JPH0794163A - Alkali resistant fiber, alkaline battery separator using the fiber and alkaline battery using the separator - Google Patents

Alkali resistant fiber, alkaline battery separator using the fiber and alkaline battery using the separator

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JPH0794163A
JPH0794163A JP5261558A JP26155893A JPH0794163A JP H0794163 A JPH0794163 A JP H0794163A JP 5261558 A JP5261558 A JP 5261558A JP 26155893 A JP26155893 A JP 26155893A JP H0794163 A JPH0794163 A JP H0794163A
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separator
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alkaline battery
resistant fiber
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政尚 田中
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Abstract

PURPOSE:To provide a separator free from the ingress of an electrolyte, while having the high capability of holding an electrolyte and preventing the appearance of dendrite by impregnating alkali resistant fiber with the bridged state of polyvinyl alcohol having the specified constitutional unit. CONSTITUTION:Polyvinyl alcohol having a constitutional unit expressed by the general formula is bridged and alkali resistant fiber is impregnated with the polyvinyl alcohol in bridged state. In the formula I, R1 stands for a quaternary aromaticity complex cyclic residual group containing nitrogen, R2 for a hydrogen atom or an alkoxy group and R3 for a hydrogen atom or an acyl group. Also, (m) stands for 0 or 1, and (n) for a natural number between 1 and 6. An alkaline battery separator is formed out of a fabric sheet including that alkali resistant fiber. Also, the separator is plain weave, twilled weave, or sateen weave fiber including the aforementioned fiber, or a fabric sheet such as nonwoven fabric or fabric available from a wet method, a span pond method, a melt blow method, a water flow leno weaving method, a needle punch method, a partial or total thermocompression method, or the like.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は耐アルカリ性繊維、これ
を用いたアルカリ電池用セパレータ、及びこれを用いた
アルカリ電池に関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to an alkali resistant fiber, an alkaline battery separator using the same, and an alkaline battery using the same.

【0002】[0002]

【従来の技術】従来から、アルカリ電池の正極と負極と
を分離して短絡を防止すると共に、電解液を保持して起
電反応が円滑に行なえるように、セパレータが使用され
ている。
2. Description of the Related Art Conventionally, a separator has been used so as to separate a positive electrode and a negative electrode of an alkaline battery to prevent a short circuit and to hold an electrolytic solution so that an electromotive reaction can be carried out smoothly.

【0003】従来のアルカリ二次電池のセパレータは、
織物や不織布などの形態で提供され、織物や不織布を構
成する繊維がポリアミド系繊維で、電解液として、水酸
化カリウム溶液を使用するのが一般的であるため、使用
するにつれて繊維が電解液に侵され、正極と負極とが短
絡してしまうという問題があった。
A conventional alkaline secondary battery separator is
It is provided in the form of a woven fabric or a non-woven fabric, and the fibers that make up the woven fabric or the non-woven fabric are polyamide fibers, and it is common to use a potassium hydroxide solution as the electrolytic solution. There was a problem that the positive electrode and the negative electrode were short-circuited by being attacked.

【0004】そのため、ポリプロピレン繊維などのポリ
オレフィン系繊維を使用したセパレータを使用すること
も考えられたが、ポリオレフィン系繊維は疎水性で、電
解液との親和性に乏しいため、電解液の保持性が悪いと
いう問題があった。
Therefore, it has been considered to use a separator using a polyolefin fiber such as polypropylene fiber, but since the polyolefin fiber is hydrophobic and has a low affinity with the electrolytic solution, the electrolyte retaining property is low. There was a problem of being bad.

【0005】また、前記のポリアミド系繊維やポリオレ
フィン系繊維を使用したセパレータは、放電時及び/又
は充電時に、極板上に樹枝状の金属が析出する、いわゆ
るデンドライトにより短絡が生じ、使用寿命が短いとい
う問題もあった。
Further, the separator using the above polyamide-based fiber or polyolefin-based fiber has a shortened service life due to a so-called dendrite in which dendritic metal is deposited on the electrode plate during discharging and / or charging. There was also the problem of being short.

【0006】他方、従来のアルカリ一次電池のセパレー
タは不織布、紙などの形態で提供され、不織布や紙を構
成するのがビニロン繊維やポリビニルアルコール繊維
で、電解液として水酸化カリウム溶液を使用するのが一
般的であるため、使用するにつれて繊維が電解液に侵さ
れ、正極と負極とが短絡してしまうという問題があっ
た。
On the other hand, conventional separators for alkaline primary batteries are provided in the form of non-woven fabric, paper, etc. Vinylon fibers and polyvinyl alcohol fibers make up the non-woven fabric and paper, and potassium hydroxide solution is used as an electrolytic solution. However, there is a problem that the fiber is attacked by the electrolytic solution as it is used, and the positive electrode and the negative electrode are short-circuited.

