JPH06140014A - Separator for wound type battery - Google Patents

Separator for wound type battery

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JPH06140014A
JPH06140014A JP4315886A JP31588692A JPH06140014A JP H06140014 A JPH06140014 A JP H06140014A JP 4315886 A JP4315886 A JP 4315886A JP 31588692 A JP31588692 A JP 31588692A JP H06140014 A JPH06140014 A JP H06140014A
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JP
Japan
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separator
fiber
battery
sheet
electrode
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JP4315886A
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Japanese (ja)
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Osamu Ishida
修 石田
Tomohito Yamamoto
智史 山本
Yozo Nagai
陽三 長井
Hiroyuki Iida
博之 飯田
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Maxell Holdings Ltd
Nitto Denko Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Hitachi Maxell Ltd
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Publication date
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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/44Fibrous material
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M50/417Polyolefins
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    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Abstract

PURPOSE:To obtain a separator which is not broken at the time of blacing it on a sheet-shaped electrode and winding them together in spiral manner even in the case that the separator is made thinner so as to be suitable for reducing the size and increasing capacity of a battery. CONSTITUTION:The present invention is related to a sheet-shaped wound type battery separator suitably used for a nickel-hydrogen battery and an alkali second battery using a spiral electrode piece made of such nickel-cadmium. The separator 3 consists of non-woven cloth including fiber A having graft efficiency of more than 20% and fiber B having graft efficiency of less than 20% and having unit weight of less than 70g/m<2>. The fiber A includes at least polyethylene on it surface part, the fiber B includes polypropylene as its main component and a ratio of usage for both fibers is suitably in a range from of 1/9 to 9/1 in weigh ratio.

Description

【発明の詳細な説明】Detailed Description of the Invention

【0001】[0001]

【産業上の利用分野】本発明は、特にニッケル−水素電
池やニッケル−カドミウム電池などのようにシート状電
極とセパレータとを重ね合わせて渦巻状に巻回して作製
した渦巻状電極体を用いるアルカリ二次電池に好適に使
用される巻回型の電池用セパレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION The present invention relates to an alkali using a spirally wound electrode body produced by stacking a sheet-shaped electrode and a separator and spirally winding them, such as a nickel-hydrogen battery or a nickel-cadmium battery. The present invention relates to a wound-type battery separator that is preferably used in secondary batteries.

【0002】[0002]

【従来の技術】ニッケル−水素電池やニッケル−カドミ
ウム電池などのアルカリ二次電池のセパレータとして
は、ポリアミド繊維やポリオレフィン繊維などの合成繊
維の不織布が用いられている〔たとえば、吉沢四郎監修
「電池ハンドブック」、(株)電気書院、p.3〜15
(昭50)〕。
2. Description of the Related Art Nonwoven fabrics of synthetic fibers such as polyamide fibers and polyolefin fibers are used as separators for alkaline secondary batteries such as nickel-hydrogen batteries and nickel-cadmium batteries [see, for example, "Battery Handbook" edited by Shiro Yoshizawa. , "Denki Shoin Co., Ltd., p. 3 to 15
(Sho 50)].

【0003】しかし、ポリアミド繊維は、親水性が優れ
ているものの、アルカリ電解液中での酸化雰囲気(過充
電時にこの雰囲気になる)での分解が大きく、その分解
生成物が自己放電を大きくさせるという問題があった
〔たとえば、H.S.Lim等:“Proceedin
gs of the 27th Power Sour
ces Conference”,p.83〜85(’
76)〕。
However, although polyamide fibers are excellent in hydrophilicity, they are largely decomposed in an oxidizing atmosphere in an alkaline electrolyte (which becomes this atmosphere when overcharged), and the decomposition products increase self-discharge. There was a problem [for example, H. S. Lim et al .: “Proceedin
gs of the 27th Power Source
ces Conference ", p.83-85 ('
76)].

【0004】また、ポリオレフィン繊維はアルカリ電解
液中での酸化雰囲気に対しても優れた耐久性を有するも
のの、親水性が乏しく、電解液保持能力が小さい。その
ため、セパレータとして用いるポリオレフィン不織布
は、電解液に対する濡れ性を付与するために、あらかじ
め界面活性剤で表面処理することが行われている。
Further, although polyolefin fibers have excellent durability even in an oxidizing atmosphere in an alkaline electrolyte, they have poor hydrophilicity and have a small electrolyte retaining ability. Therefore, the polyolefin nonwoven fabric used as the separator has been subjected to surface treatment with a surfactant in advance in order to impart wettability to the electrolytic solution.

【0005】しかし、表面処理されたポリオレフィン不
織布は、初期の親水性は良好であるが、一旦電解液に接
触すると、界面活性剤が電解液に溶解し、それが自己放
電を大きくさせるという問題があった〔たとえば、特開
昭64−57568号公報〕。また、電解液保持能力の
低下により、電池の内部抵抗が増加し、放電電圧の低下
や活物質の利用率の低下を招くという問題もあった。
However, although the surface-treated polyolefin nonwoven fabric has a good initial hydrophilicity, once it comes into contact with the electrolytic solution, the surfactant is dissolved in the electrolytic solution, which causes a problem of self-discharge. (For example, Japanese Patent Laid-Open No. 64-57568). In addition, there is a problem that the internal resistance of the battery increases due to the decrease in the electrolyte holding capacity, which causes a decrease in the discharge voltage and a decrease in the utilization rate of the active material.

