JPH0696754A - アルカリ電池用セパレータおよびその製造方法 - Google Patents

アルカリ電池用セパレータおよびその製造方法

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JPH0696754A
JPH0696754A JP4246341A JP24634192A JPH0696754A JP H0696754 A JPH0696754 A JP H0696754A JP 4246341 A JP4246341 A JP 4246341A JP 24634192 A JP24634192 A JP 24634192A JP H0696754 A JPH0696754 A JP H0696754A
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polyolefin
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alkaline battery
polypropylene
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JP4246341A
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Kazuhiro Ikeda
和宏 池田
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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】 長期間に亘って親水性、耐アルカリ性、耐酸
化性等の化学的安定性に優れたアルカリ電池用セパレー
タおよびその製造方法を提供する。 【構成】 鞘成分が塩素化ポリプロピレン樹脂、芯成分
がポリプロピレン樹脂により構成される芯鞘型複合繊維
を含有するポリプロピレン混合繊維から不織布を構成
し、スルホン化処理によってクロル基が結合している主
鎖の第3級炭素部分に、誘起効果によってスルホン基を
安定的に導入し、放電容量維持率にすぐれた電池用セパ
レータとする。

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−カドミウム
蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−亜鉛蓄電池
等の密閉型アルカリ電池に好適に用いられるアルカリ電
池用セパレータおよびその製造方法に関するものであ
る。
【0002】
【従来の技術】アルカリ蓄電池に用いるセパレータは、
長期間に亘る充放電のくり返しに対しアルカリ電解液を
長期間に亘って保持し、電極間の接触による短絡を防止
することが要求される。現在、アルカリ電池セパレータ
用不織布に多用されているポリアミド系繊維は、長期間
の充放電のくり返しに於いて、耐アルカリ性、耐酸化性
等の耐薬品性が十分でない為に繊維劣化が進行し、電極
間短絡等により電池寿命を低下させるという欠点があっ
た。
【0003】これに対し、耐アルカリ性、耐酸化性等耐
薬品性に優れたポリオレフィン系繊維を用いたセパレー
タが提案されているが、親水性が乏しい為、電解液保持
性が極めて悪く、充放電のくり返しにより電解液がドラ
イアウトし易いという欠点があった。これらの欠点を解
決するため、界面活性剤を付与する方法(特開昭58−
175256号公報)、親水性の無機粉体を添加する方
法(特開昭64−57568号公報)や、ポリエチレン
繊維或はポリプロピレン繊維をスルホン化処理したもの
(特開平1−132043号公報、特開平1−1320
44号公報)等が提案されている。
【0004】
【発明が解決しようとする課題】上記界面活性剤を付与
する方法、親水性の無機粉体を添加する方法等は、電池
反応により、繊維表面から界面活性剤や無機粉体が電解
液中に脱落することが多く、いずれも長期間にわたる安
定な親水性を持続する事は困難である。又、スルホン化
処理に関するものは、α−オレフィンを発煙硫酸等でス
ルホン化処理するものであり、第3級炭素の水素置換効
率が悪く、スルホン基を所定量効率良く導入する定量コ
ントロールが困難であるという欠点があった。
【0005】本発明の目的は、長期間に亘って親水性、
耐アルカリ性、耐酸化性等の化学的安定性に優れたアル
カリ電池用セパレータおよびその製造方法を提供するこ
とである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、繊維表面の一
部もしくは全部にスルホン基を導入した塩素化ポリオレ
フィン、もしくは塩素化ポリオレフィンとカルボン酸と
の共重合体樹脂を含む第1のポリオレフィン系繊維と、
前記第1のポリオレフィン系繊維以外の第2のポリオレ
フィン系繊維との混合繊維から形成されるものである。
また本発明は、前記第2のポリオレフィン系繊維がポリ
プロピレン繊維、もしくはポリプロピレン−ポリエチレ
ン複合繊維であることを特徴とする。さらに本発明は、
塩素化ポリオレフィン、もしくは塩素化ポリオレフィン
