JPH09161758A - 電池用セパレータおよびその製造方法 - Google Patents

電池用セパレータおよびその製造方法

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JPH09161758A
JPH09161758A JP7338057A JP33805795A JPH09161758A JP H09161758 A JPH09161758 A JP H09161758A JP 7338057 A JP7338057 A JP 7338057A JP 33805795 A JP33805795 A JP 33805795A JP H09161758 A JPH09161758 A JP H09161758A
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JP
Japan
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fiber
sheet
fibers
polyolefin
weight
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JP7338057A
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English (en)
Inventor
Minoru Tsuchida
実 土田
Hirotaka Yamaguchi
大隆 山口
Toshiaki Suzuki
利昭 鈴木
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Tomoegawa Co Ltd
Original Assignee
Tomoegawa Paper Co Ltd
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • 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
    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

(57)【要約】 【目的】 本発明は、耐熱アルカリ性に優れ、高い電解
液保持能を有し、長期間の使用にも耐え、しかも高容量
である優れた電池特性を発揮することのできる電池用セ
パレータを提供するものである。 【構成】 ポリオレフィン系合成パルプと微細孔繊維を
少なくとも含有するシートであり、該シートを形成する
全繊維成分中に前記ポリオレフィン系合成パルプが30
〜95重量%、微細孔繊維が5〜45重量%の範囲で用
いられていることを特徴とする電池用セパレータであ
り、上記配合からなる原料繊維を湿式抄造した後、熱融
着により繊維相互間を接合することを特徴とする電池用
セパレータの製造方法。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、電池用セパレータに関
し、特に、ニッケル−カドミウム、ニッケル−水素電池
等のアルカリ二次電池用の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】従来のアルカリ二次電池用のセパレータ
としては、ナイロン等のポリアミド繊維やポリエチレン
等のポリオレフィン繊維からなる乾式法の不織布が用い
られてきた。しかし、ナイロン等のポリアミド繊維を用
いたセパレータは、充電時に発生する酸素ガスにより酸
化劣化するという問題があり、更に、電池内の温度は、
充放電により80℃付近まで上昇するので、ナイロン等
のポリアミド繊維がアルカリ性電解液と反応し劣化する
ため強度が大きく低下する、つまり、耐熱アルカリ性に
劣るという問題を有している。
【0003】また、ポリエチレン等のポリオレフィン系
繊維を用いたセパレータは、耐薬品性を有し、耐熱アル
カリ性に優れているが、親水性が低いため、電解液との
親和性や保液性に劣り、更に、充電時に発生するガスの
透過性が悪く、密閉型電池では、充電時に電池の内圧が
上がり破裂する危険があるという問題がある。このよう
なポリオレフィン繊維を用いたセパレータの欠点を改良
するために、界面活性剤を含浸させたり、親水性のエチ
レンビニルアルコール共重合体を鞘成分とし、ポリオレ
フィンを芯成分とする複合繊維をセパレータに用いるこ
とが行われている。しかし、界面活性剤を含浸したセパ
レータは、使用中に界面活性剤が繊維表面から脱離し、
親水性が失われるため、セパレータの電解液保持能が大
きく低下する。また、エチレンビニルアルコール共重合
体は、アルカリ性電解液と反応し、強度劣化やその分解
生成物が電池特性を劣化させるという問題点がある。
【0004】一方、近年においては、電池の高容量化に
対応するため、セパレータの厚みを薄くすることが要求
され、これに伴い、地合が均一で、高い電解液保持能を
有するセパレータが望まれている。しかし、上記の如き
合成繊維を用いて乾式法でセパレータの厚みを薄くする
と、地合不良等の問題が生じセパレータを得ることが困
難である。これに対して湿式抄造法は、地合が良好で、
厚さの薄い紙状シートを得るのに適した方法であるが、
原料繊維に、従来技術としてセパレータに多く用いられ
る合成高分子のステープルファイバーを主体繊維として
