JP2001291503A - Battery separator - Google Patents
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Abstract
(57)【要約】 (修正有)
【課題】 薄く、高容量化に対応でき、しかも歩留まり
良く、安定して電池を製造することのできるアルカリ電
池用セパレータを提供する。
【解決手段】 本セパレータは、融点が166℃以上の
高融点ポリプロピレン、繊維径が5μm以下のポリプロ
ピレン系極細繊維を含有する繊維シートを備える。
【効果】 セパレータは、電池(極板群構成)を製造す
る際に、極板のバリがセパレータを突き抜けてショート
したり、極板によって切断されてショートすることを防
止することができるとため、歩留まり良く、安定して電
池を製造することができる。また、繊維径が5μm以下
の細いポリプロピレン系極細繊維を含有しているため、
薄いセパレータとすることが可能となり、電池の高容量
化の寄与することができる。(57) [Summary] (with correction) [PROBLEMS] To provide an alkaline battery separator that is thin, can cope with high capacity, can produce batteries stably with good yield. SOLUTION: This separator is provided with a fiber sheet containing high melting point polypropylene having a melting point of 166 ° C. or more and ultrafine polypropylene fibers having a fiber diameter of 5 μm or less. [Effect] When manufacturing a battery (electrode group configuration), the separator can prevent the burr of the electrode plate from penetrating through the separator and causing a short circuit, or being cut by the electrode plate to prevent a short circuit. Batteries can be manufactured stably with good yield. In addition, since the fiber diameter contains fine polypropylene-based ultrafine fibers of 5 μm or less,
It is possible to use a thin separator, which can contribute to increasing the capacity of the battery.
Description
【0001】[0001]
【発明の属する技術分野】本発明は電池用セパレータに
関する。TECHNICAL FIELD The present invention relates to a battery separator.
【0002】[0002]
【従来の技術】従来から、電池の正極と負極とを分離し
て短絡を防止すると共に、電解液を保持して起電反応を
円滑に行うことができるように、正極と負極との間にセ
パレータが使用されている。2. Description of the Related Art Conventionally, a positive electrode and a negative electrode of a battery have been conventionally separated to prevent a short circuit and to maintain an electrolytic solution so that an electromotive reaction can be carried out smoothly. Separators are used.
【0003】近年、電子機器の小型軽量化に伴って、電池の
占めるスペースも小さくなっているにもかかわらず、電
池には従来と同程度以上の性能が必要とされるため、電
池の高容量化が要求されている。そのためには、電極の
活物質量を増やす必要があるため、必然的に前記セパレ
ータの占める体積が少なくならざるを得ない。つまり、
セパレータの厚さを薄くする必要がある。しかしなが
ら、従来のセパレータの厚さを単純に薄くしたのでは電
解液の保持性が悪くなったり、繊維のバラツキが生じや
すいため、分割型複合繊維を使用し、湿式法により繊維
ウエブを形成する(例えば、特開平7−29561号公
報や特開平8−138645号公報)ことにより、電解
液の保持性を向上させたり、繊維の分散性を向上させて
いた。このようなセパレータは電解液の保持性や繊維の
分散性の点においては効果があるものの、電池(極板群
構成)を製造する段階の極板によって切断されたり、極
板のバリがセパレータを突き抜けてショートする場合が
あるため、歩留まりの悪いものであった。また、これら
以外にも引張り強度や剛軟度が低いなどの問題があるた
め、この点からも歩留まりの悪いものであった。[0003] In recent years, as electronic devices have become smaller and lighter, the space occupied by the battery has been reduced, but the battery is required to have a performance equal to or higher than that of the conventional one. Is required. For that purpose, it is necessary to increase the amount of the active material of the electrode, so that the volume occupied by the separator is inevitably reduced. That is,
It is necessary to reduce the thickness of the separator. However, if the thickness of the conventional separator is simply reduced, the retention of the electrolytic solution is deteriorated or the fiber is apt to vary. Therefore, the split type composite fiber is used and the fiber web is formed by a wet method ( For example, JP-A-7-29561 and JP-A-8-138645 have improved the retention of the electrolyte and the dispersibility of the fibers. Although such a separator is effective in terms of electrolyte retention and fiber dispersibility, it is cut by an electrode plate at the stage of manufacturing a battery (electrode group configuration), Yield was poor because there was a case where the short circuit could occur. In addition, there are other problems such as low tensile strength and low softness, and the yield is also poor from this point.
【0004】[0004]
【発明が解決しようとする課題】本発明は上記の問題点
を解決するためになされたものであり、本発明の目的は
薄く、高容量化に対応でき、しかも歩留まり良く、安定
して電池を製造することのできる電池用セパレータを提
供することにある。SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-mentioned problems, and an object of the present invention is to provide a battery which is thin, can cope with a high capacity, has a good yield, and is stable. An object of the present invention is to provide a battery separator that can be manufactured.
【0005】[0005]
【課題を解決するための手段】本発明の電池用セパレー
タ(以下、単に「セパレータ」ということがある)は、
融点が166℃以上の高融点ポリプロピレンを含む、繊
維径が5μm以下のポリプロピレン系極細繊維を含有す
る繊維シートを備えたものである。この融点が166℃
以上の高融点ポリプロピレンは結晶性が高いためか剛性
があり、繊維強度も高いため、電池(極板群構成)を製
造する際に、極板のバリがセパレータを突き抜けてショ
ートしたり、極板によって切断されてショートすること
を防止することができる。したがって、歩留まり良く、
安定して電池を製造することができるセパレータであ
る。また、前述のように高融点ポリプロピレンは結晶性
が高く、引張り強度や剛性が優れているため、この点か
らも歩留まり良く、安定して電池を製造することができ
る。更には、繊維径が5μm以下の細いポリプロピレン
系極細繊維を含有しているため、薄いセパレータとする
ことが可能となり、その結果、電池の高容量化に寄与す
ることができるものである。The battery separator of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as "separator") comprises:
It is provided with a fiber sheet containing ultrafine polypropylene fibers having a fiber diameter of 5 μm or less, including a high melting point polypropylene having a melting point of 166 ° C. or more. This melting point is 166 ° C
The above high melting point polypropylene has high crystallinity or rigidity, and has high fiber strength. Therefore, when manufacturing a battery (electrode group configuration), the burr of the electrode plate shorts through the separator, Can be prevented from being short-circuited. Therefore, good yield,
This is a separator that can stably manufacture a battery. In addition, as described above, high melting point polypropylene has high crystallinity and excellent tensile strength and rigidity. Therefore, from this viewpoint, a battery can be stably manufactured with a high yield. Furthermore, since it contains fine polypropylene-based ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less, a thin separator can be obtained, and as a result, it is possible to contribute to increasing the capacity of the battery.
【0006】[0006]
【発明の実施の形態】本発明のポリプロピレン系極細繊
維は融点が166℃以上の高融点ポリプロピレンを含む
ものである。一般的なポリプロピレンの融点は160℃
程度であるため、本発明のポリプロピレン系極細繊維を
構成する高融点ポリプロピレンは結晶性の高いものであ
る。高融点ポリプロピレンの結晶性が高ければ高いほ
ど、より剛性が高く、繊維強度も高いため、このポリプ
ロピレン系極細繊維を含むセパレータは、電池(極板群
構成)を製造する際に、極板のバリが突き抜けにくく、
極板によって切断されにくいものである。また、上記の
ように高融点ポリプロピレンは結晶性が高く、引張り強
度や剛性も優れているため、本発明のセパレータを使用
すれば、歩留まり良く、安定して電池を製造することが
できる。BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The ultrafine polypropylene fibers of the present invention contain a high melting point polypropylene having a melting point of 166 ° C. or higher. The melting point of general polypropylene is 160 ° C
Therefore, the high melting point polypropylene constituting the ultrafine polypropylene fiber of the present invention has high crystallinity. The higher the crystallinity of the high melting point polypropylene, the higher the stiffness and the higher the fiber strength. Therefore, the separator containing the polypropylene-based ultrafine fibers can be used to manufacture the battery (electrode group) in the burr of the electrode. Is difficult to penetrate,
It is hard to be cut by the electrode plate. In addition, since the high melting point polypropylene has high crystallinity and excellent tensile strength and rigidity as described above, the use of the separator of the present invention makes it possible to produce a battery with good yield and stability.
