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JPH0457068B2 - - Google Patents

Info

Publication number
JPH0457068B2
JPH0457068B2 JP59221804A JP22180484A JPH0457068B2 JP H0457068 B2 JPH0457068 B2 JP H0457068B2 JP 59221804 A JP59221804 A JP 59221804A JP 22180484 A JP22180484 A JP 22180484A JP H0457068 B2 JPH0457068 B2 JP H0457068B2
Authority
JP
Japan
Prior art keywords
fibers
separator
glass
powder
alkali
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Lifetime
Application number
JP59221804A
Other languages
Japanese (ja)
Other versions
JPS6199267A (en
Inventor
Yoshiaki Miwa
Hiromi Matsumori
Hiroki Kitawaki
Yoshinori Yamamoto
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Original Assignee
Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Nippon Sheet Glass Co Ltd filed Critical Nippon Sheet Glass Co Ltd
Priority to JP59221804A priority Critical patent/JPS6199267A/en
Publication of JPS6199267A publication Critical patent/JPS6199267A/en
Publication of JPH0457068B2 publication Critical patent/JPH0457068B2/ja
Granted legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
    • H01M50/00Constructional details or processes of manufacture of the non-active parts of electrochemical cells other than fuel cells, e.g. hybrid cells
    • H01M50/40Separators; Membranes; Diaphragms; Spacing elements inside cells
    • 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
    • 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
    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Chemical Kinetics & Catalysis (AREA)
  • Electrochemistry (AREA)
  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
  • Cell Separators (AREA)

Description

【発明の詳細な説明】[Detailed description of the invention]

[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1μm以下のガラス繊維のマツト状シートが
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120mm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180mm以上となる大型電池
においては、マツ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200〜600c.c.のフイブリル化熱可塑性合
成繊維と熱可塑性合成繊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
絡み合う合成繊維は相互に熱融着し1体に構成
された加圧成形板から成る蓄電池用隔離板。」 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
成繊維、ガラス繊維の1〜2種と珪酸粉又はこ
れを主成分として、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SiO2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。 [発明が解決しようとする問題点] 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
じることがある。 またバインダ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。 このようなことから、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の提供が望まれている。 [問題点を解決するための手段] 上記問題点を解決するために、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、含アルカリ珪酸塩ガラス粉末
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つて相互
に結合するようにしたものであつて、 平均直径1.0〜5.0μmの含アルカリ珪酸塩ガラス
繊維を主体とする繊維と、平均直径が20μm以下
の含アルカリ珪酸塩ガラス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、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つて、前記粉末
の量がセパレータ重量の5〜30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。 なお、上記の問題点を解決するものとして、本
出願人より、平均直径0.5〜1.0μmの含アルカリ珪
酸塩ガラス繊維と含アルカリ珪酸塩ガラス粉末と
