JPH05325931A - 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

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JPH05325931A
JPH05325931A JP4123099A JP12309992A JPH05325931A JP H05325931 A JPH05325931 A JP H05325931A JP 4123099 A JP4123099 A JP 4123099A JP 12309992 A JP12309992 A JP 12309992A JP H05325931 A JPH05325931 A JP H05325931A
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fibers
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哲男 境
Hiroshi Miyamura
弘 宮村
Hitoshi Uehara
斎 上原
Moichi Murata
茂一 村田
Michiaki Okuda
道明 奥田
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    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
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Abstract

(57)【要約】 【構成】 チタン酸カリウム繊維とアルミナ繊維とを重
量比2:8〜8:2で含有する短繊維混合物の不織布から
なるアルカリ電池用セパレータ。 【効果】 このセパレータは、耐アルカリ性、耐熱性に
優れ、電解液との濡れ性も良好で、高容量、高寿命のア
ルカリ電池を提供することができる。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、化学的安定性、特に耐
アルカリ性と耐熱性に優れた無機質短繊維を主成分とし
た多孔性アルカリ電池用セパレータに関する。
【0002】
【従来の技術】周知のようにアルカリ蓄電池は、近年に
なり各種利用機器の小型・軽量比が進行する中で一層の
高容量化が求められてきている。かかる要請に応える上
でネックとなる問題の一つにセパレータがあげられてい
る。特にアルカリ電池は電解液にアルカリ溶液を用いる
ので、両極板間に挿入されて電極を隔離するセパレータ
としては、化学的安定性や耐熱性のみならず、電解液の
濡れ性、電気抵抗など種々の問題の解決が必要である。
【0003】従来のこの種のセパレータとしては、ナイ
ロン樹脂製の不織布が多く使用されて来た。ところが、
ナイロン製の繊維からなる不織布は、高温時の安定性に
欠けるため耐熱性能が劣るという欠点がある。これらの
欠点を解消する方法として、ポリプロピレンの不織布や
ポリテトラフルオロエチレンの多孔性シートの使用が提
案されている。しかしながら、これらの不織布はアルカ
リ性の電解液との濡れ性が悪いという本質的な問題があ
る。この問題に対しては繊維表面を界面活性剤で処理す
ることで若干の改良はなされたが、界面活性剤は次第に
脱離するので長期間の使用には耐えないという問題が残
る。そこで界面活性剤に代えてスルホン化処理を施す方
法も提案されたが、この方法では生産性に劣りコスト高
になることが判明した。
【0004】後者のポリテトラフルオロエチレンなど弗
素系重合体の多孔性シートは比較的化学的安定性に優
れ、耐熱性もよいが、電解液との濡れ性に著しく劣ると
いう欠点があり、このため電気抵抗が極めて高い。そこ
で濡れ性をよくして電解液の浸透性を高めるために親水
性官能基の導入やチタン酸カリウム繊維の使用が試みら
れたこともある。しかしいずれにしても生産性と実用性
に欠点があり、上記の要請には十分対応出来ない。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、化学
的安定性、特に高温での耐アルカリ性が優れ、電解液と
の濡れ性を改良することにより電気抵抗を下げて電池の
寿命性能を向上させ得るアルカリ電池用セパレータを提
供することにある。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明によれば、上記課
題は、チタン酸カリウム繊維とアルミナ繊維とを重量比
2:8〜8:2で含有し、要すれば他の添加剤を含有する
短繊維混合物の不織布からなるアルカリ電池用セパレー
タにより解決される。
【0007】所望により用いられる他の添加物としては
ポリオレフイン系合成パルプ、フェニレンサルファイド
重合体、スチレンブタジェン共重合体、弗素系重合体お
よびこれらの混合物が好ましく、短繊維混合物100重
量部に対して10〜40重量部添加される。
【0008】
【作用】本発明のアルカリ電池用セパレータは、チタン
酸カリウムとアルミナの短繊維を不織布に加工して構成
されたものであり、これら短繊維は共に耐アルカリ性と
耐熱性に抜群の性能を具備する無機繊維として知られ、
相乗的に作用して、電池用セパレータとして種々の問題
を解消できる。
【0009】本発明の最大の特徴は、セパレータを構成
する短繊維として前記二種の耐アルカリ性無機質繊維を
所定の範囲の配合割合に限定した点にある。このような
構成によって本発明のセパレータは従来技術のセパレー
タとは明確に区別され、長寿命で且つ高容量のアルカリ
電池を与えることができる。
【0010】
【構成】本発明の特徴であるチタン酸カリウム短繊維
は、天然には産しない合成無機化合物であり、最初に米
国でロケットノズルの断熱材として使用されたことが示
すように、優れた化学的安定性と耐熱性を持ち、アルカ
リ電池用セパレータに好適な材料である。チタン酸カリ
ウム短繊維は、平均繊維長が通常20〜100μm、平
均繊維径が通常0.1〜1.5μmの微細繊維である
