記載されるセパレータは、メルトブロー
不織布に水流絡合処理不織布を接着して薄いセパレータ
を製造するので、製法が非常に繁雑で低コストに多量生
産することが難しい問題もあった。
てガスをスムーズに透過させるのが難しい。充分な強度
にできないのは、芯となるメルトブロー不織布の強度が
十分でないことが理由である。とくに、この構造のセパ
レータは、三層の不織布を接着して積層するために、芯
となるメルトブロー不織布を充分な厚さにできないこと
も強度を低下させる理由である。また、メルトブロー不
織布と水流絡合処理した不織布とを理想的な状態で接着
することが難しいことも、セパレータの強度を低下させ
る理由である。とくに、水流絡合処理した不織布を強固
に接着するために、接着剤の使用量を多くすると、接着
剤が繊維の間にできる空隙を塞いでガスの透過性が低下
してしまう。また、メルトブロー不織布と水流絡合処理
不織布とを十分に熱溶着させると、不織布が押し潰され
た状態となって繊維の間の空隙が減少し、ガスの透過性
を低下させる。したがって、この構造のセパレータは、
十分な強度とするために、メルトブロー不織布と水流絡
合処理不織布とを強固に接着すると、ガスの透過性が低
下して電池の内圧が上昇し、ガスの透過性を改善すると
強度が低下してしまう欠点がある。すなわち、強度とガ
スの透過性とは互いに相反する特性であって、両方の特
性を改善することが極めて難しい欠点がある。さらにま
た、この公報に記載されるセパレータは、メルトブロー
不織布に水流絡合処理不織布を接着して薄いセパレータ
を製造するので、製法が非常に繁雑で低コストに多量生
産することが難しい問題もあった。
【００１０】本発明は、上記問題点を解決するためにな
されたものであつて、本発明の重要な目的は、セパレー
タの強度と通気性の両方の特性を改善して安価に多量生
産でき、さらに電解液の保液性を低下させることなくセ
パレータを薄型化して、高容量で長寿命にできるアルカ
リ蓄電池を提供することにある。
されたものであつて、本発明の重要な目的は、セパレー
タの強度と通気性の両方の特性を改善して安価に多量生
産でき、さらに電解液の保液性を低下させることなくセ
パレータを薄型化して、高容量で長寿命にできるアルカ
リ蓄電池を提供することにある。
【００１１】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、本発明のアルカリ蓄電池は、以下の技術的手段を備
えたことを特徴とする。請求項１のアルカリ蓄電池は、
正極と、負極と、セパレータとこれら正負極及びセパレ
ータに保持されるアルカリ電解液とを有する。セパレー
タは、複合分割繊維を立体的に集合して交点で結合して
なる合成樹脂製繊維の不織布で構成されている。
に、本発明のアルカリ蓄電池は、以下の技術的手段を備
えたことを特徴とする。請求項１のアルカリ蓄電池は、
正極と、負極と、セパレータとこれら正負極及びセパレ
ータに保持されるアルカリ電解液とを有する。セパレー
タは、複合分割繊維を立体的に集合して交点で結合して
なる合成樹脂製繊維の不織布で構成されている。
【００１２】さらに、本発明のアルカリ蓄電池は、セパ
レータを積層構造とすることなく不織布の単層構造と
し、単層の不織布セパレータは、表面部の複合分割繊維
の絡合度合いを、内部の複合分割繊維の絡合度合いより
も大きくしている。本明細書において複合分割繊維の
「絡合度合い」とは、分離した複合分割繊維を三次元的
に絡ませる度合を意味するものとする。
レータを積層構造とすることなく不織布の単層構造と
し、単層の不織布セパレータは、表面部の複合分割繊維
の絡合度合いを、内部の複合分割繊維の絡合度合いより
も大きくしている。本明細書において複合分割繊維の
「絡合度合い」とは、分離した複合分割繊維を三次元的
に絡ませる度合を意味するものとする。
【００１３】さらにまた、本発明の請求項２に記載する
アルカリ蓄電池は、正極と、負極と、セパレータとこれ
ら正負極及びセパレータに保持されるアルカリ電解液と
を有し、かつ、複合分割繊維を立体的に集合して交点で
結合してなる合成樹脂製繊維の不織布でセパレータを構
成すると共に、セパレータを積層構造とすることなく単
層構造として、単層の不織布製セパレータを構成する複
合分割繊維の分割度合いを、セパレータの内部よりも表
面部を大きくしてなる独特の構成としている。
アルカリ蓄電池は、正極と、負極と、セパレータとこれ
ら正負極及びセパレータに保持されるアルカリ電解液と
を有し、かつ、複合分割繊維を立体的に集合して交点で
結合してなる合成樹脂製繊維の不織布でセパレータを構
成すると共に、セパレータを積層構造とすることなく単
層構造として、単層の不織布製セパレータを構成する複
合分割繊維の分割度合いを、セパレータの内部よりも表
面部を大きくしてなる独特の構成としている。
【００１４】不織布セパレータを前記の構造とするに
は、不織布に高圧水流を噴射して複合分割繊維を絡合
し、また、分割する方法にあっては、水流絡合処理する
時間で簡単に調整できる。水流絡合処理する時間を長く
すると、不織布セパレータは内部まで十分に絡合、分割
されて、セパレータ全体の絡合度合いと分割度合いが大
きくなってしまう。水流絡合処理する時間を、セパレー
タ全体が均一に絡合、分割されるよりも短くすると、表
面の複合分割繊維の絡合度合いと分割度合いを、内部の
複合分割繊維の絡合度合いと分割度合いよりも大きくで
きる。不織布セパレータに高圧水流を噴射して複合分割
繊維を絡合、分割処理する方法は、高圧水流の噴射圧力
や噴射環境等で一定でない。高圧水流の噴射圧を高くす
ると、短時間で不織布セパレータの内部まで絡合、分割
され、噴射圧を低くする内部まで絡合、分割するのに時
間がかかる。さらに、高圧水流の噴射位置から不織布セ
パレータまでの距離が長くなっても、絡合、分割処理す
るのに時間が長くなる。したがって、不織布セパレータ
の表面部の複合分割繊維の絡合度合いと分割度合いを、
内部の複合分割繊維よりも大きくするには、高圧水流の
噴射圧やその他の条件を考慮して最適値に調整する。
は、不織布に高圧水流を噴射して複合分割繊維を絡合
し、また、分割する方法にあっては、水流絡合処理する
時間で簡単に調整できる。水流絡合処理する時間を長く
すると、不織布セパレータは内部まで十分に絡合、分割
されて、セパレータ全体の絡合度合いと分割度合いが大
きくなってしまう。水流絡合処理する時間を、セパレー
タ全体が均一に絡合、分割されるよりも短くすると、表
面の複合分割繊維の絡合度合いと分割度合いを、内部の
複合分割繊維の絡合度合いと分割度合いよりも大きくで
きる。不織布セパレータに高圧水流を噴射して複合分割
繊維を絡合、分割処理する方法は、高圧水流の噴射圧力
や噴射環境等で一定でない。高圧水流の噴射圧を高くす
ると、短時間で不織布セパレータの内部まで絡合、分割
され、噴射圧を低くする内部まで絡合、分割するのに時
間がかかる。さらに、高圧水流の噴射位置から不織布セ
パレータまでの距離が長くなっても、絡合、分割処理す
るのに時間が長くなる。したがって、不織布セパレータ
の表面部の複合分割繊維の絡合度合いと分割度合いを、
内部の複合分割繊維よりも大きくするには、高圧水流の
噴射圧やその他の条件を考慮して最適値に調整する。
【００１５】さらにまた、本発明のアルカリ蓄電池は、
好ましくはセパレータに保持するアルカリ電解液量を下
記の範囲に特定する。セパレータに保持されるアルカリ
電解液の重量Ｘ、セパレータの重量Ｙとして、 ０．３≦Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）≦０．５ の関係が成立するようにアルカリ電解液の保持量を特定
