(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
一対の電極間に介在し、電解質を含有した有機系電解液を保持可能な電気化学素子用セパレータであって、
該セパレータが、熱可塑性合成繊維と、平均繊維長０．２〜２．０ｍｍの叩解された再生セルロース繊維とからなり、
前記熱可塑性合成繊維がポリエステル系繊維であり、前記熱可塑性合成繊維を１０〜５０質量％含有し、
前記叩解された再生セルロース繊維を５０〜９０質量％含有し、
該セパレータの厚さが１０〜７０μｍであり、該セパレータの密度が０．２５〜０．９０ｇ／ｃｍ３であり、
該セパレータの断面を厚さ方向に二等分した二つの部分が、前記熱可塑性合成繊維の本数が少ない部分（Ａ部）と、前記熱可塑性合成繊維の本数が多い部分（Ｂ部）であり、
前記Ａ部と前記Ｂ部は、１層で一体に形成されており、
前記Ａ部の前記熱可塑性合成繊維の本数を、前記Ｂ部の前記熱可塑性合成繊維の本数で除した値が０．８５以下である
ことを特徴とする電気化学素子用セパレータ。
【請求項２】
前記Ｂ部の前記再生セルロース繊維の本数を、前記Ａ部の前記再生セルロース繊維の本数で除した値が０．８５以下であることを特徴とする請求項１に記載の電気化学素子用セパレータ。
【請求項３】
請求項１または請求項２に記載の電気化学素子用セパレータが用いられていることを特徴とする電気化学素子。
【請求項４】
アルミニウム電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池、リチウム一次電池のいずれかであることを特徴とする請求項３に記載の電気化学素子。
【請求項５】
前記電気化学素子用セパレータの前記熱可塑性合成繊維の本数が多い部分（Ｂ部）が、電気化学素子の正極側に配置されていることを特徴とする、請求項４に記載の電気化学素子。
【請求項６】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の電気化学素子を搭載した電子機器。
【請求項７】
請求項３乃至５のいずれか１項に記載の電気化学素子を搭載した自動車。
【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及び該セパレータを用いた電気化学素子に関するものである。そして、本発明は、例えばアルミ電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、リチウム一次電池、リチウムイオン二次電池等の電気化学素子用セパレータ及び電気化学素子に適用して好適なものである。そして、これら電気化学素子は、自動車や各種の電子機器に適用して好適なものである。
【背景技術】
【０００２】
電気化学素子としては、コンデンサやキャパシタ、電池などが挙げられる。これら電気化学素子は、近年、自動車関連機器や風力発電・太陽光発電などの再生可能エネルギー関連機器、スマートメータなどの通信機器といった、多くの分野に採用されており、今後も用途拡大は続くと予想されている。
【０００３】
例えば自動車の場合、エネルギー回生にリチウムイオン二次電池や電気二重層キャパシタが用いられたり、燃料噴霧や変速機、電子スロットル、アンチロックブレーキシステム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ）に、アルミニウム電解コンデンサや電気二重層キャパシタが用いられたりしている。近年注目されている、電気自動車やハイブリッド自動車では、電源等としてリチウムイオン二次電池が、エネルギー回生等に電気二重層キャパシタが、モーター制御や電池制御、ＨＥＶシステム制御、外部交流電源からの直流変換などのＥＣＵにアルミニウム電解コンデンサが用いられている。
このように、各種電気化学素子は、内燃機関を有するかどうかに関わらず、走行・制動・旋回といった、自動車の最重要部分に搭載されている。
こういった電気化学素子では、ショート不良が直ちに人命に関わるため、高い信頼性が求められる。つまり、車体の振動に耐え、寒冷地域や高温地域での長時間の使用であってもショート不良が発生せず、また、性能の劣化も少ないことが求められる。
【０００４】
また、電子機器に用いられる回路基板では、実装される電気化学素子への薄型化や小型化といった要望が大きい。また、携帯機器の電源に用いられる電気化学素子では、一度の充電で長時間使用できることも求められる。
このため、チップやＣＰＵへの電力供給や交流電流の平滑化を目的として、基板上に実装されるアルミニウム電解コンデンサなどの電気化学素子には、低背、小型であることが求められる。また、携帯機器の電源として用いられることの多いリチウムイオン二次電池には、小型かつ薄型でありながらも、長時間使用できるように高容量化も求められるし、繰り返しの充放電であっても性能の劣化の少ないことも求められる。
【０００５】
こういった用途の拡大や、使用される機器の高性能化に伴い、電気化学素子には、これまで以上に、過酷な使用環境であっても長期使用に耐えうる信頼性や、充放電特性や出力特性といった性能の向上が求められている。
【０００６】
電気化学素子における、セパレータの主な役割は、一対の電極の隔離と電解液の保持である。一対の電極を隔離するために、セパレータには低抵抗、且つ高い遮蔽性を有する事が求められる。電気化学素子の用途拡大に伴い、セパレータにも、これらの性能の向上が一層求められている。
【０００７】
また、セパレータの素材には、電気絶縁性が必要とされ、また様々な種類の電解液の保持のために、親液性（親電解液性）が求められている。
上述の性能を満たす素材として、セルロースがある。セルロース繊維にせん断力を加えて処理（叩解）することで、繊維は微細化され、この微細化された繊維から不織布を形成することで、非常に緻密なシートが得られる。
微細化されたセルロース繊維は、合成繊維などと比較して繊維長が短小であり、シートの間隙を埋めやすく、セパレータの遮蔽性を向上させる。このため、遮蔽性に優れるセルロース繊維からなるセパレータが広く採用され、電気化学素子のショート不良低減に寄与している。
【０００８】
近年では、上述の遮蔽性に加え、過酷な使用環境での信頼性への注目が高まっている。
電気化学素子は、使用時に分極する。そして、正極となる電極近傍に集まったアニオンと電解液中の水とが反応する、或いは電解液が分解することにより、正極近傍の電解液が強い酸性を示す。近年要望されるような過酷な使用環境下では、この酸によってセパレータの分解が生じ、電気化学素子のショートに至る場合があることがわかってきた。
【０００９】
このように、電気化学素子用セパレータには、遮蔽性を高めてショート不良を防止するのみでなく、高温、高電圧のような過酷な使用環境であっても長期に渡り安定な、信頼性の高いセパレータが求められている。
更に、電気化学素子用セパレータには、電気化学素子の小型化や高容量化、大電流化といった要望も根強く、これら性能の向上のため、セパレータへの薄型化、低抵抗化の要求も大きい。
【００１０】
電気化学素子用セパレータにおいて、遮蔽性等の特性の向上を図る目的で種々の構成が提案されている（例えば、特許文献１〜３を参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１１】
【特許文献１】国際公開第２０１２／００８５５９号
【特許文献２】特開２０００−３８３４号公報
【特許文献３】国際公開第２００８／００７５００号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１２】
特許文献１において、濾水度と繊維長をコントロールした溶剤紡糸セルロース繊維と、合成繊維とからなるセパレータが提案されている。
特許文献１のセパレータは、叩解された溶剤紡糸セルロース繊維と合成繊維とが均質に絡み合ったセパレータであり、セパレータ強度に優れる。
【００１３】
しかしながら、特許文献１のセパレータにおいて、強度を維持するためには、溶剤紡糸セルロース繊維が、合成繊維と絡み合うことができる程度の長さを有する必要があり、溶剤紡糸セルロース繊維の微細化（短繊維化）の程度が低い。そのため、セパレータの遮蔽性が高いとはいえず、セパレータとして使用した際に、ショート不良が発生する恐れがある。
仮に、この特許文献１のセパレータの遮蔽性を向上させるため、溶剤紡糸セルロース繊維の叩解をさらに行うと、溶剤紡糸セルロース繊維と合成繊維との絡みがなくなることに加え、合成繊維が溶剤紡糸セルロース繊維同士の水素結合を阻害することにより、セパレータ強度が著しく低下することとなる。
【００１４】
特許文献２において、セパレータの緻密性を向上させ、且つ抵抗を低減するために、叩解した溶剤紡糸再生セルロース繊維を使用する方法が提案されている。叩解可能な溶剤紡糸再生セルロース繊維は、叩解処理を施すことによって、１μｍ未満の微細なフィブリルが得られる。このため、叩解された溶剤紡糸再生セルロースで構成されたセパレータは、緻密性が高い微多孔質状のシートとなり、特許文献１のセパレータ等と比較すると、遮蔽性に優れた良好なセパレータとなる。
【００１５】
しかしながら、近年の電気化学素子の用途拡大、性能向上に伴い、セパレータにも更なる高性能化が求められる場合が出てきた。具体的には、電気化学素子使用時の正極近傍の酸性環境にも耐えることである。
電気化学素子の電解液には、フッ素を含有する電解質が広く使用されている。この電解質は、電気化学素子系内に水があると分解し、フッ酸を生じる。極材やセパレータは事前に乾燥（予備乾燥）した後に使用されているが、完全な排除は困難であるため、系内に水分が持ち込まれる場合がある。
近年の電気化学素子の高電圧化への取組みの結果、電気化学素子が高電圧で使用されると、通常の電圧と比べより強く分極し、正極近傍の酸性度も高まり、セルロースを分解する事が判明してきた。
このため、高電圧であっても長期に渡る使用に耐えうる物理的・化学的な安定性といったような、信頼性の向上が要求されてきている。
【００１６】
特許文献３において、セルロースを含有する層（セパレータ層）と、合成樹脂からなりセルロースの分解を抑止する層（抑止層）とからなるセパレータが提案されている。
特許文献３においては、正極側に抑止層を配置することにより、電気化学素子の長寿命化を図っている。
【００１７】
しかしながら、セパレータ層と抑止層との二層を重ね合わせたり、張り合わせたりすることにより、セパレータ全体としての厚さが厚くなってしまい、抵抗値が増大するし、層間剥離による不具合を生じるおそれもある。
また、セパレータ層を形成した後に抑止層を塗布形成する場合は、セパレータ層に抑止層が染み込んでしまい二層構造が保てず、酸による分解を充分に抑制できないといった不具合を生じるおそれがある。
