JPS612263A - 鉛蓄電池 - Google Patents

鉛蓄電池

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JPS612263A
JPS612263A JP59121524A JP12152484A JPS612263A JP S612263 A JPS612263 A JP S612263A JP 59121524 A JP59121524 A JP 59121524A JP 12152484 A JP12152484 A JP 12152484A JP S612263 A JPS612263 A JP S612263A
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芦田 勝二
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健一郎 山崎
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Masaaki Sasaki
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    • 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
    • H01M50/409Separators, membranes or diaphragms characterised by the material
    • H01M50/411Organic material
    • H01M50/414Synthetic resins, e.g. thermoplastics or thermosetting resins
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01MPROCESSES OR MEANS, e.g. BATTERIES, FOR THE DIRECT CONVERSION OF CHEMICAL ENERGY INTO ELECTRICAL ENERGY
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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
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
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    • H01M2300/0002Aqueous electrolytes
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    • 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
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    • Y02E60/10Energy storage using batteries

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  • General Chemical & Material Sciences (AREA)
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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】 産業上の利用分野 本発明は自動車用、電気車用に用いられる鉛蓄電池に関
するものである。
従来技術とその問題点 近年、自動i1を用鉛蓄電池はエキスパントゲリットを
使用した極板を用いているので、極板の内部抵抗の増大
を伴い、セパレータの電気抵抗が−・段と小さいことが
要求される様になってきた。又充放電中におけるグリッ
ドの伸び変形による押圧力に耐えない七パレータでは短
絡が発生した。セパレータに含有する不純物の溶1」ル
により自己放電が大となる欠点があった0充放電の繰返
しによって生成するスポンジ船による側部短絡を防止す
るため、ヒートシール容易で折曲げ、袋加工が容易なセ
パレータが要求される様になってきた。さらに自動車の
コンパクト化に伴いエンジンルームの狭小化により、夏
季における使用条件が従来にも増して高温状態となり、
この条件に耐えるセパレータが要求される様になってき
た。
一方、フォークリフト等に使用される電気車用電池にお
いては、自動車電池より放電深度が深く交互充放−が繰
返される事や、使用期間が長いため従来より耐酸、耐酸
化性に優れた七パレータが要求されている。これらセパ
レータは、自動車用電池のセパレータよりも原型でかつ
長期の使用に耐える強靭性を有すると共に、極板包装や
ジグザグ構造の容易な折曲げしやすいセパレータが望ま
れる様になってきた。又、使用条件が多様化し、高率放
電の後急速充電を行う等、電池に対して、従来にない高
温状態での使用が多くなり、これに充分耐えるセパレー
タが要求されている。
これらの要求に対して、従来から知られている薄膜微孔
上パレータとしては、特公昭69−15078号、特公
昭39−28393号、特公昭39−30352号又特
開昭55−53066号に示されたものがある。
しかしこれらのセパレータは、自動車用電池のセパレー
タとしては充分であるが、電気車用電池セパレータとし
て耐酸性、耐酸化性が不足している。又可塑剤の溶出や
塩素の溶出により、電池性能へ害を及ぼしたり、或種の
合成樹脂電槽のストレスクランクを促進することもあっ
た〇 一方ポリエチレン徽孔七パレータでは、オイルを加えて
