JPH11350258A - 炭素繊維フェルトおよびその製造方法 - Google Patents
炭素繊維フェルトおよびその製造方法Info
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- JPH11350258A JPH11350258A JP10165016A JP16501698A JPH11350258A JP H11350258 A JPH11350258 A JP H11350258A JP 10165016 A JP10165016 A JP 10165016A JP 16501698 A JP16501698 A JP 16501698A JP H11350258 A JPH11350258 A JP H11350258A
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
Abstract
(57)【要約】
【課題】 ナトリウム−硫黄電池に用いうる導電性、機
械的特性、及び、硫黄含浸性に優れ、かつ、経済的優位
性を備えた炭素繊維フェルトの提供。 【解決手段】 ポリアクリロニトリル系炭素繊維の短繊
維を主原料としてなる嵩密度0.2g/cm3以下の炭素繊維フ
ェルトで、かつ、該短繊維が実質的にフェルト面平行方
向に配列している炭素繊維フェルトで、該炭素繊維フェ
ルトの厚み方向の体積抵抗率が0.3Ω・cm以下の炭素繊維
フェルト。
械的特性、及び、硫黄含浸性に優れ、かつ、経済的優位
性を備えた炭素繊維フェルトの提供。 【解決手段】 ポリアクリロニトリル系炭素繊維の短繊
維を主原料としてなる嵩密度0.2g/cm3以下の炭素繊維フ
ェルトで、かつ、該短繊維が実質的にフェルト面平行方
向に配列している炭素繊維フェルトで、該炭素繊維フェ
ルトの厚み方向の体積抵抗率が0.3Ω・cm以下の炭素繊維
フェルト。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明は、電極材として使用
しうる優れた導電性を備えた炭素繊維フェルトに関する
ものである。
しうる優れた導電性を備えた炭素繊維フェルトに関する
ものである。
【０００２】
【従来の技術】近年電力需要の増加に伴って、夜間の余
剰電力の利用を図るために、活物質の利用率が高く、充
放電反応の効率が良いナトリウム−硫黄電池が研究され
ている。このナトリウム−硫黄電池においては、陽極室
内に陽極活物質としての硫黄が含浸された炭素繊維から
なるフェルトが収容されている。このフェルトを構成す
る炭素繊維としてはポリアクリロニトリル系およびピッ
チ系の繊維を原料とするものが主に用いられているが、
ピッチ系炭素繊維フェルトの機械的特性は不十分であ
り、現状ではポリアクリロニトリル系炭素繊維またはポ
リアクリロニトリル系炭素繊維を主成分とする炭素繊維
フェルトが用いられるのが一般的であるが、フェルトの
厚み方向の導電性が不十分と言われており、更に硫黄の
含浸性も更に向上する事が好ましいといわれている。
剰電力の利用を図るために、活物質の利用率が高く、充
放電反応の効率が良いナトリウム−硫黄電池が研究され
ている。このナトリウム−硫黄電池においては、陽極室
内に陽極活物質としての硫黄が含浸された炭素繊維から
なるフェルトが収容されている。このフェルトを構成す
る炭素繊維としてはポリアクリロニトリル系およびピッ
チ系の繊維を原料とするものが主に用いられているが、
ピッチ系炭素繊維フェルトの機械的特性は不十分であ
り、現状ではポリアクリロニトリル系炭素繊維またはポ
リアクリロニトリル系炭素繊維を主成分とする炭素繊維
フェルトが用いられるのが一般的であるが、フェルトの
厚み方向の導電性が不十分と言われており、更に硫黄の
含浸性も更に向上する事が好ましいといわれている。
【０００３】ナトリウム−硫黄電池陽極室内に炭素繊維
フェルトを装着させる方法としては、平板状フェルトを
筒状に丸めて挿入したり、平板状フェルトを2〜4枚に分
割して湾曲させ陽極室内に挿入するのが一般的である。
従って、炭素繊維フェルトをナトリウム−硫黄電池の電
極として用いる際には炭素繊維フェルトの厚み方向の導
電性が高いことが要求される。
フェルトを装着させる方法としては、平板状フェルトを
筒状に丸めて挿入したり、平板状フェルトを2〜4枚に分
割して湾曲させ陽極室内に挿入するのが一般的である。
従って、炭素繊維フェルトをナトリウム−硫黄電池の電
極として用いる際には炭素繊維フェルトの厚み方向の導
電性が高いことが要求される。
【０００４】ポリアクリロニトリル系炭素繊維の繊維軸
方向の体積抵抗率は熱処理温度によっても異なるが、一
般的に10-3Ω・cmのオーダーであり、繊維軸直角方向の
体積抵抗率は10-1Ω・cmのオーダーである。従って短繊
