(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
正極と、負極と、セパレータとを備えてなるアルカリ電池において、前記セパレータは繊維長１〜２５ｍｍ未満の短繊維を主体とする第１表面層と、繊維長２５ｍｍ以上の長繊維を主体とする第２表面層とを含み、第１表面層を構成する短繊維及び第２表面層を構成する長繊維がスルホン酸基を有しており、前記短繊維のスルホン酸基の含有量が前記長繊維のスルホン酸基の含有量よりも少ない不織布からなり、前記セパレータは第１表面層が正極と接触し、第２表面層が負極と接触するように配置されていることを特徴とする、アルカリ電池。
【請求項２】
セパレータの第１表面層が湿式法により製造された繊維ウエブに由来する層であり、第２表面層が乾式法により製造された繊維ウエブに由来する層であることを特徴とする、請求項１記載のアルカリ電池。
【請求項３】
繊維長１〜２５ｍｍ未満の短繊維と、繊維長２５ｍｍ以上の長繊維とが混在した内層を有することを特徴とする、請求項１又は請求項２記載のアルカリ電池。
【請求項４】
ニッケルカドミウム電池又はニッケル水素電池であることを特徴とする、請求項１〜請求項３のいずれかに記載のアルカリ電池。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明はアルカリ電池に関する。好適には、密閉型のアルカリ電池に関し、特には密閉型ニッケルカドミウム電池又は密閉型ニッケル水素電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】
アルカリ電池は正極と、負極と、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なうことができるように、セパレータとを備えている。例えば、密閉型ニッケルカドミウム電池や密閉型ニッケル水素電池においては、過充電時に正極から酸素が発生するため、この酸素を負極で消費する必要がある。しかしながら、従来のセパレータは酸素の透過性、消費性に問題があり、電池寿命の短い場合があった。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
本発明は上記の問題点を解決するためになされたものであり、本発明の目的は酸素の透過性に優れ、電池寿命の長いアルカリ電池を提供することを目的とする。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者らは酸素の透過性とセパレータとの関係を検討した結果、セパレータの構造が均一な一層構造である場合に酸素の透過性が悪く、セパレータの構造が不均一な多層構造であり、しかも特定の関係を満たすようにセパレータを配置した場合に、優れた電池性能を発揮することを見い出したものである。つまり、本発明のアルカリ電池は、正極と、負極と、セパレータとを備えており、前記セパレータは繊維長１〜２５ｍｍ未満の短繊維を主体とする第１表面層と、繊維長２５ｍｍ以上の長繊維を主体とする第２表面層とを含み、第１表面層を構成する短繊維及び第２表面層を構成する長繊維がスルホン酸基を有しており、前記短繊維のスルホン酸基の含有量が前記長繊維のスルホン酸基の含有量よりも少ない不織布からなり、前記セパレータは第１表面層が正極と接触し、第２表面層が負極と接触するように配置されたものである。このように第１表面層（緻密な層）が正極と接触しているため、正極で発生した酸素は毛細管作用も手伝って速やかに負極側へ透過し、負極は第２表面層（粗な層）と接触しているため、セパレータに妨げられることなく効率的に酸素を吸収できると考えられる。そのため、本発明のアルカリ電池は酸素の透過性に優れ、内圧が高くなりにくい、電池寿命の長いものである。
【０００５】
【発明の実施の形態】
