JPS63108664A - 電池用セパレ−タ - Google Patents
電池用セパレ−タInfo
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- H—ELECTRICITY
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
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- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
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- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
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- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
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- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔産業上の利用分野〕
本発明は極細合成繊維の不織布からなり、非水系電池に
適した電池用セパレータに関するものである。
適した電池用セパレータに関するものである。
〔従来の技術と発明が解決しようとする問題点〕、 近
年、小型電子機器の発展に伴ない電池はより)一層高性
能化し、開発の方向は小型軽量化、高エネルギー密度化
へと向っている。
年、小型電子機器の発展に伴ない電池はより)一層高性
能化し、開発の方向は小型軽量化、高エネルギー密度化
へと向っている。
電池の限られた容積内へできるだけ多くの電極活物質を
詰め込んで電池容量の増大をはかるためには電池用セパ
レータが電池内で占める体積を極力減らす必要があり、
極薄のセパレータが望ましい。またリチウム電池のよう
な非水系電池では電解液に有機あるいは無機の非水溶液
が用いられているため電解質濃度が小さく、電解液のイ
オン電導度は大きくならない。そのため電池内部の電気
抵抗を下げるためにセパレータの厚みをできるだけ薄く
して電極間の距離を小さくする必要がある。
詰め込んで電池容量の増大をはかるためには電池用セパ
レータが電池内で占める体積を極力減らす必要があり、
極薄のセパレータが望ましい。またリチウム電池のよう
な非水系電池では電解液に有機あるいは無機の非水溶液
が用いられているため電解質濃度が小さく、電解液のイ
オン電導度は大きくならない。そのため電池内部の電気
抵抗を下げるためにセパレータの厚みをできるだけ薄く
して電極間の距離を小さくする必要がある。
従ってリチウム電池のような非水系電池が高エネルギー
密度、大電流の電池としての実用性能を充分に発揮する
ためには、電池用セパレータは50μm以下の厚みのも
のが望まれている。
密度、大電流の電池としての実用性能を充分に発揮する
ためには、電池用セパレータは50μm以下の厚みのも
のが望まれている。
合成繊維からなる不織布は耐薬品性、加工性、電解液の
含浸性にすぐれ、適度の機械的強度を有することから非
水系電池用セパレータとしての適性がある。電池には電
極活物質として数μmから数十μmの大きさの微細な粒
子が使用されることが一般的である。不織布を構成する
合成繊維として単繊維直径の大きい繊維を用いると孔径
が大きくなり微細な電極活物質粒子などの透過や脱落防
止が不完全となる。従って非水系電池用セパレータに用
いる不織布は単繊維直径の小さい極細合成繊維から形成
することが必要である。
含浸性にすぐれ、適度の機械的強度を有することから非
水系電池用セパレータとしての適性がある。電池には電
極活物質として数μmから数十μmの大きさの微細な粒
子が使用されることが一般的である。不織布を構成する
合成繊維として単繊維直径の大きい繊維を用いると孔径
が大きくなり微細な電極活物質粒子などの透過や脱落防
止が不完全となる。従って非水系電池用セパレータに用
いる不織布は単繊維直径の小さい極細合成繊維から形成
することが必要である。
ところで極細合成繊維からなる不織布は、一般的には、
単繊維間の絡み合いが少なく隙間が大きい嵩高なもので
ある。そのため強度的に不充分であり、取り扱い性が悪
い。その上、厚みが薄い場合には、電極活物質粒子など
の透過や脱落を充分にくいとめることができず、また電
極活物質粒子により表面に凹凸ができている正負2枚の
電極板の間に不織布をはさんで圧着して電池容器内に封
入したときに繊維のずれが起こって大口径の孔が生じる
ため両電極間で短絡が起こり電池としての機能を失って
しまう。
単繊維間の絡み合いが少なく隙間が大きい嵩高なもので
ある。そのため強度的に不充分であり、取り扱い性が悪
い。その上、厚みが薄い場合には、電極活物質粒子など
の透過や脱落を充分にくいとめることができず、また電
極活物質粒子により表面に凹凸ができている正負2枚の
電極板の間に不織布をはさんで圧着して電池容器内に封
入したときに繊維のずれが起こって大口径の孔が生じる
ため両電極間で短絡が起こり電池としての機能を失って
しまう。
一方、極細合成繊維からなる不織布の強度改善をはかる
目的で不織布を加熱プレスして不織布を構成する繊維同
志を熱融着させる方法がある。この方法では、薄いもの
を得ることができ、また孔径が小さく、電極間での短絡
も起こりにくくなるものの、不織布の表面付近の繊維が
フィルム化したり、細孔の目詰まりを引き起こすためイ
オンの透過が阻害されて電気抵抗が大きくなってしまう
。
目的で不織布を加熱プレスして不織布を構成する繊維同
志を熱融着させる方法がある。この方法では、薄いもの
