JPH0410351A - 蓄電池用セパレータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は蓄電池用セパレータに係り、特に自動車等に用
いられる鉛蓄電池用セパレータとして好適な、低電気抵
抗で耐熱性に優れ、活物質の保持力が大きくしかも低コ
ストで製造可能な蓄電池用セパレータに関する。

［従来の技術］ 自動車用鉛蓄電池に要求される基本特性としては下記の
■〜■があり、近年これらの特性に対する要求は一層厳
しいものとなってきている。

■　電気抵抗が可能な限り低い。このことは蓄電池の薄
型化に必要不可欠な条件である。

■　充分な剛性を有し、電池の生産性に優れる。

■　電解液中で炭化及び酸化を受けにくく、長期間にわ
たってその特性が安定している。

■　全面に微孔を有し、孔が迷路状に形成され鉛浸透シ
ョートを起こしにくく、かつ薄い。

■　材料が安価で大量に安定して入手できる。

■　電池に有害な物質を溶出させない。

初期の鉛蓄電池には木製のセパレータが用いられていた
が、電解液が希硫酸であることから早期にセパレータの
炭化を引き起していた。木製セパレータに次いでは、微
孔ゴムセパレータ、及びバルブを原料としたセパレータ
が多く用いられ、これらのセパレータは３０年以上も前
から使われていた。微孔ゴムタイプは電池内での耐酸化
性に最も優れていた。パルプセパレータは耐酸化性は微
孔ゴムタイプ程ではなく、物理的強度の点でもやや不充
分であったが、コストが安いので基板を若干厚くするこ
とでセパレータの耐久力を持たせる様にして用いられて
いた。更にこれらにガラスマットを張り付けたタイプの
セパレータがあり、電池の寿命耐久力の向上に貢献して
きた。

近年、蓄電池分野においては、セパレータの薄型化が検
討されている。薄型セパレータには次の■〜■のような
特徴が挙げられる。

■　電気抵抗が低いのて高性能な電池を設計できる。

■　比較的入手が容易なローコストの材料を用いて作ら
れている。

■　材料としては、化学繊維と無機粉体を用い抄紙式に
て０．２５ｍｍ程度の薄板状に仕上げられる。又は高分
子化合物の溶液を化学繊維の薄板に塗布した後溶剤を揮
発させ微孔を形成したり、高分子化合物と添加剤の混合
物をシート状にした後添加剤を抽出して微孔を形成させ
ている。

最近では米国において開発されたガラスセパレータの如
く、最高のコールドクランキング電流を引き出すことが
できるセパレータの出現に依り、国内でも超低抵抗のセ
パレー々か開発され現在一部の自動車用鉛蓄電池に用い
られている。

ところで、蓄電池用セパレータのうち、特に自動車用蓄
電池用セパレータには薄くて、耐酸性、耐酸化性、スク
ッキング性（剛性）に優れること以外に、 ■　電気抵抗がより低いこと。

■　耐熱性に優れること。

■　活物質の保持力に優れること。

■　安価に提供されること。

が要求される。

ここで■の電気抵抗の低いセパレータは、低温高率放電
性能が更に優れた電池の要求によるものであり、■の耐
熱性は、エンジンルームの狭少化に伴い電池が高温下で
使用されることが多くなつたこと、■は自動車走行中の
振動による活物質の脱落防止をより効果的に行なう機能
を備えかつ安価なことなどに対する要求である。

従来、自動車用蓄電池用セパレータとしては、■　ポリ
エチレン繊維や無機粉末、バインダーからなる抄造シー
トに乾式製法のガラスマットを帯状２列に接着剤を塗布
して貼合わせた抄造式％式％ ＩＩ　　ガラス繊維、ポリエステル繊維、無機粉末を主
成分として抄造し片面にアーモリブを設けてなるセパレ
ータ。

などがあった。

しかしながら、自動車用蓄電池用セパレータに対する要
求特性の高度化に伴い、上記１．ＩＩのセパレータでは
要求特性を十分に満足することができなくなってきてい
る。即ち、■のセパレータは、抄造後、コストの高い乾
式展絽法により得られたガラスマットと貼合わせている
ためセパレータとしての総コストが割高となっていた。

また、ポリエチレン繊維を使用しているため希硫酸電解
液との濡ね性が悪く、ガス抜は性に劣るという欠点もあ
った。一方、Ｉｔのセパレータは電極に当接する面がリ
ブであり、活物質の脱落防止機能に欠は耐酸性が劣ると
いう欠点があった。