する。アルカリ電解液の保持量が、前記の範囲よりも少
なくなると、充放電を繰り返すと電池性能が急激に低下
する。それは、アルカリ蓄電池は、充放電を繰り返すと
正極が膨化して電解液を吸収し、セパレータに含まれる
電解液が減少して内部抵抗が増加するからである。反対
に、セパレータが保持するアルカリ電解液の保持量が前
記の範囲よりも多くなると、セパレータの通気性が低下
して電池の内圧が異常に高くなる弊害がある。
好ましくはセパレータに保持するアルカリ電解液量を下
記の範囲に特定する。セパレータに保持されるアルカリ
電解液の重量Ｘ、セパレータの重量Ｙとして、 ０．３≦Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）≦０．５ の関係が成立するようにアルカリ電解液の保持量を特定
する。アルカリ電解液の保持量が、前記の範囲よりも少
なくなると、充放電を繰り返すと電池性能が急激に低下
する。それは、アルカリ蓄電池は、充放電を繰り返すと
正極が膨化して電解液を吸収し、セパレータに含まれる
電解液が減少して内部抵抗が増加するからである。反対
に、セパレータが保持するアルカリ電解液の保持量が前
記の範囲よりも多くなると、セパレータの通気性が低下
して電池の内圧が異常に高くなる弊害がある。
【００１６】
【作用】本発明のアルカリ蓄電池は、複合分割繊維から
なる合成樹脂製繊維の不織布でセパレータを構成する。
セパレータは単層の不織布である。不織布セパレータ
は、表面部の複合分割繊維の絡合度合い、あるいは分割
度合いを、内部の複合分割繊維の絡合度合いあるいは分
割度合いよりも大きくして、複合分割繊維を立体に集合
したものである。この構造のセパレータは、内部と表面
部分とで、複合分割繊維の絡合度合い、または分割度合
いを不均一にしている。セパレータ内部の複合分割繊維
は、絡合度合い、又は分割度合いを表面の複合分割繊維
よりも小さくして、繊維間に適度な空隙を確保し、この
空隙によって通気性を改善している。
なる合成樹脂製繊維の不織布でセパレータを構成する。
セパレータは単層の不織布である。不織布セパレータ
は、表面部の複合分割繊維の絡合度合い、あるいは分割
度合いを、内部の複合分割繊維の絡合度合いあるいは分
割度合いよりも大きくして、複合分割繊維を立体に集合
したものである。この構造のセパレータは、内部と表面
部分とで、複合分割繊維の絡合度合い、または分割度合
いを不均一にしている。セパレータ内部の複合分割繊維
は、絡合度合い、又は分割度合いを表面の複合分割繊維
よりも小さくして、繊維間に適度な空隙を確保し、この
空隙によって通気性を改善している。
【００１７】セパレータ全体の絡合度合いと分割度合い
とを小さくするとセパレータの強度が低下する。この弊
害を防止するために、本発明のアルカリ蓄電池のセパレ
ータは、表面部の複合分割繊維の絡合度合い又は分割度
合いを大きくして、セパレータとしての強度を増強す
る。とくに、セパレータは、表面部の複合分割繊維の絡
合度合い又は分割度合いを大きくするので、セパレータ
表面部分の強度が補強される。表面強度の増加したセパ
レータは、正極と負極の接触面強度が増加し、正極と負
極のショートを極めて効果的に防止する。このため、電
池を組立する時に、正極板と負極板をセパレータを介し
て巻き取る際の、正極板及び負極板に発生する微細なク
ラックによるセパレータの破断を抑制して、電池の内部
ショートを有効に防止する。
とを小さくするとセパレータの強度が低下する。この弊
害を防止するために、本発明のアルカリ蓄電池のセパレ
ータは、表面部の複合分割繊維の絡合度合い又は分割度
合いを大きくして、セパレータとしての強度を増強す
る。とくに、セパレータは、表面部の複合分割繊維の絡
合度合い又は分割度合いを大きくするので、セパレータ
表面部分の強度が補強される。表面強度の増加したセパ
レータは、正極と負極の接触面強度が増加し、正極と負
極のショートを極めて効果的に防止する。このため、電
池を組立する時に、正極板と負極板をセパレータを介し
て巻き取る際の、正極板及び負極板に発生する微細なク
ラックによるセパレータの破断を抑制して、電池の内部
ショートを有効に防止する。
【００１８】以上のように、本発明のアルカリ蓄電池
は、不織布セパレータの表面部と内部とにおいて、複合
分割繊維の絡合度合い又は分割度合いを変更するという
極めて簡単な構成によって、互いに相反する特性であっ
て両方の特性を満足することが極めて困難であった、強
靭な強度と、好ましい通気性の両特性を向上できる極め
て優れた特長を実現する。さらに、本発明のアルカリ蓄
電池は、不織布セパレータを構成する複合分割繊維の、
絡合度合い又は分割度合いを変更するという極めて簡単
な構成で理想的な特性を実現するので、安価に多量生産
して電池性能を著しく改善できる特長を実現する。
は、不織布セパレータの表面部と内部とにおいて、複合
分割繊維の絡合度合い又は分割度合いを変更するという
極めて簡単な構成によって、互いに相反する特性であっ
て両方の特性を満足することが極めて困難であった、強
靭な強度と、好ましい通気性の両特性を向上できる極め
て優れた特長を実現する。さらに、本発明のアルカリ蓄
電池は、不織布セパレータを構成する複合分割繊維の、
絡合度合い又は分割度合いを変更するという極めて簡単
な構成で理想的な特性を実現するので、安価に多量生産
して電池性能を著しく改善できる特長を実現する。
【００１９】さらに、本発明のアルカリ蓄電池は、好ま
しくは、セパレータに保持される電解液の重量Ｘと、セ
パレータ材の重量Ｙとの間に、０．３≦Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）
≦０．５の関係が成立する量のアルカリ電解液を注入し
て、長寿命にして内圧の上昇を効果的に阻止する。
しくは、セパレータに保持される電解液の重量Ｘと、セ
パレータ材の重量Ｙとの間に、０．３≦Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）
≦０．５の関係が成立する量のアルカリ電解液を注入し
て、長寿命にして内圧の上昇を効果的に阻止する。
【００２０】
【実施例】以下に本発明の実施例を示し、比較例との対
比に言及する。アルカリ蓄電池に使用する５種のセパレ
ータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを下記のようにして製作する。 セパレータａ……表面部の複合分割繊維の絡合度合
いを、内部の複合分割繊維よりも大きくしたセパレータ
（本発明の実施例Ａのアルカリ蓄電池に使用） 図１に示すように、ポリプロピレンとポリエチレンの２
種類の高分子樹脂を放射状に配列してなる複合分割繊維
１と、図２に示すように、中心をポリプロピレンとして
その表面にポリエチレンを配列してなる芯鞘構造を持つ
接着繊維２を混合して、通常の乾式法によって繊維を立
体的に集合してシート状とし、加熱して低融点高分子樹
脂であるポリエチレンを溶融させて繊維の交点を熱溶着
して不織布とする。図１に示す複合分割繊維は、放射状
に異なる高分子樹脂を配列している。ただ、本発明のア
ルカリ蓄電池のセパレータに使用する不織布の複合分割
繊維は、必ずしも異なる高分子樹脂を図１に示すように
放射状に配列する必要はない。たとえば、図示しない
が、異種の高分子樹脂を平行な板状に積層して繊維状と
することもできる。
比に言及する。アルカリ蓄電池に使用する５種のセパレ
