JPS60221954A - 蓄電池用セパレ−タ - Google Patents

蓄電池用セパレ−タ

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JPS60221954A
JPS60221954A JP59070683A JP7068384A JPS60221954A JP S60221954 A JPS60221954 A JP S60221954A JP 59070683 A JP59070683 A JP 59070683A JP 7068384 A JP7068384 A JP 7068384A JP S60221954 A JPS60221954 A JP S60221954A
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glass
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Nippon Sheet Glass Co Ltd
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    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
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    • H01M50/489Separators, membranes, diaphragms or spacing elements inside the cells, characterised by their physical properties, e.g. swelling degree, hydrophilicity or shut down properties
    • 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
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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】 [発明の利用分野] 本発明は蓄電池用セパレータに係り、特に電解液の保持
性が改良された蓄電池用セパレータに関するものである
[従来技術] 電解液の保持性が優れたセパレータとして、平均直径1
gm以下のガラス繊維のマット状シートが密閉形鉛蓄電
池用のセパレータとして提案され、特に高さが約120
+am以下の極板を使用した小容量密閉形鉛蓄電池に実
用化されてきた。しかしながら極板高さが、例えば18
0mm以上となる大型電池においては、マット状シート
の上部の電解液保持量が下部よりもかなり少なくなるた
め所望の性能が得られないという欠点がある。これは繊
維の径が比較的大きいため、毛管現象による吸液高さが
低下するためである。
セパレータの吸液性を高めて電解液保持性を改良しよう
とするものとして、繊維と粉体とを組み合わせたものが
公知である。
例えば、 ■ 特開昭54−22531号には [口水度200〜600ccの2イブリル化熱可塑性合
成繊維と熱可塑性合成m維と耐酸性の無機繊維又は及び
粉体とから混合抄紙して成り、且つ該絡み合う合成m#
Iは相互に熱融着し1体に構成された加圧成形板から成
る蓄電池用隔離板。Jが開示され、 ■ 特開昭56−560110には、ガラス繊維とパー
ライトからなるセパレータが開示され、■ 実開昭49
−122327には、リンターパルプ、合成mm、カラ
ス繊維の1〜2種と珪酸粉又はこれを主成分とし、耐酸
性無機微粉を加えたものを混抄し、合成樹脂で接着した
セパレータが開示されている。さらに、 ■ 特開昭58−206046にはS s 02粒子を
保持したガラス繊維もしくは合成繊維からなるセパレー
タが開示されている。
しかしながら上記のセパレータは特殊なバインダを用い
なければセパレータ取扱時に粉末粒子が剥離・脱落し易
く、電池組立作業などに支障が生しることがある。
またへインタを用いればそれだけ原材料コストが高くな
ると共に、当該セパレータが組み込まれた蓄電池におい
