JP2001126698A - アルカリ蓄電池用セパレータおよびその製造方法、並びにアルカリ蓄電池 - Google Patents
アルカリ蓄電池用セパレータおよびその製造方法、並びにアルカリ蓄電池Info
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- Nonwoven Fabrics (AREA)
- Cell Separators (AREA)
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 電解液の保持性と通気性とを両立させたアル
カリ蓄電池用セパレータを実現する。 【解決手段】 セパレータ５は、平均繊維径が０．５〜
９μｍのポリオレフィン系極細繊維を用いて形成された
通気性を有する不織布からなる第１層５ａと、平均繊維
径が少なくとも１０μｍのポリオレフィン系繊維を用い
て形成された通気性を有する布帛からなる第２層５ｂと
を備えている。このセパレータ５は、第１層５ａ側に正
極６が配置されかつ第２層５ｂ側に負極７が配置される
よう、アルカリ蓄電池において用いられる。
カリ蓄電池用セパレータを実現する。 【解決手段】 セパレータ５は、平均繊維径が０．５〜
９μｍのポリオレフィン系極細繊維を用いて形成された
通気性を有する不織布からなる第１層５ａと、平均繊維
径が少なくとも１０μｍのポリオレフィン系繊維を用い
て形成された通気性を有する布帛からなる第２層５ｂと
を備えている。このセパレータ５は、第１層５ａ側に正
極６が配置されかつ第２層５ｂ側に負極７が配置される
よう、アルカリ蓄電池において用いられる。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、電池用セパレータ、特
に、アルカリ蓄電池用セパレータに関する。
に、アルカリ蓄電池用セパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術とその課題】携帯電話をはじめとするエレ
クトロニクス機器類の小型軽量化に伴い、その携帯電源
であるアルカリ蓄電池に対し、小型化、軽量化を図りつ
つエネルギー密度を高めることが要求されている。この
ような要求に応えるため、正極および負極の活物質の高
容量化や電槽材の薄肉化など、電池構成部材の改良、改
質が種々検討されている。ここで、電池構成部材の一要
素であるセパレータは、活物質等とは異なり電池容量に
直接関与しない電池構成部材であるが、電池内における
体積占有率によって電池の小型化に影響を与える部材で
あるため、その薄型化が懸案になっている。
クトロニクス機器類の小型軽量化に伴い、その携帯電源
であるアルカリ蓄電池に対し、小型化、軽量化を図りつ
つエネルギー密度を高めることが要求されている。この
ような要求に応えるため、正極および負極の活物質の高
容量化や電槽材の薄肉化など、電池構成部材の改良、改
質が種々検討されている。ここで、電池構成部材の一要
素であるセパレータは、活物質等とは異なり電池容量に
直接関与しない電池構成部材であるが、電池内における
体積占有率によって電池の小型化に影響を与える部材で
あるため、その薄型化が懸案になっている。
【０００３】ところで、アルカリ蓄電池用に用いられる
セパレータは、通常、耐熱性および耐酸化性に優れたポ
リオレフィン系の繊維を用いて形成された布帛であり、
乾式法または湿式法により製造されたものである。ここ
で、乾式法は、ニードルパンチ法などの手法でポリオレ
フィン系繊維から不織布を製造する方法であるが、それ
により得られる不織布は、疎密の多い不均質な場合が多
く、所要の強度と耐短絡性を達成するためには少なくと
も厚さを１２０μｍ程度に設定する必要があり、セパレ
ータの薄膜化を図るのが困難である。また、ここで用い
るポリオレフィン系繊維の平均繊維径は１０数μｍであ
って太いため、薄膜化に伴って電解液の保持性が低下
し、電池に必要な量の電解液を保持するのが困難にな
る。
セパレータは、通常、耐熱性および耐酸化性に優れたポ
リオレフィン系の繊維を用いて形成された布帛であり、
乾式法または湿式法により製造されたものである。ここ
で、乾式法は、ニードルパンチ法などの手法でポリオレ
フィン系繊維から不織布を製造する方法であるが、それ
により得られる不織布は、疎密の多い不均質な場合が多
く、所要の強度と耐短絡性を達成するためには少なくと
も厚さを１２０μｍ程度に設定する必要があり、セパレ
ータの薄膜化を図るのが困難である。また、ここで用い
るポリオレフィン系繊維の平均繊維径は１０数μｍであ
って太いため、薄膜化に伴って電解液の保持性が低下
し、電池に必要な量の電解液を保持するのが困難にな
る。
【０００４】一方、湿式法は、ポリオレフィン系繊維を
抄かして不織布を製造する方法であり、乾式法の場合に
比べて繊維径が小さなポリオレフィン系繊維を用いるこ
とができるため、耐短絡性および電解液の保持性に優れ
た緻密で均質な薄膜状の不織布を得ることができる。し
かし、この方法により得られる不織布は、電解液を保持
させた場合、それを全体に均一に保持することになるた
め、通気性が低下する。このため、このような不織布を
アルカリ蓄電池用、特に密閉式高エネルギー密度型アル
カリ蓄電池用のセパレータとして用いた場合は、過充電
時に正極に発生する酸素ガスを負極側へ円滑に透過させ
るのが困難になり、負極側における酸素ガスの吸収反応
を妨げることになるので、電池の内圧上昇を招いて電池
寿命を短縮してしまう可能性がある。特に、充放電サイ
クルの繰返しにより電解液が正極に取り込まれてセパレ
ータ中の電解液が過少状態になり、電池の内部抵抗が増
大して期待寿命よりも早期に寿命に至る現象（セパレー
タドライアウト現象）を防止するために、過剰の電解液
を用いて正極側の電解液不足が生じ難くするような場合
は、負極側の通気性がより一層低下することになるの
で、電池の内圧上昇を招き易い。
抄かして不織布を製造する方法であり、乾式法の場合に
比べて繊維径が小さなポリオレフィン系繊維を用いるこ
とができるため、耐短絡性および電解液の保持性に優れ
た緻密で均質な薄膜状の不織布を得ることができる。し
かし、この方法により得られる不織布は、電解液を保持
させた場合、それを全体に均一に保持することになるた
め、通気性が低下する。このため、このような不織布を
アルカリ蓄電池用、特に密閉式高エネルギー密度型アル
カリ蓄電池用のセパレータとして用いた場合は、過充電
時に正極に発生する酸素ガスを負極側へ円滑に透過させ
るのが困難になり、負極側における酸素ガスの吸収反応
を妨げることになるので、電池の内圧上昇を招いて電池
寿命を短縮してしまう可能性がある。特に、充放電サイ
クルの繰返しにより電解液が正極に取り込まれてセパレ
ータ中の電解液が過少状態になり、電池の内部抵抗が増
大して期待寿命よりも早期に寿命に至る現象（セパレー
タドライアウト現象）を防止するために、過剰の電解液
を用いて正極側の電解液不足が生じ難くするような場合
は、負極側の通気性がより一層低下することになるの
で、電池の内圧上昇を招き易い。
【０００５】また、湿式法により製造された不織布は、
強度が不十分であり、特に、自己放電を抑制して容量保
持性を高めるためのスルホン化処理を施すとさらに強度
が低下する傾向にあるため、アルカリ蓄電池の製造工程
で破損する可能性が高く、また、劣化が早期に進行して
電池内での短絡を招く可能性もある。
強度が不十分であり、特に、自己放電を抑制して容量保
持性を高めるためのスルホン化処理を施すとさらに強度
が低下する傾向にあるため、アルカリ蓄電池の製造工程
で破損する可能性が高く、また、劣化が早期に進行して
電池内での短絡を招く可能性もある。
