JPH09293491A - アルカリ電池用セパレータ及びその製造方法 - Google Patents
アルカリ電池用セパレータ及びその製造方法Info
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- JPH09293491A JPH09293491A JP8108958A JP10895896A JPH09293491A JP H09293491 A JPH09293491 A JP H09293491A JP 8108958 A JP8108958 A JP 8108958A JP 10895896 A JP10895896 A JP 10895896A JP H09293491 A JPH09293491 A JP H09293491A
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Abstract
ドライトの発生を防止でき、酸化分解物に起因する電池
の充放電性能の低下を防止でき、更に、極群の製造作業
を簡素化できるとともに、作業時にグラフト膜と布シー
トとの間に位置ずれが生じるのも防止できる、アルカリ
電池用セパレータを提供すること。 【解決手段】 ポリオレフィン系樹脂からなるフィルム
に親水性ビニルモノマーをグラフト重合して得られたグ
ラフト膜の両面に、織布又は不織布である布シートが接
合一体化されて構成されており、布シートは、ポリオレ
フィン系樹脂と親水性樹脂とからなっていることを特徴
としている。
Description
ウム蓄電池、ニッケル−亜鉛蓄電池等のアルカリ電池に
用いられるセパレータ、及びその製造方法に関するもの
であり、具体的には、それ自身の耐熱性、耐酸化性を向
上できるセパレータ、及び電池製造時の作業性を改善で
きる製造方法に関するものである。
ける省人化への取り組みが推進される中で、低公害型や
省エネルギー型の、車両や無人搬送システムが、普及し
てきているが、その動力源としては、高出力で耐高温性
を有する電池が要求されるため、ニッケル−カドミウム
蓄電池、ニッケル−亜鉛蓄電池等のアルカリ電池が、注
目されている。
セパレータに、正負両極間を隔離する機能に加えて、充
放電反応に必要且つ十分な量の電解液を両極間に確保す
る機能が、要求される。このため、従来では、ポリオレ
フィン系樹脂からなる微多孔膜又は再生セルロース膜の
両面に、ポリアミド樹脂からなる親水性の、織布又は不
織布を、配したものが、セパレータとして用いられてき
た。しかし、ポリオレフィン系樹脂からなる微多孔膜で
は、充放電サイクルの繰返しによって、負極活物質であ
るカドミウムや亜鉛が樹枝状に成長し、即ちデンドライ
トが生じ、これが微孔を貫通して正極に到達し、短絡が
起こるという問題があった。また、再生セルロース膜で
は、アルカリ電解液によって分解されやすいために、長
期間の使用に耐えられないという問題があった。
をジグザグに折り曲げながら、その間に正極板と負極板
とを交互に順次巻き込んでいき、極群を製造するという
作業を行なっている。そのため、再生セルロース膜又は
微多孔膜と、織布又は不織布とを、別々に供給する必要
があり、製造作業が煩雑となるという問題があった。ま
た、巻き込み時に、再生セルロース膜又は微多孔膜と、
織布又は不織布との、位置ずれが生じるという問題があ
った。
問題を、解決するものとして、近年においては、次のよ
うなセパレータが用いられるようになってきた。即ち、
そのセパレータは、ポリエチレン、ポリプロピレン等の
ポリオレフィン系樹脂からなるフィルムに、アクリル
酸、メタクリル酸等の親水性ビニルモノマーをグラフト
重合し、得られたグラフト膜の両面に、ポリアミド樹脂
からなる親水性の、織布又は不織布を、水溶性接着剤に
よって一体化したものである。このセパレータによれ
ば、グラフト膜が優れた耐アルカリ性及び耐酸化性を
有しているので、長期間の使用に耐えることができ、
グラフト膜が微孔を有さないので、デンドライトの発生
を防止でき、グラフト膜と、織布又は不織布とが、一
体化されているので、製造作業を簡素化でき、また、作
業時の位置ずれを防止できる、という効果を発揮でき、
従って、電池寿命を飛躍的に向上できる。
近年用いられるようになってきたセパレータでは、それ
を用いたアルカリ電池を高温下で使用すると、親水性の
ポリアミド樹脂からなる織布又は不織布が酸化され分解
されて、その分解生成物によって電池の充放電性能が低
下して寿命が短くなるという問題が、新たに生じること
となった。
きる、アルカリ電池用セパレータ及びその製造方法を提
供することを目的とするものである。
に、本発明の内、請求項1記載のアルカリ電池用セパレ
ータは、ポリオレフィン系樹脂からなるフィルムに親水
性ビニルモノマーをグラフト重合して得られたグラフト
