JPH0815070B2 - 鉛蓄電池用セパレ−タ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 産業上の利用分野 本発明は自動車及び電気車用等に用いられる鉛蓄電池
用セパレータに係るもので、低電気抵抗かつ耐熱性に特
にすぐれたガラスマット付の連続生産可能で安価な鉛蓄
電池用セパレータを提供する。

従来技術とその問題点 近年自動車用蓄電池セパレータには薄くて、耐酸・耐
酸化性に優れていること以外に、（１）電気抵抗は更に
低く、（２）耐熱性に優れ、（３）活物質の保持力に優
れかつ安価なものが要求されるようになってきている。

ここで（１）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、
（２）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、（３）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。

従来のセパレータは、（ａ）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
式セパレータ、（ｂ）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側にアーモリブを設け
てなるセパレータなどがあった。

しかしながらこれらセパレータは前記要求を満足する
ことができなくなってきている。即ち（ａ）のセパレー
タは抄造したあと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して
の総コストが割高となっていた。又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
け性に劣るという欠点があった。又（ｂ）のセパレータ
は陽極に当接する面はリブであり、活物質の脱落防止機
能に欠け耐震性が劣るという欠点があった。

発明の目的 本発明は以上の点に鑑みてなされたものであり、薄く
て耐酸、耐酸化性に優れ、電気抵抗が極めて低く、耐熱
性に優れかつ連続生産性にすぐれたガラスマット付の安
価な鉛蓄電池用セパレータを提供するものである。

発明の構成 本発明は上記目的を達成するため、耐酸・耐酸化性・
耐熱性にすぐれかつ希硫酸電解液との濡れ性にすぐれた
ガラス繊維とシリカ粉末、そしてポリエステル繊維など
の合成繊維を含むか含まないで湿式抄造したウェブ層
と、バインダーで接着するか又はしないで湿式抄造され
たガラス繊維層の２層を同一のバインダーで該２層のシ
ートの全面を接着し一体化したことを特徴とする鉛蓄電
池用セパレータである。

実施例 以下に本発明の実施例の詳細について図によって説明
する。

図１は本発明の一実施例の側面図である。１は湿式抄
造したウェブ層２とガラス繊維層３が、バインダーによ
り全面接着された本発明セパレータである。

図２は従来セパレータの側面図である。４はウェブ層
５とその表面に形成されたリブ６よりなるセパレータを
示す。

図３及び図４は従来セパレータの正面図及び上面図を
示す。７はウェブ層８と乾式法により得られたガラスマ
ット９とタテ方向２列に塗布された接着剤10により貼合
わされたセパレータを示す。図５は本発明他の実施例の
側面図を示す。11はウェブ面に設けられた列状の突起で
ある。

実施例１ 第１表に示すウェブ層及びガラス繊維層をシート状に
抄造し重ね合わせて後、ジアルキルスルホサクシネート
を含有したアクリル系バインダーでガラス繊維層の繊維
同志の結着とウェブ層のガラス繊維、シリカ及びポリエ
ステル繊維相互の結着又ガラス繊維層とウェブ層の貼合
せ接着を同時に行う全面接着による一体化を行い、ウェ
ブ層及びガラス繊維層のそれぞれの厚さを0.25mm及び0.
55mmとしたガラスマット付セパレータを得た。

それぞれの特性を第１表に示した。

組成（イ）〜（ニ）に示したセパレータは電気抵抗が
低く、耐酸化性も優れており、電池生産工程上必要な機
械的強度（例えばスタッキング時の腰の強さ、折り曲げ
時の割れ欠けに対する耐久性など）を有していた。

又これらセパレータを使用した電池を組立て、70〜80
℃の高温下での寿命評価を行ったところ、従来セパレー
タの1.1〜1.2倍の長寿命を達成することが分った。又低
温下での放電性能、例えばコールドクランキングアンペ
アについて、従来セパレータ使用電池と比較すると、10
〜15％増加していることが確認された。

これらセパレータに対し、組成（ホ）〜（チ）はそれ
ぞれ組成からくる欠点が生じ好ましくないことが分っ
た。

即ち組成（ホ）は繊維径の太いガラス繊維が用いられ
ているため（イ）〜（ニ）より孔径が大きくなり、耐酸
化性が良くない。これを防ぐためシリカ粉末量を多くす
ると電気抵抗が高くなり、本発明のねらいからはずれる
ことが分った。

組成（ヘ）はシリカ粉末を（イ）の組成より少くした
ものであるが、孔のち密さに欠け、又シリカ粉末による
孔径路の複雑さを期待する効果がなくなるため耐酸化性
が良くならない欠点を有している。