【０００６】本発明の目的は、電解液の保持性と通気性
とを両立させたアルカリ蓄電池用セパレータを実現する
ことにある。本発明の他の目的は、セパレータドライア
ウト現象を起こしにくく、しかも過充電時でも内圧の上
昇を起こしにくいアルカリ蓄電池を実現することにあ
る。
とを両立させたアルカリ蓄電池用セパレータを実現する
ことにある。本発明の他の目的は、セパレータドライア
ウト現象を起こしにくく、しかも過充電時でも内圧の上
昇を起こしにくいアルカリ蓄電池を実現することにあ
る。
【０００７】
【課題を解決するための手段】本発明に係るアルカリ蓄
電池用セパレータは、平均繊維径が０．５〜９μｍのポ
リオレフィン系極細繊維を用いて形成された通気性を有
する不織布からなる第１層と、当該第１層に積層され
た、平均繊維径が少なくとも１０μｍのポリオレフィン
系繊維を用いて形成された通気性を有する布帛からなる
第２層とを備えている。
電池用セパレータは、平均繊維径が０．５〜９μｍのポ
リオレフィン系極細繊維を用いて形成された通気性を有
する不織布からなる第１層と、当該第１層に積層され
た、平均繊維径が少なくとも１０μｍのポリオレフィン
系繊維を用いて形成された通気性を有する布帛からなる
第２層とを備えている。
【０００８】ここで、第１層の通気度は、例えば、少な
くとも４ｃｃ／ｃｍ2／秒であり、かつ第２層の通気度
は、例えば、前記第１層の通気度よりも大きく設定され
ている。また、このセパレータは、例えば、カリウムイ
オンの交換量として０．０３〜０．５ミリ当量／ｇのイ
オン交換能を示すものである。この場合、本発明のセパ
レータは、例えば、スルホン酸基を有し、当該スルホン
酸基により上述のイオン交換能を示す。
くとも４ｃｃ／ｃｍ2／秒であり、かつ第２層の通気度
は、例えば、前記第１層の通気度よりも大きく設定され
ている。また、このセパレータは、例えば、カリウムイ
オンの交換量として０．０３〜０．５ミリ当量／ｇのイ
オン交換能を示すものである。この場合、本発明のセパ
レータは、例えば、スルホン酸基を有し、当該スルホン
酸基により上述のイオン交換能を示す。
【０００９】このような本発明のセパレータは、通常、
厚さが９０〜１９０μｍに設定されており、第１層と第
２層との厚さの比率（第１層／第２層）が０．１〜０．
６に設定されている。
厚さが９０〜１９０μｍに設定されており、第１層と第
２層との厚さの比率（第１層／第２層）が０．１〜０．
６に設定されている。
【００１０】本発明に係るアルカリ蓄電池用セパレータ
の製造方法は、平均繊維径が少なくとも１０μｍのポリ
オレフィン系繊維を用いて形成された通気性を有する布
帛上に、平均繊維径が０．５〜９μｍのポリオレフィン
系極細繊維を直接に配置する工程と、ポリオレフィン系
極細繊維が配置された布帛をスルホン化処理する工程
と、ポリオレフィン系極細繊維を布帛上に熱接着する工
程とを含んでいる。
の製造方法は、平均繊維径が少なくとも１０μｍのポリ
オレフィン系繊維を用いて形成された通気性を有する布
帛上に、平均繊維径が０．５〜９μｍのポリオレフィン
系極細繊維を直接に配置する工程と、ポリオレフィン系
極細繊維が配置された布帛をスルホン化処理する工程
と、ポリオレフィン系極細繊維を布帛上に熱接着する工
程とを含んでいる。
【００１１】本発明のアルカリ蓄電池は、平均繊維径が
０．５〜９μｍのポリオレフィン系極細繊維を用いて形
成された通気性を有する不織布からなる第１層および平
均繊維径が少なくとも１０μｍのポリオレフィン系繊維
を用いて形成された通気性を有する布帛からなりかつ第
１層に積層された第２層を備えたセパレータと、セパレ
ータの第１層側に配置された正極と、セパレータの第２
層側に配置された負極とを備えている。
０．５〜９μｍのポリオレフィン系極細繊維を用いて形
成された通気性を有する不織布からなる第１層および平
均繊維径が少なくとも１０μｍのポリオレフィン系繊維
を用いて形成された通気性を有する布帛からなりかつ第
１層に積層された第２層を備えたセパレータと、セパレ
ータの第１層側に配置された正極と、セパレータの第２
層側に配置された負極とを備えている。
【００１２】
【発明の実施の形態】本発明に係るアルカリ蓄電池用セ
パレータは、第１層と第２層とを備えた２層構造に構成
されている。第１層は、極細繊維を用いて形成された通
気性を有する不織布からなる。ここで用いられる極細繊
維は、ポリオレフィン系樹脂を紡糸して得られたもの、
すなわちポリオレフィン系極細繊維であり、平均繊維径
が０．５〜９μｍのものであり、好ましくは２〜７μｍ
のものである。この平均繊維径が０．５μｍ未満の場合
は、第１層の通気性が低下し、アルカリ蓄電池の過充電
時に発生する酸素ガスを円滑に透過させるのが困難にな
る。逆に、９μｍを超える場合は、セパレータによる電
解液の保持性が低下する。
パレータは、第１層と第２層とを備えた２層構造に構成
されている。第１層は、極細繊維を用いて形成された通
気性を有する不織布からなる。ここで用いられる極細繊
維は、ポリオレフィン系樹脂を紡糸して得られたもの、
すなわちポリオレフィン系極細繊維であり、平均繊維径
が０．５〜９μｍのものであり、好ましくは２〜７μｍ
のものである。この平均繊維径が０．５μｍ未満の場合
は、第１層の通気性が低下し、アルカリ蓄電池の過充電
時に発生する酸素ガスを円滑に透過させるのが困難にな
る。逆に、９μｍを超える場合は、セパレータによる電
解液の保持性が低下する。
【００１３】このようなポリオレフィン系極細繊維を用
いた不織布からなる第１層は、通気度が少なくとも４ｃ
ｃ／ｃｍ2／秒に設定されているのが好ましい。通気度
が４ｃｃ／ｃｍ2／秒未満の場合は、アルカリ蓄電池の
過充電時に発生する酸素ガスを円滑に透過させるのが困
難になるおそれがあり、本発明のセパレータをアルカリ
蓄電池に用いた場合に電池の内圧上昇を招き易くなる可
能性がある。なお、第１層の通気度の上限値は、特に限
定されるものではないが、電解液の保持性を良好に維持
する観点から、通常は３０ｃｃ／ｃｍ2／秒以下に設定
するのが好ましく、２５ｃｃ／ｃｍ2／秒以下に設定す
るのがより好ましい。
いた不織布からなる第１層は、通気度が少なくとも４ｃ
ｃ／ｃｍ2／秒に設定されているのが好ましい。通気度
が４ｃｃ／ｃｍ2／秒未満の場合は、アルカリ蓄電池の
過充電時に発生する酸素ガスを円滑に透過させるのが困
難になるおそれがあり、本発明のセパレータをアルカリ
蓄電池に用いた場合に電池の内圧上昇を招き易くなる可
能性がある。なお、第１層の通気度の上限値は、特に限
定されるものではないが、電解液の保持性を良好に維持
する観点から、通常は３０ｃｃ／ｃｍ2／秒以下に設定
するのが好ましく、２５ｃｃ／ｃｍ2／秒以下に設定す
るのがより好ましい。
【００１４】また、第１層の厚さは、通常、２０〜６０
μｍに設定されているのが好ましく、２５〜５０μｍに
設定されているのがより好ましい。この厚さが２０μｍ
未満の場合は、本発明のセパレータの電解液保持性が低
下するおそれがある。逆に、６０μｍを超える場合は、
本発明のセパレータの電解液保持性はより高まることに
なるが、セパレータ全体の厚さが大きくなるので、アル
カリ蓄電池の小型化を図る上で障害となる場合がある。
μｍに設定されているのが好ましく、２５〜５０μｍに
設定されているのがより好ましい。この厚さが２０μｍ
未満の場合は、本発明のセパレータの電解液保持性が低
下するおそれがある。逆に、６０μｍを超える場合は、
本発明のセパレータの電解液保持性はより高まることに
なるが、セパレータ全体の厚さが大きくなるので、アル
カリ蓄電池の小型化を図る上で障害となる場合がある。
