[go: up one dir, main page]

JP2002184383A - Battery separator - Google Patents

Battery separator

Info

Publication number
JP2002184383A
JP2002184383A JP2000383431A JP2000383431A JP2002184383A JP 2002184383 A JP2002184383 A JP 2002184383A JP 2000383431 A JP2000383431 A JP 2000383431A JP 2000383431 A JP2000383431 A JP 2000383431A JP 2002184383 A JP2002184383 A JP 2002184383A
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
battery separator
battery
molecular weight
porous sheet
sheet
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Pending
Application number
JP2000383431A
Other languages
Japanese (ja)
Inventor
Keisuke Yoshii
敬介 喜井
Masakatsu Urairi
正勝 浦入
Yutaka Kishii
豊 岸井
Takashi Yamamura
隆 山村
Nobuyasu Morishita
展安 森下
Munehisa Ikoma
宗久 生駒
Satoshi Uda
敏 宇田
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nitto Denko Corp
Toyota Motor Corp
Panasonic Holdings Corp
Original Assignee
Nitto Denko Corp
Toyota Motor Corp
Matsushita Electric Industrial Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nitto Denko Corp, Toyota Motor Corp, Matsushita Electric Industrial Co Ltd filed Critical Nitto Denko Corp
Priority to JP2000383431A priority Critical patent/JP2002184383A/en
Publication of JP2002184383A publication Critical patent/JP2002184383A/en
Pending legal-status Critical Current

Links

Classifications

    • YGENERAL 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
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

Landscapes

  • Cell Separators (AREA)

Abstract

(57)【要約】 【課題】 低抵抗性と自己放電抑制機能の両方の特性が
優れたアルカリ電池用セパレータを提供する。 【解決手段】 かさ密度が4.0×102g/L以下の
超高分子量ポリオレフィン粉末と平均孔径が100μm
以下の超高分子量ポリオレフィン粉末を混合し、その混
合物を、その融点以上の温度で焼結し、切削して厚み5
0〜500μmの多孔性シートとし、さらに延伸後、親
水化処理する。
(57) [Problem] To provide an alkaline battery separator excellent in both characteristics of low resistance and self-discharge suppressing function. SOLUTION: An ultrahigh molecular weight polyolefin powder having a bulk density of 4.0 × 10 2 g / L or less and an average pore size of 100 μm
The following ultra-high molecular weight polyolefin powder is mixed, and the mixture is sintered at a temperature equal to or higher than its melting point and cut to a thickness of 5
A porous sheet having a thickness of 0 to 500 μm is formed, and after stretching, a hydrophilic treatment is performed.

Description

【発明の詳細な説明】DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION

【0001】[0001]

【発明の属する技術分野】本発明は、電池用セパレータ
に関し、詳しくは、出力特性および自己放電抑制機能に
優れ、例えば、電動工具や電気自動車駆動(走行)用の
電池に好ましく使用できる電池用セパレータに関する。
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a battery separator, and more particularly, to a battery separator which is excellent in output characteristics and self-discharge suppressing function and which can be preferably used, for example, in power tools and batteries for driving (running) electric vehicles. About.

【0002】[0002]

【従来の技術】近年、ニッケル−カドミウム(ニッカ
ド)電池、ニッケル水素電池を代表とするアルカリ二次
電池は、電気、電子機器用の小型電池のみならず、電気
自動車駆動(走行)用の電池としても期待されている。
2. Description of the Related Art In recent years, alkaline secondary batteries such as nickel-cadmium (nickel) batteries and nickel-metal hydride batteries have been used not only as small batteries for electric and electronic devices but also as batteries for driving (running) electric vehicles. Is also expected.

【0003】電池用セパレータとして要求される特性の
一つとして、電気抵抗が低いこと(以下「低抵抗性」と
言う。)が重要である。電気抵抗が高すぎると、電池の
出力特性が低下する。電動工具や電気自動車の駆動(走
行)用の電池には、特に高出力が要求され、このような
大容量電池に用いる電池用セパレータには、特に低抵抗
性が必要になる。また、自己放電抑制機能も重要であ
る。自己放電とは、電池を使用せずに放置しておいたと
き、電池内部で放電反応が起こり、電池容量が低下して
しまう現象を言う。これが顕著な場合、経済的なロスお
よび環境へのダメージが大きくなる。そこで、電池およ
び電池用セパレータには、自己放電を極力抑えるような
特性(自己放電抑制機能)を付加させる必要がある。
One of the characteristics required for a battery separator is that its electric resistance is low (hereinafter referred to as "low resistance"). If the electric resistance is too high, the output characteristics of the battery deteriorate. A battery for driving (running) an electric tool or an electric vehicle is required to have a particularly high output, and a battery separator used for such a large-capacity battery is required to have a particularly low resistance. In addition, a self-discharge suppressing function is also important. The term “self-discharge” refers to a phenomenon in which when a battery is left without being used, a discharge reaction occurs inside the battery and the battery capacity is reduced. If this is significant, economic losses and environmental damage will be significant. Therefore, it is necessary to add characteristics (self-discharge suppressing function) to the battery and the battery separator so as to minimize self-discharge.

【0004】電池用セパレータの低抵抗性を実現するた
めには、膜厚を下げる、電解液の含浸量を増やすなどの
手段があるが、これらの場合、自己放電が起こりやすく
なるおそれがある。したがって、低抵抗性と自己放電抑
制機能の両方の特性が優れた電池用セパレータを提供す
ることが強く求められている。
[0004] In order to realize low resistance of the battery separator, there are measures such as reducing the film thickness and increasing the amount of impregnation with the electrolytic solution. However, in these cases, self-discharge may easily occur. Therefore, there is a strong demand for providing a battery separator having both excellent low resistance and self-discharge suppressing properties.