【0006】そのため、アルカリ電解液中での酸化雰囲
気に対しても優れた耐久性を有するポリプロピレンとポ
リエチレンからなる複合成分型繊維の不織布に、親水性
を有するアクリル酸、メタクリル酸などをグラフト共重
合させることによって、界面活性剤処理による場合のよ
うな電解液に溶解するおそれのない、親水性付与方法が
提案されている〔たとえば、特公平1−36231号公
報〕。
Therefore, a non-woven fabric of a composite component type fiber made of polypropylene and polyethylene which has excellent durability even in an oxidizing atmosphere in an alkaline electrolyte is graft-copolymerized with hydrophilic acrylic acid, methacrylic acid or the like. By doing so, there has been proposed a hydrophilicity-imparting method that is unlikely to be dissolved in an electrolytic solution as in the case of treating with a surfactant [eg, Japanese Patent Publication No. 1-36231].

【0007】この場合における複合成分型繊維は、通
常、芯部と表面部からなる二層構造をしていて、芯部5
0%が高融点のポリプロピレンで構成され、表面部50
%が不織布作製時に熱融着が容易なように低融点のポリ
エチレンで構成されている。
In this case, the composite component type fiber usually has a two-layer structure composed of a core portion and a surface portion.
0% is composed of high melting point polypropylene, and the surface part 50
% Is made of polyethylene having a low melting point so that it can be easily heat-sealed when a nonwoven fabric is manufactured.

【0008】このような複合成分型繊維にアクリル酸や
メタクリル酸などをグラフト共重合させた場合、グラフ
ト共重合は芯部のポリプロピレンに対してはほとんど行
われないが、グラフト共重合が容易な表面部のポリエチ
レンに対しては全体にわたってグラフト共重合が行われ
る。
When acrylic acid, methacrylic acid or the like is graft-copolymerized on such a composite component type fiber, the graft-copolymerization is hardly performed on the polypropylene of the core part, but the surface on which the graft-copolymerization is easy is carried out. Graft copolymerization is carried out on all parts of polyethylene.

【0009】また、電池を組み立てた際に、セパレータ
に電池反応に充分な量の電解液を保持させるためには、
アクリル酸やメタクリル酸などによるグラフト化率を大
きくする必要がある〔たとえば、丹宗他2名:YUAS
A−JIHO,No.59,p.35〜44(’8
5)〕。
When the battery is assembled, in order for the separator to retain a sufficient amount of electrolytic solution for the battery reaction,
It is necessary to increase the grafting ratio with acrylic acid, methacrylic acid, etc. [For example, Tanmune et al. 2 people: YUAS
A-JIHO, No. 59, p. 35-44 ('8
5)].

【0010】しかし、グラフト化率を大きくすると繊維
自体が脆くなってしまう〔森他2名:高分子論文集,V
ol.48,No.1,p.1〜9〕。一般に、脆い材
料は応力集中が大きく〔前沢成一郎訳:“改訂材料力学
要論”,p.51(昭47)〕、一旦亀裂が生じると、
それが容易に伝播し、切断してしまう。この現象の強弱
はエレメンドルフ引裂強度〔JIS P 8116〕を
測定することによって知ることができる。
However, if the grafting ratio is increased, the fiber itself becomes brittle [Mori et al. 2: Polymer Papers, V
ol. 48, No. 1, p. 1-9]. Generally, brittle materials have large stress concentration [Translated by Seiichiro Maezawa: "Revised Material Mechanics", p. 51 (Sho 47)], once a crack occurs,
It easily propagates and breaks. The strength and weakness of this phenomenon can be known by measuring the Elmendorf tear strength [JIS P 8116].

【0011】ところで、どの電池でも同様であるが、小
形高容量化に対する要求に応えるために、アルカリ二次
電池でも高容量化を図る必要があり、そのため、電極の
活物質充填量を増加させることが行われている。一定体
積のなかで、活物質充填量を増加させようとすると、セ
パレータに割り当てる体積を減少させるのが最も簡単な
解決法である。
By the way, as with any battery, in order to meet the demand for small size and high capacity, it is necessary to increase the capacity of the alkaline secondary battery as well. Therefore, the filling amount of the active material of the electrode should be increased. Is being done. The simplest solution is to reduce the volume allocated to the separator when trying to increase the active material filling amount within a fixed volume.

【0012】そのため、薄いセパレータを使用すること
が必要になるが、薄いセパレータを使用すると必然的に
強度が低下し、特に単位重量が70g/m2 以下になる
と、セパレータをシート状電極と重ね合わせて渦巻状に
巻回する際にセパレータが電極の角部に押圧されて破断
し、短絡が発生するようになる。
Therefore, it is necessary to use a thin separator, but the use of a thin separator inevitably lowers the strength. Especially when the unit weight is 70 g / m 2 or less, the separator is superposed on the sheet electrode. When it is spirally wound, the separator is pressed against the corner portion of the electrode and is broken, so that a short circuit occurs.

【0013】[0013]

【発明が解決しようとする課題】本発明は、グラフト化
により親水性を付与し、高容量化に対応できるように単
位重量を70g/m2 以下にした薄いセパレータがシー
ト状電極と重ね合わせて渦巻状に巻回する際に破断する
という問題点を解決し、しなやかさを持たせてシート状
電極と重ね合わせて渦巻状に巻回する時に破断を防止し
得る巻回型の電池用セパレータを提供することを目的と
する。
DISCLOSURE OF THE INVENTION According to the present invention, a thin separator having a unit weight of 70 g / m 2 or less is superposed on a sheet-like electrode so as to impart hydrophilicity by grafting and to cope with high capacity. A wound type battery separator that solves the problem of breakage when wound in a spiral shape and that has flexibility and can prevent breakage when wound in a spiral shape by overlapping with a sheet electrode. The purpose is to provide.

