JP4776876B2 - Battery separator and battery equipped with the same - Google Patents
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Description
本発明は電池用セパレータ及びこれを備えた電池に関する。 The present invention relates to a battery separator and a battery including the same.
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なわせるために、正極と負極との間にセパレータが使用されている。 Conventionally, a separator is used between the positive electrode and the negative electrode in order to separate the positive electrode and the negative electrode of the battery to prevent a short circuit and to keep the electrolyte solution and to smoothly perform an electromotive reaction.
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狭くなっているにもかかわらず、電池には従来と同等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小さくならざるを得ない。そのため電極群を組み立てる際にセパレータを極板に強く圧迫してセパレータの体積を少なくするのも1つの方法であった。しかしながら、このようにセパレータを極板に強く圧迫すると、セパレータが変形し、セパレータの孔径が変化することによって、電極から脱落した活物質がセパレータ内部へ進入して短絡を生じやすい問題があった。 In recent years, with the reduction in size and weight of electronic devices, the space occupied by batteries has become narrower. ing. For that purpose, since the amount of the active material of the electrode needs to be increased, the volume occupied by the separator is inevitably reduced. Therefore, it was also one method to reduce the volume of the separator by strongly pressing the separator against the electrode plate when assembling the electrode group. However, when the separator is strongly pressed against the electrode plate in this way, the separator is deformed and the pore diameter of the separator is changed, so that there is a problem that the active material dropped from the electrode easily enters the separator and causes a short circuit.
このような問題を解決するセパレータとして、本願出願人は「引張り強さが5g/d(デニール)以上の高強度繊維を含み、最大孔径が50μm以下、かつ少なくとも一方向における5%モジュラス強度が60N/5cm幅以上の不織布からなることを特徴とする、アルカリ電池用セパレータ」を提案した(特許文献1)。また、60N/5cm幅以上の5%モジュラス強度を有するセパレータを製造するための1つの要因として、繊維を抄き上げるネットの移動速度とスラリー流量とを調節することによって、繊維の配向を一方向に近い状態とするのが好ましいことを開示した。 As a separator for solving such a problem, the applicant of the present application stated that “a high strength fiber having a tensile strength of 5 g / d (denier) or more is included, a maximum pore diameter is 50 μm or less, and a 5% modulus strength in at least one direction is 60 N. "Separator for alkaline battery", characterized by comprising a nonwoven fabric having a width of / 5 cm or more (Patent Document 1). In addition, as one factor for producing a separator having a 5% modulus strength of 60 N / 5 cm width or more, the fiber orientation is controlled in one direction by adjusting the moving speed of the net for making up the fiber and the slurry flow rate. It was disclosed that it is preferable to set the state close to.
このように一方向に繊維を配向させたセパレータは、配向方向に張力を作用させながら電極群を組み立てることにより、セパレータが変形しにくく、短絡を生じにくいものであったが、注液した電解液の吸い上げ速度が遅く、電池製造効率が悪い、という問題が発生した。この問題は電池の高容量化に対応するために、セパレータの目付を低く(例えば、40g/m2以下)し、セパレータの体積を少なくした場合に顕著であった。 In this way, the separator in which the fibers are oriented in one direction was not easily deformed and short-circuited by assembling the electrode group while applying tension in the orientation direction. The problem was that the sucking speed of the battery was slow and the battery manufacturing efficiency was poor. This problem was remarkable when the basis weight of the separator was lowered (for example, 40 g / m 2 or less) and the volume of the separator was reduced in order to cope with the increase in capacity of the battery.
本発明はこの問題点を解決するためになされたもので、注液した電解液の吸い上げ速度が速く、電池製造効率に優れる電池用セパレータ、及びこれを備えた電池を提供することを目的とする。 The present invention has been made to solve this problem, and an object of the present invention is to provide a battery separator in which the sucked-up speed of the injected electrolyte is high and the battery manufacturing efficiency is excellent, and a battery including the same. .
本発明者らは注液した電解液の吸い上げ速度が遅くなる原因について検討したところ、一般的に電極間をセパレータで絶縁した電極群を、セパレータの巻回方向が金属ケースの深さ方向と直交する状態で金属ケースに挿入した後、電解液を金属ケースに注液し、その後金属ケースを封緘して製造するが、セパレータを構成する繊維が一方向に配向していることによって、金属ケースの深さ方向へのキャピラリー効果が作用しにくいため、注液した電解液の吸い上げ速度が遅く、電池製造効率が悪い、ということを突き止めた。特にセパレータの目付が低くなると、絶対繊維量が少なくなるため、電極群作製時の破断を防ぐために繊維を一方向へ配向させていることが原因で、前記現象が顕著であることを突き止めた。本発明はこのような知見に基いてなされたものである。 The inventors of the present invention have examined the cause of the slowed-up speed of the injected electrolyte solution. Generally, an electrode group in which the electrodes are insulated by a separator is used, and the winding direction of the separator is orthogonal to the depth direction of the metal case. After inserting the metal case into the metal case, the electrolyte is poured into the metal case, and then the metal case is sealed, and the fibers constituting the separator are oriented in one direction. It has been found that the capillary effect in the depth direction is difficult to act, so that the sucked-up speed of the injected electrolyte is slow and the battery manufacturing efficiency is poor. In particular, when the basis weight of the separator is lowered, the amount of the absolute fiber is decreased. Therefore, the phenomenon has been found to be remarkable due to the fact that the fibers are oriented in one direction in order to prevent breakage during electrode group production. The present invention has been made based on such knowledge.
本発明の請求項1にかかる発明は、「繊維の融着のみによって固定されているとともに、スルホン化処理を実施した、よこ方向の引張り強さ(CD)に対する、たて方向の引張り強さ(MD)の比率(MD/CD)が1.33〜1.69の湿式不織布からなる電池用セパレータ」である。このような比率(MD/CD)をもつ電池用セパレータは、繊維がたて方向ばかりでなく、よこ方向にも配向した状態にあり、金属ケースの深さ方向へのキャピラリー効果が作用しやすいため、注液した電解液の吸い上げ速度が速く、電池製造効率に優れるものである。
The invention according to claim 1 of the present invention is the “longitudinal tensile strength (CD) with respect to the transverse tensile strength (CD) , which is fixed only by fiber fusion and is sulfonated. MD) ”is a battery separator made of a wet nonwoven fabric having a ratio (MD / CD) of 1.33 to 1.69 . The battery separator having such a ratio (MD / CD) has the fibers oriented not only in the vertical direction but also in the horizontal direction, and the capillary effect in the depth direction of the metal case is likely to act. , The sucked-up speed of the injected electrolyte is fast, and the battery manufacturing efficiency is excellent.
本発明の請求項2にかかる発明は、「湿式不織布構成繊維として、繊維径が4μm以下の極細繊維を含んで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」である。このような極細繊維を含んでいることによって、電池用セパレータ(湿式不織布)は薄いことができるため、電池の高容量化に寄与できるばかりでなく、緻密な構造を採ることができるため加圧下における電解液の保持性にも優れ、電池寿命を長くすることができる。 The invention according to claim 2 of the present invention is the “battery separator according to claim 1, characterized in that the wet nonwoven fabric constituting fibers include ultrafine fibers having a fiber diameter of 4 μm or less”. By including such ultrafine fibers, the battery separator (wet non-woven fabric) can be thin, which not only contributes to an increase in capacity of the battery, but also can take a dense structure, so It also has excellent electrolyte retention and can extend battery life.
本発明の請求項3にかかる発明は、「極細繊維を30mass%以上含んでいることを特徴とする、請求項2記載の電池用セパレータ」である。極細繊維量が30mass%以上であると、電池用セパレータ(湿式不織布)は更に薄いことができるため、電池の高容量化及び電池の長寿命化に寄与できる。 The invention according to claim 3 of the present invention is “the battery separator according to claim 2, characterized in that it contains 30 mass% or more of ultrafine fibers”. When the amount of ultrafine fibers is 30 mass% or more, the battery separator (wet non-woven fabric) can be made thinner, which can contribute to an increase in battery capacity and a longer battery life.
本発明の請求項4にかかる発明は、「湿式不織布構成繊維として、引張り強さが4.5cN/dteX以上の高強度繊維を含んでいることを特徴とする、請求項1〜請求項3のいずれかに記載の電池用セパレータ」である。高強度繊維を含んでいると、電池製造時(例えば、極板群形成時)に、極板によって電池用セパレータが切断されたり、極板のバリが電池用セパレータを突き抜けるのを防止できるため、効果的に短絡を防止できる。 The invention according to claim 4 of the present invention is as follows: “The wet nonwoven fabric constituting fibers include high-strength fibers having a tensile strength of 4.5 cN / dteX or more. The battery separator according to any one of the above. When high-strength fibers are included, it is possible to prevent the battery separator from being cut by the electrode plate when the battery is manufactured (for example, at the time of forming the electrode plate group), or burr of the electrode plate can be prevented from penetrating the battery separator. A short circuit can be effectively prevented.
本発明の請求項5にかかる発明は、「高強度繊維の繊度が0.8dtex以下であることを特徴とする、請求項4記載の電池用セパレータ」である。高強度繊維の繊度が0.8dtex以下であると、電池用セパレータ(湿式不織布)は薄いことができるため、電池の高容量化に寄与できるばかりでなく、緻密な構造を採ることができるため加圧下における電解液の保持性にも優れ、電池寿命を長くすることができる。 The invention according to claim 5 of the present invention is “the battery separator according to claim 4, wherein the fineness of the high-strength fiber is 0.8 dtex or less”. If the fineness of the high-strength fiber is 0.8 dtex or less, the battery separator (wet non-woven fabric) can be thin, which not only contributes to the high capacity of the battery, but also has a dense structure. It also has excellent electrolyte retention under pressure and can extend the battery life.
本発明の請求項6にかかる発明は、「高強度繊維が繊維表面に融着成分を備えていることを特徴とする、請求項4又は請求項5記載の電池用セパレータ」である。高強度繊維自体が接着繊維の働きをして高強度繊維が融着できるため、強度の低い接着繊維を使用する必要がないか、使用しても少ない量で済むため、強度のより強い電池用セパレータであることができる。 The invention according to claim 6 of the present invention is "the battery separator according to claim 4 or 5, wherein the high-strength fiber has a fusion component on the fiber surface". For high-strength batteries, the high-strength fibers themselves can act as adhesive fibers, and the high-strength fibers can be fused. It can be a separator.
