JPH04342953A

JPH04342953A - ニッケル−カドミウム電池用セパレータの製造方法

Info

Publication number: JPH04342953A
Application number: JP3116226A
Authority: JP
Inventors: Ryuji Kawase; 龍二川瀬
Original assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Current assignee: Sanyo Electric Co Ltd
Priority date: 1991-05-21
Filing date: 1991-05-21
Publication date: 1992-11-30
Anticipated expiration: 2016-12-04
Also published as: JP3234244B2

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、ニッケルーカドミウム
蓄電池に代表されるアルカリ蓄電池などに使用される電
池用セパレータの製造方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、例えばニッケル−カドミウム蓄電
池のセパレータとしては、ナイロン不織布セパレータが
多く用いられてきた。これはナイロン不織布が適度な強
度、ガス透過性及び親水性を有しているためである。然
し乍ら、ナイロンは素材そのものの耐アルカリ性、耐酸
化性が十分であるとは言い難く、特に４５℃以上の高温
では比較的簡単に分解してしまい、電池性能に悪影響を
及ぼす炭酸根やアンモニアを生成してしまう。また分解
が進行するとセパレータの絶縁能力が低下し、ついには
内部短絡をも引き起こすことになる。

【０００３】このような問題を解決するために、セパレ
ータの素材としてポリオレフィン系の樹脂繊維に変更す
る試みが続けられており、特に高温で使用する電池を中
心として、ポリプロピレン不織布が使用されるようにな
ってきた。このポリプロピレン不織布は、耐アルカリ性
、耐酸化性に優れ、また強度やガス透過性についても、
ナイロン不織布と同等のものが得られている。然し乍ら
、ポリプロピレン素材自体が親水性に乏しいことから、
電解液の保持能力が低い。このためポリプロピレン不織
布をセパレータとして使用した電池は、充放電サイクル
の進行に伴いセパレータ中の電解液が枯渇するので、ナ
イロン不織布をセパレータとして用いた電池に比べて、
いわゆるドライアウトを因とする電池寿命が短いという
問題がある。

【０００４】また、このポリプロピレン不織布の電解液
保持能力を向上させるために、細繊維や、異形断面繊維
を使用する試みが成されているが、十分な効果は得られ
ていない。または放射線などの照射による親水基のグラ
フト重合や、スルホン化処理によるセパレータの親水性
向上策も提案されているが、その効果を長期間にわたっ
て発揮させるのが難しい。

【０００５】そこで、特開昭６０−１０９１７１号公報
では、フッ素を含む反応ガスと反応させることによりポ
リプロピレン不織布からなるセパレータに親水性を付与
することが提案されている。この方法によれば、比較的
長期間、親水性維持の効果が期待できる。然し乍ら、こ
の方法においても問題がないというわけではなく、フッ
素ガスにより処理されたセパレータを使用した電池は、
サイクルの比較的初期の段階で、カドミウム負極板の放
電特性が低下し、電池が負極支配となり、容量低下が著
しいという問題が生じてきた。

【０００６】

【発明が解決しようとする課題】本発明は前記問題点に
鑑みて成されたものであって、フッ素ガスにより処理さ
れたセパレータを用いて電池に組み込んだ際、カドミウ
ム負極板の放電特性が低下してしまうという問題点を解
決し、フッ素ガス処理による親水性付与の効果を長期に
わたって発揮し得る電池用セパレータの製造方法を提案
するものである。

【０００７】

【課題を解決するための手段】本発明の電池用セパレー
タの製造方法は、ポリオレフィン系樹脂繊維と、フッ素
を含む反応ガスとを接触反応させた後、表面に高分子被
膜を形成した繊維セパレータとして用いることを特徴と
するものである。

【０００８】ここで、前記ポリオレフィン系樹脂繊維と
しては、あらかじめ不織布に構成されたものが好ましい
。

【０００９】そして、前記高分子としては、メチルセル
ロ−ス、カルボキシメチルセルロ−ス、ヒドロキシプロ
ピルセルロ−ス等のセルロ−ス系高分子、ポリビニルア
ルコ−ル、ポリビニルピロリドンから選択された少なく
とも一種が適する。