【0014】[0014]

【課題を解決するための手段】本発明は、グラフト化率
20%を超える繊維Aと、グラフト化率20%以下の繊
維Bとを含む単位重量70g/m2 以下の不織布で電池
用セパレータを構成することによって、上記目的を達成
したものである。
The present invention provides a battery separator made of a non-woven fabric containing a fiber A having a grafting rate of 20% or more and a fiber B having a grafting rate of 20% or less and having a unit weight of 70 g / m 2 or less. The above object is achieved by the configuration.

【0015】すなわち、グラフト化によって繊維に親水
性を付与し、そのグラフト化率20%を超える繊維Aで
電解液の保持能力を確保し、グラフト化率20%以下の
繊維Bで繊維本来のしなやかさを確保して、単位重量が
70g/m2 という薄いセパレータでも、シート状電極
と重ね合わせて渦巻状に巻回する際の破断が生じないよ
うにしたものである。
That is, by imparting hydrophilicity to the fiber by grafting, the fiber A having a grafting rate of more than 20% secures an electrolyte retaining ability, and the fiber B having a grafting rate of 20% or less makes the fiber inherently flexible. The thickness is ensured so that even a thin separator having a unit weight of 70 g / m 2 is prevented from being broken when the sheet-shaped electrode is superposed and spirally wound.

【0016】上記グラフト化率20%を超える繊維A
は、少なくとも表面部にグラフト化が容易なポリエチレ
ンを含んでいることが必要であり、全体をポリエチレン
で構成するか、または表面部をポリエチレンで構成し、
芯部をポリプロピレンで構成したものが適している。
Fiber A having a grafting ratio of more than 20%
It is necessary that at least the surface portion contains polyethylene that can be easily grafted, and the entire surface is made of polyethylene, or the surface portion is made of polyethylene,
A core made of polypropylene is suitable.

【0017】グラフト化は、基材となる繊維に、酸また
は塩基と反応して直接あるいは間接に塩を形成し得るモ
ノマー、たとえばアクリル酸やメタクリル酸などをグラ
フト共重合させることによって行われる。
Grafting is carried out by graft-copolymerizing a fiber as a base material with a monomer capable of directly or indirectly reacting with an acid or a base to form a salt, such as acrylic acid or methacrylic acid.

【0018】グラフト化率は、下記の式 The grafting rate is calculated by the following formula

【0019】により算出されるものであって、モノマー
が重合して長鎖状でグラフト化することが起こり得るの
で、グラフト化率が100%を超えることもあり得る。
The grafting ratio may exceed 100% because the monomer may be polymerized and grafted in a long chain form.

【0020】この繊維Aに関してグラフト化率が20%
を超えることを必要としているのは、電池反応に必要な
電解液保持能力を確保するためである。グラフト化率が
大きくなると、それに伴って電解液保持力は大きくなっ
ていくが、その反面、脆くなるので、繊維Bと併用する
とはいえ、グラフト化率が大きくなりすぎるとシート状
電極と重ね合わせて渦巻状に巻回する時に破断が生じや
すくなるので、この繊維Aに関してはグラフト化率が2
0%を超えて100%以下のもの、特にグラフト化率2
0〜70%のものが好ましい。
The graft ratio of this fiber A is 20%.
The reason why it is necessary to exceed is to ensure the electrolytic solution holding capacity necessary for the battery reaction. When the grafting ratio increases, the electrolytic solution holding power increases accordingly, but on the other hand, it becomes brittle. Therefore, although it is used in combination with the fiber B, if the grafting ratio is too large, it will overlap with the sheet electrode. As the fiber A has a grafting ratio of 2 because it is likely to break when wound in a spiral shape.
More than 0% and 100% or less, especially grafting rate 2
It is preferably 0 to 70%.

【0021】一方、グラフト化率20%以下の繊維B
は、繊維本来のしなやかさを保ち、セパレータをシート
状電極と重ね合わせて渦巻状に巻回する時に破断を生じ
ないようにするためのものであり、この繊維Bはグラフ
ト化が進みすぎないポリプロピレンやポリフッ化ビニリ
デンのような含フッ素系ポリオレフィンを主成分として
構成することが好ましい。そして、この主成分とするも
のは、それらのみでもよいし、それらの特性を損なわな
い範囲で他のものが混入していてもよいという意味であ
る。
On the other hand, a fiber B having a grafting ratio of 20% or less
Is to keep the original flexibility of the fiber and to prevent breakage when the separator is superposed on the sheet-like electrode and wound in a spiral shape. The fiber B is a polypropylene that does not undergo excessive grafting. It is preferable that the main component is a fluorinated polyolefin such as or polyvinylidene fluoride. This means that the main components may be only these, or other components may be mixed in as far as the characteristics thereof are not impaired.

【0022】グラフト化率が小さいほど繊維としてのし
なやかさは高くなるが、グラフト化率が0%、つまり、
アクリル酸、メタクリル酸などをまったくグラフト共重
合させていない場合は親水性がなくなるので、この繊維
Bに関してはグラフト化率3〜20%、特に5〜15%
のものが好ましい。
The smaller the grafting ratio, the higher the flexibility of the fiber, but the grafting ratio is 0%, that is,
The hydrophilicity is lost when acrylic acid, methacrylic acid, etc. are not graft-copolymerized at all, and therefore the graft ratio of this fiber B is 3 to 20%, particularly 5 to 15%.
Are preferred.

【0023】上記繊維Aと繊維Bを含む不織布中におい
て、繊維Aと繊維Bの割合は重量比で1/9〜9/1の
範囲が好ましい。
In the non-woven fabric containing the fibers A and B, the weight ratio of the fibers A to the fibers B is preferably in the range of 1/9 to 9/1.

