特許 7195763 アルカリ電池用セパレータ

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】

(24)【登録日】2022-12-16

(45)【発行日】2022-12-26

(54)【発明の名称】アルカリ電池用セパレータ

(51)【国際特許分類】

   H01M 50/434 20210101AFI20221219BHJP

   H01M 50/443 20210101ALI20221219BHJP

   H01M 50/451 20210101ALI20221219BHJP

   H01M 50/446 20210101ALI20221219BHJP

   H01M 50/417 20210101ALI20221219BHJP

   H01M 50/423 20210101ALI20221219BHJP

   H01M 50/491 20210101ALI20221219BHJP

   H01M 50/42 20210101ALI20221219BHJP

   H01M 50/489 20210101ALI20221219BHJP

【ＦＩ】

H01M50/434

H01M50/443 M

H01M50/451

H01M50/446

H01M50/417

H01M50/423

H01M50/491

H01M50/443 B

H01M50/42

H01M50/489

【請求項の数】 4

(21)【出願番号】P 2018083804

(22)【出願日】2018-04-25

(65)【公開番号】P2019192484

(43)【公開日】2019-10-31

【審査請求日】2021-03-02

(73)【特許権者】

【識別番号】000229542

【氏名又は名称】日本バイリーン株式会社

(72)【発明者】

【氏名】川野 明彦

(72)【発明者】

【氏名】伊藤 康博

(72)【発明者】

【氏名】今藤 好彦

(72)【発明者】

【氏名】田中 政尚

【審査官】松岡 徹

(56)【参考文献】

【文献】特開２０１３－１９６８７９（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開平０６－３０２３１４（ＪＰ，Ａ）

【文献】特開２０１６－０２４９７０（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】(Int.Cl.，ＤＢ名)

Ｈ０１Ｍ ５０／４０－ ５０／４９７

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

多孔質基材と酸化イットリウム粒子とバインダから構成され、かつ厚さが７０μｍ以下のアルカリ電池用セパレータ（ポリビニルアルコールを含むものを除く）であって、
前記アルカリ電池用セパレータに対する前記酸化イットリウム粒子の含有率が５０重量％より大きいとともに、
前記アルカリ電池用セパレータの空隙率が６０％以上であることを特徴とする、アルカリ電池用セパレータ。

【請求項2】

前記多孔質基材がポリオレフィン系樹脂又はナイロン系樹脂から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のアルカリ電池用セパレータ。

【請求項3】

前記バインダがアクリル系樹脂から構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアルカリ電池用セパレータ。

【請求項4】

前記アルカリ電池用セパレータの比表面積が４ｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のアルカリ電池用セパレータ。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、アルカリ電池用セパレータに関する。

【背景技術】

【0002】

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うことができるように、セパレータが使用されている。

【0003】

また、電池の充放電によって電極が膨張・収縮し、電極の膨張・収縮によってセパレータに圧力がかかりセパレータが充分な電解液量を保持できなくなると電池が使用できなくなるため、電池の長寿命化のために電解液保持性に優れたセパレータが求められている。

【0004】

このような電解液保持性に優れたセパレータとして、例えば、特開２００２－１２４２４４号公報（特許文献１）には、「酸化カルシウム（ＣａＯ）、酸化アルミニウム（Ａｌ_２Ｏ_３）、酸化マンガン（ＭｎＯ，Ｍｎ_２Ｏ_３，Ｍｎ_３Ｏ_４，ＭｎＯ_２，Ｍｎ_２Ｏ_７）、酸化マグネシウム（ＭｎＯ）、酸化スズ（ＳｎＯ，ＳｎＯ_２)、酸化ニッケル（ＮｉＯ）、酸化コバルト（ＣｏＯ，Ｃｏ_３Ｏ_４）、酸化イットリウム（Ｙ_２Ｏ_３）、酸化イッテルビウム（Ｙｂ_２Ｏ_３，ＹｂＯ）、酸化亜鉛（ＺｎＯ）、酸化バナジウムおよび二酸化ケイ素（ＳｉＯ_２）からなる群より選ばれた少なくとも１種の無機酸化物が存在するアルカリ二次電池用セパレータ。」が開示されている。また、特許文献１には上記無機酸化物の含有率が０．１～５０重量％であることが好ましいことが開示されている。

【0005】

特許文献１のセパレータは、確かに電解液保持性に優れたセパレータであったが、近年、電子機器の小型軽量化に伴ってセパレータの薄型化が求められており、セパレータを更に薄くすると、セパレータの電解液保持量が減り、電池の寿命が短くなる問題があった。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0006】

