JP2007134112A - 鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法および送出装置 - Google Patents

Abstract

【課題】鉛蓄電池用セパレータシートを袋詰装置等に供給する際、セパレータシートを送出するローラでセパレータシートの蛇行が発生し、これにより次工程の袋詰工程等で工程不良が発生していた。また、特に、リブの先端形状を曲面としたり、リブの高さｙに対するリブ基部幅ｘの比率（ｙ／ｘ）１．３０以上とした場合、セパレータシートの蛇行が高頻度で発生していた。
【解決手段】上記したようなリブ形状を有するセパレータシート３２を送出する際、リブと対向する側のローラ３３、３３’にリブに対応する溝部を形成し、この溝部にリブを収納することによって、セパレータシートの蛇行を抑制する。
【選択図】図３

Description

本発明は鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法および送出装置に関するものである。

鉛蓄電池用セパレータ、特に始動用鉛蓄電池に用いられる合成樹脂セパレータはポリエチレンといった耐酸性樹脂にシリカやミネラルオイル等が添加された、いわゆるポリエチレンセパレータが用いられている。

ポリエチレンセパレータは、その製造工程において、原料混練物を押し出し成型により長尺シートとし、溶媒抽出により、シート中のオイル分等を除去して微孔を有したセパレータシートとする。セパレータシートは巻き芯に巻き取られ、ロール状として蓄電池製造メーカに納入される。

セパレータシートのベース部の厚みは、電池内部抵抗に密接に関係する。したがって、この内部抵抗低減のため、０．１５〜０．３０ｍｍ程度に極めて薄く形成されている。

蓄電池製造メーカでは、ロール状のセパレータシートを巻き戻し、所定寸法に切断するとともに、袋状に加工し、その中に正極もしくは負極のいずれか一方の極板を収納することにより、いわゆる、袋詰極板を製造する。袋詰極板は他方の極性の極板と組み合わされた極板群製造を経て、鉛蓄電池が組み立てられる。

ポリエチレン製のセパレータは、ある程度の耐酸性を有しているものの、前記したように、その厚みは極めて薄い。また、鉛蓄電池の正極活物質である２酸化鉛は、酸化力が極めて強力な物質であり、セパレータのベース面と正極活物質とが直接接触した場合、この接触部でセパレータが酸化し、最終的にはクラックや穴あきが発生し、電池内で正極−負極間が短絡することにより、電池容量が急激に低下する。

したがって、ポリエチレンセパレータの正極と対向する側の面には、複数条の線状のリブを互いに平行に形成し、リブの先端でポリエチレンセパレータと正極板とが接触するようにし、薄く形成されたポリエチレンセパレータのベース面と正極板とが直接接触しない構成としている（例えば特許文献１参照）。

このようなリブは、セパレータ面と正極との接触を抑制する作用の他、正極板面とセパレータのベース面との間にリブによって形成された空間に電解液を確保する作用を有している。例えば、リブの高さが高くなると、この正極板周囲の電解液体積は大きくなるため、放電容量が増加する。しかしながら、正極−負極間の極板間距離は増大するため、内部抵抗が増加し、急放電時の電圧特性は低下する。したがって、リブ高さは、求められる電池特性に応じて設定する必要がある。

一方、鉛蓄電池製造において、前記したように、長尺のセパレータシートを袋化し、さらには、袋化した袋状セパレータ内に極板を収納する工程が必要である。このような工程は、例えば、図１に示したように、ロール状に巻き取られた送出しローラ２，２´でセパレータシート１の所定の長さを送り出し、カッター４で順次切断する。

切断されたセパレータシート１ａに搬送された極板５を組み合わせ、セパレータシート１ａを折り曲げて、シール用のギア６，６´間を通過させてメカニカルシールし、袋詰極板７とする。

このような、鉛蓄電池製造における、袋詰極板製造工程では、ロール状とされたセパレータシートの巻きを解いた上で、その一定長さを送り出すための、ローラ２，２´等のセパレータシートの送出装置が必要となる。
特開平９−２３１９９５公報

しかしながら、前記したように、セパレータシート状に設けたリブの形状によっては、ローラ２，２´でセパレータシートを送り出す際に蛇行が発生することがわかってきた。セパレータシートの蛇行により、カッター４での切断寸法・形状が規定寸法形状を逸脱し、極板５とセパレータシート１ａとの重ね合わせが規定寸法・位置関係でできなくなり、規定のシール寸法や規定寸法の袋詰極板を得られなかったり、メカニカルシール自体ができない、といった工程不具合を多発させることになる。