耐酸化性を向上することが行われているが、この種七パ
レークをエンボス加工したものは骨材を有しないこと及
びオイルの添加により、腰が弱くなるという欠点があっ
た。
ポリエチレン微孔セパレータを除いたこれら薄膜微孔セ
パレータの製法は、合成樹脂、溶剤、非溶剤からなる溶
液を多孔体に付着して、乾燥し微孔体な得る方法である
。しかしこの方法はいかなる合成樹脂にも適用できるも
のでなく、各々の樹脂に適した方法が採用されている。
例えば酢酸ビニル樹脂をテトラヒドロフランに溶解し、
非溶媒であるエチルアルコールを添加して、均一に混合
した合成樹脂溶液を不織布に付着乾燥しても微孔は得ら
れない。
又エチレン酢酸ビニル共重合体樹脂をテトラヒドロフラ
ンに溶解し、イソプロピルアルコールを添加混合した均
一な合成樹脂溶液を、不織布に付着乾燥しても微孔は得
られない。
これ馬は、使用する合成樹脂の分子間凝集力、非溶剤液
と樹脂との親和性により異るものである。
同様にして、アクリル・ブタジエン、スチレン共重合体
樹脂をテトラヒドロ7ランに溶解シ、イソプロピルアル
コールを1m 加混合シた均一な合成樹脂溶液を、不織
布にイ」着乾燥しても数μ以下の小さな孔が均一に形成
されないため最近の電池に要求されるセパレータとして
の特性を満足しない。
更にアクリル畢ブタジエン、スチレンの共重合体をテ)
ラヒドロフランに溶解し、イソプロピルアルコールを添
加後、シリカ微粉末を混合した合成樹脂溶液を不織布に
付着乾燥したものは、本発明品より孔径が大となり、又
電気抵抗も高く、耐酸化性も低いため最近の電池に要求
されるセパレータとしての特性を充分満足するものでは
ない。その上加熱変形温度が80°Cと低い為、電気車
用や自動車用電池において70〜80°Cの使用温度下
では微孔が潰される。微孔が潰されることによりセパレ
ータの電気抵抗の増加、エンボス加工品においては加熱
変形温度が低いことによる軟化が生じ弾力性の極端な低
下、又高温下での耐酸、耐酸化性の劣化が激しかった。
発明の]□1的 本発明は、」二連した近年の鉛蓄電池に要求されるセパ
レータとしての性質を具備した、高温下の使用に耐えう
る長寿命で、高性能な鉛蓄電池を提供するものである。
発明の構成 すなわち、本発明は上記の目的を達成するため、耐熱及
び柔軟性に優れたアクリル・ブタジエン、スチレン及び
α・メチルスチレンを主成分とする共重合体を用いて得
たセパレータを使用した鉛蓄電池である。
アクリル・ブタジェン−スチレン及びα・メチルスチレ
ンを主成分とする共重合体とは、共重合体成分のうちの
a・メチルスチレンの割合が10%以上のもので望まし
くは30〜60%含有するものである0 通常のアクリル・ブタジエン、スチレンの共重合体樹脂
とは異り、スチレンの一部がα・メチルスチレンに置換
された共重合体でa・メチルスチレンが入ることによっ
て、著しく耐熱性が向上し高温下での安定性が増す。
又ブタジェンの粒子径及含有量は、セパレータの柔軟性
を損わない程度にする必要があり、粒子径としては最大
1000Å以下、含有量としては最大60%以下が望ま
しい。
更にアクリルに替るものとして、メチルメタアクリレー
ト系の樹脂とすることもできる。
実施例 以下本発明の詳細につき、実施例により説明する。
本発明を図によって説明すると、第1図は本発明の一実
施例を示す鉛蓄電池の縦断面図である。1はガラスマッ
ト、2は薄膜微孔セパレータ6は負極板、4は正極板、
5は電槽、6は電槽蓋、7は正極ポールである。第2図
)土木発明の他の実施例を示す鉛蓄電池極群斜視図であ
る。8はエンボス加工した薄膜微孔セパレータである。
第6図は本発明電池に使用しているセパレータのエンボ
ス加工後の形状を示した一実施例の斜視図、第4図はそ
の断面図を示す。9は溝部で一部が加熱処理されて微孔
が潰れている部分であり、電池使用中に発生するガスが
この部分を伝わって上部に抜ける。10は四部で、この
部分がエンボス加工される時に、最も強く加熱されフィ
ルム状になる部分である。11はセパレータのウェブで
微孔があり、この部分が極板に当接して極板の膨れを押
え、かつ活物質の脱落を防止する。第5図は本発明電池
に使用セパレータの弾力性を比較した図を示す。
(実施例1) アクリル−ブタジェン0スチレン及びα・メチルスチレ
ンを主成分とする共重合体樹脂14部、テトラヒドロフ
ラン溶剤64部、イソプロピルアルコール20部、シリ
カ微粉末6部よりなる混合液をポリエステル不織布0.
17flに塗布した後、揮発分を除去して得たものであ
る。これは平均孔径0.6μの親水性のある微孔セパレ
ータとすることができる。
本発明による薄膜微孔セパレータと、他の合成樹脂によ
る薄膜微孔中パレータの特性比較を第1表に示した。
第1表 セパレータの特性比較 (注’)  N0K)〜(ホ)は本発明と同じ方法、合
、成樹脂、溶剤、及非溶剤との組合わせによる方法で得
たもの。
第1表に示した如く、本発明電池に使用しているセパレ
ータNOイは他の七パレータに比べて電気抵抗が低く、
耐熱性・耐酸化性に優れたセパレータであることが分る
又耐熱性MAX温度が他のものに比べて最も高く、折部
の電池に要求される高温使用でも充分に耐え得る性質を
持っていることが分る。
第5図に従来のABS膜七パレータと本発明に用いる耐
熱ABS膜セパレータの高温下におパレータでは、75
°C近辺から急激に電気抵抗が増加している。これは近
年の電池に要求される耐熱温度範囲70〜80°Cに対
して、非常に不安定な領域となるため実用に耐えない。
これに対して、本発明に用いるセパレータは100°C
まで安定であり、充分に電池の要求に耐えうる性質を備
えている。
このセパレータを用いて、第6.4図に示した如くのエ
ンボス加工を施し、その弾力性について比較したのが第
6図である。これはエンボス加工されたセパレータを2
