JP5695477B2 - 電気化学素子用セパレータ及びそれを用いてなる電気化学素子 - Google Patents
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Description
変法濾水度が0〜400mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmである叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維が下記の第一の繊維長分布又は第二の繊維長分布を有する電気化学素子用セパレータ。
第一の繊維長分布:叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%以上51%以下であり、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾きが−3.0以上−0.5以下である。
第二の繊維長分布:叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が50%以上70%以下であり、最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有する。
本発明において、「セパレータ」と表記する場合は、電気化学素子用セパレータを意味する。
[叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維の物性値]
叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維について、
(1)ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度:「変法濾水度」
(2)長さ加重平均繊維長:「平均繊維長」
を表1に示す。なお、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維C1〜C11は、叩解されていない溶剤紡糸セルロース短繊維(繊度1.7dtex、繊維長6mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて処理して作製した。
F2をパルパーで水に分散させた後、C1を添加して所定時間攪拌し、スラリー1を調製した。スラリー1を円網抄紙機に送液して湿式抄紙し、ヤンキードライヤー温度を110℃にして乾燥させて実施例1のセパレータを作製した。
スラリー1の調製と同様に、合成短繊維をパルパーで水に分散させた後、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を添加して所定時間攪拌し、スラリー2、3、5〜7、9、10を調製した。スラリー2、3、5〜7、9、10を用いて実施例1と同様にして湿式抄紙し、実施例2、3、5〜7、9、10のセパレータを作製した。
C12をパルパーで水に分散させた後、合成短繊維を添加して所定時間攪拌し、さらに叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を添加して所定時間攪拌し、スラリー4、8を調製した。スラリー4、8を用いて実施例1と同様にして湿式抄紙し、実施例4、8のセパレータを作製した。
F1とF2をパルパーで水に分散させた後、C9を添加して所定時間攪拌し、スラリー11を調製した。スラリー11を円網抄紙機に送液して湿式抄紙し、ヤンキードライヤー温度を120℃にして乾燥させて、比較例1のセパレータを作製した。
スラリー11と同様に、合成短繊維をパルパーで水に分散させた後、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を添加して所定時間攪拌し、スラリー12、13を調製した。スラリー12、13を用いて比較例1と同様にして湿式抄紙し、比較例2、3のセパレータを作製した。
実施例1〜10、比較例1〜3で作製したセパレータについて、下記の評価を行い、結果を表3に示した。
JIS P8118に準拠して厚みを測定し、その平均値を算出した。
JIS P8124に準拠してセパレータの坪量を測定し、坪量を厚みで除して100倍した値を密度とした。
40m/min以上の抄紙速度でセパレータを安定して湿式抄紙できた場合を「◎」、20m/min以上、40m/min未満の抄紙速度で安定して湿式抄紙できた場合を「○」、10m/min以上、20m/min未満の抄紙速度で安定して湿式抄紙できた場合を「△」、10m/min未満の抄紙速度でしか安定して湿式抄紙できなかった場合を「×」とした。抄紙速度が速いほど、抄紙性が良いことを意味する。
セパレータを20mm巾、150mm長さに切り揃えた試料を用意した。このとき、150mm長さに切る方向はCD方向、すなわち、セパレータ巻取りの巻き長さ方向に対して直角方向(巾方向)とした。電解液にセパレータ試料の下端10mmだけ浸漬して固定し、10分間静置したときの吸い上げ高さを計測した。吸い上げ高さが高いほど好ましい。電解液には、プロピレンカーボネートに1.5mol/lになるように(C2H5)3(CH3)NBF4を溶解させたものを用いた。
[電極の作製]
ポリフッ化ビニリデン10質量部をN−メチル−2−ピロリドン90質量部に溶解し、これにフェノール樹脂を出発原料とする平均粒径5.0μm、比表面積2000m2/gの粉末状活性炭80質量部と、平均粒径200nmのアセチレンブラック10質量部と、N−メチル−2−ピロリドン300質量部を添加し、混合撹拌機にて十分混合して、電極スラリーを得た。塩酸により表面をエッチング処理した厚み30μmのアルミニウム箔集電体に、アプリケータを用いて上記の電極スラリーを塗布・乾燥した後に、ロールプレス装置を用いてプレス処理を行い、厚み150μmの電極を作製した。