維ウエッブを積層して得られるフェルト中の炭素繊維は
炭素繊維フェルト面方向に平行に無秩序に配列するた
め、炭素繊維フェルト厚み方向（面垂直）の体積抵抗率
は0.4Ω・cm以上の値となり電極材としての導電性は不十
分である。
方向の体積抵抗率は熱処理温度によっても異なるが、一
般的に10-3Ω・cmのオーダーであり、繊維軸直角方向の
体積抵抗率は10-1Ω・cmのオーダーである。従って短繊
維ウエッブを積層して得られるフェルト中の炭素繊維は
炭素繊維フェルト面方向に平行に無秩序に配列するた
め、炭素繊維フェルト厚み方向（面垂直）の体積抵抗率
は0.4Ω・cm以上の値となり電極材としての導電性は不十
分である。
【０００５】炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率
を低減する最も単純な方法はフェルトの嵩密度を上げる
ことである。しかしながら、嵩密度が0.2g/cm3以上の炭
素繊維フェルトをナトリウム−硫黄電池の電極として用
いるとその硫黄の含浸性が悪化し、また硫黄の含浸量が
少なくなって電池としての充電効率が低下するため好ま
しくない。炭素繊維フェルトの嵩密度を適度に保ちつ
つ、その厚み方向の体積抵抗率を低減する方法として
は、例えば特開平7-326384に開示されるように、フェル
トにニードルパンチを多数回行い、炭素繊維の一部をフ
ェルト厚み方向に配向させる方法が開示されている。
を低減する最も単純な方法はフェルトの嵩密度を上げる
ことである。しかしながら、嵩密度が0.2g/cm3以上の炭
素繊維フェルトをナトリウム−硫黄電池の電極として用
いるとその硫黄の含浸性が悪化し、また硫黄の含浸量が
少なくなって電池としての充電効率が低下するため好ま
しくない。炭素繊維フェルトの嵩密度を適度に保ちつ
つ、その厚み方向の体積抵抗率を低減する方法として
は、例えば特開平7-326384に開示されるように、フェル
トにニードルパンチを多数回行い、炭素繊維の一部をフ
ェルト厚み方向に配向させる方法が開示されている。
【０００６】しかし、この方法ではニードルパンチを多
数回施すことで繊維の折損、粉化さらには炭素繊維が過
度に厚み方向に配向することによりフェルトの強度低下
が引き起こされ好ましくない。また、特開平6-150938で
は、炭素繊維フェルトの面方向に炭素繊維が二次元に無
秩序に配列している特性を利用し、炭素繊維フェルトを
厚み方向にドーナツ状に打ち抜き、該ドーナツ状フェル
トを二枚以上積層接合させることによって円筒壁の厚さ
方向の体積抵抗率を0.3Ω・cm以下とする方法が開示され
ている。しかし、この方法では打ち抜きによる歩留まり
低下、加工コストのアップにより経済的に好ましい方法
ではない。
数回施すことで繊維の折損、粉化さらには炭素繊維が過
度に厚み方向に配向することによりフェルトの強度低下
が引き起こされ好ましくない。また、特開平6-150938で
は、炭素繊維フェルトの面方向に炭素繊維が二次元に無
秩序に配列している特性を利用し、炭素繊維フェルトを
厚み方向にドーナツ状に打ち抜き、該ドーナツ状フェル
トを二枚以上積層接合させることによって円筒壁の厚さ
方向の体積抵抗率を0.3Ω・cm以下とする方法が開示され
ている。しかし、この方法では打ち抜きによる歩留まり
低下、加工コストのアップにより経済的に好ましい方法
ではない。
【０００７】
【発明が解決しようとする課題】本発明が解決しようと
する課題は、ナトリウム−硫黄電池に用いうる導電性、
機械的特性、及び、硫黄含浸性に優れ、かつ、経済的優
位性を備えた炭素繊維フェルトを提供することにある。
する課題は、ナトリウム−硫黄電池に用いうる導電性、
機械的特性、及び、硫黄含浸性に優れ、かつ、経済的優
位性を備えた炭素繊維フェルトを提供することにある。
【０００８】
【課題を解決するための手段】本発明者らは上記課題を
解決するため鋭意検討した結果、ポリアクリロニトリル
系炭素繊維の短繊維を主原料としてなる嵩密度0.2g/cm3
以下の炭素繊維フェルトで、かつ、該短繊維が実質的に
フェルト面平行方向に配列している炭素繊維フェルト
で、該炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率が0.3
Ω・cm以下の炭素繊維フェルトを開発するに至った。
解決するため鋭意検討した結果、ポリアクリロニトリル
系炭素繊維の短繊維を主原料としてなる嵩密度0.2g/cm3
以下の炭素繊維フェルトで、かつ、該短繊維が実質的に
フェルト面平行方向に配列している炭素繊維フェルト
で、該炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率が0.3
Ω・cm以下の炭素繊維フェルトを開発するに至った。