【文献】特開２００２－１２４２４４号公報

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0007】

本発明はこのような状況下においてなされたものであり、薄型であっても電解液保持性に優れるアルカリ電池用セパレータを提供することを目的とする。

【課題を解決するための手段】

【0008】

本発明の請求項１にかかる発明は、「多孔質基材と無機酸化物粒子とバインダから構成され、かつ厚さが７０μｍ以下のアルカリ電池用セパレータ（ポリビニルアルコールを含むものを除く）であって、
前記アルカリ電池用セパレータに対する前記無機酸化物粒子の含有率が５０重量％より大きいとともに、
前記アルカリ電池用セパレータの空隙率が６０％以上であることを特徴とする、アルカリ電池用セパレータ。」である。

【0009】

本発明の請求項２にかかる発明は、「前記多孔質基材がポリオレフィン系樹脂又はナイロン系樹脂から構成されていることを特徴とする、請求項１に記載のアルカリ電池用セパレータ。」である。

【0010】

本発明の請求項３にかかる発明は、「前記バインダがアクリル系樹脂から構成されていることを特徴とする、請求項１又は２に記載のアルカリ電池用セパレータ。」である。

【0011】

本発明の請求項４にかかる発明は、「前記無機酸化物が酸化イットリウムであることを特徴とする、請求項１～３のいずれか一項に記載のアルカリ電池用セパレータ。」である。

【0012】

本発明の請求項５にかかる発明は、「前記アルカリ電池用セパレータの比表面積が４ｍ^２／ｇ以上であることを特徴とする、請求項１～４のいずれか一項に記載のアルカリ電池用セパレータ。」である。

【発明の効果】

【0013】

本発明の請求項１にかかる発明は、厚さが７０μｍ以下にもかかわらずアルカリ電池用セパレータに対する無機酸化物粒子の含有率が５０重量％より大きいことによって、セパレータの比表面積が広く電解液保持性に優れる。また、アルカリ電池用セパレータの空隙率が６０％以上であることによって、セパレータの電解液保持性に優れ、また電池の内部抵抗及び内圧の上昇を抑制することができる。

【0014】

本発明の請求項２にかかる発明は、多孔質基材が耐アルカリ性を有するポリオレフィン系樹脂又はナイロン系樹脂から構成されているため、耐電解液性に優れ、セパレータの電解液保持性を保つことができる。

【0015】

本発明の請求項３にかかる発明は、バインダがアクリル系樹脂から構成されているため、耐電解液性に優れ無機酸化物粒子を長期間安定して固定できるため、セパレータの電解液保持性を保つことができる。

【0016】

本発明の請求項４にかかる発明は、無機酸化物が酸化イットリウムであるため、耐電解液性に優れ、セパレータの電解液保持性を保つことができる。

【0017】

本発明の請求項５にかかる発明は、アルカリ電池用セパレータの比表面積が４ｍ^２／ｇ以上と広いため電解液保持性に優れている。

【発明を実施するための形態】

【0018】

本発明のアルカリ電池用セパレータにおいて、多孔質基材は主としてアルカリ電池用セパレータの骨格を成す役割を担う。

【0019】

多孔質基材の種類は適宜選択できるが、例えば、不織布や織物あるいは編物などの布帛、通気性や通液性を有する多孔性フィルムや多孔性発泡体などの素材単体や、単一種類の素材を複数積層したもの、複数種類の素材を複数積層したものを使用できる。これらの中でも、強度に優れることから布帛が好ましく、布帛の中でも高い空隙率を実現しやすい不織布がより好ましい。

