WO2013157564A1 - アルカリ二次電池用セパレータ - Google Patents

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WO2013157564A1
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alkaline secondary
secondary battery
pore diameter
porous body
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井上 純
豪彦 塚田
哲弥 三上
英直 森田
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アイオン株式会社
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Definitions

  • the present invention relates to a separator for an alkaline secondary battery suitably used for an alkaline storage battery such as a nickel-cadmium battery, a nickel-zinc battery, or a nickel-hydrogen battery.
  • separator In order to improve the performance and production efficiency of alkaline secondary batteries, improving the performance of the separator is an important factor. What is important as a separator is to maintain battery performance by insulating the electrodes and maintaining a sufficient amount of liquid, and various separators have been proposed.
  • Patent Document 1 describes a battery separator formed by laminating and integrating a plurality of hydroentangled nonwoven fabrics made of card webs containing heat-welding fibers by thermocompression bonding.
  • Patent Document 2 describes an alkaline battery separator made of a nonwoven fabric mainly composed of polyacrylonitrile fiber and multi-core composite fiber.
  • the alkaline secondary battery separator is required to increase the capacity of the alkaline secondary battery.
  • Patent Document 1 and Patent Document 2 are not intended to increase the capacity of alkaline secondary batteries.
  • the separator of Patent Document 1 is a thermocompression bonding of a plurality of hydroentangled nonwoven fabrics made of card webs using core-sheath type composite fibers whose sheath component is an ethylene-vinyl alcohol copolymer and whose core component is polyolefin.
  • corona discharge or sulfonation treatment is carried out in order to obtain the hydrophilicity by stacking and integrating, but there is a concern about the occurrence of variations in the hydrophilized portion and the increase in cost due to the addition of chemical treatment steps.
  • an object of the present invention is to provide a separator having a uniform hydrophilic property and a uniform pore size, which can increase the capacity of an alkaline secondary battery.
  • the present inventors pay attention to the pore diameter of the continuous pores formed in the separator, and by uniformizing the pore diameter of the hydrophilic material, the ion movement or electron movement is made uniform. It has been found that the resistance can be reduced and the capacity of the alkaline secondary battery can be increased.
  • the separator for an alkaline secondary battery of the present invention is based on the above knowledge, and is formed of a porous body having a large number of continuous pores, and is a mercury accumulated from the pore size side in a pore size distribution curve measured with a mercury porosimeter.
  • the difference between the maximum pore diameter at which the cumulative frequency of the volume reaches 10% and the minimum pore diameter at which the cumulative frequency reaches 90% is 30 ⁇ m or less.
  • the liquid retention rate (% by weight) of the electrolytic solution by the separator is preferably 250% to 950%, and more preferably 300% to 500%.
  • the porous body can be formed of various hydrophilic resins, but is particularly preferably formed of a polyvinyl acetal resin or a polyolefin resin.
  • the porous material is mixed with a polyolefin resin and a surface active ability material (resin) such as polyether modified resin or ionomer resin as a hydrophilizing material.
  • a surface active ability material such as polyether modified resin or ionomer resin
  • the electrolyte solution retention may be imparted by the above.
  • the porosity (volume%) of the porous body is preferably 40% to 95%, and more preferably 60% to 90%.
  • the resistance is reduced by uniform ion movement or electron movement, and the capacity of the alkaline secondary battery can be increased.
  • 6 is a graph showing the results of pore size distribution measurement of each separator in Examples 1 to 4. 6 is a table showing measurement results of various physical properties of each separator of Examples 1 to 4.
  • the separator for an alkaline secondary battery of the present invention (hereinafter simply referred to as a separator) is formed of a porous body having a large number of continuous pores.
  • the porous body can be formed of various resins having hydrophilicity, and is particularly preferably formed of a polyvinyl acetal resin (PVAt resin) or a polyolefin resin.
  • PVAt resin polyvinyl acetal resin
  • polyolefin resin a polyolefin resin
  • the pore-forming agent extraction method is used for forming the porous body.
  • the size and distribution width of the pore diameter can be adjusted.
