JPH10208722A - 電池セパレータの製造方法 - Google Patents

電池セパレータの製造方法

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JPH10208722A
JPH10208722A JP9015349A JP1534997A JPH10208722A JP H10208722 A JPH10208722 A JP H10208722A JP 9015349 A JP9015349 A JP 9015349A JP 1534997 A JP1534997 A JP 1534997A JP H10208722 A JPH10208722 A JP H10208722A
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JP
Japan
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separator
nonwoven fabric
battery
hydrophilicity
acid
Prior art date
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Pending
Application number
JP9015349A
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English (en)
Inventor
Masahito Tanaka
雅人 田中
Shigekazu Nakano
繁一 中野
Setsuo Toyoshima
節夫 豊島
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New Oji Paper Co Ltd
Original Assignee
Oji Paper Co Ltd
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Publication date
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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

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  • Cell Separators (AREA)
  • Secondary Cells (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】親水性および電解液との親和性を高めることで
充電時に正極より発生する酸素ガスをスムーズに通過し
やすくなり、酸素ガスの負極での吸収が容易となる。そ
の結果、電池の内圧上昇の少ないニッケル水素電池セパ
レータを提供する。 【解決手段】平均繊維径が1μm以上30μm以下のポ
リオレフィン系長繊維または短繊維からなり、平均厚さ
が50μm以上250μm以下である不織布基材に対し
て、アクリル酸、メタクリル酸またはスチレンスルホン
酸から選択された親水性ビニルモノマーの少なくとも一
つを電子を照射する手段により処理することで親水化を
得る。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【発明の属する技術分野】本発明は、ニッケル水素蓄電
池セパレータに関するもので、さらに詳しく述べると、
本発明はセパレータを改良して電解液との親和性、ガス
吸収特性などを良好にし、自己放電を抑制することを可
能にしたニッケル−水素蓄電池セパレータに関する。
【0002】
【従来の技術】近年、ポータブル電子機器などに用いら
れる電池としては、有害物質を含まないと言うことか
ら、ニッケル−カドミウム蓄電池に代わってニッケル−
水素蓄電池が多用されるようになってきている。そし
て、このようなポータブル電子機器は、多機能化、小型
化される傾向にあるため、使用される電池は高温度の環
境下に高密度に実装されるようになってきている。
【0003】一方、従来のニッケル−水素蓄電池には、
特開平3−145053号公報に記載されたようなポリ
アミド繊維からなるセパレータが用いられていた。上記
のようなニッケル−水素蓄電池は高温度の環境下に実装
すると、ポリアミド繊維が分解してその生成物によって
自己放電が促進され、しかも負極に用いられている水素
吸蔵合金から放出される水素が正極で消費されることに
よってさらに自己放電が加速することが知られている。
【0004】ところで、オレフィン系樹脂、とくにポリ
エチレンやポリプロピレンを材料とする不織布は、耐電
解液性や耐酸化性の点で優れ、電池の長寿命化のための
セパレータ材料として好ましいことが知られている。電
池セパレータの支持体として、ポリエチレンやポリプロ
ピレンを使用するには、電解液への親和性が極端に悪い
