WO2021171916A1 - ガラス繊維と熱融着性バインダー繊維を使用した鉛蓄電池用不織布 - Google Patents

ガラス繊維と熱融着性バインダー繊維を使用した鉛蓄電池用不織布 Download PDF

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昌司 杉山
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Definitions

  • the present invention relates to an improvement of a non-woven fabric used for a lead storage battery. More specifically, the present invention relates to solving a problem related to battery production of a non-woven fabric (pacing mat) using microglass fibers and heat-sealing binder fibers.
  • the electrolytic solution is agitated by the gas generated by the electrolysis of water when fully charged, the electrolytic solution is mixed, and the specific gravity of the electrolytic solution in the battery is kept uniform.
  • ISS idling start / stop systems
  • the usage status of batteries is not limited to conventional engine start, but other than engine start.
  • it also supplies power to the electrical system when the engine is stopped, and the charge / discharge cycle is performed more frequently than ever before.
  • the electrolytic solution is not mixed by the gas generated by electrolysis, and a difference in the specific gravity of the electrolytic solution occurs in the battery (layering phenomenon of the electrolytic solution: thereafter. , Stratified), which is a factor that reduces battery life.
  • a paste-type lead-acid battery is used in a general lead-acid battery for automobiles.
  • the lead paste can be prevented from falling off during the manufacturing processes (pasting process, curing process, aging process, assembly process), and workability during battery assembly can be achieved. Therefore, pacing paper mainly made of pulp material is used as a support.
  • pacing paper mainly made of pulp material stratification cannot be suppressed because it is decomposed by sulfuric acid, which is an electrolytic solution, when a battery is used.
  • a non-woven fabric (pacing mat) made by a wet method which is mainly composed of microglass fibers resistant to sulfuric acid, which is an electrolytic solution, is used instead of pacing paper. in use.
  • the pacing mat is used for the purpose of preventing the active material paste from falling off from the electrode plate lattice when the active material paste is applied to the electrode plate lattice in the battery electrode plate manufacturing process.
  • It is a non-woven fabric using micro glass fiber that is used by adhering to the body.
  • ultra-thin pulp (thickness 0.1 mm or less) pacing paper has been used, but in recent years, microglass has been used for the purpose of improving battery performance in addition to the function of simply preventing the active material from falling off.
  • Mat materials using fibers have been used as an alternative to pacing paper.
  • the pacing mat is also required to have high strength.
  • AGM Absorbent Glass Mat
  • the tensile strength (sheet strength) can be improved by using the heat-sealing binder fiber.
  • PET / PE core-sheath type, pulp-like PE fiber, copolymerized PET fiber (CoPET total fusion type) and a combination thereof are used as the heat-sealing binder fiber, and the tensile strength is improved. And the improvement of gear sealability are described.
  • Patent Document 2 a core-sheath type such as PET / CoPET, PP / PE, PET / PE, PET / CoPET is used as the heat-sealing binder fiber, and the tensile strength of the non-woven fabric is improved and the air permeability is improved. It is stated that the variation is suppressed. Further, in Patent Document 3, as the heat-sealing binder fiber, a CoPET total fusion type or a PET / CoPET core sheath type is used, and improvements in tensile strength and cutability of the non-woven fabric are described.
  • the heat-sealing binder fiber a CoPET total fusion type or a PET / CoPET core sheath type is used as the heat-sealing binder fiber, and improvements in tensile strength and cutability of the non-woven fabric are described.
  • the AGM separator using the micro glass fiber which is a separator for a lead storage battery it is common to improve the tensile strength by using various heat-sealing binder fibers, and the micro glass fiber is used. These heat-sealing binder fibers are also used in the pacing mat.
  • the AGM separator is used before assembling the battery (inserting the battery case), but the pacing mat is used when applying the active material paste to the plate lattice, and then the plate curing process, the pole. After undergoing the plate aging process, it will be incorporated into the battery together with the separator.
  • the pacing mat using heat-sealing binder fiber the front and back surfaces of the pacing mats of the stacked plates are adhered to each other, resulting in poor embossing during stacking of the plates in the electrode group assembly process and pacing. The peeling of the surface layer of the mat may cause a problem that the effect of the pacing mat itself is impaired.
  • pacing mats used for lead-acid batteries are generally delivered in a rolled state, and even when they are rewound and used, the front and back surfaces adhere to each other and surface layer peeling occurs. In some cases, problems occurred. As a phenomenon that causes front and back adhesion when rewinding the pacing mat, it is said that the winding pressure of the pacing mat and the temperature and humidity environment (conditions) from product transportation to storage and actual battery manufacturing are affecting. Conceivable. Generally, the non-woven fabric containing the pacing mat used for the lead storage battery is delivered in a rolled state, and the pressurization at the time of turning prevents the wound state from collapsing.
  • a pressurization of 5 kPa or more is applied.
  • the temperature inside the container near the equator rises to 70 ° C due to the conditions of high temperature and humidity passing through the equator depending on the long-term transportation by the container and the destination.
  • the storage conditions of battery manufacturers also differ greatly depending on the region and company.
  • the pacing mat it is used when applying the active material paste to the plate lattice, and then the plates are stacked so that the pacing mats overlap each other and are carried to the aging process. At this time, the load applied to the pacing mat is 10 kPa or more.
  • the treatment is carried out under the conditions of a maximum temperature of 90 ° C. and a humidity of 95% (see, for example, Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-133135).
  • the present invention has been made in consideration of such circumstances, and the non-woven fabrics (pacing mats) are used even under these harsh conditions (pressurization during winding, high temperature during transportation / storage / manufacturing, high humidity).
  • An object of the present invention is to provide a non-woven fabric (pacing mat) that does not peel off due to adhesion.
  • the non-woven fabric for lead-acid batteries (pacing mat) of the present invention is a non-woven fabric for lead-acid batteries (pacing mat) having the following characteristics.
  • a non-woven fabric (pacing mat) for lead-acid batteries composed of microglass fibers and heat-sealing binder fibers, which has a thickness of 0.1 mm or more and 0.5 mm or less when pressurized to 20 kPa.
