JPH04233158A - アルカリ電池用セパレータ - Google Patents
アルカリ電池用セパレータInfo
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- JPH04233158A JPH04233158A JP2418717A JP41871790A JPH04233158A JP H04233158 A JPH04233158 A JP H04233158A JP 2418717 A JP2418717 A JP 2418717A JP 41871790 A JP41871790 A JP 41871790A JP H04233158 A JPH04233158 A JP H04233158A
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Classifications
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- 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
Landscapes
- Cell Separators (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明はＮｉ−Ｃｄ，Ｎｉ−Ｚｎ
，Ｎｉ−Ｈ等のアルカリ二次電池用途の高濃度アルカリ
電解液に対し優れた耐久性を有し、電解液との親和性を
向上させ、吸液，保液性を改良したアルカリ電池用セパ
レータに関するものである。
，Ｎｉ−Ｈ等のアルカリ二次電池用途の高濃度アルカリ
電解液に対し優れた耐久性を有し、電解液との親和性を
向上させ、吸液，保液性を改良したアルカリ電池用セパ
レータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術及び発明が解決しようとする課題】一般に
、アルカリ電池用途セパレータ材に要求される特性とし
て、電解液との親和性が良く、吸液速度，保液量に優れ
る事、長期間の充放電の繰り返し使用に耐える耐アルカ
リ性，耐酸化性等の化学的安定性に優れる事、内部抵抗
が小さく、電極から発生するガス，帯電イオンの通過を
妨げない通気性等、種々の性能が要求される。この為ア
ルカリ電池用セパレータとして、従来よりポリアミド繊
維やポリオレフィン系繊維から構成される熱接着による
不織布が用いられて来た。ポリアミド系繊維からなる不
織布は親水性に優れる為、電解液の吸液性，保液性が良
く多用されているが、長期間の充放電の繰返し使用にお
ける化学的耐久性に劣るという欠点を有している。
、アルカリ電池用途セパレータ材に要求される特性とし
て、電解液との親和性が良く、吸液速度，保液量に優れ
る事、長期間の充放電の繰り返し使用に耐える耐アルカ
リ性，耐酸化性等の化学的安定性に優れる事、内部抵抗
が小さく、電極から発生するガス，帯電イオンの通過を
妨げない通気性等、種々の性能が要求される。この為ア
ルカリ電池用セパレータとして、従来よりポリアミド繊
維やポリオレフィン系繊維から構成される熱接着による
不織布が用いられて来た。ポリアミド系繊維からなる不
織布は親水性に優れる為、電解液の吸液性，保液性が良
く多用されているが、長期間の充放電の繰返し使用にお
ける化学的耐久性に劣るという欠点を有している。
【０００３】一方、高温度域での使用に対しても耐アル
カリ性，耐酸化性等の化学的安定性に優れたポリプロピ
レン，ポリエチレン等のポリオレフィン系繊維を用いた
不織布セパレータが種々提案されているが、ポリオレフ
ィン系繊維は親水性に劣る為、電解液保持性が極めて悪
く、長期間の繰返し使用で電解液がドライアウトし易い
傾向にあり、急速充電，高率放電用途では使用出来ない
のが実状である。
カリ性，耐酸化性等の化学的安定性に優れたポリプロピ
レン，ポリエチレン等のポリオレフィン系繊維を用いた
不織布セパレータが種々提案されているが、ポリオレフ
ィン系繊維は親水性に劣る為、電解液保持性が極めて悪
く、長期間の繰返し使用で電解液がドライアウトし易い