を得ることができ、また孔径が小さく、電極間での短絡
も起こりにくくなるものの、不織布の表面付近の繊維が
フィルム化したり、細孔の目詰まりを引き起こすためイ
オンの透過が阻害されて電気抵抗が大きくなってしまう
。
非水系電池では電解液のイオン電導度が水に比べて小さ
いため、細孔が目詰まりしていると電極活物質が有効利
用されず電池の容量や寿命を大きく低下させてしまう。
いため、細孔が目詰まりしていると電極活物質が有効利
用されず電池の容量や寿命を大きく低下させてしまう。
以上のように従来の極細合成繊維からなる不織布では、
薄くかつ非水電池用セパレータとしての必要特性を充分
に満足するものが得られていなかった。
薄くかつ非水電池用セパレータとしての必要特性を充分
に満足するものが得られていなかった。
本発明は、従来の極細合成繊維不織布を電池用セパレー
タとして用いた場合の問題点を解決し、極薄でかつ孔径
及び電気抵抗が小さく、電極間で短絡しにくい非水系電
池用セパレータを提供することを目的とする。
タとして用いた場合の問題点を解決し、極薄でかつ孔径
及び電気抵抗が小さく、電極間で短絡しにくい非水系電
池用セパレータを提供することを目的とする。
本発明者らは極細合成繊維からなる不織布の場合に、電
気抵抗、孔径、電極間の短絡特性といった非水系電池用
セパレータとしての特性と、不織布の通気性との間に密
接な関係があることを見出した。即ち、一般に用いられ
る嵩高で繊維の絡み合いの少ない不織布のように通気性
の非常にすぐれた不織布は、電気抵抗は小さいが孔径が
大きい。
気抵抗、孔径、電極間の短絡特性といった非水系電池用
セパレータとしての特性と、不織布の通気性との間に密
接な関係があることを見出した。即ち、一般に用いられ
る嵩高で繊維の絡み合いの少ない不織布のように通気性
の非常にすぐれた不織布は、電気抵抗は小さいが孔径が
大きい。
特に厚みの薄い不織布は電極活物質粒子などの透過、脱
落を防止できず、また電極間での短絡も起こし易い。一
方、加熱プレスにより熱融着させた不織布のように通気
性の非常に悪い不織布は、孔径が小さく、電極間での短
絡も起こしにくいが、電気抵抗が大きくなる。従って不
織布の通気性の程度をある一定の範囲内にコントロール
することによって、電気抵抗、孔径、電極間の短絡特性
といった非水系電池用セパレータとしての特性をいずれ
もバランスよく満足する非水系電池用セパレータとして
適した不織布を得ることが可能であることが明らかとな
った。さらに不織布を熱セットしたのち加熱プレスする
などの方法により、不織布の通気性の程度を一定の範囲
内に維持したまま厚みを薄くすることが可能であること
も見出した。
落を防止できず、また電極間での短絡も起こし易い。一
方、加熱プレスにより熱融着させた不織布のように通気
性の非常に悪い不織布は、孔径が小さく、電極間での短
絡も起こしにくいが、電気抵抗が大きくなる。従って不
織布の通気性の程度をある一定の範囲内にコントロール
することによって、電気抵抗、孔径、電極間の短絡特性
といった非水系電池用セパレータとしての特性をいずれ
もバランスよく満足する非水系電池用セパレータとして
適した不織布を得ることが可能であることが明らかとな
った。さらに不織布を熱セットしたのち加熱プレスする
などの方法により、不織布の通気性の程度を一定の範囲
内に維持したまま厚みを薄くすることが可能であること
も見出した。
本発明者らは以上述べた知見に基づき鋭意研究の結果、
本発明に到達した。
本発明に到達した。
すなわち本発明の非水系電池用セパレータは、メルトブ
ロー法あるいはフラッシュ紡糸法により製造された単繊
維直径が0.1〜5μmの極細合成繊維の不織布からな
り、厚みが50μm以下で、かつカーレー式通気度試験
による通気度が0.5〜100secであることを特徴
とするものである。
ロー法あるいはフラッシュ紡糸法により製造された単繊
維直径が0.1〜5μmの極細合成繊維の不織布からな
り、厚みが50μm以下で、かつカーレー式通気度試験
による通気度が0.5〜100secであることを特徴
とするものである。
合成繊維の不織布の製造方法には乾式法、湿式法、スパ
ンボンド法など種々のものがあるが、本発明の極細合成
繊維の不織布は、メルトブロー法、あるいはフラッシュ
紡糸法によってのみ製造することが可能である。なぜな
らメルトブロー法あるいはフラッシュ紡糸法によっての
み単繊維が極細であって、目付、厚みが均一で、適度の
強度を有し、かつ大口径の孔がほとんどない不織布を工
業的に得ることが可能となるからである。
ンボンド法など種々のものがあるが、本発明の極細合成
繊維の不織布は、メルトブロー法、あるいはフラッシュ
紡糸法によってのみ製造することが可能である。なぜな
らメルトブロー法あるいはフラッシュ紡糸法によっての
み単繊維が極細であって、目付、厚みが均一で、適度の
強度を有し、かつ大口径の孔がほとんどない不織布を工
業的に得ることが可能となるからである。
ここでメルトブロー法とは加熱溶融した合成樹脂を多数
の細い紡口から押し出すと同時に熱気流により延伸して
単繊維を極細化し、金属ネット上に直接吹きつけて不織
布となすものである。
の細い紡口から押し出すと同時に熱気流により延伸して
単繊維を極細化し、金属ネット上に直接吹きつけて不織
布となすものである。
フラッシュ紡糸法とは合成樹脂を高温高圧下で溶媒に溶
解させたものを紡口から大気中に放出させて樹脂を極細
繊維からなる網状構造にし、板に衝突させて集積し不織
布となすものである。
解させたものを紡口から大気中に放出させて樹脂を極細
繊維からなる網状構造にし、板に衝突させて集積し不織
布となすものである。
本発明における合成繊維材料としては、ポリエチレン、
ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどのポリ
エステル、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリカプラ
