JPS62252066A - 蓄電池用セパレ−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］ 本発明は蓄電池用セパレータに係り、特に強度、吸液性
、保液性が良好であると共に、ヒートシール性にも優れ
る蓄電池用セパレータに関する。

［従来の技術及び先行技術］ ガラスａｍを含んでなる蓄電池用セパレータとしては、
既に種々のタイプのものが提案され実用化されているが
、これを大別すると次の３種類となる。即ち、 （Ｏガラス短繊維を主体とするもの、 （う）　　ガラス短繊維に粉体を保持させたもの、■　
ガラス短繊維と合成繊維を混合、成形したもの。

である。

このうち、■のガラス短繊維を主体とするものは、ｍ線
長が短いこと、及び繊維が親木性であることから、細径
のガラス短繊維を多量に含むようにした場合には、蓄電
池本来の基本的性能である保液性、吸液性には優れるも
のの、細径のガラス短繊維が高価であるところから、こ
れを成形したセパレータも高価である。さらに有機系バ
インダを使用せずに成形したセパレータにおいては引張
強度が弱く剛性も小さいために蓄電池組立作業を行ない
にくいという問題がある。また有機バインダを用いて成
形した場合には、蓄電池に組み込まれて使用されている
ときに、このバインダが電解液中に溶は出し、蓄電池の
性能を劣化させるおそれがある。

■のガラスｍ＃！と粉体との混抄物からなるものとしで
は１例えば特開昭ｓ　ａ　−２０６０４６ｓ′Ｆに記載
されるものがあるが、このものは吸液性は良好であるも
のの、粉体がセパレータから′Ａ＃、脱落し易く、また
、中張強度も小さいという問題がある。

一方、■のガラス短ｍｌ１１と合成繊維とを混抄したも
のとしては、特開昭４９−３８１２６号、特開昭５４−
２２５３１号、特開昭５６−９９９６８号、特１用閉５
３−１３６６３２号及び特公昭５８−６６３号に記載の
ものがあるが、これらは、機械的強度（引張強度及び剛
性等）が高いため、蓄電池組立作業を行ない易いという
長所がある。なお、このように、強度、剛性等の機械的
特性が向トするのは、セパレータを生産する工程で、乾
燥のため１６０〜１８０℃に温度を上昇させることによ
り、合成繊維とガラス繊維又は合成繊維同志が熱融着を
起し結合するためと考えられる。

しかしながら、合成繊維が混入されてなるセパレータは
、機械的特性に優れている反面１合成繊維がガラス繊維
に比べて親木性が低いところから、硫酸液の吸液性並び
に保液性が劣るという欠点を有している。即ち、ガラス
繊維のみからなるセパレータの場合には、ガラス繊維間
の毛細管現象により硫酸液を吸液し保液しているが、合
成繊維を使用すると合成繊維は疎水性であるため硫酸液
の「ぬれ」が悪くなり、吸液性、保液性が損なわれるの
である。

また、合成ｌａ、ｉｌを含むセパレータは、合成繊維が
加熱融着し糊がついた状態となって、硫酸液を吸液した
時に１影潤し難くなるために、セパレータの反撥力（復
元力）が低下するという問題点もある。

本出願人は、このような問題点を解消するものとして、
ガラス繊維及び合成繊維を含んでなる蓄ｉｔｔ池田セパ
レータにおいて、合成繊維を吸水性の合成繊維とした蓄
電旭川セパレータを先に特許出願した（特願昭６０−２
８００４、以下「先願」という、）。

＋１１＋ち、前述の如く、蓄電旭川セパレータに合成繊
維を混入させてセパレータの機械的強度を向上させるこ
とは従来より行なわれており、この合成繊維として耐酸
性の強いアクリル繊維等が広く用いられている。ところ
がこのアクリル繊維等の合成繊維はガラス繊維に比べて
親木性が小さく、混入量が多くなるとセパレータの液保
持特性を低下させてしまい、逆に混入量が少量であれば
機械的強度の改り効果が小さくなってしまう。

これに対し、上記先願の如く、合成繊維として吸水性を
有するものを用いた場合には、この吸水性の合成繊維が
蓄電池の電解液を吸液して膨潤するため、通常の合成繊
維を使用したときに起こる吸液性、保液性の低下を防止
することができる。

