專利名稱：電池用隔板的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及電池用隔板，具體地涉及可防止電池短路，并使電池次品率降低的隔板。
歷來所用的堿性電池，為了使其正極和負(fù)極分離，防止短路，并保持電解液，使起電反應(yīng)順利進(jìn)行，在正極和負(fù)極間設(shè)置隔板。
近年來，隨著電子器件的小型輕量化，為了使電池所占空間盡量小，而其性能又必需在歷來的電池之上，這就要求電池高容量化。為此，有必要增加電極的活性物質(zhì)量，從而必然不得不減少所述隔板占有的體積。即，有必要使隔板的厚度變薄。然而，僅僅使歷來所用的隔板變薄，會產(chǎn)生因在制造電池(由極板群構(gòu)成)的過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象，從而有成品合格率降低的問題。
為了解決上述問題，例如，在特開平10-284042號公報中，揭示了使用單纖維強(qiáng)度達(dá)5g/d以上的高強(qiáng)度纖維的隔板。該隔板可改善上述問題，但人們期待著更難發(fā)生上述問題的隔板。
本發(fā)明旨在解決上述問題，本發(fā)明的目的是提供一種因電池制造過程中出現(xiàn)破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象難以發(fā)生，并能穩(wěn)定地制造電池的電池用隔板。
本發(fā)明的電池用隔板(以下簡稱“隔板”)具有含有抗拉強(qiáng)度10g/d(旦尼爾)以上、且楊氏模量800kg/mm2以上的聚丙烯系纖維(以下稱“高楊氏模量聚丙烯纖維”)的纖維板且該隔板的刃切式抗穿透力在585gf以上。
本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，該具有高楊氏模量聚丙烯系纖維的纖維板，且刃切式抗穿透力在585gf以上的隔板，該隔板不易發(fā)生因在制造電池(由極板群構(gòu)成)的過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象，并能穩(wěn)定地制造電池。
本發(fā)明的另一種隔板具有含有10mass％以上的抗拉強(qiáng)度10g/d以上且楊氏模量800kg/mm2以上的聚丙烯系纖維(高楊氏模量聚丙烯纖維)的纖維板。本發(fā)明者發(fā)現(xiàn)，由于該高楊氏模量聚丙烯纖維具有優(yōu)良的強(qiáng)度和彈性率，因此，具有含有該高楊氏模量聚丙烯系纖維10mass％以上的纖維板的隔板可使因在制造電池(由極板群構(gòu)成)的過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象難以發(fā)生，并能穩(wěn)定地制造電池。
若是含20mass％以上熔粘纖維的纖維板，則可提高隔板的抗拉強(qiáng)度和剛軟度，從而使因在制造電池(由極板群構(gòu)成)的過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象更難發(fā)生。
尤其是，當(dāng)熔粘纖維的抗拉強(qiáng)度在3g/d以上時，更加不易發(fā)生因在制造電池(由極板群構(gòu)成)的過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象。
此外，當(dāng)高楊氏模量聚丙烯纖維比熔粘纖維粗時，由于變成高楊氏模量聚丙烯纖維形成骨架、該骨架處于被熔粘纖維熔合而粘結(jié)的狀態(tài)，因此，即使變形，由于可限于熔粘纖維的變形，因此，可在電池內(nèi)保持隔板的厚度，確?？障?，維持良好的氣體透過性，從而在用作密閉型電池用隔板時，使電池的內(nèi)壓降低。再者，由于可維持隔板厚度，使電解液不易被擠出，可抑制電解液干枯，從而還具有延長電池壽命的效果。
另外，當(dāng)熔合樹脂的低融點組分是高密度聚乙烯時，由于可牢固地熔粘，而且抗拉強(qiáng)度也佳，從而很難發(fā)生因在制造電池(由極板群構(gòu)成)的過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象發(fā)生。
若是含有10mass％以上(最好是20mass％以上)的聚烯烴系極細(xì)纖維的纖維板，則可提高電解液的保持性，并抑制電解液干枯，從而產(chǎn)生延長電池壽命的效果。
前述聚丙烯系纖維(高楊氏模量聚丙烯纖維)在溫度140℃的熱收縮率最好在8％以下，當(dāng)熱收縮率在8％以下時，即使在隔板制造過程中加熱，由于隔板的尺寸變化小，從而可得到纖維的均勻分散性佳、前述性能更加優(yōu)異的隔板。
此外，所述聚丙烯系纖維(高楊氏模量纖維)的纖維截面形狀呈非圓形為佳。當(dāng)纖維截面形狀呈非圓形時，則前述性能更佳。其原因可能是由于即使假設(shè)極板的毛口和棱邊與高楊氏模量聚丙烯纖維對接，由于高楊氏模量聚丙烯纖維難以滑動，纖維接點的網(wǎng)格錯動被抑制，從而可分散并阻擋來自毛口和棱邊的力。而且，若高楊氏模量聚丙烯纖維的截面形狀呈非圓形，則纖維板可采用致密結(jié)構(gòu)，從而可使隔板的厚度更薄。
另外，前述聚丙烯系纖維(高楊氏模量聚丙烯纖維)最好可細(xì)纖維化。如可細(xì)纖維化，則前述性能更佳。其原因可能是由于極板的毛口和棱邊在與高楊氏模量聚丙烯纖維對接時，高楊氏模量聚丙烯纖維細(xì)纖維化，從而可阻止來自毛口和棱邊的力，使毛口和棱邊引起的剪切力很難起作用。
若電池用隔板的針刺式抗穿透力在700gf以上，則極板的毛口更難刺穿隔板，抗短路性更佳。
當(dāng)電池用隔板的質(zhì)地指數(shù)在0.2以下時，由于纖維(尤其是高楊氏模量聚丙烯纖維)呈均勻分散狀態(tài)，因而極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象很難發(fā)生。
當(dāng)電池用隔板的厚度保持率在86％以上時，可在電池內(nèi)保持隔板厚度，確?？障叮S持良好的氣體透過性，從而在用作密閉型電池用隔板時，使電池的內(nèi)壓降低。再者，通過保持隔板厚度，使電解液不易被擠出，可抑制電解液干枯，從而產(chǎn)生延長電池壽命的效果。


圖1是本發(fā)明的分割纖維的截面示意圖。
圖2是本發(fā)明的另一種分割纖維的截面示意圖。
圖3是本發(fā)明的又一種分割纖維的截面示意圖。
圖4是本發(fā)明的再一種分割纖維的截面示意圖。
圖5是本發(fā)明的還有一種分割纖維的截面示意圖。
符號的簡單說明1分割纖維11一組分12其他組份以下詳述本發(fā)明。