  • Nonwoven fabric for lead-acid batteries which has an adhesive strength of less than 0.05 N when the pacing mats are left for 48 hours in an environment of a temperature of 70 to 90 ° C. and a humidity of 75% under a pressure of 5 to 10 kPa.
  • the heat-sealing binder fiber is an organic fiber having a core-sheath structure, and the sheath portion is a crystalline heat-sealing polyolefin resin or a crystalline heat-sealing polyester resin.
  • pacing mat that does not peel off due to adhesion between non-woven fabrics (pacing mat) even under the harsh conditions as described above (pressurization during winding, high temperature during transportation / storage / manufacturing, high humidity). can do.
  • the lead storage battery non-woven fabric (pacing mat) of the present invention is a wet-made product mainly composed of microglass fibers and heat-sealing binder fibers, and in addition to the microglass fibers and the heat-sealing binder fibers, Contains inorganic powder such as silica, which has excellent acid resistance and oxidation resistance, and non-heat-sealing organic fiber or resin such as cellulose, carbon fiber, polyacrylonitrile fiber, and non-heat-sealing polyester fiber. You may.
  • the compressive breaking strength (shearing force) of the non-woven fabric (pacing mat) can be increased (for example, Patent No. 1). (Refer to Japanese Patent Application Laid-Open No. 4261821), and even better non-woven fabrics (pacing mats) can be obtained. In addition, it can be expected that a composite effect can be obtained by various combinations with a material having no heat-sealing property.
  • C glass fiber is preferred because it is used in sulfuric acid like the separator for lead-acid batteries, but it has acid resistance. This does not apply as long as it has glass fiber.
  • the fiber diameter of the microglass fiber differs depending on the heat-sealing binder fiber to be combined and other auxiliary materials, but from the viewpoint of suppressing stratification, which is a function of the pacing mat, the number average fiber diameter is 4. It is preferably 5 ⁇ m or less. Further, when it is necessary to further improve the suppression of stratification, such as when used in a lead storage battery for the ISS, the number average fiber diameter is preferably 2 ⁇ m or less.
  • the synthetic resin component of the heat-sealing binder fiber used in the lead storage battery non-woven fabric (pacing mat) of the present invention includes polyolefin resins such as polyethylene resin and polypropylene resin, polystyrene resin, polymethyl methacrylate resin, and poly. Synthetic resins such as acrylonitrile resin, nylon resin, polyester resin, and polyfluoroethylene resin, of which the heat-melting components are polyolefin resins such as polyethylene resin and polypropylene resin, and heat-sealing polyester resins. ..
  • a polyolefin resin such as polyethylene resin and polypropylene resin, and a heat-sealing resin having a strong crystal structure such as low melting point crystalline polyester resin are preferably used. Therefore, polyethylene resin is particularly preferable.
  • non-crystalline heat-sealing resins such as modified polyethylene resin and modified polyester resin, specifically, polyethylene copolymer (CoPE) and copolymerized polyethylene terephthalate (CoPET), the adhesiveness is too strong.
  • the laminated non-woven fabrics (pacing mats) adhere to each other on the surface, and the surface layer of the non-woven fabrics (pacing mats) is peeled off during peeling. It is not preferable because it causes problems such as causing it.
  • the fiber diameter of the heat-sealing binder fiber As the fiber diameter becomes larger, the number of heat-sealing binder fibers contained in the non-woven fabric (pacing mat) decreases, so that the fineness is 2.2 dtex from the viewpoint of tensile strength. The following heat-sealing binder fibers are preferred.
  • the core may be a commonly used resin such as polyethylene resin, polypropylene resin, polyester resin, but preferably one having acid resistance and a melting point of 160 ° C. or higher.
  • the sheath is preferably a polyolefin-based resin such as polyethylene resin or polypropylene resin, or a crystalline heat-sealing resin such as a low-melting point crystalline polyester resin, and a polyolefin-based resin which is a non-crystalline heat-sealing resin or the like.
  • a polyolefin-based resin such as polyethylene resin or polypropylene resin
  • a crystalline heat-sealing resin such as a low-melting point crystalline polyester resin
  • a polyolefin-based resin which is a non-crystalline heat-sealing resin or the like.
  • the adhesiveness is too strong, so that the pressure during winding, transportation, storage, and high temperature during manufacturing are high.
  • the laminated non-woven fabrics (pacing mats) adhere to each other on the surface, causing problems such as peeling of the surface layer of the non-woven fabrics (pacing mats) at the time of peeling, which is not preferable.
  • the blending amount of the heat-sealing binder fiber is preferably 3.0% by weight or more, more preferably 5.0% by weight or more, and 12% by weight or more. Especially preferable. If it is less than 3.0% by weight, the tensile strength (sheet strength) of the non-woven fabric (pacing mat) is insufficient.
  • the blending amount of the heat-sealing binder fiber is preferably 40% by weight or less, more preferably 30% by weight or less, and particularly preferably 25% by weight or less. If it exceeds 40%, the ability to retain the electrolytic solution is reduced, and the sulfuric acid released from the electrode plate during charging cannot be retained, causing stratification of the electrolytic solution.
  • the total amount of the microglass fibers and the heat-sealing binder fibers is preferably 60% by weight or more, more preferably 65% by weight or more, and 70% by weight. % Or more is particularly preferable.
  • the thickness of the non-woven fabric (pacing mat) is preferably 0.1 to 0.5 mm, more preferably 0.1 to 0.25 mm. It is preferably 0.1 to 0.20 mm, and particularly preferably 0.1 to 0.20 mm. If the thickness of the non-woven fabric (pacing mat) is thin, the function for suppressing stratification is reduced. Therefore, in the current ISS usage environment, the thickness of the non-woven fabric (pacing mat) may be 0.1 mm or more. It is desired.
