JP5025865B2

JP5025865B2 - 鉛蓄電池用リブ付きセパレータ

Info

Publication number: JP5025865B2
Application number: JP2001304629A
Authority: JP
Inventors: 忠正和田; 敬平島
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date: 2001-09-28
Filing date: 2001-09-28
Publication date: 2012-09-12
Anticipated expiration: 2021-09-28
Also published as: JP2003109572A

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、鉛蓄電池用セパレータに関し、更に詳しくは、肉薄シートのベース面に、電極板に当接させるように所定の間隔を存して多数条の主リブを設けた鉛蓄電池用リブ付きセパレータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
従来の鉛蓄電池用リブ付きセパレータとしては、柔軟な合成樹脂製薄肉シートのベース面に、電極板に当接させるように所定の間隔を存して多数条の主リブを設けるようにしたものが使用されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
上記、従来のリブ付きセパレータを極板群に組み込み、鉛蓄電池に構成した場合、その使用中において、充放電による陽極板の膨張、収縮などに伴う変形や、セパレータの特にリブのない平坦な肉薄ベース部の湾曲などにより、該セパレータの該肉薄シートのベース部は陽極面と接触し、その極板の活物質である酸化鉛により酸化されて、酸化劣化を起こし、ついには孔があき、その結果、極板間の短絡や電池寿命の短縮をもたらすという不都合を有していた。
これを防止するため、該リブの高さを著しく高くすることが考えられるが、極板面との間隔が大きくなり、電気抵抗の増大をもたらすという不都合を有するものである。
また、リブ付きセパレータとは別に、セパレータの酸化劣化を防止するため、平坦な肉薄セパレータ面にガラスマットを重合してなるガラスマット付きセパレータも提案されているが、該ガラスマットは、リブ付きセパレータに比べ製造コストの増大をもたらしてしまうものである。また、ガラス繊維にバインダを混在しているため、極板群に組み込んだ場合、電気抵抗の増大、電池の放電特性の劣化をもたらすという不都合もある。
そこで、このような従来の技術に鑑み、本出願人は、先に、平成３年実用新案登録願第７８６８０号において、肉薄シートベース面に間隔を存して多数条の主リブを設けたリブ付きセパレータの隣接する主リブ間に該主リブよりも高さの低いミニリブを少なくとも１条設けることにより、電池使用時に陽極板やセパレータの変形が生じても、該ミニリブに陽極板面が当接されることにより該セパレータのベース部が直接陽極板面と接触することを防止できるようにしたリブ付きセパレータを提案した。
しかしながら、このセパレータでは、隣接する主リブとミニリブ間の間隔や、隣接するミニリブ間の間隔は、いずれも１〜２ｍｍ程度に留めるようにしており、標準的な構成である隣接する主リブ間の間隔が１０ｍｍ程度の場合には、隣接する主リブ間に５条程度のミニリブを配する必要があった（ただ、特別なケースとして、隣接する主リブ間の間隔が３ｍｍ程度に狭い場合のみは、主リブ間の中央に１条のみ配すればよいとされた）。ところが、その後、電池使用時に陽極板やセパレータが変形し、主リブ間に配されたミニリブに陽極板面が当接される現象について詳細な解明を行ったところ、隣接する主リブ間のベース部分に直接陽極板面を接触させない効果は、主リブ間に配された複数条のミニリブの内、隣接する主リブ間の中央部近傍に存在するリブのみで十分に発揮されることが判明した。この解明を受け、種々の検討を行った結果、主リブ間に配するミニリブの条数は、電気抵抗を高めない点を考慮すれば、必要最小限の数に留めることが得策であるとの結論に至った。つまり、電池使用時に陽極板やセパレータが変形し、主リブ間のベース部分に陽極板面が当接されるのを防止する効果を発揮しつつ、ミニリブの配設による電気抵抗の増大を出来る限り抑えるには、隣接する主リブ間に配するミニリブはその中央部近傍のみに限定するのが有効であると判断した。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
本発明者等は、かかる要望に応えるべく、鋭意検討の結果、隣接する主リブ間の中央部近傍に、前記リブよりも高さの低いミニリブを設けることにより、電気抵抗の増大をもたらすことなく、放電特性の劣化なしに、肉薄シートのベース部の酸化劣化を防止し得る鉛蓄電池用リブ付きセパレータを構成できることを知見した。
本発明の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、かかる知見に基づきなされたもので、請求項１記載の通り、肉薄シートのベース面に、ピッチ間距離が５．０ｍｍ以上となる所定の間隔を存して多数条の主リブを設けた鉛蓄電池用リブ付きセパレータにおいて、隣接する主リブのピッチ間距離に対して中央から左右１０％の範囲となる、隣接する主リブ間の中央部近傍のみに、主リブよりも高さの低いミニリブを設けたことを特徴とする。
また、請求項２記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、請求項１記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータにおいて、前記ミニリブは、主リブに対して１０〜５０％の高さを有することを特徴とする。
また、請求項３記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、請求項１または２に記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータにおいて、前記ミニリブは、１本であることを特徴とする。
