電気化学素子用セパレーター
【課題】本発明の課題は、耐熱性、電解液保持性及び電解液が付着した際の強度適性に優れた電気化学素子用セパレーターを提供することにある。
【解決手段】セルロース繊維のみを含有した多孔質シートからなるセパレーターにおいて、多孔質シートが、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上であることを特徴とする電気化学素子用セパレーター。
【解決手段】セルロース繊維のみを含有した多孔質シートからなるセパレーターにおいて、多孔質シートが、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上であることを特徴とする電気化学素子用セパレーター。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学素子用セパレーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電池や電気二重層キャパシターなどの電気化学素子に用いられるセパレーターとして、セルロース繊維のみからなるセパレーターが使用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。これらのセパレーターでは、叩解度をコントロールしたセルロース繊維を用いているが、同一の叩解度であっても叩解されたセルロース繊維の繊維物性が異なってくるため、耐熱性や電解液保持性及び電解液が付着した際の強度の全て満足するものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０６３５２号公報
【特許文献２】特開平９−４５５８６号公報
【特許文献３】特開２０００−３８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、耐熱性、電解液保持性及び電解液が付着した際の強度適性に優れた電気化学素子用セパレーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、
（１）セルロース繊維のみを含有した多孔質シートからなるセパレーターにおいて、多孔質シートが、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上であることを特徴とする電気化学素子用セパレーター、
（２）溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する上記（１）記載の電気化学素子用セパレーター、
を見出した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電気化学素子用セパレーター（１）は、セルロース繊維のみを含有した多孔質シートからなる。素材としてセルロースを見た場合、２３０℃までの耐熱性を有していることから、セルロース繊維のみで構成することにより耐熱性の点で優れたセパレーターを作製することが可能となる。該多孔質シートは、変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上の溶剤紡糸セルロース繊維が絡み合うことで、耐熱性、電解液保持性を良好なものにすることができる。
【０００７】
溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する電気化学素子用セパレーター（２）は、セパレーターとして必要な耐熱性、電解液保持性及び電解液が付着した際の強度適性が優れている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有する溶剤紡糸セルロース繊維［１］の繊維長分布ヒストグラムの例である。
【図２】最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する溶剤紡糸セルロース繊維［２］の繊維長分布ヒストグラムの例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電気化学素子用セパレーターについて詳説する。
【００１０】
本発明の電気化学素子用セパレーターはセルロース繊維のみを原料とする。素材としてセルロース繊維を見た場合、２３０℃までの耐熱性を有していることから、セルロース繊維のみで構成することにより耐熱性の点で優れたセパレーターを作製することが可能となる。原料としたセルロース繊維には変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有する。該溶剤紡糸セルロース繊維は、溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上である。
【００１１】
本発明における溶剤紡糸セルロース繊維とは、従来のビスコースレーヨンや銅アンモニアレーヨンのように、セルロースを一旦セルロース誘導体に化学的に変換させたのち再度セルロースに戻す、いわゆる再生セルロース繊維と異なり、セルロースを化学的に変化させることなく、アミンオキサイドに溶解させた紡糸原液を水中に乾湿式紡糸してセルロースを析出させた繊維を指す。溶剤紡糸セルロース繊維は、天然セルロース繊維やバクテリアセルロース繊維、レーヨン繊維に比べ、繊維長軸方向に分子が高度に配列しているため、湿潤状態で摩擦等の機械的な力が加えられると、微細化しやすく、細くて長い微細繊維が生成する。この微細繊維間に電解液を強固に保持するため、天然セルロース繊維、バクテリアセルロース繊維、レーヨン繊維の微細化物に比べ、微細化された溶剤紡糸セルロース繊維は、電解液の保液性に優れる。
【００１２】
本発明では、変法濾水度０〜２５０ｍＬの溶剤紡糸セルロース繊維が用いられる。溶剤紡糸セルロース繊維の変法濾水度は、０〜２００ｍＬであることがより好ましく、０〜１６０ｍＬであることがさらに好ましい。変法濾水度が２５０ｍＬより多いと、セパレーターの緻密性が不十分になり、電解液の保液性が低下することがある。
【００１３】
本発明における変法濾水度とは、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した値のことである。
【００１４】