【0007】また、セパレータの電解液の保持性を高め
るために、マーセル化パルプ、リンターパルプなどのパ
ルプを使用しているが、これらパルプ中の不純物及び/
または電解液中での水素の発生を抑えるために、負極を
構成する亜鉛に添加されているアルミニウムの作用によ
り、放電時に、極板上に樹枝状の酸化亜鉛が析出するデ
ンドライトにより短絡が生じ、電圧の異常低下を引き起
こすなど、使用寿命が短いという問題もあった。
[0007] Further, pulp such as mercerized pulp and linter pulp is used in order to improve the electrolyte retention of the separator. Impurities and / or impurities in these pulps are used.
Or, in order to suppress the generation of hydrogen in the electrolytic solution, due to the action of aluminum added to the zinc that constitutes the negative electrode, during discharge, a short circuit occurs due to dendrites in which dendritic zinc oxide is deposited on the electrode plate, There is also a problem that the service life is short, such as causing abnormal voltage drop.

【0008】[0008]

【発明が解決しようとする課題】本発明は水酸化カリウ
ム溶液などのアルカリ溶液によって侵されず、アルカリ
溶液の保液性に優れた耐アルカリ性繊維、アルカリ溶液
によって侵されず、アルカリ溶液の保液性に優れ、しか
もデンドライト防止性に優れたアルカリ電池用セパレー
タ、及び使用寿命の長いアルカリ電池を提供することに
ある。
DISCLOSURE OF THE INVENTION The present invention is not affected by an alkaline solution such as a potassium hydroxide solution, and is not affected by an alkali resistant fiber or an alkaline solution which is excellent in retaining the alkaline solution. It is intended to provide a separator for an alkaline battery which has excellent properties and excellent dendrite prevention property, and an alkaline battery having a long service life.

【0009】[0009]

【課題を解決するための手段】本発明の耐アルカリ性繊
維は、一般式
The alkali resistant fiber of the present invention has the general formula

【化2】 (式中、R1は四級化された芳香族性含窒素複素環残
基、R2は水素原子又はアルコキシ基、R3は水素原子又
はアシル基、mは0又は1、nは1〜6の自然数)で示
される構成単位を有するポリビニルアルコール(以下、
「PVA」ということがある)が架橋した状態(以下、
「架橋PVA」ということがある)で含む繊維である。
[Chemical 2] (In the formula, R 1 is a quaternized aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue, R 2 is a hydrogen atom or an alkoxy group, R 3 is a hydrogen atom or an acyl group, m is 0 or 1, and n is 1 to 1. Polyvinyl alcohol having a structural unit represented by a natural number of 6) (hereinafter,
"PVA" is sometimes crosslinked (hereinafter,
"Crosslinked PVA").

【0010】本発明のアルカリ電池用セパレータ(以
下、「セパレータ」ということがある)は、上記耐アル
カリ性繊維を含む繊維シートからなる。
The alkaline battery separator of the present invention (hereinafter sometimes referred to as "separator") comprises a fiber sheet containing the alkali resistant fiber.

【0011】本発明のアルカリ電池は上記のセパレータ
を用いたアルカリ電池である。
The alkaline battery of the present invention is an alkaline battery using the above separator.

【0012】[0012]

【作用】本発明の耐アルカリ性繊維に含まれている架橋
PVAは、水酸化カリウムのようなアルカリ性の電解液
によって容易には分解されず、アルカリ性の電解液との
親和性があり、保液性に優れたものであり、この耐アル
カリ性繊維を含むセパレータは、耐アルカリ性、保液性
に優れ、しかも放電時及び/又は充電時に、極板上に樹
枝状の金属が析出する前のイオンとキレートを形成して
イオンを捕捉することができ、樹枝状の金属が析出しに
くく、デンドライトによる短絡が生じにくいセパレータ
である。また、架橋PVAは耐熱性にも優れているた
め、トリクル充電のような高温状態下での使用にも耐え
ることができるセパレータである。このように、こ本発
明のセパレータは耐アルカリ性、保液性、デンドライト
防止性に優れているため、このセパレータを使用したア
ルカリ電池は、長期に亘って使用できるものである。な
お、イオンとキレートを形成して、イオンを捕捉するこ
とについては、後述の実験例により確認されている。
The crosslinked PVA contained in the alkali resistant fiber of the present invention is not easily decomposed by an alkaline electrolytic solution such as potassium hydroxide, has an affinity with the alkaline electrolytic solution, and retains liquid. The separator containing the alkali-resistant fiber is excellent in alkali resistance and liquid retention, and at the time of discharging and / or charging, it chelate with ions before the dendritic metal is deposited on the electrode plate. It is a separator that can form ions to trap ions, is unlikely to deposit dendritic metal, and is unlikely to cause a short circuit due to dendrite. Further, since the crosslinked PVA is also excellent in heat resistance, it is a separator that can withstand use under high temperature conditions such as trickle charging. As described above, the separator of the present invention is excellent in alkali resistance, liquid retention, and dendrite prevention property, so that the alkaline battery using this separator can be used for a long period of time. The formation of chelates with ions to trap the ions has been confirmed by the experimental examples described later.

【0013】本発明のPVAは、下記一般式で表される
構成単位を有するものである。
The PVA of the present invention has a structural unit represented by the following general formula.