【0020】

多孔質基材を構成する素材は、例えば、ポリオレフィン系樹脂（例えば、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリメチルペンテン、炭化水素の一部をシアノ基またはフッ素或いは塩素といったハロゲンで置換した構造のポリオレフィン系樹脂など）、スチレン系樹脂、ポリビニルアルコール系樹脂、ポリエーテル系樹脂（例えば、ポリエーテルエーテルケトン、ポリアセタール、変性ポリフェニレンエーテル、芳香族ポリエーテルケトンなど）、ポリエステル系樹脂（例えば、ポリエチレンテレフタレート、ポリトリメチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリエチレンナフタレート、ポリブチレンナフタレート、ポリカーボネート、ポリアリレート、全芳香族ポリエステル樹脂など）、ポリイミド系樹脂、ポリアミドイミド樹脂、ポリアミド系樹脂（例えば、芳香族ポリアミド樹脂、芳香族ポリエーテルアミド樹脂など）、ポリアミド系樹脂の一種であるナイロン系樹脂（例えば、ナイロン６、ナイロン６６など）、ニトリル基を有する樹脂（例えば、ポリアクリロニトリルなど）、ウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリスルホン系樹脂（例えば、ポリスルホン、ポリエーテルスルホンなど）、フッ素系樹脂（例えば、ポリテトラフルオロエチレン、ポリフッ化ビニリデンなど）、セルロース系樹脂、ポリベンゾイミダゾール樹脂、アクリル系樹脂（例えば、アクリル酸エステルあるいはメタクリル酸エステルなどを共重合したポリアクリロニトリル系樹脂、アクリロニトリルと塩化ビニルまたは塩化ビニリデンを共重合したモダアクリル系樹脂など）など、公知の有機ポリマーを用いて構成できる。これらの中でも、耐アルカリ性に優れることから、前記多孔質基材はポリオレフィン系樹脂又はナイロン系樹脂から構成されていることが好ましい。

【0021】

なお、これらの有機ポリマーは、直鎖状ポリマーまたは分岐状ポリマーのいずれからなるものでも構わず、また有機ポリマーがブロック共重合体やランダム共重合体でも構わず、また有機ポリマーの立体構造や結晶性の有無がいかなるものでもよい。更には、多成分の有機ポリマーを混ぜ合わせたものでも良い。

【0022】

多孔質基材が布帛である場合、布帛の構成繊維は、例えば、乾式紡糸法、湿式紡糸法、直接紡糸法［例えばメルトブロー法、スパンボンド法、静電紡糸法、紡糸原液と気体流を平行に吐出して紡糸する方法（例えば、特開２００９－２８７１３８号公報に開示の方法）など］、複合繊維から一種類以上の樹脂成分を除去することで繊維径が細い繊維を抽出する方法、繊維を叩解して分割された繊維を得る方法など、公知の方法により得ることができる。

【0023】

布帛を構成する繊維は、一種類の有機ポリマーから構成されてなるものでも、複数種類の有機ポリマーから構成されてなるものでも構わない。複数種類の有機ポリマーから構成されてなる繊維として、一般的に複合繊維と称される、例えば、芯鞘型、海島型、サイドバイサイド型、オレンジ型、バイメタル型などの態様であることができる。

【0024】

布帛は構成繊維として接着繊維を含んでいてもよい。接着繊維を含むことで、布帛の強度を向上することができ好ましい。接着繊維の種類は適宜選択するが、例えば、芯鞘型接着繊維、サイドバイサイド型接着繊維、あるいは、全溶融型接着繊維を採用することができる。

【0025】

また、布帛は構成繊維として横断面の形状が、略円形の繊維や楕円形の繊維以外にも異形断面繊維を含んでいてもよい。なお、異形断面繊維として、三角形形状などの多角形形状、Ｙ字形状などのアルファベット文字型形状、不定形形状、多葉形状、アスタリスク形状などの記号型形状、あるいはこれらの形状が複数結合した形状などの繊維断面を有する繊維を例示できる。

【0026】

なお、布帛が織物や編物である場合、上述のようにして調製した繊維を、織るあるいは編むことで調製できる。

【0027】

布帛が不織布である場合、不織布として、例えば、カード装置やエアレイ装置などに供することで繊維を絡み合わせて不織布の態様とする乾式不織布、繊維を液体に分散させシート状に抄き不織布の態様とする湿式不織布、直接紡糸法（例えばメルトブロー法、スパンボンド法、静電紡糸法、紡糸原液と気体流を平行に吐出して紡糸する方法（例えば、特開２００９－２８７１３８号公報に開示の方法）など）を用いて繊維の紡糸を行うと共にこれを捕集してなる不織布などが挙げられる。

【0028】

布帛を構成する繊維同士を絡合および／または一体化する方法は適宜選択できるが、例えば、ニードルや水流によって繊維同士を絡合する方法、繊維同士をバインダで一体化する方法、あるいは、熱可塑性樹脂を備える繊維を含んでいる場合には、加熱処理によって前記熱可塑性樹脂を融解して、繊維同士を一体化する方法などを挙げることができる。なお、加熱処理する方法として、例えば、カレンダーロールにより加熱加圧する方法、熱風乾燥機により加熱する方法、無圧下で赤外線を照射する方法などを用いることができる。
あるいは、直接紡糸法を用いて紡糸された繊維を捕集することで、不織布を調製してもよい。