【0007】高融点ポリプロピレンの融点が高ければ高いほ
ど、剛性が高く、繊維強度が優れ、上記のような効果が
優れているため、融点は167℃以上であるのがより好
ましい。なお、高融点ポリプロピレン中に、エチレンな
どのオレフィン成分が共重合成分として混在していて
も、高融点ポリプロピレンの融点が166℃以上である
限り構わない。本発明における「融点」は、示差走査熱
量計を用い、昇温速度10℃/分で室温から昇温して得
られる融解吸熱曲線の極大値を与える温度をいう。な
お、極大値が2つ以上ある場合には、最も高温の極大値
を融点とする。[0007] The higher the melting point of the high melting point polypropylene, the higher the rigidity, the better the fiber strength, and the above-mentioned effects, so that the melting point is more preferably 167 ° C or more. In addition, even if an olefin component such as ethylene is mixed as a copolymer component in the high-melting polypropylene, the high-melting polypropylene may have a melting point of 166 ° C. or higher. The “melting point” in the present invention refers to a temperature at which a maximum value of a melting endothermic curve obtained by using a differential scanning calorimeter at a heating rate of 10 ° C./min from room temperature is obtained. When there are two or more maximum values, the maximum value at the highest temperature is defined as the melting point.
【0008】本発明のポリプロピレン系極細繊維は上述のよ
うな高融点ポリプロピレンを含むものであるが、その状
態としては、例えば、(1)上述のような高融点ポリプ
ロピレンのみからなる場合と、(2)上述のような高融
点ポリプロピレンに加えて、この高融点ポリプロピレン
よりも低融点のポリマーを含み、この低融点のポリマー
がポリプロピレン系極細繊維の表面の少なくとも一部を
形成している場合を挙げることができる。前者(1)の
ポリプロピレン系極細繊維は剛性が高く、繊維強度が優
れるものであり、後者(2)のポリプロピレン系極細繊
維は剛性や繊維強度に加えて、低融点のポリマーが融着
できるため繊維シートに強度を付与することもできる。[0008] The ultrafine polypropylene fiber of the present invention contains the high melting point polypropylene as described above. The state includes, for example, (1) a case where only the high melting point polypropylene as described above is used; In addition to the high-melting polypropylene such as the above, including a polymer having a lower melting point than the high-melting polypropylene, there may be mentioned a case where the low-melting polymer forms at least a part of the surface of the polypropylene-based ultrafine fibers. . The former ultrafine polypropylene fiber (1) has high rigidity and excellent fiber strength, and the latter ultrafine polypropylene fiber (2) has a low melting point polymer in addition to rigidity and fiber strength. Strength can also be imparted to the sheet.
【0009】後者(2)のポリプロピレン系極細繊維の場
合、高融点ポリプロピレンは剛性や繊維強度が優れてい
るように、ポリプロピレン系極細繊維中、5mass%
以上含まれているのが好ましく、10mass%以上含
まれているのがより好ましく、30mass%以上含ま
れているのが最も好ましい。他方、低融点のポリマーの
融着性を損なわないように70mass%以下であるの
が好ましい。後者(2)の場合、ポリプロピレン系極細
繊維を構成する低融点のポリマーとしては、融着する際
に高融点ポリプロピレンが溶融しないように、高融点ポ
リプロピレンの融点よりも10℃以上低いのが好まし
く、20℃以上低いのがより好ましい。このような低融
点のポリマーとしては、例えば、高密度ポリエチレン、
中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状低密
度ポリエチレン、共重合ポリエチレンなどのポリエチレ
ン、共重合ポリプロピレンなどを挙げることができる。
このような低融点のポリマーは融着できるようにポリプ
ロピレン系極細繊維表面の少なくとも一部を構成してい
るが、融着性に優れるように、ポリプロピレン系極細繊
維表面の30%以上を構成しているのが好ましく、60
%以上を構成しているのがより好ましく、100%構成
しているのが最も好ましい。このような低融点のポリマ
ーを含むポリプロピレン系極細繊維の断面形状として
は、例えば、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型、
芯鞘型(偏芯型を含む)、サイドバイサイド型を挙げる
ことができ、これらの中でも、低融点のポリマーが繊維
表面を100%構成することのできる、海島型又は芯鞘
型(偏芯型を含む)であるのが好ましい。[0009] In the case of the latter ultrafine polypropylene fiber (2), the high melting point polypropylene is 5 mass% in the ultrafine polypropylene fiber so that the rigidity and the fiber strength are excellent.
It is preferably contained at least, more preferably at least 10 mass%, and most preferably at least 30 mass%. On the other hand, the content is preferably 70 mass% or less so as not to impair the fusibility of the low melting point polymer. In the case of the latter (2), the low melting point polymer constituting the ultrafine polypropylene fibers is preferably at least 10 ° C. lower than the melting point of the high melting point polypropylene so that the high melting point polypropylene does not melt during fusion. It is more preferable that the temperature is lower than 20 ° C. Examples of such a low-melting polymer include high-density polyethylene,
Examples include polyethylene such as medium-density polyethylene, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, and copolymerized polyethylene, and copolymerized polypropylene.
Such a polymer having a low melting point constitutes at least a part of the surface of the polypropylene-based ultrafine fiber so as to be able to be fused, but constitutes at least 30% of the surface of the polypropylene-based ultrafine fiber so as to have excellent fusibility. Preferably 60
%, More preferably 100%, and most preferably 100%. Examples of the cross-sectional shape of the ultrafine polypropylene fibers containing such a low-melting polymer include, for example, sea-island type, orange type, multiple bimetal type,
A core-in-sheath type (including an eccentric type) and a side-by-side type can be mentioned. Among them, a sea-island type or a core-in-sheath type (an eccentric type) in which a polymer having a low melting point can constitute 100% of the fiber surface. Is preferable).
【0010】本発明のポリプロピレン系極細繊維は前述のよ
うな高融点ポリプロピレンを含むものであり、しかも繊
維径が5μm以下であるため、繊維シートを緻密化する
ことができ、電解液の保持性を低下させることなく繊維
シートを薄くすることができるため、電池の高容量化に
寄与することができるものである。更には、質量が同じ
であれば、より多くのポリプロピレン系極細繊維が存在
することができるため、より均一に分散することがで
き、信頼性の高いセパレータである。より好ましい繊維
径は4.5μm以下である。本発明における「繊維径」
は、繊維の断面形状が円形である場合にはその直径をい
い、繊維の断面形状が非円形である場合には円形断面に
換算した時の直径をいう。[0010] The ultrafine polypropylene fiber of the present invention contains the high melting point polypropylene as described above, and has a fiber diameter of 5 µm or less, so that the fiber sheet can be densified and the retention of the electrolyte can be improved. Since the thickness of the fiber sheet can be reduced without lowering it, it is possible to contribute to increasing the capacity of the battery. Furthermore, if the mass is the same, more polypropylene-based ultrafine fibers can be present, so that they can be more uniformly dispersed and a highly reliable separator. A more preferred fiber diameter is 4.5 μm or less. "Fiber diameter" in the present invention
Refers to the diameter when the cross-sectional shape of the fiber is circular, and refers to the diameter when converted to a circular cross-section when the cross-sectional shape of the fiber is non-circular.
【0011】本発明のポリプロピレン系極細繊維の繊維長は
特に限定するものではないが、0.5〜160mm程度
が適当である。また、ポリプロピレン系極細繊維中に、
酸化防止剤、紫外線吸収剤、結晶核剤、吸湿剤、安定
剤、帯電防止剤、或いは親水化剤などの機能性物質が混
在していても良い。[0011] The fiber length of the polypropylene-based ultrafine fiber of the present invention is not particularly limited, but is suitably about 0.5 to 160 mm. Also, in the ultrafine polypropylene fiber,
A functional substance such as an antioxidant, an ultraviolet absorber, a crystal nucleating agent, a moisture absorbent, a stabilizer, an antistatic agent, or a hydrophilizing agent may be mixed.
【0012】このようなポリプロピレン系極細繊維は、例え
ば、外力によって分割可能な分割性繊維を分割すること
によって得ることができる。この分割性繊維としては、
例えば、高融点ポリプロピレンを含む2種類以上のポリ
マーからなる、繊維断面形状がオレンジ型や多重バイメ
タル型の繊維を挙げることができる。このような分割性
繊維に対して、例えば、水流などの流体流、ニードル、
カレンダー、或はフラットプレスなどにより外力を作用
させると、個々のポリマーに分離して、高融点ポリプロ
ピレンを含む、繊維径が5μm以下のポリプロピレン系
極細繊維を発生することができる。[0012] Such a polypropylene-based ultrafine fiber can be obtained, for example, by dividing a splittable fiber that can be split by an external force. As this splittable fiber,
For example, there can be mentioned an orange type fiber or a multi-bimetal type fiber made of two or more polymers including high melting point polypropylene. For such splittable fibers, for example, a fluid flow such as a water flow, a needle,
When an external force is applied by a calender or a flat press or the like, the polymer is separated into individual polymers, and ultrafine polypropylene fibers having a fiber diameter of 5 μm or less, including high melting point polypropylene, can be generated.