ばかりでなく、その保持性も悪いため、実用化するには
電解液への親和性を向上させなければならない。
【0005】その一つとして、界面活性剤をオレフィン
系樹脂の不織布や織布に含浸させて、電解液への親和性
や保持性の改良も検討されている。しかし電解液への親
和性があり、電池内で電解液に長期にわたって影響を受
けず、さらに耐アルカリ性も十分にあるような界面活性
剤がないので、このような界面活性剤の処理では、初期
の電池特性はよくても、長期にわたると電解液のセパレ
ータへの保持の低下に伴う特性劣化をもたらしていた。
【0006】特開平6−36753号公報には、スチリ
ルピリジニウム基もしくはスチリルキノリニウム基のよ
うな架橋基をもつポリビニルアルコールによる処理を開
示しているが、この方法では電解液への親和性が必ずし
も十分でなく、含浸量を多くする必要があり、さらにこ
のポリビニルアルコールは高価であるため、多量に使用
すると、電池セパレータがコスト高となり、好ましくな
い。
【0007】特公平6−101323号公報には、ポリ
オレフィン樹脂に濃硫酸を介してスルホン基を導入する
ことを開示しているが、この方法ではスルホン化と同時
に酸化が起こり、ポリオレフィン樹脂の強度の低下を生
じ、電池セパレータとしては不十分である。
【0008】さらに、特表昭63−503074号公報
にはUV照射にて、特開昭55−88263号公報には
電子線照射にてビニル単量体をグラフト重合させること
を開示しているが、これらの方法もオレフィン樹脂への
グラフト重合と同時に、基材の酸化が起こり易く、ポリ
オレフィン樹脂の強度の低下を招くと言う問題があり、
改良が期待されていた。
【0009】
【発明が解決しようとする課題】このようなオレフィン
系樹脂セパレータの親水性を大にして、それ自体が電解
液との親和性をよくすることが第一の目的であり、過充
電時に正極から酸素ガスが、過放電時には正極から水素
ガスが発生するが、いずれも負極にガスを移動させ、負
極が吸収して水に戻る反応を起こし易くすることが第二
の目的である。もちろんセパレータとして低コストで工
業的に製造できることが要求される。
【0010】
【課題を解決するための手段】上記課題を解決するた
め、本発明は、水素吸蔵合金からなる負極とニッケル正
極との間にセパレータを介在してなるニッケル−水素蓄
電池において、平均繊維径が1μm以上30μm以下の
ポリオレフィン系長繊維または短繊維からなり、平均厚
さが50μm以上250μm以下である不織布基材に対
して、アクリル酸、メタクリル酸またはスチレンスルホ
ン酸から選択された親水性ビニルモノマーの少なくとも
一つを電子線を照射する手段により処理することによ
る。
【0011】更には、上記不織布基材に対し、アクリル
酸、メタクリル酸またはスチレンスルホン酸から選択さ
れた親水性ビニルモノマーで処理するに際し、不織布基
材にモノマーを含浸後、電子線を照射することによる。
【0012】
【発明の実施の形態】平均繊維径が1μm以上30μm
以下のポリオレフィン系長繊維または短繊維からなる不
織布とは、一層である必要はなく、二層以上の構成であ
っても構わない。ただし、平均繊維径が1μm未満のポ
リオレフィンに電子線を照射した場合、著しく強度が低
下し、不織布シートがもろくなるために、電池組立装置
で破れが発生し、工程上のトラブル要因の一つになる。
そこでトラブル防止のためにはMD方向の引張強度が
1.0kg/cm以上であることが好ましい。また30
μmを越えるポリオレフィンと親水性ビニルモノマーを
含浸して電子線を照射しても親水性を発揮しない。理由
はよく分からないが、繊維径が大きくなったために、表
面積が低下し、グラフト結合する活性点が少なくなった
ことが原因ではないかと考えている。より好ましくは5
μm〜15μmである。
【0013】また不織布シートの厚さはマイクロメータ
ーによる測定で50μm以上250μm以下であること
が好ましい。50μm未満の場合、平均繊維径が上記範
囲でも、電子線照射すると不織布シート強度が低下す
る。また50μm未満のセパレータに電子線を弱く照射
した場合、親水性が満足するものがなかった。また25
0μmを越えると電子線がシートを通過せず、親水性に
関して表裏差を生じることになる。その結果、セパレー
タ内で電解液の保持性が不均一となり、電池組み込み試
験で充放電特性が低下する。シート基材をひっくり返し
て表裏反対にして照射して検討したが、親水性を満足す
るものはできなかった。
【0014】ところで電子線照射によるビニル系単量体
のポリオレフィンへのグラフト重合は、共存させて照射
する同時照射法と真空中または不活性ガスの雰囲気中で
ポリオレフィンに電子線を照射した後にビニル系単量体
を接触させる前照射法があり、ともに有効であるが、特
に装置の簡素化および親水化が容易にできる点から同時
照射の方が好ましい。
【0015】電子線照射の照射線量は1〜20Mrad、
好ましくは3〜15Mradである。1Mrad未満の場合親水
化を満足するセパレータとはならず、20Mradを越え