そして、抑止層を形成した後にセルロース繊維の分散液を塗布乾燥してセパレータ層を形成することも、現実的には困難である。セルロースには水酸基が存在し、水素結合を生じる。一方、特許文献３に開示された抑止層を形成する樹脂は、セルロースと水素結合を形成して強固に結着するものではない。このため、抑止層表面にセルロース繊維の分散液を塗布乾燥しても、容易に剥離してしまう。
【００１８】
以上は不織布からなるセパレータについて記載したが、電気化学素子用セパレータとして、合成樹脂製微多孔膜が採用されているものもある。一般的には、ポリオレフィン系樹脂からなるフィルムで、微細な孔を有している。
このようなポリオレフィン系樹脂のフィルムは、不織布からなるセパレータと比べ、電解液の保持力が低いため、電気化学素子の長寿命化が困難である場合や、セパレータの抵抗値が大きいため、電気化学素子の抵抗値も増大する場合が殆どである。また、ポリオレフィン系樹脂がセルロースなどと比べ耐熱性が低いため、高温での予備乾燥が行えず、電気化学素子の生産性を向上させにくい。
【００１９】
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、電気化学素子用セパレータの遮蔽性を高めてショート不良を防止するのみではなく、電気化学素子の高電圧化にも耐えうる、信頼性の高いセパレータ及びセパレータを備えた電気化学素子を提供することを目的としたものである。また、本発明は、信頼性の高い電気化学素子を備えた、自動車や電子機器を提供することを目的としたものである。
【課題を解決するための手段】
【００２０】
上述した問題点を解決し、上述した目的を達成する手段として、本発明は、以下の構成を備える。
即ち、本発明の電気化学素子用セパレータは、一対の電極間に介在して電極間を隔離し、電解質を含有した電解液を保持可能な電気化学素子用セパレータであって、該セパレータが、熱可塑性合成繊維と、平均繊維長０．２〜２．０ｍｍの叩解された再生セルロース繊維とからなり、熱可塑性合成繊維がポリエステル系繊維であり、熱可塑性合成繊維を１０〜５０質量％含有し、叩解された再生セルロース繊維を５０〜９０質量％含有し、該セパレータの厚さが１０〜７０μｍであり、該セパレータの密度が０．２５〜０．９０ｇ／ｃｍ３であり、該セパレータの断面を厚さ方向に二等分した二つの部分が、熱可塑性合成繊維の本数が少ない部分（Ａ部）と、熱可塑性合成繊維の本数が多い部分（Ｂ部）であり、Ａ部とＢ部は、１層で一体に形成されており、Ａ部の熱可塑性合成繊維の本数をＢ部の熱可塑性合成繊維の本数で除した値が０．８５以下であることを特徴とする。
【００２２】
本発明の電気化学素子は、上述した本発明の電気化学素子用セパレータが用いられている構成である。
本発明の電気化学素子としては、アルミニウム電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオン一次電池、リチウムイオン二次電池が好ましい。そして、これら電気化学素子において、セパレータの熱可塑性合成繊維の本数が多い部分（Ｂ部）が、正極側に配置されていることがより好ましい。
【００２３】
本発明の自動車は、本発明の電気化学素子を搭載した構成である。
本発明の自動車としては、例えば、電池を搭載した電気自動車やハイブリッド自動車、エネルギー回生用に電気二重層キャパシタを搭載した各種自動車、電子スロットル、アンチロックブレーキシステム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ）にアルミニウム電解コンデンサや電気二重層キャパシタを搭載した各種自動車が挙げられる。
【００２４】
本発明の電子機器は、本発明の電気化学素子を搭載した構成である。
本発明の電子機器としては、電源として電池を搭載した各種電子機器や、コンデンサまたはキャパシタを搭載した各種電子機器が挙げられる。
【発明の効果】
【００２５】
本発明の電気化学素子用セパレータによれば、遮蔽性・機械強度・化学的な安定性の高い、ショート不良低減に効果的なセパレータを提供できる。
そして、本発明の電気化学素子は、本発明の電気化学素子用セパレータを用いることにより、ショート不良率が低減し、電気化学素子の高電圧化も図れる。
さらに、本発明の電気化学素子を用いた自動車の安全性の向上や、本発明の電気化学素子を用いた電子機器の小型化、長寿命化が図れる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の電気化学素子用セパレータの一実施の形態の概略断面図である。
【図２】図１の構成における、繊維の本数の数え方を説明する図である。
【図３】本発明の自動車の一実施の形態を示すブロック図である。
【図４】本発明の自動車の他の実施の形態を示すブロック図である。
【図５】本発明の自動車のさらに他の実施の形態を示すブロック図である。
【図６】本発明の電子機器の一実施の形態を示すブロック図である。
【図７】本発明の電子機器の他の実施の形態を示すブロック図である。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
本発明の電気化学素子用セパレータは、一対の電極間に介在して電極間を隔離し、電解質を含有した電解液を保持可能な電気化学素子用セパレータであって、該セパレータが、熱可塑性合成繊維と、平均繊維長０．２〜２．０ｍｍの叩解された再生セルロース繊維とからなり、該セパレータの断面を厚さ方向に二等分した二つの部分が、熱可塑性合成繊維の本数が少ない部分（Ａ部）と、熱可塑性合成繊維の本数が多い部分（Ｂ部）であり、Ａ部の熱可塑性合成繊維の本数をＢ部の熱可塑性合成繊維の本数で除した値が０．８５以下であることを特徴とする。
すなわち、本発明の電気化学素子用セパレータは、二層構造を有しており、熱可塑性合成繊維の本数が少ない部分（Ａ部）と熱可塑性合成繊維の本数が多い部分（Ｂ部）とが存在する。このＡ部の熱可塑性合成繊維の本数を、Ｂ部の熱可塑性合成繊維の本数で除した値（Ａ／Ｂ値）が０．８５以下のとき、Ａ部とＢ部とは、本発明の二層構造となっている。
【００２８】
また、本発明の電気化学素子は、セパレータとして上記構成を有する本発明の電気化学素子用セパレータを用い、一対の電極間にセパレータを介在させたものである。
すなわち、本発明の電気化学素子は、本発明の電気化学素子用セパレータに電解液を含浸保持させ、両極を該セパレータで隔離することによって構成する。
【００２９】
本発明の自動車は、上述した本発明の電気化学素子を搭載した構成である。そして、本発明の自動車は、エンジン自動車、電気自動車、ハイブリッド自動車のいずれにも適用することができる。
本発明の自動車としては、例えば、電池を搭載した電気自動車やハイブリッド自動車、エネルギー回生用に電気二重層キャパシタを搭載した各種自動車、電子スロットル、アンチロックブレーキシステム等の電子制御ユニット（ＥＣＵ）にアルミニウム電解コンデンサや電気二重層キャパシタを搭載した各種自動車が挙げられる。
【００３０】
本発明の電子機器は、上述した本発明の電気化学素子を搭載した構成である。
本発明の電子機器としては、電源として電池を搭載した各種電子機器や、コンデンサまたはキャパシタを搭載した各種電子機器が挙げられる。
【００３１】
本発明のセパレータに使用可能な熱可塑性合成繊維としては、様々な熱可塑性合成樹脂の中でも、耐酸性・耐熱性、抄紙適性の観点から、ポリエチレンテレフタレートといったポリエステル系繊維や、ポリエチレンやポリプロピレンといったポリオレフィン系繊維、ポリアクリロニトリルといったアクリル系繊維が好ましい。
そして、詳細を後述する、セルロースとの比重差を利用して層状に形成する製造方法が簡便であるため、熱可塑性合成樹脂としては、セルロースよりも比重の小さなものが好ましい。具体的には、比重１．４５以下が好ましい。
【００３２】
本発明のセパレータに使用可能な再生セルロース繊維としては、例えばリヨセルを代表とする溶剤紡糸レーヨンやポリノジックレーヨンなどが挙げられる。しかし、これらの例に限定されるものではなく、叩解可能な再生セルロース繊維であれば、いずれであってもよい。
【００３３】
本発明の電気化学素子としては、例えば、アルミニウム電解コンデンサ、電気二重層キャパシタ、リチウムイオンキャパシタ、リチウムイオン二次電池、リチウム一次電池を、挙げることができる。これらの電気化学素子に、本発明の電気化学素子用セパレータを用いて、本発明の電気化学素子を構成することができる。
【００３４】
本発明の電気化学素子に使用する電解液としては、後述する実施例に取り上げる溶媒と電解質との組み合わせに限定されるものではなく、通常使用される電解液であれば、いずれでも良い。
また、本発明の電気化学素子の電極の材料についても、後述する実施例に取り上げる組み合わせに限定されるものではなく、通常使用される電気化学素子用電極材であれば、いずれでも良い。
【００３５】
本発明の電気化学素子用セパレータにおいて、Ａ部は、叩解された再生セルロース繊維が多い非常に緻密な層を形成している。これにより、特許文献１に開示されたような、セルロース繊維と合成繊維とが均質な混在状態であるセパレータと比べ、遮蔽性を向上させることができる。
従って、本発明の電気化学素子用セパレータを使用した電気化学素子は、ショート不良率が低減する。
【００３６】
本発明の電気化学素子用セパレータにおいて、Ｂ部は、Ａ部と比較して熱可塑性合成繊維が多い。このため、層内で、熱可塑性合成繊維同士による交絡が多数存在し、セパレータの製造工程における加熱や圧縮により、交絡点が溶着・圧着する。従って、均質な混在状態である合成繊維とセルロース繊維との絡まりによって強度を向上させる、特許文献１に開示されたようなセパレータと比べ、セパレータの機械強度が大幅に向上する。
【００３７】
以上の効果が同時に得られるため、従来用いられるよりも少ない合成繊維含有率であっても、充分に強度が向上する。そして、合成繊維含有率を減じることは、再生セルロース繊維の含有率を高めることであり、これにより、更なる遮蔽性の向上も可能となる。
【００３８】
また、Ａ部とＢ部は、比率の多寡はあるが、再生セルロース繊維と熱可塑性合成繊維とを両方含有している。そして、再生セルロース繊維と熱可塑性合成繊維が互いに絡み合い、熱可塑性合成繊維同士の溶着・圧着も発生しているため、各層間での剥離の恐れも無い。
【００３９】
Ａ／Ｂ値が０．８５以下のとき、本発明の二層構造のセパレータとなり、セパレータの遮蔽性と機械強度とを向上させられる。そして、Ａ／Ｂ値が０．７５以下のとき、より強く二層に分かれているといえ、より好ましい。Ａ／Ｂ値が０．６以下のとき、更に強く二層に分かれており、更に好ましい。