【0013】この分割性繊維を構成する高融点ポリプロピレ
ン以外のポリマーは、電解液に対する耐性に優れている
ように、ポリオレフィン系であるのが好ましく、耐電解
液性の点から分割性繊維はポリオレフィン系ポリマーの
みから構成されているのが好ましい。特に、高融点ポリ
プロピレンとポリエチレン(例えば、高密度ポリエチレ
ン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状
低密度ポリエチレンなど)とを組み合わせた分割性繊維
は容易に紡糸して製造することができるため好適であ
る。[0013] The polymer other than the high melting point polypropylene constituting the splittable fiber is preferably a polyolefin type so as to have excellent resistance to an electrolytic solution. Preferably, it is composed of only a polymer. In particular, a splittable fiber obtained by combining high melting point polypropylene and polyethylene (for example, high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, etc.) is preferable because it can be easily spun and produced. It is.
【0014】このような分割性繊維は、ポリプロピレン系極
細繊維を構成する高融点ポリプロピレンの融点が166
℃以上となるように、使用するポリプロピレン樹脂とし
て、分子量分布(重量平均分子量/数平均分子量)が6
以下(好ましくは5以下、より好ましくは4.5以下)
のものを使用したり、延伸温度を90℃以上かつポリマ
ーが溶融しないできるだけ高い温度としたり、ポリプロ
ピレン樹脂以外のポリマーとして、延伸性の優れるもの
を使用すること以外は、従来の複合紡糸法と同様にして
紡糸することができる。なお、重量平均分子量及び数平
均分子量は、溶媒に1,2,4−トリクロロベンゼンを
用い、温度140℃でGPC法(ゲルパーミエーション
クロマトグラフィー)により、ポリスチレン換算分子量
として測定することができる。また、延伸性の優れるポ
リマーとして、例えば、高密度ポリエチレンを挙げるこ
とができる。[0014] In such a splittable fiber, the melting point of the high melting point polypropylene constituting the ultrafine polypropylene fiber is 166.
The molecular weight distribution (weight-average molecular weight / number-average molecular weight) of the polypropylene resin to be used is set to be 6 ° C. or higher.
Or less (preferably 5 or less, more preferably 4.5 or less)
Same as the conventional composite spinning method, except that the stretching temperature is 90 ° C. or higher and the temperature is as high as possible so that the polymer does not melt. And can be spun. The weight-average molecular weight and the number-average molecular weight can be measured as polystyrene-equivalent molecular weight by GPC method (gel permeation chromatography) at 1,400 ° C using 1,2,4-trichlorobenzene as a solvent. In addition, as a polymer having excellent stretchability, for example, high-density polyethylene can be given.
【0015】本発明のセパレータを構成する繊維シートは前
述のようなポリプロピレン系極細繊維以外に、前述のよ
うな高融点ポリプロピレンを含まない繊維径が5μm以
下の極細繊維(以下、「高融点ポリプロピレン非含有極
細繊維」ということがある)を含むことができる。この
ような高融点ポリプロピレン非含有極細繊維を含んでい
ることによって、繊維シートの厚さを薄くすることがで
き、電解液の保持性を向上させることができるため、電
池の高容量化に対応することができる。このような高融
点ポリプロピレン非含有極細繊維は、例えば、前述のよ
うなポリプロピレン系極細繊維を分割性繊維から発生さ
せる際に同時に発生させることもできるし、前述のよう
な高融点ポリプロピレンを含まないこと以外は前述の分
割性繊維と同様の分割性繊維から発生させることもでき
る。このような高融点ポリプロピレン非含有極細繊維の
表面を構成するポリマーは耐電解液性に優れているよう
に、ポリオレフィン系であるのが好ましく、特に、融点
が166℃未満のポリプロピレン、高密度ポリエチレ
ン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエチレン、直鎖状
低密度ポリエチレン、ポリメチルペンテンなどからなる
のが好ましい。[0015] The fiber sheet constituting the separator of the present invention is, in addition to the above-mentioned polypropylene-based ultrafine fibers, ultra-fine fibers having a fiber diameter of 5 µm or less (hereinafter, referred to as "high- Containing ultra-fine fibers). By including such high-melting-point polypropylene-free ultrafine fibers, the thickness of the fiber sheet can be reduced, and the retention of the electrolyte can be improved. be able to. Such high-melting-point polypropylene-free ultrafine fibers, for example, can also be generated simultaneously when the above-mentioned polypropylene-based ultrafine fibers are generated from the splittable fibers, and do not include the high-melting-point polypropylene as described above. Other than the above, it can also be generated from the same splittable fibers as the splittable fibers described above. The polymer constituting the surface of such a high-melting-point polypropylene-free ultrafine fiber is preferably a polyolefin-based polymer so as to have excellent electrolytic solution resistance. In particular, polypropylene having a melting point of less than 166 ° C, high-density polyethylene, It is preferably made of medium density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, polymethylpentene, or the like.
【0016】本発明のセパレータを構成する繊維シートは、
繊維径が5μmを越える、引張り強さが4.5cN/d
tex以上の高強度繊維を含んでいることができる。こ
のような高強度繊維を含んでいることによって、極板群
を形成する際に、極板のバリがセパレータを突き抜けた
り、極板によって切断されてショートするのを、更に効
率的に防止することができる。より好ましい高強度繊維
の引張り強さは6.2cN/dtex以上であり、更に
好ましい高強度繊維の引張り強さは8.0cN/dte
x以上であり、最も好ましい高強度繊維の引張り強さは
10.7cN/dtex以上である。この「引張り強
さ」は、JIS L 1015(化学繊維ステープル試
験法)によって測定した値をいう。この高強度繊維も耐
電解液性に優れるように、ポリオレフィン系ポリマーで
表面が構成されているのが好ましく、特に、ポリプロピ
レン、高密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密
度ポリエチレン、直鎖状低密度ポリエチレン、超高分子
量ポリエチレン、ポリメチルペンテンなどからなるのが
好ましい。この高強度繊維の繊度は電解液の保持性を低
下させないように、5μmを越え、20μm以下である
のが好ましい。[0016] The fiber sheet constituting the separator of the present invention comprises:
Fiber diameter exceeds 5 μm, tensile strength is 4.5 cN / d
tex or more high-strength fibers. By including such high-strength fibers, when forming the electrode plate group, it is possible to more efficiently prevent the burr of the electrode plate from penetrating the separator or being cut by the electrode plate to cause a short circuit. Can be. The more preferable high-strength fiber has a tensile strength of 6.2 cN / dtex or more, and the more preferable high-strength fiber has a tensile strength of 8.0 cN / dte.
x or more, and the most preferred high-strength fiber has a tensile strength of 10.7 cN / dtex or more. This “tensile strength” refers to a value measured according to JIS L 1015 (a chemical fiber staple test method). It is preferable that the surface of the high-strength fiber is composed of a polyolefin-based polymer so that the electrolyte solution resistance is also excellent. Particularly, polypropylene, high-density polyethylene, medium-density polyethylene, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene are preferable. , Ultrahigh molecular weight polyethylene, polymethylpentene and the like. The fineness of the high-strength fiber is preferably more than 5 μm and not more than 20 μm so as not to lower the retention of the electrolyte.
【0017】本発明のセパレータを構成する繊維シートは、
融着繊維を更に含んでいることができる。このような融
着繊維を含んでいることによって、セパレータの引張強
さや剛軟度を向上させることができる。この融着繊維
は、ポリプロピレン系極細繊維や高融点ポリプロピレン
非含有極細繊維による保液性や、好適に含むことのでき
る高強度繊維の強度を低下させないように、融着繊維以
外の繊維(例えば、ポリプロピレン系極細繊維、高融点
ポリプロピレン非含有極細繊維、高強度繊維など)の表
面を構成するいずれのポリマーよりも低い融点(10℃
以上低いのが好ましく、15℃以上低いのがより好まし
い)を有するポリマー(以下、「低融点ポリマー成分」
ということがある)を、少なくとも繊維表面に有する融
着繊維を使用するのが好ましい。この融着繊維の低融点
ポリマー成分も耐電解液性に優れるように、ポリオレフ
ィン系ポリマーからなるのが好ましく、前述のように高
融点ポリプロピレンを含むポリプロピレン系極細繊維を
含んでいるため、低融点ポリマー成分はポリエチレン系
ポリマーから構成されているのが好ましく、例えば、高
密度ポリエチレン、中密度ポリエチレン、低密度ポリエ
チレン、直鎖状低密度ポリエチレンから構成されている
のが好ましい。この融着繊維は単一ポリマーから構成さ
れていても良いし、2種類以上のポリマーから構成され
ていても良いが、後者の方が、セパレータの引張強さを
より向上させることができるため好適である。融着繊維
が2種類以上のポリマーから構成されている場合、その
繊維断面形状は、例えば、芯鞘型、偏芯型、サイドバイ
サイド型であることができる。この融着繊維の繊維径は
電解液の保持性を低下させないように、20μm以下で
あるのが好ましい。[0017] The fiber sheet constituting the separator of the present invention comprises:
It may further include fused fibers. By including such fused fibers, the tensile strength and the softness of the separator can be improved. The fused fiber is a fiber other than the fused fiber (e.g., Melting point (10 ° C.) lower than any of the polymers constituting the surface of polypropylene-based ultrafine fiber, high-melting-point polypropylene-free ultrafine fiber, high-strength fiber, etc.
