JPH0422541Y2

JPH0422541Y2 -

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Publication number: JPH0422541Y2
Application number: JP1984089242U
Authority: JP
Priority date: 1984-06-15
Filing date: 1984-06-15
Publication date: 1992-05-22
Also published as: JPS614358U

Description

【考案の詳細な説明】

［考案の利用分野］本考案は鉛蓄電池用セパレータに係り、特にガ
ラス繊維を主体とする鉛蓄電池用セパレータに関
するものである。［考案の背景］従来、平均直径が15〜25μのガラス繊維を交錯
させて製造したいわゆるガラスマツトと微孔セパ
レータとを張り合せたものが鉛蓄電池用セパレー
タとして用いられている。しかし、このセパレー
タはガラスマツトと微孔セパレータとを別個に製
造し、これを張り合せるという複雑な工程を要
し、製造コストが比較的に高いという欠点があ
る。このような張り合せ工程を必要としない一体
型のセパレータとして、例えば特開昭53−136632
には繊維直径が1μ以下（例えば0.5μ）のガラス繊
維50重量部、繊維直径が10〜30μ（例えば11μ）の
ガラス繊維45重量部および天然セルロース繊維５
重量部を含み、これらを互に絡み合せてなる蓄電
池用隔離板が記載されている。また特開昭56−
36858には繊維径0.5〜1.0μ、繊維長さ1.0〜3.0mm
のガラス繊維を90〜98重量％含み、気孔率70〜95
％を有する鉛蓄電池用抄造体が示されている。しかしながら従来のガラス繊維を主体とするセ
パレータは総じて電池ケースへの装入が容易では
ないという問題があつた。第１図はガラス繊維を主体とするマツト状のセ
パレータを用いて蓄電池を組み立てる工程の一部
を説明する模式図である。即ちまず第１図ａの如くセパレータ２と極板４
とを交互に重ね合せて積層体６とし、この積層体
６を第１図ｂに示す如く挾持装置７にて挾み加圧
して（加圧力Ｐ）、厚さを小さくした後、蓄電池
ケース８に装入し、次いで挾持圧力を解放して挾
持装置７を抜き去り、積層体をそれ自体の弾性に
よつて膨張させ、第１図ｃの如くケース８内に装
着させるのである。（なおその後電池カバーを蓋
着せしめると共に内部に硫酸を注入して蓄電池と
する。）而して、鉛蓄電池用セパレータにおいては、電
池内にセツトしたときに極板圧迫力が所定値以上
であることが要求される。即ち極板圧迫力は蓄電
池寿命と密接な関係を有しており、極板圧迫力が
例えば15Kg／ｄm²よりも小さくなると活物質粒
子を極板に押し付ける能力が小さくなり、蓄電池
寿命が短かくなつてしまうのである。従来、密閉型鉛蓄電池用セパレータにおいて
は、バインダを用いないものが一般的であるが、
このバインダを用いないセパレータにおいては、
積層体の厚さt₀を大きくし、第１図ａからｂに至
る過程で強い圧力（挾持圧力）Ｐをかけて積層体
６の厚さt₀を電池ケース８の内法よりもわずかに
小さな値t₁にまで大幅に縮めた後、ケース８内に
装入し、挾持圧力を解放してこの積層体を構成す
るセパレータ２の復元力によつて大きな極板圧迫
力を得るようにしている。このように大きな圧力
（挾持圧）をかけて大幅に縮めることを要すると
ころから装入作業が煩瑣となり、挾持装置７も複
雑化し易い。さらにセパレータ２に大きな変形を
与えるところから繊維間の接着が剥れたり、繊維
が損傷する等してケース８装入後の復元力が減退
し、極板圧迫力が不定する虞れもある。なお熱可塑性有機繊維を混抄し、熱融着により
強度を向上させたセパレータがあるが、この場
合、セパレータの弾力性が小さくなるため、ケー
ス装入前後の積層体厚さt₀とt₂との差を小さくせ
ざるを得ず、これがためにケース８装入後の極板
圧迫力が小さくなるという問題がある。硫酸不溶
性のバインダを使用したときも同様の問題が生ず
る。このような問題点に対処するものとして、「平
均径5μ以下のガラス繊維を主体とするマツトを
20Kg／ｄm²以上の圧力で加圧成形することを特
徴とする鉛蓄電池用セパレータの製造法」が提案
されている（特公昭56−29809）が、必ずしも十
分な効果を奏し得てはいない。［考案の目的］本考案は上記従来技術の問題点を解消し、蓄電
池ケースへの装入が極めて容易になると共に、十
分な極板圧迫力を有する鉛蓄電池用セパレータを
提供することを目的とするものである。［考案の構成］この目的を達成するために、本考案は、ガラス繊維を主体とし、バインダを含むマツト
状の鉛蓄電池用セパレータにおいて、該セパレータの自然厚さt_Nと20Kg／ｄm²加圧
時厚さt₂₀との比t_N／t₂₀は１＜t_N／t₂₀≦1.2 であり、該セパレータの20Kg／ｄm²加圧時密度
d₂₀は 0.15g／cm³≦d₂₀≦0.20g／cm³ であり、かつ、前記バインダはガラス繊維接着用
の硫酸可溶性バインダであつて、その含有量が３
〜15重量％であることを特徴とする鉛蓄電池用セ
パレータ、を要旨とするものである。即ち、このような本考案のセパレータは、０又
は極めて小さな挾持圧力Ｐで蓄電池ケースに装入