溶剤紡糸セルロース繊維の場合、微細化が進むに従って、繊維長が短くなっていき、特に試料濃度が薄いと、繊維同士の絡みが少なくなり、繊維ネットワークが形成されにくくなるため、溶剤紡糸セルロース繊維自体がふるい板の穴をすり抜けてしまう。つまり、微細化した溶剤紡糸セルロースの場合は、ＪＩＳ Ｐ８１２１の測定方法では正確な濾水度が計測できない。より詳細に説明すると、溶剤紡糸セルロース繊維は微細化処理によって繊維の長軸に平行に細かく分割されやすく、分割後の繊維１本１本における繊維径の均一性が高いため、平均繊維長が短くなるほど、繊維同士が絡みにくくなり、繊維ネットワークを形成しにくいと考えられる。そこで、本発明では、溶剤紡糸セルロース繊維の正確な濾水度を測定するために、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定する変法濾水度を用いた。
【００１５】
さらに本発明では、図１に示したように、溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上である。電解液保持性の点において、繊維長分布ヒストグラムにおいて０．３０〜０．７０ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５５％以上であることが好ましい。１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合は高い方が望ましいが、７５％程度あれば十分である。
【００１６】
本発明の溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長及び繊維長分布ヒストグラムは、ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法Ｎｏ．５２「紙及びパルプの繊維長 試験方法（光学的自動計測法）」に準じてＫａｊａａｎｉＦｉｂｅｒＬａｂＶ３．５（Ｍｅｔｓｏ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ社製）を使用して測定した。
【００１７】
本発明における「繊維長」及び「繊維長分布」とは、上記に従って測定・算出される「長さ加重繊維長」及び「長さ加重繊維長分布」を意味する。
【００１８】
溶剤紡糸セルロース繊維は、ビーター、ＰＦＩミル、シングルディスクリファイナー（ＳＤＲ）、ダブルディスクリファイナー（ＤＤＲ）、また、顔料等の分散や粉砕に使用するボールミル、ダイノミル、摩砕装置、高速の回転刃により剪断力を与える回転刃式ホモジナイザー、高速で回転する円筒形の内刃と固定された外刃との間で剪断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、繊維懸濁液に少なくとも２０ＭＰａの圧力差を与えて小径のオリフィスを通過させて高速度とし、これを衝突させて急減速することにより繊維に剪断力、切断力を加える高圧ホモジナイザー等が挙げられる。この中でも特にリファイナーが好ましい。これら叩解・分散設備の種類、処理条件（繊維濃度、温度、圧力、回転数、リファイナーの刃の形状、リファイナーのプレート間のギャップ、処理回数）の調整により、目的の溶剤紡糸セルロース繊維の変法濾水度、繊維長及び繊維長分布を達成することが可能となる。
【００１９】
溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、図２に示したように、上記の最大頻度ピーク以外に、１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有することが好ましく、１．７５〜３．２５ｍｍの間にピークを有することがより好ましく、２．００〜３．００ｍｍの間にピークを有することがさらに好ましい。この範囲にピークを有することにより、電解液保持性と電解液が付着した際の強度適性が両立できるため好ましい。該ピークの繊維長が１．５０ｍｍより短い場合、電解液が付着した際にセパレーターが破損することがある。また３．５０ｍｍを超えると、緻密性が向上せず、電解液保持性が低下する場合がある。
【００２０】
溶剤紡糸再生セルロース繊維以外の他のセルロース繊維には特に限定はなく、針葉樹木材パルプ、広葉樹木材パルプ、エスパルトパルプ、マニラ麻パルプ、サイザル麻パルプ、コットンパルプ等の天然セルロース繊維、あるいはこれら天然セルロース繊維を冷アルカリ処理して得たマーセル化パルプ、さらには普通レーヨン繊維、ポリノジックレーヨン繊維等の再生セルロース繊維等が挙げられるが、特にリファイナー、ビーター、ミル、摩砕装置、高速の回転刃により剪断力を与える回転刃式ホモジナイザー、高速で回転する円筒形の内刃と固定された外刃との間で剪断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、繊維懸濁液に少なくとも２０ＭＰａの圧力差を与えて小径のオリフィスを通過させて高速度とし、これを衝突させて急減速することにより繊維に剪断力、切断力を加える高圧ホモジナイザー等で変法濾水度０〜１０００ｍＬにフィブリル化した天然セルロース繊維を添加することが好ましい。また、フィブリル化した天然セルロースの含有量は２０質量％以下が好ましく、より好ましくは１５質量％以下である。フィブリル化した天然セルロースを上記含有量添加することで、電解液保持性と電解液が付着した際の強度適性が両立でき好ましい。
【００２１】
本発明において、溶剤紡糸セルロース繊維の含有量は、８０質量％以上が好ましく、より好ましくは９０質量％以上である。この含有量にすることにより、電解液保液性に優れ、電解液が付着した際の強度適性が良好となるため、好ましい。
【００２２】
本発明における電気化学素子用セパレーターの坪量は、特に制限はないが、５〜１００ｇ／ｍ２が好ましく、１０〜５０ｇ／ｍ２がさらに好ましく用いられる。なお、坪量は、ＪＩＳ Ｐ８１２４（紙及び板紙−坪量測定法）に規定された方法に基づく坪量を意味する。
【００２３】
本発明における電気化学素子用セパレーターの厚みは、特に制限はないが、電気化学素子が小型化できること、収容できる電極面積を大きくでき容量を稼げる点から薄い方が好ましい。具体的には電池組立時に破断しない程度の強度を持ち、ピンホールがなく、高い
均一性を備える厚みとして１０〜２００μｍが好ましく用いられ、２０〜１００μｍがより好ましく用いられる。１０μｍ未満では、電気化学素子の製造時の短絡不良率が増加するため好ましくない。一方、２００μｍより厚くなると、電気化学素子に収納できる電極面積が減少するため電気化学素子の容量が低いものになる。なお、厚みは、ＪＩＳ Ｂ７５０２に規定された方法により測定した値、つまり、５Ｎ荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
【００２４】