本発明の請求項7にかかる発明は、「目付が40g/m2以下であることを特徴とする、請求項1〜請求項6のいずれかに記載の電池用セパレータ」である。このような目付であると、薄い電池用セパレータであることができるため、電池の高容量化に寄与できる。また、このような目付であっても、注液した電解液の吸い上げ速度が速く、電池製造効率に優れている。 The invention according to claim 7 of the present invention is the “battery separator according to any one of claims 1 to 6, wherein the basis weight is 40 g / m 2 or less”. Such a basis weight can be a thin battery separator, which can contribute to an increase in battery capacity. Moreover, even if it is such a basis weight, the sucking speed of the injected electrolyte solution is high, and the battery manufacturing efficiency is excellent.
本発明の請求項8にかかる発明は、「請求項1〜請求項7のいずれかに記載の電池用セパレータを備えた電池」である。そのため、効率良く製造できる電池である。 The invention according to claim 8 of the present invention is “a battery including the battery separator according to any one of claims 1 to 7”. Therefore, the battery can be manufactured efficiently.
本発明の電池用セパレータは、注液した電解液の吸い上げ速度が速く、電池製造効率に優れている。 The battery separator of the present invention has a high suction speed of the injected electrolyte and is excellent in battery production efficiency.
本発明の電池は効率良く製造できる電池である。 The battery of the present invention is a battery that can be produced efficiently.
本発明の電池用セパレータ(以下、単にセパレータと表記することがある)は、よこ方向の引張り強さ(CD)に対する、たて方向の引張り強さ(MD)の比率(MD/CD)が1〜1.8の湿式不織布からなるため、注液した電解液の吸い上げ速度が速く、電池製造効率に優れている。つまり、比率(MD/CD)が1〜1.8の範囲にあるということは、よこ方向においてもある程度の引張り強さがあることを意味し、セパレータの構造としては繊維がよこ方向にも配向していることを意味するため、よこ方向にもキャピラリー効果が作用しやすく、電解液の吸い上げ速度が速いため、電池製造効率に優れている。 The battery separator of the present invention (hereinafter sometimes simply referred to as a separator) has a ratio (MD / CD) of the tensile strength (MD) in the vertical direction to the tensile strength (CD) in the transverse direction. Since it is made of a wet nonwoven fabric of ˜1.8, the sucked-up speed of the injected electrolyte is fast and the battery manufacturing efficiency is excellent. That is, when the ratio (MD / CD) is in the range of 1 to 1.8, it means that there is a certain amount of tensile strength even in the transverse direction, and the fiber is oriented in the transverse direction as a separator structure. This means that the capillary effect easily acts in the lateral direction, and the electrolyte sucking speed is fast, so that the battery manufacturing efficiency is excellent.
この比率(MD/CD)が1に近ければ近い程、たて方向の引張り強さとよこ方向の引張り強さに差がないことを意味し、セパレータの構造としては繊維配向がたて方向とよこ方向とで差がないことを意味し、電解液の吸い上げ速度がより速いため、比率(MD/CD)は1〜1.6であるのが好ましく、1〜1.4であるのがより好ましい。 This means that the closer this ratio (MD / CD) is to 1, the smaller the tensile strength in the vertical direction and the tensile strength in the transverse direction, and the separator structure has a fiber orientation in the vertical direction and the transverse direction. The ratio (MD / CD) is preferably 1 to 1.6, and more preferably 1 to 1.4, because the electrolyte sucking speed is faster.
本発明のセパレータ(湿式不織布)の比率(MD/CD)は前記の通りであるが、ある程度の強度がないと、電極群を形成することが困難になる傾向があるため、たて方向の引張り強さ(MD)は50N/5cm幅以上であるのが好ましく、70N/5cm幅以上であるのがより好ましい。したがって、よこ方向の引張り強さ(CD)は27.8N/5cm幅以上であるのが好ましく、31.3N/5cm幅以上であるのがより好ましく、35.7N/5cm幅以上であるのが更に好ましく、38.9N/5cm幅以上であるのが更に好ましく、43.8N/5cm幅以上であるのが更に好ましく、50N/5cm幅以上であるのが更に好ましい。 The ratio (MD / CD) of the separator (wet nonwoven fabric) of the present invention is as described above, but if there is no strength to some extent, it tends to be difficult to form an electrode group. The strength (MD) is preferably 50 N / 5 cm width or more, and more preferably 70 N / 5 cm width or more. Accordingly, the tensile strength (CD) in the transverse direction is preferably 27.8 N / 5 cm width or more, more preferably 31.3 N / 5 cm width or more, and 35.7 N / 5 cm width or more. More preferably, it is 38.9 N / 5 cm width or more, more preferably 43.8 N / 5 cm width or more, and further preferably 50 N / 5 cm width or more.
なお、本発明における「たて方向」とは、湿式不織布製造時における流れ方向を意味し、湿式不織布単体を外観した場合には、長手方向がたて方向に相当する。一方、本発明における「よこ方向」とは、湿式不織布のたて方向に直交する方向を意味し、湿式不織布単体を外観した場合には、幅方向がよこ方向に相当する。 In addition, the “vertical direction” in the present invention means a flow direction at the time of manufacturing a wet nonwoven fabric, and the longitudinal direction corresponds to the vertical direction when the wet nonwoven fabric alone is seen. On the other hand, the “weft direction” in the present invention means a direction perpendicular to the vertical direction of the wet nonwoven fabric, and the width direction corresponds to the weft direction when the wet nonwoven fabric alone is seen.
また、本発明の「引張り強さ」は湿式不織布から、50(mm)×200(mm)の長方形の試料(いずれか一辺が湿式不織布のたて方向又はよこ方向と一致する)を採取した後に、JIS L1096−A法(ストリップ法)に準じ、定速伸長型により測定した引張り強さをいう。なお、よこ方向に50mm、たて方向に200mmの試料から測定した引張り強さがたて方向の引張り強さで、たて方向に50mm、よこ方向に200mmの試料から測定した引張り強さがよこ方向の引張り強さである。 In addition, the “tensile strength” of the present invention is a 50 (mm) × 200 (mm) rectangular sample (one side coincides with the vertical direction or the horizontal direction of the wet nonwoven fabric) from a wet nonwoven fabric. According to JIS L1096-A method (strip method), it refers to the tensile strength measured by a constant speed extension type. Note that the tensile strength measured from the sample of 50 mm in the transverse direction and 200 mm in the longitudinal direction is the tensile strength in the longitudinal direction, and the tensile strength measured from the sample of 50 mm in the longitudinal direction and 200 mm in the transverse direction is satisfactory. The tensile strength in the direction.
本発明の電池用セパレータは湿式不織布からなるため、地合いが優れ、電気絶縁性に優れている。この湿式不織布とは湿式法により形成した繊維ウエブをもとに、繊維ウエブを結合して製造した不織布を意味する。 Since the battery separator of the present invention is made of a wet nonwoven fabric, it has excellent texture and electrical insulation. This wet nonwoven fabric means a nonwoven fabric produced by bonding fiber webs based on a fiber web formed by a wet method.
本発明の電池用セパレータ、つまり湿式不織布を構成する繊維は特に限定するものではないが、繊維径が4μm以下の極細繊維及び/又は引張り強さが4.5cN/dtex以上の高強度繊維を含んでいるのが好ましい。前者の極細繊維を含んでいることによって、電池用セパレータ(湿式不織布)は薄いことができるため、電池の高容量化に寄与できるばかりでなく、緻密な構造を採ることができるため加圧下における電解液の保持性にも優れ、電池寿命を長くすることができるためである。また、後者の高強度繊維を含んでいることによって、電池製造時(例えば、極板群形成時)に、極板によって電池用セパレータが切断されたり、極板のバリが電池用セパレータを突き抜けるのを防止でき、効果的に短絡を防止できるためである。 The separator for a battery of the present invention, that is, the fiber constituting the wet nonwoven fabric is not particularly limited, but includes an ultrafine fiber having a fiber diameter of 4 μm or less and / or a high strength fiber having a tensile strength of 4.5 cN / dtex or more. It is preferable. By including the former ultrafine fibers, the battery separator (wet non-woven fabric) can be made thin, which not only contributes to higher capacity of the battery, but also can adopt a dense structure, so electrolysis under pressure This is because the liquid retainability is excellent and the battery life can be extended. In addition, by including the latter high-strength fiber, the battery separator is cut by the electrode plate during battery manufacture (for example, when forming the electrode plate group), or the burr of the electrode plate penetrates the battery separator. This is because a short circuit can be effectively prevented.
本発明の電池用セパレータ(湿式不織布)を構成できる極細繊維の繊維径は小さければ小さい程、緻密な構造をもつセパレータであることができるため、極細繊維の繊維径は3μm以下であるのが好ましく、2μm以下であるのがより好ましい。極細繊維の繊維径の下限は特に限定するものではないが、0.01μm程度が適当である。 The smaller the fiber diameter of the ultrafine fiber that can constitute the battery separator (wet nonwoven fabric) of the present invention, the smaller the fiber diameter of the ultrafine fiber is. More preferably, it is 2 μm or less. The lower limit of the fiber diameter of the ultrafine fiber is not particularly limited, but about 0.01 μm is appropriate.