しかも１合成繊維の併用による補強効果により、セパレ
ータの機械的特性は大幅に向上される。

ところで、蓄ｔ「池田セパレータの形態としては板状セ
パレータが一般的であるが、ｉ近になって、セパレータ
で保護されない極板部が生ずることによる極板の短絡を
防１にするものとして、横板全体を包込む袋状セパレー
タが汗及してきている。

しかして、袋状セパレータの製造に好適なセパレータプ
ツトとして、ガラス繊維と熱ｎ（塑性有機繊維とを、該
有機繊維の埴が両繊維合計績の２５爪Ｊｊ−％以ヒ５０
重に％未満となる範囲で混合抄造した熱融着ＩＩ［能な
袋状セパレータ川マットが知られている（特願昭５５−
１７５０６９）。

即ち、特願昭５５−１７５０６９記載のマットは、８可
塑性有機繊維の配合により熱融着可能とされているため
、これを折り曲げて重ね合せ、高周波ヒートシール機等
を用いて重ね合せた部分の周縁部を熱融着することによ
り、袋状セパレータを作製することができるのである。

［発明が解決しようとする問題点］ しかしながら、特願昭５５−１７５０６９の如く、ガラ
ス繊維と熱可塑性有機繊維とからなるセパレータでは、
前述の如く、一般の有機繊維は親水性がガラス繊維に比
し劣ることから、セパレータの保液性、吸水性が十分に
得られないという問題がある。

従来、ヒー）・シール性が良好で袋状セパレータの＃Ａ
造に好適であって、しかも強度や保液性、吸液性も著し
く高いセパレータは提案されておらず、このため、現在
、このような優れた特性を兼備するセパレータの出現が
強く要望されている。

即ち、近年、電池の組立には機械が導入されるようにな
りつつあり、機械を用いた組立てを行なう場合には、セ
パレータに相当な強度が要求される。また、電気１機械
製品分野においては、常に製品のコンパクト化、高性能
化が追求されており、セパレータにもより一層の吸液性
、保液性向上が望まれているのである。

［問題点を解決するための手段］ 本発明は上記実情に鑑み、強度、吸液性、保液性が良好
であると共に、ヒートシール性にも優れる蓄電池用セパ
レータを提供するべくなされたものであって、 ガラス繊維、吸水性合成繊維及び熱可塑性有機＃ＩＡ維
を含んでなることを特徴とする蓄電池用セパレータ。

を要旨とするものである。

以下本発明の構成につき詳細に説明する。

本発明のセパレータを構成する繊維はガラス繊維、吸水
性合成繊維及び熱可塑性有機繊維である。

ガラス繊維としては、耐酸性の良好な含アルカリガラス
繊維が好ましい、含アルカリガラス繊維を用いると、装
造工程の抄造工程でガラス繊維の表面に水ガラス状物質
が生成し、この水ガラス状物質の粘着性によって繊維同
志が接着される。

ガラス繊維は、セパレータの保液性、吸水性の面から、
その平均直径が４４ｍ以下であることが好ましく、この
場合、全量が細径、例えば平均直径が２ｇｍ以ｆのもの
であっても良く、このような細径の繊維と平均直径が２
ルｍを超え４１Ｌｍ以下の中細径の繊維とを併用しても
良い。

細径のガラス繊維の好ましい平均直径は０．５〜１．０
ｐｍ、より好ましくは０．６〜０．９ｇｍである。直径
が１．Ｏｐｍｔ−超えるとセパレータの孔径が大きくな
り、逆に０　、５　ｐｍよりも小さくなるとその製造コ
ストが高価となる。

この細径のガラス繊維の好ましい含有量は、ガラス繊維
重重の７０重量％以−ヒであり、とりわけ７５重醍％以
上が特に好ましい、含有量が７０％よりも少ないと吸液
性、保液性が不足し易くなるからである。

又、この細径のガラス繊維の平均長さは好ましくは７〜
５０ｍｍ、より好ましくは１０〜４０ｍｍである。

このような細径のガラス繊維はＦＡ法（火炎Ｕ：）、遠
心法その他のガラス短繊維製造法によって製造できる。

なお本発明においてガラス繊維のモ均直径は。

試料の３ケ所について電子顕微鏡で写真撮影し、それぞ
れ２０本の繊維についてその直径を０．ｌＩＬｍ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。

