JPH06251760A - アルカリ電池セパレータ用不織布およびその製造方法 - Google Patents

アルカリ電池セパレータ用不織布およびその製造方法

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JPH06251760A
JPH06251760A JP5033289A JP3328993A JPH06251760A JP H06251760 A JPH06251760 A JP H06251760A JP 5033289 A JP5033289 A JP 5033289A JP 3328993 A JP3328993 A JP 3328993A JP H06251760 A JPH06251760 A JP H06251760A
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JP
Japan
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fiber
vinyl alcohol
alcohol copolymer
alkaline battery
metallic ion
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JP5033289A
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English (en)
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Toshihiro Shigematsu
俊広 重松
Yasuyuki Oku
泰行 奥
Takaomi Ishikawa
敬臣 石川
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Mitsubishi Paper Mills Ltd
Original Assignee
Mitsubishi Paper Mills Ltd
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Publication date
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    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Cell Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【目的】 耐電解液性及び耐電気化学的酸化性が高く、
電解液に濡れやすくその保持量が大きい等の諸性質を併
せ持ち、しかも特に通気性に優れたアルカリ電池セパレ
ータ用不織布、およびその製造方法を提供する。 【構成】 金属イオン付加アクリル繊維と1種又は2種
以上のエチレンビニルアルコール共重合体系繊維とを含
有してなるアルカリ電池セパレータ用不織布、およびそ
の製造方法である。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、アルカリ電池セパレー
タ用不織布に関するものであり、特に、通気性に優れ、
その他の諸性質を併せ持つアルカリ電池セパレータ用不
織布、およびその製造方法に関するものである。
【0002】
【従来の技術】アルカリ電池は充放電特性、過充電過放
電特性に優れ、長寿命で繰り返し使用できるため、小型
軽量化の著しいエレクトロニクス機器に広く使用されて
いる。このようなアルカリ電池の特性は、その電池セパ
レータの特性にも大きく依存している。
【0003】アルカリ電池セパレータには一般に、次の
性能が必要とされている。 (1)正極と負極を物理的に分離できること (2)短絡を防ぐための電気的絶縁性を持つこと (3)耐電解液性を持つこと (4)耐電気化学的酸化性を持つこと (5)電解液を含んだ状態で低い電気抵抗を示すこと (6)電解液に対して濡れやすく、電解液保持量が大き
いこと (7)電池組立工程で耐え得る強度、剛性を持つこと (8)電池にとっての有害物質を出さないこと (9)通気性を持つこと
【0004】そのため従来から、電解液に濡れやすくて
その保持量が大きく、しかも電解液を含んだ状態で電気
抵抗が低い、ポリアミド繊維の不織布がアルカリ電池用
セパレータとして使用されている。また、比較的高温に
おける耐久性の必要な電池用には、ポリオレフィン繊維
不織布がセパレータとして使用されている。
【0005】ところが、前記のポリアミド繊維の不織布
からなるアルカリ電池用セパレータには、繰り返し使用
により、繊維から窒素酸化物が溶出し電池の寿命を縮め
るという欠点がある。また、ポリオレフィン繊維不織布
からなるものは吸水性が低いため、電解液に対して濡れ
にくくその保持量が少ない。
【0006】そこで最近、耐電解液性及び耐電気化学的
酸化性と、電解液の濡れやすさ及びその保持量とを共に
向上させるため、例えば、特開平3−257755号公
