电化学元件用分隔件及电化学元件制造技术

提供兼顾致密性和低的阻抗特性这两者、能够耐受铝电解电容器的通常的元件卷绕工序的、由经过打浆的再生纤维素纤维组成的电化学元件用分隔件。使夹设于一对电极之间、由经过打浆的再生纤维素纤维组成、能够保持含有电解质的电解液的电化学元件用分隔件具有下述技术特征：其为一层的分隔件，厚度为10～35μm，密度为0.35～0.80g/cm3，拉伸强度为9.8N/15mm以上，平均孔径为0.05～1.00μm，拉伸强度试验机的夹具的间隔设为0.1mm、试验片的伸长速度设为200mm/分钟而测定的拉伸强度的值作为变法拉伸强度时，变法拉伸强度为5.9N/15mm以上。变法拉伸强度为5.9N/15mm以上。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】电化学元件用分隔件及电化学元件


[0001]本专利技术涉及电化学元件用分隔件及使用了该电化学元件用分隔件的电化学元件。

技术介绍

[0002]电化学元件存在铝电解电容器、双电层电容器、锂离子电容器、锂离子二次电池、锂一次电池等。
[0003]电化学元件中的分隔件的主要作用为两电极的隔离和电解液的保持。为了将两电极箔隔离，分隔件要求电阻低的同时具有高的遮蔽性。进而对于分隔件的原材料要求电绝缘性，另外为了保持各种电解液，要求亲水性、亲油性。
[0004]作为兼顾这些特性的原材料，存在纤维素，自古以来使用纤维素纸作为电化学元件用分隔件。纤维素纤维之中，能够打浆的再生纤维素纤维具有若高度打浆则产生刚性高、纤维直径小的原纤维这种特征，已知通过使用经过打浆的再生纤维素纤维，可以制造微多孔状且致密性高的分隔件。因此，近年提出了很多使用了能够打浆的再生纤维素纤维的分隔件。(例如参照专利文献1～专利文献8)
[0005]现有技术文献
[0006]专利文献
[0007]专利文献1：日本特开平5
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267103号公报
[0008]专利文献2：日本特开平9
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45586号公报
[0009]专利文献3：国际专利公开第2017/047699号说明书
[0010]专利文献4：日本特开2012
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221566号公报
[0011]专利文献5：日本特开2018
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073856号公报
[0012]专利文献6：日本特开2006
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253728号公报
[0013]专利文献7：日本特开2016
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134425号公报
[0014]专利文献8：日本特开2017
‑
69229号公报

