JPH04192256A - Separator for alkali storage battery and its manufacture - Google Patents

Separator for alkali storage battery and its manufacture

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JPH04192256A
JPH04192256A JP2323556A JP32355690A JPH04192256A JP H04192256 A JPH04192256 A JP H04192256A JP 2323556 A JP2323556 A JP 2323556A JP 32355690 A JP32355690 A JP 32355690A JP H04192256 A JPH04192256 A JP H04192256A
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JP
Japan
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separator
battery
side chain
batteries
polyolefin
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JP2323556A
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Japanese (ja)
Inventor
Toshio Murata
利雄 村田
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Abstract

PURPOSE:To enhance durability, and keep hydrophilic property for a long time as well as to prevent strength from being lowered by making up unwoven cloth from polyolefins containing benzine sulfonic groups as a side chain. CONSTITUTION:A separator for an alkali storage battery is provided, which is composed of unwoven cloth made of polyolefins containing benzine sulfonic groups as a side chain. As a manufacturing method of the separator, styrene sulfonic groups are graft-polymerized with polyolefins. Or after styrenes have been graft-polymerized with polyolefins, benzine nucleuses are then sulfonated. Furthermore, each main chain or each side chain of unwoven cloth fibers is crosslinke, the separator can thereby be provided, which is excellent in durability, can keep hydrophilic property for a long time, and prevents strength from being lowered.

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は、水酸化カリウムや水酸化ナトリウムの水溶液
を電解液に用い、水酸化ニッケル、酸化第1銀、酸化第
2銀などを正極の生活物質に用い、カドミウム、亜鉛、
水素吸蔵合金、鉄などを負極の生活物質に用いる蓄電池
に用いられる不織布セパレータに関するものである。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION Field of Industrial Application The present invention uses an aqueous solution of potassium hydroxide or sodium hydroxide as an electrolytic solution, and uses nickel hydroxide, ferrous oxide, ferric oxide, etc. as a positive electrode material. used for cadmium, zinc,
This invention relates to a nonwoven fabric separator used in storage batteries that use hydrogen storage alloys, iron, etc. as the negative electrode material.

従来の技術とその課題 アルカリ蓄電池のセパレータには、合成樹脂の不織布が
賞用されている。従来は、このセパレータには、ポリア
ミド樹脂(ナイロン)製の不織布が特によく用いられて
きた。その理由は、ポリアミド樹脂が親水性を備えてい
るので、このセパレータの電解液保持性か優れているこ
と、およびアルカリ電解iαに浸漬された状態で、正極
から発生する酸素に暴露される条件下でも、ある程度の
耐久性を有していたことにある。
Conventional technology and its problems Nonwoven fabrics made of synthetic resin are widely used as separators for alkaline storage batteries. Conventionally, a nonwoven fabric made of polyamide resin (nylon) has been particularly often used for this separator. The reason for this is that polyamide resin has hydrophilic properties, so this separator has excellent electrolyte retention properties, and also under the conditions where it is exposed to oxygen generated from the positive electrode while immersed in alkaline electrolytic iα. However, it did have some degree of durability.

しかし、このポリアミド樹脂は、アルカリ電池内で、除
徐に分解されて、硝酸根なとのような窒素根および炭酸
根を生成する。そして、硝酸根なとのような窒素根の量
が増加すると、「シャトル」機構と呼はれる反応過程に
よって、自己放電の速度が大きくなるという不都合が発
生する。また、炭酸根が生成すると、電解液の導電率か
低下して、電池の内部抵抗が増加するという不都合が発
生する。
However, this polyamide resin is gradually decomposed in an alkaline battery to produce nitrogen and carbonate radicals, such as nitrate radicals. When the amount of nitrogenous radicals such as nitrate radicals increases, a disadvantage arises in that the rate of self-discharge increases due to a reaction process called a "shuttle" mechanism. Furthermore, when carbonate radicals are generated, the conductivity of the electrolyte decreases, causing an inconvenience that the internal resistance of the battery increases.

このようなポリアミド樹脂製の不織布セパレータの問題
点を解決しようとして、アルカリ電池内における耐久性
に優れ、窒素根を生成しないポリオレフィン類の不織布
をセパレータに用いることか行われてきた。
In an attempt to solve these problems with nonwoven fabric separators made of polyamide resin, attempts have been made to use nonwoven fabrics of polyolefins, which have excellent durability in alkaline batteries and do not generate nitrogen radicals, for separators.

しかし、ポリオレフィンは、親水性に著しく劣るので、
そのままでは、アルカリ電解液をほとんと保持すること
かできない。
However, polyolefins have significantly poor hydrophilicity, so
As it is, it can barely hold alkaline electrolyte.

そこで、このセパレータに親水性を付与する1つの手段
として、ポリオレフィン繊維に界面活性剤を付着させた
り、ポリオレフィン繊維自体に界面活性剤を溶解させる
ことか行われてきた。しかし、この方法では、界面活性
剤がアルカリ電解液に溶比したり、正極から発生する酸
素カスによって酸化されて、その効果の持続性に欠けて
いた。
Therefore, as one means of imparting hydrophilicity to this separator, it has been attempted to attach a surfactant to the polyolefin fiber or to dissolve the surfactant in the polyolefin fiber itself. However, in this method, the surfactant dissolves in the alkaline electrolyte and is oxidized by oxygen scum generated from the positive electrode, resulting in a lack of sustainability of the effect.

このように、親水性の持続性が失われると、セパレータ
にカスか包含されて、電池の内部抵抗か増加し、高率放
電時の電圧降下が増加するという不都合か生した。
As described above, when the sustainability of hydrophilicity is lost, scum is trapped in the separator, resulting in an increase in the internal resistance of the battery and an increase in voltage drop during high rate discharge.