ータａ、ｂ、ｃ、ｄ、ｅを下記のようにして製作する。 セパレータａ……表面部の複合分割繊維の絡合度合
いを、内部の複合分割繊維よりも大きくしたセパレータ
（本発明の実施例Ａのアルカリ蓄電池に使用） 図１に示すように、ポリプロピレンとポリエチレンの２
種類の高分子樹脂を放射状に配列してなる複合分割繊維
１と、図２に示すように、中心をポリプロピレンとして
その表面にポリエチレンを配列してなる芯鞘構造を持つ
接着繊維２を混合して、通常の乾式法によって繊維を立
体的に集合してシート状とし、加熱して低融点高分子樹
脂であるポリエチレンを溶融させて繊維の交点を熱溶着
して不織布とする。図１に示す複合分割繊維は、放射状
に異なる高分子樹脂を配列している。ただ、本発明のア
ルカリ蓄電池のセパレータに使用する不織布の複合分割
繊維は、必ずしも異なる高分子樹脂を図１に示すように
放射状に配列する必要はない。たとえば、図示しない
が、異種の高分子樹脂を平行な板状に積層して繊維状と
することもできる。
【００２１】複合分割繊維には分割しない状態における
太さを平均繊維径を２０μｍとする繊維を使用する。た
だし、複合分割繊維の分割後の平均繊維径は約４μｍの
繊維となる。接着繊維には平均繊維径を１５μｍとする
ものを使用する。ただ、複合分割繊維には、平均繊維径
が１０〜４０μｍのものが使用でき、接着繊維には平均
繊維径を５〜２５μｍのものが使用できる。接着繊維の
混合率は、複合分割繊維１００重量部に対して１０重量
部とする。接着繊維の混合率は、たとえば複合分割繊維
１００重量部に対して、２〜３０重量部、好ましくは、
３〜２５重量部、さらに好ましくは５〜２０重量部の範
囲とすることができる。接着繊維は、表面が熱で溶融し
て、複合分割繊維の交点をより効率よく接着する働きが
ある。したがって、接着繊維を混合する不織布は、繊維
の結合強度を強くできる特長がある。
太さを平均繊維径を２０μｍとする繊維を使用する。た
だし、複合分割繊維の分割後の平均繊維径は約４μｍの
繊維となる。接着繊維には平均繊維径を１５μｍとする
ものを使用する。ただ、複合分割繊維には、平均繊維径
が１０〜４０μｍのものが使用でき、接着繊維には平均
繊維径を５〜２５μｍのものが使用できる。接着繊維の
混合率は、複合分割繊維１００重量部に対して１０重量
部とする。接着繊維の混合率は、たとえば複合分割繊維
１００重量部に対して、２〜３０重量部、好ましくは、
３〜２５重量部、さらに好ましくは５〜２０重量部の範
囲とすることができる。接着繊維は、表面が熱で溶融し
て、複合分割繊維の交点をより効率よく接着する働きが
ある。したがって、接着繊維を混合する不織布は、繊維
の結合強度を強くできる特長がある。
【００２２】さらに、接着繊維を混合して製造される不
織布は、複合分割繊維を構成する高分子樹脂に、溶融温
度の高いものが使用できる。複合分割繊維の交点を接着
繊維で溶着できるからである。たとえば複合分割繊維
に、６−ナイロンと６，６−ナイロンで構成されるも
の、あるいは６−ナイロンとポリプロピレンとで構成さ
れるものを使用して、低融点の接着繊維で溶着できる。
ただ、本発明のアルカリ蓄電池に使用するセパレータ
は、複合分割繊維の高分子樹脂を溶融して溶着できるの
で、複合分割繊維に熱溶着できる高分子樹脂を使用する
ことによって、接着繊維を混合しないで不織布とするこ
ともできる。
織布は、複合分割繊維を構成する高分子樹脂に、溶融温
度の高いものが使用できる。複合分割繊維の交点を接着
繊維で溶着できるからである。たとえば複合分割繊維
に、６−ナイロンと６，６−ナイロンで構成されるも
の、あるいは６−ナイロンとポリプロピレンとで構成さ
れるものを使用して、低融点の接着繊維で溶着できる。
ただ、本発明のアルカリ蓄電池に使用するセパレータ
は、複合分割繊維の高分子樹脂を溶融して溶着できるの
で、複合分割繊維に熱溶着できる高分子樹脂を使用する
ことによって、接着繊維を混合しないで不織布とするこ
ともできる。
【００２３】以上のようにして製作された不織布に、上
面及び下面の全面に、圧力を約２５ｋｇ／ｃｍ２とする
高圧水流を３回噴射して、表面部の複合分割繊維を内部
の複合分割繊維よりも多く三次元的に絡みあわせ、表面
部の複合分割繊維の絡合度合いを内部よりも大きくして
不織布セパレータとする。高圧水流はノズルから不織布
に向けて噴射する。ノズルを不織布の全面に走査して、
不織布全面に高圧水流を噴射する。高圧水流の噴射回数
は２〜５回とすることもできる。このように絡合処理さ
れた不織布セパレータの断面形状を図３の電子顕微鏡写
真で示している。製作された不織布セパレータは、目付
重量を６０ｇ／ｍ２とし、厚みを０．１５ｍｍとするも
のである。
面及び下面の全面に、圧力を約２５ｋｇ／ｃｍ２とする
高圧水流を３回噴射して、表面部の複合分割繊維を内部
の複合分割繊維よりも多く三次元的に絡みあわせ、表面
部の複合分割繊維の絡合度合いを内部よりも大きくして
不織布セパレータとする。高圧水流はノズルから不織布
に向けて噴射する。ノズルを不織布の全面に走査して、
不織布全面に高圧水流を噴射する。高圧水流の噴射回数
は２〜５回とすることもできる。このように絡合処理さ
れた不織布セパレータの断面形状を図３の電子顕微鏡写
真で示している。製作された不織布セパレータは、目付
重量を６０ｇ／ｍ２とし、厚みを０．１５ｍｍとするも
のである。
【００２４】 セパレータｂ……表面部の複合分割繊
維の分割度合いを、内部の複合分割繊維よりも大きくし
たセパレータ（本発明の実施例Ｂのアルカリ蓄電池に使
用） セパレータａと同じ繊維を使用し、繊維を集合して乾式
法で不織布とする。この不織布の上面及び下面の全面
に、圧力を約８０ｋｇ／ｃｍ２とする高圧水流を３回噴
射して、表面部の複合分割繊維をより多数本数に分割
し、セパレータ表面部の複合分割繊維の分割度合いを内
部の複合分割繊維の分割度合いよりも大きくした不織布
セパレータとする。高圧水流は、複合分割繊維を絡合処
理するのと同じようにノズルを走査して不織布全面に噴
射する。高圧水流の噴射回数は、２〜５回とすることも
できる。このようにして製作された不織布セパレータ
は、目付重量を６０ｇ／ｍ２とし、厚みを０．１５ｍｍ
とするものである。圧力を８０ｋｇ／ｃｍ２とする極め
て高い高圧水流絡を不織布に噴射すると、複合分割繊維
は絡合されるよりも効果的に分割されて、細繊維に分離
される。
維の分割度合いを、内部の複合分割繊維よりも大きくし
たセパレータ（本発明の実施例Ｂのアルカリ蓄電池に使
用） セパレータａと同じ繊維を使用し、繊維を集合して乾式
法で不織布とする。この不織布の上面及び下面の全面
に、圧力を約８０ｋｇ／ｃｍ２とする高圧水流を３回噴
射して、表面部の複合分割繊維をより多数本数に分割
し、セパレータ表面部の複合分割繊維の分割度合いを内
部の複合分割繊維の分割度合いよりも大きくした不織布
セパレータとする。高圧水流は、複合分割繊維を絡合処
理するのと同じようにノズルを走査して不織布全面に噴
射する。高圧水流の噴射回数は、２〜５回とすることも
できる。このようにして製作された不織布セパレータ
は、目付重量を６０ｇ／ｍ２とし、厚みを０．１５ｍｍ
とするものである。圧力を８０ｋｇ／ｃｍ２とする極め
て高い高圧水流絡を不織布に噴射すると、複合分割繊維
は絡合されるよりも効果的に分割されて、細繊維に分離
される。
【００２５】 セパレータｃ……表面部の複合分割繊
維の絡合度合いを内部の複合分割繊維よりも大きくする
と共に、表面部分の複合分割繊維の分割度合いを内部の
複合分割繊維の分割度合いよりも大きくしたセパレータ
（本発明の実施例Ｃのアルカリ蓄電池に使用） の方法で製造したセパレータａの上面と下面の全面