るとシート強度が低下する。またアクリル酸などのビニ
ル系単量体自身が選択的に重合し易いために重合禁止剤
を添加することも必要となる場合もあり、例えば水溶性
の第1鉄塩、第2鉄塩、第1銅塩、第2銅塩などがビニ
ル系単量体100重量部に対して0.05〜2.0部添
加される。
【0016】セパレータの基材としては、ポリオレフィ
ン系樹脂を主成分とするスパンボンド、メルトブロー、
スパンレース、カード又はエアーレイなど各種乾式不織
布、湿式不織布、又は縦糸と横糸を織って作製される織
布など特に限定するものではない。更にそれらの積層又
は貼合せタイプでも良い。中でも、シート強度を考慮す
ればスパンボンドまたはスパンボンドとメルトブローの
積層または貼合せタイプが好ましい。
【0017】またポリオレフィン樹脂も特に限定はしな
いが、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリプロピレン
とポリエチレンとの共重合体またはこれらの樹脂からな
るサイドバイサイド型、芯鞘型の複合繊維なども利用で
きる。
【0018】
【実施例】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。
【0019】<実施例1>平均繊維径が12μmのポリ
プロピレン樹脂からなる目付46g/m2、厚さ190μm
スパンボンド不織布(引張強度:2.5kg/cm)を
アクリル酸50部、水50部、硫酸アンモニウム鉄(I
I)6水和物0.25部からなる反応液(あらかじめ窒
素ガスを吹き込んで溶存酸素濃度を0.5ppm以下と
したもの)に5分間浸漬し、速やかにスパンボンド不織
布をとり出して2本のゴムロールからなるプレス機に挟
み反応液を絞った。その後直ちに加速電圧1.0Me
V.加速電流10mAで電子線を10Mrad照射し
た。ついで、未反応アクリル酸およびアクリル酸のホモ
ポリマーを除去するため、スパンボンドを80℃の熱水
にて30分間洗浄した。得られたスパンボンド不織布を
乾燥したのち、電解液(30%水酸化カリウム)に浸す
と濡れやすくなっていることが確認できた。
【0020】評価方法 1. 自己放電 このようにして得られたスパンボンド不織布をAAサイ
ズ密閉型ニッケル水素電池(公称容量1100mAH)
に組込み10個作成し、特性が安定した後、0.3Cm
A,150%充電し、45℃で2時間放電した。2週間
後のそれぞれの残存容量の平均を表1に示す。
【0021】2.電池内圧上昇 同様にして作成したAAサイズ密閉型ニッケル水素電池
(公称容量1100mAH)に組込み10個作成し、特
性が安定した後、45℃、充電0.25CmA、放電1
CmAで250サイクル充放電した後、20℃、1Cm
Aで充電したときの72分後の電池内圧を表1に示す。
【0022】3. 引張強度の測定 同様にして作成したセパレータをJIS L1096
(一般織物試験方法)に準じ、定速伸長形引張試験機を
用い、つかみ間隔は10cm、引張り速度は毎分20±
2cmとして、MD(縦目)の引張強度を測定する。
【0023】<実施例2>実施例1において、平均繊維
径が15μmのポリプロピレン樹脂からなる目付55g/
m2、厚さ230μmスパンボンド不織布(引張強度:
3.2kg/cm)をメタクリル酸60部、水40部、
硫酸アンモニウム鉄(II)6水和物0.5部からなる反
応液(あらかじめ窒素ガスを吹き込んで溶存酸素濃度を
0.5ppm以下としたもの)に5分間浸漬する以外は
実施例1と同様にして電池セパレータを作成し、評価を
行った。
【0024】<実施例3>平均繊維径が10μmのポリ
プロピレン樹脂からなる目付35g/m2のスパンボンド不
織布に平均繊維径が2μmのメルトブロー不織布を目付
10g/cm2積層した厚さ200μmのスパンボンド・メ
ルトブロー複合不織布(引張強度:2.4kg/cm)
を使用する以外は実施例1と同様に同様にして電池セパ
レータを作成し、評価を行った。
【0025】<実施例4>実施例1と同じスパンボンド
不織布を窒素ガス雰囲気中で予め加速電圧1.0Me
V.加速電流10mAで10Mrad照射し、その後ア
クリル酸50部、水50部、硫酸アンモニウム鉄(II)
6水和物0.25部からなる反応液(あらかじめ窒素ガ
スを吹き込んで溶存酸素濃度を0.5ppm以下とした
もの)に15分間浸漬した。その後、未反応アクリル酸
およびアクリル酸のホモポリマーを除去するため、スパ
ンボンドを80℃の熱水にて30分間洗浄した。得られ
たスパンボンド不織布を乾燥したのち、電解液(30%
水酸化カリウム)に浸すと濡れやすくなっていることが
確認できた。その後、実施例1と同様にして電池セパレ
ータを作成し評価を行った。
【0026】<比較例1>実施例1において平均繊維径
が35μmのポリプロピレン樹脂からなる目付46g/
m2、厚さ200μmスパンボンド不織布(引張強度:
2.1kg/cm)を使用する以外は、実施例1と同様
にして電池セパレータを作成し、評価を行った。