もう1つの手段は、ポリオレフィン繊維そのものをスル
フォン化して親水性を付与するものである(たとえは特
開昭62−11!5657号)。この方法によれは、セ
パレータの親水性が持続するものの、ポリオレフィンを
スルフォン化する際に、発煙硫酸と反応させるという過
酷な条件が必要になるので、その高分子の骨格の一部が
破壊されて、繊維の強度が低下するという欠点がある。
Another method is to impart hydrophilicity by sulfonating the polyolefin fiber itself (see, for example, JP-A-62-11!5657). Although this method maintains the hydrophilicity of the separator, it requires harsh conditions such as reacting with fuming sulfuric acid when sulfonating the polyolefin, which may destroy part of the polymer skeleton. However, the disadvantage is that the strength of the fibers is reduced.

従って、このセパレータを引っ張りなから極板を袋状に
包んだり、あるいはこのセパレータを強く引っ張りなか
ら極板とともに捲回するような電池の製造に用いる場合
には、セパレータが切断されやすいという問題が発生し
た。
Therefore, if the separator is wrapped in a bag without pulling the separator, or if the separator is used in the manufacture of a battery in which the separator is wound together with the electrode plate without being pulled too hard, there is a problem that the separator is likely to break. Occurred.

従って、アルカリ蓄電池の製造時にセパレータの切断事
故の発生率か小さく、電池を長期間使用したのちに、内
部抵抗が増加して高率放電時の電圧降下が大きくなるこ
とかなく、自己放電速度か大きくならないように、アル
カリ電池内におけろ耐久性に優れ、親水性が長期間持続
し、しかも強度が低下しないセパレータか望まれていた
Therefore, the incidence of separator breakage accidents during the manufacture of alkaline storage batteries is low, and after long-term use of the battery, the internal resistance does not increase and the voltage drop during high rate discharge does not increase, and the self-discharge rate increases. There was a desire for a separator that would not increase in size, would have excellent durability in alkaline batteries, would maintain hydrophilicity for a long period of time, and would not lose strength.

課題を解決するための手段 本発明では、上述の課題を解決するために、側鎖にヘン
センスルフォン酸基を有するポリオレフィン類の不織布
からなるアルカリ蓄電池用セパレータを提供する。そし
て、そのセパレータの製造方法として、ポリオレフィン
にスチレンスルフォン酸塩をクラフト重合する方法、も
しくは、ポリオレフィンにスチレンをクラフト重合して
から、そのヘンセン核をスルフォン化する方法を提供す
る。さらに、本発明の効果を一層優れたものにするため
に、この不織布繊維の主鎖または側鎖が架橋されてなる
アルカリ蓄電池用セパレータを提供する。
Means for Solving the Problems In order to solve the above-mentioned problems, the present invention provides a separator for alkaline storage batteries made of a nonwoven fabric of polyolefins having Hensensulfonic acid groups in the side chains. As a method for producing the separator, the present invention provides a method of craft polymerizing styrene sulfonate to polyolefin, or a method of craft polymerizing styrene to polyolefin and then sulfonating the Hensen nucleus. Furthermore, in order to further improve the effects of the present invention, a separator for an alkaline storage battery is provided in which the main chain or side chain of this nonwoven fabric fiber is crosslinked.

作用 ポリプロピレンやポリエチレンのようなポリオレフィン
は機械的強度が高く、化学的に安定であるが、その反面
で、アルカリ電解液に濡れにくい性質を有している。そ
こで、本発明では、このポリオレフィンからなる主鎖と
、アルカリ電解液中で安定な解離基であるヘンセンスル
フォン酸基(化学式’−CaHa−SJ−)を有する1
0す鎖とからなる繊維が交絡した不織布をアルカリ蓄電
池用セパレータに用いる。
Function Polyolefins such as polypropylene and polyethylene have high mechanical strength and are chemically stable, but on the other hand, they have the property of being difficult to wet with alkaline electrolytes. Therefore, in the present invention, a polyolefin having a main chain made of this polyolefin and a Hensensulfonic acid group (chemical formula '-CaHa-SJ-), which is a dissociable group stable in an alkaline electrolyte, is used.
A nonwoven fabric in which fibers consisting of zero and zero chains are intertwined is used as a separator for alkaline storage batteries.

このセパレータは、その繊維の主鎖であるポリオレフィ
ンによって、高い機械的強度が得られ、側鎖のヘンセン
スルフォン酸基によって、高い親水性か得られる。そし
て、このスルフォン基は、化学的に安定性が高い親水基
であって、し・かも、主鎖と化学結合しているので、こ
のセパレータをアルカリ蓄電池で使用して、アルカリ電
解ン侵と、正極から発生する酸素ガスに暴露される過酷
な条件下においても、親水性の持続性に冨む。
This separator has high mechanical strength due to the polyolefin that is the main chain of its fibers, and high hydrophilicity due to the Hensensulfonic acid group in the side chain. Since this sulfone group is a hydrophilic group with high chemical stability and is chemically bonded to the main chain, this separator can be used in alkaline storage batteries to prevent alkaline electrolyte attack. It maintains its hydrophilic properties even under harsh conditions where it is exposed to oxygen gas generated from the positive electrode.

本発明では、ヘンセンスルフォン酸基を測鎖として導入
するために、たとえは、次の2つの方法を用いる。
In the present invention, the following two methods are used to introduce a Hensensulfonic acid group as a chain marker.