【0005】アルカリ電池用セパレータとしては、ポリ
アミド系合成繊維製不織布、ポリオレフィン製不織布等
が一般的に用いられてきたが、これらは機械的強度の点
で問題がある。他方、超高分子量ポリエチレン(UHP
E)多孔性シートを電池用セパレータとして用いること
が提案されている(特開平8−77997号公報等)。
このUHPE等の超高分子量ポリオレフィン多孔性シー
トは、機械的強度に優れ、アルカリ二次電池の電極膨張
に対しつぶれにくいという利点がある。しかし、前記超
高分子量ポリオレフィン多孔性シートには、低抵抗性と
自己放電抑制機能の両立という課題がある。
[0005] As a separator for an alkaline battery, a nonwoven fabric made of a polyamide-based synthetic fiber, a nonwoven fabric made of a polyolefin and the like have been generally used, but these have a problem in mechanical strength. On the other hand, ultra high molecular weight polyethylene (UHP)
E) It has been proposed to use a porous sheet as a battery separator (JP-A-8-77997).
The ultra-high molecular weight polyolefin porous sheet such as UHPE has an advantage that it has excellent mechanical strength and does not easily collapse against electrode expansion of an alkaline secondary battery. However, the ultrahigh molecular weight polyolefin porous sheet has a problem that it has both low resistance and self-discharge suppressing function.

【0006】[0006]

【発明が解決しようとする課題】そこで、本発明の目的
は、機械的強度、低抵抗性および自己放電抑制機能の全
ての特性が優れた電池用セパレータを提供することであ
る。
SUMMARY OF THE INVENTION An object of the present invention is to provide a battery separator excellent in all of mechanical strength, low resistance and self-discharge suppressing function.

【0007】[0007]

【課題を解決するための手段】前記課題を解決するため
に、本発明の電池用セパレータは、超高分子量ポリオレ
フィン多孔性シートを用いた電池用セパレータであっ
て、出力制御因子が15cm-1以上であり、かつ、平均
孔径が30μm以下であるという特性を有する。
In order to solve the above-mentioned problems, a battery separator of the present invention is a battery separator using an ultra-high molecular weight polyolefin porous sheet, and has an output control factor of 15 cm -1 or more. And an average pore diameter of 30 μm or less.

【0008】本発明の電池用セパレータは、前記各物性
値を有することにより、低抵抗性と自己放電抑制機能の
両方の特性が優れ、しかも、超高分子量多孔性シートを
用いているため、機械的強度にも優れている。以下に、
出力制御因子と低抵抗性との関係、平均孔径と自己放電
抑制機能との関係について説明する。
Since the battery separator of the present invention has the above-mentioned physical properties, it has excellent characteristics of both low resistance and self-discharge suppressing function, and uses an ultra-high molecular weight porous sheet. Also has excellent target strength. less than,
The relationship between the output control factor and the low resistance and the relationship between the average pore size and the self-discharge suppressing function will be described.

【0009】多孔性シート製電池用セパレータに電解液
を浸透させたときの電気抵抗R(Ω)は、多孔性シート
の片面面積S(cm2)、電解液の体積含浸率Pd、電
解液の比抵抗Rf(Ω・cm)、シート厚みt(c
m)、シートの曲路率Xおよび体積空孔率pから、以下
の式(1)で表されることを、本発明者らは見出した。
ここで、体積空孔率とは、多孔性シートの全体積中、空
孔体積の占める割合、体積含浸率とは、空孔体積中、電
解液が占めている体積の割合、曲路率とは、多孔性シー
トの孔の形状の複雑さを表すと考えられるパラメータで
ある。
The electric resistance R (Ω) when the electrolyte is permeated into the battery separator made of a porous sheet is as follows: the single-sided area S (cm 2 ) of the porous sheet, the volume impregnation rate Pd of the electrolyte, Specific resistance Rf (Ω · cm), sheet thickness t (c
m), the curvature ratio X of the sheet, and the volume porosity p, the present inventors have found that it is represented by the following formula (1).
Here, the volume porosity is the proportion of the pore volume in the total volume of the porous sheet, and the volume impregnation is the proportion of the volume occupied by the electrolyte in the pore volume, Is a parameter considered to represent the complexity of the shape of the holes in the porous sheet.

【0010】 R=(Rf×t×X2)/(p×Pd×S) (1)R = (Rf × t × X 2 ) / (p × Pd × S) (1)

【0011】ここで、電池の設計条件から、Rfおよび
Sは定数とみなすことができる。また、電池に封入され
る電解液量が一定とすると、Pdも定数とみなすことが
できる。そこでRf/(Pd×S)=Aとすると、式
(1)は以下の式(2)で置き換えることができる。
Here, from the battery design conditions, Rf and S can be regarded as constants. If the amount of the electrolytic solution sealed in the battery is constant, Pd can be regarded as a constant. Therefore, if Rf / (Pd × S) = A, equation (1) can be replaced with the following equation (2).

【0012】 R=A×(t×X2/p) (2)R = A × (t × X 2 / p) (2)

【0013】ここで、前記出力制御因子をYとすると、
Yは、シート厚みt、曲路率Xおよび体積空孔率pか
ら、以下の式(3)で表される物性値である。
Here, assuming that the output control factor is Y,
Y is a physical property value represented by the following equation (3) from the sheet thickness t, the curvature ratio X, and the volume porosity p.

