JPH10284043A - イオン交換性セパレータ及びこれを用いたアルカリ二次電池 - Google Patents
イオン交換性セパレータ及びこれを用いたアルカリ二次電池Info
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- JPH10284043A JPH10284043A JP9081183A JP8118397A JPH10284043A JP H10284043 A JPH10284043 A JP H10284043A JP 9081183 A JP9081183 A JP 9081183A JP 8118397 A JP8118397 A JP 8118397A JP H10284043 A JPH10284043 A JP H10284043A
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 ガス透過性を向上して急速充電時での電池内
圧の上昇を防止することで、密閉型電池での使用を可能
にし、かつ微小短絡を防止してセパレータ内部の電解液
枯れを防止し、電池寿命の延長を可能にし、さらに透過
孔の孔径制御が簡単である密閉型又は開放型電池用イオ
ン交換性セパレータ及びこれを用いたアルカリ二次電池
を提供する。 【解決手段】 有機系繊維からなる多空隙基材シートの
表面部及び／又は内部に親水性多孔質層を有するセパレ
ータであって、親水性多孔質層が、有機溶媒に可溶なバ
インダー樹脂でイオン交換性微粉体を分散固着して形成
されたものであり、かつ有機溶媒の蒸発によって形成さ
れた傾斜型透過孔を有するものであることを特徴とする
イオン交換性セパレータ、及びそれを用いたアルカリ二
次電池。
圧の上昇を防止することで、密閉型電池での使用を可能
にし、かつ微小短絡を防止してセパレータ内部の電解液
枯れを防止し、電池寿命の延長を可能にし、さらに透過
孔の孔径制御が簡単である密閉型又は開放型電池用イオ
ン交換性セパレータ及びこれを用いたアルカリ二次電池
を提供する。 【解決手段】 有機系繊維からなる多空隙基材シートの
表面部及び／又は内部に親水性多孔質層を有するセパレ
ータであって、親水性多孔質層が、有機溶媒に可溶なバ
インダー樹脂でイオン交換性微粉体を分散固着して形成
されたものであり、かつ有機溶媒の蒸発によって形成さ
れた傾斜型透過孔を有するものであることを特徴とする
イオン交換性セパレータ、及びそれを用いたアルカリ二
次電池。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、イオン交換性セパ
レータ及びこれを用いたアルカリ二次電池に関する。
レータ及びこれを用いたアルカリ二次電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、電池用セパレータには、不織布シ
ート単独のものと、微多孔性樹脂フィルム（ポリエチレ
ン多孔質フィルムやポリプロピレン多孔質フィルム等）
を不織布シートの表面又は中間に貼り合わせたものとが
用いられている。
ート単独のものと、微多孔性樹脂フィルム（ポリエチレ
ン多孔質フィルムやポリプロピレン多孔質フィルム等）
を不織布シートの表面又は中間に貼り合わせたものとが
用いられている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】従来技術のうち、前者
の不織布シート単独のものは、主としてアルカリ二次電
池に使用されており、ガス透過性が良好であるが、微小
短絡が生じ易く、短期間で放電容量の低下をきたし、サ
イクル寿命特性の点で問題がある。
の不織布シート単独のものは、主としてアルカリ二次電
池に使用されており、ガス透過性が良好であるが、微小
短絡が生じ易く、短期間で放電容量の低下をきたし、サ
イクル寿命特性の点で問題がある。
【０００４】また、後者の微多孔性樹脂フィルムを貼り
合わせたものは、主として開放型の蓄電池に使用されて
おり、上記不織布シート単独のものに比較して、微小短
絡が生じ難くて、電池のサイクル寿命を延長することが
できる。しかし、フィルム自体が親水性を有しないた
め、電解液保持性が悪い。また、厚みが３０〜５０μｍ
と厚く、かつその気孔が極微細であるため、ガス透過性
が低く、完全密閉化が困難である。また、合金から溶出
したコバルトやマンガン等の酸化物が気孔付近に析出す
ると、これらの析出物によって経時的に、ガス透過性が
低下し、また電気抵抗も増大して、高率放電特性が低く
なる。また、貼り合わせ手段に接着剤を使用しているた