を主体とした蓄電池用セパレータが出願されてい
る。(特願昭59−70682、以下「先願」という。)
この先願のセパレータは、細径のガラス繊維を含
有しているところから、微細孔径のものとなり、
液保持力に優れる。 しかしながら、この先願のセパレータにおいて
は、微細なガラス繊維を用いているところから、
素材コストが割高になり易かつた。即ち、ガラス
繊維製のセパレータにおいては、ガラス繊維を細
径化することにより、保液性は顕著に向上される
ものの、細径化に伴い、価格も相当に増大するの
である。 本発明は、上記先願の発明の長所を生かしなが
ら、同時に素材コストの低廉化が図れる蓄電池用
セパレータを提供するものである。 なお第1図は平均直径が0.6μm、0.7μm及び
0.8μmの3種類のガラス繊維を用いて製造された
セパレータの吸液特性を示すものである。(なお、
製造方法及び次の吸液特性の測定方法は、後掲の
実施例に準ずる。)この第1図に示すように、繊
維径が太くなる程、吸液高さは低下し、特に40cm
以上の高さの部分では著しい低下を示す。 本発明によれば比較的太径のガラス繊維同志の
間の空隙に粉末粒子が介挿され、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、
吸液高さが大きくなる。またかかる繊維及び粒子
は主として含アルカリ珪酸塩ガラスの繊維及び粉
末の表面に生ずる水ガラス状接着剤層により、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繊維は含アルカ
リ珪酸塩ガ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1.0〜5.0μm、より好ましくは1.05〜
4.5μmである。直径が5.0μmを超えるとセパレー
タの空間率が小さくなり、逆に1.0μm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
〜50mm、より好ましくは10〜40mmである。平均長
さが10mmよりも短くなるとセパレータの強度が小
さくなり、50mm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1.0〜5.0μm以下のガラス繊維の他に、
直径5μm以上例えば5〜30μmの含アルカリ珪酸
塩ガ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5μm以上のガラス繊維
は5mm〜80mmの長さのものが好ましい。 このような平均直径が1.0〜5.0μm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つて製造できる。な
おガラス繊維の平均直径は、試料の3ケ所を電子
顕微鏡で写真撮影し、それぞれ20本の繊維の直径
を0.1μm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。 なおガラス組成の好適な範囲については後述す
る。 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
レータ重量の7重量%以下とするのが好ましい。
これは有機繊維混合量が7重量%を超えると、有
機繊維の材質いかんによつては、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
2〜10mm、平均径1〜30μmのものが好ましい。
熱可塑性有機繊維としてはアクリル繊維、ポリエ
ステル繊維などが挙げられる。 次に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、含ア
ルカリ珪酸塩の粉末を主体とするものであり、含
アルカリ珪酸塩の粉末のみを用いても良く、また
粉末100重量部のうち50重量部以下の範囲でシリ
カ粉末(好ましくは比表面積100m2/g以上のシ
リカ粉末)を混合して用いることができる。 用いられるガラス粉末の平均直径は20μm以下
であり、とりわけ6μm以下のものが好ましい。平
均直径が20μmを超えるとガラス繊維の間隔をお
し広げ、吸液性を低下させるようになると共に、
粒子と繊維の接合強度が小さくなつて、粒子がセ
パレータから脱落し易くなる。ガラス粉末の平均
直径は、本発明では、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100個の粒子の直
径を0.1μm単位で測定し、その平均値を求めるこ
とにより決定される。 本発明のセパレータにおいては、含アルカリ珪
酸塩ガラス粉末を主体とする粉末の量は、セパレ
ータ重量の5〜30重量%である。特に8〜25重量
%が好ましい。 粉末の量がセパレータ重量の5%以下では吸液
性向上効果が乏しく、また30%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。 このような粉末は、ガラス繊維よりも廉価であ
るので、製造原価の低減に寄与する。 次にガラス繊維及びガラス粉末の組成について
説明する。 本発明のセパレータを構成するガラス繊維及び
ガラス粉末は含アルカリ珪酸塩ガラス組成のもの
であり、その表面に水ガ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、平均繊維径1〜5μmのガラス繊維の状態
でJISC−2202に従つ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
ラス繊維及び粉末の組成としては、重量比で60〜
75%のSiO2、及び8〜20%のR2O(Na2O,K2
などのアルカリ金属酸化物)を主として含有し、
(ただしSiO2+R2Oは75〜90%)、その他に、例
えばCaO,MgO,B2O3,Al2O3,ZnOFe2O3など
の1種又は2種以上を含んだものが挙げられる。
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。
[Field of Application of the Invention] The present invention relates to a separator for a storage battery, and particularly to a separator for a storage battery with improved electrolyte retention. [Prior Art] A mat-like sheet of glass fiber with an average diameter of 1 μm or less has been proposed as a separator with excellent electrolyte retention for sealed lead-acid batteries.
