JP4995095B2 - 電気二重層キャパシタ用セパレータ - Google Patents
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Description
【0001】
本発明は、電気二重層キャパシタ用セパレータに関する。
【背景技術】
【0002】
従来、電気二重層キャパシタのセパレータとしては、溶剤紡糸セルロース繊維や再生セルロース繊維を主体とする紙製セパレータが使用されている。(例えば、特許文献1〜3参照)。従来、電気二重層キャパシタの電極には、活性炭からなる電極が使用されてきたが、自動車や鉄道車両の補助電源などの用途に対しては、エネルギー密度と出力密度が不十分であった。エネルギー密度と出力密度は、電圧の二乗に比例して大きくなるため、電極材料の改良が活発になされており、従来の活性炭電極では上限電圧が2.5〜2.7V程度であったのに対し、最近では上限電圧3.7〜4.2V程度で作動する電極が開発されている。
【0003】
紙製セパレータは、少なくとも3V以上の高電圧にさらされると酸化劣化して著しく強度が低下し、破れることもあるため、このような高電圧で作動する電気二重層キャパシタのセパレータとしては不適格である。本発明者らは、フィブリル化液晶性高分子繊維、フィブリル化されていない繊度0.5dtex以下の有機繊維、フィブリル化されていない繊度1dtex以上、3.3dtex以下の有機繊維を含有する湿式不織布からなるキャパシタ用セパレータを開示している(特許文献4参照)。しかし、漏れ電流、内部抵抗、静電容量ばらつき、静電容量維持率、耐振動性のさらなる改良が望まれていた。フィブリルを有する繊維と、繊度が0.45dtex以下の細ポリエステル繊維とを含む繊維シートからなる電気二重層キャパシタ用セパレータが開示されている(特許文献5参照)。しかし、該セパレータは、内部抵抗、漏れ電流、容量維持率、耐振動性で問題があった。ここで、耐振動性とは、自動車や鉄道車両に搭載する場合に必要な特性で、アイドリング中や走行中の振動で破れたり穴があくことのないセパレータが求められる。
【特許文献1】
特開平5−267103号公報
【特許文献2】
特開平11−168033号公報
【特許文献3】
特開2000−3834号公報
【特許文献4】
特開2003−124065号公報
【特許文献5】
特開2001−244150号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【0004】
本発明は、上記実情を鑑みたものであって、3V以上の高電圧で作動する電気二重層キャパシタに好適な電気二重層キャパシタ用セパレータに関するものである。
【課題を解決するための手段】
【0005】
本発明者らは、この課題を解決するために鋭意研究を行った結果、特定の繊維を組み合わせて用いることによって、3V以上の高電圧で作動する電気二重層キャパシタに好適な電気二重層キャパシタ用セパレータを実現できることを見出し、本発明を完成するに至ったものである。
【0006】
即ち、本発明の第1は、フィブリル化耐熱性繊維と繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維とフィブリル化セルロースとを含有する多孔質シートからなる電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【0007】
本発明の第1の電気二重層キャパシタ用セパレータにおいては、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜90:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1であることが好ましい。
【0008】
本発明の第2は、フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有する多孔質シートからなる電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【0009】
本発明の第2の電気二重層キャパシタ用セパレータにおいては、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜44:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維の質量比率が1:50〜79:1であることが好ましい。
【0010】
本発明の第3は、フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有する多孔質シートからなる電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【0011】
本発明の第3の電気二重層キャパシタ用セパレータにおいては、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜44:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維の質量比率が1:79〜79:1であることが好ましい。
【0012】
本発明の第4は、フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有する多孔質シートからなる電気二重層キャパシタ用セパレータである。
【0013】
本発明の第4の電気二重層キャパシタ用セパレータにおいては、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜44:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維および繊度0.45dtexを超え、繊度1.00dtex未満のポリエステル繊維の合計量と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維との質量比率が1:40〜79:1であることが好ましい。
【0014】
本発明においては、フィブリル化耐熱性繊維およびフィブリル化セルロースのカナディアンスタンダードフリーネスが0〜500mlで、重量平均繊維長が0.1〜2mmであることが好ましい。
【0015】
本発明においては、フィブリル化耐熱性繊維が、パラ系アラミド繊維であることが好ましい。
【0016】
本発明においては、ポリエステル繊維が、ポリエチレンテレフタレート繊維であることが好ましい。
【0017】
本発明の電気二重層キャパシタ用セパレータは、厚みが10〜80μm、密度が0.25〜0.65g/cm 3 であることが好ましい。
【0018】
本発明においては、JIS P8147の傾斜方法に準拠し、縦と横の長さが25mmで高さが20mmの直方体からなる100gの重りを用いて測定したセパレータの静摩擦係数が0.40〜0.65であることが好ましい。
【0019】
本発明においては、電気二重層キャパシタ用セパレータの電解液湿潤突刺強度が、1.40N以上であることが好ましい。
【発明の効果】
【0020】
本発明により、フィブリル化耐熱性繊維と繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維とフィブリル化セルロースとを含有することにより、漏れ電流のより小さい電気二重層キャパシタ用セパレータが得られる。本発明により、フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有することにより、内部抵抗を低くすることができるだけでなく、電解液湿潤時の突刺強度を強くすることができるため、自動車や鉄道車両に搭載される場合に重要な耐振動性が良い電気二重層キャパシタ用セパレータが得られる。本発明により、フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有することにより、電解液保持力が高くなり、ドライアップしにくくなるため、静電容量維持率のより高い電気二重層キャパシタ用セパレータ得られる。本発明により、フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有することにより、静電容量のばらつきを小さくすることができ、信頼性のより高い電気二重層キャパシタ用セパレータが得られるだけでなく、電解液湿潤時の突刺強度を強くすることができるため、自動車や鉄道車両に搭載される場合に重要な耐振動性が良い電気二重層キャパシタ用セパレータが得られる。従って、本発明によれば3V以上の高電圧で作動する電気二重層キャパシタに特に好適な電気二重層キャパシタ用セパレータが得られる。なお、本発明において、「繊度」とは、繊維10000mあたりのグラム数をいう。