【0029】

布帛を構成する繊維の平均繊維径が細いほど、多孔質基材の強度を向上してアルカリ電池用セパレータに破断が生じるのを防止できると共に、空隙の大きさを均一かつ小さくして内部短絡の発生を防止できる傾向がある。そのため、布帛を構成する繊維の平均繊維径は、例えば、１５μｍ以下であるのが好ましく、１０μｍ以下であるのがより好ましく、８μｍ以下であるのが最も好ましい。なお、繊維の平均繊維径の下限は特に限定するものではないが、０．０１μｍ以上であるのが現実的である。
なお、本発明でいう「平均繊維径」は、布帛や繊維を含んだアルカリ電池用セパレータなどの断面の電子顕微鏡写真を分析し、無作為に選んだ１００本の繊維の繊維直径の算術平均値であり、繊維直径は繊維の断面積と同じ面積をもつ円の直径をいう。

【0030】

また、繊維長も適宜選択するが、０．５～１５０ｍｍであることができ、繊維の製造方法によっては連続繊維であることもできる。なお、平均繊維径および／または繊維長の点で異なる繊維を２種類以上含んでも良い。

【0031】

多孔質基材が通気性や通液性を有する多孔性フィルムや多孔性発泡体である場合、調製方法は適宜選択できるが、例えば、融解した有機ポリマーを型に流し込み成型、発泡処理するなど、公知の方法で調製できる。

【0032】

また、例えば、後述する塗工液を多孔質基材に付与し易くするなどの目的のために、多孔質基材を親水化してもよい。多孔質基材を親水化する方法は適宜選択するが、例えば、プラズマ処理やスルホン化処理、フッ素処理もしくはコロナ帯電処理などへ供する方法を挙げることができる。

【0033】

多孔質基材の、例えば、目付や厚さなどの諸構成は、放電特性などの諸特性に優れ内部短絡を発生し難いアルカリ電池を調製可能な、アルカリ電池用セパレータを得られるように適宜調整する。

【0034】

本発明の多孔質基材の空隙率は、多孔質基材に加えて無機酸化物粒子とバインダから構成されているアルカリ電池用セパレータの空隙率が６０～９０％となるように、適宜調製する。
なお、本発明でいう「空隙率（Ｐ）」（単位：％）は次の式から得られる値をいう。

【0035】

Ｐ＝１００－（Ｆｒ_１＋Ｆｒ_２＋・・＋Ｆｒ_ｎ）
ここで、Ｆｒ_ｎはセパレータを構成するｎ成分の充填率（単位：％）を示し、次の式から得られる値をいう。

【0036】

Ｆｒ_ｎ＝｛（Ｍ×Ｐｒ_ｎ）／（Ｔ×ＳＧ_ｎ）｝×１００
ここで、Ｍはセパレータの目付（単位：ｇ／ｃｍ^２）、Ｔはセパレータの厚さ（単位：ｃｍ）、Ｐｒ_ｎはセパレータにおけるｎ成分の存在質量比率、ＳＧ_ｎは成分ｎの比重（単位：ｇ／ｃｍ^３）をそれぞれ意味する。

【0037】

本発明のアルカリ電池用セパレータにおいて、無機酸化物粒子は主としてアルカリ電池用セパレータの比表面積の増大に寄与する役割を担う。

【0038】

無機酸化物粒子の種類は、例えば、酸化ケイ素（シリカ）、酸化アルミニウム（アルミナ）、アルミナ－シリカ複合酸化物、酸化カルシウム、酸化チタン、酸化スズ、酸化イットリウム、酸化ジルコニウム、チタン酸バリウム、スズ－インジウム酸化物などが挙げられる。これらの中でも、アルカリ電池用セパレータとして使用した際に耐電解液性に優れ、電解液保持性に優れることから、酸化イットリウムを使用することが好ましい。

【0039】

使用する無機酸化物粒子の形状は、例えば、球状（略球状や真球状）、繊維状、針状、平板状、多角形立方体状、羽毛状などから適宜選択することができる。

【0040】

本発明で使用できる無機酸化物粒子の平均粒子径は適宜調整するが、多孔質基材の空隙に無機酸化物粒子が均一に存在することによってセパレータにおける電解液の分布が均一になり電解液保持性が優れるように、無機酸化物粒子の平均粒子径は、１０μｍ以下であるのが好ましく、２μｍ以下であるのがより好ましく、１μｍ以下であるのが更に好ましい。

