JPH0410352A - 蓄電池用セパレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野コ 本発明は蓄電池用セパレータに係り、特に自動車等に用
いられる鉛蓄電池用セパレータとして好適な、低電気抵
抗で耐熱性に優れ、活物質の保持力が大きくしかも低コ
ストで製造可能な蓄電池用セパレータに関する。

［従来の技術］ 自動車用鉛蓄電池に要求される基本特性としては下記の
■〜■があり、近年これらの特性に対する要求は一層厳
しいものとなってきている。

■　電気抵抗が可能な限り低い。このことは蓄電池の薄
型化に必要不可欠な条件である。

■　充分な剛性を有し、電池の生産性に優れる。

■　電解液中で炭化及び酸化を受けにくく、長期間にわ
たってその特性が安定している。

■　全面に微孔を有し、孔が迷路状に形成され鉛浸透シ
ョートを起こしにくく、かつ薄い。

■　材料が安価で大量に安定して人手できる。

■　電池に有害な物質を溶出させない。

初期の鉛蓄電池には木製のセパレータが用いられていた
が、電解液が希硫酸であることから早期にセパレータの
炭化を引き起していた。木製セパレータに次いでは、微
孔ゴムセパレータ、及びバルブを原料としたセパレータ
が多く用いられ、これらのセパレータは３０年以上も前
から使われていた。微孔ゴムタイプは電池内での耐酸化
性に最も優れていた。バルブセパレータは耐酸化性は微
孔ゴムタイプ程ではなく、物理的強度の点でもやや不充
分であったが、コストが安いので基板を若干厚くするこ
とでセパレータの耐久力を持たせる様にして用いられて
いた。更にこれらにガラスマットを張り付けたタイプの
セパレータがあり、電池の寿命耐久力の向上に貢献して
きた。

近年、蓄電池分野においては、セパレータの薄型化が検
討されている。薄型セパレータには次の■〜■のような
特徴が挙げられる。

■　電気抵抗が低いので高性能な電池を設計できる。

■　比較的入手が容易なローコストの材料を用いて作ら
れている。

■　材料としては、化学繊維と無機粉体を用い抄紙式に
て０．２５ｍｍ程度の薄板状に仕上げられる。又は高分
子化合物の溶液を化学繊維の薄板に塗布した後溶剤を揮
発させ微孔を形成したり、高分子化合物と添加剤の混合
物をシート状にした後添加剤を抽出して微孔を形成させ
ている。

最近では米国において開発されたガラスセパレータの如
く、最高のコールドクランキング電流を引き出すことが
できるセパレータの出現に依り、国内でも超低抵抗のセ
パレータが開発され現在一部の自動車用鉛蓄電池に用い
られている。

ところで、蓄電池用セパレータのうち、特に自動車用蓄
電池用セパレータには薄くて、耐酸性、耐酸化性、スタ
ッキング性（剛性）に優れること以外に、 ■　電気抵抗がより低いこと。

■　耐熱性に優れること。

■　活物質の保持力に優れること。

■　安価に提供されること。

が要求される。

ここで■の電気抵抗の低いセパレータは、低温高率放電
性能が更に優れた電池の要求によるものであり、■の耐
熱性は、エンジンルームの狭少化に伴い電池が高温下で
使用されることが多くなったこと、■は自動車走行中の
振動による・活物質の脱落防止をより効果的に行なう機
能を備えかつ安価なことなどに対する要求である。

従来、自動車用蓄電池用セパレータとしては、■　ポリ
エチレン繊維や無機粉末、バインダーからなる抄造シー
トに乾式製法のガラスマットを帯状２列に接着剤を塗布
して貼合わせた抄造式％式％ ＴＩ　　ガラス繊維、ポリエステル繊維、無機粉末を主
成分として抄造し片面にアーモリブを設けてなるセパレ
ータ。

などがあった。

［発明が解決しようとする課題］ しかしながら、自動車用蓄電池用セパレータに対する要
求特性の高度化に伴い、上記Ｉ、ＩＩのセパレータでは
要求特性を十分に満足することができなくなってきてい
る。即ち、■のセパレータは、抄造後、コストの高い乾
式展綿法により得られたガラスマットと貼合わせている
ためセパレータとじての総コストが割高となっていた。