用いた場合、抄造工程における湿紙の強度不足等のた
め、セパレータを得ることが困難である。また、特開昭
53−98401にはポリオレフィン系合成パルプとポ
リオレフィン系合成繊維を混合し、湿式抄造法で電池セ
パレータを得ることが開示されているが、この方法で得
られるセパレータは、耐熱アルカリ性に優れるものの、
電解液に対する親和性が低いという問題があり、セパレ
ータの厚みが薄くなるのに従って、十分な量の電解液を
保持できなくなる。更に、界面活性剤含浸等による親電
解液化処理を行っても、長期間使用していると、前記の
ように界面活性剤が脱離し、電解液保持能が低下し、電
池特性が劣化するという問題がある。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の如き問
題を解決するもので、耐熱アルカリ性に優れ、高い電解
液保持能を有し、長期間の使用にも耐え、しかも高容量
である優れた電池特性を発揮することのできる電池用セ
パレータを提供するものである。
【0006】
【課題を解決するための手段】本発明は、ポリオレフィ
ン系合成パルプと微細孔繊維を少なくとも含有するシー
トであり、該シートを形成する全繊維成分中に前記ポリ
オレフィン系合成パルプが30〜95重量%、微細孔繊
維が5〜45重量%の範囲で用いられていることを特徴
とする電池用セパレータであり、該電池用セパレータの
製造方法、すなわち、ポリオレフィン系合成パルプを全
繊維成分中30〜95重量%および微細孔繊維を全繊維
成分中5〜45重量%の割合で少なくとも含有する繊維
成分を水中に分散させてスラリーを形成し、これを湿式
抄造法によりシート化し、加熱処理して交絡した繊維相
互の間を接合することを特徴とする電池用セパレータの
製造方法である。
【0007】本発明の電池用セパレータを構成する、ポ
リオレフィン系合成パルプは、ポリエチレンあるいはポ
リプロピレンからなる。その形態は、叩解した木材パル
プと類似であり、単繊維が枝分かれ、フィブリル化して
いる。本発明においてポリオレフィン系合成パルプの配
合率は、全繊維成分中に30〜95重量%含有されてい
ることが必要である。配合率が30%未満では、湿紙強
度が弱く、シート化が困難なため、シートの厚みを薄く
することができない。また、湿紙を乾燥させるドライヤ
ーパートが多筒式ドライヤーの場合には、配合率50重
量%以上が特に好ましい。本発明のポリオレフィン系合
成パルプの平均繊維長は、0.5〜3mm、濾水度(T
APPI T 221により測定)は6秒/g以下が好
ましい。ポリオレフィン系合成パルプの平均繊維長が
0.5mm未満の場合は、抄造時に繊維がワイヤーを通
過するため、歩留まりが悪くなり、また、湿紙強度も弱
くなり、平均繊維長が3mmを越えて大きい場合は、繊
維の分散性が低下し、地合不良を生じるおそれがある。
また、濾水度が6秒/gを越えて大きいと、抄造時に湿
紙の水分量が多くなるので乾燥等に時間がかかり生産性
が低下する。なお、本発明の電池用セパレータに、1種
あるいは、特性の異なる2種以上のポリオレフィン系合
成パルプを混合して用いることができる。
【0008】次に、本発明を構成する微細孔繊維は、ポ
リイオレフィン繊維、ポリエステル繊維、ナイロン繊
維、炭素繊維等が使用され、中でもポリオレフィン系合
成パルプとの混合性、耐薬品性(特に耐アルカリ性)等
からポリオレフィン繊維が好ましく、ポリエチレン又は
ポリプロピレン繊維が好適である。かかる微細孔繊維と
は、繊維表面に多数の微細孔や細溝が形成されている形
態を有する繊維であって、例えば紡糸時に発泡剤を添加
することにより繊維表面層を発泡させたり、異種ポリマ
ーとのブレンドポリマーを紡糸して微細な海島構造とし
相分離法により異種ポリマー成分を除去する等の方法に
より得られるものである。
【0009】上記の繊維における表面の微細な細孔の形
成状態は、その尺度として該繊維の空隙率が20〜70
%の範囲にあるものが好ましい。ここで、空隙率が20
%未満では良好な電解液保持能が達成されにくくなり、
逆に70%を越えると繊維の紡糸性が悪く、均一で良好
な繊維が得られにくい。また、該繊維の繊維長は2〜1
0mm程度、太さ0.5〜5デニール程度のものが抄造
上好ましい。なお、本発明でいう空隙率は下記式により
求められるものである。
【数1】 但し、A:直径から計算した繊度(デニール) B:重量繊度(デニール)
【0010】本発明に用いられる上記の如き微細孔繊維
の配合率は、全繊維成分中5〜45重量%であることが
必要である。かかる繊維は、表面積が大きいため、電解
液保持能等に優れるという利点があるが、該繊維単独で
シート化するのは困難である。つまり、繊維の配合率が
5重量%未満では良好な電解液保持能を得ることができ
ず、逆に45重量%を越えると上記のように抄造性が低
下するため、得られたシートの地合や機械的強度が劣り
目的の用途に用いることはできない。
【0011】本発明の電池用セパレータの製造方法でい
う湿式抄造法は、原料繊維であるポリオレフィン系合成
パルプの規定量と微細孔繊維の規定量を、水中で撹拌、
混合離解し、好ましくは固形分濃度が0.5%以下にな
るよう濃度調整した分散液を、長網式、傾斜式あるいは
円網式等のワイヤーメッシュ状の脱水パートで脱水して
シート化し、その後、ヤンキードライヤーや多筒式ドラ