中細径のガラス繊維を用いる場合、その好ましい平均直
径は２．０〜４゜０鉢ｍ、とりわけ２．０〜３．５４ｍ
である。中細径のガラス繊維の配合により細径ガラス繊
維丑を減らすことができ、コスト的に有利となる。

ガラスｍ維の組成の好適な範囲について次に説明する。

本発明のセパレータを構成するガラス繊維は、前述のよ
うに含アルカリ珪酸１ｕガラス組成のものが、その表面
に水ガラスを形成して接着性を発現するところから好ま
しい、そして、このうちでも、蓄電池に使用されること
から、耐酸性の良好なものが好適に使用される。この耐
酸性の程度は、平均繊！ｌ径１＃Ｌ以下のガラス繊維の
状態で、ＪＩＳ　　Ｃ−２２０２に従って測定した場合
の重量減が２％以下であるのが望ましい、また。

このようなガラス繊維の組成としては重量比で６０〜７
５％のＳ　ｉ　Ｏ２及び８〜２０％のＲ２０（Ｎ　ａ　
２０．　Ｒ２０などのアルカリ金属酸化物）を主として
含有しくただしＳ　ｉ　Ｏ２＋　Ｒ２０は７５〜９０％
）その他に例えばＣａｂ、ＭｇＯ。

Ｒｚ　Ｏｘ　、ＡＭ？０３　、ＺｎＯ１Ｆｅ２０ｘなど
の１種又は２種以上を含んだものが挙げられる。

尚好ましい含アルカリ珪酸塩ガラスの一例を次の第１表
に示す。

第１表 本発明において用いられる吸水性合成繊維としては、ア
クリル繊維等の表面を高吸水加工したものが好ましく、
具体的には、ランシール−Ｆ（日本エクスラン工業■製
、商品名）等が挙げられる。ランシール−Ｆはアクリロ
ニトリル繊維の表面に、全ｆｆ１ｆｆｉの２０〜３０％
のポリアクリル酸を保持させた、直径約１５＃Ｌｍ、平
均長さ３〜２０ｍｍの高吸水性有機繊維である。

また、８可塑性力機繊維としては、ポリオレフィン系、
アクリル系等の有機繊維が使用できるが、耐酸性、耐酸
化性の而からポリエステル繊維が晶適である。熱可塑性
イｉ　Ｊａ　ｍ　、ＩＮはそのモ均直径が３０ｇｍ以下
、平均長さは３〜２０ｍｍのものが好ましい。

未発明において、これらガラスＭＡｍ、吸水性合成繊維
及び８ＴＴ］塑性イｒ＊ｍｌａの配合割合は、ガラス繊
維３０〜７９毛借％、吸水性合成繊維１〜２０爪に％、
熱１１丁塑性有機繊＃Ｉ２０〜６０重ゆ％とじ、吸水性
合成繊維及び８ｎ［塑性有機繊維はその合計ゆがセパレ
ータを構成する全繊ｉ屯績の７０ｉ’［１％以下となる
ようにするのが好ましい。

このような本発明の蓄電他用セパレータは、吸水性合成
繊維及び熱Ｔｉ（塑性有機繊維を配合して、通常の合成
ｌａｍを配合したセパレータの製造方法と同様の方法に
よって製造することができる。即ち、ガラス！ａ維とし
て含アルカリ珪酸１工１ガラス繊Ｍｋを用いるＪ詰合に
ｌま　ガラスｍ維　叫永轢＾成′膚誰及び熱可塑性有機
繊維を１例えばｐＨ（ｄｆ２．５〜３．５に保った水の
中に一定時間、例えば５〜２０分、水流型分散機等を用
いて繊維をなるべく！、＋３断せずに分散させておき、
それを湿式抄造して、該ガラス繊維の表面に接着層おそ
らくは水ガラス層を形成せしめ、ついでこれを所定温度
、例えば８０〜１８０℃に加熱することによりガラス＃
ａ維をその表面の木ガラスによって相互に接着すること
によって得ることができる。

