JPH0440830B2 - - Google Patents
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- JPH0440830B2 JPH0440830B2 JP57214480A JP21448082A JPH0440830B2 JP H0440830 B2 JPH0440830 B2 JP H0440830B2 JP 57214480 A JP57214480 A JP 57214480A JP 21448082 A JP21448082 A JP 21448082A JP H0440830 B2 JPH0440830 B2 JP H0440830B2
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- Japan
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- separator
- electrolyte
- acid
- fiber
- porosity
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- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/44—Fibrous material
-
- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
- H01M—PROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/489—Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
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- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M50/00—Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
- H01M50/40—Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
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- H01M50/409—Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
- H01M50/411—Organic material
- H01M50/414—Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
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- H—ELECTRICITY
- H01—ELECTRIC ELEMENTS
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- H01M2300/00—Electrolytes
- H01M2300/0002—Aqueous electrolytes
- H01M2300/0005—Acid electrolytes
-
- Y—GENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
- Y02—TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
- Y02E—REDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
- Y02E60/00—Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
- Y02E60/10—Energy storage using batteries
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
- Electrochemistry (AREA)
- General Chemical & Material Sciences (AREA)
- Cell Separators (AREA)
Description
本発明は密閉形鉛蓄電池に関するものであり、
安価で寿命性能が優れ、使用中に電解液の減少が
少ない保守の不要な密閉形鉛蓄電池を提供するこ
とを目的とするものである。 近時、この種の鉛蓄電池としては、繊維径が