イヤー等の乾燥パートで乾燥してシートを得る方法であ
る。
【0012】本発明の電池用セパレータを構成するシー
トには、必要によりPVA繊維やポリオレフィン系の複
合繊維等の湿式抄造に使用可能なその他の繊維を補助繊
維として使用することも可能である。但し、その他の繊
維を配合する場合、その使用量はかかる繊維の特性に応
じて本発明の目的、効果を阻害しない範囲、すなわち優
れた電解液の保持能や耐アルカリ性等が損われない範囲
で使用することが必要である。また、上記の如き湿式抄
造法における湿式抄造装置の種類や構成は特に限定され
るものではなく、更に、湿式抄造時に用いられる各種の
添加剤等を必要に応じて用いることも可能である。
【0013】本発明の湿式抄造法により得られるシート
は、乾式法に比べて厚みが薄く、地合が良好で細孔径の
分布が均一なシートが得られるため、ガス透過性が良好
で電池の容量を大きくする事ができ、また、大きな電解
液保持能を有し、長期間使用しても、電解液保持能が低
下しない等の優れた特性を発揮することができる。更
に、本発明の製造方法は上記の湿式抄造法により得られ
るシートを構成する微細孔繊維および/またはポリオレ
フィン系合成パルプを加熱処理して熱融着させシート全
体の強度を大幅に向上させることが必要である。この様
な加熱処理は、例えば抄造装置のドライヤーでの乾燥と
同時に加熱温度を利用して加熱処理する方法や、一旦抄
造装置のドライヤーで乾燥したシートを作製した後、該
シートに対して熱カレンダー等の加熱装置を用いて処理
する方法を用いて行なうことができる。
【0014】
【実施例】以下、本発明を実施例により具体的に説明す
る。 実施例1 往復回転式アジターを有する分散装置に、水10リット
ルを入れ、この中に三井石油化学工業社製ポリエチレン
合成パルプ(商品名SWP E620,平均繊維長1.
3mm)70重量%と宇部日東化成社製ポリエチレン微
細孔繊維(空隙率40%,繊維長5mm,太さ1デニー
ル)30重量%からなる原料繊維50gを投入して10
分間混合離解分散した。なお、分散途中で界面活性剤
(DPM−20;丸菱油化工業社製)を対原料0.3重
量%添加し、分散終了後、合成粘剤(ポリエチレンオキ
サイド;商品名アルコックス;製鉄化学工業社製)を対
原料1重量%添加し、抄造原料を調整した。該抄造原料
を用いてTAPPIに規定する標準手漉装置を用いてウ
エットシートを作製した。その後プレス脱水を行い、1
25℃に加熱調整したヤンキー式ドライヤーを用いて乾
燥かつ加熱処理して厚さ約100μmの本発明の電池用
セパレータに用いるシートを得た。
【0015】実施例2 実施例1において原料繊維として下記配合からなるもの
を用いた以外は、実施例1と同様にして本発明の電池用
セパレータに用いるシートを得た。 ・三井石油化学工業社製ポリエチレン合成パルプ (商品名SWP E620) 50重量% ・三井石油化学工業社製ポリエチレン合成パルプ (商品名SWP E410,平均繊維長0.9mm) 20重量% ・宇部日東化成社製ポリプロピレン微細孔繊維 (空隙率20%,繊維長5mm,太さ1.5デニール) 30重量%
【0016】比較例1 実施例1において原料繊維として下記配合からなるもの
を用いた以外は、実施例1と同様にして比較用のシート
を得た。 ・三井石油化学工業社製ポリエチレン合成パルプ (商品名SWP E620) 70重量% ・ダイワボウ社製ポリプロピレン繊維(商品名PZ,空隙率0%)30重量%
【0017】比較例2 実施例1において原料繊維として下記配合からなるもの
を用いた以外は、実施例1と同様にして比較用のシート
を得た。 ・三井石油化学工業社製ポリエチレン合成パルプ (商品名SWP E620) 20重量% ・宇部日東化成社製ポリエチレン微細孔繊維 (空隙率40%,繊維長5mm,太さ1デニール) 50重量% ・ダイワボウ社製ポリプロピレン繊維(商品名PZ) 30重量%
【0018】比較例3 日本バイリーン社製ポリオレフィンシート(商品名FT
210)をそのまま比較用のシートとした。上記の実施
例1〜2および比較例1〜3のシートについて厚さ、引
張強さ、地合および電解液保持能(保液率)について評
価した結果は表1の通りである。
【0019】
【表1】
【0020】なお、上記の評価方法は下記の通りであ
る。 (a)引張強さ: JIS P8113に準じた。 (b)地合:目視による。 (c)電解液保持能(保液率):水分平衡状態の試料片
(質量W0)を30重量%の水酸化カリウム水溶液中に
室温で浸漬し、アルカリ水溶液を十分吸収させた後、液
中から引き上げて10分後の質量(W1)を測定し、次
式によって算出する。
【数2】
【0021】上記の結果から明らかなように、本発明の
シートは厚さが薄くても良好な地合を形成し、優れた保
液性を有することが認められた。一方、比較例1および
3のシートは保液性が不十分であり、しかも比較例3の
シートは地合も悪く問題を有するものであった。なお、
比較例2はパルプの配合割合が少なく、微細孔繊維の配
合量が多いため湿紙強度が十分得られず、抄造性不良と
なりシートが得られなかった。
【0022】
【発明の効果】本発明の電池用セパレータは、厚さが薄
くて地合が良好であり、優れた保液性を有するシートで
あるため、アルカリ二次電池用のセパレータとして寿命
特性、高容量等の優れた電池特性を達成することのでき
るものである。