第1は、ポリオレフィンにスチレンスルフォン酸塩モノ
マ(化学式: CH2”CH−CsH4−5Oiト1;
Nは、ナトリウムイオン、カリウムイオン、リチウムイ
オンなどのカチオンである。)をグラフト重合して、[
−C)I(−C6)14−5O3M)−CH2−コnな
る構造式で表されろ側鎖を付加する方法である。このグ
ラフト重合は、ポリオレフィンに、電子線やγ線などの
放射線や紫外線を照射して、ラジカルを生成して、この
モノマと反応させることによって達成することができる
The first is to add a styrene sulfonate monomer (chemical formula: CH2"CH-CsH4-5Oito1;
N is a cation such as a sodium ion, potassium ion, or lithium ion. ) by graft polymerization to obtain [
This is a method of adding a side chain represented by the structural formula -C)I(-C6)14-5O3M)-CH2-con. This graft polymerization can be achieved by irradiating the polyolefin with radiation such as electron beams or gamma rays or ultraviolet rays to generate radicals, which are reacted with the monomer.

第2の方法は、次の通りである。すなわち、ポリオレフ
ィンにスチレンモノマ(化学式:CH2=CH−C8I
s )をグラフト重合して、[−CH(C6Hs)−C
H2−)]nなる構造式で表される側鎖を付加する。こ
のグラフト重合は、ポリオレフィンに、電子線やγ線な
どの放射線や紫外線を照射して、ラジカルを生成して、
このモノマと反応させることによって達成することがで
きる。ついて、この高分子を発煙硫酸や濃硫酸と反応さ
せてスルフォン化させる。スルフォン化反応は、側鎖の
l\ンゼン核から優先して起こるので、ポリオレフィン
主鎖が著しくスルフォン化される前に反応を停止させる
ことによって、ポリオレフィン主鎖の著しい劣化を招く
ことなく、このヘンセン核にスルフォン基を結合させて
、側鎖を [−CH(−CsHa−5O3M)−CH2−lnなる
構造式で表されるものに変換する。
The second method is as follows. That is, styrene monomer (chemical formula: CH2=CH-C8I) is added to polyolefin.
s) to form [-CH(C6Hs)-C
A side chain represented by the structural formula H2-)]n is added. This graft polymerization involves irradiating polyolefin with radiation such as electron beams or gamma rays or ultraviolet rays to generate radicals.
This can be achieved by reacting with this monomer. This polymer is then reacted with fuming sulfuric acid or concentrated sulfuric acid to form a sulfonate. Since the sulfonation reaction occurs preferentially from the l\benzene nucleus of the side chain, by stopping the reaction before the polyolefin main chain is significantly sulfonated, this reaction can be achieved without causing significant deterioration of the polyolefin main chain. A sulfone group is bonded to the nucleus, and the side chain is converted into one represented by the structural formula [-CH(-CsHa-5O3M)-CH2-ln.

このように、本発明では、ポリオレフィンを直接スルフ
ォン化して親水性を付与するのではなく、側鎖のヘンセ
ンスルフォン酸基によって親水性を付与するから、主鎖
の著しい劣化を招くことがない。従フて、本発明によれ
は、高い機械的強度を著しく損なうことなく、持続的な
親水性を有するアルカリ蓄電池用セパレータを得ること
ができる。
As described above, in the present invention, hydrophilicity is not imparted by direct sulfonation of polyolefins, but hydrophilicity is imparted by the Hensensulfonic acid group in the side chain, so that significant deterioration of the main chain does not occur. Therefore, according to the present invention, it is possible to obtain a separator for alkaline storage batteries that has sustained hydrophilicity without significantly impairing high mechanical strength.

なお、第1の方法と第2の方法とを比較すると、第1の
方法は、側鎖にヘンセンスルフォン酸基を導入する操作
が、第2の方法よりも少なくてすむ点、およびスルフォ
ン化処理を行わないので、酸の廃棄物が発生しない点て
優れており、第2の方法は、スチレンスルフォン酸塩よ
りも安価なスチレンモノマを用いる点て第1の方法より
も優れている。
Comparing the first method and the second method, the first method requires fewer operations to introduce a Hensensulfonic acid group into the side chain than the second method, and the sulfonation The second method is superior to the first method in that no treatment is performed, so no acid waste is generated, and the second method is superior to the first method in that it uses styrene monomer, which is cheaper than styrene sulfonate.

また、本発明のセパレータで、スルフォン酸基はカチオ
ン交換性を有していて、この交換容量が大きい場合には
、セパレータかアルカリ電解液の水を吸収して膨潤し、
寸法安定性に欠けることがある。そこで、本発明では、
このセパレータの寸法安定性を増すために、この不織布
繊維の主鎖または側鎖を架橋する。架橋は、たとえは、
スチレンスルフォン酸塩モノマまたはスチレンモノマを
グラフト重合する際に、ジビニルベンゼン(化学式’ 
(CH2=CH−)2 Cs H4)やブタジェン(化
学式:C1(2=CH−C)l=cH2)のようなモノ
マを添加することによって達成できる。このような架橋
によって、セパレータの膨潤が防止され、電池中におけ
る寸法安定性にも優れるアルカリ蓄電池用セパレータが
得られる。
In addition, in the separator of the present invention, the sulfonic acid group has cation exchange properties, and when this exchange capacity is large, the separator absorbs water from the alkaline electrolyte and swells.
May lack dimensional stability. Therefore, in the present invention,
To increase the dimensional stability of the separator, the main chains or side chains of the nonwoven fibers are crosslinked. Crosslinking is, for example,
Divinylbenzene (chemical formula '
This can be achieved by adding monomers such as (CH2=CH-)2CsH4) or butadiene (chemical formula: C1(2=CH-C)l=cH2). Such crosslinking prevents the separator from swelling and provides a separator for alkaline storage batteries that has excellent dimensional stability in the battery.