本発明で使用できるセパレータは、酸素を速やかに透過させることができ、しかもデンドライトによる短絡を防止できるように、繊維長１〜２５ｍｍ未満の短繊維を主体とする第１表面層を有している。繊維長がこの範囲をはずれると、酸素の透過性が悪くなったり、デンドライトによる短絡を防止できなくなる可能性がある。より好ましい繊維長は５〜２０ｍｍであり、更に好ましい繊維長は５〜１５ｍｍである。この第１表面層はこのような短繊維を主体とするものであるが、前記性能を発揮しやすいように、６０ｍａｓｓ％以上が短繊維であるのが好ましく、８０ｍａｓｓ％以上が短繊維であるのがより好ましい。なお、短繊維以外に後述のような繊維長が２５ｍｍ以上の長繊維が含まれていても良い。このような第１表面層は、例えば、湿式法により繊維ウエブを製造した後、後述の第２表面層を構成する繊維ウエブと積層するか、積層しないで、流体流絡合法、ファイバーボンド法、或いはこれらを併用して形成することができる。第１表面層を湿式法により製造した繊維ウエブから形成すると、酸素を速やかに透過させることができ、デンドライトによる短絡を防止できるばかりでなく、均一性にも優れているため好適である。
【０００６】
本発明で使用できるセパレータは、酸素を効率的に消費できるように、また、セパレータの引張強度、引き裂き強度或いは剛軟度を向上させるために、繊維長２５ｍｍ以上の長繊維を主体とする第２表面層を有する。繊維長が２５ｍｍ未満であると、酸素の消費性が悪くなったり、セパレータの引張強度、引き裂き強度或いは剛軟度を向上させるのが困難になる傾向がある。より好ましい繊維長は２５〜１１０ｍｍであり、更に好ましくは２５〜６０ｍｍである。この第２表面層はこのような長繊維を主体とするものであるが、前記性能を発揮しやすいように、６０ｍａｓｓ％以上が長繊維であるのが好ましく、８０ｍａｓｓ％以上が長繊維であるのがより好ましい。なお、長繊維以外に前述のような繊維長が２５ｍｍ未満の短繊維が含まれていても良い。また、このような第２表面層はカード法、エアレイ法、スパンボンド法、メルトブロー法などの乾式法により繊維ウエブを形成した後、前述の第１表面層を構成する繊維ウエブと積層するか、積層しないで、流体流絡合法、ファイバーボンド法或いはこれらを併用して形成することができる。このように第２表面層を乾式法により製造した繊維ウエブから形成すると、酸素を効率的に消費でき、セパレータの引張強度、引き裂き強度及び剛軟度を向上させることができるため好適である。したがって、第１表面層は湿式法により製造した繊維ウエブから形成し、第２表面層は乾式法により製造した繊維ウエブから形成するのが好ましい。
【０００７】
更に本発明で使用できるセパレータは、前述のような第１表面層と第２表面層以外の層を含んでいても良い。例えば、第１表面層と同様の短繊維を主体とする内層、第２表面層と同様の長繊維を主体とする内層、第１表面層と同様の短繊維と第２表面層と同様の長繊維とが混在した内層を含んでいても良い。これらの中でも、第１表面層と同様の短繊維と第２表面層と同様の長繊維とが混在した内層を含んでいると、この内層において電解液を保持することができ、電池内部抵抗が低く、放電特性や高容量性に優れたアルカリ電池とすることができるため好適である。このような短繊維と長繊維とが混在した内層は、例えば、第１表面層と同様の繊維ウエブ及び第２表面層と同様の繊維ウエブを用意し、これら繊維ウエブを積層した後に流体流（特に水流）を作用させて形成することができる。
【０００８】
本発明のセパレータを構成する短繊維及び／又は長繊維として、例えば、極細短繊維及び／又は極細長繊維、引張り強さが５ｇ／ｄ以上の高強度短繊維及び／又は高強度長繊維、或は融着性を有する融着短繊維及び／又は融着長繊維、などを１種類以上使用することができる。以下、短繊維と長繊維の両方を「繊維」と総称して説明する。
【０００９】
セパレータ中に極細繊維が含まれていると、電解液の保持性を向上させることができたり、デンドライト防止性を向上させることができるため好適である。この極細繊維とは繊度が０．５デニール以下のものをいうが、上記のような効果を発揮するために、０．３デニール以下であるのが好ましく、０．１デニール以下であるのがより好ましい。なお、極細繊維の繊度の下限は特に限定するものではないが、０．０００１デニール以上であるのが好ましい。
【００１０】