め、気孔の一部が接着剤により閉塞されて電気抵抗を増
大させたり、電池内圧の上昇により、電池が破損したり
するため、密閉型アルカリ二次電池に使用し難いという
問題がある。さらに、微多孔性樹脂フィルムでは、コス
トが高く、また気孔の孔径制御が困難であるという問題
点を有している。
合わせたものは、主として開放型の蓄電池に使用されて
おり、上記不織布シート単独のものに比較して、微小短
絡が生じ難くて、電池のサイクル寿命を延長することが
できる。しかし、フィルム自体が親水性を有しないた
め、電解液保持性が悪い。また、厚みが３０〜５０μｍ
と厚く、かつその気孔が極微細であるため、ガス透過性
が低く、完全密閉化が困難である。また、合金から溶出
したコバルトやマンガン等の酸化物が気孔付近に析出す
ると、これらの析出物によって経時的に、ガス透過性が
低下し、また電気抵抗も増大して、高率放電特性が低く
なる。また、貼り合わせ手段に接着剤を使用しているた
め、気孔の一部が接着剤により閉塞されて電気抵抗を増
大させたり、電池内圧の上昇により、電池が破損したり
するため、密閉型アルカリ二次電池に使用し難いという
問題がある。さらに、微多孔性樹脂フィルムでは、コス
トが高く、また気孔の孔径制御が困難であるという問題
点を有している。
【０００５】本発明は、前記従来技術の問題を解決する
ため、ガス透過性を向上して急速充電時での電池内圧の
上昇を防止し、密閉型電池に使用可能にすると共に、セ
パレータ内部の電解液枯れや、微小短絡を防止して電池
寿命の延長を可能にし、さらに電池用途に応じて透過孔
の孔径制御が自由にできる密閉型又は開放型電池用セパ
レータ及びこれを用いたアルカリ二次電池を提供するこ
とを目的とする。
ため、ガス透過性を向上して急速充電時での電池内圧の
上昇を防止し、密閉型電池に使用可能にすると共に、セ
パレータ内部の電解液枯れや、微小短絡を防止して電池
寿命の延長を可能にし、さらに電池用途に応じて透過孔
の孔径制御が自由にできる密閉型又は開放型電池用セパ
レータ及びこれを用いたアルカリ二次電池を提供するこ
とを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】上記目的を達成するため
に、本発明のイオン交換性セパレータは、有機系繊維か
らなる多空隙基材シートの表面部及び／又は内部に親水
性多孔質層を有するセパレータであって、親水性多孔質
層が、有機溶媒に可溶なバインダー樹脂でイオン交換性
微粉体を分散固着して形成されたものであり、かつ有機
溶媒の蒸発によって形成された傾斜型透過孔を有するも
のであることを特徴とする。
に、本発明のイオン交換性セパレータは、有機系繊維か
らなる多空隙基材シートの表面部及び／又は内部に親水
性多孔質層を有するセパレータであって、親水性多孔質
層が、有機溶媒に可溶なバインダー樹脂でイオン交換性
微粉体を分散固着して形成されたものであり、かつ有機
溶媒の蒸発によって形成された傾斜型透過孔を有するも
のであることを特徴とする。
【０００７】この構成により、本発明のイオン交換性セ
パレータにおける親水性多孔質層は、内部から外部に向
かって次第に孔径を大に変化する傾斜型透過孔が多数存
在しているため、ガス透過性が良好で、急速充電時での
ガス再結合による電池内圧が上昇せず、しかもイオン交
換性微粉体が電解液を強固に保持するため、電解液枯れ
による放電容量の低下を抑制して、また、親水性多孔質
層で有効に微小短絡を防止して電池寿命を延長する機能
を発揮する。従って、本発明のイオン交換性セパレータ
を用いることによって、優れたアルカリ二次電池を製造
することができる。
パレータにおける親水性多孔質層は、内部から外部に向
かって次第に孔径を大に変化する傾斜型透過孔が多数存
在しているため、ガス透過性が良好で、急速充電時での
ガス再結合による電池内圧が上昇せず、しかもイオン交
換性微粉体が電解液を強固に保持するため、電解液枯れ
による放電容量の低下を抑制して、また、親水性多孔質
層で有効に微小短絡を防止して電池寿命を延長する機能
を発揮する。従って、本発明のイオン交換性セパレータ
を用いることによって、優れたアルカリ二次電池を製造
することができる。
【０００８】
【発明の実施の形態】まず、本発明のイオン交換性セパ
レータを図面を用いて説明する。図１は本発明のイオン
交換性セパレータの一実施形態を示す概略構成図で、こ
の実施形態は、多空隙基材シートの内部に親水性多孔質
層を構成したものである。親水性多孔質層は、基材シー
トの構成基材であるオレフィン系繊維１に固着すると共
に、イオン交換性微粉体を分散固着したバインダー樹脂
