JPS6381763A - 密閉型アルカリ蓄電池 - Google Patents

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。

Description

【発明の詳細な説明】 （（１産業上の利用分野 本発明はニッケルーカドミウム蓄電池、ニッケルー亜鉛
蓄電池などの密閉型アルカリ蓄電池に用いられるセパレ
ータに関するものである。

（ロ）従来の技術 アルカリ蓄電池に用いられるセパレータは正負極間に存
在して両者の接触による短絡を防止すると共に、アルカ
リ電解液を保持し電池反応を円滑に進行させるものでな
ければならない。このためアルカリ蓄電池用セパレータ
としては耐アルカリ性に富み、電解液保持能力が大きく
、渦巻電極体構成時の機械的応力に耐えうる藺婁；婁味
寞成・　　　　　　　ことが要求される。特に１密閉型
アルカリ蓄電池においては急速充電性能を硯保するため
に電解液量は必要最低限に設定されるため、少敬の電解
液量でも十分なイオン伝導性が得られるセパレータが必
要である。

従来より高温で使用される用途においては化学的に安定
であり、高温下で充電するという酸化されやすい環境下
においても耐性が高いことが必要であり、そのためポリ
プロピレンが一般に使用されているが、一方急速充１ヒ
用の用途ではナイロンが用いられている。これは一般に
急速充電時の充電電流は大電流であυ、ニッケル焼結基
板を構成する焼結用ニッケルが電解液中のＨ２０’ｉ吸
収して、正極活物質である水酸化ニッケルに変化し、セ
パレータ中の保液率を低下させるといり現象を、ポリア
ミド繊維である親水性の優れたナイロン製セパレータで
抑制しようとするためである。また、一般に急速充電用
電池はガス吸収能力を高めるため一般用の電池よシミ解
液の歇が少なくなっておシ、セパレータがドライアウト
しやすくなる傾向にあり、このこともナイロン製セパレ
ータを用いる要因となりでいる。

ここでセパレータを軽く、薄くすればガス透過性が向上
し急速充電が更に良好となってくるが、電池の耐シヨー
ト性能が低下したり、電解液保液性能の低下によりサイ
クル寿命が短かくなるという欠点が現われてくる。こ九
らの欠点を解消し、保液性に１憂れ怪くて薄く、更に機
械的強度大なるセパレータを得るためにはいくつかの試
みがとられている。

たとえば特開昭５８−１４７９５６号公報には１〜３デ
ニールのナイロン６６繊維と、１〜３デニールのナイロ
ン６繊維とを用いるアルカリ蓄電池用セパレータが開示
されているが、これらの繊維全ランダム配列させて作成
したセパレータでは十分な機械的強度が得られず、機械
的強度を向上させるために繊維の使用量を多くすればセ
パレータの重量、厚みが増すという問題点がある。

また特に、ナイロン繊維を用いたセパレータを作成する
場合、加熱融着時の温度設定が難しく、加熱温度が高い
と繊維が溶融し、フィルム状となりセパレータのガス透
過性が低下したυ、繊維の親水基の部分が酸化されて親
水性が低下し、電解液保持性が低下するという問題点も
ある。

（ハ）発明が解決しようとする問題点 本発明は前記問題点に鑑みなされたものであって、急速
充電用電池に用いられる保液性に優れ、軽くて薄く、更
に機械的強度にも優れたナイロン製セパレータを提供せ
んとするものである。

に）問題点を解決するための手段 本発明の密閉型アルカリ蓄電池は、０．５〜１デニール
の繊維径を有したナイロン６６とナイロン６をランダム
配列させた第１のウェブマット層と、同じ組成を有し平
行配列させた第２のウェブマット層を加熱融着してなる
セパレータを用いることを要旨とするものである。尚、
前記加熱融着を不活性気流中にて行い、この時の温度を
ナイロン６６が融着せず、ナイロン６が融着する温度と
することが好ましい。また前記第１のウェブマット層と
、第２のウェブマット層との重置比が５０：５０〜８０
：２０の範囲であることが望ましい。