本発明の電気化学素子用セパレーターにおいて、セルロース繊維のみからなる原料を使用して、長網抄紙機や円網抄紙機、長網円網コンビネーションマシン、円網円網コンビネーションマシン等の抄紙機によりセパレーター抄造する。また、長網抄紙機で抄紙したセパレーター紙を２枚以上オンマシンもしくはオフマシンで積層して抄造することもできる。
【００２５】
湿式抄紙法は、通常、繊維を固形分濃度が０．１〜５％程度になるように分散助剤、増粘剤などを用いて水中に均一に分散してスラリーとし、さらにスラリー中に水を追加し、固形分濃度を０．１〜０．００１％に希釈して希薄水性スラリーとし、これを抄紙機を用いてシート化するものである。
【００２６】
本発明の電気化学素子用セパレーターの厚みが所望の厚みよりも厚い場合には二次加工処理により厚みを薄くする必要がある。この二次加工処理としては、スーパーカレンダー、マシンカレンダー、熱カレンダー、ソフトカレンダー、熱ソフトカレンダーなどのカレンダーを用いてカレンダー処理を施して厚み調整が行われる。なるべく電解液保持性を損なわないようにするため、加熱しないでカレンダー処理を行うことがより好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。なお、実施例中における部や百分率は断りのない限り、全て質量によるものである。
【００２８】
＜溶剤紡糸セルロース繊維＞
リファイナーを用いて、平均繊維径１０μｍ、繊維長６ｍｍの溶剤紡糸セルロース繊維を処理し、溶剤紡糸セルロース繊維を作製した。
【００２９】
＜溶剤紡糸セルロース繊維の物性値＞
上記の方法で作製した溶剤紡糸セルロース繊維について
（１）１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合：「１．００ｍｍ以上の繊維割合」
（２）繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークの繊維長：「最大頻度ピークの繊維長」
（３）最大頻度ピーク以外のピークの繊維長：「第２ピークの繊維長」
（４）ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した濾水度：「変法濾水度」
として、表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
＜フィブリル化天然セルロース繊維＞
リンターを高圧ホモジナイザーを用いて処理し、変法濾水度２７０ｍＬのフィブリル化天然セルロース繊維を作製した。
【００３２】
実施例１
溶剤紡糸セルロース繊維Ａ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．２ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．２ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３３】
実施例２
溶剤紡糸セルロース繊維Ｂ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３４】
実施例３
溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１７．９ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１７．９ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３５】
実施例４
溶剤紡糸セルロース繊維Ｄ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．２ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．２ｇ／ｍ２、厚さ３６μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３６】
実施例５
溶剤紡糸セルロース繊維Ｅ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．１ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．１ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３７】
実施例６
溶剤紡糸セルロース繊維Ｆ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１７．８ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１７．８ｇ／ｍ２、厚さ３４μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３８】
実施例７
溶剤紡糸セルロース繊維Ｇ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３９】
実施例８
上記で作製したフィブリル化天然セルロース繊維１０部と溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ９０部を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．１ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．１ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４０】
実施例９
上記で作製したフィブリル化天然セルロース繊維２０部と溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ８０部を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１７．８ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１７．８ｇ／ｍ２、厚さ３４μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４１】
実施例１０
上記で作製したフィブリル化天然セルロース繊維２５部と溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ７５部を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１７．９ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１７．９ｇ／ｍ２、厚さ３４μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４２】