ちなみに、ポリオレフィンに親水性の側鎖をグラフト重
合するセパレータとして、カルボキシル基を有するアク
リル酸、メタクリル酸、マレイン酸なとを用いるものが
あった。しかし、これらの親水基であるカルホキシル基
は、本発明で用いるスルフォン基よりも、耐酸化性に劣
っている。
Incidentally, as separators for graft polymerizing hydrophilic side chains to polyolefins, there have been some that use acrylic acid, methacrylic acid, maleic acid, etc., each having a carboxyl group. However, these hydrophilic carboxyl groups have poorer oxidation resistance than the sulfone groups used in the present invention.

実施例 本発明を好適な実施例をもちいて詳しく説明する。Example The present invention will be explained in detail using preferred embodiments.

[セパレータムコ (本発明品) このセパレータは、次のようにして製作した。[Separator tamco (product of the present invention)] This separator was manufactured as follows.

まず、直径が約30μInのポリプロピレン繊維がらな
り、20kg/dm’の荷重を印加してjνり定した厚
さが0.20mmであり、目付は重量は45g/m”で
ある不織布を用意した。そして、この不織布に、線量5
 M r a dの加速電子線を照射してラジカル(反
応活性点)を主鎖に形成した。次に、この不織布を、東
ソー(+@製のスチレンスルホン酸ナトリウム塩モノマ
のジメチルホルムアミド(略称: DMF)溶液(i1
度: 0.1M)に浸漬して、クラフト重合をおこない
、側鎖にヘンセンスルホン酸基を導入した。そして、モ
ノマを含有しないDMFてこの不織布を洗浄してから、
エーテルで洗浄し、乾燥して、セパレータAを製作した
First, a nonwoven fabric made of polypropylene fibers with a diameter of about 30 μIn, a thickness determined by applying a load of 20 kg/dm' to 0.20 mm, and a basis weight of 45 g/m'' was prepared. Then, this nonwoven fabric was given a dose of 5
Radicals (reactive active sites) were formed in the main chain by irradiation with an accelerated electron beam of Mr.ad. Next, this nonwoven fabric was soaked in a dimethylformamide (abbreviation: DMF) solution (i1
Kraft polymerization was carried out by immersing the sample in 0.1 M) to introduce Hensensulfonic acid groups into the side chains. Then, after washing the DMF lever nonwoven fabric that does not contain monomer,
Separator A was manufactured by washing with ether and drying.

[セパレータB]  (本発明品) このセパレータは、次のようにして製作した。[Separator B] (Product of the present invention) This separator was manufactured as follows.

まず、セパレータAにおけるスチレンスルホン酸ナトリ
ウムモノマのDMF溶液の代わりに、スチレンモノマを
用い、そのほかは、セパレータAと同し方法て、ボI/
ブ0ピしンの主鎖に、スチレンをクラフト重合した。次
に、この不織布を発煙硫酸に浸漬して、スルフォン化処
理をおこなった。
First, a styrene monomer was used in place of the DMF solution of sodium styrene sulfonate monomer in separator A, and the method was the same as that of separator A except that
Styrene was craft-polymerized onto the main chain of butylene. Next, this nonwoven fabric was immersed in fuming sulfuric acid to perform a sulfonation treatment.

スルフォン化は、主鎖のポリオレフィンよりも、側鎖の
ヘンゼン核から優先的に進行するので、l\ンゼン核1
個にスルフォン基かほぼ1個付加し、主鎖の水素原子の
5%以下がスルフォン化された時点で、反応を停止させ
るために、硫酸の濃度が高いものから低いものへと、こ
の不織布を浸漬し、最後に水で洗浄し、乾燥してセパレ
ータBを製作した。
Sulfonation proceeds preferentially from the Hensen nucleus of the side chain than from the main chain polyolefin, so sulfonation proceeds from the Hensen nucleus of the side chain.
At the point when less than 5% of the hydrogen atoms in the main chain have been sulfonated, the nonwoven fabric is heated from high to low concentrations of sulfuric acid to stop the reaction. Separator B was produced by dipping, finally washing with water, and drying.

[セパレータCコ (本発明品) このセパレータは、セパレータAの製作方法で用いたス
チレンスルホン酸ナトリウム塩モノマ単独の代わりに、
スチレンスルホン酸ナトリウム塩0.1Mおよびシヒニ
ルヘンセンモノマ0.05Mを共に含有するD M F
溶液を用い、そのほかは、セパレータAの製造方法と同
しにして、セパレータCを製作した。この方法によって
、セパレータAの主鎖または側鎖が、ジビニルヘンセン
によって架橋されたものが得られる。
[Separator C (product of the present invention)] This separator contains, instead of the styrene sulfonic acid sodium salt monomer alone used in the manufacturing method of separator A,
DMF containing both styrene sulfonic acid sodium salt 0.1M and Schichnirhensen monomer 0.05M
Separator C was manufactured in the same manner as separator A except for using the solution. By this method, a separator A whose main chain or side chain is crosslinked with divinylhensen is obtained.

