JPH08138645A

JPH08138645A - 電池セパレータおよびその製造方法

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Publication number: JPH08138645A
Application number: JP6305462A
Authority: JP
Inventors: Hiroyuki Yamamoto; 博之山本; Masataka Hayashi; 真孝林
Original assignee: Daiwa Boseki KK; Daiwabo Co Ltd
Current assignee: Daiwa Boseki KK; Daiwabo Co Ltd
Priority date: 1994-11-15
Filing date: 1994-11-15
Publication date: 1996-05-31
Anticipated expiration: 2014-11-29
Also published as: JP2984561B2

Abstract

(57)【要約】【目的】厚みが小さいにもかかわらず、優れた保液
性、均一性を有し、電池寿命を低下させることなく電池
容量の向上に寄与しうる電池セパレータを提供する。【構成】長さ５〜１５ｍｍの熱接着性繊維２０〜３０
重量％と、繊維断面においてポリオレフィン重合体（Ａ
成分）とエチレンビニルアルコール共重合体（Ｂ成分）
とが交互に隣接して配置されてなる長さ５〜１５ｍｍの
分割型複合繊維５０〜８０重量％と、上記分割型複合繊
維の分割により形成される極細繊維よりも繊度の大きい
長さ５〜１５ｍｍの合成繊維１０〜３０重量％とを混合
して湿式抄紙し、加熱処理により繊維間結合を行い、次
いで高圧水流処理を施して上記分割型複合繊維を分割さ
せて極細繊維を形成させるとともに維間を交絡させ、し
かるのち熱カレンダー処理して０．０８ｍｍ以上０．１
５ｍｍ未満の厚さに仕上げ、保液率が３８０％以上の電
池セパレータとなした。

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
電池、ニッケル−亜鉛電池、ニッケル−水素電池等のア
ルカリ蓄電池用に好適な電池セパレータに関するもので
ある。

【０００２】

【従来の技術】通常、電池セパレータとしては、ナイロ
ンやポリプロピレン繊維からなる乾式法で製造された不
織布（以下、乾式不織布という）や、湿式抄紙法で製造
された不織布（以下、湿式不織布という）が使用されて
いる。

【０００３】さて、近年の電子機器の小型軽量化に伴
い、電池の高容量化が要求されていることから、セパレ
ータの厚みを薄くすることによって正極活物質および負
極活物質の量を増やし、電池の高容量化を図ろうとする
試みがなされている。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】しかし、一般にセパレ
ータの厚みを薄くすると保液能が低下するため、充放電
を繰り返すとセパレータの液枯れによって寿命が短くな
るという問題が生じる。また、特に乾式不織布の場合、
その厚みを薄くしようとすると不織布の均一性が著しく
損なわれるが、セパレータの均一性が低下すると、正極
と負極の間で短絡が生じやすくなるという問題がある。
一方、湿式不織布の厚みを薄くしようとすると抗張力が
著しく低下し、これをセパレータとして使用する場合、
巻回できなくなるという問題がある。これらの理由によ
り、電池セパレータとして採用されている不織布の厚み
は０．１５〜０．２０mmが限界であり、電池容量を大幅
に向上させることはできなかった。

【０００５】本発明はこれらの実情に鑑み、優れた保液
性および均一性を有し、かつ厚みが小さく、電池寿命を
低下させることなく電池容量の向上に寄与しうる電池セ
パレータを得ることを目的としてなされたものである。

【０００６】

【課題を解決するための手段】即ち、本発明の電池セパ
レータは、長さ５〜１５mmの熱接着性繊維２０〜３０重
量％と、繊維断面においてポリオレフィン重合体（Ａ成
分）とエチレンビニルアルコール共重合体（Ｂ成分）と
が交互に隣接して配置されてなる長さ５〜１５mmの分割
型複合繊維５０〜８０重量％と、上記分割型複合繊維の
分割により形成される極細繊維よりも繊度の大きい長さ
５〜１５mmの合成繊維１０〜３０重量％とが混合されて
なり、上記分割型複合繊維の分割により極細繊維が形成
され、かつ繊維間が交絡し、繊維の一部が相互に接着し
ていることを特徴とする不織布であって、その厚さが
０．０８mm以上０．１５mm未満、保液率が３８０％以上
であることを特徴とするものである。以下、その内容を
説明する。

