JPH04212267A - アルカリ電池用セパレータ - 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】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、電解液としてアルカリ
を使用するアルカリ電池に好適な、ポリアミド系不織布
からなるアルカリ電池用セパレータに関するものである
。

【０００２】

【従来の技術】従来、アルカリ電池用セパレータとして
はポリアミド、ポリプロピレン、ポリスルフィドなどの
繊維からなる不織布が使用されている。

【０００３】これらのうち、ポリアミド系不織布は電解
液の保液性、吸水性に優れ、電解液の拡散性が高いこと
から高率放電が可能であるが、高温における耐アルカリ
性が悪く、ポリアミドのアルカリ分解による不純物の溶
出のため、電池の寿命が短かくなる欠点がある。また、
ポリプロピレン系不織布は耐アルカリ性に優れているも
のの、本来疎水性が強い繊維のため保液性が低い。その
ため正・負両極をできる限り接近させて高率放電を行な
おうとするとリーク現象が生じ、使用できない状態とな
る。さらに、ポリスルフィド系不織布は保液性はポリプ
ロピレン系不織布より若干良いものの、やはりリーク現
象が生じる欠点がある。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】本発明は、前記のよう
な問題を解決しようとするもので、電解液の保液性が良
好で、耐アルカリ性に優れ、コスト的にも有利なアルカ
リ電池用セパレータを提供しようとすることを目的とす
るものである。

【０００５】

【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決すべく鋭意検討の結果、比較的低伸度でかつ特定伸
度範囲の高融点ポリアミド繊維と、特定のポリアミドを
鞘成分として用いた複合接着繊維とからなる不織布が極
めて優れた特性を有することを見出し、本発明に到達し
た。すなわち、本発明は伸度４１〜４５％の高融点ポリ
アミド繊維と、伸度６５％以下のポリアミド複合接着繊
維を構成成分とする不織布からなるセパレータで、前記
ポリアミド複合接着繊維は芯が高融点ポリアミド、鞘が
融点１６５　℃を超え芯成分を構成する高融点ポリアミ
ドの融点より少なくとも１０℃低い融点を有する直鎖脂
肪族ポリアミドを含むものである。

【０００６】以下、本発明を詳細に説明する。まず、本
発明にいう伸度４１〜４５％の高融点ポリアミド繊維と
は、ナイロン６（融点２１５　℃）、ナイロン６６（融
点２５０　℃）、ナイロン４６（融点２９０℃）などの
融点１９０　℃以上のポリアミド繊維あるいはこれらの
混合繊維である。この高融点ポリアミド繊維は伸度を４
１〜４５％とする必要がある。伸度が４５％を超える場
合、耐アルカリ性が相対的に低くなり好ましくない。伸
度が４１％に満たないものを得ようとすると延伸設備の
改造が必要となったり、延伸時に延伸ローラーに単糸が
捲き付き、切断する頻度が高くなって生産性が低下する
などのコストアップ要因となるので好ましくない。

【０００７】なお、耐アルカリ性に関しては伸度４１％
程度で効果が飽和し、伸度を４１％より小さくしても耐
アルカリ性はさほど向上しない。ところが、伸度が４５
％を超えると耐アルカリ性は急激に低下する。すなわち
、高融点ポリアミド繊維の伸度４１〜４５％の範囲は耐
アルカリ性の面とコスト面より、極めて好ましい効果を
呈するのである。

【０００８】また、本発明にいう複合接着繊維の鞘成分
を構成する直鎖脂肪族ポリアミドは融点１６５　℃を超
え芯成分を構成する高融点ポリアミドの融点より少なく
とも１０℃低い融点を有するものであり、例えばナイロ
ン６自体あるいはナイロン６および／またはナイロン６
６を主体として、これにナイロン６１０　、ナイロン１
１、ナイロン１２などより選ばれた１種あるいは２種以
上の成分を共重合したものなどが挙げられる。

【０００９】鞘成分を構成する直鎖脂肪族ポリアミドの
融点と芯成分を構成する高融点ポリアミドの融点との差
が１０℃未満である場合、芯成分の高融点ポリアミドの
融点と接近しすぎて、加熱処理により得られる不織布が
フィルムライクとなり、保液性が低下するので好ましく
ない。鞘成分を構成する直鎖脂肪族ポリアミドの融点が
１６５　℃以下である場合、融点を下げるために共重合
させる第３成分が高価であるため、コスト高となり好ま
しくない。