組成（ト）は組成（イ）よりシリカ粉末を過剰に多く
した組成であるが、シリカ粉末がつまりすぎることによ
って電気抵抗が上がりすぎる欠点がある。又繊維が少な
いため折曲げ時の強度が低く、シリカも脱落しやすい。

組成（チ）は組成（イ）よりポリエステル繊維を多く
した組成であるが、有機繊維を多く含む組成であるため
高温下での安定性が劣り、高温寿命性能が良くないこと
が分った。

実施例２ 第１表に示したガラス繊維層の10重量％のアクリル系
バインダーであらかじめ接着された湿式抄造式のガラス
繊維層を作り、あと第１表（イ）の組成で湿式抄造され
たウェブ層に該ガラス繊維層を重ね合わせ、前記アクリ
ルバインダーで２層のシートの全面を接着し一体化した
セパレータを得た。

このものはガラス繊維層にはバインダーが２回塗布さ
れるためガラス繊維同志の結着性にすぐれ、電池寿命末
期までにガラスマットとしての形状を保ち、活物質の脱
落防止効果を長期に保持することが分った。

実施例３ 第１表に示した組成（ロ）でウェブ層を湿式抄造し、
実施例１と同様にガラス繊維層を湿式抄造して重ね、ア
クリル系バインダーに浸漬後、0.1mmでかつ15mm間隔で
溝を設けたカレンダーロールに通し、乾燥硬化してウェ
ブ層表面に列状突起を設けたガラスマット付のセパレー
タを得た。このものは電池極群製造時のスタッキングす
べり性にすぐれたセパレータとなった。

本発明のウェブ層に用いるガラス繊維の平均直径、そ
れぞれの素材の重量％については、得られたセパレータ
としての特性と機械的強度、生産性、コストのいずれも
満足するために選択された数値を示している。

ウェブ層に用いるガラス繊維の平均直径としては0.8
〜3.5μが最適であり、これより細くなるとガラス繊維
そのものが高価となり不適となる。又これより太くなる
と実施例１に示した如く孔径が大きくなって耐酸化性が
良くない。

シリカ粉末としては乾式法SiO₂や湿式法SiO₂やケイソ
ウ土などの無機シリカ微粉が使用できるが、その中でも
比表面積100m²/g以上のものが好ましい。これは酸に対
する濡れが良いこと、比表面積が大きい程微粉となるた
め水への分散安定性にすぐれるためである。

ウェブ層のガラス繊維とシリカ粉末の比は実施例に示
した如く、本発明の電気抵抗、耐酸化性、機械的強度相
互間の要求を満足する最も好ましい重量比としてそれぞ
れ23〜43重量％、57〜77重量％の範囲である。

又これに混抄するポリエステル繊維などの合成繊維と
しては、ポリエチレン合成パルプやポリアクリロニトリ
ル繊維などの耐酸・耐酸化性にすぐれた合成繊維が適用
でき、混抄する比率としては０〜15重量％が好ましい。

又ウェブ層の密度としては粗すぎることによる耐酸化
性の低下、密すぎることによる電気抵抗の上昇を防ぐた
め0.2〜0.4g/cm³が好ましい。

ガラス繊維層に使用するガラス繊維の平均直径として
は10〜20μが適しており、これより細くなるとコストが
高くなること、ガラスマットとしての弾力性が期待でき
ないこと、又20μより太くなると作業工程上で人体への
つきささりなどの障害が出てくる。平均直径としては13
μ前後が湿式抄造する上で最も好ましい。又バインダー
量としてはガラス繊維同志の最低限の結着性の確保と多
すぎることによるガラス繊維層だけでの電気抵抗の増加
を押えるため10〜20重量％が適している。又同様にして
その密度も0.17〜0.25g/cm³が最適である。

ウェブ層及びガラス繊維層の全面接着に使用するアク
リル系バインダーと、ガラス繊維層のみをあらかじめバ
インダー処理を必要とする時に使用するアクリル系バイ
ンダーはそれぞれ異なったものでもよいし、又同一のも
のでもよい。しかしながら両者を同一のアクリル系バイ
ンダーにした方が生産性が良くなるなどの利点があるた
めより好ましい。

ウェブ層とガラス繊維層の同一アクリル系バインダー
による一体化によってガラス繊維層がウェブ層へ一部く
い込む形となるため、ガラス繊維層とウェブ層の密着性
が極めて良くなる。図３に示した従来方式の乾式GMとの
貼合せではウェブ層と乾式GMとの間に空間があくため電
池充電時に発生したガスがこの空間部で大きく滞留し、
極板の利用率の低下になることがしばしば観察された。
しかし本発明によるセパレータの場合ウェブ層とガラス
繊維層との間にガラス繊維同志の結着空間より大きな空
間ができないため、微少ガスが大きく成長することなく
抜けていくためこうしたトラブルが解消される様になっ
た。又ガラス繊維層がウェブ層にくい込んで一体化され
ているため、ガラス繊維のハク離脱落を防止する効果も
顕著である。