なお繊維の一部として混合された吸水性合成繊維や熱可
塑性有機繊維も後工程の熱処理工程（例えば乾燥工程）
において成形もしくは接着作用を発揮し、セパレータの
強度を高める。

本発明のセパレータ自体の厚さは、使用される蓄電池に
よって異なるが０．３〜３ｍｍであることが好ましい。

なお、繊維を水中に分散あるいは抄造工程において、水
ガラスを添加し、接着作用を助長させることも可能であ
る。水ガラス以外にも、類似の無機系接着剤を用いるこ
ともできる。このようなものとしては、５ｉｌｐａｐ７
００の商品名で市販されているもの等が挙げられる。そ
の他、分散に゛あたり、分散剤を使用しても良い、又、
湿式抄造された繊維抄造体、例えば抄造コンベアー上に
ある繊維抄造体にジアルキルスルフオサクシネートをス
プレーして、ガラス繊維に対して０．００５〜ｌＯ重量
％付着させることによって、ジアルキルスルフオサクシ
ネートの有する親水性によりセパレータの保液性を向上
させることができる。ジアルキルスルフオサクシネート
を上記の如きスプレーする代わりに抄造槽中の分散水に
混入してもよい。

このような本発明の蓄電池用セパレータは、その吸液速
度が７０　ｍ　ｍ　／　５分以上であることが好ましい
。

［作用］ 熱可塑性有機繊維を配合することにより、セパレータの
ヒートシールを可能とし、袋状セパレータを容易に製造
できるようになる。

しかも１本発明においては、このような熱可塑性有機繊
維と共に、蓄電池の電解液を吸液して膨潤し、通常の合
成繊維を使用したときに起こる吸液性、保液性の低下を
防１にすることができる吸液性合成繊維を含有するため
、セパレータの吸液性、保液性を改善することができる
。

また、本発明のセパレータにおいては、これら吸液性合
成繊維及び８ｎＴ塑性有ａｍｍは、セパレータの製造過
程中、抄造後の乾燥により加熱溶解してセパレータの強
度を高め、その機械的特性を大幅に向上させることがで
きる。このため、強度向−りのための吸水性合成繊維の
必要量は熱可塑性有機繊維の補強効果により、低減させ
ることができる。この場合には、熱可塑性有機繊維は吸
液性合成繊維に比し安価であることから、材料コストを
低廉化することができる。

［実施例１ 以下実施例及び比較例について説明する。

実施例１，２、比較例１．３ 第２表に示す配合の構成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、更に硫酸を加えて水のｐ
Ｈを２．７とし約１０分間保持した０次いで抄造を行な
い１５０℃に加熱してマット状の蓄電旭川セパレータを
製造した。

このセパレータの灼熱減量、吸液速度、引張強度、最大
孔径、ヒートシール性について測定した結果を第２表に
示す。

第２表 第２表より、次のことが明らかである。即ち、熱可塑性
有機繊維のみを添加した場合（比較例１．２）にはヒー
トシール性は得られるものの強度や吸液性に難点がある
。これに対し、本発明の如く、熱ＩＩ丁塑性有機繊維と
吸水性合成繊維を配合したものでは、十分なヒートシー
ル性が得られるヒに強度、吸液性も著しく高い。

なお、第２表中ｍｌ、！５の繊維は次の通りである。

月　ガラスｍｍＡ　：　組１＆、＝ｆｆＧ１表１７）　
（”）平均直径＝０．８終ｍ 平均長さ＝　ｌ　Ｏｍｍ ｔ２　　ガラスｔａ維Ｂ：組成＝第１表の（ハ）、　ｆ
均直径＝０　、５７Ｌｍ 平均長さ＝１５ｍｍ 零３　吸水性合成ｍ維：高吸水性合成繊維（１１本エク
スラン工Ｘ■製。

商品名ｒランシール−ＦＪ） 家４　ポリエステル繊＃Ｉ：メルティ（４０８０）（３
デニール、１０ｍｍ） （ユニチカ製） 本５　ポリエチレンｍ維：乎均直径２０ルｍ平均長さ１
５ｍｍ また、実施例及び比較例におけるこれらの特性値の測定
法は次の通りである。

■　厚さくｍｍ） 試料をその厚み方向に２０ｋｇ／ｃ１ｍ’の荷重で押圧
した状態で測定する。　（、ｌＩＳ　Ｇ−２２０２）■
　目付（ｇ／ゴ） 試料重量を試料面積で除して得られる値である。