技术实现思路

[0015]专利技术要解决的问题
[0016]专利文献1中，为了提高分隔件的致密性、并且改善阻抗特性，提出了使用能够打浆的再生纤维素纤维的方法。使用了经过打浆的再生纤维素纤维的分隔件形成致密性高、且微多孔状的纸质，使用该分隔件制作的铝电解电容器的短路不良率降低、阻抗特性提高。
[0017]能够打浆的再生纤维素纤维通过升高打浆的程度，而得到纤维直径小于3μm的微细的原纤维。所得到的原纤维由于刚性高、不易压扁，因此形成纸时，不会如天然纤维素纤维的原纤维那样以薄膜状结合。因此，通过将经过打浆的再生纤维素纤维用于分隔件，能够得到通过互相独立的原纤维无数利用氢键进行点粘接而构成的致密性极高的分隔件。如此得到的分隔件尽管致密性高，但是其结构上形成微多孔状的纸质。并且，没有被打浆而残留的主体纤维和纤维直径小于3μm的原纤维，各自的截面为接近于真圆的形状，因此与比较扁
平的天然纤维素纤维不同，不会阻碍电解液中的离子的流动。
[0018]由于以上的理由，由再生纤维素纤维组成的分隔件的耐短路性和阻抗特性优异，因此特别是强烈要求致密性和低的阻抗特性这两者的车载用途的铝电解电容器中的使用急增。进而，为了实现小形化或高容量化，使用厚度35μm以下的薄的分隔件的事例增加。另外，由再生纤维素纤维组成的分隔件作为铝电解电容器用分隔件使用时，对于细的情况分切为2mm左右来使用。
[0019]在此，铝电解电容器的制造工序中，将电极箔和分隔件交替层叠、以规定的长度将电极箔和分隔件切断并卷绕后、利用带等制动、从而制作元件。重复下述操作：该分隔件等的切断和带制动临时停止卷取机来进行，然后为了将下一元件卷取而再次运转卷取机。
[0020]因此，为了将下一元件卷绕而再次运转时，对安装于卷取机的分隔件急剧施加张力。由再生纤维素纤维组成的分隔件由于拉伸强度弱，因此特别是厚度35μm以下的情况下，存在在铝电解电容器的制造工序中容易产生分隔件的断裂这种问题。因此，使用由再生纤维素纤维组成的分隔件的情况下，有时使用实施了减轻对分隔件施加的负荷的处置的元件卷绕机、也降低卷取速度、来生产铝电解电容器的元件。
[0021]另外，分隔件在利用治具将距离卷芯远侧的端部附近临时按压后，被切断为所希望的长度，卷取时由临时按压部拉拔，但是即使将临时按压的压力设定于卷取所需要的最低限度，拉拔时分隔件也有可能断裂。并且，由于强度弱，因此例如对于铝电解电容器的极耳部、箔毛刺等施加应力的部位的耐性低、分隔件有可能断裂而产生短路。
[0022]由天然纤维素纤维组成的分隔件的情况下，由于主体纤维和原纤维部的截面比较扁平、刚性低，因此接触面积宽阔而纤维之间的结合强度强，因此通常使拉伸强度为9.8N/15mm以上，由此即使没有对铝电解电容器的元件卷绕机实施减轻对分隔件施加的负荷的改造、也几乎不会产生分隔件的断裂。
[0023]但是，由再生纤维素纤维组成的分隔件，由于纤维直径3μm以上的主体纤维和纤维直径小于3μm的原纤维部的截面接近于真圆且刚性高，因此接触点的面积狭窄而纤维之间的结合强度弱。因此，即使拉伸强度为9.8N/15mm以上，也不能耐受急剧的张力变化，分隔件有可能断裂。
[0024]专利文献1中也提出了在能够打浆的再生纤维素纤维中配混马尼拉麻浆粕、剑麻浆粕等。
[0025]另外，专利文献2中提出了由作为能够打浆的再生纤维素纤维的溶剂纺丝人造丝和剑麻浆粕组成的双电层电容器用分隔件。
[0026]若在能够打浆的再生纤维素纤维中配混马尼拉麻浆粕、剑麻浆粕则虽然拉伸强度、撕裂强度提高，但是几乎没有打浆的CSF值高的马尼拉麻浆粕、剑麻浆粕由于纤维长长，因此存在分隔件的质地变差这种问题。这是由于，纤维长越长则越难以在水中均匀地分散纤维，抄纸时越难以形成均匀的纸层。为了改善质地，需要进行马尼拉麻浆粕。剑麻浆粕的打浆而缩短纤维长，但是若将马尼拉麻浆粕、剑麻浆粕打浆则阻抗特性大幅变差。
[0027]专利文献3中提出了，在维持由经过高度打浆的再生纤维素纤维组成的分隔件的致密性和阻抗特性的基础上、提高了拉伸强度和耐短路性的、由天然纤维素纤维A、天然纤维素纤维B和再生纤维素纤维组成的电化学元件用分隔件。但是，天然纤维素纤维与再生纤维素纤维的原纤维相比，纤维直径大，因此不能避免致密性、阻抗特性的变差。特别是如厚
度35μm以下且车载用途的铝电解电容器那样强烈要求致密性和低的阻抗特性这两者的情况下，难以使用天然纤维素纤维。
[0028]专利文献4中提出了，通过规定溶剂纺丝纤维素纤维的滤水度、长度加权平均纤维长、纤维长分布柱状图的图案而得到的、由纤维素纤维组成的、电解液附着时的强度优异的电化学元件用分隔件。
[0029]另外，专利文献5中提出了，由再生纤维素纤维组成的、利用圆网多层抄纸机制作的铝电解电容器用分隔件。
[0030]专利文献4和专利文献5的分隔件利用圆网抄纸机制作，而利用圆网抄纸机制作的分隔件虽然强度特性优异，但是分隔件的厚度越薄则越容易产生起因于抄纸时的圆网的线图案所导致的针孔。另外，圆网抄纸机需要在结构上、短时间脱水而形成纸层，因此不能使本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种电化学元件用分隔件，其特征在于，其为夹设于一对电极之间、由经过打浆的再生纤维素纤维组成、能够保持含有电解质的电解液的电化学元件用分隔件，其为一层的分隔件，厚度为10～35μm，密度为0.35～0.80g/cm3，拉伸强度为9.8N/15mm以上，平均孔径为0.05～1.00μm，拉伸强度试验机的夹具的间隔设为0.1mm、试验片的伸长速度设为200mm/分钟而测定的拉伸强度的值作为变法拉伸强度时，所述变法拉伸强度为5.9N...

【专利技术属性】
技术研发人员：田中宏典，井河笃，
申请(专利权)人：日本高度纸工业株式会社，
类型：发明
国别省市：