JP3118532B2 - リテーナ式密閉形鉛蓄電池 - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明はリテーナ式密閉形鉛蓄電
池、とくにそのリテーナマットの改良に関するものであ
る。

【０００２】

【従来の技術とその課題】リテーナ式密閉形鉛蓄電池に
用いられるリテーナマットは、溶融した高温のガラスを
遠心力やガスの噴射で吹き飛ばして平均直径５μｍ以
下、多くは１μｍ以下のガラス短繊維を作製し、太繊維
やショットを除去し、必要に応じこれを切断して、水を
主体とする液体に懸濁させ、抄紙したのち乾燥して製造
する。抄紙の際には、少量の添加物あるいはバインダー
を入れることが多いが、電池特性上の理由から、その量
は微量である。

【０００３】このリテーナマットのガラス繊維は、ガラ
スマットなどの繊維とは異なり、その直径は一定ではな
い。しかし個々の繊維の表面は平滑であって、繊維はラ
ンダムに配向し、このガラス繊維群の多孔度は大きく、
複雑に入り組んだ孔を形成している。多孔度９０％以上
で、通常は約９５％である。このガラス繊維で形成され
る孔には表面張力で電解液が保持される。ガラスは希硫
酸との濡れが良好であり、その性質を生かすために、バ
インダーは用いたとしても少量であり、ガラス繊維の交
点に凝集して硬化している。

【０００４】この密閉形鉛蓄電池に用いるリテーナマッ
トは、漏液防止と充放電性能の確保のために、高い吸液
性が必要である。この要求は、激しい振動を受けたり倒
置されることがある用途の電池や高形の電池の場合に強
く、その改良が望まれていた。このリテーナマットの吸
液性は、ガラス繊維を細くして密に配置し、ガラス繊維
で形成される孔を小さくすれば表面張力が大きくなるの
で改良できる。

【０００５】しかし、ガラス繊維を細くするには、繊維
の作製時に、溶融ガラスの温度をさらに高くするととも
に、強い力で吹き飛ばす必要があり、多量のエネルギー
を必要として、高価になる。

【０００６】

【課題を解決するための手段】本発明は、ガラス繊維を
細くすることなく、リテーナマットの吸液性を高くする
手段を提供し、高形電池などでの特性を向上したもので
あり、その要旨は、リテーナマットを構成する平均直径
５μｍ以下のガラス短繊維の表面に、シリカあるいはア
ルミナを主体とする無機材料からなる多数の小突起を一
体に形成することにより、ガラス繊維の表面に凹凸を付
与するとともに表面積を大きくして、その吸液性を高め
るものである。

【０００７】

【作用】本発明によれば、ガラス繊維を細くすることな
く、リテーナマットの吸液性を高くすることができ、充
放電サイクル寿命の優れたリテーナ式密閉形鉛蓄電池が
可能になる。

【０００８】

【実施例】平均直径約１μｍの含アルカリガラスからな
る短繊維を原料として抄紙したリテーナマットを用い
て、次の処理を行った。

【０００９】直径１０〜２０ｍμのシリカ微粒子を５重
量パーセント（％）懸濁させたコロイダルシリカに少量
の塩酸を加えてｐＨ＝３に酸性度を調節し、これをリテ
ーナマットに含浸させた後、圧搾、乾燥した。この処理
で得たリテーナマットは重量が約２５％増加し、ガラス
繊維の表面には多数の小突起が一体に形成されていた。
この小突起の寸法は０．０５〜０．３μｍで、ガラス繊
維の直径約１μｍよりもはるかに小さかった。また、リ
テーナマットの表面積をＢＥＴ法で測定したところ、処
理前に２．０ｍ² ／g のものが２０ｍ² ／g になり、約
１０倍大きくなった。したがって、ガラス繊維の表面に
一体に形成されたシリカの小突起は多孔質と考えられ
る。

【００１０】同様の実験をコロイダルシリカのシリカ粒
子の寸法や形状、さらに酸性度を変えて実施するととも
に、シリカ粒子とアルミナ粒子とを混合したゾル、およ
びアルミナ粒子のゾルに対して行った。その結果、ガラ
ス繊維と無機材料からなる小突起との付着、結合は、シ
リカ粒子単独の場合には酸性度がｐＨ＝１〜ｐＨ＝５の
ときに、アルミナ粒子単独の場合にはｐＨ＝９〜ｐＨ＝
１２のときに良好であり、両者の混合ゾルの場合にはｐ
Ｈ＝４〜ｐＨ＝１０の酸性度が良好であることが判っ
た。