膜の両面に、織布又は不織布である布シートが接合一体
化されて構成されており、布シートは、ポリオレフィン
系樹脂と親水性樹脂とからなっていることを特徴として
いる。
膜が優れた耐アルカリ性及び耐酸化性を有しているの
で、長期間の使用に耐え得るようになり、また、グラフ
ト膜が微孔を有さないので、デンドライトの発生が防止
され、しかも、グラフト膜と布シートとが一体化されて
いるので、製造作業が簡素化され、作業時の位置ずれも
防止される。そして、布シートがポリオレフィン系樹脂
を含有しているので、布シートの耐酸化性が向上し、酸
化分解物の発生が抑制され、酸化分解物に起因する電池
の充放電性能の低下が防止される。
レン、ポリプロピレン等が用いられ、親水性ビニルモノ
マーとしては、アクリル酸、メタクリル酸等が用いられ
るが、これらに限定されるものではない。
脂に放射線を照射した後、ポリオレフィン系樹脂を親水
性ビニルモノマーを含む溶液に浸漬する方法、(ii)ポリ
オレフィン系樹脂を親水性ビニルモノマーを含む溶液に
浸漬した状態で、ポリオレフィン系樹脂に放射線を照射
する方法、のいずれで行なってもよい。放射線として
は、電子線、γ線等が用いられる。
布のいずれを用いてもよい。乾式不織布とは、空気中に
分散された繊維を適当な方法によって集積したウェブか
らなるものである。具体的には、(i) 紡糸したフィラメ
ント繊維を直ちにシート状に形成したスパンボンドウェ
ブ、(ii)紡糸直後に加圧熱風で延伸した微細繊維をシー
ト状に集積したメルトブローウェブ、(iii) ステープル
繊維からなるパラレルウェブ、セミランダムウェブ、等
からなるものである。これらのウェブは、接着剤や熱接
着性繊維によって構成繊維同士を接合したり、ニードル
や高圧水流の作用によって構成繊維同士を交絡させたり
することによって、その構成繊維同士が互いに結合して
一体化されて、不織布となる。湿式不織布とは、繊維材
料を水中に分散させてなるスラリーを、網上に流した後
に脱水することによって形成されるウェブからなるもの
である。このウェブも、乾式不織布の場合と同様にし
て、構成繊維同士が互いに結合して一体化されて、不織
布となる。
が大きくなって厚みが増すほど、電極の挿入量が減少す
るので、目付は60g/m2 以下であるのが好ましい。
は、請求項1記載の構成において、布シートの親水性樹
脂が、水分の存在下でゲル化する性質を有するものであ
る。この親水性樹脂としては、ポリビニルアルコール、
エチレン−ビニルアルコール共重合体等が用いられる。
適度な水分の存在下で加熱・加圧すれば、親水性樹脂が
ゲル化して接着剤として機能するので、接着剤を用いる
ことなく繊維同士が接着され、布シートはグラフト膜に
接合される。
は、請求項2記載の構成において、布シートにおけるポ
リオレフィン系樹脂と親水性樹脂との配合割合が、重量
比で、90:10〜50:50である。
合とするのは、次の理由による。即ち、親水性樹脂の配
合割合が10重量%未満であると、適度な水分の存在下
で加熱しても親水性樹脂がゲル化しにくくなり、グラフ
ト膜に布シートを接合させるのが困難となり、ポリオレ
フィン系樹脂の配合割合が50重量%未満になると、高
温下における耐酸化性が低下するからである。
は、請求項1記載の構成において、布シートが、分割性
複合繊維、又は分割性複合繊維にポリオレフィン系樹脂
からなる繊維を混合してなるもの、又はポリオレフィン
系樹脂を芯成分として有し且つ親水性樹脂を鞘成分とし
て有してなる芯鞘複合繊維、又は該芯鞘複合繊維にポリ
オレフィン系樹脂からなる繊維を混合してなるもので構
成されている。
繊維を用いた場合には、ウェブに高圧水流を噴射して繊
維同士を交絡させると、水流の衝撃によって複合繊維が
各構成成分に分割され、繊維の表面積が増大する。その
ため、親水性樹脂として水分の存在下でゲル化する性質
を有するものを用いた場合には、接着剤として機能する
親水性樹脂と繊維との接触面積が増加し、ゲル化しない
親水性樹脂を用い、別に接着剤を用いた場合には、接着
剤と繊維との接触面積が増加する。一方、芯鞘複合繊維
を用いた場合には、親水性樹脂がゲル化すると、親水性
樹脂と繊維との接触面積が増加する。従って、親水性樹
脂や接着剤の接着機能が良好に発揮され、グラフト膜に
対して布シートはより強固に接合される。
の製造方法は、ポリオレフィン系樹脂からなるフィルム
に親水性ビニルモノマーをグラフト重合して得られたグ
ラフト膜の両面に、ポリオレフィン系樹脂と親水性樹脂
とからなる、織布又は不織布である布シートを接合一体
化する、アルカリ電池用セパレータの製造方法におい
て、グラフト膜及び布シートの少なくとも一方を、ケン
化度80%以上の水溶性接着剤を溶解した溶液中に浸漬
し、該一方に水溶性接着剤を含浸させ、その後、布シー
