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DE102005026319A1 - Separatorpapier für eine Alkalibatterie und die Alkaliebatterie - Google Patents

Separatorpapier für eine Alkalibatterie und die Alkaliebatterie Download PDF

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DE102005026319A1
DE102005026319A1 DE102005026319A DE102005026319A DE102005026319A1 DE 102005026319 A1 DE102005026319 A1 DE 102005026319A1 DE 102005026319 A DE102005026319 A DE 102005026319A DE 102005026319 A DE102005026319 A DE 102005026319A DE 102005026319 A1 DE102005026319 A1 DE 102005026319A1
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DE
Germany
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cellulose
separator paper
pulp
alkali
alkaline battery
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Withdrawn
Application number
DE102005026319A
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English (en)
Inventor
Yoshiyo Agawa Kubo
Yoshitada Agawa Hayashi
Masahiko Agawa Ueta
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Kodoshi Corp
Original Assignee
Nippon Kodoshi Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Nippon Kodoshi Corp filed Critical Nippon Kodoshi Corp
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Withdrawn legal-status Critical Current

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Abstract

Um ein dünnes Separatorpapier für eine Alkalibatterie bereitstellen zu können, das eine hohe Gasdichtigkeit, eine hohe Kurzschlußverhinderungswirkung und wenig Zersetzung in bezug auf das aktive Material für die negative Elektrode in einer Batterie aufweist, muß das Separatorpapier das aktive Material für die positive Elektrode und das aktive Material für die negative Elektrode in der Alkalibatterie isolieren. Das Separatorpapier umfaßt eine kristalline Struktur, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Ein Verhältnis von Cellulose 2 wird in bezug auf die Cellulose 1 kontrolliert und das Separatorpapier wird unter Verwendung eines Alkali-behandelten Faserbreis als Rohmaterial hergestellt, der auf einen CSF von 50 ml bis 0 ml gemahlen wurde. Das Separatorpapier hat eine Dicke von 15 bis 60 mum, eine Gasdichtigkeit von 10 Minuten/100 ml bis 800 Minuten/100 ml und eine Flächenschrumpfungsrate, die nicht größer als 2% ist. Ferner wird das oben genannte Separatorpapier zwischen dem aktiven Material für die positive Elektrode und dem aktiven Material für die negative Elektrode in der Alkalibatterie eingebracht.

Description

  • Hintergrund der Erfindung
  • Die vorliegende Erfindung bezieht sich auf ein Separatorpapier zur Verwendung in einer Alkalibatterie wie einer Alkali-Mangan-Batterie, einer Nickel-Zink-Batterie, einer Silberoxidbatterie oder einer Zink-Luft-Batterie, bei der Zink als ein aktives Material für die negative Elektrode verwendet wird, und bezieht sich auf eine Alkalibatterie unter Verwendung des Separatorpapiers, und insbesondere auf ein dünnes Separatorpapier, das einen internen Kurzschluß ausreichend verhindert und zusätzlich das Volumen an Separatorpapier in der Alkalibatterie verringert.
  • Eine charakteristische Eigenschaft, die von einem Separatorpapier zur Isolierung eines aktiven Materials für die positive Elektrode und eines aktiven Material für die negative Elektrode in einer Alkalibatterie verlangt wird, ist die Verhinderung eines internen Kurzschlusses, hervorgerufen durch Berühren beider Elektrodenmaterialien oder hervorgerufen durch einen nadelförmigen Kristall (Dendrit) von Zinkoxid, die durch Entladung der negativen Elektrode erzeugt wird, zusätzlich zu einer gewünschten Haltbarkeit, aufgrund der Tatsache, daß sie kein Schrumpfen und keine Verformung in Gegenwart eines Elektrolyten wie Kaliumhydroxid und der Gegenwart von aktivem Material für die positive Elektrode wie Mangandioxid, Nickeloxyhydroxid oder Silberoxid, ohne die Ionenleitung zu blockieren, verursacht.
  • Das Separatorpapier der Technik für die Alkalibatterie nutzt ein gemischtes Faserpapier, das aus synthetischer Faser und Cellulosefaser besteht, genauer gesagt, ist es mit Vinylonfaser einer alkalibeständigen synthetischen Faser als das Hauptmaterial, Viskoseseidefaser, Linterpulpe, merzerisiertem Faserbrei und Polynoseseidefaser, von denen jede eine alkalibeständige Cellulosefaser ist, und Polyvinylalkoholfaser, die als Bindemittel zugegeben wird, gemischt. Bei der Herstellung des Separatorpapiers werden die Cellulosefaser wie die Linterpulpe, der merzerisierte Faserbrei und die Polynoseseidefaser, die der Mahlbehandlung unterzogen wer den können, je nach Bedarf der Mahlbehandlung unterzogen, und aus einem Faserkörper werden feine Fäserchen erzeugt, wodurch ein sehr feines Separatorpapier hergestellt werden kann.
  • Obgleich ein herkömmliches Separatorpapier, das durch Verweben der synthetischen Fasern mit den Cellulosefasern hergestellt wurde, ausreichend lange gegenüber dem Elektrolyten und dem aktivem Material haltbar ist, weist das herkömmliche Separatorpapier eine Porengröße auf, die in bezug auf den Schutz vor internem Kurzschluß, hervorgerufen durch Berühren beider aktiver Materialien oder hervorgerufen durch den Dendriten von Zinkoxid, erzeugt durch die negative Elektrode, unzureichend groß ist. Um das oben genannte Problem zu überwinden, ist es erforderlich, eine Maßnahme zu ergreifen, wie zylindrisches Laminieren der Separatorpapiere, von denen jedes eine Dicke von 100 μm hat, in Dreier- oder Viererschichten (eine Dicke von 300 oder 400 μm), um beim Installieren der Separatorpapiere in der Alkalibatterie, die Porengröße wesentlich zu verkleinern, indem ein Separatorpapier mit anderen Separatorpapieren bedeckt wird. Zusätzlich kann ein Konditionierer (Inhibitor), der das Wachstum des Dendriten von Zinkoxid verhindert, in den Elektrolyten gegeben werden, um einen internen Kurzschluß zu verhindern. Ferner muß eine Maßnahme ergriffen werden, wie das Überlappen des Separatorpapiers mit einem Separatormaterial wie einem Zellophanfilm mit einer Ionenpermeabilität und einer hohen Abschirmfähigkeit.
  • Die vorliegende Anmeldung hat Techniken zur Verhinderung eines internen Kurzschlusses in der Alkalibatterie unter Verwendung des Separatorpapiers in den Patentveröffentlichungen 1 und 2 offenbart. Das in den Patentveröffentlichungen 1 und 2 offenbarte Separatorpapier wird durch Verweben der synthetischer Fasern mit den alkalibeständigen Cellulosefasern, die mahlbar sind, wie merzerisierter Faserbrei oder Polynoseseide, hergestellt und umfaßt 10 bis 50 Gew.-% alkalibeständige Cellulosefaser und hat einen Mahlgrad mit der alkalibeständigen Cellulosefaser im Bereich von 500 bis 0 ml des CSF-Wertes (Canadian Standard Freeness).
  • Das in der Patentveröffentlichung 2 offenbarte Seperatorpapier wird durch Laminierung einer dichten Schicht und einer flüssigkeitshaltenden Schicht hergestellt. Die dichte Schicht wird durch Verweben der synthetischen Fasern mit den alkalibeständigen Cellulosefasern, die mahlbar sind, hergestellt, und umfaßt 20 bis 80 Gew.-% alkalibeständige Cellulosefaser und hat einen Mahlgrad der alkalibeständigen Cellulosefaser im Bereich von 500 bis 0 ml des CSF-Wertes. Die flüssigkeitshaltende Schicht wird durch Verweben der synthetischen Fasern mit den alkalibeständigen Cellulosefasern hergestellt, und umfaßt 20 bis 80 Gew.-% alkalibeständige Cellulosefaser und hat einen Mahlgrad der alkalibeständigen Cellulosefaser, der nicht kleiner als 700 ml des CSF-Wertes ist.
    (Patentveröffentlichung 1) ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Tockai Hei 2-119049
    (Patentveröffentlichung 2) ungeprüfte japanische Patentveröffentlichung Tockai Hei 10-92411
  • Wie oben beschrieben wird das herkömmliche Separatorpapier durch Laminierung einer Dreier- oder Viererschicht zur Verhinderung eines internen Kurzschlusses, bei der Installierung des Separatorpapiers in der Alkalibatterie hergestellt. Im Ergebnis muß das Separatorpapier bei der Verwendung eine Dicke von 300 μm haben.
  • Wenn die Anzahl der laminierten Separatorpapiere in der Alkalibatterie steigt, steigt das Volumen des Separatorpapiers in der Alkalibatterie. Im Ergebnis verringert sich demzufolge die Menge an aktivem Material für die positive Elektrode und aktivem Material für die negative Elektrode und die elektrische Kapazität der Batterie. Ferner wird der Abstand zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode länger, wenn die Anzahl der laminierten Separatorpapiere steigt. Wenn der Abstand zwischen den beiden Elektroden länger wird, wird der interne Widerstand der Batterie größer. Durch den Spannungsabfall, basierend auf den Erhöhungen des internen Widerstandes, verringert sich die elektrische Kapazität der Batterie weiter. Außerdem wird die schnelle Entladung mit hohem elektrischem Strom schlecht, wenn der interne Widerstand größer wird.
  • Unter Umständen ist es erforderlich ein dünnes Separatorpapier mit einer hohen Gasdichtigkeit und hoher Abschirmeigenschaft zu entwickeln, durch das das Volumen in der Alkalibatterie verringert und der interne Kurzschluß verhindert werden kann, um so die elektrischen Eigenschaften wie Erhöhung der aktiven Materialien, Verbesserung der Hochgeschwindigkeitsentladung, Erhöhung der elektrischen Kapazität und Verringerung des internen Widerstandes weiter zu verbessern.
  • Wird das Separatorpapier dünn, kann möglicherweise der interne Widerstand der Alkalibatterie verringert werden und kann möglicherweise die elektrische Kapazität der Batterie erhöht werden, insofern als die aktiven Materialien in der Batterie mehr werden. Jedoch erhöht sich das Risiko, das ein interner Kurzschluß in der Batterie auftritt, wenn das Separatorpapier dünn ist. Genauer gesagt, wächst der erzeugte Dendrit von der negativen Elektrode zu der positiven Elektrode und es tritt ein interner Kurzschluß auf, wenn der Dendrit die positive Elektrode erreicht, wobei der interne Kurzschluß auf dem Dendrit von Zinkoxid basiert. Daher tritt der Kurzschluß nach einem kurzen Zeitraum bei der Verwendung des dünnen Separatorpapiers mit geringer Abschirmung auf.
  • Die oben genannte Patentveröffentlichung 1 bezieht sich auf die Verhinderung des internen Kurzschlusses, basierend auf dem Dendrit von Zinkoxid, der mit wenig Quecksilber der negativen Elektrode auftritt. Die alkalibeständigen Cellulosefasern, die mahlbar sind, liegen in dem Separatorpapier, das in der Patentveröffentlichung 1 offenbart wird, jedoch mit nicht mehr als 50 Gew.-% vor, und das Separatorpapier, das in der Patentveröffentlichung 1 offenbart wird, weist eine geringe Abschirmung auf. Hat das Separatorpapier bei seiner Verwendung in der Batterie eine Dicke von weniger als 300 μm in trockenem Zustand, besteht das Problem, daß der interne Kurzschluß nur schwer verhindert werden kann.
  • Die oben genannte Patentveröffentlichung 2 bezieht sich auf die Verhinderung des internen Kurzschlusses, basierend auf dem Dendrit der Alkalibatterie, und auf die Verbesserung der Schwerentladungs- (Schnellentladungs-) Eigenschaft. In dem erhaltenen Separatorpapier dehnt sich die flüssigkeitshaltende Schicht in dem Elektrolyten stark aus und hält eine große Menge Elektrolyt darin. Im Ergebnis kann die Schnellentladungseigenschaft der Batterie verbessert werden. Es ist jedoch notwendig, die Menge an aktiven Materialien zu verringern, insofern als das Separatorpapier eine große Fläche in der Batterie einnimmt, wenn sich das Separatorpapier in der Batterie ausdehnt. Obgleich die Schnellentladungseigenschaft verbessert wird, verringert sich bei einer Langsamentladung die elektrische Kapazität.
  • In diesen Separatorpapieren hat natürlicher Cellulosefaserbrei, der ein grundlegender Inhaltsstoff von merzerisiertem Faserbrei ist, die kristalline Struktur von Cellulose 1. Andererseits hat der merzerisierte Faserbrei mit verbesserter Alkalibeständigkeit die kristalline Struktur von Cellulose 2. Beim Erhalt des merzerisierten Faserbreies mit verbesserter Alkalibestän digkeit, wird das Holz, wie Konifere und Laubbaum, oder Nichtholz wie Baumwollinter und Manilahanf gekocht, um den natürlichen Cellulosefaserbrei zu erhalten. Nachdem der natürliche Cellulosefaserbrei in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 18 Gew.% bis 25 Gew.-% getaucht wurde, wird die alkalische Lösung aus dem natürlichen Cellulosefaserbrei durch Waschen mit Wasser entfernt, um so den merzerisierten Faserbrei mit verbesserter Alkalibeständigkeit zu erhalten. Mit anderen Worten wird eine Komponente mit geringem Molekulargewicht wie Hemicellulosen gelöst und aus dem natürlichen Cellulosefaserbrei mit der kristallinen Struktur von Cellulose 1 durch Merzerisierung entfernt, um die Cellulose zu veredeln. Der natürliche Cellulosefaserbrei variiert zwischen der kristallinen Struktur von Cellulose 1 zu alkalischer Cellulose. Durch die Entfernung der alkalischen Lösung durch Waschen mit Wasser verändert sich der natürliche Cellulosefaserbrei irreversibel von der alkalischen Cellulose zu der kristallinen Struktur von Cellulose 2. Die Cellulose 2 hat die kristalline Struktur von sehr alkalibeständiger Cellulose. So ist es möglich, die Löslichkeit des Separatorpapiers zu verringern und die Größenverringerung des Separatorpapiers in dem Elektrolyten zu verringern, wenn der merzerisierte Faserbrei als das Separatorpapier für die Alkalibatterie verwendet wird. Demgemäß wird bekanntermaßen die Abschirmeigenschaft des Separatorpapiers verbessert, wenn der merzerisierte Faserbrei gemahlen wird, um den merzerisierten Faserbrei faserig zu machen. Der betreffende Anmelder bietet ein Separatorpapier an, das aus dem merzerisierten Faserbrei stammt, der die alkalibeständige Cellulosefaser ist, die gemahlen werden kann und die stark gemahlen wird, um die Gasdichtigkeit zu verbessern.
  • Der betreffende Anmelder erhält jedoch Erkenntnisse dahingehend, daß es schwierig ist, den merzerisierten Faserbrei mit der Struktur von Cellulose 2 durch die Mahlbehandlung faserig zu machen. Es ist möglich, nicht merzerisierten Faserbrei, der aus der Cellulose 1 besteht, bis auf einen CSF-Wert von 0 ml leicht zu mahlen. Andererseits sind die Fäserchen in der Faserbreifaser mit der perfekten kristallinen Struktur von Cellulose 2 eng miteinander verbunden und die Fäserchen sind durch die Mahlbehandlung schwer herzustellen. Selbst wenn die Fäserchen hergestellt werden, können die produzierten Fäserchen leicht abgeschnitten werden. Im Ergebnis dauert das Mahlen des Faserbreies mit der perfekten Cellulose 2 lang. Die Mahlbehandlung kann in bezug auf den Faserbrei mit der kristallinen Struktur von Cellulose 2 durch Merzerisieren durchgeführt werden, obgleich es sehr lange dauert, den Faserbrei mit der Cellulose 2 bis zu einem CSF-Wert von 100 ml zu mahlen. Die hergestellten Fäserchen und Faserbreifasern werden jedoch im Fortgang der Mahlbehandlung merklich abgeschnitten. Genauer gesagt ist es schwierig den CSF-Wert durch die Mahlbehandlung auf einen Bereich, in dem der CSF-Wert nicht größer ist als 50 ml ist, zu verringern. Deshalb sind neue Fäserchen durch eine Mahlbehandlung aus den Faserbreifasern schwer herzustellen. Die Faserbreifasern und die Fäserchen werden abgeschnitten und nur die Faserlänge wird kurz.
  • Selbst wenn der gemahlene Faserbrei in diesem Zustand einen kleinen CSF-Wert hat, der den Mahlgrad darstellt, ist es schwierig, Separatorpapier mit einer hohen Gasdichtigkeit unter Verwendung des gemahlenen Faserbreies als Rohmaterial zu verweben. Das durch das Mahlen hergestellten Fäserchen wird im Verlauf des Mahlens abgeschnitten, und das Fäserchen wird zu vielen feinen Faserstücken. Im Ergebnis fließen die Faserstücken durch ein Drahtgewebe für die Papierherstellung und es treten Poren auf dem Bogen auf. Unter diesen Umständen verringert sich die Zugfestigkeit des Separatorpapiers und es existieren viele Poren auf dem Separatorpapier. Demgemäß ist es unmöglich das Separatorpapier zu verwenden, insofern als ein Fehler auftritt, indem der interne Kurzschluß aufgrund der Existenz der Poren des Separatorpapiers in beiden aktiven Elektrodenmaterialien auftritt, wenn sich die Anzahl der laminierten Schichten verringert, wie bei einer Einzelschicht oder bei Doppelschichten, oder wenn die Dicke nicht größer als 120 μm ist.