  • the pore diameter can be reduced by pressing the porous body. That is, the pore size and distribution width can be further adjusted by press working with an appropriate pressure setting.
  • the block-shaped porous body may be cut (sliced) to form a sheet-shaped separator. By slicing the block-like porous body, a separator having a desired thickness can be formed.
  • the uniformity (variation) of the pore diameter of the separator (porous body) is evaluated by the distribution width of the pore diameter.
  • the maximum pore diameter at which the cumulative frequency of mercury volume accumulated from the air pore diameter side reaches 10%.
  • the minimum pore size reaching 90%.
  • the separator (porous body) of the present invention has a characteristic that the pore size distribution width (difference between the maximum pore size and the minimum pore size) is 30 ⁇ m or less.
  • the difference between the maximum pore size and the minimum pore size is 30 ⁇ m or less, and the distribution range of the pore size is small (the pore size is uniform).
  • the capacity of the secondary battery can be increased and the dendrite resistance can be improved.
  • the porosity (volume%) of the separator (porous body) is preferably 40% to 95%, and more preferably 60% to 90%.
  • the liquid retention rate (% by weight) of the electrolytic solution by the separator (porous body) is preferably 250% to 950%, and more preferably 300% to 500%.
  • Electrolyte liquid retention can be obtained by using a hydrophilic raw material for forming the porous material.
  • a hydrophilic raw material By using a hydrophilic raw material, it is not necessary to impart hydrophilicity by post-processing, so that the hydrophilic step (post-step) can be omitted.
  • a pore-generating agent with an aqueous polyvinyl alcohol (PVA) solution and acetalizing, or mixing a polyolefin-based resin with a surface active ability such as a polyether-modified resin or an ionomer resin as a hydrophilic agent
  • PVA polyvinyl alcohol
  • the alkali resistance of the separator is evaluated by the weight retention rate (% by weight).
  • the separator By forming the separator with a PVAt porous material or a polyolefin porous material, a high weight retention can be obtained, a strong alkali resistance, and a separator that is difficult to be decomposed by the electrolytic solution can be obtained.
  • a porous material is processed into a square sample (thickness 0.2 mm to 1 mm) with a side of 10 cm, the weight before immersion is measured, the sample is immersed in an electrolyte, and the temperature is 24 ° C. and the humidity is 65% in air. After hanging for 2 minutes, the weight after immersion was measured, and the weight change rate before and after immersion was calculated according to the following formula (2) as the electrolyte solution retention rate.
  • Electrolyte solution retention ratio (%) (weight after immersion ⁇ weight before immersion) / weight before immersion ⁇ 100 (2)
  • Weight retention rate (%) weight after use / weight before use ⁇ 100 (3)
  • Example 1 A completely saponified PVA having a polymerization degree of 1700 was dissolved in warm water to prepare an aqueous solution having a concentration of 11%. A dispersion in which 44 g of potato starch is dispersed in water is added to 850 mL of this warmed aqueous PVA solution, and the total amount is quantified to 1000 mL and stirred and mixed to gelatinize the starch to obtain a uniform and viscous mixed aqueous solution. It was.
  • the obtained reaction product was taken out from the mold and washed with water to remove starch and unreacted materials, to obtain a continuous pore structure PVA sponge (PVAt porous material).
  • the sponge was sliced to a thickness of 1 mm, and pressed to 0.2 mm using a hot plate press at 60 ° C. to produce a separator.
  • Example 2 After slicing the continuous pore structure PVA-based sponge obtained in Example 1 to a thickness of 1 mm, a separator was produced by pressing to 0.4 mm using a 60 ° C. hot platen press.
  • Example 3 Completely saponified PVA having a polymerization degree of 1700 was dissolved in warm water to prepare an aqueous solution having a concentration of 19%. A dispersion of 240 g of potato starch dispersed in 300 mL of water and 200 mL of 37% formaldehyde aqueous solution is added to 900 mL of this warmed PVA aqueous solution, and the total amount is quantified to 1700 mL and stirred to obtain a uniform and viscous mixed aqueous solution. It was.