Ａ／Ｂ値が０．８５を超過すると、本発明の効果が得られない。
【００４０】
再生セルロース繊維についても、Ａ部の再生セルロース繊維の幹部分の本数が多く、Ｂ部の再生セルロース繊維の幹部分の本数が少ない、二層構造となっていることが好ましい。
そして、Ｂ部の再生セルロース繊維の幹部分の本数を、Ａ部の再生セルロース繊維の幹部分の本数で除した値（Ｂ／Ａ値）が０．８５以下のとき、つまり、熱可塑性合成繊維の偏りと逆の偏りを有するとき、叩解された再生セルロース繊維の特徴である緻密性が最大限発揮される。
【００４１】
また、本発明の電気化学素子用セパレータにおいて、セパレータのＢ部を電気化学素子の正極側に配置することにより、電気化学素子の使用時にその正極近傍で発生する酸性条件にも耐えることが可能となる。このため、近年市場ニーズが高まっている、各種電気化学素子の高電圧化にも寄与する。
なお、電気化学素子のうち、キャパシタやコンデンサは、動作原理において２つの電極の正極・負極の区別がないが、実際の製品では正極・負極の区別がなされている。本発明の電気化学素子用セパレータを、キャパシタやコンデンサに適用する場合には、セパレータのＢ部を、キャパシタやコンデンサの製品の正極側に配置することが好ましい。
【００４２】
ところで、一般的に、再生セルロース繊維からなるセパレータを電解液に浸漬すると、繊維間に電解液が浸透することにより、乾燥時と比較して強度が低下する。
これに対して、本発明のセパレータは、このような強度低下は起こらない。このため、本発明のセパレータを用いた電気化学素子の耐振動性の向上にも寄与する。
【００４３】
更に、本発明のセパレータは遮蔽性に優れるため、通常用いられるよりも厚さが薄い、或いは密度が低いセパレータであっても、充分な遮蔽性を有する。このため、本発明のセパレータを用いれば、電気化学素子のショート不良低減や長期信頼性を向上する。更に、低抵抗化や小型化も可能となる。
【００４４】
上述した本発明のセパレータを備えて構成されることから、本発明の電気化学素子は、自動車や各種電子機器で要求される、小型かつ高容量、高出力で、長期に渡り使用できるという要求を、同時に満たすことができる。
そして、本発明の電気化学素子を用いた自動車の安全性、信頼性の向上や、本発明の電気化学素子を用いた電子機器の、小型化、長寿命化、信頼性の向上に寄与する。
【００４５】
本発明の電気化学素子用セパレータの二層構造は、例えば、以下の方法により実現することができる。
高度に叩解された再生セルロース繊維と、熱可塑性合成繊維とを混合して、水中に分散し、抄紙法により網面から濾水することでシートを形成する。即ち、湿式不織布とする。
【００４６】
セルロース繊維の比重は、約１．５である。一方、樹脂種により様々であるが、合成繊維の比重は１．５よりも小さい。
このため、これらを混合して緩慢な濾水にて抄紙することにより、セルロース繊維がシート下部に、合成繊維がシート上部に堆積した、複層構造のシートが得られる。以下に示す本発明の実施の形態例は、この比重差を利用し、シートを層状に形成したものである。
ただし、本発明においては、再生セルロース繊維と合成樹脂繊維とからなる複層構造のセパレータであればいずれでもよく、本発明の実施の形態例に示す、特定の抄紙法によるセパレータに限定されるものではない。
【００４７】
具体的には、例えば以下の方法により、本発明のセパレータが得られる。
まず、再生セルロース繊維として、叩解された再生セルロース繊維を使用する。再生セルロース繊維を叩解することで、繊維から樹状に枝分かれした微細なフィブリルが得られる。更に叩解を行うと、この枝分かれが増えるだけでなく、同時にフィブリルの脱落も生じる。
【００４８】
抄紙工程では、叩解された再生セルロース繊維と熱可塑性合成繊維とを混合して、これらを多量の水に分散させて分散液を得た後に、この分散液をワイヤ（抄紙網）にて濾過することにより、シートを形成する。この分散液がワイヤ上に供給されると、まず、濾水抵抗が大きく比重の高い太い径の繊維（繊維の幹部分）がワイヤ上に堆積する。そして、繊維の幹部分の堆積層の上に、微細なフィブリルが徐々に堆積することになる。
抄紙機に一般的に用いられるワイヤと比べて、最初に堆積する叩解された再生セルロース繊維の幹部分により形成された層の方が、目が細かいため、幹部分の堆積層の上に堆積するフィブリルは、非常に微細であっても、ワイヤからの脱落（すり抜け）を防ぐことができる。
【００４９】
合成繊維を叩解された再生セルロース繊維と同時にワイヤに供給した場合でも、セルロースと合成繊維との比重差により、まず再生セルロース繊維の幹部分がワイヤ上に堆積することは同様である。
合成繊維は、水素結合を生じないため、叩解された再生セルロースからなる不織布の密度を低下させ、緻密性を損なう場合があるが、本発明のセパレータにおいては、幹部分から脱落したフィブリルがその間隙を安定するように埋めるため、緻密性が低下することも無い。
つまり、再生セルロース繊維の叩解の程度は、幹部分とフィブリルとが共存する程度のバランスが必要である。
【００５０】
二層構造としたシート（湿式不織布）を、加熱・圧縮することにより、Ａ部の熱可塑性合成繊維同士が溶着・圧着し、セパレータの強度を大きく向上させられる。
一般的に、再生セルロースからなるセパレータは、電解液に浸漬されると、繊維間に電解液が浸透することにより乾燥時と比較して強度が低下するが、合成繊維同士を溶着・圧着させた本発明のセパレータは、電解液浸漬による強度低下も起こらない。このため、本発明のセパレータを電気化学素子に適用した際の耐振動性も向上する。
【００５１】
湿式不織布を形成する手法としては、従来から選択されているいずれの手段であっても、特に制限なく採用できる。
一般的には、長網抄紙機や円網抄紙機、短網抄紙機などが広く用いられている。
中でも、抄紙ワイヤへの原料スラリー供給からシート形成までの濾水時間が比較的長く取れ濾水方向が垂直方向である短網抄紙機や長網抄紙機は、本発明の構成を得る上で好適である。
【００５２】
本発明のセパレータの抄紙工程では、必要に応じて、通常抄紙工程で使用されている添加剤、例えば分散剤や消泡剤、紙力増強剤などを使用してもよい。また、必要に応じて、ポリアクリルアミドなどを用いた紙力増強剤の塗工を行ってもよい。
【００５３】
本発明では、叩解された再生セルロース繊維の平均繊維長は、ＪＩＳＰ８２２６−２による繊維長を用いる。
叩解可能な繊維を叩解していくと、平均繊維長が徐々に短くなる。この平均繊維長が０．２〜２．０ｍｍの範囲にあるとき、前述したＡ／Ｂ値やＢ／Ａ値を好ましい値にできる。
平均繊維長が２．０ｍｍを超過すると、フィブリルの発生が不十分であり、遮蔽性の向上に寄与できないし、微細化しきれていない長繊維が熱可塑性合成繊維を絡め取って同時にワイヤ上に堆積しやすく、Ａ／Ｂ値、Ｂ／Ａ値が小さくなりにくい。
平均繊維長が０．２ｍｍ未満では、繊維が微細になりすぎ、幹部分が少なくなりすぎるため、ワイヤからの脱落が増加し、Ａ／Ｂ値、Ｂ／Ａ値が小さくなりにくい。
平均繊維長が０．４〜１．０ｍｍのとき、Ａ／Ｂ値を０．７５以下としやすいため、より好ましく、平均繊維長が０．５〜１．０ｍｍのとき、Ａ／Ｂ値を０．６以下としやすいため、更に好ましい。
【００５４】
そして、再生セルロース繊維の叩解度を管理することで、上述した範囲内の平均繊維長を達成できる。再生セルロース繊維の叩解の程度は、ＪＩＳＰ８１２１−２による濾水度（ＣＳＦ値）を用いる。叩解可能な繊維を叩解していくと、ＣＳＦ値は徐々に低下し、下限に到達する。ここで、更に叩解を進めると、ＣＳＦ値は上昇に転じる。
そして、本発明のＡ／Ｂ値、Ｂ／Ａ値を達成するためには、このＣＳＦ値が重要である。本発明の再生セルロースの叩解の程度は、低下しているＣＳＦ値で１００ｍｌ以下、上昇しているＣＳＦ値で７００ｍｌ以下の範囲が好ましい。
低下しているＣＳＦ値が１００ｍｌより大きいと、平均繊維長を２ｍｍ以下にし難い。また、上昇しているＣＳＦ値がさらに増えて７００ｍｌを超えた場合は、平均繊維長を２ｍｍ以下にし難い。
【００５５】
本発明のセパレータに使用する、再生セルロース繊維の叩解に用いる設備は、通常の抄紙原料の調成に使用されるものであればいずれでもよい。一般的にはビーター、コニカルリファイナー、ディスクリファイナー、高圧ホモジナイザーなどが挙げられる。
【００５６】
本発明のセパレータにおいて、熱可塑性合成繊維は、その繊維径が細いことが好ましい。
同じ比重で比べた場合、繊維径が細い合成繊維は、太い合成繊維と比べ、水中での沈降が遅い。このため、より層状にシート形成できる。また、繊維径が細い程、緻密なシートが形成できるため、セパレータの遮蔽性も向上する。
以上の理由から、合成繊維の繊維径は、０．５〜１０μｍが好ましい。
繊維径が０．５μｍ未満では、繊維を水中に均一に分散させることが難しく、好ましくない。
【００５７】
なお、本発明のセパレータにおける二層構造は、二層が各々の繊維のみと言えるほどに分離している必要はなく、一方の表面から他方の表面にかけて、徐々に各々の繊維の構成割合が変化しているものであってもよい。
【００５８】
本発明のセパレータ全体に占める再生セルロース繊維の含有割合は、５０〜９０質量％が好ましく、合成繊維の含有割合は、１０〜５０質量％が好ましい。
再生セルロース繊維の含有量が９０質量％を超過する時、即ち、合成繊維の含有量が１０質量％未満の時は、強度の向上があまり望めない。
また、合成繊維の含有量が５０質量％を超過する時、即ち、再生セルロース繊維の含有量が５０質量％未満の時は、遮蔽性の向上があまり望めない。
【００５９】
本発明のセパレータは、厚さが１０〜７０μｍかつ密度が０．２５〜０．９０ｇ／ｃｍ３であることが好ましい。所望する厚さ及び密度に制御するため、必要に応じてキャレンダ処理を行ってもよい。
厚さが１０μｍより薄い、或いは密度が０．２５ｇ／ｃｍ３より低いと、機械的強度が弱くなり、セパレータ製造工程や電気化学素子製造工程でセパレータが破断しやすくなるし、電気化学素子のショート不良の発生を抑制できなくなる。厚さが７０μｍより厚い、或いは密度が０．９０ｇ／ｃｍ３より高いと、抵抗値が増大する。
【００６０】
以下、本発明にかかる具体的な実施の形態を説明する。
【００６１】
本発明の電気化学素子用セパレータの一実施の形態の概略断面図を、図１に示す。
図１に示す電気化学素子用セパレータ１０は、シート状のセパレータの内部に、再生セルロース繊維と熱可塑性合成繊維を、含有している。そして、これらの繊維は、繊維径の大きい方から順に、再生セルロース繊維の幹部分１１、熱可塑性合成繊維１２、再生セルロース繊維のフィブリル１３、の３つに大別できる。