【0024】すなわち、繊維Aの割合が上記範囲より多
くなると脆くなり、引裂強度で表現すると、エレメンド
ルフ引裂強度が200gfより小さくなって、セパレー
タとしてシート状電極に重ね合わせて渦巻状に巻回する
時にセパレータが電極の角部に押圧されて破断するよう
になる。
That is, when the ratio of the fiber A is more than the above range, the fiber A becomes brittle, and in terms of tear strength, the Elemendorff tear strength becomes less than 200 gf, and it is spirally wound on the sheet electrode as a separator. Sometimes the separator will be pressed against the corners of the electrode and break.

【0025】また、繊維Aの割合が上記範囲より少なく
なると親水性が低下して電解液の保持能力が低下し、電
池の内部抵抗が増加するなど、電池の電気的特性が低下
する。
When the proportion of the fiber A is less than the above range, the hydrophilicity is lowered, the electrolyte holding ability is lowered, the internal resistance of the battery is increased, and the electrical characteristics of the battery are deteriorated.

【0026】本発明においては、高容量化に対応できる
ように、セパレータの単位重量を70g/m2 以下にす
るが、薄くなりすぎると正極と負極を隔離する能力が低
下するので35g/m2 程度までのものを使用するのが
好ましい。
In the present invention, the unit weight of the separator is set to 70 g / m 2 or less so that the capacity can be increased. However, if the separator is too thin, the ability to separate the positive electrode from the negative electrode is lowered, so that the capacity is 35 g / m 2. It is preferred to use up to a degree.

【0027】[0027]

【実施例】つぎに、実施例をあげて本発明をより具体的
に説明する。ただし、本発明はそれらの実施例のみに限
定されるものではない。
EXAMPLES Next, the present invention will be described in more detail with reference to examples. However, the present invention is not limited to only those examples.

【0028】実施例1 繊度1.5デニール、平均繊維長5mmの複合成分型繊
維(芯部がポリプロピレンで、表面部がポリエチレンの
複合成分型繊維であり、その成分比は重量比で1:1で
ある)およびこれと同量の繊度1.5デニール、平均繊
維長5mmのポリプロピレン単一成分型繊維を水に分散
させ、抄紙して繊維堆積シートを得た。
Example 1 Composite component fiber having a fineness of 1.5 denier and an average fiber length of 5 mm (composite component fiber having a polypropylene core in the core and polyethylene in the surface, and the component ratio by weight is 1: 1). And a polypropylene monocomponent fiber having the same amount of fineness of 1.5 denier and an average fiber length of 5 mm was dispersed in water and paper-made to obtain a fiber deposited sheet.

【0029】このシートを熱ロールでプレスして、繊維
を相互に接着するとともに厚さを調整して不織布を得
た。得られた不織布は単位重量が50g/m2 で、厚さ
が180μmであった。
This sheet was pressed with a hot roll to bond the fibers to each other and adjust the thickness to obtain a nonwoven fabric. The obtained non-woven fabric had a unit weight of 50 g / m 2 and a thickness of 180 μm.

【0030】この不織布に電子線を3Mrad照射し、
ラジカルを生成させた。このラジカル生成不織布を、ア
クリル酸100重量部、水100重量部およびモール塩
〔硫酸鉄(II)アンモニウム六水塩〕1重量部からな
る溶液中に浸漬し、50℃で10分間加熱した。つぎ
に、70℃の温水中に1時間浸漬して、未反応のアクリ
ル酸を洗浄して除去し、ついで、50℃に加熱した20
%水酸化カリウム水溶液中に10分間浸漬してアクリル
酸を中和した後、水洗、乾燥してセパレータとした。
This non-woven fabric was irradiated with an electron beam of 3 Mrad,
Generated radicals. This radical-generating nonwoven fabric was immersed in a solution consisting of 100 parts by weight of acrylic acid, 100 parts by weight of water, and 1 part by weight of Mohr's salt [iron (II) ammonium hexahydrate hexahydrate], and heated at 50 ° C. for 10 minutes. Next, it was immersed in warm water of 70 ° C. for 1 hour to wash and remove unreacted acrylic acid, and then heated to 50 ° C. 20
% Aqueous solution of potassium hydroxide for 10 minutes to neutralize acrylic acid, followed by washing with water and drying to obtain a separator.

【0031】このセパレータのエレメンドルフ法によっ
て測定した引裂強度は460gfであった。また、この
セパレータを構成する繊維のグラフト化率を赤外線分光
光度法により測定したところ、ポリエチレン−ポリプロ
ピレン複合成分型繊維のグラフト化率は25%で、ポリ
プロピレン単一成分型繊維のグラフト化率は5%であっ
た。
The tear strength of this separator measured by the Elmendorf method was 460 gf. The grafting ratio of the fibers constituting the separator was measured by infrared spectrophotometry. The grafting ratio of the polyethylene-polypropylene composite component type fiber was 25%, and the grafting ratio of the polypropylene single component type fiber was 5%. %Met.

【0032】このセパレータを用い、シート状電極、つ
まりシート状の正極およびシート状の負極と重ね合わ
せ、渦巻状に巻回して渦巻状電極体にし、その渦巻状電
極体を用いて、図1に示す構造の単3形アルカリ二次電
池を作製した。
Using this separator, a sheet-like electrode, that is, a sheet-like positive electrode and a sheet-like negative electrode, is superposed and spirally wound into a spirally wound electrode body, and the spirally wound electrode body is used as shown in FIG. An AA alkaline secondary battery having the structure shown was produced.

【0033】上記電池の作製にあたって、正極には焼結
式ニッケル電極を用い、負極には焼結式水素吸蔵合金電
極を用い、電解液には濃度30重量%の水酸化カリウム
水溶液を用いた。
In the production of the above battery, a sintered nickel electrode was used for the positive electrode, a sintered hydrogen storage alloy electrode was used for the negative electrode, and an aqueous potassium hydroxide solution having a concentration of 30% by weight was used as the electrolytic solution.

