JPH097574A - 蓄電池用セパレ−タ及びそれを用いた密閉型鉛蓄電池 - Google Patents

蓄電池用セパレ−タ及びそれを用いた密閉型鉛蓄電池

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JPH097574A
JPH097574A JP7172804A JP17280495A JPH097574A JP H097574 A JPH097574 A JP H097574A JP 7172804 A JP7172804 A JP 7172804A JP 17280495 A JP17280495 A JP 17280495A JP H097574 A JPH097574 A JP H097574A
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JP
Japan
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separator
glass fiber
silica
sealed lead
storage battery
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Pending
Application number
JP7172804A
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English (en)
Inventor
Yoshio Nakazawa
中澤  淑夫
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Japan Storage Battery Co Ltd
Original Assignee
Japan Storage Battery Co Ltd
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Publication date
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Publication of JPH097574A publication Critical patent/JPH097574A/ja
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    • YGENERAL TAGGING OF NEW TECHNOLOGICAL DEVELOPMENTS; GENERAL TAGGING OF CROSS-SECTIONAL TECHNOLOGIES SPANNING OVER SEVERAL SECTIONS OF THE IPC; TECHNICAL SUBJECTS COVERED BY FORMER USPC CROSS-REFERENCE ART COLLECTIONS [XRACs] AND DIGESTS
    • Y02TECHNOLOGIES OR APPLICATIONS FOR MITIGATION OR ADAPTATION AGAINST CLIMATE CHANGE
    • Y02EREDUCTION OF GREENHOUSE GAS [GHG] EMISSIONS, RELATED TO ENERGY GENERATION, TRANSMISSION OR DISTRIBUTION
    • Y02E60/00Enabling technologies; Technologies with a potential or indirect contribution to GHG emissions mitigation
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    • Y02PCLIMATE CHANGE MITIGATION TECHNOLOGIES IN THE PRODUCTION OR PROCESSING OF GOODS
    • Y02P70/00Climate change mitigation technologies in the production process for final industrial or consumer products
    • Y02P70/50Manufacturing or production processes characterised by the final manufactured product

Abstract

(57)【要約】 【目的】 低温高率放電性能及び寿命性能の優れた密閉
型鉛蓄電池を提供する。 【構成】 本発明は、密閉型鉛蓄電池用のセパレータで
あって、造粒した含水無晶形酸化ケイ素と、平均繊維径
が1μm未満の細ガラス繊維と、平均繊維径が4乃至3
0μmの太ガラス繊維を混抄し、バインダーで固化した
ことを特徴とする。これにより、安価で、低温高率放電
性能及び寿命性能の優れた密閉型鉛蓄電池を提供する。