本発明のセパレータを構成できる極細繊維は、繊維径が狭い範囲に分布し、各極細繊維の繊維径がほぼ同じであるのが好ましい。各極細繊維の繊維径がほぼ同じであると、極細繊維によって均一な孔径の孔、及び均一な内部空間が形成され、電解液の分布が均一になるからである。具体的には、極細繊維の繊維径分布の標準偏差値(σ)を、極細繊維の平均繊維径(d)で除した値(σ/d)が0.2以下(好ましくは0.18以下)であるのが好ましい。なお、極細繊維の繊維径が全て同じである場合には標準偏差値(σ)が0になるため、前記値(σ/d)の下限値は0である。前記「極細繊維の平均繊維径(d)」は、セパレータ(湿式不織布)試料の電子顕微鏡写真を撮影し、この電子顕微鏡写真において100本以上の極細繊維の繊維径を計測し、その計測した繊維径の算術平均値である。また、極細繊維の「標準偏差値(σ)」は、計測したn本(100本以上)のそれぞれの極細繊維の繊維径(X)から、次の式によって算出した値である。
標準偏差={(nΣX2−(ΣX)2)/n(n−1)}1/2
The ultrafine fibers that can constitute the separator of the present invention are preferably distributed in a narrow fiber diameter range, and the fiber diameters of the ultrafine fibers are preferably substantially the same. This is because, when the fiber diameters of the respective ultrafine fibers are substantially the same, holes having a uniform pore diameter and a uniform internal space are formed by the ultrafine fibers, and the distribution of the electrolytic solution becomes uniform. Specifically, the value (σ / d) obtained by dividing the standard deviation value (σ) of the fiber diameter distribution of the ultrafine fiber by the average fiber diameter (d) of the ultrafine fiber is 0.2 or less (preferably 0.18 or less). ) Is preferred. When all the fiber diameters of the ultrafine fibers are the same, the standard deviation value (σ) is 0, so the lower limit value of the value (σ / d) is 0. The “average fiber diameter (d) of the ultrafine fibers” is obtained by taking an electron micrograph of a separator (wet nonwoven fabric) sample, measuring the fiber diameter of 100 or more ultrafine fibers in the electron micrograph, and measuring the measured fiber. Arithmetic mean value of diameter. Further, the “standard deviation value (σ)” of the ultrafine fibers is a value calculated by the following equation from the measured fiber diameters (X) of the n (100 or more) ultrafine fibers.
Standard deviation = {(nΣX 2 − (ΣX) 2 ) / n (n−1)} 1/2
なお、本発明における「繊維径」は、繊維横断面形状を円形換算した値をいう。つまり、繊維横断面形状が非円形である場合には、繊維横断面積と同じ面積の円の直径を繊維径とみなす。 The “fiber diameter” in the present invention refers to a value obtained by converting the fiber cross-sectional shape into a circle. That is, when the fiber cross-sectional shape is non-circular, the diameter of a circle having the same area as the fiber cross-sectional area is regarded as the fiber diameter.
また、繊維径が4μm以下の極細繊維が繊維径分布の観点で2種類以上の群からなる場合には、各々の極細繊維の群について、上記関係が成立するのが好ましい。また、均一な孔径の孔、及び均一な内部空間を有するセパレータ(湿式不織布)を形成することができるように、各極細繊維は、その繊維軸方向において直径が実質的に変化しない(すなわち、実質的に同じ直径を有している)のが好ましい。 In addition, when the ultrafine fibers having a fiber diameter of 4 μm or less are composed of two or more groups from the viewpoint of fiber diameter distribution, it is preferable that the above relationship is established for each group of ultrafine fibers. In addition, the diameter of each ultrafine fiber does not substantially change in the fiber axis direction (that is, substantially, so that a separator having a uniform pore diameter and a uniform internal space (wet nonwoven fabric) can be formed). Preferably have the same diameter).
このように、個々の極細繊維において繊維軸方向に直径が実質的に同一で変化していない極細繊維、又は複数の極細繊維間においてほぼ同一の繊維径を有する極細繊維は、例えば、紡糸口金部で海成分中に口金規制して島成分を押し出して複合する方法などの複合紡糸法で得た海島型複合繊維の海成分を除去することにより得ることができる。なお、一般的に混合紡糸法といわれる方法、すなわち、島成分を構成する樹脂と海成分を構成する樹脂とを混合した後に紡糸する方法によって得た海島型繊維の海成分を除去する方法によっては、個々の極細繊維において繊維軸方向に直径が実質的に同一で変化していない極細繊維を得ることや、複数の極細繊維間においてほぼ同一の繊維径を有する極細繊維を得ることは困難である。また、メルトブロー法によっても、個々の極細繊維において繊維軸方向に直径が実質的に同一で変化していない極細繊維を得ることや、複数の極細繊維間においてほぼ同一の繊維径を有する極細繊維を得ることは困難である。 Thus, the ultrafine fiber whose diameter is substantially the same in the fiber axis direction in the individual ultrafine fibers, or the ultrafine fiber having substantially the same fiber diameter among the plurality of ultrafine fibers is, for example, a spinneret portion. The sea component can be obtained by removing the sea component of the sea-island type composite fiber obtained by a composite spinning method such as a method of extruding and compounding the island component into the sea component. In addition, depending on the method generally called the mixed spinning method, that is, the method of removing the sea component of the sea-island fiber obtained by the method of spinning after mixing the resin constituting the island component and the resin constituting the sea component. It is difficult to obtain ultrafine fibers whose diameters are substantially the same in the fiber axis direction in individual ultrafine fibers, and to obtain ultrafine fibers having substantially the same fiber diameter among a plurality of ultrafine fibers. . Also, by the melt-blowing method, it is possible to obtain an ultrafine fiber whose diameter is substantially the same in the fiber axis direction in each ultrafine fiber and does not change, or an ultrafine fiber having substantially the same fiber diameter among a plurality of ultrafine fibers. It is difficult to get.
極細繊維の横断面形状が円形であると、セパレータ(湿式不織布)の地合いを更に向上させることができるので好ましい。また、極細繊維の束(分割性繊維を含む湿式繊維ウエブを形成した後に分割性繊維を分割することによって形成されやすい)が存在すると、セパレータ(湿式不織布)の地合いが悪くなるので、極細繊維は束の状態ではなく、個々の極細繊維が分散した状態にあるのが好ましい。 It is preferable that the cross-sectional shape of the ultrafine fibers is circular, since the texture of the separator (wet nonwoven fabric) can be further improved. In addition, if there is a bundle of ultrafine fibers (easily formed by dividing a splittable fiber after forming a wet fiber web containing splittable fibers), the texture of the separator (wet non-woven fabric) becomes worse. It is preferable that the individual ultrafine fibers are not dispersed but in a dispersed state.
この極細繊維は耐電解液性に優れるように、ポリオレフィン系樹脂から構成されているのが好ましく、例えば、ポリエチレン系樹脂(例えば、超高分子量ポリエチレン、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、又はエチレン共重合体など)、ポリプロピレン系樹脂(例えば、ポリプロピレン、又はプロピレン共重合体など)、あるいはポリメチルペンテン系樹脂(例えば、ポリメチルペンテン、又はメチルペンテン共重合体など)から構成されていることができ、ポリプロピレン系樹脂やポリエチレン系樹脂からなるのが好ましい。なお、極細繊維が融着に関与することのできる樹脂成分(以下、「融着成分」ということがある)を含み、極細繊維がこの融着成分により融着していると、極細繊維が脱落したり、毛羽立つことがないため好適である。 This ultrafine fiber is preferably composed of a polyolefin resin so as to be excellent in resistance to an electrolytic solution. For example, a polyethylene resin (for example, ultrahigh molecular weight polyethylene, high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, Linear low density polyethylene or ethylene copolymer), polypropylene resin (eg, polypropylene or propylene copolymer), or polymethylpentene resin (eg, polymethylpentene or methylpentene copolymer). Etc.) and is preferably made of polypropylene resin or polyethylene resin. In addition, if the ultrafine fiber contains a resin component that can participate in fusion (hereinafter sometimes referred to as “fusion component”), and the ultrafine fiber is fused by this fusion component, the ultrafine fiber is dropped. Or fuzzing, which is preferable.
この極細繊維を融着させる場合、極細繊維は前述のようなポリオレフィン系樹脂からなる融着成分のみから構成することもできるし、融着成分とこの融着成分の融点よりも高い融点を有する成分(以下、「非融着成分」ということがある)のように2種類以上の成分から構成することもできる。後者のように極細繊維が融着成分と非融着成分のように2種類以上の成分から構成されていると、融着成分を融着させても、非融着成分によって繊維形態が維持され、極細繊維によって、均一な孔径の孔及び均一な内部空間を形成できるためより好適である。 When this ultrafine fiber is fused, the ultrafine fiber can be composed only of a fusion component made of the polyolefin resin as described above, or a component having a melting point higher than the melting point of the fusion component and the fusion component. (Hereinafter, it may also be referred to as “non-fused component”). If the ultrafine fiber is composed of two or more components such as a fusion component and a non-fusion component as in the latter, the fiber form is maintained by the non-fusion component even if the fusion component is fused. It is more preferable because the ultrafine fibers can form holes with a uniform pore diameter and a uniform internal space.
極細繊維が2種類以上の成分から構成されている場合には、融着成分が極細繊維表面の一部又は全部を占めて、融着に関与できるのが好ましい。この極細繊維が2種類以上の成分から構成される場合、その横断面における配置状態は、例えば、芯鞘型、偏芯型、又は海島型であるのが好ましい。なお、非融着成分は繊維形状を維持することができるように、融着成分の融点よりも10℃以上高い融点を有するのが好ましく、20℃以上高い融点を有するのがより好ましい。このように、融着成分と非融着成分とのように2種類以上の樹脂成分からなる複合極細繊維は、常法の複合紡糸法により海島型複合繊維を紡糸する際に、島成分を押し出す口金として、前述のような横断面形状(例えば、芯鞘型、偏芯型、又は海島型)を形成することのできる口金を使用して海島型繊維を紡糸するか、常法の複合紡糸法により海島型複合繊維を紡糸する際に、2種類以上の樹脂成分を混合した樹脂を、島成分押出用口金に供給して海島型繊維を紡糸し、海成分を除去することにより得ることができる。 When the ultrafine fiber is composed of two or more kinds of components, it is preferable that the fusion component occupies a part or all of the surface of the ultrafine fiber and can participate in the fusion. When this ultrafine fiber is composed of two or more types of components, the arrangement state in the cross section is preferably, for example, a core-sheath type, an eccentric type, or a sea-island type. The non-fusion component preferably has a melting point that is 10 ° C. or more higher than the melting point of the fusion component so that the fiber shape can be maintained, and more preferably has a melting point that is 20 ° C. or more. As described above, the composite ultrafine fiber composed of two or more kinds of resin components such as the fusion component and the non-fusion component extrudes the island component when the sea-island type composite fiber is spun by a conventional composite spinning method. As a die, a sea island type fiber is spun using a die capable of forming a cross-sectional shape (for example, a core-sheath type, an eccentric type, or a sea-island type) as described above, or a conventional composite spinning method When spinning the sea-island type composite fiber, the resin obtained by mixing two or more types of resin components is supplied to the island component extrusion die, and the sea-island type fiber is spun to remove the sea component. .