に、さらに圧力を８０ｋｇ／ｃｍ２ とする高圧水流を
３回噴射する。噴射回数は２〜５回とすることもでき
る。不織布表面に噴射される高圧水流は、不織布表面部
分の複合分割繊維をさらに小さく分割し、内部の複合分
割繊維よりも分割度合いを大きくする。このように分割
処理した不織布の断面構造を図４の電子顕微鏡写真で示
している。図４に示す不織布セパレータは、表面部の複
合分割繊維が、内部の複合分割繊維よりも絡合度合いと
分割度合いが大きくなっている。この不織布セパレータ
は、目付重量を６０ｇ／ｍ２、厚みを０．１５ｍｍとす
るものである。
維の絡合度合いを内部の複合分割繊維よりも大きくする
と共に、表面部分の複合分割繊維の分割度合いを内部の
複合分割繊維の分割度合いよりも大きくしたセパレータ
（本発明の実施例Ｃのアルカリ蓄電池に使用） の方法で製造したセパレータａの上面と下面の全面
に、さらに圧力を８０ｋｇ／ｃｍ２ とする高圧水流を
３回噴射する。噴射回数は２〜５回とすることもでき
る。不織布表面に噴射される高圧水流は、不織布表面部
分の複合分割繊維をさらに小さく分割し、内部の複合分
割繊維よりも分割度合いを大きくする。このように分割
処理した不織布の断面構造を図４の電子顕微鏡写真で示
している。図４に示す不織布セパレータは、表面部の複
合分割繊維が、内部の複合分割繊維よりも絡合度合いと
分割度合いが大きくなっている。この不織布セパレータ
は、目付重量を６０ｇ／ｍ２、厚みを０．１５ｍｍとす
るものである。
【００２６】 セパレータｄ……不織布の表面部と内
部の複合分割繊維を、絡合処理および、
分割処理しないセパレータ（比較例Ｄのアルカリ
蓄電池に使用） に示すセパレータと同じ繊維である複合分割繊維と接
着繊維とを混合して乾式法で製造された不織布セパレー
タ。この不織布セパレータは、高圧水流で処理しないの
で、図５の電子顕微鏡写真で示すように、複合分割繊維
が絡合処理されず、また、分割処理されていない。
部の複合分割繊維を、絡合処理および、
分割処理しないセパレータ（比較例Ｄのアルカリ
蓄電池に使用） に示すセパレータと同じ繊維である複合分割繊維と接
着繊維とを混合して乾式法で製造された不織布セパレー
タ。この不織布セパレータは、高圧水流で処理しないの
で、図５の電子顕微鏡写真で示すように、複合分割繊維
が絡合処理されず、また、分割処理されていない。
【００２７】 セパレータｅ……表面部と内部の複合
分割繊維の絡合度合い及び分割度合いを均一にしたセパ
レータ（比較例Ｅのアルカリ蓄電池に使用） セパレータｃで得られた不織布セパレータの上面と下面
に、さらに圧力を約８０ｋｇ／ｃｍ２とする高圧水流を
十数回噴射して、複合分割繊維を厚み方向に対して均一
に３次元的に絡み合わせると共に、分割度合いを均一に
してセパレータとする。このセパレータは、目付重量を
６０ｇ／ｍ２、厚みを０．１５ｍｍである。
分割繊維の絡合度合い及び分割度合いを均一にしたセパ
レータ（比較例Ｅのアルカリ蓄電池に使用） セパレータｃで得られた不織布セパレータの上面と下面
に、さらに圧力を約８０ｋｇ／ｃｍ２とする高圧水流を
十数回噴射して、複合分割繊維を厚み方向に対して均一
に３次元的に絡み合わせると共に、分割度合いを均一に
してセパレータとする。このセパレータは、目付重量を
６０ｇ／ｍ２、厚みを０．１５ｍｍである。
【００２８】 セパレータｆ……メルトブロー不織布
の両面に、水流絡合処理をした不織布を接着した三層構
造の不織布セパレータ（比較例Ｆのアルカリ蓄電池に使
用） このセパレータは、メルトブロー不織布と水流絡合処理
した不織布を同じ厚さとし、接着材を使用して接着し
て、目付重量を６０ｇ／ｍ２、全体の厚みを０．１５ｍ
ｍとするものである。メルトブロー不織布は平均繊維径
が約３〜９μｍの繊維を集合して不織布としたもので、
水流絡合処理した不織布は、平均繊維径が約２０μｍの
複合分割繊維を使用して乾式法で不織布とし、上面と下
面から８０ｋｇ／ｃｍ２の高圧水流を噴射して全体複合
分割繊維を均一に絡合、分割処理したものである。水流
絡合処理した不織布は、１００重量部の複合分割繊維
に、１０重量部の接着繊維を混合した。
の両面に、水流絡合処理をした不織布を接着した三層構
造の不織布セパレータ（比較例Ｆのアルカリ蓄電池に使
用） このセパレータは、メルトブロー不織布と水流絡合処理
した不織布を同じ厚さとし、接着材を使用して接着し
て、目付重量を６０ｇ／ｍ２、全体の厚みを０．１５ｍ
ｍとするものである。メルトブロー不織布は平均繊維径
が約３〜９μｍの繊維を集合して不織布としたもので、
水流絡合処理した不織布は、平均繊維径が約２０μｍの
複合分割繊維を使用して乾式法で不織布とし、上面と下
面から８０ｋｇ／ｃｍ２の高圧水流を噴射して全体複合
分割繊維を均一に絡合、分割処理したものである。水流
絡合処理した不織布は、１００重量部の複合分割繊維
に、１０重量部の接着繊維を混合した。
【００２９】このように作製したセパレータａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅ、ｆを使用して下記のようにして、本発明の
実施例のアルカリ蓄電池Ａ、Ｂ、Ｃと、比較例のアルカ
リ蓄電池Ｄ、Ｅ、Ｆを製作した。アルカリ蓄電池Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、順番にセパレータａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅ、ｆを使用した電池である。
ｃ、ｄ、ｅ、ｆを使用して下記のようにして、本発明の
実施例のアルカリ蓄電池Ａ、Ｂ、Ｃと、比較例のアルカ
リ蓄電池Ｄ、Ｅ、Ｆを製作した。アルカリ蓄電池Ａ、
Ｂ、Ｃ、Ｄ、Ｅ、Ｆは、順番にセパレータａ、ｂ、ｃ、
ｄ、ｅ、ｆを使用した電池である。
【００３０】アルカリ蓄電池の正極には、焼結式ニッケ
ル極を使用し、負極には水素吸蔵電極を使用した。正極
と負極の間に前記の方法で製作したセパレータａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅ、ｆを使用し、正極と負極との間にセパレー
タを介在したものを巻回することによって、渦巻電極体
とした。この渦巻電極体を、負極端子兼用の電池缶に挿
入し、３０重量％の水酸化カリウム水溶液をアルカリ電
解液として注液したのち、正極端子を兼用する安全弁機
構を具備した封口体を、絶縁体としてのガスケットを介
して封口し、電池容量１Ａｈの本発明のアルカリ蓄電池
Ａ、Ｂ、Ｃ、と比較電池Ｄ、Ｅ、Ｆを得た。
ル極を使用し、負極には水素吸蔵電極を使用した。正極
と負極の間に前記の方法で製作したセパレータａ、ｂ、
ｃ、ｄ、ｅ、ｆを使用し、正極と負極との間にセパレー
タを介在したものを巻回することによって、渦巻電極体
とした。この渦巻電極体を、負極端子兼用の電池缶に挿
入し、３０重量％の水酸化カリウム水溶液をアルカリ電
解液として注液したのち、正極端子を兼用する安全弁機
構を具備した封口体を、絶縁体としてのガスケットを介
して封口し、電池容量１Ａｈの本発明のアルカリ蓄電池
Ａ、Ｂ、Ｃ、と比較電池Ｄ、Ｅ、Ｆを得た。
【００３１】この際アルカリ電解液の注液量は、セパレ
ータに保持される電解液の重量Ｘとセパレータ材の重量
Ｙの間に、Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．４の関係が成り立つよ
うに設定した。
ータに保持される電解液の重量Ｘとセパレータ材の重量