また、ポリエチレン繊維を使用しているため希硫酸電解
液との濡れ性が悪く、ガス抜は性に劣るという欠点もあ
った。一方、ＩＩのセパレータは電極に当接する面がリ
ブであり、活物質の脱落防止機能に欠は耐酸性が劣ると
いう欠点があった。

［課題を解決するための手段］ 本発明の蓄電池用セパレータは、ガラス繊維をガラス転
位点３０〜８０℃のアクリル樹脂で接着してなるガラス
繊維層よりなるセパレータ本体を有し、該セパレータ本
体は平均繊維径１７〜２１μｍのガラス繊維を主体とす
る第１層部と、平均繊維径１１〜１６μｍのガラス繊維
を主体とする第２層部とを有し、前記第１層部に、比表
面積ｔｏｒｎ”／ｇ以上のシリカ粉末７０〜９０重量部
及びガラス転位点１０〜３０℃のアクリル樹脂３０〜１
０重量部を配合してなるウェブ層形成材を含浸させてウ
ェブ層を形成したことを特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の蓄電池用セパレータの第１層部を構成するガラ
ス繊維は平均繊維径１７〜２１μｍのガラス繊維を主体
とするものである。第１層部の平均繊維径が１７μｍよ
りも小さいと、ウェブ層形成材が均一な含浸深さになり
にくい。第１層部の平均繊維径が２１μｍを超えるとウ
ェブ層形成材が下層に抜けてしまい、表面部にウェブ層
を形成することができない。

第２層部においては１、蓄電池用セパレータの滑り性の
面から、構成ガラス繊維は平均繊維径１３〜１５μｍの
ガラス繊維を主体とすることが必要とされる。

なお、第１層部の平均繊維径を１７〜２１μｍとするこ
とによりセパレータの電気抵抗の低下を図ることもでき
る。

本発明において、セパレータ本体を構成するガラス繊維
の平均長さは６〜３０ｍｍ程度とするのが好ましい。

かかるセパレータ本体を製造するには第１層部と第２層
部とを同時に抄造したり、一方の要部の上に他方の要部
を抄造すれば良い。また、別々につくられた第１層部と
第２層部とをロール等により重ね合せても良い。

本発明においては、ガラス繊維を、ガラス転位点（Ｔｇ
）が３０〜８０℃のアクリル樹脂で接着してセパレータ
本体とする。接着に用いるアクリル樹脂のＴｇが３０℃
よりも低いものであると、得られるセパレータ本体が軟
らかくなり過ぎ、逆にＴｇが８０℃を超えると得られる
セパレータ本体が硬く脆いものとなる。そして、セパレ
ータ本体は軟らかくてもまた硬くても滑りの悪いものと
なるため好ましくない。また、セパレータとガラスマッ
トとを合体して小股切断した後、スタッカーにかける際
には、セパレータにある程度の剛性が必要とされるが、
セパレータが軟らか過ぎるとこの剛性が十分に得られず
好ましくない。本発明においては、Ｔｇが３０〜８０℃
のアクリル樹脂を用いることにより滑りが良く、スタッ
カー性の良好なセパレータを得ることが可能とされる。

なお、セパレータ本体のガラス繊維の接着に好適なアク
リル樹脂としては、メチルメタアクリレート及びアクリ
ル酸を主成分とするアクリル酸エステル共重合体が望ま
しい。

このようなガラス繊維の接着に用いるアクリル樹脂の量
は、セパレータ本体の構成ガラス繊維とアクリル樹脂の
合計重量に対して１５〜２５重量％であることが好まし
い。アクリル樹脂が１５重量％未満であると接着が不十
分となり、また２５重量％を超えると電気抵抗が高くな
り、いずれの場合も好ましくない。しかして、ガラス繊
維をアクリル樹脂で接着して得られるセｙ＜レータ本体
の密度は０．１３〜０．２５ｇ／ｃｒｎ’であることが
好ましい、セパレータ本体の密度が０．１３ｇ／ｃゴ未
満であると寿命が短くなり、０．２５ｇ／Ｃｍ’を超え
ると電気抵抗が高くなりいずれの場合も好ましくない。