In particular, it has been put to practical use in small-capacity sealed lead-acid batteries that use plates with a height of approximately 120 mm or less. However, in large batteries where the electrode plate height is, for example, 180 mm or more, the upper part of the mat-shaped sheet holds a much smaller amount of electrolyte than the lower part, so there is a drawback that the desired performance cannot be obtained. This is because the diameter of the fibers is relatively large, so the height of liquid absorption due to capillary action is reduced. A combination of fibers and powder is known as a separator intended to improve the electrolyte retention property by increasing the liquid absorption of the separator. For example, JP-A No. 54-22531 states that ``paper is made by mixing fibrillated thermoplastic synthetic fibers with a mouth water content of 200 to 600 c.c., thermoplastic synthetic fibers, and acid-resistant inorganic fibers or powder. A separator for a storage battery consisting of a press-formed plate in which the intertwined synthetic fibers are thermally fused to each other and constituted as one body.'' JP 56-560110 discloses a separator made of glass fiber and perlite. is disclosed, and Utility Model Application Publication No. 49-122327 discloses that one or two of linter pulp, synthetic fibers, and glass fibers are mixed with silicic acid powder, or a product containing silicic acid powder as the main component and acid-resistant inorganic fine powder is added to make a synthetic resin. Disclosed are separators bonded together. Furthermore, JP-A-58-206046 discloses a separator made of glass fiber or synthetic fiber holding SiO 2 particles. [Problems to be Solved by the Invention] However, in the above-mentioned separator, unless a special binder is used, the powder particles are likely to peel off or fall off when the separator is handled, which may cause trouble in battery assembly work. Furthermore, the use of a binder increases the cost of raw materials, and in a storage battery incorporating the separator, the binder gradually dissolves during use, contaminating the electrolyte and potentially deteriorating the performance of the battery. For these reasons, it is desired to provide a separator for storage batteries that has a large liquid absorption height, can retain a large amount of electrolyte even in the upper part of the separator, and is free from the risk of deterioration in battery performance due to binder elution. [Means for Solving the Problems] In order to solve the above problems, the separator for storage batteries of the present invention comprises fibers mainly composed of alkali-containing silicate glass fibers and alkali-containing silicate glass powders. The pore size is made fine by intervening the powder particles in the gaps between the glass fibers, and the fibers and the powder particles are mutually bonded to each other mainly by water-glass-like substances produced during paper-making. Fibers mainly composed of alkali-containing silicate glass fibers with an average diameter of 1.0 to 5.0 μm and powders mainly composed of alkali-containing silicate glass powders having an average diameter of 20 μm or less are bonded together using a wet process. A separator for a storage battery in which the fibers are intertwined and the powder particles are interposed between the fibers, and the amount of the powder is 5 to 30% by weight of the weight of the separator. The gist is a separator for storage batteries with features. In order to solve the above problems, the present applicant has filed an application for a storage battery separator mainly composed of alkali-containing silicate glass fibers and alkali-containing silicate glass powder with an average diameter of 0.5 to 1.0 μm. . (Patent application No. 59-70682, hereinafter referred to as the "prior application")
The separator of this prior application has fine pores because it contains glass fibers of small diameter.
Excellent liquid holding power. However, since the separator of this prior application uses fine glass fibers,
Material costs tend to be high. That is, in the case of a separator made of glass fiber, by reducing the diameter of the glass fiber, the liquid retention property is significantly improved, but the cost also increases considerably as the diameter is reduced. The present invention provides a separator for a storage battery that makes use of the advantages of the invention of the prior application and at the same time can reduce the material cost. Figure 1 shows average diameters of 0.6μm, 0.7μm and
This figure shows the liquid absorption characteristics of separators manufactured using three types of 0.8 μm glass fibers. (In addition,
The manufacturing method and the following method for measuring liquid absorption properties are in accordance with the examples described below. ) As shown in Figure 1, the thicker the fiber diameter, the lower the liquid absorption height, especially at 40 cm.
There is a significant decrease in the height above. According to the present invention, powder particles are inserted into the gaps between relatively large-diameter glass fibers, thereby forming a separator with fine pores and improving liquid retention.
The liquid absorption height increases. In addition, such fibers and particles are mainly bonded to each other by a water glass adhesive layer formed on the surface of the alkali-containing silicate glass fibers and powder, and can be bonded to each other without using a special binder.
There is no peeling or falling off of the powder, making it easier to handle. The present invention will be explained in more detail below. First, fibers will be explained. The fibers constituting the separator of the present invention are mainly composed of alkali-containing silicate glass fibers. That is, it may contain only alkali-containing silicate glass fibers, or it may contain other fibers, such as thermoplastic organic fibers that are often mixed in glass fiber separators. The average diameter of the alkali-containing silicate glass fibers, which are the main fibers, is 1.0 to 5.0 μm, more preferably 1.05 to 5.0 μm.