(Preferably lower than 15 ° C.) (hereinafter referred to as “low melting point polymer component”).
Is preferably used at least on the fiber surface. It is preferable that the low-melting polymer component of the fusion fiber is also composed of a polyolefin-based polymer so that the electrolyte solution resistance is also excellent. The component is preferably composed of a polyethylene-based polymer, and for example, is preferably composed of high-density polyethylene, medium-density polyethylene, low-density polyethylene, or linear low-density polyethylene. This fused fiber may be composed of a single polymer or may be composed of two or more kinds of polymers, but the latter is preferable because the tensile strength of the separator can be further improved. It is. When the fused fibers are composed of two or more polymers, the fiber cross-sectional shape can be, for example, a core-sheath type, an eccentric type, or a side-by-side type. The fiber diameter of the fused fibers is preferably 20 μm or less so as not to deteriorate the retention of the electrolyte.
【0018】本発明のセパレータの繊維シートを構成する繊
維は上述のような繊維(ポリプロピレン系極細繊維、高
融点ポリプロピレン非含有極細繊維、高強度繊維、融着
繊維)以外の繊維を含んでいることができる。例えば、
ポリプロピレン系極細繊維及び/又は高融点ポリプロピ
レン非含有極細繊維を発生させるもととなった分割性繊
維(非分割)を含んでいることができる。The fibers constituting the fiber sheet of the separator of the present invention include fibers other than the above-mentioned fibers (polypropylene-based ultrafine fibers, ultra-fine fibers containing no high-melting-point polypropylene, high-strength fibers, and fused fibers). Can be. For example,
It may contain a splittable fiber (non-split) which is a source of the ultrafine polypropylene-based fiber and / or the ultrafine fiber containing no high-melting-point polypropylene.
【0019】本発明のセパレータは上述のようなポリプロピ
レン系極細繊維を含有する繊維シートを備えたものであ
る限り、その態様は特に限定されるものではないが、例
えば、不織布、織物、編物などの繊維シート単体、これ
ら繊維シートと多孔フィルムとの積層体などであること
ができる。これらの中でも、電解液の保持性に優れてい
る不織布を含んでいるのが好ましい。The embodiment of the separator of the present invention is not particularly limited as long as the separator is provided with the fiber sheet containing the above-mentioned polypropylene-based ultrafine fibers. It may be a fiber sheet alone, a laminate of such a fiber sheet and a porous film, or the like. Among these, it is preferable to include a nonwoven fabric which is excellent in retention of an electrolytic solution.
【0020】本発明のセパレータの面密度は20〜100g
/m2であるのが好ましく、より好ましくは30〜80
g/m2である。面密度が20g/m2未満であると、引
張強さが不足する場合があり、100g/m2を越える
と、厚くなり過ぎて電池の高容量化が困難な傾向がある
ためである。The separator of the present invention has an areal density of 20 to 100 g.
/ M 2 , more preferably 30 to 80
g / m 2 . If the areal density is less than 20 g / m 2 , the tensile strength may be insufficient, and if it exceeds 100 g / m 2 , the battery tends to be too thick and it is difficult to increase the capacity of the battery.
【0021】本発明のセパレータは極板群形成時に極板のバ
リが突き抜けにくく、極板によって切断されにくく、し
かも引張り強度や剛性が優れ、歩留まり良く安定して電
池を製造することができ、しかも電池の高容量化に寄与
することができるため、本発明のセパレータは、例え
ば、アルカリマンガン電池、水銀電池、酸化銀電池、空
気電池などの一次電池、ニッケル−カドミウム電池、銀
−亜鉛電池、銀−カドミウム電池、ニッケル−亜鉛電
池、ニッケル−水素電池などの二次電池に使用できる。[0021] The separator of the present invention makes it difficult for the burr of the electrode plate to penetrate when forming the electrode plate group, is hard to be cut by the electrode plate, has excellent tensile strength and rigidity, and can stably produce a battery with good yield. Since it can contribute to increasing the capacity of the battery, the separator of the present invention is, for example, a primary battery such as an alkaline manganese battery, a mercury battery, a silver oxide battery, an air battery, a nickel-cadmium battery, a silver-zinc battery, and a silver battery. -It can be used for secondary batteries such as cadmium batteries, nickel-zinc batteries and nickel-hydrogen batteries.
【0022】本発明のセパレータは常法により製造した繊維
シートをセパレータとして使用することができるし、常
法により製造した繊維シートと多孔フィルムとを一体化
したものをセパレータとして使用することもできる。As the separator of the present invention, a fiber sheet manufactured by a conventional method can be used as a separator, or a separator obtained by integrating a fiber sheet manufactured by a conventional method and a porous film can be used as a separator.
【0023】本発明のセパレータを構成する繊維シートとし
て好適である不織布は、例えば次のようにして製造する
ことができる。まず、前述のようなポリプロピレン系極
細繊維を用意する。必要であれば、高融点ポリプロピレ
ン非含有極細繊維、高強度繊維、或いは融着繊維を用意
する。なお、ポリプロピレン系極細繊維や高融点ポリプ
ロピレン非含有極細繊維を前述のような分割性繊維から
発生させる場合には、前述のような分割性繊維を用意す
る。The nonwoven fabric suitable as a fiber sheet constituting the separator of the present invention can be produced, for example, as follows. First, a polypropylene-based ultrafine fiber as described above is prepared. If necessary, ultrafine fibers, high-strength fibers, or fused fibers containing no high-melting-point polypropylene are prepared. In the case where the ultrafine polypropylene fiber or the ultrafine fiber containing no high melting point polypropylene is generated from the above-mentioned splittable fiber, the above-mentioned splittable fiber is prepared.
【0024】本発明のポリプロピレン系極細繊維、或いはポ
リプロピレン系極細繊維を発生可能な分割性繊維は高融
点ポリプロピレンを含んでいることによって、切断部に
おいて圧着することなく切断することができる、という
効果も奏する。また、乾式法により繊維ウエブを形成す
る場合には、機械的に又は熱的に5〜50個/インチ程
度の巻縮を付与されているのが好ましい。[0024] Since the polypropylene-based ultrafine fiber of the present invention or the splittable fiber capable of generating the polypropylene-based ultrafine fiber contains high-melting-point polypropylene, it can also be cut without crimping at a cut portion. Play. When the fiber web is formed by a dry method, it is preferable that about 5 to 50 pieces / inch are crimped mechanically or thermally.
【0025】次いで、上述のようなポリプロピレン系極細繊
維を含む繊維ウエブ、或いはポリプロピレン系極細繊維
を発生可能な分割性繊維を含む繊維ウエブを、乾式法や
湿式法により形成する。場合により、高融点ポリプロピ
レン非含有極細繊維、高強度繊維、或いは融着繊維を含
む繊維ウエブを形成する。なお、湿式法により繊維ウエ
ブを形成する場合には、繊維長が0.5〜25mm程度
の繊維を使用し、乾式法により繊維ウエブを形成する場
合には、繊維長が25〜160mm程度の繊維を使用す
る。この繊維ウエブは1層である必要はなく、種類の異
なる繊維ウエブが2層以上積層されていても良い。特
に、湿式法により形成した繊維ウエブと乾式法により形
成した繊維ウエブとが積層された積層繊維ウエブは、均
一性と引張り強さとを兼ね備えた不織布とすることがで
きるため好適である。Next, a fiber web containing the above-mentioned ultrafine polypropylene fibers or a fiber web containing a splittable fiber capable of generating the ultrafine polypropylene fibers is formed by a dry method or a wet method. In some cases, a fiber web containing ultrafine fibers, high-strength fibers, or fused fibers containing no high-melting-point polypropylene is formed. In addition, when forming a fiber web by a wet method, a fiber having a fiber length of about 0.5 to 25 mm is used. When forming a fiber web by a dry method, a fiber having a fiber length of about 25 to 160 mm is used. Use This fiber web need not be a single layer, and two or more different types of fiber webs may be laminated. In particular, a laminated fiber web in which a fiber web formed by a wet method and a fiber web formed by a dry method are laminated is preferable because a nonwoven fabric having both uniformity and tensile strength can be obtained.