このような極細繊維は、例えば、メルトブロー法、分割可能な分割繊維を分割することによって得ることができる。この分割繊維は水流などの流体流、ニードル或いはカレンダーなどの物理的作用により分割可能であるのが好ましく、これらの中でも、流体流で分割可能であるのが好ましい。より具体的には、２種類以上の樹脂成分からなり、例えば図１〜図４に示すような繊維断面がオレンジ状の分割繊維、図５に示すような繊維断面が多重バイメタル状の分割繊維を使用できる。
【００１１】
この分割繊維を構成する樹脂成分としては、例えば、ナイロン６、ナイロン６６、ナイロン１２、ナイロン共重合体などのポリアミド系樹脂、ポリエチレン、エチレン系共重合体、ポリプロピレン、プロピレン系共重合体、ポリブテン、ブテン系共重合体、ポリメチルペンテン、メチルペンテン系共重合体などのポリオレフィン系樹脂を２種類以上組み合わせることができる。これらの中でも、ポリオレフィン系樹脂のみを組み合せた分割繊維はポリオレフィン系樹脂からなる極細繊維のみを発生でき、耐アルカリ性に優れているため好適である。特に、ポリエチレンとポリプロピレン（特に高密度ポリエチレンとポリプロピレン）とを組み合わせた分割繊維が好適である。
【００１２】
このような極細繊維は電解液の保持性に優れるように、またデンドライト防止性に優れるように、セパレータ中、５ｍａｓｓ％以上含んでいるのが好ましい。また、第１表面層、第２表面層のいずれの層においても、３５〜５０ｍａｓｓ％含まれているのが好ましい。
【００１３】
高強度繊維は引張り強さが５ｇ／ｄ（デニール）以上の繊維をいい、このような高強度繊維が含まれていることにより、電池を製造する際に、極板のバリがセパレータを突き抜けにくくすることができる。より好ましい引張り強さは７ｇ／ｄ以上であり、更に好ましくは９ｇ／ｄ以上であり、最も好ましくは１１ｇ／ｄ以上である。なお、この引張り強さはＪＩＳ  Ｌ  １０１５（化学繊維ステープル試験法）によって測定した値をいう。
【００１４】
この高強度繊維は分割繊維を構成する樹脂成分と同様の樹脂成分１種類以上から構成することができるが、耐アルカリ性に優れるように、ポリオレフィン系の樹脂成分（特にポリプロピレンや超高分子量ポリエチレン）を、少なくとも繊維表面に含んでいるのが好ましい。この高強度繊維の繊度はショート防止性及び電解液の保持性に優れるように、０．５〜５デニールであるのが好ましい。このような高強度繊維はショート防止性に優れるように、セパレータ中、５ｍａｓｓ％以上混在しているのが好ましい。また、いずれの層（例えば、第１表面層、第２表面層など）においても、３０〜４５ｍａｓｓ％混在しているのが好ましい。
【００１５】
更に、融着繊維を含んでいると、引張強さや剛軟度を向上させることができるため好適である。この融着繊維は融着繊維以外の繊維（例えば、極細繊維や高強度繊維）を溶融させないように、融着繊維以外の繊維を構成する樹脂成分の融点よりも低い融点を有する樹脂成分（以下、「低融点成分」ということがある）を、少なくとも繊維表面に有するのが好ましい。融着繊維を構成する低融点成分の融点は融着繊維以外の繊維を構成する樹脂成分も融点よりも、１０℃以上低いのが好ましく、１５℃以上低いのがより好ましい。
【００１６】
この融着繊維も耐アルカリ性に優れるように、前述の分割繊維を構成する樹脂成分と同様の樹脂成分１種類以上から構成されているのが好ましい。なお、融着繊維は単一成分から構成されていても良いし、２種類以上の樹脂成分から構成されていても良いが、２種類以上の樹脂成分から構成されていると、セパレータの引張強さをより向上させることができるため好適である。この２種類以上の樹脂成分からなる融着繊維の断面形状としては、例えば、芯鞘型、偏芯型、サイドバイサイド型のものを使用でき、芯鞘型であると均一に融着できるため好適である。なお、融着繊維の繊度は融着力に優れるように、０．５〜５デニールであるのが好ましい。このような融着繊維は引張強さや剛軟度が向上するように、セパレータ中、５ｍａｓｓ％以上混在しているのが好ましい。また、いずれの層（例えば、第１表面層、第２表面層など）においても、２０〜３５ｍａｓｓ％混在しているのが好ましい。
【００１７】
本発明で使用できるセパレータを構成する繊維として、上述のような極細繊維、高強度繊維、融着繊維以外に、未分割の分割繊維、引張り強さが５ｇ／ｄ未満の繊維を含んでいても良い。なお、この引張り強さが５ｇ／ｄ未満の繊維も耐アルカリ性に優れるように、分割繊維を構成する樹脂成分と同様のポリオレフィン系樹脂成分を繊維表面に含んでいるのが好ましい。
