JP3416992B2 - 密閉形鉛蓄電池用セパレータ - Google Patents

密閉形鉛蓄電池用セパレータ

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JP3416992B2 JP17152193A JP17152193A JP3416992B2 JP 3416992 B2 JP3416992 B2 JP 3416992B2 JP 17152193 A JP17152193 A JP 17152193A JP 17152193 A JP17152193 A JP 17152193A JP 3416992 B2 JP3416992 B2 JP 3416992B2
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純資 武藤
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Description

【発明の詳細な説明】 【0001】 【産業上の利用分野】本発明は密閉形鉛蓄電池用セパレ
ータに係り、特に、密閉形鉛蓄電池内で高い圧迫力を維
持することができ、電池の長寿命化が図れる密閉形鉛蓄
電池用セパレータに関する。 【0002】 【従来の技術】従来、密閉形鉛蓄電池用セパレータとし
て、平均繊維径2μm以下の極細ガラス繊維の抄造シー
トが良好な性能を示すことが知られている。しかしなが
ら、このような極細ガラス繊維の抄造シートは強度が低
いため、取り扱い難く、電池組立時の作業性が悪いとい
う欠点がある。 【0003】そこで、極細ガラス繊維の抄造シートの性
能低下を引き起こすことなく、抄造シートを補強する改
良がなされており、次のようなものが提案されている。 【0004】 シリカゾル処理した密閉形鉛蓄電池用
セパレータガラスマット形成後、これをシリカゾル水溶
液に浸漬、乾燥する(DE3624378A1,特開平
2−181362号公報)。その他、シリカゾル以外に
アルミナゾルも有効とされており、シリカゾルやアルミ
ナゾルをバインダーとしてセパレータの引張強度を向上
して電池寿命を改善する。 【0005】 シリカ混抄の密閉形鉛蓄電池用セパレ
ータ50〜300μm耐酸性無機粉末としてシリカ粉末
とガラス繊維とを混抄することにより電池寿命を改善す
る(特開平4−32158号公報)特に、シリカ粉末又
は耐酸性無機粉末を混抄する発明は、従来、数多くなさ
れている。 【0006】 【発明が解決しようとする課題】ところで、密閉形鉛蓄
電池の長寿命化対策としては、電池内でセパレータを挟
む極板に圧迫力をかけ、この圧迫力を維持することが重
要である。しかしながら、極細ガラス繊維を主体とした
密閉形鉛蓄電池用セパレータは、電解液を含むと大幅に
圧迫力が低下するという不具合があり、また、前述のシ
リカゾル又はシリカ粉末を用いたセパレータであって
も、電池内での圧迫力を十分に向上させることは困難で
あった。 【0007】本発明は上記従来の問題点を解決し、電池
内で高い圧迫力を維持することができる密閉形鉛蓄電池
用セパレータを提供することを目的とする。 【0008】 【課題を解決するための手段】請求項1の密閉形鉛蓄電
池用セパレータは、ガラス繊維を主体として構成される
セパレータであって、ガラス繊維と、平均粒径が30μ
m以下で、かつ、比表面積が100m 2 /g以上のシリ
カ粉末1〜40重量%と、平均粒径40nm以下のシリ
カ粒子を含有するシリカゾル(固形分)0.5〜20重
量%とを混抄してなることを特徴とする。 【0009】ただし、上記シリカ粉末及びシリカゾル
(固形分)の割合は、ガラス繊維、シリカ粉末及びシリ
カゾル固形分の合計重量に対する割合である。 【0010】以下、本発明を詳細に説明する。 【0011】本発明で用いられるガラス繊維は、その繊
維直径が過度に大きいとセパレータの最大細孔径が大き