【発明を実施するための最良の形態】
【0021】
本発明における電気二重層キャパシタとは、対向する2つの電極間に電気二重層を挟んだ形で構成されてなる蓄電機能を有するものである。電気二重層キャパシタの電極としては、一対の電気二重層型電極、または一方が電気二重層型電極でもう片方が酸化還元型電極の組み合わせの何れでも良い。電気二重層型電極としては、活性炭や非多孔性炭素などの炭素材料からなる電極が挙げられる。ここで、非多孔性炭素とは、活性炭とは製法が異なり、黒鉛に類似の微結晶炭素を有する炭素を指す。活性炭の場合は、充放電に伴って細孔にイオンが入ったり出たりするが、非多孔性炭素の場合は、微結晶炭素の層間にイオンが入ったり出たりする。電気二重層型電極としてはこれら炭素材料にリチウムイオンをドープしたものも挙げられる。対となる電気二重層型電極は、それぞれ、同一であっても異なっていてもよい。酸化還元型電極としては、ポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアセン、インドール三量体、ポリフェニルキノキサリン、これらの誘導体などの導電性高分子、酸化ルテニウム、酸化インジウム、酸化タングステンなどの金属酸化物が挙げられるが、これらに限定されるものではない。
【0022】
電気二重層キャパシタの電解液には、イオン解離性の塩を溶解させた水溶液、プロピレンカーボネート(略称PC)、エチレンカーボネート(略称EC)、ジメチルカーボネート(略称DMC)、ジエチルカーボネート(略称DEC)、アセトニトリル(略称AN)、プロピオニトリル、γ−ブチロラクトン(略称BL)、ジメチルホルムアミド(略称DMF)、テトラヒドロフラン(略称THF)、ジメトキシエタン(略称DME)、ジメトキシメタン(略称DMM)、スルホラン(略称SL)、ジメチルスルホキシド(略称DMSO)、エチレングリコール、プロピレングリコール、メチルセロソルブなどの有機溶媒にイオン解離性の塩を溶解させたもの、イオン性液体(固体溶融塩)などが挙げられるが、これらに限定されるものではない。水溶液系と有機溶媒系の何れも利用できる電気二重層キャパシタの場合は、水溶液系は耐電圧が低いため、有機溶媒系の方が好ましい。電気二重層キャパシタには、電解液の代わりにポリピロール、ポリチオフェン、ポリアニリン、ポリアセチレン、ポリアセン、これらの誘導体などの導電性高分子膜を用いても良い。
【0023】
本発明における耐熱性繊維とは、軟化点、融点、熱分解温度の何れもが250℃以上、700℃以下である繊維を指す。具体的には、パラ系アラミド、メタ系アラミド、全芳香族ポリエステル、全芳香族ポリエステルアミド、全芳香族ポリエーテル、全芳香族ポリカーボネート、全芳香族ポリアゾメチン、ポリフェニレンスルフィド(略称PPS)、ポリ(パラ−フェニレンベンゾビスチアゾール)(略称PBZT)、ポリベンゾイミダゾール(略称PBI)、ポリエーテルエーテルケトン(略称PEEK)、ポリアミドイミド(略称PAI)、ポリイミド、ポリテトラフルオロエチレン(略称PTFE)、ポリ(パラ−フェニレン−2,6−ベンゾビスオキサゾール)(略称PBO)などが挙げられ、これら単独でも良いし、2種類以上の組み合わせでも良い。PBZTはトランス型、シス型の何れでも良い。ここで、「軟化点、融点、熱分解温度の何れも250℃以上、700℃以下」の範疇には、軟化点や融点が明瞭ではないが、熱分解温度が250℃以上、700℃以下であるものも含まれる。アラミドやPBOなどはその例である。これらの繊維の中でも、液晶性のため均一に細くフィブリル化されやすいアラミド、特にパラ系アラミドが好ましい。アラミドとは、アミド結合の85モル%以上が直接2個の芳香環に結合している全芳香族ポリアミドを意味する。
本発明において使用される耐熱性繊維の軟化点、融点、熱分解温度は、250℃〜700℃であることが好ましく、260℃〜650℃であることが更に好ましく、270℃〜600℃であることがより好ましく、280℃〜550℃であることが最も好ましい。
【0024】
本発明におけるパラ系アラミドとは、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドとの重縮合で得られるポリマー、またはパラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドと前述のパラ配向モノマーに対して共重合率40mol%以下でメタ配向芳香族ジアミン、メタ配向芳香族ジハライド、脂肪族ジアミン、脂肪族ジカルボン酸などを重縮合して得られるポリマーであって、アミド結合が芳香環のパラ位またはそれに準じた配向位で結合した繰り返し単位からなるポリマーである。また、パラ配向芳香族ジアミンとパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドの芳香環の一部の水素原子は、アミド結合を形成しない置換基で置換されていても良く、芳香環は多環でも良い。アミド結合を形成しない置換基としては、アルキル基、アルコキシ基、ハロゲン原子、スルホニル基、ニトロ基、フェニル基、その他が挙げられる。アルキル基とアルコキシ基は、炭素数が長いと重縮合を阻害しやすくなるため、炭素数は1〜4が好ましい。例えば、芳香環の一部の水素原子がアルキル基で置換されたパラ配向芳香族ジアミンとしては、N,N′−ジメチルパラフェニレンジアミン、N,N′−ジエチルパラフェニレンジアミン、2−メチル−4−エチルパラフェニレンジアミン、2−メチル−4−エチル−5−プロピルパラフェニレンジアミンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、芳香環の一部の水素原子がアルコキシ基で置換されたパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドとしては、ジメトキシテレフタル酸クロリド、ジエトキシテレフタル酸クロリド、2−メトキシ−4−エトキシテレフタル酸クロリドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。例えば、芳香環が多環なパラ配向芳香族ジアミンとしては、4,4′−オキシジフェニルジアミン、4,4′−スルホニルジフェニルジアミン、4,4′−ジフェニルジアミン、3,3′−オキシジフェニルジアミン、3,3′−スルホニルジフェニルジアミン、3,3′−ジフェニルジアミンなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、多環の場合もこれらの芳香環の一部の水素原子が、前述したように、アミド結合を形成しない置換基で置換されていても良い。例えば、芳香環が多環なパラ配向芳香族ジカルボン酸ハライドとしては、4,4′−オキシジベンゾイルクロリド、4,4′−スルホニルジベンゾイルクロリド、4,4′−ジベンゾイルクロリド、3,3′−オキシジベンゾイルクロリド、3,3′−スルホニルジベンゾイルクロリド、3,3′−ジベンゾイルクロリドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。さらに、多環の場合もこれらの芳香環の一部の水素原子が、前述したように、アミド結合を形成しない置換基で置換されていても良い。
【0025】
