JPS58194254A - 電池用セパレ−タの製造法 - Google Patents
電池用セパレ−タの製造法Info
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- JPS58194254A JPS58194254A JP57076829A JP7682982A JPS58194254A JP S58194254 A JPS58194254 A JP S58194254A JP 57076829 A JP57076829 A JP 57076829A JP 7682982 A JP7682982 A JP 7682982A JP S58194254 A JPS58194254 A JP S58194254A
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- sulfuric acid
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
- H01M50/417—Polyolefins
-
- H—ELECTRICITY
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
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-
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
現在、各種の一次電池や二次電池、さらには燃料電池が
ポータプル機器、移動用、据置用、予備用さらには独立
電源などに利用さｎている。
ポータプル機器、移動用、据置用、予備用さらには独立
電源などに利用さｎている。
これらの電池全構成要素に分けると、大部分の電池は、
正極、負極、電解質、セパレータ、容器などから族９立
っている。
正極、負極、電解質、セパレータ、容器などから族９立
っている。
電池の特性をすぐｆ′したものにするために電憧の果た
す役割が大きいことは勿論であり、正僕、負極の改良は
、永久に続けらｎる課題で必ることは当然であるが、セ
パレータの役割も見過すことはできない。
す役割が大きいことは勿論であり、正僕、負極の改良は
、永久に続けらｎる課題で必ることは当然であるが、セ
パレータの役割も見過すことはできない。
電池におけるセパレータの最も大きな役割は、正極と負
極全隔離して電子的な短絡を防止することである。その
ために−次電池では耐電解液性が重視され、二次電池で
はその他に充電時での酸化に対して耐えることが要求さ
れる。
極全隔離して電子的な短絡を防止することである。その
ために−次電池では耐電解液性が重視され、二次電池で
はその他に充電時での酸化に対して耐えることが要求さ
れる。
セパレータの他の重要な特性として電解液の保持性があ
る。電解液を豊富に用いる系と、密閉形のようにセパレ
ータに電解液を保持させる系とに分けると、このような
電解液の保持性はとくに後者の系で重要なことは当然で
ある。このような電解液の保液性を重視して、とくに密
閉形の一次。
る。電解液を豊富に用いる系と、密閉形のようにセパレ
ータに電解液を保持させる系とに分けると、このような
電解液の保持性はとくに後者の系で重要なことは当然で
ある。このような電解液の保液性を重視して、とくに密
閉形の一次。
二次電池では、天然繊維系の不織布や織布が用いらｎて
いる。また、アルカリ電解液を用いる場合には、耐アル
カリ性全考慮してポリアミドから成る不織布や織布が最
もよく用いられている。しかし、このように電解液の保
持性にすぐｆした材料は、一般的には、耐アルカリ性や
耐酸性に関しては問題があり、たとえばポリアミドは、
一応の耐アルカリ性は有しているが、高温度のもとや非
常に長期にわたると強度が低下し、短絡の原因になるこ
とが知らｎている。もちろん天然繊維、つ筐ルセルロー
ス系ではこのような傾向はさらに顕著である。
いる。また、アルカリ電解液を用いる場合には、耐アル
カリ性全考慮してポリアミドから成る不織布や織布が最
もよく用いられている。しかし、このように電解液の保
持性にすぐｆした材料は、一般的には、耐アルカリ性や
耐酸性に関しては問題があり、たとえばポリアミドは、
一応の耐アルカリ性は有しているが、高温度のもとや非
常に長期にわたると強度が低下し、短絡の原因になるこ
とが知らｎている。もちろん天然繊維、つ筐ルセルロー
ス系ではこのような傾向はさらに顕著である。