とカルボン酸との共重合体樹脂と、ポリプロピレン樹脂
との複合繊維を少なくとも30重量%以上含有したポリ
オレフィン系繊維ウエブを、平ロールからなる一対の加
熱ロールを通過させて加熱、加圧を行ない、繊維ウエブ
間を熱接着させて不織布を形成した後、スルホン化処理
を行なって、クロル基もしくはカルボキシル基が結合し
ている主鎖の第3級炭素部分にスルホン基を導入するも
のである。
【0007】なお、本発明で使用する第1のポリオレフ
ィン系繊維は、鞘成分が塩素化ポリオレフィン、もしく
は塩素化ポリオレフィンとカルボン酸との共重合体樹脂
でなり、芯成分がポリオレフィン樹脂でなる芯鞘型複合
繊維、または前記各成分からなる分割型複合繊維が望ま
しい。
【0008】また、スルホン化処理条件は、特に限定す
るものではないが、30〜90℃の濃硫酸浴による処
理、5〜15%の発煙硫酸による低温処理、SO3 ガス
による処理が好ましい。
【0009】また、塩素化ポリオレフィン樹脂として
は、塩素化ポリプロピレン樹脂、もしくは塩素化ポリエ
チレン樹脂であることが望ましい。
【0010】
【作用】本発明に従えば、塩素化ポリオレフィン樹脂は
スルホン化処理時に、電子吸引基であるクロル基による
誘起効果により水素置換反応が非常にスムーズに行なわ
れ、一定量のスルホン基が導入される。また、塩素化ポ
リオレフィンとカルボン酸との共重合体樹脂は、上記に
加え、スルホン化処理時に、電子吸引基であるカルボキ
シル基が結合している主鎖の第3級炭素部分にスルホン
基を安定して導入することが容易であるとともに、既に
存在するカルボキシル基が持つ親水性と相まって、より
親水性に優れたアルカリ電池用セパレータを構成するこ
とができる。
【0011】
【実施例】以下、本発明の一実施例を詳細に説明する。
【0012】(実施例1)鞘成分が塩素化ポリプロピレ
ン樹脂(塩素含有率7%)、芯成分がポリプロピレン樹
脂により構成される芯鞘型複合繊維(2d×51mm、
芯鞘重量複合比50:50)70重量%と、レギュラー
のポリプロピレン繊維(1.5d×38mm)30重量
%との混合繊維をカード及びクロスラッパー等の公知の
ウエブ形成機によりクロスウエブとし、このウエブを1
40℃に加熱した一対のカレンダーロールで加熱、圧着
(ロール線圧10〜50kg/m2 )して、目付65g
/m 2 、厚さ0.20mmの不織布シートを得た。
【0013】次に、該不織布シートをSO3 ガス濃度が
8vo1%、温度60℃のガス雰囲気中で30秒気層接
触処理後、水洗、希アンモニア水中和、洗浄、乾燥処理
を経て本発明によるアルカリ電池用セパレータを得た。
【0014】(実施例2)鞘成分が塩素化ポリプロピレ
ン樹脂(塩素化率10%)、芯成分がポリプロピレン樹
脂により構成される芯鞘型複合繊維(2d×51mm、
芯鞘重量複合比50:50)70重量%と、レギュラー
のポリプロピレン繊維(1.5d×38mm)30重量
%との混合繊維を実施例1と同様の方法によってクロス
ウエブとし、130℃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65g/m 2 、厚さ0.20m
mの不織布シートを得た。
【0015】次に、該不織布シートを実施例1と同条件
にてSO3 ガスによってスルホン化処理し、本発明によ
るアルカリ電池用セパレータを得た。
【0016】(実施例3)鞘成分が塩素化ポリプロピレ
ンとカルボン酸との共重合体樹脂(塩素含有率10%,
アクリル酸の共重合比率1.7モル%)、芯成分がポリ
プロピレン樹脂により構成される芯鞘型複合繊維(2d
×51mm、芯鞘重量複合比50:50)70重量%
と、レギュラーのポリプロピレン繊維(1.5d×38
mm)30重量%との混合繊維よりなる繊維ウエブを、
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65g/m2 、厚さ0.20mmの不織布シ
ートを得た。
【0017】次に、該不織布シートを実施例1と同条件
にてSO3 ガスによってスルホン化処理し、本発明によ
るアルカリ電池用セパレータを得た。
【0018】(実施例4)第1成分が塩素化ポリプロピ
レン樹脂(塩素含有率7%)、第2成分がポリプロピレ
ン樹脂により構成される膨出形の分割型複合繊維(2d
×51mm、重量複合比50:50、第1成分の繊維表
面露出割合が85%)70重量%と、レギュラーのポリ
プロピレン繊維(1.5d×38mm)30重量%との
混合繊維よりなる繊維ウエブを、140℃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65g/m
2 、厚さ0.20mmの不織布シートを得た。
【0019】次に、該不織布シートを実施例1と同条件
にてSO3 ガスによってスルホン化処理し、本発明によ
るアルカリ電池用セパレータを得た。
【0020】(比較例1)芯成分がポリプロピレン樹
脂、鞘成分がポリエチレン樹脂より構成された芯鞘型複
合繊維(2d×51mm、芯鞘重量複合比50:50)
70重量%と、レギュラーのポリプロピレン繊維(1.