【0034】ここで、図1に示す電池について説明する
と、1は正極、2は負極、3はセパレータ、4は渦巻状
電極体、5は電池ケース、6は環状ガスケット、7は封
口蓋、8は端子板、9は封口板、10は金属バネ、11
は弁体、12は正極リード体、13は絶縁体、14は絶
縁体である。
The battery shown in FIG. 1 will now be described. 1 is a positive electrode, 2 is a negative electrode, 3 is a separator, 4 is a spiral electrode body, 5 is a battery case, 6 is an annular gasket, 7 is a sealing lid, 8 Is a terminal plate, 9 is a sealing plate, 10 is a metal spring, 11
Is a valve body, 12 is a positive electrode lead body, 13 is an insulator, and 14 is an insulator.

【0035】正極1は活物質として水酸化ニッケルを含
むシート状の焼結式ニッケル電極であり、その寸法は3
9mm×82mm×0.66mmで、理論電気容量は1
160mAhである。負極2は活物質となる水素吸蔵合
金そのものを焼結したシート状の水素吸蔵合金電極であ
り、その寸法は41mm×111mm×0.30mm
で、理論電気容量は1800mAhである。
The positive electrode 1 is a sheet-like sintered nickel electrode containing nickel hydroxide as an active material, and its size is 3
9mm x 82mm x 0.66mm, theoretical capacity is 1
It is 160 mAh. The negative electrode 2 is a sheet-shaped hydrogen storage alloy electrode obtained by sintering a hydrogen storage alloy itself as an active material, and its dimensions are 41 mm × 111 mm × 0.30 mm.
Therefore, the theoretical electric capacity is 1800 mAh.

【0036】セパレータ3は上記のようにポリエチレン
−ポリプロピレン複合成分型繊維とポリプロピレン単一
成分型繊維との混合繊維の不織布にアクリル酸をグラフ
ト共重合させたものであり、その単位重量は50g/m
2 で、複合成分型繊維のグラフト化率は25%で、単一
成分型繊維のグラフト化率は5%である。そして、上記
正極1と負極2はこのセパレータ3を介して重ね合わせ
られ、渦巻状に巻回して渦巻状電極体4として電池ケー
ス5内に挿入され、その上部には絶縁体14が配置され
ている。
The separator 3 is obtained by graft-copolymerizing acrylic acid on a non-woven fabric of mixed fibers of polyethylene-polypropylene composite component type fibers and polypropylene single component type fibers as described above, and the unit weight thereof is 50 g / m.
At 2 , the composite component fiber has a grafting rate of 25% and the single component fiber has a grafting ratio of 5%. The positive electrode 1 and the negative electrode 2 are superposed on each other with the separator 3 interposed therebetween, spirally wound and inserted into the battery case 5 as the spirally wound electrode body 4, and the insulator 14 is arranged on the upper portion thereof. There is.

【0037】また、上記渦巻状電極体4の電池ケース5
内への挿入に先立って、電池ケース5の底部に絶縁体1
3が配置され、電池ケース5と正極1との接触を防止し
ている。
The battery case 5 of the spiral electrode body 4 is also provided.
Prior to insertion into the inside, the insulator 1 is attached to the bottom of the battery case 5.
3 is arranged to prevent contact between the battery case 5 and the positive electrode 1.

【0038】環状ガスケット6はナイロン66で作製さ
れ、封口蓋7は端子板8と封口板9とで構成され、電池
ケース5の開口部はこの封口蓋7と上記環状ガスケット
6とで封口されている。
The annular gasket 6 is made of nylon 66, the sealing lid 7 is composed of the terminal plate 8 and the sealing plate 9, and the opening of the battery case 5 is sealed by the sealing lid 7 and the annular gasket 6. There is.

【0039】つまり、電池ケース5内に渦巻状電極体4
や絶縁体14などを挿入した後、電池ケース5の開口端
近傍部分に底部が内周側に突出した環状の溝5aを形成
し、その溝5aの内周側突出部で環状ガスケット6の下
部を支えさせて環状ガスケット6と封口蓋7とを電池ケ
ース5の開口部に配置し、電池ケース5の溝5aから先
の部分を内方に締め付けて電池ケース5の開口部を封口
蓋7と環状ガスケット6とで封口している。
That is, the spiral electrode body 4 is provided in the battery case 5.
After inserting the insulator 14 and the like, an annular groove 5a having a bottom protruding toward the inner peripheral side is formed in the vicinity of the open end of the battery case 5, and the inner peripheral protruding portion of the groove 5a forms a lower portion of the annular gasket 6. The annular gasket 6 and the sealing lid 7 are placed in the opening of the battery case 5 by supporting the above, and the portion of the battery case 5 beyond the groove 5a is tightened inward so that the opening of the battery case 5 becomes the sealing lid 7. It is sealed with the annular gasket 6.

【0040】上記端子板8にはガス排出口8aが設けら
れ、封口板9にはガス検知孔9aが設けられ、端子板8
と封口板9との間には金属バネ10と弁体11とが配置
されている。そして、封口板9の外周部を折り曲げて端
子板8の外周部を挟み込んで端子板8と封口板9とを固
定している。
The terminal plate 8 is provided with a gas discharge port 8a, the sealing plate 9 is provided with a gas detection hole 9a, and the terminal plate 8 is provided.
The metal spring 10 and the valve body 11 are arranged between the sealing plate 9 and the sealing plate 9. Then, the outer peripheral portion of the sealing plate 9 is bent to sandwich the outer peripheral portion of the terminal plate 8 to fix the terminal plate 8 and the sealing plate 9.