２からなり、このバインダー樹脂２は有機溶媒の蒸発に
よって形成された多数の傾斜型透過孔３を有してなる。
レータを図面を用いて説明する。図１は本発明のイオン
交換性セパレータの一実施形態を示す概略構成図で、こ
の実施形態は、多空隙基材シートの内部に親水性多孔質
層を構成したものである。親水性多孔質層は、基材シー
トの構成基材であるオレフィン系繊維１に固着すると共
に、イオン交換性微粉体を分散固着したバインダー樹脂
２からなり、このバインダー樹脂２は有機溶媒の蒸発に
よって形成された多数の傾斜型透過孔３を有してなる。
【０００９】図２は上記イオン交換性セパレータの傾斜
型透過孔部分を示す概略断面図で、傾斜型透過孔３は、
イオン交換性微粉体を固着分散したバインダー樹脂２か
らなる親水性多孔質層に形成され、その略中心には上下
貫通する最小部４を有している。
型透過孔部分を示す概略断面図で、傾斜型透過孔３は、
イオン交換性微粉体を固着分散したバインダー樹脂２か
らなる親水性多孔質層に形成され、その略中心には上下
貫通する最小部４を有している。
【００１０】次に、本発明のイオン交換性セパレータの
詳細について説明する。本発明のイオン交換性セパレー
タにおいて、親水性多孔質層は、平均気孔率が４０％程
度であれば、ガス透過性の点で充分であり、微細な傾斜
型透過孔が稠密に分散した緻密層（平均気孔率２０％程
度）であるか、散点状に分散したポーラス層（平均気孔
率８０％程度）にすることも可能である。従って、平均
気孔率としては２０〜８０％の範囲にあればよい。
詳細について説明する。本発明のイオン交換性セパレー
タにおいて、親水性多孔質層は、平均気孔率が４０％程
度であれば、ガス透過性の点で充分であり、微細な傾斜
型透過孔が稠密に分散した緻密層（平均気孔率２０％程
度）であるか、散点状に分散したポーラス層（平均気孔
率８０％程度）にすることも可能である。従って、平均
気孔率としては２０〜８０％の範囲にあればよい。
【００１１】親水性多孔質層は、電池の種類や多空隙基
材シーとの厚みに応じて表面部から内部全体に設けるこ
ともあるが、主として表面部又は表面部から内部に設
け、その厚みは０．１〜２００μｍ、好ましくは０．５
〜１００μｍ、より好ましくは１〜５０μｍ、特に好ま
しくは３〜３０μｍである。厚みが２００μｍを超える
と、傾斜型透過孔の平均孔径とも関係するが、ガス透過
性が減少して好ましくなく、０．１μｍ未満では微小短
絡防止効果を充分に発揮することができず、好ましくな
い。ここで、親水性多孔質層とは、イオン交換性微粉体
が固着され、かつ傾斜型透過孔が散在したバインダー樹
脂を有する部分をいい、層の下部境界部分が整一なもの
や不整一なものを含む。
材シーとの厚みに応じて表面部から内部全体に設けるこ
ともあるが、主として表面部又は表面部から内部に設
け、その厚みは０．１〜２００μｍ、好ましくは０．５
〜１００μｍ、より好ましくは１〜５０μｍ、特に好ま
しくは３〜３０μｍである。厚みが２００μｍを超える
と、傾斜型透過孔の平均孔径とも関係するが、ガス透過
性が減少して好ましくなく、０．１μｍ未満では微小短
絡防止効果を充分に発揮することができず、好ましくな
い。ここで、親水性多孔質層とは、イオン交換性微粉体
が固着され、かつ傾斜型透過孔が散在したバインダー樹
脂を有する部分をいい、層の下部境界部分が整一なもの
や不整一なものを含む。
【００１２】親水性多孔質層における傾斜型透過孔の最
小部における平均孔径は、０．０１〜０．１μｍの範囲
が好ましく、０．１μｍを超えると、ガス透過性は向上
するが、微小短絡を生じ易くなって、比較的短期間で放
電容量低下をきたして好ましくなく、また、０．０１μ
ｍ未満であると、微小短絡は生じ難くなるが、ガス透過
性が低下するので、好ましくない。
小部における平均孔径は、０．０１〜０．１μｍの範囲
が好ましく、０．１μｍを超えると、ガス透過性は向上
するが、微小短絡を生じ易くなって、比較的短期間で放
電容量低下をきたして好ましくなく、また、０．０１μ
ｍ未満であると、微小短絡は生じ難くなるが、ガス透過
性が低下するので、好ましくない。
【００１３】本発明に用いるイオン交換性微粉体として
は、有機系として、スチレン系又はアクリル系の陽イオ
ン交換樹脂、スチレン系、アクリル系又はフェノール系
の陰イオン交換樹脂、スチレン系、アクリル系又はピリ
ジン系のキレート樹脂が好適であり、また無機系とし
て、アルカリ電解液中でイオン交換性を発揮する金属酸
化物（酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化アンチモ
