JP2003017030A - 密閉型鉛蓄電池用セパレータ及び密閉型鉛蓄電池 - Google Patents
密閉型鉛蓄電池用セパレータ及び密閉型鉛蓄電池Info
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Abstract
(57)【要約】
【課題】 加圧時の厚さの変化率が大きく、性能のバラ
ツキの小さい電池を良好な作業性のもとに作製すること
ができ、しかも加圧状態から減圧した際の厚さの復元性
が良く、セパレータが極板の膨張、収縮に対して密着性
良く追従し、長寿命で高容量な電池を作製することがで
きる密閉型鉛蓄電池用セパレータを提供する。 【解決手段】 ガラス繊維を主体として構成される密閉
型鉛蓄電池用セパレータ。構成繊維として、長さ方向の
少なくとも一部が湾曲している捲縮繊維１，２，３を含
有する。捲縮繊維は、繊維自体に弾力性を有し、加圧、
減圧時の繊維の反発力が高く、加圧に対して俊敏に反応
して大きく厚さが変化すると共に、減圧時には高い復元
率で厚さが戻る。
ツキの小さい電池を良好な作業性のもとに作製すること
ができ、しかも加圧状態から減圧した際の厚さの復元性
が良く、セパレータが極板の膨張、収縮に対して密着性
良く追従し、長寿命で高容量な電池を作製することがで
きる密閉型鉛蓄電池用セパレータを提供する。 【解決手段】 ガラス繊維を主体として構成される密閉
型鉛蓄電池用セパレータ。構成繊維として、長さ方向の
少なくとも一部が湾曲している捲縮繊維１，２，３を含
有する。捲縮繊維は、繊維自体に弾力性を有し、加圧、
減圧時の繊維の反発力が高く、加圧に対して俊敏に反応
して大きく厚さが変化すると共に、減圧時には高い復元
率で厚さが戻る。
Description
【０００１】
【発明の属する技術分野】本発明はガラス繊維を主体と
して構成される密閉型鉛蓄電池用セパレータとそれを内
蔵した密閉型鉛蓄電池に係り、特に、加圧時の厚さの変
化率が大きく、また加圧時から減圧した際の厚み復元性
に優れ、このため長寿命かつ高性能で性能のバラツキの
小さい密閉型鉛蓄電池を良好な作業性のもとに製造する
ことができる密閉型鉛蓄電池用セパレータと、このセパ
レータを内蔵した密閉型鉛蓄電池に関する。
して構成される密閉型鉛蓄電池用セパレータとそれを内
蔵した密閉型鉛蓄電池に係り、特に、加圧時の厚さの変
化率が大きく、また加圧時から減圧した際の厚み復元性
に優れ、このため長寿命かつ高性能で性能のバラツキの
小さい密閉型鉛蓄電池を良好な作業性のもとに製造する
ことができる密閉型鉛蓄電池用セパレータと、このセパ
レータを内蔵した密閉型鉛蓄電池に関する。
【０００２】
【従来の技術】従来、密閉型鉛蓄電池用セパレータとし
ては、主にガラス繊維から構成されるシート状セパレー
タが用いられており、例えば、次のようなものが提案さ
れている。
ては、主にガラス繊維から構成されるシート状セパレー
タが用いられており、例えば、次のようなものが提案さ
れている。
【０００３】 平均繊維径０．３〜１．０μｍのガラ
ス繊維を湿式抄紙し、特別の接着剤なしに相互に接着さ
せて０．１３〜０．１６ｇ／ｃｍ３の密度のマット状と
したセパレータ（特開昭５９−７１２５５号公報）。こ
のセパレータでは、ガラス繊維以外のものを用いず、ガ
ラス繊維同士の絡み合いのみでシート化することでセパ
レータの保液性、吸液性を高めている。
ス繊維を湿式抄紙し、特別の接着剤なしに相互に接着さ
せて０．１３〜０．１６ｇ／ｃｍ３の密度のマット状と
したセパレータ（特開昭５９−７１２５５号公報）。こ
のセパレータでは、ガラス繊維以外のものを用いず、ガ
ラス繊維同士の絡み合いのみでシート化することでセパ
レータの保液性、吸液性を高めている。
【０００４】 主体とする第１のガラス繊維と、この
第１のガラス繊維よりも軟化点が５０〜４００℃低い第
２のガラス繊維とを湿式抄紙してマット状とし、このガ
ラスマットを第１のガラス繊維の軟化点と第２のガラス
繊維の軟化点との中間の温度で加熱処理してガラス繊維
同士を熱融着したセパレータ（特許第２５４６２４０号
公報）。このセパレータではガラス繊維の絡み合い部分
を熱融着させることで、セパレータの強度を高めてい
る。
第１のガラス繊維よりも軟化点が５０〜４００℃低い第
２のガラス繊維とを湿式抄紙してマット状とし、このガ
ラスマットを第１のガラス繊維の軟化点と第２のガラス
繊維の軟化点との中間の温度で加熱処理してガラス繊維
同士を熱融着したセパレータ（特許第２５４６２４０号
公報）。このセパレータではガラス繊維の絡み合い部分
を熱融着させることで、セパレータの強度を高めてい
る。
【０００５】ところで、密閉型鉛蓄電池は、正極板と負
極板との間にセパレータを挟み込み、さらにそれを何層
か積層させた後に、厚さ方向に荷重をかけながら電槽
（電池ケース）に挿入することにより組み立てられる。
このような密閉型鉛蓄電池において、正極板及び負極板
の厚みは、放電時に厚くなり、充電時に薄くなるという
特徴があり、充放電を繰り返すと、セパレータには絶え
ず電極板による負荷がかかる。そのため、セパレータの
厚み復元性が低い場合には、放電時に電極によって徐々
に潰され、厚みが充電時に戻らず、セパレータと極板と
の間に隙間が形成される。電解液量が多い初期状態では
この隙間の影響は小さいが、充放電を数百サイクルも繰
り返し、電解液量が大幅に減少し、硫酸濃度分布も変化