  • Beispielsweise sind der merzerisierte Faserbrei, der Lintershalbstoff, der Vorhydridfaserbrei, die Polynosefaser oder dergleichen als die alkalibeständige Cellulosefaser, die gemahlen werden kann, in den oben genannten Patentveröffentlichungen 1 und 2 enthalten. Sowohl der merzerisierte Faserbrei als auch die Polynosefaser weisen jedoch die Struktur der perfekten Cellulose 2 auf und es ist schwierig die Mahlbehandlung in einem hohen Mahlbereich mit einem CSF-Wert von 50 ml bis 0 ml durchzuführen, wie hierin später beschrieben wird. Ferner ist es schwierig die Gasdichtigkeit ausreichend zu verbessern und es ist schwierig den Kurzschluß ausreichend zu verhindern, wenn das Separatorpapier bei seiner Verwendung in der Batterie eine Dicke von nicht größer als etwa 120 μm hat. Das oben genannte Problem wird bei einer Separatorpapierdicke von etwa 100 μm und dem optimalen Gasdichtigkeitsbereich von 2 s/100 ml bis 100 s/100 ml ersichtlich, die später in der Patentveröffentlichung 2 beschrieben werden.
  • Ferner wird die Dauerhaftigkeit über einen langen Zeitraum in dem Separatorpapier, das durch das Verweben der herkönmmlichen Cellulosefaser mit der synthetischen Faser hergestellt wurde, unzureichend. Bei der Verwendung einer regenerierten Cellulosefaser wie Kunstseidefaser, Polynosefaser, Lösungsmittel-Zellwollfaden oder dergleichen verschlechtert sich die regenerierte Cellulosefaser beim Kontakt mit dem aktiven Material für die positive Elektrode über einen langen Zeitraum, insofern als der Polymerisationsgrad der regenerierten Cellulosefaser ein geringer Wert wie 200 bis 600 ist. Im Ergebnis steigt der Teil in der regenerierten Cellulosefaser, der sich in dem Elektrolyt auflöst. Genauer gesagt, wird der Feinfaseranteil, der faserig gemacht wird, leicht gelöst. Insofern als der Feinfaseranteil selektiv verschwindet, verringert sich die Abschirmungseigenschaft, wenn er als das Separatorpapier verwendet wird. Daher gibt es ein Problem dahingehend, daß in der Batterie leicht interner Kurzschluß auftreten kann.
  • Andererseits werden die Kristalle des Dendrits bei der Zugabe des Inhibitors kleiner. Im Ergebnis dauert es länger, bis der Dendrit die positive Elektrode erreicht, und der Kurzschluß tritt in der Batterie kaum auf. Obgleich die Zugabe von Inhibitor das Wachstum des Dendrits verzögert, blockiert die Zugabe des Inhibitors die Ionisierung von Zink in der negativen Elektrode. Demgemäß gibt es ein Problem dahingehend, das sich die Entladungseigenschaft in der Batterie verringert. Außerdem ist es möglich, den Kontakt beider aktiven Materialien und den Kurzschluß aufgrund des Wachstums des Dendrits im Falle der Verwendung von Zellophan zu verhindern. Das Separatorpapier hat jedoch eine sehr hohe Gasdichtigkeit, und die Bewegung der Ionen wird insofern verhindert als das Zellophan eine Dichte von etwa 1,4 g/m3 aufweist. Im Ergebnis gibt es das Problem, daß der interne Widerstand in der Batterie groß wird. Ferner kann in der Batterie keine Schnellentladung stattfinden, insofern als das Zellophan einen großen internen Widerstand aufweist.
  • Unter diesen Umständen ist das Design positiver und negativer Elektroden in der Alkalibatterie kürzlich überprüft worden. Es ist geplant, die Diffusion von Ionen auf der Oberfläche aktiver Materialien zu fördern und die Schnellentladungseigenschaft in der Alkalibatterie durch die Erhöhung der elektrolytischen Gehalte sowohl positiver als auch negativer Elektroden oder durch die Erhöhung der Oberfläche beider aktiver Materialien zu verbessern. Daher ist ein dünnes Separatorpapier erforderlich, das einen großen Kurzschlußverhinderungseffekt hat, um die Batterieeigenschaft durch die Verkürzung des Abstandes zwischen der positiven und der negativen Elektrode und durch Verringerung des elektrischen Widerstandes zu verbessern.
    •
  • Zusammenfassung der Erfindung
  • Daher ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung ein dünnes Separatorpapier für eine Alkalibatterie bereitzustellen, das die Zersetzung des aktiven Materials der positiven Elektrode in einer Batterie verringert und eine hohe Gasdichtigkeit und einen starken Kurzschlußverhinderungseffekt aufweist, beispielsweise ist ein Ziel der vorliegenden Erfindung die Bereitstellung eines Separatorpapiers mit einer Dicke von 15 μm bis 60 μm und einer Gasdichtigkeit von 10 Minuten/100 ml bis 800 Minuten/100 ml. Ein anderes Ziel der vorliegenden Erfindung ist die Bereitstellung einer Alkalibatterie, die die Menge an aktiven Materialien erhöhen kann und durch die Verwendung des erhaltenen Separatorpapiers, dessen Dicke nicht größer als 120 μm ist, eine große elektrische Kapazität und Schnellentladungseigenschaft aufweist.
  • Um die oben genannten Ziele zu erreichen, wird ein Separatorpapier für eine Alkalibatterie bereitgestellt, das ein aktives Material für eine positive Elektrode und ein aktives Material für eine negative Elektrode in der Alkalibatterie isolieren soll. Gemäß einem ersten Aspekt der vorliegenden Erfindung umfaßt das Separatorpapier eine kristalline Struktur, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Das Verhältnis von Cellulose 2 wird in bezug auf Cellulose 1 kontrolliert und das Separatorpapier wird unter Verwendung eines Alkali-behandelten Faserbreies, der auf einen CSF von 50 ml bis 0 ml gemahlen wurde, als ein Rohmaterial hergestellt. Das Separatorpapier hat eine Dicke zwischen 15 und 60 μm, eine Gasdichtigkeit zwischen 10 Minuten/100 ml und 800 Minuten/100 ml und eine Flächenschrumpfungsrate, die nicht größer als 2 % ist. Ferner wird das oben genannte Separatorpapier zwischen dem aktiven Material für die positive Elektrode und dem aktiven Material für die negative Elektrode in der erfindungsgemäßen Alkalibatterie eingesetzt.
  • Gemäß einem zweiten Aspekt der vorliegenden Erfindung wird das Verhältnis von Cellulose 2 zwischen 40 und 90 %, bevorzugt zwischen 50 und 85 %, in bezug auf Cellulose 1 kontrolliert. Das Separatorpapier umfaßt zwischen 80 und 100 Gew.-% eines Alkali-behandelten Faserbreies. Ein roher Faserbrei wird einer Alkalibehandlung unter Verwendung einer wässerigen NaOH-Lösung mit einer Konzentration im Bereich von 10 bis 17 Gew.-%, bevorzugt 12 bis 17 Gew.-%, unterzogen. Ferner hat der Alkali-behandelte Faserbrei eine durchschnittliche Faserlänge im Bereich von 0,2 bis 0,6 mm. Der Polymerisationsgrad ist in dem Alkali-behandelten Faserbrei nicht kleiner als 1000. Der Alkali-behandelte Faserbrei wird kaum Bleiche oder keiner Bleiche unterzogen und hat einen Weißgrad von nicht größer als 60 %. Beim Installieren des Separatorpapiers in der Alkalibatterie wird das Separatorpapier in einer Einzelschichtstruktur oder einer Doppelschichtstruktur verwendet. Außerdem wird das Separatorpapier zwischen die positive Elektrode und die negative Elektrode in einem Dickenbereich von 15 bis 120 μm eingesetzt.
  • Gemäß dem Separatorpapier für eine Alkalibatterie und der Alkalibatterie, die durch die vorliegende Erfindung erhalten werden, ist es möglich, die Dicke (zum Beispiel 15 bis 60 μm) des Separatorpapiers dünn zu machen, was durch den Stand der Technik nicht erreicht werden kann, und es ist möglich, das Separatorpapier so zu formen, das es eine hohe Gasdichtigkeit aufweist (zum Beispiel 10 Minuten/100 ml bis 800 Minuten/100 ml), wodurch ein interner Kurzschluß auf der Basis des Dendrits von Zinkoxid in der Batterie verhindert werden kann, insofern als der Alkali-behandelte Faserbrei des Rohmaterials die Cellulose 1 und Cellulose 2 aufweist, die in jeder Faser koexistieren. Im Ergebnis ist es möglich, das das Separatorpapier bei der Installierung in der Alkalibatterie dünn sein kann. Insofern als das Volumen des Separatorpapiers in der Alkalibatterie verringert werden kann, ist es möglich, die elektrischen Eigenschaften zu verbessern, wie die Erhöhung der Menge beider aktiver Materialien, die Verbesserung der Hochgeschwindigkeitsentladungsleistung, die Erhöhung der elektrischen Kapazität und die Verringerung des internen Widerstandes.
  • Kurze Beschreibung der Zeichnungen
  • 1 zeigt eine Ansicht von Röntgenbeugungsmustern von Alkali-behandelten Faserbreien;
  • 2 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen einem Peak-Verhältnis von Cellulose 2/Cellulose 1 und der Konzentration an wässeriger NaOH-Lösung;
  • 3 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen Verhältnis von Cellulose 2 und der Konzentration an wässeriger NaOH-Lösung;
  • 4 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen Verhältnis von Cellulose 2 und der Konzentration an wässeriger NaOH-Lösung; und
  • 5 ist ein Graph zur Veranschaulichung einer Mahlkurve eines Alkali-behandelten Faserbreies.
  • Beschreibung der bevorzugten Ausführungsformen
  • Die Beschreibung wird in abetracht eines Separatorpapiers für eine Alkalibatterie und der Alkalibatterie gemäß bevorzugter Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung vorgenommen. Zu Beginn ist die vorliegende Erfindung durch eine kristalline Struktur gekennzeichnet, in der eine Cellulose 1 und eine Cellulose 2 als Rohmaterialien für das Separatorpapier für eine Alkalibatterie koexistieren und ist dadurch gekennzeichnet, daß sie einen Alkali-behandelten Faserbrei nutzt, bei dem das Verhältnis der Cellulose 2 in bezug auf die Cellulose 1 kontrolliert wird. Der in der vorliegenden Erfindung verwendete Alkali-behandelte Faserbrei wird durch das Eintauchen eines Zellstoffs wie Koniferenfasern, Laubbaumfasern oder Nicht-Zellstoffs wie Manila-Hanffasern, Sisalfasern, Baumwollfasern, Linterfasern oder dergleichen, in eine wässerige alkalische Lösung hergestellt. Der Alkali-behandelte Faserbrei hat eine kristalline Struktur, in der die Cellulose 1 und die Cellulose 2 coexisitieren. Es kann eine stark alkalische wässerige Lösung wie eine wässerige NaOH-Lösung, eine wässerige KOH-Lösung, eine wässerige LiOH-Lösung oder dergleichen als die alkalische Lösung verwendet werden. In Anbetracht der einfachen Handhabung und der Kosten wird jeder Faserbrei der Alkalibehandlung unter Verwendung der wässerigen NaOH-Lösung unterzogen.
  • Eine Komponente mit geringem Moleklargewicht wie Hemicellulose wird gelöst und aus einer natürlichen Cellulose durch die Alkalibehandlung entfernt, um so die Cellulose zu reinigen. Ferner variiert der natürliche Cellulosefaserbrei anfangs zwischen der kristallinen Struktur der Cellulose 1 und der Alkalicellulose. Durch die Entfernung der Alkalilösung durch Waschen mit Wasser, variiert der natürliche Cellulosefaserbrei irreversibel zwischen der Alkalicellulose und der kristallinen Struktur der Cellulose 2. Die Cellulose 2 ist eine kristalline Struktur einer sehr alkalibeständigen Cellulose.
  • Der Alkali-behandelte Faserbrei wird ohne ein Auflösungsverfahren und ein Faserspinnverfahren erhalten, im Vergleich zu einer regenerierten Cellulosefaser wie Kunstseidefaser, Polynosefaser, Kupferseidenfaser, Lösungsmittel-Zellwollfaden oder dergleichen. Der Alkali- behandelte Faserbrei ist dadurch gekennzeichnet, daß der Abbau der Celluloseketten gering und der Polymerisationsgrad in Cellulosen hoch ist.
  • Um Variationsstadien von Cellulose 1 zu Cellulose 2, basierend auf der Alkalibehandlung bestätigen zu können, und um einen Zusammenhang zwischen der Alkalibehandlung und dem Mahlen bestätigen zu können, erzeugte der betreffende Erfinder Proben aus Alkali-behandeltem Faserbrei, die durch das Eintauchen der Koniferenfasern in wässerige NaOH-Lösungen, deren Konzentrationen 5, 12, 15, 17, 20 bzw. 25 Gew.-% betragen, erhalten wurden. Ferner wird eine Probe ohne Alkalibehandlung hergestellt. Im übrigen beträgt die Temperatur bei der Durchführung der Alkalibehandlung durch eine wässerige NaOH-Lösung 25 °C. Die Eintauchzeit beträgt 30 Minuten. Tabelle 1 gibt die Meßergebnisse der Alkalibeständigkeit (Gewichtsreduktionsverhältnis und Flächenschrumpfung) in bezug auf die NaOH-Konzentration jeder Probe an. 1 zeigt Röntgenbeugungsmuster jeder Probe. 2 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Konzentration an wässeriger NaOH-Lösung und dem Peak-Verhältnis von Cellulose 2/Cellulose 1. 3 ist ein Graph zur Veranschaulichung der Beziehung zwischen der Konzentration an wässeriger NaOH-Lösung und dem Verhältnis von Cellulose 2.
  • Tabelle 1 Gemessenes Ergebnis zwischen der Alkalibeständigkeit und der NaOH-Konzentration (%) in Alkali-behandeltem Faserbrei
    Figure 00110001
  • Bei der Verarbeitung von Faserbreien unter Variierung der Konzentration an wässeriger NaOH-Lösung werden die Werte des Gewichtsreduktionsverhältnisses (Alkalibeständigkeit) ungefähr konstante Werte von 1,3 bis 1,1 %, wenn die Konzentration nicht geringer als 10 Gew.-% ist, wie aus Tabelle 1 ohne weiteres ersichtlich ist. Es wird angenommen, daß die Cellulosekomponente der Komponente mit geringem Molekulargewicht wie Hemicellulose in der wässerigen NaOH-Lösung mit einer vergleichbar geringen Konzentration entfernt wird. Überdies fängt die Flächenschrumpfung (Alkalibeständigkeit) an, sich schnell von einer NaOH-Konzentration von ungefähr 10 Gew.-% zu verringern und wird ein ungefähr konstanter Wert in wässeriger NaOH-Lösung, deren Konzentration nicht weniger als 20 Gew.-% beträgt.
  • Das Röntgenbeugungsmuster, das in 1 gezeigt wird, wird unter Verwendung einer Röntgenröhre mit einem Cu-Target gemessen. Jede der Faserbreiproben wird aus einem handgemachten Bogen mit einer Dicke von etwa 2 mm gebildet und der Bogen wird an einem Probenhalter angebracht, um das Röntgenbeugungsmuster zu messen. Wie ohne weiteres aus 1 ersichtlich hat die Probe, die mit einer wässerigen NaOH-Lösung von 5 Gew.-% behandelt wurde, einen merklichen Peak der Cellulose 1 nahe 2 θ = 22,6 Grad, der zu Cellulose 1 gehört. In der Probe, die mit einer wässerigen NaOH-Lösung von 10 Gew.-% behandelt wurde, fängt der Peak nahe 2 θ = 22,6 Grad, was zu Cellulose 1 gehört, schnell an zu fallen. Alternativ erscheint der Peak nahe 2 θ = 21,5 Grad und 2 θ = 19,8 Grad, die beide zu Cellulose 2 gehören. In der Probe, die mit einer wässerigen NaOH-Lösung von 20 Gew.-% behandelt wurde, verschwindet der Peak nahe 2 θ = 22,6 Grad, was zu Cellulose 1 gehört. Die Probe, die mit einer wässerigen NaOH-Lösung von 20 Gew.-% behandelt wurde, hat fast das Beugungsmuster von Cellulose 2. Wenn im übrigen die Peaks nahe 2 θ = 21,5 Grad mit 2 θ = 19,8 Grad in Cellulose 2 verglichen werden, ist der Peak nahe 2 θ = 21,5 Grad in der Probe, die mit einer wässerigen NaOH-Lösung von 15 Gew.-% behandelt wurde, hoch. Es wird angenommen, daß die Probe, die mit einer wässerigen NaOH-Lösung von 15 Gew.-% behandelt wurde, den Peak teilweise nahe 2 θ = 22,6 Grad hat, der zu Cellulose 1 gehört. In der Probe, die mit einer wässerigen NaOH-Lösung von 20 Gew.-% behandelt wurde, ist der Peak nahe 2 θ = 21,5 Grad, der zu Cellulose 2 gehört, ungefähr genauso hoch wie der Peak nahe 2 θ = 19,8 Grad, der zu Cellulose 2 gehört.
