JPH0456423B2

JPH0456423B2 -

Info

Publication number: JPH0456423B2
Application number: JP61021746A
Authority: JP
Inventors: Katsuji Ashida; Atsushi Tani; Hiroki Kitawaki
Original assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd; Yuasa Corp
Current assignee: Nippon Sheet Glass Co Ltd; Yuasa Corp
Priority date: 1986-02-03
Filing date: 1986-02-03
Publication date: 1992-09-08
Also published as: JPS62180954A

Description

【発明の詳細な説明】

産業上の利用分野本発明は自動車用及び電気車用等に用いられる
鉛蓄電池用セパレータに係るもので、特にガラス
繊維を主体とし、エンボス加工された鉛蓄電池用
セパレータに関するものである。従来技術とその問題点近年自動車用蓄電池のセパレータには薄くて、
耐酸・耐酸化性に優れていること以外に、 (1)電気抵抗は更に低く、(2)耐熱性に優れ、(3)活物
質の保持力に優れかつ安価なものが要求されるよ
うになつてきた。ここで(1)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、(2)の耐熱性は、エンジンルームの狭少化
に伴う高温使用となることによるものである。ま
た(3)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う機能を備えかつ安価なこと
を最近特に要求されるようになつてきたことによ
る。従来、高性能自動車用電池に用いられるセパレ
ータとしては、(a)ポリエチレンにオイル等の抽出
可能な物質を加えてシート化したのち、一部のオ
イルを抽出して微孔シートとしたポリエチレン抽
出式セパレータ、(b)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ガラスマツ
トを貼り合わせた抄造式セパレータ、(c)ガラス繊
維、ポリエステル繊維、無機粉末を主成分として
抄造し片側にリブを設けたセパレータ、(d)合成樹
脂、溶剤、非溶剤からなる混合溶液を不織布に含
浸し、乾燥してシート状とし、該ガラスマツトを
貼り合わせた合成樹脂微孔セパレータ等がある。しかしながら、これらのセパレータは近年要求
される性質を満足することができなくなつてきて
いる。即ち(a)のポリエチレン抽出式セパレータ、
(b)の抄造式セパレータ、(d)の合成樹脂微孔セパレ
ータなどは低温高率放電時の特性を良くするため
には更に電気抵抗を低くする必要があるが、他の
物性を維持したまま実現することは相当な困難を
伴うことが分つている。 (c)のセパレータは電気抵抗はこれらのセパレー
タの中で最も低いが、陽極に当接する面はリブで
あり、活物質の脱落防止の機能に欠け、耐震性に
劣るという欠点があつた。また、(a)のセパレータは抄造式のセパレータに
比べオイルを抽出する工程を経るため生産スピー
ドが遅く、コストが高いという欠点がある。(b)の
セパレータは抄造したあとガラスマツトを貼り合
わせるという２工程から生産されるため、コスト
が割高となる。(c)のセパレータは抄造とリブ付け
を同調させることはその生産スピードの違いから
難しいため、２工程に分けた方が生産性は良く、
(b)と同様にしてコストが割高になつていた。また
(d)のセパレータも同様にて微孔シートの生産とガ
ラスマツトの貼り合め工程が別々となるため割高
になるという欠点があつた。発明の目的本発明は以上の点に鑑みてなされたものであ
り、薄く、耐酸・耐酸化性に優れ、電気抵抗が極
めて低く、耐熱性に優れかつ高生産性であり、活
物質を保持する機能も有する安価な鉛蓄電池用セ
パレータを提供するものである。発明の構成本発明は上記目的を達成するため耐酸・耐酸化
性・耐熱性に優れたガラス繊維を主体とした抄造
シートをそのままエンボス加工することにより得
られた鉛蓄電池用セパレータである。本発明において、セパレータとなる抄造シート
は、ガラス繊維35〜80部、合成繊維３〜30部、無
機粉末３〜30部、耐酸・耐酸化性に優れた液体バ
インダー10〜15部の構成よりなり、ガラス繊維
は、平均繊維径が5μ以下と平均繊維径が10μ以上
の２種の混合比が前者19〜９対後者３〜１であ
り、又、合成繊維は平均繊維径が２〜30μで長さ
３〜50mmである。平均繊維径5μ以下のガラス繊維を使用するこ
とにより、セパレータに必要な小さな孔径が与え
られることになり、平均繊維径10μ以上のガラス
繊維を使用することにより、活物質の保持力が付
与される。又、前者と後者の混合比を７〜９対３
〜１としたのは、前者が７未満ではセパレータの
孔径が大きくなつてしまい、９を越えると活物質
保持性が悪くなるからである。又、ガラス繊維を
35〜80部と規定したのは、35部未満ではセパレー
タに必要な弾力性が不足し、80部を越えるとセパ
レータの透気性が小さくなつて、セパレータにと
つて必要な「電気抵抗が小さい」という条件が満
足されず、電気抵抗が大となり、電池性能が低下
するからである。合成繊維の平均繊維径が20〜30μ、長さが３〜
30mmであるのは、平均繊維径が2μ未満ではコス
ト高となり、30μを越えると補強効果が不足して
くるからであり、長さが３mm未満では補強効果が
不足し、50mmを越えると抄造時の分散が悪くなる
ためである。無機粉末３〜30部は、３部未満では孔径が大き
くなり、30部を越えると分散が悪くなるからであ
る。液体バインダーが10〜15部であるのは、10部未
満では機械的強度が低下し、15部を越えると電気
抵抗が大きくなるからである。実施例以下に本発明の実施例の詳細について図によつ
て説明する。図１は本発明の一実施例の断面図で
ある。１はガラス繊維主体シートをエンボス加工
して得たセパレータ、２はウエブ部、３は突起部
で（リブ部）、２のウエブ部の方が組織は密とな
つている。図２、図３は本発明セパレータの他の実施例の
平面図およびその断面図である。４は突起で他の
部分、即ち２のウエブ部と３の突起部に比べ全体
の厚みが最も小さく、従つて、最も組織が密にな
つた部分であり、その高さは突起部３の高さより
低い。５は突起４を形成させるための押圧部であ
る。通常３の突起は陽極板側に、４の突起は陰極
板側に当接する。図４は従来セパレータの断面図で６はガラス繊
維、ポリエステル繊維、バインダーからなる抄造
シートで片面にリブ７が形成されている。図５は同様に従来セパレータの断面図である。
合成樹脂微孔セパレータまたはポリエチレン、無
機粉末、バインダーからなる抄造シート８にガラ
スマツト９が貼り合わされたセパレータを示す。実施例１第１表に示す組成の抄造シートを作成し、後、
図１に示すエンボス加工を施こして得たセパレー
タの特性を第２表に示す。第１表及び第２表にお
いて、No.(イ)〜(ホ)が実施例で、No.(ヘ)〜(リ)は比較
例で
ある。