したような状況では、セパレータと電極との間に隙間が
あると、隙間近傍の電極反応が起こらず、容量及び寿命
が損なわれる。また、セパレータが潰されすぎると、そ
の内部に蓄えられている電解液が絞り出されて保液量が
減少し、これにより容量が低下してしまうこともある。
極板との間にセパレータを挟み込み、さらにそれを何層
か積層させた後に、厚さ方向に荷重をかけながら電槽
（電池ケース）に挿入することにより組み立てられる。
このような密閉型鉛蓄電池において、正極板及び負極板
の厚みは、放電時に厚くなり、充電時に薄くなるという
特徴があり、充放電を繰り返すと、セパレータには絶え
ず電極板による負荷がかかる。そのため、セパレータの
厚み復元性が低い場合には、放電時に電極によって徐々
に潰され、厚みが充電時に戻らず、セパレータと極板と
の間に隙間が形成される。電解液量が多い初期状態では
この隙間の影響は小さいが、充放電を数百サイクルも繰
り返し、電解液量が大幅に減少し、硫酸濃度分布も変化
したような状況では、セパレータと電極との間に隙間が
あると、隙間近傍の電極反応が起こらず、容量及び寿命
が損なわれる。また、セパレータが潰されすぎると、そ
の内部に蓄えられている電解液が絞り出されて保液量が
減少し、これにより容量が低下してしまうこともある。
【０００６】従って、セパレータには、加圧状態から減
圧した際の厚さの復元性が高いことが要求される。
圧した際の厚さの復元性が高いことが要求される。
【０００７】また、密閉型鉛蓄電池の組み立て時に、正
極板と負極板との間にセパレータを挟み込んだ極群を圧
縮しながら電槽に挿入する際、圧縮力に対するセパレー
タの厚みの変化の度合が小さいと、作業上、極群の圧迫
力に大きなバラツキが生じる。この電池組み込み時の初
期圧力にバラツキがあると、電池性能にもバラツキが生
じ、性能の安定した密閉型鉛蓄電池を作製し得ない。
極板と負極板との間にセパレータを挟み込んだ極群を圧
縮しながら電槽に挿入する際、圧縮力に対するセパレー
タの厚みの変化の度合が小さいと、作業上、極群の圧迫
力に大きなバラツキが生じる。この電池組み込み時の初
期圧力にバラツキがあると、電池性能にもバラツキが生
じ、性能の安定した密閉型鉛蓄電池を作製し得ない。
【０００８】従って、セパレータには、加圧時の厚さの
変化率が大きいことが要求される。
変化率が大きいことが要求される。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】従来のセパレータのう
ち、特開昭５９−７１２５５号公報に記載されるセパレ
ータは、ガラス繊維のみを用い、接着剤を用いずにガラ
ス繊維の絡み合いのみでマットを形成しているため、セ
パレータに圧力が加わると、絡み合ったガラス繊維が互
いに離反する方向にずれることにより厚さが薄くなる。
この加圧時にガラス繊維がずれる度合は、加圧力と繊維
の摩擦力に応じたものとなるが、加圧力が大きいと、ガ
ラス繊維のずれの度合も大きく、セパレータの厚さもよ
り薄くなる。従って、加圧時の厚さの変化率は大きい。
しかし、加圧状態から減圧されたときは、ガラス繊維の
ずれが元に戻り難く、またガラス繊維が直線状で繊維自
体の弾力性も乏しいため、厚さの復元性は悪い。
ち、特開昭５９−７１２５５号公報に記載されるセパレ
ータは、ガラス繊維のみを用い、接着剤を用いずにガラ
ス繊維の絡み合いのみでマットを形成しているため、セ
パレータに圧力が加わると、絡み合ったガラス繊維が互
いに離反する方向にずれることにより厚さが薄くなる。
この加圧時にガラス繊維がずれる度合は、加圧力と繊維
の摩擦力に応じたものとなるが、加圧力が大きいと、ガ
ラス繊維のずれの度合も大きく、セパレータの厚さもよ
り薄くなる。従って、加圧時の厚さの変化率は大きい。
しかし、加圧状態から減圧されたときは、ガラス繊維の
ずれが元に戻り難く、またガラス繊維が直線状で繊維自
体の弾力性も乏しいため、厚さの復元性は悪い。
【００１０】一方、特許第２５４６２４０号公報に記載
される軟化点の異なるガラス繊維を用い、熱融着させた
セパレータでは、ガラス繊維同士の絡み合いの交点が熱
融着で固定されているため、セパレータに圧力が加えら
れてもガラス繊維のずれは起こり難く、厚さの変化は小
さい。ただし、加圧されたときの厚さの変化が小さいた
め、加圧状態から減圧した際の厚さ復元性は比較的高
い。しかし、大きな圧力が加えられた場合には、このガ
ラス繊維同士の絡み合いの交点が破壊され、またガラス
繊維も切断されて厚さが変化するが、この場合には、加
圧状態から減圧されたときに、元の厚さには復元し得な
い。
される軟化点の異なるガラス繊維を用い、熱融着させた
セパレータでは、ガラス繊維同士の絡み合いの交点が熱
融着で固定されているため、セパレータに圧力が加えら
れてもガラス繊維のずれは起こり難く、厚さの変化は小
さい。ただし、加圧されたときの厚さの変化が小さいた
め、加圧状態から減圧した際の厚さ復元性は比較的高
い。しかし、大きな圧力が加えられた場合には、このガ
ラス繊維同士の絡み合いの交点が破壊され、またガラス
繊維も切断されて厚さが変化するが、この場合には、加
圧状態から減圧されたときに、元の厚さには復元し得な
い。
【００１１】本発明は上記従来の問題点を解決し、加圧
時の厚さの変化率が大きく、従って、性能のバラツキの
小さい電池を良好な作業性のもとに作製することがで