実施例１１
変法濾水度８２０ｍＬまで高圧ホモジナイザーを用いて処理したフィブリル化マニラ麻繊維２５部と溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ７５部を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．１ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．１ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４３】
（比較例１）
溶剤紡糸セルロース繊維Ｈ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４４】
（比較例２）
溶剤紡糸セルロース繊維Ｉ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４５】
（比較例３）
溶剤紡糸セルロース繊維Ｊ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４６】
＜評価＞
実施例及び比較例で得られた電気化学素子用セパレーターについて、下記の評価を行い、結果を表２に示した。
【００４７】
【表２】
【００４８】
［熱収縮率］
実施例及び比較例のセパレーターを、１００ｍｍ幅、１５０ｍｍ長に切り揃えた。試験片をガラス板に載せ、長さ方向に直角な２辺をクリップで挟んで固定し、１８０℃に設定した恒温乾燥機の中に３時間静置した。幅方向の寸法を測定し、元の寸法に対する収縮による寸法変化の割合を求め、熱収縮率（％）とした。熱収縮率が１．０％未満であれば「◎」、１．０％以上２．０％未満であれば「○」、２．０％以上であれば「×」とした。
【００４９】
［電解液保液率］
１５ｃｍ×１０ｃｍの大きさに切り取ったセパレーター試料を２００℃で３時間乾燥処理した直後の重量（Ｗ１）を計測し、次いでセパレーター試料を電解液溶媒に１分間浸漬した後、ピンセットで該試料を取り出し、つるした。電解液溶媒が垂れなくなったところで該試料の重量（Ｗ２）を計測した。下記の数式１より、セパレーターの自重に対する電解液保液率（％）とした。電解液溶媒としては、プロピレンカーボネートを用いた。保液率が、２５０％以上であれば「◎」、２００％以上２５０％未満であれば「○」、２００％未満であれば「×」とした。
【００５０】
（数式１）
電解液保液率（％）＝（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１×１００
【００５１】
［電解液が付着した際の強度］
実施例及び比較例の基材を、５０ｍｍ幅、２００ｍｍ長の短冊状に５本以上切り揃え、次いでセパレーター試料を電解液に１分間浸漬した後、ピンセットで該試料を取り出し、つるした。電解液が垂れなくなったところで試験片を卓上型材料試験機（商品名：ＳＴＡ−１１５０、（株）オリエンテック製）の試料ツカミで試料の両端を１００ｍｍ間隔であけて挟み、上端を１００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で切断するまで引き上げていき、最大荷重を計測した。その際の強度が１．０ｋｇｆ／５０ｍｍ以上であれば「◎」、０．５ｋｇｆ／５０ｍｍ以上１．０ｋｇｆ／５０ｍｍ未満であれば「○」、０．５ｋｇｆ／５０ｍｍ未満であれば「×」とした。
【００５２】
実施例で得られた電気化学素子用セパレーターは、セルロース繊維からなり、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上であるため、緻密な構造を有し、耐熱性・電解液保持性に優れるという良好な結果が得られた。
【００５３】
実施例１、４、６、７の比較から、溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する場合、耐熱性・電解液保持性も高く、また、電解液が付着した場合の強度適性も見られた。最大頻度ピーク以外のピークの繊維長が１．５０ｍｍより短い実施例４では、電解液が付着した場合の強度が若干低下する傾向が見られた。また、最大頻度ピーク以外のピークの繊維長が３．５０ｍｍより長い実施例７では、電解液保持性が若干悪化する傾向が見られた。
【００５４】
一方、比較例１で得られた電気化学素子用セパレーターでは、繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークが０．００〜１．００ｍｍの間から外れているため、電解液保持性が実施例より悪化する結果となった。
【００５５】
また、比較例２で得られた電気化学素子用セパレーターでは、１．００ｍｍ以上の繊長を有する繊維の割合が５０％より少ないため、耐熱性、電解液が付着した場合の強度が実施例より悪化する結果となった。
【００５６】
さらに、比較例３で得られた電気化学素子用セパレーターは、変法濾水度が０〜２５０ｍＬの間から外れているため、電解液保持性が実施例より悪化する結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の電気化学素子用セパレーターは、マンガン乾電池、アルカリマンガン電池、酸化銀電池、リチウム電池、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−亜鉛蓄電池、酸化銀−亜鉛蓄電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、各種のゲル電解質電池、亜鉛−空気蓄電池、鉄−空気蓄電池、アルミニウム−空気蓄電池、燃料電池、太陽電池、ナトリウム硫黄電池、ポリアセン電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシター、リチウムイオンキャパシターに好適に使用できる。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、電気化学素子用セパレーターに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
各種電池や電気二重層キャパシターなどの電気化学素子に用いられるセパレーターとして、セルロース繊維のみからなるセパレーターが使用されている（例えば、特許文献１〜３参照）。これらのセパレーターでは、叩解度をコントロールしたセルロース繊維を用いているが、同一の叩解度であっても叩解されたセルロース繊維の繊維物性が異なってくるため、耐熱性や電解液保持性及び電解液が付着した際の強度の全て満足するものではなかった。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平８−３０６３５２号公報