傾向にあり、急速充電，高率放電用途では使用出来ない
のが実状である。
【０００４】更に、かかるポリオレフィン系繊維の問題
点を解決するために、界面活性剤にて処理する方法、繊
維表面を発泡させる等凹凸を形成して表面積を増大させ
る方法、プラズマ処理等により繊維表面を活性化して電
解液との親和性を向上させる方法、電子線照射法等によ
り繊維表面に親水性モノマーをグラフト重合させる方法
（特開昭５５−８８２６３号）、親水性を有するビニル
アルコール等をオレフィンと共重合させた素材を適用す
る方法（特開昭６３−３４８４９号）、スルフオン化処
理等化学的後処理法により親水基を導入する方法（特開
昭５７−１９１９５６号，特開平１−１３２０４４号）
等が種々提案，検討されているが、いずれも長期間にわ
たる安定な親水性を付与し、かつ連続して安定なものを
得る事が困難であるという問題点がある。
点を解決するために、界面活性剤にて処理する方法、繊
維表面を発泡させる等凹凸を形成して表面積を増大させ
る方法、プラズマ処理等により繊維表面を活性化して電
解液との親和性を向上させる方法、電子線照射法等によ
り繊維表面に親水性モノマーをグラフト重合させる方法
（特開昭５５−８８２６３号）、親水性を有するビニル
アルコール等をオレフィンと共重合させた素材を適用す
る方法（特開昭６３−３４８４９号）、スルフオン化処
理等化学的後処理法により親水基を導入する方法（特開
昭５７−１９１９５６号，特開平１−１３２０４４号）
等が種々提案，検討されているが、いずれも長期間にわ
たる安定な親水性を付与し、かつ連続して安定なものを
得る事が困難であるという問題点がある。
【０００５】さらに、近年においては電池の小型・軽量
化・長寿命・高容量化・急速充電・高温対応等の性能向
上に対応するセパレータの開発要求がますます高まって
来た。
化・長寿命・高容量化・急速充電・高温対応等の性能向
上に対応するセパレータの開発要求がますます高まって
来た。
【０００６】
【課題を解決するための手段】本発明は、上記問題点を
解消するに当り、耐薬品性に優れたポリオレフィン系樹
脂よりなる繊維から構成される多孔質シートに、該シー
トとの接着性に優れ、かつ耐薬品性と電解液親和性を併
せ持つアイオノマー樹脂を付与してなる事を、特徴とす
るものであり、アルカリ電解液との親和性が良く、優れ
た浸透性，保液性，通気性を有し、長期にわたる充放電
の繰返しの安定なアルカリ電池用セパレータを得ること
を可能にした。
解消するに当り、耐薬品性に優れたポリオレフィン系樹
脂よりなる繊維から構成される多孔質シートに、該シー
トとの接着性に優れ、かつ耐薬品性と電解液親和性を併
せ持つアイオノマー樹脂を付与してなる事を、特徴とす
るものであり、アルカリ電解液との親和性が良く、優れ
た浸透性，保液性，通気性を有し、長期にわたる充放電
の繰返しの安定なアルカリ電池用セパレータを得ること
を可能にした。
【０００７】本発明の構成に於いて用いるオレフィン系
繊維としては、ポリエチレン又はポリプロピレンの単一
成分よりなる繊維、ポリエチレンとポリプロピレンより
構成される複合繊維等の他に、エチレンとビニルアルコ
ールを共重合して得られるエチレン−ビニルアルコール
樹脂を用いた繊維や、エチレン・プロピレン共重合体、
エチレンと各種不飽和カルボン酸誘導体とからなる共重
合体等を用いた繊維等があり、これ等の繊維を適宜混合
して得られる編織布，不織布状の多孔質シートが使用で
きる。
繊維としては、ポリエチレン又はポリプロピレンの単一
成分よりなる繊維、ポリエチレンとポリプロピレンより
構成される複合繊維等の他に、エチレンとビニルアルコ
ールを共重合して得られるエチレン−ビニルアルコール
樹脂を用いた繊維や、エチレン・プロピレン共重合体、
エチレンと各種不飽和カルボン酸誘導体とからなる共重
合体等を用いた繊維等があり、これ等の繊維を適宜混合
して得られる編織布，不織布状の多孔質シートが使用で
きる。
【０００８】次に、本発明の多孔質シートに付与するア
イオノマー樹脂は、図１に示す様に長鎖のエチレン共重
合体ＥのＣＯＯＨ基が金属イオン（例えばＺｎ２＋）と