  • the distance between the positive electrode and the negative electrode (between the electrodes) is about 1.5 mm or less, so if the thickness of the non-woven fabric (pacing mat) is too thick, it is difficult to use the separator. Therefore, the thickness needs to be suppressed to 0.5 mm or less. Further, since the distance between poles is 1.0 mm or less in recent lead-acid batteries for automobiles, it is desirable that the thickness of the non-woven fabric (pacing mat) is 0.25 mm or less. Further, in the lead-acid battery for automobiles for the ISS, the distance between the poles is 0.6 mm or less, so that the thickness of the non-woven fabric (pacing mat) is preferably 0.20 mm or less.
  • the tensile strength (sheet strength) of the non-woven fabric (pacing mat) is 2.5 N / N so that it can be used without problems in a general battery manufacturing process. is preferably 10 mm 2 or more, from the viewpoint of future productivity, the tensile strength is more preferably it is desirably 5.0 N / 10 mm 2 or more, and further 7.5 N / 10 mm 2 or more .. If the tensile strength is less than 2.5 N / 10 mm 2, the battery assembly performance and the basic physical properties during the charge / discharge reaction are deteriorated, and the battery life is shortened.
  • the maximum pore diameter of the non-woven fabric (pacing mat) is preferably less than 100 ⁇ m, more preferably 40 ⁇ m or less, from the viewpoint of preventing stratification of the electrolytic solution. preferable.
  • the elongation range of the non-woven fabric (pacing mat) is preferably in the range of 2.0% or more and less than 9.0%, preferably 2.5%. As mentioned above, it is more preferable that it is within the range of 7.5% or less.
  • the electrolytic solution is repeatedly absorbed and released, so that the non-woven fabric (pacing mat) expands and contracts.
  • the non-woven fabric (pacing mat) for lead-acid batteries is mainly shipped in a roll shape at the time of shipment, and the non-woven fabric (pacing mat) is pulled out from the roll and used at the time of battery assembly.
  • the elongation rate of the non-woven fabric for lead-acid batteries (pacing mat) measured under room temperature conditions is 9.0% or more
  • the force when pulling out the non-woven fabric for lead-acid batteries (pacing mat) is used for lead-acid batteries.
  • the non-woven fabric (pacing mat) is stretched, and the dimensions of the non-woven fabric (pacing mat) in the width direction and the thickness direction change.
  • the electrode plate spacing and its dimensions set to prevent side short circuits of the battery electrodes change, which causes an early battery short circuit.
  • the non-woven fabric (pacing mat) when pulled out from the roll during battery assembly and used, if the elongation rate is less than 2.0%, the non-woven fabric (pacing mat) will crack and the product will be defective and shipped. You will not be able to do it.
  • Non-adhesive monofilament organic fiber manufactured by Kuraray Co., Ltd. EP133-5 polyethylene terephthalate, fineness 1.45dtex
  • Heat-sealing binder fiber A Melty 6080 manufactured by Unitika Ltd., two-component core sheath type (core: polyethylene terephthalate, sheath: polyethylene), fineness 1.50 dtex
  • B Daiwabo PZ08-5, 1-component Zen'yu type (polypropylene), fineness 0.80dtex
  • C Casben 8080 manufactured by Unitika Ltd.
  • 2-component core sheath type core: polyethylene terephthalate, sheath: polyethylene terephthalate
  • fineness 1.10 dtex D Ube Industries, Ltd.
  • the non-woven fabrics (pacing mats) for lead-acid batteries of Examples 1 to 14, Reference Examples 1 and 2, and Comparative Examples 1 to 12 were prepared according to the formulations shown in Tables 1 and 2 by the following procedure.
  • About 7 to 10 g of the raw material was placed in a container of a commercial mixer (MX-152SP manufactured by Panasonic), about 1000 ml of acidic sulfuric acid water having a pH of 3 was added, and the mixture was dissociated for 60 seconds (rotation speed: about 9700 rpm).
  • the slurry-like sample solution was placed in an experimental square sheet machine, and sulfuric acid acidic water having a pH of 3 was further added, and the mixture was uniformly stirred to a concentration of 0.25% by weight, and then formed into a sheet.
  • a separator was prepared by heating and drying at a temperature of 180 ° C. for 30 minutes using a box-type dryer. When drying the sheet, care was taken not to trap water vapor in the dryer. [Test and evaluation method]
  • the prepared non-woven fabric (pacing mat) was cut into a size of 10 mm ⁇ 70 mm to obtain a test piece, and the measurement was repeated 10 times using a tensile tester (chuck spacing 50 mm, tensile speed 200 mm / min). The average value was calculated and used as the tensile strength (N / 10 mm 2 ).
  • Adhesive strength (N) a The test conditions were "Temperature: 70 ° C., Humidity: 75%, left for 48 hours under 5 kPa pressure", “Temperature: 70 ° C., Humidity: 75%, left for 48 hours under 10 kPa pressure", "Temperature".
  • the pretreated sample (1 set of 2 sheets) is sandwiched between 2 sheets of woodfree paper (cut to the same size as the sample), and further sandwiched between 2 sheets of acrylic plate (120 mm x 120 mm x 10 mm thickness), and then the test conditions.
  • a predetermined weight (5 kPa pressurization: 5 kg, 10 kPa pressurization: 10 kg) was placed on an acrylic plate in a constant temperature and humidity chamber set to the temperature and humidity conditions of. e. After leaving for 48 hours, the sample was taken out from the constant temperature and humidity chamber, and the adhesive strength was measured.
  • the adhesive strength was measured as follows according to "Hook-and-loop fastener 7.4.2 peeling strength" of JIS L3416: 2000.
  • a test piece with a width of 25 mm was collected in a bonded state, and the "adhesive strength" of the bonded portion of 50 mm was measured using an autograph (manufactured by Shimadzu Corporation) to obtain the maximum value. The average value of the results of a total of 6 measurements was calculated. When the adhesive state could not be maintained by the time the test piece was attached to the grip, the "adhesive strength" was set to "0.00".
  • the non-woven fabric (pacing) is used to prevent peeling due to adhesion between the non-woven fabrics (pacing mats).
