JP3670664B2 - 縦リブと横リブとを備え、アキュムレータに適用されるセパレータ - Google Patents

Description

本発明はアキュムレータ用のセパレータに関し、好ましくは切断されていないロール巻きの形態のセパレータに関する。セパレータは少なくとも一側に縦リブと横リブとからなるパターンを備え、これらの縦リブ及び横リブはセパレータの縦方向および横方向に関してセパレータの剛性を高め、セパレータを巻き取る際のセパレータシートの変形を防止する。
現在、アキュムレータに適用されているセパレータは、微細な気孔（マイクロポーラス）を備えたシートから形成され、シートはプレートとプレート間の短絡とプレート材の落下を防止している。しかしながら、セパレータシートはそのポーラスな構造により電解液中においてイオンの流れを許容する。この形式のセパレータは、一般的にセパレータシートと正電極プレートとの直接接触が防止されるように、少なくとも一側に縦リブを備えている。同時に、これらの縦リブは縦方向に関してセパレータに一定の剛性を与える。セパレータは、通常、熱可塑性の材料からなり、さらに正又は負電極プレートを挿入するためのポケットが複数形成されている。通常、縦リブの高さはセパレータシートの厚さよりも高くされ、その結果、相対的に好ましくないねじりトルクが縦リブに作用し、用いたプラスチックの可塑性と合わせて、それらがセパレータの変形をしばしば生じさせていた。特に、このようなセパレータの変形は、セパレータ帯（ウェブ）の終端の巻き上げる際に発生する。この結果、セパレータは平坦状ではなくなり、次ぎにセパレータを切断する工程、さらにはポケットを形成する工程において、重大な問題を発生させる。また、横方向に低剛性であるということが、従来のセパレータの不利な点である。
ドイツ特許DE-PS 28 47 463に記載されている、電気的アキュムレータ用のリジッドなセパレータにおいては、微細な気孔を備えた基材がストレッチプラスチック(streckkunststoff)からなるメッシュ構造によって熱的に結合されている。ストレッチプラスチックからなるウェブは種々の異なった厚さを有し、電解ガスの放出を容易にする。このようなセパレータは全表面方向に関して曲げ強さが増加している。このようなセパレータの不利な点は、メッシュ構造と基材とが互いに別個に製作され、次の付加的な工程で互いに接合されるということにある。加えて、ストレッチプラスチック層であるメッシュ構造は電解ガスの直線的な上昇を許容せず、ガス気泡にジクザクな移動パターンを描かせる。ドイツ特許明細書DE-PS 28 47 463に開示されたバッテリ用セパレータは、リジッドなセパレータであって、シート状にアキュムレータハウジングに挿入されている。この形式のリジッドなセパレータは取り扱い性がかなり劣るため、これに寄せられる関心が薄らいでいる。さらにまた、DE-PS 28 47 463に開示されたセパレータの構造によれば、通常のポケット形成工程を行うことができない。
本発明の目的は、アキュムレータ用であって、縦方向及び横方向に剛性が高くされ、リブが一体形成可能とされ、すなわち、ポーラスなセパレータシートと同時に製作可能とされ、チャージされたガスが速やかにかつ直線的に放出可能なセパレータを供給することにある。好ましくは、ロール巻状で提供されて取り扱いが容易とされ、さらにポケットが容易に加工形成できるセパレータを提供する。
本発明の対象は、アキュムレータ用のセパレータであって、製造方向に延在する縦リブに加えて、セパレータの幅全体に亘って横方向に延在するリブを備えたセパレータである。横リブの高さは縦リブの高さに比べて低くされる。セパレータは縦リブが垂直方向に延在し、横リブが水平方向に延在するようにアキュムレータ内に配置されること、横リブの高さが低くされていることによりチャンネルが形成されて、チャージされたガスが容易且つ直線的に放出可能とされる。横リブは縦リブと同時に形成され、いかなる作業工程の追加も必要としない。
原則として、あらゆる耐酸性熱可塑性材料が、本発明に係るセパレータの材料として適する。好ましい材料はポリビニルクロライド、ポリエチレン、ポリプロピレンであり、高分子量のポリエチレンは特に好ましい材料である。好ましくは、セパレータはアモルファス（不定形）ケイ酸のような無機充填材が添加されて作製され、このような組成とこの形成のセパレータの製造方法は、従来技術として知られている（例えば、DE-PS特許 1 267 423、DE-PS特許 1 298 712、DE-AS 特許公告1 496 123、及びDE-PS特許 39 28 468参照）。
セパレータシートの厚さはおおよそ０．１０〜０．５０ｍｍ、縦リブの高さは０．３〜２．０ｍｍであり、従ってセパレータの総厚さは約２．５０ｍｍ以下となる。好ましくはセパレータの総厚さを１．０〜２．０ｍｍとする。横リブの高さは縦リブの高さに比べて低くされる。横リブの高さは、縦リブの高さのおおよそ１／１０〜１／２、好ましくはおおよそ１／３とし、おおよそ０．１〜０．７ｍｍである。好ましくは、縦リブはおおよそ０．７ｍｍの幅を有し、横リブはおおよそ０．３５ｍｍの幅を有する。
２つの隣接した縦リブ又は横リブの距離はセパレータに求められる剛性に応じて定める。シート厚さが０．２５ｍｍ、縦リブ高さ１．０ｍｍ、横リブ高さ０．４ｍｍ、縦リブ間隔８〜１５ｍｍ、横リブ間隔３〜８ｍｍとしたセパレータが、スタータバッテリ用に十分適していることが証明されている。
好ましい実施例として、縦リブと横リブのなす角度は９０°に形成される。しかしながら、９０°以外の実施例も考えられる。加えて、全横リブは互いに平行に延在し、全縦リブに対して同じ角度で交差する。また、横リブを平行なリブのいくつかのグループに分けて、いわゆる魚骨（矢はず）模様