【００１８】
本発明のセパレータ全体における長繊維の比率は、引張強度、引き裂き強度及び剛軟度に優れているように、２０〜８０ｍａｓｓ％であるのが好ましく、３０〜７０ｍａｓｓ％であるのがより好ましい。そのため、セパレータ全体における短繊維の比率は２０〜８０ｍａｓｓ％であるのが好ましく、３０〜７０ｍａｓｓ％であるのがより好ましい。
【００１９】
このようなセパレータは、例えば、次のようにして製造できる。まず、短繊維を主体とする繊維ウエブを、例えば、湿式法により１枚以上製造する。また、長繊維を主体とする繊維ウエブを、例えば、カード法、エアレイ法、スパンボンド法、メルトブロー法などの乾式法により１枚以上製造する。次いで、この短繊維を主体とする繊維ウエブ（以下、「短繊維ウエブ」という）１枚以上と、長繊維を主体とする繊維ウエブ（以下、「長繊維ウエブ」という）１枚以上とを積層して、積層繊維ウエブを形成する。なお、短繊維ウエブ及び／又は長繊維ウエブを２枚以上積層する場合には、短繊維と長繊維とが混在した内層を形成できるように、短繊維ウエブと長繊維ウエブとが隣接するように交互に積層するのが好ましい。
【００２０】
次いで、この積層繊維ウエブに対して水流などの流体流を噴出して、絡合処理を実施する。この絡合処理としては、例えば、ノズル径０．０５〜０．３ｍｍ、ノズルピッチ０．２〜３ｍｍで、一列以上に配列したノズルプレートを使用し、圧力１〜３０ＭＰａで流体を噴出する。このような流体流による絡合処理は１回又は２回以上実施する。また、流体流は繊維ウエブの片面又は両面に対して噴出する。
【００２１】
本発明のセパレータとして好適である短繊維と長繊維とが混在した内層を効率よく形成するために、従来よりも高いエネルギーをもつ流体流を作用させるのが好ましい。この従来よりも高いエネルギーをもつ流体流を作用させるとは、ノズル径をＲ（単位；ｍｍ）、ノズルの内圧をＰ（単位；ＭＰａ）とした時に、（式）Ｅ＝Ｒ×Ｐ2から導き出されるＥ値が１０以上、好ましくは１５以上、より好ましくは１８以上、最も好ましくは２０以上の流体流を少なくとも１度は作用させることをいう。この（式）は、運動エネルギーは質量と速度の二乗に比例するため、ノズル径が大きければ大きいほど噴出されて作用する流体の質量が大きくなること、及びノズルの内圧が高ければ高いほど噴出される流体の速度が速くなることから、流体流の運動エネルギーを疑似的に表現したものである。なお、Ｅ値の合計は３０以上であるのが好ましく、４０以上であるのがより好ましく、６０以上であるのが更に好ましく、８０以上であるのが最も好ましい。
【００２２】
なお、積層繊維ウエブを構成する繊維として、融着繊維を含んでいる場合には、前述のような絡合処理に代えて、又は加えて、融着繊維を融着させるのが好ましい。この融着処理は無圧下で行なっても良いが、厚さを調整するために、加圧も行なうのが好ましい。この加圧は加熱と同時であっても良いし、加熱した後に加圧しても良い。なお、加熱温度は、加熱と加圧を同時に行う場合、融着繊維の低融点成分の軟化点から融点までの範囲内で実施するのが好ましく、加熱の後に加圧する場合には、融着繊維の低融点成分の軟化点から融点よりも２０℃程度高い温度までの範囲内で実施するのが好ましい。また、加圧条件は、いずれの場合も、線圧力５〜３０Ｎ／ｃｍであるのが好ましい。本発明における「融点」は示差熱量計を用い、昇温速度１０℃／分で室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の極大値を与える温度をいい、「軟化点」は示差熱量計を用い、昇温速度１０℃／分で室温から昇温して得られる融解吸熱曲線の開始点を与える温度をいう。
【００２３】
このような絡合処理及び融着処理は何度でも実施することができる。例えば、積層繊維ウエブ中にポリオレフィン系樹脂のみからなる分割短繊維を含んでいるような場合には、絡合処理と同時に分割するのが好ましいが、このような分割短繊維は分割しにくいため、最初に融着処理を実施して分割短繊維を固定した後、絡合処理の流体により分割短繊維を分割し、次いで、引張り強さや剛性を付与するために、再度融着処理を実施するのが好ましい。なお、最初の融着処理と２回目の融着処理とは同じ条件で実施しても異なる条件で実施しても良い。