ト、グラフト膜、布シートの順に重ね合わせ、これを加
圧しながら加熱乾燥させることを特徴としている。
た接着剤によって、布シートとグラフト膜とが接合され
る。布シートにおける親水性樹脂としては、ゲル化する
もの、ゲル化しないもの、のいずれを用いてもよい。
の製造方法は、ポリオレフィン系樹脂からなるフィルム
に親水性ビニルモノマーをグラフト重合して得られたグ
ラフト膜の両面に、ポリオレフィン系樹脂と親水性樹脂
とからなる、織布又は不織布である布シートを接合一体
化する、アルカリ電池用セパレータの製造方法におい
て、布シートの親水性樹脂として、水分の存在下でゲル
化する性質を有するものを用い、布シート、グラフト
膜、布シートの順に重ね合わせる前又は後に、布シート
に水分を吸湿させ、重ね合わせたものを加圧しながら加
熱乾燥させることを特徴としている。
布シートの親水性樹脂が、加圧・加熱の際にゲル化して
接着剤として機能し、これによって、布シートとグラフ
ト膜とが接合される。
の製造方法は、請求項6記載の構成において、加熱温度
を80℃〜150℃とした。
囲とするのは、次の理由による。即ち、80℃未満であ
ると、親水性樹脂のゲル化が不十分となり、150℃よ
り高いと、グラフト膜の親水性が熱によって劣化するか
らである。
を製造した。
ラフト重合して、グラフト膜を製造した。なお、このグ
ラフト重合は、(i) ポリエチレンフィルムに放射線を照
射した後、ポリエチレンフィルムをアクリル酸を含む溶
液に浸漬する方法、(ii)ポリエチレンフィルムをアクリ
ル酸を含む溶液に浸漬した状態で、ポリエチレンフィル
ムに放射線を照射する方法、のいずれで行なってもよ
い。
プロピレンと親水性樹脂であるエチレン−ビニルアルコ
ール共重合体との配合割合が重量比70:30であり、
目付55g/m2 である、不織布を、次のようにして製
造した。即ち、まず、ポリプロピレンとエチレン−ビニ
ルアルコール共重合体とが、重量比50:50の割合で
複合紡糸され、繊維断面が図1に示す構造の、分割性複
合繊維(繊度3デニール、繊維長6mm)を用意した。
この分割性複合繊維とポリプロピレン繊維(繊度2デニ
ール、繊維長10mm)とを、重量比60:40の割合
で混合し、湿式抄紙し、これに高圧水流を噴射して繊維
を交絡させると同時に分割性複合繊維を分割させた。な
お、図1において、1はポリプロピレン、2はエチレン
−ビニルアルコール共重合体である。
量部のカルボキシメチルセルロースを溶解した水溶液中
に浸漬し、それらにカルボキシメチルセルロースを含浸
させた後、不織布、グラフト膜、不織布の順に重ね合わ
せ、これを、表面温度が80℃の乾燥ドラム上で乾燥さ
せて一体化した。
セパレータBを製造した。 実施形態1と同様にして同じグラフト膜を製造した。 一方、実施形態1と同様にして同じ不織布を製造し
た。 グラフト膜1枚及び不織布2枚に、水を噴霧して吸湿
させた後、不織布、グラフト膜、不織布の順に重ね合わ
せ、これを、表面温度が120℃の乾燥ドラム上で荷重
を加えながら乾燥させて一体化した。
セパレータCを製造した。 実施形態1と同様にして同じグラフト膜を製造した。 一方、ポリプロピレンとエチレン−ビニルアルコール
共重合体との配合割合が重量比90:10であり、目付
55g/m2 である、不織布を、次のようにして製造し
た。即ち、まず、実施形態1と同じ分割性複合繊維及び
ポリプロピレン繊維を用意し、これらを、重量比20:
80の割合で混合し、湿式抄紙し、これに高圧水流を噴
射して繊維を交絡させると同時に分割性複合繊維を分割
させた。 グラフト膜1枚及び不織布2枚を、実施形態1と同様
の方法で一体化した。
セパレータDを製造した。 実施形態1と同様にして同じグラフト膜を製造した。 一方、ポリプロピレンとエチレン−ビニルアルコール
共重合体との配合割合が重量比50:50であり、目付
55g/m2 である、不織布を、次のようにして製造し
た。即ち、まず、実施形態1と同じ分割性複合繊維を用
意し、これのみを湿式抄紙し、これに高圧水流を噴射し
て繊維を交絡させると同時に分割性複合繊維を分割させ
た。 グラフト膜1枚及び不織布2枚を、実施形態1と同様
の方法で一体化した。
繊維を用いて作製した不織布を用いているが、分割性複
合繊維を用いて作製した織布、又は芯鞘複合繊維を用い
て作製した不織布又は織布を、用いてもよい。
ノマーとして、アクリル酸を用いているが、メタクリル
酸や他の同質のものを用いてもよい。
系樹脂としてポリプロピレンを、親水性樹脂としてエチ
レン−ビニルアルコール共重合体を、用いているが、両
者の組合せはこれに限定されるものではなく、他の組合
せでもよい。
セパレータEを製造した。 実施形態1と同様にして同じグラフト膜を製造した。 一方、親水性樹脂であるポリアミド樹脂(ナイロン)