ン、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム等）、水酸化
物又はその無機塩等が好適である。また、バインダー樹
脂との結着性を向上するために、機械粉砕又は冷凍粉砕
した、表面に微細な空隙を有する粒状、フレーク状、ウ
ィスカ状又は鱗片状であるものが好ましく、その粒径
は、親水性多孔質層の厚みに応じて調整するが、厚み３
０μｍ以上のときは１０μｍパスが好ましく、厚み３０
μｍ未満のときは１μｍパスが好ましい。さらに、イオ
ン交換性微粉体は、傾斜型透過孔内及び親水性多孔質層
外に一部露出して、電解液との接触面積が大であるほど
好ましい。
は、有機系として、スチレン系又はアクリル系の陽イオ
ン交換樹脂、スチレン系、アクリル系又はフェノール系
の陰イオン交換樹脂、スチレン系、アクリル系又はピリ
ジン系のキレート樹脂が好適であり、また無機系とし
て、アルカリ電解液中でイオン交換性を発揮する金属酸
化物（酸化チタン、酸化アルミニウム、酸化アンチモ
ン、酸化ジルコニウム、チタン酸カリウム等）、水酸化
物又はその無機塩等が好適である。また、バインダー樹
脂との結着性を向上するために、機械粉砕又は冷凍粉砕
した、表面に微細な空隙を有する粒状、フレーク状、ウ
ィスカ状又は鱗片状であるものが好ましく、その粒径
は、親水性多孔質層の厚みに応じて調整するが、厚み３
０μｍ以上のときは１０μｍパスが好ましく、厚み３０
μｍ未満のときは１μｍパスが好ましい。さらに、イオ
ン交換性微粉体は、傾斜型透過孔内及び親水性多孔質層
外に一部露出して、電解液との接触面積が大であるほど
好ましい。
【００１４】また、本発明に用いるバインダー樹脂とし
ては、有機溶媒に可溶で、耐アルカリ性、耐酸化性を有
するスチレン系熱可塑性重合体、オレフィン系のポリプ
ロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂、並びにハロゲン化
ポリオレフィン系のポリテトラフルオロエチレン樹脂か
ら選ばれる少なくとも一つの樹脂であることが好まし
く、スチレン系熱可塑性重合体としては、スチレン−エ
チレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（以下、
ＳＥＢＳ樹脂と略す）、スチレン−エチレン−プロピレ
ン−スチレンブロック共重合体（以下、ＳＥＰＳ樹脂と
略す）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重
合体（以下、ＳＩＳ樹脂と略す）等を用いることができ
る。
ては、有機溶媒に可溶で、耐アルカリ性、耐酸化性を有
するスチレン系熱可塑性重合体、オレフィン系のポリプ
ロピレン樹脂及びポリエチレン樹脂、並びにハロゲン化
ポリオレフィン系のポリテトラフルオロエチレン樹脂か
ら選ばれる少なくとも一つの樹脂であることが好まし
く、スチレン系熱可塑性重合体としては、スチレン−エ
チレン−ブチレン−スチレンブロック共重合体（以下、
ＳＥＢＳ樹脂と略す）、スチレン−エチレン−プロピレ
ン−スチレンブロック共重合体（以下、ＳＥＰＳ樹脂と
略す）、スチレン−イソプレン−スチレンブロック共重
合体（以下、ＳＩＳ樹脂と略す）等を用いることができ
る。
【００１５】本発明のイオン交換性セパレータにおい
て、多空隙基材シートは、耐アルカリ性及び耐酸化性を
有するオレフィン系繊維からなる不織布又は織布が好ま
しく、特に平均孔径１〜１００μｍの不織布であること
が好ましい。多空隙基材シートの厚みは、２０〜２５０
μｍの範囲が好ましい。
て、多空隙基材シートは、耐アルカリ性及び耐酸化性を
有するオレフィン系繊維からなる不織布又は織布が好ま
しく、特に平均孔径１〜１００μｍの不織布であること
が好ましい。多空隙基材シートの厚みは、２０〜２５０
μｍの範囲が好ましい。
【００１６】次に、上記構成のイオン交換性セパレータ
の製造方法の一例としては、基材シートを構成するオレ
フィン系繊維の表面をエッチングするための芳香族炭化
水素系の溶剤にバインダー樹脂を溶解した溶液に、イオ
ン交換性微粉体を略均一に分散したスラリーを、オレフ
ィン系繊維からなる基材シートに塗布、散布又は含浸し
た後、基材シートの片面又は両面から熱風乾燥して溶剤
を蒸発する製造方法がある。用いる有機溶剤としては、
キシレン、トルエン、メチルシクロヘキサン、テトラヒ
ドロナフタレン及びデカヒドロナフタレンの中から選ば
れる一種以上が適当である
の製造方法の一例としては、基材シートを構成するオレ
フィン系繊維の表面をエッチングするための芳香族炭化