電極を30mm×50mm角に2枚カッティングし、実施例1〜10及び比較例1〜3のセパレータが電極間に介するようにそれぞれ積層した。これをアルミニウム製収納袋に収納し、150℃で10時間真空加熱を行った後、アルミニウム製収納袋内に電解液を注入し、注入口を密栓して実施例1〜10及び比較例1〜3の電気二重層キャパシタを作製した。電解液には、プロピレンカーボネートに1.5mol/lになるように(C2H5)3(CH3)NBF4を溶解させたものを用いた。
実施例及び比較例で作製した電気二重層キャパシタについて、下記の評価を行い、結果を表3に示した。
実施例及び比較例の電気二重層キャパシタを用い、充放電電圧範囲0〜2.7V、充放電電流200mAで、定電流充放電を10サイクル繰り返し、10サイクル目の放電開始直後の電圧低下より内部抵抗を算出し、電気二重層キャパシタ100個の平均値をDC抵抗とした。
実施例及び比較例の電気二重層キャパシタを用い、充電電流200mAで2.7Vまで定電流充電し、2.7V到達後、1時間定電圧充電した。充電完了後、25℃、放電電流200mAで0Vまで放電したときの静電容量を初期容量とした。次いで、60℃、電流1Aで1000時間充放電を繰り返し、初期容量に対する1000時間後の静電容量の割合を算出し、電気二重層キャパシタ100個の平均値を容量維持率とした。
[叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維の物性値]
叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維について、
(1)繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークの繊維長:「最大頻度ピークの繊維長」
(2)1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合:「1.00mm以上の繊維割合」
(3)繊維長分布ヒストグラムにおいて、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾き:「割合の傾き」
(4)長さ加重平均繊維長:「平均繊維長」
(5)ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した変法濾水度:「変法濾水度」
を表4に示す。なお、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維C13〜C24は、叩解されていない溶剤紡糸セルロース短繊維(繊度1.7dtex、繊維長6mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて処理して作製した。
実施例11〜24で作製したセパレータを用いて作製した電気二重層キャパシタについて、実施例1と同様にして評価を行い、結果を表6に示した。
[叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維の物性値]
叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維について
(1)1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合:「1.00mm以上の繊維割合」
(2)繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークの繊維長:「最大頻度ピークの繊維長」
(3)最大頻度ピーク以外のピークの繊維長:「第2ピークの繊維長」
(4)長さ加重平均繊維長:「平均繊維長」
(5)ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度:「変法濾水度」
を表7に示す。なお、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維C25〜C35は、叩解されていない溶剤紡糸セルロース短繊維(繊度1.7dtex、繊維長6mm、コートルズ社製)を、ダブルディスクリファイナーを用いて処理して作製した。
Claims (2)
- 合成短繊維、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維を必須成分として含有する湿式不織布からなり、叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維の下記で定義される変法濾水度が0〜400mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmであり、
変法濾水度が0〜400mlで、且つ、長さ加重平均繊維長が0.20〜2.00mmである叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維が下記の第一の繊維長分布又は第二の繊維長分布を有する電気化学素子用セパレータ。
変法濾水度:ふるい板として線径0.14mm、目開き0.18mmの80メッシュ金網を用い、試料濃度0.1%にした以外はJIS P8121に準拠して測定した濾水度。
第一の繊維長分布:叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が10%以上51%以下であり、1.00〜2.00mmの間における0.05mm毎の繊維長を有する繊維の割合の傾きが−3.0以上−0.5以下である。
第二の繊維長分布:叩解されてなる溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、0.00〜1.00mmの間に最大頻度ピークを有し、1.00mm以上の繊維長を有する繊維の割合が50%以上70%以下であり、最大頻度ピーク以外に1.50〜3.50mmの間にピークを有する。 - 請求項1に記載の電気化学素子用セパレータを具備してなる電気化学素子。
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