することができると共に、装入後はバインダの溶
出によつてセパレータが膨張して十分な極板圧迫
力が生じ、これらにより装入作業が容易になり、
かつ電池寿命の延長を図ることが可能となるので
ある。以下本考案をさらに詳細に説明する。本考案のセパレータを構成する繊維は主として
ガラス繊維が用いられる。このガラス繊維として
はセパレータ全体として平均直径が1μm以下とな
るものを用いるのが好ましい。特に0.5〜1.0μmの
ものが好ましい。直径が1.0μmを超えると隔離板
の空間率が小さくなり、逆に0.5μmよりも小さく
なるとその製造コストが高価となる。なお直径1μm以下のガラス繊維を70重量％以上
含む場合には、1μm以上例えば10〜30μmのガラ
ス繊維を30重量％まで含有することができる。なおガラス繊維の組成は特に限定されるもので
はなく、セパレータに一般に使用されているもの
が採用できる。このガラス繊維はFA法、遠心法その他のガラ
ス短繊維製造法によつて製造できる。尚ガラス繊
維の平均直径は、試料の３ケ所から、夫々約1g
の繊維をとり、更に夫々から20本の繊維を採取
し、電子顕微鏡によつてその直径を0.1μ単位で測
定し、これらの平均値をとることにより計算され
る。又ガラス繊維の平均長さは上記と同様にして
採取された60本の繊維について拡大鏡で測定した
値の平均値で示される長さである。またバインダとしては硫酸に溶解するものであ
ればいずれでも採用でき、例えばコーンスター
チ、ゼラチン、CMC等が好適である。細径例えば平均直径1μm以下のガラス繊維から
なりバインダを含まないセパレータは、これを氷
中に浸漬すると毛管現象により水を吸引しその体
積を20Kg／ｄm²加圧厚さによる体積の1.5〜2.0倍
に膨張させる特性がある。本考案の如く、硫酸可
溶性のバインダを用いたガラス繊維を主体とする
セパレータにあつては、バインダの力で自然厚さ
が薄くできているが、バインダが溶解するにつれ
て膨張し極板の圧迫力が大きくなるのである。こ
の場合、電池ケースに装入するときの挾持圧が小
さくてすむ。而して本考案のセパレータにおいては、自然厚
さt_Nと20Kg／ｄm²加圧時の厚さt₂₀との比t_N／t₂₀
は1.0＜t_N／t₂₀≦1.20、20Kg／ｄm²加圧時の密度
d₂₀は0.15g／cm³≦t₂₀≦0.20g／cm³、バインダ量は
バインダ含有率即ち｛（バインダ重量）／（バイ
ンダ重量＋ガラス繊維重量）｝×100％が３〜15％
となるように調節される。 t_N／t₂₀は、当然ながら1.0より大きい値を有す
るが、t_N／t₂₀が1.20を超えるものは、第１図に示
す如く、蓄電池ケース８へセパレータ２と極板４
とを交互に重ね合せた積層体６を装入する際、セ
パレータ２を押圧するための挾持装置７の押圧ス
トローク長、換言すれば積層体６の厚さt₀と装入
時の厚さt₁との差、が大きくなる。このため、装
入が困難になり、装入作業に手間がかかる。即
ち、前述の如く、鉛蓄電池用セパレータでは、蓄
電池ケース内にセツトした際の極板圧迫力と蓄電
池寿命とが密接な関係を有しており、極板圧迫力
が15Kg／ｄm²よりも小さくなると蓄電池寿命が
短くなる。従つて、第１図において、セパレータ
２は、積層体６としてケース８内に装入された状
態において、少なくとも15Kg／ｄm²の加圧を受
けている必要がある。仮りに、この加圧力が
20Kg／ｄm²であるとした場合、ケース８内の積
層体６の厚さt₂にしめるセパレータの厚さは
20Kg／ｄm²加圧時厚さt₂₀であり、ケース８装入
前の積層体６の厚さt₀にしめるセパレータの厚さ
はt_Nであり、t_N／t₂₀が1.2を超えるようなもので
は、積層体６の厚さについてもt₀／t₂が大きくな
る。この場合には、前述の如く、t₁／t₂であるか
ら、t₀に対してt₁が非常に小さいものとなり、従
つて、積層体６をケース８内に装入する際の挾持
装置７による押圧ストローク長t₀−t₁が大きくな
り、装入作業が困難となる。セパレータの20Kg／ｄm²加圧時密度d₂₀が
0.20g／cm³よりも大きい場合には空間率が小さく
なり、セパレータの20Kg／ｄm²以上の極板圧迫
力で装入されている蓄電池内において、保持され
る電解液量が少なくなつて、電池性能が低下す
る。逆に、密度d₂₀が0.15g／cm³より小さい場合に
は強度が不定し、蓄電池ケース内への装入作業時
等に、セパレータが折損し易くなる。なお、セパ
レータの20Kg／ｄm²加圧時密度とは、試料10cm
×10cmの面積（Ｓ）に20Kgの荷重（Ｗ）を加え
た時に試料の厚さをＴとした時に、式：Ｗ／（Ｓ
×Ｔ）ｇ／cm³で与えられる値をいう。そして厚さ
Ｔは、JISC−2202の測定法によつて与えられる
値を示すものである。また、バインダは、前述の如く、鉛蓄電池セパ
レータを蓄電池ケース内に装入する際の挾持装置
の押圧ストローク長を短かくするために、セパレ
ータがふくらもうとする力をバインダで抑制す
る、即ち、自然厚さ自体を薄く保つために必要と
されるが、このバインダ量が３％よりも少ないと
バインダによる接着力が不足して自然厚さを薄く
保つことが困難になる。逆にバインダ量が15％よ
りも多い場合には、バインダが溶け出した後のセ
パレータ密度が低くなり、硫酸浸漬時の膨張性が