Ｙの間に、Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．４の関係が成り立つよ
うに設定した。
【００３２】セパレータが保持するアルカリ電解液量に
よって、電池性能がいかに変化するかを測定するため
に、下記のようにしてアルカリ蓄電池Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊを
試作した。これ等のアルカリ蓄電池は、不織布セパレー
タに、で製作したセパレータａを使用し、電解液の注
液量を変更する以外、アルカリ蓄電池Ａと同様にして、
本発明電池Ｇ、Ｈと、比較電池Ｉ、Ｊを試作した。アル
カリ蓄電池Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊは、アルカリ電解液の注液量
を下記のように設定した。 実施例Ｇのアルカリ蓄電池……Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．３
０ 実施例Ｈのアルカリ蓄電池……Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．５
０ 比較例Ｉのアルカリ蓄電池……Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．２
０ 比較例Ｊのアルカリ蓄電池……Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．６
０
よって、電池性能がいかに変化するかを測定するため
に、下記のようにしてアルカリ蓄電池Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊを
試作した。これ等のアルカリ蓄電池は、不織布セパレー
タに、で製作したセパレータａを使用し、電解液の注
液量を変更する以外、アルカリ蓄電池Ａと同様にして、
本発明電池Ｇ、Ｈと、比較電池Ｉ、Ｊを試作した。アル
カリ蓄電池Ｇ、Ｈ、Ｉ、Ｊは、アルカリ電解液の注液量
を下記のように設定した。 実施例Ｇのアルカリ蓄電池……Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．３
０ 実施例Ｈのアルカリ蓄電池……Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．５
０ 比較例Ｉのアルカリ蓄電池……Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．２
０ 比較例Ｊのアルカリ蓄電池……Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）＝０．６
０
【００３３】以上のようにして試作したアルカリ蓄電池
は、下記の方法で特性を測定した。 実験１……セパレータ強度の測定 本発明電池及び比較電池に使用したセパレータの引裂強
度の評価を行った。引裂強度は下記のようにして測定し
た。５×１０ｃｍの試験片に、短辺の中央に辺と直角に
５ｃｍの切れ目を入れ、幅５ｃｍ以上のクランプを有す
る引張試験機を用い、試験片のつかみ間隔を５ｃｍとし
て各舌片をつかみとり直角にはさむ。引張速度は１分間
当たり３０ｃｍとし、引き裂く時に最大荷重（ｇ）を有
効数字３けたまで求め、その平均値で表１に示す。
は、下記の方法で特性を測定した。 実験１……セパレータ強度の測定 本発明電池及び比較電池に使用したセパレータの引裂強
度の評価を行った。引裂強度は下記のようにして測定し
た。５×１０ｃｍの試験片に、短辺の中央に辺と直角に
５ｃｍの切れ目を入れ、幅５ｃｍ以上のクランプを有す
る引張試験機を用い、試験片のつかみ間隔を５ｃｍとし
て各舌片をつかみとり直角にはさむ。引張速度は１分間
当たり３０ｃｍとし、引き裂く時に最大荷重（ｇ）を有
効数字３けたまで求め、その平均値で表１に示す。
【００３４】 実験２……内部短絡発生率の測定
電池組立時に正負極板をセパレータを介して巻き取る際
に、発生したショート数を比べ、比較電池Ｄを１とし
て、相対値で示した。
に、発生したショート数を比べ、比較電池Ｄを１とし
て、相対値で示した。
【００３５】 実験３……内圧の測定
電池組立て後、下記条件１で充放電を５回行った。さら
に、電池缶の底に穴を開け、圧力センサを取り付けた
後、下記条件２で充電を行い、充電電圧がピークに達し
た後、さらに１０ｍＶ低下した時点の内部圧力を測定し
た。 条件１ 充電：１００ｍＡ×１６時間 休止：１時間 放電：２００ｍＡ（放電電圧が、１．０Ｖに達するまで
放電） 休止：１時間 繰り返し回数：５回
に、電池缶の底に穴を開け、圧力センサを取り付けた
後、下記条件２で充電を行い、充電電圧がピークに達し
た後、さらに１０ｍＶ低下した時点の内部圧力を測定し
た。 条件１ 充電：１００ｍＡ×１６時間 休止：１時間 放電：２００ｍＡ（放電電圧が、１．０Ｖに達するまで
放電） 休止：１時間 繰り返し回数：５回
【００３６】条件２ 充電：１０００ｍＡ（充電電圧が
ピークに達した後、さらに１０ｍＶ低下するまで：−△
Ｖ＝１０ｍＶ）
ピークに達した後、さらに１０ｍＶ低下するまで：−△
Ｖ＝１０ｍＶ）
【００３７】 実験４……サイクル寿命の測定
電池組立後、実験３の条件１と同一の条件充放電を５回
行った後、下記条件３の条件で充放電を繰り返し行い、
電池容量が初期容量の６０％に達した時点のサイクル数
をサイクル寿命とした。 条件３ 充電：１０００ｍＡ（−△Ｖ＝１０ｍＶ） 休止：１時間 放電：１０００ｍＡ（放電電圧が、１．０Ｖに達するま
で放電） 休止：１時間
行った後、下記条件３の条件で充放電を繰り返し行い、
電池容量が初期容量の６０％に達した時点のサイクル数
をサイクル寿命とした。 条件３ 充電：１０００ｍＡ（−△Ｖ＝１０ｍＶ） 休止：１時間 放電：１０００ｍＡ（放電電圧が、１．０Ｖに達するま
で放電） 休止：１時間
【００３８】以上のように、本発明電池と比較電池の特
性を測定した結果、本発明品は下記の極めて優れた特長
を示した。 実験１のセパレータの強度測定結果 不織布の表面部と内部の複合分割繊維を絡合処理および
分割処理しないセパレータｄに比較して、表面部の複合
分割繊維の絡合度合いあるいは分割度合いを内部の複合
分割繊維よりも大きくしセパレータａ、ｂ、ｃ、及び不
織布全体の複合分割繊維を均一に絡合又は分割処理した
セパレータｅの強度が大幅に向上した。繊維を絡合させ
ることでセパレータの機械的強度が向上したこと、また
繊維を分割すること、及びさらにその繊維の絡合の度合
いを増加させることで繊維間の接着点が増加し、機械的
強度をさらに向上させたものと考えられる。
性を測定した結果、本発明品は下記の極めて優れた特長
を示した。 実験１のセパレータの強度測定結果 不織布の表面部と内部の複合分割繊維を絡合処理および
分割処理しないセパレータｄに比較して、表面部の複合
分割繊維の絡合度合いあるいは分割度合いを内部の複合
分割繊維よりも大きくしセパレータａ、ｂ、ｃ、及び不
織布全体の複合分割繊維を均一に絡合又は分割処理した
セパレータｅの強度が大幅に向上した。繊維を絡合させ
ることでセパレータの機械的強度が向上したこと、また
繊維を分割すること、及びさらにその繊維の絡合の度合
いを増加させることで繊維間の接着点が増加し、機械的
強度をさらに向上させたものと考えられる。
【００３９】 実験２の内部短絡発生率の測定結果
実験１で得られたセパレータ強度に対応して、強靭なセ
パレータを使用したアルカリ蓄電池は、内部短絡の発生
率が大幅に低下することが分かる。すなわち、セパレー
タｄを内蔵する比較電池Ｄに比べて、セパレータａ、