イオン結合による橋かけ構造によって結合しているもの
であり、オレフィン系樹脂の化学的安定性と金属イオン
会合部１の非晶質構造部３に由来すると推測される親水
性とを具備するものである。また４は微結晶相を示す。
イオノマー樹脂は、図１に示す様に長鎖のエチレン共重
合体ＥのＣＯＯＨ基が金属イオン（例えばＺｎ２＋）と
イオン結合による橋かけ構造によって結合しているもの
であり、オレフィン系樹脂の化学的安定性と金属イオン
会合部１の非晶質構造部３に由来すると推測される親水
性とを具備するものである。また４は微結晶相を示す。
【０００９】アイオノマー樹脂は、エチレン−不飽和カ
ルボン酸共重合体、例えばエチレン−アクリル酸共重合
体やエチレン−メタクリル酸共重合体を基体とし、金属
カチオンを添加・溶融混合して得られるものであるが、
特に亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）を添加したものがイオン化
度の大きい安定なアイオノマー樹脂が得られ、親水性に
富むものとなり、アルカリ電池用セパレータとして良好
な特性を付与出来るものである。該基体となるエチレン
−不飽和カルボン酸共重合体の分子量について、特に限
定するものではなく、分子量数千のオリゴマータイプか
ら数十万の高重合度のものが適用できる。又、該基体と
なるエチレン−不飽和カルボン酸共重合体はポリエチレ
ンやポリプロピレンに比較して化学的反応性に富む為、
スルフオン酸基等の親水性を有する各種官能基の導入が
容易であり、あらかじめこの様な親水性を有する官能基
を導入した樹脂を繊維多孔質シートに付与する方法や、
該シートに付与後かかる官能基を導入する方法等により
、さらに親水性を向上させる事も可能である。
ルボン酸共重合体、例えばエチレン−アクリル酸共重合
体やエチレン−メタクリル酸共重合体を基体とし、金属
カチオンを添加・溶融混合して得られるものであるが、
特に亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）を添加したものがイオン化
度の大きい安定なアイオノマー樹脂が得られ、親水性に
富むものとなり、アルカリ電池用セパレータとして良好
な特性を付与出来るものである。該基体となるエチレン
−不飽和カルボン酸共重合体の分子量について、特に限
定するものではなく、分子量数千のオリゴマータイプか
ら数十万の高重合度のものが適用できる。又、該基体と
なるエチレン−不飽和カルボン酸共重合体はポリエチレ
ンやポリプロピレンに比較して化学的反応性に富む為、
スルフオン酸基等の親水性を有する各種官能基の導入が
容易であり、あらかじめこの様な親水性を有する官能基
を導入した樹脂を繊維多孔質シートに付与する方法や、
該シートに付与後かかる官能基を導入する方法等により
、さらに親水性を向上させる事も可能である。
【００１０】又、該アイオノマー樹脂は多孔質シートを
構成する繊維素材と同質素材である為、化学的接着性に
優れ長期的な耐久性を有するものである。尚、多孔質シ
ートへの付与方法としては、公知の含浸法，コーティン
グ法，湿式含浸法等特に限定するものではない。さらに
、アルカリ電池用セパレータは電解液を保持し、且つガ
スや帯電イオンの通過性能が要求されるものであり、３
０％〜８０％の範囲、好ましくは４０％〜７０％の空隙
率を有する事が望ましい。また、多孔質シートとアイオ
ノマー樹脂との構成比率は特に限定されるものではない
。
構成する繊維素材と同質素材である為、化学的接着性に
優れ長期的な耐久性を有するものである。尚、多孔質シ
ートへの付与方法としては、公知の含浸法，コーティン
グ法，湿式含浸法等特に限定するものではない。さらに
、アルカリ電池用セパレータは電解液を保持し、且つガ
スや帯電イオンの通過性能が要求されるものであり、３
０％〜８０％の範囲、好ましくは４０％〜７０％の空隙
率を有する事が望ましい。また、多孔質シートとアイオ
ノマー樹脂との構成比率は特に限定されるものではない
。
【００１１】
【作 用】本発明は上記の如くセパレータ構成素材の
多孔質シートとアイオノマー樹脂が同質の素材よりなる
