JP2003297328A

JP2003297328A - 密閉型鉛蓄電池用セパレータ

Info

Publication number: JP2003297328A
Application number: JP2002133340A
Authority: JP
Inventors: Takaaki Matsunami; 敬明松波; Makoto Shimizu; 真琴清水; Hideo Endo; 秀夫遠藤
Original assignee: Nippon Muki Co Ltd
Current assignee: Nippon Muki Co Ltd
Priority date: 2002-03-31
Filing date: 2002-03-31
Publication date: 2003-10-17

Abstract

(57)【要約】【課題】引張強さ及び圧縮破断強度に優れた密閉型鉛
蓄電池用セパレータを提供する。【解決手段】有機繊維、ガラス繊維及び無機粉体を主
構成とする密閉型鉛蓄電池用セパレータであって、前記
セパレータの引張強さが１５Ｎ/１０ｍｍ²以上、かつ、
圧縮破断強度が８０Ｎ以上であ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、密閉型鉛蓄電池用
セパレータに関し、詳細には該セパレータが密閉型鉛蓄
電池に供された時の電池組立作業性及び高温寿命性能を
改善するようにした密閉型鉛蓄電池用セパレータに関す
る。

【０００２】

【従来の技術】従来の密閉型鉛電池用セパレータは、隔
離板としての機能と電解液を保持する機能の両方が要求
されるため、耐酸性、耐酸化性に優れた材料で構成さ
れ、かつ、電解液を保持する空間率が大きいことが重視
される。このため、平均繊維径０．６〜２μｍ程度の細
いガラス繊維を主体として構成された比較的厚いセパレ
ータを用いることが一般的である。しかしながら、前記
セパレータは、その機械的強度が弱いことから、ギヤを
噛み合わせたメカニカルシール組立装置により折り曲げ
て両端部を融着して袋加工することが難しかったり、高
温過充電時に極板が変形して、袋の底が破れやすくなっ
てしまうため、極板として安価なエキスパンド格子を利
用できず電池の製造コストを下げることが難しかった。

【０００３】

【発明が解決しようとする課題】これらの問題点を克服
するために特開平９−１７４０６号公報に開示される発
明では、極細ガラス繊維と合成繊維からなるセパレータ
の引張強さを０．８ｋｇ／１０ｍｍ^２以上とするために
合成繊維を５０〜７０質量％配合するものが提案されて
いる。ところが、前記公報に開示される発明では、引張
強さは強いものの、電解液との親和性が乏しい合成繊維
が５０〜７０質量％と極めて多量に配合されているため
吸液性能（吸液量、吸液速度）等のセパレータの基本性
能が低下してしまうという問題があった。これに対し
て、特開平１１−１６５６０号公報に開示の発明では、
モノフィラメント状繊維とパルプ状繊維の総量を５０質
量％未満として、高強度で電解液との濡れ性を阻害しな
いで、圧縮破断強度４ｋｇｆ以上、突刺強度０．４ｋｇ
ｆ以上とするものが提案されている。しかしながら、前
記公報に開示される発明では、電解液との濡れ性及び高
圧迫組立時のセパレータ切れなどは改善されるものの、
メカニカルシール組立装置を利用する場合には引張強さ
が充分でなく、ロール状のセパレータからセパレータを
巻き戻す際に破断したり、メカニカルシール機のギヤ噛
み合わせ部分でのセパレータ切れが生じやすいという欠
点を有していた。また、さらに、高温過充電時にエキス
パンド正極格子が伸びて袋状のセパレータの底部を突き
破ったりするという欠点もあった。本発明は、このよう
な従来の問題点に鑑みなされた発明であって、引張強さ
及び圧縮破断強度に優れた密閉型鉛蓄電池用セパレータ
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】本発明の密閉型鉛蓄電池
用セパレータは、前記目的を達成するべく、請求項１に
記載の通り、有機繊維、ガラス繊維及び無機粉体を主構
成とする密閉型鉛蓄電池用セパレータであって、前記セ
パレータの引張強さが１５Ｎ／１０ｍｍ^２以上、かつ、
圧縮破断強度が８０Ｎ以上であることを特徴とする。ま
た、請求項２に記載の密閉型鉛蓄電池用セパレータは、
有機繊維、ガラス繊維及び無機粉体を主構成とする密閉
型鉛蓄電池用セパレータであって、前記有機繊維として
の熱融着性合成繊維が１５〜３０質量％とモノフィラメ
ント状合成繊維が１５〜３０質量％、前記無機粉体が１
０〜２５質量％、残部が前記ガラス繊維であることを特
徴とする。

