JP2001273878A

JP2001273878A - 鉛蓄電池用ガラスマット

Info

Publication number: JP2001273878A
Application number: JP2000086952A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Kawachi; 正浩川地; Yoshinobu Kakizaki; 芳信柿崎
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 2000-03-27
Filing date: 2000-03-27
Publication date: 2001-10-05

Abstract

(57)【要約】【課題】乾式法、湿式法のいずれの方法によって製造
されるガラスマットにも適用が可能で、ガス抜け性が良
好となる鉛蓄電池用ガラスマットを提供することを目的
とする。【解決手段】本発明の鉛蓄電池用ガラスマットは、前
記目的を達成するべく、請求項１記載の通り、マットの
上端より下方に向けて上下方向に直線状の切込みを設け
た鉛蓄電池用ガラスマットであって、該切込みは、深さ
が該マットの高さ寸法の５０〜９０％、幅が５ｍｍ以下
であり、該マットの幅方向に５〜１００ｍｍの間隔で複
数本設けられていることを特徴とする。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、鉛蓄電池用ガラス
マットに関するものである。

【０００２】

【従来の技術】鉛蓄電池用ガラスマットは、陽極板と陰
極板とを隔離するセパレータと共に陽極板面側に配置し
て使用される。即ち、鉛蓄電池の陽極板活物質は、電池
使用時の充放電により脱落しやすいため、クッション性
を有したガラスマットで陽極板を加圧して活物質の脱落
を抑え、電池寿命を延長する目的がそこにある。近年、
自動車用蓄電池は、車両の高級化、多様化により、高出
力電池の要求が高まってきている。鉛蓄電池の高出力化
を図るためには、電池内部抵抗の減少が必要であり、セ
パレータと共に使用するガラスマットについても、電池
内部抵抗を減少させるために電気抵抗を低くする必要が
ある。ガラスマットは、紡糸したガラス繊維を連続的に
巻き取り展綿してフェルト状としたもの（＝乾式法によ
り製造されたガラスマット）や、ガラス短繊維を湿式抄
造して不織布状としたもの（＝湿式法により製造された
ガラスマット）の２タイプがあるが、いずれのタイプに
おいても、ガス抜け性が必ずしも良好でなく、電池内で
発生したガスが内部に滞留しやすい構造となっており、
内部抵抗低減の大きな妨げとなっていた。そこで、本出
願人は、先に、湿式法により製造されるガラスマットに
関して、ガラスマットを構成するガラス繊維を縦方向に
配向させることにより、この配向方向にガス通路が形成
されるようにしてガス抜け性を改善できるようにしたも
のを提案した（特開平８−２６４１７１号）。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、特開平
８−２６４１７１号の方法では、ガス抜け性はある程度
改善されたものの、ガス抜け性の更なる改善には限界が
ある。即ち、更なる電池の高出力化に対しては、更なる
電池内部抵抗の低減が必要であり、更なるガス抜け性の
改善が求められるが、この方法ではこれに十分応えるこ
とができない。また、特開平８−２６４１７１号の方法
では、湿式法により製造されるガラスマットに対しては
有効であるが、乾式法により製造されるガラスマットに
は適用できない。本発明は、このような従来技術の問題
点を解決するためになされたものであり、乾式法、湿式
法のいずれの方法によって製造されるガラスマットにも
適用が可能で、ガス抜け性が良好となる鉛蓄電池用ガラ
スマットを提供することを目的とする。

【０００４】

【課題を解決するための手段】本発明の鉛蓄電池用ガラ
スマットは、前記目的を達成するべく、請求項１記載の
通り、マットの上端より下方に向けて上下方向に直線状
の切込みを設けた鉛蓄電池用ガラスマットであって、該
切込みは、深さが該マットの高さ寸法の５０〜９０％、
幅が５ｍｍ以下であり、該マットの幅方向に５〜１００
ｍｍの間隔で複数本設けられていることを特徴とする。

【０００５】

【作用】本発明の鉛蓄電池用ガラスマットによれば、マ
ットの上端より下方に向けて上下方向に直線状の切込み
を設けているので、マットの上下方向にマット内部から
マット上端へ達するガス通路が形成されることになり、
電池内で発生したガスは該ガス通路を伝って発生後速や
かに上方へ抜けるようになるため、マット内に滞留する
ガス量は少なくなり、ガス溜まりによるマットの内部抵
抗上昇を極力抑えることができる。

