JPH03230473A - 電池用セパレータ及びその製造方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 （産業上の利用分野） 本発明は、電池の陰・陽極間に電解液を保持した状態で
介装される電池用セパレータ及びその製造方法に関する
。詳細には、電解液の保持量を一定にイ呆つことができ
るようにした電池用セパレータ及びその製造方法に間す
る。

（従来の技術） 従来、例えばニッケル・カドミウム電池、ニッケル・亜
鉛電池、ニッケル・水素電池等の密閉型のアルカリ蓄電
池、或は電極間に電解液を保持させる構造とした電池に
使用される電池用セパレータとしては、不織布を素材と
したものが汎用されている。この種の電池は、陰・陽極
間に電解液を保持した電池用セパレータを介装し、これ
ら陰・陽極及び電池用セパレータを所定数巻回すること
により製造されている。従って、電池用セパレータには
、電池製造時に加わる引張力や巻回圧に抗する強度が必
要となる。ところが、不織布製の電池用セパレータにあ
っては、繊維自体の引張強度や反発弾性が乏しく、電池
製造時に引張力や巻回圧が負荷されると、きわめて変形
しやすく、一定の厚みを維持することはできなかった。

又、使用する繊維によっては電解液に用いるアルカリに
よる劣化や電気化学的酸化に、よる劣化を受けて繊維自
体の反発弾性が低下することがあり、とくに蓄電池では
充放電に伴う電極の膨張収縮によりセパレータに圧力が
加わるため、セパレータにいわゆるへたりが生じて、電
解液の保持量を一定に保つことができなくなり、電池機
能に障害が生じることがあった。

電池製造時に加わる引張力や巻回圧に対抗し得る耐圧縮
性を確保した電池用セパレータとしては、実開昭６０−
１９２３６９号公報に記載されたものがある。

この電池用セパレータ（ｌ）は、第６図に示すように、
ポリエチレン、ポリプロピレン等の耐熱、耐薬品性を有
する合成樹脂を、ネット状、多孔体、波板状に成型して
芯材（２）となし、この芯材（２）の表裏にガラス繊維
等の合成樹脂細繊維体（３）（不織布に相当）を設けた
ものである。

そして、この実開昭６０−１９２３６９号公報に記載の
電池用セパレータ（ｌ）に依れば、電池製造時に引張力
や巻回圧が加わったとしても、同電池用セパレータ（ｌ
）を構成する芯材（２）が最低厚を確保することができ
る。又、この電池用セパレータ（ｌ）は、高い引張強度
を有する芯材（２）をその構成要素としていることから
、製造時の引張力に対抗し得る強度を有するといった一
定の効果を期待することができる。

しかしながら、実開昭６０−１９２３６９号公報に記載
の電池用セパし一タ（ｌ）において、芯材（２）は製造
時の引張力に対抗し得る強度を有しているものの、電解
液を保持すべき合成樹脂細繊維体（３）は、嵩高て引張
性に乏しいものである。このため、合成樹脂ｍ繊維体（
３）は電池製造時に加わる巻回力や引張力に依って容易
に押しつぶされ、その電解液保持量も低下していた。そ
こで、この合成樹脂細繊維体（３）に一定の電解液保持
量を確保させるためには、電池製造時に加わる巻回力や
引張力を調整する、換言すると、一定の電解液保持量を
確保できる程度に緩く巻回する必要があった。この結果
、電池用セパレータ（３）の初期の総厚みは大きくなり
、該電池は大型化していた。又、この電池用セパレータ
（ｌ）において、芯材（２）と合成樹脂＊ｍｍ鉢体３）
とは一定の境界面を有していることから、層間剥離を生
じ易いという虞があった。

（発明が解決しようとする課題） 本発明は、このような事情に鑑みなされたものであり、
その解決しようとする課題は、製造時に加わる引張力、
巻回圧及び使用時におきるへたり等に起因する厚みの変
化、該電池の大型化、及び層間剥離の防止である。