【００１５】上述の第１層を構成する不織布は、例え
ば、メルトブロー法により製造することができる。具体
的には、紡糸孔（ノズル）より押出された溶融ポリオレ
フィン系樹脂を、紡糸孔の周囲から吹き出された高温高
速の気流により極細繊維状に紡糸し、これを捕集コンベ
アネットや回転ドラム上に吹き付けて繊維ウエブを形成
すると製造することができる。
ば、メルトブロー法により製造することができる。具体
的には、紡糸孔（ノズル）より押出された溶融ポリオレ
フィン系樹脂を、紡糸孔の周囲から吹き出された高温高
速の気流により極細繊維状に紡糸し、これを捕集コンベ
アネットや回転ドラム上に吹き付けて繊維ウエブを形成
すると製造することができる。
【００１６】一方、第２層は、通気性を有する布帛から
なる。この布帛は、ポリオレフィン系樹脂を紡糸して得
られるポリオレフィン系繊維を用いて形成されたもので
あり、例えば不織布、織物または編物等の各種の形態の
ものである。ここで、用いられるポリオレフィン系繊維
は、平均繊維径が少なくとも１０μｍのものである。こ
の平均繊維径が１０μｍ未満の場合は、セパレータの機
械的強度が低下する。その結果、アルカリ蓄電池の組立
て時等におけるセパレータのハンドリング性が低下し、
また、充放電サイクルの繰り返し途中でセパレータが破
損して短絡を招き易くなり、アルカリ蓄電池の寿命を短
縮する可能性が高くなる。
なる。この布帛は、ポリオレフィン系樹脂を紡糸して得
られるポリオレフィン系繊維を用いて形成されたもので
あり、例えば不織布、織物または編物等の各種の形態の
ものである。ここで、用いられるポリオレフィン系繊維
は、平均繊維径が少なくとも１０μｍのものである。こ
の平均繊維径が１０μｍ未満の場合は、セパレータの機
械的強度が低下する。その結果、アルカリ蓄電池の組立
て時等におけるセパレータのハンドリング性が低下し、
また、充放電サイクルの繰り返し途中でセパレータが破
損して短絡を招き易くなり、アルカリ蓄電池の寿命を短
縮する可能性が高くなる。
【００１７】なお、上述の布帛を構成するポリオレフィ
ン系繊維の平均繊維径の上限は、特に限定されるもので
はないが、通常は、繊維の分散が良好な布帛を得る観点
から５０μｍ以下に設定するのが好ましく、４０μｍ以
下に設定するのがより好ましい。
ン系繊維の平均繊維径の上限は、特に限定されるもので
はないが、通常は、繊維の分散が良好な布帛を得る観点
から５０μｍ以下に設定するのが好ましく、４０μｍ以
下に設定するのがより好ましい。
【００１８】上述の布帛からなる第２層は、第１層より
も通気度が大きく設定されている。第２層の通気度が第
１層に比べて小さい場合は、アルカリ蓄電池の過充電時
に生じる酸素ガスの透過性が低下し、アルカリ蓄電池の
内圧の上昇を招き易くなるおそれがある。因みに、第２
層の通気度は、通常、３５〜１５０ｃｃ／ｃｍ2／秒に
設定されているのが好ましく、４０〜１００ｃｃ／ｃｍ
2／秒に設定されているのがより好ましい。通気度が１
５０ｃｃ／ｃｍ2／秒を超える場合は、セパレータに所
要の機械的強度を付与するのが困難になるおそれがあ
る。なお、本発明において、第１層および第２層の通気
度は、ＪＩＳ−１０９６に記載された、フラジール型試
験機による通気性試験により求めたものである。
も通気度が大きく設定されている。第２層の通気度が第
１層に比べて小さい場合は、アルカリ蓄電池の過充電時
に生じる酸素ガスの透過性が低下し、アルカリ蓄電池の
内圧の上昇を招き易くなるおそれがある。因みに、第２
層の通気度は、通常、３５〜１５０ｃｃ／ｃｍ2／秒に
設定されているのが好ましく、４０〜１００ｃｃ／ｃｍ
2／秒に設定されているのがより好ましい。通気度が１
５０ｃｃ／ｃｍ2／秒を超える場合は、セパレータに所
要の機械的強度を付与するのが困難になるおそれがあ
る。なお、本発明において、第１層および第２層の通気
度は、ＪＩＳ−１０９６に記載された、フラジール型試
験機による通気性試験により求めたものである。
【００１９】また、第２層の厚さは、通常、５０〜１５
０μｍに設定されているのが好ましく、６０〜１２０μ
ｍに設定されているのがより好ましい。この厚さが５０
μｍ未満の場合は、本発明のセパレータの機械的強度が
不足するおそれがある。逆に、１５０μｍを超えると、
本発明のセパレータの機械的強度は高まることになる
が、セパレータ全体の厚さが大きくなるので、アルカリ
蓄電池の小型化を図る上で障害となる場合がある。
０μｍに設定されているのが好ましく、６０〜１２０μ
ｍに設定されているのがより好ましい。この厚さが５０
μｍ未満の場合は、本発明のセパレータの機械的強度が
不足するおそれがある。逆に、１５０μｍを超えると、
本発明のセパレータの機械的強度は高まることになる
が、セパレータ全体の厚さが大きくなるので、アルカリ
蓄電池の小型化を図る上で障害となる場合がある。
【００２０】なお、上述の第１層および第２層にそれぞ
れ用いられるポリオレフィン系極細繊維およびポリオレ
フィン系繊維を構成するポリオレフィン系樹脂は、特に
限定されるものではなく、通常はポリエチレン樹脂やポ
リプロピレン樹脂などの公知の各種のもの、またはそれ
らの混合物である。因みに、このようなポリオレフィン
系樹脂からなるポリオレフィン系極細繊維およびポリオ
レフィン系繊維は、超高分子量ポリエチレン繊維が配合
されていると、強度および耐短絡性のより高いセパレー
タを実現することができる。
れ用いられるポリオレフィン系極細繊維およびポリオレ
フィン系繊維を構成するポリオレフィン系樹脂は、特に
限定されるものではなく、通常はポリエチレン樹脂やポ
リプロピレン樹脂などの公知の各種のもの、またはそれ
らの混合物である。因みに、このようなポリオレフィン
系樹脂からなるポリオレフィン系極細繊維およびポリオ
レフィン系繊維は、超高分子量ポリエチレン繊維が配合
されていると、強度および耐短絡性のより高いセパレー
タを実現することができる。
【００２１】本発明のセパレータは、上述のような第１
層と第２層とを積層した２層構造を有するものである
が、全体の厚さが通常９０〜１９０μｍに設定されてい
るのが好ましく、９５〜１８０μｍに設定されているの
がより好ましい。この厚さが９０μｍ未満の場合は、セ
パレータが強度不足になるおそれがある。逆に、１９０
μｍを超える場合は、アルカリ蓄電池中におけるセパレ
ータの体積占有率が高まることになるので、アルカリ蓄
電池の小型化が困難になるおそれがある。
層と第２層とを積層した２層構造を有するものである
が、全体の厚さが通常９０〜１９０μｍに設定されてい
るのが好ましく、９５〜１８０μｍに設定されているの
がより好ましい。この厚さが９０μｍ未満の場合は、セ
パレータが強度不足になるおそれがある。逆に、１９０
μｍを超える場合は、アルカリ蓄電池中におけるセパレ
ータの体積占有率が高まることになるので、アルカリ蓄
電池の小型化が困難になるおそれがある。
【００２２】また、本発明のセパレータは、上述の厚さ
に設定されかつ第１層と第２層との厚さの比率（第１層
／第２層）が０．１〜０．６に設定されているのが好ま
しく、０．２〜０．５に設定されているのがより好まし
い。この比率が０．６を超える場合は、セパレータの強
度が低下し、また、アルカリ蓄電池の過充電時に発生す
る酸素ガスの透過性が低下するおそれがある。逆に、
０．１未満の場合は、セパレータによる電解液の保持性
が低下するおそれがある。
に設定されかつ第１層と第２層との厚さの比率（第１層
／第２層）が０．１〜０．６に設定されているのが好ま
しく、０．２〜０．５に設定されているのがより好まし
い。この比率が０．６を超える場合は、セパレータの強
度が低下し、また、アルカリ蓄電池の過充電時に発生す