【０００６】

【発明の実施の形態】本発明の鉛蓄電池用ガラスマット
は、実質的に平均繊維径が１０〜２５μｍのガラス繊維
より構成されるもので、前記「従来の技術」において紹
介した乾式法あるいは湿式法のいずれかの方法により製
造されるものである。本発明の鉛蓄電池用ガラスマット
に設けられる切込みは、マットの上端より下方に向けて
上下方向に直線状に形成される必要がある。このように
することで、ガラスマットには、マットの上下方向にマ
ット下方からマット上端へ達するガス通路を形成させる
ことができ、電池使用時に電池内で発生したガスを、こ
の通路を伝わせて速やかにマット外部へ逃がすことがで
きるようになる。また、切込みは、マットの高さ寸法の
５０〜９０％の深さである必要がある。５０％未満で
は、マット下方位置でのガス抜け性が良好でなく、上下
方向に均一なガス抜け性が得られないため好ましくな
い。９０％超では、マットの取扱い性が著しく悪化する
ため好ましくない。しかも、マット下方位置でのガス抜
け性を考慮した場合でも、９０％までの深さがあれば、
十分なガス抜け効果は得られ、それ以上に深くしても効
果はあまり変わらない。尚、５０〜９０％の範囲内であ
れば、１枚のマットにおいて形成される複数本の切込線
は、その深さにばらつきを持っていても構わない。ま
た、切込みは、１本当たり５ｍｍ以下の幅であることが
必要である。５ｍｍ超では、ガラスマットの本来の機能
である陽極板表面を加圧して活物質の脱落を抑えるとい
った効果を十分に発揮できなくなるため好ましくない。
尚、切込みは、５ｍｍ以下の幅であれば基本的に問題は
ない。即ち、ガラスマットに切断部（切断線）を設ける
のみで、実質的に切除（切り落とし）を伴わない場合
（これを以下では「幅０ｍｍの切込み」と称する）であ
っても良い。このように、幅０ｍｍの切込みであって
も、十分なガス抜け効果を発揮できる理由としては、次
のように考えられる。つまり、ガラスマットに切込みを
設けることにより、ガラス繊維は切断されるため、バイ
ンダーによって自由度を奪われていたガラス繊維は自由
度を得ることになる。したがって、切断部に到達した泡
（ガス）は、浮き上がろうとする上向きの圧力によっ
て、切断部（自由度を獲得したガラス繊維部分）を押し
広げ、実質的に切断界面にガス通路を形成しながら、上
方へ突き進むことができるようになる。また、切込み
は、マットの幅方向に５〜１００ｍｍの間隔で、１枚の
マットに付き、複数本設ける必要がある。５ｍｍ未満で
は、マットの取扱い性が著しく悪化するため好ましくな
い。１００ｍｍ超では、隣接する２本の切込線の中間位
置でのガス抜け性が良好でなく、幅方向に均一なガス抜
け性が得られないため好ましくない。尚、１枚のマット
において形成される複数本の切込線は、必ずしもすべて
等間隔に形成されている必要はなく、５〜１００ｍｍの
範囲内であれば、その間隔にばらつきを持っていても構
わない。尚、切込みは、マットの厚さ方向に表裏面を通
じて（貫通して）形成されているのが、ガス抜け効果の
面から望ましいが、厚さ方向の一方の面にのみ形成され
ていても構わない。ただし、通常ガラスマットの厚みが
１ｍｍ程度であることを考えると、製造面での効率を考
慮した場合、厚さ方向に表裏面を通じて（貫通して）形
成する方が製造が容易である。尚、厚さ方向の一方の面
にのみ形成する場合は、切込みを設けていない面をセパ
レータとの当接面とし、切込み面を陽極板との当接面と
するのが望ましい。本発明の鉛蓄電池用ガラスマット
は、このように構成することで、マットの上下方向及び
幅方向、また厚さ方向のいずれにも均一なガス抜け機能
を付与することができるようになるため、マットのどの
部分で発生したガスも、いずれかの通路（切込み）を利
用して上方へ抜けるため、マット内にガスの滞留個所が
形成されるのを極力抑えることができる。