【0041】この電池は、通常の状況下では金属バネ1
0の押圧力により弁体11がガス検知孔9aを閉鎖して
いるので、電池内部は密閉状態に保たれているが、電池
内部でガスが発生して電池内圧が異常に上昇した場合に
は、金属バネ10が収縮して弁体11とガス検知孔9a
との間に隙間が生じ、電池内部のガスはガス検知孔9a
およびガス排出孔8aを通過して電池外部に放出され、
電池破裂が防止できるように構成されている。
This battery has a metal spring 1 under normal circumstances.
Since the valve body 11 closes the gas detection hole 9a by the pressing force of 0, the inside of the battery is kept in a sealed state, but when gas is generated inside the battery and the internal pressure of the battery rises abnormally, , The metal spring 10 contracts and the valve body 11 and the gas detection hole 9a
A gap is created between the gas inside the battery and the gas inside the battery and the gas detection hole 9a
And is discharged to the outside of the battery through the gas discharge hole 8a,
It is configured to prevent the battery from bursting.

【0042】上記電池を100個作製し、作製直後に短
絡の有無を調べたところ、100個とも短絡がなく、そ
の歩留りは100%であった。つまり、この実施例1の
セパレータを用いた場合には、シート状電極と重ね合わ
せて渦巻状に巻回する時にセパレータの破断がまったく
なかった。
When 100 batteries were produced and examined for short circuit immediately after the production, there was no short circuit and the yield was 100%. That is, when the separator of Example 1 was used, there was no breakage of the separator when the sheet-shaped electrode was superposed and spirally wound.

【0043】また、上記100個の電池を100mAで
15時間充電し、200mAで0.9Vまで放電する充
放電サイクルを10回繰り返し、10回目の放電容量を
測定し、その平均値を算出したところ、平均放電容量は
1100mAhであった。
The 100 batteries were charged at 100 mA for 15 hours and discharged at 200 mA to 0.9 V for 10 charge / discharge cycles. The discharge capacity at the 10th time was measured and the average value was calculated. The average discharge capacity was 1100 mAh.

【0044】実施例2 繊度1.5デニール、平均繊維長5mmのポリエチレン
単一成分型繊維およびこれと同量の繊度1.5デニー
ル、平均繊維長5mmのポリプロピレン単一成分型繊維
を水に分散させ、抄紙して繊維堆積シートを得た。この
シートを熱ロールでプレスして、繊維を相互に接着させ
るとともに厚さを調整して不織布を得た。得られた不織
布は単位重量が50g/m2 で、厚さが180μmであ
った。
Example 2 A polyethylene single component fiber having a fineness of 1.5 denier and an average fiber length of 5 mm and a polypropylene single component fiber having a fineness of 1.5 denier and an average fiber length of 5 mm of the same amount were dispersed in water. Then, papermaking was performed to obtain a fiber deposited sheet. This sheet was pressed with a hot roll to bond the fibers to each other and adjust the thickness to obtain a nonwoven fabric. The obtained non-woven fabric had a unit weight of 50 g / m 2 and a thickness of 180 μm.

【0045】この不織布に電子線を3Mrad照射し、
ラジカルを生成させた。このラジカル生成不織布を、ア
クリル酸100重量部、水100重量部およびモール塩
1重量部からなる溶液中に浸漬し、50℃で10分間加
熱した。つぎに、70℃の温水中に1時間浸漬して、未
反応のアクリル酸を洗浄して除去し、ついで、50℃に
加熱した20%水酸化カリウム水溶液中に10分間浸漬
してアクリル酸を中和した後、水洗、乾燥してセパレー
タとした。
This non-woven fabric was irradiated with an electron beam of 3 Mrad,
Generated radicals. This radical-generated nonwoven fabric was immersed in a solution of 100 parts by weight of acrylic acid, 100 parts by weight of water and 1 part by weight of Mohr's salt, and heated at 50 ° C. for 10 minutes. Next, it is immersed in warm water of 70 ° C. for 1 hour to wash and remove unreacted acrylic acid, and then immersed in a 20% aqueous potassium hydroxide solution heated to 50 ° C. for 10 minutes to remove acrylic acid. After neutralization, it was washed with water and dried to obtain a separator.

【0046】このセパレータのエレメンドルフ引裂強度
は350gfであった。また、このセパレータを構成す
る繊維のグラフト化率を赤外線分光光度法により測定し
たところ、ポリエチレン単一成分型繊維のグラフト化率
は30%で、ポリプロピレン単一成分型繊維のグラフト
化率は5%であった。
The Elemendorf tear strength of this separator was 350 gf. When the grafting ratio of the fibers constituting the separator was measured by infrared spectrophotometry, the grafting ratio of the polyethylene single-component fiber was 30% and the grafting ratio of the polypropylene single-component fiber was 5%. Met.

【0047】このセパレータを用い、それ以外は実施例
1と同様にして、単3形アルカリ二次電池を100個作
製し、作製直後に短絡発生の有無を調べたところ、短絡
の発生したものはまったくなく、歩留りは100%であ
った。
100 AA alkaline secondary batteries were manufactured in the same manner as in Example 1 except that this separator was used and the presence or absence of a short circuit was examined immediately after the production. There was nothing, and the yield was 100%.

【0048】つまり、この実施例2のセパレータを用い
た場合には、シート状電極と重ね合わせて渦巻状に巻回
する時にセパレータの破断がまったくなかった。
That is, when the separator of Example 2 was used, there was no breakage of the separator when the sheet-shaped electrode was superposed and spirally wound.

【0049】また、これら100個の電池について、実
施例1と同様に10回目の放電容量を測定し、その平均
値を算出したところ、平均放電容量は1100mAhで
あった。
The discharge capacity of the 100th battery was measured in the same manner as in Example 1, and the average value was calculated. The average discharge capacity was 1100 mAh.