また、請求項４記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、請求項３記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータにおいて、前記ミニリブは、主リブ間の中央に設けたことを特徴とする。
【０００５】
【発明の実施の形態】
図１は、本発明鉛蓄電池用リブ付きセパレータの一実施の形態の平面図、図２はその拡大断面図を示すもので、図中１０で示される本発明鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、ポリエチレン樹脂シート等からなる肉薄シート１のベース面２に、電極板２０に当接させるように所定の間隔を存して多数条の主リブ３を設けると共に、これら隣接する主リブ３，３間の中央部近傍４に、前記リブ３よりも高さの低いミニリブ４を設けるようにした。図示したものでは、主リブ３，３間の中心線Ｌに沿って１本のミニリブ４のみを設けるようにしたものである。このミニリブ４の高さは主リブ３の高さの１／５に形成してある。
【０００６】
かくして、上記、ミニリブ付きセパレータを極板群に組み込み、鉛蓄電池に構成した場合、その使用中において、充放電による極板の膨張、収縮などに伴う変形や、セパレータの肉薄ベース部の湾曲が生じても、前記セパレータの主リブ間の中央近傍に設けられたミニリブによって、薄肉シートのベース部が極板面と接触するのが防止され、前記シートの酸化劣化は未然に防止され、その結果、内部短絡の防止、電池寿命の増大が図られる。
【０００７】
前記ミニリブ４は、図中Ｒで示した、隣接する主リブ３，３のピッチ間距離に対して中央から左右１０％の範囲内に設けるのであれば、１本に限らず、２本など、複数本設けることもできる。このような、隣接する主リブ３，３のピッチ間距離に対して中央から左右１０％の範囲を超えてミニリブを設けても、前記薄肉シートのベース部が極板面と接触するのを防止する作用をほとんど果たさず、その結果、単に電気抵抗を増大させるだけに終わってしまうため、材料の無駄にもなり、好ましくない。
【０００８】
また、図示のミニリブ４は、主リブ３の高さの１／５の高さに形成したが、１／２以下の高さにすれば、電気抵抗の増大をもたらすことなく、前記薄肉シートのベース部が極板面と接触するのを防止することができる。また、このような薄肉シートのベース部の極板面との接触を防止するためには、最低でも１／１０程度の高さを有するように形成することが好ましく、従って、ミニリブの高さは、主リブの高さに対して１／２〜１／１０の範囲にするのが好ましい。
【０００９】
また、前記ミニリブは直線状に形成したが、図３に示すように、破断線状に形成してもよいし、或いは、図４に示すように、破断したものを、更に、傾斜配置するように形成してもよい。
【００１０】
尚、前記ミニリブ４は図５に示すように、上面のエッジ部にアール４ａを形成することが好ましい。このように、アール４ａを形成することにより、極板２０がミニリブ４に当たった際に、ミニリブ４のエッジ部で極板の活物質が脱落することを防止でき、電池寿命を延ばすことができる。
【００１１】
【実施例】
次に、本発明鉛蓄電池用リブ付きセパレータの具体的実施例を、比較例と比較して説明する。
（実施例１）
本実施例の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、高密度ポリエチレン樹脂粉末と、無機粉体として平均粒径５μｍのシリカ粉末と、鉱物オイルとしてパラフィン系オイルとをヘンシェルミキサで混合し、得られた混合物を２軸押出機で押出し、成形ロールで加圧成形し、トリクロロエチレン中に浸漬して鉱物オイルを除去し、セパレータの鉱物オイル含有量が１３質量％となるようにした。そして、厚さ０．２５ｍｍのベース部上に、上辺０．４ｍｍ、底辺０．８ｍｍ、高さ１．００ｍｍ、断面積０．６０ｍｍ²の断面形状を有する主リブを１０ｍｍ間隔で連設するようにして形成した。また、前記主リブ間のほぼ中央に、上辺０．２ｍｍ、底辺０．４ｍｍ、高さ０．３０ｍｍ、断面積０．０９ｍｍ²（主リブの断面積比０．１５）の断面形状を有する直線状のミニリブを１本形成した。
【００１２】
（比較例１）従来品
主リブ間にミニリブを設けなかったこと以外は実施例１と同様にして、鉛蓄電池用リブ付きセパレータを作製した。
【００１３】
（比較例２）
主リブ間のミニリブを中央の１本に加え、更に同形状のミニリブを主リブ間の両端にそれぞれ配置して、隣接する主リブ間に３本のミニリブを設けるようにし、しかも、隣接する主リブとミニリブ間の間隔、及び隣接するミニリブ間の間隔がいずれも互いに等間隔になるようにしたこと以外は実施例１と同様にして、鉛蓄電池用リブ付きセパレータを作製した。
【００１４】
（比較例３）
主リブ間のミニリブの位置を片側に、即ち、主リブから１／３の位置にずらしたこと以外は実施例１と同様にして、鉛蓄電池用リブ付きセパレータを作製した。
【００１５】
（比較例４）
主リブ間のミニリブを、上辺０．４ｍｍ、底辺０．８ｍｍ、高さ０．７０ｍｍ、断面積０．４２ｍｍ²（主リブとの断面積比０．７０）の断面形状を有する直線状のミニリブとしたこと以外は実施例１と同様にして、鉛蓄電池用リブ付きセパレータを作製した。
【００１６】
次に、得られた実施例並びに各比較例の鉛蓄電池用リブ付きセパレータにつき、下記に示す耐酸化時間試験を行い、セパレータの寿命評価を行うと共に、電池の始動性に影響する電気抵抗試験を行った。その結果を下記表１に示す。
［耐酸化時間］
試験容器に試料（セパレータ７０ｍｍ角）を１０ｋＰａの圧力がかかるようセットし、比重１．３００（２０℃）の電解液を１０００ｍｌ注入し、電界液温度を４５±２℃の状態で２．５Ａの調整をした。耐酸化時間は、端子電圧が２．６Ｖ以下または電圧差が０．２Ｖ以上となった時間で表示するようにした。
［電気抵抗］
ＪＩＳＣ２３１３に準拠した方法により測定した。
【００１７】
【表１】