為避免出現(xiàn)因在制造電池(由極板群構(gòu)成)的過程中的張力作用而破裂、極板的毛口型穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂、引起短路的現(xiàn)象，本發(fā)明的隔板含有高楊氏模量聚丙烯纖維。而且，由于高楊氏模量聚丙烯纖維的抗化學(xué)品性佳，不會被電解液侵蝕，因而可長期地發(fā)揮穩(wěn)定的功能。
為避免出現(xiàn)因在制造電池(由極板群構(gòu)成)的過程中的張力作用而破裂、極板的毛口型穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂、引起短路的現(xiàn)象，所述高楊氏模量聚丙烯纖維的抗拉強(qiáng)度必需在10g/d以上，且楊氏模量必需在800kg/mm2以上。前者的抗拉強(qiáng)度在11g/d以上更佳，對其上限無特別限制。后者的楊氏模量在850kg/mm2以上更佳，對其上限也無特別限制。
本發(fā)明中的抗拉強(qiáng)度是按JIS L 1015(化學(xué)纖維穩(wěn)定測試法、定速拉伸形)測定的值，楊氏模量是由按JIS L 1015測得的初期拉伸阻力度(抗拉度)算出的表觀楊氏模量值。
若該高楊氏模量聚丙烯纖維在140℃的熱收縮率(以下所述熱收縮率指在140℃時的值)在8％以下，即使在隔板制造過程中加熱，由于隔板的尺寸變化小，纖維的均勻分散性佳，前述性能更佳。更具體地說，由于隔板中除了高楊氏模量聚丙烯纖維之外，還含有熔粘纖維，所述的熔粘纖維使拉伸強(qiáng)度和剛軟度提高，因此即使對熔粘纖維實施熔合熱處理，由于高楊氏模量聚丙烯纖維難以收縮，因此，隔板的尺寸不易發(fā)生變化。因此，由于纖維的均勻分散性不易受損，前述性能更佳。較佳的熱收縮率在7％以下。所述熱收縮率是按JIS L 101 5，在140℃的爐式干燥機(jī)中測得的干燥熱收縮率的值。
當(dāng)高楊氏模量聚丙烯纖維的纖維截面形狀呈非圓形時，極板的毛口刺穿隔板、極板的棱邊使隔板撕裂等現(xiàn)象不易發(fā)生，因此該形狀是適宜的。其原因可能是由于即使極板的毛口和棱邊與高楊氏模量聚丙烯纖維對接，由于高楊氏模量聚丙烯纖維難以滑動，纖維接點的網(wǎng)格錯動被抑制，因此，可分散并阻擋來自毛口和棱邊的力。而且，由于高楊氏模量聚丙烯纖維的截面形狀呈非圓形，纖維板可采用致密結(jié)構(gòu)，從而使隔板的厚度更薄。更具體的截面形狀例如有橢圓形、多邊形(如三角形、四邊形、五邊形、六邊形等)、字母形(如X形、Y形、I形、V形等)。其中，以五邊形、六邊形等多邊形為佳。
當(dāng)高楊氏模量聚丙烯纖維可細(xì)纖維化時，極板的毛口刺穿隔板、極板的棱邊使隔板撕裂等現(xiàn)象不易發(fā)生，因此細(xì)纖維化是適宜的。其原因可能是由于當(dāng)極板的毛口和棱邊與高楊氏模量聚丙烯纖維對接時，高楊氏模量聚丙烯纖維的細(xì)纖維化可阻止來自毛口和棱邊的力，使毛口和棱邊引起的剪切力很難起作用。高楊氏模量聚丙烯纖維可以是已部分或全部細(xì)纖維化的，也可以是未細(xì)纖維化的。高楊氏模量聚丙烯纖維最好已部分或全部細(xì)纖維化，這樣，即使極板的毛口和棱邊與高楊氏模量聚丙烯纖維對接，高楊氏模量聚丙烯纖維也難以滑動，可進(jìn)一步細(xì)纖維化成微絲狀而不會發(fā)生纖維接點的網(wǎng)格錯動，從而可防止毛口和棱邊所引起的短路。此外，通過高楊氏模量聚丙烯纖維的部分或全部細(xì)纖維化，還可產(chǎn)生使電解液保持性進(jìn)一步提高的效果。這里，“可細(xì)纖維化”是指通過外力，可產(chǎn)生一端呈自由狀態(tài)、另一端呈與高楊氏模量聚丙烯纖維連接狀態(tài)的微絲，該細(xì)纖維化狀態(tài)可容易地用電子顯微照片加以確認(rèn)。
為使電解液的保持性佳，所述高楊氏模量聚丙烯纖維的纖度以0.1-2d左右為佳，0.1-1.5d左右更佳。此外，高楊氏模量聚丙烯纖維的纖維長度隨纖維板的形態(tài)而異，在由合適的纖維長度隨纖維板的形態(tài)而異，但在纖維板由作為合適材料的無紡布組成時，纖維長度以1-160mm為佳。
為使極板的毛口刺穿隔板、極板的棱邊使隔板撕裂等現(xiàn)象不發(fā)生，所述的高楊氏模量聚丙烯纖維的含量在10mass％以上，由于含量愈高就愈難發(fā)生短路，因此，含量最好在20mass以上。
這樣的高楊氏模量聚丙烯纖維可用以下方法制得使用將全同立構(gòu)等規(guī)度五分率(IPF)為95-100％、重均分子量/數(shù)均分子量之比(Q值)小于4的全同立構(gòu)聚丙烯熔融紡絲而成的纖維，通過在被拉伸物導(dǎo)入部和該拉伸物引出部配置了加壓水槽并使用了在其內(nèi)部充填了高溫加壓水蒸氣的拉伸槽的的拉伸裝置，在拉伸槽溫度在120℃以上的條件下拉伸，使拉伸倍率在7倍以上。然后進(jìn)行油劑處理、卷縮加工、干燥、切斷等常規(guī)加工，使其成為短纖維、切段纖維等纖維形態(tài)。用上述方法制得的纖維在纖維軸方向上高度地定向結(jié)晶化，如特愿平10-154242號所示，在偏光下、呈正交尼科耳棱晶狀態(tài)下觀察纖維側(cè)面時，其在纖維軸方向上的折射率不同，具有由斷續(xù)的線狀暗部和明部組成的特有的紋路。
本發(fā)明的隔板具有含有前述高楊氏模量聚丙烯纖維的纖維板，不過，除了高楊氏模量聚丙烯纖維之外，為了提高電解液的保持性和耐電解液性，最好含有纖度在0.5旦尼爾以下(較好地在0.3旦尼爾以下、0.01旦尼爾以上)的聚烯烴系極細(xì)纖維。該聚烯烴系極細(xì)纖維最好例如由聚乙烯(如高密度聚乙烯、中密度聚乙烯、低密度聚乙烯、線性低密度聚乙烯等)、乙烯系共聚體(如乙烯-丙烯共聚體、乙烯-丁烯-丙烯共聚體、乙烯-丙烯酸共聚體、乙烯-甲基丙烯酸共聚體、乙烯-乙烯醇共聚體等)、聚丙烯、丙烯系共聚體、聚甲基戊烯、甲基戊烯系共聚體等樹脂成分中的一種以上構(gòu)成，在這些成分中尤其優(yōu)選聚乙烯和/或聚丙烯。
這樣的聚烯烴系極細(xì)纖維可通過用熔吹法，通過物理作用對可分割的分割纖維進(jìn)行分割，或者通過化學(xué)作用對可分割的分割纖維進(jìn)行分割而得到。所述物理作用的例子有水流等的流體液、針板、壓延機(jī)、平壓機(jī)等。另一方面，化學(xué)處理的例子有用溶劑使樹脂組分溶解去除，以及用溶劑使樹脂組分溶脹等。作為所述分割纖維，由二種以上的樹脂組分組成，例如可使用圖1-圖4所示的纖維截面呈桔狀的纖維，以及圖5所示的纖維截面呈多層雙金屬型的纖維。所述分割纖維由二種以上樹脂成分組成，但是，為了能產(chǎn)生聚烯烴系極細(xì)纖維，上述樹脂成分的至少一種為聚烯烴系樹脂成分。為了能僅產(chǎn)生由烯烴系樹脂組分組成的極細(xì)纖維，上述樹脂成分最好僅是聚烯烴系樹脂成分。
上述分割纖維(即，聚烯烴系極細(xì)纖維)的纖維長度也隨纖維板的狀態(tài)而異，但在纖維板由優(yōu)選的無紡布組成時，纖維長度以1-160mm為佳。但在用熔吹法形成聚烯烴系極細(xì)纖維時，則對纖維長度無特別限制。