【００６２】
そして、図１では、電気化学素子用セパレータ１０の断面を厚さ方向に二等分して、下半分のＡ部１０Ａと、上半分のＢ部１０Ｂに分けて、境界線を点線で示している。
下半分のＡ部１０Ａは、熱可塑性合成繊維１２が少なく、再生セルロース繊維の幹部分１１が多くなっている。
上半分のＢ部１０Ｂは、熱可塑性合成繊維１２が多く、再生セルロース繊維の幹部分１１が少なくなっている。
【００６３】
そして、本実施の形態の電気化学セパレータ１０は、Ａ部１０Ａの熱可塑性合成繊維１２の本数をＢ部１０Ｂの熱可塑性合成繊維１２の本数で除した値（Ａ／Ｂ値）が０．８５以下である構成とする。Ａ／Ｂ値が０．７５以下である構成がより好ましく、Ａ／Ｂ値が０．６以下である構成が更に好ましい。
【００６４】
また、好ましくは、Ｂ部１０Ｂの再生セルロース繊維の幹部分１１の本数をＡ部１０Ａの再生セルロース繊維の幹部分１１の本数で除した値（Ｂ／Ａ値）が０．８５以下である構成とする。
【００６５】
電気化学素子用セパレータ１０の断面における、熱可塑性合成繊維１２の本数と、再生セルロースの幹部分１１の本数の算出方法について、図２を参照して説明する。
なお、図２において、電気化学素子用セパレータ１０の断面における、再生セルロース繊維の幹部分１１、熱可塑性合成繊維１２、再生セルロース繊維のフィブリル１３の配置は、図１と同一である。
【００６６】
図２において、中心の線に掛かっておらず、Ａ部１０Ａのみ、或いは、Ｂ部１０Ｂのみに存在する繊維は、それぞれ１本と数える。
一方、中心の線をまたいでいる繊維は、図２に示すように、本数を数える。
Ａ部１０Ａに多く偏っている繊維は、Ａ部０．７５本、Ｂ部０．２５本、と数える。
Ａ部１０Ａ及びＢ部１０Ｂに均一に含まれている繊維は、Ａ部０．５本、Ｂ部０．５本、と数える。
Ｂ部１０Ｂに多く偏っている繊維は、Ａ部０．２５本、Ｂ部０．７５本、と数える。
このように数えて、電気化学素子用セパレータ１０の断面のＡ部１０ＡとＢ部１０Ｂの各々の繊維の本数を算出する。
【００６７】
図２の場合、熱可塑性合繊繊維１２の本数は、Ａ部１０Ａが７．７５本でＢ部が１６．２５本であり、再生セルロース繊維の幹部分１１の本数は、Ａ部が７．５本でＢ部が３．５本である。従って、熱可塑性合成繊維１２のＡ／Ｂ値は７．７５／１６．２５＝０．４８であり、再生セルロース繊維の幹部分１１のＢ／Ａ値は３．５／７．５＝０．４７である。この場合、熱可塑性合成繊維１２のＡ／Ｂ値及び再生セルロース繊維の幹部分１１のＢ／Ａ値が共に０．８５以下であるので、本発明の電気化学素子用セパレータの効果が十分に得られる。
【００６８】
次に、本発明の自動車、すなわち、本発明の電気化学素子（本発明のセパレータを用いた電気化学素子）を、自動車に適用した場合の実施の形態を、いくつか説明する。
【００６９】
本発明の自動車の一実施の形態を示すブロック図を、図３に示す。
図３は、本発明を電気自動車に適用した場合である。
【００７０】
図３に示す自動車２０は、電気自動車の動力源としてリチウムイオン二次電池２１を備え、リチウムイオン二次電池２１でモーター２２を動かして走行する。また、車輪Ｗにブレーキ２３が接続されている。さらに、リチウムイオン二次電池２１を充電するための、充電器２４と外部電源２５を備えている。
リチウムイオン二次電池２１には、電池制御ＥＣＵ２６が接続されており、電池制御ＥＣＵ２６によってリチウムイオン二次電池２１を制御する。
モーター２２には、モーター制御ＥＣＵ２７とＥＰＳ制御ＥＣＵ２８が接続されており、モーター制御ＥＣＵ２７によってモーター２２を制御する。ＥＰＳ制御ＥＣＵ２８は、ＥＰＳ（電動パワーステアリング）の制御を行う。
リチウムイオン二次電池２１及びモーター２２とブレーキ２３の間には、回生ブレーキ制御ＥＣＵ２９が設けられ、この回生ブレーキ制御ＥＣＵ２９によって、ブレーキ２３の回生ブレーキ操作の制御を行う。
【００７１】
そして、本実施の形態では、リチウムイオン二次電池２１に、本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、リチウムイオン二次電池を使用することができる。
また、本実施の形態では、電池制御ＥＣＵ２６、モーター制御ＥＣＵ２７、ＥＰＳ制御ＥＣＵ２８、回生ブレーキ制御ＥＣＵ２９に、本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、コンデンサや電気二重層キャパシタを使用することができる。
【００７２】
本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、リチウムイオン二次電池、コンデンサ、電気二重層キャパシタを使用することにより、セパレータが十分な遮蔽性、機械強度、化学的安定性を有するので、リチウムイオン二次電池、コンデンサ、電気二重層キャパシタにおいて、ショート不良を低減し、耐振動性や温度への耐性の向上、長期間使用後の特性の安定化を図ることができる。
これにより、高い安全性及び高い信頼性を有する自動車２０を実現することができる。
【００７３】
本発明の自動車の他の実施の形態を示すブロック図を、図４に示す。
図４は、本発明を、回生システムを有するエンジン自動車に適用した場合である。
【００７４】
図４に示す自動車３０は、動力源としてエンジン３１を備え、エンジン３１を含む動力系にアクセル３２と変速機３３を備えている。また、車輪Ｗにブレーキ３５が接続され、ブレーキ３５に回生ユニット３４とＡＢＳユニット３６が接続されている。ＡＢＳユニット３６により、ＡＢＳ（アンチロックブレーキシステム）機能を働かせることができる。さらに、車内の空調を行うためのエアコン３７を備えている。
エンジン３１には燃料噴霧ＥＣＵ３８が接続されており、燃料噴霧ＥＣＵ３８によって、エンジン３１の燃料噴霧を制御する。エンジン３１とアクセル３２の間には電子スロットルＥＣＵ３９が設けられ、エンジン３１と変速機３３の間には変速機ＥＣＵ４０が設けられている。回生ユニット３４には回生ブレーキ制御ＥＣＵ４１が接続されており、回生ブレーキ制御ＥＣＵ４１によって、回旋ユニット３４の回生ブレーキ動作が制御される。ＡＢＳユニット３６にはＡＢＳ  ＥＣＵ４２が接続されており、ＡＢＳ  ＥＣＵ４２によって、ＡＢＳユニット３５の動作が制御される。
【００７５】
そして、本実施の形態では、燃料噴霧ＥＣＵ３８、電子スロットルＥＣＵ３９、変速機ＥＣＵ４０、回生ブレーキ制御ＥＣＵ４１、ＡＢＳ  ＥＣＵ４２に、本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、コンデンサや電気二重層キャパシタを使用することができる。
本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、コンデンサや電気二重層キャパシタを使用することにより、セパレータが十分な遮蔽性、機械強度、化学的安定性を有するので、コンデンサ、電気二重層キャパシタにおいて、ショート不良を低減し、耐振動性や温度への耐性の向上、長期間使用後の特性の安定化を図ることができる。
これにより、高い安全性及び高い信頼性を有する自動車３０を実現することができる。
【００７６】
本発明の自動車の他の実施の形態を示すブロック図を、図５に示す。
図５は、本発明を、ハイブリッド自動車に適用した場合である。
【００７７】
図５に示す自動車５０は、ハイブリッド自動車であるので、電気自動車である図３に示した自動車２０と共通する構成と、エンジン自動車である図４に示した自動車３０と共通する構成を、含んでいる。
【００７８】
図５に示す自動車５０は、動力源として、エンジン５１及びリチウムイオン二次電池５２を有している。また、車輪Ｗに、ブレーキ５３やモーター５７が接続されている。さらに、リチウムイオン二次電池５２を充電するための、充電器５４と外部電源５５を備えている。また、車輪Ｗの駆動用のモーター５７とは別に、ＥＰＳ（電動パワーステアリング）用のモーター５６が設けられている。
エンジン５１には、燃料噴霧ＥＣＵ５８及び電子スロットルＥＣＵ５９が接続されている。
リチウムイオン二次電池５２には、電池制御ＥＣＵ６０が接続されており、電池制御ＥＣＵ６０によってリチウムイオン二次電池５２を制御する。
図５の中央部には、ＨＥＶシステム制御ＥＣＵ６１が設けられており、このＨＥＶシステム制御ＥＣＵ６１は、エンジン５１とリチウムイオン二次電池５２の切り替えなどを制御する。
ブレーキ５３には、回生ブレーキ制御ＥＣＵ６２が接続されており、回生ブレーキ制御ＥＣＵ６２によって、ブレーキ５３の回生ブレーキ動作が制御される。車輪Ｗに接続されたモーター５７には、モーター制御ＥＣＵ６３が接続されており、モーター制御ＥＣＵ６３によってモーター５７を制御する。ＥＰＳ用のモーター５６には、ＥＰＳ制御ＥＣＵ６４が接続されており、ＥＰＳ制御ＥＣＵ６４によってＥＰＳ（電動パワーステアリング）の制御を行う。
【００７９】
そして、本実施の形態では、リチウムイオン二次電池５２に、本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、リチウムイオン二次電池を使用することができる。
また、本実施の形態では、燃料噴霧ＥＣＵ５８、電子スロットルＥＣＵ５９、電池制御ＥＣＵ６０、ＨＥＶシステム制御ＥＣＵ６１、回生ブレーキ制御ＥＣＵ６２、モーター制御ＥＣＵ６３、ＥＰＳ制御ＥＣＵ６４に、本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、コンデンサや電気二重層キャパシタを使用することができる。
【００８０】
本発明の電気化学素子用セパレータを備えたリチウムイオン二次電池、コンデンサ、電気二重層キャパシタを使用することにより、セパレータが十分な遮蔽性、機械強度、化学的安定性を有するので、リチウムイオン二次電池、コンデンサ、電気二重層キャパシタにおいて、ショート不良を低減し、耐振動性や温度への耐性の向上、長期間使用後の特性の安定化を図ることができる。
これにより、高い安全性及び高い信頼性を有する自動車５０を実現することができる。
【００８１】
なお、ハイブリッド自動車には、電池及びエンジンの担う役割や各部の接続関係が、図５に示した構成とは異なる、他の型も含まれる。このような他の型のハイブリッド自動車にも、本発明を適用して、本発明の電気化学素子を搭載することが可能である。
【００８２】
次に、本発明の電子機器、すなわち、本発明の電気化学素子（本発明のセパレータを用いた電気化学素子）を、電子機器に適用した場合の実施の形態を、いくつか説明する。
