JPH07122256A - アルカリ電池用セパレータおよびこれを用いたアルカリ蓄電池 - Google Patents

アルカリ電池用セパレータおよびこれを用いたアルカリ蓄電池

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JPH07122256A
JPH07122256A JP5330570A JP33057093A JPH07122256A JP H07122256 A JPH07122256 A JP H07122256A JP 5330570 A JP5330570 A JP 5330570A JP 33057093 A JP33057093 A JP 33057093A JP H07122256 A JPH07122256 A JP H07122256A
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alkaline
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ethylene
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勲 一貫坂
Hiromitsu Hazui
洋光 筈井
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    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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Abstract

(57)【要約】 【目的】 強力、保液性、セパレータの性能面の向上を
図ることができ、電池の長寿命化を達成できるアルカリ
電池用セパレータおよびこれを用いたアルカリ蓄電池を
提供する。 【構成】 主鎖がエチレン−ビニルアルコール共重合体
であり、側鎖としてアクリル酸をグラフト重合した重合
体樹脂をコーティングしたポリオレフィン系不織布の表
面に、酸化処理により導入された酸素官能基が存在する
ようになしたアルカリ電池用セパレータ。

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−水素蓄電池等に使用されるアルカリ
電池用セパレータおよびこれを用いたアルカリ蓄電池に
関するものである。
【0002】
【従来の技術】ポリオレフィン系繊維で構成される不織
布製のアルカリ電池用セパレータであって耐薬品性、耐
酸化性、親水性等のセパレータ要求性能に優れるものと
して、スルフォン化処理を行なってスルフォン酸基を導
入したもの(特開昭58−175256号、特開昭64
−57568号、特開平1−132043号、特開平1
−132044号)、親水性樹脂であるエチレン−ビニ
ルアルコール共重合体樹脂をコーティングしたもの(特
開昭63−34849号)、界面活性剤を付与したもの
(特開昭58−147956号、特開昭58−1942
55号、特開昭61−39362号)等が種々知られて
いる。
【0003】
【発明が解決しようとする課題】しかしながら、上記ア
ルカリ電池用セパレータは、いずれも長期間に亘って安
定して上記性能を維持できなかった。例えば、スルフォ
ン化処理したセパレータでは、処理に伴うポリオレフィ
ン系繊維の劣化による電池寿命の低下を、また、親水性
樹脂や界面活性剤を適用したセパレータでは、樹脂や界
面活性剤が電解液中に脱落することによる親水性能の低
下を、それぞれ招来するという欠点があった。特に、エ
チレン−ビニルアルコール共重合体樹脂成分であるビニ
ルアルコールは、親水性に優れる反面、電池内におい
て、充放電の繰返しにより発生する酸素ガスによって酸
化分解され易く、耐薬品性に劣るといった欠点があっ
た。
【0004】本発明の目的は、上記従来技術の欠点を解
消するためになされたものであり、強力、保液性等、セ
パレータの性能面の向上を図ることができ、電池の長寿
命化を達成できるアルカリ電池用セパレータおよびこれ
を用いたアルカリ蓄電池を提供することである。
【0005】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリオレフィ
ン系繊維より構成される不織布に、主鎖がエチレン−ビ
ニルアルコール共重合体であり、側鎖としてアクリル酸
をグラフト重合した重合体樹脂をコーティングして成る
ことを特徴とするアルカリ電池用セパレータである。
【0006】本発明においては、主鎖として用いる樹脂
は特に限定するものではないが、耐薬品性であり、かつ
ビニル系であることが必要である。すなわち、エチレン
−ビニルアルコール共重合体を用いる理由としては、耐
薬品性でかつグラフト処理に適しているからであり、例
えばポリエチレンを用いた場合にはグラフト時に溶液に
溶解しにくく、またグラフト率は2%以下となり、良好
な親水性を付与できない。
【0007】本発明にいうエチレン−ビニルアルコール
共重合体とは、酢ビcontが20mo1%以下のエチ
レン−酢酸ビニル共重合体をケン化したものである。な
お、酢ビcontが20mo1%を越えるエチレン−ビ
ニルアルコール共重合体を用いた場合には耐薬品性が劣
ったものとなるため、好ましくない。
【0008】また、本発明にいう重合体樹脂とは、アク
リル酸を、主鎖であるエチレン−ビニルアルコール共重
合体にグラフト率3〜10%で以てグラフト重合したも
のである。グラフト率が3%に満たない場合には、良好
な親水性が発現せず、好ましくない。また、10%を越
えるグラフトを行っても発現する親水性の向上もないた
め、3〜10%が最も好ましい。
【0009】また本発明は、ポリオレフィン系繊維より
構成される不織布の繊維表面に、酸化処理により導入さ
れた酸素官能基が存在することを特徴とするアルカリ電
池用セパレータである。
【0010】本発明にいう酸化処理とは、酸素ガスによ
る気相反応により、ポリオレフィン系繊維表面に酸素官
能基(C=O,C−OOH,−OH,等)を導入して親
水性を発現させるものである。
【0011】また本発明は、主鎖が、エチレン−ビニル
アルコール共重合体であり、側鎖としてアクリル酸をグ
ラフト重合した重合体樹脂をコーティングしたポリオレ
フィン系不織布の表面に、酸化処理により、導入された
酸素官能基が存在することを特徴とするアルカリ電池用
セパレータである。
【0012】また本発明のアルカリ電池用セパレータ
は、ポリオレフィン系繊維の繊維径が0.1〜30μm で
あり、不織布の目付が20〜200g/m2、厚さが30〜