為了提高電解液的保持性，上述聚烯烴系極細(xì)纖維在纖維板中的含量宜在100mass％以上，更好地在20mass％以上。
為了具有優(yōu)良的抗拉強(qiáng)度和剛軟度，本發(fā)明的隔板最好含有熔粘纖維。為了不使高楊氏模量聚丙烯纖維的強(qiáng)度降低，所述熔粘纖維最好為一種至少在纖維表面具有比高楊氏模量聚丙烯樹脂成分熔點低的樹脂成分(以下稱“低熔點成分”)的熔點纖維。構(gòu)成所述熔粘纖維的低熔點成分的熔點以比高楊氏模量聚丙烯樹脂成分的熔點低5℃以上為佳，低10℃以上更佳。此外，在還含聚烯烴系極細(xì)纖維時，熔粘纖維的低熔點成分的熔點最好比構(gòu)成聚烯烴系極細(xì)纖維的樹脂成分的熔點還低。具體地說，低5℃以上為佳，低10℃以上更佳。
本發(fā)明所述的“熔點”指用差示量熱計，按10℃/分的升溫速度從室溫開始升溫而測得的熔融吸熱曲線的極大值的溫度。
為使抗電解液性優(yōu)良，所述熔粘纖維也最好由一種以上與前述聚烯烴系極細(xì)纖維相同的樹脂成分構(gòu)成。此外，作為構(gòu)成分割纖維的樹脂成分，以含有聚乙烯和聚丙烯為佳，因而，作為構(gòu)成分割纖維的聚乙烯以使用高密度聚乙烯為佳，作為熔粘纖維的低熔點成分以使用低密度聚乙烯為佳。熔粘纖維既可由單一成分構(gòu)成，也可由二種以上樹脂成分構(gòu)成，不過后者可使隔板的抗拉強(qiáng)度進(jìn)一步提高，因此是優(yōu)選的。在熔粘纖維由二種以上的樹脂成分構(gòu)成時，纖維截面形狀例如可以是芯鞘型、偏芯型、夾層型、海島型、多層雙金屬型、或桔型等。
所述熔粘纖維的纖維長度隨纖維板的形態(tài)而異，在纖維板由優(yōu)選的無紡布組成時，纖維長度以1-160mm為佳。此外，為使電解液的保持性佳，熔粘纖維的纖度以0.6-5旦尼爾為佳，0.6-1.5旦尼爾較佳，0.6-1旦尼爾更佳。
熔粘纖維的抗拉強(qiáng)度宜在3g/d以上，這樣，由于可使隔板的刃切式抗穿透力和針刺式抗穿透力進(jìn)一步提高，從而使因電池(由極板群構(gòu)成)制造過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊將隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象更難發(fā)生。熔粘纖維的抗拉強(qiáng)度在4g/d以上更佳。所述熔粘纖維的例子有低熔點成分由高密度聚乙烯構(gòu)成的纖維，更具體地說，可列舉僅由高密度聚乙烯組成的纖維、或者芯成分由聚丙烯組成、鞘成分(低熔點成分)由高密度聚乙烯組成的芯鞘型纖維。這樣，當(dāng)所述熔合樹脂的低熔點成分是高密度聚乙烯時，可牢固地熔合，且抗拉強(qiáng)度亦好，所以，因電池(由極板槽構(gòu)成)制造過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊將隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象更難發(fā)生，因此是較佳的。
此外，熔粘纖維最好比高楊氏模量聚丙烯纖維細(xì)，即，高楊氏模量聚丙烯纖維比熔粘纖維粗。這時，由于變成高楊氏模量聚丙烯纖維纖維形成骨架、該骨架被熔粘纖維熔合而粘結(jié)的狀態(tài)，因此，即使加壓，其變形量也小于熔粘纖維的粗細(xì)，于是可在電池內(nèi)保持隔板的厚度、確?？障丁怏w的透過性良好，從而在用作密閉型電池用隔板時，使電池的內(nèi)壓降低。再者，由于可保持隔板的厚度，使電解液不易被擠出，抑制電解液干枯，從而還具有使電池長壽命化的效果。另外，雖然對熔粘纖維和高楊氏模量聚丙烯纖維的粗細(xì)差異無特別限制，但以纖維直徑在3μm以上為佳。
所述纖維直徑在纖維截面形狀為圓形時，是指其直徑，而在纖維截面形狀為非圓形時，則是指換算成圓形截面時的直徑。
為提高抗拉強(qiáng)度和剛軟度，所述熔粘纖維的含量在20mass％以上為佳。
構(gòu)成本發(fā)明隔板的纖維在由前述高楊氏模量聚丙烯纖維和熔粘纖維組成時，其質(zhì)量比(高楊氏模量聚丙烯纖維熔粘纖維)以10-80∶90-20為佳，10-50∶90-50更佳，20一50∶80-50最佳。此外，構(gòu)成隔板的纖維由前述高楊氏模量聚丙烯纖維、熔粘纖維和聚烯烴系極細(xì)纖維組成時，其質(zhì)量比高楊氏模量聚丙烯纖維∶熔粘纖維∶極細(xì)纖維=10-70∶20-70∶10-70為佳，10一60∶20-70∶20-70更佳，30-45∶30-50∶20一35尤佳，30-40∶35-45∶20-30最佳。
本發(fā)明的隔板含有前述高楊氏模量聚丙烯纖維，較好地含有熔粘纖維，更好地還含有聚烯烴系極細(xì)纖維，除了上述纖維外，根據(jù)情況還可含有，例如，抗拉強(qiáng)度在10g/d以下和/或楊氏模量在800kg/mm2以下的纖維、未分割的分割纖維等。
本發(fā)明的隔板具有含有前述高楊氏模量聚丙烯纖維的纖維板。所述纖維板的狀態(tài)例如可以是無紡布、織物、編織物、或它們的復(fù)合物。其中，以結(jié)構(gòu)上含有電解液的保持性優(yōu)良的無紡布為佳。此外，本發(fā)明的隔板可僅由纖維板構(gòu)成，也可除了纖維板之外，與微孔膜或網(wǎng)等復(fù)合。通過與微孔膜和纖維板的復(fù)合，可使隔板更薄。
本發(fā)明隔板具有上述構(gòu)成，其刃切式抗穿透力在585gf以上。如果刃切式抗穿透力不足585gf，則因電池(由極板群構(gòu)成)制造過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路傾向很易發(fā)生，因此刃切式抗穿透力最好在600gf以上。
所述刃切式抗穿透力是用如下方法測得的值。
將隔板層疊，使其總厚度約為2mm，用裝在便攜式壓縮試驗機(jī)(Kato tech株式會社產(chǎn)品，型號KES-G5)上的不銹鋼刀刃(厚度0.5mm，先端部刃角60°)以0.01cm/s的速度對最上面的隔板垂直扎刺，測出將最上面的隔板切斷所需的力，將此力作為刃切式抗穿透力。
本發(fā)明的隔板，其針刺式抗穿透力在700gf以上為佳。如果針刺式抗穿透力小于700gf，則極板的毛口等很易將構(gòu)成隔板的纖維分開，從而易發(fā)生短路傾向，因此，針刺式抗穿透力在750gf以上更佳。
所述針剌式抗穿透力是用如下方法測得的值。
在具有圓筒形穿孔(內(nèi)徑11mm)的支承臺上，放置一塊隔板，將圓筒形穿孔覆蓋，再在隔板上放置具有圓筒形穿孔(內(nèi)徑11mm)的固定物材，使其與前述支承臺的圓筒形穿孔中心一致，將隔板固定后，用裝在便攜式壓縮試驗機(jī)(Kato tech株式會社產(chǎn)品，型號KES-G5)上的針(前端部的曲率半徑為0.5mm，直徑為1mm，從夾具起的伸長為2cm)以0.01cm/s的速度對所述隔板進(jìn)行垂直扎剌，測出針將隔板剌穿所需的力，將此力作為針剌式抗穿透力。