このような、セパレータシート１の蛇行は、前記したように、リブ形状、特に、図２に示したセパレータシート１断面において、ベース部２１から突出して設けたリブ２２の高さｙに対するリブ基部２２ａの幅寸法ｘの比率（ｙ／ｘ）に密接に関連づけられることを本発明の発明者らは見出した。

なお、（ｙ／ｘ）を大きく設定することにより、ベース部２１と正極板面間の距離が増大するため、セパレータの酸化劣化抑制の面で極めて有利である。またｘを小さく設定する、すなわち、リブ体積が減少するため、セパレータに使用する樹脂量削減の面でも有利である。しかしながら、比率（ｙ／ｘ）が高くなることにより、リブの横方向への倒れ現象が起こりやすくなり、蛇行が発生しやすくなることがわかってきた。

また、リブを樹脂成型で形成する際、セパレータ材質等によっては離型性が低下する場合があり、離型時にリブが変形する場合があるため、リブの先端部の形状をリブ２２の先端部２２ｂの如く、平面としたものから、リブ２３の先端部２３ｂの如く曲面とする場合がある。このように、リブの先端部を曲面とした場合も、比率（ｙ／ｘ）を大きく設定した場合と同様、セパレータシート１の蛇行が極めて発生しやすいことも、本発明の発明者らは見出した。

なお、先端部２３ｂを曲面とすることにより、リブ２３と正極板との接触面積がもっとも小さくなるため、リブ２３自体の酸化劣化の面でも有利である。しかしながら、セパレータシートとローラとの接触面積が少なくなるため、セパレータシートが蛇行しやすくなっていた。

本発明は、前記したような、特に、セパレータの酸化劣化抑制を勘案して、リブの先端形状を曲面、もしくはリブ高さｙと、リブ基部幅ｘの比率（ｙ／ｘ）を１．３０以上とした鉛蓄電池用のセパレータシートを袋詰工程に送出する際に、高頻度で発生するセパレータシートの蛇行を抑制し、安定したセパレータシートの袋加工や極板の袋詰めを可能とするセパレータシートの送出装置および送出方法を提供するものである。

前記した課題を解決するために、本発明の請求項１に係る発明は、鉛蓄電池に用いる長尺の合成樹脂シートからなるセパレータシートをローラで送出する鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法であり、セパレータシートの長手方向に互いに平行に設けた複数条のリブを有し、かつリブの先端部が曲面で形成され、送出用のローラにリブの先端部が接触しないよう、溝部を有したことを特徴とする鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法を示すものである。

また、本発明の請求項２に係る発明は、鉛蓄電池に用いる長尺の合成樹脂シートからなるセパレータシートを送出するローラを備えた蓄電池用セパレータシートの送出装置であり、セパレータシートの長手方向に互いに平行に設けた複数条のリブを有し、かつリブの先端部が曲面で形成され、送出用のローラに前記リブの先端部が接触しないよう、溝部を有したことを特徴とする鉛蓄電池用セパレータシートの送出装置を示すものである。

また、本発明の請求項３に係る発明は、鉛蓄電池に用いる長尺の合成樹脂シートからなるセパレータシートをローラで送出する鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法であり、セパレータシートの長手方向に平行に設けたリブが形成され、送出用のローラにリブの先端部が接しないよう、溝部を有し、リブの基部寸法ｘと前記リブの高さ寸法ｙの比率（ｙ／ｘ）が１．３０以上であることを特徴とする鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法を示すものである。

そして、本発明の請求項４に係る発明は、鉛蓄電池に用いる長尺の合成樹脂シートからなるセパレータシートを送出するローラを備えた蓄電池用セパレータシートの送出装置であり、前記セパレータシートの長手方向に平行に設けたリブが形成され、前記ローラに前記リブの先端部が接触しないよう、溝部を有し、リブの基部寸法ｘとリブの高さ寸法ｙの比率（ｙ／ｘ）が１．３０以上であることを特徴とする鉛蓄電池用セパレータシートの送出装置を示すものである。

本発明によれば、鉛蓄電池製造において、袋化装置等に長尺状のセパレータシートを供給するにあたり、特に、セパレータの酸化劣化抑制を勘案して、リブの先端形状を曲面、もしくはリブ高さｙと、リブ基部幅ｘの比率（ｙ／ｘ）を１．３０以上とした鉛蓄電池用のセパレータシートを袋詰工程に送出する際に、高頻度で発生するセパレータシートの蛇行を抑制し、次工程、すなわち、極板のセパレータ袋詰め工程等における不具合の発生を抑制することができる。

（１）第１の実施形態
以下、本発明の第１の実施形態を説明する。なお、本形態では、図３に示した、セパレータ袋化および極板袋詰を行う、セパレータ袋詰装置に適用する例を示す。