ミドなどのポリアミド、及びポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン
などの熱可塑性ポリマーのホモポリマーもしくはコポリ
マー、あるいはこれらのポリマーをブレンドしたものの
中から、電池の種類に応じて選択して用いることができ
る。また不織布を製造するにあたって単一種類の合成繊
維だけでなく、数種類の合成繊維を混合あるいは積層し
て不織布となしてもよい。
ポリプロピレンなどのポリオレフィン、ポリエチレンテ
レフタレート、ポリエチレンテレフタレートなどのポリ
エステル、ポリヘキサメチレンアジパミド、ポリカプラ
ミドなどのポリアミド、及びポリ塩化ビニル、ポリ塩化
ビニリデン、ポリカーボネート、ポリフッ化ビニリデン
などの熱可塑性ポリマーのホモポリマーもしくはコポリ
マー、あるいはこれらのポリマーをブレンドしたものの
中から、電池の種類に応じて選択して用いることができ
る。また不織布を製造するにあたって単一種類の合成繊
維だけでなく、数種類の合成繊維を混合あるいは積層し
て不織布となしてもよい。
また不織布の電解液に対する保液性の向上及び電解液の
不織布への浸透性の向上を目的として、不織布に対して
親水性付与の表面処理を施してもよい。セパレータが電
解液を強く保持することにより電極活物質の使用効率が
高まり、電池寿命等の電池性能の向上をはかることがで
きる。また電解液がセパレータ中に素速く浸透すること
により電池製造時、セパレータと電極を詰めた電池缶に
電解液を注入する工程において製造スピードの向上をは
かることができる。また電池缶への電解液の注入は、従
来多くの場合真空注入法で行ってきているが、電解液の
セパレータ中への浸透が非常に迅速であれば常圧注入法
も可能となり、製造コストの低減が可能となる。
不織布への浸透性の向上を目的として、不織布に対して
親水性付与の表面処理を施してもよい。セパレータが電
解液を強く保持することにより電極活物質の使用効率が
高まり、電池寿命等の電池性能の向上をはかることがで
きる。また電解液がセパレータ中に素速く浸透すること
により電池製造時、セパレータと電極を詰めた電池缶に
電解液を注入する工程において製造スピードの向上をは
かることができる。また電池缶への電解液の注入は、従
来多くの場合真空注入法で行ってきているが、電解液の
セパレータ中への浸透が非常に迅速であれば常圧注入法
も可能となり、製造コストの低減が可能となる。
不織布に対する親水性付与の表面処理方法としては、通
常不織布を親水加工剤溶液に浸漬したり、不織布に親水
加工剤溶液を噴霧する方法などが用、いられる。親木加
工剤としてはアニオン系、カチオン系、非イオン系など
の各種親木加工剤を使うことができる。特にポリエチレ
ングリコール、多価アルコール、あるいはそれらのエー
テル類、高級エステル類などの非イオン系親木加工剤が
電池性能に影響を与えにくく望ましい。
常不織布を親水加工剤溶液に浸漬したり、不織布に親水
加工剤溶液を噴霧する方法などが用、いられる。親木加
工剤としてはアニオン系、カチオン系、非イオン系など
の各種親木加工剤を使うことができる。特にポリエチレ
ングリコール、多価アルコール、あるいはそれらのエー
テル類、高級エステル類などの非イオン系親木加工剤が
電池性能に影響を与えにくく望ましい。
不織布に付着させる親水加工剤の量は、加工剤の種類、
電池の種類などによって多少異なるが、通常は不織布に
対して0.1〜5重量パーセントの量を用いる。
電池の種類などによって多少異なるが、通常は不織布に
対して0.1〜5重量パーセントの量を用いる。
また不織布に対する親水性付与の表面処理方法として、
親水性モノマーをグラフト重合させる方法や強酸や酸化
剤で処理する方法などを用いることもできる。
親水性モノマーをグラフト重合させる方法や強酸や酸化
剤で処理する方法などを用いることもできる。
本発明における極細合成繊維の単繊維直径は0.1〜5
μmであることが必要である。単繊維直径0.1μm未
満のものは、単繊維強力が小さく、取り扱い性に劣り、
安定した製造も困難である。
μmであることが必要である。単繊維直径0.1μm未
満のものは、単繊維強力が小さく、取り扱い性に劣り、
安定した製造も困難である。
充分な機械的強度を得るには0.5μm以上が好ましい
。また単繊維直径が5μmをこえると孔径が大きくなる
ため微細な電極活物質粒子などの透過、脱落を防止する
ことが不完全となり、電池用セパレータとしての機能を
果たし得ない。
。また単繊維直径が5μmをこえると孔径が大きくなる
ため微細な電極活物質粒子などの透過、脱落を防止する
ことが不完全となり、電池用セパレータとしての機能を
果たし得ない。
本発明において通気度とは通気性のひとつの指標であり
、JIS P8117に準拠しカーレー式通気度試験機
を用いて不織布1枚当り100ccの空気が透過するの
に要する時間(sec)で表わされる。従って通気度の
値の大きいものは空気が透過しにくく、値の小さいもの
は空気が透過し易いことを示している0本発明において
電池用セパレータの通気度は0.5〜100secであ
ることが必要である。通気度が100secより大きく
なると、イオンの透過が阻害されて電気抵抗が大きくな
る。ここで電気抵抗とは、第1図に示すようなテフロン
製の電気抵抗測定用セルを用いて測定する。即ち、電池
用セパレータ3を2枚の中空円板状のテフロン製スペー
サー2(外径2.5 cm、内径2.0cm、厚みin
)の間にはさみ、これを2枚の円板状の白金電極板1(
直径2.5CIl)間に設置し、電極間を電解液(Li
C1OaのIMプロピレンカーボネート?容液)6で満
たして密閉する。I KHzの交流を用いて電池用セパ
レータがあるときとないときの2枚の電極間のインピー
ダンスを求め、両者の差から電池用セパレータの電気抵