【０００５】

【発明の実施の形態】本発明の請求項１記載の密閉型鉛
蓄電池用セパレータは、有機繊維、ガラス繊維及び無機
粉体を主構成とし、引張強さが１５Ｎ／１０ｍｍ^２以上
で、かつ圧縮破断強度が８０Ｎ以上であることが条件で
ある。これは、引張強さが１５Ｎ／１０ｍｍ^２未満であ
ると、ロール状のセパレータからセパレータを巻き戻す
際に破断が生じたり、メカニカルシール機のギヤ噛み合
わせ部分でのセパレータ切れが生じたり、高温過充電時
にエキスパンド正極格子が伸びて袋状のセパレータの底
部を突き破ったりするからである。また、圧縮破断強度
が８０Ｎ未満であると、袋加工されたセパレータの袋底
部で割れが生じたり、メカニカルシール機のギヤ噛み合
わせ部分でのセパレータ切れが生じたりするからであ
る。本発明の請求項２記載の密閉型鉛蓄電池用セパレー
タは、有機繊維、ガラス繊維及び無機粉体を主構成と
し、前記有機繊維としての熱融着性合成繊維が１５〜３
０質量％とモノフィラメント状合成繊維が１５〜３０質
量％、前記無機粉体が１０〜２５質量％であることが条
件である。本発明の密閉型鉛蓄電池用セパレータは、有
機繊維、ガラス繊維及び無機粉体を主体として、その他
に添加剤等を加えて混合・分散し、中性もしくは酸性条
件で抄紙し、乾燥することで得られるものである。尚、
得られたセパレータは、熱プレス等を用いて密度を０．
２５〜０．４０ｇ／ｃｍ^３とすることで、通常の液式鉛
蓄電池用セパレータとして利用することも可能である。
尚、本発明において密閉型鉛蓄電池と称するものには、
遊離電解液をほとんど持たない一般的な密閉型鉛蓄電池
のほかに、遊離電解液を一部有する密閉型鉛蓄電池も含
まれるものとする。