【０００７】

【実施例】以下、本発明を実施例に基づき詳細に説明す
る。尚、図１及び図２は、実施例３に使用したガラスマ
ットを例に、切込みの設け方について概略的に説明した
図である。尚、以下において、ガラスマットシートの
「厚さ」と称する場合は、すべて１９．６ｋＰａ加圧時
の厚さを指すものとする。まず、ガラスマットに切込み
を設ける前のガラスマットシートとして、次の３通りの
ものを用意した。（ガラスマットシート１）一般的乾式法により、平均繊
維径１９μｍのガラス長繊維とガラス転移点７０℃のア
クリル樹脂エマルジョンからなるガラスマットシート
（厚さ１．０ｍｍ）を作製した。尚、シートの寸法は、
高さ１３５ｍｍ、幅１５０ｍｍとした。（ガラスマットシート２）一般的湿式抄造法により、平
均繊維径１６μｍ、繊維長２５ｍｍのガラス繊維とガラ
ス転移点７０℃のアクリル樹脂エマルジョンからなるガ
ラスマットシート（厚さ１．０ｍｍ）を作製した。尚、
シートの寸法は、高さ１３５ｍｍ、幅１５０ｍｍとし
た。（ガラスマットシート３）一般的湿式抄造法により、平
均繊維径１６μｍ、繊維長２５ｍｍのガラス繊維とガラ
ス転移点７０℃のアクリル樹脂エマルジョンからなり、
縦方向に繊維配向性を持たせた縦／横の強度比が１０と
なるガラスマットシート（厚さ１．０ｍｍ）を作製し
た。尚、シートの寸法は、高さ１３５ｍｍ、幅１５０ｍ
ｍとした。

【０００８】（実施例１）上記のガラスマットシート１
に、シート上端より下方に向けて上下方向に、幅０ｍ
ｍ、深さ１１５ｍｍの直線状の切込みを、幅方向に１０
ｍｍの間隔で１４本設けて鉛蓄電池用ガラスマットとし
た。（実施例２）上記のガラスマットシート２に、シート上
端より下方に向けて上下方向に、幅０ｍｍ、深さ１１５
ｍｍの直線状の切込みを、幅方向に１０ｍｍの間隔で１
４本設けて鉛蓄電池用ガラスマットとした。（実施例３）上記のガラスマットシート１に、シート上
端より下方に向けて上下方向（５）に、幅（４）２ｍ
ｍ、深さ（Ｄ）１１５ｍｍの直線状の切込み（２）を、
幅方向（６）に２１ｍｍの間隔（３）で６本設けて鉛蓄
電池用ガラスマット（１）とした。（従来例１）上記のガラスマットシート１を、切込み加
工を行わないで鉛蓄電池用ガラスマットとした。（従来例２）上記のガラスマットシート２を、切込み加
工を行わないで鉛蓄電池用ガラスマットとした。（従来例３）上記のガラスマットシート３を、切込み加
工を行わないで鉛蓄電池用ガラスマットとした。（比較例１）上記のガラスマットシート１に、シート上
端より下方に向けて上下方向に、幅０ｍｍ、深さ４０ｍ
ｍの直線状の切込みを、幅方向に１０ｍｍの間隔で１４
本設けて鉛蓄電池用ガラスマットとした。（比較例２）上記のガラスマットシート１に、シート上
端より下方に向けて上下方向に、幅２ｍｍ、深さ１１５
ｍｍの直線状の切込みを、幅方向に１３０ｍｍの間隔で
２本（ほぼ両端位置）設けて鉛蓄電池用ガラスマットと
した。次に、本発明の鉛蓄電池用ガラスマットの効果を
確認するため、以下の試験を行った。まず、ガラスマッ
トのガス抜け性を確認するため、模擬的なガス抜け性能
試験を行った。次に、電池に組み込んだ際の電池性能を
確認するため、ガラスマットに厚さ０．３ｍｍの合成パ
ルプセパレータを組み合わせて複合セパレータとした上
で、ＪＩＳ型式５５Ｄ２３タイプの電池に組み込んで試
験を行った。表１にその結果を示す。