本発明者は、上記課題を解決すべく鋭意研究を重ねた結
果、本発明を完成するに至ったものであり、製造時に加
わる引張力、巻回圧等に因っても一定の厚みを確保する
ことができ、該電池のコンパクト化、及びＮ問剥離の防
止を計ることができる電池用セパレータ及びその製造方
法を提供することを目的とするものである。

（課題を解決するための手段及び作用）上記目的を達成
するため、請求項１記載の発明にあっては、陰・陽極間
に電解液を保持した状態で介装される電池用セパレータ
であって、織物等よりなる基布と、基布の織維格子間に
三次元的に絡合されている絡合短織維とからなることを
特徴とする電池用セパレータとした。

以下、請求項１記載の電池用セパレータを図面に従って
詳細に説明する。

請求項１記載の電池用セパレータ（ｌ１）は、第１図及
び第２図に示すように、基布（ｌ２）と基布（ｌ２）の
織維格子間に絡合されている絡合短織維（ｌ４）とから
なる。

基布（ｌ２）としては、織物や編物或はネット等の繊維
製品であって、電池の製造時に加わる引張力や巻回圧に
対抗し得る強度を備えたものが用いられている。この基
布（ｌ２）を構成する素材には、電解液による劣化を受
けにくい耐薬品性を備えたものであれは使用できるが、
とくにポリエチレン、ポリプロピレン、ポリアミドなと
の合成樹脂からなる繊維を用いたものが適している。又
、基布（ｌ２）は、セパレータが押圧によりつぶれたり
電池の使用によりへたったりするのを防ぐ働きをするの
で、その厚みがセパレータの厚みの変化に大きく影響す
る。このため、セパレータの厚みと基布との厚みとはで
きるだけ近いことが望ましく、セパレータの厚みに占め
る基布の厚みの割合は、６０〜１００％、望ましくは７
０〜１００％である必要がある。

基布の厚みは０．１０〜０．２５ｍｍの範囲にあること
が望ましい。又、絡合短織維（ｌ４）としては、電解液
を容易に保持し得る保水性と、電気化学的酸化によって
反発弾性が低下することが無い電気化学的安定性とを備
える繊維であって、基布（ｌ２）の織維格子間に入り込
むことができるように、０．Ｏ１〜３ｄの繊度と、１＝
１０ｍｍの繊維長とを有するものが好適である。そして
、この絡合短織維（ｌ４）が前記基布（ｌ２）の表面及
び基布（ｌ２）内部の織維格子間に入り込み、前記基布
（ｌ２）を構成する繊維に絡み合い、或は基布（ｌ２）
の織維格子間に於て、絡合短織維（ｌ４）相互が絡み合
うことにより、基布（ｌ２）を構成する繊維と絡合短織
維（ｌ４）とからなる緻密な構造となっている。従って
、請求項１記載の電池用セパレータ（ｌ１〉においては
、基布（ｌ２）の織維格子間に絡合短織維（ｌ４）が三
次元的に絡み合い、一体止された緻密な構造となり、該
電池用セパレータ（ｌ１）に占める基布（ｌ２）の厚さ
の割合はきわめて大きくなっている。このため、該電池
用セパレータ（ｌ１）の製造時に引張力及び巻回圧が加
わっても、基布（ｌ２）の厚さが電池用セパレータ（ｌ
１）の最終厚として確保されることになる。この結果、
電池用セパレータ（ｌ１）の厚さの変化率も小さく抑え
ることができるようになっている。又、この電池用セパ
レータ（ｌ１）にあっては、電解液が、基布（ｌ２）を
構成する繊維及び基布（ｌ２）の織維格子間に含まれ保
持されると共に、基布（ｌ２）の織維格子間に入り込ん
だ絡合短織維（ｌ４）間及び絡合短織維（Ｉ４）にも含
まれ保持される構造となっているが、このセパレータは
電池製造時の引張力や巻回力が加わっても均一な厚みを
維持てきるので、常に一定量の電解液をセパレータ内に
均一に保持することができるようになっている。