【０００９】
【発明の実施の形態】以下、本発明を更に詳しく説明す
る。炭素繊維フェルト厚み方向に炭素繊維が過度に配向
する程にニードルパンチ処理を施すと、繊維の折損、粉
化、フェルトの強度低下など問題が起こり好ましくな
い。炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率が0.3Ω・
cmを越えるものを用いたNa-S電池はその放電効率が低下
し、好ましくない。本発明の炭素繊維フェルトを製造す
る方法としては例えば次のようなことが挙げられる。ア
クリル系耐炎繊維を主原料とするフェルト状物を、実質
的に不活性な雰囲気中で最高温度1200℃以上で熱処理
し、炭素繊維を主成分とするフェルト状物を得る方法に
おいて、該耐炎繊維フェルトを予め300〜800℃の温度範
囲を40〜400℃/minの平均昇温速度で熱処理するのが好
ましい。アクリロニトリル系耐炎繊維の300〜800℃での
処理を行う際の昇温速度が40℃/min未満の昇温速度とす
ると最終的な炭素化収率は向上するものの、体積抵抗率
は悪化する。この理由は明らかでないが、アクリル系耐
炎繊維を300〜800℃で熱処理することにより繊維構造中
に形成される構造が、引き続き施される1200℃以上の熱
処理における黒鉛構造の形成を阻害するためと推測され
る。
る。炭素繊維フェルト厚み方向に炭素繊維が過度に配向
する程にニードルパンチ処理を施すと、繊維の折損、粉
化、フェルトの強度低下など問題が起こり好ましくな
い。炭素繊維フェルトの厚み方向の体積抵抗率が0.3Ω・
cmを越えるものを用いたNa-S電池はその放電効率が低下
し、好ましくない。本発明の炭素繊維フェルトを製造す
る方法としては例えば次のようなことが挙げられる。ア
クリル系耐炎繊維を主原料とするフェルト状物を、実質
的に不活性な雰囲気中で最高温度1200℃以上で熱処理
し、炭素繊維を主成分とするフェルト状物を得る方法に
おいて、該耐炎繊維フェルトを予め300〜800℃の温度範
囲を40〜400℃/minの平均昇温速度で熱処理するのが好
ましい。アクリロニトリル系耐炎繊維の300〜800℃での
処理を行う際の昇温速度が40℃/min未満の昇温速度とす
ると最終的な炭素化収率は向上するものの、体積抵抗率
は悪化する。この理由は明らかでないが、アクリル系耐
炎繊維を300〜800℃で熱処理することにより繊維構造中
に形成される構造が、引き続き施される1200℃以上の熱
処理における黒鉛構造の形成を阻害するためと推測され
る。
【００１０】一方該熱処理工程を400℃/minを越える昇
温速度とした場合、炭素化収率が急激に低下する。その
ために得られる炭素化フェルトとしての比抵抗は悪化す
る。また、このような熱処理を施したフェルトを1200℃
以上での熱処理を施した際には多量の分解ガスが発生
し、炉材を痛める傾向があり好ましくない。なお、耐炎
繊維フェルトを300〜800℃の温度範囲を40〜400℃/min
の昇温速度で熱処理することはバッチ型熱処理炉では実
現困難であり、窒素等の不活性ガス雰囲気中低温部300
℃から高温部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設
定できる熱処理炉に耐炎繊維フェルトを低温部側から一
定速度で連続的に投入し、高温部側から取り出し予備炭
素化フェルトを得るのが実際的である。また連続的に予
備炭素化を行うことにより、予備炭素化に要する時間を
短縮する効果も得られる。なお、予備炭素化工程におい
ての処理温度範囲は300〜800℃に限定するものではな
く、例えば1000℃までの温度範囲で予備炭素化処理を行
う場合であっても300〜800℃の温度範囲の昇温速度が40
〜400℃/minであれば良い。また、さらに工業的には該
予備炭素化フェルトを不活性ガス雰囲気中1200℃以上の
温度を設定できる炉に一定速度で連続的に投入し熱処理
した後、連続的に炭素化フェルトを取り出すのが生産効
率を上げるうえからさらに好ましい。
温速度とした場合、炭素化収率が急激に低下する。その
ために得られる炭素化フェルトとしての比抵抗は悪化す
る。また、このような熱処理を施したフェルトを1200℃
以上での熱処理を施した際には多量の分解ガスが発生
し、炉材を痛める傾向があり好ましくない。なお、耐炎
繊維フェルトを300〜800℃の温度範囲を40〜400℃/min
の昇温速度で熱処理することはバッチ型熱処理炉では実
現困難であり、窒素等の不活性ガス雰囲気中低温部300
℃から高温部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設
定できる熱処理炉に耐炎繊維フェルトを低温部側から一