抗を求め、ICI!1当りの値に換算して電気抵抗の値
とした。
、JIS P8117に準拠しカーレー式通気度試験機
を用いて不織布1枚当り100ccの空気が透過するの
に要する時間(sec)で表わされる。従って通気度の
値の大きいものは空気が透過しにくく、値の小さいもの
は空気が透過し易いことを示している0本発明において
電池用セパレータの通気度は0.5〜100secであ
ることが必要である。通気度が100secより大きく
なると、イオンの透過が阻害されて電気抵抗が大きくな
る。ここで電気抵抗とは、第1図に示すようなテフロン
製の電気抵抗測定用セルを用いて測定する。即ち、電池
用セパレータ3を2枚の中空円板状のテフロン製スペー
サー2(外径2.5 cm、内径2.0cm、厚みin
)の間にはさみ、これを2枚の円板状の白金電極板1(
直径2.5CIl)間に設置し、電極間を電解液(Li
C1OaのIMプロピレンカーボネート?容液)6で満
たして密閉する。I KHzの交流を用いて電池用セパ
レータがあるときとないときの2枚の電極間のインピー
ダンスを求め、両者の差から電池用セパレータの電気抵
抗を求め、ICI!1当りの値に換算して電気抵抗の値
とした。
非水系電池が実用的に性能を充分に発揮するためには、
セパレータの電気抵抗は100Ω−以下の値であること
が必要とされる。通気度が100secをこえると電気
抵抗は100Ωdをこえてしまい実用上使用し難い。一
方、通気度が0.5 secより小さく、かつ厚みが5
0μm以下であると、孔径が太き(なり微細な電極活物
質粒子などの透過、脱落を防止できない。また表面に凹
凸のある2枚の電極板ではさんで圧着したときに両電極
間で短絡を起こし易くなる。
セパレータの電気抵抗は100Ω−以下の値であること
が必要とされる。通気度が100secをこえると電気
抵抗は100Ωdをこえてしまい実用上使用し難い。一
方、通気度が0.5 secより小さく、かつ厚みが5
0μm以下であると、孔径が太き(なり微細な電極活物
質粒子などの透過、脱落を防止できない。また表面に凹
凸のある2枚の電極板ではさんで圧着したときに両電極
間で短絡を起こし易くなる。
以上のことから本発明の非水系電池用セパレータを得る
ためには、メルトプロー法あるいはフラッシュ紡糸法に
より製造された単繊維直径が0.1〜5μmの極細合成
繊維の不織布に対して通気度が0.5〜1oosecの
値をもち、厚みが50μm以下となるように不織布製造
後に適当なプレス加工を施す必要がある。それには大き
く分けて次の2つの方法がある。まず第1の方法は、不
織布を構成する合成繊維材料のガラス転移点未満の温度
でプレスを行なう方法である。例えばポリエチレンテレ
フタレート繊維からなる不織布の場合には、ガラス転移
点は約68℃であるため、この温度未満の温度でプレス
を行なう。このときプレスの温度をガラス転移点以上に
上げると通気度が急激に増大する。即ちプレス時に繊維
相互の融着あるいは不織布の表層部のフィルム化が生じ
たり、細孔が目詰まりし易くイオンを透過させるという
セパレータ本来の機能を果たせなくなる。従って通気度
の増大を極力抑えるためにプレスは合成繊維材料のガラ
ス転移点未満の温度で行なうことが望ましい。
ためには、メルトプロー法あるいはフラッシュ紡糸法に
より製造された単繊維直径が0.1〜5μmの極細合成
繊維の不織布に対して通気度が0.5〜1oosecの
値をもち、厚みが50μm以下となるように不織布製造
後に適当なプレス加工を施す必要がある。それには大き
く分けて次の2つの方法がある。まず第1の方法は、不
織布を構成する合成繊維材料のガラス転移点未満の温度
でプレスを行なう方法である。例えばポリエチレンテレ
フタレート繊維からなる不織布の場合には、ガラス転移
点は約68℃であるため、この温度未満の温度でプレス
を行なう。このときプレスの温度をガラス転移点以上に
上げると通気度が急激に増大する。即ちプレス時に繊維
相互の融着あるいは不織布の表層部のフィルム化が生じ
たり、細孔が目詰まりし易くイオンを透過させるという
セパレータ本来の機能を果たせなくなる。従って通気度
の増大を極力抑えるためにプレスは合成繊維材料のガラ
ス転移点未満の温度で行なうことが望ましい。
第2の方法は不織布を予め熱セットしたのち熱セツト温
度未満の温度でプレスを行なう方法である。この方法は
特に合成繊維材料としてポリエチレンテレフタレートや
ボリブチレンチレフタレートなどのポリエステルやポリ
プロピレンなどのポリオレフィンを用いた場合に電池用
セパレータとしての特性を向上させる上で有用である。
度未満の温度でプレスを行なう方法である。この方法は
特に合成繊維材料としてポリエチレンテレフタレートや
ボリブチレンチレフタレートなどのポリエステルやポリ
プロピレンなどのポリオレフィンを用いた場合に電池用
セパレータとしての特性を向上させる上で有用である。
即ち、合成繊維の不織布に対して、ガラス転移点以上、
融点未満の温度で熱セーットを施すことにより繊維材料
の結晶化度が増大し、繊維表面の硬度が上昇する。この
熱セットを施した不織布を熱セツト温度未満の温度でプ
レスすると、繊維相互の融着が起こりにり<、また不織
布の表層部のフィルム化も生じにくい。従ってプレスに
よって通気度が急激に増大することは抑えられる。また
プレス後もフィルム化せず繊維が残っているため引き裂
きや突き刺しの作用に対して抵抗力がある。さらに第2
の方法では、熱セットにより不織布は寸法的に安定化さ
れ、不織布表面の繊維の毛羽立ちも抑えられることから
、第2の方法は第1の方法よりも好ましい方法である。
融点未満の温度で熱セーットを施すことにより繊維材料
の結晶化度が増大し、繊維表面の硬度が上昇する。この
熱セットを施した不織布を熱セツト温度未満の温度でプ
レスすると、繊維相互の融着が起こりにり<、また不織
布の表層部のフィルム化も生じにくい。従ってプレスに