  • the bonding conditions between the mats the state after being left in a constant temperature and humidity chamber for 48 hours under a pressure of 5 kPa or 10 kPa, a temperature of 70 ° C. or 90 ° C., and a humidity of 75% was confirmed, and the bonding was performed. It was possible to identify the type of heat-sealing binder fiber in which the surface layer at the time of peeling did not peel off even under the conditions and the adhesive strength was less than 0.05 N.
  • the non-woven fabric (pacing mat) for a lead storage battery of the present invention has a pressure due to winding and a winding pressure. / Or, even under the temperature and humidity conditions during transportation, storage, and battery manufacturing, the surface layer peeling caused by the adhesion between the front and back surfaces of the non-woven fabric (pacing mat) does not occur, and the non-woven fabric does not cause quality defects and production loss (non-woven fabric). It was confirmed that a pacing mat) could be provided.

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Abstract

【課題】過酷な条件(捲回時の加圧、輸送・保管・製造時の高温、多湿)下でも不織布(ペースティングマット)どうしの接着が起こらない不織布(ペースティングマット)を提供すること。 【解決手段】マイクロガラス繊維と熱融着性バインダー繊維とからなる鉛蓄電池用ペースティングマットであって、20kPaに加圧した時の厚さが0.1mm以上、0.5mm以下であり、5~10kPaの加圧下で、温度70~90℃、湿度75%の環境下に48時間放置したときの、前記ペースティングマットどうしが接着する接着強度が0.05N未満である鉛蓄電池用ペースティングマット。

Description

ガラス繊維と熱融着性バインダー繊維を使用した鉛蓄電池用不織布
 本発明は、鉛蓄電池用に使用される不織布の改良に関する。より詳細には、マイクロガラス繊維と熱融着性バインダー繊維を使用した不織布(ペースティングマット)の電池製造に関わる課題を解決することに関する。
 従来の自動車用鉛蓄電池は、満充電時の水の電気分解で発生するガスによって電解液が攪拌され、電解液の混合が起こり、電池内の電解液比重を均一に保っていた。
 しかし、近年の自動車用鉛蓄電池では、アイドリングスタートストップシステム(以後、ISSとする)の普及により、電池の使用状況が、従来のエンジンスタートにのみ電力が使用されるのではなく、エンジンスタートの他に、エンジンストップ時の電装システムへの電力供給も行っており、これまで以上に充放電サイクルが頻繁に行われている。
 同時に、電池は常に満充電の状態になっていないため、電気分解で発生するガスによる電解液の混合が起こらず、電池内で電解液の比重差が発生し(電解液の成層化現象:以後、成層化とする)、電池寿命を低下させている要因になっている。
 一般的な自動車用鉛蓄電池ではペースト式鉛蓄電池が使用されている。この製造工程において、極板に鉛ペーストを塗り込んだ後の、製造プロセス間(貼り付け工程、キュア工程、熟成工程、組み立て工程)における鉛ペーストの脱落防止や、電池組立時の作業性の面から、パルプ素材を主体としたペースティングペーパーが支持体として使用されている。
 しかしながら、パルプ素材を主体としたペースティングペーパーでは、電池使用時には電解液である硫酸によって分解されてしまうために、成層化を抑制することはできない。
 そのため、成層化を抑制するための一つの方法として、電解液である硫酸に耐性のあるマイクロガラス繊維を主体とした、湿式法で作られた不織布(ペースティングマット)がペースティングペーパーの代わりに使用されている。
 このように、ペースティングマットとは、電池極板製造工程における極板格子体に活物質ペーストを塗り込める際に、極板格子体からの活物質ペーストの脱落を防止する目的で、極板格子体に接着させて使用されるマイクロガラス繊維を使用した不織布である。従来は、パルプ製の極薄(厚さ0.1mm以下)のペースティングペーパーが使用されていたが、近年では、単なる活物質の脱落防止機能の他に電池性能を向上させる目的で、マイクロガラス繊維を使用したマット材(ペースティングマット)がペースティングペーパーの代わりとして使用されてきている。
 自動車用鉛蓄電池は、コスト競争が激しくなっており、電池製造における生産タクトの改善は不可欠である。そのため、ペースティングマットにおいても高強度化が求められている。
 一般的に、鉛蓄電池用セパレーターであるマイクロガラス繊維を使用した不織布(AGM:Absorbent Glass Mat)では、熱融着性バインダー繊維を利用することで、引張強度(シート強度)を改善することができる。
 特許文献1では、熱融着性バインダー繊維として、PET/PE芯鞘タイプ、パルプ状PE繊維、共重合PET繊維(CoPET全融タイプ)およびこれらを組み合わせた物が使用されており、引張強度改善やギアシール性の改善が記載されている。
 また、特許文献2では、熱融着性バインダー繊維として、PET/CoPET、PP/PE、PET/PE、PET/CoPET等の芯鞘タイプが使用されており、不織布の引張強度改善や通気度のばらつきを抑えることが記載されている。
 また、特許文献3では、熱融着性バインダー繊維として、CoPET全融タイプやPET/CoPET芯鞘タイプが使用されており、不織布の引張強度や切断性の改善が記載されている。
 この様に、鉛蓄電池用セパレーターであるマイクロガラス繊維を使用したAGMセパレーターでは、様々な熱融着性バインダー繊維を利用して引張強度を改善することは一般的であり、マイクロガラス繊維を使用するペースティングマットにおいても、これら熱融着性バインダー繊維が使用されている。
 一般的に、AGMセパレーターは電池の組み立て(電槽挿入)前に使用されるが、ペースティングマットは極板格子体に活物質ペーストを塗布する際に使用され、その後極板のキュア工程、極板熟成工程を経た後にセパレーターと共に電池に組み込まれることになる。
 熱融着性バインダー繊維を使用したペースティングマットでは、重ねあわせておいた極板のペースティングマットどうしの表裏面が接着し、極群組み立て工程における極板のスタッキング時の打ち出し不良や、ペースティングマットの表層剥離により、ペースティングマットそのものの効果を損なうという不具合が生じることがあった。