【表】

【表】抄造シートは厚さ0.8mmとし、後エンボス加工
によりウエブ部のみ加圧して、その厚さを0.4mm
とし、突起高さを0.4mmになるような形状のセパ
レータとした。このものは突起部の面積がセパレ
ータの全平面面積の50％を占めるものとした。 No.(イ)〜(ホ)に示したセパレータは電気抵抗が低
く、厚さ変化も従来のガラスマツトと同等以下で
あるため耐震性に優れたセパレータとなつた。ま
た、これらはガラス繊維を主体とするセパレータ
であるため、耐熱性に優れ高温下の劣化も少な
い。しかし次に示すNo.(ヘ)〜(リ)はそれぞれ組成からく
る欠点が生じ、好ましくないことがわかつた。即
ちNo.(ヘ)は合成繊維が混入されていないためにガラ
ス繊維間の粘着が劣り、剥離などの現象を生じ、
また引張強度も低下するなどセパレータとしては
あまり好ましくない性質を示した。 No.(ト)は無機粉末が混入されていないためセパレ
ータとしての最大孔径が大きくなり耐酸化性が低
くなるとともに電解液に対する濡れ性も問題とな
つた。 No.(チ)は10μ以上のガラス繊維を混入しないた
め、厚さ変化が大きくなり、ガラスマツト並の活
物質脱落防止機能を備えないことが分つた。 No.(リ)は、5μ以下のガラス繊維を混入しないセ
パレータであるため、最大孔径が大きくなり、耐
酸化性が低くなるという欠点を有していた。図６に本発明セパレータと従来セパレータの電
気抵抗を比較して示した。「本発明セパレータは」
No.(イ)のものであり、「ポリエチレン抽出式セパレ
ータ」は、ポリエチレン製の、厚さ0.5mmのフイ
ルムの片側表面に15mm間隔に巾２mm、高さ0.3mm
のリブ（線軸凸起）を有しているもの、「ポリエ
チレン繊維主体抄造セパレータ＋ガラスマツト」
はポリエチレン繊維を主体として無機粉末を配合
して厚さ0.4mmに抄紙したものに直径19μのガラス
繊維からなる厚さ0.4mのマツトを張り合わせた
もの、「ガラス繊維主体抄造セパレータ＋リブ」
は直径２〜3μのガラス繊維を主体として無機粉
末と有機繊維を配合して厚さ0.4mmに抄紙したも
のに15mm間隔に巾２mm、高さ0.4mmのフエノール
樹脂製のリブを設けたものである。図より、本発
明セパレータは電気抵抗が最も低いことが分る。耐震性（JIS 5.5G下でのテスト）について活
物質の保持力をガラスマツト付のセパレータをブ
ランクとして比較テストすると第３表に示すよう
な結果を得た。