ては、使用中にバインダが徐々に溶出し、電解液を汚し
電池の性能を劣化させる虞れがある。
[発明の目的コ 本発明の目的は上記従来技術の問題点を解消し、吸液高
さが大きくセパレータ上部でも多量の電解液が保持され
、しかもバインダーの溶出による電池性能の低下の虞れ
もない蓄電池用セパレータを提供することにある。
[発明の構成] この目的を達成するために、本発明の蓄電池用セパレー
タは、含アルカリ珪酸塩ガラス繊維を主体とする繊維と
、シリカ粉末を主体とする粉末とを湿式混抄し、ガラス
繊維の間隙にシリカを主体とする粉末粒子を介在させて
孔径を微細化すると共に、繊維同志又は繊維と粉末粒子
とを、主として抄造の際に生じる水ガラス状物質によっ
て相互に結合するようにしたものであって、 平均直径0.5〜1.0pmの含アルカリ珪酸塩ガラス
m維を主体とするm維と、比表面積が100 rn’ 
/ g以上のシリカ粉末を主体とする粉末とが湿式混抄
され、前記繊維が絡み合わされると共に、m維と繊維と
の間に前記粉末粒子が介在されてなる蓄電池用セパレー
タであって、前記粉末の量がセパレータ重量の1〜40
重量%であることを特徴とする蓄電池用セパレータ、を
要旨とするものである。
即ち本発明によればガラス繊維同志の間の空間にシリカ
粒子が介挿され、これにより微細孔径のセパレータとな
り、液保持力が向上される。またかかるm維及び粒子は
主として含アルカリ珪酸塩ガラスの繊維の表面に生ずる
水力ラス状接着層より、相互に接着され、特別のバイン
ダを使わなくとも、粉末の剥離・脱落が無く、取扱いが
容易となる。
以下本発明について更に詳細に説明する。
まず繊維に関し説明する。
本発明のセパレータを構成するHh維は含アルカリ珪酸
塩カラス繊維を主体とするものである。即ち含アルカリ
珪酸塩ガラス繊維だけを含んだものでも良く、その他の
繊維例えばガラス繊維製セパレータにしばしば混合され
る熱可塑性有機繊維を含むようにしても良い。
繊維の主体となる含アルカリ珪酸塩ガラス繊維の平均直
径は0.5〜1.07zm、より好ましくは0.6〜0
.9Jj、mである。直径が1.0gmを超えるとセパ
レータの空間率が小さくなり、逆に0.5gmよりも小
さくなるとその製造コストが高価となる。
又、このガラス繊維の平均長さは好ましくは7〜50m
+a、より好ましくは10〜40mmである。
平均長さが10+amよりも短くなるとセパレータの強
度が小さくなり、50ff1mよりも長くなると抄造時
に水中へ均一に分散するのが困難になる。
なお直径lルm以下のガラス繊維の他に、直径lILm
以上例えば5〜30pLmの含アルカリ珪酸塩カラス繊
維をセパレータ重量の20重量%まで含有することがで
きる。この17zm以上のガラス繊維は5mm〜80n
+wの長さのものが好ましい。
このような平均直径0.5〜1.07zmの含アルカリ
珪酸塩ガラス繊維はFA法(火炎法)、遠心法その他の
ガラス短繊維製造法によって製造できる。なおガラス繊
維の平均直径は、試料の3ケ所について電子顕微鏡で写
真撮影し、それぞれ20本のtamについてその直径を
0.1メLm単位で測定し、これらの平均値をとること
により計算される。
なおりラス繊維の組成の好適な範囲について次に説明す
る。
本発明のセパレータを構成するガラス繊維は含アルカリ
珪酸塩ガラス組成のものであり、その表面に木カラスを
形成し得るものである。又、蓄電池用に使用されること
から耐酸性の良好なものが好適に使用される。この耐酸
性の程度は、平均縁m径1.以下のカラス繊維の状態で
J I 5C−2202に従って測定した場合の重量減
が2%以下であるのが望ましい。又、このようなガラス
繊維の組成としては重量比で60〜75%のS iO2
、及び8〜20%のRO(Na20.に20などのアル
カリ金属酸化物)を、主として含有しくただしS iO
+ R20は75〜90%)、その他に、例えばCab
、MgO,B2O3。
八n 203、Z n 01Fe203などの1種又は
2種以上を含んだものが挙げられる。尚好ましい含アル
カリ珪酸塩ガラスの一例を次の第1表に示す・ 第 1 表 本発明のセパレータはこのような含アルカリ珪酸塩ガラ
ス繊維の他に熱可塑性有機繊維を含んでも良いのである
が、その場合には混合割合をセパレータの7重量%以下