 また、一般的に、鉛蓄電池に使用されるペースティングマットは、ロール状に捲回された状態で納入されており、巻き戻して使用する際にも、表裏面が接着して表層剥離が発生して不具合が生じることもあった。
 ペースティングマットの巻き戻し時の表裏接着を起こす現象として、ペースティングマットの捲回圧力と製品輸送から保管ならびに実際の電池製造時における使用までの温湿度環境(条件)が影響を及ぼしていると考えられる。
 一般的に、鉛蓄電池に使用されるペースティングマットを含む不織布は、ロール状に捲回された状態で納入されており、捲回するときの加圧は、捲回状態が崩れないようにするため、5kPa以上の加圧を掛けている。
 そして、輸送時においては、コンテナーによる長期輸送や仕向地によっては、赤道を通る高温多湿の条件となり、赤道付近でのコンテナー内の温度は、70℃にまで上昇すると言われている。
 また、電池メーカーにおける保管状況も、地域や会社によりその温湿度環境(条件)が大きく異なることは言うまでもない。
 さらに、ペースティングマットの使用に際しては、極板格子体に活物質ペーストを塗布する際に使用され、その後、極板は、ペースティングマットが重なり合うように積み重ねられ、熟成工程へ運ばれる。この時にペースティングマットに掛かる荷重は、10kPa以上となっている。熟成工程では、最大で温度90℃、湿度95%の条件で処理される(例えば、特開2018-133135号公報参照)。
特許第5160285号公報 特許第6518094号公報 特開2018-37335号公報
 本発明はこのような事情を考慮してなされたもので、これらの過酷な条件(捲回時の加圧、輸送・保管・製造時の高温、多湿)下でも不織布(ペースティングマット)どうしの接着による剥離が生じない不織布(ペースティングマット)を提供することを目的とする。
 上記課題を解決するべく鋭意検討の結果、本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)は以下の特徴を有する鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)である。
(1)マイクロガラス繊維と熱融着性バインダー繊維とからなる鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)であって、20kPaに加圧した時の厚さが0.1mm以上、0.5mm以下であり、5~10kPaの加圧下で、温度70~90℃、湿度75%の環境下に48時間放置したときの、前記ペースティングマットどうしが接着する接着強度が0.05N未満である鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(2)5kPaの加圧下で、温度70℃、湿度75%の環境下に48時間放置したときの、前記ペースティングマットどうしの接着強度が0.05N未満である、上記(1)記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(3)10kPaの加圧下で、温度70℃、湿度75%の環境下に48時間放置したときの、前記ペースティングマットどうしの接着強度が0.05N未満である、上記(1)記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(4)10kPaの加圧下で、温度90℃、湿度75%の環境下に48時間放置したときの、前記ペースティングマットどうしの接着強度が0.05N未満である上記(1)記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(5)前記ペースティングマットの引張強度が、5N/10mm以上である、上記(1)~(4)のいずれかに記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(6)前記熱融着性バインダー繊維が、芯鞘構造を有する有機繊維であって、鞘部が結晶性の熱融着性ポリオレフィン系樹脂または結晶性の熱融着性ポリエステル系樹脂である、上記(1)~(5)のいずれかに記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(7)前記熱融着性バインダー繊維の繊度が2.2dtex以下である、上記(1)~(6)のいずれかに記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(8)5kPa以上の加圧を掛けて巻かれている捲回体である、上記(1)~(7)のいずれかに記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(9)前記熱融着性バインダー繊維の配合量が、3.0重量%以上である、上記(1)~(8)のいずれかに記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(10)前記マイクロガラス繊維の数平均繊維径が4.5μm以下である、上記(1)~(9)のいずれかに記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(11)前記マイクロガラス繊維の数平均繊維径が2μm以下である、上記(1)~(10)のいずれかに記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(12)前記マイクロガラス繊維と前記熱融着性バインダー繊維の配合量の合計が60重量%以上である、上記(1)~(11)のいずれかに記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)。
(13)上記(1)~(12)のいずれかに記載の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)を使用した鉛蓄電池。
 上述のような過酷な条件(捲回時の加圧、輸送・保管・製造時の高温、多湿)下でも不織布(ペースティングマット)どうしの接着による剥離が生じない不織布(ペースティングマット)を提供することができる。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)は、マイクロガラス繊維および熱融着性バインダー繊維を主体として湿式抄造したものであり、前記マイクロガラス繊維および前記熱融着性バインダー繊維の他に、耐酸性、耐酸化性に優れた、シリカ等の無機粉体や、セルロース、カーボン繊維、ポリアクリロニトリル繊維、非熱融着性ポリエステル繊維等の非熱融着性の有機繊維あるいは樹脂を含有していてもよい。
 前記熱融着性バインダー繊維と共に、熱融着性を持たないモノフィラメント状有機繊維を配合することで、不織布(ペースティングマット)の圧縮破断強度(せん断力)を高めることができ(例えば、特許第4261821号公報参照)、更に良好な不織布(ペースティングマット)を得ることができる。
 その他、熱融着性を持たない材料との種々の組み合わせによる複合効果を得ることも期待できる。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)に用いられる、前記マイクロガラス繊維としては、鉛蓄電池用セパレーターと同様に硫酸中で使用されることから、Cガラス繊維が好まれるが、耐酸性を有するガラス繊維であればこの限りではない。