ため、耐アルカリ性，耐酸化性等が非常に優れ、更に化
学的安定性に優れた長鎖のエチレン共重合体を金属イオ
ンにより分子間橋かけ構造によって結合しているイオン
会合体をその繊維表面に付与してなる為、基材繊維との
接着力に優れ、且つ長期間にわたり良好な電解液親和性
・保液性を発揮する。以下、実施例により本発明をさら
に詳しく説明する。
多孔質シートとアイオノマー樹脂が同質の素材よりなる
ため、耐アルカリ性，耐酸化性等が非常に優れ、更に化
学的安定性に優れた長鎖のエチレン共重合体を金属イオ
ンにより分子間橋かけ構造によって結合しているイオン
会合体をその繊維表面に付与してなる為、基材繊維との
接着力に優れ、且つ長期間にわたり良好な電解液親和性
・保液性を発揮する。以下、実施例により本発明をさら
に詳しく説明する。
【００１２】
【実施例１】芯がポリプロピレン、鞘がポリエチレンに
より構成される芯鞘型複合繊維１．５ｄ×３８ｍｍ３０
％，レギュラーのポリプロピレン繊維０．９ｄ×３８ｍ
ｍ７０％の混合繊維をカード機及びクロスラッパーによ
り形成したクロスウエブよりなる繊維集積体を１２０℃
に加熱された一対のカレンダーロールで加熱圧着して目
付５０ｇ／ｍ２，厚さ０．１４ｍｍの不織布シートＡを
得た。次に、該不織布シートをエチレン−メタクリル酸
共重合体（メタクリル酸共重合比率；５モル％）のカル
ボキシル基を亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）により会合させて
得たアイオノマー樹脂エマルジョン液に含浸させ、絞り
量調整後乾燥して、目付５５ｇ／ｍ２，厚さ０．１５ｍ
ｍの本発明による電池用セパレータを得た。
より構成される芯鞘型複合繊維１．５ｄ×３８ｍｍ３０
％，レギュラーのポリプロピレン繊維０．９ｄ×３８ｍ
ｍ７０％の混合繊維をカード機及びクロスラッパーによ
り形成したクロスウエブよりなる繊維集積体を１２０℃
に加熱された一対のカレンダーロールで加熱圧着して目
付５０ｇ／ｍ２，厚さ０．１４ｍｍの不織布シートＡを
得た。次に、該不織布シートをエチレン−メタクリル酸
共重合体（メタクリル酸共重合比率；５モル％）のカル
ボキシル基を亜鉛イオン（Ｚｎ２＋）により会合させて
得たアイオノマー樹脂エマルジョン液に含浸させ、絞り
量調整後乾燥して、目付５５ｇ／ｍ２，厚さ０．１５ｍ
ｍの本発明による電池用セパレータを得た。
【００１３】
【実施例２】実施例１で用いたオレフィン系不織布シー
トＡを、エチレン−アクリル酸共重合体（アクリル酸共
重合比率；４．１モル％）のカルボキシル基を亜鉛イオ
ン（Ｚｎ２＋）により会合させて得たアイオノマー樹脂
エマルジョン液に含浸させ、絞り量調整後乾燥処理して
、目付６０ｇ／ｍ２，厚さ０．１５ｍｍの本発明による
電池用セパレータを得た。
トＡを、エチレン−アクリル酸共重合体（アクリル酸共
重合比率；４．１モル％）のカルボキシル基を亜鉛イオ
ン（Ｚｎ２＋）により会合させて得たアイオノマー樹脂
エマルジョン液に含浸させ、絞り量調整後乾燥処理して
、目付６０ｇ／ｍ２，厚さ０．１５ｍｍの本発明による
電池用セパレータを得た。
【００１４】
【比較例】実施例１で用いたオレフィン系不織布シート
Ａを、エチレン−メタクリル酸共重合体（メタクリル酸
共重合比率；５モル％），樹脂エマルジョン液に含浸さ
せ、絞り量調整後乾燥処理して、目付５５ｇ／ｍ２，厚
さ０．１５ｍｍの不織布シートを得た。以下、実施例，
比較例及び樹脂加工を施さないオレフィン系不織布シー
トＡ（参考例）の諸物性比較テストを行ない表１に示し
た。
Ａを、エチレン−メタクリル酸共重合体（メタクリル酸
共重合比率；５モル％），樹脂エマルジョン液に含浸さ
せ、絞り量調整後乾燥処理して、目付５５ｇ／ｍ２，厚
さ０．１５ｍｍの不織布シートを得た。以下、実施例，
比較例及び樹脂加工を施さないオレフィン系不織布シー
トＡ（参考例）の諸物性比較テストを行ない表１に示し
た。
【００１５】
【表１】
【００１６】表中吸液速度；比重１．３０の苛性カリ溶
液中に試料巾２５ｍｍのセパレータ材の一端を浸漬、３
０分後の吸液高さ。保液率 ；比重１．３０の苛性カ