定速度で連続的に投入し、高温部側から取り出し予備炭
素化フェルトを得るのが実際的である。また連続的に予
備炭素化を行うことにより、予備炭素化に要する時間を
短縮する効果も得られる。なお、予備炭素化工程におい
ての処理温度範囲は300〜800℃に限定するものではな
く、例えば1000℃までの温度範囲で予備炭素化処理を行
う場合であっても300〜800℃の温度範囲の昇温速度が40
〜400℃/minであれば良い。また、さらに工業的には該
予備炭素化フェルトを不活性ガス雰囲気中1200℃以上の
温度を設定できる炉に一定速度で連続的に投入し熱処理
した後、連続的に炭素化フェルトを取り出すのが生産効
率を上げるうえからさらに好ましい。
【００１１】
【実施例】以下、本発明を実施例により、更に具体的に
説明する。 〔体積抵抗率の測定〕炭素繊維フェルトを銅板に挟み、
フェルトを圧縮しながら電気抵抗値を測定する。電気抵
抗値はフェルトを圧縮することによって減少するが、あ
る厚みより薄くなると一定となる。一定となったときの
電気抵抗値を用い、下式により体積抵抗率を算出する。 体積抵抗率（Ωcm）=電気抵抗値（Ω）×試料断面積(cm
2)÷試料厚み(cm)
説明する。 〔体積抵抗率の測定〕炭素繊維フェルトを銅板に挟み、
フェルトを圧縮しながら電気抵抗値を測定する。電気抵
抗値はフェルトを圧縮することによって減少するが、あ
る厚みより薄くなると一定となる。一定となったときの
電気抵抗値を用い、下式により体積抵抗率を算出する。 体積抵抗率（Ωcm）=電気抵抗値（Ω）×試料断面積(cm
2)÷試料厚み(cm)
【００１２】〔実施例１〕アクリロニトリル96モル％、
メタクリル酸2モル％、アクリル酸メチル2モル％よりな
るアクリロニトリル系共重合体よりなる単糸繊度2.2dre
x、構成フィラメント数24000本の繊維束を、空気雰囲気
中240℃で15分間、250℃で15分間更に260℃で15分間加
熱処理して耐炎繊維を作製した。得られた耐炎繊維に捲
縮処理を施し切断長50mmのステープルファイバーを得
た。本ステープルファイバーを用い、公知の方法でウエ
ッブを作製しこれを４枚積層して20回/cm2ニードルパン
チングして、厚さ15mm、嵩密度0.13g/cm3の耐炎繊維フ
ェルトを作製した。該耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中
低温部300℃から高温部800℃まで実質的に直線的な温度
勾配を設定した3m長の炉に低温部側から一定速度で連続
的に投入し、高温部側から5分後に取り出し予備炭素化
フェルトを得た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準
とする300℃から800℃の間の炉内温度の上昇速度は100
℃/minであった。引き続き該予備炭素化フェルトをバッ
チ式の加熱炉に投入し、窒素雰囲気に置換した後、室温
より10℃/minの速度で1300℃まで昇温し、1時間1300℃
を維持した後、10℃/minにて室温まで降温し、炭素化フ
ェルトを得た。得られた炭素化フェルトの厚み方向の嵩
密度は0.08g/cm3であり、その体積抵抗率を測定したと
ころ、0.2Ω・cmであった。該炭素繊維フェルトには目
視による観察では繊維の折損、粉化等は認められなかっ
た。また、該炭素繊維フェルトを手で折り曲げても折損
することはなかった。積層したウエッブ同士を強引に手
で引き剥がすことは可能で有り、フェルトを構成してい
る炭素繊維の多くはフェルト面方向に二次元的に無秩序
配列している。
メタクリル酸2モル％、アクリル酸メチル2モル％よりな
るアクリロニトリル系共重合体よりなる単糸繊度2.2dre
x、構成フィラメント数24000本の繊維束を、空気雰囲気
中240℃で15分間、250℃で15分間更に260℃で15分間加
熱処理して耐炎繊維を作製した。得られた耐炎繊維に捲
縮処理を施し切断長50mmのステープルファイバーを得
た。本ステープルファイバーを用い、公知の方法でウエ
ッブを作製しこれを４枚積層して20回/cm2ニードルパン
チングして、厚さ15mm、嵩密度0.13g/cm3の耐炎繊維フ
ェルトを作製した。該耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中
低温部300℃から高温部800℃まで実質的に直線的な温度
勾配を設定した3m長の炉に低温部側から一定速度で連続
的に投入し、高温部側から5分後に取り出し予備炭素化
フェルトを得た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準
とする300℃から800℃の間の炉内温度の上昇速度は100
℃/minであった。引き続き該予備炭素化フェルトをバッ