なお、極細繊維は、湿式繊維ウエブ製造工程において、均一分散しやすいように、自由度の高い短繊維であるのが好ましい。具体的には、繊維長が0.1〜25mm(0.1〜20mmであるのがより好ましい)であるのが好ましく、0.1〜25mm(0.1〜20mmであるのがより好ましい)に切断された極細繊維であるのがより好ましい。なお、極細繊維又は海島型複合繊維を裁断する際に極細繊維同士又は島成分同士が圧着してしまうと分散性が低下するため、裁断する際に極細繊維同士又は島成分同士が圧着しにくい極細繊維又は海島型繊維を使用するのが好ましい。このような圧着しにくい極細繊維又は海島型複合繊維(島成分)の材料としては、例えば、高結晶性の樹脂を用いることができる。具体的には、ポリメチルペンテン、又は融点が166℃以上(好ましくは168℃以上)のポリプロピレンを用いるのが好ましい。 The ultrafine fibers are preferably short fibers having a high degree of freedom so that they can be easily dispersed uniformly in the wet fiber web manufacturing process. Specifically, the fiber length is preferably 0.1 to 25 mm (more preferably 0.1 to 20 mm), and 0.1 to 25 mm (more preferably 0.1 to 20 mm). It is more preferable that the ultrafine fiber is cut into pieces. In addition, when ultrafine fibers or sea-island type composite fibers are cut, if the ultrafine fibers or island components are crimped together, the dispersibility decreases. It is preferable to use fiber or sea-island type fiber. For example, a highly crystalline resin can be used as the material of such ultrafine fibers or sea-island type composite fibers (island components) that are difficult to press. Specifically, polymethylpentene or polypropylene having a melting point of 166 ° C. or higher (preferably 168 ° C. or higher) is preferably used.
このような極細繊維は、薄くても緻密であることができるように、湿式不織布(セパレータ)を構成する繊維中、30mass%以上含んでいるのが好ましく、35%以上含んでいるのがより好ましく、40%以上含んでいるのが更に好ましい。なお、本発明の湿式不織布(セパレータ)は極細繊維100%から構成されていても良い。 Such ultrafine fibers preferably contain 30 mass% or more, more preferably 35% or more, in the fibers constituting the wet nonwoven fabric (separator) so that they can be dense even if thin. , 40% or more is more preferable. In addition, the wet nonwoven fabric (separator) of this invention may be comprised from ultrafine fiber 100%.
本発明のセパレータ(湿式不織布)を構成できる高強度繊維は、引張り強さが強ければ強いほど、短絡を効果的に防止でき、セパレータ(湿式不織布)が薄いことができるため、引張り強さは5.0cN/dtex以上であるのが好ましく、5.5cN/dtex以上であるのが更に好ましく、6.0cN/dtex以上であるのが更に好ましく、6.2cN/dtex以上であるのが更に好ましい。引張り強さの上限は特に限定するものではないが、50cN/dtex程度が適当である。本発明における引張り強さは、JIS L 1015(化学繊維ステープル試験法)によって測定される値を意味する。 The higher strength fiber that can constitute the separator (wet nonwoven fabric) of the present invention can effectively prevent short-circuiting as the tensile strength is stronger, and the separator (wet nonwoven fabric) can be thinner, so the tensile strength is 5 It is preferably not less than 0.0 cN / dtex, more preferably not less than 5.5 cN / dtex, still more preferably not less than 6.0 cN / dtex, and still more preferably not less than 6.2 cN / dtex. The upper limit of the tensile strength is not particularly limited, but about 50 cN / dtex is appropriate. The tensile strength in the present invention means a value measured by JIS L 1015 (chemical fiber staple test method).
この高強度繊維も耐電解液性に優れるように、前述の極細繊維と同様のポリオレフィン系樹脂を、少なくとも繊維表面に備えているのが好ましい。この高強度繊維は単一樹脂成分から構成することもできるし、複数樹脂成分から構成することもできるが、繊維表面に融着成分を備えていると、高強度繊維が接着繊維の働きができ、強度の低い接着繊維を使用する必要がないか、使用しても少ない量で済むため、強度のより強い電池用セパレータであることができ、好適である。 It is preferable that at least the fiber surface is provided with a polyolefin-based resin similar to the above-mentioned ultrafine fiber so that the high-strength fiber is also excellent in resistance to electrolyte. This high-strength fiber can be composed of a single resin component, or it can be composed of a plurality of resin components, but if the fiber surface has a fusion component, the high-strength fiber can function as an adhesive fiber. Since it is not necessary to use low-strength adhesive fibers or only a small amount can be used, a battery separator having higher strength can be used, which is preferable.
この好適である複数の樹脂成分からなる融着成分を備えた高強度繊維(以下、複合高強度繊維と表記することがある)は、融着成分によって融着成分以外の成分(非融着成分)まで溶融することがないように、融着成分は非融着成分よりも10℃以上融点が低いのが好ましく、20℃以上融点が低いのがより好ましい。そのため、例えば、複合高強度繊維がポリオレフィン系樹脂のみからなる場合には、非融着成分がポリプロピレン系樹脂(特に、アイソタクチックポリプロピレン単独重合体が好ましい)からなり、融着成分がポリエチレン(特に、高密度ポリエチレンが好ましい)からなるのが好ましい。 The high-strength fiber (hereinafter, sometimes referred to as composite high-strength fiber) having a fusion component composed of a plurality of resin components, which is suitable, is a component other than the fusion component (non-fusion component) depending on the fusion component. ), The melting component preferably has a melting point of 10 ° C. or more lower than that of the non-fusion component, and more preferably 20 ° C. or more and the melting point is lower. Therefore, for example, when the composite high-strength fiber is made of only a polyolefin resin, the non-fusion component is made of a polypropylene resin (especially, an isotactic polypropylene homopolymer is preferable), and the fusion component is made of polyethylene (particularly, And high density polyethylene is preferred).
この複合高強度繊維は融着成分を少なくとも繊維表面の一部に備えていれば良いが、融着成分の繊維表面における割合が高ければ高いほど、融着に関与できる融着成分が多く、機械的強度の優れるセパレータ(湿式不織布)であることができるため、融着成分は繊維表面の50%以上を占めている(繊維の両端部を除く)のが好ましく、70%以上を占めている(繊維の両端部を除く)のがより好ましく、90%以上を占めている(繊維の両端部を除く)のが更に好ましく、繊維表面全体を被覆している(繊維の両端部を除く)のが最も好ましい。そのため、複合高強度繊維の横断面における各成分の配置状態としては、芯鞘型、偏芯型、又は海島型であるのが好ましい。 The composite high-strength fiber only needs to have a fusion component on at least a part of the fiber surface. However, the higher the ratio of the fusion component on the fiber surface, the more fusion components that can participate in fusion. Since it can be a separator (wet non-woven fabric) with excellent mechanical strength, the fusion component preferably accounts for 50% or more of the fiber surface (excluding both ends of the fiber), and accounts for 70% or more ( More preferably 90% or more (excluding both ends of the fiber), and moreover covering the entire fiber surface (excluding both ends of the fiber). Most preferred. Therefore, the arrangement state of each component in the cross section of the composite high-strength fiber is preferably a core-sheath type, an eccentric type, or a sea-island type.
また、複合高強度繊維における非融着成分と融着成分との体積比率は特に限定するものではないが、(非融着成分):(融着成分)=15:85〜85:15であるのが好ましく、(非融着成分):(融着成分)=30:70〜70:30であるのがより好ましい。 Moreover, the volume ratio of the non-fusion component and the fusion component in the composite high-strength fiber is not particularly limited, but (non-fusion component) :( fusion component) = 15: 85 to 85:15. It is preferable that (non-fusion component) :( fusion component) = 30: 70 to 70:30.
本発明における「融点」は示差走査熱量計を用い、昇温温度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。 The “melting point” in the present invention refers to a temperature that gives a maximum value of a melting endothermic curve obtained by using a differential scanning calorimeter at a temperature rising temperature of 10 ° C./min and raising the temperature from room temperature. When there are two or more maximum values, the highest temperature maximum value is taken as the melting point.
本発明のセパレータ(湿式不織布)を構成できる高強度繊維は圧力によっても変形しにくく、電解液の保持性に優れるセパレータであることができるように、ヤング率が30cN/dtex以上であるのが好ましく、35cN/dtex以上であるのがより好ましく、40cN/dtex以上であるのが更に好ましい。なお、ヤング率の上限は特に限定するものではないが、110cN/dtex以下であるのが好ましい。この「ヤング率」はJIS L 1015:1999、8.11項に規定されている方法により測定した初期引張抵抗度から算出した見掛ヤング率の値をいう。なお、初期引張抵抗度は定速緊張形試験機によって測定した値をいう。 The high-strength fibers that can constitute the separator (wet nonwoven fabric) of the present invention preferably have a Young's modulus of 30 cN / dtex or more so that it can be a separator that is not easily deformed by pressure and has excellent electrolyte retention. 35 cN / dtex or more, more preferably 40 cN / dtex or more. The upper limit of Young's modulus is not particularly limited, but is preferably 110 cN / dtex or less. This “Young's modulus” refers to the value of the apparent Young's modulus calculated from the initial tensile resistance measured by the method specified in JIS L 1015: 1999, paragraph 8.11. The initial tensile resistance is a value measured by a constant speed tension type testing machine.