【0027】<比較例2>実施例1において平均繊維径
が15μmのポリプロピレン樹脂からなる目付65g/
m2、厚さ265μmスパンボンド不織布(引張強度:
3.6kg/cm)を使用する以外は、実施例1と同様
にして電池セパレータを作成し、評価を行った。
【0028】<比較例3>実施例1において平均繊維径
が0.9μmのポリプロピレン樹脂からなる目付85g/
m2、厚さ380μmメルトブロー不織布(引張強度:
1.7kg/cm)を使用する以外は、実施例1と同様
にして電池セパレータを作成し、評価を行った。
【0029】
【表1】
【0030】実施例1から4で得られたセパレータは、
自己放電も少なく、さらに長期充放電サイクル後も優れ
たガス吸収特性を維持していることがわかる。電池を解
体して調べたところ、本発明の電池のセパレータは初期
と同等の濡れ性および電解液量を保持していたのに対
し、比較例1〜3のセパレータは電解液保持性が劣化し
ていた。またガス吸収能力が低下しているため、電解液
が安全弁から電池系外へ放出されていた。
【0031】
【発明の効果】本発明の電池セパレータは、電解液との
親和性が良好で、充電時に正極より発生する酸素ガスを
スムーズに通過させ、負極で吸収することができるため
に、電池の内圧上昇の少ないニッケル水素電池セパレー
タを提供するものである。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 水素吸蔵合金からなる負極とニッケル
    正極との間にセパレータを介在してなるニッケル−水素
    蓄電池において、平均繊維径が1μm以上30μm以下
    のポリオレフィン系長繊維または短繊維からなり、平均
    厚さが50μm以上250μm以下である不織布基材に
    対して、アクリル酸、メタクリル酸またはスチレンスル
    ホン酸から選択された親水性ビニルモノマーの少なくと
    も一つを電子線を照射する手段により処理することを特
    徴とする電池セパレータの製造方法。
  2. 【請求項2】 請求項1記載の不織布基材に対し、ア
    クリル酸、メタクリル酸またはスチレンスルホン酸から
    選択された親水性ビニルモノマーで処理するに際し、不
    織布基材にモノマーを含浸後、電子線を照射することを
    特徴とする電池セパレータの製造方法。
JP9015349A 1997-01-29 1997-01-29 電池セパレータの製造方法 Pending JPH10208722A (ja)

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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002101852A3 (en) * 2001-06-08 2003-09-25 Eveready Battery Inc Separator for electrochemical cells
WO2005114764A2 (en) 2004-05-21 2005-12-01 Eveready Battery Company, Inc. Thermoplastic separator for alkaline electrochemical cells and processes for the production thereof

Cited By (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2002101852A3 (en) * 2001-06-08 2003-09-25 Eveready Battery Inc Separator for electrochemical cells
WO2005114764A2 (en) 2004-05-21 2005-12-01 Eveready Battery Company, Inc. Thermoplastic separator for alkaline electrochemical cells and processes for the production thereof
WO2005114764A3 (en) * 2004-05-21 2006-11-30 Eveready Battery Inc Thermoplastic separator for alkaline electrochemical cells and processes for the production thereof
US7563544B2 (en) 2004-05-21 2009-07-21 Eveready Battery Company, Inc. Thermoplastic separator for alkaline electrochemical cells and processes for the production thereof

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