 前記マイクロガラス繊維の繊維径については、組み合わせる前記熱融着性バインダー繊維やその他の副材料によっても異なるが、ペースティングマットの機能である成層化抑制の観点からは、数平均繊維径が4.5μm以下であることが好ましい。また、ISS向けの鉛蓄電池で使用される等で成層化抑制をより改善する必要がある場合、数平均繊維径が2μm以下であることが好ましい。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)に用いられる、前記熱融着性バインダー繊維の合成樹脂成分としては、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、ポリスチレン樹脂、ポリメチルメタクリレート樹脂、ポリアクリロニトリル樹脂、ナイロン樹脂、ポリエステル樹脂、ポリフルオロエチレン樹脂などの合成樹脂であり、このうち熱溶融成分となるものは、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、熱融着性のポリエステル樹脂である。
 本発明においては、引張強度(シート強度)の改善効果の観点から、ポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、低融点結晶性ポリエステル樹脂などの結晶構造の強い熱融着性の樹脂が好ましく用いられ、ポリエチレン樹脂が特に好ましい。
 変性ポリエチレン樹脂、変性ポリエステル樹脂などの非結晶性の熱融着性の樹脂、具体的には、ポリエチレン共重合体(CoPE)や共重合ポリエチレンテレフタレート(CoPET)の場合、接着性が強すぎるため、捲回時の加圧や輸送、保管、製造時における高温、多湿条件下で、重ねあわせられた不織布(ペースティングマット)どうしが表面接着し、引き剥がし時に不織布(ペースティングマット)の表層剥離を引き起こすなどの不具合を生じることとなり好ましくない。
 前記熱融着性バインダー繊維の繊維径としては、繊維径が太くなると不織布(ペースティングマット)に含まれる熱融着性バインダー繊維の本数が少なくなるため、引張強度の観点から繊度が2.2dtex以下の熱融着性バインダー繊維が好ましい。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)に用いられる、前記熱融着性バインダー繊維としては、芯鞘構造を有するものが引張強度(シート強度)の改善効果が高く好ましい。
 この場合、芯部はポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂、ポリエステル樹脂などの通常用いられる樹脂で良いが、耐酸性を有し、融点が160℃以上のものが好ましい。
 鞘部はポリエチレン樹脂、ポリプロピレン樹脂などのポリオレフィン系樹脂、低融点結晶性ポリエステル樹脂などの結晶性の熱融着性の樹脂が好ましく、非結晶性の熱融着性の樹脂であるポリオレフィン系樹脂や変性ポリエステル樹脂など、具体的には、ポリエチレン共重合体(CoPE)や共重合ポリエチレンテレフタレート(CoPET)の場合、接着性が強すぎるため、捲回時の加圧や輸送、保管、製造時における高温、多湿条件下で、重ねあわせられた不織布(ペースティングマット)どうしが表面接着し、引き剥がし時に不織布(ペースティングマット)の表層剥離を引き起こすなどの不具合を生じることとなり好ましくない。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)において、前記熱融着性バインダー繊維の配合量は、3.0重量%以上が好ましく、5.0重量%以上がより好ましく、12重量%以上が特に好ましい。
 3.0重量%未満では、不織布(ペースティングマット)の引張強度(シート強度)が不足する。
 また、前記熱融着性バインダー繊維の配合量は、40重量%以下が好ましく、30重量%以下がより好ましく、25重量%以下が特に好ましい。
 40%を超える場合には、電解液を保持する力が低下し、充電時に極板から放出される硫酸を保持しきれなくなって、電解液の成層化を引き起こすこととなる。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)において、前記マイクロガラス繊維と前記熱融着性バインダー繊維の配合量の合計は、60重量%以上が好ましく、65重量%以上がより好ましく、70重量%以上が特に好ましい。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)において、不織布(ペースティングマット)の厚さは、0.1~0.5mmであることが好ましく、0.1~0.25mmであることがより好ましく、0.1~0.20mmであることが特に好ましい。
 不織布(ペースティングマット)の厚さが薄いと成層化を抑制するための機能が低下するため、現在のISSの使用環境では不織布(ペースティングマット)の厚さは0.1mm以上であることが望まれている。
 一方、一般的な自動車用の鉛蓄電池では、正極と負極の間隔(極間)が1.5mm程度以下であることから、不織布(ペースティングマット)の厚さが厚すぎるとセパレーターの使用が困難になる為、厚さは0.5mm以下に抑える必要がある。また、最近の自動車用の鉛蓄電池では極間は1.0mm以下となっていることから、不織布(ペースティングマット)の厚さは0.25mm以下であることが望ましい。さらに、ISS向け自動車用鉛蓄電池では、極間は0.6mm以下になっていることから、不織布(ペースティングマット)の厚さは0.20mm以下が望ましい。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)において、不織布(ペースティングマット)の引張強度(シート強度)は、一般的な電池製造工程で問題無く使用するために、引張強度が2.5N/10mm以上であることが好ましく、今後の生産性向上の観点から考えると、引張強度は5.0N/10mm以上であることが望ましく、さらに7.5N/10mm以上であることがより望ましい。
 引張強度が2.5N/10mmを下回ると、電池の組み立て性能、充放電反応時の基本物性が低下し、電池寿命が低下する。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)において、不織布(ペースティングマット)の最大細孔径は、電解液の成層化防止の観点から100μm未満であることが好ましく、40μm以下であることがより好ましい。
 本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)において、不織布(ペースティングマット)の伸び率の範囲が2.0%以上、9.0%未満の範囲内にあることが好ましく、2.5%以上、7.5%以下の範囲内にあることがより好ましい。
 電池使用時の充放電反応においては、電解液の吸収、リリースが繰り返されるため、不織布(ペースティングマット)の膨張・収縮を伴う。
 また、鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)は主として出荷時にロール形状にて出荷され、電池組み立て時に、ロールから不織布(ペースティングマット)が引張り出されて使用される。そのため、室温条件で測定された鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)の伸び率が9.0%以上になる場合、鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)を引張り出す際の力により、鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)が伸ばされ、不織布(ペースティングマット)の幅方向並びに厚さ方向の寸法が変化する。
