JPH11250889A

JPH11250889A - 低抵抗電池セパレータ

Info

Publication number: JPH11250889A
Application number: JP10052156A
Authority: JP
Inventors: Hiroaki Hosono; 寛明細野
Original assignee: Nippon Glass Fiber Co Ltd
Current assignee: Nippon Glass Fiber Co Ltd
Priority date: 1998-03-04
Filing date: 1998-03-04
Publication date: 1999-09-17

Abstract

(57)【要約】【課題】電気抵抗が十分に低く、かつ低密度な低抵抗
電池セパレータを提供する。【解決手段】平均繊維径０．６〜４μｍのガラス繊維
５〜１５重量％と、３〜７ｍｍの長さにカットされた平
均繊維径１０〜２０μｍの芯鞘複合繊維２５〜５０重量
％と、比表面積１５０ｇ／ｍ²以上の無機粉体４０〜５
５重量％とを含み、密度が０．３５〜０．４５ｇ／ｃｍ
³である低抵抗電池セパレータ。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、電気抵抗が十分に
低く、低密度な低抵抗電池セパレータに関する。

【０００２】

【従来の技術】従来、自動車用が主な用途である液式鉛
蓄電池に使用されるセパレータとしては、ガラス繊維、
合成パルプ（一般的には繊維径等の面からポリエチレン
製合成パルプが使用される。）、合成繊維、シリカ等の
無機粉末及び有機バインダーの混合物を湿式抄紙法にて
抄紙してシート化し、その乾燥シートに合成樹脂液を含
浸させ、次いで乾燥することにより製造されたセパレー
タが公知である。

【０００３】このようなセパレータにおいて、電気抵抗
が低いことが望まれる。即ち、自動車用蓄電池用セパレ
ータの電気抵抗を低くすれば、蓄電池のエンジン始動性
能を優れたものにすることができる。

【０００４】しかしながら、疎水性の強いポリエチレン
製合成パルプを用いたものでは、電気抵抗が高いという
欠点がある。また、合成パルプは繊維径及び繊維長分布
が広いことからも、微細な繊維が表面を覆い、イオンの
移動を妨げ、セパレータの電気抵抗を高める。

【０００５】また、このように、繊維径、繊維長分布の
広い合成パルプを使用すると、得られるセパレータの密
度が高くなる不具合もある。

【０００６】従来、セパレータの電気抵抗を下げる手段
としては、合成パルプを使用せずにアクリル樹脂バイン
ダーのみで強度を保持させる方法（特開平５−５４８７
４号公報）や、太いガラス繊維を使用する方法（特開平
７−１６１３４４号公報）が提案されている。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】しかしながら、アクリ
ル樹脂バインダーを用いたものでは、アクリル樹脂が繊
維表面を覆うため、電気抵抗を十分に下げることはでき
ない。

【０００８】また、太いガラス繊維を使用しても、合成
パルプの併用は避けられず、やはり電気抵抗を低減させ
ることは困難である。

【０００９】本発明は上記従来の問題点を解決し、電気
抵抗が十分に低く、かつ低密度な低抵抗電池セパレータ
を提供することを目的とする。

【００１０】

【課題を解決するための手段】本発明の低抵抗電池セパ
レータは、平均繊維径０．６〜４μｍのガラス繊維５〜
１５重量％と、３〜７ｍｍの長さにカットされた平均繊
維径１０〜２０μｍの複合繊維２５〜５０重量％と、比
表面積１５０ｇ／ｍ²以上の無機粉体４０〜５５重量％
とを含み、密度が０．３５〜０．４５ｇ／ｃｍ³である
ことを特徴とする。

【００１１】本発明によれば、複合繊維、好ましくは芯
−鞘の二重構造を有する芯鞘複合繊維を用いることで、
形状保持性、加工強度を確保することができる。また、
所定の繊維径の複合繊維を所定の長さにカットして用い
るため、表面被覆により電気抵抗が高められることを防
止して、低抵抗化を図ることができる。また、低密度化
も図れる。

【００１２】芯鞘複合繊維としては、セパレータとして
の加工性（熱融着性）や機械的強度等を考慮した場合、
鞘部の融点が７０〜１２０℃で芯部の融点が１８０℃以
上であることが好ましい。

【００１３】また、耐薬品性、耐酸性に優れることか
ら、芯鞘複合繊維の鞘部はポリプロピレンよりなること
が好ましい。

【００１４】

【発明の実施の形態】以下に本発明の実施の形態を詳細
に説明する。

【００１５】本発明の低抵抗電池セパレータは、平均繊
維径０．６〜４μｍのガラス繊維５〜１５重量％と、３
〜７ｍｍの長さにカットされた平均繊維径１０〜２０μ
ｍの複合繊維２５〜５０重量％と、比表面積１５０ｇ／
ｍ²以上の無機粉体４０〜５５重量％とを含むものであ
る。