【0014】 Y=p/(t×X2) (3)Y = p / (t × X 2 ) (3)

【0015】式(2)及び式(3)から、電気抵抗は出
力制御因子Yに反比例することがわかる。すなわち、出
力制御因子の大きい電池用セパレータは、低抵抗性に優
れた電池用セパレータである。本発明のアルカリ電池用
セパレータの出力制御因子は、15cm-1以上であるこ
とが必要であり、好ましくは16cm-1以上である。出
力制御因子の上限は限定されないが、通常200cm-1
以下である。出力制御因子の範囲は、例えば15〜20
0cm-1、好ましくは16〜200cm-1である。
From equations (2) and (3), it can be seen that the electrical resistance is inversely proportional to the output control factor Y. That is, a battery separator having a large output control factor is a battery separator excellent in low resistance. The output control factor of the alkaline battery separator of the present invention needs to be 15 cm -1 or more, and preferably 16 cm -1 or more. The upper limit of the output control factor is not limited, but is usually 200 cm -1.
It is as follows. The range of the output control factor is, for example, 15 to 20.
0 cm -1, preferably 16~200cm -1.

【0016】前記多孔性シートの体積空孔率pは、多孔
性シートの片面面積S、厚みtおよび空孔体積V(cm
3)から、下記の式(4)により求められる。
The volume porosity p of the porous sheet is determined based on the area S of one side of the porous sheet, the thickness t, and the pore volume V (cm).
From 3 ), it is obtained by the following equation (4).

【0017】 p=V/(S×t) (4)P = V / (S × t) (4)

【0018】前記式(4)において、前記空孔体積V
は、多孔性シートの片面面積S、厚みtおよび重量m
(g)、ならびにシート形成材料の比重r(g/c
3)から、下記の式(5)により求められる。
In the above equation (4), the pore volume V
Is the surface area S, thickness t and weight m of the porous sheet.
(G), and specific gravity r (g / c) of the sheet forming material.
m 3 ), it is obtained by the following equation (5).

【0019】 V=(S×t)−(m/r) (5)V = (S × t) − (m / r) (5)

【0020】前記曲路率は、例えば、以下のようにして
求めることができる。まず、有効径17mmφのガラス
セルを用意し、この中に本発明の多孔性シートを用いて
セルの内部空間を二つに分ける。つぎに、前記内部空間
の一方には拡散係数が既知である電解質溶液、例えば2
5℃KCl水溶液を入れ、もう一方には蒸留水を入れ
る。このセルをそのまま放置すると、電解質溶液側か
ら、蒸留水側にイオンが移動し、両側の液体のイオン濃
度を等しくしようとする。この時の濃度変化の速度、す
なわちイオン流束J(mol・cm-2・sec-1)、電
解質イオンの拡散係数D0(cm2・sec-1)、多孔性
シートの厚みt、および前記多孔性シートの体積空孔率
pとから、以下の式(6)を用いて前記曲路率Xを算出
する。ここで、25℃KCl水溶液の拡散係数は、D0
=1.85×10-5である。前記KCl水溶液の濃度
は、例えば0.01〜5.0mol/L、好ましくは
0.1〜3.0mol/Lである。
The curvature ratio can be obtained, for example, as follows. First, a glass cell having an effective diameter of 17 mmφ is prepared, and the internal space of the cell is divided into two using the porous sheet of the present invention. Next, an electrolyte solution having a known diffusion coefficient, for example, 2
A 5 ° C. aqueous KCl solution is charged, and the other is distilled water. If this cell is left as it is, ions move from the electrolyte solution side to the distilled water side, and try to equalize the ion concentrations of the liquids on both sides. The speed of the concentration change at this time, namely, the ion flux J (mol · cm −2 · sec −1 ), the diffusion coefficient of electrolyte ions D 0 (cm 2 · sec −1 ), the thickness t of the porous sheet, and The curvature ratio X is calculated from the volume porosity p of the porous sheet using the following equation (6). Here, the diffusion coefficient of the 25 ° C. KCl aqueous solution is D 0
= 1.85 × 10 −5 . The concentration of the KCl aqueous solution is, for example, 0.01 to 5.0 mol / L, and preferably 0.1 to 3.0 mol / L.

【0021】 X=(D0×p/(J×t))1/2 (6)X = (D 0 × p / (J × t)) 1/2 (6)

【0022】つぎに、電池の自己放電は、一般に、電池
内に不純物として含まれる含窒素イオンが、正負極間で
動き回り酸化還元反応を行うことに原因があるとされて
いる。また、電解液中の含窒素イオンを電池用セパレー
タが捕捉することと自己放電の抑制との間に、相関があ
ることが報告されている(Electrochemic
al Society Vol.145 No.3 p
844−847)。本発明者らは、自己放電抑制につい
て一連の研究をし、その過程で、電池用セパレータが含
窒素イオンを捕捉しやすくするためには、前記セパレー
タの空孔内部の表面積(以下、「空孔面積」という)を
広くすれば良いとの着想を得た。そして、空孔面積を広
くとるために、本発明において、平均孔径を30μm以
下としたのである。前記セパレータの空孔体積が一定と
すると、空孔面積は、空孔体積を平均孔径で除したもの
に比例し、平均孔径の小さいもののほうが空孔面積が広
くなる。
The self-discharge of a battery is generally attributed to the fact that nitrogen-containing ions contained as impurities in the battery move around between the positive and negative electrodes to cause an oxidation-reduction reaction. In addition, it has been reported that there is a correlation between trapping of nitrogen-containing ions in an electrolytic solution by a battery separator and suppression of self-discharge (Electrochemical).
al Society Vol. 145 No. 3 p
844-847). The present inventors have made a series of studies on self-discharge suppression, and in the process, in order to make it easier for the battery separator to capture nitrogen-containing ions, the surface area inside the pores of the separator (hereinafter referred to as “pores”) The area)). Then, in order to increase the pore area, in the present invention, the average pore diameter is set to 30 μm or less. Assuming that the pore volume of the separator is constant, the pore area is proportional to the pore volume divided by the average pore diameter, and the pore area is smaller for the smaller average pore diameter.