  • the obtained reaction product was taken out from the mold and washed with water to remove starch and unreacted materials, to obtain a continuous pore structure PVA sponge (PVAt porous material).
  • the sponge was sliced to a thickness of 1.35 mm and pressed to 0.65 mm using a hot plate press at 25 ° C. to produce a separator.
  • Example 4 Polyethylene resin, polyether / polyolefin copolymer resin, anhydrous sodium sulfate, polyethylene glycol (polymerization degree 6000) are mixed in a tumbler at a ratio of 5: 3: 45: 7, and then a vent type twin-screw kneading extruder is used.
  • the strand was formed into a strand having a diameter of about 3 mm by heat extrusion molding, and was continuously cut while air cooling to form a pellet. Furthermore, after these pellets were remixed, they were heated and extruded at 150 ° C. with a vent type twin-screw kneading extruder connected with a forming die having a 300 mm ⁇ 10 mm die, and cooled and cured with shower water.
  • the pore-forming agent is extracted and removed by immersing in 65 ° C. warm water, and a plate-like porous material (polyolefin-based resin porous material) having a continuous pore structure by drying at 50 ° C. following the water rinse treatment. Obtained.
  • the obtained porous material was sliced to a thickness of 1 mm to produce a separator. Note that the press treatment as in the first to third embodiments is not performed.
  • FIG. 1 is a graph showing the results (pore size distribution curve) of the pore size distribution measurement of each separator of Examples 1 to 4.
  • FIG. 2 is a table showing measurement results of various physical properties of the separators of Examples 1 to 4.
  • the minimum value of the pore size distribution width (D10-D90) is 3.3 ⁇ m (Example 3), and the maximum value is 28.2 ⁇ m (Example 1). It can be seen that the distribution width of is 30 ⁇ m or less. Accordingly, the ion transfer or electron transfer is made uniform, thereby reducing the resistance, increasing the capacity of the alkaline secondary battery, and improving the dendrite resistance.
  • the minimum value of the porosity is 43% (Example 1) and the maximum value is 77.5% (Example 4). It can be seen that the porosity of all the separators is within the range of 40% to 95%. Moreover, the minimum value of electrolyte solution retention rate (KOH solution retention rate) is 292.2% (Example 1), and the maximum value is 427.9% (Example 4). It turns out that the rate is high. Therefore, the desired battery performance can be maintained even if the resistance between the electrodes is reduced and the electrode expands and the electrolytic solution decreases. In Examples 2, 3 and 4, the porosity is in the range of 60% to 95%, and the electrolyte solution retention rate is higher than that in Example 1. It turns out that it is further suitable in maintaining battery performance.
  • the minimum value of weight retention is 94.3% and the maximum value is 98.5%. It can be seen that all the separators have high weight retention and strong alkali resistance.
  • the minimum value of the average pore diameter (D50) is 5.5 ⁇ m (Example 3), and the maximum value is 23.7 ⁇ m (Example 2), which shows that the average pore diameter of all the separators is small. Therefore, a separator having excellent dendrite resistance can be obtained. The dendrite resistance is improved as the pore diameter is smaller.