【００８３】
本発明の電子機器の一実施の形態を示すブロック図を、図６に示す。
図６は、本発明を、電気二重層キャパシタによる電源アシストを行う電子機器に適用した場合である。
【００８４】
図６に示す電子機器７０は、電源７１と、負荷（ＬＥＤ等）７２と、電気二重層キャパシタ７３を、備えている。
電気二重層キャパシタ７３は、電源７１からの電気を蓄積させることができ、そして、蓄積された電気を放電することにより電源７１をアシストすることができる。
【００８５】
そして、本実施の形態では、電気二重層キャパシタ７３に、本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、電気二重層キャパシタを使用することができる。
本発明の本発明の電気化学素子用セパレータを備えた電気二重層キャパシタを使用することにより、セパレータが十分な遮蔽性、機械強度、化学的安定性を有するので、電気二重層キャパシタにおいて、ショート不良を低減し、耐振動性、耐電圧性、温度への耐性の向上、薄型化による低抵抗化や小型化、長期間使用後の特性の安定化を図ることができる。
これにより、小型であり、高い信頼性を有する電子機器７０を実現することができる。
【００８６】
本発明の電子機器の他の実施の形態を示すブロック図を、図７に示す。
図７は、本発明を、電気二重層キャパシタによる主電源のバックアップを行う電子機器に適用した場合である。
【００８７】
図７に示す電子機器８０は、主電源としてのリチウムイオン二次電池等８１と、負荷８２と、バックアップ用電源としての電気二重層キャパシタ８３を、備えている。
電気二重層キャパシタ８３は、リチウムイオン二次電池等８１の主電源と負荷８２の間に接続されている。そして、図７に×で示すように、主電源が使用できなくなった場合には、電気二重層キャパシタ８３によって、主電源のバックアップを行う。
【００８８】
そして、本実施の形態では、リチウムイオン二次電池等８１に、本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、リチウムイオン二次電池等を使用することができる。
また、本実施の形態では、電気二重層キャパシタ７３に、本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、電気二重層キャパシタを使用することができる。
【００８９】
本発明の電気化学素子用セパレータを備えた、リチウムイオン二次電池等や電気二重層キャパシタを使用することにより、セパレータが十分な遮蔽性、機械強度、化学的安定性を有するので、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタにおいて、ショート不良を低減し、耐振動性、耐電圧性、温度への耐性の向上、薄型化による低抵抗化や小型化、長期間使用後の特性の安定化を図ることができる。
これにより、小型であり、高い信頼性を有する電子機器８０を実現することができる。
【実施例】
【００９０】
以下、本発明にかかる電気化学素子用セパレータ及び、電気化学素子用セパレータを備えた電気化学素子の具体的な各種実施例、比較例、従来例について、詳細に説明する。
以下に示す例では、電気化学素子として、リチウムイオン二次電池（円筒型とコイン型）、電気二重層キャパシタを作製した。
なお、以下に説明する本発明の各実施例のアルカリ電池用セパレータは、長網抄紙機あるいは長網円網抄紙機、短網抄紙機等を用い抄紙法にて不織布を得た。即ち、湿式不織布でセパレータを構成した。
【００９１】
〔セパレータ特性の測定方法〕
本実施の形態の電気化学素子用セパレータの特性の具体的な測定は、以下の条件及び方法で行った。
【００９２】
〔平均繊維長〕
「ＪＩＳ  Ｐ８２２６−２  パルプ−光学的自動分析法による繊維長測定方法−第２部：非変更法（ＩＳＯ１６０６５−２）」に従って、Ｆｉｂｅｒ  Ｔｅｓｔｅｒ  Ｃｏｄｅ９１２（Ｌｏｒｅｎｔｚｅｎ  ＆  Ｗｅｔｔｒｅ社製）を用いて、長さ加重平均繊維長を測定し、平均繊維長とした。
【００９３】
〔ＣＳＦ値〕
「ＪＩＳ  Ｐ８１２１−２  パルプ−ろ水度試験法−第２部：カナダ標準ろ水度法」に従って、ＣＳＦ値を測定した。
【００９４】
〔厚さ〕
「ＪＩＳ  Ｃ  ２３００−２  『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』  ５．１  厚さ」に規定された、「５．１．１  測定器及び測定方法 a外側マイクロメータを用いる場合」のマイクロメータを用いて、「５．１．３  紙を折り重ねて厚さを測る場合」の１０枚に折り重ねる方法でセパレータの厚さを測定した。
【００９５】
〔密度〕
「ＪＩＳ  Ｃ  ２３００−２  『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』  ７．０Ａ  密度」のＢ法に規定された方法で、絶乾状態のセパレータの密度を測定した。
【００９６】
〔引張強さ〕
「ＪＩＳ  Ｃ  ２３００−２  『電気用セルロース紙-第２部：試験方法』  ８．引張強さ及び伸び」に規定された方法で、セパレータの縦方向の引張強さを測定した。
【００９７】
〔断面構造〕
鋭利な刃物を用いて、セパレータを横方向（ＣＤ方向）に切断し、走査型電子顕微鏡（型番ＪＳＭ−５６００ＬＶ（ＪＥＯＬ社製））を用いて、拡大倍率１０００倍（撮影面積１００μｍ×１３０μｍ）にて断面を撮影した。
撮影したセパレータを、厚さ方向に二等分して得られる各部分における。合成繊維の本数を計数した。
なお、二等分した中心の線をまたぐ繊維については、図２で説明したと同様にして、数えた。すなわち、合成繊維の断面がＡ部に多く偏っている場合は、Ａ部に０．７５本、Ｂ部に０．２５本とし、合成繊維の断面がＢ部に多く偏っている場合は、Ａ部に０．２５本、Ｂ部に０．７５本とし、合成繊維の断面がＡ部とＢ部とで均一な場合は、Ａ部に０．５本、Ｂ部に０．５本とした。
そして、Ａ部の合成繊維の本数を、Ｂ部の合成繊維の本数で除して、合成繊維の比率（Ａ／Ｂ値）とした。
再生セルロース繊維の幹部分についても、合成繊維の本数と同様にして計数、算出し、Ｂ部の再生セルロース繊維の幹部分の本数を、Ａ部の再生セルロース繊維の幹部分の本数で除し、再生セルロース繊維の幹部分の比率（Ｂ／Ａ値）とした。
なお、撮影及び計数は、各例につき任意の１０箇所で行い、計数した平均値を用いて各比率を計算した。
【００９８】
〔セパレータを使用したリチウムイオン二次電池の製作〕
以下、本実施の形態例のセパレータを用いたリチウムイオン二次電池の製作方法を説明する。具体的には、リチウムイオン二次電池として、円筒形リチウムイオン二次電池及びコイン型リチウム二次電池の２種類を作製した。
【００９９】
円筒型リチウムイオン二次電池は、以下のように作製した。
正極材として、リチウムイオン二次電池用のコバルト酸リチウム電極を用い、負極材としてグラファイト電極を用い、セパレータと共に捲回し、リチウムイオン二次電池素子を得た。その素子を有底円筒状のケース内に収納し、プロピレンカーボネート溶媒に、電解質としてリチウムテトラフルオロボレートを溶解した電解液を注入し、プレス機で封止して、リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１００】
コイン型リチウムイオン二次電池は、以下のように作製した。
正極材として、リチウムイオン二次電池用のコバルト酸リチウム電極を用い、負極材としてグラファイト電極を用い、セパレータを介在させて積層した。次に、ジエチレンカーボネートとエチレンカーボネートとの混合溶媒に、電解質としてリチウムヘキサフルオロホスファートを溶解した電解液を含浸させ、かしめ封口して、リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１０１】
〔セパレータを使用した電気二重層キャパシタの製作〕
以下、本実施の形態例のセパレータを用いた電気二重層キャパシタの製作方法を説明する。
活性炭電極と本発明のセパレータとを交互に折り重ね、電気二重層キャパシタ素子を得た。その素子をアルミニウムケースに収納し、アセトニトリルにトリエチルメチルアンモニウムヘキサフルオロホスファートを溶解した電解液を注入し、真空含浸を行った後に密封して、電気二重層キャパシタを作製した。
【０１０２】
なお、各電気化学素子は、各例につき１０００個作製し、以下の特性評価に用いた。
【０１０３】
〔電気化学素子の特性評価方法〕
本実施の形態の電気化学素子の特性評価は、以下の条件及び方法で行った。
【０１０４】
〔ショート不良率〕
電気化学素子のショート不良率は、定格電圧まで充電電圧が上がらなかった場合をショート不良とみなし、これらのショート不良となった電気化学素子の個数を、静電容量測定に供した電気化学素子数で除して、百分率をもってショート不良率とした。
【０１０５】
〔内部抵抗〕
リチウムイオン二次電池の内部抵抗は、「ＪＩＳ  Ｃ  ８７１５−１  『産業用リチウム二次電池の単電池及び電池システム−第一部：性能要求事項』」に規定された、「８．６．３交流内部抵抗」に従い測定した。
電気二重層キャパシタの内部抵抗は、「ＪＩＳ  Ｃ  ５１６０−１  『電子機器用固定電気二重層コンデンサ』」に規定された、「４．６内部抵抗」の交流（ａ．ｃ．）抵抗法により測定した。
【０１０６】
〔放電容量〕
リチウムイオン二次電池の放電容量は、「ＪＩＳ  Ｃ  ８７１５−１  『産業用リチウム二次電池の単電池及び電池システム−第一部：性能要求事項』」に規定された、「８．４．１放電性能試験」に従い測定した。
【０１０７】
〔静電容量〕
電気二重層キャパシタの静電容量は、「ＪＩＳ  Ｃ  ５１６０−１  『電子機器用固定電気二重層コンデンサ』」に規定された、「４．５静電容量」の定電流放電法により求めた。
【０１０８】
〔電気化学素子の長期信頼性試験〕
以上の測定を終え合格した各例の電気化学素子を用いて、長期信頼性試験を実施した。
具体的には、以下の通り、長期信頼性試験を実施した。
７０℃において定格電圧を５００時間印加した後、容量変化率と内部抵抗変化率を測定した。容量変化率は以下の式１を用いて求め、内部抵抗変化率は以下の式２を用いて求めた。
容量変化率（％）＝（Ｃａ−Ｃｂ）／Ｃａ×１００・・・式１
（Ｃａ：電圧印加前の容量、Ｃｂ：電圧印加後の容量）
内部抵抗変化率（％）＝（Ｒｂ−Ｒａ）／Ｒａ×１００・・・式２
（Ｒａ：電圧印加前の内部抵抗、Ｒｂ：電圧印加後の内部抵抗）
また、長期信頼性試験中にショート不良が発生した電気化学素子数を計数し、長期信頼性試験に供した電気化学素子数で除して、百分率をもって長期信頼性試験でのショート不良率とした。