【００１０】なお、複合接着繊維の鞘成分が例えばナイ
ロン６の場合、主体繊維となる高融点ポリアミド繊維は
当然ナイロン６より高融点のナイロン６６、ナイロン４
６などから選択する必要がある。

【００１１】本発明の複合接着繊維は伸度を６５％以下
とする必要がある。伸度が６５％を超える場合、耐アル
カリ性が相対的に低くなり好ましくない。芯鞘複合接着
繊維の芯／鞘重量比は特定しないが、２０／８０　〜８
０／２０　の範囲が適当である。芯／鞘の重量比が２０
／８０　に満たない場合、伸度４１〜４５％の高融点ポ
リアミド繊維との配合比によっては得られる不織布がフ
ィルムライクになって保液性が下がったり、不織布を形
成する繊維間の微細な空隙の大きさをコントロールしに
くく、電解液が均等に浸透しにくくなったりすることが
ある。さらに、芯鞘重量比が８０／　２０を超える場合
、一部、芯の高融点ポリアミドが繊維表面に露出して複
合繊維自体の耐アルカリ性を低下させる場合がある。

【００１２】高融点ポリアミド繊維とポリアミド複合接
着繊維の配合度合は適宜定めれば良いが、おおよそ、高
融点ポリアミド繊維５０〜９０重量％、ポリアミド複合
接着繊維５０〜１０重量％である。

【００１３】本発明におけるポリアミド複合接着繊維の
鞘成分を構成する直鎖脂肪族ポリアミドとして共重合ポ
リアミドを用いる場合、その共重合ポリアミドには本発
明の効果を損わない範囲で前記した成分以外の成分を共
重合しても良く、また艶消剤、安定剤、着色剤などの添
加剤を加えても良いが、電池寿命を損うような添加剤は
避けるべきである。

【００１４】さらに、本発明に用いる不織布は高融点ポ
リアミド繊維と複合接着繊維を短繊維に切断後、通常の
カード法、エアレイ法、湿式抄紙法などにより不織布混
合ウエブを形成し、さらに熱風ドライヤ、サクションド
ラムドライヤ、ヤンキードライヤなどのドライヤやフラ
ットカレンダーロールなどの熱処理装置を使用して熱処
理することにより製造できる。

【００１５】

【作用】本発明のセパレータに用いるポリアミド系不織
布は本来電解質保液性が良好である。さらに比較的低伸
度の高融点ポリアミド繊維とポリアミド複合接着繊維を
構成繊維成分とするため、耐アルカリ性も優れたもので
ある。