る酸素ガスの透過性が低下するおそれがある。逆に、
０．１未満の場合は、セパレータによる電解液の保持性
が低下するおそれがある。
【００２３】本発明のセパレータは、上述のように第１
層と第２層とが積層された２層構造を有するものである
が、さらに、イオン交換能を有しているのが好ましい。
ここでのイオン交換能は、陽イオン交換能であり、例え
ばスルホン酸基、カルボキシル基、酸性水酸基等の酸性
基によるものである。ここで、本発明のセパレータは、
スルホン酸基を有し、当該スルホン酸基によるイオン交
換能を示すものが特に好ましい。この場合、本発明のセ
パレータは、アルカリ蓄電池、特にニッケル水素電池の
自己放電を効果的に抑制することができ、当該電池の容
量保持性を高めることができる。
層と第２層とが積層された２層構造を有するものである
が、さらに、イオン交換能を有しているのが好ましい。
ここでのイオン交換能は、陽イオン交換能であり、例え
ばスルホン酸基、カルボキシル基、酸性水酸基等の酸性
基によるものである。ここで、本発明のセパレータは、
スルホン酸基を有し、当該スルホン酸基によるイオン交
換能を示すものが特に好ましい。この場合、本発明のセ
パレータは、アルカリ蓄電池、特にニッケル水素電池の
自己放電を効果的に抑制することができ、当該電池の容
量保持性を高めることができる。
【００２４】本発明のセパレータが示すイオン交換能
は、カリウムイオンの交換量として０．０３〜０．５ミ
リ当量／ｇが好ましい。この交換量が０．０３ミリ当量
／ｇ未満の場合は、セパレータの親水性および電解液保
持性が低下し、アルカリ蓄電池のエネルギー密度を高め
るのが困難になるおそれがある。また、アルカリ蓄電池
の自己放電を効果的に抑制しにくくなり、結果的にアル
カリ蓄電池の容量保持性を高めるのが困難になるおそれ
がある。逆に、０．５ミリ当量／ｇを超える場合は、そ
のようなイオン交換能を第１層および第２層を構成する
上述の繊維に付与する際にこれらの繊維の強度が低下し
てしまい、結果的にセパレータの機械的強度が低下する
ことになる。
は、カリウムイオンの交換量として０．０３〜０．５ミ
リ当量／ｇが好ましい。この交換量が０．０３ミリ当量
／ｇ未満の場合は、セパレータの親水性および電解液保
持性が低下し、アルカリ蓄電池のエネルギー密度を高め
るのが困難になるおそれがある。また、アルカリ蓄電池
の自己放電を効果的に抑制しにくくなり、結果的にアル
カリ蓄電池の容量保持性を高めるのが困難になるおそれ
がある。逆に、０．５ミリ当量／ｇを超える場合は、そ
のようなイオン交換能を第１層および第２層を構成する
上述の繊維に付与する際にこれらの繊維の強度が低下し
てしまい、結果的にセパレータの機械的強度が低下する
ことになる。
【００２５】なお、本発明におけるイオン交換能は、以
下の方法により測定したものである。イオン交換基の末
端がプロトンである場合は、１／１０ｍｏｌ／ｄｍ3の
ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液にセパレータを浸漬
し、その際の中和反応により消費されたＫＯＨ量を塩酸
規定液で滴定して求め、その結果に基づいて算出する。
一方、イオン交換基の末端に塩が結合している場合は、
１ｍｏｌ／ｄｍ3の塩化水素水溶液に予めセパレータを
浸漬してイオン交換基の末端をプロトンで置換した後、
イオン交換基の末端がプロトンの場合と同一の測定方法
に従う。
下の方法により測定したものである。イオン交換基の末
端がプロトンである場合は、１／１０ｍｏｌ／ｄｍ3の
ＫＯＨ（水酸化カリウム）水溶液にセパレータを浸漬
し、その際の中和反応により消費されたＫＯＨ量を塩酸
規定液で滴定して求め、その結果に基づいて算出する。
一方、イオン交換基の末端に塩が結合している場合は、
１ｍｏｌ／ｄｍ3の塩化水素水溶液に予めセパレータを
浸漬してイオン交換基の末端をプロトンで置換した後、
イオン交換基の末端がプロトンの場合と同一の測定方法
に従う。
【００２６】本発明のセパレータは、主として上述の第
１層により電解液が保持され、また、主として第２層に
より所要の機械的強度が付与されると共に所要の通気性
が確保される。その結果、このセパレータを用いたアル
カリ蓄電池では、主に第１層側に電解液が保持されるこ
とになり、電解液の分布が第１層側において密に、ま
た、第２層側において疎になる。このため、第２層は、
その通気性が電解液により妨げられにくく確保され得る
ので、アルカリ蓄電池の過充電時に発生する酸素ガスを
円滑に透過させることができる。また、このセパレータ
は、第２層により所要の機械的強度が付与されるため、
湿式法により製造される従来の薄型のものと同様の薄膜
状に設定されている場合でも、アルカリ蓄電池の組立て
時におけるハンドリング性が良好であり、また、充放電
サイクルの繰返し中でも破損しにくく短絡を招きにく
い。
１層により電解液が保持され、また、主として第２層に
より所要の機械的強度が付与されると共に所要の通気性
が確保される。その結果、このセパレータを用いたアル
カリ蓄電池では、主に第１層側に電解液が保持されるこ
とになり、電解液の分布が第１層側において密に、ま
た、第２層側において疎になる。このため、第２層は、
その通気性が電解液により妨げられにくく確保され得る
ので、アルカリ蓄電池の過充電時に発生する酸素ガスを
円滑に透過させることができる。また、このセパレータ
は、第２層により所要の機械的強度が付与されるため、
湿式法により製造される従来の薄型のものと同様の薄膜
状に設定されている場合でも、アルカリ蓄電池の組立て
時におけるハンドリング性が良好であり、また、充放電
サイクルの繰返し中でも破損しにくく短絡を招きにく
い。
【００２７】次に、本発明のアルカリ蓄電池用セパレー
タの製造方法を説明する。ここでは、スルホン酸基によ
るイオン交換能を有するセパレータを製造する場合を例
に挙げて、２通りの方法を説明する。
タの製造方法を説明する。ここでは、スルホン酸基によ
るイオン交換能を有するセパレータを製造する場合を例
に挙げて、２通りの方法を説明する。
【００２８】方法１ この方法では、第１層を構成する上述のポリオレフィン
系極細繊維からなる不織布と、第２層を構成する上述の
ポリオレィン系繊維からなる布帛とを別個に用意する。
そして、第１層用の不織布と第２層用の布帛とを積層
し、両者を一体化する。両者を一体化するための方法と
しては、両者を接着剤を用いて接着する方法、両者を熱
融着させる方法、および積層された不織布と布帛とに対
してエンボス加工やピンソニック加工を施す方法などを
採用することができる。
系極細繊維からなる不織布と、第２層を構成する上述の
ポリオレィン系繊維からなる布帛とを別個に用意する。
そして、第１層用の不織布と第２層用の布帛とを積層
し、両者を一体化する。両者を一体化するための方法と
しては、両者を接着剤を用いて接着する方法、両者を熱
融着させる方法、および積層された不織布と布帛とに対
してエンボス加工やピンソニック加工を施す方法などを
採用することができる。
【００２９】次に、上述のようにして形成された第１層
と第２層との積層体に対し、スルホン化処理を施してス
ルホン酸基を付与する。これにより、目的とするセパレ
ータが得られる。この工程では、積層体を発煙硫酸、亜
硫酸ガスおよび濃硫酸などのスルホン化剤を用いて処理
する。処理方法としては、積層体を発煙硫酸や濃硫酸中
に浸漬する方法や、積層体を亜硫酸ガス気流中に配置す
る方法等を採用することができる。なお、本発明では、
第１層と第２層との強度維持を図るために、１００℃以
下の温度に設定された濃硫酸中に積層体を浸漬してスル
ホン化処理するのが好ましい。