【0041】

なお、無機酸化物粒子の平均粒子径は、無機酸化物粒子を大塚電子（株）製ＦＰＲＡ１０００（測定範囲３ｎｍ～５０００ｎｍ）に供して、動的光散乱法で３分間の連続測定を行い、散乱強度から得られた粒子径測定データから求める。つまり、粒子径測定を５回行い、その測定して得られた粒子径測定データを粒子径分布幅が狭い順番に並べ、３番目に粒子径分布幅が狭い値を示したデータにおける無機酸化物粒子の累積値５０％点の粒子径Ｄ_５０（以降、Ｄ_５０と略して称する）を、無機酸化物粒子の平均粒子径とする。なお、測定に使用する分散液は温度２５℃に調整し、２５℃の水を散乱強度のブランクとして用いる。

【0042】

また、無機酸化物粒子の粒子径分布は適宜調整するが、粒子径の大きな無機酸化物粒子が多数存在する場合には無機酸化物粒子が脱落してピンホールが形成され易くなる恐れがあり、粒子径の小さな無機酸化物粒子が多数存在する場合には多孔質基材の空隙が閉塞する恐れがある。

【0043】

そのため、無機酸化物粒子の粒子径分布は（Ｄ_５０／２）以上（Ｄ_５０×２）以下の範囲内にあるのが好ましい。なお、無機酸化物粒子の粒子径分布は前述した動的光散乱法で測定し、測定強度から得られた粒子径測定データから求める。

【0044】

本発明のアルカリ電池用セパレータにおいて、バインダは主として多孔質基材に無機酸化物粒子を接着させる役割を担う。なお、アルカリ電池用セパレータから無機酸化物粒子が脱落し難いという効果が効率よく発揮されるように、無機酸化物粒子はバインダのみによって多孔質基材に接着固定されているのが好ましい。

【0045】

使用できるバインダの種類は、例えば、ポリオレフィン系樹脂、アクリル系樹脂（例えば、アクリル酸エチル、アクリル酸メチル、アクリル酸ブチル、アクリル酸２－エチルヘキシル、メタクリル酸エチル、メタクリル酸メチル、メタクリル酸ブチル、メタクリル酸２－エチルヘキシルなど）、エチレン－エチルアクリレート共重合体などのエチレン－アクリレート共重合体、各種ゴムおよびその誘導体［例えば、スチレン－ブタジエンゴム（ＳＢＲ）、フッ素ゴム、ウレタンゴム、エチレン－プロピレン－ジエンゴム（ＥＰＤＭ）など］、ポリエチレングリコール（ＰＥＧ）、セルロース誘導体［例えば、カルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ）、ヒドロキシエチルセルロース、ヒドロキシプロピルセルロースなど］、ポリビニルブチラール（ＰＶＢ）、ポリビニルピロリドン（ＰＶＰ）、ポリウレタン系樹脂、エポキシ系樹脂、ポリフッ化ビニリデン、フッ化ビニリデン－ヘキサフルオロプロピレン共重合体などを用いることができる。これらの中でも、耐電解液性に優れ無機酸化物粒子を長期間安定して固定できるため、アルカリ電池用セパレータの電解液保持性を保つことができるアクリル系樹脂を用いることが好ましい。なお、これらを１種単独で用いてもよく、または２種以上を併用してもよい。

【0046】

本発明のアルカリ電池用セパレータは、無機酸化物粒子がバインダによって多孔質基材に接着して存在している。アルカリ電池用セパレータにおける無機酸化物粒子の存在態様は、多孔質基材の表面に存在する態様や多孔質基材の空隙中に存在する態様、多孔質基材の表面と空隙中の両方に存在する態様があるが、無機酸化物粒子が少なくとも多孔質基材の空隙中に存在すると、無機酸化物粒子がアルカリ電池用セパレータの比表面積の増大に寄与しやすく、アルカリ電池用セパレータの電解液保持性に優れることから、無機酸化物粒子が少なくとも多孔質基材の空隙中に存在している態様が好ましい。

【0047】

バインダにより多孔質基材に無機酸化物粒子を接着固定する方法は適宜選択できるが、例えば、
１．溶媒あるいは分散媒にバインダと無機酸化物粒子を混合してなる塗工液（以降、塗工液と称することがある）を用意し、多孔質基材を塗工液に浸漬する、
２．多孔質基材に塗工液をスプレーする、
３．グラビアロールを用いたキスコータ法などの塗工方法を用いて、多孔質基材の一方の主面あるいは両主面に塗工液を塗布する、
ことを行った後、塗工液を含んだ多孔質基材を乾燥して、塗工液中の溶媒や分散媒を除去する方法を挙げることができる。なお、本発明において主面とは、面積が最も広い部分の面をいう。