 このような場合、電池の電極の側面短絡防止のために設定された極板間隔とその寸法が変化することで、早期の電池短絡の原因になる。
 また、電池組み立て時に、ロールから不織布(ペースティングマット)が引張り出されて使用される時、伸び率が2.0%未満の場合、不織布(ペースティングマット)に割れが生じ、製品不良となり出荷できなくなってしまう。
 以下に実施例、参考例および比較例を挙げて本発明をより具体的に説明するが、本発明はその要旨を超えない限り、以下の実施例に限定されるものではない。
 以下の原料を使用して、実施例1~14、参考例1~2、および比較例1~12の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)を作成した。
[配合原料]
(1)マイクロガラス繊維
  日本板硝子(株)製 CMLF-208、数平均繊維径0.8μm
(2)非接着性モノフィラメント状有機繊維
  (株)クラレ製 EP133-5、ポリエチレンテレフタレート、繊度1.45dtex
(3)熱融着性バインダー繊維
A:ユニチカ(株)製 メルティ6080、2成分芯鞘タイプ(芯:ポリエチレンテレフタレート、鞘:ポリエチレン)、繊度1.50dtex
B:ダイワボウ製 PZ08-5、1成分全融タイプ(ポリプロピレン)、繊度0.80dtex
C:ユニチカ(株)製 キャスベン8080、2成分芯鞘タイプ(芯:ポリエチレンテレフタレート、鞘:ポリエチレンテレフタレート)、繊度1.10dtex
D:宇部興産(株)製 RCE 1.7、2成分芯鞘タイプ(芯:ポリプロピレン、鞘:低融点ポリエチレン)、繊度1.70dtex
E:ユニチカ(株)製 メルティ4000、1成分全融タイプ(共重合ポリエチレンテレフタレート)、繊度2.20dtex
F:ユニチカ(株)製 メルティ4080、2成分芯鞘タイプ(芯:ポリエチレンテレフタレート、鞘:共重合ポリエチレンテレフタレート)、繊度1.22dtex
[不織布(ペースティングマット)の作製]
 実施例1~14、参考例1~2、および比較例1~12の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)を、表1~2で示される配合に従って、次の手順で作製した。
 原料を業務用ミキサー(Panasonic製 MX-152SP)の容器に7~10g程度入れ、pH3の硫酸酸性水を約1000ml加えて60秒間離解(回転数:約9700rpm)した。スラリー状の試料液を実験用の角型シートマシンに入れ、更にpH3の硫酸酸性水を加えて濃度0.25重量%になるように均一に攪拌した後にシート化した。箱型乾燥機を用いて温度180℃にて30分間加熱乾燥させてセパレーターを作製した。シートを乾燥させる際には、乾燥機内に水蒸気が籠らないように注意した。
[試験および評価方法]
 上記実施例、参考例および比較例に対して、下記の条件で評価を行い、その結果を表1~2にまとめて示した。
(1)重量(g/m
 作製した不織布(ペースティングマット)を100mm×100mmの大きさに切断したものを試験片とし、その10枚の重量を電子天秤で測定して、重量(g/m)を算出した。
(2)厚さ(mm)
 作製した不織布(ペースティングマット)を100mm×100mmの大きさに切断したものを試験片とし、その10枚を重ねて、鉛蓄電池用AGMセパレーターの電池工業会規格SBA S 0406-2017年版7.2.2.b)項の図1に記載の「厚さ測定用具」を用いて測定を行った。
(3)見掛け密度(g/cm
 鉛蓄電池用AGMセパレーターの電池工業会規格SBA S 0406-2017年版7.2.3項記載の方法に基づいて測定を行い、下記計算式により算出した。
 見掛け密度(g/cm)=[重量(g/m)]÷[厚さ(mm)]÷1000
(4)引張強度(N/10mm
 測定は、鉛蓄電池用AGMセパレーターの電池工業会規格SBA S 0406-2017年版7.2.7項記載の方法に基づいて、以下の手順で行った。
 作製した不織布(ペースティングマット)を10mm×70mmの大きさに切断して試験片とし、引張試験機(チャック間50mm、引張速さ200mm/分)を用いて測定を10回繰り返して行い、その平均値を算出して、引張強度(N/10mm)とした。
(5)接着強度(N)
a.試験条件は、「温度:70℃、湿度:75%、5kPa加圧条件下で48時間放置」、「温度:70℃、湿度:75%、10kPa加圧条件下で48時間放置」、「温度:90℃、湿度:75%、10kPa加圧条件下で48時間放置」の3条件とした。
b.作製した不織布(ペースティングマット)を切断(5kPa加圧:100mm×100mm、10kPa加圧:70mm×70mm)して試料(各2枚を1セット)とした。
c.前処理として、試料(2枚1セット)を試験条件と同一の温湿度条件に設定した恒温恒湿槽内に1時間放置した。
d.前処理した試料(2枚1セット)を上質紙(試料と同じ大きさに切断したもの)2枚で挟み、さらにアクリル板(120mm×120mm×厚さ10mm)2枚で挟んだ後、試験条件の温湿度条件に設定した恒温恒湿槽内に入れ、所定の重り(5kPa加圧:5Kg、10kPa加圧:10Kg)をアクリル板の上に乗せた。
e.48時間放置後に恒温恒湿槽から試料を取り出し、接着強度を測定した。
f.接着強度は、JIS L3416:2000の「面ファスナー 7.4.2はく離強さ」に準じ、以下のように測定した。
 処理後の試料から、幅25mmの試験片を接着された状態のまま採取し、接着した部分50mmの「接着強度」をオートグラフ((株)島津製作所製)を用いて測定して最大値を取り、合計6測定の結果の平均値を求めた。
 試験片をつかみに装着するまでに接着状態を維持できない場合、「接着強度」を「0.00」とした。
(6)表層剥離(「無」・「モモケ」・「剥離」)
 表層剥離の状態は、接着状態の試料(2枚1セット)を手で剥がした際に、どちらかの試料表面におけるモモケ、および表層剥離の有無を目視で確認することによって行った。
 不織布(ペースティングマット)のいずれかの表面に、こすれてできるような毛状のものが確認できた場合、「モモケ」とした。
 不織布(ペースティングマット)のいずれかの表面に、剥がれとれた部分を確認できた場合、「剥離」とした。
 「モモケ」および「剥離」のいずれも確認できなかった場合、「無」とした。
 このような実施例1~14、参考例1~2、および比較例1~12の評価結果を、表1~2にまとめて示した。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
 
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
 
 
 表1~2で示される実施例1~14、参考例1~2、および比較例1~12の試験結果から、不織布(ペースティングマット)どうしの接着による剥離を防止するため、不織布(ペースティングマット)どうしの接着条件として5kPa、または10kPaの加圧下、温度70℃、または90℃、湿度75%の条件下で48時間、恒温恒湿槽内に放置した後の状態を確認し、当該接着条件下でも引き剥がし時の表層に剥離が生じない、且つ接着強度が0.05N未満の熱融着性バインダー繊維の種類を特定することができた。
 また、接着強度が0.05N未満を示したものの表層は、「剥離」が生じていなかった。これは、不織布(ペースティングマット)自体がもつ強度よりも接着する強度が小さいため、「剥離」が生じないものと推測される。