こｎらに対して、オレフィン系樹脂、とくにポリエチレ
ンやポリプロピレン全材料とする不織布や織布は、耐電
解液性や耐酸化性の点ですぐれている。したがって電池
の長寿命化のためのセパレータ材料とじては好ましいと
いえる。ところが、これらポリエチレンやポリプロピレ
ン製のセパレータは、電讐液への親和性が極端に悪く、
またその保持性も悪い。３ｊ１．状では、このような点
全緩和するために、界面活性剤全オレフィン系樹脂の不
織布や織布に含浸させて、電解液への親和性や保持性の
改良をはかつている。しかし、電解液への親和性があっ
て、なお電池内で電解液に長期にわたって影響を受けず
、また耐酸化性も十分にあるような界面活性剤がないの
で、このような界面活性剤の処理では、初期の電池特性
はよくても、長期にわたると電解液のセパレータへの保
持の低下−に伴う特性劣下全もたらしていた。
ンやポリプロピレン全材料とする不織布や織布は、耐電
解液性や耐酸化性の点ですぐれている。したがって電池
の長寿命化のためのセパレータ材料とじては好ましいと
いえる。ところが、これらポリエチレンやポリプロピレ
ン製のセパレータは、電讐液への親和性が極端に悪く、
またその保持性も悪い。３ｊ１．状では、このような点
全緩和するために、界面活性剤全オレフィン系樹脂の不
織布や織布に含浸させて、電解液への親和性や保持性の
改良をはかつている。しかし、電解液への親和性があっ
て、なお電池内で電解液に長期にわたって影響を受けず
、また耐酸化性も十分にあるような界面活性剤がないの
で、このような界面活性剤の処理では、初期の電池特性
はよくても、長期にわたると電解液のセパレータへの保
持の低下−に伴う特性劣下全もたらしていた。
このようなオレフィン系樹脂セパレータの親水性を大に
して、それ自体が電解液との親和性をよくするための最
も簡単な方法として、発煙硫酸やクロル硫酸あるいは、
熱濃硫酸などによるスルフォン化処理がある。このスル
フォン化処理をスることにより、オレフィン系樹脂のセ
パレータの電解液親和性は向上するため、前記欠点が大
幅に解消さ九ることかわかった。その理由としては、オ
レフィン系樹脂中の水素原子が５Ｏ３Ｈにおきかわり、
その−８Ｏ３Ｈが電解液と親和性があるためである。
して、それ自体が電解液との親和性をよくするための最
も簡単な方法として、発煙硫酸やクロル硫酸あるいは、
熱濃硫酸などによるスルフォン化処理がある。このスル
フォン化処理をスることにより、オレフィン系樹脂のセ
パレータの電解液親和性は向上するため、前記欠点が大
幅に解消さ九ることかわかった。その理由としては、オ
レフィン系樹脂中の水素原子が５Ｏ３Ｈにおきかわり、
その−８Ｏ３Ｈが電解液と親和性があるためである。
このようにスルフォン化処理全すると親和性が向上する
が、また界面活性剤を用いて処理したものと比較すると
若干劣っている。
が、また界面活性剤を用いて処理したものと比較すると
若干劣っている。
そこで、本発明は、スルフォン化したセパレータの親和
性、吸水性をより向上させる方法を提供するものである
。すなわち、本発明は、オレフィン系樹脂のセパレータ
を発煙硫酸あるいは、熱濃酸中でスルフォン化処理をし
、水洗後すぐ高濃度の水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等の水溶液中に浸せきすることを特徴とする。
性、吸水性をより向上させる方法を提供するものである
。すなわち、本発明は、オレフィン系樹脂のセパレータ
を発煙硫酸あるいは、熱濃酸中でスルフォン化処理をし
、水洗後すぐ高濃度の水酸化ナトリウム、水酸化カリウ
ム等の水溶液中に浸せきすることを特徴とする。
本発明の処理をしたでパレータは親和性が著しく向上す
る。これは、オレフィンに入った−５ｏ３Ｈ基が、−８
ｏ３にもしくは−８Ｏ５Ｎａになるためであると考えら
れる。
る。これは、オレフィンに入った−５ｏ３Ｈ基が、−８
ｏ３にもしくは−８Ｏ５Ｎａになるためであると考えら
れる。
なおスルフォン化処理したセパレータ全水洗し乾燥した
のちアルカリ処［−してもセパレータが撥水性を示し、
充分にアルカリが浸透しないことがわかった。すなわち
、スルフォン化したセパレータをアルカリ浸せきをする
場合は、スルフォン化処理をし水洗後、セパレータ中に
水分が残存している時にアルカリ中に浸せきをすること
が重要である。
のちアルカリ処［−してもセパレータが撥水性を示し、
充分にアルカリが浸透しないことがわかった。すなわち