【００２４】
本発明のセパレータを構成する繊維として、ポリオレフィン系繊維を使用するのが好ましいため、電解液の保持性に優れるように、例えば、スルホン化処理、フッ素ガス処理、グラフト処理、界面活性剤処理、放電処理、親水性樹脂付着処理などの、少なくとも１つの親水化処理を実施するのが好ましい。この親水化処理は繊維の段階で実施しても良いし、不織布形成後に実施しても良い。以下、不織布形成後について説明するが、繊維の場合も全く同様にして親水化することができる。
【００２５】
スルホン化処理としては、例えば、発煙硫酸、硫酸、クロロ硫酸又は塩化スルフリルなどからなる溶液中に、前述のような不織布を浸漬してスルホン酸基を導入する方法、不織布を三酸化イオウガスと接触させてスルホン酸基を導入する方法、一酸化硫黄ガスや二酸化硫黄ガスなどの存在下で放電を作用させて、不織布にスルホン酸基を導入する方法等がある。
【００２６】
なお、不織布の第１表面層を構成する短繊維及び第２表面層を構成する長繊維がスルホン酸基を有しており、前記短繊維のスルホン酸基の含有量が前記長繊維のスルホン酸基の含有量よりも少ないと、不織布全体における電解液の分布バランスが優れているため好適である。つまり、第１表面層は繊維長の短い短繊維から構成されているため緻密な構造を有しているのに対して、第２表面層は繊維長が長い長繊維から構成されているため第１表面層と比較すると粗な構造を有している。そのため、第１表面層を構成する繊維及び第２表面層を構成する繊維のいずれもスルホン酸基を含有していない場合には、構造的に第１表面層の方が電解液を保持しやすいが、短繊維のスルホン酸基の含有量が前記長繊維のスルホン酸基の含有量よりも少ない、逆にいえば長繊維のスルホン酸基の含有量が多いと、第１表面層における電解液の保持量と第２表面層における電解液の保持量を同程度にすることができ、起電反応を円滑にすることができるのである。
【００２７】
このスルホン酸基の含有量は、例えば、次のようにして測定したスルホン化度（スルホン酸基を構成する硫黄と、セパレータを構成するポリオレフィン系繊維の炭素とのモル比）により比較することができる。まず、第１表面層と第２表面層とを抽出した後、各々の表面層の面密度Ａ1、Ａ2（ｇ／ｍ2）を測定する。次いで、直径４４ｍｍの試験片をそれぞれ採取した後、蛍光Ｘ線装置によりそれぞれの表面層のＸ線強度を測定して、単位面積あたりの硫黄量ｍS1、ｍS2（ｇ／ｍ2）をそれぞれ算出する。次いで、硫黄量ｍS1、ｍS2（ｇ／ｍ2）を硫黄の原子量（３２）で除して、硫黄のモル数（Ｓm1、Ｓm2）をそれぞれ算出する。他方、それぞれの試験片は−（ＣＨ2）n−の構成単位からなるため、それぞれの面密度Ａ1、Ａ2（ｇ／ｍ2）をＣＨ2の分子量（１４）で除することにより、炭素のモル数（Ｃm1、Ｃm2）をそれぞれ算出する。次いで、硫黄のモル数（Ｓm1、Ｓm2）を炭素のモル数（Ｃm1、Ｃm2）で除して、スルホン化度をそれぞれ算出する。
【００２８】
このように、第１表面層を構成する短繊維のスルホン酸基量を第２表面層を構成する長繊維のスルホン酸基量よりも少なくする方法としては、例えば、（１）スルホン酸基量が少ないように短繊維又は短繊維ウエブをスルホン化し、スルホン酸基量が短繊維又は短繊維ウエブよりも多いように、長繊維又は長繊維ウエブをスルホン化した後に、第１表面層と第２表面層とを有する不織布を製造する方法、（２）第１表面層と第２表面層とを有する不織布の第２表面層における界面活性剤の量が第１表面層における界面活性剤の量よりも多い状態でスルホン化処理を実施する方法、などがある。これらの中でも後者の方法は製造工程上、好適である。なお、界面活性剤は第２表面層を構成する繊維に対して、第１表面層と第２表面層とを有する不織布を製造する前又は後に添加すれば良い。
【００２９】
フッ素ガス処理としては、例えば、不活性ガス（例えば、窒素ガス、アルゴンガスなど）で希釈したフッ素ガスと、酸素ガス、二酸化炭素ガス及び二酸化硫黄ガスなどの中から選んだ少なくとも１種類のガスとの混合ガスに、不織布をさらすことにより親水化することができる。