50μm であることを特徴とする。
【0013】ポリオレフィン系繊維表面における酸化反
応は、該表面層より50Å程度迄進行する。通常、酸化
反応により樹脂劣化が生じることから、繊維径が0.1μ
m 以下の繊維を用いた場合には強度が著しく低下するた
め、好ましくない。
【0014】また本発明のアルカリ電池用セパレータ
は、ESCAによるO/C値が0.10以上であることを
特徴とする。
【0015】O/C値が0.10以下では親水化効果が認
められない。また、特に限定するものではないが、O/
C値が0.4以上では、親水化の度合いの行き過ぎによる
耐薬品性の低下が認められることがあり、好ましくな
い。
【0016】また本発明のアルカリ電池用セパレータ
は、不織布を構成する全繊維表面積の少なくとも30%
以上がポリエチレンであることを特徴とする。
【0017】ポリエチレンは、他のポリオレフィン樹
脂、例えばポリプロピレンと比較して酸化反応を受け易
く、親水性発現に好適であると同時に、強度劣化および
耐薬品性の低下が少なく、長時間に亘る安定したセパレ
ータ性能を維持できる。
【0018】また本発明は、請求項1〜6のいずれかに
記載のアルカリ電池用セパレータを用いたことを特徴と
するアルカリ蓄電池である。
【0019】
【作用】本発明に従えば、主鎖であるエチレン−ビニル
アルコール共重合体に、側鎖としてグラフト重合したア
クリル酸が、電池内における酸化分解によるエチレン−
ビニルアルコール共重合体の耐薬品性劣化を補い、電解
液の液保持性(保液率)を大きく向上させる為、電池内
での電解液のドライアウト現象を防止できる。
【0020】また本発明に従えば、酸素ガスによる酸化
処理により導入された、例えばカルボニル基、カルボキ
シル基、水酸基等の親水性酸素官能基は、アルカリ蓄電
池内において耐久性に著しく優れているため、親水性の
持続性に富む。また、本発明の酸化処理は、例えば従来
の発煙硫酸や熱濃硫酸による親水性付与のためのスルフ
ォン化処理と違い、繊維表面のみの処理であるから、処
理後におけるセパレータ強度の低下が小さく、従って、
アルカリ蓄電池を製造する際における、セパレータの引
張りによる切断事故が解消する。さらに、このアルカリ
電池用セパレータは窒素原子を含有せず、アルカリ蓄電
池内における耐久性にも優れているため、事故放電の原
因となる窒素根を生成することがない。従って、該セパ
レータを用いたアルカリ蓄電池は長時間使用しても内部
抵抗の著しい増加を起こすことがなく、高率放電時の電
圧降下も小さく、また自己放電速度も小さいため、アル
カリ蓄電池の高寿命化が達成される。
【0021】以下、本発明の実施例を説明する。なお本
発明は下記実施例に限定して解釈されるものではない。
【0022】(実施例1)レギュラーのポリプロピレン
繊維1.5d×38mmを50%と、バインダー繊維とし
て、鞘成分がポリエチレン、芯成分がポリプロピレンよ
り構成される市販の芯鞘型複合繊維(鞘:芯の重量複合
比が50:50)0.9d×51mmを50%混合し、この
混合繊維をローラーカード機を通してウェブとした。次
にこのウェブを110℃に加熱した一対のカレンダーロ
ールに通し、目付50g/m2、厚み0.15mmの不織布シー
トを作成した。
【0023】次に、主鎖がエチレン−ビニルアルコール
共重合体(ビニルアルコールの共重合比が20%)であ
り、側鎖としてアクリル酸をグラフト重合した重合体樹
脂を、トルエンの5%水溶液に溶解させ、この溶液を、
DPUが6%(含浸後の不織布目付53g/m2)となるよ
うに上記不織布シートに含浸して乾燥し、実施例1のア
ルカリ電池用セパレータを得た。
【0024】(実施例2)レギュラーのポリプロピレン
繊維0.9d×38mmを50%と、鞘成分がポリエチレ
ン、芯成分がポリプロピレンより構成される市販の芯鞘
型複合繊維(鞘芯の重量複合比が50:50)0.9d×
38mmを50%混合し、公知の方法により、目付50g/
m2、厚さ0.15mmの不織布シートを作成した。前記不織
布シートを反応槽に入れ、真空脱気後、窒素等の不活性
ガス雰囲気下、酸素ガスによる気相接触反応を10分間
行ない、実施例2のアルカリ電池用セパレータを得た。
【0025】(実施例3)繊維径が1μm 〜5μm であ
るポリプロピレンをメルトブロー法により目付20g/
m2、厚さ70μm の不織布とし、このメルトブロー不織
布に、レギュラーのポリプロピレン繊維0.9d×38mm
よりなる目付30g/m2、厚さ80μm の乾式不織布を積
層して複合不織布シートを作成した。この複合不織布シ
ートに実施例2と同条件の処理を施して、実施例3のア
ルカリ電池用セパレータを得た。
【0026】(実施例4)実施例1で得たアルカリ電池
用セパレータに実施例2と同条件の処理を施して、実施
例4のアルカリ電池用セパレータを得た。
【0027】(比較例1)実施例1で作成した不織布シ
ートに、実施例1で用いたエチレン−ビニルアルコール
共重合体樹脂(グラフト重合しないもの)を、実施例1
と同一条件で含浸して乾燥し、比較例1のアルカリ電池
用セパレータとした。
【0028】(比較例2)実施例1で作成した不織布シ
ートに、エチレン−ビニルアルコール共重合体(ビニル
アルコールの共重合比が70%)を、実施例1と同一条
件で含浸して乾燥し、比較例2のアルカリ電池用セパレ
ータとした。
【0029】(比較例3)実施例1で作成した不織布シ
ート(コーティング実施,未酸化処理)を比較例3のア
ルカリ電池用セパレータとした。
【0030】次に、正極および負極として、公知の帯状
の焼結式水酸化ニッケル電極および焼結式カドミウム電
極を1枚ずつ用い、これらの電極の間に上記各実施例で
得たアルカリ電池用セパレータを介在させ、引張りなが
ら捲回した後、円筒形の金属ケースに収納した。そして
水酸化カリウムを主体とするアルカリ電解液を注入し、
安全弁付きの電池蓋を取付け、公称容量が0.7Anの単三
形密閉式ニッケルカドミウム電池を製作した。また、各
比較例のアルカリ電池用セパレータについても同様にア
ルカリ蓄電池を製作した。
【0031】実施例および比較例のアルカリ電池用セパ
レータの物性試験評価結果と、これを用いて製作した電
池の性能試験評価結果を下記表1および図1にそれぞれ
示す。
【0032】
【表1】
【0033】
【発明の効果】以上のように本発明によれば、親水性の
持続性に優れ、また強度劣化がないアルカリ電池用セパ
レータを得ることができ、アルカリ蓄電池の長寿命化を
達成することができる。
【図面の簡単な説明】
【図1】実施例と比較例の充放電繰返し回数に対する放
電維持率の変化を示す曲線図である。