【0023】前記のように、本発明の電池用セパレータ
の平均孔径は、30μm以下であることが必要である。
平均孔径の下限は特に限定しないが、通常1μm以上で
ある。前記平均孔径は、例えば1〜30μmである。な
お、本発明では、電池用セパレータが、多孔性シート単
独で構成されているときは、前記平均孔径は、多孔性シ
ートの平均孔径とする。
As described above, the average pore diameter of the battery separator of the present invention needs to be 30 μm or less.
The lower limit of the average pore size is not particularly limited, but is usually 1 μm or more. The average pore diameter is, for example, 1 to 30 μm. In the present invention, when the battery separator is composed of the porous sheet alone, the average pore size is the average pore size of the porous sheet.

【0024】前記平均孔径の測定は、例えば、水銀ポロ
シメータを用いて行うことができる。前記水銀ポロシメ
ータは、例えば、商品名オートスキャン33(湯浅株式
会社製)等を用いることができる。この場合、圧力レン
ジを真空〜230MPaまで変化させ、測定された圧力
と圧入された水銀量から、円筒形の孔を仮定して孔径分
布を求め、水銀を体積含浸率50%まで圧入したときの
測定孔径を平均孔径とする。
The measurement of the average pore diameter can be performed, for example, using a mercury porosimeter. As the mercury porosimeter, for example, an auto scan 33 (trade name, manufactured by Yuasa Corporation) or the like can be used. In this case, the pressure range is changed from vacuum to 230 MPa, and from the measured pressure and the amount of the injected mercury, a pore size distribution is determined assuming a cylindrical hole, and the mercury is injected to a volume impregnation rate of 50%. The measured pore size is defined as the average pore size.

【0025】前記本発明の電池用セパレータにおいて、
前記超高分子量ポリオレフィンは、これを用いた多孔性
シートの強度が優れるという理由により、UHPEが好
ましい。同様の理由で、前記超高分子量ポリオレフィン
の粘度平均分子量は、50万〜1600万が好ましく、
特に好ましくは60万〜1000万である。
In the battery separator of the present invention,
The ultrahigh molecular weight polyolefin is preferably UHPE because the strength of the porous sheet using the ultrahigh molecular weight polyolefin is excellent. For the same reason, the viscosity average molecular weight of the ultrahigh molecular weight polyolefin is preferably 500,000 to 16,000,000,
Particularly preferably, it is 600,000 to 10,000,000.

【0026】つぎに、本発明の電池は、正負両極間にセ
パレータが介在する電池であって、そのセパレータが本
発明の電池用セパレータである。前記のように、本発明
の電池用セパレータは、優れた物性を有するため、これ
を用いた電池は、機械的強度、出力特性および自己放電
抑制機能の全ての特性が優れている。本発明の電池は、
アルカリ電池が好ましく、特に好ましくは、電気自動車
駆動(走行)用電池に用いられる大容量のアルカリ二次
電池である。同様に、本発明の電池用セパレータは、ア
ルカリ二次電池に使用することが好ましく、電気自動車
駆動(走行)用電池等の大容量アルカリ二次電池に使用
することが特に好ましい。
Next, the battery of the present invention is a battery having a separator interposed between the positive and negative electrodes, and the separator is the battery separator of the present invention. As described above, since the battery separator of the present invention has excellent physical properties, a battery using the same has excellent mechanical strength, output characteristics, and self-discharge suppressing function. The battery of the present invention
Alkaline batteries are preferred, and particularly preferred are large capacity alkaline secondary batteries used for electric vehicle driving (running) batteries. Similarly, the battery separator of the present invention is preferably used for an alkaline secondary battery, and particularly preferably used for a large-capacity alkaline secondary battery such as an electric vehicle driving (running) battery.

【0027】[0027]

【発明の実施の形態】本発明の電池用セパレータは、例
えば次のようにして製造することができる。まず、未延
伸の超高分子量ポリオレフィン多孔性シートを準備す
る。この多孔性シートの厚みは、例えば10〜500μ
m、好ましくは50〜400μmである。この多孔性シ
ートは、超高分子量ポリオレフィン粉末を焼結し、その
後この焼結体をシート状に成形するか、または焼結と同
時にシート状に成形する方法によって製造できる。例え
ば、超高分子量ポリオレフィン粉末を保形具に充填して
焼結し、この焼結体をシート状に切削する方法、超高分
子量ポリオレフィン粉末を溶剤に均一に分散させ、これ
を耐熱シートに塗布して焼結する方法、またはスクリュ
ー押出機等によりダイス中で超高分子量ポリオレフィン
粉末を焼結し、シート状に成形する方法等がある。前記
ポリオレフィン粉末は、平均孔径が小さく、かつ曲路率
が低い多孔性シートが得られるという理由により、かさ
密度4.0×102g/L以下のポリオレフィン粉末と
平均粒子径100μm以下のポリオレフィン粉末を混合
して用いることが好ましい。前記かさ密度は、特に好ま
しくは3.5×102g/L以下である。前記かさ密度
の下限は特に限定されないが、通常1.0×102g/
Lである。かさ密度は、DIN 53 468 により
測定することができる。前記平均粒子径は、好ましくは
80μm以下である。前記平均粒子径の下限は特に限定
されないが、通常20μmである。このように二種のポ
リオレフィン粉末を混合して用いることで、平均孔径が
小さく、かつ曲路率が低い多孔性シートを得ることがで
きる。しかしその理由は不明である。前記所定範囲のか
さ密度のポリオレフィン粉末(A)と前記所定の平均粒
子径のポリオレフィン粉末(B)の重量混合比(A/
B)は、例えば0.1〜9であり、好ましくは0.25
〜4である。前記各種成形方法の中でも、前記保形具を
用いた方法がシート厚みの調整が比較的容易である等の
理由により好ましい。この方法は、例えば以下のように
して実施される。
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION The battery separator of the present invention can be manufactured, for example, as follows. First, an unstretched ultrahigh molecular weight polyolefin porous sheet is prepared. The thickness of the porous sheet is, for example, 10 to 500 μm.
m, preferably 50 to 400 μm. The porous sheet can be manufactured by sintering an ultrahigh molecular weight polyolefin powder and then forming the sintered body into a sheet, or by simultaneously forming the sintered body into a sheet. For example, a method of filling ultra-high molecular weight polyolefin powder into a shape retainer, sintering, cutting this sintered body into a sheet, uniformly dispersing the ultra-high molecular weight polyolefin powder in a solvent, and applying this to a heat-resistant sheet And sintering, or a method of sintering ultrahigh molecular weight polyolefin powder in a die by a screw extruder or the like and forming it into a sheet. The polyolefin powder is a polyolefin powder having a bulk density of 4.0 × 10 2 g / L or less and a polyolefin powder having an average particle diameter of 100 μm or less because a porous sheet having a small average pore diameter and a low curvature ratio can be obtained. Are preferably used in combination. The bulk density is particularly preferably 3.5 × 10 2 g / L or less. The lower limit of the bulk density is not particularly limited, but is usually 1.0 × 10 2 g /
L. The bulk density can be measured according to DIN 53 468. The average particle size is preferably 80 μm or less. Although the lower limit of the average particle diameter is not particularly limited, it is usually 20 μm. By mixing and using two kinds of polyolefin powders, a porous sheet having a small average pore diameter and a low curvature ratio can be obtained. But the reason is unknown. Weight mixing ratio (A /
B) is, for example, 0.1 to 9, preferably 0.25
~ 4. Among the various forming methods, the method using the shape retainer is preferable because the adjustment of the sheet thickness is relatively easy. This method is implemented, for example, as follows.