0.2〜5μm程度の微細なガラス短繊維をマツト状
にした隔離体を使用するものが実用されており、
優れた性能を示している。しかしながらこの種の
微細なガラス繊維は高価であり、これを使用した
ものでは鉛蓄電池の価格が上昇するという欠点を
有していた。 このため安価な隔離体を得るべく様々な提案が
なされている。例えば特公昭42−8402号公報に
は、含水無晶形酸化珪素の粉状体を抄紙液として
ガラス繊維を叩解抄紙し、不完全乾燥を施したの
ち耐酸、耐酸化性樹脂懸濁液または溶液に浸漬し
て乾燥、熱処理を施した隔離体が提案されてい
る。しかしながらこの隔離体では酸化珪素が耐酸
化性樹脂で固定されているため電解液に該酸化珪
素が直接作用することがなく、よつて特に電解液
の量を制限したいわゆる密閉形鉛蓄電池に適用し
た場合、液枯れが発生するという欠点がある。 また特公昭47−40733号公報には繊維径４〜
10μのガラス繊維の短片と、これにより遥かに細
い鉱物繊維の短片とを適当割合に水に分散させ
て、ガラスマツト上に流下させることによつて該
ガラスマツト上に繊維の微孔層を抄造するものが
提案されているが、このように形成した隔離体で
はガラスマツトからその上部の微孔層が剥離して
２層に分離するとともに、孔径が大きく電解液の
保持力と吸収度が不充分であるという欠点を有し
ている。さらにこの隔離体を密閉形鉛蓄電池に用
いた場合、微孔層とガラスマツトとの電解液吸収
度が極端に違つているために、電池の中で電解液
の偏在が生じ電池寿命が極端に短かいという大き
な欠点を有している。 また特公昭55−29579号公報、特開昭55−30194
号公報などには、合成繊維と無機粒子を主体とす
る各種の電池用隔離体が提案されているが、それ
らはいずれも流動する電解液を有する鉛蓄電池に
用いるべくいずれもその多孔度がせいぜい約60％
程度のものであり、密閉形鉛蓄電池用としては電
解液の含液量が充分でないなどの理由により適用
できないものである。 本発明は安価で、しかも従来の微細なガラス繊
維を用いたものに比べ遜色のない性能を有する密
閉形鉛蓄電池を提供することを目的とするもので
あり、この種の鉛蓄電池において一種類あるいは
複数種類の耐酸、耐酸化性を有する合成繊維30〜
３重量％と、耐酸性を有する無機微粉末70〜97重
量％とで構成された多孔度75％以上の隔離体を、
正極板と負極板との間に配置したことを特徴とす
るものである。すなわち従来の微細なガラス短繊
維をマツト状にした隔離体がガラス繊維を主材と
して構成され、本質的にその電解液をガラス繊維
間の空隙で保持しているのに対し、本発明では電
解液の保持機能を無機微粉末に持たせ、該無機微
粉末の支持体として、また強度を持たせる目的で
合成繊維を配置したことを特徴とするものであ
る。 以下、本発明のいくつかの実施例および、これ
らとそれ以外のものとの比較試験にもとづき本発
明を詳細に説明する。長さ約10mmで繊維径が公称
0.5デニールのポリプロピレン繊維、長さ約５mm
で公称４デニールのポリエステル繊維、および長
さ約５mmで公称３デニールのアクリル繊維をそれ
ぞれ単独もしくは混ぜ合わせた合成繊維と、無機
微粉末としてシリカ粉末あるいは珪藻土を水中で
分散させ抄紙装置により抄紙成形し20Kg／cm2の荷
重下で厚さが1.5mmの隔離体を得た。試作した隔
離体を構成する素材の配合比（隔離体に対する重
量比）と、特性およびコストを第１表に示す。ま
た、第１表には比較のために従来のものとして繊
維径が0.5〜1.0μの微細なガラス繊維100％からな
る隔離体についての特性をも合わせ記載した。な
おそれぞれの隔離体のコストについては従来のも
のの材料価格を100とした時の比率で示した。
安価で寿命性能が優れ、使用中に電解液の減少が
少ない保守の不要な密閉形鉛蓄電池を提供するこ
とを目的とするものである。 近時、この種の鉛蓄電池としては、繊維径が
0.2〜5μm程度の微細なガラス短繊維をマツト状
にした隔離体を使用するものが実用されており、
優れた性能を示している。しかしながらこの種の
微細なガラス繊維は高価であり、これを使用した
ものでは鉛蓄電池の価格が上昇するという欠点を
有していた。 このため安価な隔離体を得るべく様々な提案が
なされている。例えば特公昭42−8402号公報に
は、含水無晶形酸化珪素の粉状体を抄紙液として
ガラス繊維を叩解抄紙し、不完全乾燥を施したの
ち耐酸、耐酸化性樹脂懸濁液または溶液に浸漬し
て乾燥、熱処理を施した隔離体が提案されてい
る。しかしながらこの隔離体では酸化珪素が耐酸
化性樹脂で固定されているため電解液に該酸化珪
素が直接作用することがなく、よつて特に電解液
の量を制限したいわゆる密閉形鉛蓄電池に適用し