It is 4.5 μm. If the diameter exceeds 5.0 μm, the porosity of the separator becomes small, and conversely, if the diameter becomes smaller than 1.0 μm, the manufacturing cost increases. Moreover, the average length of this glass fiber is preferably 7
~50mm, more preferably 10-40mm. If the average length is shorter than 10 mm, the strength of the separator will be reduced, and if it is longer than 50 mm, it will be difficult to uniformly disperse it in water during papermaking. In addition to glass fibers with a diameter of 1.0 to 5.0 μm or less,
Alkali-containing silicate glass fibers having a diameter of 5 μm or more, for example 5 to 30 μm, can be contained in an amount up to 20% by weight of the separator weight. This glass fiber of 5 μm or more preferably has a length of 5 mm to 80 mm. Such alkali-containing silicate glass fibers having an average diameter of 1.0 to 5.0 μm can be produced by the FA method (flame method), centrifugation method, or other short glass fiber manufacturing methods. The average diameter of the glass fibers is calculated by taking photographs of three locations on the sample using an electron microscope, measuring the diameters of each of the 20 fibers to the nearest 0.1 μm, and taking the average value. Note that a suitable range of the glass composition will be described later. The separator of the present invention may contain thermoplastic organic fibers in addition to such alkali-containing silicate glass fibers, but in that case, the mixing ratio is preferably 7% by weight or less of the weight of the separator.
This is because if the amount of organic fibers mixed exceeds 7% by weight, depending on the material of the organic fibers, it may have an adverse effect on battery performance. When thermoplastic organic fibers are used, they preferably have a length of 2 to 10 mm and an average diameter of 1 to 30 μm.
Examples of thermoplastic organic fibers include acrylic fibers and polyester fibers. Next, the powder will be explained. The powder used in the separator of the present invention is mainly composed of alkali-containing silicate powder, and it is also possible to use only alkali-containing silicate powder, or in a range of 50 parts by weight or less out of 100 parts by weight of powder. Silica powder (preferably silica powder having a specific surface area of 100 m 2 /g or more) can be mixed and used. The average diameter of the glass powder used is 20 μm or less, preferably 6 μm or less. When the average diameter exceeds 20 μm, the spacing between the glass fibers becomes wider and the liquid absorbency decreases.
The bonding strength between the particles and the fibers decreases, making it easier for the particles to fall off from the separator. In the present invention, the average diameter of the glass powder is determined by photographing three locations of the sample using an electron microscope, measuring the diameter of each of 100 particles in units of 0.1 μm, and calculating the average value. In the separator of the present invention, the amount of powder mainly composed of alkali-containing silicate glass powder is 5 to 30% by weight of the separator weight. Particularly preferred is 8 to 25% by weight. If the amount of powder is less than 5% of the weight of the separator, the effect of improving the liquid absorbency will be poor, and if it exceeds 30%, the tensile strength of the separator will be insufficient. Such powders are less expensive than glass fibers and therefore contribute to lower manufacturing costs. Next, the compositions of glass fiber and glass powder will be explained. The glass fibers and glass powder constituting the separator of the present invention have an alkali-containing silicate glass composition, and can form water glass on the surface thereof. Moreover, since it is used for storage batteries, those with good acid resistance are preferably used. The degree of acid resistance is preferably such that the weight loss is 2% or less when measured according to JISC-2202 in the state of glass fibers with an average fiber diameter of 1 to 5 μm. In addition, the composition of such glass fiber and powder is 60 to 60% by weight.
75% SiO2 and 8-20% R2O ( Na2O , K2O
mainly contains alkali metal oxides such as
(However, SiO 2 + R 2 O is 75 to 90%).Other examples include those containing one or more of CaO, MgO, B 2 O 3 , Al 2 O 3 , ZnOFe 2 O 3 , etc. It will be done.
An example of a preferable alkali-containing silicate glass is shown in Table 1 below.