 また、「モモケ」が発生したものについては、電池性能に与える影響はほとんどないと考えられるが、生産工程で問題が発生する可能性もあり、ない方がより好ましい。
 表1~2で示される実施例1~14、参考例1~2、および比較例1~12の試験結果から、本発明の鉛蓄電池用不織布(ペースティングマット)は、捲回による圧力、および/または輸送・保管・電池製造時における温湿度条件においても、不織布(ペースティングマット)どうしの表裏面が接着して引き起こされる表層剥離が起こらず、品質不具合と生産ロスを引き起こすことのない不織布(ペースティングマット)を提供することができることが確認できた。

Claims (13)

  1.  マイクロガラス繊維と熱融着性バインダー繊維とからなる鉛蓄電池用ペースティングマットであって、20kPaに加圧した時の厚さが0.1mm以上、0.5mm以下であり、5~10kPaの加圧下で、温度70~90℃、湿度75%の環境下に48時間放置したときの、前記ペースティングマットどうしが接着する接着強度が0.05N未満である鉛蓄電池用ペースティングマット。
  2.  5kPaの加圧下で、温度70℃、湿度75%の環境下に48時間放置したときの、前記ペースティングマットどうしの接着強度が0.05N未満である請求項1記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  3.  10kPaの加圧下で、温度70℃、湿度75%の環境下に48時間放置したときの、前記ペースティングマットどうしの接着強度が0.05N未満である請求項1記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  4.  10kPaの加圧下で、温度90℃、湿度75%の環境下に48時間放置したときの、前記ペースティングマットどうしの接着強度が0.05N未満である請求項1記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  5.  前記ペースティングマットの引張強度が、5N/10mm以上である請求項1~4のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  6.  前記熱融着性バインダー繊維が、芯鞘構造を有する有機繊維であって、鞘部が結晶性の熱融着性ポリオレフィン系樹脂または結晶性の熱融着性ポリエステル系樹脂である請求項1~5のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  7.  前記熱融着性バインダー繊維の繊度が2.2dtex以下である請求項1~6のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  8.  5kPa以上の加圧を掛けて巻かれている捲回体である請求項1~7のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  9.  前記熱融着性バインダー繊維の配合量が、3.0重量%以上である請求項1~8のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  10.  前記マイクロガラス繊維の数平均繊維径が4.5μm以下である請求項1~9のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  11.  前記マイクロガラス繊維の数平均繊維径が2μm以下である請求項1~10のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  12.  前記マイクロガラス繊維と前記熱融着性バインダー繊維の配合量の合計が60重量%以上である請求項1~11のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用ペースティングマット。
  13.  請求項1~12のいずれか1項に記載の鉛蓄電池用ペースティングマットを使用した鉛蓄電池。
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Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0218094B2 (ja) 1983-10-31 1990-04-24 Aloka
JP2002075433A (ja) * 2000-08-24 2002-03-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電 池
JP4261821B2 (ja) 2002-03-31 2009-04-30 日本板硝子株式会社 密閉型鉛蓄電池用セパレータ
JP2011249337A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Johns Manville Internatl Inc 不織ガラスマットを含む酸化鉛電池用極板
JP5160285B2 (ja) 2008-03-31 2013-03-13 日本板硝子株式会社 密閉型鉛蓄電池用セパレータおよび密閉型鉛蓄電池
JP2018037335A (ja) * 2016-09-01 2018-03-08 北越紀州製紙株式会社 密閉型鉛蓄電池セパレータ用ガラス繊維シート、密閉型鉛蓄電池セパレータ、及び密閉型鉛蓄電池セパレータ用ガラス繊維シートの製造方法
JP2018133135A (ja) 2017-02-13 2018-08-23 日立化成株式会社 鉛蓄電池用正極板及びその製造方法

Patent Citations (7)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH0218094B2 (ja) 1983-10-31 1990-04-24 Aloka
JP2002075433A (ja) * 2000-08-24 2002-03-15 Matsushita Electric Ind Co Ltd 電 池
JP4261821B2 (ja) 2002-03-31 2009-04-30 日本板硝子株式会社 密閉型鉛蓄電池用セパレータ
JP5160285B2 (ja) 2008-03-31 2013-03-13 日本板硝子株式会社 密閉型鉛蓄電池用セパレータおよび密閉型鉛蓄電池
JP2011249337A (ja) * 2010-05-27 2011-12-08 Johns Manville Internatl Inc 不織ガラスマットを含む酸化鉛電池用極板
JP2018037335A (ja) * 2016-09-01 2018-03-08 北越紀州製紙株式会社 密閉型鉛蓄電池セパレータ用ガラス繊維シート、密閉型鉛蓄電池セパレータ、及び密閉型鉛蓄電池セパレータ用ガラス繊維シートの製造方法
JP2018133135A (ja) 2017-02-13 2018-08-23 日立化成株式会社 鉛蓄電池用正極板及びその製造方法

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2022244681A1 (ja) * 2021-05-19 2022-11-24 エンテックアジア株式会社 ガラス繊維と熱融着性バインダー繊維を使用した鉛蓄電池用不織布
JP7262683B1 (ja) * 2021-05-19 2023-04-21 エンテックアジア株式会社 ガラス繊維と熱融着性バインダー繊維を使用した鉛蓄電池用不織布

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