JPS5851666B2 - 電池用セパレ−タの製造法 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】 本発明は、電池に用いられるセパレータに関し、とくに
鉛電池やアルカリ電池などで電解液の電極への供給を容
易にするために用いられるセパレータの改良に関する。

たとえば、鉛電池においては、いわゆる紙セパレータや
ゴムセパレータが用いられ、これらセパレータとガラス
繊維布とが併用されることが多い。

このガラス繊維布は、主に陽極側に用いられているが、
これは陽極の活物質の脱落防止とともに硫酸の陽極への
拡散を容易にする働きを有している。

すなわちガラス繊維布は、電解液の含有率が多いととも
に、その網目も大きくし、拡散も容易になるように配慮
されている。

しかし、このようにセパレータとともに、さらにこのよ
うな多孔板を用いることは、電池の組立を自動化した場
合に位置そろえなどの問題があったり、組込むために裁
断が必要であったりするなどの工程の問題があり、さら
に極板に多孔板が存在することにより電解液の拡散の阻
害や発生ガスの蓄積が生じ、電圧や容量にやはり悪影響
を与えているのが現状である。

ガラス繊維布の代りにたとえばスクリーンや棒などをセ
パレータと併用することも考えられるが、工程上の問題
点は改善されないままになる。

また、セパレータとしても、低廉でしかも抵抗も低い紙
セパレータは強度の上で問題があり、またアルカリ電池
用に用いられるポリアミドやポリプロピレンなどの不織
布についても同様に強度の点で問題がある。

以上汎用のセパレータには強度の向上が要求され、また
電解液含浸剤との併用については工程上の問題と電解液
の供給が十分でない点が残されている。

本発明はこのようなセパレータおよび含浸剤の働きをす
る材料の併用の問題を同時に改良する１つの有効な手段
を提供するものであって、多孔性セパレータの少なくと
も片方面に、熱可塑性で耐電解液性の合成樹脂粉末を付
着せしめておき、これを熱溶着せしめて得られるセパレ
ータを提供するものである。

この場合、粉末としてポリエチレン、ポリプロピレン、
ポリスチレン等のポリオレフィン、ポリ塩化ビニル等公
知の材料の粉末をセパレータに付着せしめ、これら粉末
の融点以上に加熱することにより、セパレータ上に凝集
しつつ溶融するので加熱後の樹脂は互いに連結しながら
網目構造を形成する。

この網目構造は、セパレータを補強するとともに、粉末
の大きさや量によっである厚さの層となるので、極板と
セパレータの密着を防？、空間部を構成することによづ
電極−の電解液の拡散を容易にする効果を生じるので誹
る。

したがって、アルカリ電池用のセパレータとしては、一
般にアルカリ電池用の極板が強固に山男上っているので
、セパレータにこのような層を構成したものをそのまま
用いればよい。

鉛電池で４もよく用いられるペースト式の場合には、ペ
ーノトの強度を犬にして用いるか、あるいは先に提弄し
たように極板表面を樹脂で部分的に被覆する匁理などを
併用することが好ましい。

なお、セパレータ上に被覆するこれら樹脂の初覆層は、
あまり大きすぎると電気抵抗の増大をもたらすので好ま
しくない、セパレータの片方表断積に対して３０〜５０
％の範囲が電極で、最大でも７０％までがよい。

また用いる粉末の粒径は、求める層の厚さにより決めれ
ばよいが、通常は市販の粉末をそのまま用いればよく、
３０〜２００メツシユのなかからえらべば十分である。

勿論、これら樹脂の融点以上の加熱を必要とすることか
ら、セパレータの材料の融点以下の材料にしなげればな
らないことは当然である。

また、セパレータへの樹脂粉末の付着は、たとえばセパ
レータを水でぬらした後に粉末中を通して付着させる。

水の代りに少量のカルボキシメチルセルロース（ＣＭＣ
）等を加えた水を用いる。

あるいはスプレーなど通常の方法を採用すればよい。

以下、本発明の実施例について詳述する。

ここでは、本発明のセパレータを鉛蓄電池に採用した場
合について述べる。

セパレータとして、大きさ５２Ｘ８０Ｘ０．６−の紙を
用い、この紙を水に漏らし、粒度約５０〜１００メツシ
ユのポリエチレン粉末を紙の両面に塗布し、約１２０℃
で熱溶融する。