【0048】

塗工液を含んだ多孔質基材を乾燥させる方法は、適宜選択するが、例えば、近赤外線ヒータ、遠赤外線ヒータ、ハロゲンヒータなどの加熱手段へ供することにより溶媒あるいは分散媒を除去する方法、また、熱風あるいは送風などにより溶媒あるいは分散媒を除去する方法などを使用できる。また、塗工液を含んだ多孔質基材を、例えば、室温（２５℃）に放置する方法、減圧条件下に曝す方法、溶媒あるいは分散媒が揮発可能な温度以上の雰囲気下に曝す方法など、公知の方法を用いることができる。

【0049】

なお、塗工液中にバインダが粒子状等の固体で存在している場合、上述の乾燥を行う際に固体のバインダを融解あるいは軟化させることで、バインダにより多孔質基材に無機酸化物粒子を接着固定するのが好ましい。このとき、塗工液中に存在するバインダ粒子の形状は適宜選択するが、例えば、球状（略球状や真球状）、繊維状、針状、平板状、多角形立方体状、羽毛状などから適宜選択することができる。

【0050】

溶媒あるいは分散媒の種類は適宜選択するが、例えば、水、アルコール類、エーテル類などを、単独あるいは混合して使用することができる。

【0051】

なお、塗工液にはバインダや無機酸化物粒子の凝集を防止し分散性を向上するため、例えば、界面活性剤（例えば、カチオン系界面活性剤、アニオン系界面活性剤、ノニオン系界面活性剤など）などを添加しても良く、添加量は適宜調整する。

【0052】

本発明のアルカリ電池用セパレータは、前記アルカリ電池用セパレータに対する無機酸化物粒子の含有率が５０重量％より大きいことを特徴とする。無機酸化物粒子の含有率が高いほど、セパレータの比表面積が増大して電解液保持性に優れ、また、アルカリ電池に内部短絡が発生するのを防ぐことが出来る一方、無機酸化物粒子の含有率が高すぎると、多孔質基材の空隙が無機酸化物粒子によって閉塞して、電池の内部抵抗及び内圧が上昇するおそれがあることから、５２～８０質量％がより好ましく、５３～７５質量％が更に好ましい。

【0053】

また、アルカリ電池用セパレータに含まれる無機酸化物粒子に対するバインダの含有率は適宜調整するが、アルカリ電池用セパレータに含まれる無機酸化物粒子に対するバインダの含有率が高すぎると、多孔質基材の空隙がバインダによって閉塞して、電池の内部抵抗及び内圧が上昇するおそれがある。一方、アルカリ電池用セパレータに含まれる無機酸化物粒子に対するバインダの含有率が低すぎると、アルカリ用電池用セパレータに含まれる無機酸化物粒子が脱落するおそれがあり、無機酸化物粒子の脱落箇所がピンホールになって電池に内部短絡が発生するおそれがある。

【0054】

そのため、アルカリ電池用セパレータに含まれる無機酸化物粒子に対するバインダの含有率は、０．０５～１０重量％であるのが好ましく、１～５重量％であるのがより好ましく、２～４重量％であるのが更に好ましい。

【0055】

本発明のアルカリ電池用セパレータは、空隙率が６０％以上であることを特徴とする。アルカリ電池用セパレータの空隙率が高ければ高いほど、多くの電解液を保持できるようになることから電解液保持性に優れ、また、電池の内部抵抗が低くなる一方、アルカリ電池用セパレータの空隙率が高すぎると電池に内部短絡が発生するおそれがあることから空隙率は６５～９０％がより好ましく、６８～８０％が更に好ましい。

【0056】

アルカリ電池用セパレータの比表面積は、大きくなるほど電解液保持性に優れることから、４ｍ^２／ｇ以上であるのが好ましく、５ｍ^２／ｇ以上であるのがより好ましく、６ｍ^２／ｇ以上であるのが更に好ましい。

【0057】

なお、本発明における「比表面積」とは、セパレータ（試料）を真空中、温度７０℃で４時間処理した後、室温冷却して１×１０^－３Ｔｏｒｒまで真空引きした後、試料約０．５ｇを精秤し、ガス吸着測定装置［日本ベル（株）製、ＢＥＬＳＯＲＰ ２８Ａ］を用い、ＢＥＴ法により測定した値である。なお、吸着ガスとして、クリプトンを用いる。

