JPH01500126A - ポリアクリル酸の接着剤を用いた電池セパレータの製法 - 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】 発明の名称 接　着　剤 本発明は接着剤に関し、具体的には吸収性材料又は多孔性材料を互いに又は他の 物質に積層又は接合するのに用いられる接着剤に関する。尚、接着剤はこれら用 途のものに限定するものではない。

本発明の接着剤は、電気化学電池の吸収性材料又はバリヤ（Ｂａｒｒｉｅｒ）材 料と共に用いるのに特に適している。

電気化学電池、特にアルカリ電解質電池では、吸湿紙又は不織布をバリヤ材料と 組み合わせて用いられている。＠池の組立てを通じて、取扱い及び電池への供給 を容易にするため、これ等の材料は接着剤又は熱シール技術を用いて積層構造と することが屡々ある。

円筒形の電池の場合、特にアルカリ電解質電池は吸収性又はバリヤ材料をスパイ ラル状に巻いてチューブ状に形成し、接着剤を塗布して形状を保持し、スパイラ ルの重なり部を固定することがよく行なわれる。

接着剤又は熱シールを用いると、通常は吸収性又はバリヤ材料の孔（ｐｏｒｅｓ ）を塞いでしまう、このため、電気抵抗が大きくなり、更には当該材料の電解質 吸収能力や濡れ（ｗｅｕｉｎｇ）’ｔＩ性が低下することにもなる。

その結果、電池装置の性能は損なわれる。

アルカリ性の電気化学系と適合性があって、吸収材料又はバリヤ材料の孔を塞ぐ という不都合を生じない接着剤を用いようとする試みがなされている。この接着 剤は長鎖ポリアクリル酸をベースにしたゲル剤を用いている。しかし乍ら、これ 等の接着剤は、実用上重大な不都合があった。即ち、粘度が非常に高いため流れ 特性が悪く、この接着剤を用いるには特別なコーティング又はラミネーション機 械を用いる必要があり、接着剤を保存タンクから接着剤コーティングヘッドに移 動するにも特別な装置を必要とする。粘度が高くて流れ特性が悪いため、これ等 接着剤の塗布速度は遅く、ラミネーション作業における処理量は少ない、このた め、固定費が高くなって、電池完成品のコストは著しく高くなってしまう。

本発明の目的は、粘度の低い接着剤系を提供することにあり、該接着剤は、アル カリ電解質環境の中で用いられる吸収材料又は多孔性材料に適用しても孔が塞が れることはない。

接着剤系の素晴らしい特性は、長鎖ポリアクリル酸と短鎖ポリアクリル酸をブレ ンドすることによって得られることを見出だしたのである。

本発明は、粘度が比較的低く、簡単な装置を用いて塗布することが出来、処理量 が大きな接着剤を提供することができる０本発明の接着剤は従来のラミネーショ ン接着剤や熱接合技術のものよりも電気化学特性に優れており、電池の吸収剤及 びセパレータ要素の吸収能力又は濡れ特性を損なわないどころか、ラミネート構 造のアルカリ電解質電池のセパレータの濡れ特性を向上させることすら出来る。

長鎖ポリアクリル酸と短鎖ポリアクリル酸を組み合わせることによって、低粘度 で素晴らしいゲル特性を備えた接着剤が形成される。長鎖ポリアクリル酸は枝分 かれした鎖、即ち側鎖（ｂｒａｎｃｈｅｄ　ｃｈａｉｎｓ）を含むのが望ましく 、一方短鎖ポリアクリル酸は殆んど直線状の鎖、即ち直［（ｌｉｎｅａｒ　ｃｈ ａｉｎｓ）であるか又は掻く僅かの側鎖を含むのが望ましい、枝分かれした長鎖 ポリアクリル酸は、水溶液又はアルカリ溶液中で素晴らしいゲル特性及び接着特 性を示すが、粘度は高い、短鎖ポリアクリル酸の中のより小さな略直線状の分子 は、長鎖分子の間に存在し、分子性潤滑剤として作用して、これ等相互間の干渉 を小さくする。その結果、混合物の粘度は著しく小さくなり、しかも長鎖ポリア クリル酸のゲル特性及び接着特性を損なうことがない。

長鎖ポリアクリル酸の代表的な分子量（ｍｏｌｅｃｕｌａｒｗｅｉｇｈｔ）は１ ，２５０，０００乃至５．０００．０００の範囲内であり、約３，０００．Ｇｏ ｏが望ましい０分子量が低くなるとゲル特性及び接着特性に不都合が生じ、分子 量が高くなると適当な溶液を形成しにくくなる。

短鎖ポリアクリル酸の分子量は例えば２．Ｇｏｏ乃至５００゜０００の範囲内で あり、約２５０．０００が望ましい、ポリアクリル酸は、分子量が大きくても小 さくても、全体の粘度を大きく低下させることはない。

本発明の使用に適した長鎖ポリアクリル酸として、ｒｃａｒｂｏｐｏｌ」（商標 名）の範囲にあるもの、特にＣａｒｂｏｐｏ１９４１より上にあるものが含まれ る。　Ｃａｒｂｏｐｏｌ　９３４が特に適していることを見出した。