【０００６】前記有機繊維としては、熱融着性合成繊維
や、モノフィラメント状合成繊維や、叩解性を有する合
成繊維を使用することができ、また、これらの極細繊維
を単独で、或いは、太繊維と混合して使用することもで
きる。前記熱融着性合成繊維としては、平均繊維径０．
５〜２．５ｄｔｅｘ（デシテックス）、繊維長３〜１０
ｍｍの範囲のものが使用され、抄紙工程での分散性に問
題が生じないものであればその種類は特に限定されるも
のではない。また、繊維構造としては芯鞘型又はサイド
バイサイド型の複合構造であれば、単独で、或いは、混
合して使用することもできるが、引張強さの向上及び乾
燥時の熱収縮を避けるために、芯鞘型構造の繊維を主体
に使用することが好ましい。また、その材質としては耐
酸性、耐酸化性の点からは、ポリプロピレン−ポリエチ
レン、ポリエステル−変性ポリエステル、ポリエステル
−ポリエチレン等の構成のものを使用することができ
る。また、前記モノフィラメント状合成繊維としては、
平均繊維径０．５〜２．５ｄｔｅｘ（デシテックス）、
繊維長３〜１０ｍｍの範囲のもので、例えば、ポリエチ
レン、ポリプロピレン、ポリエステル、アクリル繊維等
の繊維を単独で、或いは、混合して使用することができ
る。また、更に、前記有機繊維として前記熱融着性合成
繊維及びモノフィラメント状合成繊維を使用する場合に
は、熱融着性合成繊維を１５〜３０質量％及びモノフィ
ラメント状合成繊維を１５〜３０質量％配合したもので
あることが好ましい。これは、熱融着性合成繊維の配合
量は、多くなれば圧縮破断強度が高まるのであるが、１
５質量％未満であると引張強さが不足したり、メカニカ
ルシール性が不足することとなり、３０質量％を超える
と、電解液との親和性が不足することとなるからであ
る。また、モノフィラメント状合成繊維の配合量が１５
質量％未満であると、圧縮破断力が低下するため、メカ
ニカルシール部でギヤ圧迫に起因するセパレータ切れを
生じたり、セパレータを袋加工して電極を挿入した場合
に、膨張した正極板の底部がセパレータの底部を圧迫し
てセパレータの切断や切れ等を生じさせる原因となり、
３０質量％を超えると、密閉型鉛蓄電池用セパレータと
して使用した場合に保液性が低下してしまうからであ
る。尚、電解液に対するセパレータの耐酸性を高めるた
めにはＣガラス組成のガラス繊維を使用することが好ま
しい。

【０００７】前記ガラス繊維としては、耐酸性に優れた
Ｃガラス組成から極細繊維の単独もしくは太繊維との混
合使用とすることができるが、平均繊維径が容易に調整
可能な点から、１μｍ以下の極細繊維と２〜５μｍ程度
の太繊維との混合使用とするのが好ましい。

【０００８】また、前記無機粉体としては、二酸化ケイ
素、酸化アルミニウム、酸化チタン等合成物質や珪藻土
などが使用できるが、材料コスト、純度及び平均粒子径
などの点から二酸化ケイ素が好ましい。また、無機粉体
の配合量は、１０〜２５質量％であることが好ましい。
これは、１０質量％未満では、合成繊維を配合したこと
による電解液との親和性の低下を補うことができず、吸
液性能（吸液量、吸液速度）を満足することができなく
なり、逆に、２５質量％を超えると、ガラス繊維の配合
率が低下するため、セパレータの最大孔径が大きくな
り、鉛粉浸透により、このセパレータを組み込んだ密閉
型鉛蓄電池において短絡が発生する恐れがあるからであ
る。

【０００９】

【実施例】次に、本発明について実施例により詳細に説
明する。（実施例１）平均繊維径１μｍのＣガラス繊維５５質量
％と、平均繊維径２．２ｄｔｅｘ−繊維長５ｍｍの芯成
分がポリエステルで鞘成分が変性ポリエステルの芯鞘型
熱融着繊維１５質量％と、平均繊維径１．３ｄｔｅｘ−
平均繊維長５ｍｍのモノフィラメント状ポリエステル合
成繊維１５質量％と、平均粒子径９〜１２μｍのシリカ
粉体１５質量％とを混合抄紙して、厚さ１．０ｍｍ、坪
量２１０ｇ／ｍ^２、密度０．２１ｇ／ｃｍ^３の密閉型鉛
蓄電池用セパレータを得た。

【００１０】（実施例２）平均繊維径１μｍのＣガラス
繊維４０質量％と、平均繊維径２．２ｄｔｅｘ−繊維長
５ｍｍの芯成分がポリエステルで鞘成分が変性ポリエス
テルの芯鞘型熱融着繊維２０質量％と、平均繊維径１．
３ｄｔｅｘ−平均繊維長５ｍｍのモノフィラメント状ポ
リエステル合成繊維２５質量％と、平均粒子径９〜１２
μｍのシリカ粉体１５質量％とを混合抄紙して、厚さ
１．０ｍｍ、坪量２１０ｇ／ｍ^２、密度０．２１ｇ／ｃ
ｍ^３の密閉型鉛蓄電池用セパレータを得た。