き、しかも加圧状態から減圧した際の厚さの復元性が良
く、従って、セパレータが極板の膨張、収縮に対して密
着性良く追従し、長寿命で高容量な電池を作製すること
ができる密閉型鉛蓄電池用セパレータと、このセパレー
タを内蔵した密閉型鉛蓄電池を提供することを目的とす
る。
時の厚さの変化率が大きく、従って、性能のバラツキの
小さい電池を良好な作業性のもとに作製することがで
き、しかも加圧状態から減圧した際の厚さの復元性が良
く、従って、セパレータが極板の膨張、収縮に対して密
着性良く追従し、長寿命で高容量な電池を作製すること
ができる密閉型鉛蓄電池用セパレータと、このセパレー
タを内蔵した密閉型鉛蓄電池を提供することを目的とす
る。
【００１２】
【課題を解決するための手段】本発明の密閉型鉛蓄電池
用セパレータは、ガラス繊維を主体として構成される密
閉型鉛蓄電池用セパレータにおいて、長さ方向の少なく
とも一部が湾曲している捲縮繊維を含有することを特徴
とする。
用セパレータは、ガラス繊維を主体として構成される密
閉型鉛蓄電池用セパレータにおいて、長さ方向の少なく
とも一部が湾曲している捲縮繊維を含有することを特徴
とする。
【００１３】捲縮繊維は、繊維自体に弾力性を有し、加
圧、減圧時の繊維の反発力が高く、加圧に対して俊敏に
反応して大きく厚さが変化すると共に、減圧時には高い
復元率で厚さが戻る。
圧、減圧時の繊維の反発力が高く、加圧に対して俊敏に
反応して大きく厚さが変化すると共に、減圧時には高い
復元率で厚さが戻る。
【００１４】即ち、従来の直線状の繊維を用いたセパレ
ータでは、図３に示す如く、無加圧状態（図３（ａ））
から加圧状態（図３（ｂ））となったときに、単なるガ
ラス繊維の絡み合いよりなるものでは、厚さが比較的大
きく変化するが、復元性がなく、減圧（復元）状態（図
３（ｃ））では、初期の厚さを回復し得ない。また、ガ
ラス繊維を熱融着したセパレータでは、加圧しても厚さ
の変化が小さい。
ータでは、図３に示す如く、無加圧状態（図３（ａ））
から加圧状態（図３（ｂ））となったときに、単なるガ
ラス繊維の絡み合いよりなるものでは、厚さが比較的大
きく変化するが、復元性がなく、減圧（復元）状態（図
３（ｃ））では、初期の厚さを回復し得ない。また、ガ
ラス繊維を熱融着したセパレータでは、加圧しても厚さ
の変化が小さい。
【００１５】これに対して、捲縮繊維を用いた本発明の
セパレータでは、図２に示す如く、無加圧状態（図２
（ａ））から加圧状態（図２（ｂ））となったときに、
厚さが比較的大きく変化し、減圧（復元）状態（図２
（ｃ））では、良好な復元性で初期の厚さを回復する。
セパレータでは、図２に示す如く、無加圧状態（図２
（ａ））から加圧状態（図２（ｂ））となったときに、
厚さが比較的大きく変化し、減圧（復元）状態（図２
（ｃ））では、良好な復元性で初期の厚さを回復する。
【００１６】本発明において、捲縮繊維は、繊維の一端
を支持し、他端側を垂下させたときに、鉛直方向の繊維
長ｈに対する水平方向の繊維の最大幅ｗの比ｗ／ｈ×１
００が２０％以上のものであることが好ましい。
を支持し、他端側を垂下させたときに、鉛直方向の繊維
長ｈに対する水平方向の繊維の最大幅ｗの比ｗ／ｈ×１
００が２０％以上のものであることが好ましい。
【００１７】また、捲縮繊維の含有量は１０〜９０重量
％、特に２０〜６０重量％であることが好ましい。
％、特に２０〜６０重量％であることが好ましい。
【００１８】この捲縮繊維は平均繊維長さ３〜５０ｍｍ
で平均繊維径０．６〜２μｍのガラス繊維よりなること
が好ましい。
で平均繊維径０．６〜２μｍのガラス繊維よりなること
が好ましい。
【００１９】本発明の密閉型鉛蓄電池用セパレータは、
実質的にガラス繊維のみから構成されるものであっても
良く、有機繊維、有機バインダ及び無機粉体よりなる群
から選ばれる１種又は２種以上を含むものであっても良
い。有機繊維及び／又は有機バインダを含む場合、その
含有量は２０重量％以下であることが好ましい。
実質的にガラス繊維のみから構成されるものであっても
良く、有機繊維、有機バインダ及び無機粉体よりなる群
から選ばれる１種又は２種以上を含むものであっても良
い。有機繊維及び／又は有機バインダを含む場合、その
含有量は２０重量％以下であることが好ましい。
【００２０】本発明の密閉型鉛蓄電池は、このような密
閉型鉛蓄電池用セパレータを内蔵したものであり、長寿
命、かつ高容量で性能のバラツキが少ない。
閉型鉛蓄電池用セパレータを内蔵したものであり、長寿
命、かつ高容量で性能のバラツキが少ない。
【００２１】
【発明の実施の形態】以下に図面を参照して本発明の実
施の形態を詳細に説明する。
施の形態を詳細に説明する。
【００２２】図１は本発明で用いる捲縮繊維を示す模式
図である。
図である。
【００２３】本発明で用いる捲縮繊維は、少なくとも一
部が湾曲しており、繊維の一端を支持して他端側を垂下
させたときに、自重で鉛直方向に直線状に垂れ下がるこ
となく湾曲した部分を有するものである。その具体的な
形状には特に制限はないが、図１（ａ）に示す如く略Ｊ
字形の捲縮繊維１、図１（ｂ）に示す如く、うず巻き形
状の捲縮繊維２、図１（ｃ）に示す如く略Ｓ字形の捲縮
繊維３、その他略Ｕ字形の捲縮繊維や略Ｃ字形の捲縮繊
維などが挙げられる。
部が湾曲しており、繊維の一端を支持して他端側を垂下