【０００７】上述の熱接着性繊維とは、熱によって軟化
・溶融し、繊維間を結合させる働きをする繊維を指す。
このような繊維としては、例えば、ポリエチレンやポリ
プロピレン等のポリオレフィン系の熱接着性繊維を使用
するのが好ましい。

【０００８】特に本発明においては、セパレータの強力
を向上させるべく、鞘が低融点成分、芯が高融点成分で
構成された芯鞘型複合繊維を使用することが好ましい。
中でも、芯成分がポリプロピレン、鞘成分がポリエチレ
ンで構成された芯鞘型複合繊維は、ポリオレフィン系成
分から構成されているので耐アルカリ性に優れ、また、
後述するポリプロピレンとエチレンビニルアルコール共
重合体からなる分割型複合繊維との接合性も良好なこと
から、最も好ましく使用することができる。

【０００９】熱接着性繊維の割合は２０〜３０重量％で
あることが好ましい。２０重量％未満では、繊維間の結
合が不十分で湿式不織布の形態を安定化させることがで
きず、３０重量％を超えると、後述する分割型複合繊維
および繊度の大きな繊維の占める割合が小さくなるため
である。

【００１０】本発明で使用する分割型複合繊維は、ポリ
オレフィン重合体をＡ成分とし、エチレンビニルアルコ
ール共重合体をＢ成分とする複合繊維である。ここで、
ポリオレフィン重合体はセパレータに耐薬品性を付与す
るために、エチレンビニルアルコール共重合体はセパレ
ータに親水性を付与するために採用されている。ポリオ
レフィン重合体としては、ポリプロピレンやポリエチレ
ンを好ましく使用することができる。また、エチレンビ
ニルアルコール共重合体は、紡糸性と親水性を考慮する
とエチレン含有量が２０〜５０モル％のものを好ましく
使用することができる。

【００１１】また、この分割型複合繊維は、その繊維断
面においてＡ成分とＢ成分が交互に隣接しており、その
構成単位は長さ方向に連続し、全構成単位の一部は必ず
繊維表面に露出している断面形状を有するものである。
具体的には、Ａ、Ｂ成分が図１〜図３のように配列され
たものを好ましく使用することができる。Ａ、Ｂ両成分
の複合比は紡糸工程の容易性と電解液に対する親和性の
点からＡ成分：Ｂ成分が３０：７０〜７０：３０程度が
望ましい。

【００１２】そして、この分割型複合繊維は後述する高
圧水流処理等によって分割され、極細繊維を形成する。
分割型複合繊維の分割により形成される極細繊維の不織
布全体に占める割合が大きすぎたり、極細繊維の繊度が
小さすぎると、不織布が「しまりすぎる」ので注意を要
する。ここで不織布が「しまりすぎる」とは、繊維間隙
が小さくなりすぎ、その結果、通気度や保液性等が低下
することをいう。従って、分割型複合繊維の割合は５０
〜８０重量％が好ましく、また形成される極細繊維の繊
度が０．１〜０．５デニールとなるような分割型複合繊
維を用いることが望ましい。分割型複合繊維の割合が５
０重量％未満ではエチレンビニルアルコール共重合体の
占める割合が少なくなるため、また極細繊維の繊度が
０．５デニールを超えるとエチレンビニルアルコール共
重合体からなる極細繊維の表面積が小さくなるため、保
液性が低下し、好ましくない。

【００１３】また、このような「しまりすぎ」を防ぐた
め、上記分割型複合繊維の分割により形成される極細繊
維よりも繊度の大きい合成繊維（以下、単に繊度の大き
い繊維という）を１０〜３０重量％混合することが望ま
しい。その繊度は、極細繊維の繊度よりも大きければ特
に限定されないが、大きすぎると不織布の強力が低下す
るので注意を要する。また、その素材も特に限定され
ず、ポリプロピレン、ポリエチレン、ポリエステル、ナ
イロン等、汎用されている合成繊維を使用することがで
きる。特に、繊度が０．６〜１．０デニールのやや剛性
で高強力のポリプロピレン繊維は、セパレータに耐アル
カリ性を付与し、かつ適度な繊維間隙を確保する上にお
いて、最も好ましく適用される。

【００１４】上述した熱接着性繊維、分割型複合繊維、
繊度の大きい繊維は、いずれもその繊維長が５〜１５mm
であることが望ましい。５mm未満では高圧水流処理によ
る繊維間の交絡が不十分となり、１５mmを超えると特に
湿式抄紙法によって不織布を製造する場合、スラリー中
における繊維の分散性が悪くなり均一な不織布を得るこ
とができないからである。