からなり、目付55g/m2 の不織布を、用意した。 グラフト膜1枚及び不織布2枚を、実施形態1と同様
の方法で一体化した。
mmの長方形に打ち抜いて試験試料を作製し、各試験試
料の一端縁の片側の不織布を一部分剥離させ、その剥離
部分に荷重を加えていき、剥離が進む時の荷重(g)を
剥離強度として求めた。表1はその結果を示す。
が大きい。従って、不織布におけるエチレン−ビニルア
ルコール共重合体の配合割合が大きいほど、不織布とグ
ラフト膜とは強固に接着される。 セパレータA,Bを比較してみるに、不織布において
エチレン−ビニルアルコール共重合体を同程度の配合割
合で有していれば、接着剤を用いる方法であっても、用
いない方法であっても、不織布とグラフト膜とが同程度
の強度で接着される。
の幅でジグザグに折り曲げながら、その間に正極板及び
負極板を順次巻き込んでいき、極群を作製した。この場
合、いずれも作業性は良好であった。しかも、不織布と
グラフト膜との間に巻きずれもなく、得られた極群は実
用に耐えるものであった。極群を解体してセパレータを
取り出して調べたところ、セパレータA,B,D,Eに
は剥離は生じていなかった。セパレータCには部分的な
剥離が認められたが、実用上の問題になるほどのもので
はなかった。従って、不織布におけるエチレン−ビニル
アルコール共重合体即ち親水性樹脂の配合割合は10重
量%以上であることが好ましい。
−カドミウム電池を作製し、各電池を、60℃の温度下
で、充電電流0.1Cで10日間連続して過充電し、そ
の後解体してセパレータの重量変化を測定し、重量保持
率(%)を求めた。表2はその結果を示す。
過充電によって著しく酸化分解されて重量が低下してい
るが、セパレータA,B,Cは過充電に対して極めて安
定であり、セパレータDは、少し重量低下があるもの
の、過充電に対して安定である。即ち、セパレータの耐
酸化性を十分確保するためには、不織布におけるポリプ
ロピレン即ちポリオレフィン系樹脂の配合割合は50重
量%以上とするのが好ましい。
ば、グラフト膜が用いられているので、耐アルカリ性及
び耐酸化性を向上でき、長期間の使用に耐え得るように
でき、また、デンドライトの発生も防止できる。
れているので、極群の製造作業において、即ち、セパレ
ータをジグザグに折り曲げながら、その間に正極板と負
極板とを交互に順次巻き込んでいき、極群を製造すると
いう作業において、グラフト膜と布シートとを別々では
なく一体に供給でき、製造作業を簡素化できる。しか
も、作業時にグラフト膜と布シートとの間に位置ずれが
生じるのも防止できる。
を含有しているので、布シートの耐酸化性を向上でき、
酸化分解物に起因する電池の充放電性能の低下を防止で
きる。
ータによれば、接着剤を用いることなく、ゲル化した親
水性樹脂によって繊維同士を接着でき、布シートをグラ
フト膜に接合できる。
ータによれば、布シートにおいて、親水性樹脂を10重
量%以上含有しているので、親水性樹脂のゲル化を確保
して、グラフト膜への布シートの接合を容易に行なわせ
ることができ、また、ポリオレフィン系樹脂を50重量
%以上含有しているので、高温下における耐酸化性を確
保できる。
ータによれば、ゲル化した親水性樹脂又は接着剤の、露
出面積を増大できるので、グラフト膜に対して布シート
をより強固に接合できる。
ータの製造方法によれば、含浸された接着剤によって、
布シートとグラフト膜とを接合でき、従って、グラフト
膜の両面に布シートが接合一体化されたセパレータを得
ることができる。
ータの製造方法によれば、吸湿した布シートの親水性樹
脂が、加圧・加熱の際にゲル化して接着剤として機能す
るので、布シートとグラフト膜とを接合でき、従って、
グラフト膜の両面に布シートが接合一体化されたセパレ
ータを得ることができる。
ータの製造方法によれば、親水性樹脂のゲル化を十分に
確保できるとともに、グラフト膜の親水性が熱によって
劣化するのを防止できる。
繊維の断面図である。
Claims (7)
- 【請求項1】 ポリオレフィン系樹脂からなるフィルム
に親水性ビニルモノマーをグラフト重合して得られたグ
ラフト膜の両面に、織布又は不織布である布シートが接
合一体化されて構成されており、 布シートは、ポリオレフィン系樹脂と親水性樹脂とから
なっていることを特徴とするアルカリ電池用セパレー
タ。 - 【請求項2】 布シートの親水性樹脂が、水分の存在下
でゲル化する性質を有するものである請求項1記載のア
ルカリ電池用セパレータ。 - 【請求項3】 布シートにおけるポリオレフィン系樹脂
と親水性樹脂との配合割合が、重量比で、90:10〜
50:50である請求項2記載のアルカリ電池用セパレ
ータ。 - 【請求項4】 布シートが、分割性複合繊維、又は分割
性複合繊維にポリオレフィン系樹脂からなる繊維を混合
してなるもの、又はポリオレフィン系樹脂を芯成分とし