させたときに、自重で鉛直方向に直線状に垂れ下がるこ
となく湾曲した部分を有するものである。その具体的な
形状には特に制限はないが、図１（ａ）に示す如く略Ｊ
字形の捲縮繊維１、図１（ｂ）に示す如く、うず巻き形
状の捲縮繊維２、図１（ｃ）に示す如く略Ｓ字形の捲縮
繊維３、その他略Ｕ字形の捲縮繊維や略Ｃ字形の捲縮繊
維などが挙げられる。
【００２４】捲縮繊維の湾曲の程度としては、図１
（ａ）〜（ｃ）に示す如く、捲縮繊維１，２，３の一端
１ａ，２ａ，３ａを支持して他端１ｂ，２ｂ，３ｂを垂
下させたときに、鉛直方向の繊維長ｈに対する水平方向
の繊維の最大幅ｗの比（以下「捲縮比」と称す場合があ
る。）ｗ／ｈ×１００が２０％以上であることが好まし
い。この捲縮比が２０％以上のものは、捲縮繊維として
きわめて十分な弾力性を有する。
（ａ）〜（ｃ）に示す如く、捲縮繊維１，２，３の一端
１ａ，２ａ，３ａを支持して他端１ｂ，２ｂ，３ｂを垂
下させたときに、鉛直方向の繊維長ｈに対する水平方向
の繊維の最大幅ｗの比（以下「捲縮比」と称す場合があ
る。）ｗ／ｈ×１００が２０％以上であることが好まし
い。この捲縮比が２０％以上のものは、捲縮繊維として
きわめて十分な弾力性を有する。
【００２５】この捲縮繊維は、ガラス繊維、有機繊維、
パルプ等のいずれでも良いが、ガラス繊維であることが
好ましい。捲縮ガラス繊維等の捲縮繊維は、平均繊維長
さ３〜５０ｍｍで、平均繊維径が０．６〜２．０μｍ特
に０．６〜１．５μｍであることが好ましい。
パルプ等のいずれでも良いが、ガラス繊維であることが
好ましい。捲縮ガラス繊維等の捲縮繊維は、平均繊維長
さ３〜５０ｍｍで、平均繊維径が０．６〜２．０μｍ特
に０．６〜１．５μｍであることが好ましい。
【００２６】捲縮ガラス繊維の捲縮比は特に４０〜６０
％であることが好ましく、前述の一端を支持して鉛直方
向に垂下させたときの繊維長ｈは、ガラス繊維の実際の
長さの５０〜８０％となることが好ましい。
％であることが好ましく、前述の一端を支持して鉛直方
向に垂下させたときの繊維長ｈは、ガラス繊維の実際の
長さの５０〜８０％となることが好ましい。
【００２７】このような捲縮ガラス繊維としては、繊維
径、繊維長さ、捲縮比、ガラス組成等の異なるものを２
種以上併用しても良い。
径、繊維長さ、捲縮比、ガラス組成等の異なるものを２
種以上併用しても良い。
【００２８】このような捲縮ガラス繊維は、通常のガラ
ス繊維製造工程において、軟化点の異なる２種以上のガ
ラス原料を溶融して紡糸することにより、冷却時の冷却
速度の差により捲縮した繊維として繊維化することによ
り製造することができる。この製造方法としては、例え
ば、特表平１０−５０３４６０号公報に記載の製造方法
を挙げることができる。
ス繊維製造工程において、軟化点の異なる２種以上のガ
ラス原料を溶融して紡糸することにより、冷却時の冷却
速度の差により捲縮した繊維として繊維化することによ
り製造することができる。この製造方法としては、例え
ば、特表平１０−５０３４６０号公報に記載の製造方法
を挙げることができる。
【００２９】本発明のセパレータは、例えば、次のよう
な構成とすることができる。 （１） 実質的にガラス繊維のみから構成し、このガラ
ス繊維の一部として捲縮ガラス繊維を用い、残部は直線
状の通常のガラス繊維を用いる。 （２） ガラス繊維と、有機繊維、有機バインダ及びシ
リカ等の無機粉体の１種又は２種以上とで構成し、この
ガラス繊維の一部として捲縮ガラス繊維を用い、残部は
通常の直線状のガラス繊維を用いる。
な構成とすることができる。 （１） 実質的にガラス繊維のみから構成し、このガラ
ス繊維の一部として捲縮ガラス繊維を用い、残部は直線
状の通常のガラス繊維を用いる。 （２） ガラス繊維と、有機繊維、有機バインダ及びシ
リカ等の無機粉体の１種又は２種以上とで構成し、この
ガラス繊維の一部として捲縮ガラス繊維を用い、残部は
通常の直線状のガラス繊維を用いる。
【００３０】上記（１）のセパレータにおいて、捲縮ガ
ラス繊維の混合割合は、セパレータ中の捲縮ガラス繊維
の含有量で１０〜９０重量％、特に２０〜６０重量％で
あることが好ましい。この範囲の捲縮ガラス繊維の含有
量であると、捲縮ガラス繊維を用いたことによる本発明
の効果を十分に得ることができ、また、セパレータの引
張強度も十分に高いものとなる。捲縮ガラス繊維はその
湾曲形状により、繊維同士の絡み合いは強いが、繊維の
配向がセパレータ中でランダム配向となるため、セパレ
ータの厚さ方向と直交する引張応力に対する強度が低下
する。上記の範囲内であれば、セパレータの強度は十分
に高いものとなる。
ラス繊維の混合割合は、セパレータ中の捲縮ガラス繊維
の含有量で１０〜９０重量％、特に２０〜６０重量％で
あることが好ましい。この範囲の捲縮ガラス繊維の含有
量であると、捲縮ガラス繊維を用いたことによる本発明
の効果を十分に得ることができ、また、セパレータの引
張強度も十分に高いものとなる。捲縮ガラス繊維はその
湾曲形状により、繊維同士の絡み合いは強いが、繊維の
配向がセパレータ中でランダム配向となるため、セパレ
ータの厚さ方向と直交する引張応力に対する強度が低下
する。上記の範囲内であれば、セパレータの強度は十分
に高いものとなる。
【００３１】このセパレータにおいて、捲縮ガラス繊維
と混合する直線状のガラス繊維としては、一般にセパレ