と第２層との積層体に対し、スルホン化処理を施してス
ルホン酸基を付与する。これにより、目的とするセパレ
ータが得られる。この工程では、積層体を発煙硫酸、亜
硫酸ガスおよび濃硫酸などのスルホン化剤を用いて処理
する。処理方法としては、積層体を発煙硫酸や濃硫酸中
に浸漬する方法や、積層体を亜硫酸ガス気流中に配置す
る方法等を採用することができる。なお、本発明では、
第１層と第２層との強度維持を図るために、１００℃以
下の温度に設定された濃硫酸中に積層体を浸漬してスル
ホン化処理するのが好ましい。
【００３０】方法２ この方法では、先ず、第２層用の布帛を用意し、その上
で第１層を直接に形成する。ここでは、ポリオレフィン
系極細繊維をメルトブロー法により製造しながら第２層
用の布帛上に直接に吹き付け、当該極細繊維からなる繊
維ウエブを布帛上に直接に配置する。すなわち、第２層
用の布帛上に、ポリオレフィン系極細繊維を直接吹き付
けながら第１層用の不織布を形成する。
で第１層を直接に形成する。ここでは、ポリオレフィン
系極細繊維をメルトブロー法により製造しながら第２層
用の布帛上に直接に吹き付け、当該極細繊維からなる繊
維ウエブを布帛上に直接に配置する。すなわち、第２層
用の布帛上に、ポリオレフィン系極細繊維を直接吹き付
けながら第１層用の不織布を形成する。
【００３１】次に、上述のようにしてポリオレフィン系
極細繊維による不織布が直接に形成された布帛、すなわ
ち第１層と第２層との積層体に対し、スルホン化処理を
施す。これにより、目的とするセパレータが得られる。
ここでのスルホン化処理は、上述の方法１の場合と同様
に実施することができるが、第１層と第２層との強度維
持を図るために、１００℃以下の温度に設定された濃硫
酸中に積層体を浸漬する方法によるのが好ましい。
極細繊維による不織布が直接に形成された布帛、すなわ
ち第１層と第２層との積層体に対し、スルホン化処理を
施す。これにより、目的とするセパレータが得られる。
ここでのスルホン化処理は、上述の方法１の場合と同様
に実施することができるが、第１層と第２層との強度維
持を図るために、１００℃以下の温度に設定された濃硫
酸中に積層体を浸漬する方法によるのが好ましい。
【００３２】このような製造方法において、積層体は、
通常、第１層と第２層とを熱接着するために、熱プレス
処理される。熱プレス処理は、積層体に対するスルホン
化処理の前に実施されてもよいし、スルホン化処理の後
に実施されてもよい。但し、第１層および第２層を効率
的かつ均一にスルホン化し、セパレータ全体に均一にス
ルホン酸基を付与するためには、スルホン化処理の後に
熱プレス処理を施す方が好ましい。
通常、第１層と第２層とを熱接着するために、熱プレス
処理される。熱プレス処理は、積層体に対するスルホン
化処理の前に実施されてもよいし、スルホン化処理の後
に実施されてもよい。但し、第１層および第２層を効率
的かつ均一にスルホン化し、セパレータ全体に均一にス
ルホン酸基を付与するためには、スルホン化処理の後に
熱プレス処理を施す方が好ましい。
【００３３】上述の製造方法では、イオン交換基として
スルホン酸基を有するセパレータを製造する場合につい
て説明したが、イオン交換基としてカルボキシル基や酸
性水酸基を有するセパレータを製造する場合は、例えば
グラフト重合法などの手法により、第１層および第２層
用の繊維を形成するためのポリオレフィン系樹脂にこれ
らのイオン交換基を予め導入しておくのが好ましい。
スルホン酸基を有するセパレータを製造する場合につい
て説明したが、イオン交換基としてカルボキシル基や酸
性水酸基を有するセパレータを製造する場合は、例えば
グラフト重合法などの手法により、第１層および第２層
用の繊維を形成するためのポリオレフィン系樹脂にこれ
らのイオン交換基を予め導入しておくのが好ましい。
【００３４】本発明のセパレータは、ニッケルカドミウ
ム蓄電池やニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池用
のセパレータとして利用することができる。図１を参照
して、本発明のセパレータを利用したニッケル水素蓄電
池の一例を説明する。図において、ニッケル水素蓄電池
１は、図示しない安全弁を備えた円筒状の液密な電槽
２、電槽２内に配置された電極群３および電槽２内に注
入された電解液４を主に備えている。
ム蓄電池やニッケル水素蓄電池などのアルカリ蓄電池用
のセパレータとして利用することができる。図１を参照
して、本発明のセパレータを利用したニッケル水素蓄電
池の一例を説明する。図において、ニッケル水素蓄電池
１は、図示しない安全弁を備えた円筒状の液密な電槽
２、電槽２内に配置された電極群３および電槽２内に注
入された電解液４を主に備えている。
【００３５】電極群３は、図２に示すように、セパレー
タ５を挟んで正極６および負極７が配置されたシート状
の部材からなり、これをロール状に巻込んだ状態で電槽
２内に配置されている。ここで、セパレータ５は、上述
の第１層５ａと第２層５ｂとの積層体からなる本発明の
ものである。正極６は、ニッケル発泡基板に水酸化ニッ
ケルが主成分の活物質を充填したニッケル電極であり、
セパレータ５の第１層５ａ側に配置されている。一方、
負極７は、穿孔鋼板に水素吸蔵合金をバインダーと共に
塗布した水素電極であり、セパレータ５の第２層５ｂ側
に配置されている。
タ５を挟んで正極６および負極７が配置されたシート状
の部材からなり、これをロール状に巻込んだ状態で電槽
２内に配置されている。ここで、セパレータ５は、上述
の第１層５ａと第２層５ｂとの積層体からなる本発明の
ものである。正極６は、ニッケル発泡基板に水酸化ニッ
ケルが主成分の活物質を充填したニッケル電極であり、
セパレータ５の第１層５ａ側に配置されている。一方、
負極７は、穿孔鋼板に水素吸蔵合金をバインダーと共に
塗布した水素電極であり、セパレータ５の第２層５ｂ側
に配置されている。
【００３６】電解液４は、例えば水酸化カリウム水溶液
であって電極群３が電槽２内に配置された状態で電槽２
内に注入されており、セパレータ５に含浸されている。
このニッケル水素電池１は、セパレータ５として本発明
の薄膜状のものを用いているため、セパレータ５の電槽
２内における体積占有率を小さくすることができ、結果
的に携帯電話などに適した小型の携帯電源として有効に
利用することができる。
であって電極群３が電槽２内に配置された状態で電槽２
内に注入されており、セパレータ５に含浸されている。
このニッケル水素電池１は、セパレータ５として本発明
の薄膜状のものを用いているため、セパレータ５の電槽
２内における体積占有率を小さくすることができ、結果
的に携帯電話などに適した小型の携帯電源として有効に
利用することができる。
【００３７】また、このニッケル水素蓄電池１におい
て、セパレータ５に含浸された電解液４は、主として液
体保持性が良好な第１層５ａ側に多く保持され、第２層
５ｂ側には相対的に少なく保持されることになる。すな
わち、セパレータ５における電解液４の分布は、第１層
５ａ、すなわち主に電解液を必要とする正極６側が密に
設定され、第２層５ｂ側、すなわち通気性が要求される
負極７側が疎に設定されることになる。このため、この
ニッケル水素蓄電池１は、セパレータドライアウト現象
を防止するために過剰の電解液４を電槽２内に注入した
場合であっても、セパレータ５において負極７側の通気
性を確保することができるので、過充電時に正極６側で
生じる酸素ガスを円滑に負極７側に透過させて吸収する
ことができる。したがって、このニッケル水素蓄電池１
は、過充電時においても酸素ガスによる内圧の上昇が起
こり難く、安全弁の作動や液洩れ等による電池寿命の短