【００３０】
ビニルモノマーのグラフト重合方法としては、例えば、ビニルモノマーと重合開始剤を含む溶液中に不織布を浸漬して加熱する方法、不織布にビニルモノマーを塗布した後に放射線を照射する方法、不織布に放射線を照射した後にビニルモノマーと接触させる方法、増感剤を含むビニルモノマー溶液を不織布に塗布した後に紫外線を照射する方法、などがある。このビニルモノマーとしては、例えば、アクリル酸、メタクリル酸、アクリル酸エステル、メタクリル酸エステル、ビニルピリジン、ビニルピロリドン、或いはスチレンなどを使用することができる。なお、スチレンをグラフト重合した場合には、電解液との親和性に優れるように、スルホン化するのが好ましい。また、ビニルモノマー溶液と不織布とを接触させる前に、紫外線照射、コロナ放電、プラズマ放電などにより、不織布を改質すると、ビニルモノマー溶液との親和性が高くなるため、効率的にグラフト重合できる。
【００３１】
界面活性剤処理としては、例えば、アニオン系界面活性剤（例えば、高級脂肪酸のアルカリ金属塩、アルキルスルホン酸塩、もしくはスルホコハク酸エステル塩など）、又はノニオン系界面活性剤（例えば、ポリオキシエチレンアルキルエーテル、もしくはポリオキシエチレンアルキルフェノールエーテルなど）の溶液中に不織布を浸漬したり、この溶液を不織布に塗布又は散布して付着させることができる。
【００３２】
放電処理としては、例えば、コロナ放電処理、プラズマ処理、グロー放電処理又は電子線処理などがある。なお、空気中の大気圧下で、それぞれが誘電体を担持する一対の電極間に、これら両方の誘電体と接触するように不織布を配置し、これら両電極間に交流電圧を印加し、不織布内部で放電を発生させる方法であると、不織布内部を親水化できるため、内圧特性に優れるセパレータとすることができる。
【００３３】
親水性樹脂付与処理としては、例えば、カルボキシメチルセルロース、ポリビニルアルコール、架橋可能なポリビニルアルコール又はポリアクリル酸などの親水性樹脂を付着させることができる。これらの親水性樹脂は適当な溶媒に溶解又は分散させた後、この溶媒中に不織布を浸漬したり、この溶媒を不織布に塗布又は散布し、乾燥して付着させることができる。
【００３４】
この架橋可能なポリビニルアルコールとしては、例えば、水酸基の一部を感光性基で置換したポリビニルアルコールがあり、より具体的には、感光性基としてスチリルピリジニウム系のもの、スチリルキノリニウム系のもの、スチリルベンゾチアゾリウム系のもので置換したポリビニルアルコールがある。この架橋可能なポリビニルアルコールも他の親水性樹脂と同様にして不織布に付着させた後、光照射によって架橋させることができる。このような水酸基の一部を感光性基で置換したポリビニルアルコールは耐アルカリ性に優れ、しかもイオンとキレートを形成できる水酸基を多く含んでおり、放電時及び／又は充電時に、極板上に樹枝状の金属が析出する前のイオンとキレートを形成し、電極間の短絡を防止できるため好適である。
【００３５】
本発明で使用できるセパレータの面密度は４０〜８０ｇ／ｍ2であるのが好ましく、厚さが０．１〜０．３ｍｍであるのが好ましい。
【００３６】
本発明のアルカリ電池は前述のようなセパレータ以外に、正極と負極とを備えており、セパレータの第１表面層が正極と接触し、第２表面層が負極と接触するように配置されたものである。このようにセパレータを配置させることにより、正極で発生した酸素を速やかに負極へ透過させることができ、負極においてはセパレータに妨げられることなく効率的に酸素を消費できるため、内圧が高くなりにくく、使用寿命の長いアルカリ電池である。なお、正極と負極は従来公知のものを使用することができる。
【００３７】
本発明のアルカリ電池は従来公知の方法により製造することができる。例えば、密閉かつ円筒型のニッケル水素電池は、次のようにして製造することができる。まず、電極として、例えば、発泡ニッケル基材を用いたペースト式ニッケル正極と、ペースト式水素吸蔵合金負極とを用意する。また、前述のような第１表面層と第２表面層とを有するセパレータを用意する。次いで、適宜大きさに裁断したセパレータの第１表面層が正極と接触し、第２表面層が負極と接触するように正極と負極との間に挟み、渦巻き状に巻回して電極群を作成する。次いで、この電極群を外装缶に収納した後、電解液（例えば、水酸化カリウムなど）を外装缶に注液し、封缶して、円筒型ニッケル水素電池を製造することができる。