  • Ein Ergebnis, wie es in 2 gezeigt wird, wird erhalten, wenn durch den Vergleich der Intensität gebeugter Röntgenstrahlen (Peakhöhen) in bezug auf den Peak nahe 2 θ = 19,8 Grad der Cellulose 2 und den Peak nahe 2 θ = 22,6 Grad der Cellulose 1 ein Beugungsintensitätsverhältnis von Cellulose 2/Cellulose 1 berechnet wird. Wie aus 2 ohne weiteres ersichtlich, wird angemerkt, daß das Beugungsdiagramm von Cellulose 2 schon in wässeriger Na OH-Lösung mit einer Konzentration von nicht weniger als 18 Gew.-% erhalten werden kann, und der Faserbrei vollkommen zu Cellulose 2 umgewandelt wird. Auf der Basis des gebeugten Intensitätsverhältnisses von Cellulose 2/Cellulose 1 wird das Verhältnis von Cellulose 2 durch das folgende Verfahren berechnet. In 2 existiert nur Cellulose 1 und Cellulose 2 verschwindet im ersten Bereich, in dem die NaOH-Behandlungskonzentration 0 bis 5 Gew.-% beträgt. Es wird davon ausgegangen, daß das Peakverhältnis von Cellulose 2/Cellulose 1 im ersten Bereich R0 ist (in dem in 2 veranschaulichten Beispiel; R0 = 0,22). Überdies verschwindet in dem zweiten Bereich, in dem die NaOH-Behandlungskonzentration 20 bis 25 Gew.-% beträgt, Cellulose 1 und nur Cellulose 2 exisitiert. Es wird davon ausgegangen, daß das Peakverhältnis von Cellulose 2/Cellulose 1 im zweiten Bereich R100 ist (in dem in 2 veranschaulichten Beispiel; R100 = 1,75). Es wird davon ausgegangen, daß die Cellulose 2 zwischen R0 und R100 gleichmäßig steigt. Das Verhältnis von Cellulose 2 wird durch das Peakverhältnis (Rs) von Cellulose2/Cellulose 1 in jeder Probe gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Genauer gesagt, beträgt das Verhältnis von Cellulose 2 in dem in 2 veranschaulichten Beispiel, wenn Rs = 1,20, 64 %.
    Das Verhältnis von Cellulose 2 = (Rs – R0)/(R100 – R0) × 100.
  • Unter Verwendung der in 2 gezeigten Daten zeigt 3 das Verhältnis von Cellulose 2, das gemäß der oben genannten Gleichung berechnet wurde. Im übrigen ist es möglich, den Peak nahe 2 θ = 11,8 Grad oder 2 θ = 21,5 Grad von Cellulose 2 und den Peak nahe 2 θ = 14,6 Grad oder 2 θ = 16,3 Grad von Cellulose 1 bei der Messung des Peakverhältnisses von Cellulose 2/Cellulose 1 zu verwenden, obgleich in 2 der Peak nahe 2 θ = 19,8 Grad von Cellulose 2 und der Peak nahe 2 θ = 22,6 Grad von Cellulose 1 zur Messung des Peakverhältnisses von Cellulose 2/Cellulose 1 verwendet wird. Überdies ist es notwendig das Peakverhältnis von R0 und R100 bei Bedarf unter Verwendung von Faserbreien zu berechnen, die gemessene Ziele sind, und notwendig das Peakverhältnis von Cellulose 2/Cellulose 1 unter Verwendung desselben Röntgenstrahlenmeßgeräts und unter denselben Meßbedingungen des Röntgenbeugungsmusters zu messen.
  • Ferner wird die Kristallvariierung zwischen Cellulose 1 und Cellulose 2 durch die Temperatur bei der Alkalibehandlung des Faserbreis beeinflußt, obgleich die Kristallvariierung hauptsächlich von der Konzentration der wässerigen NaOH-Lösung bestimmt wird. 4 zeigt ein Ergebnis des Verhältnisses von Cellulose 2 in dem Alkali-behandelten Faserbrei, der durch die Behandlung des Nicht-Zellstoffs durch eine wässerige NaOH-Lösung hergestellt wurde, bei Temperaturen von 5 und 40 °C. In 4 wird ein Meßverfahren verwendet, das dem Meßverfahren, das in Verbindung mit 2 beschrieben wurde, ähnlich ist. Wie aus 4 ohne weiteres ersichtlich, beginnt die Probe, die bei einer Temperatur von 5 °C behandelt wurde, bei einer NaOH-Konzentration von etwa 7 Gew.-% hinsichtlich der Cellulose 2 zu variieren. Andererseits beginnt die Probe, die bei einer Temperatur von 40 °C behandelt wurde, bei einer NaOH-Konzentration von etwa 10 Gew.-% hinsichtlich der Cellulose 2 zu variieren. Die Umwandlung in Cellulose 2 tritt im Vergleich zu der Probe, die bei einer Temperatur von 5 °C behandelt wurde, bei einer geringen NaOH-Konzentration auf. Überdies variiert die Probe, die bei einer Temperatur von 5 °C behandelt wurde, im Vergleich zu der Probe, die bei einer Temperatur von 40 °C behandelt wurde, bei einer geringen NaOH-Konzentration im Hinblick auf Cellulose 2 vollkommen. Wie oben beschrieben, tritt die Umwandlung von Cellulose 1 zu Cellulose 2 bei einer geringen Alkalikonzentration auf, wenn die Temperatur bei der Alkalibehandlung gering ist. Überdies kann die Umwandlung von Cellulose 1 zu Cellulose 2 durch die Alkalibehandlungszeit, den Arten an Faserbreien, der Kristallisation natürlicher Cellulose oder dergleichen beeinflußt werden. Daher wird der Alkali-behandelte Faserbrei durch das Verhältnis von Cellulose 2 in der vorliegenden Erfindung insofern definiert, als die Kristallvariierung von Cellulose 1 zu Cellulose 2 durch die Temperatur der Alkalibehandlung oder dergleichen beeinflußt wird.
  • Aus den oben genannten Ergebnissen wird die Flächenschrumpfungsrate bei einer Konzentration an wässeriger NaOH-Lösung, die nicht kleiner als 10 Gew.-% ist, ein vergleichbar geringer Wert in der Faserbreiprobe worin die Struktur von Cellulose 2 beginnt zu verschwinden (siehe Tabelle 1). Wenn die Struktur von Cellulose 2 in dem Alkali-behandelten Faserbrei erscheint, ist zu erkennen, daß sich die Flächenschrumpfungsrate (Alkalibeständigkeit) verringert. Mit anderen Worten, es ist möglich, die Auflösungs- und Größenschrumpfungsrate des Separatorpapiers in dem alkalischen Elektrolyt zu verringern, wenn der merzerisierte Faserbrei mit der kristallinen Struktur von Cellulose 2 als das Separatorpapier für die Alkalibatterie verwendet wird, insofern als sich die Schrumpfungsrate in der Alkali-Elektrolyt-Lösung in bezug auf die Faserbreifaser in dem merzerisierten Faserbrei mit der kristallinen Struktur von Cellulose 2 verringert.
  • Als nächstes gibt 5 ein Ergebnis der Mahlbehandlung des Alkali-behandelten Faserbreis durch eine PFI-Mühle an. Der CSF-Wert verringert sich in dem Faserbrei, der aus nicht behandelter Cellulose 1 besteht, schnell mit steigender Drehzahl der PFI-Mühle. Der Faserbrei, der aus nicht behandelter Cellulose 1 besteht, kann leicht gemahlen werden. Andererseits wird die Reduktionsmenge in dem CSF-Wert im Zusammenhang mit der Drehzahl der PFI-Mühle klein, wenn die Konzentration an wässeriger NaOH-Lösung steigt. Genauer gesagt, unterscheiden sich die Reduktionsmengen der CSF-Werte voneinander in einem anfänglichen Mahlstadium, in dem die Drehzahl der PFI-Mühle 0 bis 10.000 Umdrehungen beträgt. Die Reduktionsmenge ist am kleinsten in der Probe, die mit 20 Gew.-% einer wässerigen NaOH-Lösung behandelt wurde. In dem anfänglichen Mahlstadium gehen Fäserchen aus der Faserbreifaser durch die mechanische Kraft, die an die Faserbreifaser angelegt wird, verloren und Wasser tritt zwischen die Fäserchen ein, wodurch die Fäserchen gemahlen werden. In dem anfänglichen Mahlstadium gelangen Verzweigungen der Fäserchen nur schwer an die Außenseite der Faserbreifaser. Das Aussehen einer Faserbreifaser sieht wie im nicht gemahlenen Zustand aus. Das anfängliche Mahlstadium wird allgemein eine interne Fibrillierung genannt. Daher zeigt das Ergebnis aus 5, daß die Verbindung zwischen Fäserchen, die die Faserbreifaser bilden, mit steigender Konzentration der wässerigen NaOH-Lösung in der Alkalibehandlung stärker wird. Am schwersten ist die anfängliche Fibrillierung in bezug auf die Probe mit der Struktur der Cellulose 2, die mit 20 Gew.-% einer wässerigen NaOH-Lösung behandelt wurde, durchzuführen. Im Ergebnis wird die Faser durch die Mahlbehandlung in der Probe mit der Struktur von Cellulose 2, die mit 20 Gew.-% einer wässerigen NaOH-Lösung behandelt wurde, leicht abgeschnitten.
  • Wie aus den oben genannten Ergebnissen ohne weiteres ersichtlich, wird angemerkt, daß es schwierig ist, den Alkali-behandelten Faserbrei durch die Mahlbehandlung faserig zu machen, wenn der Alkali-behandelte Faserbrei durch eine wässerige NaOH-Lösung in einer Konzentration von nicht weniger als 18 Gew.-% merzerisiert wurde, und wenn der Alkali-behandelte Faserbrei eine Struktur hat, in der das Verhältnis von Cellulose 2 ungefähr 100 % beträgt. In dem Faserbrei mit der kristallinen Struktur von Cellulose 2 sind die Fäserchenstrukturen in der Faserbreifaser fest miteinander verbunden. Selbst wenn der Faserbrei der Mahlbehandlung unterzogen wird, ist es schwierig Fäserchen herzustellen und die hergestellten Fäserchen werden leicht abgeschnitten. Im Ergebnis dauert das Mahlen des Faserbreis lang. Unter diesen Umständen ist es nicht möglich unter Verwendung von merzerisiertem Faserbrei als Rohmaterial, dessen Verhältnis von Cellulose 2 ungefähr 100 % beträgt, ein Separatorpapier mit hoher Gasdichtigkeit herzustellen, selbst wenn der merzerisierte Faserbrei der Mahlbehandlung bis zu einem CSF-Wert von 50 ml bis 0 ml unterzogen wird. Die durch das Mahlen hergestellten Fäserchen werden im Fortgang des Mahlens abgeschnitten und die Zugfestigkeit des Bogens verringert sich. Überdies werden die angeschnittenen Fäserchen feine Faserstücke, die bei der Papierherstellung durch ein Drahtgeflecht fließen, und auf dem Bogen werden Poren gebildet. Andererseits ist es unmöglich nur natürliche Cellulose oder nur Cellulose 1 mit der Hauptkristallstruktur von Faserbrei, der in einer wässerigen NaOH-Lösung mit einer Konzentration von nicht größer als 10 Gew.-% merzerisiert wurde, als das Separatorpapier zu verwenden.
  • Wenn das Rohmaterial eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren, wird das Verhältnis von Cellulose 2 in bezug auf Cellulose 1 kontrolliert und es wird der Alkali-behandelte Faserbrei verwendet, der mit einem CSF-Wert von 50 bis 0 ml in der vorliegenden Erfindung gemahlen wird, um so das Separatorpapier zu erhalten, das dünn ist und eine hohe Gasdichtigkeit aufweist und das keine Flächenschrumpfung in der Alkalilösung aufweist, im Ergebnis der Prüfung in bezug auf die Unterschiede von Alkalibehandlungskonzentrationen, einer physikalischen Eigenschaft des erhaltenen Faserbreis, einer Mahleigenschaft und der Eigenschaft des Separatorpapiers für eine Alkalibatterie auf der Basis der oben genannten Ergebnisse. Das Verhältnis von Cellulose 2 wird in einem Bereich von 40 bis 90 %, bevorzugt 50 bis 85 % in bezug auf Cellulose 1 ausgewählt. Ferner ist es möglich ein Separatorpapier zu erhalten, dessen Dicke 15 bis 60 μm beträgt, dessen Gasdichtigkeit 10 Minuten/100 ml bis 800 Minuten/100ml beträgt und dessen Flächenschrumpfungsrate nicht größer als 2 % ist, indem der Alkali-behandelte Faserbrei dem Rohmaterial im Bereich von 80 bis 100 Gew.-% zugegeben wird. Mit anderen Worten ist es möglich, die Mahlbehandlung in der vorliegenden Erfindung leicht durchzuführen, auch wenn der Kristall von Cellulose 2 existiert, insofern als die Cellulose 1 und die Cellulose 2 in jeder Faser des Alkali-behandelten Faserbreis, der das Rohmaterial ist, koexistieren. Überdies ist es schwierig, die durch das Mahlen hergestellten Fäserchen abzuschneiden. Ferner ist es möglich, durch die Existenz der Cellulose 2 die Flächenschrumpfungsrate zu verkleinern.
  • Die Konzentration an wässeriger NaOH-Lösung beeinflußt das Verhältnis von Cellulose 2 des Alkali-behandelten Faserbreis am meisten. Ferner beeinflußt die Temperatur der wässeri gen NaOH-Lösung das Verhältnis von Cellulose 2 des Alkali-behandelten Faserbreis. Demgemäß ist es wichtig, die Konzentration und die Temperatur der wässerigen NaOH-Lösung, die bei der Alkalibehandlung verwendet wird, richtig zu kontrollieren, um so das Verhältnis von Cellulose 2 des Alkali-behandelten Faserbreis, der das Rohmaterial ist, im Beriech von 40 bis 90 %, bevorzugt 50 bis 85 %, wie oben beschrieben, zu kontrollieren. Im übrigen ist es unerläßlich, die wässerige NaOH-Lösung, die bei der Alkalibehandlung verwendet wird, in Anbetracht der Kosten bei einer kontinuierlichen Produktion von Alkali-behandeltem Faserbrei zu gewinnen und wiederzuverwenden. In diesem Fall ist es notwendig, die Konzentration der wässerigen NaOH-Lösung in jeder Behandlungseinheit zu bestätigen. Überdies ist es notwendig in Betracht zu ziehen, daß die Komponente mit geringem Molekulargewicht wie Hemicellulose, die in dem rohen Faserbrei enthalten ist, in der rückgewonnenen wässerigen NaOH-Lösung gelöst wird. Die Komponente mit geringem Molekulargewicht wie Hemicellulose wird zu der rückgewonnenen wässerigen Alkalilösung konzentriert und verursacht Probleme in bezug auf die Umwandlung von Cellulose 2. Bei der kontinuierlichen Produktion sollte die Komponente mit geringem Molekulargewicht wie Hemicellulose unter Verwendung einer Ionenaustauschmembran, einer Ultrafiltrationsmembran oder dergleichen kontinuierlich abgetrennt und entfernt werden.
  • Nach dem Mischen von Wasser zu mindestens einem der Alkali-behandelten Faserbreie bei der Herstellung des Separatorpapiers, um eine Aufschlämmung zu erhalten, wird die Mahlbehandlung unter Verwendung einer Mahlmaschine wie einem Kegelrefiner, einem Doppelscheibenrefiner oder dergleichen durchgeführt. Der Mahlgrad wird auf einen CSF-Wert von 50 bis 0 ml in dem Alkali-behandelten Faserbrei eingestellt. Im übrigen ist es unerläßlich, die Gasdichtigkeit des Separatorpapiers zu verbessern, damit das erhaltene Separatorpapier in einer Einzelschicht in der Alkalibatterie verwendet werden kann, oder damit die erhaltenen Separatorpapiere in Doppelschichten in der Alkalibatterie verwendet werden können. Der Mahlgrad sollte mit einem CSF-Wert von 50 bis 0 ml in dem Alkali-behandelten Faserbrei ausgewählt werden.
  • Die durchschnittliche Faserlänge sollte nach dem Mahlen des Alkali-behandelten Faserbreis, der in dem Separatorpapier verwendet wird, zwischen 0,2 und 0,6 mm liegen. Ist die durchschnittliche Faserlänge kleiner als 0,2 mm, ist es insofern schwierig das Separatorpapier herzustellen, als daß sich die Festigkeit von nassem Papier bei seiner Herstellung verringert.
  • Ferner fließen bei der Papierherstellung die Fasern durch das Drahtgeflecht und es werden Poren auf dem Separatorpapier gebildet. Im Ergebnis verringert sich die Gasdichtigkeit des Separatorpapiers, so daß leicht ein interner Kurzschluß auftritt. Ist die durchschnittliche Faserlänge größer als 0,6 mm, wird der CSF-Wert unvermeidbar groß und es tritt leicht ein interner Kurzschluß in der Batterie auf, der auf der Verringerung der Gasdichtigkeit basiert. Bevorzugt wird die durchschnittliche Faserlänge nach dem Mahlen im Bereich von 0,25 und 0,55 mm ausgewählt.
  • Als nächstes wird eine chemische Faser mit einer hohen Alkalibeständigkeit in den Alkali-behandelten Faserbrei gegeben, der gemahlen und ausreichend faserig gemacht wird und bei dem auf eine kristalline Struktur geachtet wird, in der die Cellulose 1 und die Cellulose 2, je nach Bedarf, koexistieren, damit die chemische Faser in einem Bereich von 20 Gew.-% und 0 Gew.-% in bezug auf das Gewicht des Separatorpapiers enthalten ist. Danach wird die chemische Faser gleichmäßig mit dem Alkali-behandelten Faserbrei, der faserig gemacht wurde, gemischt.
