(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
親水化処理又はイオン交換能を付与した、疎水性繊維から成る電池用セパレータの試料をイオン結合可能な染料の溶液で以て染色し、試料中の親水基を発色させ、発色された試料の色相の変化によって、試料中の親水基の種類を判別することを特徴とする電池用セパレータの性能分析方法。
【請求項２】
イオン結合可能な染料が、カチオン染料又は酸性染料である請求項１に記載の電池用セパレータの性能分析方法。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、電池用セパレータの主として品質管理や工程管理等に適用できる、電池用セパレータの性能分析方法に関する。
【０００２】
【従来の技術】
一般に、Ｎｉ−Ｃｄ，Ｎｉ−ＭＨ等のアルカリ二次電池用のセパレータには、化学的安定性に優れたオレフィン系繊維の不織布シートやオレフィン系樹脂に、グラフト重合やスルフォン化処理等の親水化処理を施したものやイオン交換性微粉体を付着したものが用いられている。
上記セパレータには、高温における耐アルカリ性・耐酸化性、電解液保持性、高いイオン交換容量等の諸性能が要求され、また電池に組み込んだときの性能として、高率充放電特性・自己放電特性・サイクル寿命特性が要求されている。
【０００３】
そこで、従来セパレータの性能として、耐アルカリ性は、セパレータ試料を、例えば３０％ＫＯＨ液に８０℃×７日間浸漬して、試験前後の重量減比で測定し、また電解液保持性は、セパレータ試料を、例えば３０％ＫＯＨ液に１０分間浸漬して、試験前後の重量増比で測定して分析している。また、セパレータのイオン交換容量は、親水基のイオン交換容量滴定によって行っている。
また、セパレータを電池に組み込んだときの性能は、試験用の電池を作製し、この電池の充放電試験を行って、高率充放電特性・自己放電特性・サイクル寿命特性の物性値を測定している。
また、イオン交換性微粉体を付着したセパレータの付着量は、原反に付着した樹脂を脱落させてその重量を測定している。
【０００４】
上記従来の分析方法によるときは、非常に多くの手数を要するばかりか、長い日数を要しているのが実情であり、セパレータの性能を簡単に分析する方法がなかった。
【０００５】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は、親水化処理又はイオン交換能を付与したセパレータの性能を、簡単な方法によって短時間で分析可能にし、主としてセパレータ製品の品質管理や工程管理等に適用可能にすることを課題とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】
上記目的を達成するため、本発明の電池用セパレータの性能分析方法は、親水化処理又はイオン交換能を付与したセパレータの親水基に着目してなしたものであり、セパレータの試料をイオン結合可能な染料で以て染色し、試料中の親水基を発色させることを特徴とする。
【０００７】
この手段によれば、試料中の親水基がそのｐＨの大小によって特有の色彩に発色される。従って、試料の発色状態（色彩のバラツキやムラ）によって、試料中の親水基の分布状況を判別して、親水基やイオン交換樹脂の付着の均一性が検知される。また、発色された試料の色相が、例えば試料中の親水基がスルフォン基であれば赤色に発色し、親水基のｐＨの大小により濃い赤になったり、薄いピンクに変化にするので、試料中の親水基の種類を判別して、親水化処理の方法が特定される。
【０００８】
また、発色された試料の色彩は、試料中の親水基の量の増減によって変化するので、発色された色彩と予め設定した基準色彩との色差を求め、この偏差値によって、試料中の親水基導入量を定量的に判別することができる。ところで、上記色差は、試料の色彩と基準色彩とを、例えば色彩色差計によって計測して、色の三属性と呼ばれる、色相・明度・彩度の要素をＬ* ａ* ｂ* 表色系による物体色の表示方法（ＪＩＳ  Ｚ  ８７２９−１９８０）で数値化して測定することができる。
【０００９】
さらに、親水化処理又はイオン交換能を付与した、疎水性繊維から成る電池用セパレータの試料を用いて、セパレータの耐薬品性試験又は電池のサイクル寿命試験を行った後に、上記試料をイオン結合可能な染料の溶液で以て染色し、試料の発色状態によって、試料中の親水基の劣化状況を判別して、親水基の外れ易さが検知される。例えばアクリル酸グラフト重合処理したセパレータでは、反応時間が増加すると、濃い紫色から薄い紫色に変化しており、過度な酸化条件下でカルボキシル基が外れたことを検知することができ、また、サイクル数が増加するにつれて色あせていき、特に正極側の色落ちが激しく、色落ちが電極の縁から始まることを検知することができる。
【００１０】
上記イオン結合可能な染料としては、カチオン染料又は酸性染料が好ましい。また、上記イオン結合可能な染料は、その溶液にギ酸、酢酸等を適量添加して、そのｐＨを調整して、試料中の官能基との結合力を調整して発色させることによって、発色された試料の色の三属性（色相・明度・彩度）の変化をより一層明瞭にすることができる。
【００１１】