【００１１】（実施例３）平均繊維径１μｍのＣガラス
繊維２５質量％と、平均繊維径２．２ｄｔｅｘ−繊維長
５ｍｍの芯成分がポリエステルで鞘成分が変性ポリエス
テルの芯鞘型熱融着繊維３０質量％と、平均繊維径１．
３ｄｔｅｘ−平均繊維長５ｍｍのモノフィラメント状ポ
リエステル合成繊維３０質量％と、平均粒子径９〜１２
μｍのシリカ粉体１５質量％とを混合抄紙して、厚さ
１．０ｍｍ、坪量２１０ｇ／ｍ^２、密度０．２１ｇ／ｃ
ｍ^３の密閉型鉛蓄電池用セパレータを得た。

【００１２】（比較例１）平均繊維径１μｍのＣガラス
繊維５５質量％と、平均繊維径２．２ｄｔｅｘ−繊維長
５ｍｍの芯成分がポリエステルで鞘成分が変性ポリエス
テルの芯鞘型熱融着繊維１０質量％と、平均繊維径１．
３ｄｔｅｘ−平均繊維長５ｍｍのモノフィラメント状ポ
リエステル合成繊維２０質量％と、平均粒子径９〜１２
μｍのシリカ粉体１５質量％とを混合抄紙して、厚さ
１．０ｍｍ、坪量２１０ｇ／ｍ^２、密度０．２１ｇ／ｃ
ｍ^３の密閉型鉛蓄電池用セパレータを得た。

【００１３】（比較例２）平均繊維径１μｍのＣガラス
繊維５５質量％と、平均繊維径２．２ｄｔｅｘ−繊維長
５ｍｍの芯成分がポリエステルで鞘成分が変性ポリエス
テルの芯鞘型熱融着繊維２０質量％と、平均繊維径１．
３ｄｔｅｘ−平均繊維長５ｍｍのモノフィラメント状ポ
リエステル合成繊維１０質量％と、平均粒子径９〜１２
μｍのシリカ粉体１５質量％とを混合抄紙して、厚さ
１．０ｍｍ、坪量２１０ｇ／ｍ^２、密度０．２２ｇ／ｃ
ｍ^３の密閉型鉛蓄電池用セパレータを得た。

【００１４】（比較例３）平均繊維径１μｍのＣガラス
繊維５５質量％と、平均繊維径２．２ｄｔｅｘ−繊維長
５ｍｍの芯成分がポリエステルで鞘成分が変性ポリエス
テルの芯鞘型熱融着繊維２０質量％と、平均繊維径１．
３ｄｔｅｘ−平均繊維長５ｍｍのモノフィラメント状ポ
リエステル合成繊維２５質量％とを混合抄紙して、厚さ
１．０ｍｍ、坪量１９０ｇ／ｍ^２、密度０．１９ｇ／ｃ
ｍ^３の密閉形鉛蓄電池用セパレータを得た。