本発明の接着剤の要素は水性溶剤、又はメタノール、エタノール等の適当な極性 有機溶剤の中で分散させられる０通常は、有機溶剤を用いることが望ましく、そ れはアルカリ電気化学電池に使用される吸収材料及びバリヤ材料に対してより優 れた適合性を備えるからである。これ等は完全にゲル化した分散物を形成し、セ ルロース材料を直ちに濡らすことはなく、水を用いたときと同じように膨張させ る。

接着剤ブレンドは、［分散物（ｄｉｓｐｅｒｓｉｏｎ）」として説明されるが、 これは長鎖ポリアクリル酸と短鎖ポリアクリル酸の量の比率を変えることにより 、及び／又は、分子量を変えることにより、粘度及び流れ特性を相当程度まで変 えることが出来る。これによって接着剤塗布に用いられる塗布技術に適合させる ことが出来る。

代表的なラミネーションシステムはマイヤーバー（Ｍｅｙｅｒ　Ｂａｒ）のアプ リケーションヘッドを備え、積層材料を濡れ状態のままでニップし、その後、例 えば強制空気を用いて乾燥させる。溶剤を用いればより低い温度で乾燥させるこ とが出来る。これはある種の電池セパレータ装置の場合、セパレータ材料の損傷 を避けるために重要となる場合がある。

次に、円筒形のアルカリマンガン電池の使用に適したラミネート構造のセパレー タを製造する場合について説明する。

セパレータは不織のシート材料、具体的には不織ナイロンを、バッテリーグレー ドに再生した高純度のセルロースフィルムに積層させる。

このような積層物は、２つのラミネート材料を互いに接合して形成することがで き、その接合には、多種多様の接着剤系を用いることが出来る。これには、水ベ ースのアクリル樹脂、アクリル共重合体、ＰＶＡ、珪酸ナトリウムベースの接着 剤、熱接合接着剤を含んでいる。

これ等接着剤を用いて作られた積層体は濡れイオン抵抗、濡れ特性及び層剥離性 に関して優れている。これ等接着剤は全て、接着強度が弱いが、又はセパレータ の濡れイオン抵抗が非常に大きくなるために不適当であることが判った。

メタノール中にＣａｒｂｏｐｏｌ　９３４　（分子量が約３００万の長い枝分か れした鎖のポリアクリル酸）を分散させた接着剤は、全ての電気化学特性及び濡 れ特性に関して優れており、そのようなセパレータ系に使用するのに好適である ことが判った。しかし、これは粘度が非常に高いため、実際的に使用する上で容 易ではない。

Ｃａｒｂｏｐｏｌの分散物に比較的低分子量（約２５０．０００が望ましい）の ポリアクリル酸を添加することによって、低分子量のポリアクリル酸を添加せず にＣａｒｂｏｐｏ！　９３４を用いて形成したセパレータと比べ、電気化学特性 及び濡れ特性を全く損なうことなく粘度が予期しなかった程度まで低下し、その 結果、流れ特性が著しく改善された。粘度が小さくなり、流れ特性が向上したこ とによって、長鎖ポリアクリル酸と短鎖ポリアクリル酸を含んだ接着剤は、比較 的処理量の大きい従来のコーティング技術及びラミネーション技術を用いて、ラ ミネーション構造の電池セパレータを製造するのに用いることが出来る。

流れ特性の向上結果は次の表によって明らかである。

表 Ｂ型（Ｂｒｏｏｋｆ　１ｅｌｄ）粘度 （２０ｒｐ（２０℃ζこて測定） メタノール中５％Ｃａｒｂｏｐｏｌ　９３４　１１，２００メタノール中５％Ｃ ａｒｂｏｐｏｌ　９３４．　５，９００２％ポリアクリル酸（Ｐ＾＾） ５％　Ｃａｒｂｏｐｏｌ　９３４．　４％　ＰＡ＾　４，２００５％Ｃａｒｂｏ ｐｏｌ　９３４．６％Ｐ＾＾　３，８００別のＣａｒｂｏｐｏｌの鎖が長く枝分 かれしたポリアクリル酸を、別の短い線状ポリアクリル酸と共に用いて結果を比 較した。比率は、５パーツのＣａｒｂｏｐｏｌ　９３４に対して６バーツＦＡＡ まででテストした。この値では接着強度に僅かの低下が認められた。

国際調査報告

Claims (9)

【特許請求の範囲】
1. （１）高い分子量のポリアクリル酸を少なくとも１種と、低い分子量のポリアク リル酸を少なくとも１種からなるブレンドを溶剤の中に含んでいる接着剤。
2. （２）溶剤は有機溶剤である請求の範囲第１項に記載の接着剤。
3. （３）溶剤はメタノール又はエタノールである請求の範囲第２項に記載の接着剤 。
4. （４）溶剤は水性溶剤である請求の範囲第１項に記載の接着剤。
5. （５）長鎖ポリアクリル酸は側鎖を含み、短鎖ポリアクリル酸は略直線状の鎖を 含んでいる請求の範囲第１項に記載の接着剤。
6. （６）吸収性の不織シート材料はバリヤ材料に重わられ、請求の範囲第１項に規 定の接着剤を用いて結合している電池セパレータ。
7. （７）請求の範囲第６項に規定のセパレータを内蔵したアルカリ電解質電池。
8. （８）請求の範囲第１項に規定の接着剤を用いて、スパイラル状に巻いて接着し てなる電気化学電池用セパレータ。
9. （９）請求の範囲第８項に規定のセパレータを内蔵しているアルカリ電解質電池 。