（ホ）作　用 本発明の構成とすることで、軽量で薄く機械的強度にも
鰻れ、更に保液性にも優れたセパレータが得られる。こ
れはナイロンがポリプロピレンなとの繊維よりも親水性
が高く、薄くしても保液性が保てることに基づくもので
ある。

更に、セパレータ製造時の加熱融着を不活性気流中にて
行うことによシ、加熱融着時の酸化が抑制され、繊維の
親水性が維持されるのでセパレータの保液性が低下する
ことはない。また、前記加熱融着時においてナイロン６
のみが融着され、ナイロン６６が融着しない温度とする
ことでナイロン繊維がフィルム状になることが抑制でき
、ガス透過性に陵れたものが得られる。

（へ）実施例 実験例１ 同繊維径を有したナイロン６６とナイロン６をランダム
配列させた第１のウェブマット層と、同じ利成比を有し
平行配列させた第２のウェブマットＮを加熱融着してな
るセパレータにおいて、繊維径を種々変化させたものを
用意し、ＫＲ−８Ｏサイズの電池の大きさに合う寸法に
切断し、正極板と負極板との間に介挿して巻取り、テー
プで周囲を固定し、正負極両端子よりタブ片をとり出し
、交流電圧をかけてイ色縁状態が破壊された時の電圧値
を読みとり、絶縁耐電圧とし、耐ショート性の目安とす
る試験を行った。

この試験における絶縁耐電圧と電池生産時Ｑでおけるシ
ョート発生率とは相関関係があυ、絶縁耐電圧が３５０
ｖ以下を示すとショート発生率はα２％以上となる。生
産上許容できるショート発生率から考えて、４００Ｖ以
上の絶縁耐電圧を示すことがセパレータの規格を作成す
る上で必要である。この実験結果を下表、及び第１図に
示す。

表 絶縁耐電圧４００ｖを満足せるセパレータの設定目付は
、０，５デニールのナイロン繊維を用いた場合６４　ｆ
／賃、１デニールの場合７０　Ｆ／賃、３デニールの場
合８３ｙ々のものが必要である。この傾向は繊維径が細
くなることによって繊維が密に積層されており、耐シヨ
ート特性が向上したことに基づくものである。もし通常
用いられている３デニールのものを使用した場合、目付
を減少させるにしたがって絶縁耐電圧値は減少していき
、１デニールの場合と同じ７０〜賃に目付を設定すると
絶縁耐電圧は３５０ｖ迄低下してし１い、ショート不良
の発生率が増加する。一方、０．０５デニールのものを
用いたときには、この繊維自身の強度が低く、絶縁耐電
圧４００ｖを得るためには１００　Ｐｉ賃に目付を設定
しなければならない。したがつて絶縁耐電圧４００Ｖが
得られ、セパレータの目付が７０〜賃以下のものを得る
ためには、繊維径α５〜１デニールのナイロン繊維を用
いれば良いことが知得された。

実験例２ 次に第２図は、セパレータ目付を７０か讐に設定した時
の、繊維径と電解液保液性の関係を示したものである。

セパレータの目付ｆ　７０　ｆ／ｄＫ設定し、電解液保
液［ｔ−３００％以上とするためには繊維径１デニール
以下のものを用いる必要があシ、不活性気流中（窒素ガ
ス）で加熱融着を行った場合、電解液保液性の向上がみ
られ、また繊維径５デニールのものでは保液性の向上は
少ないが、繊維径１５デニール以下の細繊維ではその向
上率は顕著である。

実験例６ 第３図は、目付を７０Ｆ乙イとし繊維の各配列状態にお
ける繊維径と電解液保液性の関係を示す図である。繊維
径１デニール以下のものを用いて引張９強度を３＃＾モ
得るには、ランダム配列部とランダム配列部とを積層し
たものより、ランダム配列部と平行配列部とを積層した
ものが好適であることがわかる。

実験例４ 第４図は、繊維径を１デニールとし目付を７０１々とじ
た時の、ランダム配列部と平行配列部のｉｔｉ比率と、
引張り強度との関係を示したものである。これよシセバ
レータの引張）強度を５１９Ａ以上得るためにはランダ
ム配列部と平行配列部の重置比をｓｏ：ｓｏ〜８０：２
０とするのが好ましい。なおこの傾向は他の繊維径にお
いても同様でありた。