【0026】次いで、繊維ウエブを結合して不織布を形成す
ることができる。この結合方法としては、例えば、水流
などの流体流を作用させることにより絡合する方法、ポ
リプロピレン系極細繊維が低融点のポリマーを繊維表面
に有する場合や融着繊維を繊維ウエブ中に含んでいる場
合には、ポリプロピレン系極細繊維の低融点のポリマー
及び/又は融着繊維の低融点ポリマー成分を融着する方
法、或いはこれらを併用する方法を挙げることができ
る。なお、これらの結合方法を併用する場合、その順序
及びその回数は特に限定するものではない。Next, the fibrous webs can be combined to form a nonwoven fabric. As the bonding method, for example, a method of entanglement by applying a fluid flow such as a water flow, a case where a polypropylene-based ultrafine fiber has a polymer having a low melting point on the fiber surface, or a fusion fiber is contained in the fiber web. In this case, a method of fusing the low melting point polymer of the ultrafine polypropylene fiber and / or the low melting point polymer component of the fusion fiber, or a method of using these in combination can be mentioned. When these combining methods are used in combination, the order and the number of times are not particularly limited.
【0027】なお、ポリプロピレン系極細繊維を分割性繊維
から発生させる場合には、繊維ウエブを結合する前、結
合する際、或いは結合した後に分割する必要がある。こ
の分割方法としては、例えば、水流などの流体流、ニー
ドル、カレンダー、或はフラットプレスなどがある。ま
た、湿式法により繊維ウエブを形成した場合、特にポリ
プロピレン系極細繊維を発生可能なポリオレフィン系ポ
リマーのみからなる分割性繊維を含んでいる場合、水流
などの流体流によって分割しにくい傾向があるため、分
割性繊維及び/又は融着繊維を融着させて、分割性繊維
の自由度を低くした後に、水流などの流体流を作用させ
て分割性繊維の分割を行うのが好ましい。この場合、不
織布に強度をもたせるために、再度、ポリプロピレン系
極細繊維及び/又は融着繊維を融着するのが好ましい。
このように融着した後に水流などの流体流を作用させた
場合、繊維の絡合はあまり生じず、主として分割性繊維
の分割が生じる。[0027] When the polypropylene-based ultrafine fibers are generated from splittable fibers, it is necessary to split the fiber web before, during or after bonding. Examples of the dividing method include a fluid flow such as a water flow, a needle, a calender, and a flat press. Further, when the fiber web is formed by a wet method, especially when the fiber web contains a divisible fiber composed of only a polyolefin-based polymer capable of generating a polypropylene-based ultrafine fiber, it tends to be difficult to be divided by a fluid flow such as a water flow. After the splittable fibers and / or the fusion fibers are fused to reduce the degree of freedom of the splittable fibers, it is preferable to split the splittable fibers by applying a fluid flow such as a water flow. In this case, in order to impart strength to the nonwoven fabric, it is preferable to fuse the ultrafine polypropylene fibers and / or the fused fibers again.
When a fluid flow such as a water flow is applied after the fusion, the fibers are not entangled so much, and the splittable fibers are mainly split.
【0028】本発明で適用できる流体流による絡合条件或い
は分割条件としては、例えば、ノズル径0.05〜0.
3mm、ピッチ0.2〜3mmで一列又は二列以上にノ
ズルを配置したノズルプレートから、圧力1MPa〜3
0MPaの流体流を噴出すれば良い。このような流体流
は1回以上、繊維ウエブの片面又は両面に対して噴出す
る。なお、流体流で処理する際に、繊維ウエブを載置す
るネットや多孔板の非開孔部が太いと、得られる不織布
も大きな孔を有するものとなり、短絡が生じやすくなる
ので、非開孔部の太さが0.25mm以下の支持体を使
用するのが好ましい。The entanglement condition or division condition by the fluid flow applicable in the present invention is, for example, a nozzle diameter of 0.05 to 0.1.
A pressure of 1 MPa to 3 MPa from a nozzle plate in which nozzles are arranged in one row or two or more rows at a pitch of 3 mm and a pitch of 0.2 to 3 mm.
What is necessary is just to eject the fluid flow of 0 MPa. Such a fluid stream is ejected at least once onto one or both sides of the fiber web. If the non-opening portion of the net or the perforated plate on which the fiber web is placed is large when treated with a fluid flow, the resulting nonwoven fabric also has large holes, and a short circuit is likely to occur. It is preferable to use a support having a thickness of 0.25 mm or less.
【0029】本発明における融着処理は無圧下で行なっても
良いし、加圧下で行なっても良いし、或は無圧下で溶融
させた後に加圧しても良いが、厚さを調整する意味で、
同時又は溶融後に加圧するのが好ましい。この融着処理
に使用することのできる装置としては、例えば、熱カレ
ンダー、熱風貫通式熱処理器、シリンダ接触型熱処理器
などがある。なお、加熱温度は、加熱と加圧とを同時に
行なう場合には、ポリプロピレン系極細繊維の低融点の
ポリマー及び/又は融着繊維の低融点ポリマー成分の軟
化温度から融点までの範囲内の温度であるのが好まし
く、加熱のみ又は加熱後に加圧を行なう場合には、ポリ
プロピレン系極細繊維の低融点のポリマー及び/又は融
着繊維の低融点ポリマー成分の軟化温度から融点よりも
20℃以上高い温度までの範囲内で行なうのが好まし
い。また、加圧条件はいずれの場合も線圧力5〜40N
/cm程度であるのが好ましい。なお、「軟化点」は示
差走査熱量計を用い、昇温速度10℃/分で室温から昇
温して得られる融解吸熱曲線の開始点を与える温度をい
う。The fusion treatment in the present invention may be performed under no pressure, may be performed under pressure, or may be performed after melting under no pressure. so,
It is preferable to apply pressure simultaneously or after melting. Apparatuses that can be used for the fusion treatment include, for example, a heat calender, a hot air penetration heat treatment device, a cylinder contact heat treatment device, and the like. When heating and pressing are performed simultaneously, the heating temperature is a temperature within a range from the softening temperature to the melting point of the low melting point polymer component of the polypropylene-based ultrafine fiber and / or the low melting point polymer component of the fusion fiber. When heating is performed alone or when pressure is applied after heating, a temperature higher than the melting point by 20 ° C. or more from the softening temperature of the low melting point polymer component of the polypropylene-based ultrafine fiber and / or the low melting point polymer component of the fused fiber is preferred. It is preferable to carry out in the range up to. The pressurizing condition is linear pressure of 5 to 40 N in each case.
/ Cm is preferable. The “softening point” refers to a temperature at which a differential scanning calorimeter is used to give a starting point of a melting endothermic curve obtained by raising the temperature from room temperature at a rate of 10 ° C./min.
【0030】このように常法により製造した繊維シートを、
単独でセパレータとして使用しても良いし、多孔フィル
ムと一体化するなど複合化して使用することもできる。
この複合化する方法としては、例えば、多孔フィルム及
び/又は繊維シートを構成する繊維の融着性を利用する
方法や、ホットメルト樹脂を媒体として接着する方法な
どがある。[0030] The fiber sheet thus produced by a conventional method is
It may be used alone as a separator, or may be used as a composite such as being integrated with a porous film.
Examples of the method of forming the composite include a method utilizing the fusibility of the fibers constituting the porous film and / or the fiber sheet, and a method of bonding using a hot melt resin as a medium.
【0031】このように製造したセパレータは耐電解液性に
優れるようにポリオレフィン系ポリマーを主体として構
成されているため、電解液の保持性に優れるように、更
に親水化処理を施すのが好ましい。この親水化処理とし
ては、例えば、スルホン化処理、フッ素ガス処理、ビニ
ルモノマーのグラフト重合、界面活性剤処理、放電処
理、或は親水性樹脂付与処理などがある。[0031] Since the separator thus manufactured is mainly composed of a polyolefin-based polymer so as to have excellent electrolytic solution resistance, it is preferable to further perform a hydrophilizing treatment so as to have excellent electrolytic solution retention. Examples of the hydrophilic treatment include a sulfonation treatment, a fluorine gas treatment, a graft polymerization of a vinyl monomer, a surfactant treatment, a discharge treatment, and a treatment for imparting a hydrophilic resin.