Description

【発明の詳細な説明】
【0001】
【産業上の利用分野】本発明は、蓄電池用セパレータ及
びそれを用いた密閉型鉛蓄電池に関するものである。
【0002】
【従来の技術】近年、コードレス機器やポータブル機器
の電源用、あるいはコンピュータのバックアップ用の電
源、また自動車及び農機、並びに小型船舶のエンジン始
動用の電源、さらには電気車や電気自動車のサイクルユ
ーズ用の電源として、無保守、無漏液、ポジションフリ
ーなどの特徴を持つ密閉型鉛蓄電池が広く使用されるよ
うになってきた。
【0003】これら多種の用途を持つ密閉型鉛蓄電池に
は、リテーナ式、ゲル式、そして顆粒式の三つの方式が
ある。
【0004】リテーナ式は、極細のガラス繊維を主体に
抄紙した多孔性のセパレータに希硫酸電解液を含浸保持
させるものであり、ゲル式は、希硫酸電解液をコロイド
状シリカや水ガラスでゲル状に非流動化したものを正負
極板間及び極板群の周囲に固着させたものであり、顆粒
式は、シリカ粉体の粗大な二次粒子を正負極板間及び極
板群の周囲に充填して固定し、この粉体に希硫酸電解液
を含浸保持させている。
【0005】
【発明が解決しようとする課題】リテーナ式において
は、セパレータの保液性を確保する為に高価な極細ガラ
ス繊維を用いるため、セパレータの値段が高くなる問題
がある。その対策として、安価な合成繊維などを主体と
したセパレータが開発されているが、極細ガラス繊維を
主体としたセパレータに比べて充分な保液性を有するま
でには至っていない。また、極細ガラス繊維主体のセパ
レータは耐圧迫性が低いため、結果として極板群の圧迫
が低下して期待する寿命性能が得られないという欠点が
ある。
【0006】ゲル式においては、ゲル状に非流動化した
希硫酸電解液の硫酸イオンの移動速度が遅いため、高率
放電での性能が劣るとともに、極板群の圧迫がほとんど
ないために寿命性能においても充分な特性が得られてい
ない。
【0007】顆粒式においては、極板群の圧迫が長期に
わたって維持されるために寿命性能は優れているが、シ
リカ粉体を正負極板間に均一な厚みで、かつ緻密に充填
することは非常に難しい。そのため、特開平第2−16
5570号公報に開示されているような一定厚さを有す
る隔離体を使用したり、特開平第4−51470号公報
に開示されている、一定高さを有するリブを設けたセパ
レータを使用し正負極板間を一定に保って極板群を組み
立てたのち、前述のシリカ粉体を極板間及び極板群の周
囲に加振充填する方法が採用されている。
【0008】しかし、極板間隔が狭いため、均一な厚み
で、かつ緻密に充填されたシリカ粉体層を形成するには
煩雑な工程が必要であった。
【0009】
【課題を解決するための手段】そこで本発明は、含水無
晶形酸化ケイ素を造粒したものであって、粒径が30μ
m乃至200μmであるシリカを20乃至90重量%
と、平均繊維径が1μm未満の細ガラス繊維10乃至5
0重量%と、平均繊維径が4乃至30μmの太ガラス繊
維30重量%以下から構成される抄紙体を、樹脂バイン
ダーで固化したことを特徴とする蓄電池用セパレータを
用いることにより、密閉型鉛蓄電池の上記課題を解決す
ることである。
【0010】
【作用】本発明の蓄電池用セパレータは、含水無晶形酸
化ケイ素を造粒したものであって、粒径が30乃至20
0μmであるシリカを20乃至90重量%と、平均繊維
径が1μm未満の細ガラス繊維10乃至50重量%と、
平均繊維径が4乃至30μmの太ガラス繊維30重量%
以下から構成される抄紙体を、樹脂バインダーで固化し
たことを特徴とする。
【0011】これにより、リテーナ式密閉型鉛蓄電池の
ように高価な極細ガラス繊維を多く使用することなく、
かつ現行リテーナマット(主体が1μm以下の極細ガラ
ス繊維100%のセパレータ)と同等以上の保液性を有
する。またセパレータの厚さの変形が起こりにくいた
め、蓄電池製造時の極板群の圧迫が長期にわたって維持
され、寿命性能が改善される。
【0012】また、希硫酸電解液中の硫酸イオンの移動
速度がゲル式密閉型鉛蓄電池よりも早いので、高率放電
性能が低下することもない。
【0013】さらに、顆粒式の密閉型鉛蓄電池のように
狭い極板間にシリカを均一な厚みで、かつ緻密に充填す
るような煩雑な工程をとる必要もない。
【0014】本発明の蓄電池用セパレータは樹脂バイン
ダーで固化されているので、密閉型鉛蓄電池の製造工程
での取り扱いが容易であり、シリカあるいはガラス繊維
の一部、及びその両方の一部をポリエステル繊維と置き
換えることにより、さらに強度の向上やコストの低減が
可能である。
【0015】
【実施例】以下、本発明を実施例を用いて説明する。
【0016】図1は、本発明の蓄電池用セパレータを構
成する材料の配合比検討概念図である。
【0017】本発明の蓄電池用セパレータの構成材料
は、希硫酸電解液の保持とセパレータの厚さ変形防止と
を目的としたシリカと、多孔度の向上と濡れ性の改善及
び電気抵抗の低減を目的とした細ガラス繊維と、コスト
の低減を目的とした太ガラス繊維とを用いた。
【0018】ここでのシリカは、比表面積が約250m
2 /gの含水無晶形二酸化ケイ素平均粒子径50μ
mに造粒したもので、造粒に際しては、含水無晶形二酸
化ケイ素にバインダーとして水を加えて混練し、乾燥さ
せたあと50μmの粒子径に粉砕した。なお、バインダ
ーには水ガラスなどを用いてもよい。
【0019】また、細ガラス繊維には繊維径が0.8μ
mのものを、太ガラス繊維は19μmのものを用いた。
【0020】これらの構成材料を使用し、表1に示すよ
うな配合比で湿式での抄紙技術を利用して、16種類の
蓄電池用セパレータを試作した。また、比較のために従
来品の代表として、主体が極細ガラス繊維100%のリ
テーナマット(以下現行リテーナマットという)のそれ
ぞれを試験用の密閉型鉛蓄電池に組み込んで、低率(5
HR)放電及び低温高率放電の各放電容量試験、並びに
75℃におけるJIS軽負荷寿命試験を実施した。(図
