JP6769306B2 - 鉛蓄電池用セパレータ及び鉛蓄電池 - Google Patents
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Description
本実施形態に係る鉛蓄電池用セパレータは、ガラス繊維、ポリオレフィン系樹脂及びアルミニウム化合物を含む。
本実施形態に係る鉛蓄電池用セパレータの製造方法としては、特に制限は無く、湿式抄造、乾式抄造等が挙げられる。本実施形態においては、これらの中でも、湿式法に基づく抄造法を採用することが好ましい。本実施形態に係る鉛蓄電池用セパレータの製造方法は、例えば、ガラス繊維、アルミニウム化合物及びポリオレフィン系樹脂を含むスラリーを調製する工程と、スラリーを抄紙して抄造体を作製する工程と、加圧機を用いて抄造体を厚み方向に圧縮して圧縮体を作製する工程と、圧縮体を樹脂の軟化点以上の温度で乾燥(熱処理)する工程と、を備える。
本工程においては、例えば、ガラス繊維、ポリオレフィン系樹脂及びアルミニウム化合物を、必要に応じてパルプ等のその他の原料成分と共に所定の分散媒に分散させてスラリーを調製する。スラリーの調製は、例えば、ミキサー、ボールミル、パルパー等により行うことができる。なお、分散媒としては水が一般的に用いられる。
これらの工程では、JISP8222「パルプ試験用手抄き紙の調製方法」に従い、一般的な抄紙機を用いてスラリーを抄紙して抄造体を作製した後、さらに加圧機を用いて抄造体を厚み方向に圧縮して圧縮体を作製する。なお、所望の圧縮体を得るためには、抄造体を410MPaにて5分間圧縮することが好ましい。
本工程は、脱水後のセパレータを完全に乾燥させるために行う。この時の乾燥温度は通常105℃だが、ポリオレフィン系樹脂の軟化点以上の温度であってもよい。軟化点以上の温度に調整することで樹脂の一部が融解してテンプレートとして機能し、セパレータの機械的強度を容易に高くすることができる。
本実施形態に係る鉛蓄電池は、上述の鉛蓄電池用セパレータを備えることを特徴とする。本実施形態に係る鉛蓄電池は、正極(正極板等)及び負極(負極板等)を更に備えることができる。鉛蓄電池の作製方法は、特に限定されず、常法に従って作製することができる。
(実施例1)
平均繊維径1.0μmのガラス繊維(Johns−Manville株式会社、製品名:108A)13.75g(目付量:220g/m2)、精製水1361.25g及び界面活性剤(明成化学工業株式会社、製品名:パスコールHA−52)0.5gを試験用2Lパルパー(熊谷理機工業株式会社)に加えた後、10分間攪拌した。次に、硫酸アルミニウム0.275g及びポリプロピレンエマルジョン0.55g(不揮発分:0.1375g)を加え充分攪拌後に角型スタンダードシートマシン(熊谷理機工業株式会社)に投入した。注水後、充分攪拌し、濾水することにより、膜厚1.5mm、密度0.146g/cm3のセパレータを得た。このセパレータをろ紙で挟みながら410MPaにて5分間圧縮し、脱水した。脱水後のセパレータを、105℃に設定した回転ドライヤーにて乾燥させた。なお、セパレータは、主に、ガラス繊維、硫酸アルミニウム、及び、ポリプロピレンエマルジョンの不揮発分により構成されている。
ポリプロピレンエマルジョンの不揮発分を0.9625gに変更した以外は実施例1と同様にして膜厚1.5mm、密度0.146g/cm3のセパレータを作製した。
ポリプロピレンエマルジョンの不揮発分を0.6875gに変更した以外は実施例1と同様にして膜厚1.4mm、密度0.157g/cm3のセパレータを作製した。図1は、実施例3で作製した鉛蓄電池用セパレータの1000倍の走査型電子顕微鏡写真である。
硫酸アルミニウムの使用量を0.6875gに変更した以外は実施例1と同様にして膜厚1.5mm、密度0.146g/cm3のセパレータを作製した。
硫酸アルミニウムの使用量を0.6875gに変更し、ポリプロピレンエマルジョンの不揮発分を1.375gに変更した以外は実施例1と同様にして膜厚1.47mm、密度0.149g/cm3のセパレータを作製した。
硫酸アルミニウムの使用量を0.1375gに変更し、ポリプロピレンエマルジョンの不揮発分を0.6875gに変更した以外は実施例1と同様にして膜厚1.43mm、密度0.153g/cm3のセパレータを作製した。