[セパレータDコ (本発明品) このセパレークは、セパレータBの製作方法で用いたス
チレンモノマ単独の代わりに、スチレンモノマ1重量部
とジヒニルヘンセンモノマ0.5重量部との混合物を用
い、そのほかはセパレータBと同じにしてセパレータD
を製作した。この方法によって、セパレータBの主鎖ま
たは側鎖か、ジビニルヘンセンによって架橋されている
ものが得られる。
[Separator D Co (product of the present invention) This separator uses a mixture of 1 part by weight of styrene monomer and 0.5 part by weight of dihinylhensen monomer instead of the styrene monomer alone used in the manufacturing method of separator B, Separator D is otherwise the same as separator B.
was produced. By this method, a main chain or a side chain of separator B is obtained which is crosslinked by divinylhensen.

[セパレータEコ (従来品) このセパレータは、繊維径、厚さ、および目付は重量か
セパレータAに用いた不縁布とほぼ等しいポリアミド製
不織布からなるものである。
[Separator E (Conventional Product) This separator is made of a polyamide nonwoven fabric whose fiber diameter, thickness, and weight are approximately equal to those of the nonwoven fabric used for Separator A.

[セパレータトコ (従来品) このセパレータは、セパレータAに用いたものと同じポ
リプロとレン製不織布で、側鎖にヘンセンスルフォン酸
基を備えることなく、その!&紺の表面に、非イオン系
界面活性剤を付着させてなるものである。
[Separator Toko (Conventional product) This separator is made of the same polypropylene nonwoven fabric as used for Separator A, and does not have Hensensulfonic acid groups in the side chains. & It is made by adhering a nonionic surfactant to the navy blue surface.

[セパレータGコ (従来品) このセパし一夕は、セパレータAに用いたものと同じポ
リプロピレン製不縁布で、側鎖にl\ンセンスルフォン
酸基を備えることなく、発煙硫酸に浸漬して、ポリプロ
ピレンの主鎖の水素原子をスルフォン基で置換するとい
うスルフォン化処理をおこなってなるものである。なお
、このセパレータでは、セパレータBおよ′cJDと同
程度の親水性を付与するために、発煙硫酸への浸漬時間
は、セパレータBおよびDの約5倍にする必要かあった
[Separator G (conventional product) This separator is made of the same non-woven polypropylene cloth as that used for separator A, and is made by immersing it in fuming sulfuric acid without having a sense sulfonic acid group in the side chain. , which is obtained by performing a sulfonation treatment in which hydrogen atoms in the main chain of polypropylene are replaced with sulfone groups. In addition, in order to impart hydrophilicity to the same level as separators B and 'cJD, this separator needed to be immersed in fuming sulfuric acid for about five times as long as separators B and D.

[セパレータH1(、従来例) このセパレークは、セパレータAにおけるスチレンスル
フオン酸ナトリウム塩のDMF溶液の代わりにアクリル
酸モノマを用い、そのほかは、セパレータAと同じにし
てなるものである。このセパレータは、側鎖に、親水性
があるカルホキシル基か付加されている。
[Separator H1 (Conventional Example) This separator is made in the same manner as Separator A except that an acrylic acid monomer is used instead of the DMF solution of sodium styrene sulfonate in Separator A. This separator has a hydrophilic carboxyl group added to the side chain.

次に、上記のセパレータを用いて、アルカリ蓄電池を次
のようにして製作した。
Next, using the above separator, an alkaline storage battery was manufactured in the following manner.

正極および負極に、それぞれ公知の帯状の焼結式水酸化
ニッケル電極および煩結式力l・ミウム電極を1枚ずつ
用い、これらの電極の間に上記のセパレータのいずれか
1枚を介在させて、このセパレータを引っ張りなから捲
回した。そして、これを円筒形の金属ケースに収納し、
水酸化カリウムを主体とするアルカリ電解液を注入し、
安全弁付きの電池蓋を取り付けて、公称容量か0.7A
hO単3形の密閉式ニッケルカドミウム電池を製作した
One known band-shaped sintered nickel hydroxide electrode and one bonded nickel hydroxide electrode were used as the positive and negative electrodes, and one of the separators described above was interposed between these electrodes. , I rolled this separator without pulling it. This is then stored in a cylindrical metal case,
Injecting an alkaline electrolyte mainly consisting of potassium hydroxide,
Attach the battery cover with safety valve and the nominal capacity is 0.7A.
We manufactured a sealed nickel-cadmium battery of hO AA size.

これらのアルカリ蓄電池で、セパレータA、B・C,D
、E、F、GおよびHを備える電池を、それぞれ電池(
ア)、(イ)、 (つ)、(1)、(オ)、 (力)、
 (キ)および(り)とよふ。
In these alkaline storage batteries, separators A, B, C, and D
, E, F, G and H, respectively, as a battery (
A), (B), (tsu), (1), (o), (power),
(ki) and (ri)toyofu.

なお、セパレータAに用いた不織布にスチレンスルフォ
ン酸塩やアクリル酸をクラフト重合しない場合、セパレ
ータAに用いた不織布に界面活性剤を付着させない場合
、セパレータB、D、およびGに用いた不m布て、スチ
レンをクラフト重合してからスルフォン化処理をおこな
わない場合には、これらの不織布の撥水性が顕著である
ので、これらの不織布をセパレータに用いるとアルカリ
電解液がセパレータに浸透せず、電池の機能を果たすこ
とができなかった。
In addition, when styrene sulfonate or acrylic acid is not craft-polymerized to the nonwoven fabric used for separator A, when a surfactant is not attached to the nonwoven fabric used for separator A, the nonwoven fabric used for separators B, D, and G However, if sulfonation treatment is not performed after craft polymerization of styrene, these nonwoven fabrics have remarkable water repellency, so if these nonwoven fabrics are used for the separator, the alkaline electrolyte will not penetrate into the separator, and the battery was unable to perform its functions.