【表】 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含アルカリ珪
酸塩ガラス粉末を主体とする粉末とを例えばPH値
を2.5〜3.5に保つた水の中に一定時間、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、
該ガラス繊維及びガラス粉末の表面に接着層おそ
らく水ガラス層を形成せしめ、ついでこれを所定
温度、例えば80〜180℃に加熱することによりガ
ラス繊維及びガラス粉末をその表面の水ガラスに
よつて相互に接着することによつて得ることがで
きる。即ち本発明のセパレータを構成するガラス
繊維及びガラス粉末は含アルカリ珪酸塩ガラス組
成を有するところから、ガ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ガラス
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
蓄電池によつて異なるが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、ガラス繊維に対して0.005〜10重
量%付着させることによつて、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。 [作用] 含アルカリ珪酸塩ガラス粉末を主体とする微細
な粉末が含アルカリ珪酸塩ガラス繊維を主体とす
る繊維同士の間の空隙部に入り込み、セパレータ
全体の細孔径分布が小さくなる。これにより吸液
特性が向上する。 またかかる繊維及び粒子は主として含アルカリ
珪酸塩ガラスの繊維及び粉末の表面に生ずる水ガ
ラス状接着剤層により、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。 更に、比較的径の大きい平均直径1.0〜5.0μmの
ガラス繊維を用いているので、ガラス繊維の価格
も低廉となり、セパレータの製造原価を低下でき
る。 [実施例] 以下実施例及び比較例について説明する。 例 1 組成が第1表のAであるガラス繊維を用いて、
火炎法によつて平均直径0.8μm、平均長さ10mm、
及び平均直径1.5μm、平均長さ10mmのガラス繊維
を製造した。 また同様の組成のガラスカレツトを粉砕して得
た平均直径5μmのガラス粉末を用意した。 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
マツ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ガラス粉
末はそ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表に示すような厚
み、目付、密度、引張強度、保液性、及び最大細
孔径を有していた。 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・dm2の荷
重で押圧した状態で測定する。(JISC−
2202) (2) 密度 試料10cm×10cm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/(S×T)(g/cm3)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) 引張り強度幅15mm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) 保液性試料に水を飽和するまで含ませ、次い
でその試料を5分間空中に吊して置く。し
かる後、試料の重量を測定して試料中に含
まれる水の量を算出し、この水の量を試料
の体積で除して得られる値であり、単位は
g−水/cm3−セパレータとなる。 (6) 最大細孔径試験片をメタノール溶液中に30分
以上浸漬しサンプルホルダーにサンプルを
セツトし上部よりピペツトでメタノールを
5〜10c.c.入れる。静かに空気を流しメタノ
ールより気泡が発生した時の空気圧を読み
取り計算式より最大細孔径を求める。
[Table] The separator for storage batteries of the present invention is prepared by adding fibers mainly composed of alkali-containing silicate glass fibers and powder mainly composed of alkali-containing silicate glass powder to water whose pH value is maintained at, for example, 2.5 to 3.5. a certain period of time, e.g. 5
Disperse the fibers using a water jet dispersion machine for ~20 minutes without cutting them as much as possible, then perform wet papermaking.
By forming an adhesive layer (perhaps a water glass layer) on the surfaces of the glass fibers and glass powder, and then heating this to a predetermined temperature, for example 80 to 180°C, the glass fibers and glass powder are bonded to each other by the water glass on their surfaces. It can be obtained by gluing it to. That is, since the glass fibers and glass powder constituting the separator of the present invention have an alkali-containing silicate glass composition, the alkali components and silica components in the glass react with water for dispersion, and a water glass layer forms on the surface of the glass fibers. This water glass layer acts as an adhesive to bond the glass fibers and glass powder together. In addition, when thermoplastic organic fibers are used as part of the fibers, these organic fibers also exhibit a shaping or adhesion effect in the subsequent heat treatment step (for example, drying step), increasing the strength of the separator. The thickness of the separator itself of the present invention varies depending on the storage battery used, but is preferably 0.3 to 3 mm. Note that a dispersant may be used when dispersing the glass fibers in water. In addition, by spraying dialkyl sulfosuccinate onto a wet-processed fiber paper product, for example, a fiber paper product on a paper-making conveyor, so that the dialkyl sulfosuccinate adheres to the glass fibers in an amount of 0.005 to 10% by weight. The hydrophilicity of succinate can improve the liquid retention of the separator. Instead of spraying the dialkyl sulfosuccinate as described above, it may be mixed into the dispersion water in the papermaking tank. [Function] Fine powder mainly composed of alkali-containing silicate glass powder enters the voids between fibers mainly composed of alkali-containing silicate glass fibers, and the pore size distribution of the entire separator becomes small. This improves liquid absorption properties. In addition, such fibers and particles are mainly bonded to each other by a water-glass adhesive layer formed on the surface of the alkali-containing silicate glass fibers and powder, and the powder does not peel or fall off even without the use of a special binder, making it easy to handle. becomes easier. Furthermore, since glass fibers having a relatively large average diameter of 1.0 to 5.0 μm are used, the price of the glass fibers is also low, and the manufacturing cost of the separator can be reduced. [Example] Examples and comparative examples will be described below. Example 1 Using glass fiber whose composition is A in Table 1,
Average diameter 0.8μm, average length 10mm, by flame method.