【０１０９】
以下、本発明に係る具体的な実施例と、比較例及び従来例について説明する。
なお、各例のＣＳＦ値は、特に記載が無い限り、低下している段階のＣＳＦ値を示す。
【０１１０】
〔実施例１〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．６８ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値２５ｍｌの溶剤紡糸レーヨン繊維（以下リヨセル繊維と表記する）を７０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径２μｍのポリエチレンテレフタレート繊維（以下、ＰＥＴ繊維と表記する）を３０質量％混合して長網抄紙し、厚さ１０．０μｍ、密度０．２７ｇ／ｃｍ３、引張強さ１５Ｎのセパレータを得た。このセパレータのリヨセル繊維の平均繊維長は０．６８ｍｍであった。また、このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．３７、Ｂ／Ａ値０．５１であった。
このセパレータを用いて、実施例１のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１１】
〔実施例２〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．６５ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値２５ｍｌのポリノジックレーヨン繊維を７０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径２．５μｍのＰＥＴ繊維を３０質量％混合して長網抄紙し、厚さ２５．０μｍ、密度０．４８ｇ／ｃｍ３、引張強さ２５Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．４５、Ｂ／Ａ値０．５０であった。
このセパレータを用いて、実施例２のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１２】
〔実施例３〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．６８ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値２５ｍｌのリヨセル繊維を７０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径３．５μｍのＰＥＴ繊維を３０質量％混合して短網抄紙し、シートを得た。このシートにキャレンダ加工を施し、厚さ７０．０μｍ、密度０．８６ｇ／ｃｍ３、引張強さ５５Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５１、Ｂ／Ａ値０．５６であった。
このセパレータを用いて、実施例３のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１３】
〔比較例１〕
実施例１と同じ原料を用いて長網抄紙し、厚さ８．０μｍ、密度０．２３ｇ／ｃｍ３、引張強さ１０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５０、Ｂ／Ａ値０．５４であった。
このセパレータを用いて、比較例１のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１４】
〔比較例２〕
実施例３と同じ原料を用いて短網抄紙し、キャレンダ加工を施して、厚さ７５．０μｍ、密度０．９３ｇ／ｃｍ３、引張強さ６０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．５２であった。
このセパレータを用いて、比較例２のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１５】
〔従来例１〕
ポリエチレン製微多孔膜をセパレータとして用い、従来例１のコイン型リチウムイオン二次電池を作製した。
このセパレータは、厚さ２５．０μｍ、密度０．６０ｇ／ｃｍ３、引張強さ４０Ｎであった。
【０１１６】
〔実施例４〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長１．９１ｍｍ、ＣＳＦ値１００ｍｌのリヨセル繊維を８０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径２．５μｍのＰＥＴ繊維を２０質量％混合して長網抄紙し、厚さ３０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ２０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．８４、Ｂ／Ａ値０．８１であった。
このセパレータを用いて、実施例４の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１７】
〔実施例５〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．７７ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値３ｍｌのリヨセル繊維を７５質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径３．０μｍのＰＥＴ繊維を２５質量％混合して長網抄紙し、シートを得た。このシートにキャレンダ加工を施し、厚さ２０．０μｍ、密度０．７０ｇ／ｃｍ３、引張強さ４５Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．７３であった。
このセパレータを用いて、実施例５の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１８】
〔実施例６〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．８９ｍｍ、ＣＳＦ値０ｍｌのリヨセル繊維を８０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径５．０μｍのポリエチレン繊維を２０質量％混合して長網抄紙し、シートを得た。このシートにキャレンダ加工を施し、厚さ１５．０μｍ、密度０．７３ｇ／ｃｍ３、引張強さ３０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．７８であった。
このセパレータを用いて、実施例６の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１１９】
〔実施例７〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．５５ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値５０ｍｌのリヨセル繊維を８０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径２．０μｍのポリプロピレン繊維を２０質量％混合して長網抄紙し、シートを得た。このシートにキャレンダ加工を施し、厚さ２０．０μｍ、密度０．６８ｇ／ｃｍ３、引張強さ４５Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．７４であった。
このセパレータを用いて、実施例７の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２０】
〔実施例８〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．４９ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値２００ｍｌのリヨセル繊維を８０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長２．０ｍｍ、繊維径１．５μｍのＰＥＴ繊維を１０質量％と、平均繊維長５．０ｍｍ、繊維径８μｍのポリプロピレン繊維を１０質量％とを混合して長網抄紙し、厚さ４０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ３０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．６３、Ｂ／Ａ値０．６７であった。
このセパレータを用いて、実施例８の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２１】
〔実施例９〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．４２ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値３００ｍｌのリヨセル繊維を８０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３．０ｍｍ、繊維径５μｍのポリアクリロニトリル繊維２０質量％と混合して長網抄紙し、厚さ５０．０μｍ、密度０．３２ｇ／ｃｍ３、引張強さ３２Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．７４、Ｂ／Ａ値０．７４であった。
このセパレータを用いて、実施例９の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２２】
〔実施例１０〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．２６ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値７００ｍｌのリヨセル繊維を８０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３．０ｍｍ、繊維径８μｍのＰＥＴ繊維２０質量％と混合して長網抄紙し、厚さ６０．０μｍ、密度０．５０ｇ／ｃｍ３、引張強さ４０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．７９、Ｂ／Ａ値０．８３であった。
このセパレータを用いて、実施例１０の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２３】