【特許文献２】特開平９−４５５８６号公報
【特許文献３】特開２０００−３８３４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の課題は、耐熱性、電解液保持性及び電解液が付着した際の強度適性に優れた電気化学素子用セパレーターを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らは、上記課題を解決するために鋭意研究した結果、
（１）セルロース繊維のみを含有した多孔質シートからなるセパレーターにおいて、多孔質シートが、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上であることを特徴とする電気化学素子用セパレーター、
（２）溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する上記（１）記載の電気化学素子用セパレーター、
を見出した。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の電気化学素子用セパレーター（１）は、セルロース繊維のみを含有した多孔質シートからなる。素材としてセルロースを見た場合、２３０℃までの耐熱性を有していることから、セルロース繊維のみで構成することにより耐熱性の点で優れたセパレーターを作製することが可能となる。該多孔質シートは、変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上の溶剤紡糸セルロース繊維が絡み合うことで、耐熱性、電解液保持性を良好なものにすることができる。
【０００７】
溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する電気化学素子用セパレーター（２）は、セパレーターとして必要な耐熱性、電解液保持性及び電解液が付着した際の強度適性が優れている。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有する溶剤紡糸セルロース繊維［１］の繊維長分布ヒストグラムの例である。
【図２】最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する溶剤紡糸セルロース繊維［２］の繊維長分布ヒストグラムの例である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
以下、本発明の電気化学素子用セパレーターについて詳説する。
【００１０】
本発明の電気化学素子用セパレーターはセルロース繊維のみを原料とする。素材としてセルロース繊維を見た場合、２３０℃までの耐熱性を有していることから、セルロース繊維のみで構成することにより耐熱性の点で優れたセパレーターを作製することが可能となる。原料としたセルロース繊維には変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有する。該溶剤紡糸セルロース繊維は、溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上である。
【００１１】
本発明における溶剤紡糸セルロース繊維とは、従来のビスコースレーヨンや銅アンモニアレーヨンのように、セルロースを一旦セルロース誘導体に化学的に変換させたのち再度セルロースに戻す、いわゆる再生セルロース繊維と異なり、セルロースを化学的に変化させることなく、アミンオキサイドに溶解させた紡糸原液を水中に乾湿式紡糸してセルロースを析出させた繊維を指す。溶剤紡糸セルロース繊維は、天然セルロース繊維やバクテリアセルロース繊維、レーヨン繊維に比べ、繊維長軸方向に分子が高度に配列しているため、湿潤状態で摩擦等の機械的な力が加えられると、微細化しやすく、細くて長い微細繊維が生成する。この微細繊維間に電解液を強固に保持するため、天然セルロース繊維、バクテリアセルロース繊維、レーヨン繊維の微細化物に比べ、微細化された溶剤紡糸セルロース繊維は、電解液の保液性に優れる。
【００１２】
本発明では、変法濾水度０〜２５０ｍＬの溶剤紡糸セルロース繊維が用いられる。溶剤紡糸セルロース繊維の変法濾水度は、０〜２００ｍＬであることがより好ましく、０〜１６０ｍＬであることがさらに好ましい。変法濾水度が２５０ｍＬより多いと、セパレーターの緻密性が不十分になり、電解液の保液性が低下することがある。
【００１３】
本発明における変法濾水度とは、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した値のことである。
【００１４】
溶剤紡糸セルロース繊維の場合、微細化が進むに従って、繊維長が短くなっていき、特に試料濃度が薄いと、繊維同士の絡みが少なくなり、繊維ネットワークが形成されにくくなるため、溶剤紡糸セルロース繊維自体がふるい板の穴をすり抜けてしまう。つまり、微細化した溶剤紡糸セルロースの場合は、ＪＩＳ Ｐ８１２１の測定方法では正確な濾水度が計測できない。より詳細に説明すると、溶剤紡糸セルロース繊維は微細化処理によって繊維の長軸に平行に細かく分割されやすく、分割後の繊維１本１本における繊維径の均一性が高いため、平均繊維長が短くなるほど、繊維同士が絡みにくくなり、繊維ネットワークを形成しにくいと考えられる。そこで、本発明では、溶剤紡糸セルロース繊維の正確な濾水度を測定するために、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定する変法濾水度を用いた。
【００１５】
さらに本発明では、図１に示したように、溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上である。電解液保持性の点において、繊維長分布ヒストグラムにおいて０．３０〜０．７０ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５５％以上であることが好ましい。１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合は高い方が望ましいが、７５％程度あれば十分である。
【００１６】
本発明の溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長及び繊維長分布ヒストグラムは、ＪＡＰＡＮ ＴＡＰＰＩ 紙パルプ試験方法Ｎｏ．５２「紙及びパルプの繊維長 試験方法（光学的自動計測法）」に準じてＫａｊａａｎｉＦｉｂｅｒＬａｂＶ３．５（Ｍｅｔｓｏ Ａｕｔｏｍａｔｉｏｎ社製）を使用して測定した。