【0032】スルホン化処理としては、例えば、発煙硫酸、
硫酸、クロロ硫酸、又は塩化スルフリル溶液にセパレー
タを浸漬する方法、セパレータを三酸化硫黄ガスと接触
させる方法、一酸化硫黄や二酸化硫黄の存在下において
放電を作用させてセパレータにスルホン酸基を導入する
方法などがある。As the sulfonation treatment, for example, fuming sulfuric acid,
A method of immersing the separator in a sulfuric acid, chlorosulfuric acid, or sulfuryl chloride solution, a method of bringing the separator into contact with sulfur trioxide gas, and causing a discharge in the presence of sulfur monoxide or sulfur dioxide to introduce a sulfonic acid group into the separator. There are methods.
【0033】フッ素ガス処理としては、例えば、不活性ガス
(例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど)で希釈したフ
ッ素ガスと、酸素ガス、二酸化炭素ガス、及び二酸化硫
黄ガスなどの中から選ばれる少なくとも1種類のガスと
を混合したガスに、セパレータをさらすことにより処理
することができる。なお、セパレータに二酸化硫黄ガス
を予め付着させた後にフッ素ガスと接触させる方法は、
より効率的で恒久的な親水化処理方法である。As the fluorine gas treatment, for example, fluorine gas diluted with an inert gas (eg, nitrogen gas, argon gas, etc.) and at least one gas selected from oxygen gas, carbon dioxide gas, sulfur dioxide gas, etc. The treatment can be performed by exposing the separator to a gas obtained by mixing different types of gases. The method of bringing sulfur dioxide gas into the separator in advance and then contacting it with fluorine gas is as follows:
It is a more efficient and permanent method of hydrophilic treatment.
【0034】ビニルモノマーのグラフト重合方法としては、
例えば、(1)ビニルモノマーと重合開始剤を含む溶液
中にセパレータを浸漬し加熱する方法、(2)セパレー
タにビニルモノマーを塗布した後、放射線を照射する方
法、(3)セパレータに放射線を照射した後にビニルモ
ノマーと接触させる方法、(4)増感剤を含むビニルモ
ノマー溶液をセパレータに含浸した後、紫外線を照射す
る方法などがある。なお、ビニルモノマー溶液とセパレ
ータとを接触させる前に、紫外線照射、コロナ放電、プ
ラズマ放電などにより、セパレータ表面を処理すると、
ビニルモノマー溶液との親和性が高いため効率的にグラ
フト重合できる。このビニルモノマーとしては、例え
ば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、
メタクリル酸エステル、ビニルピリジン、ビニルピロリ
ドン、或いはスチレンなどを使用することができる。な
お、スチレンをグラフト重合した場合には、電解液との
親和性をもたせるために、スルホン化するのが好まし
い。これらの中でも、アクリル酸は電解液との親和性に
優れているため好適に使用できる。[0034] The graft polymerization method of the vinyl monomer includes:
For example, (1) a method in which a separator is immersed in a solution containing a vinyl monomer and a polymerization initiator and heated, (2) a method in which a vinyl monomer is applied to a separator and then radiation is applied, and (3) a separator is irradiated with radiation. And (4) impregnating the separator with a vinyl monomer solution containing a sensitizer and then irradiating the separator with ultraviolet light. Before the contact between the vinyl monomer solution and the separator, if the separator surface is treated by ultraviolet irradiation, corona discharge, plasma discharge, etc.,
Graft polymerization can be performed efficiently because of high affinity with the vinyl monomer solution. As the vinyl monomer, for example, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic acid ester,
Methacrylic acid ester, vinylpyridine, vinylpyrrolidone, styrene, or the like can be used. In addition, when styrene is graft-polymerized, it is preferable to sulfonate in order to have an affinity with the electrolytic solution. Among these, acrylic acid can be suitably used because of its excellent affinity with the electrolytic solution.
【0035】界面活性剤処理としては、例えば、アニオン系
界面活性剤(例えば、高級脂肪酸のアルカリ金属塩、ア
ルキルスルホン酸塩、もしくはスルホコハク酸エステル
塩など)又はノニオン系界面活性剤(例えば、ポリオキ
シエチレンアルキルエーテル、もしくはポリオキシエチ
レンアルキルフェノールエーテルなど)の溶液中にセパ
レータを浸漬したり、この溶液を塗布又は散布して付着
させることができる。The surfactant treatment includes, for example, an anionic surfactant (for example, an alkali metal salt, an alkyl sulfonate, or a sulfosuccinate salt of a higher fatty acid) or a nonionic surfactant (for example, polyoxy The separator can be immersed in a solution of ethylene alkyl ether or polyoxyethylene alkyl phenol ether, or the solution can be applied or sprayed to adhere the separator.
【0036】放電処理としては、例えば、コロナ放電処理、
プラズマ処理、グロー放電処理、沿面放電処理又は電子
線処理などがある。これら放電処理の中でも、空気中の
大気圧下で、それぞれが誘電体を担持する一対の電極間
に、これら両方の誘電体と接触するようにセパレータを
配置し、これら両電極間に交流電圧を印加し、セパレー
タ内部で放電を発生させる方法であると、セパレータの
外側だけではなく、セパレータを構成する繊維シートの
内部の繊維表面も処理することができる。したがって、
セパレータ内部における電解液の保持性に優れているた
め、過充電時における酸素吸収性に優れ、内圧特性の優
れる電池を製造できる。As the discharge treatment, for example, corona discharge treatment,
Examples include plasma treatment, glow discharge treatment, surface discharge treatment, and electron beam treatment. Among these discharge treatments, a separator is arranged between a pair of electrodes each carrying a dielectric under atmospheric pressure in the air so as to contact both dielectrics, and an AC voltage is applied between these two electrodes. When the method is applied and a discharge is generated inside the separator, not only the outside of the separator but also the fiber surface inside the fiber sheet constituting the separator can be treated. Therefore,
Since the electrolyte retains excellently in the inside of the separator, it is possible to manufacture a battery having excellent oxygen absorption during overcharge and excellent internal pressure characteristics.
【0037】親水性樹脂付与処理としては、例えば、カルボ
キシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、架橋可
能なポリビニルアルコール、又はポリアクリル酸などの
親水性樹脂を付着させることができる。これらの親水性
樹脂は適当な溶媒に溶解又は分散させた後、この溶媒中
にセパレータを浸漬したり、この溶媒を塗布又は散布
し、乾燥して付着させることができる。なお、親水性樹
脂の付着量は、通気性を損なわないように、セパレータ
全体の0.3〜2mass%であるのが好ましい。As the hydrophilic resin application treatment, for example, a hydrophilic resin such as carboxymethyl cellulose, polyvinyl alcohol, crosslinkable polyvinyl alcohol, or polyacrylic acid can be attached. After dissolving or dispersing these hydrophilic resins in an appropriate solvent, the separator can be immersed in the solvent, or the solvent can be applied or sprayed, and then dried and adhered. In addition, it is preferable that the adhesion amount of the hydrophilic resin is 0.3 to 2 mass% of the whole separator so as not to impair the air permeability.
【0038】この架橋可能なポリビニルアルコールとして
は、例えば、水酸基の一部を感光性基で置換したポリビ
ニルアルコールがあり、より具体的には、感光性基とし
てスチリルピリジニウム系、スチリルキノリニウム系、
スチリルベンゾチアゾリウム系で置換したポリビニルア
ルコールがある。この架橋可能なポリビニルアルコール
も他の親水性樹脂と同様にしてセパレータに付着させた
後、光を照射することによって架橋させることができ
る。このような水酸基の一部を感光性基で置換したポリ
ビニルアルコールは、耐アルカリ性に優れ、しかもイオ
ンとキレートを形成できる水酸基が多く存在しており、
放電時及び/又は充電時に、極板上に樹枝状の金属が析
出する前のイオンとキレートを形成して、電極間の短絡
を生じにくいので好適である。As the crosslinkable polyvinyl alcohol, for example, there is a polyvinyl alcohol in which a part of a hydroxyl group is substituted by a photosensitive group, and more specifically, a styrylpyridinium-based, styrylquinolinium-based,
There is polyvinyl alcohol substituted with styrylbenzothiazolium. This crosslinkable polyvinyl alcohol can be crosslinked by irradiating light after it is attached to the separator in the same manner as other hydrophilic resins. Polyvinyl alcohol in which a part of such hydroxyl groups is substituted with a photosensitive group has excellent alkali resistance, and has many hydroxyl groups capable of forming chelates with ions.
It is preferable because, during discharging and / or charging, a chelate is formed with the ions before the dendritic metal is deposited on the electrode plate, and a short circuit between the electrodes hardly occurs.