実験例１〜４の結果より急速充電用の目付７０２々以下
であって、絶縁耐電圧４００ｖを有するナイロン製セパ
レータは、０．５〜１デニールの繊維径を有したナイロ
ン６６とナイロン６全混合し、ランダム配列させた暦と
平行配列させた層を加熱融着させた構造のものが必要で
ある。また電解液保液性からみれば、加熱融着を不活性
気流中で行ったものが好適する。

実施例１ 繊維径０．８デニールのナイロン６６繊維８５重量部と
繊維径０．８デニールのナイロン６繊維１５重が部を混
綿し、第１のウェブ供給装置１によつて５５　ｆ／ｙｄ
になる様なランダム配列のウエプマットと、第２のウェ
ブ供給装置によって１５　ｆ／ｇｌになるような平行配
列のウェブマットをウェブコンベアー上に配列させる。

この重ね合わせたウェブを窒素気流中で熱ローラによシ
加圧加熱融着を行なう。この時の加熱温度は２２０°Ｃ
Ｋ設定する。

この処理の後、不織布は厚み調整のため再度加圧されセ
パレータとなる。このセパレータを所定の寸法に切断し
、ニッケル正極板とカドミウム負極板との間に介挿し、
巻回し、渦巻電極体を得、ＫＲ−８０サイズの本発明電
池Ａ（容量ｔ５ＡＨ）を得た。

比較例 繊維径３デニールのナイロン繊維よυなる目付８７　ｆ
／、（のセパレータを用い、実施例１と同様にして比較
電池Ｂ（容量ｔ２ＡＨ）を得た。

これらの電池ＡＳＢを用いて２０℃においてｔ５Ｃの電
流で電池温度が４５°Ｃに達すると充電が遮断されると
いう条件にて充電を行い、１０の電流にて放電し終止電
圧ｉ１Ｖとする条件にて容量変化全検討した。この結果
を第５図に示す。これよ）明らかに本発明電池Ａが優れ
ていることがわかシ、長期に亘うて高容Ｕが維持できる
。これは本発明電池Ａの化パレータが保液性に鰻れ、セ
パレータ部のドライアウトが発生していないことに基づ
くものである。

１ト）　　発明の効果 本発明によるアルカリ蓄電池は、薄くて軽（、且機械的
強度及び保液性にも優れるセパレータを用いているので
、少量の電解液量であつてもセパレータ部のドライアウ
トが防止でき、急速充電用の電池においても長期サイク
ルに亘って高容量が維持できると共に、セパレータを薄
く軽くする分だけ電池を高容量、軽歇とすることができ
るものでおシ、その工業的価値はきわめて大きい。

【図面の簡単な説明】

第１図は絶縁耐電圧４００ｖを示す繊維径と目付の関係
を示す図、第２図は目付を７０　ｆ、實とした時の繊維
径と電解液保液性の関係を示す図、第３図は各繊維の配
列状態における繊維径と電解液保液性の関係を示す図、
第４図は繊維径、目付を固定した時のランダム配列部と
平行配列部の重≧比率と引張り強度との関係２示す図、
第５図は電池のサイクル特性図である。 Ａ・・・本発明電池、　Ｂ−比較電池。

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. （１）０．５〜１デニールの繊維径を有したナイロン６
   ６とナイロン６をランダム配列させた第１のウェブマッ
   ト層と、同じ組成比を有し平行配列させた第２のウェブ
   マット層を加熱融着してなるセパレータを用いることを
   特徴とする密閉型アルカリ蓄電池。
2. （２）前記加熱融着を不活性気流中にて行ったセパレー
   タを用いることを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
   の密閉型アルカリ蓄電池。
3. （３）前記加熱融着の温度はナイロン６６が融着せず、
   ナイロン６が融着する温度であることを特徴とする特許
   請求の範囲第１項記載の密閉型アルカリ蓄電池。
4. （４）前記第１のウェブマット層と、第２のウェブマッ
   ト層との重置比が５０：５０〜８０：２０の範囲である
   ことを特徴とする特許請求の範囲第（１）項記載の密閉
   型アルカリ蓄電池。