【００１８】
表１に示すように、実施例の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、電気抵抗は従来品と同等で、耐酸化時間は２５％の向上が認められた。
また、比較例１（従来品）の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、実施例１の鉛蓄電池用リブ付きセパレータに比べ、電気抵抗は同等であったが、耐酸化時間では２５％も劣るものであった。
また、比較例２の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、比較例１の従来品に比べ、耐酸化時間は２５％の向上が認められるが、電気抵抗も１０％高くなった。
また、比較例３の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、比較例１の従来品に比べ、電気抵抗の上昇はなかったものの、耐酸化時間の向上は殆ど認められなかった。
また、比較例４の鉛蓄電池用リブ付きセパレータは、比較例１の従来品に比べ、耐酸化時間は２５％の向上が認められるが、電気抵抗も２０％高くなった。
【００１９】
【発明の効果】
以上説明したように、本発明のリブ付きセパレータを鉛蓄電池に使用した場合、主リブ間の中央に配置したミニリブにより、極板とセパレータの薄肉シートベースとの接触を防止でき、また、電気抵抗を小さく維持し、セパレータ寿命の向上をもたらす効果を有する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明鉛蓄電池用リブ付きセパレータの一実施の形態の平面図
【図２】同拡大断面図
【図３】本発明鉛蓄電池用リブ付きセパレータの実施の形態の一変形例を示す平面図
【図４】本発明鉛蓄電池用リブ付きセパレータの実施の形態の他変形例を示す平面図
【図５】本発明鉛蓄電池用リブ付きセパレータの実施の形態の他変形例を示す拡大断面図
【符号の説明】
１肉薄シート
２ベース面
３主リブ
４ミニリブ
１０鉛蓄電池用リブ付きセパレータ
２０極板
Ｈｓ主リブの高さ
Ｈｍミニリブの高さ
Ｌ中心線
Ｒ中央から左右１０％の範囲

Claims

肉薄シートのベース面に、ピッチ間距離が５．０ｍｍ以上となる所定の間隔を存して多数条の主リブを設けた鉛蓄電池用リブ付きセパレータにおいて、隣接する主リブのピッチ間距離に対して中央から左右１０％の範囲となる、隣接する主リブ間の中央部近傍のみに、主リブよりも高さの低いミニリブを設けたことを特徴とする鉛蓄電池用リブ付きセパレータ。
前記ミニリブは、主リブに対して１０〜５０％の高さを有することを特徴とする請求項１記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータ。
前記ミニリブは、１本であることを特徴とする請求項１または２記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータ。
前記ミニリブは、主リブ間の中央に設けたことを特徴とする請求項３記載の鉛蓄電池用リブ付きセパレータ。