[发明专利]电池用隔板

说明书

技术领域

本发明涉及可适宜地在镍-镉电池、镍-锌电池、镍-氢电池等碱性二次电池中使用的电池用隔板。

背景技术

镍-镉电池、镍-氢电池等碱性二次电池的充放电特性、过量充放电特性优异，可以长寿命反复使用，因此除了用于无线电话、笔记本电脑、音频设备等小型电子设备以外，还广泛用于电动工具、电动自行车等的小型动力用途、混合动力汽车、电动汽车等的大型动力用途等中。作为在该碱性二次电池中使用的电池用隔板的功能，可以列举正极与负极的分离、短路的防止、电解液（高浓度碱性水溶液）的吸液和保持，以及透过由电极反应产生的气体等。

一直以来，作为电池用隔板，通常使用无纺布。在镍-镉电池中，使用了易于在电解液中润湿、保液量大、而且在含有电解液的状态下电阻低的包含聚酰胺系纤维的无纺布。但是，由于存在高温下的耐氧化劣化性差，由碱性二次电池充电时产生的氧气导致发生氧化劣化这样的缺点，因此由急速充放电而导致电池内部的温度上升至60～80℃时，存在性能降低显著这样的问题。

另一方面，以聚烯烃系纤维为主体的无纺布的亲水性低，因此通常对其实施磺化处理、亲水性单体的接枝处理、电晕放电处理、赋予表面活性剂的处理等。

其中，磺化处理是利用发烟硫酸或浓硫酸而在无纺布中引入磺酸基的方法（参考例如专利文献1～9）。对于实施了磺化处理的无纺布对电解液的吸液性、保液性优异，同时可以观察到抑制电池的自放电反应的效果。

这里，作为促进电池的自放电反应的原因，提出了产生反复反应（穿梭结构）而加速自放电的学说，所述反复反应是在电池内作为杂质存在的含氮化合物分解，生成的氨在正极上被氧化而形成硝酸离子，该硝酸离子移动，在负极上被还原而形成氨的反应。认为是由于在该电池内引入由实施了磺化处理的无纺布形成的电池用隔板，引入至纤维中的磺酸基捕获生成的氨，从而抑制电池的自放电反应。

作为在磺化处理中使用的无纺布，可以使用干式无纺布或湿式无纺布，为了提高电池容量、或防止内部短路，要求品质均一性优异的无纺布。考虑品质均一性的良好程度时，通常湿式无纺布比干式无纺布优异。聚烯烃系纤维由于耐碱性、抗氧化性优异，因此对电池的长寿命化是有效的，但仅由聚烯烃系纤维形成的无纺布的制造较为困难，特别在湿式无纺布的制造中，易于产生加热干燥时的面裂纹等，存在品质变得不均一的问题或制造稳定性差的问题。因此，尝试了将聚烯烃系纤维和湿热粘接性优异的乙烯-乙烯基醇共聚物纤维并用以改善制造稳定性（参考例如专利文献6）。但是，对将聚烯烃系纤维和乙烯-乙烯基醇共聚物纤维并用而成的无纺布实施磺化处理时，乙烯-乙烯基醇共聚物纤维优先被磺化，因此强碱电解液中的隔板的劣化容易进行，具有自放电抑制效果的持续性变短的问题。

另外，磺化处理是非常激烈的反应，因此具有隔板的强度降低、电池特性恶化的问题。为了抑制电池用隔板的强度下降，在专利文献7中记载了使构成电池用隔板的聚丙烯/聚乙烯芯鞘纤维的质量比为90/10～50/50。另外，在专利文献8中记载了使隔板中的聚乙烯含有率为20质量%以下。进一步地，在专利文献9中记载了为了对高强度聚丙烯改良纺丝性，可以对含有下述纤维的纤维片实施磺化处理等并作为电池用隔板使用，所述纤维含有混合存在了具有特定的熔体流动指数的聚丙烯的聚丙烯树脂，并记载了在具有该丙烯树脂和其它的烯烃系树脂的纤维时，为了有效利用该聚丙烯成分的强度，优选（聚丙烯成分）﹕（聚烯烃系树脂成分）＝40﹕60～90﹕10。

这样，为了防止由磺化处理导致的强度下降，研究了降低隔板中的聚乙烯的含有率来提高聚丙烯的含有率，但基于会较聚丙烯在更低温度下发生热熔接的聚乙烯的纤维之间的粘接强度变得不充分，存在与磺化处理无关的、隔板强度下降这样的问题。另外，即使提高聚丙烯的含有率，有时隔板的强度也降低，电池特性也没有提高，要求进一步的改良。

进一步地，在磺化处理中，仅在纤维表面上赋予亲水性，因此存在电解液的保液性不充分这样的问题。因此，一直以来采用对于磺化处理后的无纺布赋予表面活性剂的方法。但是，如果赋予表面活性剂，则多发生隔板的强度降低这样的问题（例如参考专利文献10和11）。

[专利文献]

[专利文献1]日本特开昭56-3973号公报

[专利文献2]日本特开昭58-175256号公报

[专利文献3]日本特开昭64-57568号公报

[专利文献4]日本特开平1-132042号公报

[专利文献5]日本特开平6-140018号公报