とするのが好ましい。これは、有機繊維の混合割合が7
重量%を超えると、有機繊維の材質いかんによっては蓄
電池性能に悪影響を及ぼすおそれがあるからである。
なお熱可塑性有機繊維を用いる場合には、長さ2−10
m+i、平均径l〜30#Lmのものが好ましい。熱可
便性有椴m#Iとしてはアクリルm維、ポリエステルa
mなどが挙げられる。
次にシリカ粉末について説明する。
本発明のセパレータに用いられる粉末は、シリカ粉末を
主体とするものであり、シリカ粉末のみを用いても良く
、また粉末100重量部のうち50重量部未満の範囲で
含アルカリ珪酸塩ガラス粉末を混合して用いることがで
きる。
シリカ粉末としては比表面積が100rn’/g以上の
ものが用いられる。このようなシリカ粉末は耐酸性〒あ
ると同時に嵩高で蓄電池電解液とのなじみが良いので、
ガラスHk維の間に介在されて。
セパレータの吸液性を高め、蓄電池の性能を向上させる
シリカ粉末は、珪酸ソーダの酸分解、ハロゲン化珪素の
熱分解など公知の各種の方法で製造されたものが用いら
れる。
シリカ粉末の比表面積はBET法など公知の方法によっ
て容易に測定される。
なあ含アルカリ珪酸塩ガラス粉末を用いる場合には、平
均直径20pm以下とりわけ6pm以下のものが好まし
い。
本発明のセパレータにおいてシリカ粉末を主体とする粉
末の量は、セパレータ重量の1〜40重量%である。特
に5〜30重量%が好ましい。粉末の量がセパレータ重
量の1%以下では吸液性向上効果が乏しく、また40%
を超えると、セパレータの引張強度が不足するようにな
る。
本発明の蓄電池用セパレータは、含アルカリ珪酸塩ガラ
ス繊維を主体とする繊維とシリカ粉末を主体とする粉末
とを例えばPH値を2.5〜3.5に保った水の中に一
定峙間1例えば5〜20分水流型分散機等を用いて繊維
をなるべく切断せずに分散させておき、それを湿式抄造
して、該カラス繊維の表面に接着層おそらくは水ガラス
層を形成せしめ、ついでこれを所定温度1例えば80〜
180℃に加熱することによりガラスm維をその表面の
水ガラスによって相互に接着することによって得ること
ができる。即ち本発明のセパレータを構成するガラス繊
維は含アルカリ珪酸塩ガラス組成を有するところから、
カラス中のアルカリ成分及びシリカ成分が、分散のため
の水と反応し水ガラス層がガラス繊維表面に形成され、
この水ガラス層が接着剤として作用しガラス繊維及びシ
リカ粉末が接着される。
なお繊維の一部として熱可塑性有機繊維を用いた場合に
は、この有機繊維も後工程の熱処理工程(例えば乾燥工
程)において成形もしくは接着作用を発揮し、セパレー
タの強度を高める。
本発明のセパレータ自体の厚さは、使用される蓄電池に
よって異なるが0.3〜3mmであることが好ましい。
なお、ガラス繊維を水中に分散させるに際し分散剤を使
用しても良い。又、湿式抄造された繊維抄造体、例えば
抄造コンベアー上にある繊維抄造体にジアルキルスルフ
オサクシネートをスプレーして、ガラスi維に対して0
.005〜10重量%付着させることによって、ジアル
キルスルフオサクシネートの有する親水性によりセパレ
ータの保液性を向上させることができる。ジアルキルス
ルフオサクシネートを上記の如くスプレーする代わりに
抄造槽中の分散水に混入してもよい。
[発明の実施例] 以下実施例について説明する。
実施例 組成が第1表のAであるがラスm維を用いて、火炎法に
よって平均直径0.8pm、平均長さ10mm、及び平
均直径19gm、平均長さ25m+sのガラス繊維を製
造した。
また市販のアクリル有機繊維(商品名力シミロン)を長
さ7mmに切断し、用意した。ざらにシリカ粉末として
比表面積230 rn’ / gの市販品(商品名カー
プレックス#80、塩野義製薬(株)製)を用意した。
これらの繊維及び粉末を第2表に示す割合にて水中に投
入して水流型分散機により攪拌して分散させ、更に硫酸
を加えて水のPHを2.7とし約10分間保持した。次
いで抄造を行い150℃に加熱してマット状の蓄電池用
セパレータを製造した。このセパレータを構成する各ガ
ラス繊維及び粉末はガラス繊維の表面に形成された水ガ
ラスにより相互に接着されていることが観察された。
これらのセパレータは第2表及び第3表に示すような厚