【００１７】
本発明における「繊維長」及び「繊維長分布」とは、上記に従って測定・算出される「長さ加重繊維長」及び「長さ加重繊維長分布」を意味する。
【００１８】
溶剤紡糸セルロース繊維は、ビーター、ＰＦＩミル、シングルディスクリファイナー（ＳＤＲ）、ダブルディスクリファイナー（ＤＤＲ）、また、顔料等の分散や粉砕に使用するボールミル、ダイノミル、摩砕装置、高速の回転刃により剪断力を与える回転刃式ホモジナイザー、高速で回転する円筒形の内刃と固定された外刃との間で剪断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、繊維懸濁液に少なくとも２０ＭＰａの圧力差を与えて小径のオリフィスを通過させて高速度とし、これを衝突させて急減速することにより繊維に剪断力、切断力を加える高圧ホモジナイザー等が挙げられる。この中でも特にリファイナーが好ましい。これら叩解・分散設備の種類、処理条件（繊維濃度、温度、圧力、回転数、リファイナーの刃の形状、リファイナーのプレート間のギャップ、処理回数）の調整により、目的の溶剤紡糸セルロース繊維の変法濾水度、繊維長及び繊維長分布を達成することが可能となる。
【００１９】
溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、図２に示したように、上記の最大頻度ピーク以外に、１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有することが好ましく、１．７５〜３．２５ｍｍの間にピークを有することがより好ましく、２．００〜３．００ｍｍの間にピークを有することがさらに好ましい。この範囲にピークを有することにより、電解液保持性と電解液が付着した際の強度適性が両立できるため好ましい。該ピークの繊維長が１．５０ｍｍより短い場合、電解液が付着した際にセパレーターが破損することがある。また３．５０ｍｍを超えると、緻密性が向上せず、電解液保持性が低下する場合がある。
【００２０】
溶剤紡糸再生セルロース繊維以外の他のセルロース繊維には特に限定はなく、針葉樹木材パルプ、広葉樹木材パルプ、エスパルトパルプ、マニラ麻パルプ、サイザル麻パルプ、コットンパルプ等の天然セルロース繊維、あるいはこれら天然セルロース繊維を冷アルカリ処理して得たマーセル化パルプ、さらには普通レーヨン繊維、ポリノジックレーヨン繊維等の再生セルロース繊維等が挙げられるが、特にリファイナー、ビーター、ミル、摩砕装置、高速の回転刃により剪断力を与える回転刃式ホモジナイザー、高速で回転する円筒形の内刃と固定された外刃との間で剪断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、繊維懸濁液に少なくとも２０ＭＰａの圧力差を与えて小径のオリフィスを通過させて高速度とし、これを衝突させて急減速することにより繊維に剪断力、切断力を加える高圧ホモジナイザー等で変法濾水度０〜１０００ｍＬにフィブリル化した天然セルロース繊維を添加することが好ましい。また、フィブリル化した天然セルロースの含有量は２０質量％以下が好ましく、より好ましくは１５質量％以下である。フィブリル化した天然セルロースを上記含有量添加することで、電解液保持性と電解液が付着した際の強度適性が両立でき好ましい。
【００２１】
本発明において、溶剤紡糸セルロース繊維の含有量は、８０質量％以上が好ましく、より好ましくは９０質量％以上である。この含有量にすることにより、電解液保液性に優れ、電解液が付着した際の強度適性が良好となるため、好ましい。
【００２２】
本発明における電気化学素子用セパレーターの坪量は、特に制限はないが、５〜１００ｇ／ｍ２が好ましく、１０〜５０ｇ／ｍ２がさらに好ましく用いられる。なお、坪量は、ＪＩＳ Ｐ８１２４（紙及び板紙−坪量測定法）に規定された方法に基づく坪量を意味する。
【００２３】
本発明における電気化学素子用セパレーターの厚みは、特に制限はないが、電気化学素子が小型化できること、収容できる電極面積を大きくでき容量を稼げる点から薄い方が好ましい。具体的には電池組立時に破断しない程度の強度を持ち、ピンホールがなく、高い
均一性を備える厚みとして１０〜２００μｍが好ましく用いられ、２０〜１００μｍがより好ましく用いられる。１０μｍ未満では、電気化学素子の製造時の短絡不良率が増加するため好ましくない。一方、２００μｍより厚くなると、電気化学素子に収納できる電極面積が減少するため電気化学素子の容量が低いものになる。なお、厚みは、ＪＩＳ Ｂ７５０２に規定された方法により測定した値、つまり、５Ｎ荷重時の外側マイクロメーターにより測定された値を意味する。
【００２４】
本発明の電気化学素子用セパレーターにおいて、セルロース繊維のみからなる原料を使用して、長網抄紙機や円網抄紙機、長網円網コンビネーションマシン、円網円網コンビネーションマシン等の抄紙機によりセパレーター抄造する。また、長網抄紙機で抄紙したセパレーター紙を２枚以上オンマシンもしくはオフマシンで積層して抄造することもできる。
【００２５】
湿式抄紙法は、通常、繊維を固形分濃度が０．１〜５％程度になるように分散助剤、増粘剤などを用いて水中に均一に分散してスラリーとし、さらにスラリー中に水を追加し、固形分濃度を０．１〜０．００１％に希釈して希薄水性スラリーとし、これを抄紙機を用いてシート化するものである。
【００２６】
本発明の電気化学素子用セパレーターの厚みが所望の厚みよりも厚い場合には二次加工処理により厚みを薄くする必要がある。この二次加工処理としては、スーパーカレンダー、マシンカレンダー、熱カレンダー、ソフトカレンダー、熱ソフトカレンダーなどのカレンダーを用いてカレンダー処理を施して厚み調整が行われる。なるべく電解液保持性を損なわないようにするため、加熱しないでカレンダー処理を行うことがより好ましい。
【実施例】
【００２７】
以下、本発明を実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明は本実施例に限定されるものではない。なお、実施例中における部や百分率は断りのない限り、全て質量によるものである。
【００２８】
＜溶剤紡糸セルロース繊維＞
リファイナーを用いて、平均繊維径１０μｍ、繊維長６ｍｍの溶剤紡糸セルロース繊維を処理し、溶剤紡糸セルロース繊維を作製した。
【００２９】
＜溶剤紡糸セルロース繊維の物性値＞
上記の方法で作製した溶剤紡糸セルロース繊維について