縮を起こし難い。
て、セパレータ５に含浸された電解液４は、主として液
体保持性が良好な第１層５ａ側に多く保持され、第２層
５ｂ側には相対的に少なく保持されることになる。すな
わち、セパレータ５における電解液４の分布は、第１層
５ａ、すなわち主に電解液を必要とする正極６側が密に
設定され、第２層５ｂ側、すなわち通気性が要求される
負極７側が疎に設定されることになる。このため、この
ニッケル水素蓄電池１は、セパレータドライアウト現象
を防止するために過剰の電解液４を電槽２内に注入した
場合であっても、セパレータ５において負極７側の通気
性を確保することができるので、過充電時に正極６側で
生じる酸素ガスを円滑に負極７側に透過させて吸収する
ことができる。したがって、このニッケル水素蓄電池１
は、過充電時においても酸素ガスによる内圧の上昇が起
こり難く、安全弁の作動や液洩れ等による電池寿命の短
縮を起こし難い。
【００３８】さらに、このニッケル水素蓄電池１は、セ
パレータ５に上述のようなイオン交換能を示す親水性が
付与されているため、自己放電し難く、容量保持性が良
好である。
パレータ５に上述のようなイオン交換能を示す親水性が
付与されているため、自己放電し難く、容量保持性が良
好である。
【００３９】
【実施例】実施例１（アルカリ蓄電池用セパレータの製
造） メルトインデックスが１３０ｇ／１０分のポリプロピレ
ン樹脂を２９５℃の温度で単孔吐出量０．５ｇ／分の割
合で押出し、これを０．８ｋｇ／ｃｍ2で３００℃に設
定された空気流で牽引細化させるメルトブロー法によ
り、平均繊維径が３〜４μｍのポリプロピレン樹脂極細
繊維からなる、目付量が２０ｇ／ｍ2で厚さが４０μｍ
の不織布（第１層不織布）を製造した。この第１層不織
布の通気度は、フラジール型通気度試験機を用いて測定
したところ、１０ｃｃ／ｍ2／秒であった。
造） メルトインデックスが１３０ｇ／１０分のポリプロピレ
ン樹脂を２９５℃の温度で単孔吐出量０．５ｇ／分の割
合で押出し、これを０．８ｋｇ／ｃｍ2で３００℃に設
定された空気流で牽引細化させるメルトブロー法によ
り、平均繊維径が３〜４μｍのポリプロピレン樹脂極細
繊維からなる、目付量が２０ｇ／ｍ2で厚さが４０μｍ
の不織布（第１層不織布）を製造した。この第１層不織
布の通気度は、フラジール型通気度試験機を用いて測定
したところ、１０ｃｃ／ｍ2／秒であった。
【００４０】また、平均繊維径が１８μｍのポリプロピ
レン樹脂長繊維を抄造し、目付量が２２ｇ／ｍ2で厚さ
が９５μｍの不織布（第２層不織布）を製造した。この
第２層不織布は、通気性が高く、通気抵抗は実質的に無
視できる程度のものであった。
レン樹脂長繊維を抄造し、目付量が２２ｇ／ｍ2で厚さ
が９５μｍの不織布（第２層不織布）を製造した。この
第２層不織布は、通気性が高く、通気抵抗は実質的に無
視できる程度のものであった。
【００４１】次に、第１層不織布と第２層不織布とを積
層し、両者をピンソニック加工により一体化して積層体
を得た。この積層体をカレンダーロールで調圧し、厚さ
が９５μｍ、目付量が４２ｇ／ｍ2の薄型セパレータ用
基布を得た。得られた薄型セパレータ用基布を、８０℃
の９８％濃硫酸中に１時間浸漬し、スルホン化処理し
た。その後、薄型セパレータ用基布を濃硫酸から取り出
して付着した濃硫酸を除去し、さらに水酸化カリウム水
溶液で洗浄した後に水洗した。これにより、イオン交換
基としてのスルホン酸基が第１層不織布および第２層不
織布に導入された薄型セパレータを得た。得られた薄型
セパレータのイオン交換能は、カリウムイオン交換能と
して０．０６ミリ当量／ｇであった。
層し、両者をピンソニック加工により一体化して積層体
を得た。この積層体をカレンダーロールで調圧し、厚さ
が９５μｍ、目付量が４２ｇ／ｍ2の薄型セパレータ用
基布を得た。得られた薄型セパレータ用基布を、８０℃
の９８％濃硫酸中に１時間浸漬し、スルホン化処理し
た。その後、薄型セパレータ用基布を濃硫酸から取り出
して付着した濃硫酸を除去し、さらに水酸化カリウム水
溶液で洗浄した後に水洗した。これにより、イオン交換
基としてのスルホン酸基が第１層不織布および第２層不
織布に導入された薄型セパレータを得た。得られた薄型
セパレータのイオン交換能は、カリウムイオン交換能と
して０．０６ミリ当量／ｇであった。
【００４２】比較例１（アルカリ蓄電池用セパレータの
製造） 実施例１の製造過程において得られた薄型セパレータ用
基布に対し、ノニオン性界面活性剤であるポリオキシエ
チレンアルキルフェノールエーテルを用いて処理するこ
とにより親水性を付与した。これにより、薄型セパレー
タを得た。
製造） 実施例１の製造過程において得られた薄型セパレータ用
基布に対し、ノニオン性界面活性剤であるポリオキシエ
チレンアルキルフェノールエーテルを用いて処理するこ
とにより親水性を付与した。これにより、薄型セパレー
タを得た。
【００４３】比較例２（アルカリ蓄電池用セパレータの
製造） 平均繊維径が１５μｍのポリプロピレン樹脂繊維を用
い、ニードルパンチ法により厚さが９５μｍ、目付量が
４２ｇ／ｍ2の不織布からなる薄型セパレータ用基布を
得た。この薄型セパレータ用基布に対し、実施例１の場
合と同じ方法によるスルホン化処理と洗浄処理を施し、
薄型セパレータを得た。
製造） 平均繊維径が１５μｍのポリプロピレン樹脂繊維を用
い、ニードルパンチ法により厚さが９５μｍ、目付量が
４２ｇ／ｍ2の不織布からなる薄型セパレータ用基布を
得た。この薄型セパレータ用基布に対し、実施例１の場
合と同じ方法によるスルホン化処理と洗浄処理を施し、
薄型セパレータを得た。
【００４４】実施例２（ニッケル水素蓄電池の製造） 多孔度が９５％のニッケル発泡基板に対して水酸化ニッ
ケルが主成分の活物質を充填し、柔軟な正極板を製造し
た。また、穿孔鋼板に対してＭｍＮｉＡｌＣｏＭｎの５
元系組成の希土類系ＡＢ5型水素吸蔵合金をバインダー
とともに塗布し、柔軟な負極板を製造した。
ケルが主成分の活物質を充填し、柔軟な正極板を製造し
た。また、穿孔鋼板に対してＭｍＮｉＡｌＣｏＭｎの５
元系組成の希土類系ＡＢ5型水素吸蔵合金をバインダー
とともに塗布し、柔軟な負極板を製造した。
【００４５】実施例１で得られた薄型セパレータの第１
層不織布側に正極板を、また、第２層不織布側に負極板
をそれぞれ積層し、この積層物を渦巻き状に巻き込んで
電極群を製造した。この際、薄型セパレータの破損等は
生じず、正極板と負極板との短絡は発生しなかった。次
に、この電極群を安全弁を有する円筒状の電槽に挿入
し、さらに当該電槽中に水酸化カリウム水溶液からなる
アルカリ電解液を注入した後、電槽を封口して密閉し
た。これにより、エネルギー密度が１，５００ｍＡｈの
ＡＡサイズのニッケル水素蓄電池（Ａ）を製造した。
層不織布側に正極板を、また、第２層不織布側に負極板
をそれぞれ積層し、この積層物を渦巻き状に巻き込んで
電極群を製造した。この際、薄型セパレータの破損等は
生じず、正極板と負極板との短絡は発生しなかった。次
に、この電極群を安全弁を有する円筒状の電槽に挿入
し、さらに当該電槽中に水酸化カリウム水溶液からなる
アルカリ電解液を注入した後、電槽を封口して密閉し
た。これにより、エネルギー密度が１，５００ｍＡｈの
ＡＡサイズのニッケル水素蓄電池（Ａ）を製造した。
【００４６】比較例３（ニッケル水素蓄電池の製造） 比較例１で得られた薄型セパレータを用いて実施例２と
同様のニッケル水素蓄電池（Ｂ）を製造した。
同様のニッケル水素蓄電池（Ｂ）を製造した。
【００４７】比較例４（ニッケル水素蓄電池の製造） 比較例２で得られた薄型セパレータを用いて実施例２と
同様のニッケル水素蓄電池（Ｃ）を製造した。なお、こ