本発明におけるパラ系アラミドの具体例としては、ポリ(パラ−フェニレンテレフタルアミド)、ポリ(パラ−ベンズアミド)、ポリ(パラ−アミドヒドラジド)、ポリ(パラ−フェニレンテレフタルアミド−3,4−ジフェニルエーテルテレフタルアミド)、ポリ(4,4′−ベンズアニリドテレフタルアミド)、ポリ(パラ−フェニレン−4,4′−ビフェニレンジカルボン酸アミド)、ポリ(パラ−フェニレン−2,6−ナフタレンジカルボン酸アミド)、ポリ(2−クロロ−p−フェニレンテレフタルアミド)、コポリパラフェニレン−3,4′−オキシジフェニレンテレフタルアミドなどが挙げられるが、これらに限定されるものではない。上記したポリマーの中でも特に耐熱性に優れるポリ(パラ−フェニレンテレフタルアミド)が好ましい。
【0026】
本発明におけるフィブリルとは、耐熱性繊維およびセルロースの両方において、フィルム状ではなく、主に繊維軸と平行な方向に非常に細かく分割された部分を有する繊維状で、少なくとも一部が繊維径1μm以下になっている繊維を指す。長さと巾のアスペクト比は約20〜約100000の範囲に分布することが好ましい。カナディアンスタンダードフリーネスは0〜500ml以下の範囲にあることが好ましく、0〜200mlの範囲にあることがより好ましい。さらに重量平均繊維長が0.1〜2mmの範囲にあるものが好ましい。
【0027】
本発明におけるフィブリル化は、耐熱性繊維およびセルロースの両方において、リファイナー、ビーター、ミル、摩砕装置、高速の回転刃によりせん断力を与える回転刃式ホモジナイザー、高速で回転する円筒形の内刃と固定された外刃との間で剪断力を生じる二重円筒式の高速ホモジナイザー、超音波による衝撃で微細化する超音波破砕器、繊維懸濁液に少なくとも3000psiの圧力差を与えて小径のオリフィスを通過させて高速度とし、これを衝突させて急減速することにより繊維に剪断力、切断力を加える高圧ホモジナイザー等を用いて行うことができる。特に高圧ホモジナイザーで処理すると細かいフィブリルが得られるため好ましい。
【0028】
本発明におけるフィブリル化セルロースとしては、溶剤紡糸セルロース、木材繊維や木材パルプ、リンター、リント、麻、柔細胞繊維などの非木材繊維や非木材パルプをフィブリル化したものやバクテリアセルロースなどが挙げられる。柔細胞繊維とは、植物の茎、葉、根、果実に存在する柔細胞を主体とした部分を、アルカリで処理する等して得られるセルロースを主成分とし、水に不溶な繊維を指す。これらの中でも細くフィブリル化しやすいことから、リンター、木材パルプ、麻、柔細胞繊維をフィブリル化して得られるフィブリル化セルロースが好ましい。これらの中でも、非常に細くフィブリル化しやすいことからリンター、木材パルプ、柔細胞繊維がさらに好ましい。
【0029】
本発明に用いられるポリエステル繊維としては、ポリエチレンテレフタレート、ポリブチレンテレフタレート、ポリトリメ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、それらの誘導体などからなる繊維が挙げられる。これらの中でもポリエチレンテレフタレート繊維が好ましい。本発明のポリエステル繊維は、単一の樹脂成分からなるものでも良いが、2種類以上の樹脂成分からなる複合型繊維であっても良い。複合型繊維としては、芯鞘型、サイドバイサイド型、交互積層型などどのような形態であっても良い。単一成分からなるポリエステル繊維及び複合型ポリエステル繊維の何れも熱融着性を有する、いわゆる熱融着性繊維であっても良い。
【0030】
本発明の第1の電気二重層キャパシタ用セパレータは、フィブリル化耐熱性繊維と繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維とフィブリル化セルロースとを含有することにより、漏れ電流を小さくすることができる。ポリエステル繊維の繊度が0.01dtex未満では、電気二重層キャパシタ用セパレータの腰や強度が弱くなり、ハンドリング性が悪くなりやすい。
【0031】
本発明の第1の電気二重層キャパシタ用セパレータにおいては、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量との質量比率が1:17〜90:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースとの質量比率が1:10〜20:1であることが好ましい。より好ましくは、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量との質量比率が1:13〜40:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースとの質量比率が1:7〜15:1である。前者の質量比率において、フィブリル化耐熱性繊維が1:17より少ないとピンホールができる場合があり、90:1より多いと電気二重層キャパシタ用セパレータからフィブリル化耐熱性繊維が脱落しやすくなる場合や、断裁性などの加工性が悪くなる場合がある。後者の質量比率において、フィブリル化耐熱性繊維が1:10より少ないと電気二重層キャパシタ用セパレータの耐酸化性が不十分になる場合があり、20:1より多いと毛羽立ちやすくなったり、漏れ電流が大きくなる場合がある。
【0032】
本発明の第2の電気二重層キャパシタ用セパレータは、フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有することにより、内部抵抗を低くすることができるだけでなく、電解液湿潤時の突刺強度を強くすることができるため、自動車や鉄道車両に搭載される場合に重要な耐振動性が良くなる。
【0033】
本発明の第2の電気二重層キャパシタ用セパレータにおいては、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜44:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維の質量比率が1:50〜79:1であることが好ましい。より好ましくは、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:13〜25:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:7〜15:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維の質量比率が1:20〜40:1である。フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率において、フィブリル化耐熱性繊維が1:17より少ないとピンホールができる場合があり、44:1より多いと電気二重層キャパシタ用セパレータからフィブリル化耐熱性繊維が脱落しやすくなる場合や、断裁性などの加工性が悪くなる場合がある。フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率において、フィブリル化耐熱性繊維が1:10より少ないと電気二重層キャパシタ用セパレータの耐酸化性が不十分になる場合があり、20:1より多いと毛羽立ちやすくなったり、漏れ電流が大きくなる場合がある。ポリエステル繊維同士の質量比率において、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維が1:50より少ないと静電容量のばらつきが大きめになる場合があり、79:1より多いと静電容量維持率が不十分になる場合がある。
【0034】
本発明の第3の電気二重層キャパシタ用セパレータは、フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有することにより、電解液保持力が高くなり、ドライアップしにくくなるため、静電容量維持率が高くなる。
【0035】