た場合、液枯れが発生するという欠点がある。 また特公昭47−40733号公報には繊維径４〜
10μのガラス繊維の短片と、これにより遥かに細
い鉱物繊維の短片とを適当割合に水に分散させ
て、ガラスマツト上に流下させることによつて該
ガラスマツト上に繊維の微孔層を抄造するものが
提案されているが、このように形成した隔離体で
はガラスマツトからその上部の微孔層が剥離して
２層に分離するとともに、孔径が大きく電解液の
保持力と吸収度が不充分であるという欠点を有し
ている。さらにこの隔離体を密閉形鉛蓄電池に用
いた場合、微孔層とガラスマツトとの電解液吸収
度が極端に違つているために、電池の中で電解液
の偏在が生じ電池寿命が極端に短かいという大き
な欠点を有している。 また特公昭55−29579号公報、特開昭55−30194
号公報などには、合成繊維と無機粒子を主体とす
る各種の電池用隔離体が提案されているが、それ
らはいずれも流動する電解液を有する鉛蓄電池に
用いるべくいずれもその多孔度がせいぜい約60％
程度のものであり、密閉形鉛蓄電池用としては電
解液の含液量が充分でないなどの理由により適用
できないものである。 本発明は安価で、しかも従来の微細なガラス繊
維を用いたものに比べ遜色のない性能を有する密
閉形鉛蓄電池を提供することを目的とするもので
あり、この種の鉛蓄電池において一種類あるいは
複数種類の耐酸、耐酸化性を有する合成繊維30〜
３重量％と、耐酸性を有する無機微粉末70〜97重
量％とで構成された多孔度75％以上の隔離体を、
正極板と負極板との間に配置したことを特徴とす
るものである。すなわち従来の微細なガラス短繊
維をマツト状にした隔離体がガラス繊維を主材と
して構成され、本質的にその電解液をガラス繊維
間の空隙で保持しているのに対し、本発明では電
解液の保持機能を無機微粉末に持たせ、該無機微
粉末の支持体として、また強度を持たせる目的で
合成繊維を配置したことを特徴とするものであ
る。 以下、本発明のいくつかの実施例および、これ
らとそれ以外のものとの比較試験にもとづき本発
明を詳細に説明する。長さ約10mmで繊維径が公称
0.5デニールのポリプロピレン繊維、長さ約５mm
で公称４デニールのポリエステル繊維、および長
さ約５mmで公称３デニールのアクリル繊維をそれ
ぞれ単独もしくは混ぜ合わせた合成繊維と、無機
微粉末としてシリカ粉末あるいは珪藻土を水中で
分散させ抄紙装置により抄紙成形し20Kg／cm2の荷
重下で厚さが1.5mmの隔離体を得た。試作した隔
離体を構成する素材の配合比（隔離体に対する重
量比）と、特性およびコストを第１表に示す。ま
た、第１表には比較のために従来のものとして繊
維径が0.5〜1.0μの微細なガラス繊維100％からな
る隔離体についての特性をも合わせ記載した。な
おそれぞれの隔離体のコストについては従来のも
のの材料価格を100とした時の比率で示した。
【表】
また第１図に本発明による隔離体ａの想像拡大
図を示す。該図面において１はポリエステル繊
維、２はシリカ粉末である。 密閉形鉛蓄電池用隔離体として要求される特性
は多孔度が約75％以上、含液量が約２c.c.．
H2SO4／dry Sepa.c.c.以上、最大孔径は約30μ以
下、および引張強度は約１Kg／cm2以上であること
が望ましいことを我々は経験的に知得している。 かかる観点からすると、上述の試験結果より無
機微粉末の隔離体に対する重量比は70〜97％が好
ましく、70％以下では多孔度が小さくまた97％以
上にすると引張強度が低下し、実用上適切ではな
い。 また以上のごとく試作した隔離体ａ〜ｇを用い
てそれぞれ密閉形鉛蓄電池Ａ〜Ｇを試作した。こ
れらの極板はいずれもカルシウム合金を格子体と
したもので、通常の方法で公称容量3.5AHに組立
てた。これを公称容量の2/3放電、130％充電を１
∞とするサイクル寿命試験に供試し、その時の寿
命サイクルと電解液の減液率を測定した。その結
果を第２表に示す。なお電池個数はそれぞれ２個
とした。
図を示す。該図面において１はポリエステル繊
維、２はシリカ粉末である。 密閉形鉛蓄電池用隔離体として要求される特性
は多孔度が約75％以上、含液量が約２c.c.．
H2SO4／dry Sepa.c.c.以上、最大孔径は約30μ以
下、および引張強度は約１Kg／cm2以上であること
が望ましいことを我々は経験的に知得している。 かかる観点からすると、上述の試験結果より無
機微粉末の隔離体に対する重量比は70〜97％が好
ましく、70％以下では多孔度が小さくまた97％以
上にすると引張強度が低下し、実用上適切ではな
い。 また以上のごとく試作した隔離体ａ〜ｇを用い
てそれぞれ密閉形鉛蓄電池Ａ〜Ｇを試作した。こ