また、高強度繊維の熱収縮率は10%以下であるのが好ましい。このような熱収縮率であると、セパレータ(湿式不織布)製造時における熱によっても収縮しにくいため、湿式繊維ウエブの繊維の均一分散性が維持されて、短絡防止性に優れているためである。より好ましい熱収縮率は9%以下である。この熱収縮率はJIS L 1013の熱収縮率(B法)に基づき、温度120℃のオーブン乾燥機を用い、30分間熱処理して測定した値をいう。 Moreover, it is preferable that the high-strength fiber has a heat shrinkage rate of 10% or less. This is because the heat shrinkage rate is less likely to shrink due to heat during the production of the separator (wet nonwoven fabric), so that the uniform dispersibility of the fibers of the wet fiber web is maintained and the short circuit prevention property is excellent. . A more preferable heat shrinkage rate is 9% or less. This heat shrinkage rate is based on the heat shrinkage rate (Method B) of JIS L 1013 and is a value measured by heat treatment for 30 minutes using an oven drier at a temperature of 120 ° C.
本発明で使用できる高強度繊維の繊度は特に限定されるものではないが、薄い電池用セパレータ(湿式不織布)とすることができ、電池の高容量化に寄与できるばかりでなく、緻密な構造を採ることができ、加圧下における電解液の保持性にも優れて、電池寿命を長くすることができるように、0.8dtex以下であるのが好ましく、0.7dtex以下であるのがより好ましく、0.6dtex以下であるのが更に好ましい。一方、高強度繊維の繊度の下限は特に限定するものではないが、0.1dtex程度が適当である。なお、本発明における「繊度」はJIS L 1015に規定されているA法により得られる値をいう。 The fineness of the high-strength fibers that can be used in the present invention is not particularly limited, but can be a thin battery separator (wet nonwoven fabric), which not only contributes to a higher capacity of the battery, but also has a dense structure. It is preferably 0.8 dtex or less, more preferably 0.7 dtex or less, so that it can be taken, has excellent electrolyte retention under pressure, and can extend the battery life. More preferably, it is 0.6 dtex or less. On the other hand, the lower limit of the fineness of the high-strength fiber is not particularly limited, but about 0.1 dtex is appropriate. The “fineness” in the present invention refers to a value obtained by the A method defined in JIS L 1015.
本発明で使用できる高強度繊維の繊維長は特に限定されるものではないが、繊維長が短いほど繊維の自由度が高く、均一に分散することができ、より地合いの優れるセパレータ(湿式不織布)であることができるため、0.1〜25mm(より好ましくは0.1〜20mm)であるのが好ましく、0.1〜25mm(より好ましくは0.1〜20mm)に切断された繊維であるのが好ましい。なお、繊維長はJIS L 1015(化学繊維ステープル試験法)B法(補正ステープルダイヤグラム法)により得られる長さをいう。 The fiber length of the high-strength fiber that can be used in the present invention is not particularly limited. However, the shorter the fiber length, the higher the degree of freedom of the fiber, and the more uniformly dispersible the separator (wet non-woven fabric) with better texture. Therefore, it is preferably 0.1 to 25 mm (more preferably 0.1 to 20 mm), and is a fiber cut to 0.1 to 25 mm (more preferably 0.1 to 20 mm). Is preferred. The fiber length is a length obtained by JIS L 1015 (chemical fiber staple test method) B method (corrected staple diagram method).
なお、本発明のセパレータを構成する湿式不織布においては、高強度繊維は繊度、引張り強さ及び/又は樹脂組成の点で相違する、2種類以上の高強度繊維を含んでいても良い。 In the wet nonwoven fabric constituting the separator of the present invention, the high-strength fibers may contain two or more types of high-strength fibers that differ in terms of fineness, tensile strength, and / or resin composition.
本発明のセパレータを構成する湿式不織布は、電池製造時(例えば極板群形成時)に、極板のバリがセパレータを突き抜けたり、極板のエッジにより引き裂かれないように、高強度繊維が単一樹脂成分からなる場合には、5〜70mass%含んでいるのが好ましく、10〜50mass%含んでいるのがより好ましい。また、高強度繊維が複合高強度繊維からなる場合には、10〜70mass%含んでいるのが好ましく、20〜70mass%含んでいるのがより好ましい。更に、湿式不織布が複合高強度繊維と極細繊維とを含んでいる場合には、(複合高強度繊維):(極細繊維)=70〜10:30〜90の質量比率であるのが好ましく、(複合高強度繊維):(極細繊維)=70〜20:30〜80の質量比率であるのがより好ましい。 The wet nonwoven fabric constituting the separator of the present invention has high strength fibers so that the burr on the electrode plate does not penetrate the separator or tear by the edge of the electrode plate during battery production (for example, when forming the electrode plate group). When it consists of one resin component, it is preferable to contain 5-70 mass%, and it is more preferable to contain 10-50 mass%. Moreover, when a high strength fiber consists of composite high strength fiber, it is preferable to contain 10-70 mass%, and it is more preferable to contain 20-70 mass%. Furthermore, when the wet nonwoven fabric includes composite high-strength fibers and ultrafine fibers, the mass ratio of (composite high-strength fibers) :( extrafine fibers) = 70 to 10:30 to 90 is preferable. Composite high-strength fiber): (extra fine fiber) = 70-20: 30 It is more preferable that the mass ratio is 30-80.
なお、本発明のセパレータ(湿式不織布)は上述のような極細繊維や高強度繊維以外に、いずれの繊維よりも低い融点(好ましくは10℃以上低い融点、より好ましくは20℃以上低い融点)をもつ樹脂を繊維表面に備えた接着繊維、又は、極細繊維と高強度繊維の少なくとも一方の融着成分と同程度の融点をもつ樹脂を繊維表面に備えた接着繊維を更に含んでいても良い。例えば、高強度繊維と極細繊維のいずれもがポリプロピレン単独からなる場合には、ポリエチレン系樹脂(例えば、超高分子量ポリエチレン、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、エチレン共重合体など)を融着成分とする接着繊維を使用するのが好ましく、高強度繊維及び/又は極細繊維がポリプロピレンとポリエチレンとからなる場合には、ポリエチレン系樹脂(例えば、超高分子量ポリエチレン、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、エチレン共重合体など)を融着成分とする接着繊維を使用するのが好ましい。 In addition, the separator (wet non-woven fabric) of the present invention has a lower melting point (preferably a melting point lower by 10 ° C. or more, more preferably a melting point lower by 20 ° C. or more) than any of the fibers other than the ultrafine fibers and high-strength fibers as described above. It may further include an adhesive fiber having a resin having a fiber surface, or an adhesive fiber having a resin having a melting point comparable to that of at least one fusion component of an ultrafine fiber and a high-strength fiber on the fiber surface. For example, when both high-strength fibers and ultrafine fibers are made of polypropylene alone, a polyethylene resin (for example, ultrahigh molecular weight polyethylene, high density polyethylene, medium density polyethylene, low density polyethylene, linear low density polyethylene, It is preferable to use an adhesive fiber having an ethylene copolymer or the like as a fusing component. When the high-strength fiber and / or ultrafine fiber is made of polypropylene and polyethylene, a polyethylene resin (for example, ultrahigh molecular weight polyethylene) It is preferable to use an adhesive fiber having a fusion component of high-density polyethylene, medium-density polyethylene, low-density polyethylene, linear low-density polyethylene, ethylene copolymer, or the like.
この接着繊維は融着成分を繊維表面に備えているため、繊維同士を融着して、セパレータ(湿式不織布)の機械的強度を向上させることができる。この接着繊維は融着力に優れるように、融着成分が繊維表面の50%以上を占めているのが好ましく、80%以上を占めているのがより好ましい。このような接着繊維としては、単一の樹脂成分(つまり融着成分のみ)からなる場合と、複数の樹脂成分からなる場合があるが、接着繊維が完全に融着してしまうと、通気性を損なう場合があるため、複数の樹脂成分からなるのが好ましい。 Since this adhesive fiber has a fusion component on the fiber surface, the fibers can be fused together to improve the mechanical strength of the separator (wet nonwoven fabric). In this adhesive fiber, the fusion component preferably occupies 50% or more, more preferably 80% or more, of the fiber surface so that the adhesive force is excellent. Such an adhesive fiber may be composed of a single resin component (that is, only a fusion component) or may be composed of a plurality of resin components. In some cases, it is preferable to use a plurality of resin components.
この複数の樹脂成分からなる接着繊維の断面形状として、例えば、芯鞘型、偏芯型、貼り合せ型、海島型、オレンジ型、多重バイメタル型を挙げることができる。これらの中でも、繊維表面全体を構成する融着成分によって融着することのできる、芯鞘型、偏芯型、或いは海島型の接着繊維を好適に使用でき、特に芯鞘型の接着繊維を好適に使用できる。なお、接着繊維の融着成分以外の樹脂成分は繊維形状を維持できるように、接着成分の融点よりも10℃以上高い樹脂からなるのが好ましく、20℃以上高い樹脂からなるのが好ましい。 Examples of the cross-sectional shape of the adhesive fiber made of a plurality of resin components include a core-sheath type, an eccentric type, a bonded type, a sea-island type, an orange type, and a multiple bimetal type. Among these, a core-sheath type, an eccentric type, or a sea-island type adhesive fiber that can be fused by a fusing component constituting the entire fiber surface can be preferably used, and a core-sheath type adhesive fiber is particularly suitable. Can be used for The resin component other than the fusion bonding component of the adhesive fiber is preferably made of a resin that is higher by 10 ° C. or higher than the melting point of the adhesive component, and preferably made of a resin that is higher by 20 ° C. or higher so that the fiber shape can be maintained.
この接着繊維の繊度は特に限定するものではないが、0.05〜2dtexであるのが好ましい。また、接着繊維の繊維長も特に限定するものではないが、0.1〜25mmであるのがより好ましく、0.1〜20mmであるのが更に好ましい。 The fineness of the adhesive fiber is not particularly limited, but is preferably 0.05 to 2 dtex. Further, the fiber length of the adhesive fiber is not particularly limited, but is preferably 0.1 to 25 mm, and more preferably 0.1 to 20 mm.
このような接着繊維はセパレータ(湿式不織布)の機械的強度を向上させることができるように、セパレータ(湿式不織布)を構成する繊維中、10〜100mass%含まれていることができ、好ましくは20〜100mass%含まれていることができる。 Such an adhesive fiber can be contained in the fiber constituting the separator (wet nonwoven fabric) in an amount of 10 to 100 mass%, preferably 20 so that the mechanical strength of the separator (wet nonwoven fabric) can be improved. ~ 100 mass% may be included.