み、目刺、密度、引張強度、24時間吸液高さを有して
いた。
これらの特性値の測定法は次の通りである。
(1)厚み 試料をその厚み方向に20kg/ drn
’の荷重で押圧した状 態で測定する。
(JISC−2202) (2)密度 試料10c+sXIOcmの面積(S)に
20kgの荷重(W) を加えた時の試料の厚さTと した時に、式:W/(SX T) (g / cm’)で与えられ る値で表わす。
(3)目付 試料重量を試料面積で除して得られる値で
ある。
(4)引張り強度 @ 15 tsraの試料の両端を
引張りそれが切断するときの外 力の値(kg)で表示する。
(5)24時間 試料を垂直にしてその下部吸液高さ 
を比重1.30の希硫酸液に浸漬し、希硫酸が24時間
に 上昇する距離で表わす。
(6)24時間 24時間吸液高さ試験に供吸液分布 
した試料を高さ方向にlOc+e毎に切断し、各切断片
の重量 を測定して吸液量をめる。
そして吸液量は吸液前の試料 の重量の何倍であるかを算出 する、(従って、例えば後掲 の第3表において、実施例2 の30〜40cmの部分の吸液 分布値が6.92であるとい うことは供試試料の高さ30 〜40cmの間の部分には、吸 液前の当該試料10c+a幅の重 さの5.92(6,92−1 の値)倍の重量の硫醜液が含 まれていることを示す、吸液 分布値1.00は吸液量が0 であることを示す、) 比較例 粉末を用いずに、第2表に示す割合でガラス繊維のみを
用いた他は実施例と同様にしてセパレータを製造し、そ
の特性を測定した。結果を第2表及び第3表に併せて示
す。
第2表 第3表 第2表及び第3表より本発明のセパレータは粉末を用い
なかった比較例1.2のものに比べて著しく24時間吸
液高さが優れると共に、セパレータ上部でも多量の電解
液が保持されることが認められる。
なお同様の試験を第1表のB及びCの組成のガラスm維
について行ったところ、同様の結果が認められた。
[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は液保
持力に優れ、とりわけ吸液高さが大きいくセパレータ上
部でも多量の電解液が保持される。
なおシリカ粉末はガラス繊維に比べ相当に低価格である
ので本発明のセパレータはその素材価格も安い。
また粒子と繊維とが主として水ガラス状物質で接着され
ており、粒子の剥離、脱落が無く取扱いに不便がない。
さらに、セパレータからのバインダ溶出による電解液汚
染の虞れがなく、バインダ溶出による電池性能の低下が
防止される。
代理人 弁理士 重 野 剛 手続補正書 l 事件の表示 昭和59年特許願第070683号 2 発明の名称 蓄電池用セパレータ 3 補正をする者 事件との関係 特許出願人 名 称 (400)日本板硝子株式会社4 代理人 住 所 東京都港区赤坂4丁目8番19号〒107 赤
坂表町ビル502号 6 補正の対象 明細書の発明の詳細な説明の欄・ 7 補正の内容 (1) 明細書第11頁第19行と第20行との間に下
記の文章を挿入する。
記 「なお、本発明のセパレータを用いた蓄電地番とついて
は、使用せずに長期間(例えif Bケ月以上)保管し
た場合の電池容量の低下刃く著しく少ないことが種々の
実験の結果認められた。J(2) 明細書第18頁第1
行の[防止される。jを「防止される。また、本発明の
七)ぐレータを用いた蓄電池は、長期在庫による電?I
ix容量の低下が少ない。」に改める。
以 上

Claims (1)

    【特許請求の範囲】
  1. (1) 平均直径0.5〜1.opmの含アルカリ珪酸
    塩ガラスM&維を主体とするm維と、比表面積が100
    m’/g以上のシリカ粉末を主体とする粉末とが湿式混
    抄され、前記#に維が絡み合わされると共に、繊維と繊
    維との間に前記粉末粒子が介在されてなる蓄電池用セパ
    レータであって、前記粉末の量がセパレータ重量の1〜
    40重量%であることを特徴とする蓄電池用セパレータ
JP59070683A 1984-04-09 1984-04-09 蓄電池用セパレ−タ Granted JPS60221954A (ja)

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