本発明の鉛蓄電池用セパレータの送出方法および送出装置を適用したセパレータ袋詰装置３１は、ポリエチレン等の合成樹脂シートからなるセパレータシート３２をセパレータの送出装置として機能する一対の送出ローラ３３，３３´によって、一対の送出ローラ３３，３３´の少なくともいずれか一方のローラが定量回転し、セパレータシーと３２の一定長さが送出される。

セパレータシート３２の送出した一定長さ分の１／２に相当する位置に折込み治具３４を圧接し、供給された極板３５と切断されたセパレータシート３２ａとの位置決めをより容易とするために、折り目を入れておく。その後、セパレータシート３２を、前記した一定長さ分を再度送出し、カッター３６により切断する。

切断されたセパレータシート３２ａの中央部の折り目がついた位置に、極板３５が配置され、この折り目で切断されたセパレータシート３２ａが折り曲げられる。その後、シール用ギア３７，３７´で切断されたセパレータシート３２ａの両側部をメカニカルシールして、袋詰極板３８を得る。

本発明では、セパレータシート３２として、ベース部長手方向に互いに平行に設けた複数条のリブ３２ｂを有したものを用いるが、リブ３２ｂの形状としては、図４に示したような、リブ３２ｂの先端部３２ｃが曲面で構成されたものを用い、かつ、送出ローラ３３，３３´の、リブ３２ｂと対向する側の送出ローラ３３に、溝部３９を形成することにより、リブ３２ｂの先端部３２ｃと送出ローラ３３とが直接接触しない構造とする。

なお、先端部３２ｃが曲面で構成されるため、正極板とリブ３２ｂとの接触面積が極小となり、セパレータシート３２の酸化劣化抑制の面で極めて好ましい。

送出ローラ３３に溝部３９を形成しない場合、特にリブ３２ｂの先端部３２ｃが曲面であると、送出ローラ３３，３３´によるセパレータシート３２の送出時に蛇行が発生し、次工程における、セパレータシートの切断やメカニカルシール工程で不具合が発生する。

このような蛇行はリブ３２ｂの先端部３２ｃの形状に依存するものであり、本発明では、特に先端部３２ｃと送出ローラ３３とが接触しないよう、送出ローラ３３のリブ３２ｂに対向する位置に溝部３９を設けことにより、特に、セパレータの酸化劣化抑制を勘案して、リブ３２ｂの先端部３２ｃを形状を曲面とした鉛蓄電池用のセパレータシートを袋詰工程に送出する際に、高頻度で発生するセパレータシートの蛇行を抑制し、蛇行による次工程での不良率を抑制することができる。

（２）第２の実施形態
本発明の第２の実施形態は、第１の実施形態において用いたセパレータシート３２に代えて、図５に示したセパレータシート４０を用いる。セパレータシート４０は、そのベース部４０ｄ上に長手方向に互いに平行に設けた複数条のリブ４０ｂを有し、リブ４０ｂの基部寸法ｘとリブ４０ｂの高さ寸法ｙの比率（ｙ／ｘ）が１．３０以上に構成される。また、送出ローラ３３には、第１の実施形態と同様、リブ４０ｂと対応した位置に溝部３９が設けられ、溝部３９内にリブ４０ｂが収納され、リブ４０ｂの先端部４０ｃと送出ローラ３３とが接触しないよう構成される。

なお、比率（ｙ／ｘ）が大であるため、正極板面とベース部４０ｄ間の距離がより長く確保され、セパレータシート４０の酸化劣化抑制の面で極めて好ましい。

送出ローラ３３に溝部３９を形成しない場合、特にリブ４０ｂの基部寸法ｘと高さ寸法ｙの比率（ｙ／ｘ）が１．３０以上である場合、送出ローラ３３，３３´を通過する間にリブ４０ｂが倒れ、セパレータシート４０の送出時に蛇行が発生し、次工程における、セパレータシートの切断やメカニカルシール工程で不具合が発生する。

本発明では、特に、セパレータの酸化劣化抑制を勘案して、比率（ｙ／ｘ）を１．３０以上とした鉛蓄電池用のセパレータシートを袋詰工程に送出する際に、リブ４０ｂを収納する溝部３９をローラ３３に形成することにより、リブ４０ｂの先端部４０ｃと送出ローラ３３との接触と、これによるリブ４０ｂの倒れによるセパレータシート４０の蛇行を抑制し、その結果、蛇行による次工程での不良率を抑制することができる。