チ式の加熱炉に投入し、窒素雰囲気に置換した後、室温
より10℃/minの速度で1300℃まで昇温し、1時間1300℃
を維持した後、10℃/minにて室温まで降温し、炭素化フ
ェルトを得た。得られた炭素化フェルトの厚み方向の嵩
密度は0.08g/cm3であり、その体積抵抗率を測定したと
ころ、0.2Ω・cmであった。該炭素繊維フェルトには目
視による観察では繊維の折損、粉化等は認められなかっ
た。また、該炭素繊維フェルトを手で折り曲げても折損
することはなかった。積層したウエッブ同士を強引に手
で引き剥がすことは可能で有り、フェルトを構成してい
る炭素繊維の多くはフェルト面方向に二次元的に無秩序
配列している。
【００１３】〔比較例１〕実施例１と同様に耐炎繊維ウ
エッブを作製しこれを４枚積層して500回/cm2ニードル
パンチングして、厚さ13mm、嵩密度0.13g/cm3の耐炎繊
維フェルトを作製した。該耐炎繊維フェルト積層物を予
備炭素化処理を施さない以外は実施例１と同様に炭素化
処理し、特性を評価した。得られた炭素化フェルトの嵩
密度は0.08g/cm3であり、その体積抵抗率は、0.2Ω・cm
であった。しかしながら該炭素繊維フェルトは実施例１
で作製した炭素繊維フェルトと比較して目視によっても
多くの毛羽立ち、繊維折損、粉化が認められた。またフ
ェルトを手で折り曲げようとすると折損するなど、機械
的特性の低下が認められた。積層したウエッブ同士を手
で引き剥がそうとしたが、綿状物が剥離するだけであ
り、構成繊維がフェルト厚み方向に配向していることが
推察された。
エッブを作製しこれを４枚積層して500回/cm2ニードル
パンチングして、厚さ13mm、嵩密度0.13g/cm3の耐炎繊
維フェルトを作製した。該耐炎繊維フェルト積層物を予
備炭素化処理を施さない以外は実施例１と同様に炭素化
処理し、特性を評価した。得られた炭素化フェルトの嵩
密度は0.08g/cm3であり、その体積抵抗率は、0.2Ω・cm
であった。しかしながら該炭素繊維フェルトは実施例１
で作製した炭素繊維フェルトと比較して目視によっても
多くの毛羽立ち、繊維折損、粉化が認められた。またフ
ェルトを手で折り曲げようとすると折損するなど、機械
的特性の低下が認められた。積層したウエッブ同士を手
で引き剥がそうとしたが、綿状物が剥離するだけであ
り、構成繊維がフェルト厚み方向に配向していることが
推察された。
【００１４】〔実施例２〕実施例１と同様に予備炭素化
繊維フェルトを得た後、窒素雰囲気中1200℃以上の温度
に設した炉に一定速度で連続的に投入した。1200℃以上
の温度領域に5分間滞在したのち、連続的に炭素化フェ
ルトを取り出した。該炭素化フェルトの嵩密度は0.09g/
cm3であり、その体積抵抗率は0.3Ω・cmであった。
繊維フェルトを得た後、窒素雰囲気中1200℃以上の温度
に設した炉に一定速度で連続的に投入した。1200℃以上
の温度領域に5分間滞在したのち、連続的に炭素化フェ
ルトを取り出した。該炭素化フェルトの嵩密度は0.09g/
cm3であり、その体積抵抗率は0.3Ω・cmであった。
【００１５】〔比較例２〕実施例１と同様な方法で作成
した耐炎繊維フェルトをバッチ式の加熱炉に投入し、窒
素雰囲気に置換した後、室温より10℃/minの速度で1300
℃まで昇温し、1時間1300℃を維持した後、10℃/minに
て室温まで降温し、炭素化フェルトを得た。該炭素化フ
ェルトの嵩密度は0.11g/cm3であり、その体積抵抗率は
0.5Ω・cmであり、実施例２で得られたフェルトの体積
抵抗率よりも大きかった
した耐炎繊維フェルトをバッチ式の加熱炉に投入し、窒
素雰囲気に置換した後、室温より10℃/minの速度で1300
℃まで昇温し、1時間1300℃を維持した後、10℃/minに
て室温まで降温し、炭素化フェルトを得た。該炭素化フ
ェルトの嵩密度は0.11g/cm3であり、その体積抵抗率は
0.5Ω・cmであり、実施例２で得られたフェルトの体積
抵抗率よりも大きかった
【００１６】〔実施例３〕実施例１と同様な方法で得た
耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中低温部300℃から高温
部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設定できる3m
長の炉に低温部側から一定速度で連続的に投入し、高温
部側から10分後に取り出し予備炭素化繊維フェルトを得
た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準とする300℃
から800℃の間の炉内温度の上昇速度は50℃/minであっ
た。引き続き該予備炭素化繊維フェルトを窒素雰囲気中