本発明の第3の電気二重層キャパシタ用セパレータにおいては、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜44:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維の質量比率が1:79〜79:1であることが好ましい。より好ましくは、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:13〜25:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:7〜15:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維の質量比率が1:40〜40:1である。フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率において、フィブリル化耐熱性繊維が1:17より少ないとピンホールができる場合があり、44:1より多いと電気二重層キャパシタ用セパレータからフィブリル化耐熱性繊維が脱落しやすくなる場合や、断裁性などの加工性が悪くなる場合がある。フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率において、フィブリル化耐熱性繊維が1:10より少ないと電気二重層キャパシタ用セパレータの耐酸化性が不十分になる場合があり、20:1より多いと毛羽立ちやすくなったり、漏れ電流が大きくなる場合がある。ポリエステル繊維同士の質量比率において、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維が1:79より少ないと静電容量のばらつきが大きめになる場合があり、79:1より多いと静電容量維持率が不十分になる場合がある。
【0036】
本発明の第4の電気二重層キャパシタ用セパレータは、フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有することにより、静電容量のばらつきを小さくすることができ、信頼性の高い電気二重層キャパシタが得られる。さらに、電解液湿潤時の突刺強度を強くすることができるため、自動車や鉄道車両に搭載される場合に重要な耐振動性が良くなる。
【0037】
本発明の第4の電気二重層キャパシタ用セパレータにおいては、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜44:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維および繊度0.45dtexを超え、繊度1.00dtex未満のポリエステル繊維の合計量と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維との質量比率が1:40〜79:1であることが好ましい。より好ましくは、フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:13〜25:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:7〜15:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維および繊度0.45dtexを超え、繊度1.00dtex未満のポリエステル繊維の合計量と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維との質量比率が1:20〜40:1である。フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率において、フィブリル化耐熱性繊維が1:17より少ないとピンホールができる場合があり、44:1より多いと電気二重層キャパシタ用セパレータからフィブリル化耐熱性繊維が脱落しやすくなる場合や、断裁性などの加工性が悪くなる場合がある。フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率において、フィブリル化耐熱性繊維が1:10より少ないと電気二重層キャパシタ用セパレータの耐酸化性が不十分になる場合があり、20:1より多いと毛羽立ちやすくなったり、漏れ電流が大きくなる場合がある。繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維および繊度0.45dtexを超え、繊度1.00dtex未満のポリエステル繊維の合計量と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維との質量比率において、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維および繊度0.45dtexを越え、繊度1.00dtex未満のポリエステル繊維の合計量が1:40より少ないと静電容量維持率が不十分になる場合があり、79:1より多いと静電容量のばらつきが大きめになる場合がある。
【0038】
本発明の電気二重層キャパシタ用セパレータは、JIS P8147の傾斜方法に準拠し、縦と横の長さが25mmで高さ20mmの直方体からなる100gの重りを用いて測定したセパレータの静摩擦係数が0.40〜0.65であることが好ましい。具体的には、平滑なアルミニウム板にセパレータ試料(本体用セパレータ試料)を貼り付け、このアルミニウム板をセパレータ試料面が上になるように滑り傾斜角測定装置の傾斜板に取り付ける。一方、重りに本体用セパレータ試料と同じセパレータ試料(重り用セパレータ試料)を貼り付ける。傾斜板の角度を零に合わせ、重りのセパレータ試料面を下にして、傾斜板の本体用セパレータ試料面上に載せる。傾斜板の角度を毎秒3度以下の速さで上げていき、重りが滑りはじめたときの傾斜角θを読み取る。重りが滑り始めたときの正接tanθを静摩擦係数として求める。本発明においては、セパレータ試料の両面(表と表、および裏と裏)の静摩擦係数を測定し、その平均値が0.40以上、0.65以下であることが好ましい。静摩擦係数が0.40未満では、電解液のドライアップや滲み出しが起こり易く、静電容量維持率が不十分になる場合があり、0.65より大きいと漏れ電流が大きめになる場合や電気二重層キャパシタの組み立て作業性が低下する場合がある。
【0039】
本発明の電気二重層キャパシタ用セパレータの静摩擦係数を好ましい範囲、すなわち0.40〜0.65にするには、電気二重層キャパシタ用セパレータの密度、厚み、フィブリル化耐熱性繊維の含有量、ポリエステル繊維の含有量を調節することにより達成できる。例えば、フィブリル化耐熱性繊維の含有量を多くする程、静摩擦係数は大きくなる傾向があり、密度を高め、且つ厚みを薄くする程、静摩擦係数は小さくなる傾向がある。
【0040】
本発明に用いられるポリエステル繊維は、溶融紡糸、静電紡糸、メルトブローン法などの方法で製造することができるが、相対的に単繊維強度が強くなりやすい溶融紡糸法が好ましい。本発明においては、ポリエステル繊維の繊維長は1〜15mmが好ましく、2〜6mmがより好ましい。繊維長が1mmより短いと電気二重層キャパシタ用セパレータから脱落しやすい場合があり、15mmより長いと、繊維がもつれてダマになりやすく、厚みむらが生じることがある。
【0041】
本発明における多孔質シートは、円網抄紙機、長網抄紙機、短網抄紙機、傾斜型抄紙機、これらの中から同種または異種の抄紙機を組み合わせてなるコンビネーション抄紙機などを用いて抄紙する方法によって製造することができる。原料スラリーには、繊維原料の他に必要に応じて分散剤、増粘剤、無機填料、有機填料、消泡剤などを適宜添加することができる。水、好ましくは蒸留水又はイオン交換水を用いて5質量%〜0.001質量%程度の固形分濃度に原料スラリーを調整する。この原料スラリーをさらに所定濃度に希釈して抄紙する。抄紙して得た多孔質シートは必要に応じて、カレンダー処理、熱カレンダー処理、熱処理などが施される。
【0042】
本発明の電気二重層キャパシタ用セパレータの厚みは特に制限はないが、10〜80μmが好ましく、30〜60μmがより好ましい。10μm未満では、ハンドリング時や加工時に破れたり穴があきやすくなる場合があり、80μmより厚いと、電気二重層キャパシタに収納できる電極面積が小さくなり、電気二重層キャパシタの静電容量が小さくなってしまう場合がある。
【0043】