【００１０】

【作用】フッ素ガス処理を行ったセパレータがカドミウ
ム負極板の放電特性を阻害する原因は、以下のように推
定される。即ち、一般に繊維が紡糸される際、静電気防
止などの目的で、油剤と呼ばれる界面活性剤が使用され
る。そして、フッ素ガス処理を行う前のポリプロピレン
セパレータにも水洗等の処理を施さない限り、その繊維
表面には界面活性剤が存在しており、フッ素ガス処理さ
れた際、その界面活性剤は分解されるものと考えられる
。

【００１１】この界面活性剤には、一般に、カドミウム
負極板のサイクル進行に伴う放電性の低下、即ち放電不
能な金属カドミウムの凝集、蓄積を抑制する働きがある
ことが知られている。ところが、フッ素ガスにより処理
されたセパレータでは、その繊維表面の界面活性剤が分
解されるために、カドミウム負極板の放電特性の低下を
抑制する効果が消失してしまう。この結果、フッ素ガス
処理されたセパレータを用いた電池は、放電特性が低下
すると考えられる。

【００１２】そこで、種々の処理方法を検討した結果、
本発明の如く、ポリオレフィン系樹脂繊維と、フッ素を
含む反応ガスとを接触反応させた後、表面に高分子被膜
を形成した繊維を用いることにより、界面活性剤を付与
した時と同等の効果が得られ、電池特性を向上させるこ
とを見いだした。即ち、前記高分子被膜の働きでカドミ
ウム負極板の放電特性の低下が抑制でき、且つフッ素ガ
ス処理による繊維表面の親水性も高分子被膜の形成によ
り阻害されることもなく、長期にわたってその効果を維
持することができる。

【００１３】ここで、前記ポリオレフィン系樹脂繊維と
しては、あらかじめ不織布に構成されたものを使用する
のが、電池の製造工程上、セパレ−タを構成しやすく、
好ましいと言える。

【００１４】そして、前記高分子としては、メチルセル
ロ−ス、カルボキシメチルセルロ−ス、ヒドロキシプロ
ピルセルロ−ス等のセルロ−ス系高分子、ポリビニルア
ルコ−ル、ポリビニルピロリドンから選択された少なく
とも一種を使用するのが、望ましい。

【００１５】

【実施例】以下に、本発明の実施例と、比較例の対比に
つき、詳述する。

【００１６】［実施例］公知の１．０〜１．５デニ−ル
程度の繊維径を有するポリプロピレン繊維（ポリオレフ
ィン系樹脂繊維）と、接着性繊維として約１．０デニ−
ルのポリエチレン−ポリプロピレン複合繊維であるＥＳ
繊維（チッソ（株）製）を、１：１の重量比率にて均一
に混合した。次に、これを加熱融着して、目付８０ｇ／
ｍ２、厚み０．２０ｍｍの不織布を作製した。この不織
布を、鉄製の反応容器内に収納し真空排気した。そして
、フッ素ガスを窒素ガスで希釈してなる反応ガスを、前
記容器内に導入し、一定時間反応させた。その後、この
不織布を取り出し、約２重量％のメチルセルロ−ス水溶
液に浸漬した後、乾燥を行った。この結果、ポリプロピ
レンからなるポリオレフィン系樹脂繊維の表面には、メ
チルセルロ−スからなる高分子被膜が形成されたことに
なる。

【００１７】このようにして作製した不織布を、セパレ
ータとして使用し、公知の焼結式ニッケル正極板と焼結
式カドミウム負極板と共に捲回して、電極体を作製し、
電池缶に挿入した。

【００１８】このようにして、本発明によるセパレータ
使用した、公称容量１．２ＡＨを有するＳＣサイズの電
池を作製し、本発明電池Ａとした。

【００１９】［比較例１］前記実施例において、メチル
セルロ−スを使用しない以外は、同様にしてセパレータ
を作製し、電池を組立て、比較電池Ｂとした。

【００２０】尚、この比較例１は、前述せる特開昭６０
−１０９１７１号公報に開示された技術思想によるもの
である。

【００２１】［比較例２］セパレータとして、フッ素ガ
ス処理を施さず高分子被膜を形成していない、通常のポ
リプロピレン不織布を使用した以外は、同様にして電池
を組立て、比較電池Ｃとした。