【0039】以下に、本発明の実施例を記載するが、本発明
は以下の実施例に限定されるものではない。なお、ポリ
プロピレンのメルトインデックスはJIS K6758
に準じて測定した値であり、ポリエチレンのメルトイン
デックスはASTM D1238に準じて測定した値で
ある。Hereinafter, embodiments of the present invention will be described, but the present invention is not limited to the following embodiments. The melt index of polypropylene is JIS K6758.
The melt index of polyethylene is a value measured according to ASTM D1238.
【0040】(実施例1)第1成分として、メルトインデッ
クス(MI)が10で、分子量分布(Mw/Mn)が3
のポリプロピレンを、第2成分として、メルトインデッ
クス(MI)が9の高密度ポリエチレン(融点:127
℃)を用意し、オレンジ型分割性繊維を紡糸可能な紡糸
ノズルを用いて、ギヤポンプ比1:1で押し出し、未延
伸糸を得た。次いで、この未延伸糸を温度120℃で
5.3倍延伸し、繊度1.9dtexの延伸糸(引張り
強さ:6.0cN/dtex)を得た。次いで、この延
伸糸をシャーカッターを用いて切断し、繊度1.9dt
ex、繊維長5mmの高融点ポリプロピレン−高密度ポ
リエチレン分割性繊維を得た。この高融点ポリプロピレ
ン−高密度ポリエチレン分割性繊維は外力によって、高
融点ポリプロピレンのみからなる繊維径4.1μmのポ
リプロピレン系極細繊維(融点:167℃)8本と、高
密度ポリエチレンのみからなる繊維径4.1μmの高密
度ポリエチレン極細繊維(融点:131℃)8本とに分
割可能であった。(Example 1) As a first component, a melt index (MI) is 10 and a molecular weight distribution (Mw / Mn) is 3
Is a high density polyethylene having a melt index (MI) of 9 (melting point: 127).
° C), and extruded at a gear pump ratio of 1: 1 using a spinning nozzle capable of spinning an orange type splittable fiber to obtain an undrawn yarn. Next, this undrawn yarn was drawn 5.3 times at a temperature of 120 ° C. to obtain a drawn yarn having a fineness of 1.9 dtex (tensile strength: 6.0 cN / dtex). Next, the drawn yarn is cut using a shear cutter and has a fineness of 1.9 dt.
ex, a high melting point polypropylene-high density polyethylene splittable fiber having a fiber length of 5 mm was obtained. The high-melting-point polypropylene-high-density-polyethylene splittable fiber is made up of eight ultrafine polypropylene-based fibers (melting point: 167 ° C) having a fiber diameter of 4.1 µm made of only high-melting-point polypropylene and a fiber diameter of four made of only high-density polyethylene. It could be divided into eight high-density polyethylene ultrafine fibers of 0.1 μm (melting point: 131 ° C.).
【0041】他方、融着繊維として、芯成分がポリプロピレ
ン(融点:165℃)からなり、鞘成分が低密度ポリエ
チレン(融点:106℃)からなる、線度2.2dte
x(繊維径:18μm)、繊維長10mmの芯鞘型融着
繊維を用意した。On the other hand, as a fusion fiber, the core component is made of polypropylene (melting point: 165 ° C.), and the sheath component is made of low-density polyethylene (melting point: 106 ° C.).
x (fiber diameter: 18 μm), a core-sheath type fused fiber having a fiber length of 10 mm was prepared.
【0042】次いで、前記高融点ポリプロピレン−高密度ポ
リエチレン分割性繊維と芯鞘型融着繊維とを、質量比
1:1で、アクリルアミド−アクリル酸ナトリウム共重
合体(増粘剤)とポリオキシエチレンノニルフェニルエ
ーテル(界面活性剤)とを含む水からなる分散浴に分散
させ、角型手抄き抄紙機により抄造し、繊維ウエブを形
成した。Then, the high melting point polypropylene-high density polyethylene splittable fiber and the core-sheath type fused fiber were mixed at a mass ratio of 1: 1 with an acrylamide-sodium acrylate copolymer (thickener) and polyoxyethylene. It was dispersed in a dispersion bath composed of water containing nonylphenyl ether (surfactant), and was made into a paper by a square hand-made paper machine to form a fiber web.
【0043】次いで、この繊維ウエブを温度125℃で熱処
理することにより、芯鞘型融着繊維の低密度ポリエチレ
ン成分のみを融着させた。次いで、この低密度ポリエチ
レン成分のみを融着させた繊維ウエブを、線径0.15
mmのネット上に載置し、ノズル径0.13mm、ピッ
チ0.6mmのノズルプレートから、圧力12.7MP
aの水流を両面交互に2回づつ噴出して高融点ポリプロ
ピレン−高密度ポリエチレン分割性繊維を分割し、ポリ
プロピレン系極細繊維と高密度ポリエチレン繊維とを発
生させた。その後、水流で処理した繊維ウエブを温度1
25℃で熱処理して、融着繊維の鞘成分である低密度ポ
リエチレン成分のみを再度融着させ、不織布を形成し
た。更に、この不織布を線圧9.8N/cmでカレンダ
ー処理した後、温度60℃、濃度15%の発煙硫酸中に
2分間浸漬してスルホン化処理を行い、面密度58g/
m2、厚さ0.16mmのセパレータを形成した。Next, the fiber web was heat-treated at a temperature of 125 ° C. to fuse only the low-density polyethylene component of the core-sheath type fused fiber. Next, the fiber web to which only the low-density polyethylene component was fused was applied with a wire diameter of 0.15.
mm on a net with a pressure of 12.7MP from a nozzle plate with a nozzle diameter of 0.13mm and a pitch of 0.6mm.
The water stream a was jetted twice alternately on both sides alternately to split the high-melting-point polypropylene-high-density polyethylene splittable fiber to generate a polypropylene-based ultrafine fiber and a high-density polyethylene fiber. Thereafter, the fiber web treated with the water stream is heated to a temperature of 1 ° C.
Heat treatment was performed at 25 ° C., and only the low-density polyethylene component, which is the sheath component of the fused fibers, was fused again to form a nonwoven fabric. Further, the nonwoven fabric was calendered at a linear pressure of 9.8 N / cm, and then immersed in fuming sulfuric acid at a temperature of 60 ° C. and a concentration of 15% for 2 minutes to perform a sulfonation treatment to obtain a surface density of 58 g / cm 2.
A separator having a thickness of m 2 and a thickness of 0.16 mm was formed.
【0044】(実施例2)高融点ポリプロピレン−高密度ポ
リエチレン分割性繊維の繊維長を10mmにした以外は
実施例1と全く同様にして、面密度56g/m2、厚さ
0.15mmのセパレータを形成した。Example 2 A separator having an areal density of 56 g / m 2 and a thickness of 0.15 mm was obtained in exactly the same manner as in Example 1 except that the fiber length of the high-melting-point polypropylene-high-density polyethylene splitting fiber was 10 mm. Was formed.
【0045】(比較例1)分割性繊維として、外力によっ
て、ポリプロピレンのみからなる繊維径4.4μmのポ
リプロピレン系極細繊維(融点:163℃)8本と、高
密度ポリエチレンのみからなる繊維径4.4μmの高密
度ポリエチレン極細繊維(融点:133℃)8本とに分
割可能である、オレンジ状断面を有する、繊度2.2d
tex、繊維長5mmの繊維を使用した以外は、実施例
1と全く同様にして、面密度54g/m2、厚さ0.1
5mmのセパレータを形成した。(Comparative Example 1) As splittable fibers, eight ultrafine polypropylene fibers (melting point: 163 ° C) having a fiber diameter of 4.4 µm consisting of only polypropylene and a fiber diameter consisting of only high-density polyethylene were used. 2.2 d fineness having an orange cross section, divisible into eight 4 μm high-density polyethylene ultrafine fibers (melting point: 133 ° C.)
tex, a fiber density of 54 g / m 2 and a thickness of 0.1 in the same manner as in Example 1 except that a fiber having a fiber length of 5 mm was used.
A 5 mm separator was formed.