ところで、上記電池用セパレータの性能分析方法は、電池用セパレータの製造工程において、ロット毎にセパレータの端末に染色し、発色された色彩と基準データとの色差を求めて、この色差によって親水基やイオン交換樹脂微粉体の付着量を検出し、この検出値と予め設定した基準付着量との偏差を求め、この偏差値によってイオン交換樹脂微粉体の付着量を制御することにより、電池用セパレータのイオン交換樹脂微粉体の付着量を制御するのに、適用することができる。
【００１２】
【発明の実施の形態】
次に、本発明の電池用セパレータの性能分析方法を詳細に説明する。
各種親水化処理を施された電池用セパレータとイオン交換能を付与した電池用セパレータの各種試料を準備した。次に、加温して均一に溶解して沸騰した染料（例えば、カチオン染料）の溶液に、上記各種試料を浸漬して、温度ムラを防ぐため、一定時間攪拌して煮沸した後、水洗し、乾燥した。各種試料は、親水基の種類によって発色していた。
【００１３】
本発明に用いるイオン結合可能な染料として、カチオン染料としては、第４級アンモニュウムが染料分子共役系の中に存在する共役型カチオン染料と第４級アンモニュウムが染料分子共役系の外に存在して水溶性に寄与する絶縁型カチオン染料とがあるが、色相が鮮明で、着色力が大きい共役型の方が好ましい。
また、酸性染料としては、染色ｐＨ２〜４に適する均染型（レベリングタイプ）、染色ｐＨ４〜５に適する堅牢型（ファーストタイプ）、染色ｐＨ６〜７に適するミーリング型（ミーリングタイプ）を用いることができる。
【００１４】
また、試料中の親水基が判明しているときには、染料溶液のｐＨを試料中の親水基の等電点付近に、例えば、スルフォン基はｐＨ２〜３、カルボキシル基はｐＨ５〜６、水酸基はｐＨ８〜９に調整すると、試料中の親水基をより一層明瞭に染色することができる。
【００１５】
また、試料中の親水基が強酸性のスルフォン基のときには赤色染料（カチオン染料）を、弱酸性のカルボキシル基のときには青色染料（酸性染料）のように、試料中の親水基の種類によって、染料を使い分けると、試料中の親水基をより一層明瞭に染色することができる。
【００１６】
本発明において、染料は、０．３ｇ〜１．０ｇを１００倍の蒸留水で、溶解温度６０℃〜７０℃で溶解すると、均一に溶解されるので、好ましい。
【００１７】
ところで、上記実施の形態において、各種試料を染料溶液中に入れて一定時間煮沸して染色したが、単一の試料のときには均一に溶解した染料溶液中に浸漬することにより試料中の親水基を発色することもできる。
【００１８】
【実施例】
以下、本発明の実施例について説明するが、本発明がこれによって限定されるものではない。
【００１９】
カチオン染料（商標カヤステンＱ：日本化薬製）１．０ｇを１００ｇの蒸留水に入れ加温（６０℃〜７０℃）して均一に溶解した後、沸騰させた溶液中にポリプロピレン繊維から成る不織布に各種親水化処理及びイオン交換樹脂微粉体を付着したセパレータの試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを投入して攪拌しながら１０分間煮沸した。次に、各種試料Ａ，Ｂ，Ｃ，Ｄ，Ｅを十分に水洗して、８０℃×１０分間乾燥したところ、各種試料は次の色彩に発色され、次の事項が判別された。
【００２０】
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【００２１】
また、赤色の色相の差異によって、試料Ａ，Ｂ，Ｅのスルフォン基導入量は、試料Ａ＞試料Ｅ＞試料Ｂであることが判別された。
さらに、各種試料Ａ〜Ｅの発色状態（バラツキ・ムラ）によって、試料中の親水基の分布状態を判別して、親水基の付着の均一性を確認することができた。
【００２２】
次に、アクリル酸グラフト重合処理セパレータの試料Ｃを、５％の過マンガン酸カリウムを溶解した３０％の水酸化カリウム溶液に浸漬し、６０℃で１時間放置する耐酸化試験を行った後、上述の染料溶液中に浸漬して染色した。この試料Ｃは、耐酸化試験前に染色したものと比較して、色相が薄くなっており、耐酸化試験によって試料中のカルボキシル基が脱落したことが確認できた。
【００２３】
また、上記試料ＡとＣとＥとを用いて、容量２４００ｍＡｈの密閉電池を試作して、０．１Ｃ率で１３０％充電し、０．２Ｃ率で０．８Ｖまで放電する、充放電サイクル試験を行った後、上述と同一の染料溶液を用いて染色した。
【００２４】
上記試料Ｃは、サイクル数が進むにつれて、電極接触部分から変色が進行することが確認できた。そこで、電極接触部分を光学顕微鏡で観察したところ、試料Ｃの電極接触部分の一部の繊維が濃紫から黄変（ポリプロピレン繊維特有の色）しており、この試料Ｃの親水基は、サイクル試験により外れたものであることが確認できた。これに対して、試料ＡとＥは、サイクル数が進んでも、変色が生じず、サイクル寿命特性に優れていることが確認できた。
【００２５】
【発明の効果】
本発明によるときは、親水化処理又はイオン交換能を付与したセパレータの性能を、簡単な方法によって短時間で分析することができる。また、製造工程におけるロット毎の一部や最終製品の端末に本発明の方法を用いることにより、主として工程管理や品質管理等に適用することができ、セパレータ製品の品質の安定化を図ることができる。