また、ポリスチレン製の不縁布や、これをスルフォン化
処理したり、界面活性剤で処理したものは、引っ張り強
度が著しく小さいので、これらの不織布をセパレータに
用いると、電池の組立の際にセパレータかことことく破
れたので、電池を絹み立てることすらできなかった。
In addition, polystyrene non-woven fabrics, sulfonated fabrics, or surfactant-treated fabrics have extremely low tensile strength, so if these nonwoven fabrics are used for separators, they may be difficult to assemble during battery assembly. It broke so many times that I couldn't even get the battery to work properly.

従って、以下の実験は、上記の(ア)から(り)の8種
類の電池を用いて行った。
Therefore, the following experiments were conducted using eight types of batteries from (a) to (ri) above.

(実験l) まず、上記の8種類の電池それぞれ100個を組み立て
る際に、極板の捲回工程におけるセパレータの切断事故
発生件数を調べた。
(Experiment 1) First, when assembling 100 batteries each of the above eight types, the number of separator cutting accidents during the electrode plate winding process was investigated.

(実験2) 実験1の後に、上記の8種類の電池の化成を行うために
、25℃において10時間率の電流で15時間充電し、
1時間率の電流で端子電圧が0.8Vになるまで放電す
るという充放電を2回繰り返した。そして、25°Cに
おいて1時間率の電流で1.2時間充電し、1時間率の
電流て端子゛導圧が帆 8Vに、なるまで放電するとい
う充放電・を100サイクル繰り返し、この100サイ
クル目の放電容量を測定した。
(Experiment 2) After Experiment 1, in order to chemically form the above eight types of batteries, the batteries were charged at 25° C. for 15 hours at a current rate of 10 hours.
Charging and discharging was repeated twice by discharging at a current rate of 1 hour until the terminal voltage reached 0.8V. Then, charge and discharge at 25°C for 1.2 hours at a current rate of 1 hour, and discharge at a current rate of 1 hour until the conductive pressure at the terminal reaches 8V, repeating this process for 100 cycles. The discharge capacity of the eye was measured.

次に、25°Cにおいて1時間率の電流で1.2時間充
電したのちに、45°Cにおいて30日間放置してから
、25℃において1時間率の電流で端子電圧が0.8V
になるまで放電し、その放電容量を調べた。この実験て
、45°Cて30日間放置する直前の放電容量と放置し
たのちの放電容量との差を、放置の直前の放電容量で除
した値を1力月当たりの自己放電率と定義する。
Next, after charging at 25°C for 1.2 hours at a current rate of 1 hour, and leaving it at 45°C for 30 days, the terminal voltage was 0.8V at a current rate of 1 hour at 25°C.
The discharge capacity was examined. In this experiment, the self-discharge rate per month is defined as the difference between the discharge capacity immediately before leaving at 45°C for 30 days and the discharge capacity after leaving it, divided by the discharge capacity immediately before leaving it. .

(実験3) 実験2の後に、上記の5種類の電池を、25°Cにおい
て1時間率の電流で1.2時間充電してから、5時間率
の電流(0,14A)で端子電圧が0.8■になるまで
放電した。次に、25°Cにおいて1時間率の電流で1
.2時間充電してから、20分率の電流(2,1A)で
端子電圧か0. 8Vになるまで放電した。そして、1
時間率および20分率の放電て、0.35Ahたけ放電
された時点の端子電圧を測定し、その差を電圧降下とし
て計算した。
(Experiment 3) After Experiment 2, the five types of batteries mentioned above were charged at 25°C for 1.2 hours at a current rate of 1 hour, and then the terminal voltage was charged at a current rate of 5 hours (0.14 A). The battery was discharged until it reached 0.8■. Then, at 25°C and 1 hourly current
.. After charging for 2 hours, the terminal voltage decreased to 0. It was discharged until it reached 8V. And 1
The terminal voltage was measured at the time when 0.35 Ah was discharged by time rate and 20 minute rate discharge, and the difference therebetween was calculated as a voltage drop.

以上の実験で得た結果を第1表にまとめて示す。The results obtained in the above experiments are summarized in Table 1.

(以下余白) 第1表 第1表から次のことがわかる。(Margin below) Table 1 The following can be seen from Table 1.

すなわち、本発明品を備える電池(ア)、(イ)、(つ
)および(1)は、セパレータの切断事故が全く起こら
ず、自己放電率が最も小さく、しかも高率放電による電
圧降下がもっと小さい。
In other words, batteries (a), (b), (t), and (1) equipped with the products of the present invention have no separator breakage accident, have the lowest self-discharge rate, and have a higher voltage drop due to high-rate discharge. small.

一方、ポリアミド製不織布からなる従来のセパ−)\ 、進行にともなって、セパレータが劣化して、窒素根を
生成するので自己放電率か大きくなり、炭酸根が生成す
るので高率放電時の電圧降下が大きくなっている。
On the other hand, as the conventional separator made of polyamide non-woven fabric progresses, the separator deteriorates and generates nitrogen roots, which increases the self-discharge rate, and carbonate roots are generated, so the voltage during high-rate discharge increases. The drop is getting bigger.

ポリプロピレン製の不織布を界面活性剤処理してなる従
来のセパレータを備える電池(力)や、ポリプロピレン
にアクリル酸をグラフト重合した従来のセパレータを備
える電池(り)は、充放電サイクルの進行にともなって
、セパレータの親水性が損なわれるとともに炭酸根を生
成するので、高率放電時の電圧降下か大きくなっている
Batteries with a conventional separator made of polypropylene nonwoven fabric treated with a surfactant, and batteries with a conventional separator made of polypropylene grafted with acrylic acid, tend to degrade as the charge/discharge cycle progresses. , the hydrophilicity of the separator is impaired and carbonate radicals are generated, resulting in a large voltage drop during high rate discharge.