悪くなり、極板圧迫力が不足するようになる。即
ち、バインダ溶出後は、バインダの接着力による
抑制作用がなくなるため、セパレータがふくらも
うとし、この膨張作用が極板への圧迫力に変換さ
れる。しかしながら、バインダが15％よりも多い
と、セパレータ中のガラス繊維量が相対的に減少
し、バインダ溶出後に膨張作用を呈するガラス繊
維量が少ないので、十分な極板圧迫力が得られ
ず、蓄電池性能が低下する。本考案のセパレータは例えば次のようにして製
造することができる。即ち、エンドレスに懸架さ
れ駆動装置によつて回転される金網製もしくは通
気可能な多孔性のベルト状フイルタと、このベル
ト状フイルタの上面側にガラス繊維スラリーを溢
流させるフローボツクスと、ベルト状フイルタ上
に流し出されたスラリーを脱水するためのサクシ
ヨン装置などから構成された通常のガラス繊維マ
ツト製造装置を用い、このフローボツクス中のガ
ラス繊維スラリーをフイルタ上に溢流させて、次
いでこれをサクシヨン装置によつて脱水する。そ
してこのサクシヨン後（場合によつてはサクシヨ
ン前）に、バインダ溶液をスプレーするもしくは
バインダ溶液槽中を通過させる等の適宜の手法に
よつてガラス繊維にバインダを付着させる。しか
る後このフイルタをドラムドライヤに沿わせる等
して加圧加熱して乾燥する。ドラムドライヤの手
前でプレスしても良い。［考案の実施例］実施例１繊維の平均直径が0.7μmのガラス短繊維を水中
に投入して水流型分散機により攪拌して分散させ
スラリーとした。これを連続的に移動している抄
造用コンベア（ベルト状フイルタ）にて抄い、次
いで抄われてコンベア状にあるガラス繊維マツト
（湿潤状態）にバインダとして５％コーンスター
チ液を吹き付けた。次いで30Kg／ｄm²の圧力で
プレスした後、ドラムドライヤに沿わせて乾燥し
た。これを10cm×10cmの大きさに切断しセパレー
タとした。この10cm×10cmなる大きさのセパレータの自然
厚さ（圧力を加えない時の厚さ）t_Nは1.65mm、
20Kg／ｄm²加圧時の厚さt₂₀は1.53mm、20Kg／ｄ
m²加圧時の密度は0.190g／cm³、10枚重ねた時の重
量は29.0gであつた。またバインダを取り去つた
ときの重量は26.3gであつた。このセパレータを10枚積層し、第２図に示す如
く、上方が開いた枠体１０、枠体１０の一側壁１
０ａに螺合し、その枠体外方端にはハンドル１２
が取り付けられ、そして枠体内方端には、移動板
１４が取り付けられたスクリユーシヤフト１６、
該スクリユーシヤフト１６の途中に付設されたロ
ードセル１８、及び、該ロードセル１８の出力信
号を表示する圧迫力メータ２０を備えてなる試験
装置にセツトして特性を試験した。まず積層面が枠体側壁面１０ｂ及び移動板１４
の板面１４ｂと平行となるようにセパレータ積層
体２２を側壁面１０ｂ、移動板板面１４ｂ間に挟
む。まずロードセル出力値が20Kg／ｄm²とな
るようにハンドル１２を回しガラス繊維積層体２
２に圧迫力を加えたところ、該ガラス繊維積層体
２２の厚さＬはＬ＝14.8mmとなつた。Ｌ＝15.7
mmとなるようにハンドル１２を圧迫力緩み側に回
しその時のロードセル出力値を読みとつたとこ
ろ、14Kg／ｄm²であつた。（この時のガラス繊維
積層体２２の状態はセパレータと電極とを交互に
重ね合せて蓄電池ケースに装入する直前の状態に
相当する。）次に厚さＬがＬ＝16.1mmとなるよ
うにハンドル１２を圧迫力緩み側に回し、その時
のロードセル出力値を読みとつたところ、
10Kg／ｄm²であつた。（この時のガラス繊維積層
体２２の状態は、セパレータと電極との積層体を
蓄電池ケースに装入し終え、硫酸液を注入する前
の状態に相当する。）Ｌ＝16.1mmのままで、ガ
ラス繊維積層体２２を希硫酸に浸漬し、バインダ
をこの希硫酸に溶解除去したところ、ロードセル
の出力値は17Kg／ｄm²となつた。（この時のガラ
ス繊維積層体２２の状態は、蓄電池内に希硫酸を
充填した状態に相当する。）20Kg／ｄm²加圧時
のセパレータの体積V₀（＝ガラス繊維の体積V₁＋
空間の体積V₂）として、（V₂／V₀）×100で定義
して求めた空間率（％）は93％となつた。比較例１抄造時にバインダを使用せず、ガラス繊維同志
を、繊維表面に生ずる水ガラスによつて接着せし
めるようにしたこと以外は実施例１と同様にして
セパレータを製造した。このセパレータの厚さ及び圧迫力特性について
実施例１と同様にして測定したところ、自然厚さ
t_Nは2.6mm、20Kg／ｄm²加圧時の厚さt₂₀は1.73mm、
20Kg／ｄm²加圧時の密度d₂₀は0.151g／cm³、10cm
×10cmに切断したものを10枚重ねたときの重量は
26.08gであり、この10枚積層したものに対して
20Kg／ｄm²の圧力を加えた時の厚さＬは16.1mm
であつた。またＬ＝15.8mmとするに要する圧力は
23Kg／ｄm²であつた。次に厚さを16.1mmとした
時の圧力は20Kg／ｄm²であつた。Ｌ＝16.1mmに
保持した状態で硫酸に浸漬した結果、この圧力は
16Kg／ｄm²であつた。また、空間率（％）は94
％であつた。比較例２〜５第１表に示す物性のセパレータを製造し、実施
例１と同様にしてその諸特性を調べ、結果を実施
例１及び比較例１の結果と共に第１表に示した。