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Abstract

多数の連続気孔を有する多孔質体によって形成されるセパレータであり、水銀ポロシメーターで測定した気孔径分布曲線において、大気孔径側から積算した水銀容積の累積度数が10%に達する最大気孔径と90%に達する最小気孔径との差が30μm以下であるセパレータ。

Description

アルカリ二次電池用セパレータ
 本発明は、ニッケル-カドミウム電池、ニッケル-亜鉛電池、ニッケル-水素電池などのアルカリ蓄電池に好適に用いられるアルカリ二次電池用セパレータに関する。
 アルカリ二次電池の性能や生産効率を向上させるためには、セパレータの性能を向上させることが重要な要素となっている。セパレータとして重要なことは、電極間を絶縁し、充分な保液をすることによって電池性能を維持することであり、従来より種々のセパレータが提案されている。
 例えば、特許文献1には、熱溶着性繊維を含むカードウェブからなる水流交絡不織布を複数枚、熱圧着により積層一体化してなる電池用セパレータが記載されている。
 また、特許文献2には、ポリアクリロニトリル系繊維と多芯型複合繊維を主構成成分とする不織布からなるアルカリ電池用セパレータが記載されている。
特開2005-116514号公報 特開2002-25533号公報
 アルカリ二次電池用セパレータには、上述した要求に加えて、アルカリ二次電池を高容量化させることが求められる。
 しかし、特許文献1及び特許文献2のセパレータは、アルカリ二次電池の高容量化を意図したものではない。
 なお、特許文献1のセパレータは、鞘成分がエチレン-ビニルアルコール共重合体であり且つ芯成分がポリオレフィンである芯鞘型複合繊維等を用いてカードウェブからなる水流交絡不織布を複数枚、熱圧着により積層一体化し、親水化を得るため、コロナ放電やスルホン化処理などを行っているが、親水化箇所のバラツキの発生や化学処理工程の追加によるコストの増大などが懸念される。
 そこで、本発明は、アルカリ二次電池の高容量化が可能な、バラツキのない親水性と、均一な孔径とを有するセパレータの提供を目的とする。
 本発明者らは、上記課題を解決するために、セパレータに形成する連続気孔の孔径に着目し、親水性を有する材料の孔径を均一化することによってイオン移動もしくは電子移動が均一化することで低抵抗化し、アルカリ二次電池の高容量化が可能となることを知見した。
 本発明のアルカリ二次電池用セパレータは、上記知見に基づくものであり、多数の連続気孔を有する多孔質体によって形成され、水銀ポロシメーターで測定した気孔径分布曲線において、大気孔径側から積算した水銀容積の累積度数が10%に達する最大気孔径と90%に達する最小気孔径との差が30μm以下である。
 上記セパレータによる電解液の保液率(重量%)は、250%~950%が好適であり、300%~500%がさらに好適である。
 上記多孔質体は、親水性を有する様々な樹脂によって形成可能であるが、特にポリビニルアセタール系樹脂やポリオレフィン系樹脂によって形成することが好適である。
 上記ポリオレフィン系樹脂によって多孔質体を形成する場合、その多孔質素材には、ポリオレフィン系樹脂にポリエーテル変成樹脂やアイオノマー樹脂等の界面活性能を有する材料(樹脂)を親水化材として混ぜ合わせることによって電解液保液性を付与してもよい。
 上記多孔質体の気孔率(体積%)は、40%~95%が好適であり、60%~90%がさらに好適である。
 本発明によれば、イオン移動もしくは電子移動が均一化することで低抵抗化し、アルカリ二次電池の高容量化が可能となる。
実施例1~実施例4の各セパレータの気孔径分布測定の結果を示すグラフである。 実施例1~実施例4の各セパレータの各種物性測定結果を示す表である。
 本発明のアルカリ二次電池用セパレータ(以下、単にセパレータと称する)は、多数の連続気孔を有する多孔質体によって形成される。
 多孔質体は、親水性を有する様々な樹脂によって形成可能であるが、特にポリビニルアセタール系樹脂(PVAt系樹脂)やポリオレフィン系樹脂によって形成することが好適である。
 多孔質体の形成には、気孔生成剤抽出法を用いる。気孔生成剤の種類を変更したり、気孔生成剤の状態を変えることによって、気孔径の大きさや分布幅を調整することができる。また、多孔質体をプレスすることによって、気孔径を小径化することができる。すなわち、圧力を適宜設定したプレス加工による気孔径の大きさや分布幅のさらなる調整も可能である。また、ブロック状の多孔質体を切断(スライス)してシート形状のセパレータを形成してもよい。ブロック状の多孔質体をスライスすることにより、所望の厚さのセパレータを形成することができる。