【0058】

本発明のアルカリ電池用セパレータは、厚さが７０μｍ以下であることを特徴とする。厚さが薄いアルカリ電池用セパレータは電池の内部抵抗が低減する傾向があるが、厚さが薄くなりすぎると耐内部短絡性に劣る傾向がある。そのため、アルカリ電池用セパレータの厚さは、１０～７０μｍであるのが好ましく、２０～６０μｍであるのがより好ましく、３０～５０μｍであることが更に好ましい。

【0059】

なお、本発明でいう「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 Ｃ ２１１１ 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。

【0060】

アルカリ電池用セパレータの目付は適宜調整するが、２～４０ｇ／ｍ^２であることができ、５～３０ｇ／ｍ^２であることができ、１０～２０ｇ／ｍ^２であることができる。

【0061】

なお、本発明でいう「目付」は、主面における１ｍ^２あたりの質量をいう。

【実施例】

【0062】

以下、実施例によって本発明を具体的に説明するが、これらは本発明の範囲を限定するものではない。

【0063】

（実施例１）
１．不織布の調製方法
芯成分がホモポリプロピレン、鞘成分が高密度ポリエチレンの芯鞘型複合繊維（芯成分と鞘成分の体積比率＝５０：５０、繊度：０．４ｄｔｅｘ、繊維長：６ｍｍ）を用意した。

【0064】

さらに、ポリエチレンテレフタレートからなる海成分中に、ポリプロピレンからなる島成分が６１個存在する海島型複合未延伸繊維を複合紡糸法により紡糸し、延伸して製造した海島型複合延伸繊維を、アルカリ水溶液中に１２０分間浸漬し、海成分であるポリエチレンテレフタレートを抽出除去した後、裁断して、長さ方向における繊維径がほぼ同じポリプロピレン極細繊維（繊維径：１．５μｍ、繊維長２ｍｍ、融点：１６８℃、横断面形状：円形）を作製した。この極細繊維は、フィブリル化しておらず、延伸されており、各繊維が同じ繊維径を有していた。

【0065】

次いで、前記芯鞘型複合繊維を５０ｍａｓｓ％と、前記極細繊維５０ｍａｓｓ％を混合し、湿式抄造法により繊維ウエブを調製した。

【0066】

その後、前記繊維ウエブを温度１４０℃の熱風で１０秒間処理した後、４０℃のカレンダーロールに供すると共に、繊維ウエブへかけるロール圧を調整して、不織布Ａ（目付：５．０ｇ／ｍ^２、厚さ：３０μｍ）を調製した。

【0067】

更に、調製した不織布をプラズマ処理に供することで、親水化処理した不織布Ａ（目付：５．０ｇ／ｍ^２、厚さ：３０μｍ）を調製した。
なお、不織布Ａは繊維のみから構成されていた。

【0068】

２．塗工液の調製方法
塗工成分として酸化イットリウム粒子（Ｙ_２Ｏ_３、平均粒子径（Ｄ５０）：６００ｎｍ）９７質量部とアクリル系樹脂３質量部を水に混合して、固形分濃度２５質量部の塗工液を調製した。
なお、塗工液中で酸化イットリウム粒子は、凝集することなく均一に分散した。

【0069】

３．塗工液の塗布方法
酸化イットリウムの重量が１１ｇ／ｍ^２になるように、グラビアロールを用いたキスコータ法を用いて、親水化処理した不織布Ａの一方の主面全体に塗工液を塗布した。

【0070】

４．乾燥方法
塗工液が塗布された、親水化処理した不織布Ａを、遠赤外線ヒータを備えた乾燥機に供することで、親水化処理した不織布Ａに塗布された塗工液から水を除去して、アルカリ電池用セパレータ（目付：１６．０ｇ／ｍ^２、厚さ：３３μｍ）を調製した。なお、前記アルカリ電池用セパレータは、酸化イットリウム粒子が前記アルカリ電池用セパレータの空隙中に存在していた。

【0071】

（実施例２）
まず、実施例１の「１．不織布の調製方法」と同様の方法で、親水化処理した不織布Ｂ（目付：７．３ｇ／ｍ^２、厚さ：３０μｍ）を調製した。その後、３．塗工液の塗布方法において酸化イットリウムの重量が８．２ｇ／ｍ^２となるように、親水化処理した不織布Ｂの一方の主面全体に塗工液を塗布したこと以外は、実施例１と同様にしてアルカリ電池用セパレータ（目付：１５．５ｇ／ｍ^２、厚さ：３３μｍ）を調製した。なお、前記アルカリ電池用セパレータは、酸化イットリウム粒子が前記アルカリ電池用セパレータの空隙中に存在していた。