【0028】まず、超高分子量ポリオレフィン粉末を保
形具に充填する。これを耐圧容器に入れ、前記容器中の
空気を排気した後、前記粉末の融点以上に加熱した水蒸
気を導入して前記粉末を加熱焼結する。導入された水蒸
気は通常加圧されており、また前記容器内が陰圧である
ため、前記粉末間に容易に侵入して速やかに熱を伝達
し、むらなく短時間で加熱焼結が行える。
First, an ultrahigh molecular weight polyolefin powder is filled in a shape retainer. This is put in a pressure-resistant container, and after evacuating the air in the container, steam heated to a temperature higher than the melting point of the powder is introduced to heat and sinter the powder. The introduced steam is usually pressurized, and since the inside of the container is under a negative pressure, it easily penetrates between the powders and quickly transfers heat, so that heat sintering can be performed uniformly and in a short time.

【0029】前記方法により得られた多孔質体を、旋盤
等で切削して前記未延伸超高分子量ポリオレフィン多孔
性シートとし、さらにこれを延伸して目的の電池用セパ
レータを得る。延伸処理は、通常、多孔性シートをその
融点以下の温度に加熱しながら張力をかけることにより
行う。延伸機械は、テンターやロール等適宜用いること
ができ、延伸方法は一軸延伸でも二軸延伸でも良い。前
記延伸温度は、例えば70〜180℃、好ましくは80
〜160℃である。また、延伸倍率は、延伸前の多孔性
シートの面積を基準として、例えば1.05〜50倍、
好ましくは1.1〜20倍である。
The porous body obtained by the above method is cut with a lathe or the like to obtain the unstretched ultrahigh molecular weight polyolefin porous sheet, which is further stretched to obtain a target battery separator. The stretching treatment is usually performed by applying tension while heating the porous sheet to a temperature equal to or lower than its melting point. A stretching machine can be appropriately used such as a tenter or a roll, and the stretching method may be uniaxial stretching or biaxial stretching. The stretching temperature is, for example, 70 to 180 ° C., preferably 80
160160 ° C. The stretching ratio is, for example, 1.05 to 50 times, based on the area of the porous sheet before stretching,
Preferably it is 1.1 to 20 times.

【0030】このようにして本発明の電池用セパレータ
が製造できるが、本発明はこの製造方法に限定されず、
その他の製造方法により製造しても良い。
In this way, the battery separator of the present invention can be manufactured, but the present invention is not limited to this manufacturing method.
It may be manufactured by another manufacturing method.

【0031】前記方法により得られた電池用セパレータ
は疎水性であるため、アルカリ電池に用いる場合は親水
化処理を行うことが好ましい。親水化処理の方法は、例
えば界面活性剤の含浸処理、親水性モノマーのグラフト
重合処理、スルホン化処理、プラズマ処理等があるが、
特に限定しない。
Since the battery separator obtained by the above method is hydrophobic, it is preferable to perform a hydrophilic treatment when the battery separator is used for an alkaline battery. The method of the hydrophilic treatment includes, for example, a surfactant impregnation treatment, a graft polymerization treatment of a hydrophilic monomer, a sulfonation treatment, a plasma treatment, and the like.
There is no particular limitation.

【0032】また、本発明の電池の構成は、本発明の電
池用セパレータを用いる以外は特に限定されず、通常の
方法により作製できる。
The structure of the battery of the present invention is not particularly limited except that the battery separator of the present invention is used, and the battery can be manufactured by a usual method.

【0033】[0033]

【実施例】つぎに、実施例について比較例と併せて説明
する。なお、各種物性値については、前記各方法により
測定した。シート厚みはダイヤルゲージにより測定し
た。
Next, examples will be described together with comparative examples. In addition, about various physical-property values, it measured by each said method. The sheet thickness was measured with a dial gauge.