リ溶液中にセパレータ材を浸漬し、１０分間吊り干し水
切り後の溶液吸収率。耐アルカリ性；比重１．３０の苛
性カリ溶液中に８０℃にて３０日間浸漬した後の重量減
少率。耐酸化性；５％ＫＭｎＯ４。溶液２５０ｍｌと、
比重１．３０の苛性カリ溶液５０ｍｌとの混合液中で、
５０℃１時間浸漬した後の重量減少率。によって夫々測
定した結果を示す。図１は、本発明に用いるアイオノマ
ー樹脂のイオン会合体モデルを示すものであり、多数個
のイオンが規則的に集合してイオン領域１を形成し、非
晶質相３中に分散している事を示す。
液中に試料巾２５ｍｍのセパレータ材の一端を浸漬、３
０分後の吸液高さ。保液率 ；比重１．３０の苛性カ
リ溶液中にセパレータ材を浸漬し、１０分間吊り干し水
切り後の溶液吸収率。耐アルカリ性；比重１．３０の苛
性カリ溶液中に８０℃にて３０日間浸漬した後の重量減
少率。耐酸化性；５％ＫＭｎＯ４。溶液２５０ｍｌと、
比重１．３０の苛性カリ溶液５０ｍｌとの混合液中で、
５０℃１時間浸漬した後の重量減少率。によって夫々測
定した結果を示す。図１は、本発明に用いるアイオノマ
ー樹脂のイオン会合体モデルを示すものであり、多数個
のイオンが規則的に集合してイオン領域１を形成し、非
晶質相３中に分散している事を示す。
【００１７】
【発明の効果】本発明は上記の如く構成したことにより
、電解液との親和性が大きく保液性を高め、長期にわた
る耐アルカリ性，耐酸化性が維持出来る為、電池寿命を
大巾に改善する事が可能となった等の優れた効果を有す
る発明である。
、電解液との親和性が大きく保液性を高め、長期にわた
る耐アルカリ性，耐酸化性が維持出来る為、電池寿命を
大巾に改善する事が可能となった等の優れた効果を有す
る発明である。
【図１】本発明の実施例に用いるアイオノマー樹脂のイ
オン会合体モデルを示す分子構造図である。
オン会合体モデルを示す分子構造図である。
１ イオン会合部
２ 微結晶相
３ 非結晶質相
Claims (3)
- 【請求項１】 オレフィン系樹脂繊維より構成される
多孔質シートに、アイオノマー樹脂を付与してなる事を
特徴とするアルカリ電池用セパレータ。 - 【請求項２】 アイオノマー樹脂が亜鉛アイオノマー
のイオン会合体である事を特徴とする請求項１記載のア
ルカリ電池用セパレータ。 - 【請求項３】 多孔質シートがオレフィン系樹脂繊維
より構成される不織布であり、空隙率が３０〜８０％で
ある請求項１又は２記載のアルカリ電池用セパレータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418717A JPH04233158A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | アルカリ電池用セパレータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2418717A JPH04233158A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | アルカリ電池用セパレータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH04233158A true JPH04233158A (ja) | 1992-08-21 |
Family
ID=18526511
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2418717A Pending JPH04233158A (ja) | 1990-12-27 | 1990-12-27 | アルカリ電池用セパレータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH04233158A (ja) |
-
1990
- 1990-12-27 JP JP2418717A patent/JPH04233158A/ja active Pending
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