ータの製造に用いられるものでよく、平均繊維径０．５
〜２．０μｍ、特に０．８〜１．５μｍで平均繊維長さ
１〜３０ｍｍ程度のものが好ましい。この直線状のガラ
ス繊維としては、繊維径の異なるものを２種以上併用し
ても良い。
と混合する直線状のガラス繊維としては、一般にセパレ
ータの製造に用いられるものでよく、平均繊維径０．５
〜２．０μｍ、特に０．８〜１．５μｍで平均繊維長さ
１〜３０ｍｍ程度のものが好ましい。この直線状のガラ
ス繊維としては、繊維径の異なるものを２種以上併用し
ても良い。
【００３２】実質的にガラス繊維のみから構成されるセ
パレータは、直線状のガラス繊維に対して所定量の捲縮
ガラス繊維を混合すること以外は、通常の抄紙法により
製造することができる。この抄紙に当たり、抄紙水（循
環水）のｐＨは通常２〜４の酸性とされ、これにより、
ガラス繊維表面が酸と反応し、ガラスのアルカリ分が酸
（水素）と置換することでＳｉ−ＯＨ・Ｈ２Ｏの水ガラ
スが生成し、生成した水ガラスにより、ガラス繊維同士
の絡み合いの交点が接着される。
パレータは、直線状のガラス繊維に対して所定量の捲縮
ガラス繊維を混合すること以外は、通常の抄紙法により
製造することができる。この抄紙に当たり、抄紙水（循
環水）のｐＨは通常２〜４の酸性とされ、これにより、
ガラス繊維表面が酸と反応し、ガラスのアルカリ分が酸
（水素）と置換することでＳｉ−ＯＨ・Ｈ２Ｏの水ガラ
スが生成し、生成した水ガラスにより、ガラス繊維同士
の絡み合いの交点が接着される。
【００３３】なお、ガラス繊維やセパレータの抄紙法と
して、抄紙水（循環水）のｐＨを中性とし、このような
水ガラスを生成させず、ガラス繊維の絡み合いのみでシ
ート化する方法も行われており、この方法によれば、よ
り柔軟なセパレータを製造することができる。しかしな
がら、水ガラスによる接着力がないセパレータでは、強
度が低下し、セパレータに必要な強度を得ることができ
ないことがあるため、本発明のセパレータの製造に当っ
ては、抄紙時にこのような柔軟加工は施さず、ｐＨ２〜
４の条件で抄紙を行うのが好ましい。
して、抄紙水（循環水）のｐＨを中性とし、このような
水ガラスを生成させず、ガラス繊維の絡み合いのみでシ
ート化する方法も行われており、この方法によれば、よ
り柔軟なセパレータを製造することができる。しかしな
がら、水ガラスによる接着力がないセパレータでは、強
度が低下し、セパレータに必要な強度を得ることができ
ないことがあるため、本発明のセパレータの製造に当っ
ては、抄紙時にこのような柔軟加工は施さず、ｐＨ２〜
４の条件で抄紙を行うのが好ましい。
【００３４】また、特許第２５４６２４０号公報では、
抄紙後、得られた抄紙シートを高温加熱して熱融着させ
ており、この熱融着によりセパレータの引張強度が高め
られるが、前述の如く、熱融着でガラス繊維同士の絡み
合いの交点を接着すると、加重時の厚さの変化率が小さ
くなり、本発明の効果が損なわれる。従って、本発明の
セパレータは、このような熱融着処理を行わずに、ガラ
ス繊維の絡み合いと抄紙時に生成する水ガラスでシート
化したものであることが好ましい。
抄紙後、得られた抄紙シートを高温加熱して熱融着させ
ており、この熱融着によりセパレータの引張強度が高め
られるが、前述の如く、熱融着でガラス繊維同士の絡み
合いの交点を接着すると、加重時の厚さの変化率が小さ
くなり、本発明の効果が損なわれる。従って、本発明の
セパレータは、このような熱融着処理を行わずに、ガラ
ス繊維の絡み合いと抄紙時に生成する水ガラスでシート
化したものであることが好ましい。
【００３５】上記（２）の有機繊維、有機バインダ及び
無機粉体の１種又は２種以上を含有するセパレータの場
合、目的に応じて、これらの添加成分を選択することが
できる。例えば、熱融着性の有機繊維や有機バインダを
用いることにより、捲縮ガラス繊維のランダム配向によ
る強度低下を補って、セパレータの引張強度を高めるこ
とができる。
無機粉体の１種又は２種以上を含有するセパレータの場
合、目的に応じて、これらの添加成分を選択することが
できる。例えば、熱融着性の有機繊維や有機バインダを
用いることにより、捲縮ガラス繊維のランダム配向によ
る強度低下を補って、セパレータの引張強度を高めるこ
とができる。
【００３６】この場合、有機繊維としては、平均繊維径
５〜３０μｍ、平均繊維長さ１０〜３０ｍｍ程度のアク
リル繊維、パルプ繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエス
テル繊維、ＰＥＴ繊維等を用いることができ、また有機
バインダとしてはアクリル系、ポリオレフィン系等を用
いることができる。
５〜３０μｍ、平均繊維長さ１０〜３０ｍｍ程度のアク
リル繊維、パルプ繊維、ポリオレフィン繊維、ポリエス
テル繊維、ＰＥＴ繊維等を用いることができ、また有機
バインダとしてはアクリル系、ポリオレフィン系等を用
いることができる。
【００３７】有機繊維や有機バインダを用いる場合、そ
の混合割合が過度に多いと、ガラス繊維による吸液性、
保液性が損なわれることから、セパレータ中の含有量で
２０重量％以下、特に１〜１５重量％とするのが好まし
い。また、シリカ等の無機粉体を用いる場合、セパレー
タ中の含有量で３０重量％以下、特に５〜２０重量％と
するのが好ましい。
の混合割合が過度に多いと、ガラス繊維による吸液性、