本発明においてこのようなセパレータ本体の第１層部に
含浸させるウェブ層形成材は、比表面積１０ｒｒ？／ｇ
以上のシリカ粉末７０〜９０重量部゛及びガラス転位点
１０〜３０℃のアクリル樹脂３０〜１０重量部を配合し
てなるものである。即ち、このウェブ層形成材にガラス
繊維や合成繊維が配合されている場合には、セパレータ
本体への含浸が行ない難いため、シリカ粉末及びアクリ
ル樹脂よりなるものを用いる。

用いるシリカ粉末の比表面積が１０ｒｎ’／ｇ未満では
目が大きくなりショートをおこしやすい。

従って、シリカ粉末の比表面積は１０ｒｎ”７ｇ以上、
好ましくは１１００ｄ１以上とする。

また、アクリル樹脂のＴｇが３０℃を超えるものである
とウェブ層形成材の液の延びが悪く、気泡ができて得ら
れるセパレータの耐酸化性が低下する。アクリル樹脂の
Ｔｇが１０℃未満であるとウェブ層形成材の液が軟かく
なりすぎてセパレータ本体の下層にまで流下してしまい
、表層部のみに含浸させることができない。従って、ア
クリル樹脂としてはＴｇが１０〜３０℃のものを用いる
。このようなアクリル樹脂としては、メチルメタアクリ
レート及びアクリル酸を主成分としたアクリル酸エステ
ル共重合体が望ましい。

ウェブ層形成材は、シリカ粉末の割合が７０重量部未満
でアクリル樹脂の割合が３０重量部を超えると目ずまり
するようになり、またシリカ粉末の割合が９０重量部を
超え、アクリル樹脂の割合が１０重量部未満であるとシ
リカ粉末の接着が不足となる。従って、ウェブ層形成材
は、シリカ粉末７０〜９０重量部及びアクリル樹脂３０
〜１０重量部とする。

本発明においては、前記セパレータ本体の全厚さの２５
〜４０％の範囲の表層部を第１層部として、ここに上記
ウェブ層形成材を含浸させてウェブ層を形成するのが好
適である。ウェブ層形成材の含浸厚さ、即ちウェブ層の
形成厚さがセパレータ本体全厚さの２５％未満であると
ウェブ層による十分なショート防止効果が得られず、４
０％を超えるとセパレータとしての電気抵抗が大きくな
りすぎる。

本発明においてはこのようにして第１層部に形成される
ウェブ層の密度は０．２〜０．４ｇ／ｃｍ’であること
が好ましい。ウェブ層の密度がｏ、２ｇ／ｃｍ”未満で
あると耐酸化性が低下し、０．４ｇ／ｃｍ”を超えると
電気抵抗が上昇するため、いずれの場合も好ましくない
。

このような本発明の蓄電池用セパレータは、その全厚さ
には特に制限はないが、０．８〜０．７ｍｍ程度の薄型
のものに適している。

［作用］ 本発明の蓄電池用セパレータは、ウェブ層があり、この
ウェブ層の厚さは全厚さの例えば２５〜４０％と比較的
薄いもので十分であるため電気抵抗が小さい。また、シ
リカ粉末、ガラスｍ維及びアクリル樹脂のみで構成され
るため、耐熱性に優れる。

そして、ウェブ層はガラス繊維層にウェブ層形成材をぬ
り込むことにより形成するため製造が容易で生産効率が
高く、コストの低廉化が図れる。

その上、ウェブ層はガラス繊維層と一体となっているた
め、蓄電池に使用した際の電解液に対する濡れ性、ガス
抜は性が良く、また、ガラス１ａ雑の剥離脱落防止も図
れる。