【表】第１表より、実施例に係るセパレータは比較例
のものと比べてＬ＝15.8mmにしたときの圧力が小
さく、従つてケース装入圧力（挾持圧力）が格段
に低い。また硫酸浸漬時の極板圧迫力は回復する
ことが明瞭に認められる。更に、空間率も大きい
ことが明らかである。［考案の効果］以上詳述した通り、本考案の鉛蓄電池用セパレ
ータは極めて小さな力で圧迫することにより、蓄
電池ケースに装入することができ、しかもケース
内に装入した後、硫酸を充填すると膨張して十分
に高い極板圧迫力を発揮する。そのため蓄電池への装入作業が極めて容易にな
り、蓄電池組立が容易になる。

【図面の簡単な説明】

第１図ａ，ｂ，ｃは蓄電池組立工程の説明図、
第２図はセパレータの試験装置の側面図である。２……セパレータ、４……本体、６……積層
体、８……蓄電池ケース、１０……枠体、１２…
…ハンドル、１４……移動板、１６……スクリユ
ーシヤフト、１８……ロードセル。

Claims

【実用新案登録請求の範囲】 (1) ガラス繊維を主体とし、バインダを含むマツ
ト状の鉛蓄電池用セパレータにおいて、該セパレータの自然厚さt_Nと20Kg／ｄm²加
圧時厚さt₂₀との比t_N／t₂₀は１＜t_N／t₂₀≦1.2 であり、該セパレータの20Kg／ｄm²加圧時密
度d₂₀は 0.15g／cm³≦d₂₀≦0.20g／cm³ であり、かつ、前記バインダはガラス繊維接着
用の硫酸可溶性バインダであつて、その含有量
が３〜15重量％であることを特徴とする鉛蓄電
池用セパレータ。 (2) 前記セパレータは平均直径1μm以下のガラス
繊維を主体とすることを特徴とする実用新案登
録請求の範囲第１項に記載のセパレータ。