【表】

【表】表において、「ポリエチレン抽出式セパレー
タ」、「ガラス繊維主体抄造セパレータ＋リブ」及
び「ポリエチレン繊維主体抄造セパレータ＋ガラ
スマツト」は、図６で説明した通りであり、「合
成樹脂微孔体セパレータ＋ガラスマツト」は、ポ
リエチレン製の厚さ0.4mmの抽出式セパレータに
直径19μのガラス繊維の厚さ0.4mmのマツトを張り
合わせたものである。又、耐震性は、JIS D5302
（自動車用小型蓄電池）の７，３，５耐振動性の
規定により試験し、活物質の脱落率が５％未満を
〇、５〜10％を△、10％を越えるものを×とし
た。即ち、本発明セパレータはガラスマツトと同等
の機能を有していることが分り、図６に示した従
来セパレータであるガラス繊維主体セパレータ＋
リブ付のセパレータにおいては電気抵抗は低いが
耐震性に劣ることが良く分る。本発明セパレータのウエブ部の密度を高くした
ことによつて耐酸化性が向上し、樹枝状鉛の侵入
を防止する効果が得られる。実施例２実施例１のNo.(イ)に示した組成で厚さ1.4mmの密
度0.09ｇ／cm³のシートを抄造し、後、図１に示し
たエンボス加工を行い、セパレータを得た。これはシート自体を粗に形成するためバインダ
ー処理時にSiO₂微粉を組織内部にまで均一に分
散することができ、またバインダーも均一に塗布
される。そしてこれをエンボス加工することによ
つてウエブ部厚さ0.4mm、突部厚さ0.8mmのセパレ
ータとし、ウエブ部、突部の密度をそれぞれ0.32
ｇ／cm³、0.16ｇ／cm³とした。このものは最大孔径
が小さくなり、微孔も均一で耐酸化性に優れたセ
パレータとすることができた。実施例３実施例１のNo.(イ)に示した組成で厚さ0.8mmのシ
ートを抄造し、あと図２および図３に示すエンボ
ス加工を施したセパレータを得た。ウエブ部２、
突起部３および突起４のそれぞれの密度は0.28、
0.14、0.32ｇ／cm³となつた。セパレータ両面に突起が設けられたことによつ
て電解液拡散性が良くなり、極板との間にすき間
ができるためガスも容易に抜けるという効果があ
る。またこのような構造をとることによつて耐酸
化性も向上した。実施例４実施例１のNo.(ハ)に示した組成で厚さ1.0mmのシ
ートを抄造した。ただし無機粉末であるSiO₂10
部をシート抄造時に入れ、あとバインダー処理時
に15部をシート表面より含浸せしめ、あとエンボ
ス加工を施こし、セパレータを得た。このものは両面にSiO₂がより緻密に配置され
樹枝状鉛の浸透や耐酸性向上に効果が認められ
た。本発明に用いたガラス繊維は耐酸性、耐酸化性
を有する含アルカリ珪酸塩ガラス繊維であり、そ
の平均直径において5μ以下および10μ以上のガラ
ス繊維もそれぞれ７〜９対３〜１の比で混在させ
ることによつてセパレータとしての孔の大きさを
最適なところに調節し、かつ従来のガラスマツト
としての機能を併め持たせることができた。この
比の範囲を越えた場合にはガラスマツトとしての
機能とセパレータとしての孔の縅密さに欠けるこ
ととなり、実用に耐えない。繊維径としては平均5μ以下のものでは平均0.5μ
〜3μ、平均10μ以上のものでは平均15〜25μがよ
り最適である。平均0.5μ以下になると、活物質保
持力などのガラスマツトとしての機能が低下し、
平均25μを越えると作業工程での人体への繊維の
突き刺さりなどが発生し、作業性が悪くなるため
にあまり好まれない。合成繊維は合成バルブやポリエステル繊維、ポ
リエチレン繊維、アクリル繊維など耐酸耐酸化性
の合成繊維で水に対する分散性が良いものが好ま
しい。そしてそれらの繊維径は平均２〜30μ、長
さは３〜50mmが分散性に優れ、かつ抄造したシー
トの機械的強度を向上する機能を有している。また合成繊維は抄造後の乾燥工程での温度を繊
維の軟化温度より少し高めて行うことにより、ガ
ラス繊維などとの結着力をより増加してシートの
層間剥離などを防止する効果を持たせることがで
きる。合成繊維の平均繊維径は、好ましくは2μ
〜10μであり、長さは好ましくは５〜30mmであ
る。合成繊維の組成比としては３〜30部が好まし
く、これより少なくなると抄造したシートの機械
的な強度が低下すること、多くなると耐熱性が劣
化することから好ましくない。尚これらの範囲の
中でも10〜20部がより好ましい。無機粉末としては耐酸・耐酸化性に優れかつ分
散性が良好であれば良く、実施例に示したSiO₂
微粉以外にケイソウ土なども使用できる。そして
これらの組成比としては３〜30部が好ましく、こ
れより少なくなると親水性が得にくくなること、
孔径が大きくなることなどのため好ましくない。
また多くなると分散性に問題が生じ均一な塗布が
できない欠点を生じる。好ましくは５〜10部であ
る。液体バインダーは耐酸性・耐酸化性であれば良
く、アクリル、ポリエステル等が最適で、抄造し
たシートの硬さを調節するため各種のガラス転移
点を有するものが使用できる。組成比は10〜15部
が良く、少なくなると機械的強度の低下、多くな
ると電気抵抗の増大が生じ好ましくない。本発明セパレータの突起部の密度については
0.13〜0.20ｇ／cm³が好ましく、ウエブ部と突起部
との比は1.5〜３対１の範囲が良い。ウエブ部の
密度が上がりすぎると電気抵抗が増加し良くな
い。突起部が極板に当接する面積はセパレータの平
面面積に対し10〜90％が好ましい。10％より小さ
くなると活物質の脱落防止の効果がなく又90％を
越えると電解液の拡散性に問題が生じる。また実施例３に示したようなエンボス加工を施
こしたセパレータであればウエブ部２と突起部３
と突起４の密度の比は1.5〜３：１：２〜４の範
囲で突起４の密度が最も高く維持されていること
が必要である。セパレータの厚さとしては0.5〜1.5mmが好適で
あり突起部の高さおよびウエブ部の厚さは本発明
を満足する範囲であれば任意に調整できる。発明の効果このように本発明によれば、薄く、耐酸・耐酸
化性に優れ、電気抵抗が極めて低く、耐熱性に優
れかつ高生産性であり、ガラスマツトの機能をも
有する安価な鉛蓄電池用セパレータを提供するこ
とができる。