【0034】(実施例1)まず、UHPE粉末を充填す
るための円筒状保形具を準備した。この保形具は、多数
の孔を有する金属製円筒状外型およびその内側に貼られ
たポリテトラフルオロエチレン多孔性フィルム、ならび
にこの外型の底部に配置され前記外型を固定する固定型
とから構成される。つぎに、UHPE粉末a(粘度平均
分子量400万、平均粒径130μm、かさ密度2.4
×102g/L、融点140℃)2.0kgとUHPE
粉末b(粘度平均分子量450万、平均粒径60μm、
かさ密度4.2×102g/L、融点140℃)1.0
kgを混合したものを準備した。前記混合粉末を、前記
保形具内に充填し、これを金属製耐熱耐圧容器(水蒸気
の導入管およびその開閉バルブを備える)に入れ、真空
ポンプにより前記耐熱耐圧容器の内部の雰囲気圧を1.
3kPaとした。この時に要した時間は30分であっ
た。真空ポンプを停止後、前記バルブを開き水蒸気(温
度145℃、圧力0.4MPa)を導入し、1時間加熱
焼結した後放冷して円筒状のUHPE多孔質体を得た。
この多孔質体を切削旋盤により切削して未延伸UHPE
多孔性シートを得た。得られた多孔性シートを一軸延伸
法により130℃で3.0倍に延伸することにより、目
的とする電池用セパレータを得た。さらに、この電池用
セパレータを界面活性剤(ブチルナフタレンスルホン
酸)水溶液(5体積%)に10分間浸漬し、その後80
℃で15分間乾燥することにより親水化処理を行った。
前記シートの厚みは125μm、体積空孔率は60体積
%である。
(Example 1) First, a cylindrical shape retainer for filling with UHPE powder was prepared. This shape retainer is a metal cylindrical outer mold having a large number of holes and a polytetrafluoroethylene porous film stuck on the inside thereof, and a fixed mold disposed at the bottom of the outer mold and fixing the outer mold. Consists of Next, UHPE powder a (viscosity average molecular weight 4,000,000, average particle size 130μm, bulk density 2.4
× 10 2 g / L, melting point 140 ° C) 2.0 kg and UHPE
Powder b (viscosity average molecular weight 4.5 million, average particle size 60 μm,
(Bulk density 4.2 × 10 2 g / L, melting point 140 ° C.) 1.0
A mixture of kg was prepared. The mixed powder is filled in the shape retainer, placed in a metal heat-resistant and pressure-resistant container (including a steam introduction pipe and an opening / closing valve thereof), and the atmospheric pressure inside the heat-resistant and pressure-resistant container is reduced to 1 by a vacuum pump. .
3 kPa. The time required at this time was 30 minutes. After stopping the vacuum pump, the valve was opened, steam (temperature: 145 ° C., pressure: 0.4 MPa) was introduced, and the mixture was heated and sintered for 1 hour and allowed to cool to obtain a cylindrical UHPE porous body.
This porous body is cut by a cutting lathe and unstretched UHPE
A porous sheet was obtained. The obtained porous sheet was stretched 3.0 times at 130 ° C. by a uniaxial stretching method to obtain an intended battery separator. Further, this battery separator was immersed in a surfactant (butyl naphthalene sulfonic acid) aqueous solution (5% by volume) for 10 minutes, and then immersed in an aqueous solution of 80%.
A hydrophilic treatment was performed by drying at 15 ° C. for 15 minutes.
The sheet has a thickness of 125 μm and a volume porosity of 60% by volume.

【0035】(実施例2)実施例1の混合粉末に代え
て、前記UHPE粉末a1.5kgと前記UHPE粉末
b1.5kgとの混合粉末を用いる以外は実施例1と同
様にして加熱焼結および切削を行い、未延伸UHPE多
孔性シートを得た。得られた多孔性シートに対し、実施
例1と同様にして延伸処理を行って電池用セパレータを
得、その後実施例1と同様の親水化処理を行った。前記
シートの厚みは165μm、体積空孔率は59体積%で
ある。
Example 2 The procedure of Example 1 was repeated except that a mixed powder of 1.5 kg of the UHPE powder a and 1.5 kg of the UHPE powder b was used instead of the mixed powder of the first embodiment. Cutting was performed to obtain an unstretched UHPE porous sheet. The obtained porous sheet was subjected to a stretching treatment in the same manner as in Example 1 to obtain a battery separator, and then subjected to the same hydrophilic treatment as in Example 1. The thickness of the sheet is 165 μm and the volume porosity is 59% by volume.

【0036】(比較例1)実施例1の混合粉末に代え
て、UHPE粉末c(粘度平均分子量1000万、平均
粒径150μm、かさ密度4.0×102g/L、融点
140℃)3.0kgを単独で用いること以外は実施例
1と同様にして加熱焼結および切削を行い、未延伸UH
PE多孔性シートを得た。得られた多孔性シートに対
し、延伸倍率を1.7倍に変更したこと以外は実施例1
と同様にして延伸処理を行って電池用セパレータを得、
その後実施例1と同様の親水化処理を行った。前記シー
トの厚みは177μm、体積空孔率は61体積%であ
る。
(Comparative Example 1) UHPE powder c (viscosity average molecular weight 10 million, average particle diameter 150 μm, bulk density 4.0 × 10 2 g / L, melting point 140 ° C.) instead of the mixed powder of Example 1 Heat sintering and cutting were performed in the same manner as in Example 1 except that 0.0 kg was used alone.
A PE porous sheet was obtained. Example 1 was repeated except that the stretching ratio was changed to 1.7 times with respect to the obtained porous sheet.
Stretching is performed in the same manner as above to obtain a battery separator,
Thereafter, the same hydrophilic treatment as in Example 1 was performed. The thickness of the sheet is 177 μm, and the volume porosity is 61% by volume.