本発明のセパレータ(湿式不織布)の目付は特に限定するものではないが、目付が40g/m2以下という低目付であると、厚さを薄くすることができるため、電池の高容量化に寄与でき、好適である。また、このような目付であっても、比率(MD/CD)が1〜1.8であることによって、注液した電解液の吸い上げ速度が速く、電池製造効率に優れている。より好ましい目付は38g/m2以下である。なお、目付の下限は電気絶縁性を維持できれば良く、特に限定するものではないが、15g/m2程度が適当である。なお、「目付」はJIS P 8124(紙及び板紙−坪量測定法)に規定されている方法に基づいて得られる坪量を意味する。 The basis weight of the separator (wet nonwoven fabric) of the present invention is not particularly limited, but if the basis weight is a low basis weight of 40 g / m 2 or less, the thickness can be reduced, which contributes to an increase in battery capacity. It is possible and suitable. Moreover, even if it is such a basis weight, the ratio (MD / CD) is 1-1. A more preferable basis weight is 38 g / m 2 or less. The lower limit of the basis weight is not particularly limited as long as the electrical insulation can be maintained, but about 15 g / m 2 is appropriate. “Weight weight” means the basis weight obtained based on the method defined in JIS P 8124 (paper and paperboard—basis weight measurement method).
また、本発明のセパレータ(湿式不織布)の厚さも特に限定するものではないが、0.12mm以下であると、電池の高容量化に寄与できるため好適である。より好ましい厚さは0.10mm以下である。なお、厚さの下限は電気絶縁性を維持できれば良く、特に限定するものではないが、0.03mm程度が適当である。「厚さ」は、JIS B 7502:1994に規定されている外側マイクロメーター(0〜25mm)を用いて、JIS C2111 5.1(1)の測定法で、無作為に選んで測定した10点の平均値をいう。 Further, the thickness of the separator (wet nonwoven fabric) of the present invention is not particularly limited, but is preferably 0.12 mm or less because it can contribute to an increase in battery capacity. A more preferable thickness is 0.10 mm or less. The lower limit of the thickness is not particularly limited as long as the electrical insulation can be maintained, but about 0.03 mm is appropriate. “Thickness” is 10 points measured at random by the measuring method of JIS C2111 5.1 (1) using an outer micrometer (0 to 25 mm) defined in JIS B 7502: 1994. The average value of
本発明のセパレータ(湿式不織布)は繊維(例えば、極細繊維、高強度繊維、及び/又は接着繊維)の融着のみによって固定されているのが好ましい。このように繊維の融着のみによって固定されていると、地合いが優れており、短絡が生じにくく、しかも電解液が均一に分布することができ、内部抵抗の低いセパレータであることができるためである。例えば、融着以外に絡合によっても固定されていると、絡合させるための作用(例えば、水流などの流体流)によって、セパレータ(湿式不織布)の表面から裏面への貫通孔が形成されてしまい、短絡が生じやすくなる傾向があるが、融着のみによって固定されていれば、融着する際に繊維の配置が乱れないため短絡が発生しにくい。このように、「繊維の融着のみ」とは、湿式繊維ウエブの固定が融着のみによってなされている状態をいう。 The separator (wet nonwoven fabric) of the present invention is preferably fixed only by fusing fibers (for example, ultrafine fibers, high-strength fibers, and / or adhesive fibers). In this way, when fixed only by fiber fusion, the texture is excellent, short-circuiting is unlikely to occur, and the electrolyte can be evenly distributed and can be a separator with low internal resistance. is there. For example, if it is fixed not only by fusion but also by entanglement, a through-hole from the surface to the back surface of the separator (wet nonwoven fabric) is formed by the action for entanglement (for example, fluid flow such as water flow). Therefore, there is a tendency that a short circuit is likely to occur. However, if it is fixed only by fusion, the arrangement of the fibers is not disturbed at the time of fusion, so that the short circuit is difficult to occur. Thus, “fiber fusion only” refers to a state where the wet fiber web is fixed only by fusion.
本発明のセパレータ(湿式不織布)は電解液の保持率が高く、電池の内部抵抗及び内圧を低く抑えることができるように、セパレータの空隙率は40〜75%であるのが好ましく、45〜70%であるのがより好ましく、50〜65%であるのが更に好ましい。この「空隙率(P)」は次の式から得られる値をいう。
空隙率(P)={1−W/(T×d)}×100
ここで、Wはセパレータの目付(g/m2)、Tはセパレータの厚さ(μm)、dはセパレータを構成する樹脂(例えば、繊維)の密度(g/cm3)をそれぞれ意味する。なお、セパレータを構成する樹脂が2種類以上の樹脂からなる場合には、構成樹脂の密度は各構成樹脂の質量平均値をいう。例えば、密度d1の樹脂Aがa(mass%)と、密度d2の樹脂Bがb(mass%)存在している場合、構成樹脂の密度(d)は次の式により算出する。
密度(d)=d1×a/100+d2×b/100
The separator (wet nonwoven fabric) of the present invention has a high electrolyte retention rate, and the separator preferably has a porosity of 40 to 75% so that the internal resistance and internal pressure of the battery can be kept low. % Is more preferable, and 50 to 65% is still more preferable. This “porosity (P)” is a value obtained from the following equation.
Porosity (P) = {1−W / (T × d)} × 100
Here, W means the basis weight of the separator (g / m 2 ), T means the thickness (μm) of the separator, and d means the density (g / cm 3 ) of the resin (for example, fiber) constituting the separator. In addition, when resin which comprises a separator consists of 2 or more types of resin, the density of structural resin says the mass mean value of each structural resin. For example, when the resin A having a density d 1 is a (mass%) and the resin B having a density d 2 is b (mass%), the density (d) of the constituent resin is calculated by the following equation.
Density (d) = d 1 × a / 100 + d 2 × b / 100
本発明のセパレータ(湿式不織布)は、セパレータの厚さ方向において電解液の偏在が生じないように、一層構造からなるのが好ましい。この「一層構造」とは、セパレータの厚さ方向におけるどこにおいても、同一の繊維配合からなることを意味する。 The separator (wet non-woven fabric) of the present invention preferably has a single layer structure so that the electrolyte is not unevenly distributed in the thickness direction of the separator. This “single-layer structure” means that the fibers are composed of the same fiber everywhere in the thickness direction of the separator.
本発明のセパレータ(湿式不織布)は、電解液の保持性に優れているように、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処理、放電処理、界面活性剤処理、或いは親水性樹脂付与処理の中から選ばれる親水化処理が施されているのが好ましい。これらの中でも、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処理、或いは放電処理は、親水性の低下が少なく、長期にわたって電解液を保持できるため好適である。 The separator (wet non-woven fabric) of the present invention has a sulfonation treatment, a fluorine gas treatment, a vinyl monomer graft polymerization treatment, a discharge treatment, a surfactant treatment, or a hydrophilic resin so that the electrolyte retainability is excellent. It is preferable that a hydrophilization treatment selected from the treatments is performed. Among these, sulfonation treatment, fluorine gas treatment, vinyl monomer graft polymerization treatment, or discharge treatment is preferable because the decrease in hydrophilicity is small and the electrolytic solution can be retained over a long period of time.
本発明のセパレータは、例えば次のようにして製造することができる。 The separator of this invention can be manufactured as follows, for example.
まず、不織布構成繊維を用意する。好ましくは前述のような極細繊維、高強度繊維、及び/又は接着繊維を用意する。 First, a nonwoven fabric constituent fiber is prepared. Preferably, ultrafine fibers, high-strength fibers, and / or adhesive fibers as described above are prepared.
次いで、用意した繊維を適宜配合して湿式法により繊維ウエブを形成する。この湿式法として、従来公知の方法、例えば、水平長網方式、傾斜ワイヤー型短網方式、円網方式、又は長網・円網コンビネーション方式を挙げることができる。 Next, the prepared fibers are appropriately blended to form a fiber web by a wet method. Examples of the wet method include a conventionally known method, for example, a horizontal long net method, an inclined wire type short net method, a circular net method, or a long net / circular net combination method.
なお、本発明のような比率(MD/CD)をもつ湿式不織布を製造しやすいように、網等の多孔支持体の移動速度よりもスラリーの流速を速くした抄造条件下で繊維ウエブを形成するのが好ましい。このようにすると、繊維を繊維ウエブの厚さ方向に配向させ、繊維同士をランダムに絡ませることができるためであると考えている。特に、目付が40g/m2以下という低目付であっても、多孔支持体の速度よりもスラリーの流速を速くすることによって、繊維ウエブを形成することが容易である。 In order to easily produce a wet nonwoven fabric having a ratio (MD / CD) as in the present invention, the fiber web is formed under the papermaking conditions in which the flow rate of the slurry is higher than the moving speed of the porous support such as a net. Is preferred. This is considered to be because the fibers can be oriented in the thickness direction of the fiber web and the fibers can be entangled randomly. In particular, even if the basis weight is as low as 40 g / m 2 or less, it is easy to form a fiber web by increasing the flow rate of the slurry rather than the speed of the porous support.
また、2層以上の湿式繊維ウエブを抄き合わせる場合には、一層構造のセパレータを製造できるように、同一の繊維配合からなる繊維ウエブを抄き合わせるのが好ましい。 Further, when two or more wet fiber webs are combined, it is preferable to combine the fiber webs composed of the same fibers so that a separator having a single layer structure can be manufactured.
次いで、この湿式繊維ウエブを結合して、湿式不織布、つまり本発明のセパレータを得ることができる。なお、結合方法としては、湿式繊維ウエブの均一な繊維分散状態を損なわないように、絡合等を実施することなく、繊維(極細繊維、高強度繊維、及び/又は接着繊維)の融着のみによって結合するのが好ましい。なお、繊維ウエブの融着は加圧下において実施することができるし、無圧下において実施することもできるし、加熱した後に加圧して実施することもできる。 Then, the wet fiber web can be bonded to obtain a wet nonwoven fabric, that is, the separator of the present invention. As a bonding method, only fusion of fibers (ultrafine fibers, high-strength fibers, and / or adhesive fibers) is performed without performing entanglement or the like so as not to impair the uniform fiber dispersion state of the wet fiber web. It is preferable to combine by. The fiber web can be fused under pressure, can be carried out under no pressure, or can be carried out under pressure after heating.