And glass fibers with an average diameter of 1.5 μm and an average length of 10 mm were produced. In addition, a glass powder with an average diameter of 5 μm obtained by crushing glass cullet having a similar composition was prepared. These fibers and powder were poured into water in the proportions shown in Table 2, stirred and dispersed using a water jet disperser, and sulfuric acid was added to bring the pH of the water to 2.7, which was maintained for about 10 minutes. Next, papermaking was performed and heated to 150°C to produce a pine-shaped storage battery separator. It was observed that each glass fiber and glass powder constituting this separator were bonded to each other by water glass formed on the surface thereof. These separators had the thickness, basis weight, density, tensile strength, liquid retention, and maximum pore diameter as shown in Table 2. The method for measuring these characteristic values is as follows. (1) Thickness Measure the specimen while pressing it with a load of 20 kg・dm 2 in the thickness direction. (JISC-
2202) (2) Density When the thickness of the sample is T when a load (W) of 20 kg is applied to the area (S) of the sample 10 cm x 10 cm, the formula: W/(S x T) (g/cm 3 ) is expressed as the value given by (3) Fabric weight This is the value obtained by dividing the sample weight by the sample area. (4) Tensile strength: Displays the external force (Kg) when pulling both ends of a sample with a width of 15 mm and causing it to break. (5) Immerse the liquid-retentive sample in water until it is saturated, then suspend the sample in the air for 5 minutes. After that, the weight of the sample is measured to calculate the amount of water contained in the sample, and this value is obtained by dividing this amount of water by the volume of the sample, and the unit is g-water/ cm3 -separator. becomes. (6) Immerse the maximum pore diameter test piece in the methanol solution for at least 30 minutes, set the sample on the sample holder, and pipette 5 to 10 c.c. of methanol from above. Flow air gently and read the air pressure when bubbles are generated from methanol to determine the maximum pore diameter using a calculation formula.