【0037】(比較例2)実施例1の混合粉末に代え
て、前記UHPE粉末a3.0kgを単独で用いること
以外は実施例1と同様にして加熱焼結および切削を行
い、未延伸UHPE多孔性シートを得た。得られた多孔
性シートに対し、実施例1と同様にして延伸処理を行っ
て電池用セパレータを得、その後実施例1と同様の親水
化処理を行った。前記シートの厚みは180μm、体積
空孔率は59体積%である。
(Comparative Example 2) Heat sintering and cutting were performed in the same manner as in Example 1 except that 3.0 kg of the UHPE powder a was used alone instead of the mixed powder of Example 1, and unstretched UHPE porous material was used. A functional sheet was obtained. The obtained porous sheet was subjected to a stretching treatment in the same manner as in Example 1 to obtain a battery separator, and then subjected to the same hydrophilic treatment as in Example 1. The thickness of the sheet is 180 μm and the volume porosity is 59% by volume.

【0038】(比較例3)実施例1の混合粉末に代え
て、前記UHPE粉末b3.0kgを単独で用いること
以外は実施例1と同様にして加熱焼結および切削を行
い、未延伸UHPE多孔性シートを得た。得られた多孔
性シートに対し、実施例1と同様にして延伸処理を行っ
て電池用セパレータを得、その後実施例1と同様の親水
化処理を行った。前記シートの厚みは139μm、体積
空孔率は53体積%である。
(Comparative Example 3) Heat sintering and cutting were performed in the same manner as in Example 1 except that 3.0 kg of the UHPE powder b was used alone instead of the mixed powder of Example 1, and the unstretched UHPE porous material was used. A functional sheet was obtained. The obtained porous sheet was subjected to a stretching treatment in the same manner as in Example 1 to obtain a battery separator, and then subjected to the same hydrophilic treatment as in Example 1. The sheet has a thickness of 139 μm and a volume porosity of 53% by volume.

【0039】このようにして得られた、実施例1、2お
よび比較例1、2、3の電池用セパレータについて、膜
厚および平均孔径を測定し、また、前記各数式より、体
積空孔率、曲路率および出力制御因子を算出した。その
結果を以下の表1に示す。
The thicknesses and average pore diameters of the battery separators of Examples 1 and 2 and Comparative Examples 1, 2 and 3 obtained as described above were measured. , Curvature ratio and output control factor were calculated. The results are shown in Table 1 below.

【0040】 (表1) 実施例1 実施例2 比較例1 比較例2 比較例3 膜厚(μm) 125 165 177 180 139 体積空孔率(%) 60 59 61 59 53 曲路率 1.5 1.5 1.0 2.6 2.8 出力制御因子 22 16 34 4.8 5.0 (cm-1) 平均孔径(μm) 26 28 65 25 27(Table 1) Example 1 Example 2 Comparative Example 1 Comparative Example 2 Comparative Example 3 Film thickness (μm) 125 165 177 180 139 Volume porosity (%) 60 59 61 59 53 Curvature 1.5 1.5 1.0 2.6 2.8 Output control factor 22 16 34 4.8 5.0 (cm -1 ) Average pore size (μm) 26 28 65 25 27

【0041】前記表1からわかるように、実施例の電池
用セパレータは、出力制御因子が大きく、しかも平均孔
径が十分に小さかった。これに対し、UHPE粉末を単
独で用いた比較例1〜3の電池用セパレータは、平均孔
径が大きすぎたり、出力制御因子が小さすぎたりした。
As can be seen from Table 1, the battery separator of the example had a large output control factor and a sufficiently small average pore diameter. On the other hand, in the battery separators of Comparative Examples 1 to 3 using UHPE powder alone, the average pore diameter was too large or the output control factor was too small.

【0042】[0042]

【発明の効果】以上のように、本発明の電池用セパレー
タは、低抵抗性と自己放電抑制機能の両方の特性が優れ
た電池用セパレータであり、しかも機械的強度に優れ
る。したがって、本発明の電池用セパレータは電池の高
出力化に貢献することができ、特に、高出力を要する電
動工具や電気自動車駆動(走行)用の電池に好ましく使
用できる。
As described above, the battery separator of the present invention is a battery separator excellent in both characteristics of low resistance and self-discharge suppressing function, and has excellent mechanical strength. Therefore, the battery separator of the present invention can contribute to a higher output of the battery, and can be particularly preferably used for a power tool or a battery for driving (running) an electric vehicle requiring a high output.

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者 喜井 敬介 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 浦入 正勝 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 岸井 豊 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 山村 隆 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 森下 展安 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック イーブイエナジー株式会社内 (72)発明者 生駒 宗久 静岡県湖西市境宿555番地 パナソニック イーブイエナジー株式会社内 (72)発明者 宇田 敏 愛知県豊田市トヨタ町1番地 トヨタ自動 車株式会社内 Fターム(参考) 5H021 EE04 HH00 HH03 HH07  ──────────────────────────────────────────────────続 き Continuing on the front page (72) Inventor Keisuke Kii 1-1-2 Shimohozumi, Ibaraki-shi, Osaka Nitto Denko Corporation (72) Inventor Masakatsu Urari 1-1-1, Shimohozumi, Ibaraki-shi, Osaka No. 2 Inside Nitto Denko Corporation (72) Inventor Yutaka Kishi 1-1-2 Shimohozumi, Ibaraki City, Osaka Prefecture Inside Nitto Denko Corporation (72) Takashi Yamamura 1-1-2 Shimohozumi, Ibaraki City, Osaka Prefecture Nitto Denko Co., Ltd. ) Inventor Toshi Uda 1 Toyota Town, Toyota City, Aichi Prefecture Toyota Motor Corporation F-term (reference) 5H021 EE04 HH00 HH03 HH07 </ S> </ s> </ s>