このような問題点を解決するものとして、本出願人は 「　イ）２３〜４３重量％の平均直径０．８〜３．５μ
のガラス繊維を主体とするｍ維と、５７〜７７重量％の
比表面積１００−ｄ／ｇ以上のシリカ粉末、更に前記繊
維及びシリカ粉末の合計を１００として、これに対し０
〜１５重量％のポリエステル繊維などの合成繊維を加え
たものを湿式抄造し、密度０．２〜０．４ｇ　／　ｃ　
ｒｎ’としたウェブ層及び口）平均直径１０〜２０μの
ガラス繊維とガラス繊維の１０〜２０重量％のアクリル
系バインダーで接着するか又はしないで湿式抄造され、
平均密度０．　１７〜０．　２５　ｇ／Ｃｍ’としたガ
ラス繊維層 の２層をアクリル系バインダーで２Ｎのシートの全面を
接着し一体化したことを特徴とする蓄電池用セパレータ
。」 を提供した（特開昭６３−２８４７５５号）。

［発明が解決しようとする課題］ 特開昭６３−２８４７５５号記載の蓄電池用セパレータ
によれば、薄くて耐酸、耐酸化性に優れ、電気抵抗が極
めて低く、耐熱性に優れ、かつ連続生産性に優れたガラ
スマット付の安価な鉛蓄電池用セパレータが提供される
が、なお解決すべき次のような欠点がある。

即ち、ウェブ層とガラス繊維層とを全面接着する方法と
して、次のＡ〜Ｃがあるが、 Ａ、３工程力式 ウェブ層を製造し、別途ガラス繊維層を製造し、両層を
全面接着する。

８．２工程穴式 ウェブ層を製造し、このウェブ層上へガラス繊維層を抄
造する。

Ｃ，２工程穴式 ガラス繊維層を製造し、このガラス繊維層上にウェブ層
を抄造する。

これらのうち、Ａの３工程力式では加工コストが高くつ
く。また、Ｂ、Ｃの２工程穴式のうち、Ｂの方法では、
減水性の低いウェブ層の上にガラス繊維層を抄造するた
め、この抄造時の脱水性が悪く、加工コストが高くつく
。更に、Ｃの方法ではウェブ層の抄造時にガラス繊維層
の側面より空気が流入し、やはり抄造時の脱水性が悪い
ため、加工コストが高くつく。

本発明は上記従来の問題点を解決し、電気抵抗が低く、
耐熱性が良好で、活物質保持力に優れた蓄電池用セパレ
ータであって、低コストで製造可能な蓄電池用セパレー
タを提供することを目的とする。

［課題を解決するための手段］ 本発明の蓄電池用セパレータは、平均繊維径１３〜１５
μｍのガラス繊維を主体とするガラス繊維をガラス転位
点３０〜８０℃のアクリル樹脂で接着してなるガラス繊
維層よりなるセパレータ本体の全厚さの２５〜４０％の
範囲の表層部に、比表面積１０ｄ／ｇ以上のシリカ粉末
７０〜９０重量部及びガラス転位点１０〜３０℃のアク
リル樹脂３０〜１０重量部を配合してなるウェブ層形成
材を含浸させてウェブ層を形成したことを特徴とする。

以下に本発明の詳細な説明する。

本発明の蓄電池用セパレータのセパレータ本体を構成す
るガラス繊維は平均繊維径１３〜１５μｍのガラス繊維
を主体とするものである。

セパレータ本体を構成するガラス繊維の平均繊維径が犬
きく、例えば１７〜２０ｐｍであると、後述のウェブ層
形成材が下層に抜けてしまい、表面部にウェブ層を形成
することができない。また、蓄電池用セパレータの滑り
性の面からも構成ガラス繊維は平均繊維径１３〜１５μ
ｍのガラス繊維を主体とすることが必要とされる。この
ようにウェブ層形成材の保持及び滑り性の面からは、本
発明に係るセパレータ本体は１３〜１５μｍのガラス繊
維１００％で構成されることが好ましいが、必要に応じ
て平均繊維径１７〜２０ｕｍのガラス繊維を０〜５０重
量％の範囲で混合使用しても良い。平均繊維径１７〜２
０μｍのガラス繊維を混合することによりセパレータの
電気抵抗の低下を図ることができる。

なお、本発明において、セパレータ本体を構成するガラ
スｌＩａ維の平均長さは６〜４０ｍｍ程度とするのが好
ましい。

本発明においては、このような平均繊維径の構成ガラス
繊維を、ガラス転位点（Ｔｇ）が３０〜８０℃のアクリ
ル樹脂で接着してセパレータ本体とする。接着に用いる
アクリル樹脂のＴｇが３０℃よりも低いものであると、
得られるセパレータ本体が軟らかくなり過ぎ、逆にＴｇ
が８０℃を超えると得られるセパレータ本体が硬く脆い
ものとなる。そして、セパレータ本体は軟らかくてもま
た硬くても滑りの悪いものとなるため好ましくない。ま
た、セパレータとガラスマットとを合体して小股切断し
た後、スタッカーにかける際には、セパレータにある程
度の剛性が必要とされるが、セパレータが軟らか過ぎる
とこの剛性が十分に得られず好ましくない。本発明にお
いては、Ｔｇが３０〜８０℃のアクリル樹脂を用いるこ
とにより滑りが良く、スタッカー性の良好なセパレータ
を得ることが可能とされる。