水素系の溶剤にバインダー樹脂を溶解した溶液に、イオ
ン交換性微粉体を略均一に分散したスラリーを、オレフ
ィン系繊維からなる基材シートに塗布、散布又は含浸し
た後、基材シートの片面又は両面から熱風乾燥して溶剤
を蒸発する製造方法がある。用いる有機溶剤としては、
キシレン、トルエン、メチルシクロヘキサン、テトラヒ
ドロナフタレン及びデカヒドロナフタレンの中から選ば
れる一種以上が適当である
【００１７】上記の製造方法によって、本発明における
親水性多孔質層は、基材シートの上面側から乾燥を行う
ことにより、基材シートの表面部や表面部及び内部に形
成でき、また基材シートの両面側から乾燥を行うことに
より、基材シートの内部に形成することができる。
親水性多孔質層は、基材シートの上面側から乾燥を行う
ことにより、基材シートの表面部や表面部及び内部に形
成でき、また基材シートの両面側から乾燥を行うことに
より、基材シートの内部に形成することができる。
【００１８】また、傾斜型透過孔の孔径は、乾燥温度や
基材シートの搬送速度を適宜調整して、有機溶媒の蒸発
速度をコントロールすることによって調整することがで
きる。例えば、加熱温度を高め、蒸発速度を速くするこ
とによって傾斜型の孔径を大に、反対に、加熱温度を低
くし、蒸発速度を遅くすることによって傾斜型の孔径を
小にすることができる。さらに、有機溶剤の種類を調整
することによっても、上記孔径や気孔率を自由に制御す
ることができる。例えば、蒸発速度の遅いキシレンを使
用することにより、蒸発速度が遅くでき、蒸発速度の速
いベンゼン、シクロヘキサン、トルエンを使用すると、
蒸発速度を速くすることができる。
基材シートの搬送速度を適宜調整して、有機溶媒の蒸発
速度をコントロールすることによって調整することがで
きる。例えば、加熱温度を高め、蒸発速度を速くするこ
とによって傾斜型の孔径を大に、反対に、加熱温度を低
くし、蒸発速度を遅くすることによって傾斜型の孔径を
小にすることができる。さらに、有機溶剤の種類を調整
することによっても、上記孔径や気孔率を自由に制御す
ることができる。例えば、蒸発速度の遅いキシレンを使
用することにより、蒸発速度が遅くでき、蒸発速度の速
いベンゼン、シクロヘキサン、トルエンを使用すると、
蒸発速度を速くすることができる。
【００１９】また、加熱方向やバインダー樹脂とイオン
交換樹脂の付着量等を変えることにより、親水性多孔質
層を基材シートの表面部や内部に形成したり、親水性多
孔質層を緻密層やポーラス層に自由に変化させることが
できる。
交換樹脂の付着量等を変えることにより、親水性多孔質
層を基材シートの表面部や内部に形成したり、親水性多
孔質層を緻密層やポーラス層に自由に変化させることが
できる。
【００２０】
【実施例】以下実施例に基づいて本発明をさらに具体的
に説明する。 実施例１〜３、比較例１、２ 芯部がポリプロピレン、鞘部がポリエチレンから成る繊
度０．９ｄの芯鞘型ポリオレフィン繊維（大和紡績社
製、商品名ＮＢＦ）と繊度１．５ｄの通常のポリプロピ
レンとを混合比率１：１で混綿して、通常のカード法で
シート化した後、熱カレンダー加工して、目付５０ｇ／
ｍ2 ，厚み１５０μｍ、平均孔径４０μｍの不織布シー
トを作製した。次に、上記不織布シートに、溶媒として
キシレンを用い、ＳＥＢＳ樹脂（シェル社製、商品名Kr
aton G-1652 ）とスチレンスルフォン酸型強酸性陽イオ
ン交換樹脂微粉体（住友化学社製、商品名Duolite C-2
0、冷凍粉砕法、粒径１０μパス）とを混合重量比１／
１で、固形分濃度１０％に調整したスラリーが浸透する
ように含浸加工をした後、不織布シートの上面側から１
００℃で５分間熱風乾燥処理して溶剤を蒸発して、付着
量６ｇ／ｍ2 、目付５６ｇ／ｍ2 、厚み１７０μｍのイ
オン交換性セパレータａを作製した。
に説明する。 実施例１〜３、比較例１、２ 芯部がポリプロピレン、鞘部がポリエチレンから成る繊
度０．９ｄの芯鞘型ポリオレフィン繊維（大和紡績社
製、商品名ＮＢＦ）と繊度１．５ｄの通常のポリプロピ
レンとを混合比率１：１で混綿して、通常のカード法で
シート化した後、熱カレンダー加工して、目付５０ｇ／
ｍ2 ，厚み１５０μｍ、平均孔径４０μｍの不織布シー
トを作製した。次に、上記不織布シートに、溶媒として
キシレンを用い、ＳＥＢＳ樹脂（シェル社製、商品名Kr
aton G-1652 ）とスチレンスルフォン酸型強酸性陽イオ
ン交換樹脂微粉体（住友化学社製、商品名Duolite C-2
0、冷凍粉砕法、粒径１０μパス）とを混合重量比１／
１で、固形分濃度１０％に調整したスラリーが浸透する