【００１５】上記実施例１乃至３並びに比較例１乃至３
の密閉型鉛蓄電池用セパレータについて、引張強さ、圧
縮破断強度、最大孔径、吸液速度及び電池組立性の各項
目について評価を行った。その結果を表１に示す。尚、
前記評価項目の評価方法については以下の通りとした。（引張強さ）ＳＢＡＳ０４０２（蓄電池工業会）に
準じて測定を行った。（圧縮破断強度）ステンレス板上に載せた試料（セパレ
ータ）の上に、上方から、刃面を下向きにしてロードセ
ルに固定したカッター刃（オルファ製型番ＬＢ−１０
Ｋ、刃面の幅２０ｍｍ）を毎分５ｍｍの速度で降下さ
せ、カッター刃とステンレス板との接触交流抵抗が２０
０Ω以下となった時のロードセル荷重を測定し、これを
圧縮破断強度とした。（最大孔径）エチルアルコールを用いたバブル・ポイン
ト法により測定した。（吸液速度）試料（セパレータ）を垂直に吊してその下
部より比重１．３の希硫酸液を浸漬し、１０ｃｍの高さ
にまで吸液するのに要する時間を測定し、吸液速度を算
出した。（電池組立性）ポリエチレン多孔質フィルムセパレータ
用のメカニカルシール組立装置を用いて電池組立を行
い、電池組立性の評価を行った。まず、組立装置にセパ
レータシートを供給するに当たり、ロール状のセパレー
タからこれを巻き戻して組立装置へ送る必要があるが、
この際のセパレータ断紙の発生の有無を確認した。次
に、ギヤ噛み合わせによるメカニカルシール組立装置を
用いて袋加工されたセパレータの袋加工部での接着強
度、及び損傷の有無（切れ発生の有無など）を確認し
た。

【００１６】

【表１】

【００１７】表１から明らかなように、実施例１乃至３
の密閉型鉛蓄電池用セパレータでは、引張強さ１５Ｎ／
１０ｍｍ^２以上、圧縮破断強度８０Ｎ以上を満足してお
り、液式鉛蓄電池で一般に使用されるポリエチレン多孔
質フィルムセパレータ用のメカニカルシール組立装置を
利用してセパレータの加工をすることができ、しかも、
安価なエキスパンド極板を用いることができるので、密
閉型鉛蓄電池の総合コストの低下を図ることができる。
これに対して、比較例１の密閉型鉛蓄電池用セパレータ
では、熱融着性合成繊維の配合量が少ないため、引張強
さが１２Ｎ／１０ｍｍ^２と低くなり、ロール状セパレー
タから巻き戻してのメカニカルシール組立装置への供給
時にセパレータの断紙が発生し易く、また、袋加工され
たセパレータの袋加工部での接着が弱いものとなってし
まった。また、比較例２の密閉型鉛蓄電池用セパレータ
では、モノフィラメント状合成繊維の配合量が少ないた
め、圧縮破断強度が７０Ｎと低くなり、メカニカルシー
ル組立装置のギヤ噛み合わせ部でセパレータ基材が破壊
され易く、接着部と非接着部の境目で切れが生じ易いも
のとなってしまった。また、比較例３の密閉型鉛蓄電池
用セパレータでは、組立に供するのに必要な強度を有し
ているが、無機粉体が配合されていないため吸液速度が
著しく遅いものとなってしまった。

【００１８】

【発明の効果】本発明の密閉型鉛蓄電池用セパレータに
よれば、引張強さと圧縮破断強度の両者が優れているた
め、メカニカルシール組立装置を使用して袋加工して
も、セパレータの破断や切れなどが発生しにくいので、
高速に大量生産することができる。また、高温過充電時
の極板の変形（膨張・伸び）に起因するセパレータ突き
破れや切れを防止でき、過充電試験における電池寿命の
延長を図ることができる。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (72)発明者遠藤秀夫岐阜県不破郡垂井町630 日本無機株式会社垂井工場内Ｆターム(参考） 5H021 AA06 CC02 CC03 EE08 EE22 EE28 HH01 HH06

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】有機繊維、ガラス繊維及び無機粉体を主
構成とする密閉型鉛蓄電池用セパレータであって、前記
セパレータの引張強さが１５Ｎ／１０ｍｍ^２以上、か
つ、圧縮破断強度が８０Ｎ以上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２】有機繊維、ガラス繊維及び無機粉体を主
構成とする密閉型鉛蓄電池用セパレータであって、前記
有機繊維としての熱融着性合成繊維が１５〜３０質量％
とモノフィラメント状合成繊維が１５〜３０質量％、前
記無機粉体が１０〜２５質量％、残部が前記ガラス繊維
であることを特徴とする密閉型鉛蓄電池用セパレータ。