  • Wenn die chemische Faser zur Verwendung in dem Separatorpapier einen feinen Faserdurchmesser und eine kurze Faserlänge hat, können nur schwer Poren auf dem Separatorpapier gebildet werden. Bevorzugt ist der Faserdurchmesser nicht größer als 2,0 Dezitex und die Faserlänge nicht größer als 3 mm. Genauer gesagt, ist in der chemischen Faser ein optimaler Faserdurchmesser nicht größer als 1 Dezitex und eine optimale Faserlänge liegt zwischen 1 mm und 2 mm. Überdies steht der Faserdurchmesser der chemischen Faser in bezug zu der Dicke des Separatorpapiers. Der Kurzachsen-Faserdurchmesser sollte in der Querschnittsfläche gleich oder kleiner als ½ der Dicke des Separatorpapiers sein. Ferner hat die chemische Faser im Querschnitt bevorzugt eine abgeflachte Form wie eine Ellipse, anstelle einer Kreisform. Für den Fall, das der Kurzachsen-Faserdurchmesser in der Querschnittsfläche größer als ½ der Dicke des Separatorpapiers ist, werden leicht Poren auf dem Separatorpapier gebildet. Wenn das Rohmaterial zur Herstellung von Papier wie oben beschrieben hergestellt wird und das Rohmaterial durch Papierherstellungsverfahren zu einer Bogenform verarbeitet wird, kann das Separatorpapier für eine Alkalibatterie gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
  • In dem Papierherstellungsverfahren des Separatorpapiers wird das hergestellte Rohmaterial mit Wasser verdünnt, um eine Rohmaterialkonzentration zwischen 0,1 und 1 % zu erreichen. Das Wasser, das das Rohmaterial enthält, rinnt über ein Drahtgeflecht, wodurch es zur Papierherstellung gleichmäßig über dem Drahtgeflecht verteilt wird. Das Wasser wird durch Ansaugen durch das Drahtgeflecht gesaugt, wodurch ein nasses Papier mit einer gleichmäßigen Dicke auf dem Drahtgeflecht gebildet wird. Als nächstes wird das gebildete nasse Papier durch Harzwalzen gepreßt, wodurch das überschüssige Wasser aus dem nassen Papier entfernt wird. Danach wird das nasse Papier kontinuierlich auf die Oberflächen einer Vielzahl an Zylindertrocknern überführt, die durch Dampf erhitzt werden und die überschüssige Feuchtigkeit wird stufenweise aus dem nassen Papier verdampft, um das nasse Papier zu trocknen. Im Ergebnis kann das Separatorpapier gemäß der vorliegenden Erfindung erhalten werden.
  • Ferner wird das oben genannte Separatorpapier als ein Separatorpapier verwendet, das das aktive Material für die positive Elektrode von dem aktiven Material für die negative Elektrode in der Alkalibatterie isoliert. Das oben genannte Separatorpapier kommt zwischen die positive Elektrode und die negative Elektrode, in der Zinkteilchen als das aktive Material in der Alkali-Elektrolyt-imprägnierten Batterie verwendet werden. Genauer gesagt, kommt das Separatorpapier als eine Einschichtstruktur mit einer Dicke im Bereich von 15 bis 120 μm zwischen die positive Elektrode und die negative Elektrode. Alternativ kann das Separatorpapier als eine Doppelschichtstruktur mit einer Dicke im Bereich von 15 bis 120 μm zwischen die positive Elektrode und die negative Elektrode kommen. Im übrigen wird anstelle der Einschichtstruktur bevorzugt die Doppelschichtstruktur von Separatorpapieren verwendet, um die Zuverlässigkeit zu verbessern. Für den Fall, daß die gesamte Dicke der Schichtstruktur nicht größer als etwa 120 μm ist, ist es möglich eine Schichtstruktur aus drei Schichten oder mehr zu verwenden.
  • Insofern als das hergestellte Rohmaterial auf einen CSF-Wert von etwa 0 ml gemahlen wird, und es schwierig ist, das Wasser bei der Papierherstellung durch das Drahtgeflecht zu filtern, wird bevorzugt eine Fourdrinier-Maschine, die sich für das Filtern von Wasser Zeit nehmen kann, oder eine Zweisiebpapiermaschine, die das Wasser aus beiden Oberflächen des nassen Papiers filtern kann, als eine Papierherstellungsmaschine, die bei der Herstellung des Separatorpapiers verwendet wird, verwendet.
  • In dem Separatorpapier gemäß der vorliegenden Erfindung liegt der Dickenbereich zwischen 15 und 60 μm und die Flächenschrumpfungsrate ist nicht größer als 2 %. Ist die Dicke in dem Separatorpapier kleiner als 15 μm, verringert sich die Festigkeit des nassen Papiers und das nasse Papier kann bei der Herstellung leicht abgeschnitten werden. Überdies fließen feine Fasern durch das Drahtgeflecht und es bilden sich Poren auf dem Separatorpapier. Im Ergebnis ist der Kurzschluß in der Batterie schwer zu verhindern. Ist die Dicke in dem Separatorpapier größer als 60 μm, ist es schwierig, Wasser aus dem Drahtgeflecht zu filtern und das nasse Papier zu einem Bogen zu formen, insofern als das nasse Papier zuviel Wasser enthält. Wenn überdies die Separatorpapiere, von denen jedes eine Dicke von größer als 60 μm hat, in einer Doppelschichtstruktur laminiert und in der Batterie verwendet werden, verschlechtern sich die Schnellentladungseigenschaften in der Batterie insofern als die Dichte in den Separatorpapieren zu groß wird und sich der elektrische Widerstand stark erhöht, obgleich die Dicke im Vergleich zu herkömmlichen Separatorpapieren dünn ist. Bevorzugt liegt die Dicke in dem Separatorpapier im Bereich von 20 bis 50 μm.
  • Der Gasdichtigkeitsgrad in dem Separatorpapier liegt im Bereich von 10 Minuten/100 ml bis 800 Minuten/100 ml. Ist der Gasdichtigkeitsgrad kleiner als 10 Minuten/100 ml können sich Poren auf dem Separatorpapier bilden. Bei der Verwendung des Separatorpapiers in der Einschichtstruktur ist dies zur Verhinderung des Kurzschlusses in der Batterie unzureichend. Ist der Gasdichtigkeitsgrad größer als 800 Minuten/100 ml hat das Separatorpapier einen großen elektrischen Widerstand genauso wie Zellophan, und die Schnellentladungseigenschaft kann leicht verringert werden, obgleich dies zur Verhinderung des Kurzschlusses in der Batterie ausreicht.
  • Bei der Herstellung des Separatorpapiers in der Technik werden Polyvinylalkoholfasern, von denen jede in heißem Wasser mit einer Temperatur von 50 °C bis 80 °C gelöst wird, mit etwa 10 Gew.-% zu dem Rohmaterial gemischt. Die Polyvinylalkoholfasern werden in dem Trocknungsprozeß der Papierherstellung durch das in dem nassen Papier enthaltende Wasser gelöst, wodurch die Fasern aneinander gebunden werden. Andererseits ist es nicht notwendig ein Bindemittel wie Polyvinylalkohol zuzugeben, insofern als die notwendige Festigkeit in dem Separatorpapier gemäß der vorliegenden Ausführungsform durch Wasserstoffbindung zwischen den fibrillierten Faserbreifasern erhalten wird. Wenn ein wasserlösliches Bindemittel zu dem Separatorpapier zugegeben wird, steigt der elektrische Widerstand des Separatorpa piers merklich an. Ein gutes Ergebnis kann erhalten werden, wenn die zugegebene Menge an Polyvinylalkoholfaser, die in dem heißen Wasser gelöst wird, nicht größer als 5 Gew.-% in bezug auf das Gewicht des Separatorpapiers ist.
  • In dem stark gemahlenen Faserbrei der in der vorliegenden Ausführungsform verwendet wird, ist eine Faserbreifaser vor dem Mahlen nicht zu erkennen, und der Faserbrei gemäß der vorliegenden Ausführungsform wird fast zu einem Fäserchen fibrilliert. Wenn ein wasserlösliches Bindemittel wie Polyvinylalkohol zu einem solchen stark gemahlenen Faserbrei zugegeben wird, tritt das Bindemittel in die Fäserchen ein und die Fäserchen werden durch das Bindemittel gebunden. Auch wenn solch Separatorpapier in den Elektrolyt getaucht wird, ist es schwierig den Elektrolyten in die Fäserchen einzubringen. Im Ergebnis wird der elektrische Widerstand sehr groß. Andererseits ist es möglich, insofern, als die Fäserchen durch Wasserstoffbindung ohne Bindemittel aneinander gebunden werden, das der Elektrolyt leicht in Fäserchen eindringen kann, weil die Wasserstoffbindung unterbrochen wird, wenn das Separatorpapier in den alkalischen Elektrolyt eingetaucht wird. Im Ergebnis ist es möglich, den elektrischen Widerstand zu verringern.
  • Die kristalline Struktur des Alkali-behandelten Faserbreis wird hauptsächlich durch die Konzentration der wässerigen NaOH-Lösung bestimmt. Überdies wird die kristalline Struktur von Alkali-behandeltem Faserbrei durch die Temperatur bei der Alkalibehandlung und durch die Eigenschaften des Materials von natürlichem Cellulosefaserbrei beeinflußt. Das Verhältnis von Cellulose 2 des Alkali-behandelten Faserbreis wird in einem Bereich von 40 bis 90 %, bevorzugt 50 bis 85 % ausgewählt. Ist das Verhältnis von Cellulose 2 kleiner als 40 %, zieht sich das Separatorpapier in der elektrolytischen Alkalilösung stark zusammen, insofern als die Alkalibeständigkeit in dem erhaltenen Separatorpapier fehlt. Ist das Verhältnis von Cellulose 2 größer als 90 %, ist es schwierig den Faserbrei zu mahlen und die Gasdichtigkeit wird leicht verringert. Im Ergebnis ist bei der Verwendung des Separatorpapiers in der Batterie der Kurzschluß schwer zu verhindern. Der Alkali-behandelte Faserbrei in dem oben genannten Bereich kann leicht gemahlen werden und es ist möglich ein Separatorpapier zu erhalten, das die Flächenschrumpfung in dem Elektrolyten verringern kann.
  • Das Separatorpapier kann durch Mischen des Faserbreis mit einer Struktur vollkommener Cellulose 2 in den Faserbrei, in dem Cellulose 1 und Cellulose 2 zwischen 40 und 90 % koe xistieren, hergestellt werden. Alternativ ist es möglich, das Separatorpapier durch das Mischen des Faserbreis mit einer Struktur von Cellulose 1 in Faserbrei, in dem Cellulose 1 und Cellulose 2 zwischen 40 und 90 % coexisitieren, herzustellen. Der Faserbrei mit der Struktur von Cellulose 1 wird erhalten, indem er der Alkalibehandlung durch eine wässerige NaOH-Lösung in einer geringen Konzentration unterzogen wird, um so die löslichen Komponenten zu entfernen. Der Faserbrei mit der Struktur von Cellulose 1 weist einen hohen α-Cellulosegehalt von nicht weniger als 97 % auf. In diesem Fall wird der Faserbrei mit der Struktur von vollkommener Cellulose 2 in den koexistierenden Faserbrei gemischt, in dem das Verhältnis von Cellulose 1 groß ist. Alternativ wird der Faserbrei mit der Struktur von vollkommener Cellulose 1 in den koexistierenden Faserbrei gemischt, in dem das Verhältnis von Cellulose 2 groß ist. Das Verhältnis von Cellulose 2 in dem gemischten Faserbrei wird wünschenswerterweise im bevorzugten Bereich von 50 bis 85 % kontrolliert. Ist das Verhältnis von Cellulose 2 in dem gemischten Faserbrei größer als 85 %, ist es schwierig den gemischten Faserbrei zu mahlen und der Gasdichtigkeitsgrad in dem Separatorpapier verringert sich.
  • Ist das Verhältnis von Cellulose 2 in dem gemischten Faserbrei kleiner als 50%, steigt die Größenschrumpfung des Separatorpapiers in dem Elektrolyten. Im Ergebnis kommen die aktiven Materialien der Batterie durch die Schrumpfung des Separatorpapiers miteinander in Kontakt und es tritt das Problem des internen Kurzschlusses auf. Wenn überdies der Alkali-behandelte Faserbrei zur Verwendung in dem Separatorpapier einen Polymerisationsgrad von nicht kleiner als 1000 aufweist, verschlechterte sich das Separatorpapier durch den Elektrolyten und das aktive Material für die positive Elektrode kaum, und es ist möglich ein Separatorpapier mit einer hohen Kurzschlußverhinderungswirkung zu erhalten.
  • Gebleichte Faserbreie wie NBKP, NBSP oder dergleichen sind Faserbreie, deren Weißgrad etwa 75 % beträgt. Obgleich Lignin, das ein Färbemittel ist, bei einem Bleichverfahren für die Faserbreie oxidiert wird, wird auch Cellulose in einem Bleichverfahren oxidiert. Im Ergebnis werden viele Faserbreie, die den Polymerisationsgrad auf 1000 oder weniger verringern, in dem gebleichten Faserbrei verwendet. Auch wenn ein solcher Faserbrei einer Alkalibehandlung unterzogen wird, ist der Polymerisationsgrad ein niedriger Wert und ist zur Verwendung in dem dünnen Separatorpapier ungeeignet. Genauer gesagt, verschlechtert sich das Separatorpapier in der Batterie und der interne Kurzschluß tritt leicht auf, wenn der gemahlene Al kali-behandelte Faserbrei, dessen Polymerisationsgrad sich verringert, als das Separatorpapier verwendet wird.
  • Es ist notwendig die Alkalibehandlung hinsichtlich des Faserbreis so durchzuführen, daß der Faserbrei nicht der Luft ausgesetzt wird. Obgleich der Faserbrei im ersten Schritt der Alkalibehandlung von Cellulose 1 zu Alkalicellulose umgewandelt wird, hat die Alkalicellulose in diesem mittleren Stadium eine enorme Aktivität und der Polymerisationsgrad verringert sich durch Luftoxidation. Wird der Faserbrei in der Alkalibehandlung in die Alkalilösung getaucht, wird der Faserbrei direkt der Luft ausgesetzt und der Polymerisationsgrad verringert sich kaum. Die Cellulosekomponente mit geringem Molekulargewicht wird in dem Faserbrei mehr, was den Polymerisationsgrad stark verringert, und viel von der Komponente löst sich nach der Durchführung der Alkalibehandlung in dem Elektrolyten auf und die Alkalibeständigkeit verringert sich. Weist das Separatorpapier viele lösliche Komponenten auf, werden die löslichen Komponenten in der Batterie gelöst und durch das aktive Material für die positive Elektrode oxidiert. Im Ergebnis tritt in der Batterie eine Selbstentladung auf und die elektrische Kapazität in der Batterie verringert sich.
  • Der Alkali-behandelte Faserbrei mit einem Polymerisationsgrad von kleiner als 1000 ist für das Separatorpapier geeignet. Genauer gesagt, ist die Verwendung eines wenig gebleichten Faserbreies, in dem der Weißgrad nicht größer als 60 % ist, oder die Verwendung eines nicht gebleichten Faserbreies am optimalsten, insofern als der Polymerisationsgrad in der Cellulose groß wird. Beispielsweise kann ein Faserbrei erhalten werden, dessen Polymerisationsgrad zwischen 1300 und 2000 liegt, wenn der nicht gebleichte Faserbrei der Alkalibehandlung unterzogen wird. Das Separatorpapier, das einen solchen Alkali-behandelten Faserbrei enthält, verschlechtert sich durch den Elektrolyten und das Material für die positive Elektrode kaum, und die Fäserchen, die durch das Mahlen erzeugt wurden, lösen sich in dem Elektrolyten kaum auf. Im Ergebnis kann ein Separatorpapier mit hoher Kurzschlußverhinderungswirkung in der Batterie erhalten werden.
  • Um die Kurzschlußverhinderungswirkung durch die Erhöhung des Gasdichtigkeitsgrad des Separatorpapiers zu verbessern, wird der Alkali-behandelte Faserbrei in das Separatorpapier im Bereich von 80 bis 100 Gew.-% in bezug auf das Gewicht des Separatorpapiers eingeführt. Ist der Gehalt an Alkali-behandeltem Faserbrei kleiner als 80 Gew.-% bilden sich leicht Poren oder Löcher auf dem Separatorpapier. Im Ergebnis verringert sich der Gasdichtigkeitsgrad des Separatorpapiers. Daher wird der optimale Gehalt an Alkali-behandeltem Faserbrei im Bereich von 80 bis 100 Gew.-% ausgewählt.