の際、正極板、薄型セパレータおよび負極板からなる積
層物の巻き込み時に薄型セパレータにクラックが発生
し、短絡の発生が見られた。
同様のニッケル水素蓄電池（Ｃ）を製造した。なお、こ
の際、正極板、薄型セパレータおよび負極板からなる積
層物の巻き込み時に薄型セパレータにクラックが発生
し、短絡の発生が見られた。
【００４８】比較例５（ニッケル水素蓄電池の製造） 実施例１で得られた薄型セパレータの第１層不織布側に
負極板を、また、第２層不織布側に正極板をそれぞれ積
層した点を除き、実施例２と同様のニッケル水素蓄電池
（Ｄ）を製造した。
負極板を、また、第２層不織布側に正極板をそれぞれ積
層した点を除き、実施例２と同様のニッケル水素蓄電池
（Ｄ）を製造した。
【００４９】評価 実施例２および比較例３〜５でそれぞれ得られたニッケ
ル水素蓄電池（Ａ）〜（Ｄ）について、下記の方法によ
り過充電試験を実施した。また、ニッケル水素電池
（Ａ）〜（Ｃ）については、下記の方法により自己放電
試験およびサイクル耐久試験をさらに実施した。
ル水素蓄電池（Ａ）〜（Ｄ）について、下記の方法によ
り過充電試験を実施した。また、ニッケル水素電池
（Ａ）〜（Ｃ）については、下記の方法により自己放電
試験およびサイクル耐久試験をさらに実施した。
【００５０】過充電試験 各ニッケル水素蓄電池を数サイクル充放電して活性化し
た後、２０℃において０．１ＣｍＡの電流値で４８時間
連続充電した。実施例２の電池（Ａ）は、安全弁の作動
や漏液等、電池の内圧の上昇による異常は認められなか
った。これに対し、各比較例の電池（Ｂ）〜（Ｄ）は、
安全弁が作動し、また、漏液が認められた。
た後、２０℃において０．１ＣｍＡの電流値で４８時間
連続充電した。実施例２の電池（Ａ）は、安全弁の作動
や漏液等、電池の内圧の上昇による異常は認められなか
った。これに対し、各比較例の電池（Ｂ）〜（Ｄ）は、
安全弁が作動し、また、漏液が認められた。
【００５１】電池（Ｂ）および（Ｃ）が上述の結果に至
ったのは、薄型セパレータによる電解液の保持性が小さ
いため、電極面にフリーな電解液が存在し、それにより
過充電時に正極側で発生した酸素ガスの負極側への透過
が妨げられ、負極によるその吸収反応が円滑に進行しな
かったためと思われる。また、電池（Ｄ）の結果は、電
解液がセパレータの負極側に密に分布することになるた
め、同様に酸素ガスの透過が妨げられ、負極による酸素
ガスの吸収反応が阻害されたことによるものと思われ
る。
ったのは、薄型セパレータによる電解液の保持性が小さ
いため、電極面にフリーな電解液が存在し、それにより
過充電時に正極側で発生した酸素ガスの負極側への透過
が妨げられ、負極によるその吸収反応が円滑に進行しな
かったためと思われる。また、電池（Ｄ）の結果は、電
解液がセパレータの負極側に密に分布することになるた
め、同様に酸素ガスの透過が妨げられ、負極による酸素
ガスの吸収反応が阻害されたことによるものと思われ
る。
【００５２】因みに、電池（Ａ）で用いた実施例１に係
る薄型セパレータと、電池（Ｃ）で用いた比較例２に係
る薄型セパレータとについて、加圧時における電解液の
保持率（１ｋｇｆ／ｃｍ2）を調べたところ、それぞれ
１７０％および９０％であり、実施例１に係る薄型セパ
レータの電解液保持力が優れていることが判明した。
る薄型セパレータと、電池（Ｃ）で用いた比較例２に係
る薄型セパレータとについて、加圧時における電解液の
保持率（１ｋｇｆ／ｃｍ2）を調べたところ、それぞれ
１７０％および９０％であり、実施例１に係る薄型セパ
レータの電解液保持力が優れていることが判明した。
【００５３】自己放電試験 各ニッケル水素蓄電池を、周囲温度２０℃の環境下にお
いて、０．１ＣｍＡの電流値で容量の１５０％まで完全
充電した後、０．２ＣｍＡの電流値で電池電圧が１Ｖに
なるまで放電し、初期の電池容量を求めた。次に、同じ
条件で各電池を再度完全充電し、４５℃の恒温槽内で放
置した。なお、放置期間は、７日間および３５日間の２
種類に設定した。
いて、０．１ＣｍＡの電流値で容量の１５０％まで完全
充電した後、０．２ＣｍＡの電流値で電池電圧が１Ｖに
なるまで放電し、初期の電池容量を求めた。次に、同じ
条件で各電池を再度完全充電し、４５℃の恒温槽内で放
置した。なお、放置期間は、７日間および３５日間の２
種類に設定した。
【００５４】放置後、上述と同じ条件で放電し、電池容
量を求めた。そして、放置後の電池容量の初期の電池容
量に対する比率を求め、これを容量保持率とした。結果
を図３に示す。図３から、電池（Ａ）は電池（Ｂ）およ
び（Ｃ）以上の優れた容量保持率を示し、自己放電しに
くいことが分かる。
量を求めた。そして、放置後の電池容量の初期の電池容
量に対する比率を求め、これを容量保持率とした。結果
を図３に示す。図３から、電池（Ａ）は電池（Ｂ）およ
び（Ｃ）以上の優れた容量保持率を示し、自己放電しに
くいことが分かる。
【００５５】サイクル耐久試験 各ニッケル水素電池を、周囲温度２０℃の環境下におい
て、０．３ＣｍＡの電流値で容量の１２０％まで充電
し、また、０．５ＣｍＡの電流値で電池電圧が１Ｖにな
るまで放電した。この充電−放電操作を１サイクルとし
て各電池を繰返し充放電し、サイクル毎の放電容量と内
部抵抗の変化とを測定した。結果を図４に示す。
て、０．３ＣｍＡの電流値で容量の１２０％まで充電
し、また、０．５ＣｍＡの電流値で電池電圧が１Ｖにな
るまで放電した。この充電−放電操作を１サイクルとし
て各電池を繰返し充放電し、サイクル毎の放電容量と内
部抵抗の変化とを測定した。結果を図４に示す。
【００５６】図４より、電池（Ａ）は長期間安定なサイ
クル特性を示すが、電池（Ｂ）は早期に内部抵抗が増大
して容量低下し、また、電池（Ｃ）は電池（Ｂ）に比べ
て比較的安定したサイクル特性を示すものの、徐々に内
部抵抗が増大し始めて容量低下することがわかる。電池
（Ｂ）において内部抵抗が早期に増大したのは、セパレ
ータに塗布した界面活性剤が早期に遊離または分解して
しまい、それによりセパレータ自体の親水性が早期に低
下したためと思われる。一方、電池（Ｃ）において内部
抵抗が徐々に増大したのは、充放電サイクルの繰返しに
従って正極が徐々に膨潤し、それによってセパレータド
ライアウト現象が生じたためと思われる。
クル特性を示すが、電池（Ｂ）は早期に内部抵抗が増大
して容量低下し、また、電池（Ｃ）は電池（Ｂ）に比べ
て比較的安定したサイクル特性を示すものの、徐々に内
部抵抗が増大し始めて容量低下することがわかる。電池
（Ｂ）において内部抵抗が早期に増大したのは、セパレ
ータに塗布した界面活性剤が早期に遊離または分解して
しまい、それによりセパレータ自体の親水性が早期に低
下したためと思われる。一方、電池（Ｃ）において内部
抵抗が徐々に増大したのは、充放電サイクルの繰返しに
従って正極が徐々に膨潤し、それによってセパレータド
ライアウト現象が生じたためと思われる。
【００５７】因みに、電池（Ａ）を分解したところ、正
極の膨潤は認められたものの、セパレータ中、特に第１
層不織布側に電解液が保持されていることが認められ、
それがセパレータドライアウト現象を抑制したことが確
認された。
極の膨潤は認められたものの、セパレータ中、特に第１
層不織布側に電解液が保持されていることが認められ、
それがセパレータドライアウト現象を抑制したことが確
認された。
【００５８】
【発明の効果】本発明のアルカリ蓄電池用セパレータ
は、上述のような第１層と第２層とを積層したものであ
るため、電解液の保持性と通気性とを両立させながら薄
型化することができる。
は、上述のような第１層と第２層とを積層したものであ
るため、電解液の保持性と通気性とを両立させながら薄