よって通気度が急激に増大することは抑えられる。また
プレス後もフィルム化せず繊維が残っているため引き裂
きや突き刺しの作用に対して抵抗力がある。さらに第2
の方法では、熱セットにより不織布は寸法的に安定化さ
れ、不織布表面の繊維の毛羽立ちも抑えられることから
、第2の方法は第1の方法よりも好ましい方法である。
この熱セットの効果は熱セント温度が高いほどまた熱セ
ツト時間が長いほど顕著である。一般に不織布はプレス
により通気度の値は急激に増大するが、熱セツト温度が
高いほど、また熱セツト時間が長いほど、プレス後の通
気度の値を小さい値に抑えることができる。
ツト時間が長いほど顕著である。一般に不織布はプレス
により通気度の値は急激に増大するが、熱セツト温度が
高いほど、また熱セツト時間が長いほど、プレス後の通
気度の値を小さい値に抑えることができる。
熱セツト後のプレス温度は、合成繊維材料のガラス転移
点未満の場合と、ガラス転移点以上でかつ熱セツト温度
未満の場合の2つの場合が考えられるが寸法的により安
定化し、不織布表面の繊維の毛羽立ちもより起こりにく
くなるということから、後者の場合の方が望ましい。
点未満の場合と、ガラス転移点以上でかつ熱セツト温度
未満の場合の2つの場合が考えられるが寸法的により安
定化し、不織布表面の繊維の毛羽立ちもより起こりにく
くなるということから、後者の場合の方が望ましい。
以上述べてきたように、極細合成繊維の不織布に対して
適当な方法でプレス加工を施すことにより通気度を0.
5〜100secの範囲に維持したまま50μm以下の
厚みにまで薄くすることが可能となった。その結果、リ
チウム電池のような非6水系電池に適した極薄で孔径及
び電気抵抗が充分小さく、かつ電極間で短絡しにくい電
池用セパレータを得ることができるようになった。
適当な方法でプレス加工を施すことにより通気度を0.
5〜100secの範囲に維持したまま50μm以下の
厚みにまで薄くすることが可能となった。その結果、リ
チウム電池のような非6水系電池に適した極薄で孔径及
び電気抵抗が充分小さく、かつ電極間で短絡しにくい電
池用セパレータを得ることができるようになった。
本発明でいうリチウム電池とは、負極活物質にリチウム
金属やリチウム合金、リチウム化合物を用い、電解液に
非水系の物質を用いることを特徴とする1次及び2次の
電池のことである。リチウム電池を構成する物質を具体
的に述べると次のようになる。負極活物質としてはリチ
ウム金属、すチウム−アルミニウム合金、リチウム−ウ
ッド合金、LiWOzなどが用いられる。
金属やリチウム合金、リチウム化合物を用い、電解液に
非水系の物質を用いることを特徴とする1次及び2次の
電池のことである。リチウム電池を構成する物質を具体
的に述べると次のようになる。負極活物質としてはリチ
ウム金属、すチウム−アルミニウム合金、リチウム−ウ
ッド合金、LiWOzなどが用いられる。
正極活物質としては、(CF)、 、(C2F)7.M
n0z。
n0z。
5OCj!z 、 Sow 、 5OzCNz 、 P
OClx 、 MoO3゜MO4011、Mo5t 、
Mo5z 、 FezOt 、 FeS 、 Fe5
z + PbO。
OClx 、 MoO3゜MO4011、Mo5t 、
Mo5z 、 FezOt 、 FeS 、 Fe5
z + PbO。
PbzO< 、 PbS 、 PbIt 、 Pbz
BizOs 、Ti0z 、 Ti5z 。
BizOs 、Ti0z 、 Ti5z 。
VzOs 、 ViOts 、 VSez 、 Ag、
o 、 ^gc1 、 AgCrO4゜AglCrO
4、AgCrO4,Agl0i 、 Ag1Oi 、
AgCrO4。
o 、 ^gc1 、 AgCrO4゜AglCrO
4、AgCrO4,Agl0i 、 Ag1Oi 、
AgCrO4。
Ag2WO4、Bi2O2、NiO、Crux 、 W
toOsm + NbO5。
toOsm + NbO5。
NbSe、 、 Nb5e= 、 CoF、、CoF、
、CuO、CuC1,。
、CuO、CuC1,。
CuPz 、 CuS 、 CuzS 、 CuCoz
Sn 、 CuFe5t 、 LiCo0z 。
Sn 、 CuFe5t 、 LiCo0z 。
It 、 Brt 、 c 、(CH)n 、ポリ2
−ビニルピリジン・nlt %ポリ2−ビニルピリジン
・IBrz、無水ピロメリット酸、などがあり、これら
が単独もしくは組み合わされて用いられる。 電解質と
しては、LiBF*、 LiCo0z、 LiAj
IC64,LiPFh+LiAsPi 、 LiJ+
oCJ! +o 、 LiBr 、 LiI 、 Li
Jなどが単独もしくは組み合わされて用いられる。電解
液の溶媒としては、プロピレンカーボネート、T−ブチ
ロラクトン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、テト
ラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオ
キソラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、などがあり、これらの単独もしくは混合溶媒が用い
られる。以上の種々の構成物質のうち適当なものを組み
合わせて作られた各種のリチウム電池に対しても、本発
明の非水系電池用セパレータは、その合成繊維材料や物
性を適当に選択することにより使用することができる。
−ビニルピリジン・nlt %ポリ2−ビニルピリジン
・IBrz、無水ピロメリット酸、などがあり、これら
が単独もしくは組み合わされて用いられる。 電解質と
しては、LiBF*、 LiCo0z、 LiAj
IC64,LiPFh+LiAsPi 、 LiJ+
oCJ! +o 、 LiBr 、 LiI 、 Li
Jなどが単独もしくは組み合わされて用いられる。電解
液の溶媒としては、プロピレンカーボネート、T−ブチ