【0050】比較例1 繊度1.5デニール、平均繊維長5mmの複合成分型繊
維(芯部がポリプロピレンで、表面部がポリエチレンの
複合成分型繊維であり、その成分比は重量比1:1であ
る)を単独で水に分散し、抄紙して繊維堆積シートを得
た。このシートを熱ロールでプレスして、繊維を相互に
接着させるとともに厚さを調整して不織布を得た。得ら
れた不織布は単位重量が50g/m2 で、厚さが180
μmであった。
Comparative Example 1 A composite component fiber having a fineness of 1.5 denier and an average fiber length of 5 mm (a composite component fiber having a core of polypropylene and a surface of polyethylene, and the component ratio is 1: 1 by weight). A) was singly dispersed in water and paper-made to obtain a fiber-laid sheet. This sheet was pressed with a hot roll to bond the fibers to each other and adjust the thickness to obtain a nonwoven fabric. The obtained non-woven fabric has a unit weight of 50 g / m 2 and a thickness of 180.
was μm.

【0051】この不織布に電子線を3Mrad照射し、
ラジカルを生成させた。このラジカル生成不織布を、ア
クリル酸100重量部、水100重量部およびモール塩
1重量部からなる溶液中に浸漬し、50℃で10分間加
熱した。つぎに、70℃の温水中に1時間浸漬して、未
反応のアクリル酸を洗浄して除去し、ついで、50℃に
加熱した20%水酸化カリウム水溶液中に10分間浸漬
してアクリル酸を中和した後、水洗、乾燥してセパレー
タとした。
This non-woven fabric was irradiated with 3 Mrad of electron beam,
Generated radicals. This radical-generated nonwoven fabric was immersed in a solution of 100 parts by weight of acrylic acid, 100 parts by weight of water and 1 part by weight of Mohr's salt, and heated at 50 ° C. for 10 minutes. Next, it is immersed in warm water of 70 ° C. for 1 hour to wash and remove unreacted acrylic acid, and then immersed in a 20% aqueous potassium hydroxide solution heated to 50 ° C. for 10 minutes to remove acrylic acid. After neutralization, it was washed with water and dried to obtain a separator.

【0052】このセパレータのエレメンドルフ引裂強度
は160gfであった。また、このセパレータの構成繊
維のグラフト化率は40%であった。
The Elmendorf tear strength of this separator was 160 gf. The grafting rate of the constituent fibers of this separator was 40%.

【0053】このセパレータを用い、それ以外は実施例
1と同様にして、単3形アルカリ二次電池を100個作
製し、作製直後に短絡発生の有無を調べたところ、10
0個の電池中43個の電池が短絡しており、歩留りは5
7%であった。
Using this separator, 100 AA-size alkaline secondary batteries were prepared in the same manner as in Example 1 and the presence or absence of short circuit was examined immediately after the production.
43 out of 0 batteries are short-circuited and the yield is 5
It was 7%.

【0054】短絡の発生しなかった57個の電池につい
て、実施例1と同様に10回目の放電容量を測定し、そ
の平均値を算出したところ、平均放電容量は1100m
Ahであった。
With respect to 57 batteries in which no short circuit occurred, the discharge capacity at the 10th time was measured in the same manner as in Example 1 and the average value was calculated. The average discharge capacity was 1100 m.
It was Ah.

【0055】比較例2 繊度1.5デニール、平均繊維長5mmの複合成分型繊
維(芯部がポリプロピレンで、表面部がポリエチレンの
複合成分型繊維であり、その成分比は重量比で1:1で
ある)を単独で水に分散し、抄紙して繊維堆積シートを
得た。このシートを熱ロールでプレスして、繊維を相互
に接着させるとともに厚さを調整して不織布を得た。得
られた不織布は単位重量が75g/m2 で、厚さが23
0μmであった。
Comparative Example 2 A composite component fiber having a fineness of 1.5 denier and an average fiber length of 5 mm (composite component fiber having a polypropylene core portion and a polyethylene surface portion, the component ratio of which is 1: 1 by weight). Was independently dispersed in water and papermaking was carried out to obtain a fiber deposited sheet. This sheet was pressed with a hot roll to bond the fibers to each other and adjust the thickness to obtain a nonwoven fabric. The obtained non-woven fabric has a unit weight of 75 g / m 2 and a thickness of 23
It was 0 μm.

【0056】この不織布に電子線を3Mrad照射し、
ラジカルを生成させた。このラジカル生成不織布を、ア
クリル酸100重量部、水100重量部およびモール塩
1重量部からなる溶液中に浸漬し、50℃で10分間加
熱した。つぎに、70℃の温水中に1時間浸漬して、未
反応のアクリル酸を洗浄して除去し、ついで、50℃に
加熱した20%水酸化カリウム水溶液中に10分間浸漬
してアクリル酸を中和した後、水洗、乾燥してセパレー
タとした。
This non-woven fabric is irradiated with an electron beam of 3 Mrad,
Generated radicals. This radical-generated nonwoven fabric was immersed in a solution of 100 parts by weight of acrylic acid, 100 parts by weight of water and 1 part by weight of Mohr's salt, and heated at 50 ° C. for 10 minutes. Next, it is immersed in warm water of 70 ° C. for 1 hour to wash and remove unreacted acrylic acid, and then immersed in a 20% aqueous potassium hydroxide solution heated to 50 ° C. for 10 minutes to remove acrylic acid. After neutralization, it was washed with water and dried to obtain a separator.

【0057】このセパレータのエレメンドルフ引裂強度
は210gfであった。また、このセパレータを構成す
る繊維のグラフト化率は35%であった。
The Elemendorf tear strength of this separator was 210 gf. In addition, the grafting rate of the fibers constituting this separator was 35%.