【表】 第2表より本発明のセパレータは粉末を用いな
かつたNo.1,3のものに比べて保液性が優れるこ
とが認められる。 なお保液性については、平均直径0.8μmの細径
のガラス繊維とガラス粉末とを併用したNo.2のも
のよりも低いが、前述のように従来例(No.1,
3)のものよりも高く十分に実用できる。またこ
のNo.2のものに比べると、廉価な太径のガラス繊
維を用いているので、材料コストが低く、極めて
実用性に富む。 例 2 例1のNo.4(実施例)のセパレータとNo.3のセ
パレータ(従来例)とについて、吸液特性を次の
ようにして測定した。 試料を垂直にしてその下部を比重1.30の硫酸液
に24時間浸漬する。そして、下から10cm毎に切断
し、各幅10cmの部分の重量(セパレータ切断片重
量と該切断片に含まれる硫酸の重量との和)Wを
求める。この重量Wと硫酸に浸漬していない同じ
大きさのセパレータ切断片重量(W)を除して
(W/w)、硫酸含有率を倍率として算出する。 結果を第2図に示す。 第2図より、実施例に係るNo.4のものは吸液特
性に優れ、とりわけ40cmよりも高い部分における
吸液性が、ガラス粉末を含まないNo.5のものより
も格段に優れていることが明らかである。 例 3 組成が第1表のAであるガラスを用いて平均直
径が1.1μm及び19μmであるガラス繊維を製造し
た。これと、例1で用いたガラス粉末とを第3表
の割合で配合して例1と同様にしてセパレータを
製造し、その吸液特性を例2と同様にして測定し
た。 その結果を第3図に示す。
[Table] From Table 2, it is recognized that the separator of the present invention has superior liquid retention properties compared to Nos. 1 and 3, which did not use powder. The liquid retention property is lower than that of No. 2, which uses a combination of glass fiber with an average diameter of 0.8 μm and glass powder, but as mentioned above, it is lower than that of conventional example (No. 1,
It is more expensive than 3) and can be put to practical use. Also, compared to No. 2, it uses inexpensive glass fiber with a large diameter, so the material cost is low and it is extremely practical. Example 2 The liquid absorption properties of the separator No. 4 (example) and the separator No. 3 (conventional example) of Example 1 were measured as follows. Hold the sample vertically and immerse its lower part in a sulfuric acid solution with a specific gravity of 1.30 for 24 hours. Then, it is cut every 10 cm from the bottom, and the weight W of each 10 cm width portion (the sum of the weight of the separator cut piece and the weight of the sulfuric acid contained in the cut piece) is determined. The sulfuric acid content is calculated as a magnification by dividing this weight W by the weight (W) of a separator cut piece of the same size that has not been immersed in sulfuric acid (W/w). The results are shown in Figure 2. From Figure 2, No. 4 according to Example has excellent liquid absorption properties, especially in areas higher than 40 cm, which is much better than No. 5, which does not contain glass powder. That is clear. Example 3 Glass fibers having average diameters of 1.1 μm and 19 μm were produced using glass having the composition A in Table 1. This and the glass powder used in Example 1 were blended in the proportions shown in Table 3 to produce a separator in the same manner as in Example 1, and its liquid absorption properties were measured in the same manner as in Example 2. The results are shown in FIG.

【表】 第3図より、No.7に係るガラス粉末を配合した
ものは、No.6のものに比べ、吸液特性が優れてい
ることが明瞭に認められる。 [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
のでセパレータ上部でも多量の電解液が保持され
る。 なお比較的太径で廉価なガラス繊維を用いてい
ると共に、ガラス粉末や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。
[Table] From FIG. 3, it is clearly recognized that the glass powder blended with No. 7 has superior liquid absorption properties compared to No. 6. [Effects] As detailed above, the separator for a storage battery of the present invention has excellent liquid retention ability, and in particular, has a large liquid absorption height, so that a large amount of electrolyte can be retained even in the upper part of the separator. In addition, since glass fiber, which has a relatively large diameter and is inexpensive, is used, and glass powder and silica powder are considerably less expensive than glass fiber, the material cost of the separator of the present invention is also low. In addition, the particles and fibers are mainly bonded with a water glass-like substance, so that the particles do not peel or fall off, so there is no inconvenience in handling. Furthermore, there is no risk of electrolyte contamination due to binder elution from the separator, and deterioration of battery performance due to binder elution is prevented.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

第1図、第2図及び第3図は各種のセパレータ
の吸液特性の測定結果を表すグラフである。
FIG. 1, FIG. 2, and FIG. 3 are graphs showing measurement results of liquid absorption characteristics of various separators.

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims] 1 平均直径1.0〜5.0μmの含アルカリ珪酸塩ガラ
ス繊維を主体とする繊維と、平均直径が20μm以
下の含アルカリ珪酸塩ガラス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、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つて、前記粉
末の量がセパレータ重量の5〜30重量%であるこ
とを特徴とする蓄電池用セパレータ。
1 Fibers mainly composed of alkali-containing silicate glass fibers with an average diameter of 1.0 to 5.0 μm and powders mainly composed of alkali-containing silicate glass powders having an average diameter of 20 μm or less are wet-mixed, and the fibers are entangled. Also, a separator for a storage battery comprising the powder particles interposed between fibers, wherein the amount of the powder is 5 to 30% by weight of the weight of the separator.
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