  • Die Faser, die in bezug auf den alkalischen Elektrolyten wenig Auflösung und Schrumpfung ausweist, ist als die chemische Faser, die in das Separatorpapier gemischt wird, bevorzugt. Eine solche Faser kann zum Beispiel eine Vinylonfaser sein, die eine unlösliche Faser ist, die durch Acetylierung einer Polyvinylalkoholfaser oder durch Heißziehen einer Polyvinylalkoholfaser erhalten wurde. Die Vinylonfaser löst sich in Wasser mit einer Temperatur, die nicht größer als 100 °C ist, nicht auf. Überdies kann eine solche Faser zum Beispiel Polyamidfasern (Nylon 6 oder Nylon 66), Polyolefinfasern (Polypropylenfaser oder Polyethylenfaser), Verbundfasern (Polypropylen/Polyethylen-Zweikomponentenfaser, Polypropylen/degeneratives Polypropylen-Zweikomponentenfaser oder Polyamid/degeneratives Polyamid-Zweikomponentenfaser), synthetische Faserbreie (Material im Faserbreizustand, hergestellt aus Polypropylenharz und Polyethylenharz durch ein Flash-Spinning-Verfahren) oder regenerierte Cellulosefasern (sehr alkalibeständiges Material wie Polynosefaser, Kupferseidefaser, Lösungsmittel-Zellwollfaden) sein. Jede der chemischen Fasern ist bevorzugt alkalibeständig, wobei die Gewichtsreduktion nicht größer als 3 % und die Flächenschrumpfungsrate nicht größer als 5 % in bezug auf eine 40%ige KOH-Lösung ist.
  • In den oben genannten chemischen Fasern hat die Vinylonfaser eine hohe Alkalibeständigkeit und eine hohe Steifigkeit. Insofern als das Separatorpapier durch Mischen der Vinylonfaser in das Separatorpapier eine hohe Steifigkeit hat, kann das Separatorpapier leicht zu einem Separatorzylinder oder eine -röhre mit einer Ringform im Querschnitt geformt werden, wenn das Separatorpapier in eine Ringform verarbeitet wird, und die zylindrische Funktionstüchtigkeit kann verbessert werden. Überdies ist es möglich die Faser (Polynosefaser, Kupferseidefaser oder Lösungsmittel-Zellwollfaden), die gemahlen und in den regenerierten Cellulosefasern fibrilliert werden kann, dem Separatorpapier durch die Mahlbehandlung beizumischen. Im übrigen wird in einer solchen regenerierten Cellulosefaser, die gemahlen werden kann, die Oberfläche fibrilliert. Der Mittelteil der Faser wird durch das Mahlen nicht fibrilliert. Beim kontinuierlichen Mahlen werden die erzeugten Fäserchen und Fasern abgeschnitten. Daher wird beim Mahlen der regenerierten Cellulosefaser die gemahlene Faser dem Alkali-behandelten Faserbrei bevorzugt beigemischt, nachdem die regenerierte Cellulosefaser der Mahlbehandlung unterzogen wurde, nur nicht der Alkali-behandelte Faserbrei. Sowohl die Polynosefaser als auch die Kupferseidefaser weisen die kristalline Struktur von Cellulose 2 auf.
  • Das Röntgenbeugungsmuster für einen Lösungsmittel-Zellwollfaden hat einen Peak nahe 2 θ = 20,6 Grad, der durch die Kombinierung des Peaks nahe 2 θ = 21,5 Grad von Cellulose 2 mit dem Peak nahe 2 θ = 19,8 Grad von Cellulose 2 erhalten wurde. Obgleich sie schwer als Cellulose 2 bestimmt werden kann, hat der Lösungsmittel-Zellwollfaden im Vergleich zu der Polynosefaser und der Kupferseidefaser eine kleine Größenschrumpfung in dem Elektrolyten. Der Lösungsmittel-Zellwollfaden ist eine sehr alkalibeständige Ce1lulosefaser mit einer kristallinen Struktur, die der von Cellulose 2 ähnelt.
    •
  • Nunmehr werden Ausführungsformen des Separatorpapiers für die Alkalibatterie und die Alkalibatterie gemäß der vorliegenden Erfindung, Vergleichsbeispiele und herkömmliche Beispiele beschrieben.
  • (Ausführungsform 1)
  • 600 kg nicht gebleichter Koniferenfaserbrei werden in 8,5 t einer wässerigen NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 15 Gew.-% getaucht, um den Faserbrei in der NaOH-Lösung aufzubereiten. Nach dem Aufbereiten bleibt die wässerige NaOH-Lösung ruhend für 0,5 Stunden stehen. Nachdem die Faserbreiaufschlämmung durch eine Bandfilterpresse gepreßt wurde, um die überschüssige Alkalilösung zu entfernen, wird der Alkali-behandelte Faserbrei in Wasser geworfen, um die Alkalilösung aus dem Alkali-behandelten Faserbrei zu entfernen. Nach der Neutralisation des Alkali-behandelten Faserbreis mit H2SO4 wird der Alkali-behandelte Faserbrei mit Wasser gewaschen. Die Faserbreiaufschlämmung wird wieder gepreßt und getrocknet, um 500 kg Alkali-behandelten Faserbrei zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 75 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1350 und der Weißgrad beträgt 53 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Aufbereiten von 500 kg Alkali-behandeltem Faserbrei in 14 t Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 0 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,30 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 6 Stunden. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie (Ausführungsform 1-1) mit einer Dicke von 17,2 μm, einer Gasdichtigkeit von 168 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,3 % wird bei der Papierherstellung mit einer Fourdrinier-Maschine unter Verwendung des gemahlenen Alkali-behandelten Faserbreis als ein Rohmaterial erhalten.
  • (Ausführungsform 2)
  • 600 kg gebleichter Manila-Hanf-Faserbrei werden in 6,0 t einer wässerigen NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 14 Gew.-% als Faserbreibögen getaucht. Nach dem Eintauchen werden die Faserbreibögen 5 Stunden stehengelassen. Als nächstes werden die Faserbreibögen, die die Alkalilösung enthalten, gestapelt und mit einer Hydraulikpresse gepreßt, um die überschüssige Alkalilösung aus den Faserbreibögen zu entfernen. Die Alkali-behandelten Faserbreibögen werden in Wasser geworfen, um sie darin aufzubereiten, wodurch eine Faserbreiaufschlämmung erhalten wird. Nachdem die Faserbreiaufschlämmung mit Wasser gewaschen und neutralisiert wurde, wird die Faserbreiaufschlämmung durch eine Bandfilterpresse gepreßt und getrocknet, wodurch 530 kg Alkali-behandelter Faserbrei erhalten wurden (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 60 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1100 und der Weißgrad beträgt 76 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Aufbereiten von 530 kg Alkali-behandeltem Faserbrei in 14 t Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 0 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,35 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 7 Stunden. 55 kg wärmebehandelte Vinylonfasern (Polyvinylalkoholfasern, die dem Heißziehen unterzogen wurden, damit die Fasern in heißem Wasser unlöslich werden; der Faserdurchmesser beträgt 1,7 Dezitex und die Faserlänge beträgt 2 mm) werden zu den gemahlenen Alkali-behandelten Faserbreien zugegeben und es wird ausreichend gemischt, um ein Rohmaterial für die Papierherstellung zu erhalten. Der Gehalt an Cellulosefasern beträgt 90,6 Gew.-%, bezogen auf das Rohmaterial zur Papierherstellung. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie (Ausführungsform 2-1) mit einer Dicke von 30,2 μm, einer Gasdichtigkeit von 65 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,2 % wird durch Papierherstellung aus dem Rohrmaterial unter Verwendung einer Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Ausführungsform 3)
  • Nicht gebleichte Koniferenfaserbreie werden in wässerige NaOH-Lösungen mit einer Konzentration von 10 bis 17 Gew.-% eingetaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um Alkali-behandelte Faserbreie zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 22 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1460 und der Weißgrad beträgt 50 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Unter Verwendung einer ähnlichen Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 werden die Alkali-behandelten Faserbreie der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 0 ml beträgt. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,38 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 5 Stunden (Ausführungsform 3-1). Das Separatorpapier für die Alkalibatterie (Ausführungsform 3-1) mit einer Dicke von 30,5 μm, einer Gasdichtigkeit von 396 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 3,5 % wird durch Papierherstellung aus dem gemahlenen Alkali-behandelten Faserbrei unter Verwendung einer Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Ausführungsform 4)
  • Gebleichter Koniferenfaserbrei wird in einer wässerigen NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 11,5 Gew.-% als Faserbreibögen getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 500 kg Alkali-behandelten Faserbrei zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 38 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1050 und der Weißgrad beträgt 72 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Aufbereiten von 500 kg Alkali-behandeltem Faserbrei in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 30 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,50 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 4,5 Stunden. 85 kg wärmebehandelte Vinylonfasern (PVA-Fasern, die gegenüber heißem Wasser durch Behandlung mit Formaldehyd unlöslich gemacht wurden und deren Faserdurchmesser 0,4 Dezitex und die Faserlänge 2 mm beträgt) werden zu den gemahlenen Alkali-behandelten Faserbreien zugegeben und es wird ausreichend gemischt, um ein Rohmaterial für die Papierherstellung zu erhalten. Der Gehalt an Cellulosefasern beträgt 85,5 Gew.-%, bezogen auf das Rohmaterial zur Papierherstellung. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 57,2 μm, einer Gasdichtigkeit von 25 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,9 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Ausführungsform 5)
  • Baumwollfaserbrei (ein Faserbrei, der durch das Kochen von Baumwollstoff oder Baumwollfaden erhalten wird) wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 15 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 500 kg Alkali-behandelte Faserbreie zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 78 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1750 und der Weißgrad beträgt 76 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Aufbereiten von 500 kg Alkali-behandeltem Faserbrei in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 3 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,38 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 6 Stunden. 50 kg Fasern von Nylon 6 (Faserdurchmesser ist 0,6 Dezitex und die Faserlänge 2 mm) werden zu den gemahlenen Alkali-behandelten Faserbreien zugegeben und es wird ausreichend gemischt, um ein Rohmaterial für die Papierherstellung zu erhalten. Der Gehalt an Cellulosefasern beträgt 90,9 Gew.-%, bezogen auf das Rohmaterial zur Papierherstellung. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 50,5 μm, einer Gasdichtigkeit von 136 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,3 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Ausführungsform 6)
  • Nicht gebleichter Koniferenfaserbrei wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 13 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 410 kg Alkali-behandelte Faserbreie zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 58 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1350 und der Weißgrad beträgt 56 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Aufbereiten von 410 kg Alkali-behandeltem Faserbrei in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 0 ml beträgt. Ferner wird nach dem Aufbereiten von 90 kg Lösungsmittel-Zellwollfaden (Acordis Ltd., Lyocell, Faser durchmesser 1,7 Dezitex, Faserlänge 4 mm und Polymerisationsgrad 520) in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 60 ml beträgt. Beide Rohmaterialien werden nach dem Mahlen gemischt. Der CSF-Wert nach dem Mischen beträgt 0 ml und die durchschnittliche Faserlänge beträgt 0,25 mm. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 40,7 μm, einer Gasdichtigkeit von 29 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,5 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Ausführungsform 7)
  • Nicht gebleichter Koniferenfaserbrei wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 12,3 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 375 kg Alkali-behandelte Faserbreie A zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 55 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1450 und der Weißgrad beträgt 56 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Ferner wird nicht gebleichter Koniferenfaserbrei in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 21 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 125 kg Alkali-behandelte Faserbreie B zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 100 %, der Polymerisationsgrad beträgt 950 und der Weißgrad beträgt 77 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Mischen des Alkali-behandelten Faserbreis A zu dem Alkalibehandelten Faserbrei B, die in Wasser aufbereitet wurden, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 1 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge nach der Mahlbehandlung beträgt 0,28 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 7 Stunden. Das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt durch das Mischen des Alkali-behandelten Faserbreis A zu dem Alkali-behandelten Faserbrei B 66,3 Gew.-%. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 30,3 μm, einer Gasdichtigkeit von 228 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,2 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Ausführungsform 8)
  • Nicht gebleichter Koniferenfaserbrei wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 16 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 350 kg Alkali-behandelten Faserbrei A zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 85 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1330 und der Weißgrad beträgt 57 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Ferner wird nicht gebleichter Sisalfaserbrei in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 5 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 150 kg Alkali-behandelten Faserbrei B zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 0 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1400 und der Weißgrad beträgt 59 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Mischen des Alkali-behandelten Faserbreis A zu dem Alkali-behandelten Faserbrei B, die zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung in Wasser aufbereitet wurden, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 0 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge nach der Mahlbehandlung beträgt 0,38 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 6 Stunden. Das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt durch das Mischen des Alkali-behandelten Faserbreis A zu dem Alkali-behandelten Faserbrei B 59,5 Gew.-%. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 40,0 μm, einer Gasdichtigkeit von 520 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,8 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Ausführungsform 9)
  • Gebleichter Koniferenfaserbrei wird in 8,5 t einer wässerigen NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 16 Gew.-% getaucht, um den Faserbrei in der NaOH-Lösung aufzubereiten. Nach dem Aufbereiten bleibt die wässerige NaOH-Lösung 0,5 Stunden stehen. Nachdem die Faserbreiaufschlämmung durch eine Bandfilterpresse gepreßt wurde, um die überschüssige Alkalilösung aus der Faserbreiaufschlämmung zu entfernen, wird der kuchenförmige Faserbrei, aus dem die Lösung entfernt wurde, der Luft ausgesetzt, um den kuchenförmigen Faserbrei zu oxidieren und um den Polymerisationsgrad zu verringern. Der Alkali-behandelte Faserbrei wird in Wasser geworfen, um die Alkalilösung zu verdünnen. Ferner wird, nach der Neutralisation des Alkali-behandelten Faserbreis mit Schwefelsäure, der Alkali-behandelte Faserbrei mit Wasser gewaschen. Die Faserbreiaufschlämmung wird wieder gepreßt und ge trocknet, um 500 kg Alkali-behandelten Faserbrei zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 80 %, der Polymerisationsgrad beträgt 610 und der Weißgrad beträgt 79 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Aufbereiten von 500 kg Alkali-behandeltem Faserbrei in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 0 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,26 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 6 Stunden. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 28,8 μm, einer Gasdichtigkeit von 295 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,2 % wird bei der Papierherstellung aus dem gemahlenen Alkalibehandelten Faserbrei mit einer Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Ausführungsform 10)
  • Nicht gebleichter Sisalfaserbrei wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 14 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 500 kg Alkali-behandelten Faserbrei zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 58 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1550 und der Weißgrad beträgt 59 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Aufbereiten von 500 kg Alkali-behandeltem Faserbrei in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 0 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,38 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 6 Stunden. 20 kg in heißem Wasser lösliche Polyvinylalkoholfasern (Faserdurchmesser 1,1 Dezitex und Faserlänge 3 mm) werden zu den gemahlenen Alkali-behandelten Faserbreien gegeben und es wird ausreichend gerührt, um ein Rohmaterial für die Papierherstellung zu erhalten. Der Gehalt an Cellulosefasern beträgt 96,2 Gew.-% in bezug auf das Rohmaterial für die Papierherstellung. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 39,5 μm, einer Gasdichtigkeit von 630 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 1,5 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • Die Herstellung wird in bezug auf das Separatorpapier für die Alkalibatterie gemäß Vergleichsbeispielen und herkömmlichen Beispielen durchgeführt, um die Wirkungen des Separatorpapiers für die Alkalibatterie gemäß der vorliegenden Erfindung zu bestätigen.
  • (Vergleichsbeispiel 1)
  • Nicht gebleichter Koniferenfaserbrei wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 25 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 500 kg Alkali-behandelten Faserbrei zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 100 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1300 und der Weißgrad beträgt 54 %), der eine kristalline Struktur von Cellulose 2 aufweist. Nach dem Aufbereiten des Alkali-behandelten Faserbreis in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 2 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,15 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 15 Stunden. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 40,0 μm, einer Gasdichtigkeit von 3 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,2 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Vergleichsbeispiel 2)
  • Gebleichter Koniferenfaserbrei wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 18 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 500 kg Alkali-behandelten Faserbrei zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 98 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1020 und der Weißgrad beträgt 74 %), der ungefähr die kristalline Struktur von Cellulose 2 aufweist. Nach dem Aufbereiten des Alkalibehandelten Faserbreis in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 1 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,18 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 13 Stunden. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 31,0 μm, einer Gasdichtigkeit von 4 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 0,1 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Vergleichsbeispiel 3)
  • Gebleichter Koniferenfaserbrei wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 5 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 500 kg Alkali-behandelten Faserbrei zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 0 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1080 und der Weißgrad beträgt 72 %), der eine kristalline Struktur von Cellulose 1 aufweist. Nach dem Aufbereiten des Alkali-behandelten Faserbreis in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 0 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,40 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 5 Stunden. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 30,3 μm, einer Gasdichtigkeit von 445 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 9,3 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Vergleichsbeispiel 4)
  • Gebleichter Koniferenfaserbrei wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 15 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 500 kg Alkali-behandelten Faserbrei zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 77 %, der Polymerisationsgrad beträgt 1080 und der Weißgrad beträgt 74 %), der eine kristalline Struktur aufweist, in der Cellulose 1 und Cellulose 2 koexistieren. Nach dem Aufbereiten des Alkali-behandelten Faserbreis in Wasser zum Erhalt einer Faserbreiaufschlämmung, wird die Faserbreiaufschlämmung durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 70 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,62 mm und die Zeit für die Mahlbehandlung beträgt 5 Stunden. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 30,8 μm, einer Gasdichtigkeit von 0,1 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 2,3 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Fourdrinier-Maschine erhalten.
  • (Vergleichsbeispiel 5)
  • Es wurde erhältliches Zellophan (P-5#500, hergestellt von Futamura Chemical Co., Ltd.) mit einer Dicke von 35,1 μm als Separatorpapier für die Alkalibatterie verwendet. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie hatte eine Dicke von 35,1 μm, eine Gasdichtigkeit von 5000 Minuten/100 ml und eine Flächenschrumpfungsrate von 1,4 %.