が、分散性が良好で不織布として成形性に優れている。
しかし単体では不織布はできない。
【0011】アルミナ短繊維はアルミニウム酸化物の短
繊維であり、天然のアルミナ水和物から周知の工業的製
法によって製造される。焼成して結晶を発達させること
により、耐アルカリ性と高度の耐熱性が付与される。本
発明で用いるアルミナ短繊維は特に限定されないが、抄
造性の点から繊維長は、10μm以上あり、繊維径は、
0.5〜30μmの繊維が好ましい。
【0012】本発明のセパレータは、前記チタン酸カリ
ウム短繊維とアルミナ繊維の特性とを相乗的に発揮させ
たもので、この短繊維混合物を主成分とし、更に必要に
応じて紙質改良剤としてポリオレフイン系の合成バルブ
などを添加して結合度を上昇させる。これらの添加剤を
一種以上組合せてセパレータの強度や空隙率を調節す
る。
【0013】本発明のセパレータでは、2種の短繊維の
配合比が重要であり、重量比は2:8〜8:2の範囲内と
すべきである。この範囲を外れてチタン酸カリウム繊維
が少なすぎると、セパレータの電解液濡れ性が悪くな
り、低電気抵抗が得られなくなる。一方、アルミナ繊維
が少なすぎると、得られたセパレータの強度が小さくな
り加工性に劣る。
【0014】他の添加物としては、特にポリオレフイン
系合成パルプとスチレンブタジエン共重合体との併用が
好ましく、他の添加物の混合割合は繊維混合物100重
量部に対して10〜40重量部の範囲とする。10重量
部より少ない場合、耐アルカリ性と耐熱性は良好に保持
できるものの強度が低下する。また40重量部を超える
と機械的強度は向上するが電解液との濡れ性と耐熱性が
良くない。
【0015】本発明のセパレータは、従来既知の不織布
の製造方法により製造することができ、たとえば丸網抄
紙機あるいは長網抄紙機を用いて多孔性シートを抄造す
る手段を用いればよく、抄造法は量産的で且つ安価に得
られる利点がある。
【0016】抄造法では、先ず二種の短繊維を、ビータ
ーまたはパルパーの中の水に所定量で投入して分散す
る。必要に応じて計量された一種またはそれ以上の添加
物を加えた後、この分散スラリーを比較的緩慢なチェス
トへ導き、要すれば凝集剤を使用して均一な分散状態を
維持しながら抄紙部へ供給して脱水する。ここで形成さ
れたウエットシートは抄き網から剥した後、90〜22
0℃の温度で乾燥し、または乾燥後抄き網から剥すこと
により目的とするセパレータ用不織布が得られる。得ら
れた不織布は所定の寸法に裁断・加工されて本発明のセ
パレータが出来上がる。
【0017】なおスチレンブタジエン共重合体などの添
加物の混合手段には前記のように内添する場合と、後か
ら不織布に含浸する場合とがあるが、本発明においては
いずれの方法でもよく、特に限定されない。
【0018】
【実施例】
実施例1〜3および比較例1〜2 表1に示す割合で各成分を混合して約3%のスラリー分
散液を調製した。これを抄紙して厚さ約0.2mmのセパ
レータを得た。得られたセパレータの性能を表1に示
す。
【0019】
【表1】 なお、表中で電解液浸透性とあるは、セパレータを形成
する不織布に電解液を滴下して電解液の拡がりを目視で
比較したものである。電池寿命試験はJISC8705
の寿命試験法を準用したもので、0.3cmAの一定電流
で4時間充電し、0.3cmAの一定電流で放電し0.8
Vの放電終止電圧に達するまで連続放電を行い、このよ
うな充放電を繰り返して、公称電圧が規定された値に低
下するまでの充放電の回数をもって寿命を比較する。
【0020】
【発明の効果】上述したように、本発明のアルカリ電池
用セパレータを構成するチタン酸カリウム繊維とアルミ
ナ繊維とは、いずれも耐アルカリ性と耐熱性に極めて優
れた無機質の短繊維である。且つアルカリ電池の電解液
中で理論的にも電解液との濡れ性が良好で、それ故浸透
性に優れ、低電気抵抗を示すのである。従って高容量化
と長寿命化の要請に対して充分に応え得るものであっ
て、きわめて高い有用性を発揮するものである。
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 村田 茂一 滋賀県滋賀郡志賀町小野朝日1−2−4 (72)発明者 奥田 道明 滋賀県近江八幡市新栄町20−3

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 チタン酸カリウム繊維とアルミナ繊維と
    を重量比2:8〜8:2で含有する短繊維混合物の不織布
    からなるアルカリ電池用セパレータ。
  2. 【請求項2】 短繊維混合物が更に、ポリオレフィン系
    合成パルプ、フェニレンサルファイド重合体、スチレン
    ブタジェン共重合体および弗素系重合体の群から選ばれ
    た少なくとも1種の添加物を含む請求項1記載のアルカ
    リ電池用セパレータ。
  3. 【請求項3】 添加物の混合割合は繊維混合物100重
    量部に対して10〜40重量部の範囲である請求項2記
    載のアルカリ電池用セパレータ。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005057689A1 (ja) * 2003-12-11 2005-06-23 Dupont Teijin Advanced Papers, Ltd. 耐熱性セパレーターおよびそれを用いた電気電子部品

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2005057689A1 (ja) * 2003-12-11 2005-06-23 Dupont Teijin Advanced Papers, Ltd. 耐熱性セパレーターおよびそれを用いた電気電子部品
JPWO2005057689A1 (ja) * 2003-12-11 2007-07-05 デュポン帝人アドバンスドペーパー株式会社 耐熱性セパレーターおよびそれを用いた電気電子部品

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