【化3】 なお、式中、R1は四級化された芳香族性含窒素複素環
残基、R2は水素原子又はアルコキシ基、R3は水素原子
又はアシル基、mは0又は1、nは1〜6の自然数であ
り、R1としては、例えば、ピリジニウム基、キノリニ
ウム基、イソキノリニウム基、ピリミジニウム基、チア
ゾリウム基、ベンゾチアゾリウム基、ベンゾオキサゾリ
ウム基などであり、これらの環の中にはアルキル基、ア
ルコキシル基、アミノ基、カルバモイル基などの置換基
が存在していても良い。R2としては、例えば、水素原
子又はメトキシ基、エトキシ基、n−プロポキシ基、イ
ソプロポキシ基などのアルコキシ基である。R3として
は、例えば、水素原子又はホルミル基、アセチル基、プ
ロピオニル基、ブチリル基、イソブチリル基などのアシ
ル基である。
[Chemical 3] In the formula, R 1 is a quaternized aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue, R 2 is a hydrogen atom or an alkoxy group, R 3 is a hydrogen atom or an acyl group, m is 0 or 1, and n is 1 Is a natural number of 6 to 6, and R 1 is, for example, a pyridinium group, a quinolinium group, an isoquinolinium group, a pyrimidinium group, a thiazolium group, a benzothiazolium group, a benzoxazolium group, etc. May have a substituent such as an alkyl group, an alkoxyl group, an amino group and a carbamoyl group. R 2 is, for example, a hydrogen atom or an alkoxy group such as a methoxy group, an ethoxy group, an n-propoxy group and an isopropoxy group. R 3 is, for example, a hydrogen atom or an acyl group such as a formyl group, an acetyl group, a propionyl group, a butyryl group and an isobutyryl group.

【0014】より具体的には、R3が水素原子である化
4〜化7やアセチル基である化8を例示できる。
More specifically, chemical formulas 4 to 7 in which R 3 is a hydrogen atom and chemical formula 8 in which R 3 is an acetyl group can be exemplified.

【化4】 [Chemical 4]

【化5】 [Chemical 5]

【化6】 [Chemical 6]

【化7】 [Chemical 7]

【化8】 [Chemical 8]

【0015】このPVAの水酸基は、イオンとキレート
を形成しやすいように、PVAのモノマー単位に対し
て、20モル%以上存在するのが好ましく、より好まし
くは40モル%以上、最も好ましくは80モル%以上で
ある。また、芳香族性含窒素複素環残基を含む側鎖で架
橋するが、水酸基とイオンとのキレート形成を阻害しな
いように、芳香族性含窒素複素環残基はPVAのモノマ
ー単位に対して、20モル%以下であるのが好ましく、
架橋したことによる耐電解液性や耐熱性を損わないよう
に、0.5モル%以上であるのが好ましい。より好まし
くは1〜10モル%である。
The hydroxyl group of PVA is preferably present in an amount of 20 mol% or more, more preferably 40 mol% or more, and most preferably 80 mol, based on the monomer unit of PVA so as to easily form a chelate with an ion. % Or more. Further, although the aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue is cross-linked with a side chain containing the nitrogen-containing heterocyclic residue, the aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue is added to the monomer unit of PVA so as not to inhibit chelate formation between a hydroxyl group and an ion. , Preferably 20 mol% or less,
It is preferably 0.5 mol% or more so as not to impair the electrolytic solution resistance and heat resistance due to crosslinking. More preferably, it is 1 to 10 mol%.

【0016】また、PVAの重合度は500以上、けん
化度も70〜100%であれば良く、特に限定するもの
ではない。
The degree of polymerization of PVA is not less than 500, and the degree of saponification is not limited to 70 to 100%.

【0017】なお、PVAに、例えば、ブチルアルデヒ
ドなどのアルデヒド化合物で部分的に疎水部分を形成す
れば、柔軟性が生じ、取り扱い性を向上させることがで
きる。
When a hydrophobic portion is partially formed on the PVA with, for example, an aldehyde compound such as butyraldehyde, flexibility is generated and the handleability can be improved.

【0018】本発明の耐アルカリ性繊維は前記のような
架橋PVAを含む繊維であり、例えば、湿式紡糸法によ
り得ることのできる架橋PVAのみからなる繊維でも良
いし、この架橋PVAを繊維の構成成分の1つとして紡
糸した繊維でも良いし、再生繊維、半合成繊維、合成繊
維、植物繊維、動物繊維などの繊維表面に部分的又は全
面的に架橋PVAが付着した繊維であっても良い。
The alkali resistant fiber of the present invention is a fiber containing the above-mentioned crosslinked PVA, and may be, for example, a fiber consisting of only the crosslinked PVA obtainable by the wet spinning method, or the crosslinked PVA may be a constituent component of the fiber. One of the fibers may be a spun fiber, or may be a fiber such as a regenerated fiber, a semi-synthetic fiber, a synthetic fiber, a plant fiber, or an animal fiber having crosslinked PVA partially or wholly attached to the fiber surface.

【0019】以下、後者の架橋PVAが繊維表面に付着
した耐アルカリ性繊維について説明する。
Hereinafter, the alkali resistant fiber having the latter crosslinked PVA attached to the fiber surface will be described.