ロラクトン、ジメトキシエタン、アセトニトリル、テト
ラヒドロフラン、2−メチルテトラヒドロフラン、ジオ
キソラン、ジメチルホルムアミド、ジメチルスルホキシ
ド、などがあり、これらの単独もしくは混合溶媒が用い
られる。以上の種々の構成物質のうち適当なものを組み
合わせて作られた各種のリチウム電池に対しても、本発
明の非水系電池用セパレータは、その合成繊維材料や物
性を適当に選択することにより使用することができる。
またリチウム電池の形態にはコイン型、円筒型(スパイ
ラル構造、インサイドアウト構造)、ビン型、ボタン型
、ペーパー型、角型などがあり、いずれの形態の電池に
対しても本発明の非水系電池用セパレータは使用できる
。
ラル構造、インサイドアウト構造)、ビン型、ボタン型
、ペーパー型、角型などがあり、いずれの形態の電池に
対しても本発明の非水系電池用セパレータは使用できる
。
リチウム電池以外の非水系電池として、負極活物質にカ
ーボンを用い、他の構成物及び形態は上記のリチウム電
池と同等のものである電池があるが、これらの電池にも
本発明の非水系電池用セパレータは使用することが可能
である。
ーボンを用い、他の構成物及び形態は上記のリチウム電
池と同等のものである電池があるが、これらの電池にも
本発明の非水系電池用セパレータは使用することが可能
である。
以下本発明による非水系電池用セパレータの実施例につ
いて説明する。なお非水系電池用セパレータの特性値の
測定は下記の方法で行った。
いて説明する。なお非水系電池用セパレータの特性値の
測定は下記の方法で行った。
◎ 空孔率(%)二目付と厚みから求まる見かけの比重
ρと合成繊維材料の真の比重ρ。から次式で計算 ρO ただしポリエチレンテレフタレート:ρ0=1.38、
ポリプロピレン:ρ。=0.90◎ 通気度(sec)
: JIS P8117に準拠。カーレー式通気度試
験機を使用。1枚当り100ccの空気が透過するのに
要する時間で表わす。
ρと合成繊維材料の真の比重ρ。から次式で計算 ρO ただしポリエチレンテレフタレート:ρ0=1.38、
ポリプロピレン:ρ。=0.90◎ 通気度(sec)
: JIS P8117に準拠。カーレー式通気度試
験機を使用。1枚当り100ccの空気が透過するのに
要する時間で表わす。
◎ 最大孔径(μm) : AS TMF316に準
拠。エタノールを使用。
拠。エタノールを使用。
■ 短絡特性:タテ、ヨコ各2CII+のステンレスメ
ツシュ(500メツシユ、ステンレス線径18μm)2
枚を電極板に用い、間に電池用セパレータをはさみ、1
00 g / cIllの圧力で圧着したとき、両電極
間での短絡の有無を調べた。
ツシュ(500メツシユ、ステンレス線径18μm)2
枚を電極板に用い、間に電池用セパレータをはさみ、1
00 g / cIllの圧力で圧着したとき、両電極
間での短絡の有無を調べた。
O:合格、×:不合格
叉止貫上
スパンボンド法により製造した単繊維直径が約10μm
のポリエチレンテレフタレート繊維不織布(目付30
g/n?)の原反を比較例1とする。
のポリエチレンテレフタレート繊維不織布(目付30
g/n?)の原反を比較例1とする。
メルトブロー法により製造した単繊維直径が約2.5μ
mのポリエチレンテレフタレート繊維不織布(目付30
g/rrr)の原反を比較例2とする。
mのポリエチレンテレフタレート繊維不織布(目付30
g/rrr)の原反を比較例2とする。
この比較例2の原反に対して次のような加工を施して、
比較例3、本発明品1、本発明品2および本発明品3を
得た。比較例3:比較例2の原反に対して熱プレスロー
ル機を用いてプレス温度120℃、プレス圧力0.3
ton /craで1回プレス加工を施したもの。本発
明品1:比較例2の原反に対して熱プレスロール機を用
いてプレス温度60℃、プレス圧力0.3 ton /
cmで1回プレス加工を施したもの。本発明品2:比
較例2の原反に対して熱風式のヒートセッターを用いて
、定長で150℃、1分間の条件で熱セットを行い、そ
の後本発明品1と同じ条件でプレス加工を施したもの。
比較例3、本発明品1、本発明品2および本発明品3を
得た。比較例3:比較例2の原反に対して熱プレスロー
ル機を用いてプレス温度120℃、プレス圧力0.3
ton /craで1回プレス加工を施したもの。本発
明品1:比較例2の原反に対して熱プレスロール機を用
いてプレス温度60℃、プレス圧力0.3 ton /
cmで1回プレス加工を施したもの。本発明品2:比
較例2の原反に対して熱風式のヒートセッターを用いて
、定長で150℃、1分間の条件で熱セットを行い、そ
の後本発明品1と同じ条件でプレス加工を施したもの。
本発明品3:比較例2の原反に対してヒートセッターを
用いて定長で190℃、1分間の条件で熱セットを行い
、その後本発明品1と同じ条件でプレス加工を施したも
の。
用いて定長で190℃、1分間の条件で熱セットを行い
、その後本発明品1と同じ条件でプレス加工を施したも
の。
比較例1〜3、本発明品1〜3の非水系電池用セパレー
タとしての特性値の測定結果を第1表に示した。比較例
1及び2は最大孔径が30μm以上あり、電極活物質粒
子が透過する危険性が高い。
タとしての特性値の測定結果を第1表に示した。比較例
1及び2は最大孔径が30μm以上あり、電極活物質粒
子が透過する危険性が高い。
また両電極間で短絡を引き起こした。比較例3はポリエ
チレンテレフタレートのガラス転移点より高い温度でプ
レスを行ったため細孔の目詰まりが生じ通気度が100
secをこえ、電気抵抗が100Ωdより大きくなって
いる。本発明品1〜3はいずれの特性値もほぼ良好な値
を示している。また熱セットを施していない本発明品1
、熱セツト温度150℃の本発明品2、熱セツト温度1
90℃の本発明品3という順番で通気度の値は減少し、
電気抵抗の値も減少している。
チレンテレフタレートのガラス転移点より高い温度でプ