ｂ、ｃを内蔵する本発明電池Ａ、Ｂ、Ｃは内部短絡の発
生率が非常に小さいことが分かる。比較電池Ｅも内部短
絡の発生率が少ないが、この電池はセパレータの通気性
が悪いために、内圧が異常に上昇する欠点を解消できな
い。
パレータを使用したアルカリ蓄電池は、内部短絡の発生
率が大幅に低下することが分かる。すなわち、セパレー
タｄを内蔵する比較電池Ｄに比べて、セパレータａ、
ｂ、ｃを内蔵する本発明電池Ａ、Ｂ、Ｃは内部短絡の発
生率が非常に小さいことが分かる。比較電池Ｅも内部短
絡の発生率が少ないが、この電池はセパレータの通気性
が悪いために、内圧が異常に上昇する欠点を解消できな
い。
【００４０】 実験３の電池の内圧測定結果
比較電池Ｅ、Ｆ及びＪの内圧が、本発明電池Ａ、Ｂ、Ｃ
と比較して非常に大きくなっていることが分かる。比較
電池Ｊは、本発明電池Ａと同じセパレータａを内蔵する
アルカリ蓄電池であるが、セパレータが保持する電解液
量が大きくなってセパレータの通気度が大幅に低下し、
正極で発生するガスが速やかに負極に吸収されずに内圧
が異常に高くなる。比較電池Ｅは、セパレータｅの複合
分割繊維の分割度合いが大きく、さらに内部まで均一に
絡合されていることから、セパレータｅに保持された電
解液が、セパレータの空間を均一に閉塞してしまい、セ
パレータの通気度を低下させて、内部圧力を上昇させ
る。また、比較電池Ｆは積層構造のセパレータを内蔵す
るので空隙が少なく、通気度が低くなって内圧が上昇す
る。これ等の電池に比べて、比較電池Ｉの内圧は、本発
明電池Ａ、Ｂ、Ｃよりも小さくなっている。比較電池Ｉ
は、セパレータａの電解液保持量が０．２０と小さく、
セパレータの通気度が非常に高くなっており、酸素ガス
の吸収が本発明の電池よりも速やかに行われる。ただ、
比較電池Ｉは電解液量が少ないために、サイクル寿命が
短くなる欠点がある。
と比較して非常に大きくなっていることが分かる。比較
電池Ｊは、本発明電池Ａと同じセパレータａを内蔵する
アルカリ蓄電池であるが、セパレータが保持する電解液
量が大きくなってセパレータの通気度が大幅に低下し、
正極で発生するガスが速やかに負極に吸収されずに内圧
が異常に高くなる。比較電池Ｅは、セパレータｅの複合
分割繊維の分割度合いが大きく、さらに内部まで均一に
絡合されていることから、セパレータｅに保持された電
解液が、セパレータの空間を均一に閉塞してしまい、セ
パレータの通気度を低下させて、内部圧力を上昇させ
る。また、比較電池Ｆは積層構造のセパレータを内蔵す
るので空隙が少なく、通気度が低くなって内圧が上昇す
る。これ等の電池に比べて、比較電池Ｉの内圧は、本発
明電池Ａ、Ｂ、Ｃよりも小さくなっている。比較電池Ｉ
は、セパレータａの電解液保持量が０．２０と小さく、
セパレータの通気度が非常に高くなっており、酸素ガス
の吸収が本発明の電池よりも速やかに行われる。ただ、
比較電池Ｉは電解液量が少ないために、サイクル寿命が
短くなる欠点がある。
【００４１】 実験４のサイクル寿命測定結果
本発明の電池Ａ、Ｂ、Ｃ、Ｇ及びＨのサイクル寿命が、
比較電池Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｉ及びＪよりも優れていることが
分かる。比較電池Ｄは、内部短絡発生率が大きく、充放
電の繰り返しによってさらに内部短絡が発生し、早期に
容量低下が生じたものと考えられる。比較電池Ｅは、内
部短絡の発生率が最も小さかったが、内部圧力の測定で
示したように、本発明電池と比較して、内部圧力の上昇
が大きく、サイクル初期から徐々に重量減少が生じてお
り、早期に電池容量の低下が生じたものと考えられる。
比較電池Ｊについても内部圧力の上昇が大きいことか
ら、比較電池Ｅと同様に、早期に寿命低下が生じたもの
と考えられる。比較電池Ｉは、内部圧力の上昇は小さい
ものの、セパレータに保持されている電解液量が０．２
０と小さく、サイクルに伴う電解液の枯渇によって内部
抵抗が上昇し、早期に電池容量が低下したものと考えら
れる。
比較電池Ｄ、Ｅ、Ｆ、Ｉ及びＪよりも優れていることが
分かる。比較電池Ｄは、内部短絡発生率が大きく、充放
電の繰り返しによってさらに内部短絡が発生し、早期に
容量低下が生じたものと考えられる。比較電池Ｅは、内
部短絡の発生率が最も小さかったが、内部圧力の測定で
示したように、本発明電池と比較して、内部圧力の上昇
が大きく、サイクル初期から徐々に重量減少が生じてお
り、早期に電池容量の低下が生じたものと考えられる。
比較電池Ｊについても内部圧力の上昇が大きいことか
ら、比較電池Ｅと同様に、早期に寿命低下が生じたもの
と考えられる。比較電池Ｉは、内部圧力の上昇は小さい
ものの、セパレータに保持されている電解液量が０．２
０と小さく、サイクルに伴う電解液の枯渇によって内部
抵抗が上昇し、早期に電池容量が低下したものと考えら
れる。
【００４２】
【表１】
【００４３】以上のアルカリ蓄電池は、不織布セパレー
タの複合分割繊維としてポリプロピレン／ポリエチレン
を使用したが、複合分割繊維には、６−ナイロン／６，
６−ナイロン、６−ナイロン／ポリプロピレン、６−ナ
イロン／ポリエチレン、ポリエチレン／ポリエチレンテ
レフタレート、ポリプロピレン／エチレンビニルアルコ
ールの共重合体なども使用可能である。
タの複合分割繊維としてポリプロピレン／ポリエチレン
を使用したが、複合分割繊維には、６−ナイロン／６，
６−ナイロン、６−ナイロン／ポリプロピレン、６−ナ
イロン／ポリエチレン、ポリエチレン／ポリエチレンテ
レフタレート、ポリプロピレン／エチレンビニルアルコ
ールの共重合体なども使用可能である。
【００４４】また、本発明では特にセパレータの親水化
処理について言及しなかったが、界面活性剤をセパレー
タの表面にコーティングすること、またフッ素を主反応
ガスとし酸素及び亜硫酸ガスを副反応とした混合ガスに
接触させることで、親水性を付与させるとより効果的で
あることは言うまでもないことである。
処理について言及しなかったが、界面活性剤をセパレー
タの表面にコーティングすること、またフッ素を主反応
ガスとし酸素及び亜硫酸ガスを副反応とした混合ガスに
接触させることで、親水性を付与させるとより効果的で
あることは言うまでもないことである。
【００４５】さらに、不織布セパレータ表面部分の繊維
を、絡合または分割する方法として今回は、高圧水流を
噴射する高圧水流処理を行ったが、本発明の不織布セパ
レータの表面部分を絡合処理又は分割処理する方法を前
記の方法に特定しない。たとえば不織布セパレータは、
鈎状の針で不織布表面部分の繊維を引っかけて絡合処理
するニードルパンチ法も採用できる。さらに、不織布セ
パレータの表面部分の複合分割繊維を分割処理する方法
として、超音波を照射する水中に不織布を浸漬して、不
織布の表面に超音波を照射する方法も採用できる。
を、絡合または分割する方法として今回は、高圧水流を
噴射する高圧水流処理を行ったが、本発明の不織布セパ
レータの表面部分を絡合処理又は分割処理する方法を前
記の方法に特定しない。たとえば不織布セパレータは、
鈎状の針で不織布表面部分の繊維を引っかけて絡合処理
するニードルパンチ法も採用できる。さらに、不織布セ
パレータの表面部分の複合分割繊維を分割処理する方法
として、超音波を照射する水中に不織布を浸漬して、不
織布の表面に超音波を照射する方法も採用できる。
【００４６】さらに、本発明のアルカリ蓄電池は、使用
するセパレータの製造工程を特定するものでもない。不
織布セパレータは、繊維を立体的に集合して繊維の交点
を熱溶着した後に、絡合処理又は分割処理することもで