、スルフォン化したセパレータをアルカリ浸せきをする
場合は、スルフォン化処理をし水洗後、セパレータ中に
水分が残存している時にアルカリ中に浸せきをすること
が重要である。
以下、本発明を実施例により説明する。
第１図は本発明によるセパレータの処理工程全示す。１
はオレフィン系樹脂繊維の不織布または織布からなる長
尺帯状のセパレータ材料であり、ロール２に巻かｎてい
る。３は市販の濃硫酸（９８％）４を収容した耐酸性の
容器であシ、図示しない加熱装置により１１０℃±１℃
に保持されている。６は攪拌装置である。６はセパレー
タ材料１を濃硫酸４中に浸せきするためのガイドロール
である。７は材料１ｖｉ″駆動するためのロールで、材
料１からこれに含まｎている濃硫酸を絞りとる役目も有
する。８は稀硫酸９全収容した容器で、濃硫酸で処理後
のセパレータに含″１ｎた濃硫酸全直接水で水洗すると
硫酸の稀′しゃく熱により熱収縮や変形を起こすため、
セパレータから濃硫酸を徐々に稀しやくするためのもの
である。なお１ｏはガイドロールである。
はオレフィン系樹脂繊維の不織布または織布からなる長
尺帯状のセパレータ材料であり、ロール２に巻かｎてい
る。３は市販の濃硫酸（９８％）４を収容した耐酸性の
容器であシ、図示しない加熱装置により１１０℃±１℃
に保持されている。６は攪拌装置である。６はセパレー
タ材料１を濃硫酸４中に浸せきするためのガイドロール
である。７は材料１ｖｉ″駆動するためのロールで、材
料１からこれに含まｎている濃硫酸を絞りとる役目も有
する。８は稀硫酸９全収容した容器で、濃硫酸で処理後
のセパレータに含″１ｎた濃硫酸全直接水で水洗すると
硫酸の稀′しゃく熱により熱収縮や変形を起こすため、
セパレータから濃硫酸を徐々に稀しやくするためのもの
である。なお１ｏはガイドロールである。
この槽で稀しやくされたセパレータ材料１は、駆動用ロ
ール１１によりセパレータ材料中に含１ｆした稀硫酸全
絞りとられる。１２は攪拌装置である。稀しやく処理後
のセパレータ材料１はガイドロール１３によシ水洗槽１
４へ浸せきされる。セパレータ中の稀硫酸は、水により
て置換さｎ洗浄さｎる。この例では、攪拌しているが、
ジーノド水流等で、表面に水を吹き付けると一層洗浄効
果が上がる。この水洗槽を出たセパレータ材料１は、ロ
ール１６により内に含まｆ′した水を絞ジとる。このと
きセパレータ材料は、軽く水分金倉んだ状態で、アルカ
リ処理槽１６に浸せきさせる。アルカリ処理液１７には
、苛性カリ（３０％）全使用した。この内で処理を終わ
ったセパレータ材Ｒ１は、絞クロール１８を通過後水洗
、乾燥さする。
ール１１によりセパレータ材料中に含１ｆした稀硫酸全
絞りとられる。１２は攪拌装置である。稀しやく処理後
のセパレータ材料１はガイドロール１３によシ水洗槽１
４へ浸せきされる。セパレータ中の稀硫酸は、水により
て置換さｎ洗浄さｎる。この例では、攪拌しているが、
ジーノド水流等で、表面に水を吹き付けると一層洗浄効
果が上がる。この水洗槽を出たセパレータ材料１は、ロ
ール１６により内に含まｆ′した水を絞ジとる。このと
きセパレータ材料は、軽く水分金倉んだ状態で、アルカ
リ処理槽１６に浸せきさせる。アルカリ処理液１７には
、苛性カリ（３０％）全使用した。この内で処理を終わ
ったセパレータ材Ｒ１は、絞クロール１８を通過後水洗
、乾燥さする。
上記のセパレータ材料１として、厚さ０．２ｇ。
多孔度６０％の市販のポリプロピレン不織布を用いた。
この不織布を０．５５６ｍａ汚の速度で搬送し、濃硫酸
への浸せき時間を１時間とした。
への浸せき時間を１時間とした。
以上のようにして得らｆしたセパレータをＡとする。ま
たポリプロピレン不織布に上記のアルカリ浸せき処理を
しないものをＢとした。′！１′た比較例として、濃硫
酸処理をしないポリプロピレン不織布をＣ１こｎに界面
活性剤の０．３重量％水溶液を含浸し、乾燥したものを
Ｄとする。
たポリプロピレン不織布に上記のアルカリ浸せき処理を
しないものをＢとした。′！１′た比較例として、濃硫
酸処理をしないポリプロピレン不織布をＣ１こｎに界面
活性剤の０．３重量％水溶液を含浸し、乾燥したものを
Ｄとする。
まず、こｎらのセパレータの親液性を比較するため、幅
４（１’ｍの帯状にし、その先端を苛性カリの３ｏ重量
％水溶液に浸せきし、３０秒経過時点での平均の液吸い
上げ高さを調べた。その結果、Ｃの吸い上げはほぼ０、
Ｄは約１６龍、Ａは約１７＋１５、Ｂは約１２．、であ