  • (herkömmliches Beispiel 1)
  • 100 kg Lösungsmittel-Zellwollfaden (1,7 Dezitex, Faserlänge: 2 mm; Polymerisationsgrad 520) werden einer Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 150 ml beträgt. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 1,25 mm. 70 kg Vinylonfaser (formalisierte PVA-Faser, 0,6 Dezitex, Faserlänge: 2 mm) und 30 kg in heißem Wasser lösliche Polyvinylalkoholfaser (1,1 Dezitex, Faserlänge: 3 mm) werden zu der gemahlenen Faser gegeben und gemischt, um ein Rohmaterial für die Papierherstellung zu erhalten. Der Gehalt an Cellulosefaser beträgt 50 Gew.-% in bezug auf das Rohmaterial für die Papierherstellung. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 75,6 μm, einer Gasdichtigkeit von 0,02 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 1,9 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Rundsiebpapiermaschine erhalten.
  • (herkömmliches Beispiel 2)
  • Gebleichter Koniferenfaserbrei wird in eine wässerige NaOH-Lösung mit einer Konzentration von 18 Gew.-% getaucht. Es wird eine ähnliche Verfahrensweise wie in Ausführungsform 1 verwendet, um 100 kg Alkali-behandelten Faserbrei zu erhalten (das Verhältnis von Cellulose 2 beträgt 98 %, der Polymerisationsgrad beträgt 830 und der Weißgrad beträgt 77 %). Der Alkali-behandelte Faserbrei wird durch einen Doppelscheibenrefiner (DDR) der Mahlbehandlung unterzogen, bis der CSF-Wert 300 ml beträgt, um die Fasern zu fibrillieren. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt nach der Mahlbehandlung 0,61 mm. 70 kg Vinylonfaser (0,6 Dezitex, Faserlänge: 2 mm) und 30 kg in heißem Wasser lösliche Polyvinylalkoholfaser (1,1 Dezitex, Faserlänge: 3 mm) werden zu der gemahlenen Faser gegeben und gemischt, um ein Rohmaterial für die Papierherstellung zu erhalten. Der Gehalt an Cellulosefasern beträgt 50 Gew.-% in bezug auf das Rohmaterial für die Papierherstellung. Das Separatorpapier für die Alkalibatterie mit einer Dicke von 100,7 μm, einer Gasdichtigkeit von 0,01 Minuten/100 ml und einer Flächenschrumpfungsrate von 1,2 % wird bei der Papierherstellung aus dem Rohmaterial unter Verwendung der Rundsiebpapiermaschine erhalten.
  • Tabelle 2
    Figure 00350001
  • Figure 00360001
  • Tabelle 3
    Figure 00360002
  • Figure 00370001
  • Jeder der gemessenen Werte wird durch die folgenden Verfahren in jedem Separatorpapier in bezug auf jede Ausführungsform, die Vergleichsbeispiele und die herkömmlichen Beispiele gemessen.
  • (1. Schätzverfahren des Faserbreis oder der chemischen Faser)
  • (1) CSF (Kanadischer Standardmahlgrad)
  • Die Messung wird in dem kanadischen Standardverfahren, das in JIS P 8121 beschrieben wird, durchgeführt.
  • (2) Alkalibeständigkeit (Flächenschrumpfungsrate)
  • Bei der Messung der Schrumpfung des Faserbreis oder der chemischen Faser werden 10 Gew.-% in heißem Wasser löslicher Polyvinylalkoholfaser zu der Probe gemischt und es wird ein handgemachter Bogen von 30 g/m2 Gewichtskapazität hergestellt. Eine Probe mit vorherbestimmter Größe wird aus dem Bogen geschnitten und es wird die Fläche in der Probe mit der vorherbestimmten Größe gemessen. Als nächstes wird die Probe mit der vorherbestimmten Größe 8 Stunden in eine wässerige 40%ige KOH-Lösung bei 70 °C eingetaucht. Die Fläche der eingetauchten Probe wird unter der Bedingung, daß die eingetauchte Probe mit der Elektrolytlösung getränkt wurde, gemessen, und die Flächenschrumpfungsrate wird gemäß der folgenden Gleichung gemessen. Flächenschrumpfungsrate (%) = (A1 – A2)/A1 × 100worin
    • A1:
    die Fläche vor dem Eintauchen;
    A2:
    die Fläche nach dem Eintauchen
  • (3) Alkalibeständigkeit (Gewichtsreduktionsrate)
  • Beim Messen der Gewichtsreduktionsrate des Faserbreis oder der chemischen Faser, wird die Probe mit ausreichend Wasser je nach Bedarf gewaschen. Die aus diesen feinen Fasern entfernte Probe mit 1,5 g wird bei einer Temperatur von 80 °C getrocknet, und das Gewicht der Probe wird gemessen. Nachdem die Probe 8 Stunden in einer wässerigen 40%ige KOH-Lösung mit 70 °C eingetaucht war, wird die Probe mit einer gewissen Menge Wasser gewaschen und die Probe wird bei einer Temperatur von 80 °C getrocknet. Das Gewicht der getrockneten Probe wird erneut gemessen und die Gewichtsreduktionsrate wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Gewichtsreduktionsrate (%) = (W1 – W2)/W1 × 100worin
    • W1:
    Gewicht vor dem Eintauchen
    W2:
    Gewicht nach dem Eintauchen
  • (4) Polymerisationsgrad
  • Der Polymerisationsgrad wird auf der Basis des Verfahrens zur Messung des Polymerisationsgrades, das in JIS L 1015 beschrieben wird, gemessen. Es wird ein Ubbelohde-Viskosimeter als ein Viskosimeter verwendet. In dem Testverfahren werden 50 mg Faserbrei oder regenerierte Cellulosefaser als eine Probe in einem luftdichten Behälter in trockenem Zustand verwendet. 50 ml einer Kupfertetramminhydroxidlösung werden in den Behälter gegeben und zusammen mit der Probe verrührt, um die Fasern der Probe in der Kupfertetramminhydroxidlösung vollständig zu lösen. Die Lösung wird zu dem Viskosimeter überführt, und die Temperatur auf 20 ± 0,05 °C in einem Wasserbad eingestellt. Die Messung wird in bezug auf eine Tropfzeit der Lösung durchgeführt, und der Polymerisationsgrad wird gemäß der gleichen oder einer anderen Gleichung berechnet.
  • (5) Weißgrad
  • Der Weißgrad wird gemäß einem Verfahren des ISO-Weißgrades, das in JIS P 8148 beschrieben wird, gemessen.
  • (6) Durchschnittliche Faserlänge
  • Die zahlenmittlere Faserlänge (Ln) wird als die durchschnittliche Faserlänge unter Verwendung eines Kajaani FiberLab von Valmet Automation Kajaani Co. Ltd. gemessen.
  • (2. Bestimmungsverfahren des Separatorpapiers)
  • (1) Dicke
  • Zehn Separatorpapiere werden zu einer laminierten Probe laminiert. Die Dicke der laminierten Probe wird an jedem von mehreren Meßpunkten, die in vorbestimmten Intervallen positioniert sind, unter Verwendung eines Außenmikrometers (Spindeldurchmesser: 6,35 mm, Meßlänge: ≤ 25 mm und Mikrometermeßkraft 4,9 ± 0,49 N) gemessen. Die Dicke wird auf Basis von 1/10 des gemessenen Ergebnisses an jedem von mehreren Meßpunkten berechnet, und der Durchschnittswert wird als die Dicke des Separatorpapiers in bezug auf die erhaltenen Dicken mehrerer Meßpunkte berechnet.
  • (2) Grundgewicht
  • Das Separatorpapier mit einer Fläche von nicht weniger als 0,01 m2 wird als eine Probe bei einer Temperatur von 105 °C getrocknet, bis das Gewicht der Probe ein vorbestimmtes Ge wicht hat. Das Gewicht des Separatorpapiers pro 1 m2 wird gemäß dem Gewicht der Probe berechnet.
  • (3) Zugfestigkeit
  • Die Zugfestigkeit des Separatorpapiers wird in bezug auf die Laufrichtung der Probe gemäß einem Verfahren, das in JIS P 8113 beschrieben wird, gemessen.
  • (4) Gasdichtigkeit
  • Bei der Messung der Gasdichtigkeit des Separatorpapiers wird das Separatorpapier auf dem unteren Probenhalteteil (inneres Loch mit einer Fläche von 645,16 mm2) einer B-Meßvorrichtung, definiert durch JIS P 8117, gehalten (ein Verfahren zum Testen der Luftpermeabilität von Papier und Pappe). Die Messung wird anhand der Zeitdauer (Minuten/100 ml), während welcher Luft durch die Fläche von 645,16 m2 in dem Separatorpapier läuft, berechnet.
  • (5) Flüssigkeitsimprägniermenge
  • Ein quadratischer Bogen von 50 nun × 50 mm wird aus dem Separatorpapier geschnitten, getrocknet und es wird sein Gewicht gemessen. Der quadratische Bogen wird 10 Minuten in eine 40%ige KOH-Lösung getaucht. Das Teststück wird auf eine 45 Grad schrägen Glasplatte gezogen, wobei dieser Zustand drei Minuten gehalten wurde. Die überschüssige KOH-Lösung wird entfernt und zur Messung des Gewichtes des Teststückes bereitgestellt, und die imprägnierte Menge wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Flüssigkeitsimprägniermenge (g/m2) = (W2 – W1)worin
    • W1
    = Gewicht vor dem Eintauchen;
    W2
    = Gewicht nach dem Eintauchen
  • (6) Alkalibeständigkeit (Flächenschrumpfungsrate)
  • Ein quadratischer Bogen von 200 mm × 200 mm wird aus dem Separatorpapier geschnitten. Nachdem der quadratische Bogen 8 Stunden in eine 40%ige wässerige KOH-Lösung mit 70 °C eingetaucht war, werden die vertikalen und längs verlaufenden Längen des quadratischen Bogens genau gemessen und die Flächenschrumpfungsrate wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Flächenschrumpfungsrate (%) = (A1 – A2)/A1 × 100worin
    • A1:
    Fläche vor dem Eintauchen;
    A2:
    Fläche nach dem Eintauchen.
  • (7) Alkalibeständigkeit (Gewichtsreduktionsrate)
  • Das Separatorpapier mit 1,5 g wird als eine Probe bei einer Temperatur von 80 °C getrocknet, und das Gewicht der Probe wird gemessen. Nachdem die Probe 8 Stunden in einer wässerigen 40%igen KOH-Lösung mit 70 °C eingetaucht war, wird die Probe mit einer gewissen Menge Wasser gewaschen, und die Probe wird bei einer Temperatur von 80 °C getrocknet. Das Gewicht der getrockneten Probe wird erneut gemessen und die Gewichtsreduktionsrate wird gemäß der folgenden Gleichung berechnet. Gewichtsreduktionsrate (%) = (W1 – W2)/W1 × 100worin
    • W1:
    Gewicht vor dem Eintauchen
    W2:
    Gewicht nach dem Eintauchen
  • (8) Elektrischer Widerstand
  • Ein Separatorpapier wird zwischen Platinelektroden eingebracht (Platinschwarze runde flache Elektroden mit einem Durchmesser von 20 mm), die parallel in Abständen von 2,5 mm positioniert sind, und die in eine 40%ige wässerige KOH-Lösung eingetaucht sind. Die Zunahme des elektrischen Widerstandes zwischen den Elektroden, basierend auf der oben genannten Einbringung, wird als der elektrische Widerstand des Separatorpapiers gemessen. Im übrigen wird der elektrische Widerstand zwischen den Elektroden in einer Frequenz von 1.000 Hz mit einem ESR-Meter gemessen.
  • Die Separatorpapiere der oben genannten Ausführungsformen haben eine Dicke zwischen 17,2 μm (Ausführungsform 1-1) und 59,2 μm (Ausführungsform 2-3) und eine Gasdichtigkeit zwischen 11 Minuten/100 ml (Ausführungsform 3-7) und 710 Minuten/100 ml (Ausführungsform 1-4). Jedes der Separatorpapiere ist dünn, zersetzt sich gegenüber dem aktiven Material für die positive Elektrode der Batterie kaum und hat einen hohen Gasdichtigkeitsgrad. Ferner hat jedes der Separatorpapiere eine hohe Kurzschlußverhinderungswirkung für die Alkalibatterie. Im Ergebnis kann eine Alkalibatterie mit einer hohen elektrischen Kapazität und einer Schnellentladungseigenschaft mit steigender Menge an aktiven Materialien erhalten werden, im Vergleich zum Stand der Technik, wenn das erhaltene Separatorpapier mit einer Dicke von nicht mehr als 120 μm verwendet wird.
  • In der Ausführungsform 1-2, den Ausführungsformen 3-1 bis 3-7, der Ausführungsform 9, dem Vergleichsbeispiel 2 und dem Vergleichsbeispiel 3 werden die Koniferenfaserbreie der Alkalibehandlung in einer wässerigen NaOH-Lösung mit verschiedenen Konzentationen unterzogen. Unter Verwendung der Rohmaterialien, die auf einem CSF = 0 ml bzw. CSF = 1 ml gemahlen worden sind, werden die Rohmaterialien zu Separatorpapieren verarbeitet, von denen jedes eine Dicke von etwa 30 μm hat. Da ein Vergleich einfach ist, wird die Vergleichsprüfung in anbetracht der physikalischen Daten der Separatorpapiere der vorliegenden Erfindung gemäß der oben genannten Separatorpapiere vorgenommen. Zuerst steigt das Verhältnis von Cellulose 2 des Alkali-behandelten Faserbreis von 0 % auf 98 %, wobei der Alkalibehandelte Faserbrei die kristalline Struktur von Cellulose 2 hat, wenn die NaOH-Konzentration der Alkalibehandlung von 5 Gew.-% in Vergleichsbeispiel 3 auf 18 Gew.-% in Vergleichsbeispiel 2 steigt. In den Ausführungsformen 3-1 bis 3-7, worin die NaOH-Konzentrationen zwischen 10 und 17 Gew.-% liegen, steigt das Verhältnis von Cellulose 2 von 22 auf 93 %.
  • Obgleich die Zeitdauer der Mahlbehandlung in Vergleichsbeispiel 3 und in den Ausführungsformen 3-1 bis 3-5 zwischen 5 und 7 Stunden liegt, liegt sie in der Ausführungsform 3-6, der Ausführungsform 3-7 und Vergleichsbeispiel 2, worin die NaOH-Konzentrationen steigen, zwischen 8, 10 bzw. 13 Stunden. Es ist anzumerken, daß das Mahlen des Alkali-behandelten Faserbreis in Ausführungsform 3-6, in der das Verhältnis von Cellulose 2 nicht kleiner als 88 % ist, sehr lang dauert. Insofern als die faserigen Komponenten in den Faserbreifasern stark miteinander verbunden sind, wenn das Verhältnis von Cellulose 2 steigt, ist es schwierig durch die Mahlbehandlung Fäserchen herzustellen. Ferner dauert die Mahlbehandlung sehr lange, insofern als die erzeugten Fäserchen leicht abgeschnitten werden können. Obgleich die durchschnittliche Faserlänge nach dem Mahlen in Vergleichsbeispiel 3, in dem das Verhältnis von Cellulose 2 0 % beträgt, 0,40 mm beträgt, wird die durchschnittliche Faserlänge kürzer, wenn das Verhältnis von Cellulose 2 steigt. Die durchschnittlichen Faserlängen liegen in den Ausführungsformen 3-1 bis 3-5 zwischen 0,38 und 0,30 mm. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt in der Ausführungsform 3-6 0,2 mm. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt in der Ausführungsform 3-7 0,19 mm. Die durchschnittliche Faserlänge beträgt in Vergleichsbeispiel 2, in dem das Verhältnis von Cellulose 2 98 % beträgt, 0,18 mm. Wie oben beschrieben, sind die Fäserchen in den Faserbreifasern stark miteinander verbunden, wenn das Verhältnis von Cellulose 2 steigt. Es ist anzumerken, daß die Durchführung der Mahlbehandlung lange dauert, und daß die durchschnittliche Faserlänge nach dem Mahlen schnell kürzer wird, insofern als die Verbindung in dem Alkali-behandelten Faserbrei mit einem Verhältnis von Cellulose 2 von nicht weniger als etwa 88 %, wie in Ausführungsform 3-6 gezeigt, stärker wird. Im Ergebnis beträgt die Mahldauer in Vergleichsbeispiel 2, in dem das Verhältnis von Cellulose 2 98 % beträgt, 13 Stunden und die Faserlänge 0,18 mm. Ferner beträgt die Mahldauer in Vergleichsbeispiel 1, in dem das Verhältnis von Cellulose 2 100 % beträgt, 15 Stunden und die Faserlänge 0,15 mm.
  • Es ist vorstellbar, daß der Kristallteil von feiner Cellulose 1, der Kristallteil von Cellulose 2 und andere amorphe Teile in dem Faserbrei, der mit einer wässerigen NaOH-Lösung behandelt wurde, und der Cellulose 1 und Cellulose 2 aufweist, dispergierbar in einer Einzelfaser des Faserbreis existieren. Die Cellulose 1 weist eine Eigenschaft auf, durch die Cellulose 1 leicht fibrilliert werden kann. Die Mahlbehandlung wird schwierig, wenn das Verhältnis von Cellulose 2 nicht kleiner als 88 % ist. Es ist vorstellbar, daß die Cellulose 1, die in der einzelnen Faser des Faserbreis dispergiert ist, fibrilliert wird und sich die Faserlänge beim Fibrillieren des Alkali-behandelten Faserbreis verkürzt. Mindestens 10 % Kristallteil von Cellulose 1 müssen in dem Kristallteil von Cellulose 2 dispergiert werden, um eine gute Fibrillierung durchführen zu können.