として知られているように、グループが互いにおおよそ９０°〜１８０°の角度をなすようにすることも可能とされる。
縦リブに対して直交し、縦リブの高さのおおよそ１／３の高さの横リブを備えたセパレータは、横リブがないセパレータに比べておおよそ３倍の横剛性を有し、横リブの寸法及び間隔を変えることによって、この値を増減することが可能とされる。本発明による１００ｍｍ幅のセパレータの縦剛性は、通常５ｍＪ、横剛性は２．５ｍＪに達する。
縦リブ及び横リブは円形状の断面又はある角をもった断面を有するようにもでき、好ましくは左右等脚（ないし対称）な台形状の断面を有する。
本発明によるセパレータは従来のポリエチレン製のセパレータと同様な方法で製造できる。この方法によれば、充填材を含有する可塑性材料がスロットダイを通って押し出されて、ふたつのカレンダロールの間を通ることによって、縦リブと横リブとが形成され且つセパレータシートが所望の厚さに薄くされて形成される。
試験の結果、本発明によるセパレータは横リブのないものより機械的加工性が優れていることが分かった。横剛性の増加によって、セパレータの帯（ウェブ）のガイダンスが顕著に向上され、横剛性の増加によって、電極プレートのポケット取付形成する処理（Eintaschung）が顕著に容易化される。加えて、シート厚が非常に薄くされ、その結果電気抵抗が低くされたセパレータの製造が可能になり、これによって特に重要なことは、同じバッテリ体積での出力がさらに増加することである。本発明によるセパレータには、慣用の機械を用いて容易にポケットが加工形成できる。横リブを加えることによって、熱や超音波を用いた手段によってポケットを溶接したり、又はその他のポケットを加工形成するための機械的プロセスに伴う、いかなる問題も生じない。
好ましくは、本発明によるセパレータは、ロール巻きされかつ切断されない状態で提供される。試験の結果、巻き取り操作やロール状態にして貯蔵する際に、セパレータに変形が発生しないことが分かった。ロール直径はおおよそ０．８ｍと測定され、おおよそ２００以上のセパレータが積層された．
図１は，本発明による縦リブに直交する横リブを備えたセパレータの斜視図である。

Claims (8)

1. 熱可塑性の材料から形成され、縦リブと横リブとを備え、前記縦リブの高さは前記横リブの高さより高くされ、前記縦リブ及び前記横リブは前記材料から一体形成された一体の中実（massive）リブからなり、前記横リブがセパレータの幅全体に亘って延在することを特徴とするアキュムレータ用のセパレータ。
2. セパレータのシートの厚さが０．１０〜０．５０ｍｍであることを特徴とする請求項１記載のセパレータ。
3. 縦リブの高さ０．３〜２．０ｍｍ、横リブの高さが０．１〜０．７ｍｍであることを特徴とする請求項１又は２記載のセパレータ。
4. １００ｍｍ幅とした場合において、縦剛性が５ｍＪ、横剛性が２．５ｍＪであることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のセパレータ。
5. セパレータの総厚さが２．５ｍｍ以下であることを特徴とする請求項１〜３のいずれか一に記載のセパレータ。
6. 前記材料は、ポリエチレン、ポリプロピレン、ポリビニルクロライド、又はそれらの混合からなることを特徴とする請求項１〜５のいずれか一に記載のセパレータ。
7. 前記材料は、ケイ酸が充填されたポリエチレンからなることを特徴とする請求項１〜６のいずれか一に記載のセパレータ。
8. バッテリ製造用のセパレータであって、ロール巻き状の、切断されていない形態であることを特徴とする請求項１〜７のいずれか一に記載のセパレータ。

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