本發(fā)明隔板的重量指數(shù)宜在0.2以下為佳，這樣，由于纖維(尤其是高楊氏模量聚丙烯纖維)呈均勻分散狀態(tài)，因而不易產(chǎn)生極板的毛口將隔板弄穿，以及極板的棱邊將隔板切斷等現(xiàn)象。隔板的質(zhì)地指數(shù)在0.15以下更佳。
所述的“質(zhì)地指數(shù)”是按特愿平11-152139號記載的方法測得的值。即按如下方法測得的值。
(1)由光源對被測定物(隔板)照射光，在被照射的光中，在被測定物的規(guī)定區(qū)域用受光元件接受經(jīng)反射的反射光，從而取得亮度信息。
(2)將被測定的規(guī)定區(qū)域等分成邊長為3mm、6mm、12mm、24mm的圖像尺寸，得到四種分割模式。
(3)根據(jù)上述亮度信息算出所得的各種分割模式中每個等分割區(qū)的亮度值。
(4)根據(jù)各分割區(qū)的亮度值算出各種分割模式的亮度平均值(X)。
(5)求出各分割模式的標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)。
(6)按下式算出各分割模式的變動系數(shù)(CV)。
變動系數(shù)(CV)=(σ/X)×100，式中，σ是指各分割模式的標(biāo)準(zhǔn)偏差，X指各分割模式的亮度平均值。
(7)以各圖像尺寸的對數(shù)為X座標(biāo)，并以和該圖像尺寸對應(yīng)的變動系數(shù)為Y座標(biāo)，由此得到座標(biāo)群，將其用最小二乘法進(jìn)行線性直線回歸，算出其斜率，將該斜率的絕對值作為質(zhì)地指數(shù)。
當(dāng)電池用隔板的厚度保持率在86％以上時，則可在電池內(nèi)維持隔板厚度，確保空隙，氣體透過性良好，從而在用作密閉型電池用隔板時，使電池的內(nèi)壓降低。此外，由于可保持隔板的厚度，使電解液不易被擠出，抑制電解液干枯，從而可產(chǎn)生使電池長壽命化的效果。更佳的電池用隔板的厚度保持率在90％以上。
所述厚度保持率是按如下方法測得的值。首先，用千分尺(心軸直徑6.35mm)測定隔板在200g負(fù)荷時的厚度(通常厚度)。其次，用千分尺測定隔板在1000g負(fù)荷時的厚度。1000g負(fù)荷時的厚度對200g負(fù)荷時的厚度的百分率即為厚度保持率。
本發(fā)明的隔板可使用前述高楊氏模量聚丙烯纖維，用常規(guī)方法制造。使用無紡布時，可用如下方法制造。
首先，含有10mass％以上前述高楊氏模量聚丙烯的纖維網(wǎng)(較好地含有20mass％以上的熔粘纖維，更好地還含有10mass％以上的分割纖維)可通過以下方法制得用梳理法或氣捻法等干法或濕法形成纖維網(wǎng)狀板后，再對纖維網(wǎng)單獨地，或者將纖維網(wǎng)層疊后進(jìn)行絡(luò)合處理和/或熔合處理(在含熔粘纖維時)。尤其是進(jìn)行絡(luò)合處理和熔合處理兩者的無紡布由于具有優(yōu)異的抗拉強(qiáng)度、撕裂強(qiáng)度、剛性和抗短路性而較佳。此外，用濕法形成的纖維網(wǎng)適于制得質(zhì)量均勻的隔板。另外，將用干法形成的纖維網(wǎng)和用濕法形成的纖維網(wǎng)狀網(wǎng)疊合，適于制得兼具強(qiáng)度和致密度的隔板。
作為熔粘纖維，可使用抗拉強(qiáng)度在3g/d以上的纖維、熔粘纖維的低熔點成分由高密度聚乙烯組成的纖維、或者最好進(jìn)行組合，使高楊氏模量聚丙烯纖維與比熔粘纖維粗。
并用絡(luò)合處理和熔合處理時，絡(luò)合處理和熔合處理的順序可任意，處理的次數(shù)也可任意。例如，可按絡(luò)合處理、熔合處理順序、或按熔合處理、絡(luò)合處理順序各進(jìn)行一次，也可按熔合處理、絡(luò)合處理、熔合處理的順序，進(jìn)行2次熔合處理和進(jìn)行1次絡(luò)合處理。
適用于本發(fā)明的絡(luò)合處理例如有用流體流(特別是水流)進(jìn)行的處理。用流體流進(jìn)行絡(luò)合處理可使整個纖維網(wǎng)均勻絡(luò)合，因此是較佳的。作為用流體流絡(luò)合的條件，例如，可從配置了一排或二排以上噴咀(噴咀直徑0.05-0.3mm，間距0.2-3mm)的噴咀板噴出壓力1-30MPa的流體流。用該流體流對著纖維網(wǎng)的單面或雙面噴射一次以上。
本發(fā)明的熔合處理可在無壓下進(jìn)行，也可在加壓下進(jìn)行，或者還可以在無壓下使熔粘纖維的低熔點成分熔融后再加壓進(jìn)行，但是，為了調(diào)整厚度，以同時或者在使熔粘纖維的低熔點成分熔融后加壓為佳，尤其是最好在無壓下使熔粘纖維的低熔點成分熔融后立即加壓，這樣，容易制得刃切式抗穿透力在585gf以上、針刺式抗穿透力在700gf以上的隔板。在加熱和加壓同時進(jìn)行時，加熱溫度最好在從熔粘纖維的低熔點成分的軟化溫度到熔點的溫度范圍內(nèi)，而在加熱后再加壓時，則加熱溫度最好在從熔粘纖維的低熔點成分的軟化溫度到比其熔點高20℃以上的溫度范圍內(nèi)。此外，不論何種情況，加壓時，線壓力以1-30N/cm為佳，5-30N/cm更佳。
本發(fā)明所述的“軟化”溫度是指用差示量熱計，按10℃/分的異溫速度從室溫升溫而測得的融解吸熱曲線的起始點的溫度。
使用分割纖維時，必須進(jìn)行分割處理，當(dāng)用前述流體流進(jìn)行絡(luò)合處理時，由于可同時進(jìn)行分割處理，這在工藝上是較佳的。此外，在除了用流體流進(jìn)行分割處理之外，例如，可用織針、軋光機(jī)、或平壓機(jī)進(jìn)行分割。
本發(fā)明的刃切式抗穿透力在585gf以上的隔板可通過使用抗拉強(qiáng)度高的高楊氏模量聚丙烯纖維、增加高楊氏模量聚丙烯纖維的量、使高楊氏模量聚丙烯均勻分散、用熔粘纖維牢固熔合、使用抗拉強(qiáng)度高的熔粘纖維、使熔粘纖維的低熔點成分熔融后立即加壓等調(diào)節(jié)諸條件的方式而得到。
本發(fā)明的針刺式抗穿透力在700gf以上的隔板可通過使用高楊氏模量聚丙烯纖維、增加高楊氏模量聚丙烯纖維的量、使高楊氏模量聚丙烯均勻分散、用熔粘纖維牢固熔合、使熔粘纖維的低熔點成分熔融后立即加壓熔合等調(diào)節(jié)諸條件的方式而得到。
本發(fā)明的質(zhì)地指數(shù)在0.2以下的隔板可通過用濕法形成纖維網(wǎng)、使用纖維之間不壓合的纖維并使其均勻分散、使用纖維直徑0.1-30μm的纖維、使用纖維長度1-20mm的纖維等調(diào)節(jié)各種條件的方式而得到。