なお、セパレータが親水化されているのが好ましい場合には、次いで、親水化処理を実施する。この親水化処理として、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処理、放電処理、界面活性剤処理、或いは親水性樹脂付与処理などを挙げることができる。 In addition, when it is preferable that the separator is hydrophilized, next, a hydrophilization process is implemented. Examples of the hydrophilic treatment include sulfonation treatment, fluorine gas treatment, vinyl monomer graft polymerization treatment, discharge treatment, surfactant treatment, and hydrophilic resin application treatment.
スルホン化処理としては、特に限定するものではないが、例えば、発煙硫酸、硫酸、三酸化イオウ、クロロ硫酸、又は塩化スルフリルからなる溶液中に前述のようにして製造した湿式不織布を浸漬してスルホン酸基を導入する方法や、一酸化硫黄ガス、二酸化硫黄ガス或いは三酸化硫黄ガスなどの存在下で放電を作用させて湿式不織布にスルホン酸基を導入する方法等がある。 The sulfonation treatment is not particularly limited. For example, the wet non-woven fabric produced as described above is immersed in a solution comprising fuming sulfuric acid, sulfuric acid, sulfur trioxide, chlorosulfuric acid, or sulfuryl chloride to sulphonate. There are a method of introducing an acid group, a method of introducing a sulfonic acid group into a wet nonwoven fabric by applying a discharge in the presence of sulfur monoxide gas, sulfur dioxide gas, sulfur trioxide gas or the like.
フッ素ガス処理についても、特に限定するものではないが、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んだ少なくとも1種類のガスとの混合ガスに、湿式不織布をさらすことにより湿式不織布の繊維表面を親水化することができる。なお、湿式不織布に二酸化硫黄ガスをあらかじめ付着させた後に、フッ素ガスを接触させると、より効率的に恒久的な親水性を付与することができる。 The fluorine gas treatment is not particularly limited. For example, fluorine gas diluted with an inert gas (for example, nitrogen gas, argon gas, etc.), oxygen gas, carbon dioxide gas, and sulfur dioxide gas. The fiber surface of the wet nonwoven fabric can be hydrophilized by exposing the wet nonwoven fabric to a gas mixture with at least one gas selected from the above. In addition, after making sulfur dioxide gas adhere to a wet nonwoven fabric beforehand, when making fluorine gas contact, permanent hydrophilicity can be provided more efficiently.
ビニルモノマーのグラフト重合としては、ビニルモノマーとして、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付与するために、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。これらビニルモノマーの重合方法としては、例えば、ビニルモノマーと重合開始剤を含む溶液中に湿式不織布を浸漬して加熱する方法、湿式不織布にビニルモノマーを塗布した後に放射線を照射する方法、湿式不織布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、増感剤を含むビニルモノマー溶液を湿式不織布に含浸した後に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湿式不織布とを接触させる前に、紫外線照射、コロナ放電、又はプラズマ放電などにより、湿式不織布表面を改質処理すると、ビニルモノマー溶液との親和性が高くなるため、効率的にグラフト重合を行うことができる。 In the graft polymerization of the vinyl monomer, for example, acrylic acid, methacrylic acid, acrylic ester, methacrylic ester, vinyl pyridine, vinyl pyrrolidone, or styrene can be used as the vinyl monomer. When styrene is graft-polymerized, it is preferably sulfonated in order to impart affinity with the electrolytic solution. Among these, acrylic acid can be suitably used because of its excellent affinity with the electrolytic solution. As a polymerization method of these vinyl monomers, for example, a method of immersing a wet nonwoven fabric in a solution containing a vinyl monomer and a polymerization initiator, a method of irradiating radiation after applying a vinyl monomer to a wet nonwoven fabric, a wet nonwoven fabric There are a method of contacting with a vinyl monomer after irradiation with radiation, a method of irradiating a wet non-woven fabric with a vinyl monomer solution containing a sensitizer and then irradiating with ultraviolet rays. In addition, if the wet nonwoven fabric surface is modified by ultraviolet irradiation, corona discharge, plasma discharge, or the like before contacting the vinyl monomer solution with the wet nonwoven fabric, the affinity with the vinyl monomer solution increases, which is efficient. Graft polymerization can be carried out.
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)の溶液中に湿式不織布を浸漬したり、この溶液を湿式不織布に塗布又は散布して付着させることができる。 Examples of the surfactant treatment include an anionic surfactant (for example, an alkali metal salt of a higher fatty acid, an alkyl sulfonate, or a sulfosuccinate ester salt), or a nonionic surfactant (for example, a polyoxyethylene alkyl). The wet non-woven fabric can be immersed in a solution of ether or polyoxyethylene alkylphenol ether), or this solution can be applied to or sprayed on the wet non-woven fabric.
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湿式不織布を配置し、これら両電極間に交流電圧を印加し、湿式不織布内部空隙で放電を発生させる方法を利用すると、湿式不織布の外側だけではなく、湿式不織布の内部を構成する繊維表面も処理することができる。したがって、こうした方法で親水化処理したセパレータは内部における電解液の保持性に優れている。 Examples of the discharge treatment include corona discharge treatment, plasma treatment, glow discharge treatment, creeping discharge treatment, and electron beam treatment. Among these discharge treatments, a wet non-woven fabric is disposed between a pair of electrodes each carrying a dielectric under atmospheric pressure in the air so as to come into contact with both of these dielectrics, and an AC voltage is applied between these two electrodes. Is applied, and the surface of the fiber constituting the inside of the wet nonwoven fabric can be treated as well as the outside of the wet nonwoven fabric. Therefore, the separator hydrophilized by such a method is excellent in the retention of the electrolytic solution inside.
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、この溶媒中に湿式不織布を浸漬したり、この溶媒を湿式不織布に塗布又は散布し、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0.3〜5mass%であるのが好ましい。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、スチリルピリジニウム系感光性基、スチリルキノリニウム系感光性基、又はスチリルベンゾチアゾリウム系感光性基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湿式不織布に付着させた後、光照射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可能な水酸基を多く含んでおり、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、電極間の短絡を生じにくいので好適に使用することができる。 As hydrophilic resin provision processing, hydrophilic resins, such as carboxymethylcellulose, polyvinyl alcohol, crosslinkable polyvinyl alcohol, or polyacrylic acid, can be made to adhere, for example. These hydrophilic resins can be dissolved or dispersed in an appropriate solvent, and a wet nonwoven fabric can be immersed in the solvent, or this solvent can be applied or sprayed onto the wet nonwoven fabric and dried to be adhered. In addition, it is preferable that the adhesion amount of hydrophilic resin is 0.3-5 mass% of the whole separator so that air permeability may not be impaired. Examples of the crosslinkable polyvinyl alcohol include polyvinyl alcohol in which a hydroxyl group is partially substituted with a photosensitive group, and more specifically, a styrylpyridinium-based photosensitive group, a styrylquinolinium-based photosensitive group, or There is polyvinyl alcohol substituted with a styrylbenzothiazolium-based photosensitive group. This crosslinkable polyvinyl alcohol can also be cross-linked by light irradiation after being attached to a wet nonwoven fabric in the same manner as other hydrophilic resins. Polyvinyl alcohol in which a part of such hydroxyl groups is substituted with a photosensitive group is excellent in alkali resistance and contains many hydroxyl groups that can form ions and chelates. It can be suitably used because it forms a chelate with the ions before the metal-like metal is deposited, and hardly causes a short circuit between the electrodes.
なお、セパレータの厚さにバラツキがある場合には、例えば、一対のロール間を通過させるなどの方法により、厚さのバラツキを修正するのが好ましい。 In addition, when there is variation in the thickness of the separator, it is preferable to correct the variation in thickness by, for example, a method of passing between a pair of rolls.
空隙率が40〜75%であるセパレータは、目付を低くしたり、厚さを厚くするなどの手段を単独で、又は組み合わせて製造することができる。 A separator having a porosity of 40 to 75% can be produced by a single means or a combination of means such as lowering the basis weight or increasing the thickness.
本発明の電池は、上述のような本発明のセパレータを備えていること以外は、従来の電池と全く同様であることができる。 The battery of the present invention can be exactly the same as the conventional battery except that it includes the separator of the present invention as described above.
例えば、円筒型ニッケル−水素電池は、ニッケル正極板と水素吸蔵合金負極板とを、前述のような本発明のセパレータを介して渦巻き状に巻回した極板群を金属のケースに挿入した構造を有する。前記ニッケル正極板としては、例えば、スポンジ状ニッケル多孔体に水酸化ニッケル固溶体粉末からなる活物質を充填したものを使用することができ、水素吸蔵合金負極板としては、例えば、ニッケルメッキ穿孔鋼板、発泡ニッケル、或いはニッケルネットに、AB5系(希土類系)合金、AB/A2B系(Ti/Zr系)合金、或いはAB2(Laves相)系合金を充填したものを使用することができる。なお、電解液として、例えば、水酸化カリウム/水酸化リチウムの二成分系のもの、或いは水酸化カリウム/水酸化ナトリウム/水酸化リチウムの三成分系のものを使用することができる。また、前記ケースは安全弁を備えた封口板により、絶縁ガスケットを介して封口されている。更に、正極集電体や絶縁板を備えており、必要であれば負極集電体を備えている。 For example, a cylindrical nickel-hydrogen battery has a structure in which an electrode plate group in which a nickel positive electrode plate and a hydrogen storage alloy negative electrode plate are spirally wound through the separator of the present invention as described above is inserted into a metal case. Have As the nickel positive electrode plate, for example, a sponge-like porous porous material filled with an active material made of nickel hydroxide solid solution powder can be used. As the hydrogen storage alloy negative electrode plate, for example, a nickel plated perforated steel plate, A foamed nickel or nickel net filled with an AB 5 (rare earth) alloy, an AB / A 2 B (Ti / Zr) alloy, or an AB 2 (Laves phase) alloy can be used. . As the electrolytic solution, for example, a potassium hydroxide / lithium hydroxide two-component system or a potassium hydroxide / sodium hydroxide / lithium hydroxide three-component system can be used. The case is sealed with an insulating gasket by a sealing plate provided with a safety valve. Furthermore, a positive electrode current collector and an insulating plate are provided, and if necessary, a negative electrode current collector is provided.