次に、請求項３記載の電池用セパレータの製造方法につ
いて説明する。

請求項３記載の発明は、以下のａ）ｂ）の工程を備えた
ことを特徴とするものである。

ａ）：織物等よりなる基布（ｌ２）の少なくとも片面に
、短繊維（ｌ４）よりなる湿式織維ウェブ（ｌ３）を積
層すること、 ｂ）：基布（ｌ２）の織維格子間に湿式織維ウェブ（ｌ
３）を構成する短繊維を三次元的に絡合させることによ
り、基布（ｌ２）と湿式織維ウェブ（ｌ３）とを水流絡
合により一体化すること。

第１図、第２図、第３図及び第４図に従って、工程ａに
ついて説明する。

まず、短繊維（ｌ４）よりなる湿式織維ウェブ（ｌ３）
を形成する。

湿式織維ウェブ（ｌ３）の構成繊維としては、電解液を
容易に含有し得る保水性と、電気化学的酸化によって反
発弾性が低下することが無い電気化学的安定性とを備え
、基布（ｌ２）の織維格子間に入り込むことができるよ
うに、０．Ｏ１〜３ｄの繊度と、１〜１０ｍｍの繊維長
とを有する短繊維（ｌ４）を使用する。

例えば、短繊維（ｌ４）として、電気化学的に安定なポ
リエチレン、ポリプロピレン等の繊維を用いることによ
り、電気化学的酸化によって繊維自体の反発弾性が低下
することが無くなる。反面これらの繊維は保水性が小さ
いため、表面改質により繊維表面に凹凸を形成したり、
親水処理剤によって表面処理を行うことにより、保水性
を高め電解液の含有量を増加せしめることができる。こ
の短縁ＩＩＩ　（ｌ４）よりなる湿式ａｍウエブ（ｌ３
）は、従来より知られる湿式法によってウエブ形成が行
われる。

例えば、前記短繊維（ｌ４）を抄紙機（図示しない）の
砂槽（図示しない）内に投入し、繊維を水中に均一分散
せしめた後に抄き上げ、抄き上げた繊維層を乾燥するこ
とにより作製される。なお、この後の基布（ｌ２）と湿
式織維ウェブ（ｌ３）とを積層する際に、取り扱い強度
が要求される場合には、熱融着性樹脂からなる粉末か繊
維なＩｌｌ維ウェブに混入し、仮接着しておくことが望
ましい。とくに、粉末または繊維が水溶性のものであれ
ば、後の水流による絡合処理においてセパレータから除
去されるので好ましい。

このようにして形成された湿式織維ウェブ（ｌ３）を基
布（ｌ２）の少なくとも片面に積層するのである。

基布（ｌ２）は、織物や編物或はメツシュ等の繊維製品
であって、電池の製造時に加わる引張力や巻回圧に対抗
し得る強度を備えたものであるならば何でもよい。又、
この基布（ｌ２）を織成或は編成するにあたっては、基
布（ｌ２）を構成する繊維の格子が大きなものであれば
ある程、短１１１ｔ（ｌ４）も多く入り込むことになり
、電解液の含有量も多くなる。

反面該基布（ｌ２）の強度は低下することになる。この
ため、基布（ｌ２）を織成或は編成するにあたっては、
該電池の種類、大きさあるいは容量等を考慮して基布（
ｌ２）を構成する繊維の格子の大きさを適宜決定する必
要がある。又、基布（ｌ２）を構成する繊維の繊度も特
に限定されるものではないが、基布の厚みに応じた太さ
が要求されるので、該電池の種類、大きさあるいは容量
等を考慮して適宜決定する必要がある。更に、基布（ｌ
２）の厚さは、該電池用セパレータ（ｌ１）の種類、大
きさあるいは容量等にも依るが、０．１０〜０．２５ｍ
＋−が好ましい。というのは、基布（ｌ２）の厚さが０
．１０ｗｖ以下の場合、基布（ｌ２）自体の強度が劣り
、電池の製造時に加わる引張力や巻回圧に対抗できなく
なる。一方、０．２５ｍｍ以上の場合、該電池用セパレ
ータ（ｌ１）の厚さも大きくなり、陰・陽極閏に介装し
た状態で所定回数だけ巻回できなかったり、あるいは電
池が大型化してしまうからである。