【００１５】次に本発明の電池セパレータの製造方法に
ついて説明する。本発明のセパレータの基材となる不織
布の製造方法としては湿式抄紙法が望ましい。湿式抄紙
法によれば均一な不織布が得られるからである。湿式抄
紙は通常の方法で行えばよく、まず熱接着性繊維２０〜
３０重量％と、分割型複合繊維５０〜８０重量％と、繊
度の大きな繊維１０〜３０重量％を混合して、０．０１
〜０．６％の濃度になるように水に分散させ、スラリー
を調製する。このとき少量の分散剤を加えてもよい。湿
式不織布の製造方法について記載された特開平５−２１
４６５３号公報によれば、スラリー調製の際、分割型複
合繊維を予め分割させることにより、得られる不織布の
強度が向上することが分かっているが、本発明では分割
率を３０％以下に抑えることが望ましい。これ以上分割
させた状態で抄紙すると得られる不織布の均一性が低下
するので好ましくない。

【００１６】スラリーは長網式あるいは丸網式の抄紙機
を用いて抄紙される。目付は繊維の量によって調節しう
るが、最終的な厚みを０．０８mm以上０．１５mm未満に
するには、目付を２０〜５０ｇ／ｍ² にすることが望ま
しい。２０ｇ／ｍ² 未満では不織布の繊維密度が小さく
なるため正極と負極の間で短絡が生じやすくなり、５０
ｇ／ｍ² を超えると繊維密度が大きくなりすぎて通気性
および保液性が低下するからである。

【００１７】次いで、熱接着性繊維を溶融させて繊維間
を結合させる。熱接着性繊維の溶融は、抄紙工程におけ
る乾燥処理の際に乾燥と同時に行ってもよく、また一
旦、湿式不織布としたのち加熱処理して行ってもよい。
そして、熱接着性繊維の溶融により繊維間を結合させ、
形態を安定化させた状態にしてから、高圧水流処理を施
し、分割型複合繊維を分割させて極細繊維を形成させる
とともに繊維間を交絡させる。しかるのち熱カレンダー
処理して厚さ０．０８mm以上０．１５mm未満に仕上げ、
本発明の電池用セパレータとする。

【００１８】

【作用】本発明において熱接着性繊維は、繊維間を結合
することによって、湿式不織布の形態を安定化させるは
たらきをする。

【００１９】また、ポリオレフィン重合体とエチレンビ
ニルアルコール共重合体からなる分割型複合繊維は、高
圧水流の作用によって分割されて極細繊維を形成し、そ
れらが交絡して不織布に微細な繊維間空隙を形成するた
め、エチレンビニルアルコール共重合体の親水性と相俣
って電解液の保液率向上に寄与する。さらに、エチレン
ビニルアルコール共重合体は優れた湿熱接着性を示すた
め、バインダーの役割をも果たし、不織布の強力向上に
寄与する。また、耐アルカリ性のポリオレフィン重合体
は不織布、即ち電池セパレータの耐久性を向上させる。

【００２０】繊度の大きな繊維は、極細繊維同士の交絡
による不織布のしまりすぎを防ぎ、電池セパレータに適
度な空隙を付与して通気性および保液性の低下を防止す
る。

【００２１】本発明の電池セパレータの製造方法におい
ては、セパレータの基材となる不織布の製造に湿式抄紙
法を採用するので、乾式法に比べて不織布の繊維密度を
均整化することができ、厚みを薄くすることが可能とな
る。さらに、本発明の製造方法によれば、熱接着性繊維
を溶融させて予め繊維間を結合させるので、形態が安定
化され、ロール巻き取り時や取り扱い時における繊維の
乱れを防止して均整な繊維密度を保持した状態で高圧水
流処理装置に供給することができる。また、熱接着後に
分割型複合繊維を分割させて極細繊維を形成させるの
で、極細繊維特有の性質、即ち柔軟性、ドレープ性が損
なわれないという利点がある。