スチレンをグラフト重合しないポリプロピレン製の不織
布を、直接スルフォン化処理してなる従来のセパレータ
を備える電池(キ)は、充放電サイクル後の自己放電率
や高!$放電時の電圧降下は、本発明品を備える電池(
ア〉、(イ)、(つ)および(1)と同程度の小さい値
であるが、電池製造時のセパレータの切断か起こりやす
い。これは、ポリプロピレンのスルフォン化の際に、そ
の繊維。
Batteries (K) equipped with conventional separators made by directly sulfonating polypropylene non-woven fabrics that do not graft-polymerize styrene have a high self-discharge rate after charge/discharge cycles. The voltage drop during discharge is as follows:
This is a small value similar to A), (B), (T), and (1), but the separator is likely to be cut during battery manufacturing. This occurs when polypropylene is sulfonated into its fibers.

の部分的な破壊を伴うので、その強度が低下することに
起因する。
This is due to a decrease in strength due to partial destruction of the steel.

以上に述べたように、本発明のセパレータをアルカリ蓄
電池に用いることによって、電く力の組立時にセパレー
タか切断されることが起こり難く、充放電サイクルを繰
り返した後の自己放電速度か小さく、しかも高率放電時
の電圧降下か小さいという長所を兼ね備えるアルカリ蓄
電池が得られる。
As described above, by using the separator of the present invention in an alkaline storage battery, the separator is less likely to be cut during assembly of the electric power, and the self-discharge rate after repeated charge/discharge cycles is small. An alkaline storage battery can be obtained that has the advantage of a small voltage drop during high rate discharge.

なお、これらの実施例では、密閉形のアルカリ蓄電池の
場合について説明したか、本発明を開放形(ヘント形)
のアルカリ蓄電池に連用した場合にも密閉形の電池の場
合と同様の作用効果が得られるものである。
In addition, in these examples, the case of a sealed alkaline storage battery was explained, or the present invention was explained in the case of an open type (Ghent type).
When used continuously in an alkaline storage battery, the same effects as in the case of a sealed battery can be obtained.

(実験4) 次に、本発明のセパレータA、B、CおよU’ Dにお
いて、架橋の効果を確かめるために、次のような電池を
製作した。すなわち、これらのセパし−タ1枚を介して
、幅か144mm、高さが150 mm、熱さか0.9
0mmの焼結式ニッケル正極板10枚と、幅および高さ
か正極板と同して、厚さか0.80mmの焼結式カドミ
ウム負極板11枚とを積層し、この極板群を、厚さが3
 m Inのポリプロピレン製の電槽に装着し、開放形
(ヘント形)ニッケルカドミウム蓄電池を鞘み立てた。
(Experiment 4) Next, in order to confirm the effect of crosslinking in separators A, B, C, and U'D of the present invention, the following batteries were manufactured. That is, through one of these separators, the width is 144 mm, the height is 150 mm, and the heat is 0.9 mm.
10 sintered nickel positive electrode plates with a thickness of 0.0 mm and 11 sintered cadmium negative electrode plates with a thickness of 0.80 mm and the same width and height as the positive electrode plates are stacked, and this electrode plate group is is 3
It was installed in a polypropylene battery case of 100 mL, and an open type (Ghent type) nickel cadmium storage battery was sheathed therein.

このニッケルカドミウム電池で、セパレータA、B、C
1およびDを用いるものを、それぞれ電池(ケ)、(コ
)、(す)および(シ)と呼ぶ。
In this nickel cadmium battery, separators A, B, and C
Those using 1 and D are called batteries (ke), (k), (su) and (shi), respectively.

これらの電池(ケ)−(シ)に、5.8MIく○H水j
容液からなるアルカリ電解液を注入し、注−々によって
起こる電池の厚さの増加量を、電槽の中央部で測定した
。その結果を、第2表に示す。
Add 5.8 MI ○H water to these batteries (ke) - (shi).
An alkaline electrolyte consisting of a liquid was injected, and the amount of increase in battery thickness caused by each injection was measured at the center of the battery case. The results are shown in Table 2.

(以下余白) 第2表 第2表から、本発明のセパレータの中でも、架橋したも
のを用いる電池(コ)および(シ)は、架橋しないもの
を用いる電池ぐケ)および(す)と比較して、厚さの増
加か抑制されている。これは、電池(ケ)およU(す)
では、架橋しないセパレータAおよびCが、アルカリ電
解液に浸漬されて膨潤することによって極板群が膨張し
、プラスチック製の電槽が著しく変形し、電池(コ)お
よび(シ)では、セパレータの主鎖または側鎖が架橋さ
れているので、セパし一夕の膨i閏が効果的に抑制され
たことに起因している。このように、比較的強度が小さ
い電槽を用いる場合には、主鎖または側鎖が架橋されて
いる本発明のセパレータを用いることによって、寸法安
定性に優れたアルカリ蓄電池が得られることがわかる。
(Leaving space below) Table 2 From Table 2, among the separators of the present invention, batteries (C) and (C) using crosslinked separators are compared with batteries (C) and (S) using non-crosslinked separators. Therefore, the increase in thickness is suppressed. This is the battery (ke) and U (su)
In the case of batteries (C) and (C), non-crosslinked separators A and C are immersed in an alkaline electrolyte and swell, causing the electrode plate group to expand and the plastic battery case to be significantly deformed. This is due to the fact that the main chain or side chain is cross-linked, so that swelling during separation is effectively suppressed. Thus, it can be seen that when using a battery case with relatively low strength, an alkaline storage battery with excellent dimensional stability can be obtained by using the separator of the present invention whose main chain or side chain is crosslinked. .