このようなガラス繊維の接着に用いるアクリル樹脂の量
は、セパレータ本体の構成ガラス繊維とアクリル樹脂の
合計重量に対して１５〜２５重量％であることが好まし
い。アクリル樹脂が１５重量％未満であると接着が不十
分となり、また２５重量％を超えると電気抵抗が高くな
り、いずれの場合も好ましくない。しかして、ガラス繊
維をアクリル樹脂で接着して得られるセパレータ本体の
密度は０．１３〜０．２５ｇ／ｃゴであることが好まし
い。セパレータ本体の密度が０、ｆ３ｇ／ｃｒｎ”未満
であると目が荒すぎて、陽極活物質の保護効果が小さく
なり、０．２５ｇ　／　ｃ　ｍ”を超えると電気抵抗が
高くなりいずれの場合も好ましくない。

本発明においてこのようなセパレータ本体の表層部に含
浸させるウェブ層形成材は、比表面積１０ｆｎ″／ｇ以
上のシリカ粉末７０〜９０！ｉ量部及びガラス転位点１
０〜３０℃のアクリル樹脂３０〜１０重量部を配合して
なるものである。即ち、このウェブ層形成材にガラス繊
維や合成繊維が配合されている場合には、セパレータ本
体への含浸が行ない難いため、シリカ粉末及びアクリル
樹脂よりなるものを用いる。

用いるシリカ粉末の比表面積が１０ｒｎ’／ｇ未満では
耐酸化性が悪くなる。従って、シリカ粉末の比表面積は
１０ｒｒ？／ｇ以上、好ましくは１００ゴ／ｇ以上とす
る。

また、アクリル樹脂のＴｇが３０℃を超えるものである
とウェブ層形成材の液の延びが悪く、気泡ができて得ら
れるセパレータの耐酸化性が低下する。アクリル樹脂の
Ｔｇが１０℃未満であるとウェブ層形成材の液が軟かく
なりすぎてセパレータ本体の下層にまで流下してしまい
、表層部のみに含浸させることができない。従って、ア
クリル樹脂としてはＴｇが１０〜３０℃のものを用いる
。

ウェブ層形成材は、シリカ粉末の割合が７０Ｉ！量部未
満でアクリル樹脂の割合が３０重量部を超えると電気抵
抗が高くなり、またシリカ粉末の割合が９０重量部を超
え、アクリル樹脂の割合が１０重量部未満であると強度
が不足する。従って、ウェブ層形成材は、シリカ粉末７
０〜９０重量部及びアクリル樹脂３０〜１０重量部とす
る。

本発明においては、前記セパレータ本体の全厚さの２５
〜４０％の範囲の表層部に、上記ウェブ層形成材を含浸
させてウェブ層を形成する。ウェブ層形成材の含浸厚さ
がセパレータ本体全厚さの２５％未満であるとウェブ層
による十分な陽極活物質保持効果が得られず、４０％を
超えるとセパレータとしての弾力性が低下する。従フて
、ウェブ層形成材の含浸厚ざはセパレータ本体全厚さの
２５〜４０％とする。

本発明においてはこのようにして形成されるウェブ層の
密度は０．２〜０．４ｇ／ｃｍ’であることが好ましい
。ウェブ層の密度が０．２ｇ／ｃｒｎ’未満であると耐
酸化性が低下し、０．４ｇ／ｃｍ″を超えると電気抵抗
が上昇するため、いずれの場合も好ましくない。

このような本発明の蓄電池用セパレータは、その全厚さ
には特に制限はないが、０．８〜０．７ｍｍ程度の薄型
のものに適している。

本発明の蓄電池用セパレータを製造するには、例えば次
のような方法によるのが有利である。

即ち、溶融ルツボの下部に設けた人ズルから連続的に紡
糸した硝子繊維を切断した、比較的長さの短いガラス繊
維を用意し、これをパルパーで離解、切断、分散させる
。あるいは、これを抄紙機ネットに供給する途中におい
て、適宜の切断手段により、ガラス繊維を短く切断して
も良い。このガラス繊維は平均６〜４０ｍｍの長さであ
ることが好ましい。

なお、切断された所定の繊維直径構成のガラス繊維はネ
ット上に抄紙されるのであるが、その際、粘材を使用し
て水の粘度を１０〜３゜ＣｐＳとして分散させ、その後
、ネット上に抄紙する。