（１）１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合：「１．００ｍｍ以上の繊維割合」
（２）繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークの繊維長：「最大頻度ピークの繊維長」
（３）最大頻度ピーク以外のピークの繊維長：「第２ピークの繊維長」
（４）ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した濾水度：「変法濾水度」
として、表１に示す。
【００３０】
【表１】
【００３１】
＜フィブリル化天然セルロース繊維＞
リンターを高圧ホモジナイザーを用いて処理し、変法濾水度２７０ｍＬのフィブリル化天然セルロース繊維を作製した。
【００３２】
実施例１
溶剤紡糸セルロース繊維Ａ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．２ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．２ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３３】
実施例２
溶剤紡糸セルロース繊維Ｂ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３４】
実施例３
溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１７．９ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１７．９ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３５】
実施例４
溶剤紡糸セルロース繊維Ｄ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．２ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．２ｇ／ｍ２、厚さ３６μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３６】
実施例５
溶剤紡糸セルロース繊維Ｅ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．１ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．１ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３７】
実施例６
溶剤紡糸セルロース繊維Ｆ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１７．８ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１７．８ｇ／ｍ２、厚さ３４μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３８】
実施例７
溶剤紡糸セルロース繊維Ｇ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００３９】
実施例８
上記で作製したフィブリル化天然セルロース繊維１０部と溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ９０部を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．１ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．１ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４０】
実施例９
上記で作製したフィブリル化天然セルロース繊維２０部と溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ８０部を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１７．８ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１７．８ｇ／ｍ２、厚さ３４μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４１】
実施例１０
上記で作製したフィブリル化天然セルロース繊維２５部と溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ７５部を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１７．９ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１７．９ｇ／ｍ２、厚さ３４μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４２】
実施例１１
変法濾水度８２０ｍＬまで高圧ホモジナイザーを用いて処理したフィブリル化マニラ麻繊維２５部と溶剤紡糸セルロース繊維Ｃ７５部を一緒に混合し、パルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．１ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．１ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４３】
（比較例１）
溶剤紡糸セルロース繊維Ｈ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４４】
（比較例２）
溶剤紡糸セルロース繊維Ｉ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４５】
（比較例３）
溶剤紡糸セルロース繊維Ｊ１００部をパルパーの水中で離解させ、アジテーターによる撹拌のもと、均一な抄造用スラリー（１％濃度）を調製した。この抄造用スラリーを円網抄紙機による湿式法を用いて抄き上げ、１５０℃のシリンダードライヤーによって乾燥し、坪量１８．０ｇ／ｍ２の不織布を作製した。次に、スーパーカレンダー処理を行い、坪量１８．０ｇ／ｍ２、厚さ３５μｍの電気化学素子用セパレーターとした。
【００４６】
＜評価＞
実施例及び比較例で得られた電気化学素子用セパレーターについて、下記の評価を行い、結果を表２に示した。