ように含浸加工をした後、不織布シートの上面側から１
００℃で５分間熱風乾燥処理して溶剤を蒸発して、付着
量６ｇ／ｍ2 、目付５６ｇ／ｍ2 、厚み１７０μｍのイ
オン交換性セパレータａを作製した。
【００２１】上記セパレータａは、不織布シートの表面
部から内部に厚さ３０μｍの親水性多孔質層（平均気孔
率４０％、傾斜型透過孔の最小部における平均孔径０．
０８μｍ）が形成され、この親水性多孔質層は、均一に
分散したイオン交換微粉体がバインダー樹脂によって固
着され、かつ傾斜型透過孔が形成されていた。
部から内部に厚さ３０μｍの親水性多孔質層（平均気孔
率４０％、傾斜型透過孔の最小部における平均孔径０．
０８μｍ）が形成され、この親水性多孔質層は、均一に
分散したイオン交換微粉体がバインダー樹脂によって固
着され、かつ傾斜型透過孔が形成されていた。
【００２２】また、上記と同様の不織布シートを用い
て、乾燥条件を変更してイオン交換樹脂が略均一に分散
した厚み３０μｍの緻密層である親水性多孔質層（平均
気孔率２０％、傾斜型透過孔の最小部における平均孔径
０．０５μｍ）を不織布シートの表面部に有するイオン
交換性セパレータｂと、ポーラス層にした厚み３０μｍ
の親水性多孔質層（平均気孔率８０％、傾斜型透過孔の
最小部における平均孔径０．１μｍ）を不織布シートの
内部に有するイオン交換性セパレータｃを作製した。
て、乾燥条件を変更してイオン交換樹脂が略均一に分散
した厚み３０μｍの緻密層である親水性多孔質層（平均
気孔率２０％、傾斜型透過孔の最小部における平均孔径
０．０５μｍ）を不織布シートの表面部に有するイオン
交換性セパレータｂと、ポーラス層にした厚み３０μｍ
の親水性多孔質層（平均気孔率８０％、傾斜型透過孔の
最小部における平均孔径０．１μｍ）を不織布シートの
内部に有するイオン交換性セパレータｃを作製した。
【００２３】次に、上記実施例の各セパレータａ，ｂ，
ｃと、比較のため作製した従来の不織布シート（スルホ
ン化処理）のみのセパレータｄ及び不織布シートに微多
孔シートを貼り合わしたセパレータｅと、正極に発泡式
ニッケル極、負極に発泡式合金極とアルカリ電解液を用
いて、放電容量２．１〜２．５Ａｈ（０．１時間率での
充放電容量）のサブＣサイズの密閉型ニッケル−水素電
池Ａ（セパレータａを使用），Ｂ（セパレータｂを使
用），Ｃ（セパレータｃを使用），Ｄ（セパレータｄを
使用），Ｅ（セパレータｅを使用）を作製し、これら電
池を初期活性化後、電池の高率放電特性、サイクル寿命
特性及び電池内圧を測定した結果を表１及び図３〜５に
示す。
ｃと、比較のため作製した従来の不織布シート（スルホ
ン化処理）のみのセパレータｄ及び不織布シートに微多
孔シートを貼り合わしたセパレータｅと、正極に発泡式
ニッケル極、負極に発泡式合金極とアルカリ電解液を用
いて、放電容量２．１〜２．５Ａｈ（０．１時間率での
充放電容量）のサブＣサイズの密閉型ニッケル−水素電
池Ａ（セパレータａを使用），Ｂ（セパレータｂを使
用），Ｃ（セパレータｃを使用），Ｄ（セパレータｄを
使用），Ｅ（セパレータｅを使用）を作製し、これら電
池を初期活性化後、電池の高率放電特性、サイクル寿命
特性及び電池内圧を測定した結果を表１及び図３〜５に
示す。
【００２４】
【表１】
【００２５】上記実施例及び比較例における物性値の測
定方法は次の通りである。 高率放電時の利用率（％）：０．２Ｃで６時間充電し、
０．１Ｃ（終止電圧０．８Ｖ）で放電した時の放電容量
に対して、０．２Ｃで６時間充電し、２．０Ｃ（終止電
圧０．８Ｖ）で放電した時の放電容量の比を求め、高率
放電時の利用率とした。 サイクル寿命：３０℃温度下で、充電電流０．２Ｃで５
時間、放電電流０．２Ｃで終止電圧１．０Ｖの条件で充
放電サイクル寿命試験を行い、初期放電容量の８０％低
下にいたるまでのサイクル数を求めた。 電池内圧：充電電流１．０Ｃで、１５０％充電時のガス
圧変化を測定した。
定方法は次の通りである。 高率放電時の利用率（％）：０．２Ｃで６時間充電し、
０．１Ｃ（終止電圧０．８Ｖ）で放電した時の放電容量
に対して、０．２Ｃで６時間充電し、２．０Ｃ（終止電
圧０．８Ｖ）で放電した時の放電容量の比を求め、高率
放電時の利用率とした。 サイクル寿命：３０℃温度下で、充電電流０．２Ｃで５
時間、放電電流０．２Ｃで終止電圧１．０Ｖの条件で充
放電サイクル寿命試験を行い、初期放電容量の８０％低
下にいたるまでのサイクル数を求めた。 電池内圧：充電電流１．０Ｃで、１５０％充電時のガス
圧変化を測定した。
【００２６】表１から明らかなように、セパレータａ，