次ぎに、工程すについて説明する。

こうして、基布（ｌ２）の片面或は両面に湿式織維ウェ
ブ（ｌ３）を積層した後、基布（ｌ２）のａｍ格子問に
湿式織維ウェブ（ｌ３）の構成ｓａｕｗを三次元的に絡
合させるのである。

繊維の絡合は水流絡合により行う。というのは、水流絡
合以外の絡合方法としては、例えばニードルパンチ法が
あるが、この方法は湿式織維ウェブのような目付の小さ
なウエブに適用することや、繊度の小さな繊維や繊維長
の短い繊維に適用することが困難で、絡合状態が粗くな
ったり、あるいは基布が破壊されたりするといった不具
合を生じるからである。

先ず、第１図、第２図、第３図及び第４図に示すように
、基布（ｌ２）の片面或は両面に湿式Ｉ！維リウェブ１
３）を積層したものをネット状の湿式織維ウェブ支持体
（２０）上へ導入し、ノズルオリフィス（２１）より高
圧の水流を湿式ａｍウエブ（ｌ３）上に噴射させるので
ある。湿式織維ウェブ支持体（２０）としては、有孔の
スクリーンであって、湿式織維ウェブ（ｌ３）及び基布
（ｌ２）を透過した水流が、支持体（２０）に形成され
た孔を突き抜けるようにしたもの、第４図に示すように
、無孔の平盤状であって、湿式繊維ウェブ（ｌ３）及び
基布（ｌ２）を透過した水流が、支持体（２０）に衝突
した後、跳ね返って再び湿式繊維ウェブ（ｌ３）及び基
布（ｌ２）を透過するようにしたもの等との様な方式の
ものであっても良い。又、基布（ｌ２）の両面に湿式織
維ウェブ（ｌ３）を積層したものについては、基布（ｌ
２）の両側から行うことにより、より高度な繊維の絡合
を実現せしめることができる。水流絡合の条件としては
、ノズルオリフィス径が０．００７６〜０．０７８ｍｍ
、オリフィス間隔が０．０２５〜０．２５ｃｍ、水圧が
７〜３５２　ｋ　ｇ　／　ｃ　〜２、オリフィスから繊
維ウエブまでの距離が０−１５，２ｃｍ、通す回数が１
〜１００回が適当と考えられるが、生産速度、ウエブ重
量、繊維の種類等により適当な条件を選択する必要があ
る。又、絡合の際に使用する噴射流体は循環式で繰り返
し使用されるようになっている。

上記の如き、水流絡合を積層物に施すことにより、積層
物である基布（ｌ２）及び湿式織維ウェブ（ｌ３）は、
第１図に示すように、湿式織維ウェブ（ｌ３）を構成す
るマ繊１１１（ｌ４）が基布（ｌ２）の表面及び基布（
ｌ２）内部の織維格子間に入り込み、前記基布（ｌ２）
を構成する繊維に絡み合い、或は基布（ｌ２）の織維格
子間に於て、短繊維（ｌ４）相互が絡み合うことにより
、両者が渾然一体となって基布（ｌ２）を構成する繊維
と短繊維（ｌ４）とからなる緻密な構造となる。

なお、とくにセパレータに強度が要求される場合には、
湿式′ａ維リウェブたは基布を構成する繊維に熱融着性
繊維を含ませておき、水流絡合により湿式繊維ウェブと
基布とを交絡一体止した後に、加熱処理もしくは加熱加
圧処理を施すことにより熱接着する方法をとればよい。