なお、本発明の電池は円筒形である必要はなく、角型、ボタン型などであっても良い。角型の場合には、正極板と負極板との間にセパレータが配置された積層構造を有する。また、密閉型でも開放型でもよい。 Note that the battery of the present invention does not need to be cylindrical, and may be rectangular or button-shaped. In the case of a square type, it has a laminated structure in which a separator is disposed between a positive electrode plate and a negative electrode plate. Moreover, a sealed type or an open type may be used.
本発明の電池は、例えば、アルカリマンガン電池、水銀電池、酸化銀電池、又は空気電池などの一次電池、或いはニッケル−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−水素電池又は鉛蓄電池などの二次電池であることができ、特にニッケル−カドミウム電池、ニッケル−水素電池であるのが好ましい。 The battery of the present invention is, for example, a primary battery such as an alkaline manganese battery, a mercury battery, a silver oxide battery, or an air battery, or a nickel-cadmium battery, a silver-zinc battery, a silver-cadmium battery, a nickel-zinc battery, a nickel- The battery may be a secondary battery such as a hydrogen battery or a lead storage battery, and particularly preferably a nickel-cadmium battery or a nickel-hydrogen battery.
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、よこ方向の吸液高さは、たて25mm、よこ180mmの試料をセパレータから採取し、温度20±2℃の環境下、密度1.30g/m3の水酸化カリウム水溶液を入れた水槽上に、試料の下端5mmが浸漬するように、試料の長辺が水酸化カリウム水溶液に対して垂直となるように吊るし、30分後における、吸収して上昇した水酸化カリウム水溶液の高さいう。この吸液高さが100mm以上であれば、電池製造効率が優れている。 Examples of the present invention will be described below, but the present invention is not limited to the following examples. The height of liquid absorption in the horizontal direction is 25 mm and a sample of 180 mm in width is taken from the separator and placed in a 20 ± 2 ° C. environment with a potassium hydroxide aqueous solution with a density of 1.30 g / m 3. The sample is hung so that the lower end of the sample is 5 mm so that the long side of the sample is perpendicular to the potassium hydroxide aqueous solution, and the height of the potassium hydroxide aqueous solution that has been absorbed and increased after 30 minutes. . If this liquid absorption height is 100 mm or more, battery manufacturing efficiency is excellent.
(実施例1)
ホモポリプロピレン(Q値:3.2、MI:14g/10分、融点:168℃)を芯成分とし、高密度ポリエチレン(Q値:6.7、MI:20g/10分、融点:135℃)を鞘成分とする、引張り強さが6.5cN/dtexの複合高強度ポリプロピレン系繊維(両端部を除いて高密度ポリエチレンが繊維表面を被覆、芯成分と鞘成分の体積比率=50:50、ヤング率:45cN/dtex、熱収縮率:7%、繊度:0.6dtex、繊維径:9.0μm、切断繊維長:5mm)を用意した。
Example 1
Homopolypropylene (Q value: 3.2, MI: 14 g / 10 min, melting point: 168 ° C.) as a core component, high density polyethylene (Q value: 6.7, MI: 20 g / 10 min, melting point: 135 ° C.) Is a composite high-strength polypropylene fiber having a tensile strength of 6.5 cN / dtex (high-density polyethylene covers the fiber surface except for both ends, the volume ratio of the core component to the sheath component = 50: 50, Young's modulus: 45 cN / dtex, thermal shrinkage: 7%, fineness: 0.6 dtex, fiber diameter: 9.0 μm, cut fiber length: 5 mm) were prepared.
また、ポリ−L−乳酸からなる海成分中に、ポリプロピレンからなる島成分が25個存在し、複合紡糸法により製造した海島型複合繊維(繊度:1.65dtex、切断繊維長:2mm)を、10mass%水酸化ナトリウム水溶液からなる浴(温度:80℃)中に30分間浸漬し、海島型複合繊維の海成分であるポリ−L−乳酸を抽出除去して、ポリプロピレン極細繊維(繊維径:2μm、σ/d:0.083、融点:172℃、切断繊維長:2mm、密度:0.91g/cm3、横断面形状:円形)を得た。このポリプロピレン極細繊維は、フィブリル化しておらず、延伸されており、しかも各繊維が繊維軸方向において実質的に同じ直径を有していた。 Further, in the sea component composed of poly-L-lactic acid, 25 island components composed of polypropylene are present, and a sea-island type composite fiber (fineness: 1.65 dtex, cut fiber length: 2 mm) manufactured by a composite spinning method is used. It is immersed in a bath (temperature: 80 ° C.) of 10 mass% sodium hydroxide aqueous solution for 30 minutes to extract and remove poly-L-lactic acid, which is a sea component of the sea-island type composite fiber, to obtain a polypropylene extra fine fiber (fiber diameter: 2 μm , Σ / d: 0.083, melting point: 172 ° C., cut fiber length: 2 mm, density: 0.91 g / cm 3 , cross-sectional shape: circular). This polypropylene ultrafine fiber was not fibrillated and stretched, and each fiber had substantially the same diameter in the fiber axis direction.
次いで、前記複合高強度ポリプロピレン系繊維を70mass%と、前記ポリプロピレン極細繊維30mass%とをスラリー中に分散させ、湿式法(水平長網方式)により、個々のポリプロピレン極細繊維及び複合高強度ポリプロピレン系繊維が分散した繊維ウエブを形成した。なお、繊維ウエブの形成は、抄網の移動速度(Vn)に対するスラリー流速(Vs)の比率(Vs/Vn)を0.7として行った。 Next, 70% by mass of the composite high-strength polypropylene fiber and 30% by mass of the polypropylene ultrafine fiber are dispersed in a slurry, and each polypropylene ultrafine fiber and composite high-strength polypropylene fiber are dispersed by a wet method (horizontal long net system). A fiber web with dispersed therein was formed. The fiber web was formed by setting the ratio (Vs / Vn) of the slurry flow rate (Vs) to the moving speed (Vn) of the papermaking net to 0.7.
次いで、この繊維ウエブをコンベアへ移送し、コンベアの下方から吸引して繊維ウエブをコンベアと密着させて搬送しながら、繊維ウエブに対して温度137℃の熱風を10秒間吹きつけ、十分な量の熱風を通過させる無圧下での熱処理を実施し、繊維ウエブの乾燥と同時に複合高強度ポリプロピレン系繊維の高密度ポリエチレン成分のみを融着させて、融着繊維ウエブを形成した。 Next, the fiber web is transferred to a conveyor, and sucked from below the conveyor to bring the fiber web into close contact with the conveyor and blow hot air at a temperature of 137 ° C. for 10 seconds to a sufficient amount. A heat treatment was performed under no pressure allowing hot air to pass through, and at the same time as drying the fiber web, only the high-density polyethylene component of the composite high-strength polypropylene fiber was fused to form a fused fiber web.
次いで、前記融着繊維ウエブを温度60℃の発煙硫酸溶液(15%SO3溶液)中に2分間浸漬した後、十分に水洗し、乾燥してスルホン化処理を実施して、目付が35g/m2で、厚さが0.085mmの一層構造のセパレータを製造した。このセパレータの物性は次の通りであった。 Next, the fused fiber web was dipped in a fuming sulfuric acid solution (15% SO 3 solution) at a temperature of 60 ° C. for 2 minutes, washed thoroughly with water, dried, and subjected to sulfonation treatment. A separator having a single layer structure of m 2 and a thickness of 0.085 mm was manufactured. The physical properties of this separator were as follows.
たて方向の引張り強さ(MD):80N/5cm幅
よこ方向の引張り強さ(CD):60N/5cm幅
比率(MD/CD):1.33
空隙率:55%
よこ方向の吸液高さ:130mm/30min.
Tensile strength in the vertical direction (MD): 80 N / 5 cm width Tensile strength in the transverse direction (CD): 60 N / 5 cm width Ratio (MD / CD): 1.33
Porosity: 55%
Liquid absorption height in the lateral direction: 130 mm / 30 min.
(実施例2)
比率(Vs/Vn)を0.9として繊維ウエブを形成したこと以外は、実施例1と全く同様にして、目付が35g/m2で、厚さが0.085mmの一層構造のセパレータを製造した。このセパレータの物性は次の通りであった。
(Example 2)
Except that the fiber web was formed with a ratio (Vs / Vn) of 0.9, a single-layer separator having a basis weight of 35 g / m 2 and a thickness of 0.085 mm was manufactured in the same manner as in Example 1. did. The physical properties of this separator were as follows.
たて方向の引張り強さ(MD):88N/5cm幅
よこ方向の引張り強さ(CD):52N/5cm幅
比率(MD/CD):1.69
空隙率:55%
よこ方向の吸液高さ:125mm/30min.
Tensile strength in the vertical direction (MD): 88 N / 5 cm width Tensile strength in the transverse direction (CD): 52 N / 5 cm width Ratio (MD / CD): 1.69
Porosity: 55%
Liquid absorption height in the lateral direction: 125 mm / 30 min.
(比較例1)
比率(Vs/Vn)を1.2として繊維ウエブを形成したこと以外は、実施例1と全く同様にして、目付が35g/m2で、厚さが0.085mmの一層構造のセパレータを製造した。このセパレータの物性は次の通りであった。
(Comparative Example 1)
Except that the fiber web was formed with a ratio (Vs / Vn) of 1.2, a single-layer separator having a basis weight of 35 g / m 2 and a thickness of 0.085 mm was manufactured in the same manner as in Example 1. did. The physical properties of this separator were as follows.
たて方向の引張り強さ(MD):95N/5cm幅
よこ方向の引張り強さ(CD):45N/5cm幅
比率(MD/CD):2.11
空隙率:55%
よこ方向の吸液高さ:95mm/30min.
Tensile strength in the vertical direction (MD): 95 N / 5 cm width Tensile strength in the transverse direction (CD): 45 N / 5 cm width Ratio (MD / CD): 2.11
Porosity: 55%
Absorption height in the horizontal direction: 95 mm / 30 min.
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