【0058】このセパレータを用い、実施例1と同様に
して、単3形アルカリ二次電池を100個作製した。た
だし、セパレータの厚さが増した分、電極占有体積が減
少したため、正極寸法は39mm×72mm×0.66
mmになり、その理論電気容量は1010mAhに低下
し、負極寸法は41mm×101mm×0.30mmに
なり、その理論電気容量は1640mAhに低下した。
Using this separator, 100 AA alkaline secondary batteries were produced in the same manner as in Example 1. However, the positive electrode dimensions are 39 mm x 72 mm x 0.66 because the electrode occupancy volume decreased as the separator thickness increased.
mm, the theoretical electric capacity decreased to 1010 mAh, the negative electrode dimension became 41 mm × 101 mm × 0.30 mm, and the theoretical electric capacity decreased to 1640 mAh.

【0059】この電池を100個作製し、作製直後に短
絡発生の有無を調べたところ、短絡の発生したものはま
ったくなく、歩留りは100%であった。
When 100 batteries were prepared and the presence or absence of a short circuit was examined immediately after the production, none of the short circuits occurred and the yield was 100%.

【0060】また、これら100個の電池について、実
施例1と同様に10回目の放電容量を測定し、その平均
値を算出したところ、平均放電容量は970mAhであ
り、実施例1〜2の電池に比べて、放電容量が低下して
いた。
Further, with respect to these 100 batteries, the discharge capacities at the 10th time were measured in the same manner as in Example 1, and the average value was calculated. The average discharge capacity was 970 mAh. The discharge capacity was lower than that of.

【0061】以上の結果を表1に示す。なお、表1では
ポリプロピレンをPP、ポリエチレンをPEと表示す
る。
The above results are shown in Table 1. In Table 1, polypropylene is indicated as PP and polyethylene is indicated as PE.

【0062】[0062]

【表1】 [Table 1]

【0063】表1に示すように、本発明の実施例1〜2
は電池作製時の歩留りが100%と高く、また平均放電
容量も1100mAhと大きかった。これに対して、比
較例1は平均放電容量は1100mAhと大きかった
が、電池作製時の歩留りが57%と低く、また比較例2
は電池作製時の歩留りが高いものの、平均放電容量が9
70mAhと実施例1〜2に比べて小さかった。
As shown in Table 1, Examples 1-2 of the present invention
Had a high yield at the time of battery production of 100%, and had a large average discharge capacity of 1100 mAh. On the other hand, Comparative Example 1 had a large average discharge capacity of 1100 mAh, but had a low yield of 57% when the battery was manufactured, and Comparative Example 2
Has a high yield at the time of battery production, but has an average discharge capacity of 9
It was 70 mAh, which was smaller than those of Examples 1 and 2.

【0064】[0064]

【発明の効果】以上説明したように、本発明では、グラ
フト化率20%を超える繊維とグラフト化率20%以下
の繊維とを併用した不織布をセパレータとして用いるこ
とによって、単位重量が70g/m2 以下という薄い場
合でも、シート状電極と重ね合わせて渦巻状に巻回する
際に電極の角部による破断のないセパレータを提供する
ことができた。
As described above, in the present invention, a unit weight of 70 g / m 2 is used by using a nonwoven fabric in which fibers having a grafting rate of 20% or more and fibers having a grafting rate of 20% or less are used in combination. Even when the thickness was as thin as 2 or less, it was possible to provide a separator that was not broken by the corners of the electrode when the sheet-shaped electrode was superposed and spirally wound.

【図面の簡単な説明】[Brief description of drawings]

【図1】本発明のセパレータを用いたアルカリ二次電池
の一例を拡大して示す縦断面図である。
FIG. 1 is an enlarged vertical sectional view showing an example of an alkaline secondary battery using a separator of the present invention.

【符号の説明】[Explanation of symbols]

1 正極 2 負極 3 セパレータ 1 Positive electrode 2 Negative electrode 3 Separator

フロントページの続き (72)発明者 長井 陽三 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号 日東 電工株式会社内 (72)発明者 飯田 博之 大阪府茨木市下穂積1丁目1番2号 日東 電工株式会社内Front Page Continuation (72) Inventor Yozo Nagai 1-2-2 Shimohozumi, Ibaraki City, Osaka Prefecture Nitto Denko Corporation (72) Inventor Hiroyuki Iida 1-2 1-2 Shimohozumi, Ibaraki City, Osaka Nitto Denko Shares In the company

Claims (3)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 シート状電極とともに巻回する巻回型の
電池用セパレータにおいて、グラフト化率20%を超え
る繊維Aと、グラフト化率20%以下の繊維Bとを含む
単位重量70g/m2 以下の不織布からなることを特徴
とする巻回型の電池用セパレータ。
1. A wound-type battery separator wound with a sheet-like electrode, comprising a fiber A having a grafting rate of more than 20% and a fiber B having a grafting rate of 20% or less, and a unit weight of 70 g / m 2. A wound battery separator comprising the following non-woven fabric.
【請求項2】 繊維Aの少なくとも表面部がポリエチレ
ンを含み、繊維Bがポリプロピレンを含む請求項1記載
の巻回型の電池用セパレータ。
2. The wound-type battery separator according to claim 1, wherein at least the surface portion of the fiber A contains polyethylene and the fiber B contains polypropylene.
【請求項3】 繊維Aと繊維Bとが重量比1/9〜9/
1の範囲で含まれている請求項1記載の巻回型の電池用
セパレータ。
3. The weight ratio of the fiber A and the fiber B is 1/9 to 9 /
The wound-type battery separator according to claim 1, which is included in the range of 1.
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