この処理後のセパレータの写真を第１図に示した。

正極としてペースト式正極板（大きさ５０×７５Ｘ２−
１電極容量１．５ＡＨ）４枚を用い、および負極として
正極とほぼ同等の大きさおよび放電容量を有するペース
ト成員極板５枚を用い、これら正極と負極とを上記セパ
レータを介在して交互に重ね合せた極板群を用いて単電
池を構成し、電解液として充電完了時の硫酸溶液の比重
を１．２８に調整した。

この電池をＡとする。比較例として、無処理の紙および
ガラス繊維布を併用したセパレータを用い、その他の条
件は上記Ａとまったく同様にした電池をＢとする。

上記の電池Ａ、Ｈについて、１，２Ａの電流で１．７ｖ
まで放電し、０．６ Ａで前回放電容量の１２０％相当
充電する条件で充放電試験をした。

その結果を第２図に示す。

また、１２Ａで１．７Ｖまで放電し、０．６ Ａで前回
放電容量の１２０％相当充電する条件で充放電試験をし
たときの５０サイクル目の放電曲線を第３図に示す。

第２図では、充放電サイクルが進むにしたがってＡ、Ｂ
は徐々に差が開き、１００サイクル後にはＡの方が放電
時間約３時間近くで安定しているのに対し、従来のＢの
方が２．５時間で３０分間近くも劣化している。

また１００サイクル後、Ａ。Ｂの電池を分解してみると
、Ｂの方では幾分陽極活物質の脱落物がガラス繊維布に
付着しているのが観察されたのに対し、Ａの方では脱落
物質がごく微量しか認められなかった。

これ＆転電極活物質への液の拡散がＢよりＡの方がすぐ
れており、さらにＡではＢにみられるようなガラス繊維
布巾の気泡などは存在しないので、電極活物質の反応の
均一性がたいへんよくなり、そのために電極の一部に無
理がかからず、活物質の脱落はきわめて少くなるためで
ある。

さらに第３図では、１２Ａの高率放電結果であるが、図
から明らかなように電圧平坦部ではＡの方がＢより約１
００ｍＶ前後もよく、放電容量もＡの方がＢより大きい
。

これは上記とまったく同じ理由によるものである。

なお、本実施例においては、゛紙セパレータの両面にポ
リエチレン粉末を熱溶着したが、これは必ずして両面で
なくともよく、片面のみであっても同様な効果が得られ
る。

また、ポリエチレン粉末の粒度は５０〜１００メツシユ
にしたが、これも約３０〜２００メツシユ程度で自由に
選んでもよい。

ただし、あまり微細な粉末を用いた場合、セパレータの
目がつぶれ、セパレータの表面積が著しく小さくなるの
で、液抵抗が増加する。

セパレータ表面に溶着しているポリエチレンの面積占有
率１０〜７０％の場合について、上記の実施例と同様の
電池を構成し、３Ａ＋１．ｚ時間放電し、６００ ｍＡ
で０．８時間充電する条件で充放電を繰り返し、１０サ
イクル目の０．６時間後の放電電圧と、放電電圧が１．
７■を切るサイクル数とを比較した結果を次表に示す。

この表から電圧が高く、しかも充放電サイクルの長いの
は（１，９０Ｖ以上、３００サイクル以上）、ポリエチ
レン面積占有率が３０〜５０％の範囲のものである。

さらに材料としてポリエチレンを用いたが、その他にポ
リプロピレン、ポリスチレン、ポリ塩化ビニル等などで
も同様な結果を得ることができた。

また、これまでは鉛蓄電池について述べたが、アルカリ
蓄電池についても原理的にはまったく同様で、良好な結
果を得ることができた。

以上のように本発明は、鉛蓄電池のみならず、蓄電池全
般に亘って広範に適用でき、セパレータの極板への密着
を防ぎ、極の極板への拡散が有効であり、気泡の溜まり
も生じないので電池の充放電サイクル特性の向上に役立
つ。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例におけるセパレータの一部を
拡大して示す写真、第２図は本考案セパレータを用いた
電池と比較例の電池との充放電サイクル特性を比較して
示す図、第３図は高率充放電サイクルテストにおける５
０サイクル後の放電特性を示す図である。

Claims (1)

1. 【特許請求の範囲】 １ 多孔性セパレータの少なくとも片面に、セパレータ
   表面が部分的に露出するよう比較的粗な分布密度に熱可
   塑性合成樹脂粉末を付着させ加熱溶着する電池用セパレ
   ータの製造法。 ２ 溶着した樹脂がセパレータ片面において含める割合
   が、面積比で７０％以下である特許請求の範囲第１項記
   載の電池用セパレータの製造法。