1200℃以上の温度に設定した炉に一定速度で連続的に投
入した。1200℃以上の温度領域に2分間滞在したのち、
連続的に炭素化フェルトを取り出した。該炭素化フェル
トの嵩密度は0.09g/cm3であり、その体積抵抗率は0.3Ω
・cmであった。
耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中低温部300℃から高温
部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設定できる3m
長の炉に低温部側から一定速度で連続的に投入し、高温
部側から10分後に取り出し予備炭素化繊維フェルトを得
た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準とする300℃
から800℃の間の炉内温度の上昇速度は50℃/minであっ
た。引き続き該予備炭素化繊維フェルトを窒素雰囲気中
1200℃以上の温度に設定した炉に一定速度で連続的に投
入した。1200℃以上の温度領域に2分間滞在したのち、
連続的に炭素化フェルトを取り出した。該炭素化フェル
トの嵩密度は0.09g/cm3であり、その体積抵抗率は0.3Ω
・cmであった。
【００１７】〔実施例４〕実施例１と同様な方法で作っ
た耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中低温部300℃から高
温部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設定した3m
長の炉に低温部側から一定速度で連続的に投入し、高温
部側から1.7分後に取り出し予備炭素化繊維フェルトを
得た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準とする300
℃から800℃の間の炉内温度の上昇速度は50℃/minであ
った。引き続き該予備炭素化フェルトを窒素雰囲気中12
00℃以上の温度に設定できる炉に一定速度で連続的に投
入した。1300℃以上の温度領域に5分間滞在したのち、
連続的に炭素繊維フェルトを取り出した。該炭素繊維フ
ェルトの嵩密度は0.08g/cm3であり、その体積抵抗率は
0.2Ω・ｃｍであった。
た耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中低温部300℃から高
温部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設定した3m
長の炉に低温部側から一定速度で連続的に投入し、高温
部側から1.7分後に取り出し予備炭素化繊維フェルトを
得た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準とする300
℃から800℃の間の炉内温度の上昇速度は50℃/minであ
った。引き続き該予備炭素化フェルトを窒素雰囲気中12
00℃以上の温度に設定できる炉に一定速度で連続的に投
入した。1300℃以上の温度領域に5分間滞在したのち、
連続的に炭素繊維フェルトを取り出した。該炭素繊維フ
ェルトの嵩密度は0.08g/cm3であり、その体積抵抗率は
0.2Ω・ｃｍであった。
【００１８】〔実施例５〕実施例４と同様な操作を行っ
て、得られた予備炭素化繊維フェルトを窒素雰囲気中１
２００℃以上の温度を設定できる炉に一定速度で連続的
に投入した。1300℃以上の温度領域に20分間滞在したの
ち、連続的に炭素化フェルトを取り出した。該炭素繊維
フェルトの嵩密度は0.09g/cm3であり、その体積抵抗率
は0.3Ω・cmであった。
て、得られた予備炭素化繊維フェルトを窒素雰囲気中１
２００℃以上の温度を設定できる炉に一定速度で連続的
に投入した。1300℃以上の温度領域に20分間滞在したの
ち、連続的に炭素化フェルトを取り出した。該炭素繊維
フェルトの嵩密度は0.09g/cm3であり、その体積抵抗率
は0.3Ω・cmであった。
【００１９】〔比較例３〕実施例１と同様な方法で作っ
た耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中低温部300℃から高
温部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設定した3m
長の炉に低温部側から一定速度で連続的に投入し、高温
部側から25分後に取り出し予備炭素化繊維フェルトを得
た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準とする300℃
から800℃の間の炉内温度の上昇速度は20℃/minであっ
た。引き続き該予備炭素化繊維フェルトを窒素雰囲気中