本發(fā)明的厚度保持率在86％以上的隔板可通過使用抗拉強(qiáng)度大的熔粘纖維、使用高楊氏模量聚丙烯纖維、用細(xì)的熔粘纖維將高楊氏模量聚丙烯纖維熔粘、用熔粘纖維牢固熔合、使熔粘纖維熔融后立即加壓熔合等調(diào)節(jié)諸條件的方式而得到。
為使電解液的保持性更佳，可對本發(fā)明的隔板實施親水化處理。所述親水化處理例如有磺化處理、氟氣處理、乙烯基單體的接枝聚合處理、表面活性劑處理、放電處理、或賦予親水性樹脂的處理等。所述親水化處理可對纖維板進(jìn)行，也可在形成纖維板前進(jìn)行。以下是就纖維板進(jìn)行的說明，也可在纖維板形成前同樣地進(jìn)行處理。
磺化處理的例子有將前述纖維板浸漬在發(fā)煙硫酸、硫酸、氯硫酸或磺酰氯等組成的溶液中導(dǎo)入磺酸基的方法、使前述纖維板接觸三氧化硫氣體導(dǎo)入磺酸基的方法、以及在一氧化硫氣或二氧化硫氣體等存在下進(jìn)行放電導(dǎo)入磺酸基的方法等。
作為氟氣處理，例如，讓纖維板暴露于由用惰性氣體(如氮氣、氬氣等)稀釋的氟氣及選自氧氣、二氧化碳?xì)怏w和二氧化硫氣體等中的至少一種氣體組成的混合氣體中，使其親水化。
作為乙烯基單體的接枝聚合處理，例如，將纖維板浸漬在含有乙烯基單體和聚合引發(fā)劑的溶液中并加熱的方法、在纖維板上涂布乙烯基單體后用放射線照射的方法、用放射線照射纖維板后使其接觸乙烯基單體的方法、將含增感劑的乙烯基單體溶液涂布在纖維板上后再用紫外線照射的方法等。所述乙烯基單體例如可以是丙烯酸、甲基丙烯酸、丙烯酸酯、甲基丙烯酸酯、乙烯基吡啶、乙烯基吡咯烷酮、乙烯等。在接枝聚合苯乙烯時，為提高與電解液的親和性，宜進(jìn)行磺化。另外，在使乙烯基單體溶液和纖維板接觸前，用紫外線照射、電暈放電，等離子放電等對纖維板進(jìn)行改性，可提高與乙烯基單體溶液的親和性，從而可提高接枝聚合的效率。
作為表面活性劑處理，例如，可將纖維板浸漬在陰離子型表面活性劑(如高級脂肪酸堿金屬鹽、烷基磺酸鹽、磺基琥珀酸酯鹽等)、或非離子型表面活性劑(如聚氧乙烯烷基醚、聚氧乙烯烷基苯基醚等)的溶液中，或者可在纖維板上涂布或散布該溶液使其附著。
放電處理的例子有電暈放電處理、等離子處理、輝光放電處理、電子束處理等。若是在空氣中于大氣壓下，在各自載有電介質(zhì)的一對電極間配置纖維板，使該纖維板與兩方的電介質(zhì)接觸，再在兩電極間加上交流電壓，在纖維板內(nèi)部空隙產(chǎn)生放電的方法，則可使纖維板內(nèi)部的纖維表面水化，從而可制造內(nèi)壓特性佳的隔板。
作為賦予親水性樹脂的處理，例如，可粘附羧甲基纖維素、聚乙烯醇、可交聯(lián)的聚乙烯醇或聚丙烯酸等親水性樹脂?？蓪⑦@些親水性樹脂在合適的溶劑中溶解和分散后，將所述纖維板浸漬在該溶劑中，或者將該溶劑涂布或散布在纖維板上，干燥，使親水性樹脂附著在纖維板上。
可交聯(lián)的聚乙烯醇的例子有部分羥基被感光性基團(tuán)取代的聚乙烯醇，更具體地說，有部分羥基被苯乙烯基吡啶系、苯乙烯基喹啉系、苯乙烯基苯并噻唑 系感光性基團(tuán)取代的聚乙烯醇。該可交聯(lián)的聚乙烯醇也和其他親水性樹脂同樣，可在粘附于纖維板后通過光照射而交聯(lián)。這樣的部分羥基被感光性基團(tuán)取代的聚乙烯醇具有優(yōu)良的耐堿性，而且，含有許多可與離子形成螯合物的羥基，在放電時和/或充電時，在極板上與樹枝狀金屬析出前的離子形成螯合物，從而可防止電極間短路。
本發(fā)明的隔板的表面密度以20-100g/m2為佳，30-100g/m2較佳，40-80g/m2更佳。若表面密度不到20g/m2，則隔板的抗拉強(qiáng)度可能不足，而若表面密度超過100g/m2，則隔板過厚。
本發(fā)明的隔板不易發(fā)生因電池(由板群構(gòu)成)制造過程中的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象，可穩(wěn)定地制造電池。因此，本發(fā)明的隔板適合用為堿性錳電池、汞電池、氧化銀電池、空氣電池等一次電池，以及鎳-鎘電池、銀-鋅電池、銀-鎘電池、鎳-鋅電池、鎳-氫電池等二次電池的隔板。本發(fā)明的效果(優(yōu)點)本發(fā)明的電池用隔板具有含有抗拉強(qiáng)度1-g/d以上，楊氏模量800kg/mm2以上的聚丙烯系纖細(xì)的纖維板，而且其刃切式抗穿透力在585gf以上。所述隔板不易發(fā)生因電池(由極板群構(gòu)成)制造過程的張力作用而破裂。極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象，可穩(wěn)定地制造電池。
本發(fā)明的電池用隔板具有含有抗拉強(qiáng)度10g/d以上，楊氏模量800kg/mm2以上的聚丙烯纖維10mass％以上的纖維板，所述隔板不易發(fā)生因電池(由極板群構(gòu)成)制造過程的張力作用使隔板破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象，可穩(wěn)定地制造電池。
當(dāng)纖維板中含有20mass％以上的熔粘纖維時，則隔板的抗拉強(qiáng)度和剛軟度提高，并且更難發(fā)生因電池(由極板群構(gòu)成)制造過程的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象。
尤其是當(dāng)熔粘纖維的抗拉強(qiáng)度在3g/d以上時，則更不會發(fā)生因電池(由極板群構(gòu)成)制造過程的張力作用而破裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象。
此外，當(dāng)高楊氏模量聚丙烯纖維比熔粘纖維粗時，高楊氏模量聚丙烯纖維形成骨架，熔粘纖維熔融后呈粘合所述骨架的狀態(tài)，因此，即使發(fā)生暫時變形，也可限于熔粘纖維的變形，于是可保持電池內(nèi)隔板的厚度，確?？障?，氣體的透過性良好，從而在作密閉型電池用隔板時，使的內(nèi)壓降低。此外，由于可保持隔板的厚度，使電解液不易被擠出，可抑制電解液干枯，從而可產(chǎn)生電池壽命長的效果。
當(dāng)熔粘纖維的低熔點成分為高密度聚乙烯時，可牢固地熔合，而且抗拉強(qiáng)度也好，于是很難發(fā)生因電池(由極板群構(gòu)成)制造過程的張力作用而破裂。極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象。
當(dāng)纖維板中所含聚烯烴系極細(xì)纖維在10mass％以上，更好在20mass％以上時，可使電解液的保持性高，抑制了電解液的干枯，因而，可產(chǎn)生電池壽命長的效果。
所述聚丙烯系纖維(高楊氏模量聚丙烯纖維)的熱收縮率在8％以下為佳，當(dāng)熱收縮率在8％以下時，在制造隔板過程中即使加熱，隔板的尺寸變化小，因而，纖維的均勻分散性佳，可制得所述性能更佳的隔板。