Claims (3)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 ポリオレフィン系合成パルプと微細孔繊
    維を少なくとも含有するシートであり、該シートを形成
    する全繊維成分中に前記ポリオレフィン系合成パルプが
    30〜95重量%、微細孔繊維が5〜45重量%の範囲
    で用いられていることを特徴とする電池用セパレータ。
  2. 【請求項2】 前記微細孔繊維がポリオレフィン樹脂か
    らなり、その空隙率が20〜70%である請求項1に記
    載の電池用セパレータ。
  3. 【請求項3】 ポリオレフィン系合成パルプを全繊維成
    分中30〜95重量%および微細孔繊維を全繊維成分中
    5〜45重量%の割合で少なくとも含有する繊維成分を
    水中に分散させてスラリーを形成し、これを湿式抄造法
    によりシート化し、加熱処理して交絡した繊維相互の間
    を接合することを特徴とする電池用セパレータの製造方
    法。
JP7338057A 1995-11-30 1995-11-30 電池用セパレータおよびその製造方法 Pending JPH09161758A (ja)

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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7311994B2 (en) 2002-09-17 2007-12-25 Tomoegawa Paper Co., Ltd. Separator for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery provided therewith

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US7311994B2 (en) 2002-09-17 2007-12-25 Tomoegawa Paper Co., Ltd. Separator for lithium ion secondary battery and lithium ion secondary battery provided therewith

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Effective date: 20041116

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Effective date: 20050315