本発明の電気二重層キャパシタ用セパレータの密度は特に制限はないが、0.25〜0.65g/cm3が好ましく、0.45〜0.65g/cm3がより好ましい。密度が0.25g/cm3未満では、漏れ電流が大きくなる場合があり、0.65g/cm3を超えると内部抵抗が高くなる場合がある。
【0044】
本発明の電気二重層キャパシタ用セパレータは、電解液湿潤突刺強度が1.40N以上であることが好ましい。電解液湿潤突刺強度が1.40N未満では、電気二重層キャパシタ用セパレータの耐振動性が不十分になる場合がある。ここで、電解液湿潤突刺強度とは、セパレータに電解液を含浸した状態での突刺強度を意味する。本発明における突刺強度は、先端に丸みをつけた直径1mmの金属針をセパレータ試料面に直角に一定速度で降下させていき、そのまま試料を貫通させたときの最大荷重(N)を意味する。金属針の丸みは曲率1〜2が好ましい。突刺強度の測定装置としては、市販の引張試験機や卓上型材料試験機を用いる。
【実施例】
【0045】
以下、実施例により本発明をさらに詳しく説明するが、本発明は実施例に限定されるものではない。
【0046】
<フィブリル化耐熱性繊維1>
パラ系アラミド繊維(帝人テクノプロダクツ製、商品名:トワロン1080)(繊度1.2dtex)を初期濃度5質量%になるようにイオン交換水に分散させ、ダブルディスクリファイナーを用いて、15回繰り返し叩解処理し、重量平均繊維長1.55mm、カナディアンスタンダードフリーネス100mlのフィブリル化パラ系アラミド繊維を作製した。以下、これをフィブリル化耐熱性繊維1またはFB1と表記する。
【0047】
<フィブリル化耐熱性繊維2>
フィブリル化耐熱性繊維1を、高圧ホモジナイザーで50MPaの条件で25回繰り返し叩解処理し、重量平均繊維長0.61mm、カナディアンスタンダードフリーネス0mlのフィブリル化パラ系アラミド繊維を作製した。以下、これをフィブリル化耐熱性繊維2またはFB2と表記する。
【0048】
<ポリエステル繊維1〜7>
表1に示したポリエステル繊維1〜7を用いた。これらのポリエステル繊維は、ポリエチレンテレフタレート樹脂を溶融紡糸し、延伸してそれぞれ所定の繊度を有するトウを作製し、所定の長さに切断して得た。以下、これをポリエステル繊維1〜7またはPET1〜7と表記する。
【0049】
【表1】
【0050】
<ポリエステル繊維8>
繊度1.10dtex、繊維長5mmの市販の芯鞘ポリエステル繊維(芯部:ポリエチレンテレフタレート、鞘部:ポリエチレンテレフタレート成分とポリエチレンイソフタレート成分を有する共重合ポリエステル、帝人ファイバー製、商品名:TJ04CN)をポリエステル繊維8またはPET8と表記する。
【0051】
<フィブリル化セルロース1>
コットンリンターを初期濃度5質量%になるようにイオン交換水中に分散させ、高圧ホモジナイザーを用いて50MPaの圧力で20回繰り返し処理して、重量平均繊維長0.33mm、カナディアンスタンダードフリーネス0mlのフィブリル化セルロースを作製した。以下、これをフィブリル化セルロース1またはFBC1と表記する。
【0052】
<フィブリル化セルロース2>
繊度1.7dtex、繊維長5mmの溶剤紡糸セルロース(レンチング社製、商品名:テンセル)を初期濃度5質量%になるようにイオン交換水中に分散させ、ダブルディスクリファイナーを用いて20回繰り返し叩解処理し、重量平均繊維長0.64mm、カナディアンスタンダードフリーネス10mlのフィブリル化セルロースを作製した。以下、これをフィブリル化セルロース2またはFBC2と表記する。
【0053】
表2〜5に示した繊維群と配合比率に従って、抄紙用スラリーを調製した。具体的な配合を表6〜10に示した。表2〜表10において、「FB」はフィブリル化耐熱性繊維、「A」は繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維、「B」は繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維、「C」は繊度0.45dtexを超え、繊度1.00dtex未満のポリエステル繊維、「D」は繊度1.00dtex以上のポリエステル繊維、「FBC」はフィブリル化セルロースをそれぞれ意味する。なお、FB、A、B、C、DおよびFBCにおける配合比率は、それぞれ質量%で表している。
【0054】
【表2】
[0055]
[表3]
[0056]
[表4]
[0057]
[表5]
【0058】
【表6】
【0059】
【表7】
【0060】
【表8】
【0061】
【表9】
[0062]
[表10]
[0063]
(実施例1〜96)
スラリー1〜96を湿式抄紙して多孔質シート1〜96を作製した。次いで、多孔質シート1〜96を表11に示した条件でカレンダー処理し、電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜96を作製した。抄紙機には円網抄紙機と傾斜短網抄紙機のコンビネーション抄紙機を用いた。
[0064]
(比較例1〜7、10、11)
スラリー97〜103、106、107を湿式抄紙して多孔質シート97〜103、106、107を作製した。次いで、多孔質シート97〜103、106、107を、表11に示した条件でカレンダー処理し、電気二重層キャパシタ用セパレータ97〜103、106、107を作製した。抄紙機には円網抄紙機と傾斜短網抄紙機のコンビネーション抄紙機を用いた。
[0065]
(比較例8、9)
スラリー104、105を湿式抄紙して多孔質シート104、105を作製した。次いで、220℃、線圧4.7kN/cmの条件で一対の金属ロール間に通して熱カレンダー処理し、電気二重層キャパシタ用セパレータ104および105を作製した。
[0066]
[表11]
[0067]
<電気二重層キャパシタ1〜107>
負極として、Liイオンをドープした黒鉛系炭素からなる電極を用い、正極として、非多孔性炭素からなる電極を用いた。電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜107のそれぞれについて、セパレータ/負極/セパレータ/正極の順に積層し、これを1組として、25組積層し、最後の正極の外側にセパレータを配してアルミニウム製収納袋に収納してスタック型素子を形成した。該素子内に電解液を注入した後、注入口から脱気し、注入口を密栓して電気二重層キャパシタ1〜107をそれぞれ100個ずつ作製した。電解液には、プロピレンカーボネートに1.5mol/lになるように(C2H5)3(CH3)NBF4を溶解させたものを用いた。
[0068]
電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜107および電気二重層キャパシタ1〜107について、下記の試験方法により測定し、その結果を表12〜表16に示した。
[0069]
<厚み>
電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜107の厚みをJIS C2111に準拠して測定し、その結果を表12〜表16に示した。
【0070】
<密度>
電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜107の密度をJIS C2111に準拠して測定し、その結果を表12〜表16に示した。
【0071】
<断裁性>
電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜107を押し切りカッターで断裁したときの断裁面の状態を観測した。毛羽の発生がなく問題なく切れたものをA、やや断裁しにくかったものをB、毛羽が発生したり、断裁不良だったものをCとし、表12〜表16に示した。
【0072】
<静摩擦係数>