5d×38mm)30重量%との混合繊維よりなる繊維
ウエブを、130℃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65g/m2 、厚さ0.20mm
の不織布シートを得た。
【0021】次に、該不織布シートを実施例1と同条件
にてSO3 ガスによってスルホン化処理し、比較例のア
ルカリ電池用セパレータを得た。以下、実施例及び比較
例で得たアルカリ電池用セパレータの諸物性の比較テス
トを行なった結果を表1に示す。
【0022】
【表1】
【0023】表中、試験項目のテスト方法は下記の通り
である。 水分率 ;20℃、RH65%,24時間放置時の
水分率。 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、30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分吊し干し、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。 強度保持率 ;SO3 ガス処理前後のセパレータ引張強
度保持率。
【0024】さらに上記実施例及び比較例で得られたア
ルカリ電池用セパレータを容量1200mA・hrのN
i−Cd電池に組込み、試験した結果を図1に示す。な
お、図1においては、実施例1〜4の放電容量維持率の
変化については、各実施例の平均を示している。図1に
示す如く、実施例1,2,3,4の不織布セパレータを
用いたものは、2000回の充放電の繰返し(充電条件
400mA×4hr、放電条件1Ωの定抵抗放電×2h
r)試験に於いて70%の容量維持率を示したのに対
し、比較例1の不織布セパレータを用いたものは、親水
性不良が原因と思われる内圧上昇に伴う電解液洩液に引
続く早期容量低下が見られた。
【0025】
【発明の効果】本発明によるアルカリ電池用セパレータ
は、吸湿性に優れ、長期にわたり電解液との親和性を維
持出来、保液性が高められる。更に耐アルカリ性、耐酸
化性に優れるため耐久性を有し、長期の充放電のくり返
しに於いて高容量が保持出来、電池寿命が大巾に改善で
きる等の種々の効果を有するものである。
【図面の簡単な説明】
【図1】充放電繰返し回数に対する放電容量維持率の変
化を示す曲線図である。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 繊維表面の一部もしくは全部にスルホン
    基を導入した塩素化ポリオレフィン、もしくは塩素化ポ
    リオレフィンとカルボン酸との共重合体樹脂を含む第1
    のポリオレフィン系繊維と、前記第1のポリオレフィン
    系繊維以外の第2のポリオレフィン系繊維との混合繊維
    から形成されることを特徴とするアルカリ電池用セパレ
    ータ。
  2. 【請求項2】 前記第2のポリオレフィン系繊維がポリ
    プロピレン繊維、もしくはポリプロピレン−ポリエチレ
    ン複合繊維である請求項1記載のアルカリ電池用セパレ
    ータ。
  3. 【請求項3】 塩素化ポリオレフィン、もしくは塩素化
    ポリオレフィンとカルボン酸との共重合体樹脂と、ポリ
    プロピレン樹脂との複合繊維を少なくとも30重量%以
    上含有したポリオレフィン系繊維ウエブを、平ロールか
    らなる一対の加熱ロールを通過させて加熱、加圧を行な
    い、繊維ウエブ間を熱接着させて不織布を形成した後、
    スルホン化処理を行なって、クロル基もしくはカルボキ
    シル基が結合している主鎖の第3級炭素部分にスルホン
    基を導入することを特徴とするアルカリ電池用セパレー
    タの製造方法。
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