 本発明では、セパレータ(多孔質体)の気孔径の均一性(バラツキ)を、気孔径の分布幅によって評価する。また、気孔率の分布幅を、4.3μmで100%となる条件下で水銀ポロシメーターによって測定した気孔径分布曲線において、大気孔径側から積算した水銀容積の累積度数が10%に達する最大気孔径と90%に達する最小気孔径との差によって規定する。本発明のセパレータ(多孔質体)は、気孔径の分布幅(最大気孔径と最小気孔径との差)が30μm以下となる特性を有する。
 最大気孔径と最小気孔径との差が30μm以下であり、気孔径の分布幅が小さい(気孔径が均一である)ため、イオン移動もしくは電子移動が均一化することで低抵抗化し、アルカリ二次電池の高容量化が可能となるとともに、耐デンドライト性を向上させることができる。
 セパレータ(多孔質体)の気孔率(体積%)は、40%~95%が好適であり、60%~90%がさらに好適である。セパレータ(多孔質体)による電解液の保液率(重量%)は、250%~950%が好適であり、300%~500%がさらに好適である。
 気孔率が高いセパレータを用いることにより、電解液の保液率が高くなる。電解液の保液率が高いほど極間抵抗が低減する。また、充放電を繰り返すと電極が膨張し、セパレータ中の電解液が減少し、電池抵抗が増大することで電池寿命に至ることが多いが、保液率が高いと、所望の電池性能を維持することができる。
 電解液保液性は、多孔質素材の形成に親水性の原料を用いることによって得ることができる。親水性の原料を用いることにより、後処理によって親水性を付与する必要がないため、親水工程(後工程)を省略することができる。例えば、ポリビニルアルコール(PVA)水溶液に気孔生成剤を混ぜてアセタール化を行うことや、ポリオレフィン系樹脂にポリエーテル変性樹脂やアイオノマー樹脂等の界面活性能を有する材料を親水化材として混ぜ合わせることによって、多孔質全体が均一に電解液保液性を有する多孔質素材を得ることができる。
 セパレータ(多孔質体)の耐アルカリ性を、重量保持率(重量%)によって評価する。PVAt系多孔質素材やポリオレフィン系多孔質素材によってセパレータを形成することにより、高い重量保持率が得られ、耐アルカリ性が強く、電解液によって分解され難いセパレータを得ることができる。
 (気孔径の分布幅の測定方法)
 水銀ポロシメーター(ユアサ・アイオニクス(株)社製、オートスキャン-33)を使用し、4.3μmで100%に達する条件下で測定した気孔径分布曲線(図1参照)において、大気孔径側から水銀容積を積算し、累積度数が10%に達した時の気孔径(最大気孔径)D10、50%に達した時の気孔径(平均気孔径)D50、及び90%に達した時の気孔径(最小気孔径)D90を測定し、最大気孔径D10と最小気孔径D90との差(D10-D90)を気孔径の分布幅として算出した。
 (気孔率の測定方法)
 乾燥機で充分に乾燥した乾燥状態の直方体の多孔質素材(例えばPVAt系樹脂多孔質素材)の真体積を乾式自動密度計によって測定し、直方体の見掛け体積と真体積とから、次式(1)に従って気孔率を算出した。
 気孔率(%)=(見掛け体積-真体積)/見掛け体積×100・・・(1)
 (電解液保液率の測定方法)
 多孔質素材を1辺が10cmの正方形(厚み0.2mm~1mm)のサンプルに加工して浸漬前重量を測定し、サンプルを電解液に浸漬し、気温24℃で湿度65%の空気中に2分間吊り干した後に浸漬後重量を測定し、浸漬前後の重量変化率を電解液保液率として次式(2)に従って算出した。
 電解液保液率(%)=(浸漬後重量-浸漬前重量)/浸漬前重量×100・・・(2)
 (重量保持率の測定方法)
 多孔質素材を1辺が10cmの正方形(厚み0.2mm~1mm)のサンプルに加工して使用前重量を測定し、液温100℃の30%KOH水溶液にサンプルを1時間浸漬し、流水にて中和を行い、乾燥後の使用後重量を測定し、使用前重量に対する使用後重量の割合を重量保持率として次式(3)に従って算出した。
 重量保持率(%)=使用後重量/使用前重量×100・・・(3)
 (実施例1)