なお、第２の実施形態において、比率（ｙ／ｘ）の上限は定める必要はなく、例えば、２．０あるいは２．５といった値をとり得る。また、第１の実施形態のように、リブ先端形状が曲面であり、かつ本実施形態のように、比率（ｙ／ｘ）が１．３０以上である場合にも、蛇行を抑制する効果が得られる。

以下、実施例により、本発明の効果を説明する。

図３で示した鉛蓄電池のセパレータ袋詰装置３１において、表１に示したように、送出装置としての送出ローラ３３において、溝部３９を形成したものと形成しないものを用い、また、長尺のセパレータシート３２の長手方向に複数条、互いに平行に形成された、リブ３２ｂの形状、比率（ｙ／ｘ）を変化させた上で、先端部３２ｃの形状をＲ形状もしくはベース部３２ｄと平行な平坦形状に変化させ、実際にセパレータ袋詰工程を稼動した際に発生する、セパレータシート３２の蛇行によって発生する、袋詰め不良率を計測した。なお、各組み合わせのｎ数は１０００とした。袋詰め不良率も表１に示す。

表１に示した結果から、本発明によれば、線状リブを形成したセパレータシートを袋詰装置等に送出する際に発生する、セパレータシートの蛇行が要因となる、袋詰工程における工程不良率を削減できることがわかる。特に、セパレータの酸化劣化抑制に有効である、リブの高さｙとリブ基部の幅ｘとの比率ｙ／ｘを１．３０以上とした場合や、リブ先端形状をＲ等の曲面形状とした場合に頻発するセパレータシートの蛇行を顕著に抑制することができることがわかる。

本発明は、鉛蓄電池の袋詰工程等に、セパレータシートを送出するプロセスにおいて発生する、セパレータシートの蛇行と、これによる袋詰不良といった、次工程において発生する工程不良を削減できることから、特に、合成樹脂シートをセパレータとして用いる鉛蓄電池製造に好適である。

鉛蓄電池のセパレータ袋詰装置を示す図 セパレータのリブ断面形状を示す図 本発明を適用した鉛蓄電池のセパレータ袋詰装置を示す図 セパレータのリブ断面と送出ローラ断面とを示す図 他のセパレータのリブ断面と送出ローラ断面とを示す図

符号の説明

１ セパレータシート
１ａ （切断された）セパレータシート
２，２´ ローラ
４ カッター
５ 極板
６，６´ ギア
７ 袋詰極板
２１ ベース部
２２ リブ
２２ａ 基部
２２ｂ 先端部
２３ リブ
２３ｂ 先端部
３１ セパレータ袋詰装置
３２ セパレータシート
３２ａ 切断されたセパレータシート
３２ｂ リブ
３２ｃ 先端部
３２ｄ ベース部
３３，３３´ 送出ローラ
３４ 折込み治具
３５ 極板
３６ カッター
３７，３７´ シール用ギア
３８ 袋詰極板
３９ 溝部
４０ セパレータシート
４０ｂ リブ
４０ｃ 先端部

Claims (4)

1. 鉛蓄電池に用いる長尺の合成樹脂シートからなるセパレータシートをローラで送出する鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法であり、前記セパレータシートの長手方向に互いに平行に設けた複数条のリブを有し、かつ前記リブの先端部が曲面で形成され、前記ローラに前記リブの先端部が接触しないよう、溝部を有したことを特徴とする鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法。
2. 鉛蓄電池に用いる長尺の合成樹脂シートからなるセパレータシートを送出するローラを備えた蓄電池用セパレータシートの送出装置であり、前記セパレータシートの長手方向に互いに平行に設けた複数条のリブを有し、かつ前記リブの先端部が曲面で形成され、前記ローラに前記リブの先端部が接触しないよう、溝部を有したことを特徴とする鉛蓄電池用セパレータシートの送出装置。
3. 鉛蓄電池に用いる長尺の合成樹脂シートからなるセパレータシートをローラで送出する鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法であり、前記セパレータシートの長手方向に平行に設けたリブが形成され、前記ローラに前記リブの先端部が接触しないよう、溝部を有し、前記リブの基部寸法ｘと前記リブの高さ寸法ｙの比率（ｙ／ｘ）が１．３０以上であることを特徴とする鉛蓄電池用セパレータシートの送出方法。
4. 鉛蓄電池に用いる長尺の合成樹脂シートからなるセパレータシートを送出するローラを備えた蓄電池用セパレータシートの送出装置であり、
   前記セパレータシートの長手方向に平行に設けたリブが形成され、前記ローラに前記リブの先端部が接触しないよう、溝部を有し、
   前記リブの基部寸法ｘと前記リブの高さ寸法ｙの比率（ｙ／ｘ）が１．３０以上であることを特徴とする鉛蓄電池用セパレータシートの送出装置。

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