ウェブ層とガラス繊維層の厚さの比は陽極側への電解
液量の配置とガラスマトとしての弾力性を期待する効果
を併せもたせるため、前者1.0に対し後者が1.5〜3.0の
範囲が好ましい。

セパレータの厚さとしては0.8〜0.7mm程度の薄型のも
のに適しているが、これより厚いものにも適用でき、特
に限定されるものではない。

アクリル系バインダーの種類としては耐酸、耐酸化性
にすぐれたものであればアクリル系バインダーすべてが
適用できるが、その中でもジアルキルスルホサクシネー
トを含有したものがより好ましい。バインダーの付着量
が大きい場合、繊維間やシリカ間の目詰りが多くなって
電気抵抗が上昇するが、ジアルキルスルホサクシネート
を混合して使用する事により、電解液の浸透性が増大
し、電気抵抗を減少させる。

浸透剤としては種々の界面活性剤が考えられるが、蓄
電池の使用中における酸化還元使用に耐え、変質せず、
有害な物質を溶出しない事が必要であり、ジアルキルス
ルホサクシネートはこれらの条件を満足するので特に適
したものである。又該バインダーの付着量としてはセパ
レータ重量の0.005〜５％が適しているが好ましくは0.0
5〜2.0％の範囲である。

本発明はウェブ層及びガラス繊維層の２層共湿式抄造
されたシートを同一のアクリル系バインダーでウェブ層
の素材間の結着とガラス繊維層の繊維相互間の結着及び
該２層シートの一体化をも含め、２層シートの全面を接
着したことが大きな特徴である。特に湿式抄造されたガ
ラス繊維層をウェブにくい込ませることによって強固な
一体化を計ったことと、これによる電解液に対する濡れ
性がより良くなり、ガス抜け性も良好になった。湿式抄
造された短繊維によるガラス繊維層を図３の如く帯状２
列に接着剤を塗布して貼合わせただけではガラス繊維の
ハク離、脱落が生じやすく、又ガス抜け性も問題であっ
たが、本発明ではこれら問題が解決されたことと同時に
連続生産も容易で安価なセパレータを提供できる様にな
った。

発明の効果 このように本発明によれば、薄く、耐酸、耐酸化性に
すぐれ、低電気抵抗で耐熱性にすぐれかつ高生産性でガ
ラスマット付の鉛蓄電池用セパレータを提供することが
できる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明一実施例の側面図、図２は従来セパレータ
の側面図、図３及び図４は従来セパレータの正面図及び
上面図、図５は本発明の他の実施例を示す側面図であ
る。１……セパレータ、２……ウェブ層、３……ガラス
繊維層

Claims (4)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】イ）23〜43重量％の平均直径0.8〜3.5μの
   ガラス繊維を主体とする繊維と、57〜77重量％の比表面
   積100m²/g以上のシリカ粉末、更に前記繊維及びシリカ
   粉末の合計を100として、これに対し０〜15重量％のポ
   リエステル繊維などの合成繊維を加えたものを湿式抄造
   し、密度0.2〜0.4g/cm³としたウェブ層及び ロ）平均直径10〜20μのガラス繊維とガラス繊維の10〜
   20重量％のアクリル系バインダーで接着するか又はしな
   いで湿式抄造され、平均密度0.17〜0.25g/cm³としたガ
   ラス繊維層 の２層をアクリル系バインダーで２層のシートの全面を
   接着し一体化したことを特徴とする蓄電池用セパレー
   タ。
2. 【請求項２】ウェブ層とガラス繊維層の厚さの比が前者
   1.0に対し後者が1.5〜3.0である特許請求の範囲第１項
   記載の蓄電池用セパレータ。
3. 【請求項３】ガラス繊維層と貼合わされてない側のウェ
   ブ層の表面に列状の突起を多列設けた特許請求の範囲第
   １項ないし第２項記載のいずれか１項に記載の蓄電池用
   セパレータ。
4. 【請求項４】前記ウェブ層又はウェブ層とガラス繊維層
   の両方に付着させるアクリルバインダーはその中にジア
   ルキルスルホサクシネートを含有させており、ジアルキ
   ルスルホサクシネートの付着量がセパレータ重量の0.00
   5〜５％である特許請求の範囲第１項ないし第３項のい
   ずれか１項に記載の蓄電池用セパレータ。