縦と横の長さが25mmで高さ20mmの直方体からなる100gの重りを用いた。平滑なアルミニウム板に電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜107を貼り付け、このアルミニウム板をセパレータ面が上になるように滑り傾斜角測定装置の傾斜板に取り付けた。一方、重りに同じセパレータ試料を貼り付け、傾斜板の角度を零に合わせ、重りのセパレータ試料面を下にして傾斜板のセパレータ試料面に載せた。このときセパレータ試料の同一面、すなわち表面同士または裏面同士を接触させて載せた。JIS P8147の傾斜方法に準拠し、傾斜板の角度を毎秒3度以下の速さで上げていき、重りが滑りはじめたときの傾斜角θを読み取った。重りが滑り始めたときの正接tanθを静摩擦係数として求め、各セパレータ試料の表面の静摩擦係数と裏面の静摩擦係数の平均値を表12〜表16に示した。
【0073】
<電解液湿潤突刺強度>
電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜107を50mm巾の短冊状に切りそろえ、プロピレンカーボネートに10分間浸した。これを1分間吊るして、試料に付着した余分なプロピレンカーボネートを取り除いた後、この試料の突刺強度を測定した。先端に曲率1.6の丸みをつけた直径1mmの金属針を卓上型材料試験機(株式会社オリエンテック製、商品名:STA−1150)に装着し、試料面に対して直角に1mm/sの一定速度で貫通するまで降ろした。このときの最大荷重(N)を計測し、これを電解液湿潤突刺強度とした。1試料につき5箇所以上突刺強度を測定し、全測定値の平均値を表12〜表16に示した。
【0074】
<内部抵抗>
電気二重層キャパシタ1〜107に電圧3.5Vで充電した後、20Aで定電流放電したときの放電開始直後の電圧低下より算出し、100個の平均値を表12〜表16に示した。
【0075】
<漏れ電流>
電気二重層キャパシタ1〜107に電圧3.5Vで充電し、24時間保持したときに計測される電流値を漏れ電流とし、表12〜表16に示した。漏れ電流が小さい程好ましい。
【0076】
<容量維持率>
電気二重層キャパシタ1〜107を電圧3.5Vで充電した後、20Aで0Vまで定電流放電するサイクルを50℃で5000回繰り返し行ったときの静電容量の、室温での初期静電容量に対する比率を静電容量維持率とし、表12〜表16に示した。
【0077】
<ばらつき>
電気二重層キャパシタ1〜107に電圧3.5Vまで充電し、20Aで0Vまで定電流放電したときの静電容量を算出し、各電気二重層キャパシタ100個の静電容量ばらつきの標準偏差を表12〜表16に示した。
【0078】
<耐振動性>
電気二重層キャパシタ1〜107を上下振動型振動試験機(アイデックス製、商品名:BF−45UA−E)に固定し、室温で5Hzの振動を3000時間与えた後の静電容量を測定し、初期の静電容量に対する比率を百分率で算出し、表12〜表16に示した。この値が大きいほど好ましい。
【0079】
【表12】
【0080】
【表13】
【0081】
【表14】
【0082】
【表15】
【0083】
【表16】
【0084】
表12〜15に示した通り、実施例1〜96で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜96は、フィブリル化耐熱性繊維とポリエステル繊維とフィブリル化セルロースとを含有する多孔質シートからなり、ポリエステル繊維として、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」を含有している。
【0085】
一方、表16に示した通り、比較例1〜4で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ97〜100は、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」を含有していないため、何れも断裁性が悪く、ポリエステル繊維「A」を含有してなる実施例1〜96の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜96と比較して、漏れ電流が大きく、静電容量のばらつきが大きく、静電容量維持率が低かった。
【0086】
比較例5で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ101は、ポリエステル繊維として、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」を含有せず、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維「B」のみを含有しているため、実施例1〜96の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜96と比較して、漏れ電流が大きめで、静電容量維持率が低く、静電容量ばらつきが大きかった。
【0087】
比較例6で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ102は、ポリエステル繊維として、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」を含有せず、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維「B」と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維「C」のみを含有しているため、実施例1〜96の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜96と比較して、漏れ電流が大きめで、静電容量維持率が低く、静電容量ばらつきが大きかった。
【0088】
比較例7〜9で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ103〜105は、フィブリル化セルロースを含有していないため、実施例1〜96の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜96と比較して、内部抵抗が高く、漏れ電流が大きく、静電容量ばらつき大きかった。
【0089】
比較例10で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ106は、フィブリル化耐熱性繊維、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」、フィブリル化セルロースの何れも含有していないため、実施例1〜96の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜96と比較して、内部抵抗が高く、漏れ電流が著しく大きく、静電容量維持率が低く、静電容量ばらつきが大きかった。
【0090】
比較例11で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ107は、フィブリル化耐熱性繊維を含有せず、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」とフィブリル化セルロースのみからなるため、実施例1〜96の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜96と比較して、内部抵抗が高く、静電容量維持率が低く、静電容量ばらつきが大きく、耐振動性が悪かった。
【0091】