保液性が損なわれることから、セパレータ中の含有量で
２０重量％以下、特に１〜１５重量％とするのが好まし
い。また、シリカ等の無機粉体を用いる場合、セパレー
タ中の含有量で３０重量％以下、特に５〜２０重量％と
するのが好ましい。
【００３８】この有機繊維、有機バインダ及び無機粉体
を含有するセパレータにおいても、直線状のガラス繊維
及び捲縮ガラス繊維の構成は前述のガラス繊維のみから
構成されるセパレータの場合と同様であり、また、捲縮
ガラス繊維のセパレータ中の含有量も前述と同様の理由
から１〜３０重量％、特に１〜１５重量％とするのが好
ましい。
を含有するセパレータにおいても、直線状のガラス繊維
及び捲縮ガラス繊維の構成は前述のガラス繊維のみから
構成されるセパレータの場合と同様であり、また、捲縮
ガラス繊維のセパレータ中の含有量も前述と同様の理由
から１〜３０重量％、特に１〜１５重量％とするのが好
ましい。
【００３９】この有機繊維、有機バインダ及び無機粉体
を含有するセパレータも、直線状のガラス繊維及び捲縮
ガラス繊維と有機繊維等の添加成分を混合して、前述と
同様の抄紙法により製造することができる。
を含有するセパレータも、直線状のガラス繊維及び捲縮
ガラス繊維と有機繊維等の添加成分を混合して、前述と
同様の抄紙法により製造することができる。
【００４０】なお、以上の説明は捲縮繊維として捲縮ガ
ラス繊維を用いる場合について説明したが、捲縮繊維と
しては捲縮した耐酸性有機繊維を用いても良く、また捲
縮有機繊維と捲縮ガラス繊維とを併用しても良い。
ラス繊維を用いる場合について説明したが、捲縮繊維と
しては捲縮した耐酸性有機繊維を用いても良く、また捲
縮有機繊維と捲縮ガラス繊維とを併用しても良い。
【００４１】本発明のセパレータの厚さは、使用される
密閉型鉛蓄電池によっても異なるが、一般には０．３〜
３ｍｍであることが好ましい。また、セパレータの密度
は、セパレータをその厚み方向に１．９６ｋＰａの荷重
で押圧した状態において、０．１２〜０．１８ｇ／ｃｍ
３程度であることが好ましい。
密閉型鉛蓄電池によっても異なるが、一般には０．３〜
３ｍｍであることが好ましい。また、セパレータの密度
は、セパレータをその厚み方向に１．９６ｋＰａの荷重
で押圧した状態において、０．１２〜０．１８ｇ／ｃｍ
３程度であることが好ましい。
【００４２】本発明のセパレータは、電極を隔てるよう
に電槽内に収納され、これにより密閉型鉛蓄電池が構成
される。
に電槽内に収納され、これにより密閉型鉛蓄電池が構成
される。
【００４３】
【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。
り具体的に説明する。
【００４４】なお、以下の実施例及び比較例において、
セパレータの製造に用いた繊維は次の通りである。 極細ガラス繊維：平均繊維長さ３ｍｍ，平均繊維径０．
８μｍのガラス繊維（軟化点６９０℃） 低軟化点ガラス繊維：平均繊維長さ３ｍｍ，平均繊維径
０．８μｍのガラス繊維（軟化点６１０℃） 捲縮ガラス繊維：平均繊維長さ５ｍｍ，平均繊維径１．
５μｍ，捲縮比４０％（ｈ＝約５ｍｍ，ｗ＝約２ｍｍ）
のガラス繊維（軟化点６８０℃） 熱融着性有機繊維：平均繊維長さ２５ｍｍ，平均繊維径
１５μｍのポリエステル繊維（融点１１０℃）
セパレータの製造に用いた繊維は次の通りである。 極細ガラス繊維：平均繊維長さ３ｍｍ，平均繊維径０．
８μｍのガラス繊維（軟化点６９０℃） 低軟化点ガラス繊維：平均繊維長さ３ｍｍ，平均繊維径
０．８μｍのガラス繊維（軟化点６１０℃） 捲縮ガラス繊維：平均繊維長さ５ｍｍ，平均繊維径１．
５μｍ，捲縮比４０％（ｈ＝約５ｍｍ，ｗ＝約２ｍｍ）
のガラス繊維（軟化点６８０℃） 熱融着性有機繊維：平均繊維長さ２５ｍｍ，平均繊維径
１５μｍのポリエステル繊維（融点１１０℃）
【００４５】また、実施例及び比較例における、各物性
及び特性の測定方法は次の通りである。 目付（ｇ／ｍ２）：試料質量を試料面積で除して求
めた。 密度（ｇ／ｃｍ３）：試料をその厚さ方向に１９．
６ｋＰａ（２０ｋｇ／ｄｍ２）の荷重で押圧した状態で
測定した（ＪＩＳＣ−２２０２）厚さＴ（ｍｍ）との
目付Ｗ（ｇ／ｍ２）とから次式によって算出した。 Ｗ／１０００Ｔ 引張強度（Ｎ／１０ｍｍ２）：ＳＢＡ４５０１によ
り測定した。 吸液性（ｍｍ／５ｍｉｎ）：試料を垂直にして、そ
の下部を比重１．３０の希硫酸に浸漬し、５分間で上昇
する液位を測定することにより求めた。 耐酸性：比重１．２の硫酸液に８０℃で５時間浸漬
した後の減量を測定した。 加重時厚さ変化率（％）及び復元性（％）：試料を
その厚さ方向に荷重を掛けて押圧した状態で厚さを測定
する際に、この荷重を９．８ｋＰａ（１０ｋｇ／ｄ
ｍ２）から９８ｋＰａ（１００ｋｇ／ｄｍ２）まで、
９．８ｋＰａずつ増やし、９８ｋＰａで測定した後、荷
重を９．８ｋＰａずつ減らして各々厚さを測定した。厚
さは測定開始時に９．８ｋＰａの荷重を掛けたとき（以
下「Ｓ点」と称す。）の厚さを１００％として相対値で
示し、Ｓ点での厚さ（１００％）から９８ｋＰａの荷重
を掛けたとき（以下「Ｒ点」と称す。）の厚さの相対値
を差し引いた値を加重時厚さ変化率とした。また、Ｒ点
から加重を減らして最後に再び９．８ｋＰａの荷重を掛
けたとき（以下「Ｅ点」と称す。）の厚さの相対値を厚
さ復元率とした。