レスを行ったため細孔の目詰まりが生じ通気度が100
secをこえ、電気抵抗が100Ωdより大きくなって
いる。本発明品1〜3はいずれの特性値もほぼ良好な値
を示している。また熱セットを施していない本発明品1
、熱セツト温度150℃の本発明品2、熱セツト温度1
90℃の本発明品3という順番で通気度の値は減少し、
電気抵抗の値も減少している。
第 1 表
メルトプロー法により製造した単繊維直径が約1.2μ
mのポリプロピレン繊維不織布(目付25g/m)の原
反を比較例4とする。この比較例4の原反に対して次の
ような加工を施して比較例5および本発明品4を得た。
mのポリプロピレン繊維不織布(目付25g/m)の原
反を比較例4とする。この比較例4の原反に対して次の
ような加工を施して比較例5および本発明品4を得た。
比較例5:比較例4の原反に対して熱プレスロール機を
用いてプレス温度100℃、プレス圧力0.4 ton
/ cmで1回プレス加工を施したもの。本発明品4
:比較例4の原反に対して熱風式のヒートセッターを用
いて、定長で80℃、5分間の条件で熱セットを行い、
その後熱プレスロール機を用いてプレス温度30℃、プ
レス圧力0.4 ton / cmで1回プレス加工を
施したもの。本発明品5:比較例4の原反をポリエチレ
ングリコール系親木加工剤溶液(SR−1000、高松
油脂(株)製)に浸漬したのちマングルで絞り、熱風式
のヒートセッターで予備乾燥後、定長で130℃、2分
間の条件で熱セットを行い、その後熱プレスロール機を
用いてプレス温度60℃、プレス圧力0.4 ton
/ cmで1回プレス加工を施したもの(親木加工剤の
付着量約0.3重量%)。
用いてプレス温度100℃、プレス圧力0.4 ton
/ cmで1回プレス加工を施したもの。本発明品4
:比較例4の原反に対して熱風式のヒートセッターを用
いて、定長で80℃、5分間の条件で熱セットを行い、
その後熱プレスロール機を用いてプレス温度30℃、プ
レス圧力0.4 ton / cmで1回プレス加工を
施したもの。本発明品5:比較例4の原反をポリエチレ
ングリコール系親木加工剤溶液(SR−1000、高松
油脂(株)製)に浸漬したのちマングルで絞り、熱風式
のヒートセッターで予備乾燥後、定長で130℃、2分
間の条件で熱セットを行い、その後熱プレスロール機を
用いてプレス温度60℃、プレス圧力0.4 ton
/ cmで1回プレス加工を施したもの(親木加工剤の
付着量約0.3重量%)。
比較例4〜5、本発明品4〜5の非水系電池用セパレー
タとしての特性値の測定結果を第2表に示した。
タとしての特性値の測定結果を第2表に示した。
比較例4は最大孔径が40μm以上と大きく、また両電
極間で短絡を引き起こした。比較例5は表面付近がフィ
ルム化し、通気度が100secをこえ、電気抵抗も1
00Ωdをこえた。本発明品4〜5は、いずれの特性値
もバランスよく満たしている。比較例4〜5、本発明品
4にプロピレンカーボネートを完全に含浸させるには真
空含浸法を用いなくてはならなかったが、本発明品5に
は常圧でプロピレンカーボネートが素早く含浸した。
極間で短絡を引き起こした。比較例5は表面付近がフィ
ルム化し、通気度が100secをこえ、電気抵抗も1
00Ωdをこえた。本発明品4〜5は、いずれの特性値
もバランスよく満たしている。比較例4〜5、本発明品
4にプロピレンカーボネートを完全に含浸させるには真
空含浸法を用いなくてはならなかったが、本発明品5に
は常圧でプロピレンカーボネートが素早く含浸した。
第 2 表
フラッシュ紡糸法により製造した平均繊維径が約4.5
μのプロピレン繊維不織布(目付20g/イ)の原反を
比較例6とする。この比較例6の原反に対して熱風式の
ヒートセッターを用いて、定長で120℃、3分間の条
件で熱セットを行い、その後熱プレスロール機を用いて
プレス温度60℃、プレス圧力0.2 ton / c
mで1回プレス加工を施したものを本発明品6とする。
μのプロピレン繊維不織布(目付20g/イ)の原反を
比較例6とする。この比較例6の原反に対して熱風式の
ヒートセッターを用いて、定長で120℃、3分間の条
件で熱セットを行い、その後熱プレスロール機を用いて
プレス温度60℃、プレス圧力0.2 ton / c
mで1回プレス加工を施したものを本発明品6とする。
比較例6、本発明品6の非水系電池用セパレータとして
の特性値の測定結果を第3表に示した。
の特性値の測定結果を第3表に示した。
比較例6は最大孔径30pm以上と大きく、また両電極
間で短絡を引き起こし易かった。本発明品6はいずれの
特性値もバランスよく満たしていた。
間で短絡を引き起こし易かった。本発明品6はいずれの
特性値もバランスよく満たしていた。
第 3 表
〔発明の効果〕
本発明の非水系電池用セパレータは、微細な孔径を有し
、電気抵抗が小さく、両電極間での圧着によっても短絡
しにくい。またリチウム電池などの非水系電池用セパレ
ータとして最も望ましい要件である50μm以下という
極薄の厚みで用いることが可能である。さらに電解液の
含浸性が良好であり、引裂強度、突刺強度にもすぐれて
いる。
、電気抵抗が小さく、両電極間での圧着によっても短絡
しにくい。またリチウム電池などの非水系電池用セパレ
ータとして最も望ましい要件である50μm以下という
極薄の厚みで用いることが可能である。さらに電解液の
含浸性が良好であり、引裂強度、突刺強度にもすぐれて
いる。
特に熱セットを施したものは寸法的に安定であり、毛羽
も発生せず取り扱い性がよい。
も発生せず取り扱い性がよい。
第1図は電池用セパレータの電気抵抗測定用セルの断面
図である。 1・・・白金電極板、 2・・・テフロン製スペーサー、 3・・・電池用セパレータ、 4・・・テフロン製セル、 5.5′・・・電極板リード線、 6・・・電解液。