【０００９】

【表１】

【００１０】尚、試験方法については、以下のようにし
た。（ガス溜まり率）ガス溜まり率の試験方法は、以下の手
順により行った。まず、２枚のアクリル板間に、一定寸
法に切ったガラスマット試験片を挟み込むとともに、該
アクリル板の一端に１本のゴムチューブを同じく挟み込
むようにして差込んだ状態で、該アクリル板の両面から
加圧して、該ガラスマット試験片に対して１９．６ｋＰ
ａの圧力をかけた状態で固定する。次に、該試験片を、
該チューブを下にして水中に浸漬し、一旦取り出して、
アクリル板及びチューブを含めた試験片の全体重量（Ｗ
_１）を測定して、水中に戻す。その後、該チューブを通
して該試験片へ空気を送り込み、該試験片の全体に空気
を拡散させる。（約３０秒間）次に、空気の送り込みを止め、５分間静置する。最後
に、該試験片を水中より取り出し、アクリル板及びチュ
ーブを含めた試験片の全体重量（Ｗ_２）を測定する。ガ
ス溜まり率（％）の算出は、以下のようにして行った。
まず、５分間静置後においてガラスマット試験片の内部
に滞留していた空気の体積（Ｖ_１）を次式により求め
た。まず、ガラスマットの空隙のすべてを水が埋めた状
態でのガラスマット重量（Ｗ_１）と、ガラスマットの空
隙に水と共に空気が存在した状態でのガラスマット重量
（Ｗ_２）との差（Ｗ_１―Ｗ_２）を求めることにより、ガ
ラスマットの空隙中において空気が占めていた体積分の
水の重量（Ｗ_１―Ｗ_２）を算出した。続いて、水の比重
を１．０（温度による誤差は無視した）として、これを
１．０で除することにより、ガラスマットの空隙中に存
在していた空気の体積（Ｖ_１）を求めた。Ｖ_１（ｃｍ^３）＝（Ｗ_１（ｇ）―Ｗ_２（ｇ））÷１．０次に、ガス溜まり率（ｖｏｌ％）を、次式により求め
た。尚、ここで言う「ガラスマット体積」とは、１９．
６ｋＰａ加圧時の見掛け体積を指す。ガス溜まり率(ｖｏｌ％)＝Ｖ_１(ｃｍ^３)÷ガラスマット
体積(ｃｍ^３)×１００

【００１１】（高率放電特性）ＪＩＳ−Ｄ５３０１に準
拠した方法で行った。表１から明らかなように、実施例
のガラスマットの場合、ガス溜まり率が低くガス抜け性
に優れることから、電池使用時においても、ガラスマッ
ト内部にガス溜まり部を作りにくいため、内部抵抗上昇
を極力抑えることができ、高率放電特性において優れた
性能を発揮できることが確認できた。

【００１２】尚、実施例１と実施例２において、共に良
好な結果が得られたことから分かるように、本発明は乾
式法、湿式法いずれの製法によって製造されたガラスマ
ットにおいても、同様の効果を発揮することが確認でき
た。

【００１３】また、従来例３においては、縦方向に繊維
配向性を持たせ、本発明と同じくガス抜け性の改善を狙
った特開平８−２６４１７１号（「従来の技術」におい
て紹介）の技術の好適例と思われる事例を取り上げた
が、特に縦方向の繊維配向性を持たせてない標準的な抄
紙法によって製造されるガラスマット（従来例２）と比
較して、ガス抜け性の改善効果は３０％程度にとどまっ
ている。これに対して、実施例のガラスマットの場合で
は、７０％程度の改善効果が得られており、特開平８−
２６４１７１号の技術よりもガス抜け性において、さら
に大きく改善できていることが確認できた。

【００１４】

【発明の効果】以上のように、本発明の鉛蓄電池用ガラ
スマットは、マットの上端より下方に向けて上下方向に
直線状の切込みを設けていることから、マットの上下方
向にマット内部からマット上端へ達するガス通路を形成
でき、電池内で発生したガスを該ガス通路を伝って発生
後速やかに上方へ逃がすことができる。したがって、マ
ット内部に滞留するガス量を少なくでき、ガス溜まりに
よるマットの内部抵抗上昇を極力抑えることができるの
で、電気抵抗が低く、高率放電特性に優れた鉛蓄電池を
提供することができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の鉛蓄電池用ガラスマットの説明図

【図２】図１のＡ-Ａ断面図

【符号の説明】

１鉛蓄電池用ガラスマット２切込み（切込線）３切込み間の間隔４切込み幅５上下方向（高さ方向）６幅方向Ｄ切込み深さＨマットの高さ寸法

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】マットの上端より下方に向けて上下方向
に直線状の切込みを設けた鉛蓄電池用ガラスマットであ
って、該切込みは、深さが該マットの高さ寸法の５０〜
９０％、幅が５ｍｍ以下であり、該マットの幅方向に５
〜１００ｍｍの間隔で複数本設けられていることを特徴
とする鉛蓄電池用ガラスマット。