った。このことから、Ａは界面活性剤を入れたものとほ
ぼ同等の性能があり、従来のものと比較し電解液の親和
性がよいことがわかる。
４（１’ｍの帯状にし、その先端を苛性カリの３ｏ重量
％水溶液に浸せきし、３０秒経過時点での平均の液吸い
上げ高さを調べた。その結果、Ｃの吸い上げはほぼ０、
Ｄは約１６龍、Ａは約１７＋１５、Ｂは約１２．、であ
った。このことから、Ａは界面活性剤を入れたものとほ
ぼ同等の性能があり、従来のものと比較し電解液の親和
性がよいことがわかる。
つぎに、各セパレータを用いて単２形の密閉形ニッケル
ーカドミウムアルカリ蓄電池を構成した。
ーカドミウムアルカリ蓄電池を構成した。
この電池の６時間率の放電容量は２Ａｈとした。
まず、第２図に０．４Ａで７時間充電後の２Ａ放電（２
６℃）の結果を示す。親液性が劣るＣは、やや性能が悪
い。また０℃での２Ａ放電では、第３図のようにＣ１さ
らにＤも劣化してきて、低温はど親水性が劣る悪影響が
現ｎていることがわかる。つぎに、各電池を０．４Ａで
７時間充電し２Ａで放電する条件で充放電を繰り返した
。第４図は、このサイクルを６０ｏ回繰ジ返した後の２
６℃での２Ａ放電の結果であり、Ｃは勿−のことＤでも
界面活性剤の低下により性能は大幅に低下している。本
発明によるセパレータの優秀さが明らかである。なおり
がＡと同等の性能を示すのは、セパレータが電解液とな
じみＡと同じ効果があったものと考えられる。
６℃）の結果を示す。親液性が劣るＣは、やや性能が悪
い。また０℃での２Ａ放電では、第３図のようにＣ１さ
らにＤも劣化してきて、低温はど親水性が劣る悪影響が
現ｎていることがわかる。つぎに、各電池を０．４Ａで
７時間充電し２Ａで放電する条件で充放電を繰り返した
。第４図は、このサイクルを６０ｏ回繰ジ返した後の２
６℃での２Ａ放電の結果であり、Ｃは勿−のことＤでも
界面活性剤の低下により性能は大幅に低下している。本
発明によるセパレータの優秀さが明らかである。なおり
がＡと同等の性能を示すのは、セパレータが電解液とな
じみＡと同じ効果があったものと考えられる。
なお、各電池の組み立て時に、電解液の注入速度を調べ
たところ、水酸化リチウム２ｏｙ−／ｌを含む比重１．
２６の苛性カリを６ＣＣ入ｎる際に、Ｃはそのままでは
ほとんど入らないため減圧にして注入した。Ａでは約３
６秒程度で、Ｂは４６秒、Ｄは約３６秒程度であった。
たところ、水酸化リチウム２ｏｙ−／ｌを含む比重１．
２６の苛性カリを６ＣＣ入ｎる際に、Ｃはそのままでは
ほとんど入らないため減圧にして注入した。Ａでは約３
６秒程度で、Ｂは４６秒、Ｄは約３６秒程度であった。
このことから本発明のセパレータは、注液速度をはやめ
る効果があることもわかった。
る効果があることもわかった。
実施例では、オレフィン系樹脂としてポリプロピレンを
用い、また、電池としてアルカリ電池を用いたが、勿論
その他にポリエチレンでも同じ効果があり、酸性電解液
を用いる電池についても同様に適用できる。
用い、また、電池としてアルカリ電池を用いたが、勿論
その他にポリエチレンでも同じ効果があり、酸性電解液
を用いる電池についても同様に適用できる。
以上のように本発明によれば、オレフィン系樹脂のスル
フォン化した場合の電解液の親水性及び保持性をさらに
向上させることができる。
フォン化した場合の電解液の親水性及び保持性をさらに
向上させることができる。
第１図は実施例のセパレータの製造工程を示す図、第２
図、第３図及び第４図は各種セパレータを用いたニッケ
ルーカドミウム電池の放電特性の比較を示す。 １・・・・・織布又は不織布、４・・・・・・濃硫酸、
９・・・−・・稀硫酸、１４・・・・・・水洗槽、１６
・・・−・・アルカリ処理槽。
図、第３図及び第４図は各種セパレータを用いたニッケ
ルーカドミウム電池の放電特性の比較を示す。 １・・・・・織布又は不織布、４・・・・・・濃硫酸、
９・・・−・・稀硫酸、１４・・・・・・水洗槽、１６
・・・−・・アルカリ処理槽。
Claims (1)
- オンフィン系樹脂からなる織布もしくは、不織布をスル
フォン化処理し、ついで高濃度のアルカリ水溶液中に浸
せき処理することを特徴とする電池用セパレータの製造