【００１１】コロイダルシリカを用いた場合に、リテー
ナマットに含浸後の乾燥条件についても検討した。乾燥
温度は８０℃以下の低温でも充分に良好なリテーナマッ
トが得られ、高温で焼結する必要はなかった。また、ス
チロール系やフッ素樹脂系樹脂などの水性エマルジョン
を少量、例えばシリカに対して１０％以下添加したコロ
イダルシリカも、それを含浸、乾燥することによってガ
ラス繊維表面にシリカ小突起を形成することができた。
この場合には、樹脂の大部分はガラス繊維の交点に凝集
したが、一部はガラス繊維上にバラバラに付着した。こ
の樹脂は、ガラス繊維の親水性を損なうものであって、
基本的には好ましくない。ただし、電池組立作業時にリ
テーナマットの強度を高めて、ハンドリングを容易にす
る効果がある。

【００１２】このようにして作製したリテーナマットに
ついて、吸液性を調べた。厚さ１．０mm、幅３０mm、長
さ５００mmのリテーナマット試片を２０℃での比重１．
３００の希硫酸を入れた容器上に垂直につるし、下端を
１０mmだけ希硫酸に浸漬して５時間放置した。この状態
のリテーナマットの上部１００mmと下部１００mmとを切
断して、両者の吸液重量の比率を算出した。リテーナマ
ットに対する処理の内容と、吸液重量の上下の比率とを
表１に示す。

【００１３】

【表１】

【００１４】リテーナマットを構成する繊維の表面が平
滑な従来のものに比較して、表面に多数の小突起を形成
した本発明になるものは、５００mmという高形であって
も、上部と下部とでその吸液量に差が少なく、吸液性に
優れている。特に、小突起を形成する無機材料としては
シリカが優れている。

【００１５】次に、吸液性の優れていたNo. ２とNo. ４
のリテーナマットを用いて、幅１４５mm、高さ４８５m
m、厚さ３．５mm、の正極板２枚と、相応の負極板３枚
のペースト式のリテーナ式密閉鉛蓄電池を試作し、充放
電サイクル寿命試験を行った。リテーナマットの厚さは
１．８mmとした。放電は３ｈＲ電流で２ｈ、充電は３ｈ
Ｒ電流の１／４で１０ｈ、過充電量は放電量の２５％と
し、室温でサイクルを行った。その結果を図１に示す。

【００１６】本発明になる密閉電池は、初期容量は若干
劣るが、優れた耐久性を示しており、５００サイクルの
充放電サイクル後でもその容量低下はほとんどなかっ
た。初期容量の若干の低下は、小突起の形成による凹凸
の付与でリテーナマットの多孔度が低下したためであ
る。

【００１７】なお、図２は本発明電池に用いたリテーナ
マットの表面の状態を拡大して示す顕微鏡写真（5,000
倍）、図３は従来電池のリテーナマットのそれを示す顕
微鏡写真（2,000 倍）である。

【００１８】

【発明の効果】本発明リテーナ式密閉形鉛蓄電池は、ガ
ラス繊維を細くしたりすることなく、リテーナマットの
吸液性を改良することができ、充放電サイクル寿命の優
れたリテーナ式密閉形鉛蓄電池を可能にし、その工業的
価値大である。

【図面の簡単な説明】

【図１】充放電サイクル寿命試験における放電容量の推
移と電解液の減少量の推移を示した図

【図２】本発明電池に用いたリテーナマットの表面状態
を拡大して示した顕微鏡写真

【図３】従来電池のリテーナマットの表面状態を拡大し
て示した顕微鏡写真

Claims (2)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 シリカあるいはアルミナを主体とする無
   機材料からなる多数の小突起を表面に一体に形成して凹
   凸を付与した、平均直径５μｍ以下のガラス短繊維を主
   体とするリテーナマットを用いることを特徴とするリテ
   ーナ式密閉形鉛蓄電池。
2. 【請求項２】 リテーナマットの重量当りの表面積が５
   ｍ² ／g から１００ｍ² ／g である請求項１に記載のリ
   テーナ式密閉形鉛蓄電池。