4 H、20kg/護荷重荷重下置し、荷重前後の厚さ
変化を調査した結果である。
本発明電池に使用したセパレータは、第1表に示す従来
品No口の電池使用セパレータより厚さ変化が少なく弾
力性に優れていることが分る。
この性質は電池性能に大きな影響を及ぼし、充放電繰返
し中に生じる極板の膨張、収縮に対して極板の異常な膨
れを抑え、活物質の脱落を少なくするものである。
第2表に自動車用電池における性能比較を示した〇 本発明電池は電気抵抗の小さいセパレータを用いている
為、放電々圧が従来雷1池より0.15V高く、寿命性
能も従来品より長持台である。
これは使用している七パレータが耐酸、耐酸化性に優れ
ていること、又弾力性に優れているため極板の活物質脱
落が少ないことによるものである◇セパレータの合成樹
脂がアクリル・ブタジェン拳スチレンな主成分とするた
め、ポリマーが熱可塑性で非常に柔軟性に富むことが特
徴であり、この性質によりエンボス加工などの加工性に
優れ、極板をジグザグに包み込んだり、極板を包装する
際の折り曲げ等も容易である。
又、電池電解液中に有害な不純物を溶出することがない
さらに微孔中にシリカ微粉が混入されることにより、微
孔の径路が複雑になり、鉛活物質の浸透を防止する即ち
耐酸化性が大巾に向上する。
α・メチルスチレンの含量が10%以下であると耐熱性
が充分に向上しない。又6o%を超えるとポリマーとし
ての収率が低下し、不安定な特性を示すポリマーとなる
ので、高温下での安定な特性を要求する近年の電池には
適さない。
(実施例2) アクリル・ブタジエン、スチレン及びα・メチルスチレ
ンを主成分とする共重合体樹脂16部1テトラヒドロフ
ラン62部、イソプロピルアルコール22部、シリカ微
粉末3部よりなる混合液をポリエステル不織布0.25
fllc、塗布し、後揮発分を除去したものは、平均孔
径0.7μの微孔セパレータとすることができた。第3
表に従来品に用いらねるゴム微孔セパレータとの比較特
性を示した。
第  5  表 上記結果より、電気抵抗が低くかつ熱可塑性の合成樹脂
でできているため、エンボス加工等の加工性が良好で折
曲げ、ヒートシールなどが容易で、第2図の如くジグザ
グに折曲げ配置することが容易となった。
第4表Km気車用電池における性能比(を示した。
第  4  表 上記の各率容量試験の結果より、ゴム微孔セパレータよ
りも容量が大となり、SBA 痔命特性は従来電池と差
がないものが得られた。
これはエンボス形状のセパレータとしていることにより
、従来品に増してガス抜は性が良くなったこと、七パレ
ータの電気抵抗が低くなったこと等が寄与したものと考
えられる。
本発明電池に使用したセパレータは、電気車用の厳しい
使用条件下でも従来から使用されているゴム微孔セパレ
ータと同等以上の耐久性を有す。
又ジグザグ状にセパレータを配置せしめることにより、
極板側部短絡を防止することができる。
(実施例6) 実施例1に示した混合液をガラスマット厚味0.7鯖の
片面に塗布した後、揮発物を除去した。これによって、
片面ガラスマット付の微孔子セパレータを得た。これを
用いた鉛蓄電池は実施例1と同等以上の性能を有した。
(実施例4) 実施例1に示した微孔セパレータをガラスマツ)0.5
朋と貼合せたものを使用した電池は、実施例1と同様に
高性能電池となった。
本発明電池に使用するセパレータは1アクリル・ブタジ
エン、スチレンに耐熱性を付与するためにα・メチルス
チレンを入れて共重合した。その結果通常のこの種の合
成樹脂の加熱変形温度が、85〜90℃であるのに対し
て、10〜15°C耐熱性が向上した。電池使用状態が
最高で70〜80°Cに到達することを考慮すると、よ
り安定したセパレータとなる。又混合液の組成としては
、液の均一混合性や、基材への塗布加工性、得られた微
孔セパレータの特性が電池として適用可能なものである
こと等、これら条件を満足する範囲として次の組合が最
適である。
111100部に対し、アクリル・ブタジエン、スチレ
ンを主成分とする共重合体を10部〜65部とする。非
溶剤を該溶剤と該共重合体の和に対し10〜65部とし
、無機微粉末を該主成分100部に対し、1〜10部が
最も優れたセパレータ特性を示す。
アクリル・ブタジエン、スチレン及びα・メチルスチレ
ンを主成分とする共重合体であれば、他の耐熱性向上剤
、安定剤等が付与されたものであっても本発明に適用で
きることは云うまでもない。
無機微粉末としては、乾式法シリカ、湿式法ンリカ等、
耐酸性材料であれば何でも良い。
混合液を塗布する基材は、実施例以外に耐酸性があり多
孔性で、適度な強度を有するものであれば良く、合成パ
ルプなどからなるシ 4、−トなども適用できる。
薄膜微孔セパレータのエンボス加工を状は、第6図、第
4図に示した以外に加熱ロール又はゴムロール間を通し
てできる形状のものであれば、微孔セパレータに亀裂を
生じない限り適用できる。
又電池として組立時に本発明セパレータは、ヒートシー
ルが可能であるため極板を包込み両サイドをシールして
袋状とすることも1f能である。
混合液の組成としては、シリカ微粉の分散性を良くする
ため界面活性剤を添加したりすることも可能である。
発明の効果 本発明は、電気抵抗の低い、耐酸、耐酸化性に優れたセ
パレータを用いて、高温下の使用に耐えうる高性能で長
寿命の鉛蓄電池を提供するものであり、その工業的価値
は極めて大である。
【図面の簡単な説明】
第1図は、本発明の一実施例を示す鉛蓄電池の縦断面図
である。第2図は本発明の他の実施例を示す鉛蓄電池極
群斜視図、第6図は本発明電池に使用している七パレー
タのエンボス加工後の形状をt」りり、た一実施例の斜
視図、第4図はその断面図である。第5図は本発明に用
いたセパレータの弾力性を比較した図である。第6図は
エンボス加にされたセパレータの荷重による厚さの変化
を比較した図である。