法。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57076829A JPS58194254A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 電池用セパレ−タの製造法 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57076829A JPS58194254A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 電池用セパレ−タの製造法 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS58194254A true JPS58194254A (ja) | 1983-11-12 |
Family
ID=13616564
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57076829A Pending JPS58194254A (ja) | 1982-05-07 | 1982-05-07 | 電池用セパレ−タの製造法 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS58194254A (ja) |
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6457568A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nickel-hydrogen storage battery |
| JPH01132042A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用セパレータの製造法 |
| US5204197A (en) * | 1990-03-26 | 1993-04-20 | Daiwabo Create Co., Ltd. | Separator material for storage batteries and method for making the same |
| US5354617A (en) * | 1991-10-23 | 1994-10-11 | Kanai Juyo Kogyo Co. Ltd. | Non-woven fabric sheet separator material for storage batteries and method for making the same |
-
1982
- 1982-05-07 JP JP57076829A patent/JPS58194254A/ja active Pending
Cited By (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS6457568A (en) * | 1987-08-26 | 1989-03-03 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | Nickel-hydrogen storage battery |
| JPH01132042A (ja) * | 1987-11-17 | 1989-05-24 | Matsushita Electric Ind Co Ltd | 電池用セパレータの製造法 |
| US5204197A (en) * | 1990-03-26 | 1993-04-20 | Daiwabo Create Co., Ltd. | Separator material for storage batteries and method for making the same |
| US5354617A (en) * | 1991-10-23 | 1994-10-11 | Kanai Juyo Kogyo Co. Ltd. | Non-woven fabric sheet separator material for storage batteries and method for making the same |
| US5487944A (en) * | 1991-10-23 | 1996-01-30 | Kanai Juyo Kogyo Co., Ltd. | Non-woven fabric sheet separator material for storage batteries and method for making the same |
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