Claims (7)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィン系繊維より構成される不
    織布に、主鎖がエチレン−ビニルアルコール共重合体で
    あり、側鎖としてアクリル酸をグラフト重合した重合体
    樹脂をコーティングして成ることを特徴をするアルカリ
    電池用セパレータ。
  2. 【請求項2】 ポリオレフィン系繊維より構成される不
    織布の繊維表面に、酸化処理により導入された酸素官能
    基が存在することを特徴とするアルカリ電池用セパレー
    タ。
  3. 【請求項3】 主鎖がエチレン−ビニルアルコール共重
    体であり、側鎖としてアクリル酸をグラフト重合した重
    合体樹脂をコーティングしたポリオレフィン系不織布の
    表面に、酸化処理により導入された酸素官能基が存在す
    ることを特徴とするアルカリ電池用セパレータ。
  4. 【請求項4】 ポリオレフィン系繊維の繊維径が0.1〜
    30μm であり、不織布の目付が20〜200g/m2、厚
    さが30〜500μm である請求項2又は3に記載のア
    ルカリ電池用セパレータ。
  5. 【請求項5】 ESCA(electron spectroscopy for
    chemical analysis)によるO/C値が0.10以上である
    請求項2〜4のいずれかに記載のアルカリ電池用セパレ
    ータ。
  6. 【請求項6】 不織布を構成する全繊維表面積の少なく
    とも30%以上がポリエチレンである請求項2〜5のい
    ずれかに記載のアルカリ電池用セパレータ。
  7. 【請求項7】 請求項1〜6のいずれかに記載のアルカ
    リ電池用セパレータを用いたことを特徴とするアルカリ
    蓄電池。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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EP0756340A1 (en) * 1995-07-27 1997-01-29 Pall Corporation Resilient battery separator

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
EP0756340A1 (en) * 1995-07-27 1997-01-29 Pall Corporation Resilient battery separator
US5645956A (en) * 1995-07-27 1997-07-08 Pall Corporation Resilient battery separator

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