以下、実施例1〜96の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜96を比較する。表12に示した通り、実施例1〜18で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜18は、ポリエステル繊維として、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」を含有している。表13に示した通り、実施例19〜46で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ19〜46は、ポリエステル繊維として、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維「C」とを含有している。表14に示した通り、実施例47〜71で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ47〜71は、ポリエステル繊維として、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」と0.10dtex以上、0.45dtex未満のポリエステル繊維「B」とを含有している。表15に示した通り、実施例72〜96で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ72〜96は、ポリエステル繊維として、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維「A」と0.10dtex以上、0.45dtex未満のポリエステル繊維「B」と繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維「C」とを含有している。
【0092】
フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率及びフィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が同じで、ポリエステル繊維の繊度が異なる電気二重層キャパシタ用セパレータを比較した場合、ポリエステル繊維が「A」のみである実施例1〜18の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜18は、ポリエステル繊維「A」以外のポリエステル繊維「B」や「C」を含有している実施例19〜96の電気二重層キャパシタ用セパレータ19〜96よりも、漏れ電流が小さく優れていた。例えば、FB:(A+B+C)の質量比率が1:18で、FB:FBCの質量比率が1:6である実施例1、19、47及び72を比較すると、漏れ電流の評価では実施例1が最小であり、優れている。
【0093】
フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率及びフィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が同じで、ポリエステル繊維の繊度が異なる電気二重層キャパシタ用セパレータを比較した場合、ポリエステル繊維「A」と「C」とを含有する実施例19〜46で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ19〜46は、ポリエステル繊維「A」のみを含有している実施例1〜18の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜18、ポリエステル繊維「A」と「B」とを含有している実施例47〜71で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ47〜71、ポリエステル繊維「A」、「B」及び「C」を含有している実施例72〜96で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ72〜96と比較して、内部抵抗が低く、且つ、電解液湿潤突刺強度が強いため、耐振動性に優れていた。例えば、FB:(A+B+C)の質量比率が1:18で、FB:FBCの質量比率が1:6である実施例1、19、47及び72を比較すると、内部抵抗、電解液湿潤突刺強度、耐振動性の評価で、実施例19が最も優れている。
【0094】
フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率及びフィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が同じで、ポリエステル繊維の繊度が異なる電気二重層キャパシタ用セパレータを比較した場合、ポリエステル繊維「A」と「B」とを含有している実施例47〜71で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ47〜71は、ポリエステル繊維「A」のみを含有している実施例1〜18の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜18、ポリエステル繊維「A」と「C」とを含有している実施例19〜46で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ19〜46、ポリエステル繊維「A」、「B」及び「C」を含有している実施例72〜96で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ72〜96と比較して、静電容量維持率に優れていた。例えば、例えば、FB:(A+B+C)の質量比率が1:18で、FB:FBCの質量比率が1:6である実施例1、19、47及び72を比較すると、静電容量維持率の評価で、実施例47が最も優れている。
【0095】
フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率及びフィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が同じで、ポリエステル繊維の繊度が異なる電気二重層キャパシタ用セパレータを比較した場合、ポリエステル繊維「A」、「B」及び「C」を含有している実施例72〜96で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ72〜96は、ポリエステル繊維「A」のみを含有している実施例1〜18の電気二重層キャパシタ用セパレータ1〜18、ポリエステル繊維「A」と「C」とを含有している実施例19〜46で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ19〜46、ポリエステル繊維「A」と「B」とを含有している実施例47〜71で作製した電気二重層キャパシタ用セパレータ47〜71と比較して、静電容量のばらつきが小さく、信頼性に優れており、且つ電解液湿潤突刺強度が強いため耐振動性に優れていた。例えば、例えば、FB:(A+B+C)の質量比率が1:18で、FB:FBCの質量比率が1:6である実施例1、19、47及び72を比較すると、静電容量のばらつきの評価で、実施例72が最も優れている。また、電解液湿潤突刺強度も実施例19に次いで優れている。
【産業上の利用可能性】
【0096】
本発明によれば、3V以上の高電圧で作動する電気二重層キャパシタに好適な電気二重層キャパシタ用セパレータが得られる。
本発明の活用例としては、3V以上の高電圧で作動する電気二重層キャパシタ用セパレータ以外にも、3V未満の低電圧で作動する電気二重層キャパシタ用セパレータにおいても好適であり、その他では電解コンデンサ用セパレータやリチウムイオン電池用セパレータ、ゲル電解質電池用セパレータなどにおいても好適である。
Claims (36)
- フィブリル化耐熱性繊維と繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維とフィブリル化セルロースとを含有する多孔質シートからなる電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜90:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1である請求項1記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維の軟化点、融点、熱分解温度の何れもが250〜700℃である請求項1または2に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維およびフィブリル化セルロースのカナディアンスタンダードフリーネスが0〜500mlで、重量平均繊維長が0.1〜2mmである請求項1〜3の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維が、パラ系アラミド繊維である請求項1〜4の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ
- ポリエステル繊維が、ポリエチレンテレフタレート繊維である請求項1または2に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- 厚みが10〜80μm、密度が0.25〜0.65g/cm 3 である請求項1〜6の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- JIS P8147の傾斜方法に準拠し、縦と横の長さが25mmで高さが20mmの直方体からなる100gの重りを用いて測定したセパレータの静摩擦係数が0.40〜0.65である請求項1〜7の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- 電解液湿潤突刺強度が、1.40N以上である請求項1〜8の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有する多孔質シートからなる電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜44:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維の質量比率が1:50〜79:1である請求項10記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維の軟化点、融点、熱分解温度の何れもが250〜700℃である請求項10または11に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維およびフィブリル化セルロースのカナディアンスタンダードフリーネスが0〜500mlで、重量平均繊維長が0.1〜2mmである請求項10〜12の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維が、パラ系アラミド繊維である請求項10〜13の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ
- ポリエステル繊維が、ポリエチレンテレフタレート繊維である請求項10または11に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- 厚みが10〜80μm、密度が0.25〜0.65g/cm 3 である請求項10〜15の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- JIS P8147の傾斜方法に準拠し、縦と横の長さが25mmで高さが20mmの直方体からなる100gの重りを用いて測定したセパレータの静摩擦係数が0.40〜0.65である請求項10〜16の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- 電解液湿潤突刺強度が、1.40N以上である請求項10〜17の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有する多孔質シートからなる電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜44:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維の質量比率が1:79〜79:1である請求項19記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維の軟化点、融点、熱分解温度の何れもが250〜700℃である請求項19または20に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維およびフィブリル化セルロースのカナディアンスタンダードフリーネスが0〜500mlで、重量平均繊維長が0.1〜2mmである請求項19〜21の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維が、パラ系アラミド繊維である請求項19〜22の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- ポリエステル繊維が、ポリエチレンテレフタレート繊維である請求項19または20に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- 厚みが10〜80μm、密度が0.25〜0.65g/cm 3 である請求項19〜24の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- JIS P8147の傾斜方法に準拠し、縦と横の長さが25mmで高さが20mmの直方体からなる100gの重りを用いて測定したセパレータの静摩擦係数が0.40〜0.65である請求項19〜25の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- 電解液湿潤突刺強度が、1.40N以上である請求項19〜26の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維と、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維と、繊度0.45dtexを超え、1.00dtex未満のポリエステル繊維と、フィブリル化セルロースとを含有する多孔質シートからなる電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維と総ポリエステル繊維量の質量比率が1:17〜44:1、フィブリル化耐熱性繊維とフィブリル化セルロースの質量比率が1:10〜20:1、繊度0.01dtex以上、0.10dtex未満のポリエステル繊維および繊度0.45dtexを超え、繊度1.00dtex未満のポリエステル繊維の合計量と、繊度0.10dtex以上、0.45dtex以下のポリエステル繊維との質量比率が1:40〜79:1である請求項28記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維の軟化点、融点、熱分解温度の何れもが250〜700℃である請求項28または29に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維およびフィブリル化セルロースのカナディアンスタンダードフリーネスが0〜500mlで、重量平均繊維長が0.1〜2mmである請求項28〜30の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- フィブリル化耐熱性繊維が、パラ系アラミド繊維である請求項28〜31の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ
- ポリエステル繊維が、ポリエチレンテレフタレート繊維である請求項28または29に記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- 厚みが10〜80μm、密度が0.25〜0.65g/cm 3 である請求項28〜33の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- JIS P8147の傾斜方法に準拠し、縦と横の長さが25mmで高さが20mmの直方体からなる100gの重りを用いて測定したセパレータの静摩擦係数が0.40〜0.65である請求項28〜34のいずれかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
- 電解液湿潤突刺強度が、1.40N以上である請求項28〜35の何れかに記載の電気二重層キャパシタ用セパレータ。
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