くなり、毛細管現象による液保持力が低下して電解液の
成層化防止効果が十分に得られないおそれがあるので、
平均繊維直径を2μm以下、好ましくは0.9μm以下
とする。また、逆にガラス繊維径が小さすぎると、セパ
レータがコスト高となるので、0.4μm以上、特に
0.6μm以上とするのが好適である。即ち、本発明に
おいて、用いるガラス繊維の平均繊維直径は2μm以
下、特に0.4〜0.9μm、とりわけ0.6〜0.9
μmとするのが望ましい。 【0012】本発明においては、ガラス繊維として上記
極細ガラス繊維のみを用いても良く、また、上記極細ガ
ラス繊維に平均繊維直径2μmを超え30μm以下の中
径ガラス繊維を2〜50重量%混合して用いても良い。 【0013】このような中径ガラス繊維の使用により、
ガラス繊維コストを低減することができる。 【0014】本発明において用いるシリカ粉末は、平均
粒径30μ以下、比表面積100m/g以上のもの
る。シリカ粉末の平均粒径が30μを超えても、ま
た、比表面積が100m2/g未満でも本発明による十
分な改善効果は得られない。 【0015】また、シリカゾル中のシリカ粒子は、平均
粒径40nm以下である。このシリカ粒子の平均粒径が
40nmを超えるものであると、本発明による十分な改
善効果は得られない。 【0016】なお、シリカゾルはこのようなシリカ粒子
を1〜50重量%の割合で含有するものが好ましい。こ
のようなシリカゾルは、抄造用水に入れて添加する。 【0017】本発明においては、ガラス繊維、シリカ粉
末及びシリカゾル固形分の合計重量に対して、シリカ粉
末を1〜40重量%、シリカゾル固形分を0.5〜20
重量%の割合で用いる。シリカ粉末及びシリカゾルの割
合が上記範囲より少ないと本発明による十分な改善効果
が得られず、逆に多いとセパレータが硬くなるなどして
好ましくない。 【0018】本発明の密閉形鉛蓄電池用セパレータは、
ガラス繊維、シリカ粉末、シリカゾルの他、必要に応じ
てポリエチレン繊維等の有機繊維、天然針葉樹系パル
プ、合成フィブリル化セルロース等を用いることがで
き、この場合、その使用量は、ガラス繊維重量に対して
有機繊維20重量%以下、天然針葉樹系パルプ5重量%
以下、合成フィブリル化セルロース5重量%以下とされ
る。 【0019】本発明の密閉形鉛蓄電池用セパレータは、
ガラス繊維と共にシリカ粉末及びシリカゾルを混抄する
こと以外は、常法に従って混抄することにより製造する
ことができる。なお、乾燥後のシリカゲルの形成を良好
なものとするために、抄造マットの乾燥は110〜25
0℃で5〜60分程度行なうのが好ましい。 【0020】 【作用】密閉形鉛蓄電池内において、圧迫力を維持する
ための条件としてセパレータ系内にゲルが存在すること
が挙げられる。即ち、この理由の詳細は不明であるが、
ゲルが存在すると、系内に膨張作用が奏され、圧迫力を
維持することができる。 【0021】本発明者らは、シリカ粉末又はシリカゾル
を用いた従来のセパレータが、密閉形鉛蓄電池内での圧
迫力を十分に向上させることができない理由について検
討した結果、シリカ粉末のみ又はシリカゾルのみを用い
た系では、膨張作用を発揮するゲル状態が十分に形成さ
れないことが原因となっているものと推定した。 【0022】これに対して、本発明に従って、ガラス繊
維にシリカ粉末とシリカゾルとを併用添加して混抄する
ことにより、電解液注入後も極板にかかる圧迫力を低下
させることなく、圧迫力を十分に維持できる密閉形鉛蓄
電池用セパレータが提供される。これは、シリカ粉末と
シリカゾルとの共存下においてのみ、混抄後の乾燥工程
において、セパレータ内に良好なゲル状態が形成され、
その膨張作用により圧迫力が維持されるためと考えられ
る。 【0023】 【実施例】以下に実施例、比較例及び参考例を挙げて本
発明をより具体的に説明する。 【0024】実施例1〜4,比較例1〜 表1に示す抄造原料配合にて密閉形鉛蓄電池用セパレー