その後、ガラス繊維抄紙シートに所定量のアクリル樹脂
を散布或いは浸漬することにより付着させ、１２０〜１
８０℃に加熱してセパレータ本体とする。

そして、抄造により得られたセパレータ本体に前述のウ
ェブ層形成材をぬり込んで含浸させる。

［作用］ 本発明の蓄電池用セパレータは、ガラスマット層がある
ため、活物質の保持力が大きいものであり、又ウェブ層
の厚さは全厚さの２５〜４０％と比較的薄いため電気抵
抗が小さい。また、シリカ粉末、ガラス繊維及びアクリ
ル樹脂のみで構成されるため、耐熱性に優れる。

そして、ウェブ層はガラス繊維層にウェブ層形成材をぬ
り込むことにより形成するため製造が容易で製産効率が
高く、コストの低廉化が図れる。

［実施例］ 以下に実施例を挙げて本発明の詳細な説明する。

実施例１ 第１表に示すガラス繊維構成にて、Ｔｇ−６０℃のアク
リル樹脂（付着量はセパレータ本体全重量に対して２０
重量％）を用いて、密度０．１４ｇ／ｃｔｒ１″のセパ
レータ本体を抄造した後、その全厚さの３５％の表層部
に第１表に示す比表面積のシリカ粉末８０重量部と第１
表に示すＴｇのアクリル樹脂２０重量部とからなるウェ
ブ層形成材をぬり込んで密度０．３４ｇ／ｃｍ″の蓄電
池用セパレータを製造した。なお、製造時のぬり込み状
態は第１表に示す通りであった。

得られた蓄電池用セパレータについて、下記方法により
諸特性を調べ、結果を蓄電池用セパレータとしての良否
の判定結果と共に第１表に示した。

電気抵抗（Ω・ｄゴ／ ＪＩＳ　　Ｃ２３１３に準じて測定。

耐酸化性（ｈｒｓ／枚） ７ｃｍＸ７ｃｍの試料を比重１．３の希硫酸中で＋、−
の極板中にセットし、５ｋｇの荷重をかける。４５℃で
２．５Ａの電流を流し、４時間毎に端子電圧を測定し、
電圧差が０．２ｖ以上降下又は２，６ｖ以下になるまで
の時間を測定する。

耐熱性 ３００℃のオーブン中に３０分間入れ、前後の重量変化
率を求める。５％未満を良とする。

乍業性（滑り性） １０ｃｍの試料を２枚用意する。１枚を固定し残り１枚
にバネ秤りをセットする。固定した１枚の上に残りの１
枚を重ね、その上にプラスチック板及び２００ｇの重り
をのせ、１０ｃｍ／秒でバネ秤りをひっばる。５０ｇ以
下を良とする。

なお、用いたアクリル樹脂はいずれも東亜合成製のアク
リル酸エステルポリマーであり、また、シリカ粉末は下
記の通りである。

シリカ粉末（比表面積＝２０ｒｎ”／　　）「マイクロ
シリカ」　（昭和化学工業＠）シリカ粉末（比表面　＝
１２０ｍ”／ｇ）「ニップシール」　（日本シリカニ業
＠）第１表より、本発明の範囲外のＮｏ、１゜５〜７，
１１．１２のセパレータは、いずれかの特性が劣るのに
対し、本発明の実施例に係るＮｏ、２．３，４．８〜１
０のセパレータはすへての特性が良好であることが明ら
かである。

／ ／ ／ メ′ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ／ ［発明の効果］ 以上詳述した通り、本発明の蓄電池用セパレータによれ
ば ■　電気抵抗が小さい。

■　耐熱性、耐酸化性に優れる。

■　陽極活物質の保持力が大きい。

■　スクッキング滑り性に優れる。

■　薄型化が可能である。

■　電解液の濡れ性、ガス抜は性に優れる。

等の優れた特長を備え、かつ、容易かつ効率的に、低コ
ストに製造することができる高特性蓄電池用セパレータ
が提供される。本発明の蓄電池用セパレータによれば、
蓄電池の性能向上、低コスト化が現実される。

代理人　　弁理士　　重　野　　剛

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）平均繊維径１３〜１５μｍのガラス繊維を主体と
   するガラス繊維をガラス転位点３０〜８０℃のアクリル
   樹脂で接着してなるガラス繊維層よりなるセパレータ本
   体の全厚さの２５〜４０％の範囲の表層部に、比表面積
   １０ｍ＾２／ｇ以上のシリカ粉末７０〜９０重量部及び
   ガラス転位点１０〜３０℃のアクリル樹脂３０〜１０重
   量部を配合してなるウェブ層形成材を含浸させてウェブ
   層を形成したことを特徴とする蓄電池用セパレータ。