て有し且つ親水性樹脂を鞘成分として有してなる芯鞘複
合繊維、又は該芯鞘複合繊維にポリオレフィン系樹脂か
らなる繊維を混合してなるもので構成されている請求項
1記載のアルカリ電池用セパレータ。 - 【請求項5】 ポリオレフィン系樹脂からなるフィルム
に親水性ビニルモノマーをグラフト重合して得られたグ
ラフト膜の両面に、ポリオレフィン系樹脂と親水性樹脂
とからなる、織布又は不織布である布シートを接合一体
化する、アルカリ電池用セパレータの製造方法におい
て、 グラフト膜及び布シートの少なくとも一方を、ケン化度
80%以上の水溶性接着剤を溶解した溶液中に浸漬し、
該一方に水溶性接着剤を含浸させ、その後、布シート、
グラフト膜、布シートの順に重ね合わせ、これを加圧し
ながら加熱乾燥させ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。 - 【請求項6】 ポリオレフィン系樹脂からなるフィルム
に親水性ビニルモノマーをグラフト重合して得られたグ
ラフト膜の両面に、ポリオレフィン系樹脂と親水性樹脂
とからなる、織布又は不織布である布シートを接合一体
化する、アルカリ電池用セパレータの製造方法におい
て、 布シートの親水性樹脂として、水分の存在下でゲル化す
る性質を有するものを用い、 布シート、グラフト膜、布シートの順に重ね合わせる前
又は後に、布シートに水分を吸湿させ、重ね合わせたも
のを加圧しながら加熱乾燥させ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。 - 【請求項7】 加熱温度を80℃〜150℃とした請求
項6記載のアルカリ電池用セパレータの製造方法。
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10895896A JP3758739B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | アルカリ電池用セパレータ及びその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP10895896A JP3758739B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | アルカリ電池用セパレータ及びその製造方法 |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPH09293491A true JPH09293491A (ja) | 1997-11-11 |
JP3758739B2 JP3758739B2 (ja) | 2006-03-22 |
Family
ID=14497979
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP10895896A Expired - Fee Related JP3758739B2 (ja) | 1996-04-30 | 1996-04-30 | アルカリ電池用セパレータ及びその製造方法 |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP3758739B2 (ja) |
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11260341A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-09-24 | Celgard Llc | ゲル電解質電池の分離器 |
-
1996
- 1996-04-30 JP JP10895896A patent/JP3758739B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (1)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JPH11260341A (ja) * | 1998-01-30 | 1999-09-24 | Celgard Llc | ゲル電解質電池の分離器 |
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Publication number | Publication date |
---|---|
JP3758739B2 (ja) | 2006-03-22 |
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Date | Code | Title | Description |
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