【００１６】ガラス繊維の繊維径は、細径であること
が、セパレータの保液性、抄造性の改善に極めて有効で
ある。また、細径のガラス繊維は、セパレータの密度を
低くし、孔径を小さくすることにより、セパレータの電
気抵抗を小さくし、蓄電池の低温始動特性の向上にも有
効である。従って、本発明において、ガラス繊維の繊維
径は４μｍ以下とする。しかし、過度に繊維径の細いガ
ラス繊維は高価であり、ガラス繊維コストの高騰を招く
ことから、平均繊維径０．６μｍ以上のものを用いる。
好ましいガラス繊維の平均繊維径は０．６〜２μｍであ
る。

【００１７】このガラス繊維の配合割合が５重量％未満
であると寸法安定性が悪くなり、１５重量％を超えると
必然的に芯鞘複合繊維や無機粉体の配合割合を減少させ
ることになり強度や耐酸性等が低下する。従って、ガラ
ス繊維の配合割合は５〜１５重量％とする。

【００１８】また、複合繊維の平均繊維径が１０μｍ未
満のものでは高価であることから好ましくなく、また、
２０μｍを超えると強度、耐酸化性が低下する。複合繊
維のカット長さが３ｍｍ未満では強度が低下し、７ｍｍ
を超えると良好な分散性が得られなくなる。

【００１９】従って、本発明では、３〜７ｍｍの長さに
カットされた平均繊維径１０〜２０μｍの複合繊維を用
いる。

【００２０】本発明において、複合繊維としては、図１
（ａ）に示す如く、芯部１Ａとその外周を囲む鞘部１Ｂ
とを備える芯鞘複合繊維１、或いは、図１（ｂ）に示す
如く、長手方向に異材質の部分２Ａ，２Ｂが形成された
併合型複合繊維２を用いることができる。

【００２１】芯鞘複合繊維１は、比較的低融点の鞘部１
Ｂで熱融着性を確保し、また、比較的高融点の芯部１Ａ
で耐熱強度等を確保するものであり、その鞘部１Ｂの融
点は７０〜１２０℃、芯部の融点は１８０℃以上である
ことが好ましい。

【００２２】また、芯鞘複合繊維１の少なくとも鞘部１
Ｂは、疎水性の大きいポリエチレン以外の材質よりなる
ものが好ましく、耐薬品性や耐酸性に優れる点から、特
に、鞘部はポリプロピレンよりなることが好ましい。

【００２３】このような芯鞘複合繊維としては、市販品
を用いることができ、例えば次のＮｏ．１，２のものが
例示される。

【００２４】

【表１】

【００２５】併合型複合繊維２も、比較的低融点の一半
側２Ａで熱融着性を確保し、また、比較的高融点の他半
側２Ｂで耐熱強度等を確保するものであり、その一半側
２Ｂの融点は７０〜１２０℃、他半側の融点は１８０℃
以上であることが好ましい。

【００２６】また、併合型複合繊維２の少なくとも低融
点の一半側２Ｂは、疎水性の大きいポリエチレン以外の
材質よりなるものが好ましく、耐薬品性や耐酸性に優れ
る点から、特に、この低融点の一半側２Ｂはポリプロピ
レンよりなることが好ましい。

【００２７】このような併合型複合繊維２としては、市
販品を用いることができ、例えば変性ポリエステルとポ
リエスルとを複合させ、５ｍｍにカットされたクラレ製
「ソフィットＮ−７９０」（２．５デニール）を用いる
ことができる。

【００２８】このような複合繊維の配合割合が２５重量
％未満であると強度が不足し、５０重量％を超えると耐
熱性、親水性が不足する。従って、複合繊維の配合割合
は２５〜５０重量％、好ましくは３０〜４５重量％とす
る。

【００２９】無機粉体の比表面積が１５０ｍｇ／ｍ²未
満であると耐酸性が不十分となる。このような無機粉体
としては、シリカ粉末、珪藻土などを用いることがで
き、特にシリカ粉末が好適に使用される。

【００３０】この無機粉体の配合割合が４０重量％未満
であると耐酸化性が不足し、５５重量％を超えると抄紙
時のシート強度が不十分となり製造が困難となる。従っ
て、シリカ粉末の配合割合は４０〜５５重量％、好まし
くは４５〜５５重量％とする。

【００３１】なお、本発明においては、このような無機
粉体を抄紙時に抄紙シートに安定に定着させるために、
高分子凝集剤を微量配合することが必要であり、高分子
凝集剤としてはポリアクリルアミド系ポリマーを無機粉
末に対して０．０１〜０．５重量％の割合で添加するの
が好ましい。

【００３２】本発明の低抵抗電池セパレータは、上記ガ
ラス繊維、複合繊維及び無機粉体を所定の割合で混合
し、更に高分子凝集剤を添加して常法に従って湿式抄紙
し、得られた抄紙シートをプレスした後１１０〜１８０
℃で乾燥することにより容易に製造することができる。

【００３３】このようにして製造される本発明の低抵抗
電池セパレータは、その密度が０．４５ｇ／ｃｍ³より
大きいと、材料が多く必要となりコスト高となる。ま
た、密度が０．３５ｇ／ｃｍ³未満であると孔径が大き
くなりすぎ、耐酸性が不足する。従って、本発明の低抵
抗電池セパレータの密度は０．３５〜０．４５ｇ／ｃｍ
³とする。