なお、電池(ア)−(り)は、機械的強度が高い円筒形
の金属電槽を用いているので、この場合には、架橋して
いないセパレータを用いても、電池の外形寸法が著しく
変化するという不都合は発生しない。
In addition, since batteries (A) to (I) use cylindrical metal containers with high mechanical strength, in this case, even if a non-crosslinked separator is used, the external dimensions of the battery will be significantly reduced. There will be no inconvenience caused by the change.

なお、以上の実施例では、ポリオレフィンとしてポリプ
ロピレンを用いる場合を説明したか、ポリプロピレンの
代わりに、ポリエチレン単独や、ポリプロピレンとポリ
エチレンとの混合物や、あるいはポリエチレンとポリプ
ロピレンとの共重合体を用いる場合にも、上述の実施例
と同様の効果が得られる。
In addition, in the above examples, the case where polypropylene is used as the polyolefin has been explained, but instead of polypropylene, polyethylene alone, a mixture of polypropylene and polyethylene, or a copolymer of polyethylene and polypropylene can also be used. , similar effects to those of the above embodiment can be obtained.

また、以上の実施例では、ニッケルカドミウム電池の場
合を説明したが、電池組立時のセパレータの切断、充放
電サイクルの進行にともなうセパレータの劣化、および
セパレータの親水性の持続性に起因する上述の現象は、
ニッケルカドミウム電池の場合だけてはなく、主たる正
極活物質に、水酸化ニッケル、酸化第1銀、酸化第2銀
などを用い、主たる負極活物質にカドミウム、水素吸蔵
合金、亜鉛、′鉄などを用いるとのような組み合わせの
アルカリ蓄電池においても同様に起こる。
In addition, in the above example, the case of a nickel cadmium battery was explained, but the above-mentioned problems caused by cutting of the separator during battery assembly, deterioration of the separator as the charge/discharge cycle progresses, and the persistence of hydrophilicity of the separator The phenomenon is
Not only in the case of nickel-cadmium batteries, nickel hydroxide, ferrous oxide, ferric oxide, etc. are used as the main positive electrode active material, and cadmium, hydrogen storage alloy, zinc, iron, etc. are used as the main negative electrode active material. The same thing happens in alkaline storage batteries in combinations such as those used.

したがって、たとえは、正極に酸化第1銀や酸化第2銀
を用いる場合や、負極に亜鉛を用いる場合には、金属銀
や金属亜鉛の析出による微小短絡を防止するために、不
縁布製セパレータのほかに、膜状のバリアセパレータを
併用する必要があるものの、不縁布製セパレータの作用
効果の点ては、これらのどの正極活物質と負極活物質と
の組み合わせにおいても、本発明の作用効果は、やはり
上述の実施例と同様に得られるものである。
Therefore, for example, when using 1st silver oxide or 2nd silver oxide for the positive electrode, or when using zinc for the negative electrode, a non-woven fabric separator is used to prevent minute short circuits due to precipitation of metallic silver or metallic zinc. Although it is necessary to use a film-like barrier separator in addition to the above, the effects of the non-woven fabric separator are the same as those of the present invention in any of these combinations of positive electrode active material and negative electrode active material. is also obtained in the same manner as in the above embodiment.

発明の効果 本発明のセパレータは、電池の製造時にセパレータの切
断が起こり難く、充放電サイクルが進行したのちの自己
放電速度が小さく、しかり高率放電時の電圧降下が小さ
いという効果を兼ね備えたアルカリ蓄電池を提供するこ
とができる。さらに、機械的強度が小さい電槽を用いる
場合にも、寸法安定性に優れたアルカリ蓄電池を提供す
ることかできる。
Effects of the Invention The separator of the present invention is an alkaline material that has the following effects: it is difficult to break the separator during battery manufacturing, the self-discharge rate after the charge/discharge cycle is low, and the voltage drop during high-rate discharge is low. Storage batteries can be provided. Furthermore, even when using a battery case with low mechanical strength, it is possible to provide an alkaline storage battery with excellent dimensional stability.

Claims (1)

【特許請求の範囲】 1、側鎖にベンゼンスルフォン酸基を有するポリオレフ
ィン製の不織布からなることを特徴とするアルカリ蓄電
池用セパレータ。 2、ポリオレフィンにスチレンスルフォン酸塩をグラフ
ト重合することを特徴とする請求項1記載のアルカリ蓄
電池用セパレータの製造方法。 3、ポリオレフィンにスチレンをグラフト重合してから
、そのベンゼン核をスルフォン化することを特徴とする
請求項1記載のアルカリ蓄電池用セパレータの製造方法
。 4、主鎖もしくは側鎖が架橋されてなることを特徴とす
る請求項1記載のアルカリ蓄電池用セパレータ。
[Scope of Claims] 1. A separator for alkaline storage batteries characterized by being made of a nonwoven fabric made of polyolefin having benzenesulfonic acid groups in the side chains. 2. The method for producing a separator for an alkaline storage battery according to claim 1, which comprises graft polymerizing styrene sulfonate to the polyolefin. 3. The method for producing a separator for an alkaline storage battery according to claim 1, characterized in that styrene is graft-polymerized to the polyolefin and then the benzene nucleus is sulfonated. 4. The separator for alkaline storage batteries according to claim 1, wherein the main chain or side chain is crosslinked.
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