【0020】この架橋PVAを繊維表面に付着させる方
法としては、例えば、架橋PVAを接着剤で付着させる
方法や、繊維に未架橋状態のPVA溶液をスプレーした
り、含浸したり、塗布したりした後、架橋させる方法が
ある。後者の方法であれば、接着剤を使用しておらず、
架橋PVAの性能を低下させることがないので、好適な
付着方法である。
The crosslinked PVA can be adhered to the surface of the fiber by, for example, adhering the crosslinked PVA with an adhesive, or spraying, impregnating or applying an uncrosslinked PVA solution on the fiber. After that, there is a method of crosslinking. If it is the latter method, no adhesive is used,
Since it does not deteriorate the performance of the crosslinked PVA, it is a suitable attachment method.

【0021】また、架橋PVAが繊維表面に全面的に付
着している場合は特に問題はないが、部分的に付着して
いる場合には、付着していない部分の耐アルカリ性が劣
る可能性があるため、架橋PVAを付着させる繊維とし
ては、耐アルカリ性に優れたポリエチレン繊維、ポリプ
ロピレン繊維などのポリオレフィン系繊維や、芯鞘型、
サイドバイサイド型、偏芯型、又は図1(a)〜(d)
に示すような、一成分1を他成分2の間に配した菊花状
の繊維断面を有するものや、図1(e)に示すような、
一成分1と他成分2とが交互に層状に積層した繊維断面
を有する、分割性又は非分割性の複合繊維などのポリオ
レフィン系繊維が好適に使用できる。特に、架橋PVA
の付着した繊維が分割性複合繊維である場合には、分割
後に、架橋PVAの付着していない部分を有する極細繊
維となるため、ポリオレフィン系分割性複合繊維を使用
するのが好ましい。
There is no particular problem when the cross-linked PVA is entirely attached to the fiber surface, but when it is partially attached, the alkali resistance of the non-attached portion may be poor. Therefore, as the fibers to which the crosslinked PVA is attached, polyolefin fibers such as polyethylene fibers and polypropylene fibers having excellent alkali resistance, core-sheath type fibers,
Side-by-side type, eccentric type, or FIGS. 1 (a) to 1 (d)
1 having a chrysanthemum-shaped fiber cross section in which one component 1 is arranged between the other components 2, as shown in FIG. 1 (e),
A polyolefin fiber such as a splittable or non-splittable conjugate fiber having a fiber cross section in which one component 1 and the other component 2 are alternately laminated in layers can be preferably used. In particular, crosslinked PVA
In the case where the fibers adhered in (1) are splittable conjugate fibers, after splitting, the fibers become ultrafine fibers having a portion to which the crosslinked PVA is not attached, so it is preferable to use polyolefin-based splittable conjugate fibers.

【0022】なお、前記ポリオレフィン系分割性複合繊
維を分割して極細繊維とした不織布や、メルトブロー法
によって得られる不織布は、表面積が広いため電解液に
対する親和力が高く、しかも繊維の交絡点間距離が短く
て空隙も微小で緻密あるため、キャピラリー効果が生じ
て、より保液性に優れ、更には物理的にデンドライトに
よる短絡を防止できるため、長期間使用可能なセパレー
タである。また、ポリオレフィン系分割性複合繊維を分
割した極細繊維は、水流による絡合と同時に分割して得
ることができるので、製造上好ましいばかりでなく、得
られる不織布は強度的にも優れているため、電池組立時
などの作業性に優れており、好適に使用できる。
A nonwoven fabric obtained by dividing the polyolefin-based dividable conjugate fiber into an ultrafine fiber or a nonwoven fabric obtained by a melt-blowing method has a large surface area and thus has a high affinity for an electrolytic solution, and moreover, a distance between entanglement points of the fibers. It is a separator that can be used for a long period of time because it is short and has minute voids and is dense, which produces a capillary effect, is more excellent in liquid retention, and can physically prevent short circuits due to dendrites. Further, the ultrafine fibers obtained by dividing the polyolefin-based splittable conjugate fiber can be obtained by splitting at the same time as the entanglement by the water flow, and therefore, not only is preferable in production, but the resulting nonwoven fabric is also excellent in strength, It has excellent workability during battery assembly and can be used favorably.

【0023】本発明においては、前記の架橋PVAを含
む繊維以外に、接着繊維を含ませて、セパレータの寸法
安定性を向上させ、より取り扱い性を向上させることも
できる。この接着繊維も耐アルカリ性に優れる全溶融型
のポリエチレン繊維、ポリプロピレン繊維のポリオレフ
ィン系繊維や、一部溶融型の芯鞘型、サイドバイサイド
型、偏芯型のポリオレフィン系複合繊維を使用するのが
好ましい。なお、接着性樹脂成分を含む分割性複合繊維
から生じた接着性樹脂成分で接着することも可能であ
る。
In the present invention, an adhesive fiber may be included in addition to the fiber containing the crosslinked PVA to improve the dimensional stability of the separator and further improve the handling property. As the adhesive fiber, it is preferable to use all-melt type polyethylene fiber or polypropylene fiber polyolefin fiber having excellent alkali resistance, or partially melt type core-sheath type, side-by-side type, or eccentric type polyolefin-based composite fiber. In addition, it is also possible to bond with the adhesive resin component produced from the splittable conjugate fiber containing the adhesive resin component.