報のアルカリ電池用セパレータが提案されている。この
セパレータは、ポリオレフィンとエチレンビニルアルコ
ール共重合体との分割型複合繊維を35%以上含有する
不織布からなる。
【0007】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、前記の
分割型複合繊維を含有する不織布からなるセパレータ
は、その不織布の通気性、電解液の濡れやすさ及びその
保持量等が不充分である。そのため、前記諸性能を併せ
持たせつつセパレータを薄型にすることができず、この
ようなセパレータを使用したアルカリ電池では、最近の
コードレス機器用に必要な、高容量、長寿命、高信頼性
等の高度の特性を達成することができないという問題が
ある。
【0008】本発明の目的は、低目付けであり、かつ前
記諸性質を併せ持ち、特に通気性と電解液の保液性の両
方に優れたアルカリ電池セパレータ用不織布、およびそ
の製造方法を提供することにある。
【0009】
【課題を解決するための手段】前記目的を達成するため
に、本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布は、金属
イオン付加アクリル繊維と1種又は2種以上のエチレン
ビニルアルコール共重合体系繊維とを含有してなる。
【0010】本発明の他のアルカリ電池セパレータ用不
織布は、前記アルカリ電池セパレータ用不織布であっ
て、前記エチレンビニルアルコール共重合体系繊維が、
ポリオレフィンとエチレンビニルアルコール共重合体と
の分割型複合繊維、またはポリオレフィンとエチレンビ
ニルアルコール共重合体との熱接着複合繊維であること
を特徴とする。
【0011】また、本発明のアルカリ電池セパレータ用
不織布の製造方法は、金属イオン架橋アクリル繊維と1
種又は2種以上のエチレンビニルアルコール共重合体系
繊維とを水に分散してスラリーとし、該スラリーを抄紙
してウェブを形成し、次いで該ウェブを熱圧加工するこ
とを特徴とする。
【0012】本発明における金属イオン付加アクリル繊
維としては、アクリル系繊維に架橋結合を導入し、加水
分解し、金属イオンで架橋又は金属イオンを付加させて
得られる公知の繊維は全て使用することができる(例え
ば、特開平2−84528号公報、特開平2−8453
2号公報参照)。
【0013】原料アクリル系繊維は、アクリロニトリル
40〜100重量%と他のビニル系モノマー60〜0重
量%とから得られるアクリロニトリル系の重合体あるい
は共重合体の繊維である。アクリロニトリルと共重合し
てもよい他のビニル系モノマーとしては、例えば、メタ
リルスルホン酸、P−スチレンスルホン酸、アクリル
酸、メタクリル酸、及びこれらの塩、ハロゲン化ビニ
ル、ハロゲン化ビニリデン、アクリル酸エステル、メタ
クリル酸エステル、アクリルアミド、スチレン、酢酸ビ
ニルを挙げることができる。
【0014】原料アクリル系繊維への架橋結合の導入
は、例えば、ニトリル基を有する前記繊維をヒドラジ
ン、ヒドロキシルアミン等で加熱処理することによって
行なうことができる。このようにして架橋結合を導入し
たアクリル系繊維の加水分解は、酸又は塩基と共に加熱
処理することによって行なうことができ、ニトリル基を
カルボキシル基、アミド基に変換することができる。次
に、金属イオンによる架橋は、Zn、Cu、Ca、Fe
等の多価の金属塩水溶液で、また、金属イオンによる付
加はLi、Na、K等に1価の金属塩水溶液で繊維を処
理することによって行なうことができる。
【0015】本発明におけるエチレンビニルアルコール
共重合体系繊維は、エチレンビニルアルコール共重合体
から形成される公知の繊維であり、エチレンビニルアル
コール共重合体と他の重合体とから形成される各種の型
の複合繊維を含む。これらは、1種又は2種以上を混合
して使用してもよい。
【0016】このエチレンビニルアルコール共重合体
は、エチレンと酢酸ビニルとの共重合体をケン化して得
ることができる。その紡糸性と保液性の点からは、MF
R(メルトフロレイト)20〜100のエチレンを20
〜45モル%含有するものが好ましく、ケン化度98%
以上であることが更に好ましい。
【0017】複合繊維の形成に使用される前記の他の重
合体としては、ポリエチレン、ポリプロピレン等のポリ
オレフィンが好ましく、特にMFR10〜100のポリ
オレフィンが好ましい。
【0018】複合繊維の好ましい例としては、エチレン
ビニルアルコール共重合体と他の重合体のうちの一方の
成分が他方の成分の間に介在して少なくとも2以上に分
割されて各々が繊維断面の構成単位となっており、隣接
している各構成単位の一部が繊維表面に露出している分
割型複合繊維を挙げることができる。十分な吸水性を確
保するためには、エチレンビニルアルコール共重合体成
分を繊維表面の20%以上とすることが好ましい。
【0019】複合繊維の他の好ましい例としては、エチ
レンビニルアルコール共重合体と他の重合体とをそれぞ
れ鞘成分、芯成分とする芯鞘型複合繊維、あるいはこれ