れらの極板はいずれもカルシウム合金を格子体と
したもので、通常の方法で公称容量3.5AHに組立
てた。これを公称容量の2/3放電、130％充電を１
∞とするサイクル寿命試験に供試し、その時の寿
命サイクルと電解液の減液率を測定した。その結
果を第２表に示す。なお電池個数はそれぞれ２個
とした。
【表】
第２表から明らかなごとく、合成繊維の量が30
重量％より多い密閉形鉛蓄電池Ｅでは、その寿命
が短かくまた減液率も多かつた。これは一般に合
成繊維と電解液のなじみが悪いことから、電解液
を保持しない空隙が多くなり易く、従つて試験開
始初期に見掛け上保持されていた電解液が寿命試
験中に消失し電解液比重が上つたため正極格子体
の腐蝕が促進され寿命が短かくなつたと考えられ
る。 これに対し合成繊維の量が30重量％より少ない
場合には、隔離体中に適当量の電解液を保持しな
い空隙を生じ、この結果、正極板で発生した酸素
ガスがその空隙を通過して負極板に到達し易くな
り、これにより減液率が少なくなるという効果を
示したものと推察される。なお、電池Ｆは性能が
良いが、第１表に示した如く、隔離体の引張強度
が弱すぎるため、実際の電池生産を考えた場合、
組立ができず実用にならない。 以上のごとく本発明における隔離体では、その
構成材料である合成繊維は隔離体に必要な強度を
与え、かつ上記無機微粉末を支持する役目、さら
には電解液を保持しない空隙を作る役目を果し、
他方、無機微粉末は所望の電解液を保持するとと
もに、正極板と負極板との短絡を防止する役目を
果すものである。 それゆえ合成繊維としては、その形状としてフ
イブリル化されている方が見掛け密度が高くない
点で好ましく、その繊維径は細い方が多孔度が高
くなる点で望ましい。またその長さは約５mm以上
の方が強度が高くなる点で望ましいが、特にその
種類は限定されるものではない。もちろん本発明
の主旨を逸脱しない範囲で製造上の理由などによ
り無機繊維を少量混合してもよい。また無機微粉
末としては、耐酸、耐酸化性を有し、電解液の濡
れ性に優れたものであればよく、その種類は特に
限定されるものではないが、その粒径の小さなも
のは孔径を小さくできるが多孔度を得にくく、逆
に粒径の大きなものもは多孔度は得やすいが孔径
が大きくなる傾向にあるので、0.01μm〜20μmの
適当な粒径のものが混ざつているものが望まし
い。さらに電池性能を損なわない範囲でバインダ
ーを使用してもよい。 また隔離体の製法としては実施例では抄紙法に
よるものを記載したが、これだけに限定されるも
のではない。なお隔離体の生産において、加熱・
加圧加工は強度および孔径の調節の点から適当な
水準で実施してもよいが、過度な加工は多孔度を
減ずることにより、望ましいものではない。しか
し合成繊維の量が少ない場合には無機粒子を結合
する上で加圧をしない状態での加熱は、無機粒子
粉末の固定および隔離体の取扱い性向上の点で好
ましいことが多い。 上述のごとく本発明は合成繊維の配合を隔離体
に対して30重量％以下とし、残部を無機微粉末と
した多孔度75％以上の隔離体を使用することによ
り、安価でかつ従来の微細ガラス繊維を隔離体と
して使用した電池と同様の電池性能を得ることが
できるものであり、その工業的価値は大なるもの
である。
重量％より多い密閉形鉛蓄電池Ｅでは、その寿命
が短かくまた減液率も多かつた。これは一般に合
成繊維と電解液のなじみが悪いことから、電解液
を保持しない空隙が多くなり易く、従つて試験開
始初期に見掛け上保持されていた電解液が寿命試
験中に消失し電解液比重が上つたため正極格子体
の腐蝕が促進され寿命が短かくなつたと考えられ
る。 これに対し合成繊維の量が30重量％より少ない
場合には、隔離体中に適当量の電解液を保持しな
い空隙を生じ、この結果、正極板で発生した酸素
ガスがその空隙を通過して負極板に到達し易くな
り、これにより減液率が少なくなるという効果を
示したものと推察される。なお、電池Ｆは性能が
良いが、第１表に示した如く、隔離体の引張強度
が弱すぎるため、実際の電池生産を考えた場合、
組立ができず実用にならない。 以上のごとく本発明における隔離体では、その
構成材料である合成繊維は隔離体に必要な強度を
与え、かつ上記無機微粉末を支持する役目、さら
には電解液を保持しない空隙を作る役目を果し、
他方、無機微粉末は所望の電解液を保持するとと
もに、正極板と負極板との短絡を防止する役目を
果すものである。 それゆえ合成繊維としては、その形状としてフ
イブリル化されている方が見掛け密度が高くない
点で好ましく、その繊維径は細い方が多孔度が高
くなる点で望ましい。またその長さは約５mm以上
の方が強度が高くなる点で望ましいが、特にその
種類は限定されるものではない。もちろん本発明