  • Das Verhältnis von Cellulose 2 wird stark von der Gasdichtigkeit und der Flächenreduktionsrate vorgegeben, von denen jedes ein Standard der Abschirmung des Separatorpapiers ist. Obgleich das Separatorpapier in Vergleichsbeispiel 3, das den Faserbrei mit einem Verhältnis von Cellulose 2 von 0 % nutzt, eine Gasdichtigkeit von 445 Minuten/100 ml aufweist, verringert sich die Gasdichtigkeit in den Ausführungsformen 3-1 bis 3-5 stufenweise, wenn die Verhältnisse von Cellulose 2 steigen. Obgleich in Ausführungsform 3-5, in der das Verhältnis von Cellulose 2 83 % beträgt, die Gasdichtigkeit 250 Minuten/100 ml beträgt, verringert sich die Gasdichtigkeit auf 120 Minuten/100 ml (Ausführungsform 3-6), 11 Minuten/100 ml (Ausführungsform 3-7) und 4 Minuten/100 ml (Vergleichsbeispiel 2) schnell, wenn die Verhältnisse von Cellulose 2 weiter steigen. Obgleich das Verhältnis von Cellulose 2 in der Ausfüh rungsform 3-7 93 % beträgt, ist es vorstellbar, daß Poren auftreten, wenn die Gasdichtigkeit wie in der Ausführungsform 3-7 und dem Vergleichsbeispiel 2 nicht größer als etwa 10 Minuten/100 ml ist.
  • Stark fibrillierte Faserbreifasern werden durch eine Selbstverbindungsfunktion, die auf einer Wasserstoffbindung zwischen Cellulosehydroxylgruppen in dem Separatorpapier gemäß der jeder Ausführungsform stark miteinander verbunden. Daher liegt die Dichte des Separatorpapiers (angenommener Dichtewert, erhalten durch das Grundgewicht (g/m2)/Dicke (μm)) zwischen 0,51 g/m3 und 0,76 g/m3, und das Separatorpapier sieht aus wie ein Film. Die Dichte des Separatorpapiers variiert gemäß des Gehalts des Alkali-behandelten Faserbreis und der Mahlrate. Wenn der Gehalt des Alkali-behandelten Faserbreis groß ist und die Mahlrate groß ist, wird die Dichte in dem Separatorpapier groß. Überdies wird die Gasdichtigkeit, die ein Anzeichen für die Kurzschlußverhinderungswirkung ist, in dem Separatorpapier zusammen mit der Dichte groß, wenn keine Poren auftreten. So entsteht eine Wirkung, durch die der Kurzschluß in der Batterie verhindert wird.
  • Obgleich die Dichte, die Zugfestigkeit und der elektrische Widerstand im vergleich zur Gasdichtigkeit nicht großartig variieren, ist anzumerken, daß sich die Eigenschaftswerte der Dichte, der Zugfestigkeit bzw. des elektrischen Widerstandes verringern, wenn das Verhältnis von Cellulose 2 steigt. Wenn sich die Eigenschaftswerte in bezug auf Vergleichsbeispiel 3, die Ausführungsformen 3-1 bis 3-7 und Vergleichsbeispiel 2 bestätigen, verringern sich die Dichten der Separatorpapiere von 0,713 g/m3 auf 0,494 g/m3 für den Fall, daß die Verhältnisse von Cellulose 2 von 0 auf 98 % steigen. Überdies verringern sich die Zugfestigkeiten der Separatorpapiere von 39 N/15 mm auf 9 N/15 mm. Ferner verringern sich die elektrischen Widerstände der Separatorpapiere von 12,2 mΩ auf 8,8 mΩ.
  • Wie oben beschrieben, verringern sich die Gasdichtigkeit, die Dichte und die Zugfestigkeit, wenn das Verhältnis von Cellulose 2 steigt. Es ist vorstellbar, daß sich die Wasserstoffbindung zwischen den fibrillierten Fasern, die das Separatorpapier bilden, verringert, obgleich dies damit zusammenhängt, daß die durchschnittliche Faserlänge nach dem Mahlen kürzer wird. Es ist vorstellbar, daß die Eigenschaft jedes Fäserchen, das durch das Mahlen erzeugt wird, in eine Eigenschaft umgewandelt wird, durch die es durch Wasserstoffbindung nur schwer verbunden werden kann, wenn das Verhältnis von Cellulose 2 steigt. Im übrigen ver ringern sich die Gasdichtigkeit, die Dichte und die Zugfestigkeit, sowie wie sich auch diese Eigenschaften verringern, für den Fall, daß die chemischen Fasern dem Separatorpapier zugegeben werden (Vergleich Ausführungsform 2-1). Überdies erhöhen sich diese Eigenschaften insofern als die in heißem Wasser löslichen PVA-Fasern dem Separatorpapier zugegeben werden, und die Fasern des Separatorpapiers durch PVA in Ausführungsform 10 gebunden werden. Andererseits steigt die Flächenschrumpfungsrate in Ausführungsform 10 insofern als die Fasern auch durch PVA gebunden werden.
  • Daher wird der Eigenschaftswert der Gasdichtigkeit größer und das Separatorpapier wirkt gleichzeitig als eine Abschirmung, wenn das Verhältnis von Cellulose 2 klein ist. Im Gegensatz dazu beträgt die Flächenschrumpfungsrate (Alkalibeständigkeit) in dem Separatorpapier unter Verwendung des Faserbreis, bei dem das Verhältnis von Cellulose 2 0 % beträgt, 9,3 %, wie in Ausführungsform 3 gezeigt. Die Alkalibeständigkeit ist kleiner als die Gasdichtigkeit. Wenn das Verhältnis von Cellulose 2 steigt, beträgt die Schrumpfungsrate 3,5 % (Ausführungsform 3-1), 2,3 % (Ausführungsform 3-2) bzw. 1,2 % (Ausführungsform 3-1). Außerdem sind die Flächenschrumpfungsraten in den Ausführungsformen 3-4 bis 3-7 bzw. Vergleichsbeispiel 2 0,3 % bis 0,1 %. Jedes der Separatorpapiere vor Ausführungsform 3-4, bei der das Verhältnis von Cellulose 2 nicht weniger als 52 % beträgt, hat eine hohe Flächenschrumpfungsrate (Alkalibeständigkeit).
  • Wenn die Schrumpfung des Separatorpapiers in bezug auf den Alkalielektrolyten in der Alkalibatterie wie LR6 groß ist, entsteht zwischen dem zylindrischen Separator und der Verpackung ein Hohlraum. Der zylindrische Separator wird durch Walzen des Separatorpapiers gebildet und wird in der Batterie installiert. Die Verpackung wird als Halterung für einen oberen Teil des zylindrischen Separatorpapiers verwendet. Wenn ein Hohlraum in dem zylindrischen Separator auftritt, läuft ein Gel einer negativen Elektrode, das in den zylindrischen Separator gefüllt wurde, aus dem Hohlraum aus. Im Ergebnis kommt das Gel der negativen Elektrode mit der positiven Elektrode in Kontakt und es tritt ein Kurzschluß auf. Unter diesen Umständen muß die Flächenschrumpfungsrate (Alkalibeständigkeit) des Separatorpapiers in der Alkalibatterie verringert werden. Die Flächenschrumpfungsrate (Alkalibeständigkeit) beträgt in dem verwendeten Separatorpapier etwa 2 % wie aus den herkömmlichen Beispielen 1 und 2 ohne weiteres ersichtlich ist. Für den Fall, daß die Flächenschrumpfungsrate bevorzugt kleiner als 2 % ist, besteht darin kein Problem. Daher liegt das Verhältnis von Cellulose 2 auf der Basis von Variationen der Gasdichtigkeit und der Flächenschrumpfungsrate (Alkalibeständigkeit) geeigneterweise zwischen 40 und 90 %. Genauer gesagt, wird das Verhältnis von Cellulose 2 bevorzugt zwischen 50 und 85 % ausgewählt.
  • Der Mahlgrad liegt in dem Alkali-behandelten Faserbrei, der in dem Separatorpapier gemäß jeder Ausführungsform der vorliegenden Erfindung verwendet wird, in einem Bereich von CSF 0 ml und CSF 30 ml. Im Ergebnis wird die Gasdichtigkeit im Bereich von 11 Minuten/100 ml und 710 Minuten/100 ml kontrolliert. Andererseits verringert sich die Gasdichtigkeit stark auf 0,1 Minuten/100 ml, obgleich der gebleichte Koniferenfaserbrei im Vergleichsbeispiel 4 auf einen CSF von 70 ml gemahlen wird. Wie oben beschrieben, verringert sich die Gasdichtigkeit in dem Separatorpapier, dessen CSF größer als 50 ml ist, stark. Wenn ein solches Separatorpapier in der Batterie verwendet wird, kann oftmals ein Kurzschluß auftreten.
  • In jeder der Ausführungsformen 1-1 bis 1-4 werden nicht gebleichte Koniferenfaserbreie einer Alkalibehandlung unterzogen und zu den Rohmaterialien gemahlen, von denen jedes einen CSF von 0 ml aufweist. Unter Verwendung der Rohmaterialien wird ein Separatorpapier hergestellt, das eine Dicke zwischen 17,2 μm und 55,3 μm hat. Steigt die Dicke, ist anzumerken, daß sich die Dichte, die Gasdichtigkeit, die Zugfestigkeit und der elektrische Widerstand in dem Separatorpapier erhöhen. In den Ausführungsformen 2-1 bis 2-3 werden gebleichte Manila-Hanffaserbreie der Alkalibehandlung unterzogen und zu den Rohmaterialien gemahlen, von denen jedes einen CSF von 0 ml aufweist. 10 % der chemischen Fasern (wärmebehandelte Vinylonfasern) werden zu den Rohmaterialien gemischt, um die Separatorpapiere zu erhalten. Im Vergleich der Ausführungsformen 1-1 bis 1-4 mit den Ausführungsformen 2-1 bis 2-3 ist in jeder der Ausführungsformen 2-1 bis 2-3 die Dichte, die Gasdichtigkeit, die Zugfestigkeit und der elektrische Widerstand kleiner als in den Ausführungsformen 1-1 bis 1-4, insofern als die Verbindung zwischen den Fasern, basierend auf der Wasserstoffbindung in dem Separatorpapier durch das Mischen der chemischen Fasern schwach wird. Die Gasdichtigkeit verringert sich schnell, wenn die Menge an chemischen Fasern weiter steigt. Insofern als sich die Abschirmung in dem Separatorpapier verringert, ist es notwendig, daß die Menge an chemischen Fasern in der vorliegenden Erfindung im Bereich von 0 bis 20 Gew.-% liegt.
  • Wenn die Faserlänge kleiner als die durchschnittliche Faserlänge von 0,2 mm ist, wie aus der Variierung der Gasdichtigkeit des Separatorpapiers in Vergleichsbeispiel 3, den Ausführungsformen 3-1 bis 3-7 und dem Vergleichsbeispiel 2 ohne weiteres ersichtlich, fließen die Fasern aus dem Drahtgeflecht der Papierherstellungsmaschine und die Gasdichtigkeit in dem Separatorpapier verringert sich schnell. Überdies hat das Separatorpapier in Vergleichsbeispiel 4 eine geringe Gasdichtigkeit von 0,1 Minuten/100 ml, obgleich in diesem Vergleichsbeispiel der CSF 70 ml und die durchschnittliche Faserlänge 0,62 mm beträgt. Es ist bevorzugt, daß die durchschnittliche Faserlänge 0,2 mm bis 0,6 mm beträgt. Genauer gesagt, liegt die durchschnittliche Faserlänge bevorzugt im Bereich von 0,25 mm bis 0,5 mm.
  • In der Ausführungsform 9 wird gebleichter Koniferenfaserbrei der Alkalibehandlung unterzogen und Luft ausgesetzt, um einen Faserbrei mit einem niedrigen Polymerisationsgrad von 610 zu erhalten. Dieser Faserbrei wird zu einem Rohmaterial mit einem CSF von 0 ml gemahlen. Das Rohmaterial wird zu dem Separatorpapier verarbeitet. Im Vergleich der Ausführungsform 9 mit der Ausführungsform 1-2, der Ausführungsform 3-5, dem Vergleichsbeispiel 2 und dem Vergleichsbeispiel 3 beträgt die Gewichtsreduktionsrate (Alkalibeständigkeit) 7,3 % und die Ausfüzhrungsform 9 hat die größte Gewichtsreduktionsrate (Alkalibeständigkeit). Das bedeutet, daß die löslichen Komponenten, die sich in dem Alkalielektrolyten lösen, aufgrund der Verringerung des Polymerisationsgrades erhöhen.
  • Unter Verwendung aller zuvor genannten Separatorpapiere werden Alkali-Mangan-Batterien (LR6) hergestellt, von denen jede eine Struktur mit nach außen gekehrter Innenseite aufweist. Jede der Alkali-Mangan-Batterien wird einem Entladungstest unterzogen, in dem die Messung in bezug auf die Zeit bis zum Spannungsabfall auf eine Endspannung von 0,9 V unter einer Ladung von 2 Ω durchgeführt wird. Jede der Alkali-Mangan-Batterien wird nämlich mit einem Widerstand von 2 Ω verbunden und die Zeit bis zum Spannungsabfall auf 0,9 V in der Batterie wird gemessen. Jede der Alkali-Mangan-Batterien wird einem Entladungstest unterzogen, in dem die Messung in bezug auf die Zeit bis zum Spannungsabfall auf eine Endspannung von 0,9 V unter einer Ladung von 100 Ω durchgeführt wird. Ferner wird jede der Alkali-Mangan-Batterien einem periodischen Entladungstest unterzogen, in dem die Entladung während 5 Minuten/Tag unter einer Ladung von 3,9 Ω durchgeführt und die Spannung nach 50 Tagen gemessen wird. Tabelle 4 gibt die Ergebnisse an, die auf den oben genannten Tests basieren. Tabelle 4
    Figure 00480001
    Figure 00490001
  • Bei der Herstellung der Batterien werden die Mengen der aktiven Materialien für die positive Elektrode, die aktiven Materialien für die negative Elektrode und des Elektrolyts in den kontinuierlichen Entladungstest mit 2 Ω und 100 Ω so eingestellt, das sie in jede Batterie in Übereinstimmung mit der Dicke des Separatorpapiers gefüllt werden können. Andererseits werden die Mengen der aktiven Materialien für die positive Elektrode, die aktiven Materialien für die negative Elektrode bzw. des Elektrolyts zur Herstellung der Batterien in dem periodischen Entladungstest mit 3,9 Ω auf gleiche Mengen eingestellt. Beim Versiegeln des Unterteils des Separatorpapiers, das in eine zylindrische Form gewalzt wurde, wird der Boden des Separatorpapierzylinders in dem Separatorpapier der Ausführungsformen 2-1, 2-2, 2-3, 5 und 10 durch Wärmeverschmelzung versiegelt. In dem Separatorpapier der anderen Ausfüh rungsformen wird ein wesensgleiches Separatorpapier in ein becherförmiges Separatorpapier geformt, und der oben genannte Separatorpapierzylinder wird in das becherförmige Separatorpapier eingesetzt. Im übrigen wird der verbundene Teil bei der thermischen Bindung des Unterteils des Separatorpapiertzylinders, der aus dem Separatorpapier der Ausführungsformen 2-1, 2-2, 2-3, 5 und 10 erhalten wurde, mit Wasser angefeuchtet. Das Unterteil des Separatorpapierzylinders wird an beiden Seiten durch erwärmte Metallbarren zusammengedrückt und durch die Metallbarren gepresst, wodurch das Unterteil verbunden wird. Die Bindungsfestigkeit wird stärker, wenn der gebundene Teil bei Bedarf mit Wasser angefeuchtet wird. Überdies wird kein Inhibitor zugegeben, was das Wachstum des Zinkoxid-Dendriten bei der Herstellung der Batterien verhindern soll.
  • Wie aus Tabelle 4 ohne weiteres ersichtlich, sind die Alkali-Batterien, die die Separatorpapiere der Ausführungsformen nutzen, gegenüber dem Separatorpapier mit der vierschichtigen Struktur aus dem herkömmlichen Beispiel 1 und dem Separatorpapier mit der dreischichtigen Struktur aus dem herkömmlichen Beispiel 2 hinsichtlich der 2 Ω-Entladung, die eine Schnellentladungseigenschaft repräsentiert, und einer Langsamentladung bei 100 Ω, die die Batteriekapazität repräsentiert, hervorragend. Obgleich beispielsweise die 2 Ω-Entladungszeit in der Batterie, die das Separatorpapier mit der dreischichtigen Struktur aus dem herkömmlichen Beispiel 2 nutzt, 130 Minuten beträgt, verlängern sich die 2 Ω-Entladungszeiten in den Alkali-Batterien, die die Separatorpapiere der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nutzten und liegen zwischen 139 und 155 Minuten. Die Schnellentladungseigenschaft wird bei jedem Separatorpapier der Ausführungsformen verbessert. Obgleich ferner die 100 Ω-Entladungszeit in der Batterie, die das Separatorpapier mit der dreischichtigen Struktur aus dem herkömmlichen Beispiel 2 nutzt, 210 Minuten beträgt, verlängern sich die 100 Ω-Entladungszeiten in den Batterien, die die Separatorpapiere der Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung nutzten und liegen zwischen 229 und 248 Minuten. Insofern als jedes Separatorpapier in den Ausführungsformen dünn ist, verringert sich der elektrische Widerstand und es kann viel von dem aktiven Material für die positive Elektrode und dem aktiven Material für die negative Elektrode in die Batterie gefüllt werden. Im Ergebnis erhöht sich die Kapazität der Batterie.