タを製造し、その諸特性を測定し、結果を表1に示し
た。ただし、比較例4においてはガラス繊維の抄造マッ
トをシリカゾルに浸漬して製造した。なお、用いた原料
の詳細は次の通りである。 【0025】 極細ガラス繊維 :平均繊維直径0.8μm 中径ガラス繊維 :平均繊維直径4.0μm ポリエチレン繊維:平均繊維直径20μm シリカ粉末I :平均粒径2μ,比表面積200m2/g シリカ粉末II :平均粒径10μ,比表面積150m2/g シリカ粉末III :平均粒径80μ,比表面積200m2/g シリカゾル :シリカ粒子の含有量20重量%, シリカ粒子の平均粒径15nm アルミナゾル :アルミナ粒子の含有量20重量%, アルミナ粒子の平均粒径15nm 【0026】また、特性の測定方法は次の通りである。 目付 試料重量を試料面積で除して得られる値である。 厚さ 試料をその厚み方向に20kg/dm2の荷重で押圧し
た状態で測定する(JISC−2202)。 【0027】吸液性 試料を垂直にしてその下部を比重1.30の希硫酸液に
浸漬し、100mmの高さまで上昇する時間を測定する
ことにより求める。 【0028】圧迫力保持率 10cm×10cmに切断した20kg/dm2荷重下
で1mm厚さの試料10枚を図1に示すようにポリ袋2
内にセットし、ハンドル3を回して20kg/dm2
荷重を試料1の厚さ方向にかける。なお、荷重はロード
セル4で検出して圧力計5で読み取る。この状態で比重
1.3の硫酸液6を130mlポリ袋2内の試料1に含
浸させ、1時間後の荷重を測定し、初期の荷重に対する
割合を求める。 【0029】 【表1】【0030】表1より次のことが明らかである。 【0031】即ち、本発明によりシリカ粉末とシリカゾ
ルとを併用した実施例1〜4のセパレータは、圧迫力保
持率が高く、電池の長寿命化が図れることがわかる。一
方、ガラス繊維のみのセパレータ(比較例1)では圧迫
力保持率が低く、また、シリカゾル、シリカ粉末のいず
れか一方のみを用いたセパレータ(比較例2,3)で
は、圧迫力保持率は若干高められるが十分ではない。シ
リカゾルをマットに含浸させたもの(比較例4)でも十
分な効果は得られない。アルミナゾルを用いたもの(比
較例5)では、ガラス繊維のみの場合よりも圧迫力保持
率は低下する。 【0032】なお、比較では、シリカ粉末とシリカ
ゾルとを併用しているが、シリカ粉末の粒径が大きいた
めに圧迫力保持率の改善効果はシリカゾル又はシリカ粉
末単独使用の場合に比べて大きいものの十分ではなく、
平均孔径も大きくなる。 【0033】 【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の密閉形鉛蓄
電池用セパレータによれば、密閉形鉛蓄電池内の極板間
において、電解液含浸後も圧迫力を高く維持することが
でき、従って、密閉形鉛蓄電池の大幅な長寿命化を図る
ことが可能とされる
【図面の簡単な説明】 【図1】実施例における圧迫力保持率の測定装置を示す
図である。 【符号の説明】 1 試料 2 ポリ袋 3 ハンドル 4 ロードセル 5 圧力計 6 硫酸液
───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (58)調査した分野(Int.Cl.7,DB名) H01M 2/16

Claims (1)

  1. (57)【特許請求の範囲】 【請求項1】 ガラス繊維を主体として構成されるセパ
    レータであって、ガラス繊維と、平均粒径が30μm以
    下で、かつ、比表面積が100m 2 /g以上のシリカ粉
    末1〜40重量%と、平均粒径40nm以下のシリカ粒
    子を含有するシリカゾル(固形分)0.5〜20重量%
    とを混抄してなる密閉形鉛蓄電池用セパレータ。
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