及び特性の測定方法は次の通りである。 目付（ｇ／ｍ２）：試料質量を試料面積で除して求
めた。 密度（ｇ／ｃｍ３）：試料をその厚さ方向に１９．
６ｋＰａ（２０ｋｇ／ｄｍ２）の荷重で押圧した状態で
測定した（ＪＩＳＣ−２２０２）厚さＴ（ｍｍ）との
目付Ｗ（ｇ／ｍ２）とから次式によって算出した。 Ｗ／１０００Ｔ 引張強度（Ｎ／１０ｍｍ２）：ＳＢＡ４５０１によ
り測定した。 吸液性（ｍｍ／５ｍｉｎ）：試料を垂直にして、そ
の下部を比重１．３０の希硫酸に浸漬し、５分間で上昇
する液位を測定することにより求めた。 耐酸性：比重１．２の硫酸液に８０℃で５時間浸漬
した後の減量を測定した。 加重時厚さ変化率（％）及び復元性（％）：試料を
その厚さ方向に荷重を掛けて押圧した状態で厚さを測定
する際に、この荷重を９．８ｋＰａ（１０ｋｇ／ｄ
ｍ２）から９８ｋＰａ（１００ｋｇ／ｄｍ２）まで、
９．８ｋＰａずつ増やし、９８ｋＰａで測定した後、荷
重を９．８ｋＰａずつ減らして各々厚さを測定した。厚
さは測定開始時に９．８ｋＰａの荷重を掛けたとき（以
下「Ｓ点」と称す。）の厚さを１００％として相対値で
示し、Ｓ点での厚さ（１００％）から９８ｋＰａの荷重
を掛けたとき（以下「Ｒ点」と称す。）の厚さの相対値
を差し引いた値を加重時厚さ変化率とした。また、Ｒ点
から加重を減らして最後に再び９．８ｋＰａの荷重を掛
けたとき（以下「Ｅ点」と称す。）の厚さの相対値を厚
さ復元率とした。
【００４６】実施例１〜４、比較例１，２
表１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ｐＨ
を２．７とし約１０分間保持し、次いで１５０℃に加熱
乾燥してセパレータを製造した。なお、比較例２では、
乾燥後、５６０℃で３分間高温加熱してガラス繊維を熱
融着させた。
機により攪拌して分散させ、更に硫酸を加えて水のｐＨ
を２．７とし約１０分間保持し、次いで１５０℃に加熱
乾燥してセパレータを製造した。なお、比較例２では、
乾燥後、５６０℃で３分間高温加熱してガラス繊維を熱
融着させた。
【００４７】得られたセパレータについて各物性及び特
性の測定を行い、結果を表１に示した。また、実施例１
及び比較例１，２については、加重時の厚さ変化率及び
復元率の測定時の厚さの測定値の相対値を表２，３及び
図４に示した。表２は１９．６ｋＰａ加重時を１００％
として求めた厚さの相対値を示し、表３は９．８ｋＰａ
加重時を１００％として求めた厚さの相対値を示す。ま
た、図４は表３をグラフ化したものである。
性の測定を行い、結果を表１に示した。また、実施例１
及び比較例１，２については、加重時の厚さ変化率及び
復元率の測定時の厚さの測定値の相対値を表２，３及び
図４に示した。表２は１９．６ｋＰａ加重時を１００％
として求めた厚さの相対値を示し、表３は９．８ｋＰａ
加重時を１００％として求めた厚さの相対値を示す。ま
た、図４は表３をグラフ化したものである。
【００４８】
【表１】
【００４９】
【表２】
【００５０】
【表３】
【００５１】表１〜３及び図４より、捲縮ガラス繊維を
用いた本発明のセパレータは、加重時の厚さ変化率が大
きく、また、厚さ復元性にも優れることがわかる。
用いた本発明のセパレータは、加重時の厚さ変化率が大
きく、また、厚さ復元性にも優れることがわかる。
【００５２】これに対して、捲縮ガラス繊維を用いず、
繊維の絡み合いのみで製造した比較例１（特開昭５９−
７１２５５号公報のセパレータに相当する。）では、加
重時の厚さ変化率は大きいが、厚さ復元性が悪い。ガラ
ス繊維を熱融着した比較例２（特許第２５４６２４０号
公報のセパレータに相当する。）では、加重時の厚さ変
化率が小さい。この比較例２では、加重による厚さの変
化が小さいため、厚さの復元性は大きな値となる。
繊維の絡み合いのみで製造した比較例１（特開昭５９−
７１２５５号公報のセパレータに相当する。）では、加
重時の厚さ変化率は大きいが、厚さ復元性が悪い。ガラ
ス繊維を熱融着した比較例２（特許第２５４６２４０号
公報のセパレータに相当する。）では、加重時の厚さ変
化率が小さい。この比較例２では、加重による厚さの変
化が小さいため、厚さの復元性は大きな値となる。
【００５３】なお、実施例１〜４のうち、実施例４は捲
縮ガラス繊維の含有量が少ないため、加重時の厚さ変化
率及び復元性が実施例１〜３に比べて若干劣るが、比較
例１，２に比べて良好な結果が得られている。また、熱
融着性有機繊維を用いた実施例３では、引張強度が大幅
に改善されている。
縮ガラス繊維の含有量が少ないため、加重時の厚さ変化
率及び復元性が実施例１〜３に比べて若干劣るが、比較
例１，２に比べて良好な結果が得られている。また、熱
融着性有機繊維を用いた実施例３では、引張強度が大幅
に改善されている。
【００５４】
【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の密閉型鉛蓄
電池用セパレータによれば、次のような効果が奏され
る。
電池用セパレータによれば、次のような効果が奏され
る。
【００５５】 加圧時の厚さの変化率が大きい。この
ため電池組み立て時の極群の電槽組み入れ時の圧縮力の
バラツキが小さくなり、組み入れ作業性が向上すると共
に、電池性能のバラツキが低減される。 加圧状態から減圧した際の厚さの復元性が良い。こ
のため、セパレータが極板の膨張、収縮に対して密着性