所述聚丙烯系纖維(高楊氏模量聚丙烯纖維)的纖維截面形狀呈非圓形為佳，如果纖維截面形狀呈非圓形，則所述性能更佳。其原因可能是由于即使當(dāng)極板的毛口和棱邊接觸高楊氏模量聚丙烯纖維時，高楊氏模量聚丙烯纖維也難于滑動，纖維接點的網(wǎng)眼滑動受抑制，從而可分散和阻擋來自毛口和棱邊的力。而且，由于高楊氏模量聚丙烯纖維的截面形狀呈非圓形，因此纖維板可采用致密結(jié)構(gòu)，從而可制作厚度更薄的隔板。
所述的聚丙烯系纖維(高楊氏模量聚丙烯纖維)可細(xì)纖維化為佳。如可細(xì)纖維化，則所述的性能更佳。其原因可能是由于當(dāng)極板的毛口和棱邊接觸高楊氏模量聚丙烯纖維時，高楊氏模量聚丙烯纖維細(xì)纖維化，從而可防止來自毛口和棱邊的力，由毛口和棱邊引起的剪切力很難起作用。
當(dāng)電池用隔板的針刺式抗穿透力在700gf以上時，極板的毛口更難刺穿隔板，抗短路性更佳。
當(dāng)電池用隔板的質(zhì)地指數(shù)在0.2以下時，纖維(尤其是高楊氏模量聚丙烯纖維)呈均勻分散狀態(tài)，于是很難發(fā)生因極板的毛口刺穿隔板，或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象。
當(dāng)電池用隔板的厚度保持率在86％以上時，可保持隔板的厚度，確?？障叮约傲己玫臍怏w透過性，從而在作為密閉型電池用隔板的使用場合，使電池的內(nèi)壓降低。再者，由于可保持隔板厚度，使電解液不易被擠出，可抑制電解液干枯，從而可產(chǎn)生電池壽命長的效果。
以下是本發(fā)明隔板的實施例，但本發(fā)明并不局限于這些實施例。實施例1使用IPF為97％、Q值為3.6、熔體指數(shù)(MI)為22的全同立構(gòu)聚丙烯作原料，用具有細(xì)孔紡絲噴咀的熔融紡絲裝置在紡絲溫度為280℃、紡絲速度為450m/分的條件下熔融紡絲，得到單絲旦尼爾10旦的紡絲。
用具有以下結(jié)構(gòu)的拉伸裝置將前述紡絲拉伸8.5倍所述拉伸裝置在被拉伸物導(dǎo)入部和該拉伸物引出部配置了絕對壓為絕壓為4.4kg/cm2的加壓水，并具有在拉伸槽中充填了絕對壓為4.2kg/mm2的加壓飽和水蒸氣(溫度145℃)的拉伸槽、將被拉伸物定速輸送至上述拉伸槽的輥以及將被拉伸物從拉伸槽定速拉出的輥。然后進(jìn)行油劑處理并定長切斷，制得纖度1.2旦(纖維直徑13.7μm)、纖維長度10mm、拉伸強(qiáng)度129/d、楊氏模量850kg／mm2、熱收縮率7％的高楊氏模量聚丙烯纖維(熔點174℃)。此外，所述高楊氏模量聚丙烯纖維的截面形狀近似五邊形，可細(xì)纖維化。
另一方面，作為熔粘纖維，準(zhǔn)備了芯成分為聚丙烯、鞘成分(低熔點成分)為高密度聚乙烯(熔點135℃)、纖度1.1旦(纖維直徑13.1μm)、纖維長度5mm、抗拉強(qiáng)度3.5g/d的芯鞘型熔粘纖維。接著，用常規(guī)的濕式抄漿法使由前述高楊氏模量聚丙烯纖維30mass％和前述芯鞘型熔粘纖維70mass％混合分散而成的漿料形成纖維網(wǎng)。
然后，將該纖維網(wǎng)在溫度設(shè)定為135℃的烘箱內(nèi)加熱10秒鐘，僅使芯鞘型熔粘纖維的鞘成分熔融后，使其在線壓9.8N/cm的軋光輥之間通過，制得熔粘無紡布。
接著，使所得熔粘無紡布與由氟氣(3vol％)、氧氣(5vol％)、二氧化硫氣體(5vol％)、氮氣(87vol％)組成的混合氣體接觸120秒鐘，進(jìn)行親水化處理，制得表面密度60g/m2、厚度0.15mm的隔板。實施例2除了使用的漿料由纖度1.2旦(纖維直徑13.7μm)、纖維長度10mm、抗拉強(qiáng)度12g/d、楊氏模量850kg/mm2、熱收縮率7％的高楊氏模量聚丙烯纖維(熔點174℃)40mass％和芯成分為聚丙烯、鞘成分(低熔點成分)為高密度聚乙烯(熔點135℃)、纖度1.1旦(纖維直徑13.1μm)、纖維長度5mm、抗拉強(qiáng)度3.5g/d的芯鞘型熔粘纖維60mass％混合分散而成之外，按與實施例1相同的方法，制得表面密度60g/m2、厚度0.5mm的隔板。實施例3除了將熔粘無紡布在39℃的發(fā)煙硫酸溶液(15％SO3溶液)中浸漬10分鐘進(jìn)行親水化處理以外，按與實施例1相同的方法制得表面密度60g/m2、厚度0.15mm的隔板。實施例4與實施例1同樣，用常規(guī)的濕式抄漿法使由纖度1.2旦(纖維直徑13.7μm)、纖維長度10mm、抗拉強(qiáng)度12g/d、楊氏模量850kg/mm2、熱收縮率7％的高楊氏模量聚丙烯纖維(熔點174℃)30mass％和芯成分為聚丙烯、鞘成分(低熔點成分)為高密度聚乙烯(熔點135℃)、纖度0.7旦(纖維直徑10.4μm)、纖維長度5mm、抗拉強(qiáng)度3.5g/d的芯鞘型熔粘纖維70mass％混合分散而成的漿料形成纖維網(wǎng)。
然后，將該纖維網(wǎng)在135℃的烘箱內(nèi)加熱10秒鐘后，立即用水冷式冷卻輥加壓(2.5N/cm)，制得芯鞘型熔粘纖維的用鞘成分熔粘的熔粘無紡布。
接著，將熔粘無紡布在39℃的發(fā)煙硫酸溶液(15％SO2溶液)中浸漬10分鐘進(jìn)行親水化處理，制得表面密度62g/m2、厚度15mm的隔板。實施例5與實施例4完全相同的方法形成纖維網(wǎng)、形成熔粘無紡布和進(jìn)行親水化處理，制得表面密度55g/m2、厚度0.12mm的隔板。實施例6除了使用高楊氏模量聚丙烯纖維20mass％和芯鞘型熔粘纖維80mass％之外，按與實施例4完全相同的方法形成纖維網(wǎng)、進(jìn)行熔合處理，制得熔粘無紡布。
另一方面，調(diào)配制成由以下配方的接枝聚合用液。
(1)丙烯酸單體30 mass％(2)二苯甲酮 0.1 mass％(3)硫酸鐵0.4 mass％(4)非離子型表面活性劑0.1 mass％(5)聚乙二醇(聚合度400) 10 mass％(6)水59.4mass％接著，將前述熔粘無紡布浸在上述接枝聚合用液后(相對于熔粘無紡布的表面密度，以0.8的比例含有接枝聚合用液)，在熔粘無紡布的兩側(cè)各配置一盞金屬鹵化物汞燈，以180mW/cm2的照度，用365nm中心的紫外線在空氣中照射20秒鐘，進(jìn)行第一次接枝聚合。
然后，為了不將該經(jīng)過第一次接枝聚合處理的熔粘無紡布內(nèi)部空間和外側(cè)表面附近的空間中的空氣排除，用二張非透氣性聚丙烯膜以夾層狀覆蓋，在該經(jīng)過第一次接枝聚合處理的熔粘無紡布的兩側(cè)各配置一盞金屬鹵化物汞燈，以180mW/cm2的照度，用365nm中心的紫外線照射10秒鐘，進(jìn)行第二次接枝聚合。