きるが、不織布繊維の交点を熱溶着する前に、不織布繊
維を絡合処理又は分割処理し、絡合処理又は分割処理を
完了させた後に、繊維の交点を熱溶着して不織布セパレ
ータを製造することもできる。
するセパレータの製造工程を特定するものでもない。不
織布セパレータは、繊維を立体的に集合して繊維の交点
を熱溶着した後に、絡合処理又は分割処理することもで
きるが、不織布繊維の交点を熱溶着する前に、不織布繊
維を絡合処理又は分割処理し、絡合処理又は分割処理を
完了させた後に、繊維の交点を熱溶着して不織布セパレ
ータを製造することもできる。
【００４７】さらにまた、不織布セパレータを絡合処理
し、又は分割処理する度合いは、セパレータの目付、厚
み、繊維種などによって影響を受け、水流の圧力、水流
を噴射するオリフィスの間隔、オリフィスから被絡合処
理物までの距離、及び被絡合物の速度などによってコン
トロールできる。
し、又は分割処理する度合いは、セパレータの目付、厚
み、繊維種などによって影響を受け、水流の圧力、水流
を噴射するオリフィスの間隔、オリフィスから被絡合処
理物までの距離、及び被絡合物の速度などによってコン
トロールできる。
【００４８】
【発明の効果】本発明のアルカリ蓄電池は、不織布セパ
レータの表面部分の複合分割繊維の絡合度合いと分割度
合いのいずれかまたは両方を不織布内部の複合分割繊維
よりも大きくするという極めて簡単な構成で、アルカリ
蓄電池にとって極めて大切な、高容量と長寿命の両方の
特性に優れた効果を実現する。それは、本発明のアルカ
リ蓄電池に使用するセパレータが、表面部分の複合分割
繊維の絡合度合いと分割度合いを内部より高くしている
ので多数に分割され、あるいは、細繊維が互いに絡まり
あって結合され、不織布としての強度が相当に増強され
るからである。とくに、電極に直接に接触するセパレー
タの表面強度を増強できるので、電極がセパレータの内
部に突出して内部短絡するのを有効に防止できる特長が
ある。
レータの表面部分の複合分割繊維の絡合度合いと分割度
合いのいずれかまたは両方を不織布内部の複合分割繊維
よりも大きくするという極めて簡単な構成で、アルカリ
蓄電池にとって極めて大切な、高容量と長寿命の両方の
特性に優れた効果を実現する。それは、本発明のアルカ
リ蓄電池に使用するセパレータが、表面部分の複合分割
繊維の絡合度合いと分割度合いを内部より高くしている
ので多数に分割され、あるいは、細繊維が互いに絡まり
あって結合され、不織布としての強度が相当に増強され
るからである。とくに、電極に直接に接触するセパレー
タの表面強度を増強できるので、電極がセパレータの内
部に突出して内部短絡するのを有効に防止できる特長が
ある。
【００４９】さらにまた、本発明のアルカリ蓄電池は、
不織布セパレータ内部の複合分割繊維の絡合度合い又は
分割度合いを、表面部分の複合分割繊維よりも小さくし
ているので、不織布セパレータが通気性に優れ、電池内
部で発生するガスがセパレータを効率よく通過し、電池
の内圧上昇を低くできる特長も実現する。
不織布セパレータ内部の複合分割繊維の絡合度合い又は
分割度合いを、表面部分の複合分割繊維よりも小さくし
ているので、不織布セパレータが通気性に優れ、電池内
部で発生するガスがセパレータを効率よく通過し、電池
の内圧上昇を低くできる特長も実現する。
【図１】本発明の不織布セパレータに使用する複合分割
繊維の斜視図
繊維の斜視図
【図２】本発明の不織布セパレータに複合分割繊維に混
合して使用する芯鞘構造を持つ接着繊維の一例を示す斜
視図
合して使用する芯鞘構造を持つ接着繊維の一例を示す斜
視図
【図３】本発明のアルカリ蓄電池に使用する不織布セパ
レータであって、表面部の複合分割繊維の絡合度合いを
内部の複合分割繊維よりも大きくしている断面構造を示
す電子顕微鏡写真
レータであって、表面部の複合分割繊維の絡合度合いを
内部の複合分割繊維よりも大きくしている断面構造を示
す電子顕微鏡写真
【図４】本発明のアルカリ蓄電池に使用する不織布セパ
レータであって、表面部の複合分割繊維の絡合度合いと
分割度合いを内部の複合分割繊維よりも大きくしている
断面構造を示す電子顕微鏡写真
レータであって、表面部の複合分割繊維の絡合度合いと
分割度合いを内部の複合分割繊維よりも大きくしている
断面構造を示す電子顕微鏡写真
【図５】アルカリ蓄電池に使用される不織布セパレータ
であって、表面部の複合分割繊維を絡合処理又は分割処
理しない状態を断面構造を示す電子顕微鏡写真
であって、表面部の複合分割繊維を絡合処理又は分割処
理しない状態を断面構造を示す電子顕微鏡写真
１…複合分割繊維
２…接着繊維
フロントページの続き
(56)参考文献 特開 平１−157055（ＪＰ，Ａ)
特開 平５−182654（ＪＰ，Ａ)
特開 平１−132820（ＪＰ，Ａ)
特開 平３−257755（ＪＰ，Ａ)
(58)調査した分野(Int.Cl.7，ＤＢ名)
H01M 2/14 - 2/18
H01M 10/00 - 10/34
Claims (4)
- 【請求項１】 正極と、負極と、セパレータとこれら正
負極及びセパレータに保持されるアルカリ電解液とを備
え、前記セパレータが、複合分割繊維を立体的に集合し
て交点で結合してなる合成樹脂製繊維の不織布で構成さ
れてなるアルカリ蓄電池において、 セパレータが複合分割繊維の不織布の単層構造で、単層
の不織布は、水流絡合処理により両表面部の複合分割繊
維の絡合度合いを、内部の複合分割繊維の絡合度合いよ
りも大きくして、内部と表面部分とで、複合分割繊維の
絡合度合いを不均一にして、立体的に集合されてなるこ
とを特徴とするアルカリ蓄電池。 - 【請求項２】 正極と、負極と、セパレータとこれら正
負極及びセパレータに保持されるアルカリ電解液とを備
え、前記セパレータが、複合分割繊維を立体的に集合し
て交点で結合してなる合成樹脂製繊維の不織布で構成さ
れてなるアルカリ蓄電池において、 セパレータが複合分割繊維の不織布の単層構造で、水流
絡合処理により単層の不織布製セパレータを構成する複
合分割繊維の分割度合いは、セパレータの内部よりも両
表面部を大きくして、内部と表面部分とで、複合分割繊
維の分割度合いを不均一にしてなることを特徴とするア
ルカリ蓄電池。 - 【請求項３】 セパレータは、アルカリ電解液を保持
し、セパレータに保持されるアルカリ電解液の重量Ｘ
と、セパレータの重量Ｙとの間に、 ０．３≦Ｘ／（Ｘ＋Ｙ）≦０．５ の関係が成立することを特徴とする請求項１または請求
項２に記載のアルカリ蓄電池。 - 【請求項４】 正極と、負極と、セパレータとこれら正
負極及びセパレータに保持されるアルカリ電解液とを備
え、前記セパレータが、複合分割繊維を立体的に集合し
て交点で結合してなる合成樹脂製繊維の不織布で構成さ
れてなるアルカリ蓄電池において、 セパレータが複合分割繊維の不織布の単層構造で、単層
の不織布は、水流絡合処理により両表面部の複合分割繊
維の絡合度合いを、内部の複合分割繊維の絡合度合いよ
りも大きくして、内部と表面部分とで、複合分割繊維の
絡合度合いを不 均一にして、立体的に集合されてなり、 さらに、水流絡合処理により単層の不織布製セパレータ
を構成する複合分割繊維の分割度合いは、セパレータの
内部よりも両表面部を大きくして、内部と表面部分と
で、複合分割繊維の分割度合いを不均一にしてなること
を特徴とするアルカリ蓄電池。
Priority Applications (2)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24418694A JP3499930B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | アルカリ蓄電池 |