【0046】(比較例2)比較例1と全く同じ分割性繊維
と、引張り強さが8cN/dtex、繊度2.2dte
x(繊維径:18μm)、繊維長10mmのポリプロピ
レン高強度繊維(融点:170℃)と、芯成分がポリプ
ロピレン(融点:165℃)からなり、鞘成分が低密度
ポリエチレン(融点:106℃)からなる、繊度2.2
dtex(繊維径:18μm)、繊維長10mmの芯鞘
型融着繊維を用意した。次いで、前記分割性繊維、ポリ
プロピレン高強度繊維、及び芯鞘型融着繊維をそれぞれ
40mass%、35mass%、25mass%の比
率で混合したこと以外は、実施例1と全く同様にして、
面密度55g/m2、厚さ0.15mmのセパレータを
形成した。(Comparative Example 2) The same splittable fiber as Comparative Example 1, a tensile strength of 8 cN / dtex and a fineness of 2.2 dte
x (fiber diameter: 18 µm), polypropylene high-strength fiber with a fiber length of 10 mm (melting point: 170 ° C) and a core component made of polypropylene (melting point: 165 ° C), and a sheath component made of low-density polyethylene (melting point: 106 ° C) Fineness 2.2
A core-sheath type fused fiber having a dtex (fiber diameter: 18 μm) and a fiber length of 10 mm was prepared. Then, exactly the same as in Example 1, except that the splittable fiber, the polypropylene high-strength fiber, and the core-sheath type fused fiber were mixed at a ratio of 40 mass%, 35 mass%, and 25 mass%, respectively.
A separator having an area density of 55 g / m 2 and a thickness of 0.15 mm was formed.
【0047】(たて方向における引張強さ)セパレータのた
て方向における引張強さを、引張強さ試験機(オリエン
テック製、テンシロンUTM−III−100)のチャッ
ク間に固定し(チャック間の距離100mm)、引張速
度300mm/minで測定した。なお、セパレータの
幅50mmにて測定した。この結果は表1に示す通りで
あった。(Tensile strength in vertical direction) The tensile strength in the vertical direction of the separator was fixed between chucks of a tensile strength tester (Tensilon UTM-III-100 manufactured by Orientec) (between chucks). The distance was measured at 100 mm) and the tensile speed was 300 mm / min. The measurement was performed at a separator width of 50 mm. The results were as shown in Table 1.
【0048】(耐貫通指数)実施例1〜2及び比較例1〜2
のセパレータを各々重ねて、合計約2mmの厚さとし、
その一番上のセパレータに対して、ハンディー圧縮試験
機(カトーテック製、KES−G5)に取り付けられた
ステンレス製ジグ(厚さ:0.5mm、先端の刃先角
度:60°)を、0.01cm/sの速度で垂直に突き
刺し、一番上のセパレータを突き抜くのに要する力を測
定した。この時、比較例1のセパレータを突き抜くのに
要する力を基準(100)とした時の、各セパレータを
突き抜くのに要する力の百分率を、そのセパレータの耐
貫通指数(%)とした。この結果は表1に示す通りであ
った。(Penetration resistance index) Examples 1-2 and Comparative Examples 1-2
, Each having a total thickness of about 2 mm,
A stainless steel jig (thickness: 0.5 mm, tip angle: 60 °) attached to a handy compression tester (KES-G5, manufactured by Kato Tech) was placed on the top separator, using a 0. The piercing was performed vertically at a speed of 01 cm / s, and the force required to pierce the top separator was measured. At this time, when the force required to pierce the separator of Comparative Example 1 was set as a reference (100), the percentage of the force required to pierce each separator was defined as the penetration resistance index (%) of the separator. The results were as shown in Table 1.
【0049】(加圧保液率)直径30mmに裁断した実施例
1〜2及び比較例1〜2のセパレータを、それぞれ温度
20℃、相対湿度65%の状態下で水分平衡に至らせた
後、質量(M0)を測定した。次に、セパレータ中の空
気を水酸化カリウム溶液で置換するように、比重1.3
(20℃)の水酸化カリウム溶液中に1時間浸漬し、水
酸化カリウム溶液を保持させた。次に、このセパレータ
を上下3枚づつのろ紙(直径30mm)で挟み、加圧ポ
ンプにより、5.7MPaの圧力を30秒間作用させた
後、セパレータの質量(M1)を測定した。そして、次
の式により、加圧保液率を求めた。なお、この測定は1
つのセパレータに対して4回行ない、その平均を加圧保
液率とした。この結果は表1に示す通りであった。な
お、加圧保液率は5%以上であれば、実用上問題のない
ことがわかっている。 加圧保液率(%)=[(M1−M0)/M0]×100(Pressure Retention Ratio) After the separators of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1 and 2 cut to a diameter of 30 mm were brought into water equilibrium at a temperature of 20 ° C. and a relative humidity of 65%, respectively. , And mass (M 0 ) were measured. Next, a specific gravity of 1.3 was set so that the air in the separator was replaced with a potassium hydroxide solution.
(20 ° C.) for 1 hour in a potassium hydroxide solution to hold the potassium hydroxide solution. Next, the separator was sandwiched between filter papers (diameter: 30 mm) of three upper and lower sheets, a pressure of 5.7 MPa was applied by a pressure pump for 30 seconds, and then the mass (M 1 ) of the separator was measured. Then, the pressurized liquid holding ratio was determined by the following equation. In addition, this measurement is 1
The measurement was performed four times for each of the separators, and the average was defined as the pressurized liquid holding ratio. The results were as shown in Table 1. It is known that there is no practical problem if the pressurized liquid holding ratio is 5% or more. Pressure retention rate (%) = [(M 1 −M 0 ) / M 0 ] × 100
【0050】[0050]
【表1】 【table 1】
【0051】表1から明らかなように、本発明のセパレータ
は耐貫通指数が高いため、極板のバリがセパレータを突
き抜けてショートしたり、極板によって切断されてショ
ートすることなく、歩留まり良く、安定して電池を製造
することができるものであることがわかった。また、電
解液の保持性に優れているため、厚さを薄くして、電池
の高容量化に対応できることもわかった。As is clear from Table 1, since the separator of the present invention has a high penetration resistance, the burr of the electrode plate does not penetrate the separator and short-circuits, or the electrode plate is cut by the electrode plate to cause short-circuit. It was found that the battery could be manufactured stably. In addition, it was also found that since the electrolyte solution was excellent in retaining property, the thickness could be reduced to cope with an increase in battery capacity.
【0052】[0052]
【発明の効果】本発明の電池用セパレータは、電池(極
板群構成)を製造する際に、極板のバリがセパレータを
突き抜けてショートしたり、極板によって切断されてシ
ョートすることを防止することができるため、歩留まり
良く、安定して電池を製造することができるセパレータ
である。また、本発明の電池用セパレータは、繊維径が
5μm以下の細いポリプロピレン系極細繊維を含有して
いるため、薄いセパレータとすることが可能となり、電
池の高容量化に寄与することができるものである。The battery separator of the present invention prevents the burr of an electrode plate from shorting through a separator or being cut by an electrode plate to cause a short circuit when a battery (electrode group configuration) is manufactured. Therefore, the separator can be manufactured stably with a high yield. Further, since the battery separator of the present invention contains fine polypropylene-based ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less, the separator can be made thinner, which can contribute to increasing the capacity of the battery. is there.
Claims (3)
レンを含む、繊維径が5μm以下のポリプロピレン系極
細繊維を含有する繊維シートを備えていることを特徴と
する、電池用セパレータ。1. A battery separator comprising a fiber sheet containing polypropylene-based ultrafine fibers having a fiber diameter of 5 μm or less, including high melting point polypropylene having a melting point of 166 ° C. or more.
融点ポリプロピレンのみからなることを特徴とする、請
求項1記載の電池用セパレータ。2. The battery separator according to claim 1, wherein the polypropylene-based ultrafine fibers are made of only the high-melting-point polypropylene.
融点ポリプロピレンと、この高融点ポリプロピレンより
も低融点のポリマーとを含み、この低融点のポリマーが
ポリプロピレン系極細繊維の表面の少なくとも一部を構
成していることを特徴とする、請求項1記載の電池用セ
パレータ。3. The ultrafine polypropylene fiber contains the high-melting polypropylene and a polymer having a lower melting point than the high-melting polypropylene, and the low-melting polymer forms at least a part of the surface of the ultrafine polypropylene fiber. The battery separator according to claim 1, wherein:
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Cited By (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
KR100699215B1 (en) | 2004-03-19 | 2007-03-27 | 가부시키가이샤 도모에가와 세이시쇼 | Separators for Electronic Components and Manufacturing Method Thereof |
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US9166250B2 (en) | 2006-09-07 | 2015-10-20 | Hitachi Maxell, Ltd. | Separator for battery, method for manufacturing the same, and lithium secondary battery |
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US11050095B2 (en) | 2004-12-08 | 2021-06-29 | Maxell Holdings, Ltd. | Separator for electrochemical device, and electrochemical device |
-
2000
- 2000-04-05 JP JP2000103795A patent/JP2001291503A/en active Pending
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US8405957B2 (en) | 2005-12-08 | 2013-03-26 | Hitachi Maxell, Ltd. | Separator for electrochemical device and method for producing the same, and electrochemical device and method for producing the same |
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