【００３８】
本発明のアルカリ電池は酸素の透過性に優れるようにセパレータを配置しているため、密閉型として好適であり、特には密閉型のニッケル−カドミウム電池又はニッケル−水素電池として好適である。なお、本発明のアルカリ電池は上記の電池に限定されるものではなく、形状が円筒形、ボタン形、偏平形、角形などであっても良いし、開放型であっても良い。また、アルカリマンガン電池、水銀電池、酸化銀電池、空気電池などの一次電池、銀−亜鉛電池、銀−カドミウム電池、ニッケル−亜鉛電池などの二次電池であっても良い。
【００３９】
以下に、本発明のアルカリ電池の実施例を記載するが、本発明はこれらの実施例に限定されるものではない。
【００４０】
【実施例】
（実施例１）
図３に示すような、ポリプロピレン成分（図中記号１２、円形状で繊度０．０２デニールのポリプロピレン極細短繊維（融点：１６０℃）１本と、三角形状で繊度０．０８デニールのポリプロピレン極細短繊維（融点：１６０℃）８本とを発生可能）と、高密度ポリエチレン成分（図中記号１１、繊度０．０８デニールの高密度ポリエチレン極細短繊維（融点：１３２℃）を８本発生可能）とからなる、オレンジ状断面を有する、繊度１．３デニール、繊維長１５ｍｍの分割短繊維４０ｍａｓｓ％、引張り強さが９ｇ／ｄ（デニール）、繊度２デニール、繊維長１０ｍｍの高強度ポリプロピレン短繊維（融点：１６８℃）３５ｍａｓｓ％、芯成分がポリプロピレンからなり、鞘成分が低密度ポリエチレン（融点：１１５℃）からなる、繊度２デニール、繊維長１０ｍｍの芯鞘型融着短繊維２５ｍａｓｓ％とを混合分散させたスラリーを、湿式抄造法により短繊維ウエブ（面密度３３ｇ／ｍ2）を形成した。
【００４１】
他方、繊維長が２５ｍｍであること以外は分割短繊維と全く同じ分割長繊維４０ｍａｓｓ％、繊維長が４５ｍｍであること以外は高強度ポリプロピレン短繊維と全く同じ高強度ポリプロピレン長繊維３５ｍａｓｓ％、繊維長が３８ｍｍであること以外は芯鞘型融着短繊維と全く同じ芯鞘型融着長繊維２５ｍａｓｓ％とを混綿し、この混綿した繊維に対してポリエチレングリコール高級脂肪酸エステル系油剤を１．５ｍａｓｓ％（前記混綿した繊維に対して）追油した後、カード機により一方向性長繊維ウエブ（面密度２０ｇ／ｍ2）を形成した。
【００４２】
次いで、前記一方向性長繊維ウエブ上に前記短繊維ウエブを積層した後、温度１３５℃に設定されたオーブンにより１０秒間熱処理し、芯鞘型融着短繊維及び芯鞘型融着長繊維の鞘成分を融着して、仮融着積層繊維ウエブを製造した。
【００４３】
次いで、この仮融着積層繊維ウエブを１００メッシュの平織ネットに載置し、ノズル径０．１５ｍｍ、ノズルピッチ０．８ｍｍで配置されたノズルプレートから、内圧１２ＭＰａ（Ｅ＝２１．６）の水流を一方向性長繊維ウエブ側２回、短繊維ウエブ側２回の合計４回（Ｅ値合計：８６．４）、交互に噴出して、絡合すると同時に分割繊維を分割して絡合不織布を製造した。
【００４４】
次いで、この絡合不織布を温度１３５℃に設定されたオーブンにより１０秒間熱処理し、芯鞘型融着短繊維及び芯鞘型融着長繊維の鞘成分を再度融着して、融着不織布を製造した。
【００４５】
その後、この融着不織布を濃度１５％、温度６０℃の発煙硫酸中に２分間浸漬することにより融着不織布構成繊維にスルホン酸基を導入した。そして、スルホン酸基を導入した融着不織布を線圧力９．８Ｎ／ｃｍでカレンダー処理を実施して、面密度５３ｇ／ｍ2、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを製造した。このセパレータは短繊維ウエブを構成する短繊維と一方向性長繊維ウエブを構成する長繊維とが混在した内層を有するものであった。また、このセパレータの短繊維ウエブに由来する表面層（第１表面層）におけるスルホン化度は２．７×１０-3であり、長繊維ウエブに由来する表面層（第２表面層）におけるスルホン化度は３．０×１０-3であった。
【００４６】