しかして、ウェブ層は、ウェブ層形成材を含浸率の異な
る２層構造のガラス１ａ雑層のうちの第１層部に含浸さ
せて形成するため、容易に均等厚さに形成することがで
き、高特性のセパレータを得ることができる。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１表に示す平均繊維径のガラス繊維を第１層部の材料
とし、また、第１表に示す平均Ｊ＠維径のガラス繊維を
３４２層部の材料とし、かっＴｇ＝６０℃のアクリル樹
脂（付着量はセパレータ本体全重量に対して２０重量％
）を用いて、各々、第１表に示す層厚さとして密度０．
１４ｇ／ａｍ’のセパレータ本体を抄造した後、その第
１層部に第１表に示す比表面積のシリカ粉末８０重量部
と第１表に示すＴｇのアクリル樹脂２０重量部とからな
るウェブ層形成材をぬり込んで密度０．３４ｇ　／　ｃ
　ｍ’の蓄電池用セパレータを製造した。なお、製造時
のぬり込み状態は第１表に示す通りであフた。

得られた蓄電池用セパレータについて、下記方法により
諸特性を調べ、結果を蓄電池用セパレータとしての良否
の判定結果と共に第１表に示した。

電７抵抗（Ω・ｄｒｎ”７枚） ＪＩＳ　　Ｃ２３１３に準じて測定した。

耐酸化性（ｈｒｓ／） ７ｃｍＸ７ｃｍの試料を比重１．３の希硫酸中で＋、−
の極板中にセットし、５ｋｇの荷重をかける。４５℃で
２．５Ａの電流を流し、４時間毎に端子電圧を測定し、
電圧差が０．２ｖ以上降下又は２．６ｖ以下になるまで
の時間を測定する。

耐熱性 ３００℃のオーブン中に３０分間入れ、前後の重量変化
率を求める。５％未満を良とする。

作業性（滑り性） １０ｃｍｘ１０ｃｍの試料を２枚用意する。１枚を固定
し残り１救にバネ秤りをセットする。固定した１枚の上
に残りの１枚を重ね、その上にプラスチック板及び２０
０ｇの重りをのせ、１００ｍ／秒でバネ秤りをひっばる
。５０ｇ以下を良とする。

ウェブ層厚さニー性 切断面を拡大写真にとり、下記Ｔ、ｔ。

ｔｌ　　ｔ２を測定し、下記式によりαを求めた。

Ｔ・・・全厚さ ｔｏ・・・ウェブ層平均厚さ ｔｌ・・・ウェブ層最小厚さ ｔ２・・・ウェブ層最大厚さ ｒマイクロシリカ」　（昭和化学工業鰭）シリカ粉末（
面　＝１２０ｒｒｌ”／ 「ニップシール」　（日本シリカニ業■）第１表より、
本発明の範囲外の動、１〜５．７〜１２のセパレータは
、いずれかの特性が劣るのに対し、本発明の実施例に係
る陽、６のセパレータはすべての特性が良好であること
が明らかなお、用いたアクリル樹脂はいずれも東亜合成
製アクリル酸エステルポリマーであり、また、シリカ粉
末は下記の通りである。

シリカ粉末（比表面積＝２０ｒｒ？／ｇ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の蓄電池用セパレータによれ
ば ■　電気抵抗が小さい。

■　耐熱性、耐酸化性に優れる。

■　陽極活物質の保持力が大きい。

■　スクッキング滑り性に優れる。

■　薄型化が可能である。

■　電解液の濡れ性、ガス抜は性に優れる。

等の優れた特長を備え、かつ、容易かつ効率的に、低コ
ストに製造することができる高特性蓄電池用セパレータ
が提供される。本発明の蓄電池用セパレータによれば、
蓄電池の性能向上、低コスト化が現実される。

代理人　　弁理士　　重　野　　剛

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス繊維をガラス転位点３０〜８０℃のアクリ
   ル樹脂で接着してなるガラス繊維層よりなるセパレータ
   本体を有し、該セパレータ本体は平均繊維径１７〜２１
   μｍのガラス繊維を主体とする第１層部と、平均繊維径
   １１〜１６μｍのガラス繊維を主体とする第２層部とを
   有し、前記第１層部に、比表面積１０ｍ＾２／ｇ以上の
   シリカ粉末７０〜９０重量部及びガラス転位点１０〜３
   ０℃のアクリル樹脂３０〜１０重量部を配合してなるウ
   ェブ層形成材を含浸させてウェブ層を形成したことを特
   徴とする蓄電池用セパレータ。