【図面の簡単な説明】

図１は本発明の一実施例の断面図、図２および
図３は他の実施例の平面図およびその断面図であ
る。図４、図５は従来セパレータの断面図であ
る。図６は本発明セパレータおよび従来セパレー
タの電気抵抗を比較して示したものである。２，６，８……ウエブ部、３……突起部、４…
…突起、５……押圧部、７……リブ部、９……ガ
ラスマツト。

Claims

【特許請求の範囲】１平均繊維径が5μ以下と平均繊維径が10μ以上
の２種のガラス繊維の混合比は、７〜９対３〜１
とし、該ガラス繊維を35〜80部、平均繊維径が２
〜30μで長さ３〜50mmの合成繊維を３〜30部、無
機粉末３〜30部、耐酸・耐酸化性に優れた液体バ
インダー10〜15部からなる抄造シートを、ウエブ
部を密に、突起部を粗になるようにエンボス加工
したことを特徴とする鉛蓄電池用セパレータ。２エンボス加工の突起部の面積がセパレータの
全平面面積の10〜90％であることを特徴とする特
許請求の範囲第１項記載の鉛蓄電池用セパレー
タ。３一方の側の面が突起部とウエブ部からなり、
他方の側の面がウエブ部からなる特許請求の範囲
第１項記載の鉛蓄電池用セパレータであつて、前
記他方の側の面に前記突起部の高さより低い突起
を設け、該突起が前記ウエブ部中で最も密度が高
くなるようにエンボス加工を施したことを特徴と
する鉛蓄電池用セパレータ。４該シートの表面層に無機粉末が緻密に充填さ
れたことを特徴とする特許請求の範囲第１項記載
の鉛蓄電池用セパレータ。