型化することができる。
【００５９】また、本発明のアルカリ蓄電池は、本発明
のセパレータの第１層側に正極を配置し、第２層側に負
極を配置しているため、セパレータドライアウト現象を
起こしにくく、しかも過充電時でも内圧の上昇を起こし
にくい。
のセパレータの第１層側に正極を配置し、第２層側に負
極を配置しているため、セパレータドライアウト現象を
起こしにくく、しかも過充電時でも内圧の上昇を起こし
にくい。
【図１】本発明の実施の一形態に係るニッケル水素蓄電
池の一部切欠き斜視図。
池の一部切欠き斜視図。
【図２】前記ニッケル水素蓄電池において用いられる電
極群の断面部分図。
極群の断面部分図。
【図３】実施例において実施した電池の自己放電試験結
果を示す図。
果を示す図。
【図４】実施例において実施した電池のサイクル耐久試
験結果を示す図。
験結果を示す図。
１ ニッケル水素蓄電池 ５ セパレータ ５ａ 第１層 ５ｂ 第２層 ６ 正極 ７ 負極
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.7 識別記号 ＦＩ テーマコート゛(参考） Ｄ０４Ｈ 3/00 Ｄ０４Ｈ 3/00 Ｄ 3/14 3/14 Ｚ Ｈ０１Ｍ 10/28 Ｈ０１Ｍ 10/28 Ａ (72)発明者 押谷 政彦 大阪府高槻市古曽部町二丁目３番21号 株 式会社ユアサコーポレーション内 (72)発明者 田中 俊雄 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 (72)発明者 滝本 直彦 滋賀県大津市堅田二丁目１番１号 東洋紡 績株式会社総合研究所内 Ｆターム(参考） 4F100 AK03A AK03B AK07 BA02 BA07 DG11B DG15A EC09 GB90 JD02 JD02A JD02B YY00A YY00B 4L047 AA14 AB08 BA08 BA21 CA02 CA04 CA05 CA19 CB08 CC12 DA00 5H021 BB09 BB11 CC01 CC02 CC04 EE04 HH00 HH02 HH03 HH07 5H028 AA05 HH00 HH05
Claims (7)
- 【請求項１】平均繊維径が０．５〜９μｍのポリオレフ
ィン系極細繊維を用いて形成された通気性を有する不織
布からなる第１層と、 前記第１層に積層された、平均繊維径が少なくとも１０
μｍのポリオレフィン系繊維を用いて形成された通気性
を有する布帛からなる第２層と、を備えたアルカリ蓄電
池用セパレータ。 - 【請求項２】前記第１層の通気度が少なくとも４ｃｃ／
ｃｍ2／秒であり、かつ前記第２層の通気度が前記第１
層の通気度よりも大きく設定されている、請求項１に記
載のアルカリ蓄電池用セパレータ。 - 【請求項３】カリウムイオンの交換量として０．０３〜
０．５ミリ当量／ｇのイオン交換能を示す、請求項１ま
たは２に記載のアルカリ蓄電池用セパレータ。 - 【請求項４】スルホン酸基を有し、前記スルホン酸基に
より前記イオン交換能を示す、請求項３に記載のアルカ
リ蓄電池用セパレータ。 - 【請求項５】厚さが９０〜１９０μｍに設定されてお
り、前記第１層と前記第２層との厚さの比率（第１層／
第２層）が０．１〜０．６に設定されている、請求項
１、２、３または４に記載のアルカリ蓄電池用セパレー
タ。 - 【請求項６】平均繊維径が少なくとも１０μｍのポリオ
レフィン系繊維を用いて形成された通気性を有する布帛
上に、平均繊維径が０．５〜９μｍのポリオレフィン系
極細繊維を直接に配置する工程と、 前記ポリオレフィン系極細繊維が配置された前記布帛を
スルホン化処理する工程と、 前記ポリオレフィン系極細繊維を前記布帛上に熱接着す
る工程と、を含むアルカリ蓄電池用セパレータの製造方
法。 - 【請求項７】平均繊維径が０．５〜９μｍのポリオレフ
ィン系極細繊維を用いて形成された通気性を有する不織
布からなる第１層と、平均繊維径が少なくとも１０μｍ
のポリオレフィン系繊維を用いて形成された通気性を有
する布帛からなる、前記第１層に積層された第２層とを
備えたセパレータと、 前記セパレータの前記第１層側に配置された正極と、 前記セパレータの前記第２層側に配置された負極と、を
備えたアルカリ蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30346299A JP4193923B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | アルカリ蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP30346299A JP4193923B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | アルカリ蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2001126698A true JP2001126698A (ja) | 2001-05-11 |
| JP4193923B2 JP4193923B2 (ja) | 2008-12-10 |
Family
ID=17921268
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP30346299A Expired - Fee Related JP4193923B2 (ja) | 1999-10-26 | 1999-10-26 | アルカリ蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP4193923B2 (ja) |
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013151134A1 (ja) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | 旭化成せんい株式会社 | セパレータ |
| JP2016213133A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解液二次電池 |
-
1999
- 1999-10-26 JP JP30346299A patent/JP4193923B2/ja not_active Expired - Fee Related
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2013151134A1 (ja) * | 2012-04-04 | 2013-10-10 | 旭化成せんい株式会社 | セパレータ |
| CN104205418A (zh) * | 2012-04-04 | 2014-12-10 | 旭化成纤维株式会社 | 分隔件 |
| US9461290B2 (en) | 2012-04-04 | 2016-10-04 | Asahi Kasei Fibers Corporation | Separator |
| JP2016213133A (ja) * | 2015-05-13 | 2016-12-15 | トヨタ自動車株式会社 | 非水電解液二次電池 |
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| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP4193923B2 (ja) | 2008-12-10 |
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