【００３４】

【実施例】以下に実施例及び比較例を挙げて本発明をよ
り具体的に説明する。

【００３５】なお、以下の実施例において用いた芯鞘複
合繊維の物性等は次の通りである。また、ガラス繊維と
しては平均繊維径０．８μｍのものを用い、シリカ粉末
としては比表面積１８０ｍ²／ｇのものを用いた。

【００３６】比較例において用いた合成パルプは融点１
２０℃のポリエチレン製合成パルプであり、ポリエステ
ル繊維は繊維径１０〜２０μｍの低温で熱融着しないも
のである。

【００３７】

【表２】

【００３８】また、得られたセパレータの特性等の測定
方法は次の通りである。

【００３９】目付試料を２０ｃｍ×２５ｃｍに切り出し、重量を測定す
る。その値を２０倍して目付として表示する。単位はｇ
／ｍ²にて表す。厚みＪＩＳ２３１３による。２０Ｋｇｆ／ｃｍ²の加圧がか
かるダイヤルゲージ又は同等の測定治具にて測定を行
う。単位はｍｍで表す。密度目付÷厚み÷１０００で計算する。単位はｇ／ｃｍ³で
表す。抗張力ＪＩＳ２３１３による。１０ｍｍ×７０ｍｍの試験片を
切り出し、つかみ間隔を約５０ｍｍで引っ張り試験器に
かけ、引っ張りスピード２００ｍｍ／分で引っ張り、破
断時の強度を測定する（Ｋｇ）。この強度を試験片の幅
（１０ｍｍ）と試料の厚みで割って抗張力を計算する。
単位はＫｇ／ｍｍ²で表す。

【００４０】電気抵抗ＪＩＳ２３１３による。約７ｃｍ角の試験片を規定枚数
切り出し、比重１．２の希硫酸中に浸漬し、測定装置に
セット後、電流を流して測定する。単位はΩ・ｄｍ²／
枚で表す。耐酸化時間７ｃｍ角の試験片を５ｃｍ角の電極間にセットし、５Ｋ
ｇの荷重をかけ、比重１．３の希硫酸を注入後電流を流
し、電圧が１．２Ｖ以下になった時間をもって表す。単
位は時間（Ｈｒ）で表す。なお、この耐酸化時間は、セ
パレータの寿命と考えて良く、これはそのまま電池自体
の寿命でもある。即ち、耐酸化時間が長いほど、電池セ
パレータとして性能が高い。

【００４１】実施例１，２、比較例１表３に示す配合で原料を混合し、水中に離解、分散し、
更にポリアクリルアミド系ポリマーをシリカ粉末に対し
て０．１重量％添加して湿式抄紙機で抄紙し、プレスし
た後１３０℃で乾燥してセパレータを得た。このセパレ
ータの諸特性を測定し、結果を表３に示した。

【００４２】比較例２ガラス繊維、ポリエチレン合成パルプ、ポリエステル繊
維、Ｔｇが１５℃のアクリル酸エステルエマルジョン及
びシリカ粉末を表３に示す配合で混合し、水中に離解、
分散した。この原料液に硫酸バンドをシリカ粉末に対し
て３重量％、高分子ポリマーを０．１重量％添加し、実
施例１と同様にして抄紙、プレス、乾燥してセパレータ
を得、その諸特性の測定結果を表３に示した。

【００４３】表３より、本発明の低抵抗電池セパレータ
は、電気抵抗が著しく低くしかも低密度で耐酸性に優れ
ることがわかる。

【００４４】

【表３】

【００４５】

【発明の効果】以上詳述した通り、本発明の低抵抗電池
セパレータによれば電気抵抗が低く、耐酸性に優れ、し
かも低密度な蓄電池用セパレータが提供される。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明で使用される複合繊維の実施の形態を示
す断面図である。

【符号の説明】

１芯鞘複合繊維１Ａ芯部１Ｂ鞘部２併合型複合繊維

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】平均繊維径０．６〜４μｍのガラス繊維
５〜１５重量％と、３〜７ｍｍの長さにカットされた平
均繊維径１０〜２０μｍの複合繊維２５〜５０重量％
と、比表面積１５０ｇ／ｍ²以上の無機粉体４０〜５５
重量％とを含み、密度が０．３５〜０．４５ｇ／ｃｍ³
である低抵抗電池セパレータ。
【請求項２】請求項１において、該複合繊維が芯鞘複
合繊維であることを特徴とする低抵抗電池セパレータ。
【請求項３】請求項２において、該芯鞘複合繊維の鞘
部の融点が７０〜１２０℃で芯部の融点が１８０℃以上
であることを特徴とする低抵抗電池セパレータ。
【請求項４】請求項２又は３において、該芯鞘複合繊
維の鞘部はポリプロピレンよりなることを特徴とする低
抵抗電池セパレータ。