 重合度1700の完全ケン化PVAを温水に溶解し、濃度11%の水溶液を調整した。この加温されたPVA水溶液850mLに馬鈴薯澱粉44gを水に分散した分散液を加えて、全量を1000mLに定量して撹拌混合し、澱粉を糊化せしめて、均一で粘稠な混合水溶液を得た。得られた混合水溶液を冷却した後、50%硫酸100mLと37%ホルムアルデヒド水溶液120mLとを加え均一に混合した後、所定の型枠(500mm×300mm×100mm(深さ))に注型し、温度60℃で16時間加熱しアセタール化反応させた。
 反応終了後、得られた反応生成物を型枠から取り出し、水洗して澱粉及び未反応物を除去し、連続気孔構造PVA系スポンジ(PVAt系多孔質素材)を得た。このスポンジを1mmの厚さにスライスし、60℃の熱盤プレス機を用いて、0.2mmまでプレスを行ってセパレータを作製した。
 (実施例2)
 実施例1で得た連続気孔構造PVA系スポンジを1mmの厚さにスライスした後、60℃の熱盤プレス機を用いて、0.4mmまでプレスを行ってセパレータを作製した。
 (実施例3)
 重合度1700の完全ケン化PVAを温水に溶解し、濃度19%の水溶液を調整した。この加温されたPVA水溶液900mLに馬鈴薯澱粉240gを水300mL及び37%ホルムアルデヒド水溶液200mLに分散した分散液を加えて、全量を1700mLに定量して撹拌混合し、均一で粘稠な混合水溶液を得た。得られた混合水溶液を30℃まで冷却した後、50%硫酸200mLを加え均一に混合した後、第1実施例と同様の所定の型枠に注型し、温度60℃で40時間加熱しアセタール化反応させた。
 反応終了後、得られた反応生成物を型枠から取り出し、水洗して澱粉及び未反応物を除去し、連続気孔構造PVA系スポンジ(PVAt系多孔質素材)を得た。このスポンジを1.35mmの厚さにスライスし、25℃の熱盤プレス機を用いて、0.65mmまでプレスを行ってセパレータを作製した。
 (実施例4)
 ポリエチレン樹脂、ポリエーテル/ポリオレフィン共重合樹脂、無水硫酸ナトリウム、ポリエチレングリコール(重合度6000)を5:3:45:7の比率で、タンブラーにて混合したのち、ベント式二軸混練押出機を用いた加熱押出し成形によって約φ3mmのストランドとし、空冷を行いながら連続的に切断することによってペレットとした。さらに、これらペレットを再混合したのちに、300mm×10mmの口金を有する成形ダイスを接続したベント式二軸混練押出し機によって150℃の加熱押出しを行い、シャワー水によって冷却し硬化させた。
 次いで65℃の温水中に浸漬することにより、気孔生成剤を抽出除去し、水洗リンス処理に続き50℃の乾燥処理をもって板状の連続気孔構造の多孔質素材(ポリオレフィン系樹脂多孔質素材)を得た。得られた多孔質素材を厚さ1mmにスライスしてセパレータを作製した。なお、第1~第3実施例のようなプレス処理は施していない。
 (各実施例のセパレータの特性)
 実施例1~実施例4の各セパレータの特性を図1及び図2を参照して説明する。図1は、実施例1~実施例4の各セパレータの気孔径分布測定の結果(気孔径分布曲線)を示すグラフである。図2は、実施例1~実施例4の各セパレータの各種物性測定結果を示す表である。
 図2に示すように、気孔径の分布幅(D10-D90)の最小値は3.3μm(実施例3)、最大値は28.2μm(実施例1)であり、全てのセパレータの気孔径の分布幅が30μm以下であることが判る。従って、イオン移動もしくは電子移動が均一化することで低抵抗化し、アルカリ二次電池の高容量化が可能となるとともに、耐デンドライト性を向上させることができる。
 気孔率の最小値は43%(実施例1)、最大値は77.5%(実施例4)であり、全てのセパレータの気孔率が40%~95%の範囲内であることが判る。また、電解液保液率(KOH保液率)の最小値は292.2%(実施例1)、最大値は427.9%(実施例4)であり、全てのセパレータの電解液保液率が高いことが判る。従って、極間抵抗が低減し、電極が膨張し電解液が減少しても所望の電池性能を維持することができる。なお、実施例2、実施例3及び実施例4では、気孔率が60%~95%の範囲内であり、電解液保液率も実施例1に比べて高い値であることから、所望の電池性能維持においてさらに好適であることがわかる。
 重量保持率の最小値は94.3%、最大値は98.5%であり、全てのセパレータの重量保持率が高く、耐アルカリ性に強いことが判る。
 平均気孔径(D50)の最小値は5.5μm(実施例3)、最大値は23.7μm(実施例2)であり、全てのセパレータの平均気孔径が小さいことが判る。従って、耐デンドライト性に優れたセパレータを得ることができる。なお、耐デンドライト性は、気孔径が小さいほど向上する。

Claims (5)