【0024】本発明のセパレータは上記のような繊維を
含む、平織、綾織、朱子織などの織物や、湿式法、スパ
ンボンド法、メルトブロー法、水流絡合法、ニードルパ
ンチ法、部分的又は全面的熱圧着法などの方法によって
得られる不織布や、編物などの繊維シートである。
The separator of the present invention includes a woven fabric such as a plain weave, a twill weave, and a satin weave containing the above-mentioned fibers, a wet method, a spunbond method, a melt blow method, a hydroentangling method, a needle punch method, a partial or complete method. A nonwoven fabric obtained by a method such as a thermocompression bonding method, or a fiber sheet such as a knitted fabric.

【0025】本発明のセパレータ中、架橋PVAを含む
繊維が10重量%以上含まれていれば、保液性及びデン
ドライト防止性に優れたセパレータである。
When the fiber containing the crosslinked PVA is contained in an amount of 10% by weight or more in the separator of the present invention, the separator is excellent in the liquid retention property and the dendrite prevention property.

【0026】以上のようにして得られる本発明のセパレ
ータは、アルカリ一次電池用又はアルカリ二次電池用と
して使用できるもので、例えば、円筒形のアルカリマン
ガン一次電池として使用する場合、負極部分が銅や真ち
ゅうの棒からなる負極の集電子の周りに、アマルガム化
した亜鉛粉末にアルカリ溶液とカルボキシメチルセルロ
ースなどのゲル化剤とを加えて混練した負極合剤層とか
らなり、正極部分が二酸化マンガンと炭素粉との混合体
からなる正極合剤層と、この正極合剤層の外側に形成さ
れた正極の集電体と端子とを兼ね合わせているニッケル
メッキした鋼板とからなり、これら負極合剤層と正極合
剤層とを分離するように、本発明のセパレータを挟み込
んで使用する。なお、このアルカリマンガン一次電池の
ように、負極に亜鉛を使用した場合であっても、本発明
のセパレータを用いれば、亜鉛の溶出を抑えるために水
銀を使用しなくても、デンドライトによる短絡を防止で
きるため、環境上全く問題を引き起こさない。更に、水
銀を使用しないように、純粋な亜鉛を使用する必要もな
くなるため、純粋な亜鉛を得るために費やされるエネル
ギーの省力化、及びそれによるコスト的なメリットも生
じる。
The separator of the present invention obtained as described above can be used for alkaline primary batteries or alkaline secondary batteries. For example, when it is used as a cylindrical alkaline manganese primary battery, the negative electrode portion is copper. Around the current collector of the negative electrode consisting of a brass bar or brass, and a negative electrode mixture layer obtained by kneading an amalgamated zinc powder with an alkaline solution and a gelling agent such as carboxymethyl cellulose. A positive electrode mixture layer made of a mixture with carbon powder, and a nickel-plated steel plate that serves as both a positive electrode current collector and a terminal formed on the outside of the positive electrode mixture layer. The separator of the present invention is sandwiched and used so as to separate the layer and the positive electrode mixture layer. Even when zinc is used for the negative electrode as in this alkaline manganese primary battery, the use of the separator of the present invention can prevent a short circuit due to dendrite without using mercury to suppress the elution of zinc. As it can be prevented, it does not cause any environmental problems. Furthermore, since it is not necessary to use pure zinc so that mercury is not used, there is a labor saving of energy consumed for obtaining pure zinc, and a cost merit thereby arises.

【0027】他方、例えば、円筒形ニッケル−カドミウ
ム密閉形二次電池に使用する場合、金属カドミウム粒子
を主体とする多孔体からなる負極と、多孔体中に水酸化
ニッケルを充填した正極との間に、本発明のセパレータ
を介在させ、スパイラル状に巻き込み、円筒状としたも
のを、電解液とともに円筒形のニッケルメッキ鋼のケー
スに収納し、密閉する。
On the other hand, for example, when it is used in a cylindrical nickel-cadmium sealed secondary battery, it is provided between a negative electrode composed of a porous body mainly composed of metal cadmium particles and a positive electrode having nickel hydroxide filled in the porous body. Then, the separator of the present invention is interposed, and the spirally wound cylindrical product is housed in a cylindrical nickel-plated steel case together with the electrolytic solution and hermetically sealed.

【0028】また、本発明のセパレータをニッケル−水
素電池に使用すると、自己放電を抑制することができ、
使用寿命の長い電池が得られる。これは、ニッケル−水
素電池における自己放電の主たる原因である、水素吸蔵
極から溶出した金属の正極への移動を、本発明のセパレ
ータが吸着して抑制できるためである。なお、本発明の
セパレータは溶出金属を吸着できるので、他の二次電池
においても、同様の効果が生じる。
When the separator of the present invention is used in a nickel-hydrogen battery, self-discharge can be suppressed,
A battery with a long service life can be obtained. This is because the separator of the present invention can adsorb and suppress the migration of the metal eluted from the hydrogen storage electrode to the positive electrode, which is the main cause of self-discharge in the nickel-hydrogen battery. In addition, since the separator of the present invention can adsorb the eluted metal, the same effect can be obtained in other secondary batteries.