| US08/529,642 US5609976A (en) | 1994-10-07 | 1995-09-18 | Alkaline storage battery |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP24418694A JP3499930B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH08111232A JPH08111232A (ja) | 1996-04-30 |
| JP3499930B2 true JP3499930B2 (ja) | 2004-02-23 |
Family
ID=17115056
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP24418694A Expired - Lifetime JP3499930B2 (ja) | 1994-10-07 | 1994-10-07 | アルカリ蓄電池 |
Country Status (2)
| Country | Link |
|---|---|
| US (1) | US5609976A (ja) |
| JP (1) | JP3499930B2 (ja) |
Families Citing this family (15)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
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| JP3332139B2 (ja) * | 1996-09-26 | 2002-10-07 | 松下電器産業株式会社 | 密閉形アルカリ蓄電池 |
| 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 |
| KR100499217B1 (ko) | 1997-04-17 | 2005-09-09 | 니혼바이린 가부시기가이샤 | 알칼리전지용세퍼레이터및그의제조방법 |
| US6291105B1 (en) | 1997-08-19 | 2001-09-18 | Daiwabo Co., Ltd. | Battery separator and method for manufacturing the same and battery |
| US7094497B2 (en) * | 2000-03-07 | 2006-08-22 | Teijin Limited | Separator for lithium ion secondary battery |
| AU779797B2 (en) * | 2000-03-07 | 2005-02-10 | Teijin Limited | Lithium ion secondary cell, separator, cell pack, and charging method |
| JP2001313066A (ja) | 2000-04-27 | 2001-11-09 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | アルカリ蓄電池 |
| JP4091294B2 (ja) * | 2001-11-20 | 2008-05-28 | 松下電器産業株式会社 | アルカリ蓄電池 |
| JP4639620B2 (ja) * | 2004-03-29 | 2011-02-23 | トヨタ自動車株式会社 | アルカリ蓄電池 |
| DE102005005852A1 (de) * | 2005-02-08 | 2006-08-10 | Carl Freudenberg Kg | Vliesstoff, Faser und elektrochemische Zelle |
| KR100820162B1 (ko) * | 2006-08-07 | 2008-04-10 | 한국과학기술연구원 | 내열성 초극세 섬유상 분리막 및 그 제조 방법과, 이를 이용한 이차전지 |
| KR100845239B1 (ko) * | 2006-08-07 | 2008-07-10 | 한국과학기술연구원 | 내열성 초극세 섬유층을 지닌 분리막 및 이를 이용한이차전지 |
| WO2015038643A1 (en) * | 2013-09-10 | 2015-03-19 | Encell Technology, Inc. | Gas channeling separator inlays for alkaline batteries |
Family Cites Families (8)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US3929509A (en) * | 1972-04-18 | 1975-12-30 | Celanese Corp | Hydrophilic microporous film |
| JP2764335B2 (ja) * | 1990-03-07 | 1998-06-11 | 大和紡績株式会社 | アルカリ電池用セパレータ |
| JPH0750613B2 (ja) * | 1991-04-01 | 1995-05-31 | 工業技術院長 | 三次元組織構造を有する電池用素材 |
| JP3217102B2 (ja) * | 1991-12-26 | 2001-10-09 | 日本バイリーン株式会社 | 電池用セパレータ |
| DE69304587T2 (de) * | 1992-03-30 | 1997-01-23 | Nitto Denko Corp | Poröser Film, Verfahren zu seiner Herstellung und Anwendung |
| DE4233412C1 (de) * | 1992-10-05 | 1994-02-17 | Freudenberg Carl Fa | Hydrophiliertes Separatorenmaterial aus Faservliesstoff für elektrochemische Energiespeicher und Verfahren zu seiner Herstellung |
| US5362582A (en) * | 1993-04-01 | 1994-11-08 | W.R. Grace & Co.-Conn. | Battery separator |
| JP2960284B2 (ja) * | 1993-06-01 | 1999-10-06 | 大和紡績株式会社 | 電池セパレータおよびその製造方法 |
-
1994
- 1994-10-07 JP JP24418694A patent/JP3499930B2/ja not_active Expired - Lifetime
-
1995
- 1995-09-18 US US08/529,642 patent/US5609976A/en not_active Expired - Lifetime
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| US5609976A (en) | 1997-03-11 |
| JPH08111232A (ja) | 1996-04-30 |
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