の主旨を逸脱しない範囲で製造上の理由などによ
り無機繊維を少量混合してもよい。また無機微粉
末としては、耐酸、耐酸化性を有し、電解液の濡
れ性に優れたものであればよく、その種類は特に
限定されるものではないが、その粒径の小さなも
のは孔径を小さくできるが多孔度を得にくく、逆
に粒径の大きなものもは多孔度は得やすいが孔径
が大きくなる傾向にあるので、0.01μm〜20μmの
適当な粒径のものが混ざつているものが望まし
い。さらに電池性能を損なわない範囲でバインダ
ーを使用してもよい。 また隔離体の製法としては実施例では抄紙法に
よるものを記載したが、これだけに限定されるも
のではない。なお隔離体の生産において、加熱・
加圧加工は強度および孔径の調節の点から適当な
水準で実施してもよいが、過度な加工は多孔度を
減ずることにより、望ましいものではない。しか
し合成繊維の量が少ない場合には無機粒子を結合
する上で加圧をしない状態での加熱は、無機粒子
粉末の固定および隔離体の取扱い性向上の点で好
ましいことが多い。 上述のごとく本発明は合成繊維の配合を隔離体
に対して30重量％以下とし、残部を無機微粉末と
した多孔度75％以上の隔離体を使用することによ
り、安価でかつ従来の微細ガラス繊維を隔離体と
して使用した電池と同様の電池性能を得ることが
できるものであり、その工業的価値は大なるもの
である。
第１図は本発明における隔離体の一実施例を示
す想像拡大図である。 １……ポリエステル繊維、２……シリカ粉末。
す想像拡大図である。 １……ポリエステル繊維、２……シリカ粉末。
Claims (1)
- １ 一種類あるいは複数種類の耐酸、耐酸化性を
有する合成繊維30〜３重量％と、耐酸性を有する
無機微粉末70〜97重量％とで構成された多孔度75
％以上の隔離体を、正極板と負極板との間に配置
したことを特徴とする密閉形鉛蓄電池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57214480A JPS59105263A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 密閉形鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP57214480A JPS59105263A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 密閉形鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS59105263A JPS59105263A (ja) | 1984-06-18 |
| JPH0440830B2 true JPH0440830B2 (ja) | 1992-07-06 |
Family
ID=16656408
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP57214480A Granted JPS59105263A (ja) | 1982-12-07 | 1982-12-07 | 密閉形鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS59105263A (ja) |
Families Citing this family (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5009971A (en) * | 1987-03-13 | 1991-04-23 | Ppg Industries, Inc. | Gas recombinant separator |
| JPH01248459A (ja) * | 1988-03-30 | 1989-10-04 | Shin Kobe Electric Mach Co Ltd | 密閉形鉛蓄電池 |
Family Cites Families (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS4931134A (ja) * | 1972-06-12 | 1974-03-20 |
-
1982
- 1982-12-07 JP JP57214480A patent/JPS59105263A/ja active Granted
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JPS59105263A (ja) | 1984-06-18 |
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