  • Wenn das Separatorpapier aus den herkömmlichen Beispielen in der einschichtigen Struktur ähnlich den Ausführungsformen verwendet wird, verlängern sich sowohl die 2 Ω- als auch die 100 Ω-Entladungszeiten und die Eigenschaften werden verbessert. Andererseits verringern sich die Ergebnisse der periodischen Entladungstests und betragen in den herkömmlichen Beispielen 1 bzw. 2 0,3 und 0,2 V. Insofern als die Gasdichtigkeit gering ist und in den Separatorpapieren der herkömmlichen Beispiele 0,03 Minuten/100 ml und 0,01 Minuten/100 ml beträgt, hat jedes der Separatorpapiere eine minderwertige Abschirmung. Es ist vorstellbar, daß der interne Kurzschluß in der Batterie aufgrund des Wachstums des Zinkoxiddendriten auftritt. Ferner verringern sich die Ergebnisse des periodischen Entladungstests und betragen in den herkömmlichen Beispielen 1 und 2, die das Separatorpapier mit der vierschichtigen Struktur bzw. das Separatorpapier mit der dreischichtigen Struktur sind, 0,9 V und 0,7 V. Es ist vorstellbar, daß ein leichter Kurzschluß in der Batterie aufgrund des Wachstums des Zinkoxiddendriten auftritt, weil die Batterie ohne Zugabe eines Inhibitors hergestellt wird.
  • Wie aus der Gasdichtigkeit ohne weiteres ersichtlich, sind die Spannungen in den Separatorpapieren gemäß den vorliegenden Ausführungsformen nach der periodischen Entladung große Werte zwischen 0,8 V und 1,2 V. In den Separatorpapieren gemäß den vorliegenden Ausführungsformen tritt der interne Kurzschluß nicht auf. Überdies verringert sich die Spannung in Ausführungsform 9 im Vergleich zu anderen Ausführungsformen nach der periodischen Entladung auf 0,8 V, wenn das Separatorpapier der Ausführungsform 9 in der einschichtigen Struktur verwendet wird. Insofern als der Polymerisationsgrad in dem Alkali-behandelten Faserbrei, der in dem Separatorpapier der Ausführungsform 9 verwendet wird, gering ist, verschlechtert sich das Separatorpapier aufgrund des aktiven Materials für die positive Elektrode und des Elektrolyts und die Abschirmungsfunktion verringert sich aufgrund des Zinkoxiddendriten. Im übrigen beträgt die Spannung in der Batterie, die die Separatorpapiere der Ausführungsform 9 in einer doppelschichtigen Struktur nutzt, nach der periodischen Entladung 1,2 V. Wenn die Dicke des Separatorpapiers steigt, kann der Kurzschluß aufgrund des Wachstums des Zinkoxiddendriten verhindert werden, auch wenn der Polymerisationsgrad in dem Alkali-behandelten Faserbrei gering ist.
  • Andererseits ist Vergleichsbeispiel 1 die Batterie, die das Separatorpapier nutzt, das aus dem Alkali-behandelten Faserbrei nur mit der kristallinen Struktur von Cellulose 2 hergestellt wurde. Die durchschnittliche Faserlänge verkürzt sich auf 0,15 mm in Vergleichsbeispiel 1 nach dem Mahlen des Alkali-behandelten Faserbreis. Die Faserbreifasern sind nicht ausrei chend fibrilliert und die Mahlbehandlung auf einen CSF-Wert von 2 ml dauert 15 Stunden. Insofern als die Fasern in Vergleichsbeispiel 1 abgeschnitten werden, verkürzt sich die durchschnittliche Faserlänge und die feinen Fasern fließen aus dem Papierherstellungsnetz, so daß sich die Gasdichtigkeit bei der Herstellung des Separatorpapiers auf 3 Minuten/100 ml verringert. In der Batterie, die das Separatorpapier aus Vergleichsbeispiel 1 nutzt, beträgt die Spannung nach der periodischen Entladung 0,5 V und ist somit niedriger als die Spannungen zwischen 0,8 V und 1,2 V gemäß den Ausführungsformen der vorliegenden Erfindung. Das bedeutet, daß sich die Abschirmungsfunktion aufgrund des Zinkoxiddendriten in Vergleichsbeispiel 1 verringert.
  • Überdies sind die Ausführungsformen 3 Beispiele, in denen die Verhältnisse von Cellulose 2 zwischen 22 und 93 % variieren. Die Spannung nach der periodischen Entladung verringert sich in Ausführungsform 3-7, in der das Verhältnis von Cellulose 2 93 % beträgt, auf 0,8 V. Die Spannung nach der periodischen Entladung verringert sich in Ausführungsform 3-6, in der das Verhältnis von Cellulose 2 88 % beträgt, auf 1,0 V. Es ist vorstellbar, daß in jeder der Batterien aufgrund des Zinkoxiddendriten ein leichter Kurzschluß auftritt. Insofern als der Kurzschluß bei der Detektion der Spannung kurz nach der Herstellung der Batterie in Vergleichsbeispiel 3 bestätigt wird, kann kein Entladungstest durchgeführt werden. Das Separatorpapier, in dem das Verhältnis von Cellulose 2 0 % beträgt, ist zur Verwendung als das Separatorpapier ungeeignet. Ferner erhöht sich die Schrumpfung in dem Separatorpapier mit einem kleinen Verhältnis von Cellulose 2, das nicht größer als 40% ist, wie 22 %, wie aus Ausführungsform 3-1 ohne weiteres ersichtlich. Daher mangelt es der Batterie an Haltbarkeit, wenn ein solches Separatorpapier in der Batterie verwendet wird.
  • Die Fasern können bei der Mahlbehandlung in dem Alkali-behandelten Faserbrei nur mit der kristallinen Struktur von Cellulose 2 leicht abgeschnitten werden. Es kann kein Separatorpapier mit einer hohen Abschirmungsfunktion zwischen den beiden Elektroden der Alkalibatterie erhalten werden, insofern als die durchschnittliche Faserlänge kürzer wird. Wie ohne weiteres aus der Gasdichtigkeit des Separatorpapiers abzuleiten, verringert sich das Ergebnis des periodischen Entladungstests auf 0,3 V in der Batterie, die das Separatorpapier aus Vergleichsbeispiel 4 nutzt, im Vergleich zu den Ausführungsformen. Die Abschirmungsfunktion des Separatorpapiers verringert sich aufgrund des Zinkoxiddendriten genau wie in Ver gleichsbeispiel 1. Daher ist ein Mahlgrad im Bereich zwischen 50 ml und 0 ml in den Alkali-behandelten Faserbreien der vorliegenden Ausführungsformen geeignet.
  • Vergleichsbeispiel 5 ist die Batterie, die kommerziell erhältliches Zellophan als Separatorpapier nutzt. Insofern als das Zellophan einen großen elektrischen Widerstand von 38,6 Ω hat, verkürzt sich sowohl die 2 Ω- als auch die 100 Ω-Entladungszeit. Beispielsweise beträgt die 2-Ω-Entladungszeit 96 Minuten und die 100-Ω-Entladungszeit 212 Stunden. Insofern als das Zellophan einen großen elektrischen Widerstand hat, erhöht sich der interne Widerstand in der Batterie und die Schnellentladungseigenschaft verringert sich.
  • Wie oben beschrieben ist das Separatorpapier der vorliegenden Erfindung dünner als das herkömmliche Separatorpapier. Das Separatorpapier weist eine ausreichende Abschirmungsfunktion auf, wodurch der interne Kurzschluß in der Batterie aufgrund des Zinkoxiddendriten verhindert werden kann. Insofern als das Separatorpapier der vorliegenden Erfindung in der einschichtigen Struktur verwendet werden kann, kann der interne Widerstand der Alkalibatterie verringert werden. Daher kann die elektrische Kapazität insofern erhöht werden wie die Menge der aktiven Materialien in der Batterie erhöht werden kann. Ferner muß kein Inhibitor in die Batterie gegeben werden, und es kann eine Alkalibatterie mit einer verbesserten Schnellentladungseigenschaft erhalten werden.
  • In der Alkali-Batterie mit nach außen gekehrter Innenseite, die das oben genannte Separatorpapier nutzt, muß das Separatorpapier zu einem Zylinder gewalzt werden und das Unterteil des Zylinders muß zu einer Becherform verschlossen werden. Das Separatorpapier, dessen Unterteil zu einer Becherform verschlossen wird, wird in eine zylindrische positive Elektrode eingebracht und in der zylindrischen positiven Elektrode fixiert. Nach dem Gießen des Alkalielektrolyten wird das Zinkgel für die negative Elektrode in den Separatorpapierzylinder gefüllt. Im Ergebnis kann leicht eine Alkali-Batterie hergestellt werden.
  • Wenn das Unterteil des Separatorpapierzylinders für die Becherform verschlossen wird, wie oben beschrieben, kann dem Separatorpapier eine Heißsiegelfunktion verliehen werden, wenn die thermoplastischen Fasern wie die wärmebehandelten Vinylonfasern, Polyamidfasern, Polyolefinfasern, die synthetischen Faserbreie, die Verbundfasern oder dergleichen gemischt werden. Im Ergebnis ist das Unterteil des Separatorpapiers leicht zu verschließen. Im übrigen kann das Separatorpapier der vorliegenden Erfindung bei Verschließen des Bodenteiles des Separatorpapierzylinders verwendet werden. Beispielsweise wird das Separatorpapier in ein Separatorpapierteil geschnitten, das größer ist als der Durchmesser des Separatorpapierzylinders. Das Separatorpapierteil wird zu einem Becher geformt, der nur etwas größer ist, als der Separatorpapierzylinder. Wird der Separatorpapierzylinder in den Becher eingesetzt, kann das Unterteil des Separatorpapierzylinders verschlossen werden.
  • Bei der Herstellung der Alkalibatterie gemäß der vorliegenden Erfindung werden das Separatorpapier mit einschichtiger Struktur oder die Separatorpapiere, die in eine doppelschichtige Struktur laminiert wurden, zwischen die positive Elektrode und die negative Elektrode unter Verwendung von Zink als das aktive Material eingebracht und in dem Elektrolyten imprägniert. Im Falle, daß zwei Separatorpapiere verwendet werden, die zu einer doppelschichtigen Struktur laminiert wurden, können dieselben Separatorpapiere verwendet werden. Alternativ können in der doppelschichtigen Struktur Separatorpapiere verwendet werden, bei denen sich die Dichte und die Dicke unterscheiden. Auch wenn die Gesamtdicke der Separatorpapiere, die zwischen der positiven Elektrode und der negativen Elektrode verwendet werden, zwischen 15 und 120 μm liegt, liegt die Gesamtdicke der Separatorpapiere bevorzugt zwischen 20 und 80 μm.
  • Im übrigen entsteht für den Fall, daß das Separatorpapier mit der einschichtigen Struktur oder die Separatorpapiere, die zu einer doppelschichtigen Struktur laminiert wurden, in der Alkalibatterie mit nach außen gekehrter Innenseite gewalzt werden, in dem Separatorpapierzylinder ein Teil der mit zumindest einer Doppelschicht überlappt. Im Falle der Alkalibatterie gemäß den vorliegenden Ausführungsformen sind in der Anzahl der laminierten Separatorpapiere oder der Gesamtdicke keine überlappenden Teile enthalten.
  • Wie oben ausführlich beschrieben, ist es gemäß dem Separatorpapier für die Alkalibatterie und der Alkalibatterie, die durch die vorliegende Erfindung erhalten wurde, möglich, ein so dünnes Separatorpapier herzustellen, das mit dem Stand der Technik nicht realisiert werden kann. Ferner weist das Separatorpapier für die Alkalibatterie, die durch die vorliegende Erfindung erhalten wurde, eine Abschirmfunktion auf, durch die der interne Kurzschluß der Batterie aufgrund des Zinkoxiddendriten verhindert werden kann. Überdies kann der interne Widerstand verringert und eine Verbesserung der Schnellentladungseigenschaft und eine Er höhung der elektrischen Kapazität der Alkalibatterie, die durch die vorliegende Erfindung erhalten wurde, erreicht werden. Im Ergebnis kann das Separatorpapier der vorliegenden Erfindung in einer Alkalibatterie wie einer Alkali-Mangan-Batterie, einer Nickel-Zink-Batterie, einer Silberoxidbatterie, einer Zinkluftbatterie oder dergleichen, die Zink als das aktive Material für die negative Elektrode nutzen, verbreitet verwendet werden.

Claims (13)

  1. Separatorpapier für eine Alkalibatterie, umfassend ein Separatorpapier zum Zwecke der Isolierung des aktiven Materials für die positive Elektrode und des aktiven Materials für die negative Elektrode in der Alkalibatterie, worin: das Separatorpapier eine kristalline Struktur in einer Form, in der eine Cellulose 1 und eine Cellulose 2 koexistieren, aufweist und das Verhältnis von Cellulose 2 zu Cellulose 1 kontrolliert wird; und ein Alkali-behandelter Faserbrei, der auf einen CSF-Wert von 50 bis 0 ml gemahlen worden ist, als das Rohmaterial geschichtet wird.
  2. Separatorpapier für eine Alkalibatterie, umfassend ein Separatorpapier zum Zwecke der Isolierung des aktiven Materials für die positive Elektrode und des aktiven Materials für die negative Elektrode in der Alkalibatterie, worin: das Separatorpapier eine kristalline Struktur in einer Form, in der eine Cellulose 1 und eine Cellulose 2 koexistieren, aufweist und das Verhältnis von Cellulose 2 zu Cellulose 1 im Bereich von 40 bis 90 % kontrolliert wird; und ein Alkali-behandelter Faserbrei, der auf einen CSF-Wert von 50 bis 0 ml gemahlen worden ist, als das Rohmaterial geschichtet wird.
  3. Separatorpapier für eine Alkalibatterie nach Anspruch 1 oder Anspruch 2, wobei das Verhältnis von Cellulose 2 zu Cellulose 1 im Bereich von 50 bis 85 % kontrolliert wird.
  4. Separatorpapier für eine Alkalibatterie nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei das Separatorpapier mit einer Dicke von 15 bis 60 μm und einer Gasdichtigkeit von 10 min/100 ml bis 800 min/100 ml gebildet wird.
  5. Separatorpapier für eine Alkalibatterie nach einem der Ansprüche 1, 2 oder 3, wobei das Separatorpapier mit einer Dicke von 15 bis 60 μm, einer Gasdichtigkeit von 10 min/100 ml bis 800 min/100 ml und einer Oberflächenschrumpfungsrate von weniger als 2 % gebildet wird.
  6. Separatorpapier für eine Alkalibatterie nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4 oder 5, wobei der Gehalt an Alkali-behandeltem Faserbrei in dem Separatorpapier 80 bis 100 Gew.-% beträgt.
  7. Separatorpapier für eine Alkalibatterie nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5 oder 6, wobei der Rohmaterialfaserbrei unter Verwendung einer wässerigen Lösung aus NaOH mit einer Konzentration von 12 bis 17 Gew.-% behandelt wird.
  8. Separatorpapier für eine Alkalibatterie nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6 oder 7, wobei die durchschnittliche Faserlänge des Alkali-behandelten Faserbreis im Bereich von 0,2 bis 0,6 mm liegt.
  9. Separatorpapier für eine Alkalibatterie nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7 oder 8, wobei der Polymerisationsgrad in dem Alkali-behandelten Faserbrei 1.000 oder mehr beträgt.
  10. Separatorpapier für eine Alkalibatterie nach einem der Ansprüche 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8 oder 9, wobei der Weißgrad des Alkali-behandelten Faserbreis bei wenig Bleichung weniger als 60 % beträgt, oder ungebleicht ist.
  11. Alkalibatterie, umfassend eine Alkalibatterie, in der das aktive Material für die positive Elektrode und das aktive Material für die negative Elektrode durch ein Separatorpapier isoliert werden, wobei irgendein Separatorpapier für eine Alkalibatterie, das in den Ansprüchen 1 bis 10 beschrieben wird, als das Separatorpapier verwendet wird.
  12. Alkalibatterie, umfassend eine Alkalibatterie, in der das aktive Material für die positive Elektrode und das aktive Material für die negative Elektrode durch ein Separatorpapier isoliert werden, wobei irgendein Separatorpapier für eine Alkalibatterie, das in den Ansprüchen 1 bis 10 beschrieben wird, als das Separatorpapier in einer Einzelschicht oder in Doppelschichten verwendet wird.
  13. Alkalibatterie, umfassend eine Alkalibatterie, in der das aktive Material für die positive Elektrode und das aktive Material für die negative Elektrode durch ein Separatorpapier isoliert werden, wobei irgendein Separatorpapier für eine Alkalibatterie, das in den Ansprüchen 1 bis 10 beschrieben wird, zwischen die positive Elektrode und die negative Elektrode als das Separatorpapier mit einer Dicke im Bereich von 15 bis 120 μm eingebracht wird.
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