【００２２】

【実施例】

［実施例１］繊度１．５デニール、繊維長１０mm、芯成
分／鞘成分がポリプロピレン／高密度ポリエチレン（複
合比５０／５０）の芯鞘型複合繊維である熱接着性繊維
を３０重量％と、Ａ成分がポリプロピレン、Ｂ成分がエ
チレンビニルアルコール共重合体（エチレン含有量３８
モル％）であって、図１に示すような断面形状を有し、
Ａ成分／Ｂ成分の容積比が５０／５０の繊度３デニー
ル、繊維長６mmの分割型複合繊維を６０重量％と、繊度
０．７デニール、繊維長１０mm、強度９ｇ／ｄのポリプ
ロピレン繊維を１０重量％とを、混合して０．５％の濃
度になるようにスラリーを調製し、湿式抄紙して目付４
５．６ｇ／ｍ² の湿式不織布を作成した。次に、この不
織布を熱風貫通型乾燥機を用いて１３０℃で加熱処理
し、上記熱接着性繊維の高密度ポリエチレンを溶融して
繊維間を結合させた。次いで、この加熱後の湿式不織布
の表裏面に水圧１３０kg／cm² の高圧柱状水流を噴射す
ることにより、上記分割型複合繊維を分割させて繊度
０．１９〜０．２０デニールの極細繊維を形成させると
ともに繊維間を交絡させ、しかるのち熱カレンダー処理
して厚さ０．１３mmに仕上げ、電池セパレータ用の不織
布となした。

【００２３】［実施例２］上記実施例１で使用した繊維
と同じ繊維を同じ割合で混合して、実施例１と同様の方
法で目付３５．２ｇ／ｍ² の湿式不織布を作成した後、
実施例１と同様の方法で加熱処理、高圧水流処理、およ
び熱カレンダー処理して厚さ０．１０mmの電池セパレー
タ用の不織布となした。

【００２４】［比較例１］上記実施例１で使用した分割
型複合繊維のみを使用して実施例１と同様な方法で湿式
不織布を作成し、得られた湿式不織布の表裏面に水圧１
３０kg／cm² の高圧柱状水流を噴射することにより、上
記分割型複合繊維を分割させて繊度０．１９〜０．２０
デニールの極細繊維を形成させるとともに繊維間を交絡
させ、しかるのち熱カレンダー処理して厚さ０．１３mm
に仕上げ、電池セパレータ用の不織布となした。

【００２５】［比較例２］上記実施例１で使用した熱接
着性繊維３０重量％と、分割型複合繊維７０重量％とを
混合して、実施例１と同様な方法で湿式不織布を作成
し、実施例１と同様な方法で加熱処理、高圧水流処理、
および熱カレンダー処理して厚さ０．１３mmに仕上げ、
電池セパレータ用の不織布となした。

【００２６】［比較例３］上記実施例１で使用した繊維
と同じ繊維を同じ割合で混合し、実施例１と同様の方法
で目付４５．３ｇ／ｍ² の湿式不織布を作成した後、熱
風貫通型乾燥機を用いて１３０℃で加熱処理し、上記熱
接着性繊維の高密度ポリエチレンを溶融して繊維間を結
合させた。次に、熱カレンダー処理して厚さ０．１３mm
に仕上げ、電池セパレータ用の不織布となした。

【００２７】［比較例４］エチレンビニルアルコール共
重合体を鞘成分、ポリプロピレンを芯成分とする繊度２
デニール、繊維長５１mmの芯鞘型複合繊維５０重量％
と、実施例１で使用した熱接着性繊維と同じ成分、複合
比の芯鞘型複合繊維であって繊度０．９デニール、繊維
長３８mmのもの５０重量％とを混合してパラレルカード
でウェブを作成し、これを１３０℃で加熱処理して熱接
着性繊維の高密度ポリエチレンを溶融して繊維間を結合
させ、電池セパレータ用の不織布となした。

【００２８】実施例１〜２、比較例１〜４の電池セパレ
ータの物性を表１に示す。

【００２９】

【表１】

【００３０】尚、表中の物性値の評価は以下の方法によ
り行った。

【００３１】［抗張力、伸び］ＪＩＳＰ８１１３
の紙及び板紙の引張試験方法に準じて測定した。

【００３２】［引裂強力］ＪＩＳＰ８１１６の紙
及び板紙の引裂強さの試験方法に準じて測定した。

【００３３】［吸液速度］試料幅方向より２５×２５
０mmの試験片３枚を採取し、水分平衡状態にする。次に
試験片を２０℃に保った比重１．３０の水酸化カリウム
水溶液（以下、ＫＯＨ溶液と略す）を入れた水槽上の一
定の高さに支えた水平棒にピンで止める。試験片の下端
を一線に揃えて水平棒を下ろし、試験片の下端が５mmだ
け液中に漬かるように垂直に立て、毛細管現象によりＫ
ＯＨ溶液が上昇した高さを３０分後に測定した。