【００１６】

【実施例】次に、実施例に基づいて本発明を具体的に説
明する。なお、実施例における各種特性値は次の方法に
より測定したものである。 耐アルカリ性：繊維を８０℃に加熱した４０％ＫＯＨ水
溶液に５００時間浸漬した後の強度の、加熱処理前の強
度に対する比率（強度保持率）で表わす。 電解液の保液性：１０ｃｍ×１０ｃｍの大きさに切り出
した不織布試験片を室温に保持した４０％ＫＯＨ水溶液
中に１時間浸漬した後、液中より引き上げて垂直につる
し、１０分後の試験片の重量を測定する。浸漬前の不織
布重量との差より保液量を求め、浸漬後の重量に対する
保液率を計算して保液性の尺度とする。 電解液の吸水性：不織布の経方向より２．５　×２０ｃ
ｍの細長いサンプルを切り出し、室温に保持した４０％
ＫＯＨ水溶液に、サンプル下端が１ｃｍ、液中に漬かる
ように垂直につるし、３０分後にＫＯＨ水溶液が上昇し
た高さを測定する。 電池の寿命：不織布を、容量１０００ｍＡｈｒのアルカ
リ電池にセパレータとして組み込み、充放電を繰り返す
。充放電の繰り返し回数（サイクル）、８００　サイク
ル後の放電可能時間の当初の放電可能時間に対する比率
（放電可能時間維持率）を求め、電池寿命の目安とした
。値が大きいほど寿命が長いことになる。 実施例１ ナイロン６繊維（繊度１．０　デニール、カット長５１
ｍｍ、強度５．４ｇ／ｄ、伸度４２％）７５重量％と、
ナイロン６を芯成分、ナイロン６／ナイロン１２｛＝７
０／３０　（モル比）｝、融点１８０　℃の共重合ポリ
アミドを鞘成分（芯／鞘重量比５０／５０　）とするポ
リアミド複合接着繊維（繊度１．５　デニール、カット
長５１ｍｍ、強度５．５ｇ／ｄ、伸度５７％）２５重量
％を混合し、ローラーカード法によって混合ウエブを作
成した。この混合ウエブを１９５　℃に加熱したフラッ
トカレンダーロールに通し、目付７５ｇ　／ｍ２　、厚
さ０．２０ｍｍの不織布とした。構成繊維の耐アルカリ
性および不織布の保液性、吸水性ならびにこの不織布を
セパレータとして用いた電池の寿命を表１に示す。 実施例２〜３および比較例１ 強、伸度の異なるナイロン６繊維を用いること以外は実
施例１と同様に行なった結果を表１に示す。比較例１は
ナイロン６繊維の耐アルカリ性が低く、実施例に較べ電
池寿命が短かい結果となった。 実施例４〜５および比較例２ ポリアミド複合接着繊維の鞘成分の共重合ポリアミドの
ポリマー成分を変更し、種々の融点の鞘成分を用いたこ
とと、複合接着繊維の伸度を変更したこと以外は実施例
１と同様にして実施した。比較例２では不織布の保液性
、吸水性が低く、使用時にリーク現象が見られた。また
、電池寿命が短かかった。 実施例６および比較例３ 実施例１において、ナイロン６繊維の代りにナイロン６
６繊維（繊度１．０　デニール、カット長５１ｍｍ、強
度５．５ｇ／ｄ、伸度４１％；実施例６）およびナイロ
ン６６繊維（強度５．２ｇ／ｄ、伸度４８％；比較例３
）を用いること以外は実施例１と同様に行なった結果を
表１に示す。比較例３はナイロン６６繊維の耐アルカリ
性が低く、実施例６に較べ電池寿命が短かい結果となっ
た。 比較例４〜５ 強、伸度の異なるナイロン６繊維を用いること以外は実
施例１と同様に行なった結果を表１に示す。比較例４，
５とも電池寿命は良好であるが、ナイロン６繊維の延伸
時操業性が悪いという問題があった。

【００１７】

【表１】

【００１８】 実施例７ 実施例１において、ポリアミド複合接着繊維の芯成分を
ナイロン６６とし、繊度１．５　デニール、カット長５
１ｍｍ、強度５．７ｇ／ｄ、伸度５２％、耐アルカリ性
７３％のものを用いること以外は実施例１と同様に行な
った結果を表２に示す。不織布の保液性は２４５　％、
吸水性は１５ｃｍ、電池寿命は７４％と良好であった。 実施例８〜９および比較例４ 実施例７において、高融点ポリアミド繊維としてナイロ
ン６繊維の代りにナイロン６６繊維（繊度１．０　デニ
ール、カット長５１ｍｍ）を用い、その強、伸度を変更
すること以外は実施例７と同様に行なった結果を表２に
示す。 実施例１０〜１３および比較例５〜７ 実施例８において、ポリアミド複合接着繊維の鞘成分の
ポリアミド成分を変更したことと、複合接着繊維の伸度
を変更したこと以外は実施例８と同様に行なった結果を
表２に示す。比較例５では不織布がフィルムライクとな
り、保液性、吸水性が低く、使用時にリーク現象が見ら
れた。また、比較例６は複合接着繊維の耐アルカリ性が
不十分であり、電池寿命が短かかった。比較例７は耐ア
ルカリ性、電池寿命とも良好であったが、高価な共重合
成分（ナイロン１２）の使用量が多く、コストの高いも
のとなった。

【００１９】

【表２】

【００２０】

【発明の効果】以上のように本発明の電池用セパレータ
は安価に製造できる上、耐アルカリ性に優れ、保液性、
吸水性も高い。従ってこれを組み込んだアルカリ電池は
電池寿命が長く、高率放電が可能である。

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】　　伸度４１〜４５％の高融点ポリアミド
   繊維と、伸度６５％以下のポリアミド複合接着繊維を構
   成成分とする不織布からなるアルカリ電池用セパレータ
   で、前記ポリアミド複合接着繊維は芯が高融点ポリアミ
   ド、鞘が融点１６５　℃を超え芯成分を構成する高融点
   ポリアミドの融点より少なくとも１０℃低い融点を有す
   る直鎖脂肪族ポリアミドを含むアルカリ電池用セパレー
   タ。