ポリプロピレンエマルジョンの不揮発分を0.4125gに変更した以外は実施例1と同様にして膜厚1.5mm、密度0.146g/cm3のセパレータを作製した。
硫酸アルミニウムをアルミナゾル(日産化学株式会社製、商品名:アルミナゾル)に変更した以外は実施例1と同様にして膜厚1.5mm、密度0.146g/cm3のセパレータを作製した。
硫酸アルミニウムをアルミナゾル(日産化学株式会社製、商品名:アルミナゾル)に変更した以外は実施例3と同様にして膜厚1.48mm、密度0.148g/cm3のセパレータを作製した。
硫酸アルミニウムをアルミナゾル(日産化学株式会社製、商品名:アルミナゾル)に変更した以外は実施例4と同様にして膜厚1.5mm、密度0.146g/cm3のセパレータを作製した。
ポリプロピレンエマルジョンを用いないこと以外は、実施例1と同様にして膜厚1.55mm、密度0.142g/cm3のセパレータを作製した。
硫酸アルミニウムを用いることなく、ポリプロピレンエマルジョンの不揮発分を0.6875gに変更した以外は、実施例1と同様にして膜厚1.5mm、密度0.146g/cm3のセパレータを作製した。
硫酸アルミニウム及びポリプロピレンエマルジョンを用いることなくガラス繊維のみを用いた以外は、実施例1と同様に膜厚1.5mm、密度0.146g/cm3のセパレータを作製した。
実施例及び比較例の各セパレータについて、吸水性、機械的強度(引張強度)及び細孔径を以下の方法によって評価した。結果を表1に示す。
セパレータを20mm×20mmの大きさにカットして得られた試験片の25℃、65.0%RHにおける質量(乾燥状態)を1mgの単位まで測定した。次いで、室温(25℃±2℃)の蒸留水に試験片を浸漬して2分間含水させた後、水中から引き上げて1分間放置した後の試験片の質量(湿潤状態)を測定し、次の式によって吸水率を算出した。
吸水率(質量%:g/g)=[湿潤状態の試験片の質量−乾燥状態の試験片の質量]/乾燥状態の試験片の質量×100
セパレータを10mm×40mmの大きさにカットして得られた試験片を準備し、精密万能試験機(株式会社島津製作所、製品名:AGS−X)を用い、チャック間距離20mm、引張速度5mm/分、25.0℃の条件で引張試験を行い、破断時の応力の引張強度を機械的強度として評価した。
セパレータの細孔径は、水銀圧入法により、水銀ポロシメータオートポアIV−9510(株式会社島津製作所製)を用いて測定した。セパレータを0.5cm×1cmの短冊状に切ることによりサンプルを作製し、これをサンプルフォルダ内にセットし、サンプルへ圧力を加えながら水銀を注入し、圧力応答から細孔径を求めた。
実施例の各セパレータを用いて制御弁式鉛蓄電池を作製し、初回容量を測定した。
酸化鉛及び鉛を主成分とするボールミル式鉛粉と、前記鉛粉の全量を基準としてアクリル繊維0.07質量%と、所定量の水及び希硫酸とを混練して正極活物質ペースト(正極用ペースト状活物質)を作製した。作製した正極活物質ペーストを、幅が43mm、長さが67mm、厚さが2.7mmの鉛−カルシウム−錫合金製の集電体に充填して未化成のペースト式正極板を作製した。そして、温度40℃、湿度95%の大気中で24時間放置し熟成した後に50℃、16時間で乾燥して未化成の正極板を作製した。
鉛蓄電池の初回容量は、制御弁式鉛蓄電池を満充電状態にし、周囲温度25℃、0.1CA(1.8A)で終止電圧が1.75V(1.75V/セル)まで放電した際に得られた容量とした。結果を表1に示す。
Claims (5)
- ガラス繊維、ポリオレフィン系樹脂及びアルミニウム化合物を含み、
平均細孔径が10μm以下であり、
前記ガラス繊維の含有量が87.0質量%以上であり、
前記アルミニウム化合物が硫酸アルミニウムを含む、鉛蓄電池用セパレータ。 - 吸水率が500質量%以上である、請求項1に記載の鉛蓄電池用セパレータ。
- 前記ポリオレフィン系樹脂の含有量が前記ガラス繊維の総量に対して0.5〜10質量%である、請求項1又は2に記載の鉛蓄電池用セパレータ。
- 前記アルミニウム化合物の含有量が前記ガラス繊維の総量に対して0.5〜6質量%である、請求項1〜3のいずれか一項に記載の鉛蓄電池用セパレータ。
- 請求項1〜4のいずれか一項に記載の鉛蓄電池用セパレータを備える、鉛蓄電池。
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