次いで、電極の集電体として、水酸化ニッケルを発泡ニッケル支持体に充填した正極（３３ｍｍ、１８２ｍｍ長）と、ペースト式水素吸蔵合金負極（メッシュメタル系合金ＭｍＮｉ5型、３３ｍｍ、２４７ｍｍ長）とを用意した。次いで、３３ｍｍ幅、４１０ｍｍ長に裁断した前記セパレータを、セパレータの短繊維ウエブ側（第１表面層）が正極と接触し、一方向性長繊維ウエブ側（第２表面層）が負極と接触するように正極と負極との間に挟み、渦巻き状に巻回して、ＳＣ型対応の電極群を作成した。この電極群を外装缶に収納した後、電解液として７．２Ｎ−水酸化カリウム及び１Ｎ−水酸化リチウムが外装缶に注液し、封缶して円筒型ニッケル−水素電池（容量：１７５０ｍＡｈ）を製造した。
【００４７】
（比較例１）
円筒型ニッケル−水素電池を製造する際に、セパレータの短繊維ウエブ側（第１表面層）が負極と接触し、一方向性長繊維ウエブ側（第２表面層）が正極と接触するように正極と負極との間に挟み込んだこと以外は、実施例１の操作を繰り返して、封缶して円筒型ニッケル−水素電池（容量：１７５０ｍＡｈ）を製造した。
【００４８】
（比較例２）
実施例１と同じ繊維配合からなるスラリーから、湿式抄造法により短繊維ウエブ（面密度：５３ｇ／ｍ2）を製造した。次いで、この短繊維ウエブのみに対して、実施例１と同様に仮融着、水流絡合、再融着、スルホン酸基の導入及びカレンダー処理を実施して、面密度５３ｇ／ｍ2、厚さ０．１２ｍｍのセパレータを製造した。次いで、実施例１と全く同様にして、円筒型ニッケル−水素電池（容量：１７５０ｍＡｈ）を製造した。
【００４９】
（電池内圧試験）
実施例１及び比較例１〜２の円筒型ニッケル−水素電池を、２０℃の恒温槽中で、充電率０．１Ｃで１２時間（１２０％）充電し、終止電圧１．０Ｖ（ボルト）になるまで放電率０．１Ｃで放電することを１サイクルとする充放電を、５サイクル実施して電池を活性化させた。次いで、この電池に内圧センサーを繋いだ後、２０℃の恒温槽中で、充電率０．５Ｃで３時間（１５０％）充電し、終止電圧０．８Ｖ（ボルト）になるまで放電率０．５Ｃで放電させた際の、過充電時における電池内圧の最大値を測定した。この結果は表１に示す通りであった。この結果から明らかなように、本発明のアルカリ電池は酸素の透過性に優れるため、電池内圧の低いものであった。なお、この時、実施例１及び比較例２の円筒型ニッケル水素電池には液漏れが観察されなかったが、比較例１の円筒型ニッケル水素電池において、液漏れが観察された。
【００５０】
【表１】
0004058202.tif 000002
【００５１】
（電池寿命試験）
実施例１及び比較例１〜２の円筒型ニッケル−水素電池を、２０℃の恒温槽中で、充電率０．２Ｃで１２時間（１２０％）充電し、終止電圧１Ｖ（ボルト）になるまで放電率０．２Ｃで放電させることを１サイクルとする充放電を繰り返し、電池容量が８０％以下（初期電池容量に対して）になるまでに要するサイクル数を測定した。この結果は表１に示す通りであった。この結果から明らかなように、本発明のアルカリ電池は電池寿命の長いものであった。
【００５２】
【発明の効果】
本発明のアルカリ電池は酸素の透過性に優れ、電池寿命の長いものである。
【図面の簡単な説明】
【図１】  本発明の分割性複合繊維の模式的な断面図
【図２】  本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図
【図３】  本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図
【図４】  本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図
【図５】  本発明の他の分割性複合繊維の模式的な断面図
【符号の説明】
１  分割繊維
１１  一成分
１２  他成分
【図１】
0004058202.tif 000003
【図２】
0004058202.tif 000004
【図３】
0004058202.tif 000005
【図４】
0004058202.tif 000006
【図５】
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