1内の各数字は、試作した16種類の蓄電池用セパレー
タをそれぞれ示し、表1のセパレータNo.と合致して
いる。表1のNo.17は現行リテーナマットである)
表2に性能試験の結果を示す。
【0021】
【表1】
【0022】
【表2】 No.1,3,8,13,14,16の試作セパレータ
を組み込んだ電池の低率放電容量が著しく劣っていた。
これは、No.1,3,8の試作セパレータには、太ガ
ラス繊維が40重量%含まれているために保持液量が少
なかったことと、No.13,14,16の試作セパレ
ータは、シリカを多く含むために希硫酸電解液中の硫酸
根の拡散が遅れたことが影響したものと思慮される。
【0023】そのほかの試作セパレータを組み込んだ電
池は、いずれも現行リテーナマットを組み込んだ電池
(No.17)と同等以上の低率放電容量を有してい
た。これらの試作セパレータは、希硫酸電解液の保持液
性能が現行リテーナマットと同等以上であることがわか
る。なお、シリカを90重量%含んだNo.15の試作
セパレータは、10重量%含まれている細ガラス繊維が
希硫酸電解液中の硫酸根の拡散を改善したものと推測さ
れる。
【0024】低温高率放電容量は、低率放電容量試験で
低い値であったNo.1,3,8の試作セパレータ組み
込み電池が、現行リテーナマット組み込み電池(No.
17)の性能より劣っていた。また、細ガラス繊維を6
0重量%含んだNo.4及びシリカを95重量%含んだ
No.16の試作セパレータ組み込み電池も劣ってい
た。なお、No.16の電池は、放電開始5秒後の電池
電圧が9V未満であった。
【0025】その他の試作セパレータを組み込んだ電池
は、いずれも現行リテーナマット(No.17)を組み
込んだ電池と同等以上の低温高率放電性能であった。こ
のことは、低率放電での結果と同様に希硫酸電解液の保
持液性能も同等以上であることを示している。
【0026】75℃におけるJIS軽負荷寿命試験で
も、低率あるいは、低温高率放電試験の結果と同様に、
No.1,3,4,8,13,14,16の試作セパレ
ータ組み込み電池の性能が劣っていた。
【0027】その他の試作セパレータを組み込んだ電池
は、いずれも現行リテーナマットを組み込んだ電池(N
o.17)よりも優れた寿命性能であった。
【0028】以上のごとく、電池性能試験の結果から、
現行リテーナマットと同等以上の性能を有する試作セパ
レータは、シリカが20乃至90重量%、細ガラス繊維
が10乃至50重量%、太ガラス繊維が30重量%以下
の構成材料配合比のものであることが判明した。
【0029】さらに、造粒して粒子径を変えたシリカに
ついて、同一内容の電池性能試験を実施し、粒子径が3
0乃至200μmのシリカで同様の試験結果が得られ
た。
【0030】細ガラス繊維としては、本実施例におい
て、繊維径が0.8μmのガラス繊維を用いたが、平均
繊維径が1μm以上であると、希硫酸電解液の保持液性
能が充分でないために期待した電池性能が得られず、1
μm未満のガラス繊維を用いた。
【0031】本発明のセパレータは、樹脂バインダーで
固化しないと、蓄電池への組込み中にシリカがガラス繊
維から離脱する。使用するバインダーは、メタクル酸系
のものやスチレン・ブタジェンゴム系のものが好まし
く、これらは蓄電池の充・放電性能に及ぼす悪影響が少
ない。
【0032】なお、本発明で言う抄紙体とは、紙を抄く
抄紙技術を利用し、本発明の蓄電池用セパレータの構成
材料を抄いて紙状にしたものである。
【0033】
【発明の効果】本発明の蓄電池用セパレータは、含水無
晶形酸化ケイ素を造粒したものであって、粒径が30乃
至200μmであるシリカを20乃至90重量%と、平
均繊維径が1μm未満の細ガラス繊維10乃至50重量
%と、平均繊維径が4乃至30μmの太ガラス繊維30
重量%以下から構成される抄紙体を樹脂バインダーで固
化したことを特徴とする。
【0034】これにより、リテーナ式の密閉型鉛蓄電池
のように高価な極細ガラス繊維を多量に使用することな
く、かつ現行リテーナマットと同等の充分な保液性を有
する。
【0035】また、セパレータの厚さの変形が起こりに
くいため、蓄電池製造時の極板群の圧迫が長期にわたっ
て維持され、寿命性能が改善される。
【0036】また、希硫酸電解液中の硫酸イオンの移動
速度がゲル式の密閉型鉛蓄電池よりも早いので、低温高
率放電が低下することもない。
【0037】さらに、顆粒式の密閉型鉛蓄電池のように
狭い極板間にシリカ粉体を均一な厚みで、かつ緻密に充
填するような煩雑な工程も必要でなく、樹脂バインダー
で固化されているために製造工程での取り扱いが容易で
ある。
【0038】以上のように、本発明の蓄電池用セパレー
タを密閉型鉛蓄電池に用いることにより、従来の密閉型
鉛蓄電池に比べて、安価で、低温高率放電が良く、寿命
性能の優れた密閉型鉛蓄電池を提供することが可能と
り、本発明の工業的価値は極めて高い。
【図面の簡単な説明】
【図1】本発明の蓄電池用セパレータの構成材料の配合
比検討概念図である。

Claims (2)

    【特許請求の範囲】
  1. 【請求項1】 含水無晶形酸化ケイ素を造粒したもので
    あって、粒径が30乃至200μmであるシリカを20
    乃至90重量%と、平均繊維径が1μm未満の細ガラス
    繊維10乃至50重量%と、平均繊維径が4乃至30μ
    mの太ガラス繊維30重量%以下から構成される抄紙体
    をバインダーで固化したことを特徴とする蓄電池用セパ
    レータ。
  2. 【請求項2】 請求項1で記載した蓄電池用セパレータ
    を用いた密閉型鉛蓄電池。
JP7172804A 1995-06-14 1995-06-14 蓄電池用セパレ−タ及びそれを用いた密閉型鉛蓄電池 Pending JPH097574A (ja)

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