図である。 1・・・白金電極板、 2・・・テフロン製スペーサー、 3・・・電池用セパレータ、 4・・・テフロン製セル、 5.5′・・・電極板リード線、 6・・・電解液。
Claims (1)
- メルトブロー法あるいはフラッシュ紡糸法により製造さ
れた単繊維直径が0.1〜5μmの極細合成繊維の不織
布からなり、厚みが50μm以下で、かつカーレー式通
気度試験による通気度が0.5〜100secであるこ
とを特徴とする非水系電池用セパレータ。
Applications Claiming Priority (2)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP61-98076 | 1986-04-30 | ||
JP9807686 | 1986-04-30 |
Publications (1)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JPS63108664A true JPS63108664A (ja) | 1988-05-13 |
Family
ID=14210256
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP62096139A Pending JPS63108664A (ja) | 1986-04-30 | 1987-04-21 | 電池用セパレ−タ |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JPS63108664A (ja) |
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
EP0616379A1 (en) * | 1993-03-19 | 1994-09-21 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Bulky synthetic pulp sheet useful as a separator for sealed-type lead batteries and process for preparing the same |
US5488540A (en) * | 1993-01-19 | 1996-01-30 | Nippondenso Co., Ltd. | Printed circuit board for reducing noise |
WO1999036978A1 (en) * | 1998-01-13 | 1999-07-22 | Daramic, Inc. | Meltblown fiber battery separator |
US7407702B2 (en) | 1999-09-13 | 2008-08-05 | Teijin Limited | Polymetaphenylene isophthalamide-based polymer porous film, process for its production and battery separator |
JP2009510788A (ja) * | 2005-09-30 | 2009-03-12 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 改善されたナノファイバーセパレータを含む電気化学二重層キャパシタ |
KR101413349B1 (ko) * | 2005-09-30 | 2014-06-30 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 개선된 미세 섬유 세퍼레이터를 포함하는 배터리 |
-
1987
- 1987-04-21 JP JP62096139A patent/JPS63108664A/ja active Pending
Cited By (6)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US5488540A (en) * | 1993-01-19 | 1996-01-30 | Nippondenso Co., Ltd. | Printed circuit board for reducing noise |
EP0616379A1 (en) * | 1993-03-19 | 1994-09-21 | Mitsui Petrochemical Industries, Ltd. | Bulky synthetic pulp sheet useful as a separator for sealed-type lead batteries and process for preparing the same |
WO1999036978A1 (en) * | 1998-01-13 | 1999-07-22 | Daramic, Inc. | Meltblown fiber battery separator |
US7407702B2 (en) | 1999-09-13 | 2008-08-05 | Teijin Limited | Polymetaphenylene isophthalamide-based polymer porous film, process for its production and battery separator |
JP2009510788A (ja) * | 2005-09-30 | 2009-03-12 | イー・アイ・デュポン・ドウ・ヌムール・アンド・カンパニー | 改善されたナノファイバーセパレータを含む電気化学二重層キャパシタ |
KR101413349B1 (ko) * | 2005-09-30 | 2014-06-30 | 이 아이 듀폰 디 네모아 앤드 캄파니 | 개선된 미세 섬유 세퍼레이터를 포함하는 배터리 |
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