〔比較例３〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長２．１２ｍｍ、ＣＳＦ値１５０ｍｌのリヨセル繊維を８０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径２．５μｍのＰＥＴ繊維を２０質量％混合して長網抄紙し、厚さ３０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ１２Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．８７、Ｂ／Ａ値０．８３であった。
このセパレータを用いて、比較例３の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２４】
〔比較例４〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．１８ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値７５０ｍｌのリヨセル繊維を８０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径８．０μｍのＰＥＴ繊維を２０質量％混合して長網抄紙し、厚さ６０．０μｍ、密度０．５０ｇ／ｃｍ３、引張強さ３０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．８７であった。
このセパレータを用いて、比較例４の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２５】
〔従来例２〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．７７ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値３ｍｌのリヨセル繊維を７５質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径１０．０μｍのＰＥＴ繊維を２５質量％混合して短網抄紙し、厚さ３０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ１２Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．８８、Ｂ／Ａ値０．８８であった。
このセパレータを用いて、従来例２の円筒型リチウムイオン二次電池を作製した。
【０１２６】
〔実施例１１〕
実施例７と同じセパレータを用いて、実施例１１の積層型電気二重層キャパシタを作製した。
【０１２７】
〔実施例１２〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．７７ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値３ｍｌのリヨセル繊維を９０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径８．０μｍのＰＥＴ繊維を１０質量％混合して長網抄紙し、厚さ３０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ１６Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．６４であった。
このセパレータを用いて、実施例１２の積層型電気二重層キャパシタを作製した。
【０１２８】
〔実施例１３〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．７７ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値３ｍｌのリヨセル繊維を７５質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長１ｍｍ、繊維径０．６μｍのＰＥＴ繊維を２５質量％混合して長網抄紙し、厚さ３５．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ３０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．７３であった。
このセパレータを用いて、実施例１３の積層型電気二重層キャパシタを作製した。
【０１２９】
〔実施例１４〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．７７ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値３ｍｌのリヨセル繊維を６０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径１０．０μｍのＰＥＴ繊維を４０質量％混合して長網抄紙し、厚さ３０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ１５Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．６４であった。
このセパレータを用いて、実施例１４の積層型電気二重層キャパシタを作製した。
【０１３０】
〔実施例１５〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．７７ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値３ｍｌのリヨセル繊維を５０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３ｍｍ、繊維径３．０μｍのＰＥＴ繊維を５０質量％混合して長網抄紙し、厚さ３０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ４０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．６７であった。
このセパレータを用いて、実施例１５の積層型電気二重層キャパシタを作製した。
【０１３１】
〔参考例１〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．７７ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値３ｍｌのリヨセル繊維を８０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長０．５ｍｍ、繊維径０．１μｍのＰＥＴ繊維を２０質量％混合して長網抄紙し、厚さ３０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ４５Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５９、Ｂ／Ａ値０．６１であった。
このセパレータを用いて、参考例１の積層型電気二重層キャパシタを作製した。
【０１３２】
〔比較例５〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．７７ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値３ｍｌのリヨセル繊維を４０質量％と、熱可塑性合成繊維として、平均繊維長３．０ｍｍ、繊維径２．５μｍのＰＥＴ繊維を６０質量％混合して長網抄紙し、厚さ３０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ２５Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ａ／Ｂ値０．５８、Ｂ／Ａ値０．６４であった。
このセパレータを用いて、比較例５の積層型電気二重層キャパシタを作製した。
【０１３３】
〔従来例３〕
従来例２と同じセパレータを用いて、従来例３の積層型電気二重層キャパシタを作製した。
【０１３４】
〔従来例４〕
叩解された再生セルロース繊維として、平均繊維長０．７２ｍｍ、上昇しているＣＳＦ値１０ｍｌのリヨセル繊維のみを用いて長網抄紙し、厚さ２０．０μｍ、密度０．４０ｇ／ｃｍ３、引張強さ１０Ｎのセパレータを得た。このセパレータは、Ｂ／Ａ値０．６５であった。
このセパレータを用いて、従来例４の積層型電気二重層キャパシタを作製した。
【０１３５】
以上記載の実施例１乃至実施例３、比較例１及び比較例２、従来例１の各セパレータ単体の評価結果、及びリチウムイオン二次電池の性能評価結果を、表１に示す。なお、これらは、定格電圧３．６Ｖ、定格容量３０ｍＡｈ、直径２０ｍｍ、高さ３．２ｍｍのコイン型リチウムイオン二次電池の例である。
【０１３６】
【表１】
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【０１３７】
また、実施例４乃至実施例１０、比較例３及び比較例４、従来例２の各セパレータ単体の評価結果、及びリチウムイオン二次電池の性能評価結果を、表２に示す。なお、これらは、定格電圧３．７Ｖ、定格容量３０００ｍＡｈ、直径１８ｍｍ、高さ６５ｍｍの円筒型リチウムイオン二次電池の例である。
【０１３８】
【表２】
0005973052.tif 000003
【０１３９】
そして、実施例１１乃至実施例１５、参考例１、比較例５、従来例３及び従来例４の各セパレータ単体の評価結果、及び電気二重層キャパシタの性能評価結果を、表３に示す。なお、これらは、定格電圧２．５Ｖ、定格容量３０００Ｆ、幅５５ｍｍ、奥行き５５ｍｍ、高さ１５５ｍｍの積層型電気二重層キャパシタの例である。
【０１４０】
【表３】
0005973052.tif 000004
【０１４１】
表１〜表３において、「ＣＳＦ値」は、各例における、叩解された再生セルロース繊維のＣＳＦ値を示している。
以下、各実施例、比較例、従来例について、評価結果を詳細に説明する。
【０１４２】
実施例１乃至実施例３のセパレータを用いて作製したリチウムイオン二次電池は、ショート不良が発生しておらず良好である。また、内部抵抗値及び長期信頼性試験後の内部抵抗変化率も従来例以下であり、充分に小さい。また、長期信頼性試験後の容量変化率も、初期から２０％以内であり、問題ない。そして、長期信頼性試験後のショート不良率も発生しておらず良好である。
実施例１及び実施例３と、実施例２とは、使用した再生セルロース繊維が異なる。これらの例から、再生セルロース繊維の種類は、いずれであってもよいとわかる。
【０１４３】