接著，將經(jīng)過第二次接枝聚合處理的熔粘無紡布充分水洗、干燥后，再以10N/cm的線壓進(jìn)行軋光處理，制得表面密度55g/m2、厚度0.12mm的丙烯酸接枝聚合的隔板(接枝率9.6％)。實施例7作為分割纖維，準(zhǔn)備了具有桔狀截面的纖維(纖度1.3 旦、纖維直徑14.2μm、纖維長度15nm)，該纖維具有圖3所示截面結(jié)構(gòu)，在該纖維中，可產(chǎn)生極細(xì)纖維(纖度0.08旦、纖維直徑3.5μm、熔點160℃)的聚丙烯組分(圖3的12)和可產(chǎn)生極細(xì)纖維(纖度0.08d、纖維直徑3.5μm、熔點132℃)的高密度聚乙烯組分(圖3的11)從橫截面中心部呈放射線狀延伸，互相8分割，在所述纖維的中心部還具有可產(chǎn)生極細(xì)纖維(纖度0.02旦、纖維直徑1.8μm、熔點1602)的圓形聚丙烯成分。
另一方面，作為熔粘纖維，準(zhǔn)備了芯成分為聚丙烯、鞘成分(低熔點成分)為低密度聚乙烯(熔點115℃)的芯鞘型熔粘纖維(纖度1.1旦、纖維直徑13.1μm、纖維長度10mm、抗拉強(qiáng)度2g/d)和按與實施例1相同方法制得的纖度1.2旦(纖維直徑13.7μm)、纖維長度10mm、抗拉強(qiáng)度12g/d、楊氏模量850kg/mm、熱收縮率7％的高楊氏模量聚丙烯纖維(熔點174℃)。
接著，用濕法使前述分割纖維50mass％、前述芯鞘型熔粘纖維20mass％和前述高楊氏模量聚丙烯纖維30mass％混合、分散而成的漿料形成濕法纖維網(wǎng)(表面密度40g/m2)。
此外，對(除了纖維長度為25mm以外、其他與前述分割纖維完全相同的)分割纖維40mass％、(除了纖維長度為35mm以外、其他與前述高楊氏模量聚丙烯纖維完全相同的)高楊氏模量聚丙烯纖維35mass％和(除了纖度為1.5旦、纖維直徑為15.3μm、纖維長度為51mm以外、其他與前述芯鞘型熔粘纖維完全相同的)芯鞘型熔粘纖維25mass％構(gòu)成的纖維進(jìn)行梳理，形成干法纖維網(wǎng)(表面密度20g/m2)。
接著，將濕法纖維網(wǎng)和干式法纖維網(wǎng)層合、該層合體在120℃熱處理10秒鐘(暫時熔粘)后，放置在網(wǎng)格開度為175mm的平織網(wǎng)上，用噴咀間距為2.6mm、噴咀直徑為0.13mm的噴咀板對著層合體的兩面噴射12MPa水流，交替地各噴射二次，對分割纖維進(jìn)行分割，同時將纖維絡(luò)合，形成分割絡(luò)合無紡布。
然后，將該分割絡(luò)合無紡布放在120℃的熱風(fēng)循環(huán)式干燥機(jī)中熱處理10秒鐘后，立即用水冷式冷卻輥加壓(2.5N/cm)，制得芯鞘型熔粘纖維的用鞘成分熔粘的熔粘無紡布。
接著，將熔粘無紡布在39(2的發(fā)煙硫酸溶液(15％SO3溶液)中浸漬10分鐘，進(jìn)行親水化處理，制得表面密度60g/m2、厚度0.15mm的隔板。比較例1準(zhǔn)備了纖度1.2d、纖維直徑13.7μm、纖維長度10mm、抗拉強(qiáng)度9g/d、高楊氏模量400kg/mm2、熱收縮率10％的聚丙烯纖維(大和紡公司制，型號PNHC)。所述纖維的形狀呈圓形)不可進(jìn)行微細(xì)化，除了將所述聚丙烯纖維30mass％，以及與實施例1相同的芯鞘型熔粘纖維70mass％混合分散成漿料，并對該漿料進(jìn)行常規(guī)的濕式抄漿法形成纖維網(wǎng)以外，其他重復(fù)實施例1的操作，制得表面密度60g/m2、厚度0.15mm的隔板。比較例2使芯成分由聚丙烯組成、鞘成分由高密度聚乙烯(熔點135℃)組成、纖度1.1d、纖維直徑13.1μm、纖維長度5mm的芯鞘型熔粘纖維100mass％分散形成漿料，該漿料用常規(guī)的濕式抄漿法形成纖維網(wǎng)。
接著，將所述纖維網(wǎng)放在溫度設(shè)定為135℃的烘箱內(nèi)加熱10秒鐘后立即用水冷式冷卻輥加壓(2.5N/cm)，制得用芯鞘型熔粘纖維的鞘成分進(jìn)行熔合的熔粘無紡布。
其次，使熔粘無紡布在溫度39℃的發(fā)煙硫酸溶液(15％SO3溶液)中浸漬10分鐘，實施親水化處理，制得表面密度62g/m2、厚度0.15mm的隔板。比較例3形成和比較例2完全相同的纖維網(wǎng)后，放在溫度設(shè)定為135℃的烘箱內(nèi)加熱10秒鐘(不用水冷式冷卻輥加壓)，制得用芯鞘型熔粘纖維的鞘成分進(jìn)行熔合的熔粘無紡布。
接著，使熔粘無紡布在溫度39℃的發(fā)煙硫的溶液(15％SO3溶液)中浸漬15分鐘，實施親水化處理，判得表面密度62g/m2、厚度0.15mm的隔板。比較例4對芯成分由聚丙烯組成、鞘成分由高密度聚乙烯(熔點135℃)組成、纖度1.1d、纖維直徑13.1μm、纖維長度38mm的芯鞘型熔粘纖維100mass％進(jìn)行梳理，形成纖維網(wǎng)。
接著，使所述纖維網(wǎng)放在溫度設(shè)定為135℃的烘箱內(nèi)加熱10秒鐘(不用水冷式冷卻輥加壓)，制得用芯鞘型熔粘纖維的鞘成分進(jìn)行熔合的熔粘無紡布。
然后，使熔粘無紡布在溫度39℃的發(fā)煙硫酸溶液(15％SO3溶液)中浸漬10分鐘，實施親水化處理，制得表面密度62g/m2、厚度0.15mm的隔板。刃切式抗穿透力將隔板層疊，使其總厚度約為2mm，用裝在便攜式壓縮試驗機(jī)(Kato tech株式會社產(chǎn)品，型號KES-G5)上的不銹鋼刀刃(厚度0.5mm，先端部刃角60°)以0.01cm/s的速度對最上面的隔板垂直扎刺，測出將最上面的隔板切斷所需的力，結(jié)果如表1所示。從表1所得的結(jié)果可預(yù)測出使用本發(fā)明的隔板很難發(fā)生因極板的毛口刺穿隔板、極板的棱邊撕破隔板等現(xiàn)象。此外，將使比較例1的隔板切斷所需的力基準(zhǔn)(100)，對使各種隔板切斷所需的力的比率，同時記作該隔板的抗穿透指數(shù)(％)。
表1 針剌式抗穿透力在具有圓筒形穿孔(內(nèi)徑11mm)的支承臺上，放置一塊隔板，將圓筒形穿孔覆蓋，再在隔板上放置具有圓筒形穿孔(內(nèi)徑11mm)的固定物材，使其與前述支承臺的圓筒形穿孔中心一致，將隔板固定后，用裝在便攜式壓縮試驗機(jī)(Kato tech株式會社產(chǎn)品，型號KES-G5)上的針(前端部的曲率半徑為0.5mm，直徑為1mm，從夾具起的伸長為2cm)以0.01cm/s的速度對所述隔板進(jìn)行垂直扎刺，測出針將隔板剌穿所需的力。結(jié)果如表1所示。從表1所得的結(jié)果可預(yù)測本發(fā)明的隔板不易因極板毛口刺穿隔板而引起短路。質(zhì)地指數(shù)的測定(1)由光源對被測定物(隔板)照射光，在被照射的光中，在被測定物的規(guī)定區(qū)域用受光元件接受經(jīng)反射的反射光，從而取得亮度信息。
(2)將被測定的規(guī)定區(qū)域等分成邊長為3mm、6mm、12mm、24mm的圖像尺寸，得到四種分割模式。