このようにして電池用セパレータ（ｌ１）を得ることが
できる。得られる電池用セパレータ（ｌ１）の初期厚と
しては、０．１０〜０．２５ｍｍが好ましい。

（発明の効果） 上記構成を備えたことにより、請求項１記載の発明の電
池用セパレータにあっては、以下に示す効果を奏する。

１）この電池用セパレータにおいては、織物等の基布の
織維格子間に短繊維が三次元的に絡み合って一体化され
た緻密な構造となり、該電池用セパレータに占める基布
の厚さの割合は極めて大きくなっている。このため、該
電池用セパレータの製造時に引張力及び巻回圧が加わっ
たり、セパレータの使用時に繊維層がへたフたりしても
、基布の厚さが電池用セパレータの最終厚として確保さ
れることになる。又、電池用セパレータの厚さの変化率
も小さく抑えることができる。

２）この電池用セパレータにあっては、電解液が、基布
を構成する繊維及び基布の織維格子間に含まれ保持され
ると共に、基布の織維格子間に入り込んだ絡合短織維間
及び絡合短織維にも含まれ保持されるｌ構造となってお
り、このセパレータは電池製造時の引張力や巻回力が加
わフても均一な厚みを維持できることから、常に一定量
の電解液をセパレータ内に均一に保持することができる
。

３）この電池用セパレータにあっては、基布の織維格子
間に短繊維が絡合した緻密な構造となっており、高い引
張力を備えている。このため、製造時に於て固巻きする
ことができ、電池のコンパクト化を図ることができる。

又、この電池用セパレータに依れば、高い引張力を備え
ていることから、電池生産の高速化を実現することがで
きる。

４）請求項１記載の電池用セパレータにおいては、基布
の織維格子間に絡合短１１１ｉＩが三次元的に絡み合い
、基布と絡合短織維との区別が無く渾然一体な構造とな
っている。このため、湿式織維ウェブと基布との間に層
間剥離を生じることが無い。

又、この電池用セパレータの製造方法にあっては、以下
に示す効果を奏する。

■）この電池用セパレータの製造方法にあっては、基布
の織維格子間に湿式繊維ウェブを構成する繊維を三次元
的に水流絡合することにより、両者の一体化を図るよう
にしたため、厚さを薄く、緻密な構造とすることができ
る。

２）この電池用セパレータの製造方法にあっては、基布
のａｍ格子間に湿式織維ウェブを構成する繊維を三次元
的に絡合させて両者の一体化が図られているため、基布
と湿式織維ウェブとの間に層間剥離を生じることが無い
。又、一体止のために接着剤を使用しないため、接着成
分がイオン化して電解液機能を阻害するといった弊害を
生じる虞が無い。又、ニードルパンチ法による場合のよ
うに、貫通孔ができたり、ｌＩ維が切断されたりするこ
とがない。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の電池用セパレータを使用して電池を製
造する過程を示す斜視図、第２図は本発明の電池用セパ
レータを模式的に示した拡大断面図、第３図及び第４図
は本発明の電池用セパレータの製造工程を示し、第３図
は基布上に湿式繊維ウェブを積層した状態を模式的に示
した拡大断面図、第４図は基布と湿式ａｍウエブとを水
流絡合に依って一体化している状態を模式的に示した拡
大断面図、第５図は基布の両面に湿式ＩＩＩ維ウェブを
積層した状態を模式的に示した拡大断面図、第６図は従
来の電池用セパレータを示した拡大斜視図である。 符号の説明 １２・・・基布、　　　　１３・・・ａｍウェブ、１４
・・−絡合短織維。 第 図 ＼ ４ 第 図 第４図 第５図 、１３

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 （ｌ）陰・陽極間に電解液を保持した状態で介装される
   電池用セパレータであって、 　織物等よりなる基布と、基布の織維格子間に三次元的
   に絡合されている絡合短織維とからなることを特徴とす
   る電池用セパレータ。 （２）基布の厚みがセパレータの厚みに占める割合が６
   ０％以上である請求項１に記載の電池用セパレータ。 （３）織物等よりなる基布の少なくとも片面に、短繊維
   よりなる湿式織維ウェブを積層し、基布の繊維格子間に
   湿式繊維ウエブを構成する繊維を三次元的に水流絡合さ
   せることにより、基布と湿式繊維ウエブとを一体化する
   ようにしたことを特徴とする電池用セパレータの製造方
   法。