比較例１は、厚さと密度が異なる以外は、実施例１と同様にして作製したセパレータである。比較例１のリチウムイオン二次電池は、ショート不良率、長期信頼性試験後のショート不良率がともに１％以上であり、高い。このことから、セパレータの厚さは１０μｍ以上、密度は０．２５ｇ／ｃｍ３以上が好ましいとわかる。
比較例２は、厚さと密度が異なる以外は、実施例２と同様にして作製したセパレータである。比較例２のリチウムイオン二次電池は、内部抵抗、内部抵抗変化率がともに実施例１乃至実施例３よりも高くなっている。このことから、セパレータの厚さは７０μｍ以下、密度は０．９０ｇ／ｃｍ３以下が好ましいとわかる。
【０１４４】
実施例４乃至実施例１０のセパレータを用いて作製したリチウムイオン二次電池は、ショート不良率、長期信頼性試験後のショート不良率がともに０．５％以下であり、充分に低い。また、内部抵抗値も７０ｍΩ以下であり、充分に小さい。長期信頼性試験後の内部抵抗変化率は、すべて１００％以下の増加率であり、問題ない。また、長期信頼性試験後の容量変化率も、初期から２０％以内であり、問題ない。
実施例５乃至実施例７は、シート形成後に熱キャレンダ加工を施したセパレータである。実施例６は厚さ１５μｍであるが、厚さ４０μｍの実施例８と同じ引張強さを有し、実施例５及び実施例７は、厚さ２０μｍであるが、厚さ６０μｍの実施例１０のセパレータよりも引張強さがさらに強い。このことから、抄紙機の乾燥工程での加熱・圧縮よりも更に圧力のかかるキャレンダ加工の方が、熱可塑性合成繊維同士の溶着・圧着が強く、セパレータ強度をより向上させるとわかる。
また、実施例７のセパレータは、ポリエチレン樹脂のみからなるフィルムである従来例１のセパレータよりも、引張強さが強い。これは、詳細は不明であるが、以下の理由が考えられる。
従来例１のセパレータはフィルムであるため、引っ張られた際に、伸びる。このため、フィルム内、フィルム表面に形成された細孔も伸びて変形し、裂ける。或いは、伸びることにより局所的に薄い部分が発生し、当該局所的に薄い部分は機械強度が低下し、そこを基点として破断される。一方実施例７のセパレータは、合成樹脂繊維同士が溶着・圧着し、その周囲を再生セルロースが埋めている。このため、引っ張られた際の伸びが小さい。これにより、引張強さが向上していると考えられる。
【０１４５】
比較例３は、ＣＳＦ値が低下している側の１５０ｍｌであり、繊維長が２ｍｍを超過しているため、Ａ／Ｂ値が０．８５を超過している。比較例３のセパレータのＡ／Ｂ値は従来例２との差が小さく、本発明の二層構造となっておらず、引張強さが弱い。
また比較例３は、実施例４と同様にして作製したセパレータであるが、比較例３のセパレータを用いたリチウムイオン二次電池はショート不良率、長期信頼性試験後のショート不良率がともに１％以上と高くなった。これは、Ａ／Ｂ値が０．８５を超過しており、熱可塑性合成繊維同士の溶着・圧着が少ないためである。
比較例４は、ＣＳＦ値が上昇している側の７５０ｍｌであり、繊維長が０．２ｍｍ未満である。Ａ／Ｂ値は０．８５以下であるが、Ｂ／Ａ値が０．８５を超過している。このため、実施例４乃至実施例１０のリチウムイオン二次電池と比較してショート不良率、長期信頼性試験後のショート不良率がともに高くなった。
以上から、セパレータのＡ／Ｂ値は０．８５以下が好ましく、Ｂ／Ａ値も０．８５以下が更に好ましいとわかる。
そしてこれらを実現するためには、叩解された再生セルロース繊維の平均繊維長が０．２〜２．０ｍｍが好ましく、ＣＳＦ値は、低下しているＣＳＦ値１００〜０ｍｌ、また、上昇しているＣＳＦ値７００ｍｌ以下が好ましいとわかる。
【０１４６】
また、実施例４及び実施例１０は、Ａ／Ｂ値が０．８５以下かつ０．７５を超過している。一方、実施例５乃至実施例９はＡ／Ｂ値が０．７５以下である。このため、実施例５乃至実施例９のセパレータを用いたリチウムイオン二次電池は、実施例４及び実施例１０のセパレータを用いたリチウムイオン二次電池よりもショート不良率が低い。このことから、Ａ／Ｂ値は０．７５以下がより好ましいとわかる。そして、Ａ／Ｂ値０．７５以下を実現するためには、叩解された再生セルロース繊維の平均繊維長が０．４〜１．０ｍｍが好ましいとわかる。
【０１４７】
そして、実施例８及び実施例９は、Ａ／Ｂ値が０．７５以下かつ０．６を超過している。一方、実施例５乃至実施例７はＡ／Ｂ値が０．５９である。このため、実施例５乃至実施例７のセパレータを用いたリチウムイオン二次電池は、実施例８及び実施例９のセパレータを用いたリチウムイオン二次電池よりもショート不良率が低い。このことから、Ａ／Ｂ値は０．６以下が更に好ましいとわかる。そしてＡ／Ｂ値０．６以下を実現するためには、叩解された再生セルロース繊維の平均繊維長が０．５〜１．０ｍｍが好ましいとわかる。
【０１４８】
従来例２は、特許文献１に基づいて作製したセパレータである。均質な断面構造を持つため、ショート不良率がやや高く、また、長期信頼性試験後のショート不良率が高い事が分かる。
【０１４９】
実施例１１乃至実施例１５のセパレータを用いて作製した電気二重層キャパシタは、ショート不良率、長期信頼性試験後のショート不良率がともに０．５％以下であり、充分に低い。また、内部抵抗値も充分に低い。そして、長期信頼性試験後の内部抵抗変化率も従来例以下であり、充分に小さい。また、長期信頼性試験後の容量変化率も２０％以内であり、問題ない。
実施例１１は、実施例７と同じセパレータを使用しており、リチウムイオン二次電池で使用したセパレータを電気二重層キャパシタにも適用可能であることを示している。
実施例１２は、再生セルロース繊維を９０質量％含有したセパレータである。熱可塑性合成繊維の含有割合をこれより減じると、従来例と比べ、引張強さの改善ができないことが推察される。
実施例１４は、熱可塑性合成繊維の繊維径が１０μｍである。熱可塑性合成繊維の繊維径をこれ以上大きくすると、熱可塑性合成繊維の含有割合を少なくし過ぎた場合と同様に、従来例と比べ、引張強さの改善ができないことが推察される。
実施例１５は、再生セルロース繊維を５０質量％含有したセパレータである。再生セルロース繊維の含有割合をこれより減じると、ショート不良率の低減ができないことが推察される。
【０１５０】
参考例１は、合成繊維として繊維径０．１μｍの合成繊維を使用している。セパレータ性能、電気二重層キャパシタ性能ともに問題ないが、セパレータ製造工程（ワイヤに供給する前のストック段階）で合成繊維が浮き上がりやすく、セパレータの生産性が低下した。
比較例５は、再生セルロース繊維を４０質量％含有したセパレータである。セパレータの遮蔽性が低く、電気二重層キャパシタのショート不良がわずかに増加した。比較例５と実施例１５との比較から、再生セルロース繊維の含有割合は、５０質量％以上が好ましいとわかる。
従来例３は、従来例２と同じセパレータを使用している。そのため、従来例２のリチウムイオン二次電池と同様に、従来例３の電気二重層キャパシタにおいても、ショート不良率がやや高く、長期信頼性試験後のショート不良率が高くなっている。
従来例４は、特許文献２に基づいて作製したセパレータである。再生セルロース繊維のみからなる非常に遮蔽性が高いシートであるため、ショート不良は発生していない。しかし、引張強さが低いため、電気二重層キャパシタ製造工程でのとり回しが困難であり、電気二重層キャパシタの生産性が低下した。また、再生セルロース繊維のみからなるため、長期信頼性試験後の各種性能の劣化が大きかった。
【０１５１】
本実施の形態例のセパレータは、いずれの実施例においても良好な長期信頼性試験結果を示すため、本実施の形態例で示した以上の苛酷な環境、例えば、高電圧な電気化学素子や、高温環境下で作動する電気化学素子への適用なども充分に可能であると考えられる。
【０１５２】
以上、本実施の形態のセパレータをリチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタについて用いた例を説明した。
なお、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタの他の構成、製造方法の詳細についての説明は省略した。
【０１５３】
本発明の電気化学素子に係る、リチウムイオン二次電池、電気二重層キャパシタにおいて、電極材料及び電解液材料、その他の部材等については、特別に限定を必要とすることはなく、種々の材料を用いることができる。
また、本発明の電気化学素子用セパレータは、本実施の形態例で説明した以外の電気化学素子、例えばリチウムイオンキャパシタやアルミ電解コンデンサ、リチウムイオン一次電池といった電気化学素子に適用することも可能である。
【符号の説明】
【０１５４】
１０  電気化学素子用セパレータ、１０Ａ  Ａ部、１０Ｂ  Ｂ部、１１  再生セルロース繊維の幹部分、１２  熱可塑性合成繊維、１３  再生セルロース繊維のフィブリル、２０，３０，５０  自動車、２１，５２  リチウムイオン二次電池、２２，５６，５７  モーター、２３，３５，５３  ブレーキ、２４，５４  充電器、２５，５５  外部電源、２６，６０  電池制御ＥＣＵ、２７，６３  モーター制御ＥＣＵ、２８，６４  ＥＰＳ制御ＥＣＵ、２９，４１，６２  回生ブレーキ制御ＥＣＵ、３１，５１  エンジン、３２  アクセル、３３  変速機、３４  回生ユニット、３６  ＡＢＳユニット、３７  エアコン、３８，５８  燃料噴霧ＥＣＵ、３９，５９  電子スロットルＥＣＵ、４０  変速機ＥＣＵ、４２  ＡＢＳ  ＥＣＵ、６１  ＨＥＶシステム制御ＥＣＵ、７０，８０  電子機器、７１  電源、７２  負荷（ＬＥＤ等）、７３，８３  電気二重層キャパシタ、８１  リチウムイオン二次電池等、８２  負荷
【要約】
【課題】遮蔽性を高めてショート不良を防止するのみではなく、電気化学素子の高電圧化にも耐えうる、信頼性の高い電気化学素子用セパレータを提供する。
【解決手段】一対の電極間に介在し、電解質を含有した有機系電解液を保持可能な電気化学素子用セパレータを、熱可塑性合成繊維と、平均繊維長０．２〜２．０ｍｍの叩解された再生セルロース繊維とからなり、セパレータの断面を厚さ方向に二等分した二つの部分が、熱可塑性合成繊維の本数が少ない部分（Ａ部）と、熱可塑性合成繊維の本数が多い部分（Ｂ部）であり、Ａ部の熱可塑性合成繊維の本数をＢ部の熱可塑性合成繊維の本数で除した値が０．８５以下である構成とする。
【選択図】図１【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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