1200℃以上の温度に設定した炉に一定速度で連続的に投
入した。1300℃以上の温度領域に5分間滞在したのち、
連続的に炭素繊維フェルトを取り出した。該炭素化フェ
ルトの嵩密度は0.10g/cm3であり、その体積抵抗率は0.6
Ω・cmであった。
た耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中低温部300℃から高
温部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設定した3m
長の炉に低温部側から一定速度で連続的に投入し、高温
部側から25分後に取り出し予備炭素化繊維フェルトを得
た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準とする300℃
から800℃の間の炉内温度の上昇速度は20℃/minであっ
た。引き続き該予備炭素化繊維フェルトを窒素雰囲気中
1200℃以上の温度に設定した炉に一定速度で連続的に投
入した。1300℃以上の温度領域に5分間滞在したのち、
連続的に炭素繊維フェルトを取り出した。該炭素化フェ
ルトの嵩密度は0.10g/cm3であり、その体積抵抗率は0.6
Ω・cmであった。
【００２０】〔比較例４〕実施例１と同様な方法で作っ
た耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中低温部300℃から高
温部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設定した3m
長の炉に低温部側から一定速度で連続的に投入し、高温
部側から0.8分後に取り出し予備炭素化繊維フェルトを
得た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準とする300
℃から800℃の間の炉内温度の上昇速度は600℃/minであ
った。引き続き該予備炭素化繊維フェルトを窒素雰囲気
中1200℃以上の温度に設定した炉に一定速度で連続的に
投入した。1300℃以上の温度領域に5分間滞在したの
ち、連続的に炭素繊維フェルトを取り出した。該炭素繊
維フェルトの嵩密度は0.07g/cm3であり、その体積抵抗
率は0.8Ω・cmであった。
た耐炎繊維フェルトを窒素雰囲気中低温部300℃から高
温部800℃まで実質的に直線的な温度勾配を設定した3m
長の炉に低温部側から一定速度で連続的に投入し、高温
部側から0.8分後に取り出し予備炭素化繊維フェルトを
得た。この場合、該耐炎繊維フェルトを基準とする300
℃から800℃の間の炉内温度の上昇速度は600℃/minであ
った。引き続き該予備炭素化繊維フェルトを窒素雰囲気
中1200℃以上の温度に設定した炉に一定速度で連続的に
投入した。1300℃以上の温度領域に5分間滞在したの
ち、連続的に炭素繊維フェルトを取り出した。該炭素繊
維フェルトの嵩密度は0.07g/cm3であり、その体積抵抗
率は0.8Ω・cmであった。
【００２１】〔比較例５〕実施例１と同様にして作った
耐炎繊維フェルトをバッチ式の加熱炉に投入し、窒素雰
囲気に置換した後、室温より10℃/minの速度で800℃ま
で昇温し、直ちに10℃/minの速度で降温し、予備炭素化
繊維フェルトを作製した。引き続き該予備炭素化繊維フ
ェルトを窒素雰囲気中1200℃以上の温度に設定した炉に
一定速度で連続的に投入した。1300℃以上の温度領域に
5分間滞在したのち、連続的に炭素繊維フェルトを取り
出した。該炭素繊維フェルトの嵩密度は0.10g/cm3であ
り、体積抵抗率は0.6Ω・cmであった。
耐炎繊維フェルトをバッチ式の加熱炉に投入し、窒素雰
囲気に置換した後、室温より10℃/minの速度で800℃ま
で昇温し、直ちに10℃/minの速度で降温し、予備炭素化
繊維フェルトを作製した。引き続き該予備炭素化繊維フ
ェルトを窒素雰囲気中1200℃以上の温度に設定した炉に
一定速度で連続的に投入した。1300℃以上の温度領域に
5分間滞在したのち、連続的に炭素繊維フェルトを取り
出した。該炭素繊維フェルトの嵩密度は0.10g/cm3であ
り、体積抵抗率は0.6Ω・cmであった。
【００２２】実施例、比較例により得られた結果を表１
にまとめた。
にまとめた。
【表１】
【００２３】
【発明の効果】本発明により低嵩密度で導電性に優れか
つナトリウム−硫黄電池の電極として用いる優れた炭素
繊維フェルトを経済的に提供することができる。また本
発明の炭素繊維フェルトは炭素繊維の配向が主としてフ
ェルトの面内に２次元的に配向されているため、その強
度は極めて高い。しかもこの炭繊維フェルトの厚み方向
の体積固有抵抗は低く、導電性が良好なものとなってい
る。