【0029】本発明のアルカリ一次電池は円筒形であっ
てもボタン形であっても良く、形状は限定するものでは
ない。他方、アルカリ二次電池も開放形であっても密閉
形であっても良く、形状は円筒形、扁平形或いは角形で
も良く、この点についても限定しない。本発明のセパレ
ータは、例えば、アルカリマンガン電池、水銀電池、酸
化銀電池、空気電池などの一次電池、ニッケル−カドミ
ウム電池、銀−亜鉛電池、銀−カドミウム電池、ニッケ
ル−亜鉛電池、ニッケル−水素電池などの二次電池に使
用できるものである。
The alkaline primary battery of the present invention may have a cylindrical shape or a button shape, and the shape is not limited. On the other hand, the alkaline secondary battery may also be an open type or a closed type, and the shape may be a cylindrical shape, a flat shape, or a prismatic shape, and this point is not limited. The separator of the present invention is, for example, an alkaline manganese battery, a mercury battery, a silver oxide battery, a primary battery such as an air battery, a nickel-cadmium battery, a silver-zinc battery, a silver-cadmium battery, a nickel-zinc battery, a nickel-hydrogen battery. It can be used for secondary batteries such as.

【0030】以下に、本発明のセパレータの実施例を記
載するが、本発明は以下の実施例に限定されるものでは
ない。
Examples of the separator of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples.

【0031】[0031]

【実施例】【Example】

(実験1〜9)表1に示すように、各種スチリルピリジ
ニウム系残基を含有し、キレート形成可能な水酸基を有
するPVA(実験1〜9)を水に溶解させた未架橋状態
の13重量%PVA水溶液を、金属コーターでアクリル
板上に塗布した後、室温で乾燥し、膜厚100μmのフ
ィルムを得た。これを高圧水銀灯で紫外線を10分間照
射して、自己架橋させ、架橋PVAフィルムを得た。
(Experiments 1 to 9) As shown in Table 1, 13% by weight of PVA (experiments 1 to 9) containing various styrylpyridinium-based residues and having a hydroxyl group capable of forming a chelate in an uncrosslinked state was dissolved in water. The PVA aqueous solution was applied on an acrylic plate with a metal coater and then dried at room temperature to obtain a film having a thickness of 100 μm. This was irradiated with ultraviolet rays for 10 minutes with a high pressure mercury lamp and self-crosslinked to obtain a crosslinked PVA film.

【0032】(亜鉛イオン吸着試験)亜鉛イオン濃度が
0.1mol/lの30%水酸化カリウム溶液中に、3cm×3
cmに裁断した実験1〜9のフィルムを浸漬して、24時
間放置した後、各フィルムを純水で洗浄して、単に表面
に付着しただけでキレートを形成していない亜鉛イオン
を取り除いた後、各フィルムを白金るつぼで灰化して、
吸着した亜鉛イオンを抽出し、一定容として原子吸光法
により亜鉛イオン吸着量を測定した。この結果は表1に
示す。
(Zinc ion adsorption test) 3 cm × 3 in a 30% potassium hydroxide solution having a zinc ion concentration of 0.1 mol / l
After immersing the films of Experiments 1 to 9 cut in cm and leaving them for 24 hours, each film was washed with pure water to remove zinc ions which were not attached to the surface but did not form a chelate. , Ash each film with a platinum crucible,
The adsorbed zinc ions were extracted and the zinc ion adsorption amount was measured by the atomic absorption method with a constant volume. The results are shown in Table 1.

【0033】[0033]

【表1】 [Table 1]

【0034】(カドミウムイオン吸着試験−1)カドミ
ウムイオン濃度が0.1mol/lの水溶液中に、実験1〜8
のフィルムをそれぞれ浸漬した以外は、亜鉛イオン吸着
試験と全く同様にして、カドミウムイオン吸着量を測定
した。この結果も表1に示す。
(Cadmium ion adsorption test-1) Experiments 1 to 8 were conducted in an aqueous solution having a cadmium ion concentration of 0.1 mol / l.
The cadmium ion adsorption amount was measured in exactly the same manner as the zinc ion adsorption test except that each of the films was immersed. The results are also shown in Table 1.

【0035】(カドミウムイオン吸着試験−2)カドミ
ウムイオン濃度が8.9×10-5mol/lの30%水酸化カ
リウム溶液中に、実験1〜3のフィルムをそれぞれ浸漬
した以外は、亜鉛イオン吸着試験と全く同様にして、カ
ドミウムイオン吸着量を測定した。この結果も表1に示
す。
(Cadmium ion adsorption test-2) Zinc ions except that the films of Experiments 1 to 3 were immersed in a 30% potassium hydroxide solution having a cadmium ion concentration of 8.9 × 10 -5 mol / l. The cadmium ion adsorption amount was measured in exactly the same manner as the adsorption test. The results are also shown in Table 1.