Claims (4)

【特許請求の範囲】[Claims] 【請求項1】 超高分子量ポリオレフィン多孔性シート
を用いた電池用セパレータであって、出力制御因子が1
5cm-1以上であり、かつ、平均孔径が30μm以下で
あることを特徴とする電池用セパレータ。
1. A battery separator using an ultrahigh molecular weight polyolefin porous sheet, wherein an output control factor is 1
A battery separator having a size of 5 cm -1 or more and an average pore size of 30 μm or less.
【請求項2】 超高分子量ポリオレフィンが、超高分子
量ポリエチレンである請求項1記載の電池用セパレー
タ。
2. The battery separator according to claim 1, wherein the ultrahigh molecular weight polyolefin is ultrahigh molecular weight polyethylene.
【請求項3】 超高分子量ポリオレフィンの粘度平均分
子量が、50万〜1600万の範囲である請求項1また
は2記載の電池用セパレータ。
3. The battery separator according to claim 1, wherein the ultrahigh molecular weight polyolefin has a viscosity average molecular weight in a range of 500,000 to 16,000,000.
【請求項4】 正負両極間にセパレータが介在する電池
であって、そのセパレータが請求項1から3のいずれか
一項に記載の電池用セパレータである電池。
4. A battery in which a separator is interposed between the positive and negative electrodes, wherein the separator is the battery separator according to any one of claims 1 to 3.
JP2000383431A 2000-12-18 2000-12-18 Battery separator Pending JP2002184383A (en)

Priority Applications (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000383431A JP2002184383A (en) 2000-12-18 2000-12-18 Battery separator

Applications Claiming Priority (1)

Application Number Priority Date Filing Date Title
JP2000383431A JP2002184383A (en) 2000-12-18 2000-12-18 Battery separator

Publications (1)

Publication Number Publication Date
JP2002184383A true JP2002184383A (en) 2002-06-28

Family

ID=18851087

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
JP2000383431A Pending JP2002184383A (en) 2000-12-18 2000-12-18 Battery separator

Country Status (1)

Country Link
JP (1) JP2002184383A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170003223A (en) * 2015-06-30 2017-01-09 주식회사 엘지화학 Separator film for secondary battery cutting apparatus

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07228718A (en) * 1994-02-16 1995-08-29 Tonen Chem Corp Microporous polyolefin film
JPH11130900A (en) * 1997-10-27 1999-05-18 Asahi Chem Ind Co Ltd Finely porous polyethylene membrane
JP2000195490A (en) * 1998-12-25 2000-07-14 Nitto Denko Corp Battery separator and method of manufacturing the same

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH07228718A (en) * 1994-02-16 1995-08-29 Tonen Chem Corp Microporous polyolefin film
JPH11130900A (en) * 1997-10-27 1999-05-18 Asahi Chem Ind Co Ltd Finely porous polyethylene membrane
JP2000195490A (en) * 1998-12-25 2000-07-14 Nitto Denko Corp Battery separator and method of manufacturing the same

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR20170003223A (en) * 2015-06-30 2017-01-09 주식회사 엘지화학 Separator film for secondary battery cutting apparatus
KR102003471B1 (en) 2015-06-30 2019-07-24 주식회사 엘지화학 Separator film for secondary battery cutting apparatus

Similar Documents

Publication Publication Date Title
JP5548290B2 (en) Multilayer microporous membrane, battery separator and battery
JP5576609B2 (en) Polyolefin microporous membrane, method for producing the same, battery separator and battery
JP5512976B2 (en) Polyolefin microporous membrane, method for producing the same, battery separator and battery
JP5451839B2 (en) Multilayer microporous membrane, method for producing the same, battery separator and battery
JP5453272B2 (en) Microporous membranes and methods of making and using such membranes
US8003261B2 (en) Polyolefin microporous membrane
TW570837B (en) Porous film, separator for cell, and cell
JP5612217B2 (en) Porous separation membrane using cellulose nanofiber and method for producing the same
TWI700851B (en) Polyolefin microporous membrane, separator for non-aqueous electrolyte secondary battery, and non-aqueous electrolyte secondary battery
KR101423296B1 (en) Porous separators for secondary battery comprising cellulose fibers and silica and preparation method thereof
WO2009136648A1 (en) Separator for high power density lithium‑ion secondary cell
US20210005860A1 (en) Polyolefin microporous film
KR20180093288A (en) Separator, Method for Preparing the Same and Lithium Secondary Battery Comprising the Same
JP2009242779A (en) Polyolefin fine porous membrane and separator for storage battery
JP2019102126A (en) Battery separator and non-aqueous electrolyte secondary battery
JP4008516B2 (en) Polyolefin porous membrane, method for producing the same, and battery separator using the same
JP2002047372A (en) Porous film and method of preparing the same and battery using the same
JP6988880B2 (en) Polyolefin microporous membrane
JP2000195490A (en) Battery separator and method of manufacturing the same
JP2002184383A (en) Battery separator
JPH0931226A (en) Hydrophilic polyethylene microporous film, its production and separator for cell or battery using the same
JP2002324538A (en) Battery separator and manufacturing method thereof
JP4307065B2 (en) Method for producing polyolefin microporous membrane
JP2000195493A (en) Separator for battery and its manufacture
JP2002134089A (en) Battery separator and manufacturing method

Legal Events

Date Code Title Description
A621 Written request for application examination

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621

Effective date: 20070925

A977 Report on retrieval

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007

Effective date: 20110113

A131 Notification of reasons for refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131

Effective date: 20110118

A02 Decision of refusal

Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A02

Effective date: 20111220