Claims (5)

    【特許請求の範囲】
  1. (1)アクリル、ブタジエン、スチレン及びα・メチル
    スチレンを主成分とする共重合体と該共重合体の溶剤、
    及び該共重合体を溶解せずに溶剤とよく混和する非溶剤
    、更に無機粉末を加えてなる混液を耐酸性基材に塗布し
    て、揮発分を除去してなる薄膜微孔セパレータを備えた
    ことを特徴とする鉛蓄電池。
  2. (2)共重合体のα・メチルスチレンが10〜60%含
    有する特許請求の範囲第1項記載の鉛蓄電池。
  3. (3)耐酸性基材に合成樹脂不織布、合成パルプ、ガラ
    スマットを使用した特許請求の範囲第1項記載の鉛蓄電
    池。
  4. (4)薄膜微孔セパレータがエンボス加工された特許請
    求の範囲第1項記載の鉛蓄電池。
  5. (5)薄膜微孔セパレータが正・負極板間にジグザグに
    配置せしめた特許請求の範囲第1項記載の鉛蓄電池。
JP59121524A 1984-06-13 1984-06-13 鉛蓄電池 Granted JPS612263A (ja)

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JPH047545B2 JPH047545B2 (ja) 1992-02-12

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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6001503A (en) * 1997-08-26 1999-12-14 General Motors Corporation Battery separator having a puncture-proof border
JP2014194911A (ja) * 2013-03-29 2014-10-09 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 鉛蓄電池
JP2020506520A (ja) * 2017-02-10 2020-02-27 ダラミック エルエルシー 繊維マットを含む改良されたセパレータ、これを使用する鉛蓄電池、ならびにこれと関連する方法およびシステム

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US6001503A (en) * 1997-08-26 1999-12-14 General Motors Corporation Battery separator having a puncture-proof border
JP2014194911A (ja) * 2013-03-29 2014-10-09 Shin Kobe Electric Mach Co Ltd 鉛蓄電池
JP2020506520A (ja) * 2017-02-10 2020-02-27 ダラミック エルエルシー 繊維マットを含む改良されたセパレータ、これを使用する鉛蓄電池、ならびにこれと関連する方法およびシステム

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