つナトリウム−硫黄電池の電極として用いる優れた炭素
繊維フェルトを経済的に提供することができる。また本
発明の炭素繊維フェルトは炭素繊維の配向が主としてフ
ェルトの面内に２次元的に配向されているため、その強
度は極めて高い。しかもこの炭繊維フェルトの厚み方向
の体積固有抵抗は低く、導電性が良好なものとなってい
る。
Claims (4)
- 【請求項１】 ポリアクリロニトリル系炭素繊維の短繊
維を主原料としてなる嵩密度0.2g/cm3以下の炭素繊維フ
ェルトであり、かつ、該短繊維が実質的にフェルト面平
行方向に配列している炭素繊維フェルトで、該炭素繊維
フェルトの厚み方向の体積抵抗率が0.3Ω・cm以下である
ことを特徴とする炭素繊維フェルト。 - 【請求項２】 アクリル系耐炎繊維を主原料とするフェ
ルト状物を、実質的に不活性な雰囲気中で予め300〜800
℃の温度範囲を40〜400℃/minの平均昇温速度で熱処理
し、次いで、1200℃以上の温度で熱処理することを特徴
とする請求項１記載の炭素繊維フェルトの製造方法。 - 【請求項３】 300℃から800℃の温度分布を設定した炉
の低温側から耐炎繊維フェルトを連続的に投入し一定時
間熱処理した後、炉の高温側から処理フェルトを連続的
に取り出すことを特徴とする請求項２記載の炭素繊維フ
ェルトの製造方法。 - 【請求項４】 300℃から800℃の温度範囲での熱処理を
施したフェルトを実質的に連続的に1200℃以上の温度に
設定した炉に投入し、一定時間処理した後、炉から連続
的に取り出すことを特徴とする請求項２、又は、請求項
３記載の炭素繊維フェルトの製造方法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10165016A JPH11350258A (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 炭素繊維フェルトおよびその製造方法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP10165016A JPH11350258A (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 炭素繊維フェルトおよびその製造方法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH11350258A true JPH11350258A (ja) | 1999-12-21 |
Family
ID=15804247
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP10165016A Pending JPH11350258A (ja) | 1998-06-12 | 1998-06-12 | 炭素繊維フェルトおよびその製造方法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH11350258A (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013073546A1 (ja) | 2011-11-16 | 2013-05-23 | 東レ株式会社 | 繊維強化複合材料および繊維強化複合材料の製造方法 |
| US11811049B2 (en) | 2016-06-02 | 2023-11-07 | Lg Energy Solution, Ltd. | Carbon-based fiber sheet and lithium-sulfur battery including same |
-
1998
- 1998-06-12 JP JP10165016A patent/JPH11350258A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013073546A1 (ja) | 2011-11-16 | 2013-05-23 | 東レ株式会社 | 繊維強化複合材料および繊維強化複合材料の製造方法 |
| KR20140095466A (ko) | 2011-11-16 | 2014-08-01 | 도레이 카부시키가이샤 | 섬유 강화 복합 재료 및 섬유 강화 복합 재료의 제조 방법 |
| US11811049B2 (en) | 2016-06-02 | 2023-11-07 | Lg Energy Solution, Ltd. | Carbon-based fiber sheet and lithium-sulfur battery including same |
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