【００３４】［保液率］試験片の水分平衡状態の重量
（Ｗ）を１mgまで測定する。次に比重１．３０のＫＯＨ
溶液中に試験片を浸漬し、ＫＯＨ溶液を１時間吸収させ
たのち液中から引き上げて１０分間放置した後、試験片
の重量（Ｗ₁) を測定し、保液率（％）＝（（Ｗ₁ −
Ｗ）／Ｗ）×１００の式より保液率を算出した。

【００３５】［巻回性］セパレータの巻回性が良いも
のから順に、◎、○、△、×で示した。

【００３６】［最大孔径］バブルポイント法に準じて
測定した。

【００３７】［通気度］フラジール型試験機を用い、
ＪＩＳＬ１０９６に準じて測定した。

【００３８】

【発明の効果】このように本発明の電池セパレータは、
従来のセパレータよりも厚みが小さいにもかかわらず、
優れた保液性および吸液性を示すので、電池寿命を低下
させることなく、電池の容量を向上させることができ
る。また、本発明の電池セパレータの基材となる不織布
を湿式抄紙法により製造した場合、厚みを小さくしても
均一な不織布を得ることができるので、乾式不織布のよ
うに均一性の低下に基づく正極と負極間の短絡が生ずる
こともない。さらに、本発明の電池セパレータは、分割
型複合繊維の分割により形成される極細繊維同士が交絡
しており、かつ繊維の一部がエチレンビニルアルコール
共重合体の湿熱接着により相互に結合されているので、
厚みが小さくても巻回に耐えるだけの抗張力および引裂
強力を示す。また、優れた柔軟性を有するので、巻回時
に折り目が生ずることもない。従って、これを用いて電
池を製造した場合、電極の巻回工程および電池性能に特
に影響を及ぼすことなく、高容量の電池を得ることがで
きる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に適用できる分割型複合繊維の一例の断
面拡大図である。

【図２】本発明に適用できる分割型複合繊維の一例の断
面拡大図である。

【図３】本発明に適用できる分割型複合繊維の一例の断
面拡大図である。

【符号の説明】

１Ａ成分２Ｂ成分

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】長さ５〜１５mmの熱接着性繊維２０〜３
０重量％と、繊維断面においてポリオレフィン重合体
（Ａ成分）とエチレンビニルアルコール共重合体（Ｂ成
分）とが交互に隣接して配置されてなる長さ５〜１５mm
の分割型複合繊維５０〜８０重量％と、上記分割型複合
繊維の分割により形成される極細繊維よりも繊度の大き
い長さ５〜１５mmの合成繊維１０〜３０重量％とが混合
されてなり、上記分割型複合繊維の分割により極細繊維
が形成され、かつ繊維間が交絡し、繊維の一部が相互に
接着している不織布であって、その厚さが０．０８mm以
上０．１５mm未満であり、保液率が３８０％以上である
ことを特徴とする電池セパレータ。
【請求項２】熱接着性繊維が、ポリエチレンを鞘、ポ
リプロピレンを芯とする芯鞘型複合繊維であることを特
徴とする請求項１記載の電池セパレータ。
【請求項３】長さ５〜１５mmの熱接着性繊維２０〜３
０重量％と、繊維断面においてポリオレフィン重合体
（Ａ成分）とエチレンビニルアルコール共重合体（Ｂ成
分）とが交互に隣接して配置されてなる長さ５〜１５mm
の分割型複合繊維５０〜８０重量％と、上記分割型複合
繊維の分割により形成される極細繊維よりも繊度の大き
い長さ５〜１５mmの合成繊維１０〜３０重量％とを混合
して湿式抄紙し、抄紙工程における乾燥処理により、も
しくは抄紙後の加熱処理により上記熱接着性繊維を溶融
して繊維間結合を行い、次いでこの湿式不織布に高圧水
流処理を施して上記分割型複合繊維を分割させて極細繊
維を形成させるとともに繊維間を交絡させ、しかるのち
熱カレンダー処理して０．０８mm以上０．１５mm未満の
厚さに仕上げることを特徴とする電池セパレータの製造
方法。