■　密度（ｇ／Ｃｍ″） 試料（重量Ｗ）ｌＯｃｍＸｌＯｃｍの面積（Ｓ）に２０
ｋｇの荷重を加えた時の試料の厚さをＴとした時に、式
：Ｗ／　（ＳｘＴ）（ｇ／ｃｍ’）で与えられる値で表
わす。

■　灼熱減量（％） 試料を空気中で６００℃に恒量となるまで加熱し、その
減量分を元の試料重量で除して求める。

（Φ　吸液速度（ｍ　ｍ　／　５分） 試料を亀直にしてその下部を比１１Ｌ１　、３の希硫酸
液に浸漬し、５分後に経時的に上昇する液位を測定する
ことにより求める。

■　引張強度（ｇ／１５ｍｍ幅） 幅１５ｍｍの試料の両端を引張りそれが切断するときの
外力の値（ｇ）を求め、厚さく　ｍ　ｍ　）で除して、
幅１５ｍｍ、厚さ１ｍｍ当りの値で表示する。

■　最大孔径（ｐＬｍ） 試料片をメタノール溶液中に３０分以上浸漬し、市販の
最大孔径測定装置のサンプルホルダにサンプルをセット
し、上部よりピペットでメタノールを１０〜５ｃｃ入れ
る。静かに空気を流し、メタノールより気泡が発生した
ときの空気圧を読みとり、計算式により最大孔径を求め
る。

（Φ　ヒートシール性（剥離強度（ｇ／１５ｍｍ幅）幅
１５ｍｍの試料２枚を重ね合せてヒートシール機にて熱
融着したものを各々の試料の端部を引張り、剥離が開始
するときの外力の値（ｇ）で表；；　１ト　工 【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は、吸
水性合成繊維と熱可塑性有機繊維を配合してなるもので
あり。

■　熱可塑性有機繊維の配合により、ヒートシールが可
能となり、ヒートシール法による熱融着で容易に袋状セ
パレータを得ることができる。

■　吸水性合成繊維及び熱可塑性有機繊維により、極め
て優れた補強効果が奏され、機械的強度は極めて高い。

■　吸水性合成繊維の吸液Ｖｋｊ６潤性のために、その
吸液性や保液性は著しく向−ｈされる。

■　吸水性台Ｉｉ、繊維の配合量を低減することができ
るため、ｍ雄材料コストを低廉化できる。

等の優れた効果を有する。

このように、本発明のセパレータは、袋状セパレータの
製造が容易で、しかも引張強度及び剛性が大きいので蓄
電池の組立作業も容易であり、その優れた保液性、吸液
性により、高性能の蓄電池を′ぴ価にす浩できるので、
その丁を的ＪＴ　ＩＩＩ性１士縄めて高い。

Claims (7)

【特許請求の範囲】
1. （１）ガラス繊維、吸水性合成繊維及び熱可塑性有機繊
   維を含んでなることを特徴とする蓄電池用セパレータ。
2. （２）吸水性合成繊維の含有率はセパレータを構成する
   繊維全量の１〜２０重量％である特許請求の範囲第１項
   に記載の蓄電池用セパレータ。
3. （３）熱可塑性有機繊維の含有率はセパレータを構成す
   る繊維全量の２０〜６０重量％である特許請求の範囲第
   １項又は第２項に記載の蓄電池用セパレータ。
4. （４）吸水性合成繊維及び熱可塑性有機繊維の合計含有
   率がセパレータを構成する繊維全重量の７０重量％以下
   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。
5. （５）平均直径４μｍ以下のガラス繊維をセパレータを
   構成する繊維全重量に対して３０〜７９重量％含有する
   特許請求の範囲第１項ないし第４項のいずれか１項に記
   載の蓄電池用セパレータ。
6. （６）熱可塑性有機繊維がポリエステル繊維である特許
   請求の範囲第１ないし第５項のいずれか１項に記載の蓄
   電池用セパレータ。
7. （７）吸液速度が７０ｍｍ／５分以上である特許請求の
   範囲第１項ないし第６項のいずれか１項に記載の蓄電池
   用セパレータ。