【0036】表1からわかるように、架橋PVAフィル
ムは金属吸着できるため、樹枝状の金属の析出を抑制す
ることができ、デンドライトによる短絡を防止できると
考えられる。
As can be seen from Table 1, since the crosslinked PVA film can adsorb metal, it is considered that the deposition of dendritic metal can be suppressed and the short circuit due to dendrite can be prevented.

【0037】(実施例1)ポリエチレン樹脂50部とポ
リプロピレン樹脂50部とを、別々に押出機で溶融さ
せ、ギヤーポンプの速度比で5:5の比率に計量した
後、ポリプロピレン樹脂成分が芯成分、ポリエチレン樹
脂成分が鞘成分となるように、複合紡糸し、延伸して、
繊度1.5デニールの複合繊維フィラメントを得た。
Example 1 50 parts of polyethylene resin and 50 parts of polypropylene resin were separately melted in an extruder and weighed at a gear pump speed ratio of 5: 5. Composite spinning and stretching so that the polyethylene resin component becomes the sheath component,
A composite fiber filament having a fineness of 1.5 denier was obtained.

【0038】他方、化4(a)に示すようなスチリルピ
リジニウム系残基を、PVAのモノマー単位に対して1
モル%有し、キレート形成可能な水酸基を99モル%有
する、重合度1,700で、けん化度88%のPVAを
水に溶解させた、未架橋状態の3重量%PVA水溶液を
得た。
On the other hand, a styrylpyridinium-based residue as shown in Chemical formula 4 (a) is added to the PVA monomer unit in an amount of 1
An uncrosslinked 3 wt% PVA aqueous solution was obtained in which PVA having a mol% of 99% and a chelate-forming hydroxyl group of 99 mol% and a polymerization degree of 1,700 and a saponification degree of 88% was dissolved in water.

【0039】次に、前記複合繊維フィラメントを前記P
VA水溶液を含ませたロールに接触、乾燥して、複合繊
維に対して固形分で0.5重量%のPVAを付着させた
後、高圧水銀灯で紫外線を1分間照射して、PVAを自
己架橋させた。この架橋PVAの付着した複合繊維フィ
ラメントを51mmに裁断して、本発明の耐アルカリ性繊
維を得た。
Next, the composite fiber filament is mixed with the P
After contacting with a roll containing an aqueous VA solution and drying, 0.5% by weight of solid content PVA is attached to the composite fiber, and then UV light is irradiated for 1 minute by a high pressure mercury lamp to self-crosslink the PVA. Let The composite fiber filament having the crosslinked PVA attached was cut into 51 mm to obtain an alkali resistant fiber of the present invention.

【0040】このようにして得た耐アルカリ性繊維80
重量%と、上記と同様にして得られた、架橋PVAの付
着していないポリプロピレン−ポリエチレン芯鞘型複合
繊維(1.5デニール、51mm)20重量%とを混綿
し、カード機により開繊した繊維ウエブを、130℃で
熱処理をして、芯鞘型複合繊維の鞘成分であるポリエチ
レン成分のみを融着させ、目付70g/m2、厚さ0.2mm
のセパレータを得た。
Alkali-resistant fiber 80 thus obtained
20% by weight of polypropylene-polyethylene core-sheath composite fiber (1.5 denier, 51 mm) having no cross-linked PVA attached and obtained in the same manner as described above was mixed and opened by a card machine. The fiber web is heat-treated at 130 ° C. to fuse only the polyethylene component which is the sheath component of the core-sheath type composite fiber, and the basis weight is 70 g / m 2 and the thickness is 0.2 mm.
To obtain a separator.

【0041】(実施例2)耐アルカリ性繊維50重量%
と、架橋PVAの付着していないポリプロピレン−ポリ
エチレン芯鞘型複合繊維(1.5デニール、51mm)5
0重量%とを混綿した以外は実施例1と全く同様にし
て、目付70g/m2、厚さ0.2mmのセパレータを得た。
(Example 2) 50% by weight of alkali resistant fiber
And polypropylene-polyethylene core-sheath type composite fiber (1.5 denier, 51 mm) without cross-linked PVA attached 5
A separator having a basis weight of 70 g / m 2 and a thickness of 0.2 mm was obtained in the same manner as in Example 1 except that 0% by weight was mixed.

【0042】(比較例)架橋PVAの付着していないポ
リプロピレン−ポリエチレン芯鞘型複合繊維(1.5デ
ニール、51mm)100重量%使用した以外は実施例1
と全く同様にして不織布を得た。その後、ノニオン系界
面活性剤を不織布に対して固形分で0.5重量%付着さ
せて、目付70g/m2、厚さ0.2mmのセパレータを得
た。
(Comparative Example) Example 1 except that 100% by weight of polypropylene-polyethylene core-sheath type composite fiber (1.5 denier, 51 mm) without cross-linked PVA attached was used.
A nonwoven fabric was obtained in the same manner as in. Thereafter, a nonionic surfactant was attached to the nonwoven fabric in a solid content of 0.5% by weight to obtain a separator having a basis weight of 70 g / m 2 and a thickness of 0.2 mm.