【００２２】尚、このセパレータの繊維表面には、紡糸
時に使用される界面活性剤が存在している。

【００２３】［実験］これら電池Ａ〜Ｃを用いて、電池
のサイクル特性を比較した。この実験は、各電池を２５
℃にて、１．８Ａ（１．５Ｃ）の電流で１時間充電を行
った後、１．２Ａ（１Ｃ）の電流で放電終止電圧１．０
Ｖまで電池を放電させて、サイクル試験を行い、サイク
ル数と、電池の初期容量に対する容量比を調べるという
ものである。

【００２４】この結果を、図１に示す。図１は、電池の
サイクル特性比較図である。これより、本発明電池Ａは
、比較電池Ｂ及び比較電池Ｃに比べて、サイクル数の進
行に伴う電池容量の低下が少なく、サイクル特性におい
て極めて優れたものであることが理解できる。この本発
明電池Ａでは、フッ素ガス処理によりセパレ−タへ親水
性が付与されており、フッ素ガス処理後の繊維表面への
高分子被膜の形成により、サイクル初期段階での容量低
下もなく、且つ比較電池Ｂよりも更に長期間親水性を維
持しているので、極めて優れたサイクル特性が発揮され
たものと考えられる。

【００２５】一方、比較電池Ｂは、フッ素ガス処理によ
りセパレータに親水性が付与され、電解液の保持能力が
高められているので、通常のセパレータを使用した比較
電池Ｃよりも、ドライアウトを因とする電池寿命は長く
なっている。然し乍ら、比較電池Ｂでは、フッ素ガス処
理時、繊維表面において界面活性剤の分解が生じるので
、カドミウム負極板の放電特性が低下し、サイクル初期
段階での電池容量の低下が大きい。

【００２６】また、比較電池Ｃでは、繊維表面にもとも
と存在している界面活性剤の影響で、サイクル初期の段
階での劣化はほとんど観察されないものの、セパレータ
に特別な親水性付与処理が施されていないので、ドライ
アウトを因とする電池寿命の低下が見受けられる。

【００２７】尚、本実施例において、セパレータ材とし
て、ポリプロピレン、ポリエチレンの混合繊維からなる
不織布を例に挙げたが、ポリオレフィン系樹脂繊維であ
れば、いずれでも同様な効果が期待できる。また、高分
子材料としては、メチルセルロ−スを用いたが、他のセ
ルロース系高分子であるカルボキシメチルセルロ−ス、
ヒドロキシプロピルセルロ−スや、ポリビニルアルコ−
ル、ポリビニルピロリドン等を使用することができ、同
様の効果が期待できる。

【００２８】

【発明の効果】上述した如く、本発明の電池用セパレー
タの製造方法によれば、セパレータとして、ポリオレフ
ィン系樹脂繊維とフッ素を含む反応ガスとを接触反応さ
せた後、表面に高分子被膜を形成した繊維を使用してい
るので、高分子被膜の働きでカドミウム負極板の放電特
性の低下を抑制でき、フッ素ガス処理により付与された
繊維表面の親水性も高分子被膜の形成により阻害される
こともなく、長期にわたってその効果を発揮することが
できるので、サイクル特性に優れた電池が提供でき、そ
の工業的価値は極めて大きい。

【図面の簡単な説明】

【図１】電池のサイクル特性比較図である。

【符号の説明】

Ａ　　本発明電池ＡＢ　　比較電池ＢＣ　　比較電池Ｃ

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】　　ポリオレフィン系樹脂繊維と、フッ素
を含む反応ガスとを接触反応させた後、表面に高分子被
膜を形成した繊維をセパレータとして用いることを特徴
とする電池用セパレータの製造方法。
【請求項２】　　前記ポリオレフィン系樹脂繊維は、あ
らかじめ不織布に構成されたものである請求項１記載の
電池用セパレータの製造方法。
【請求項３】　　前記高分子が、セルロ−ス系高分子、
ポリビニルアルコ−ル、ポリビニルピロリドンから選択
された少なくとも一種であることを特徴とする請求項１
記載の電池用セパレータの製造方法。
【請求項４】　　前記セルロ−ス系高分子が、メチルセ
ルロ−ス、カルボキシメチルセルロ−ス、ヒドロキシプ
ロピルセルロ−スから選択された少なくとも一種である
ことを特徴とする請求項３記載の電池用セパレータの製
造方法。