ｂ，ｃを用いた電池Ａ，Ｂ，Ｃは、従来例の不織布単独
のセパレータｄを用いた電池Ｄに比べて、高率放電時の
利用率において優れ、また、電池Ｄが５００サイクルを
経過して、放電容量の低下をきたしたのに対し、電池
Ａ，Ｂ，Ｃは、５００サイクル経過後も放電容量の低下
が認められず、サイクル寿命において大幅に改善され
た。また、電池Ａ，Ｂ，Ｃは、従来例の微多孔フィルム
を貼り合わしたセパレータを用いた電池Ｅに比べて、高
率放電時の利用率において優れ、また電池内圧の上昇も
大幅に抑制することができた。
ｂ，ｃを用いた電池Ａ，Ｂ，Ｃは、従来例の不織布単独
のセパレータｄを用いた電池Ｄに比べて、高率放電時の
利用率において優れ、また、電池Ｄが５００サイクルを
経過して、放電容量の低下をきたしたのに対し、電池
Ａ，Ｂ，Ｃは、５００サイクル経過後も放電容量の低下
が認められず、サイクル寿命において大幅に改善され
た。また、電池Ａ，Ｂ，Ｃは、従来例の微多孔フィルム
を貼り合わしたセパレータを用いた電池Ｅに比べて、高
率放電時の利用率において優れ、また電池内圧の上昇も
大幅に抑制することができた。
【００２７】
【発明の効果】以上の構成により、本発明のイオン交換
性セパレータは、有機溶媒に可溶なバインダー樹脂でイ
オン交換性微粉体を強固に固着しているため親水性に優
れ、高率放電時に高い利用率を得ることができる。さら
に、本発明のイオン交換性セパレータは、有機溶媒の蒸
発により形成された親水性多孔質層が内部から外部に向
かって次第に孔径を大に変化した傾斜型透過孔を有して
いるため、充放電時に発生する酸素ガスが良好に透過さ
れ、過充電時でも電池内圧が上昇せず、電池用イオン交
換性セパレータとして優れたものであり、特に密閉型電
池に最適である。
性セパレータは、有機溶媒に可溶なバインダー樹脂でイ
オン交換性微粉体を強固に固着しているため親水性に優
れ、高率放電時に高い利用率を得ることができる。さら
に、本発明のイオン交換性セパレータは、有機溶媒の蒸
発により形成された親水性多孔質層が内部から外部に向
かって次第に孔径を大に変化した傾斜型透過孔を有して
いるため、充放電時に発生する酸素ガスが良好に透過さ
れ、過充電時でも電池内圧が上昇せず、電池用イオン交
換性セパレータとして優れたものであり、特に密閉型電
池に最適である。
【００２８】また、本発明のイオン交換性セパレータを
アルカリ二次電池に用いると、親水性多孔質層のイオン
交換性微粉体が電解液中で化学的に安定であり、かつ物
理的脱落も生じないため、電解液保持性能を長期間持続
して電解液枯れによる容量低下を抑制し、しかもガス透
過性が良好で、微小短絡も生じず、電池寿命を延長する
ことができる。
アルカリ二次電池に用いると、親水性多孔質層のイオン
交換性微粉体が電解液中で化学的に安定であり、かつ物
理的脱落も生じないため、電解液保持性能を長期間持続
して電解液枯れによる容量低下を抑制し、しかもガス透
過性が良好で、微小短絡も生じず、電池寿命を延長する
ことができる。
【図１】本発明のイオン交換性セパレータの一実施形態
を示す概略構成図である。
を示す概略構成図である。
【図２】本発明のイオン交換性セパレータの傾斜型透過
孔部分を示す概略断面図である。
孔部分を示す概略断面図である。
【図３】実施例１〜３及び比較例１、２における電池の
高率放電特性の測定結果を示すグラフである。
高率放電特性の測定結果を示すグラフである。
【図４】実施例１〜３及び比較例１、２における電池の
サイクル寿命特性の測定結果を示すグラフである。
サイクル寿命特性の測定結果を示すグラフである。
【図５】実施例１〜３及び比較例１、２における電池の
内圧増加の測定結果を示すグラフである。
内圧増加の測定結果を示すグラフである。
１ オレフィン系繊維 ２ イオン交換性微粉体を分散固着したバインダー樹脂 ３ 傾斜型透過孔 ４ 傾斜型透過孔の最小部
フロントページの続き (72)発明者 田村 幸一 兵庫県三田市尼寺882−21 (72)発明者 西田 雅昭 京都府京都市西京区桂徳大寺町92の５ (72)発明者 山下 博之 兵庫県神戸市東灘区本山南町８丁目５−16 −203
Claims (8)
- 【請求項１】 有機系繊維からなる多空隙基材シートの
表面部及び／又は内部に親水性多孔質層を有するセパレ
ータであって、親水性多孔質層が、有機溶媒に可溶なバ
インダー樹脂でイオン交換性微粉体を分散固着して形成
されたものであり、かつ有機溶媒の蒸発によって形成さ
れた傾斜型透過孔を有するものであることを特徴とする
イオン交換性セパレータ。 - 【請求項２】 親水性多孔質層の厚みが０．１〜２００