良く追従し、電池寿命及び電池容量、その他電池性能が
向上する。
ため電池組み立て時の極群の電槽組み入れ時の圧縮力の
バラツキが小さくなり、組み入れ作業性が向上すると共
に、電池性能のバラツキが低減される。 加圧状態から減圧した際の厚さの復元性が良い。こ
のため、セパレータが極板の膨張、収縮に対して密着性
良く追従し、電池寿命及び電池容量、その他電池性能が
向上する。
【００５６】本発明の密閉型鉛蓄電池は、このような本
発明の密閉型鉛蓄電池用セパレータを内蔵したものであ
り、高容量かつ長寿命で電池性能のバラツキが少ない。
発明の密閉型鉛蓄電池用セパレータを内蔵したものであ
り、高容量かつ長寿命で電池性能のバラツキが少ない。
【図１】本発明で用いる捲縮繊維の実施例を示す模式図
である。
である。
【図２】本発明のセパレータの加圧時の厚さ変化及び復
元性を説明する模式図である。
元性を説明する模式図である。
【図３】従来のセパレータの加圧時の厚さ変化及び復元
性を説明する模式図である。
性を説明する模式図である。
【図４】実施例１及び比較例１，２のセパレータの加重
時の厚さの測定値（相対値）を示すグラフである。
時の厚さの測定値（相対値）を示すグラフである。
１，２，３ 捲縮繊維
フロントページの続き
(72)発明者 長久保 周平
大阪府大阪市中央区北浜４丁目７番28号
日本板硝子株式会社内
Ｆターム(参考） 5H021 EE01 EE21 EE28 EE32 HH00
HH01 HH03
5H028 AA01 EE04 EE06 FF02 FF04
HH00 HH01 HH05
Claims (9)
- 【請求項１】 ガラス繊維を主体として構成される密閉
型鉛蓄電池用セパレータにおいて、長さ方向の少なくと
も一部が湾曲している捲縮繊維を含有することを特徴と
する密閉型鉛蓄電池用セパレータ。 - 【請求項２】 請求項１において、該捲縮繊維は、繊維
の一端を支持し、他端側を垂下させたときに、鉛直方向
の繊維長ｈに対する水平方向の繊維の最大幅ｗの比ｗ／
ｈ×１００が２０％以上のものであることを特徴とする
密閉型鉛蓄電池用セパレータ。 - 【請求項３】 請求項１又は２において、該捲縮繊維の
含有量が１０〜９０重量％であることを特徴とする密閉
型鉛蓄電池用セパレータ。 - 【請求項４】 請求項３において、該捲縮繊維の含有量
が２０〜６０重量％であることを特徴とする密閉型鉛蓄
電池用セパレータ。 - 【請求項５】 請求項１ないし４のいずれか１項におい
て、該捲縮繊維は平均繊維長さ３〜５０ｍｍで平均繊維
径０．６〜２μｍのガラス繊維よりなることを特徴とす
る密閉型鉛蓄電池用セパレータ。 - 【請求項６】 請求項１ないし５のいずれか１項におい
て、実質的にガラス繊維のみから構成されることを特徴
とする密閉型鉛蓄電池用セパレータ。 - 【請求項７】 請求項１ないし５のいずれか１項におい
て、有機繊維、有機バインダ及び無機粉体よりなる群か
ら選ばれる１種又は２種以上を含むことを特徴とする密
閉型鉛蓄電池用セパレータ。 - 【請求項８】 請求項７において、有機繊維及び／又は
有機バインダの含有量が２０重量％以下であることを特
徴とする密閉型鉛蓄電池用セパレータ。 - 【請求項９】 請求項１ないし８のいずれか１項に記載
の密閉型鉛蓄電池用セパレータを内蔵した密閉型鉛蓄電
池。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001196857A JP3705164B2 (ja) | 2001-06-28 | 2001-06-28 | 密閉型鉛蓄電池用セパレータ及び密閉型鉛蓄電池 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2001196857A JP3705164B2 (ja) | 2001-06-28 | 2001-06-28 | 密閉型鉛蓄電池用セパレータ及び密閉型鉛蓄電池 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JP2003017030A true JP2003017030A (ja) | 2003-01-17 |
| JP3705164B2 JP3705164B2 (ja) | 2005-10-12 |
Family
ID=19034583
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2001196857A Expired - Fee Related JP3705164B2 (ja) | 2001-06-28 | 2001-06-28 | 密閉型鉛蓄電池用セパレータ及び密閉型鉛蓄電池 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP3705164B2 (ja) |
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-
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- 2001-06-28 JP JP2001196857A patent/JP3705164B2/ja not_active Expired - Fee Related
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