【0043】(ぬれ性)実施例1〜2及び比較例のセパ
レータを2×15cmに裁断した後、このセパレータを比
重1.3の水酸化カリウム水溶液に、0.5cmだけ浸漬し
て、30分経過した時の、吸液高さによりぬれ性を評価
する。この試験は後述の電池充放電試験の前及び後で行
なった。この結果は表2に示す。
(Wettability) After the separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example were cut into 2 × 15 cm, the separator was immersed in an aqueous solution of potassium hydroxide having a specific gravity of 1.3 for 0.5 cm for 30 minutes. The wettability is evaluated by the height of the liquid absorbed when the time has elapsed. This test was performed before and after the battery charge / discharge test described below. The results are shown in Table 2.

【0044】[0044]

【表2】 [Table 2]

【0045】(電池充放電試験)実施例1〜2及び比較
例のセパレータを使用して、電池の容量が1200mAh
のニッケル−カドミウム電池を作成した。この電池を活
性化処理した後、20℃の恒温槽中で、各電池を240
mAで6時間充電後、30分間休止し、240mAで終止電
圧0.8ボルトまで放電することを1サイクルとして、
充放電可能な状態までの回数を測定する。この結果も表
2に示す。
(Battery Charge / Discharge Test) Using the separators of Examples 1 and 2 and Comparative Example, the battery capacity was 1200 mAh.
Nickel-cadmium battery was manufactured. After activating this battery, place each battery in a constant temperature bath at 20 ℃.
After charging with mA for 6 hours, resting for 30 minutes, and discharging to a final voltage of 0.8 V at 240 mA as one cycle,
Measure the number of times to charge and discharge. The results are also shown in Table 2.

【0046】[0046]

【発明の効果】本発明の耐アルカリ性繊維に含まれてい
る架橋PVAは、水酸化カリウムのようなアルカリ性の
電解液によって容易には分解されず、水酸化カリウムの
ようなアルカリ性の電解液との親和性があり、保液性に
優れた繊維である。
INDUSTRIAL APPLICABILITY The crosslinked PVA contained in the alkali resistant fiber of the present invention is not easily decomposed by an alkaline electrolytic solution such as potassium hydroxide, and is not easily decomposed with an alkaline electrolytic solution such as potassium hydroxide. It is a fiber that has affinity and excellent liquid retention.

【0047】本発明のアルカリ電池用セパレータは、上
記耐アルカリ性繊維を含んでいるため、耐アルカリ性、
保液性に優れ、しかも放電時及び/又は充電時に、極板
上に樹枝状の金属が析出する前のイオンとキレートを形
成して捕捉できるため、樹枝状の金属が析出しにくく、
デンドライトによる短絡が生じにくく、長期に亘って使
用することができるものである。
Since the alkaline battery separator of the present invention contains the alkali resistant fiber,
It has excellent liquid retention, and at the time of discharging and / or charging, it can form a chelate with ions before the dendritic metal is deposited on the electrode plate and can be captured, so that the dendritic metal is less likely to deposit,
A short circuit due to a dendrite is unlikely to occur, and it can be used for a long time.

【0048】このように、本発明のセパレータは電解液
に侵されにくく、保液性に優れ、しかもデンドライト防
止性に優れているため、このセパレータを使用したアル
カリ一次電池及びアルカリ二次電池は、使用寿命の長い
ものである。
As described above, since the separator of the present invention is not easily corroded by the electrolytic solution, has an excellent liquid retaining property, and has an excellent dendrite prevention property, the alkaline primary battery and alkaline secondary battery using this separator are It has a long service life.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】(a)本発明の分割性複合繊維の模式的な断面
図 (b)本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図 (c)本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図 (d)本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図 (e)本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図
FIG. 1 (a) is a schematic sectional view of a splittable conjugate fiber of the present invention (b) is a schematic sectional view of another splittable conjugate fiber of the present invention (c) is another splittable conjugate fiber of the present invention (D) A schematic cross-sectional view of another splittable conjugate fiber of the present invention (e) A schematic cross-sectional view of another splittable conjugate fiber of the present invention

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 一成分 2 他成分 1 one component 2 other component

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 一般式 【化1】 (式中、R1は四級化された芳香族性含窒素複素環残
基、R2は水素原子又はアルコキシ基、R3は水素原子又
はアシル基、mは0又は1、nは1〜6の自然数)で示
される構成単位を有するポリビニルアルコールが架橋し
た状態で含まれていることを特徴とする耐アルカリ性繊
維。
1. A general formula: (In the formula, R 1 is a quaternized aromatic nitrogen-containing heterocyclic residue, R 2 is a hydrogen atom or an alkoxy group, R 3 is a hydrogen atom or an acyl group, m is 0 or 1, and n is 1 to 1. An alkali resistant fiber comprising a polyvinyl alcohol having a structural unit represented by a natural number of 6) in a crosslinked state.
【請求項2】 請求項1記載の耐アルカリ性繊維を含む
繊維シートからなることを特徴とするアルカリ電池用セ
パレータ。
2. An alkaline battery separator comprising a fiber sheet containing the alkali resistant fiber according to claim 1.
【請求項3】 請求項2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電池。
3. An alkaline battery comprising the alkaline battery separator according to claim 2.
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