【００４７】
【表２】
【００４８】
［熱収縮率］
実施例及び比較例のセパレーターを、１００ｍｍ幅、１５０ｍｍ長に切り揃えた。試験片をガラス板に載せ、長さ方向に直角な２辺をクリップで挟んで固定し、１８０℃に設定した恒温乾燥機の中に３時間静置した。幅方向の寸法を測定し、元の寸法に対する収縮による寸法変化の割合を求め、熱収縮率（％）とした。熱収縮率が１．０％未満であれば「◎」、１．０％以上２．０％未満であれば「○」、２．０％以上であれば「×」とした。
【００４９】
［電解液保液率］
１５ｃｍ×１０ｃｍの大きさに切り取ったセパレーター試料を２００℃で３時間乾燥処理した直後の重量（Ｗ１）を計測し、次いでセパレーター試料を電解液溶媒に１分間浸漬した後、ピンセットで該試料を取り出し、つるした。電解液溶媒が垂れなくなったところで該試料の重量（Ｗ２）を計測した。下記の数式１より、セパレーターの自重に対する電解液保液率（％）とした。電解液溶媒としては、プロピレンカーボネートを用いた。保液率が、２５０％以上であれば「◎」、２００％以上２５０％未満であれば「○」、２００％未満であれば「×」とした。
【００５０】
（数式１）
電解液保液率（％）＝（Ｗ２−Ｗ１）／Ｗ１×１００
【００５１】
［電解液が付着した際の強度］
実施例及び比較例の基材を、５０ｍｍ幅、２００ｍｍ長の短冊状に５本以上切り揃え、次いでセパレーター試料を電解液に１分間浸漬した後、ピンセットで該試料を取り出し、つるした。電解液が垂れなくなったところで試験片を卓上型材料試験機（商品名：ＳＴＡ−１１５０、（株）オリエンテック製）の試料ツカミで試料の両端を１００ｍｍ間隔であけて挟み、上端を１００ｍｍ／ｍｉｎの一定速度で切断するまで引き上げていき、最大荷重を計測した。その際の強度が１．０ｋｇｆ／５０ｍｍ以上であれば「◎」、０．５ｋｇｆ／５０ｍｍ以上１．０ｋｇｆ／５０ｍｍ未満であれば「○」、０．５ｋｇｆ／５０ｍｍ未満であれば「×」とした。
【００５２】
実施例で得られた電気化学素子用セパレーターは、セルロース繊維からなり、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上であるため、緻密な構造を有し、耐熱性・電解液保持性に優れるという良好な結果が得られた。
【００５３】
実施例１、４、６、７の比較から、溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する場合、耐熱性・電解液保持性も高く、また、電解液が付着した場合の強度適性も見られた。最大頻度ピーク以外のピークの繊維長が１．５０ｍｍより短い実施例４では、電解液が付着した場合の強度が若干低下する傾向が見られた。また、最大頻度ピーク以外のピークの繊維長が３．５０ｍｍより長い実施例７では、電解液保持性が若干悪化する傾向が見られた。
【００５４】
一方、比較例１で得られた電気化学素子用セパレーターでは、繊維長分布ヒストグラムにおける最大頻度ピークが０．００〜１．００ｍｍの間から外れているため、電解液保持性が実施例より悪化する結果となった。
【００５５】
また、比較例２で得られた電気化学素子用セパレーターでは、１．００ｍｍ以上の繊長を有する繊維の割合が５０％より少ないため、耐熱性、電解液が付着した場合の強度が実施例より悪化する結果となった。
【００５６】
さらに、比較例３で得られた電気化学素子用セパレーターは、変法濾水度が０〜２５０ｍＬの間から外れているため、電解液保持性が実施例より悪化する結果となった。
【産業上の利用可能性】
【００５７】
本発明の電気化学素子用セパレーターは、マンガン乾電池、アルカリマンガン電池、酸化銀電池、リチウム電池、鉛蓄電池、ニッケル−カドミウム蓄電池、ニッケル−水素蓄電池、ニッケル−亜鉛蓄電池、酸化銀−亜鉛蓄電池、リチウムイオン電池、リチウムポリマー電池、各種のゲル電解質電池、亜鉛−空気蓄電池、鉄−空気蓄電池、アルミニウム−空気蓄電池、燃料電池、太陽電池、ナトリウム硫黄電池、ポリアセン電池、電解コンデンサ、電気二重層キャパシター、リチウムイオンキャパシターに好適に使用できる。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
セルロース繊維のみを含有した多孔質シートからなるセパレーターにおいて、多孔質シートが、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上であることを特徴とする電気化学素子用セパレーター。
【請求項２】
溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する請求項１記載の電気化学素子用セパレーター。
【請求項１】
セルロース繊維のみを含有した多孔質シートからなるセパレーターにおいて、多孔質シートが、ふるい板として線径０．１４ｍｍ、目開き０．１８ｍｍの８０メッシュ金網を用い、試料濃度０．１％にした以外はＪＩＳ Ｐ８１２１に準拠して測定した変法濾水度が０〜２５０ｍＬであり、かつ長さ加重平均繊維長が０．２０〜２．００ｍｍである溶剤紡糸セルロース繊維を含有し、該溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、０．００〜１．００ｍｍの間に最大頻度ピークを有し、１．００ｍｍ以上の繊維長を有する繊維の割合が５０％以上であることを特徴とする電気化学素子用セパレーター。
【請求項２】
溶剤紡糸セルロース繊維の繊維長分布ヒストグラムにおいて、最大頻度ピーク以外に１．５０〜３．５０ｍｍの間にピークを有する請求項１記載の電気化学素子用セパレーター。
【図１】
【図２】
【図２】
【公開番号】特開２０１２−２２１５６７（Ｐ２０１２−２２１５６７Ａ）
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−８２６３５（Ｐ２０１１−８２６３５）
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００００５９８０）三菱製紙株式会社 (1,550)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２４年１１月１２日（２０１２．１１．１２）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年４月４日（２０１１．４．４）
【出願人】（０００００５９８０）三菱製紙株式会社 (1,550)
【Ｆターム（参考）】
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