(3)根據(jù)上述亮度信息算出所得的各種分割模式中每個等分割區(qū)的亮度值。
(4)根據(jù)各分割區(qū)的亮度值算出各種分割模式的亮度平均值(X)。
(5)求出各分割模式的標(biāo)準(zhǔn)偏差(σ)。
(6)按下式算出各分割模式的變動系數(shù)(CV)。
變動系數(shù)(CV)=(σ/X)×100，式中，σ是指各分割模式的標(biāo)準(zhǔn)偏差，X指各分割模式的亮度平均值。
(7)以各圖像尺寸的對數(shù)為X座標(biāo)，并以和該圖像尺寸對應(yīng)的變動系數(shù)為Y座標(biāo)，由此得到座標(biāo)群，將其用最小二乘法進(jìn)行線性直線回歸，算出其斜率，將該斜率的絕對值作為質(zhì)地指數(shù)。
其結(jié)果列于表1，從表1所得的結(jié)果可預(yù)測出使用本發(fā)明的隔板重量優(yōu)異，因此很難發(fā)生因極板的毛口刺穿隔板、極板的棱邊撕破隔板等引起短路現(xiàn)象。厚度保持率的測定首先，用測微器(心軸直徑6.35mm)測定各種隔板在200g負(fù)荷時的厚度)通常厚度)。其次，用測微器測定各種隔板在1000g負(fù)荷時的厚度。接著，算出1000g負(fù)荷時的厚度對200g負(fù)荷時的厚度的百分率，此值即為厚度保持率。其結(jié)果列于表1，從表1所得的結(jié)果可預(yù)測出使用本發(fā)明的隔板可保持隔板的厚度，使內(nèi)壓特性佳，且可防止電解液的干枯，因此可判得長壽命的電池?？v向抗拉強(qiáng)度的測定將切斷或?qū)?0mm的各種隔板固定在抗拉強(qiáng)度測試機(jī)(Orientech株式會社產(chǎn)品，Tensilon UTM-III-100)的夾具間(夾具間距離100mm)，在拉伸速度300mm/分的條件下，對各種隔板進(jìn)行拉伸，測定在各種隔板的縱向斷裂時的伸長，接著，算出相對于夾具間距離(100mm)的伸長百分率，此值即為隔板的伸長率。其結(jié)果列于表1，從表1中所得的結(jié)果可知，使用本發(fā)明的隔板，其伸長率低，因此可制得操作性佳的電池。短路率在使用各種隔板，實際上形成極板群時，因極板毛口引起短路后不能判得電池的比例稱為短路率。其結(jié)果列于表1。從表1所得的結(jié)果可知使用本發(fā)明的隔板，不含產(chǎn)生因極板的毛口引起適中短路的現(xiàn)象，因此可穩(wěn)定地制造電池。電池壽命試驗作為電池的集電體，系由用發(fā)泡鎳基材的糊狀鎳正極(寬33mm、長182mm)，以及糊狀含氫合金負(fù)極(網(wǎng)狀金屬系合金；寬33mm，長247mm)作成。
接著，將各種隔板切斷成寬33mm、長410mm，再將每種隔板夾在正極和負(fù)極之間，再卷成螺旋狀，制成SC(SUb-c)型對應(yīng)的電極群。將該中極群裝在電池外殼內(nèi)，將作為電解液的5N氫氧化鉀和1N氫氧化鋰沾入電池外殼內(nèi)，封口，制得圓筒形鎳-氫電池。
然后，對于各種圓筒形鎳-氫電池進(jìn)行如下操作(1)在0.2C時譯電50％，(2)在1C時放電到終電壓1V為止，反復(fù)進(jìn)行(1)和(2)和充放電循環(huán)，當(dāng)放電容量達(dá)到初期容量的50％時，定為電池壽命結(jié)束。測定到達(dá)電池壽命結(jié)束時的充放電循環(huán)周期數(shù)。將該充放電循環(huán)周期數(shù)與以使用比較例1的隔板的電池的充放電循環(huán)周期數(shù)為基準(zhǔn)(100)時的比率列于表1中。從表1所得的結(jié)果可知使用本發(fā)明隔板的電池，電池的壽命長。電池內(nèi)壓試驗對在所述電池壽命試驗中使用的相同方法制得的圓筒形鎳-氫電池，在0.5C，20℃時進(jìn)行充電，測定容量達(dá)150％時的電池內(nèi)壓。將該電池內(nèi)壓與以使用比較例1的隔板的電池的電池壓為基準(zhǔn)(100)時的比率列于表1中。從表1中所得結(jié)果可知使用本發(fā)明隔板的電池，其內(nèi)壓低。
權(quán)利要求
1．一種電池用的隔板，其特征在于，具有含有抗拉強(qiáng)度在10g/d以上、楊氏模量在800kg/mm2以上的聚丙烯系纖維的纖維板，且刃切式抗穿透力在585gf以上。
2．一種電池用的隔板，其特征在于，具有含有10mass％以上的抗拉強(qiáng)度在10g/d以上、楊氏模量在800kg/mm2以上的聚丙烯系纖維的纖維板。
3．如權(quán)利要求1或2所述的電池用隔板，其特征在于，纖維板含有20mass％以上的熔粘纖維。
4．如權(quán)利要求3所述的電池用隔板，其特征在于，熔粘纖維的抗拉強(qiáng)度在3g/d以上。
5．如權(quán)利要求3或4所述的電池用隔板，其特征在于，聚丙烯系纖維比熔粘纖維粗。
6．如權(quán)利要求3-5中任一項所述的電池用隔板，其特征在于，熔粘纖維的低熔點成分是高密度聚乙烯。
7．如權(quán)利要求1-6中任一項所述的電池用隔板，其特征在于，具有含有聚烯烴系極細(xì)纖維10mass％以上的纖維板。
8．如權(quán)利要求1-6中任一項所述的電池用隔板，其特征在于，纖維板含有20mass％以上的聚烯烴系極細(xì)纖維。
9．如權(quán)利要求1-8中任一項所述的電池用隔板，其特征在于，聚丙烯系纖維在140℃的熱收縮率在8％以下。
10．如權(quán)利要求1-9中任一項所述的電池有隔板，其特征在于，聚丙烯系纖維的纖維截面形狀呈非圓形。
11．如權(quán)利要求1-10中任一項所述的電池用隔板，其特征在于，聚丙烯系纖維可細(xì)纖維化。
12．如權(quán)利要求1-11中任一項所述的電池用隔板，其特征在于，電池用隔板的針刺式抗穿透力在700gf以上。
13．如權(quán)利要求1-12中任一項所述的電池用隔板，其特征在于，電池用隔板的質(zhì)地指數(shù)在0.2以下。
14．如權(quán)利要求1-13中任一項所述的電池用隔板，其特征在于，電池用隔板的厚度保持率在86％以上。
全文摘要
本發(fā)明提供的電池用隔板,不易產(chǎn)生因電池制造時的碳裂、極板的毛口刺穿隔板、或者極板的棱邊使隔板撕裂等引起短路現(xiàn)象,因而可穩(wěn)定地制造電池。所述電池用隔板具有含有抗拉強(qiáng)度10g/d以上、楊氏模量800kg/mm
文檔編號H01M6/04GK1288267SQ0012876
公開日2001年3月21日 申請日期2000年9月14日 優(yōu)先權(quán)日1999年9月14日
發(fā)明者田中政尚, 山崎洋昭, 今藤好彥, 高橋圭輔, 高瀨俊明, 太田信次 申請人:日本巴依林株式會社, 宇部日東化成株式會社