らの(共)重合体のバイメタル型複合繊維等を含む熱接
着複合繊維を挙げることができる。
【0020】不織布を形成した際のポア径を小さくする
ためには、分割型複合繊維の径は3〜10μm、熱接着
複合繊維の径は15〜25μmのものを使用するのが好
ましい。
【0021】不織布を形成した際のその通気性と電解液
の保液性等の点からは、金属イオン付加アクリル繊維を
3〜30重量%、及びエチレンビニルアルコール共重合
体系繊維の分割型複合繊維10〜30重量%と熱接着複
合繊維40〜65重量%との混合物を使用して製造した
不織布が特に好ましい。
【0022】本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布
は、前記繊維を使用して、湿式抄造法、乾熱または湿熱
接着法、ニードルパンチ法、カード法、クロスレイヤー
法、ランダムウェバー法、スパンボンド法などの公知の
方法によって形成することができ、特に、次に説明する
湿式抄造法が適当なポア径を持つ不織布を容易に形成し
うるので好ましい。
【0023】すなわち、まず、金属イオン付加アクリル
繊維とエチレンビニルアルコール共重合体系繊維とを水
中に分散して、スラリーを形成する。このスラリーを抄
紙して例えば厚み200μm以下となるようにウェブを
製造する。次に、このウェブをカレンダーロール処理等
の熱圧加工により、適当な厚さに調整した不織布を製造
することができる。なお、ウェブを熱圧加工する前に、
界面活性剤等の濡れ剤で処理することが好ましい。
【0024】本発明のアルカリ電池セパレータ用不織布
において、充分な通気性を確保するためには、最大ポア
径が70μm以下、平均ポア径が25μm以下、最大ポ
ア径/平均ポア径が3以下であることが好ましい。コー
ドレス機器用のアルカリ電池セパレータとして好適に使
用しうるためには、不織布の厚みは180μm以下とす
ることが望ましい。
【0025】
【実施例】以下、本発明を実施例により更に詳細に説明
するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。
なお、実施例中における、部、%はすべて重量によるも
のである。
【0026】実施例1 アクリル系繊維に架橋結合を導入し、加水分解反応によ
り3.5m mol/gのカルボキシル基と残部にアミ
ド基を導入し、次いで一価ナトリウム金属イオンを付加
させて得られる繊度3デニール、繊維長6mmの金属イ
オン付加アクリル繊維を5部、結晶性ポリプロピレンと
エチレンビニルアルコール共重合体とから成る繊度3デ
ニール、繊維長5mmの分割型複合繊維(以下繊維Aと
いう)を30部、ポリプロピレンが芯成分で、エチレン
ビニルアルコール共重合体が鞘成分で、芯鞘の容積比率
が50:50、繊度2デニール、繊維長5mmの熱接着
複合繊維(以下繊維Bという)を65部の割合で混合
し、湿式抄造法により坪量50g/m2のウェブを作成
した。そして、このウェブにサイズプレスにおいて0.
15 g/m2の界面活性剤を含浸させ、その後、熱風乾
燥機でウェブの乾燥及び熱処 理を行い、次いで低温で
カレンダーロール処理を行って、厚さ160μmの不織
布となし、切断してセパレータを得た。このセパレータ
について各種性能試験を行った。その結果を表1に示
す。
【0027】実施例2 金属イオン付加アクリル繊維、繊維A、及び繊維Bの比
率を10:30:60にした以外は実施例1と同様の方
法でセパレータを得た。このセパレータについて各種性
能試験を行った。その結果を表1に示す。
【0028】実施例3 金属イオン付加アクリル繊維、繊維A、及び繊維Bの比
率を30:30:40にした以外は実施例1と同様の方
法でセパレータを得た。このセパレータについて各種性
能試験を行った。その結果を表1に示す。
【0029】比較例1 金属イオン付加アクリル繊維を使用せず、繊維A、及び
繊維Bの比率を40:60にした以外は、実施例1と同
様の方法でセパレータを得た。このセパレータについて
各種性能試験を行った。その結果を表1に示す。
【0030】比較例2 ナイロン製乾式不織布(溶融紡糸タイプ)のセパレータ
について各種性能試験を行った。その結果を表1に示
す。
【0031】
【表1】
【0032】実施例4 金属イオン付加アクリル繊維として、アクリル系繊維に
架橋結合を導入し、加水分解反応により3.5m mo
l/gのカルボキシル基と残部にアミド基を導入し、次
いで2価のZn金属イオンで架橋を形成させて得られる
繊度3デニール、繊維超6mmの金属イオン付加アクリ
ル繊維を使用し、各繊維の比率を実施例2にした以外
は、実施例1と同様の方法でセパレータを得た。このセ
パレータについて各種性能試験を行った。その結果を表
2に示す。
【0033】
【表2】
【0034】なお、実施例及び比較例における性能試験
方法は次の通りである。引張強度は、JIS−8113
により、セパレータを幅20mm、長さ200mmに裁
断し、テンシロン測定機(オリエンテック社製、HTM