【0072】

（比較例１）
まず、実施例２の親水化処理した不織布Ｂを調製した。その後、３．塗工液の塗布方法において酸化イットリウムの重量が５．０ｇ／ｍ^２となるように、親水化処理した不織布Ｂの一方の主面全体に塗工液を塗布したこと以外は、実施例１と同様にしてアルカリ電池用セパレータ（目付：１２．３ｇ／ｍ^２、厚さ：３０μｍ）を調製した。なお、前記アルカリ電池用セパレータは、酸化イットリウム粒子が前記アルカリ電池用セパレータの空隙中に存在していた。

【0073】

（比較例２）
まず、実施例１の「１．不織布の調製方法」と同様の方法で、親水化処理した不織布Ｃ（目付：１２ｇ／ｍ^２、厚さ：３０μｍ）を調製した。その後、３．塗工液の塗布方法において酸化イットリウムの重量が０．８ｇ／ｍ^２となるように、親水化処理した不織布Ｃの一方の主面全体に塗工液を塗布したこと以外は、実施例１と同様にしてアルカリ電池用セパレータ（目付：１２．８ｇ／ｍ^２、厚さ：３０μｍ）を調製した。なお、前記アルカリ電池用セパレータは、酸化イットリウム粒子が前記アルカリ電池用セパレータの空隙中に存在していた。

【0074】

上述のようにして製造した、実施例及び比較例のアルカリ電池用セパレータの物性を表１にまとめた。なお、アルカリ電池用セパレータに対する酸化イットリウムの含有率（ｍａｓｓ％）、およびアルカリ電池用セパレータの空隙率（％）については、小数点以下を四捨五入した。

【0075】

【表1】

【0076】

次いで、実施例及び比較例のアルカリ電池用セパレータの比表面積を上述の方法により測定し、加圧保液率及び電気抵抗を以下の（加圧保液率の測定）及び（電気抵抗の測定）により測定し、評価した。

【0077】

（加圧保液率の測定）
（１）各アルカリ電池用セパレータから５ｃｍ角の試験片を採取し、それぞれ重量（Ａ）を測定した。
（２）各試験片を電解液（１．３ｇ／ｍＬの水酸化カリウム水溶液）に浸漬し、試験片内の空隙を電解液で満たした。
（３）試験片の両面ともに、３枚のろ紙（型番：ＡＤＶＡＮＴＥＣ－ＴＹＰＥ２）で試験片を挟み、１．２３ＭＰａの圧力で圧縮し、前記ろ紙で電解液を吸い取った。
（４）電解液を吸い取った試験片の重量（Ｂ）をそれぞれ測定し、次の式により保液率（Ｒ、単位：％）を算出した。
Ｒ＝［（Ｂ－Ａ）／Ａ］×１００

【0078】

（電気抵抗の測定）
（１）各アルカリ電池用セパレータから５ｃｍ角の試験片を採取し、それぞれ重量を測定した。
（２）１．３ｇ／ｍＬの水酸化カリウム水溶液を各試験片の重量に対し５０重量％分吸収させた後、３５ｍｍ角のニッケル板に挟み、５ｋｇｆ荷重時における電気抵抗を測定した。
（３）比較例２の抵抗値を基準（１００）としたときの比率で表現した。

【0079】

実施例及び比較例のアルカリ電池用セパレータの評価結果を、以下の表２に示す。

【0080】

【表2】

【0081】

実施例と比較例との比較から、アルカリ電池用セパレータに対する酸化イットリウム粒子の含有率が高ければ高いほど、アルカリ電池用セパレータの比表面積が大きくなることがわかった。

【0082】

また、アルカリ電池用セパレータに対する酸化イットリウム粒子の含有率が５０重量％より大きく、かつ、セパレータの空隙率が６０％以上であることにより、アルカリ電池用セパレータの加圧保液率が高くなることで電解液保持性に優れ、電気抵抗が低下することがわかった。これは、酸化イットリウム粒子の含有率が高くなることで電解液をアルカリ電池用セパレータ中に均一に保持しやすくなり、また高空隙であることでアルカリ電池用セパレータがより多くの電解液を保持できるようになったためと考えられる。

【産業上の利用可能性】

【0083】

本発明のアルカリ電池用セパレータはニッケル水素二次電池などのアルカリ二次電池のセパレータに好適に使用することができる。