  1.  多数の連続気孔を有する多孔質体によって形成され、水銀ポロシメーターによって測定した気孔径分布曲線において大気孔径側から積算した水銀容積の累積度数が10%に達する最大気孔径と90%に達する最小気孔径との差が30μm以下である
     ことを特徴とするアルカリ二次電池用セパレータ。
  2.  請求項1に記載のアルカリ二次電池用セパレータであって、
     電解液の保液率が250%~950%である
     ことを特徴とするアルカリ二次電池用セパレータ。
  3.  請求項1又は請求項2に記載のアルカリ二次電池用セパレータであって、
     前記多孔質体は、ポリビニルアセタール系樹脂によって形成される
     ことを特徴とするアルカリ二次電池用セパレータ。
  4.  請求項1又は請求項2に記載のアルカリ二次電池用セパレータであって、
     前記多孔質体は、ポリオレフィン系樹脂によって形成される
     ことを特徴とするアルカリ二次電池用セパレータ。
  5.  請求項4に記載のアルカリ二次電池用セパレータであって、
     前記多孔質素材には、ポリオレフィン系樹脂に界面活性能を有する樹脂を親水化材として混ぜ合わせることによって電解液保液性が付与される
     ことを特徴とするアルカリ二次電池用セパレータ。
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Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2014021291A1 (ja) * 2012-07-30 2014-02-06 帝人株式会社 非水電解質電池用セパレータおよび非水電解質電池
JP6714973B2 (ja) * 2015-03-17 2020-07-01 旭化成株式会社 水系電解液蓄電池用セパレータ、及びこれを用いた水系電解液蓄電池
JP6014743B1 (ja) 2015-11-30 2016-10-25 住友化学株式会社 非水電解液二次電池用セパレータおよびその利用

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06196144A (ja) * 1992-12-22 1994-07-15 Japan Vilene Co Ltd アルカリ電池用セパレータ
JP2000195490A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Nitto Denko Corp 電池用セパレ―タおよびその製造方法
JP2000260413A (ja) * 1999-03-10 2000-09-22 Nitto Denko Corp 電池用セパレータおよびこのセパレータを用いた電池
JP2005276842A (ja) * 1998-11-16 2005-10-06 Daiwabo Co Ltd 電池用セパレータおよびこれを用いた電池
JP2005327671A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電池用セパレータ

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07105927A (ja) * 1993-09-30 1995-04-21 Nippon Muki Co Ltd 電池用セパレータ

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH06196144A (ja) * 1992-12-22 1994-07-15 Japan Vilene Co Ltd アルカリ電池用セパレータ
JP2005276842A (ja) * 1998-11-16 2005-10-06 Daiwabo Co Ltd 電池用セパレータおよびこれを用いた電池
JP2000195490A (ja) * 1998-12-25 2000-07-14 Nitto Denko Corp 電池用セパレ―タおよびその製造方法
JP2000260413A (ja) * 1999-03-10 2000-09-22 Nitto Denko Corp 電池用セパレータおよびこのセパレータを用いた電池
JP2005327671A (ja) * 2004-05-17 2005-11-24 Mitsubishi Paper Mills Ltd 電池用セパレータ

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