μｍの範囲である請求項１に記載のイオン交換性セパレ
ータ。 - 【請求項３】 傾斜型透過孔の最小部における平均孔径
が０．０１〜０．１μｍの範囲である請求項１又は２に
記載のイオン交換性セパレータ。 - 【請求項４】 イオン交換性微粉体が、傾斜型透過孔内
及び親水性多孔質層外に一部露出した請求項１〜３のい
ずれか１項に記載のイオン交換性セパレータ。 - 【請求項５】 イオン交換性微粉体の粒径が１０μｍパ
スである請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン交
換性セパレータ。 - 【請求項６】 イオン交換性微粉体の粒径が１μｍパス
である請求項１〜４のいずれか１項に記載のイオン交換
性セパレータ。 - 【請求項７】 多空隙基材シートが、耐アルカリ性及び
耐酸化性を有するオレフィン系繊維からなる、平均孔径
１〜１００μｍの不織布である請求項１〜６のいずれか
１項に記載のイオン交換性セパレータ。 - 【請求項８】 請求項１〜７のいずれか１項に記載のイ
オン交換性セパレータを用いたアルカリ二次電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08118397A JP3837459B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | イオン交換性セパレータ及びこれを用いたアルカリ二次電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP08118397A JP3837459B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | イオン交換性セパレータ及びこれを用いたアルカリ二次電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH10284043A true JPH10284043A (ja) | 1998-10-23 |
| JP3837459B2 JP3837459B2 (ja) | 2006-10-25 |
Family
ID=13739366
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP08118397A Expired - Lifetime JP3837459B2 (ja) | 1997-03-31 | 1997-03-31 | イオン交換性セパレータ及びこれを用いたアルカリ二次電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3837459B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010160912A (ja) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | ファイバー電池用合金負極 |
| EP3438999A4 (en) * | 2016-03-28 | 2019-11-27 | Nippon Kodoshi Corporation | ELECTROCHEMICAL ELEMENT SEPARATOR AND ELECTROCHEMICAL ELEMENT |
-
1997
- 1997-03-31 JP JP08118397A patent/JP3837459B2/ja not_active Expired - Lifetime
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JP2010160912A (ja) * | 2009-01-06 | 2010-07-22 | National Institute Of Advanced Industrial Science & Technology | ファイバー電池用合金負極 |
| EP3438999A4 (en) * | 2016-03-28 | 2019-11-27 | Nippon Kodoshi Corporation | ELECTROCHEMICAL ELEMENT SEPARATOR AND ELECTROCHEMICAL ELEMENT |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP3837459B2 (ja) | 2006-10-25 |
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