−100)を用いて、フルスケール10kgで破断時の
荷重を10回測定し、その平均値を示した。
【0035】フラジール通気度は、JIS−L−109
6により、フラジール形通気度試験機を用いて、試験片
を通過する空気量を5回測定し、その平均値を示した。
【0036】ポア径は、ASTM−F−316記載のバ
ブルポイント法及びミーンフロー法により、最大ポア
径、平均ポア径を求めた。
【0037】電解液吸液速度は、各試料の長さ方向から
2.5cm×18cmの試験片を3枚採取し、40±5
℃のもとに予備乾燥を行い、公定水分率以下にした後、
試料を標準温室度状態の試験室に放置し、その後試料を
1時間以上の間隔で計量し、その前後の質量差が後の質
量の0.1%以内になった状態(この状態を水分平衡状
態という)とする。次に、試験片を20±2℃における
比重1.3(20℃)の苛性カリ(KOH)溶液を入れ
た水槽上に所定高さの水平棒を設置し、各試料をこの水
平棒にその下端を揃えてピンで止めて各試料を垂れ下
げ、水平棒を降下して各試験片の下端が5cmだけ液中
に漬かった状態となし、30分後に毛細管現象によりK
OH溶液が上昇した高さを測定した。
【0038】電解液保持率は、各試料から10cm×1
0cmの大きさの試験片を3枚採取し、水分平衡状態と
なしたときの重量W(mg)を測定する。次に、上記K
OH溶液中に試験片を広げて浸漬し、1時間以上放置し
たのち液中から取り出して試験片の一つの角をクリップ
して吊り下げ、10分後に重量W1(mg)を測定し、
次の式により、初期の電解液保液率(%)を算出した。 電解液保液率(%)=(W1−W)/W×100
【0039】アルカリ処理後の減量率(%)は、各試料
から10cm×10cmの大きさの試験片を3枚採取
し、水分平衡状態となしたときの重量W(mg)を測定
したのち、電解液に相当する30%濃度のKOH溶液に
浸漬して、80±2℃の雰囲気中で7日間保存する。そ
の後取り出した試料を中和点に達するまで水洗乾燥し、
再び水分平衡状態となした時の重量W2(mg)を測定
し、次の式によりアルカリ処理後の減量率(%)を求め
た。 アルカリ処理後の減量率(%)=(W−W2)/W×1
00
【0040】
【発明の作用及び効果】本発明の不織布は、金属イオン
付加アクリル繊維とエチレンビニルアルコール共重合体
系繊維を含有しているので、繊維自体の強度、耐アルカ
リ性が高く、また吸水性も優れている。そのため、耐電
解液性及び耐電気化学的酸化性が高く、電解液に濡れや
すくその保持量が大きい。
【0041】さらに、これらの繊維を併用して製造した
本発明の不織布は、低目付けでありかつポア径が均一で
あるため、従来より小さいポア径で従来と同等の通気性
を得ることもできる。そのため、不織布の厚さをさらに
薄型にし軽量化することができる。
【0042】その結果、本発明により、アルカリ電池セ
パレータに必要な諸性能を併せ持ち、特に通気性に優れ
た不織布、およびその製造方法を提供することが可能に
なり、高容量、長寿命、高信頼性等の高度の特性の必要
なコードレス機器のアルカリ電池用として好適に使用す
ることができる。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 金属イオン付加アクリル繊維と1種又は
    2種以上のエチレンビニルアルコール共重合体系繊維と
    を含有してなるアルカリ電池セパレータ用不織布。
  2. 【請求項2】 前記エチレンビニルアルコール共重合体
    系繊維が、ポリオレフィンとエチレンビニルアルコール
    共重合体との分割型複合繊維、またはポリオレフィンと
    エチレンビニルアルコール共重合体との熱接着複合繊維
    である請求項1に記載のアルカリ電池セパレータ用不織
    布。
  3. 【請求項3】 請求項1に記載のアルカリ電池セパレー
    タ用不織布の製造方法であって、金属イオン付加アクリ
    ル繊維と1種又は2種以上のエチレンビニルアルコール
    共重合体系繊維とを水に分散してスラリーとし、該スラ
    リーを抄紙してウェブを形成し、次いで該ウェブを熱圧
    加工することを特徴とするアルカリ電池セパレータ用不
    織布の製造方法。
JP5033289A 1993-02-23 1993-02-23 アルカリ電池セパレータ用不織布およびその製造方法 Pending JPH06251760A (ja)

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO1996025771A1 (en) * 1995-02-17 1996-08-22 Mitsubishi Paper Mills Limited Nonwoven fabric for an alkaline battery separator and method for producing the same

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